JP2017145455A - 窒素含有鋼の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、より短い時間で溶鋼中の窒素成分にばらつきを抑えることができる窒素含有鋼の製造方法を提供することを課題とする。
【解決手段】本発明による窒素含有鋼の製造方法は、窒素含有合金を溶鋼に投入して溶鋼の窒素成分を調整すること（Ｓ２及びＳ３）、及び窒素含有合金による窒素成分の調整後に、大気圧下において上吹き浸漬ノズルで溶鋼に窒素ガスを吹き込むこと（Ｓ５）を含む。
【選択図】図１
【解決手段】本発明による窒素含有鋼の製造方法は、窒素含有合金を溶鋼に投入して溶鋼の窒素成分を調整すること（Ｓ２及びＳ３）、及び窒素含有合金による窒素成分の調整後に、大気圧下において上吹き浸漬ノズルで溶鋼に窒素ガスを吹き込むこと（Ｓ５）を含む。
【選択図】図１
Description
本発明は、窒素を含有する鋼を製造する窒素含有鋼の製造方法に関する。
従来用いられていたこの種の窒素含有鋼の製造方法としては、ステンレス鋼を例にすると下記の特許文献１等に示されている方法を挙げることができる。すなわち、従来方法では、高窒素成分の鋼種を溶製するとき、窒素含有合金を溶鋼に投入して加窒を行っている。
上記のような従来方法では、窒素含有合金を溶鋼に投入して加窒を行っている。しかしながら、窒素含有合金からの窒素ガスの発生は不安定であり、上記のような従来方法を採ると溶鋼中の窒素成分にばらつきが生じることがある。鋼中の窒素を微調整するために、取鍋の底部から溶鋼に窒素ガスを吹き込むことも考えられるが、取鍋の底部からの窒素ガスの吹き込みでは、大量の窒素ガスを短時間で溶鋼に吹き込むことができず、鋼中の窒素成分の制御に長時間を要する。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、より短い時間で溶鋼中の窒素成分にばらつきを抑えることができる窒素含有鋼の製造方法を提供することである。
本発明に係る窒素含有鋼の製造方法は、窒素含有合金を溶鋼に投入して溶鋼の窒素成分を調整すること、及び窒素含有合金による窒素成分の調整後に、大気圧下において上吹き浸漬ノズルで溶鋼に窒素ガスを吹き込むことを含む。
本発明の窒素含有鋼の製造方法によれば、窒素含有合金による窒素成分の調整後に、大気圧下において上吹き浸漬ノズルで溶鋼に窒素ガスを吹き込むので、より短い時間で溶鋼中の窒素成分にばらつきを抑えることができる。
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による窒素含有鋼の製造方法を示す工程図である。図１に示すように、本実施の形態の窒素含有鋼の製造方法は、窒素含有鋼として窒素含有ステンレス鋼を製造する方法であり、脱炭工程Ｓ１、窒素含有合金投入工程Ｓ２、ガス攪拌工程Ｓ３、サンプリング工程Ｓ４、窒素成分調整工程Ｓ５及び出鍋工程Ｓ６を含んでいる。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による窒素含有鋼の製造方法を示す工程図である。図１に示すように、本実施の形態の窒素含有鋼の製造方法は、窒素含有鋼として窒素含有ステンレス鋼を製造する方法であり、脱炭工程Ｓ１、窒素含有合金投入工程Ｓ２、ガス攪拌工程Ｓ３、サンプリング工程Ｓ４、窒素成分調整工程Ｓ５及び出鍋工程Ｓ６を含んでいる。
脱炭工程Ｓ１は、例えば真空脱ガス処理等により行われるものであり、溶鋼から炭素成分を除く工程である。
窒素含有合金投入工程Ｓ２は、脱炭が行われた溶鋼に対して窒素含有合金を投入する工程である。溶鋼に投入された窒素含有合金から窒素ガスが発生し溶鋼に窒素が取り込まれることで、溶鋼が加窒される。
窒素含有合金としては、例えば窒化クロム（Ｎ：約３質量％）、窒化マンガン（Ｎ：約７質量％）、窒化珪素鉄（Ｎ：約３０質量％）等を用いることができる。特に、窒化珪素鉄が多量の窒素を含有しているとともに比較的安価であることから、窒素含有合金として窒化珪素鉄を用いることが好ましい。
ガス攪拌工程Ｓ３は、溶鋼に窒素含有合金が投入された後に、溶鋼及び窒素含有合金をガスにより攪拌する工程である。攪拌用のガスとしては、例えばアルゴン等の不活性ガスを用いることができる。
これら窒素含有合金投入工程Ｓ２及びガス攪拌工程Ｓ３は、窒素含有合金による溶鋼の窒素成分の粗調整を構成している。この粗調整では、窒素含有合金が大気圧下で溶鋼に投入され、窒素含有合金が投入された溶鋼が２６ｋＰａ以上かつ４０ｋＰａ以下（約２００Ｔｏｒｒ〜３００Ｔｏｒｒ）の弱真空の気圧下でガス攪拌されることが好ましい。窒素含有合金が大気圧下で溶鋼に投入されることで、窒素含有合金から窒素ガスが急激に発生して、取鍋から溶鋼が溢れ出ることを回避することができる。また、弱真空の気圧下でガス攪拌することで、溶鋼から窒素ガスが抜け出ることを抑えつつ攪拌効率の向上を図ることができる。
