(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気アーク炉においてステンレス鋼溶融体上に発泡スラグを生成するための方法であって、前記炉に、ステンレス鋼材料、金属酸化物および炭素を含有する装入混合物を装入し、金属−スラグ界面の前記スラグの下方で、前記金属酸化物が前記炭素により還元され、発生するガスが、気泡の形成によって前記スラグを発泡させる方法において、
ブリケットなどの成形品の形態で装入される前記装入混合物が、
基本的な構成成分として、百分率で表して、
・シンダー、乾燥した転炉ダストまたは乾燥したＥＡＦ／ＬＦダスト、湿った転炉ダスト（スラッジ）としてのあらゆる形態の、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４）を１０〜７０％、
・コークス、グラファイト、炭素（Ｃ）を２〜１６％、
・ＦｅＣｒ、鉄屑（ｆｅｒｒｉｔｉｃ  ｓｃｒａｐ）の形態の、全てのステンレス鋼の種類用のバラスト材、およびＦｅＣｒ、鉄屑、オーステナイトスクラップ（ａｕｓｔｅｎｉｔｉｃ  ｓｃｒａｐ）、二相鋼スクラップ（ｄｕｐｌｅｘ  ｓｃｒａｐ）、酸化ニッケル（ＮｉＯｘ）の形態の、オーステナイトステンレスおよび二相鋼の種類用のバラスト材を合わせて１４〜７８％、
および、所望により、添加剤として、
・石灰石（ＣａＣＯ３）を０〜１０％、
・生石灰または蛍石（ＣａＯまたはＣａＦ２）を０〜１０％、
・酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を０〜１０％、
および、結合剤として、
・糖蜜
・セメント
・または別の結合剤
を含有し、
前記成形品を製造する場合に、前記装入混合物を形成する前記成分を選択することにより、および前記成形工程により、前記成形品の密度を２．８ｔ／ｍ３〜６．０ｔ／ｍ３に調節し、かつ、
前記成形品を製造する場合に、それらの対角長さが２０ｍｍ〜１００ｍｍの間であり、それらの高さが１５ｍｍ〜４０ｍｍの間である
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発泡したスラグを生成するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気アーク炉での鋼生産において、スラグの発泡は、最も重要な工程の一つであり、鋼生産の効率の増加および製造コストの削減に影響する。
【０００３】
この方法は、標準的な炭素鋼の生産に広く適用されている。
【０００４】
しかし、この発泡を高クロム含有量の鋼に適用する場合には、状況は異なる。なぜなら、スラグによる酸化クロムの著しい吸収によって問題が起こるためである。これは、高い酸化クロム含有量を有するスラグの物理化学特性の結果である。これらの特性は、従来法による発泡、例えば、キャリア材料中の粉末炭素を酸素とともに金属浴またはスラグの中に注入することによる発泡を妨げる。
【０００５】
高い酸化クロム含有量を有するスラグを発泡させるための方法は公知であるものの、これらの方法が全て満足のいくものとは限らない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そのため、本発明の目的は、それによって高い酸化クロム含有量を有するスラグにおいて発泡を実現することのできる方法および材料を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、特許クレーム１の特徴により、本発明によって適えられる。好ましい実施形態は下位クレームに示される。
【０００８】
本発明の核心部は、材料が、酸化鉄キャリア、炭素キャリア、高炭素含有量フェロクロムおよび／またはスクラップまたは添加剤として酸化ニッケル（フェライト鋼を除く）、ならびに石灰石および、場合により、それに加えて、蛍石、糖蜜および／またはセメントなどの結合剤、および発泡プロセスのためのさらなるガス供給体を含むことにある。この材料は、異なるサイズのブリケットまたはペレットの形態をとるべきである。
【０００９】
ＥＡＦ冶金におけるスラグの発泡は、発泡体の低い熱伝導率に起因する炉の熱効率の改善、耐熱材料および電極の消耗の減少、ならびに、電気アークおよびノイズレベルの安定化などの一連の利点を提供する。
【００１０】
効率的な発泡を達成するために、高レベルのガス発生を金属−スラグ界面で引き起こす必要がある。
【００１１】
これに関連して支配的要因は、発泡生成ガスとしてのＣＯおよびＣＯ２である。
【００１２】
これらのガスは、酸化鉄および酸化クロムの還元により、かつ、次の方法での石灰石の熱分解により形成される：
Ｆｅ２Ｏ３＋３Ｃ＝２Ｆｅ＋３ＣＯ          （１）
ＦｅＯ＋Ｃ＝Ｆｅ＋ＣＯ                  （２）
Ｃｒ２Ｏ３＋３Ｃ＝３ＣＯ＋２Ｃｒ          （３）
ＣｒＯ＋Ｃ＝Ｃｒ＋ＣＯ                  （４）
ＣａＣＯ３＝ＣａＯ＋ＣＯ２                （５）
【００１３】
炭素による酸化鉄の還元の程度はこれらの反応において非常に高いが、炭素による酸化クロムの還元はあまり効率的でない。
【００１４】
注目すべきは、スラグは、ステンレス鋼生産において酸化鉄をほとんど含有しないが、大量の酸化クロムを含むので、そのようなスラグでＣＯ生成の効率が低いことは納得できるということである。シンダーおよび石灰石などの合成品を意図的に添加することにより、一層効率的なガス発生を実現することは可能であり得る。
【００１５】
