專利名稱：含鉻鐵水及熔渣的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及含鉻鐵水及熔渣的處理方法，在將由電爐熔煉的含鉻鐵水和在該熔煉中生成的電爐熔渣在精煉容器內(nèi)利用攪拌葉片(葉輪)進(jìn)行機(jī)械攪拌的精煉工序中，將熔渣中的Cr還原回收到鐵水中，同時(shí)進(jìn)行鐵水的脫硫。
背景技術(shù)：
以不銹鋼為代表的含鉻鋼通常通過(guò)在電爐中熔化廢鐵和其他原料制成鐵水，將其精煉制成規(guī)定成分組成的鋼的工藝來(lái)制造。在用電爐熔煉含鉻鐵水時(shí)，生成含有Cr2O3的熔渣。在實(shí)際作業(yè)中，將該電爐熔渣中的鉻盡可能多地回收到鐵水中，提高鉻在鋼中的有效利用率，這在降低含鉻鋼的成本方面是重要的。以往，在用電爐熔煉含鉻鐵水時(shí)，采用通過(guò)使用CaF2作為熔劑成分來(lái)提高熔渣的·流動(dòng)性的方法。但是，近年來(lái)，由于在將制鋼熔渣作為地基或路基材料利用時(shí)，限制氟成分的含量，因此，多使用在電爐作業(yè)中未配合CaF2W所謂無(wú)CaF2W熔渣。在該情況下，熔渣的熔點(diǎn)上升，流動(dòng)性降低。另外，熔渣堿度Ca0/Si02降低，而熔渣中的SiO2S度容易增大。因此，無(wú)CaF2的熔渣與配合CaF2的熔渣相比，難以進(jìn)行按照下述⑴式的鉻還原反應(yīng)(向右的反應(yīng))，存在鉻在鐵水中的有效利用率容易降低的問(wèn)題。3 [Si]+2 (Cr2O3) = 3 (SiO2)+4 [Cr]…(I)為促進(jìn)熔渣中的鉻還原，也考慮了添加含有金屬Al的物質(zhì)而使按照下述(2)式的還原反應(yīng)進(jìn)行的方法。2A1+(Cr2O3) = (Al2O3)+2 [Cr]…(2)但是，無(wú)CaF2的熔渣由于熔渣的熔點(diǎn)上升，流動(dòng)性降低，所以現(xiàn)狀是在電爐工序中難以充分進(jìn)行(2)式的反應(yīng)，不是特別有效的對(duì)策。另一方面，已知將由電爐熔煉的含鉻鐵水與熔渣一同移到別的精煉容器內(nèi)，實(shí)施利用吹入惰性氣體的攪拌或利用葉輪的攪拌，由此進(jìn)行從熔渣還原回收鉻的方法(專利文獻(xiàn)1、2)。使用含有Al或Si的物質(zhì)作為還原劑，攪拌處理后，熔渣中的Cr2O3含量降低至2. 8 4. 4% (專利文獻(xiàn)I、表I的No. 1、2、4、5)、或2. 6 4. 7% (專利文獻(xiàn)2、表3的實(shí)施例)程度?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :特開2000-144272號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 :特開2001-49325號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題以不銹鋼為主的含鉻鋼除一部分的特殊用途外，通常希望鋼中的S含量盡可能低。JIS G4305 2005中規(guī)定的不銹鋼種中，S含量在標(biāo)準(zhǔn)上多容許達(dá)到O. 030質(zhì)量％，但國(guó)內(nèi)廠家熔煉且市售的不銹鋼多是將S含量降低至O. OlO質(zhì)量％的高品質(zhì)鋼，調(diào)整為O. 005質(zhì)量％以下、或進(jìn)而調(diào)整為O. 001質(zhì)量％以下的S含量的不銹鋼也不少。