(57)【要約】      （修正有）【課題】転炉を用いて、合金投入量の多い鋼種（たとえばステンレス鋼等）の脱炭処理を行なうにあたって、吹錬中に熱源として炉内に投入した炭素源の飛散を抑制することで、ダストの発生量を低減しつつ、炭素源の添加歩留りを向上することができる吹錬方法を提供する。【解決手段】転炉を用いて高合金鋼を得るために溶銑の脱炭処理を行なう脱炭吹錬方法において、揮発分が４質量％以下である炭素源を、熱補償のために転炉内に投入する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転炉を用いて高合金鋼を得るために溶銑の脱炭処理を行なう脱炭吹錬方法において、揮発分が４質量％以下である炭素源を、熱補償のために前記転炉内に投入することを特徴とする脱炭吹錬方法。
【請求項２】
前記炭素源が、無煙炭であることを特徴とする請求項１に記載の脱炭吹錬方法。
【請求項３】
前記転炉に鉄源として前記溶銑に加えてスクラップを装入することを特徴とする請求項１または２に記載の脱炭吹錬方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転炉を用いて、合金成分の多い鋼種（たとえばステンレス鋼等の高合金鋼）の脱炭処理を行なうにあたって、吹錬中に熱源として炉内に投入した炭素源の飛散を抑制することで、ダストの発生量を低減しつつ、炭素源の添加歩留りを向上する脱炭吹錬方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
転炉を用いた溶銑の脱炭処理では、スクラップの溶解や溶銑の昇温のために炭素源を投入して、吹錬が行なわれる。その炭素源は、通常、輸送時の発火や粉塵爆発を防止する観点から、揮発分を殆ど含有しないコークスが使用されている。ところがステンレス鋼を始めとする高合金鋼の脱炭吹錬では、炉内にスクラップや合金鉄等の冷鉄源が多量に装入されるので、吹錬中に熱補償のために投入すべき炭素源の必要量も、炭素鋼の脱炭吹錬に比べて、増大する。
【０００３】
熱補償のための炭素源として投入されるコークスは、揮発分は少ないが、ＰやＳ等の鋼材の材質に悪影響を及ぼす不純物元素が含まれており、高合金鋼を得るための脱炭吹錬にてコークスを多量に投入すると、ＰやＳが鋼材の許容範囲を超えて混入することになる。とりわけステンレス鋼においては、鋼中のＰ含有量が増加することによってＰの活量が大幅に低下するので、脱燐処理が困難になるという問題がある。
【０００４】
したがって、脱燐処理を容易に行なうためには、不純物元素の少ないコークスを炭素源として使用する必要がある。しかし、コークスの原料として好適でありかつ不純物元素の少ない炭材資源は、埋蔵量が乏しく、高価であるから、そのような炭材資源から製造したコークスの製造コストが上昇するのは避けられない。
また、不純物元素の含有量が少ない一般炭を使用すると、揮発分が多いので、輸送設備や投入ホッパーに発火や粉塵爆発を防止する装置が必要であるから、設備投資が膨大になる。
【０００５】
これに対して無煙炭は、コークスの原料としては適していないが、Ｐ含有量が少ないので、溶銑から高合金鋼（特にステンレス鋼）を得る脱炭吹錬において、熱補償のための炭素源として好適である。しかも無煙炭は一般炭の中でも揮発分が少ないので、貯蔵および搬送に関わる機器に、発火や粉塵爆発を防止する装置を設置する必要はない。
そこで、高合金鋼を得るために、無煙炭等の揮発分の少ない石炭を用いて脱炭吹錬を行なう技術が種々検討されている。
【０００６】
たとえば特許文献１には、クロム鉱石の溶融還元吹錬において、粒度調整を行ない、かつ揮発分が10質量％以下である石炭を用いる技術が開示されている。この技術は、一定濃度の揮発分が含有される石炭を炉内に投入することによって、石炭が熱崩壊を起こし、その微細な石炭が、スラグ中に存在する酸化クロムの還元反応を促進するものである。
しかしながら、熱崩壊によって微細化した石炭は、炉口から排出される排ガスに巻込まれて炉外に飛散し易いので、ダストの発生量が増大し、かつ石炭の添加歩留りの低下を招く。特にステンレス鋼を得るための脱炭吹錬にて発生するダストは、クロムを含有しているので、そのダストの処理に多大な費用を要する。したがって、ダストの発生量を低減することが必要である。
【０００７】
