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技術 ステンレス鋼の減圧吹酸精錬方法

出願人 新日鐵住金株式会社
発明者 宮本健一郎加藤勝彦新飼昭男菅野浩至
出願日 1997年11月11日 (23年3ヶ月経過) 出願番号 1997-327105
公開日 1999年1月12日 (22年1ヶ月経過) 公開番号 1999-006010
状態 特許登録済
技術分野 溶融状態での鋼の処理
主要キーワード 操業因子 耐腐食 昇熱期 クロム酸化 スピッティング アルミニウム量 吹止め 分割投入
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1999年1月12日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (5)

課題

クロム酸化の発生や吹酸脱炭時における多量の地金付着といった問題を引き起こすことなく、減圧下における効率的なステンレス鋼の吹酸脱炭精錬を可能とするステンレス鋼の減圧吹酸精錬方法を提供する。

解決手段

取鍋1内のステンレス鋼の溶鋼2に浸漬管4を浸漬して槽10内を減圧し、その後、槽10内に昇熱用のアルミニウムを添加した後に吹酸を行うことによって溶鋼2の昇熱と脱炭精錬を行うステンレス鋼の減圧吹酸精錬方法において、初期のアルミニウムを添加した昇熱期において、下記(1)式で表されるG値を−20以下とする。

G=5.96×10-3×T・ln(P/Pco* ) ・・・・・(1)

ただし、Pco* =760・〔10(-13800/T+8.76) 〕・〔%C〕/〔%Cr〕であって、Tは溶鋼温度(K)、Pは槽内真空度(Torr)である。

概要

背景

一般に真空下でのステンレス鋼吹酸脱炭精錬方法としては、RH−OB法が広く知られている。また、ステンレス鋼の仕上精錬方法としては、特開昭57−43924号公報に代表されるようなVOD法が知られている。このVOD法は取鍋全体を真空容器内に入れる方法、もしくは取鍋上部に蓋をして取鍋全体を真空にする方法である。

概要

クロム酸化の発生や吹酸脱炭時における多量の地金付着といった問題を引き起こすことなく、減圧下における効率的なステンレス鋼の吹酸脱炭精錬を可能とするステンレス鋼の減圧吹酸精錬方法を提供する。

取鍋1内のステンレス鋼の溶鋼2に浸漬管4を浸漬して槽10内を減圧し、その後、槽10内に昇熱用のアルミニウムを添加した後に吹酸を行うことによって溶鋼2の昇熱と脱炭精錬を行うステンレス鋼の減圧吹酸精錬方法において、初期のアルミニウムを添加した昇熱期において、下記(1)式で表されるG値を−20以下とする。

G=5.96×10-3×T・ln(P/Pco* ) ・・・・・(1)

ただし、Pco* =760・〔10(-13800/T+8.76) 〕・〔%C〕/〔%Cr〕であって、Tは溶鋼温度(K)、Pは槽内真空度(Torr)である。

目的

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、RH−OB法やVOD法において見られる、Al昇熱に高真空下処理が困難なことに起因したクロム酸化の発生や吹酸脱炭時における多量の地金付着といった問題を引き起こすことなく、効率的なステンレス鋼の吹酸脱炭精錬を可能とするステンレス鋼の減圧吹酸精錬方法を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

クロム濃度が5wt%以上である取鍋内のステンレス鋼溶鋼に浸漬管を浸漬して槽内を減圧し、その後、前記槽内に昇熱用のアルミニウムを添加した後に吹酸を行うことによって前記溶鋼の昇熱と脱炭精錬を行うステンレス鋼の減圧吹酸精錬方法において、初期の前記アルミニウムを添加した昇熱期において、下記(1)式で表されるG値を−20以下とすることを特徴とするステンレス鋼の減圧吹酸精錬方法。G=5.96×10-3×T・ln(P/Pco* ) ・・・・・(1)ただし、Pco* =760・〔10(-13800/T+8.76) 〕・〔%C〕/〔%Cr〕ここで、Tは溶鋼温度(K)、Pは槽内真空度(Torr)である。

請求項2

前記昇熱期に続く脱炭精錬期においては、前記G値を−35〜−20の範囲内に制御することを特徴とする請求項1記載のステンレス鋼の減圧吹酸精錬方法。

請求項3

前記昇熱用のアルミニウムを昇熱吹酸期間中に分割投入することを特徴とする請求項1又は2記載のステンレス鋼の減圧吹酸精錬方法。

技術分野

0001

本発明は、減圧下におけるステンレス鋼の減圧吹酸精錬方法に関する。

背景技術

0002

一般に真空下でのステンレス鋼の吹酸脱炭精錬方法としては、RH−OB法が広く知られている。また、ステンレス鋼の仕上精錬方法としては、特開昭57−43924号公報に代表されるようなVOD法が知られている。このVOD法は取鍋全体を真空容器内に入れる方法、もしくは取鍋上部に蓋をして取鍋全体を真空にする方法である。

