(57)【要約】【課題】スラグとの反応性を高めると共に溶鋼への炭素ピックアップを最小にして品質に影響を及ぼさないで効率的にスラグ中の有価金属を回収するために、ステンレス鋼の脱炭中、または脱炭終了後に有価金属を含有しているスラグに炭素を含有する複合材料を投入して還元を促進するステンレス鋼精錬時の還元剤低減方法を提供する。【解決手段】本発明のステンレス鋼精錬時の還元剤低減方法は、酸素を吹き込んで炭素を除去する脱炭段階及び還元剤を投入して有価金属を還元させる還元段階を含むステンレス鋼の精錬工程において、前記還元剤の投入の前に溶鋼上に浮遊しながらスラグと反応する炭素含有複合材料を投入することを特徴とする。前記炭素含有複合材料は、ＭｇＯ−Ｃ、ＣａＯ−ＭｇＯ−Ｃ、Ａｌ２Ｏ３−Ｃ及びＳｉＯ２−Ｃのうちいずれか一つを含み、前記ＭｇＯ−ＣまたはＣａＯ−ＭｇＯ−Ｃ炭素含有複合材料は、廃耐火物を利用する【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素を吹き込んで炭素を除去する脱炭段階及び還元剤を投入して有価金属を還元させる還元段階を含むステンレス鋼の精錬工程において、
前記還元剤の投入の前に溶鋼上に浮遊しながらスラグと反応する炭素含有複合材料を投入することを特徴とするステンレス鋼精錬時の還元剤低減方法。
【請求項２】
前記炭素含有複合材料は、ＭｇＯ−Ｃ、ＣａＯ−ＭｇＯ−Ｃ、Ａｌ２Ｏ３−Ｃ及びＳｉＯ２−Ｃのうちいずれか一つを含むことを特徴とする請求項１に記載のステンレス鋼精錬時の還元剤低減方法。
【請求項３】
前記ＭｇＯ−ＣまたはＣａＯ−ＭｇＯ−Ｃ炭素含有複合材料は、廃耐火物を利用することを特徴とする請求項２に記載のステンレス鋼精錬時の還元剤低減方法。
【請求項４】
前記ＣａＯ−Ｃ、Ａｌ２Ｏ３−ＣまたはＳｉＯ２−Ｃ炭素含有複合材料は、前記スラグ内に存在する酸化物と炭素を混合成形したブリケット（ｂｒｉｑｕｅｔｔｅ）を利用することを特徴とする請求項２に記載のステンレス鋼精錬時の還元剤低減方法。
【請求項５】
前記炭素含有複合材料は、前記脱炭段階の中間または完了時に投入することを特徴とする請求項１に記載のステンレス鋼精錬時の還元剤低減方法。
【請求項６】
前記還元段階は、前記還元剤または蛍石（ＣａＦ２）を一部投入してＡｒガスで底吹撹拌することを特徴とする請求項１に記載のステンレス鋼精錬時の還元剤低減方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステンレス鋼精錬時の還元剤低減方法に係り、より詳しくは、ステンレス鋼の脱炭酸精錬時に最終スラグ中の有価金属の回収のために投入する還元剤の量を画期的に低減すると共に酸化された有価金属を回収し得るステンレス鋼精錬時の還元剤低減方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステンレス鋼は、スクラップを電気炉で溶解して精錬した後鋳造する方式で生産され、前記溶解及び精錬過程では脱炭のために高圧の酸素を吹き込むが、吹き込まれる酸素により酸素親和力の強いクロムが酸化されて多量のクロム酸化物がスラグ内に流入する。
特に、スラグに含有されたクロム酸化物は、スラグの流動性を減少させて溶湯からスラグの分離を難しくするだけでなく、ステンレス鋼の核心成分であり且つ有価金属であるクロムの消費量を増加させてステンレス鋼の生産原価を上昇させ、重金属であるクロムによる環境汚染の問題もあるため、クロムの回収は非常に重要になる。
【０００３】
一般的に、ＡＯＤまたはＶＯＤの精錬炉工程でステンレス鋼を製造するとき、脱炭反応のために供給する酸素は、溶鋼中のクロムまたは鉄などと反応してスラグを作り、脱炭反応の終了後、これらクロム、鉄などの酸化物は、Ａｌ、ＳｉまたはＴｉなどのような還元剤を添加してクロム、鉄などの有価金属を回収する。従来は、還元剤として高価のＦｅＳｉまたはＡｌを投入することで製造原価が上昇する問題があった。
また、高価な還元剤の代わりに、Ｃ系還元剤を使用する既存技術として、日本公開特許公報第１９９８−０２５５０７号に、クロム鉱石の溶融還元時に炭材を利用して還元する方法が開示されている。