(57)【要約】【課題】スラグの量を低減させて耐火物の溶出量を大幅に減少させることによって耐火物侵食を低減し、耐火物の寿命を向上させることができ、脱炭時の副原料の使用量および還元剤の使用量を大幅に減少させることができる転炉の耐火物侵食が低減されたステンレス鋼の転炉精錬方法を提供する。【解決手段】転炉に溶銑を装入する溶銑装入段階、脱炭段階および還元段階を含み、脱炭段階中に形成されるスラグはＭｇＯ−ＳｉＯ２系スラグであることを特徴とする。本発明の転炉は、内部にＭｇＯ系およびＭｇＯ−Ｃ系からなるグループから選択されるいずれか一つ以上を含む耐火物を含み、ＭｇＯ−ＳｉＯ２系スラグを形成するためにＭｇＯ系およびＭｇＯ−Ｃ系からなるグループから選択されるいずれか一つ以上を含む副原料を投入する段階を含むことが好ましい。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転炉に溶銑を装入する溶銑装入段階、脱炭段階および還元段階を含むステンレス鋼の転炉精錬方法において、
前記脱炭段階中に形成されるスラグはＭｇＯ−ＳｉＯ２系スラグであることを特徴とする転炉の耐火物侵食が低減されたステンレス鋼の転炉精錬方法。
【請求項２】
前記転炉は内部にＭｇＯ系およびＭｇＯ−Ｃ系からなるグループから選択されるいずれか一つ以上を含む耐火物を含むことを特徴とする請求項１に記載の転炉の耐火物侵食が低減されたステンレス鋼の転炉精錬方法。
【請求項３】
前記スラグのＭｇＯ／ＳｉＯ２比率は１．２〜１．９であることを特徴とする請求項１に記載の転炉の耐火物侵食が低減されたステンレス鋼の転炉精錬方法。
【請求項４】
前記ＭｇＯ−ＳｉＯ２系スラグを形成するためにＭｇＯ系およびＭｇＯ−Ｃ系からなるグループから選択されるいずれか一つ以上を含む副原料を投入する段階を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の転炉の耐火物侵食が低減されたステンレス鋼の転炉精錬方法。
【請求項５】
前記ＭｇＯ系副原料は水滑石（ｂｒｕｃｉｔｅ）および廃レンガ（ｓｐｅｎｔ  ｂｒｉｃｋ）からなるグループから選択されるいずれか一つ以上を含むことを特徴とする請求項４に記載の転炉の耐火物侵食が低減されたステンレス鋼の転炉精錬方法。
【請求項６】
前記ＭｇＯ−Ｃ系副原料は廃耐火物（ｓｐｅｎｔ  ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ）であることを特徴とする請求項４に記載の転炉の耐火物侵食が低減されたステンレス鋼の転炉精錬方法。
【請求項７】
溶銑の昇温のためにコークスおよび加炭材からなるグループから選択されたいずれか一つ以上を含む昇温材を投入する段階をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の転炉の耐火物侵食が低減されたステンレス鋼の転炉精錬方法。
【請求項８】
前記ＭｇＯ−Ｃ系副原料が投入された場合、
前記昇温材の投入時、前記ＭｇＯ−Ｃ系副原料内に含まれたＣ含量に基づいて昇温材の投入量を決定することを特徴とする請求項７に記載の転炉の耐火物侵食が低減されたステンレス鋼の転炉精錬方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は転炉の耐火物侵食が低減されたステンレス鋼の転炉精錬方法に係り、より詳しくは、ステンレス鋼製鋼精錬の副原料としてＭｇＯまたはＭｇＯ−Ｃ系副原料を使用することによりスラグの発生量を低減させ、耐火物の溶出を抑制することによって、耐火物の寿命を向上させることのできる転炉の耐火物侵食が低減されたステンレス鋼の転炉精錬方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステンレス鋼の製造方法は、使う原料によってスクラップを使う製造方法と溶銑を使う製造方法とに大別することができる。スクラップ原料を使用する製造方法に比べて溶銑を使う製造方法は原料の価格の側面で非常に有利であるため、最近は世界の主要ステンレスメーカーも溶銑を使う製造方法を採用する傾向にある。