在使用配合CaF2的熔渣的電爐作業(yè)中由于可得到優(yōu)良的脫硫效果，實(shí)現(xiàn)不銹鋼的低S化較為容易。但是，由于使用無(wú)CaF2的熔渣的電爐作業(yè)脫硫效果差，所以為了實(shí)現(xiàn)不銹鋼的低S化，需要增大之后的精煉工序中的脫硫負(fù)荷。電爐鐵水的S含量雖然因使用原料造成的影響也大，但在使用無(wú)CaF2的熔渣的情況下容易變高。如果使含鉻鐵水的S含量成為大致O. 015質(zhì)量％以下的水平，則在利用例如VOD工藝或AOD工藝的制鋼工序中脫硫負(fù)荷得以減輕，容易進(jìn)行S含量O. 010質(zhì)量％以下的不銹鋼的制造。另外，為得到S含量為
0.005質(zhì)量％以下的低S不銹鋼，在鐵水的階段將S含量降低至O. 010質(zhì)量％以下是有利的。因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種以由使用無(wú)CaF2的熔渣的電爐作業(yè)得到的含 鉻鐵水及熔渣為對(duì)象，在還原回收熔渣中的鉻的同時(shí)也促進(jìn)鐵水的脫硫的方法。用于解決課題的手段上述目的通過(guò)如下的含鉻鐵水及熔渣的處理方法得以實(shí)現(xiàn)，S卩，在將由電爐熔煉的含鉻鐵水和在該熔煉時(shí)生成的無(wú)CaF2的電爐熔渣在精煉容器內(nèi)利用攪拌葉片進(jìn)行機(jī)械攪拌時(shí)，在攪拌結(jié)束前，投入含有金屬Al的物質(zhì)及CaO，并將攪拌結(jié)束后的熔渣堿度調(diào)整為
1.9以上，其中，所述由電爐熔煉的含鉻鐵水的Cr含量為8. O 35. O質(zhì)量％，所述無(wú)CaF2的電爐熔渣以Cr203、Si02、Ca0作為構(gòu)成成分且堿度Ca0/Si02為O. 7 I. 7。作為含有金屬Al的物質(zhì)，例如可使用含有20 80質(zhì)量％的金屬Al的鋁浮渣。作為鐵水的代表對(duì)象，可例舉用于通過(guò)后工序的精煉及鑄造制成不銹鋼的鐵水。在此，“不銹鋼”由JIS G0203 2009的序號(hào)3801規(guī)定，作為具體的鋼種，除了可例舉JISG4305 2005的表2中規(guī)定的奧氏體系鋼種、表3中規(guī)定的奧氏體·鐵素體系鋼種、表4中規(guī)定的鐵素體系鋼種、表5中規(guī)定的馬氏體系鋼種、表6中規(guī)定的沉淀硬化系鋼種等以外，還可例舉不以JIS為基準(zhǔn)的各種開發(fā)的鋼種。其中，S含量為O. 010質(zhì)量％以下的鋼種是特別合適的對(duì)象。發(fā)明效果 根據(jù)本發(fā)明，可以對(duì)使用無(wú)CaF2的熔渣得到的含鉻電爐鐵水及熔渣同時(shí)實(shí)施從熔渣中將鉻還原回收到鐵水中的處理以及鐵水的脫硫處理。由此，由熔渣的無(wú)CaF2化引起的鉻有效利用率的降低及后工序中的脫硫負(fù)荷的增大得到改善。另外，可有助于生成的無(wú)CaF2的熔渣在路基或地基材料等中的再利用。