しかし、この技術は、炭材をそのまま使用することで脱炭終点の高融点スラグとの反応性が落ちて溶鋼中への炭素ピックアップが発生する問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開１９９８−０２５５０７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記問題点を解決するための本発明が目的とするところは、スラグとの反応性を高めると共に溶鋼への炭素ピックアップを最小にして品質に影響を及ぼさないで効率的にスラグ中の有価金属を回収するために、ステンレス鋼の脱炭中、または脱炭終了後に有価金属を含有しているスラグに炭素を含有する複合材料を投入して還元を促進するステンレス鋼精錬時の還元剤低減方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のステンレス鋼精錬時の還元剤低減方法は、酸素を吹き込んで炭素を除去する脱炭段階及び還元剤を投入して有価金属を還元させる還元段階を含むステンレス鋼の精錬工程において、前記還元剤の投入の前に溶鋼上に浮遊しながらスラグと反応する炭素含有複合材料を投入することを特徴とする。
【０００７】
前記炭素含有複合材料は、ＭｇＯ−Ｃ、ＣａＯ−ＭｇＯ−Ｃ、Ａｌ２Ｏ３−Ｃ及びＳｉＯ２−Ｃのうちいずれか一つを含むことを特徴とする。
【０００８】
前記ＭｇＯ−ＣまたはＣａＯ−ＭｇＯ−Ｃ炭素含有複合材料は、廃耐火物を利用する。
【０００９】
前記ＣａＯ−Ｃ、Ａｌ２Ｏ３−ＣまたはＳｉＯ２−Ｃ炭素含有複合材料は、前記スラグ内に存在する酸化物と炭素を混合成形したブリケット（ｂｒｉｑｕｅｔｔｅ）を利用することを特徴とする。
【００１０】
前記炭素含有複合材料は、前記脱炭段階の中間または完了時に投入することを特徴とする。
【００１１】
前記還元段階は、還元剤または蛍石を一部投入してＡｒガスで底吹撹拌することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、高価の還元剤の使用量を減らすことで製造原価が節減できる。
また、炭素含有複合材料が有価金属と反応しＣＯガスを生成して大気中に消え去るため、スラグ量が低減できスラグ処理費用が節減でき、低減されたスラグ量により耐火物の侵食も低減できる。
また、既存還元剤の置換反応と異なり、ＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３が発生しないので、耐火物の侵食を抑制するための塩基度調節用追加の生石灰投入をする必要がなく、製造原価を一層節減できる。
さらに、炭素含有複合材料は、溶鋼中に浮遊して有価金属と反応することでスラグと反応性が高く、鋼中への炭素ピックアップが低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来及び本発明の一実施例による有価金属の還元反応を比較して示した模式図である。
【図２】従来の脱炭及び還元段階を示した工程図である。
【図３】本発明の一実施例による脱炭及び還元段階を示した工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明のステンレス鋼精錬時の還元剤低減方法では、酸素を吹き込んで炭素を除去する脱炭段階及び還元剤を投入して有価金属を還元させる還元段階を含むステンレス鋼の精錬工程において、前記還元剤の投入の前に溶鋼上に浮遊しながらスラグと反応する炭素含有複合材料を投入する。
【００１５】
以下、本発明の実施例について添付図面を参照しながら詳細に説明する。
本発明は、ステンレス鋼の脱炭中、あるいは脱炭終了後に有価金属を含有しているスラグに炭素を含有する物質を投入してクロム酸化物を含む有価金属の還元を促進する技術である。このとき、流動性を付与することができる蛍石（ＣａＦ２）のような物質を投入するか、ＦｅＳｉ及び／またはＡｌを一部投入して液状率を高めることで反応性を高めることを特徴とする。炭素を含有する物質は、単純に炭素のみを含むものではなく、溶鋼上に浮遊しながらスラグと反応性を維持できるようにスラグ成分を一緒に含むことを特徴とする。
本発明の一実施例によるステンレス鋼精錬時の還元剤低減方法では、酸素を吹き込んで炭素を除去する脱炭段階及び還元剤を投入して有価金属を還元させる還元段階を含むステンレス鋼の精錬工程において、還元剤の投入前に炭素（Ｃ）含有複合材料を投入する。
【００１６】
図１は、従来及び本発明の一実施例による有価金属の還元反応を比較して示した模式図である。
図１に示す通り、従来はＦｅＳｉなどの高価な還元剤を投入することでスラグ中の有価金属であるＣｒ２Ｏ３を還元していたが、本発明では、炭素含有複合材料を投入することでスラグ中のＣｒ２Ｏ３を還元する。本発明による還元剤低減方法での還元反応は、有価金属であるＣｒ２Ｏ３と置換反応により還元することではなく、炭素含有複合材料の炭素（Ｃ）が酸素と反応して一酸化炭素（ＣＯ）ガスを生成し、前記ガスは、精錬炉の排気ガス集塵機により収去される。したがって、置換反応による反応生成物であるＡｌ２Ｏ３またはＳｉＯ２が多量発生せず、スラグ量が低減できる。スラグ量の低減によって、耐火物の侵食低減及び塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２またはＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３）調節のための生石灰投入量の低減が期待できる。