スクラップを使うステンレス製造方法は、一般的にクロムなど、ステンレス鋼の必須元素をほとんど全て含有した状態のスクラップを電気炉で溶解させた後、精錬炉で脱炭工程を行う。
一方、溶銑を使う製造方法は、高炉から取り出した溶銑からケイ素、リンなどの不純物を除去するための予備処理を実施した後、脱炭工程を行うが、炭素鋼用高炉を利用して溶銑を製造する製鉄所の多くは、脱炭用の転炉も保有しているため、ステンレス鋼の脱炭も転炉を利用して行う事例が多い。
【０００３】
図１はステンレス鋼の製鋼精錬操業時に発生するスラグの組成を説明するための三角図である。
図２は従来のステンレス鋼製鋼精錬操業フローチャートである。
従来のステンレス鋼製鋼精錬操業では、図２に示すとおり、転炉に溶銑装入段階１０、副原料および昇温材を投入して酸素吹き込みによる精錬を遂行する脱炭段階２０、還元剤を投入する還元段階３０および溶鋼を取鍋に出鋼する段階４０を経る。この時、従来には脱炭段階２０で副原料に生石灰（ＣａＯ）および軽焼ドロマイト（ＣａＯ・ＭｇＯ）を使用していた。
図１に示したとおり、脱炭段階で生成されたスラッグがＣａＯ−ＳｉＯ２系スラグの場合、１，７００℃でのＭｇＯ系耐火物の溶出を防止するためには理論的にＣａＯ／ＳｉＯ２比が１．５以上とならなければならない。この時、蛍石（ＣａＦ２）を使用するか、もっと温度が高い場合にはその比がさらに大きくしなければならない。実際、実機ではＣａＯ／ＳｉＯ２比が略２に近い比率で使用されており、したがって、スラグ量が増加し、これに伴い、耐火物の溶出量が増加する問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】韓国公開特許文献第１０−１９９７−００２７３２１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであってその目的とするところは、スラグの量を低減させて耐火物の溶出量を大幅に減少させることによって耐火物侵食を低減し、耐火物の寿命を向上させることができ、さらに脱炭時の副原料の使用量および還元剤の使用量を大幅に減少させることができる転炉の耐火物侵食が低減されたステンレス鋼の転炉精錬方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するためになされた本発明の転炉の耐火物侵食が低減されたステンレス鋼の転炉精錬方法は、転炉に溶銑を装入する段階、脱炭段階および還元段階を含み、脱炭段階中に形成されるスラグはＭｇＯ−ＳｉＯ２系スラグであることを特徴とする。
【０００７】
本発明の転炉は、内部にＭｇＯ系およびＭｇＯ−Ｃ系からなるグループから選択されるいずれか一つ以上を含む耐火物を含むことが好ましい。
本発明のスラグのＭｇＯ／ＳｉＯ２比率は、１．２〜１．９であることがよい。
本発明は、ＭｇＯ−ＳｉＯ２系スラグを形成するためにＭｇＯ系およびＭｇＯ−Ｃ系からなるグループから選択されるいずれか一つ以上を含む副原料を投入する段階を含むことが好ましい。
【０００８】