圖I是示意性表示機(jī)械攪拌含鉻鐵水及熔渣的精煉容器中的各部的構(gòu)成的局部剖面圖；圖2是示意性例示用于機(jī)械攪拌的旋轉(zhuǎn)體的初期狀態(tài)的形狀的圖；圖3是描繪實(shí)施例中例示的各攪拌加料的攪拌前和攪拌后的熔渣中Cr2O3含量的圖；圖4是描繪實(shí)施例中例示的各攪拌加料的攪拌結(jié)束后的熔渣堿度CaO)/(%SiO2)和攪拌結(jié)束后的鐵水中S含量[% S]的關(guān)系的圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明中作為處理對(duì)象的含鉻鐵水是用于制造以不銹鋼為主的含鉻鋼的電爐鐵水。假設(shè)有鐵素體系、奧氏體系、奧氏體 鐵素體復(fù)合相系的各鋼種的大多實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)的結(jié)果確認(rèn)了，在Cr含量為8. O 35. O質(zhì)量％的含鉻鐵水中，通過(guò)應(yīng)用后述的攪拌處理，可得到還原回收鉻及脫硫的效果。關(guān)于Si含量，容許O. 01 I. 5質(zhì)量％程度的較寬的范圍。關(guān)于S含量，在寬的含量范圍內(nèi)可得到脫硫效果，但在將攪拌處理后的S含量設(shè)為O. 015質(zhì)量％以下的情況下，優(yōu)選攪拌處理前的S含量為O. 05質(zhì)量％以下。在將進(jìn)一步低S化作為目標(biāo)的情況下，更優(yōu)選為O. 04質(zhì)量％以下。另外，關(guān)于熔洛，在以Cr203、Si02、Ca0為構(gòu)成成分，堿度Ca0/Si02為O. 7 I. 7的無(wú)CaF2的電爐熔渣為處理對(duì)象時(shí)，確認(rèn)通過(guò)應(yīng)用后述的攪拌處理可得到良好的結(jié)果。這樣的含鉻鐵水及熔渣可通過(guò)使用無(wú)CaF2的熔渣的一般的電爐作業(yè)而得到。本發(fā)明的含鉻鐵水及熔渣的處理通過(guò)將上述的電爐鐵水及電爐熔渣在精煉容器 內(nèi)利用攪拌葉片進(jìn)行機(jī)械攪拌來(lái)進(jìn)行。
圖I示意性例示了進(jìn)行機(jī)械攪拌的精煉容器中的各部的構(gòu)成。示出了包含旋轉(zhuǎn)軸41的剖面，但對(duì)于旋轉(zhuǎn)體20示出側(cè)面圖。在精煉容器30中收容有通過(guò)電爐熔煉的含鉻鐵水31和熔渣32，通過(guò)攪拌葉片2進(jìn)行機(jī)械攪拌。含鉻鐵水31和熔渣32通過(guò)同一電爐加料得到。圖I的例中，攪拌葉片2與軸棒10成為一體構(gòu)成旋轉(zhuǎn)體20，旋轉(zhuǎn)體20繞垂直方向的旋轉(zhuǎn)軸41旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)速度例如可以設(shè)為50 150rpm程度。精煉容器30優(yōu)選使用內(nèi)壁面33的水平截面為圓形的容器。精煉容器30的內(nèi)徑也可以在高度方向一樣，也可以不一樣。例如也可以使用內(nèi)徑從底部朝向上方逐漸擴(kuò)大的形狀的精煉容器。當(dāng)利用旋轉(zhuǎn)體20開始攪拌時(shí)，由含鉻鐵水31和熔渣32構(gòu)成的流體的液面高度在中央部變低，在周邊部變高。圖I中夸張描繪了該液面高度的變化量。另外，伴隨旋轉(zhuǎn)，含鉻鐵水31和熔渣32的界面變得復(fù)雜，但在圖I中將界面作了簡(jiǎn)化描繪。旋轉(zhuǎn)體20的高度位置以攪拌葉片2的上端在旋轉(zhuǎn)中沒(méi)入液面下的方式設(shè)定。精煉容器30的上端開口部在攪拌中除軸棒10附近以外的大部分被蓋34蓋住。圖2示意性地例示了上述旋轉(zhuǎn)體20的初期狀態(tài)(無(wú)損耗的狀態(tài))的形態(tài)。在由鋼材等構(gòu)成的軸芯I的最下部安裝有攪拌葉片2。