【００１７】
このとき、炭素含有複合材料が重要であるが、単純に炭素のみを含有する場合には、スラグとの反応性が低く、むしろ鋼中に容易に溶解して入るので、鋼中へのピックアップが発生する問題がある。これを抑制するため、炭素以外にスラグに溶解されて入り、且つ溶鋼上に浮遊しながらスラグ中のＣｒ２Ｏ３と持続的に反応する適正比重を有することが重要である。したがって、スラグ成分であるＣａＯ、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３またはＳｉＯ２を炭素と一緒に使用することが好ましい。
炭素含有複合材料は、ＭｇＯ−Ｃ、ＣａＯ−ＭｇＯ−Ｃ、Ａｌ２Ｏ３−Ｃ及びＳｉＯ２−Ｃのうちいずれか一つを含む。ＭｇＯ−ＣまたはＣａＯ−ＭｇＯ−Ｃは、廃耐火物を利用して経済的に使用でき、任意に、Ａｌ２Ｏ３またはＳｉＯ２を炭素と一緒に成形してブリケット（ｂｒｉｑｕｅｔｔｅ）の形態で使用する。これは、スラグ組成によって弾力的に決定できる。
【００１８】
炭素含有複合材料は、精錬炉脱炭段階の中間または完了時に投入する。通常、脱炭の中間に発生するスラグは、Ｃｒ２Ｏ３により固相を維持しているため、炭素含有複合材料を投入しても反応性が高くない。しかし、脱炭段階の終了時に、蛍石（ＣａＦ２）やＦｅＳｉまたはＡｌなどの還元剤を一部投入する時点からＣｒ２Ｏ３などの有価金属と炭素含有複合材料が反応するようになる。
図２及び図３は、従来の発明と本発明による脱炭及び還元段階を比較して示した工程図である。
従来の精錬工程の場合、溶銑装入後に酸素を吹錬しながら脱炭する。このとき、酸素吹錬によって発生するＳｉＯ２成分による耐火物侵食を抑制するために、副原料として生石灰（ＣａＯ）及び軽焼ドロマイト（ＣａＯ・ＭｇＯ）を投入する。以後、酸素吹錬により酸化された有価金属を還元するために還元剤（Ａｌ、ＦｅＳｉ）と蛍石（ＣａＦ２）を投入し、底吹でＡｒガスを吹き込んで撹拌する。一定時間後に溶鋼を出鋼する。
【００１９】
一方、本発明による精錬工程では、溶銑装入、酸素吹錬、脱炭及び副原料の投入に追加して脱炭段階で炭素含有複合材料を投入する。炭素含有複合材料は、脱炭段階の中間に投入するか、脱炭段階の終了時に投入してもよい。
以後、還元段階では、先に還元剤（Ａｌ、ＦｅＳｉ）と蛍石（ＣａＦ２）を一部投入し、底吹でＡｒガスを吹き込んで撹拌する。前記還元剤及び蛍石を一部投入することで、先に投入された炭素含有複合材料のスラグとの反応性を高めて且つ液状率が確保できる。一定時間炭素含有複合材料による還元反応が進行した後に、スラグ内に残存するＣｒ２Ｏ３を全量還元するために還元剤（Ａｌ、ＦｅＳｉ）を投入し、底吹でＡｒガスを吹き込んで撹拌する。
【００２０】
以下、実施例を通じて本発明を具体的に説明する。
実施例
ステンレス溶銑を精錬炉に装入した後、酸素を吹錬して脱炭を実施した。脱炭終了時点で炭素含有複合材料を投入し、続いて、還元剤（Ａｌ、ＦｅＳｉ）を投入した。Ｃｒ２Ｏ３の還元反応の終了後、還元剤の投入量、精錬炉の耐火物溶損量及びクロム（Ｃｒ）の実収率を測定し、下記表１に示した。
【表１】
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表１の結果から、炭素含有複合材料を使用しない比較例１及び比較例２に比べて、廃耐火物あるいは任意にスラグ成分と炭素を混合して製造した物質（Ａｌ２Ｏ３−Ｃ）を投入した場合、既存の高価なＦｅＳｉ及びＡｌ還元剤の投入量が大幅に減少し、類似のクロム実収率を示すことが分かった。また、スラグ量が減少するによって耐火物溶損量も減少したことが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明のステンレス鋼精錬時の還元剤低減方法は、高速脱炭時に発生するＣｒ２Ｏ３の還元費用が節減でき、発生スラグ量を減らすことでスラグ埋め立て費用を節減し得る。
【００２２】
以上、本発明に関する好ましい実施例を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の属する技術分野を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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