(57)【要約】【課題】ＡＯＤ法によるステンレス鋼の製造に当り、ＡＯＤベッセルの耐火物の溶損を抑制した製造方法を提供すること。あわせて、エレクトロスラグ再溶解法ＥＳＲによる高清浄度鋼の製造に伴って発生する、ＥＳＲスラグ廃棄物の利用をはかり、廃棄コストを削減するとともに、環境問題を軽減すること。【解決手段】ＡＯＤベッセル内の溶鋼に対して、還元期にＣａＦ２とともにＡｌ２Ｏ３を投入して、その３〜３０重量％、好ましくは５〜２０重量％をＡｌ２Ｏ３が占める、ＣａＯ−ＳｉＯ２−ＣａＦ２−Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯからなる組成のスラグを溶鋼上に形成し、炉壁の耐火物中からのＭｇＯ溶出を抑制しつつ精錬を行なう。ＣａＦ２およびＡｌ２Ｏ３からの供給源として、ＥＳＲスラグ廃棄物を利用する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡＯＤ法によるステンレス鋼の製造方法であって、ＡＯＤベッセル内の溶鋼に対して、脱炭期にはＣａＯおよびＭｇＯを投入し、還元期にはフェロシリコンを添加するともにＣａＦ２を投入してスラグを形成し、精錬を行なう製造方法において、還元期にＣａＦ２とともにＡｌ２Ｏ３を投入して、その３〜３０重量％をＡｌ２Ｏ３が占める、ＣａＯ−ＳｉＯ２−ＣａＦ２−Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯからなるスラグを溶鋼上に形成し、炉壁の耐火物中からのＭｇＯ溶出を抑制しつつ精錬を行なうことを特徴とするステンレス鋼の製造方法。
【請求項２】
還元期のスラグ中のＡｌ２Ｏ３が５〜２０重量％を占めるように実施する請求項１の製造方法。
【請求項３】
還元期のスラグ組成を、重量％で、ＣａＯ：３０〜７０％、ＳｉＯ２：１５〜２５％、ＣａＦ２：１〜２５％、Ａｌ２Ｏ３：３〜３０％、ＭｇＯ：５〜１５％の範囲に選んで実施する請求項１の製造方法。
【請求項４】
投入するＡｌ２Ｏ３の源が、バイヤー法アルミナ、アルミドロスまたは水酸化アルミニウムから選んだものである請求項１の製造方法。
【請求項５】
ＣａＦ２およびＡｌ２Ｏ３を、エレクトロスラグ再溶解法のスラグ廃棄物から供給する請求項１の製造方法。
【請求項６】
エレクトロスラグ再溶解法のスラグ廃棄物を、還元期スラグの５〜４０％を占めるように添加して実施する請求項１の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＡＯＤ法によるステンレス鋼の製造方法の改良に関し、ＡＯＤ炉の炉壁にライニングされた耐火物の溶損が少ない製造方法を提供する。
【０００２】
【従来の技術】
よく知られているように、ＡＯＤ法によるステンレス鋼の製造は、ＡＯＤ炉において、クロムを含有する溶鋼に、酸素とアルゴンとの混合ガスを吹き込んで脱炭を行ない（脱炭期）、ついでフェロシリコンまたはアルミニウムを添加して、酸化されたクロムを還元することにより溶鋼中に回収する（還元期）操作からなる。
【０００３】
これらの過程で投入するスラグ形成材料は、脱炭期に生石灰ＣａＯおよびマグネシアＭｇＯ、還元期にフェロシリコンＦｅ−Ｓｉおよび蛍石ＣａＦ２である。ＣａＯと、フェロシリコン中のＳｉのＣｒ還元反応により生じるＳｉＯ２との比率である塩基度は、Ｃ／Ｓ＝ＣａＯ／ＳｉＯ２＝１．８〜２．２が通常選択される。蛍石は、スラグの融点を低下させ、粘度が低いものとすることにより、スラグによる脱硫精錬およびクロムの還元が速やかに行なわれるように使用する。これらスラグ形成材料の使用量の一例を挙げれば、ＣａＯ＋ＭｇＯ：１２００ｋｇ、７５％フェロシリコン（Ｓｉ含有量７５％）：２００〜２５０ｋｇ、ＣａＦ２：２００〜３００ｋｇである。ＣａＦ２は、１００％の蛍石に限らず、８０％ＣａＦ２−２０％ＳｉＯ２の組成のものも使用される。