在攪拌葉片2的內(nèi)部通常有與軸芯I接合的由鋼材構(gòu)成的芯材(未圖示)，攪拌葉片2通過(guò)以該芯材為基材覆蓋耐火材料而構(gòu)筑。在軸芯I的周圍形成有耐火材料層3，防止由鋼材等構(gòu)成的軸芯I直接暴露于熔液中。由軸芯I和其周圍的耐火材料層3構(gòu)成軸棒10。就攪拌葉片2的形狀而言，圖示的攪拌葉片在高度h方向上寬度W相同，但也可以采用其以外的形狀。例如，可例舉寬度W在攪拌葉片2的上端為最大，在下端為最小的攪拌葉片的形狀等。在進(jìn)行機(jī)械攪拌時(shí)，在攪拌結(jié)束前的期間投入含金屬Al的物質(zhì)。更優(yōu)選在攪拌開始前或攪拌開始后的較早的階段投入。在攪拌開始前投入含有金屬A I的物質(zhì)的情況下，也可以在將電爐鐵水及熔渣移到精煉容器中后投入?？梢砸淮稳客度耄部梢苑执瓮度?。金屬Al作為還原劑起作用，在攪拌中有助于上述(2)式的鉻還原。作為含有金屬Al的物質(zhì)，也可以使用純鋁塊或鋁合金塊，但從經(jīng)濟(jì)上考慮利用在鋁金屬或廢鋁的熔化工廠等生成的“鋁浮渣”。特別是優(yōu)選含有20 80質(zhì)量％的金屬Al的鋁浮渣。金屬Al即使少量添加也有助于鉻還原，但添加量過(guò)少時(shí)不能充分顯示其效果。另一方面，過(guò)剩添加時(shí)有時(shí)鐵水中的Al含量過(guò)多，不予優(yōu)選。含有金屬Al的物質(zhì)的添加量基于電爐熔渣中的(Cr2O3)含量及含鉻鐵水中的[S i]含量等決定，但各種探討的結(jié)果是，按每I噸鐵水的金屬Al量換算優(yōu)選投入O. 05 2. Okg的含有金屬Al的物質(zhì)。本發(fā)明中，在進(jìn)行鉻還原回收的同時(shí)，促進(jìn)了鐵水的脫硫。作為脫硫劑，使用也是熔渣成分的CaO最為有效。CaO產(chǎn)生的脫硫反應(yīng)通過(guò)下述(3)式進(jìn)行。(CaO)+ [S] = (CaS) +[O] ... (3)所產(chǎn)生的氧與鐵水中的Si或Al形成氧化物，成為熔渣成分。CaO也包含于電爐熔渣中，但本發(fā)明中作為對(duì)象的熔渣的堿度為O. 7 I. 7。根據(jù) 發(fā)明人的探討可知，在以熔渣堿度最終為1.9以上的方式控制攪拌處理?xiàng)l件時(shí)，可以使鐵水中的S含量降低至O. 015質(zhì)量％程度、或其以下的水平。在以進(jìn)一步低S化為目標(biāo)的情況下，更優(yōu)選將攪拌結(jié)束后的熔渣堿度調(diào)整為2.0以上，更優(yōu)選為2. I以上。但是，如果過(guò)量提高堿度，則相對(duì)于脫硫效果的成本實(shí)效降低。通常，只要在3. O以下的范圍調(diào)整攪拌后的熔渣堿度即可。為了進(jìn)行這樣的堿度調(diào)整，需要新添加CaO。CaO的添加時(shí)期需要在機(jī)械攪拌結(jié)束之前，但更優(yōu)選與含有金屬Al的物質(zhì)同樣，在攪拌開始前或在攪拌開始后的較早的階段投入。在攪拌開始前投入CaO的情況下，可以在電爐中投入，也可以在將電爐鐵水及熔渣移到精煉容器中后投入?？梢砸淮瓮度肴啃枰?，也可以分次投入。為了將攪拌結(jié)束后的熔渣堿度調(diào)整為I. 9以上，優(yōu)選為2. O以上所需要的CaO的添加量只要根據(jù)處理前鐵水的S含量、Si含量和處理前熔渣的堿度等對(duì)脫硫帶來(lái)影響的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定即可。