(57)【要約】【要  約】【課  題】  転炉型精錬炉に収容した含Cr溶鋼にMn鉱石を投入して脱炭精錬を行なうにあたって、効率良く脱炭精錬を促進し、かつその高効率の脱炭精錬を長時間にわたって維持することが可能なMn鉱石の投入方法を提供する。【解決手段】  転炉型精錬炉を用いて含Cr溶鋼の脱炭精錬を行ないつつMn鉱石を含Cr溶鋼に投入するMn鉱石の投入方法において、含Cr溶鋼のＣ含有量［％Ｃ］（質量％）が 1.0〜5.0 質量％の範囲内を満足し、かつ含Cr溶鋼の温度Ｔ（℃）がＴ（℃）＞−33.3×［％Ｃ］＋1500を満足する範囲内でMn鉱石を投入する。【選択図】        図１
2005350726.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転炉型精錬炉を用いて含Cr溶鋼の脱炭精錬を行ないつつMn鉱石を前記含Cr溶鋼に投入するMn鉱石の投入方法において、前記含Cr溶鋼のＣ含有量［％Ｃ］（質量％）が 1.0〜5.0 質量％の範囲内を満足し、かつ前記含Cr溶鋼の温度Ｔ（℃）が下記の (1)式を満足する範囲内で前記Mn鉱石を投入することを特徴とするMn鉱石の投入方法。
Ｔ（℃）＞−33.3×［％Ｃ］＋1500                    ・・・ (1)
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転炉型精錬炉を用いて含Cr溶鋼の脱炭精錬を行なう際に、Mn鉱石を含Cr溶鋼に投入する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ステンレス鋼のようにCrを11質量％以上含有する溶鋼（以下、含Cr溶鋼という）の脱炭精錬を行なうにあたって、転炉型精錬炉を用いる技術が実用化されている。含Cr溶鋼のＣ含有量を低減するために行なう脱炭精錬は、転炉型精錬炉に含Cr溶鋼を収容して上吹きランスまたは底吹き羽口、またはその両方から酸素ガスを吹き込み、下記の (2)式に示すように、含Cr溶鋼中のＣと酸素ガス中のＯとを反応させてＣＯガスを排出することによって、含Cr溶鋼のＣ含有量を低減する精錬技術である。
【０００３】
Ｃ＋Ｏ→ＣＯ                                        ・・・ (2)
したがって脱炭精錬の効率を高めるためには (2)式の反応を促進することが重要な意味を持つ。そこで、Ｏの供給源として酸素ガスのみならず、金属酸化物（たとえばFe酸化物やMn酸化物等）が使用される。とりわけMn酸化物を含む鉱石（以下、Mn鉱石という）は、安価であり脱炭精錬のコスト削減に寄与するばかりでなく、含Cr溶鋼のMn含有量を調整することも可能である。
【０００４】
特許文献１には、酸素製鋼炉で溶鋼の脱炭精錬を行なう際にMn鉱石を投入する技術が開示されている。この技術は、上吹きランスから供給されるＯによって (2)式の反応を生起させるとともに、Mn鉱石中に含有されるMnＯと溶鋼中に含有されるＣによって下記の (3)式の反応を生起させて、脱炭精錬を効率良く促進するものである。
【０００５】
MnＯ＋Ｃ→Mn＋ＣＯ                                  ・・・ (3)
ところが特許文献１に開示された技術は、普通鋼の溶鋼に適用される技術である。この技術を用いて含Cr溶鋼の脱炭精錬を行なっても (3)式の反応は進行せず（すなわちＣＯは生成されず）、Mn鉱石中のMnＯと含Cr溶鋼中のCrとによって下記の (4)式の反応が進行し、 Cr2Ｏ3 が生成する。
【０００６】
３MnＯ＋２Cr→３Mn＋Cr2Ｏ3                             ・・・ (4)
つまり特許文献１に開示された技術を含Cr溶鋼の脱炭精錬に適用すると、Mn鉱石は脱炭精錬の促進に寄与せず、しかも (4)式の反応で生じた Cr2Ｏ3 がスラグ中に取り込まれるので、含Cr溶鋼のCr含有量が減少する。
【０００７】
そこで、含Cr溶鋼にMn鉱石を投入して (3)式の反応を進行させる技術が種々検討されている。