特許文献２には、高クロム鋼を得るための脱炭吹錬において、脱炭吹錬の初期に無煙炭を投入する際に、上吹きランスから供給される酸素の供給速度を低下させることによって、炉口から排出される排ガスの線流速を低下させて、無煙炭が炉外へ飛散するのを抑制する技術が開示されている。しかし、この技術では、熱崩壊した無煙炭の飛散を抑制するために、脱炭吹錬に不可欠である酸素の供給速度を低下させなければならず、脱炭吹錬の生産性の低下を招く。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平9-227919号公報
【特許文献２】特開2006-233265号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、転炉を用いて、合金成分の多い鋼種（たとえばステンレス鋼等）の脱炭処理を行なうにあたって、吹錬中に熱源として炉内に投入した炭素源の飛散を抑制することで、ダストの発生量を低減しつつ、炭素源の添加歩留りを向上することができる吹錬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】
【００１０】
発明者らは、高合金鋼を得るための脱炭吹錬の初期においては、スラグ中の酸化クロムや酸化鉄等の濃度が低いことから、炭素源を必ずしも熱崩壊によって微細化させて還元反応を促進する必要はなく、むしろ、炭素源の炉外への飛散を抑制するために熱崩壊（すなわち微細化）を抑止することが重要であるという観点から、様々な銘柄，種類の炭素源の粒度５mm以上のものを分級した上で、実験用の小型溶解炉内の溶銑に投入した後、直ちにその炭素源を回収して粒度を測定した。その結果を図１に示す。
【００１１】
図１から明らかなように、炭素源に含有される揮発分が４質量％を超えると、投入した炭素源の大部分が５mm以下に微細化する一方で、揮発分が４質量％以下では、投入した炭素源の熱崩壊による微細化が抑止される。
また、小型溶解炉の炉口から排出されるガス流の線流速が、通常の転炉操業と同等になるように、小型溶解炉の排風量を調整し、バグフィルタで回収したダストの粒度を調査したところ、粒度５mm以下のものが90％以上を占めていた。つまり、炉内に投入され、熱崩壊によって粒度５mm以下に微細化した炭素源は、排ガスに巻込まれて、ダストとして炉口から飛散する。
【００１２】
以上の結果から、高合金鋼を得るための脱炭吹錬において、ダストの飛散を抑制するためには、揮発分が４質量％以下の炭素源を用いることによって、炉内へ投入する際の熱崩壊を抑止することが重要であることが分かった。しかも、炭素源の熱崩壊を抑止することでダストの飛散を抑制するので、上吹きランスから供給される酸素の供給速度を低下させる必要はなく、高合金鋼の脱炭吹錬の生産性低下も防止できる。
【００１３】
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。
すなわち本発明は、転炉を用いて高合金鋼を得るために溶銑の脱炭処理を行なう脱炭吹錬方法において、揮発分が４質量％以下である炭素源を、熱補償のために転炉内に投入する脱炭吹錬方法である。
本発明の脱炭吹錬においては、炭素源として無煙炭を使用することが好ましい。また、鉄源として溶銑に加えてスクラップを装入することが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、転炉を用いて、合金成分の多い鋼種（たとえばステンレス鋼等）の脱炭処理を行なうにあたって、吹錬中に熱源として炉内に投入した炭素源の飛散を抑制することで、ダストの発生量を低減しつつ、炭素源の添加歩留りを向上することができるので、産業上格段の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】炉内に投入する前後の炭素源の粒度分布の関係を示すグラフである。
【図２】炭素源の揮発分と飛散率との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
ステンレス鋼等の高合金鋼を得るために、溶銑の脱炭吹錬を行なうにあたって、予め予備処理を施して低燐化した溶銑に加えて、ステンレススクラップやフェロクロムを転炉内に装入した後に、上吹きランスから酸素を供給し、さらに炭素源を投入して、その燃焼熱によって転炉内を昇温する。このとき、炭素源が熱崩壊によって微細化するのを抑止するために、揮発分が４質量％以下の炭素源を使用する。上記で説明した通り、炭素源の揮発分が４質量％以下であれば、炭素源の熱崩壊による微細化が抑止される。しかも、発火や粉塵爆発の危険性も低く、特段の設備改造は必要ない。したがって、揮発分は４質量％以下とする。
【００１７】