本発明のＭｇＯ系副原料は、水滑石（ｂｒｕｃｉｔｅ：Ｍｇ（ＯＨ）２）および廃レンガ（ｓｐｅｎｔ  ｂｒｉｃｋ：ＭｇＯ）からなるグループから選択されるいずれか一つ以上を含むことができる。
本発明のＭｇＯ−Ｃ系副原料は、廃耐火物（ｓｐｅｎｔ  ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ）であることがよい。
【０００９】
本発明は、溶銑の昇温のためにコークスおよび加炭材からなるグループから選択されたいずれか一つ以上を含む昇温材を投入する段階をさらに含むことが好ましい。
本発明は、ＭｇＯ−Ｃ系副原料が投入された場合、昇温材の投入時、ＭｇＯ−Ｃ系副原料内に含まれたＣ含量に基づいて昇温材の投入量を決定することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ステンレス鋼製鋼精錬操業時に副原料として生石灰（ＣａＯ）および軽焼ドロマイト（ＣａＯ・ＭｇＯ）を使用していたのを全量ＭｇＯまたはＭｇＯ−Ｃ系副原料を使用することによりスラグもＣａＯ−ＳｉＯ２系スラグから、ＭｇＯ−ＳｉＯ２系スラグに変更され、スラグ量を低減させることができ、スラグによる耐火物の溶出量を減少させることができる。
また、スラグ形成のための副原料の投入量が減少するためコスト節減ができるだけでなく、熱損失が少ないため溶鋼温度確保の側面で有利であり、昇温材として加炭材の追加投入量を減少させることができるためコスト節減の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ステンレス鋼の製鋼精錬操業時に発生するスラグの組成を説明するための三角図である。
【図２】従来のステンレス鋼製鋼精錬操業フローチャートである。
【図３】本発明のステンレス鋼製鋼精錬操業フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に本発明の実施例について図面に基づいて詳細に説明する。
図３は本発明のステンレス鋼製鋼精錬操業フローチャートである。
図３に示したとおり、本発明の一実施例に係る転炉の耐火物侵食が低減されたステンレス鋼の転炉精錬方法は、転炉に溶銑を装入する溶銑装入段階１０、脱炭段階２５、還元段階３０および溶鋼を取鍋に出鋼する溶鋼出鋼段階４０を含む。このうち、脱炭段階２５中に形成されるスラグはＭｇＯ−ＳｉＯ２系スラグである。
【００１３】
本発明ではスラグの改善のために、従来の脱炭段階２５で副原料として使用していた生石灰（ＣａＯ）および軽焼ドロマイト（ＣａＯ・ＭｇＯ）を、全量ＭｇＯあるいはＭｇＯ−Ｃ系副原料に変更した。これにより、従来はＣａＯ−ＳｉＯ２系スラグが発生していたが、本発明ではＭｇＯ−ＳｉＯ２系スラグが発生するようになった。
図１によると、ＣａＯ−ＳｉＯ２系スラグの場合、１，７００℃でのＭｇＯ系耐火物の溶出を防ぐためには理論的にＣａＯ／ＳｉＯ２比率は１．５以上にならなければならない。この時、蛍石（ＣａＦ２）を使用するか、もっと温度が高い場合にはその比をさらに大きくしなければならない。実際、実機ではＣａＯ／ＳｉＯ２比率が略２に近い比率で使用されている。
【００１４】
一方、ＭｇＯ−ＳｉＯ２系副原料の場合、理論上ＭｇＯ／ＳｉＯ２比率は０．８となり、ＭｇＯ耐火物の溶出を抑制することができる。しかし実機上では、ＭｇＯ／ＳｉＯ２比率はもう少し高い比率が必要であるが、依然として少ない量のＭｇＯが要求されることがわかる。すなわち、同じＳｉ投入量に対してＣａＯの場合には理論的に１．５倍を投入しなければならないところ、ＭｇＯの場合には０．８倍だけを投入すればよいので、実投入量を大幅に減少させることができる。