【０００４】
ＡＯＤ炉の操業は温度が高くなる（脱炭時の最高温度は１７５０℃にも達する）から、炉壁を構成する耐火物（ドロマイトレンガ）の溶損、とくにＭｇＯのスラグ中への溶出が進み、スラグに接していた部分の溶出、いわゆるスラグライン溶出が起こる。この傾向は、Ｓｉ含有量の低いステンレス鋼を製造することを意図して、還元剤にＡｌを使用した場合、著しい。これは、還元により生成したＡｌ２Ｏ３がスラグ中に多量に存在することが原因と考えられる。
【０００５】
一方、きわめて清浄度の高い鋼を製造する手段のひとつに、エレクトロスラグ再溶解法ＥＳＲがある。ＥＳＲ法に使用するスラグは、つぎのような成分から成り（重量％）、
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スラグは精錬作用をもつが、使用の前後において、組成は実質上変化しない。使用後のスラグは、ほとんど利用価値のないものとして廃棄されているが、廃棄それ自体がコストを要するものであり、かつ、環境への負担を考えるとなおさら、有効利用の途が求められている。
【０００６】
発明者らは、ＭｇＯを含む耐火物と溶融スラグとが接しているとき、スラグ中のＡｌ２Ｏ３含有量が少ない領域から多い領域に向かってＭｇＯのスラグ中飽和濃度がいったん低下し、さらに増大すると再び上昇することを知り、適量のＡｌ２Ｏ３を還元期のスラグ中に存在させることによってＭｇＯの溶出を抑制することを考え、一方、このＡｌ２Ｏ３含有量をＥＳＲのスラグ廃棄物から供給することを着想した。
【０００７】
そこで、ＡＯＤ法の実施に当たって還元期のスラグ形成のために投入する材料の一部を、ＥＳＲのスラグ廃棄物で置き換えることを実験した。この実験は成功し、期待どおり、ＭｇＯの溶出を抑制することができた。図１は、還元期スラグ中に存在するＡｌ２Ｏ３の量と、耐火物中のＭｇＯが溶出する割合との関係をプロットしたグラフであって、このグラフから、スラグ中３〜５％のＡｌ２Ｏ３の存在がＭｇＯの溶出をよく押さえていることがわかる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の第一の目的は、発明者らが得た上述の知見を活用し、ＡＯＤ法によるステンレス鋼の製造方法を改良して、ＡＯＤベッセルの耐火物の溶損を抑制した製造方法を提供することにある。本発明の第二の目的は、ＡＯＤ法の還元期にスラグ形成材料の一部にＥＳＲスラグ廃棄物を利用することにより、その再利用をはかり、廃棄コストを削減ないしゼロにし、かつ、環境問題を軽減することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する本発明のステンレス鋼の製造方法は、ＡＯＤ法によるステンレス鋼の製造方法であって、ＡＯＤベッセル内の溶鋼に対して、脱炭期にはＣａＯおよびＭｇＯを投入し、還元期にはフェロシリコンを添加するともにＣａＦ２を投入してスラグを形成し、精錬を行なう製造方法において、還元期にＣａＦ２とともにＡｌ２Ｏ３を投入して、その３〜３０重量％をＡｌ２Ｏ３が占める、ＣａＯ−ＳｉＯ２−ＣａＦ２−Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯからなるスラグを溶鋼上に形成し、炉壁の耐火物中からのＭｇＯ溶出を抑制しつつ精錬を行なうことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施形態】
還元期のスラグ中に存在させるべきＡｌ２Ｏ３の量は、上記の下限であるＡｌ２Ｏ３３重量％でもその効果が認められるが、５重量％以上で顕著になる。多量に存在させてもその効果が飽和するので、上記のように３０％の上限を設けた。一般に、２０重量％までを占めるようにすることが好ましい。