発明が解決しようとする課題

0003

しかしながら、前記RH−OB法によりステンレス鋼を仕上精錬する場合においては、吹酸脱炭以前にアルミニウム投入して昇熱(以下、Al昇熱ということもある)を行うに際し、高真空下でAl昇熱を行うと、吹酸ジェットにより形成される溶鋼の凹み深さ(キャビティ深さ)が深くなり、吹酸ジェットのアタックによって槽底れんがを損傷してしまうという現象が懸念されるため、高真空下においてAl昇熱を行うことが困難であった。また、前記VOD法においては、取鍋全体を真空容器内に入れたり、又は取鍋上部に蓋をして取鍋全体を真空にするため、上部空間が狭く、高真空下にて酸素上吹きを行うと、上吹きジェットの跳ね返りによるスプラッシュスピッティング)が激化することや、その後の脱炭工程において多量に発生するCOガスに伴って多量の地金飛散が生じ、操業阻害されるという問題があった。

0004

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、RH−OB法やVOD法において見られる、Al昇熱に高真空下処理が困難なことに起因したクロム酸化の発生や吹酸脱炭時における多量の地金付着といった問題を引き起こすことなく、効率的なステンレス鋼の吹酸脱炭精錬を可能とするステンレス鋼の減圧吹酸精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

0005

前記目的に沿う請求項1記載のステンレス鋼の減圧吹酸精錬方法は、クロム濃度が5wt%以上である取鍋内のステンレス鋼の溶鋼に浸漬管を浸漬して槽内を減圧し、その後、前記槽内に昇熱用のアルミニウムを添加した後に吹酸を行うことによって前記溶鋼の昇熱と脱炭精錬を行うステンレス鋼の減圧吹酸精錬方法において、初期の前記アルミニウムを添加した昇熱期において、下記(1)式で表されるG値を−20以下としている。
G=5.96×10-3×T・ln(P/Pco* ) ・・・・・(1)
ただし、
Pco* =760・〔10(-13800/T+8.76) 〕・〔%C〕/〔%Cr〕
ここで、Tは溶鋼温度(K)、Pは槽内真空度(Torr)である。また、請求項2記載のステンレス鋼の減圧吹酸精錬方法は、請求項1記載の方法において、前記昇熱期に続く脱炭精錬期においては、前記G値を−35〜−20の範囲内に制御している。そして、請求項3記載のステンレス鋼の減圧吹酸精錬方法は、請求項1又は2記載の方法において、前記昇熱用のアルミニウムを昇熱吹酸期間中に分割投入している。なお、以上においては、浸漬管とは真空槽の下部に取付けられており、通常は直胴円筒型の浸漬管を用いるのが好ましいが、他の形状の浸漬管であっても本発明は適用される。

0006

ここで、ステンレス鋼の溶鋼のクロム濃度を5wt%以上としている理由は、濃度5wt%未満の場合には、耐腐食の効果が低くなるという問題があるためである。また、初期のAl昇熱期においてG値を−20以下としている理由は、図2に示すように、−20を超えると、平衡クロム濃度を高位に保つことができず、そのためクロム酸化ロスが多くなるためである。さらに、脱炭精錬期においてG値を−35〜−20としている理由は、図3に示すように、−35未満の高真空での吹酸脱炭の場合には、スプラッシュが大量に発生し、一方、−20を超えると、過剰にクロム酸化が促進され、クロム酸化ロスが多くなるためである。

発明を実施するための最良の形態

0007

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。ここに、図1は本発明の一実施の形態に係るステンレス鋼の減圧吹酸精錬方法を好適に用いることができる減圧吹酸精錬装置概略構成図、図2はAl昇熱時の最大G値と昇熱期でのクロム酸化ロスとの関係を示す図、図3は脱炭精錬時の最大G値と脱炭精錬期でのクロム酸化ロスとの関係を示す図、図4は昇熱期及び脱炭精錬期におけるG値の推移を比較例と比較した図である。