添加物の比重は、つまり、スラグまたは金属の比重と比較して、発泡体の発生に重要な役割を果たす。それは、発泡をより効率的にし、よりよく制御することができるように、ガス発生反応をスラグ−金属界面に移動させることを助ける。この密度は、密度の低い材料（酸化物）だけでなく、非常に密度の高い材料（金属）または、鉄屑（ｆｅｒｒｉｔｉｃ  ｓｃｒａｐ）および／またはフェロクロムなどのいわゆるバラスト材の適した選択に影響され得る。
【００１６】
フォーマー（炉の中に装入する発泡スラグ生成のための「装入混合物」）中の主成分は、酸化鉄、Ｆｅ２Ｏ３であり、還元剤として炭素が添加される。この場合、次の反応が起こる：
Ｆｅ２Ｏ３＋３Ｃ＝２Ｆｅ＋３ＣＯ            （６）
この際、Ｆｅ２Ｏ３およびグラファイトの発泡体混合物は、１８．３７％のグラファイトと残りの
【００１７】
高クロム含有量のフェロクロム（ＦｅＣｒ）、鉄屑、および石灰石ＣａＣＯ３で、組成は完成する。
【００１８】
オーステナイト鋼のスラグには、酸化ニッケルも添加することができる。
【００１９】
高い比重のおかげで、フェロクロムおよび鉄屑は、発泡体形成添加剤を重くする。そのため、比重は次のようにスラグの比重と金属の比重の間にある：
ρスラグ  ＜  ρ材料  ＜  ρ金属              （７）
したがって、浮力のために、材料はスラグ−金属界面に意図的に配置される。その際、浴重量が増加するように材料は金属浴中で溶解させる。
【００２０】
ＣＯ２は、熱分解から石灰石により発生し、発泡を強化するが、酸化カルシウムはスラグ中で溶解し、スラグの粘度およびアルカリ度を上昇させる。その上、スラグの粘度は蛍石（ＣａＦ２）の添加によっても調節することができる。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明に従うフォーマーは、
・シンダー、乾燥した転炉ダストまたは乾燥したＥＡＦ／ＬＦダスト、湿った転炉ダスト（スラッジ）、鉱石としてのあらゆる形態の、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４）
・コークス、グラファイト、炭素（Ｃ）
・ＦｅＣｒ、鉄屑の形態の、全てのステンレス鋼の種類のバラスト材
・ＦｅＣｒ、鉄屑、オーステナイトスクラップ（ａｕｓｔｅｎｉｔｉｃ  ｓｃｒａｐ）、二相鋼スクラップ（ｄｕｐｌｅｘ  ｓｃｒａｐ）、酸化ニッケル（ＮｉＯｘ）の形態の、オーステナイトステンレスおよび二相鋼の種類のバラスト材
などの基本的な構成成分を含む。
【００２２】
添加剤としては：
＊石灰石（ＣａＣＯ３）
＊生石灰および蛍石（ＣａＯおよびＣａＦ２）
＊酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）
が挙げられる。
【００２３】
結合剤は：
＊糖蜜
＊セメント
＊またはその他の可能性のある結合剤
である。
【００２４】
フォーマーの組成は、以下の通りパーセントで表される：
Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４      １０〜７０
Ｃ                        ２〜１６
バラスト材                １４〜７８
ＣａＣＯ３                ０〜１０
ＣａＯ、ＣａＦ２          ０〜１０
Ａｌ２Ｏ３                  ０〜１０。
【００２５】
フォーマーの比重は、以下の仮定に基づいて決定することができ、この際、Ｆｅ２Ｏ３は、Ｆｅ２Ｏ３とグラファイトの混合物を意味する。
＊Ｆｅ２Ｏ３の比重は、次式により与えられる：
【数１】
0005789189.tif 000002
そして、フォーマーの比重は：
【数２】
0005789189.tif 000003
により与えられ、ここでバラストは、ＦｅＣｒまたはスクラップおよび酸化ニッケルを意味する
【数３】
0005789189.tif 000004
＊ＣａＣＯ３含有量は、ＣａＦ２含有量に置き換えることができ、ここで特に、ＣａＣＯ３％＝０またはＣａＦ２＝０と仮定することができる。
【００２６】
フォーマーの比重は、次の表１に示される。
【００２７】
【表１】
0005789189.tif 000005
【００２８】
【表２】
0005789189.tif 000006
【００２９】
比重について上に示すデータは、一体型の材料に関する。他方では、発泡に用いた材料は、ブリケットの形態で適用され、その比重は当然それより低い。
【００３０】
ブリケットは、材料を圧縮することにより生成され、百分率による組成に応じて異なる密度が得られる。
【００３１】
鋼生産において生成されるスラグの比重は、２．５ｇ／ｃｍ３〜３ｇ／ｃｍ３の範囲内である。
【００３２】
実際には、示された混合物中にＦｅ２Ｏ３および炭素を含有する圧縮組成物は、３．２ｇ／ｃｍ３の密度を有するが、計算では個々の成分に対して４．７ｇ／ｃｍ３という密度が得られる。実験では、検討中のスラグが２．９ｇ／ｃｍ３の密度を有することが示された。
【００３３】
所望の発泡体形成作用を目的として、フォーマーの比重は、２．８ｔ／ｍ３〜６．０ｔ／ｍ３の範囲であるべきである。
【００３４】
寸法がより小さい場合には総反応表面は大きくなるので、添加剤（ペレットまたはブリケット）の物理的寸法が小さい場合には、ガスが素早く放出される。
【００３５】
既に述べたが、発泡体形成混合物は、ブリケットまたはペレットの形態で添加されるべきである。ブリケットは特別に成形されたプレスで製造される。ブリケットの寸法は、有利には対角線上に２０ｍｍ〜１００ｍｍの間であり、高さは１５ｍｍ〜４０ｍｍである。
【００３６】
圧縮よりも前に、ペレットまたはブリケットをドラムの中で糖蜜またはセメントを添加して製造することができる。しかし、硬度、破壊強度および圧縮強度に関して所望の特性を確保するその他の結合法も可能である。