【０００８】
たとえば特許文献２には、含Cr溶鋼に酸素ガスを吹き込み、その火点にMn鉱石を投入する技術が開示されている。この技術は、火点（すなわち上吹きランスから吹き込まれる酸素ガスによって含Cr溶鋼の浴面の温度が著しく上昇した領域）にMn鉱石を投入することによって (3)式の反応を進行させるものである。
【０００９】
ところが特許文献２に開示された技術では、火点にMn鉱石を投入するために上吹きランスから酸素ガスとともにMn鉱石を吹き込む必要がある。そのため上吹きランスの構造が複雑になるばかりでなく、酸素ガスとMn鉱石の供給装置や流量調整装置等を設置しなければならない。このような複雑かつ多様な装置を組み合わせて安定して稼動させるためには、メンテナンスの負荷が増大する。
【００１０】
しかも特許文献２の技術を含Cr溶鋼の脱炭精錬に適用すると、火点では (2)式， (3)式の反応のみならず下記の (5)式の反応も進行する。
【００１１】
MnＯ→Mn＋Ｏ                                        ・・・ (5)
火点で進行する反応のうち、 (2)式は発熱反応であるが、 (5)式は吸熱反応である。これらの発熱量と吸熱量を比べると、吸熱量の方が大きい。したがって脱炭精錬の時間経過にともなって火点の温度は低下する。その結果、含Cr溶鋼の温度が低下して、脱炭精錬を促進する効果が時間の経過とともに損なわれる。
【００１２】
また特許文献３には、Cr鉱石を溶融還元した含Cr溶鋼にMn鉱石を投入しつつ脱炭精錬を行なう技術が開示されている。この技術は、スクラップとともに冷材としてMn鉱石を投入するものであり、特許文献２と同様に、脱炭精錬の時間経過にともなって含Cr溶鋼の温度が低下し、脱炭精錬を促進する効果が時間の経過とともに損なわれる。
【特許文献１】特公昭59-37323号公報
【特許文献２】特開平5-39521号公報
【特許文献３】特開昭61-291911 号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は上記のような問題を解消し、転炉型精錬炉に収容した含Cr溶鋼にMn鉱石を投入して脱炭精錬を行なうにあたって、効率良く脱炭精錬を促進し、かつその高効率の脱炭精錬を長時間にわたって維持することが可能なMn鉱石の投入方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者らは、転炉型精錬炉を用いて含Cr溶鋼の脱炭精錬を効率良く行なうために、Mn鉱石が脱炭精錬に及ぼす影響について鋭意研究した。その結果、脱炭精錬において含Cr溶鋼にMn鉱石を投入すると、 (3)式の反応と (4)式の反応が生起されるが、含Cr溶鋼が高温であれば (3)式が優先的に進行し、低温であれば (4)式が優先的に進行することを見出した。
【００１５】
Mn鉱石を投入して脱炭精錬を行なう場合は (3)式の反応を優先的に進行させる必要がある。そこで、含Cr溶鋼に酸素ガスを吹き付けて (2)式の反応熱によって含Cr溶鋼の温度が上昇するまで (2)式の反応を進行させ、含Cr溶鋼の温度が所定のしきい値より高くなったときにMn鉱石を投入することによって、 (4)式の反応を抑制し、 (3)式の反応を進行させることが可能であるという知見を得た。
【００１６】
ただし (2)式の反応によって生じる反応熱は、含Cr溶鋼のＣ含有量［％Ｃ］に依存するので、Mn鉱石の投入を開始する含Cr溶鋼の温度のしきい値は［％Ｃ］に応じて変化する。したがってMn鉱石の投入開始を高い精度で判定するためには、しきい値を判定基準として好適に適用できる［％Ｃ］の範囲を制限する必要がある。
【００１７】
本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。
【００１８】