0008

本発明の一実施の形態に係るステンレス鋼の減圧吹酸精錬方法を好適に用いることができる減圧吹酸精錬装置Aは、図1に示すように、溶鋼2を保持する取鍋1と、溶鋼2内に先端部が浸漬されて、図示しない真空装置により高真空下に保持される直胴円筒型の浸漬管4と、浸漬管4内に密閉状態で配置されて、浸漬管4内の溶鋼2に酸素ジェット6を噴射する吹酸ランス5とを備えている。なお、取鍋1の底部には、攪拌用Arガス9を吐出するためのポーラスプラグ3が設けられている。図1中、符号7は槽内スラグ、符号8は取鍋上スラグ、符号10は槽を表す。

0009

かかる構成の減圧吹酸精錬装置Aを用いた本発明の一実施の形態に係るステンレス鋼の減圧吹酸精錬方法について説明する。本実施の形態においては、取鍋1内のクロム濃度が5wt%以上のステンレス鋼の溶鋼2に浸漬管4を浸漬したうえで、槽10内を真空装置により減圧する。その後、槽10内にアルミニウム(Al)を添加した後に、吹酸ランス5により浸漬管4内の溶鋼2に酸素ジェット6を噴射して吹酸を行うことにより、溶鋼2の昇熱と脱炭精錬を行う。本実施の形態においては、この溶鋼2の昇熱と脱炭精錬に際し、初期のAl燃焼期間中(昇熱期)において、前記(1)式で表されるG値を−20以下とし、その後の脱炭精錬期においてはG値を−35〜−20の範囲内に制御することにより、吹酸中のクロム酸化の過剰な生成を抑制することに特徴を有する。

0010

ステンレス鋼の溶鋼の真空脱炭精錬においては、以下の(2)式で示されるHiltyの平衡式において優先脱炭領域を確保できる範囲で操業を行うことが重要である。
log(〔%Cr〕・Pco/〔%C〕)=−13800/T+8.76
・・・・・(2)
減圧下での精錬において、上記(2)式を適用する際において重要な操業因子となるのは、操業真空度で代表される雰囲気中のCO分圧(Pco)であるが、これに加え溶鋼温度(T)も非常に重要な要因として挙げられる。したがって、吹酸脱炭期のクロム酸化抑制には、クロムや炭素よりも酸素との親和力が強いアルミニウムなどを事前に投入したうえで酸素吹き付けを行い、その酸化熱によって溶鋼温度を上昇させることが有効である。しかしながら、このAl昇熱中においてもクロムの酸化は生じ得るため、この昇熱期間中のクロム酸化防止が吹酸全般としてのクロム酸化、すなわち吹酸停止後の還元剤原単位の低減のためには重要な要因であった。

0011

本発明者らは、種々の実験を行うことにより、昇熱・脱炭精錬中のクロム酸化防止のためには、脱炭精錬期の真空度を極力、高真空側に保つことによりこの期間中に純粋にアルミニウムのみを燃焼させることが極めて重要であることを知見し得た。本発明はこれらの知見に基づいてなされたものである。その具体的な方法は、Al昇熱期間中においては、前記(1)式で表されるG値を−20以下の値に保持するように槽内真空度を制御することにより、この昇熱期間中のクロム酸化を防止することにある。この理由としては、上記G値を−20以下に保持する真空度に設定することにより、平衡クロム濃度を高位に保つことにより、アルミニウムあるいは炭素の燃焼を促進させることにある。

0012

ここで、昇熱用のアルミニウムは昇熱吹酸期間中に分割して投入することが望ましい。これは、吹酸前に一括投入を行い、溶鋼中にアルミニウムを溶解させた状態で昇熱吹酸を行うと、昇熱期間中に一時的に槽内のアルミニウムが枯渇し、例え、G値を−20以下としてもクロム酸化を引き起こす状態となり得るからである。さらに、吹酸期における槽内に吸い上げられた湯面と真空槽天井部(天蓋)までの距離H(フリーボード)としては6m以上を確保することが望ましい。これは、Al昇熱期におけるスピッティングやさらにはその後の脱炭精錬期に発生するスプラッシュの天蓋部までへの到達を防止するという観点からである。また、この場合の「昇熱期」とは、吹酸開始から下記(3)式で表される酸素の積算量まで吹酸が進行した時点までをいう。
昇熱期吹酸量(Nm3)=投入アルミニウム量(kg)
×アルミニウム品位×33.6/54・・・・(3)

0013

さらに、昇熱終了後の脱炭精錬期間においては、G値を−35〜−20の範囲とすることが望ましい。これは、G値が−20を超えるような真空度では、クロムの酸化が促進されてしまうからであり、逆に−35未満となるような高真空下での吹酸脱炭では、多量のスプラッシュの発生を引き起こし、著しい操業の悪化を招くからである。