すなわち、スラグ量の減少でスラグ形成のための副原料の投入量が大幅に減少するため、コスト節減が可能となる。それだけでなく、副原料の投入量が少ないため熱的な側面でも熱損失が減少して溶鋼温度確保の側面ではるかに有利であり、したがって、後で昇温のための加炭材の投入量も低減させることができる。
例えば、転炉は内部にＭｇＯ系およびＭｇＯ−Ｃ系からなるグループから選択されるいずれか一つ以上を含む耐火物を含むことができる。
【００１５】
図２に示したとおり、従来の脱炭段階２０では副原料として生石灰（ＣａＯ）および軽焼ドロマイト（ＣａＯ・ＭｇＯ）を使用してＣａＯ−ＳｉＯ２系スラグを形成している。転炉の内部にはＭｇＯ系またはＭｇＯ−Ｃ系耐火物を含むがＣａＯ−ＳｉＯ２系スラグにより、約１０％程度のＭｇＯが溶解し、耐火物のＭｇ０のスラグへの溶出が起こり、これによって、耐火物の侵食が発生する。
ＭｇＯ−ＳｉＯ２系スラグの場合、スラグ内にすでにＭｇＯが飽和状態であるため、耐火物の侵食を防止することができる。例えば、ＭｇＯを含むドロマイト（ＭｇＯ−ＣａＯ系）耐火物の場合にはＣａＯが溶出されてＣａＯ−ＳｉＯ２系スラグの場合と同様の状態になって耐火物侵食などの問題点が発生するが、転炉の耐火物がＭｇＯ系またはＭｇＯ−Ｃ系耐火物であると耐火物の浸食を防止することができる。
したがって、転炉精錬工程の中に発生するスラグがＭｇＯ−ＳｉＯ２系スラグであれば、スラグ量を大幅に減少させることができる。
【００１６】
スラグのＭｇＯ／ＳｉＯ２比率は１．２〜１．９であることが好ましい。
スラグのＭｇＯ／ＳｉＯ２比率が１．２未満であると、ＭｇＯ／ＳｉＯ２比率が相対的に低すぎるため、耐火物中のＭｇＯがスラグ内に溶出されて、耐火物の溶損量が増加する問題点がある。スラグのＭｇＯ／ＳｉＯ２比率が１．９を超過する場合、スラグの流動性が落ちてＣｒ２Ｏ３の還元力が相対的に低下し、Ｃｒの実歩留まりが悪くなる問題点がある。
脱炭段階で、溶銑にＭｇＯ−ＳｉＯ２系スラグを形成するためにＭｇＯ系およびＭｇＯ−Ｃ系からなるグループから選択されるいずれか一つ以上の副原料を投入する段階を含む。以後、副原料の投入後または、副原料の投入と同時に、溶銑の昇温のためにコークスおよび加炭材からなるグループから選択されたいずれか一つ以上を含む昇温材を投入する段階を含む。
【００１７】
例えば、ＭｇＯ系副原料はこれに限定されず、ＭｇＯを提供できるものであれば多様に適用することができる。例えば、水滑石（ｂｒｕｃｉｔｅ：Ｍｇ（ＯＨ）２）および廃レンガ（ｓｐｅｎｔ  ｂｒｉｃｋ：ＭｇＯ）からなるグループから選択されるいずれか一つ以上を含むことができる。
例えば、ＭｇＯ−Ｃ系副原料はこれに限定されず、ＭｇＯ−Ｃを提供できるものであれば多様に適用することができ、例えば、廃耐火物（ｓｐｅｎｔ  ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ）であってもよい。廃耐火物は耐火物で使用されて寿命が終わると捨てられるもので、その組成は７５％程度のＭｇＯと１５％程度のＣでなり、安価であり、またＣも含んでいるため、経済的な側面で非常に有利である。廃耐火物のＣ含量に制限はなく、これは後で昇温材の投入量を調節することにより対応が可能である。
【００１８】
副原料を投入する段階でＭｇＯ−Ｃ系副原料を投入する場合、昇温材の投入時、ＭｇＯ−Ｃ系副原料内に含まれるＣ含量に基づいて昇温材の投入量を調節することができる。