すなわち本発明は、転炉型精錬炉を用いて含Cr溶鋼の脱炭精錬を行ないつつMn鉱石を含Cr溶鋼に投入するMn鉱石の投入方法において、含Cr溶鋼のＣ含有量［％Ｃ］（質量％）が 1.0〜5.0 質量％の範囲内を満足し、かつ含Cr溶鋼の温度Ｔ（℃）が下記の (1)式を満足する範囲内でMn鉱石を投入するMn鉱石の投入方法である。
【００１９】
Ｔ（℃）＞−33.3×［％Ｃ］＋1500                    ・・・ (1)
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、転炉型精錬炉に収容した含Cr溶鋼にMn鉱石を投入して脱炭精錬を行なうにあたって、効率良く脱炭精錬を促進し、かつその高効率の脱炭精錬を長時間にわたって維持することができる。しかも安価なMn鉱石を使用することによって、脱炭精錬のコスト削減を達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
転炉型精錬炉に収容した含Cr溶鋼にMn鉱石を投入して脱炭精錬を効率良く行なうためには、 (4)式の反応を抑制する一方で、 (3)式に示すように、Mn鉱石中のMnＯと含Cr溶鋼中のＣとの反応を優先的に進行させる必要がある。
【００２２】
MnＯ＋Ｃ→Mn＋ＣＯ                                  ・・・ (3)
３MnＯ＋２Cr→３Mn＋Cr2Ｏ3                           ・・・ (4)
ところが含Cr溶鋼が低温の領域では、 (3)式の反応は進行せず、 (4)式に示すように、Mn鉱石中のMnＯと含Cr溶鋼中のCrとの反応が進行する。 (4)式の反応で生成した Cr2Ｏ3 はスラグ中に取り込まれるので、含Cr溶鋼のCr含有量が変動する。
【００２３】
そこで本発明では、脱炭精錬を開始した直後は、含Cr溶鋼の温度が低いのでMn鉱石を投入しない。その後、脱炭精錬を行なうことによって含Cr溶鋼の温度が上昇したときに、Mn鉱石を投入する。
【００２４】
つまり、転炉型精錬炉に含Cr溶鋼を収容して、上吹きランスまたは底吹き羽口、またはその両方から酸素ガスの吹き込みを開始（すなわち脱炭精錬を開始）したときには、含Cr溶鋼は比較的低温である。本発明では、含Cr溶鋼の温度が低い間はMn鉱石を投入しないので、 (3)式および (4)式の反応は進行せず、 (2)式で示すように、上吹きランスから供給されるＯと含Cr溶鋼中のＣとの反応が進行する。
【００２５】
Ｃ＋Ｏ→ＣＯ                                        ・・・ (2)
この (2)式は発熱反応であるから、脱炭精錬の時間経過とともに、含Cr溶鋼の温度が上昇する。その後、含Cr温度が所定の温度まで加熱されたときにMn鉱石を投入する。したがって比較的高温の含Cr溶鋼にMn鉱石を投入するので、 (4)式の反応は抑制され、 (3)式の反応が優先的に進行する。ただし、Mn鉱石を投入した後も、含Cr溶鋼を高温に保持するために、酸素ガスの吹き込みを継続する。
【００２６】
このようにして本発明では、含Cr溶鋼にMn鉱石を投入して脱炭精錬を行なうにあたって、効率良く脱炭精錬を促進し、かつその高効率の脱炭精錬を長時間にわたって維持することができる。
【００２７】
そこで本発明者らは、Mn鉱石の投入開始を判定する際にしきい値となる含Cr溶鋼の温度を規定するために実験を行ない、Crを11質量％以上含有する種々の溶鋼（すなわち含Cr溶鋼）を転炉型精錬炉に収容して脱炭精錬を行ないながらMn鉱石を投入し、含Cr溶鋼のCr歩留りを調査した。
【００２８】
Cr歩留り（％）＝ 100×[Cr]1 ／（[Cr]2 ＋[Cr]3 ）
[Cr]1 は脱炭吹錬直後の出湯前での溶鋼中のCr量（kg）であり、[Cr]1 ＝転炉内溶鋼質量（kg）×脱炭吹錬直後の出湯前での溶鋼Cr含有量（質量％）／100 で算出される。[Cr]2 は脱炭精錬前の含Cr溶鋼中のCr量（kg）であり、[Cr]2 ＝含Cr溶鋼量（kg）×脱炭精錬前の含Cr溶鋼のCr含有量（質量％）／100 で算出される。[Cr]3 はCr含有原料中のCr量（kg）であり、[Cr]3 ＝Cr含有原料の量（kg）×Cr含有原料のCr含有量（質量％）／100 で算出される。
