(57)【要約】【課題】  低リン−クロム含有の工具鋼を電気炉でスクラップから溶製する方法において、脱酸剤の投入によるスラグからの復リンを解消し、トータルの生産性を維持して高いクロム歩留を確保する方法を提供する。【解決手段】  電気炉による低リン−クロム鋼の溶製において、図３に示すように、電気炉での投入スクラップの酸素吹精による溶落後に２回の流滓を行い、さらに掻き出し具により１回の除滓することで、溶鋼中のスラグ量を減少させて脱リンし、その後、脱酸剤のフェロシリコンに加えて金属アルミを投入して溶鋼を脱酸し、さらにクロム合金を投入してクロムを含有せしめる方法からなる低リン−クロム鋼の溶製方法である。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気炉による低リン−クロム鋼の溶製において、電気炉中での投入スクラップの酸素吹精による溶落後に、流滓を少なくとも２回行い、さらに除滓することにより電気炉中のスラグ量を減少して復リンを回避した後、脱酸剤のフェロシリコンに加えて金属アルミを投入して脱酸した後、クロム合金を投入してクロムを含有せしめることを特徴とする低リン−クロム鋼の溶製方法。
【請求項２】
上記の方法において、除滓後、溶鋼中のリンの濃度を分析し、リンの濃度が０．０１０％以上であれば、再び酸素吹精を行い、続いて少なくとも１回流滓を行い、さらに除滓することを特徴とする請求項１に記載の低リン−クロム鋼の溶製方法。
【請求項３】
電気炉スラグ中のＰ2Ｏ5の濃度を０．４０％以下に低減して復リンを回避したことを特徴とする請求項１または２に記載の低リン−クロム鋼の溶製方法。
【請求項４】
電気炉中のスラグ総量を投入量の３０％以下に低減して復リンを回避したことを特徴とする請求項３に記載の低リン−クロム鋼の溶製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は低リン−クロム含有鋼を電気炉で溶製する際のクロム合金投入前の溶鋼の脱酸方法、特に復リンを回避する脱酸方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、低リン−クロム含有の工具鋼は電気炉で溶製する。このとき、溶鋼中に含まれるリンは、下記の式（１）の反応により、酸化物になって溶鋼中から脱リンされる。
２Ｐ＋５ＦｅＯ＋３ＣａＯ→３ＣａＯ・Ｐ2Ｏ5＋５Ｆｅ……（１）
【０００３】
これは図４の従来方法に示すように、原料のスクラップを電気炉に装入し、電力を供給して酸素吹精しながら酸化精錬を行う方法である。この場合、溶鋼に投入するクロムの歩留を向上させるために、電気炉にクロムを投入する前に、溶鋼を脱酸しておく必要がある。この脱酸剤にはフェロシリコンを用いる。ここで脱酸剤を投入すると、せっかくスラグ中に吸収されたリンが再び溶鋼中へ溶け込み、溶鋼中のリンの濃度が上昇するため（以下、「復リン」という。）、脱酸剤は大量に投入できない。そこで復リン対策として、リンの供給源であるスラグを事前に除去することが必要であり、このためクロム合金の投入前に酸素吹き止めをした後、生石灰を投入して流滓を行っている。すなわち、図４に示すように、原料のスクラップを電気炉に装入し、電力を供給して酸素吹精し、次いでスクラップを追加装入し、さらに酸素吹精を行い、１回目の試料を採取して脱リン状況を分析し、この結果に基づいて適量の生石灰を３００ｋｇ投入して流滓を行った後に、２回目の試料を採取し、脱リンを確認した後、フェロシリコンを５００ｋｇ投入して脱酸し、次いで目的とするクロム合金を投入して溶製し、低リン−クロム含有鋼を得て出鋼する。
【０００４】
上記のように、低リン−クロム含有鋼を電気炉で溶製する際に、フェロシリコンによる脱酸後、クロム合金を投入する工程では、スラグおよび溶鋼中の酸素によってクロムが酸化される。また、脱酸後にフェロシリコンをさらに投入することはスラグからの復リンが懸念される。そこで除滓を取鍋精錬工程において行い、Ｐ2Ｏ5を含むスラグを排出した後、脱酸剤のフェロシリコンを投入し、クロム合金を投入することで高いクロム歩留を得る方法とする。しかし、この方法では、電力および時間のロスが大きいため、コスト的には電気炉でクロム合金を投入する方法に劣るものである。
【０００５】
従来の低リンクロム鋼は、低リン溶銑と高クロム溶鋼とのカーボン、リン含有量および温度を調整して合わせ湯し、この合わせ湯を精錬することで低リン高クロム鋼を溶製している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