0014

本発明の一実施の形態に係るステンレス鋼の減圧吹酸精錬方法を確認するために、実施例として、150トン規模の減圧吹酸精錬装置を用いて行った。転炉において、〔%C〕が0.6〜0.7wt%、〔%Cr〕が5wt%以上(好ましくは10〜20wt%)含まれる溶鋼を溶製した後、図1に示すような構成の減圧吹酸精錬装置にて昇熱及び吹酸脱炭を実施した。この場合の吹酸速度としては、昇熱期、脱炭精錬期のいずれの場合においても、〔%C〕=0.15wt%までの間は23.3Nm3 /(h・溶鋼t)一定とし、その後の〔%C〕=0.15wt%〜0.05wt%までの間は23.3Nm3 /(h・溶鋼t)から10.5Nm3 /(h・溶鋼t)まで送酸速度を一定の頻度にて順次低下させる送酸速度制御を行い、最終的に〔%C〕=0.05wt%で吹止めた。攪拌用の底吹きArガス流量としては一律、昇熱期は4.0Nリットル/(分・溶鋼t)、脱炭精錬期は2.7Nリットル/(分・溶鋼t)とした。

0015

表1及び図4に本発明の実施例を比較例と共に示す。なお、No.1〜5は本発明による実施例、No.6〜11は比較例である。

0016

0017

No.1〜5の実施例では、図4に示すように、Al昇熱期G値及び脱炭精錬期G値はいずれも前記(1)式を満足しているので、昇熱期及び脱炭精錬期のクロム酸化量も少なく、かつスプラッシュの発生量僅少であった。これに対し、No.6ではAl昇熱期のG値は平均値として−20より大きい場合であるが、昇熱期にクロムの酸化が大幅に進行していることが認められる。また、No.7ではAl昇熱期のG値は平均値として−20以下であるものの、昇熱期間中に−20を超える(最大値−18)場合であり、この場合にもG値が−20を超える期間中にクロムの酸化が進行することが判った。

0018

さらに、No.8では脱炭精錬期中の平均G値(−18)が−20を超えてしまう場合であり、この場合には過剰なクロムの酸化が認められ、一方No.9では平均G値(−24)は−35から−20の範囲であるものの、部分的に−20を超えてしまう期間が存在するため、この期間にクロムの酸化が進行することが認められた。また、No.10では脱炭精錬期中のG値(−37)が−35未満となる期間が存在するため、クロム酸化は抑制されるものの、この期間中にスプラッシュが多量に発生して、操業性の悪化が問題となった。No.11では昇熱用のアルミニウムを昇熱吹酸期間中に一括投入しているため、昇熱期のクロムの酸化の大幅な進行が認められた。

発明の効果

0019

請求項1〜3記載のステンレス鋼の減圧吹酸精錬方法においては、初期のAl昇熱期において、G値を−20以下としているので、Al昇熱時におけるクロム酸化ロスを抑制し、還元剤原単位の極めて少ないステンレス鋼の吹酸脱炭精錬が可能となった。特に、請求項2記載のステンレス鋼の減圧吹酸精錬方法においては、脱炭精錬期においてもG値を−35〜−20の範囲内に制御しているので、スプラッシュの発生が抑制されると共に、クロム酸化ロスもさらに抑制される。請求項3記載のステンレス鋼の減圧吹酸精錬方法においては、昇熱用のアルミニウムを昇熱吹酸期間中に分割投入しているので、昇熱期間中に一時的に槽内のアルミニウムが枯渇することがなく、クロム酸化ロスをさらに抑制できる。

図面の簡単な説明

0020

図1本発明の一実施の形態に係るステンレス鋼の減圧吹酸精錬方法を好適に用いることができる減圧吹酸精錬装置の概略構成図である。
図2Al昇熱時の最大G値と昇熱期でのクロム酸化ロスとの関係を示す図である。
図3脱炭精錬時の最大G値と脱炭精錬期でのクロム酸化ロスとの関係を示す図である。
図4昇熱期及び脱炭精錬期におけるG値の推移を比較例と比較した図である。

--

0021

A減圧吹酸精錬装置Hフリーボード
1取鍋2溶鋼
3ポーラスプラグ4 浸漬管
5吹酸ランス6酸素ジェット
7 槽内スラグ8 取鍋上スラグ
9攪拌用Arガス10 槽

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