説明

発泡スラグを生成するための方法

本発明は、発泡スラグを生成するための方法に関する。本発明の目的は、それによって高い酸化クロム含有量を有するスラグの発泡を達成することのできる方法および材料を提供することである。この目的は、電気アーク炉に金属酸化物と炭素の混合物を装入し、該金属−スラグ界面の該スラグの下で、金属酸化物が炭素により還元され、石灰石は熱的に調和しなくなり、発生するガスが、気泡の形成によって前記スラグを発泡させるという点で満たされる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、発泡したスラグを生成するための方法に関する。
【背景技術】
【0002】
電気アーク炉での鋼生産において、スラグの発泡は、最も重要な工程の一つであり、鋼生産の効率の増加および製造コストの削減に影響する。
【0003】
この方法は、標準的な炭素鋼の生産に広く適用されている。
【0004】
しかし、この発泡を高クロム含有量の鋼に適用する場合には、状況は異なる。なぜなら、スラグによる酸化クロムの著しい吸収によって問題が起こるためである。これは、高い酸化クロム含有量を有するスラグの物理化学特性の結果である。これらの特性は、従来法による発泡、例えば、キャリア材料中の粉末炭素を酸素とともに金属浴またはスラグの中に注入することによる発泡を妨げる。
【0005】
高い酸化クロム含有量を有するスラグを発泡させるための方法は公知であるものの、これらの方法が全て満足のいくものとは限らない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
そのため、本発明の目的は、それによって高い酸化クロム含有量を有するスラグにおいて発泡を実現することのできる方法および材料を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
この目的は、特許クレーム1の特徴により、本発明によって適えられる。好ましい実施形態は下位クレームに示される。
【0008】
本発明の核心部は、材料が、酸化鉄キャリア、炭素キャリア、高炭素含有量フェロクロムおよび/またはスクラップまたは添加剤として酸化ニッケル(フェライト鋼を除く)、ならびに石灰石および、場合により、それに加えて、蛍石、糖蜜および/またはセメントなどの結合剤、および発泡プロセスのためのさらなるガス供給体を含むことにある。この材料は、異なるサイズのブリケットまたはペレットの形態をとるべきである。
【0009】
EAF冶金におけるスラグの発泡は、発泡体の低い熱伝導率に起因する炉の熱効率の改善、耐熱材料および電極の消耗の減少、ならびに、電気アークおよびノイズレベルの安定化などの一連の利点を提供する。
【0010】
効率的な発泡を達成するために、高レベルのガス発生を金属−スラグ界面で引き起こす必要がある。
【0011】
これに関連して支配的要因は、発泡生成ガスとしてのCOおよびCOである。
【0012】
これらのガスは、酸化鉄および酸化クロムの還元により、かつ、次の方法での石灰石の熱分解により形成される:
Fe+3C=2Fe+3CO (1)
FeO+C=Fe+CO (2)
Cr+3C=3CO+2Cr (3)
CrO+C=Cr+CO (4)
CaCO=CaO+CO (5)
【0013】
炭素による酸化鉄の還元の程度はこれらの反応において非常に高いが、炭素による酸化クロムの還元はあまり効率的でない。
【0014】
注目すべきは、スラグは、ステンレス鋼生産において酸化鉄をほとんど含有しないが、大量の酸化クロムを含むので、そのようなスラグでCO生成の効率が低いことは納得できるということである。シンダーおよび石灰石などの合成品を意図的に添加することにより、一層効率的なガス発生を実現することは可能であり得る。
【0015】
添加物の比重は、つまり、スラグまたは金属の比重と比較して、発泡体の発生に重要な役割を果たす。それは、発泡をより効率的にし、よりよく制御することができるように、ガス発生反応をスラグ−金属界面に移動させることを助ける。この密度は、密度の低い材料(酸化物)だけでなく、非常に密度の高い材料(金属)または、鉄屑(ferritic scrap)および/またはフェロクロムなどのいわゆるバラスト材の適した選択に影響され得る。
【0016】
フォーマー中の主成分は、酸化鉄、Feであり、還元剤として炭素が添加される。この場合、次の反応が起こる:
Fe+3C=2Fe+3CO (6)
この際、Feおよびグラファイトの発泡体混合物は、18.37%のグラファイトと残りの81.63%のFeを含有する。
【0017】
高クロム含有量のフェロクロム(FeCr)、鉄屑、および石灰石CaCOで、組成は完成する。
【0018】
オーステナイト鋼のスラグには、酸化ニッケルも添加することができる。
【0019】
高い比重のおかげで、フェロクロムおよび鉄屑は、発泡体形成添加剤を重くする。そのため、比重は次のようにスラグの比重と金属の比重の間にある:
ρスラグ < ρ材料 < ρ金属 (7)
したがって、浮力のために、材料はスラグ−金属界面に意図的に配置される。その際、浴重量が増加するように材料は金属浴中で溶解させる。
【0020】
COは、熱分解から石灰石により発生し、発泡を強化するが、酸化カルシウムはスラグ中で溶解し、スラグの粘度およびアルカリ度を上昇させる。その上、スラグの粘度は蛍石(CaF)の添加によっても調節することができる。
【発明を実施するための形態】
【0021】
本発明に従うフォーマーは、
・シンダー、乾燥した転炉ダストまたは乾燥したEAF/LFダスト、湿った転炉ダスト(スラッジ)、鉱石としてのあらゆる形態の、酸化鉄(Fe、Fe
・コークス、グラファイト、炭素(C)
・FeCr、鉄屑の形態の、全てのステンレス鋼の種類のバラスト材
・FeCr、鉄屑、オーステナイトスクラップ(austenitic scrap)、二相鋼スクラップ(duplex scrap)、酸化ニッケル(NiO)の形態の、オーステナイトステンレスおよび二相鋼の種類のバラスト材
などの基本的な構成成分を含む。
【0022】
添加剤としては:
*石灰石(CaCO
*生石灰および蛍石(CaOおよびCaF
*酸化アルミニウム(Al
が挙げられる。
【0023】
結合剤は:
*糖蜜
*セメント
*またはその他の可能性のある結合剤
である。
【0024】
フォーマーの組成は、以下の通りパーセントで表される:
Fe、Fe 10〜70
C 2〜16
バラスト材 14〜78
CaCO 0〜10
CaO、CaF 0〜10
Al 0〜10。
【0025】
フォーマーの比重は、以下の仮定に基づいて決定することができ、この際、Feは、Feとグラファイトの混合物を意味する。
*Feの比重は、次式により与えられる:
【数1】