【特許文献１】特開昭５９−３８３１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、低リン−クロム含有の工具鋼を電気炉で溶製する方法において、脱酸剤の投入によるスラグからの復リンを解消し、トータルの生産性を維持して高いクロム歩留を確保する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するための本発明の手段は、電気炉における低リン−クロム含有の工具鋼の溶製において、電気炉への投入スクラップの溶落後の流滓回数を少なくとも２回実施し、掻き出し治具を用いて除滓することによってスラグ量を減少させ、脱酸剤としてフェロシリコンに加えて、金属アルミを用いた後にクロム合金を投入して低リン−クロム含有の工具鋼に溶製する方法である。
【０００９】
すなわち、請求項１の発明の手段は、電気炉による低リン−クロム鋼の溶製において、電気炉中での投入スクラップの酸素吹精による溶落後に、流滓を少なくとも２回行い、さらに除滓することにより電気炉中のスラグ量を減少して復リンを回避した後、脱酸剤のフェロシリコンに加えて金属アルミを投入して脱酸した後、クロム合金を投入してクロムを含有せしめることを特徴とする低リン−クロム鋼の溶製方法である。
【００１０】
さらに、請求項２の発明の手段は、上記の方法において、除滓後、溶鋼中のリンの濃度を分析し、リンの濃度が０．０１０％以上であれば、再び酸素吹精を行い、続いて少なくとも１回流滓を行い、さらに除滓することを特徴とする請求項１の手段の低リン−クロム鋼の溶製方法である。
【００１１】
さらに、請求項３の発明の手段では、電気炉スラグ中のＰ2Ｏ5の濃度を０．４０％以下に低減して復リンを回避したことを特徴とする請求項１または２の手段の低リン−クロム鋼の溶製方法である。
【００１２】
またさらに、請求項４の発明の手段では、電気炉中のスラグ総量を投入量の３０％以下に低減して復リンを回避したことを特徴とする請求項３の手段の低リン−クロム鋼の溶製方法である。
【００１３】
本発明は上記の手段とすることによって、脱酸剤投入による復リン量の低減が図られ、それによって脱酸剤の量を増加させることができ、クロムの酸化ロスを抑制して高いクロム歩留とすることができる。
【００１４】
この発明の低リン化の原理は、酸化精錬によってスラグに吸収されたリン、つまりＰ2Ｏ5を多く含むスラグを系外に排出することで、シリコン、アルミ、クロムなどによって還元される量を減少することによるものである。
【発明の効果】
【００１５】
この発明の方法は、電気炉の溶製において、少なくとも２回の流滓とそれに続く除滓により、スラグ中からの復リンを減少し、さらに脱酸剤のフェロシリコンと従来使用されなかった金属アルミを投入することで脱酸剤を増量してクロムの酸化ロスを抑制した上でクロム合金によりクロムを投入するので高いクロム歩留とすることができ、この結果、低リン−クロム鋼の工具鋼が溶製でき、本発明は従来にない優れた効果を奏する方法である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。電気炉にて温間金型用または熱間金型用の合金工具鋼として、例えば、ＪＩＳ規格のＳＫＤ６１を溶製するものとする。図３に示すように、先ず電気炉にてスクラップを５０ｔ溶解し、酸素吹精した後、さらにスクラップを３０ｔを追加投入して溶解し、酸素吹精した後、１回目の試料を採取して溶鋼中のリンを分析した。次に、生石灰を１回の投入量を２００ｋｇとし、投入毎に流滓を行って、２回の投入と流滓を行った。流滓は溶鋼を流出させない程度まで電気炉を傾動させ、生石灰によって膨張したスラグを炉壁に設けたスラグの出滓口より排出して実施した。１回の流滓を行って試料を採取分析したものでは、スラグ中のＰ2Ｏ5の濃度は０．６０％と高かったが、図３のように、２回目の流滓後に試料を採取分析したものでは、スラグ中のＰ2Ｏ5の濃度は０．４０％まで低減することができた。これに対し、溶鋼に生石灰を１回に４００ｋｇを投入するのみの従来の手段では、電気炉内のスラグとの混合が不十分であるため、スラグ中のＰ2Ｏ5の濃度は０．５０％程度までしか低減できなかった。
【００１７】