【００２９】
Cr歩留りが小さいほど (4)式の反応が進行しやすくなり、スラグ中に取り込まれるCrが増加することを意味する。
【００３０】
図１は、Mn鉱石を投入したときの含Cr溶鋼のＣ含有量［％Ｃ］（質量％）とMn鉱石を投入した後の含Cr溶鋼のCr歩留りとの関係を示すグラフである。図１から明らかなように、［％Ｃ］が１質量％未満でMn鉱石を投入した時ではCr歩留りが低下し、 (4)式の反応が進行し易くなることが分かる。一方、［％Ｃ］が１質量％より高い領域でMn鉱石を投入した場合は、80％以上のCr歩留りを得ることが可能である。したがって本発明は、［％Ｃ］が 1.0〜5.0 質量％の範囲内に適用する。
【００３１】
次に、Ｃ含有量［％Ｃ］が1.0〜5.0 質量％の含Cr溶鋼にMn鉱石を投入し、含Cr溶鋼の温度Ｔ（℃）とMn鉱石を投入した後の含Cr溶鋼のCr歩留りとの関係を調査した。その結果は図２に示す通りである。
【００３２】
さらに図３では、種々の溶鋼温度と［％Ｃ］でMn鉱石を投入した時の結果を示すが、ある温度を境としてCr歩留りが80％以上となる。この温度を数式で表わしたのが (1)式である。つまり、Mn鉱石の投入開始を判定するしきい値は (1)式の右辺（＝−33.3×［％Ｃ］＋1500）であり、含Cr溶鋼の温度Ｔがしきい値を超えたときにMn鉱石を投入すれば、 Cr歩留りが上昇して(4)式の進行が抑制される。
【００３３】
Ｔ（℃）＞−33.3×［％Ｃ］＋1500                    ・・・ (1)
したがってＣ含有量［％Ｃ］が1.0〜4.0 質量％の含Cr溶鋼に本発明を適用して脱炭精錬を行なう場合は、含Cr溶鋼の温度Ｔが (1)式を満足する範囲でMn鉱石を投入する必要がある。
【００３４】
なお脱炭精錬に先立って含Cr溶鋼を溶製する方法は、特定の手段による方法に限定せず、フェロクロム法（すなわち脱Ｐ溶銑にフェロクロムを添加する方法）や溶融還元法（Cr鉱石をＣで還元してフェロクロムを製造する方法）等の従来から知られている技術が使用できる。
【実施例】
【００３５】
Ｃを 6.0質量％，Crを16質量％含有するステンレス溶鋼（SUS430相当）を転炉型精錬炉に収容し、上吹きランスから酸素ガスを吹き込んで脱炭精錬を行なった。脱炭精錬を行ないながらサブランスを用いてステンレス溶鋼の温度Ｔを測定し、温度Ｔが1450℃（すなわち (1)式を満足するまで上昇した後）で、Mn鉱石を投入した。なお、Ｔ＝1450℃のとき、［％Ｃ］＝3.5 質量％である。酸素ガスの吹き込みは、Mn鉱石を投入した後も継続して行なった。これを発明例とする。
【００３６】
一方、比較例として、Ｃを 6.0質量％，Crを16質量％含有するステンレス溶鋼（SUS430相当）を転炉型精錬炉に収容し、上吹きランスから酸素ガスの吹き込みを開始した直後にMn鉱石を投入して脱炭精錬を行なった。
【００３７】
発明例と比較例について、Crロス指数を算出したところ、比較例は75であったのに対して、発明例は90であった。つまり、発明例の方がスラグ中に取り込まれるCrが減少することが確かめられた。このことは、発明例の方が (4)式の反応が抑制されることを示している。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】Mn鉱石を投入したときの含Cr溶鋼のＣ含有量とMn鉱石を投入した後の含Cr溶鋼のCr歩留りとの関係を示すグラフである。
【図２】Mn鉱石を投入したときの含Cr溶鋼の温度とMn鉱石を投入した後の含Cr溶鋼のCr歩留りとの関係を示すグラフである。
【図３】Mn鉱石を投入したときの含Cr溶鋼の温度とMn鉱石を投入したときの含Cr溶鋼のＣ含有量との関係を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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