例如，可以采用預(yù)先通過(guò)預(yù)備實(shí)驗(yàn)掌握“對(duì)脫硫帶來(lái)影響的各種參數(shù)和適當(dāng)?shù)腃aO添加量的關(guān)系”，在制造現(xiàn)場(chǎng)與該數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)照，決定CaO的最佳添加量的方法。進(jìn)行機(jī)械攪拌期間的鐵水的溫度只要為1350 1550°C程度即可。攪拌時(shí)間可大致在360 900sec的范圍進(jìn)行設(shè)定，但例如也可以控制在480 720sec的范圍。如此這樣在精煉容器中進(jìn)行機(jī)械攪拌，實(shí)現(xiàn)了鉻還原回收及脫硫的鐵水可以供給VOD法、AOD法等通常的不銹鋼制造工藝。
實(shí)施例在不銹鋼的制鋼現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行確認(rèn)本發(fā)明的效果的實(shí)驗(yàn)。在此，例示利用用于制造SUS430系的鐵素體系不銹鋼的熔煉加料的實(shí)驗(yàn)。在電爐中熔煉每一次加料約80噸的鐵水。此時(shí)，熔渣無(wú)CaF2。由電爐熔煉的含鉻鐵水(處理前鐵水)的C、Si、Cr、S的平均含量及其偏差范圍、以及通過(guò)該電爐熔煉而生成的熔渣(處理前熔渣)的堿度示于表I。[表 I]
權(quán)利要求
1.一種含鉻鐵水及熔渣的處理方法，在將由電爐熔煉的含鉻鐵水和在該熔煉時(shí)生成的無(wú)CaF2的電爐熔渣在精煉容器內(nèi)利用攪拌葉片進(jìn)行機(jī)械攪拌時(shí)，在攪拌結(jié)束前，投入含有金屬Al的物質(zhì)及CaO，將攪拌結(jié)束后的熔渣堿度調(diào)整為I. 9以上，其中，所述由電爐熔煉的含鉻鐵水的Cr含量為8. O 35. O質(zhì)量％，所述無(wú)CaF2的電爐熔渣以Cr203、SiO2、CaO作為構(gòu)成成分且堿度Ca0/Si02為O. 7 I. 7。
2.權(quán)利要求I所述的含鉻鐵水及熔渣的處理方法，其中，含有金屬Al的物質(zhì)為含有20 80質(zhì)量％的金屬Al的鋁浮渣。
全文摘要
本發(fā)明提供一種方法，以使用無(wú)CaF2的熔渣的由電爐作業(yè)得到的含鉻鐵水及熔渣為對(duì)象，還原回收熔渣中的鉻，同時(shí)，也促進(jìn)鐵水的脫硫。在將由電爐熔煉的含鉻鐵水和在該熔煉時(shí)生成的無(wú)CaF2的電爐熔渣在精煉容器內(nèi)利用攪拌葉片進(jìn)行機(jī)械攪拌時(shí)，在攪拌結(jié)束前，投入含有金屬Al的物質(zhì)及CaO并將攪拌結(jié)束后的熔渣堿度調(diào)整為1.9以上，其中，所述由電爐熔煉的含鉻鐵水的Cr含量為8.0～35.0質(zhì)量％，所述無(wú)CaF2的電爐熔渣以Cr2O3、SiO2、CaO作為構(gòu)成成分且堿度CaO/SiO2為0.7～1.7。
文檔編號(hào)C21C1/02GK102892906SQ20108006580
公開日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2010年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月29日
發(fā)明者吉野貴博, 森將和 申請(qǐng)人:日新制鋼株式會(huì)社