さらに、上記の流滓の後、炉壁に設けたスラグの排出口の位置よりスラグが上に来るまで電気炉を傾動し、その位置で電気炉の傾動を停止し、続いて、このスラグ排出口から炉内へ掻き出し治具を挿入し、この治具によりスラグを排出口から炉外へ掻き出して除滓をした。除滓後は電気炉を当初の位置に戻した。この手段では、上記の２回の流滓を実施し、さらに１回の除滓をすることで、スラグ中のＰ2Ｏ5の濃度およびスラグ総量が減少でき、この結果、スラグからの復リンが減少できた。
【００１８】
すなわち、上記の生石灰の投入による流滓を２回と除滓を１回行った溶鋼から２回目の試料を採取して溶鋼中のリン濃度を分析し、０．０１０％未満であることを確認し、また、溶鋼中のシリコン濃度を確認した。さらに、この溶鋼にフェロシリコンを１０００ｋｇ投入して溶鋼中のシリコン濃度を高めた。上記のフェロシリコンを１０００ｋｇ投入した後、さらに金属アルミを３００ｋｇ投入した。これらの溶鋼中のシリコン濃度の変化を図１にそれぞれ示した。
【００１９】
これをデータで示すと、従来の生石灰の投入による１回の流滓のみを行った場合の復リンによる溶鋼中のリンの濃度の上昇分は０．０１０％であった。しかし、生石灰の投入による流滓を２回行った場合の復リンは０．００７％であった。また、生石灰の投入による流滓を１回行い、かつ、除滓を１回行った場合も０．００７％であった。ところで、本発明の実施の形態の例として、生石灰の投入による流滓を２回行い、かつ、除滓を１回行った場合は、復リンによる溶鋼中のリンの濃度の上昇分は０．００５％であった。また、流滓を３回行い、かつ、除滓を１回行った場合も０．００５％であった。すなわち、流滓を３回行って除滓を１回行っても、復リンを抑制する効果は、流滓２回を行い、かつ、除滓を１回行った場合と略同等であった。このことから少なくとも流滓を２回行い、かつ、除滓を１回行えば十分であることがわかった。
【００２０】
図１に示す、（１）は従来の溶鋼中にフェロシリコンを５００ｋｇ投入した例で、溶鋼中のシリコンは０．０９％であった。（２）は溶鋼中にフェロシリコンを増量して１０００ｋｇ投入した例で、溶鋼中のシリコンは０．１４％であった。これに対し、本発明の実施の形態である（３）は溶鋼中にフェロシリコンを１０００ｋｇ投入し、さらに金属アルミを３００ｋｇ投入した例で、溶鋼中のシリコンは０．３６％で目標の０．２％以上に改善することができた。
【００２１】
上記のフェロシリコンの投入および金属アルミの投入に続き、次いでクロムを投入する。このためにクロム合金として低炭素フェロクロム３ｔおよび高炭素フェロクロム２ｔで計５ｔを投入して溶製した後、出鋼した。
【００２２】
なお、図３に示す本発明の工程において、２回目の試料を採取して分析した結果、溶鋼中のリンが０．０１０％以上であれば、除滓後に、図３のスクラップ追加装入後の段階に戻って、再び酸素吹精し、１回目の試料採取および分析と、２回に分けて行う流滓と、２回目の試料採取および分析と、それに続く除滓と工程を進め、２回目の試料を採取して分析した結果、溶鋼中のリンが０．０１０％未満であれば、溶鋼中にフェロシリコンを１０００ｋｇと金属アルミを３００ｋｇを投入して脱酸し、次いで、クロムを投入するためにクロム合金として上記のように低炭素フェロクロム３ｔおよび高炭素フェロクロム２ｔで合計５ｔを投入して溶製し、出鋼した。
【００２３】
本発明の手段における、上記の（１）のフェロシリコンの投入の場合と、（２）のフェロシリコンの増量投入の場合と、（３）のフェロシリコンの増量投入および金属アルミの投入の場合において、その後、さらにクロムを投入した際のクロム歩留の改善効果を図２に示す。図２に示すように、（１）は従来の場合で、クロムの歩留は８４％であった。（２）は単にフェロシリコンを増進した場合で、クロムの歩留は９１．５％であった。しかし、（３）は本発明の実施の形態の例であってフェロシリコンを増進し、さらに金属アルミを投入した場合で、クロムの歩留は９７．７％と向上し、（１）の従来のクロムの歩留に比し、約１４％も改善された。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】電気炉溶製におけるフェロシリコンの投入量の違いに加えてＡｌを投入した場合の溶鋼中のシリコン濃度の関係を示すグラフである。
【図２】図１に示す投入方法にさらにクロムを投入した場合の溶鋼中のクロム歩留の関係を示すグラフである。
【図３】本発明の電気炉による溶製方法の工程図を示す。
【図４】従来の電気炉による溶製方法の工程図を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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