【００１１】
還元期のスラグ組成として適切な範囲は、このようなわけで、ＣａＯ：３０〜７０％（好ましくは４５〜５５％）、ＳｉＯ２：１５〜２５％（好ましくは１８〜２２％）、ＣａＦ２：１〜２５％（好ましくは５〜１５％）、Ａｌ２Ｏ３：３〜３０％（好ましくは５〜２０％）、ＭｇＯ：５〜１５％（好ましくは７〜１２％）となる。
【００１２】
投入するＡｌ２Ｏ３の源は、任意に選択することができる。バイヤー法アルミナや、その前駆体である水酸化アルミニウムにように純粋なものには問題ないことはもちろんであり、アルミドロスのような原料も、ＡＯＤ法の実施にとって支障がないかぎり、使用可能である。
【００１３】
Ａｌ２Ｏ３の源としてＥＳＲ法のスラグ廃棄物を利用する場合、当然にＣａＦ２もそこから供給される。この場合に、還元期スラグを形成するためにベッセルに投入する材料のうち、どのくらいの割合でＥＳＲスラグ廃棄物を使用すればよいかは、ＥＳＲスラグ廃棄物の組成にもよるが、還元期スラグの５〜４０％、通常は２０〜３５％を占めるように添加することが適切である。それにより、上記の適切なスラグ組成が実現できるであろう。
【００１４】
耐火物の溶損はまた、スラグの塩基度の低下によっても生じる。塩基度の低下は、還元工程におけるＳｉＯ２の生成に起因するものである。塩基度を高めることにより、スラグの液相中に飽和するＭｇＯの量を低減させることができるから、Ａｌ２Ｏ３のスラグへの添加は、この面からも有用である。
【００１５】
還元期スラグが示す塩基度と、耐火物中のＭｇＯが溶出する割合との関係をプロットして、図２のグラフを得た。この場合の塩基度は、（ＣａＯ＋ＭｇＯ）／（ＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３）として定義される。塩基度の増大がＭｇＯ溶出の防止に有効であることが、このグラフから明らかである。
【００１６】
【実施例】
容量２０トンのＡＯＤベッセルを使用し、ＳＵＳ３０４の溶鋼２０トンを製造した。脱炭期のはじめにＣａＯ８００ｋｇおよびＭｇＯ２００ｋｇを投入し、還元期に、つぎの配合でスラグ形成材料を投入した。
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使用したＥＳＲスラグ廃棄物の組成は、７０％ＣａＦ２＋３０％Ａｌ２Ｏ３である。本発明によりベッセルの耐火物の寿命が、従来の８５チャージから１００チャージまで延ばすことができた。
【００１７】
【発明の効果】
本発明の製造方法は、今日のステンレス製造技術の主流を占めるＡＯＤ法を実施するに当り、還元期スラグに適切な量のＡｌ２Ｏ３を存在させるという簡単な手段により、ＡＯＤベッセルの耐火物からＭｇＯがスラグ中に溶出することを抑制３し、寿命を延ばすことに成功した。とくに、スラグのＡｌ２Ｏ３およびＣａＦ２の源としてＥＳＲスラグ廃棄物を利用する態様によれば、上記の効果を得た上で、スラグ廃棄物の処理の問題を解消することができ、ＥＳＲのコスト低減およびスラグ廃棄が引き起こす環境問題の解決という、多くの利益が一挙に得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＡＯＤ法ステンレス製造の還元期スラグ中に存在するＡｌ２Ｏ３の量と、耐火物中のＭｇＯが溶出する割合との関係をプロットしたグラフ。
【図２】ＡＯＤ法ステンレス製造の還元期スラグが示す塩基度と、耐火物中のＭｇＯが溶出する割合との関係をプロットしたグラフ。
【図１】
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【図２】
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