そして、フォーマーの比重は:
【数2】

により与えられ、ここでバラストは、FeCrまたはスクラップおよび酸化ニッケルを意味する
【数3】

*CaCO含有量は、CaF含有量に置き換えることができ、ここで特に、CaCO%=0またはCaF2=0と仮定することができる。
【0026】
フォーマーの比重は、次の表1に示される。
【0027】
【表1】

【0028】
【表2】

【0029】
比重について上に示すデータは、一体型の材料に関する。他方では、発泡に用いた材料は、ブリケットの形態で適用され、その比重は当然それより低い。
【0030】
ブリケットは、材料を圧縮することにより生成され、百分率による組成に応じて異なる密度が得られる。
【0031】
鋼生産において生成されるスラグの比重は、2.5g/cm〜3g/cmの範囲内である。
【0032】
実際には、示された混合物中にFeおよび炭素を含有する圧縮組成物は、3.2g/cmの密度を有するが、計算では個々の成分に対して4.7g/cmという密度が得られる。実験では、検討中のスラグが2.9g/cmの密度を有することが示された。
【0033】
所望の発泡体形成作用を目的として、フォーマーの比重は、2.8t/m〜6.0t/mの範囲であるべきである。
【0034】
寸法がより小さい場合には総反応表面は大きくなるので、添加剤(ペレットまたはブリケット)の物理的寸法が小さい場合には、ガスが素早く放出される。
【0035】
既に述べたが、発泡体形成混合物は、ブリケットまたはペレットの形態で添加されるべきである。ブリケットは特別に成形されたプレスで製造される。ブリケットの寸法は、有利には対角線上に20mm〜100mmの間であり、高さは15mm〜40mmである。
【0036】
圧縮よりも前に、ペレットまたはブリケットをドラムの中で糖蜜またはセメントを添加して製造することができる。しかし、硬度、破壊強度および圧縮強度に関して所望の特性を確保するその他の結合法も可能である。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
電気アーク炉においてステンレス鋼溶融体上に発泡スラグを生成するための方法であって、前記炉に、金属酸化物と炭素の混合物を装入し、前記金属−スラグ界面の前記スラグの下方で、前記金属酸化物が前記炭素により還元され、石灰石は熱的に調和しなくなり、前記発生するガスが、前記気泡の形成によって前記スラグを発泡させる方法であって、ブリケットまたはペレットなどの成形品の形態で添加される前記装入混合物が、ベース成分として、以下の群:
・シンダー、乾燥した転炉ダストまたは乾燥したEAF/LFダスト、湿った転炉ダスト(スラッジ)としてのあらゆる形態の、酸化鉄(Fe、Fe
・コークス、グラファイト、炭素(C)
・FeCr、鉄屑(ferritic scrap)の形態の、全てのステンレス鋼の種類のバラスト材
・FeCr、鉄屑、オーステナイトスクラップ(austenitic scrap)、二相鋼スクラップ(duplex scrap)、酸化ニッケル(NiO)の形態の、オーステナイトステンレスおよび二相鋼の種類のバラスト材
・石灰石(CaCO
および、所望により、
*生石灰または蛍石(CaOまたはCaF
*酸化アルミニウム(Al
および、
*糖蜜
*セメント
*または別の結合剤
などの結合剤
からの成分を含有することを特徴とする方法。
【請求項2】
百分率で表した前記フォーマーの前記組成が、
Fe、Fe 10〜70
C 2〜16
バラスト材 14〜78
CaCO 0〜10
CaO、CaF 0〜10
Al 0〜10
であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項3】
前記成形品を製造する場合に前記混合物を形成する前記成分を選択することにより、前記成形品の比重を2.8t/m〜6.0t/mに調節することを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
【請求項4】
ブリケットの形態の前記成形品を製造する場合に、それらの対角長さが20mm〜100mmの間であり、それらの高さが15mm〜40mmの間であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の方法。

【公表番号】特表2011−526968(P2011−526968A)
【公表日】平成23年10月20日(2011.10.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−516961(P2011−516961)
【出願日】平成21年7月3日(2009.7.3)
【国際出願番号】PCT/DE2009/000951
【国際公開番号】WO2010/003401
【国際公開日】平成22年1月14日(2010.1.14)
【出願人】(500031054)エスエムエス・ジーマーク・アクチエンゲゼルシャフト (31)
【氏名又は名称原語表記】SMS Siemag AG
【住所又は居所原語表記】Eduard−Schloemann−Strasse 4, D−40237 Duesseldof, Germany
【Fターム(参考)】