すなわち、ＭｇＯ−Ｃ系副原料を投入する場合、昇温材としての量、例えば、加炭材を投入する場合の投入量は、副原料内に含まれるＣの含量を測定して、副原料内のＣの投入量を減じて昇温剤を投入することができる。したがって、本発明で副原料としてＭｇＯ系にＣを追加する場合、追加加炭材の投入を減らすことができる。
【００１９】
以下、実施例を通じて本発明をより詳細に説明する。
〔実施例および比較例〕
実験は模写転炉（３００ｋｇ  Ｐｉｌｏｔ脱炭炉）を使用し、初期誘導溶解炉で溶解した溶銑を脱炭炉に装入した後、下記の表１の実施例１〜３と比較例１〜５の条件により副原料を投入して、ＣａＯ／ＳｉＯ２、ＭｇＯ／ＳｉＯ２を制御して脱炭を遂行してステンレス鋼を製造した。
【表１】
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【００２０】
表１において、耐火物溶損量は１回（ｃｈ．）精錬操業をした時、耐火物から溶出したＭｇＯの溶出量を意味し、Ｃｒの実歩留まりは投入したＣｒ量に対するスラグに取り込まれて消失したＣｒ量を除いた、実際に溶鋼内に入るＣｒ量の比率を意味する。耐火物の溶損量は溶銑を装入して出鋼するまでを一度のチャージ（ｃｈａｒｇｅ、ｃｈ）として測定した。
すなわち、溶損量が高いということは、耐火物の溶損速度が速いため耐火物の寿命が短くなるという意味であり、Ｃｒの実歩留まりが低いとはスラグでＣｒ酸化物が消失する量が多いため製造コストが上昇するという意味である。
【００２１】
表１に示したとおり、比較例のように既存の生石灰（ＣａＯ）および軽焼ドロマイト（ＣａＯ・ＭｇＯ）を使用してＣａＯ−ＳｉＯ２系スラグで形成させた場合、耐火物溶損量が２６０〜２９０ｋｇ／ｃｈ．と非常に高い。反面、実施例のように廃レンガを使用してＭｇＯ−ＳｉＯ２系スラグで形成させた場合、耐火物溶損量が１６０〜１８５ｋｇと顕著に減少することがわかる。
しかし、同じＭｇＯ−ＳｉＯ２系スラグであるとしても、ＭｇＯ／ＳｉＯ２比率が１．２未満の場合、溶損量が２００ｋｇ／ｃｈ．を超過し高いことが分かる。これはＭｇＯ／ＳｉＯ２比率が低いため相対的に耐火物中のＭｇＯがスラグ内に溶出したためである。
【００２２】
ＭｇＯ／ＳｉＯ２比率が１．９を超過した場合、溶損量は小さくなるが、Ｃｒの実歩留まりが低くなり、例えば、ＭｇＯ／ＳｉＯ２比率が２．０の比較例４の場合、Ｃｒの実歩留まりが９２．３％と低値になる。これはスラグ流動性が落ちてＣｒ２Ｏ３の還元性が相対的に低くなるためである。
したがって、結果を纏めると、既存のＣａＯ−ＳｉＯ２系スラグに比べＭｇＯ−ＳｉＯ２系スラグは耐火物溶損量が小さいため、耐火物の寿命は向上される。ＭｇＯ／ＳｉＯ２比率を１．２〜１．９水準に制御することが耐火物の寿命だけでなくＣｒの実歩留まり確保のレベルでも重要である。
なお、本実施例・比較例の結果は製鋼温度１，６００〜１，８００℃範囲で導き出したものである。
【００２３】
前述において、本発明の例示的な実施例を説明したが、本発明はこれに限定されず、該当技術分野で通常の知識を有した者であれば次に記載する特許請求の範囲の概念と範囲を逸脱しない範囲内で多様な変更および変形が可能であることが理解できるであろう。
【符号の説明】
【００２４】
１０：溶銑装入段階
２０、２５：脱炭段階
３０：還元段階
４０：溶鋼出鋼段階
【図１】
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【図２】
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【図３】
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