サンプリング工程Ｓ４は、窒素含有合金による窒素成分の粗調整が行われた溶鋼の成分をサンプリング調査する工程である。この工程において、取鍋中の溶鋼の窒素成分と目標窒素成分との差が得られる。
窒素成分調整工程Ｓ５は、窒素含有合金による窒素成分の粗調整が行われた後に、溶鋼に窒素ガスを吹き込む工程である。吹き込まれた窒素ガスが溶鋼に取り込まれることで、溶鋼の窒素成分と目標窒素成分との差を埋めるように、溶鋼の窒素成分が微調整される。
出鍋工程Ｓ６は、窒素成分が微調整された溶鋼を次の処理工程へ移動する工程である。次の処理工程としては、例えば連続鋳造設備による連続鋳造工程等が挙げられる。
次に、図２は、図１の窒素成分調整工程Ｓ５で用いられる加窒設備を示す説明図である。図２に示すように、加窒設備には、収容容器１、ノズル保持台車２及び上吹き浸漬ノズル３が設けられている。
収容容器１は、溶鋼が溜められた取鍋４を収容する容器である。ノズル保持台車２は、収容容器１の上部開口を覆うように移動可能に設けられた台車であり、上吹き浸漬ノズル３を上下方向に変位可能に保持している。
上吹き浸漬ノズル３は、先端３ａから窒素ガスを吹き出すノズルであり、取鍋４の上部開口から先端３ａが溶鋼に浸漬される。この上吹き浸漬ノズル３からの窒素ガスの吹き出し量は周知の取鍋の底部からの窒素ガスの吹き出し量よりも多い。上吹き浸漬ノズル３の先端３ａが溶鋼に浸漬されることで、溶鋼中の窒素ガスの滞在時間が長くなり、より短い時間で溶鋼を加窒することができる。また、本実施の形態の窒素含有鋼の製造方法では、上吹き浸漬ノズル３から溶鋼への窒素ガスの吹き込みは大気圧下で行われる。大気圧下で窒素ガスの吹き込みが行われることで、大気圧よりも低い圧力下で窒素ガスの吹き込みを行う場合と比較して、溶鋼の平衡窒素値を上昇させ、加窒素歩留および到達窒素値を向上させることができる。
次に、図３は、図２の上吹き浸漬ノズル３の浸漬深さと加窒歩留との関係を示すグラフである。図３の横軸は溶鋼の表面からの上吹き浸漬ノズル３の先端３ａの深さ３ｂ（浸漬深さ）（図２参照）を示し、図３の縦軸は加窒歩留を示している。加窒歩留は、上吹き浸漬ノズル３から吹き出された窒素ガスが溶鋼に取り込まれた割合を示している。
図３に示すように、上吹き浸漬ノズル３の溶鋼表面からの浸漬深さが６０ｃｍに達すると、平均約８０％の加窒歩留を得ることができる。このため、上吹き浸漬ノズル３で溶鋼に窒素ガスを吹き込むとき、上吹き浸漬ノズル３の先端が溶鋼の表面から６０ｃｍ以上の深さに位置するように、上吹き浸漬ノズル３が溶鋼に浸漬されることが好ましい。
このような窒素含有鋼の製造方法では、窒素含有合金による窒素成分の調整後に、大気圧下において上吹き浸漬ノズル３で溶鋼に窒素ガスを吹き込むので、より短い時間で溶鋼中の窒素成分にばらつきを抑えることができる。
また、上吹き浸漬ノズル３で溶鋼に窒素ガスを吹き込むとき、上吹き浸漬ノズル３の先端３ａが溶鋼の表面から６０ｃｍ以上の深さに位置するように、上吹き浸漬ノズル３が溶鋼に浸漬されるので、良好な加窒歩留を得ることができ、より短い時間で溶鋼中の窒素成分にばらつきを抑えることができる。
さらに、窒素含有合金が大気圧下で溶鋼に投入され、窒素含有合金が投入された溶鋼が２６ｋＰａ以上かつ４０ｋＰａ以下の気圧下でガス攪拌されるので、取鍋から溶鋼が溢れ出ることを回避することができるとともに、攪拌効率の向上を図ることができる。
なお、実施の形態では、窒素成分調整工程Ｓ５において上吹き浸漬ノズル３のみで溶鋼に窒素ガスを吹き込むように説明しているが、上吹き浸漬ノズルに加えて取鍋の底部から溶鋼に窒素ガスをさらに吹き込んでもよい。
また、実施の形態では、窒素含有鋼として窒素含有ステンレス鋼を製造するように説明しているが、窒素を含有する特殊鋼等のステンレス鋼以外の窒素含有鋼にも本発明を適用できる。
３ 浸漬ノズル
Claims (4)
- 窒素含有合金を溶鋼に投入して前記溶鋼の窒素成分を調整すること、及び
前記窒素含有合金による窒素成分の調整後に、大気圧下において上吹き浸漬ノズルで前記溶鋼に窒素ガスを吹き込むこと
を含むことを特徴とする窒素含有鋼の製造方法。 - 前記上吹き浸漬ノズルで前記溶鋼に窒素ガスを吹き込むとき、前記上吹き浸漬ノズルの先端が前記溶鋼の表面から６０ｃｍ以上の深さに位置するように、前記上吹き浸漬ノズルが前記溶鋼に浸漬される
ことを特徴とする請求項１記載の窒素含有鋼の製造方法。 - 窒素含有鋼として窒素含有ステンレス鋼を製造する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の窒素含有鋼の製造方法。 - 前記窒素含有合金は、大気圧下で前記溶鋼に投入され、
前記窒素含有合金が投入された前記溶鋼は、２６ｋＰａ以上かつ４０ｋＰａ以下の気圧下でガス攪拌される
ことを特徴とする請求項３記載の窒素含有鋼の製造方法。
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