さらに、炭素源の分級を行ない、粒度が５mm未満の微細粒を除去しておくことが好ましい。粒度５mm未満の微細粒が混入した炭素源を使用すると、炉内に投入された後、溶銑湯面に到達する前に、排ガスの上昇流に巻込まれ、ダストとして周辺に飛散する、あるいは集塵機に吸引されるからである。このような炭素源の微細粒の飛散に起因するダストの発生量の増加、あるいは炭素源の添加歩留りの低下を防止するためには、上吹きランスから供給される酸素の供給速度を低下させなければならず、脱炭吹錬の生産性の低下を招く。したがって、粒度５mm以上の炭素源を転炉内に投入することが好ましい。一方、炭素源の粒度が100mmを超えると、反応性が低下するという問題があることから、粒度は５〜100mmの範囲内が好ましい。
【００１８】
また、炭素源として無煙炭を使用すれば、Ｐ含有量が少ないので、ステンレス鋼を得るための溶銑の脱炭吹錬に好適である。
【実施例】
【００１９】
容量150tonの転炉に溶銑（1200℃）およびステンレススクラップ，フェロクロムを装入し、さらに上吹きランスから酸素供給を開始した直後に、種々の炭素源を投入して脱炭吹錬を行ない、ステンレス鋼を製造した。転炉に投入した炭素源の種類とその揮発分は表１に示す通りである。揮発分が1.4質量％であるコークス、3.7質量％，4.3質量％，5.8質量％，10.2質量％の無煙炭、および、実験的に無煙炭を乾留し、揮発分を3.0質量％に調整したものも用いた。乾留条件は小型の加熱炉にて無煙炭サンプルを1000℃で10時間加熱した。参考までに本実験で用いた炭素源サンプルの詳細分析値を表２に示す。投入量は、ステンレススクラップやフェロクロムの装入量に応じて、10〜20tonの範囲内で調整して炉内を昇温した。
【００２０】
また、脱炭吹錬の時間経過から転炉内の溶銑のＣ濃度が1.5質量％程度と推定される時に、サンプルを採取してＣ濃度（以下、実測Ｃ濃度という）を測定した。さらに、炉口から排出される排ガスの流量，ＣＯ濃度，ＣＯ2濃度を排ガス分析計によって測定し、得られたデータに基づいて脱炭量（以下、分析脱炭量という）を算出した。一方で、炭素源の投入量の実測値と上記の実測Ｃ濃度とに基づいて脱炭量（以下、実測脱炭量という）を算出した。
【００２１】
このようにして得た実測脱炭量と分析脱炭量との乖離を、炉外に飛散した炭素源の飛散量とみなし、炭素源の飛散量（ton）と投入量（ton）の比を飛散率（％）として表１に示す。なお、飛散率は下記の式で算出される値である。表１中の炭素源の揮発分と飛散率との関係を図２に示す。
飛散率（％）＝100×飛散量（ton）／投入量（ton）
【００２２】
【表１】
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【００２３】
【表２】
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【００２４】
また、脱炭吹錬開始前の溶銑中のＰ濃度と、脱炭吹錬終了後の溶鋼中のＰ濃度とを測定し、脱炭吹錬に起因するＰ濃度の上昇量を表１に併せて示す。なお、Ｐ濃度上昇量は下記の式で算出される値である。
Ｐ濃度上昇量（質量％）＝溶鋼中のＰ濃度（質量％）−溶銑中のＰ濃度（質量％）
表１および図２から明らかなように、炭素源の揮発分が４質量％以下の範囲であれば、炭素源の飛散率が低く抑えられており、揮発分が４質量％を超えると飛散率が大幅に上昇した。
【００２５】
また、炭素源としてコークスを使用した場合（発明例１）には、揮発分が４質量％以下であることから、飛散率は低く抑えられたが、脱炭吹錬に起因してＰ濃度が上昇した。
炭素源として無煙炭を使用した場合（発明例２，３および比較例１〜３）には、いずれも脱炭吹錬に起因するＰ濃度の上昇量は0.002〜0.004質量％であり、コークスを使用した発明例１（Ｐ濃度上昇量0.011質量％）に比べて低かった。揮発分が４質量％以下である発明例１〜３は、飛散率が９〜11％であったのに対して、揮発分が４質量％を超える比較例１〜３は、飛散率が19〜35％であった。
【００２６】
以上の通り、本発明によれば、ステンレス鋼を得るために転炉で行なう脱炭吹錬において、炭素源の飛散を抑制できることが確かめられた。その結果、ダストの発生量を低減しつつ、炭素源の添加歩留りを向上することが可能となる。
【図１】
2013181195.tif 000005
【図２】
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