JP2020531691A - 超低炭素１３Ｃｒステンレス鋼の精錬方法 - Google Patents
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Abstract
超低炭素１３Ｃｒステンレス鋼およびその精錬方法が開示されている。超低炭素１３Ｃｒステンレス鋼は、０．０３質量％以下のＣおよび１２．５〜１３．５質量％のＣｒを含む。精錬方法は、カルシウム処理工程を含まず、（１）溶鋼からドロスを除去してからＶＯＤ精錬を行う工程と、（２）真空脱炭を行う工程と、（３）真空スラグ形成および脱酸素を行う工程とを含み、スラグの塩基度が５〜１０であり、スラグ中のＣａＯとＡｌ２Ｏ３との質量比が１．６〜２．４であり、（４）真空破壊を行う工程を含み、この工程において、アルミニウムワイヤが供給され、（５）真空処理を行う工程と、（６）二次真空破壊を行う工程とを含む。この方法は、カルシウム処理工程を行うことなく、溶鋼中のＤｓ包有物および酸素含有量を安定的に制御すると共に、ステンレス鋼を円滑に鋳造することができる。
Description
技術分野
本発明は、精錬方法、特に鋼の精錬方法に関する。
本発明は、精錬方法、特に鋼の精錬方法に関する。
技術背景
オイルケーシング用の１３Ｃｒステンレス鋼は、主に４種類のマルテンサイト系ステンレス鋼、すなわち、Ｌ８０−１３Ｃｒ、ＢＧ１３Ｃｒ−１１０、ＢＧ１３Ｃｒ−９５Ｓ、ＢＧ１３Ｃｒ−１１０Ｓを含む。Ｌ８０−１３Ｃｒは、湿潤ＣＯ２環境の使用に適した典型的なオイルケーシング製品であり、優れたＣＯ２耐食性を備えている。超低炭素１３Ｃｒ（主にＢＧ１３Ｃｒ−９５Ｓ鋼およびＢＧ１３Ｃｒ−１１０Ｓ鋼）は、Ｌ８０−１３Ｃｒから開発され、一般的にＣの含有量をさらに０．０３％以下に低減し、合金の組成をさらに最適化することによって、総合的な機械的特性を改善すると共に、耐食性を向上させる。
オイルケーシング用の１３Ｃｒステンレス鋼は、主に４種類のマルテンサイト系ステンレス鋼、すなわち、Ｌ８０−１３Ｃｒ、ＢＧ１３Ｃｒ−１１０、ＢＧ１３Ｃｒ−９５Ｓ、ＢＧ１３Ｃｒ−１１０Ｓを含む。Ｌ８０−１３Ｃｒは、湿潤ＣＯ２環境の使用に適した典型的なオイルケーシング製品であり、優れたＣＯ２耐食性を備えている。超低炭素１３Ｃｒ（主にＢＧ１３Ｃｒ−９５Ｓ鋼およびＢＧ１３Ｃｒ−１１０Ｓ鋼）は、Ｌ８０−１３Ｃｒから開発され、一般的にＣの含有量をさらに０．０３％以下に低減し、合金の組成をさらに最適化することによって、総合的な機械的特性を改善すると共に、耐食性を向上させる。
２００９年４月１日に公開され、公開番号ＣＮ１０１３９７６３７およびタイトル「二酸化炭素および微量硫化水素に対して高耐食性を有するオイルケーシング用の１３Ｃｒ鋼およびその製造方法」を有する中国特許は、二酸化炭素および微量硫化水素に対して高耐食性を有するオイルケーシング用の１３Ｃｒ鋼およびその製造方法を開示しているが、この特許に記載された技術的解決策には、このような鋼の精錬方法が具体的に説明されていない。
この特許に記載の鋼中の炭素含有量が低いため、精錬方法として、超高純度フェライト系ステンレス鋼のＶＯＤ精錬方法を使用することができる。しかしながら、この特許によって開示された鋼は、超高純度ステンレス鋼に比べて、包有物および酸素含有量に対する要求が遥かに高い。この特許によって開示された鋼は、一般的に、点状または球状のＤｓ包有物の直径を３０μｍ未満に制御し、酸素含有量を３５ｐｐｍ以下に安定的に制御する必要がある。また、耐食性を高めるために、この特許によって開示された鋼の包有物中の酸化カルシウムの含有量は、できる限り低くする必要がある。
従来の超高純度フェライト系ステンレス鋼のＶＯＤ精錬方法は、以下の通りである。ＶＯＤ処理の前に、ドロスを除去する。酸素を吹き込んだ後溶鋼の温度を約１７２０℃（この温度は、高すぎても低すぎても良くない）に制御するために、ＶＯＤ処理は、１５５０〜１６００℃の温度で開始する。取鍋を設置した後、アルゴンガスを適切に調整して流量を３０〜５０ＮＬ／分に制御する。好ましくは、アルゴンガスによる攪拌は、溶鋼の液面（ドロス除去後の露出面）をちょうど露出させる程度である。ＶＯＤ処理される溶鋼の量は、取鍋の自由空間を１０００〜１２００ｍｍに保持するように制御される。ＶＯＤ処理中に吹き込んだ酸素の総量は、ＬＦ後の組成に基づいて計算される。酸素吹きを停止した後、自由脱炭ＶＣＤ処理を行う必要がある。処理時間は、少なくとも１０分である。その後、還元処理を行う。一定割合のフェロシリコンおよびアルミニウムブロックを使用して、溶鋼を還元する。一定量の石灰、白雲石および蛍石を添加することによって、スラグを形成する。添加量は、スラグの実際の状況に応じて、スラグの塩基度を中または低塩基度に調整し且つスラグ中のＣａＯとＡｌ２Ｏ３との含有率を１．０〜３．５に制御するように調整される。脱酸素および包有物の除去を確実に保証するために、還元処理は、高真空条件下で１０分以上維持される。還元処理の後、真空破壊を行い、合金組成の微調整を行う。例えば、窒素含有鋼の場合、窒素を吹き込むことによってまたは窒素含有合金を添加することによって、窒素含有量を増やす必要がある。最後に、アルミニウムの含有量を調整し、カルシウム処理を行い、１５分の弱い攪拌を行ってから鋳造する。
上述したように、従来の超高純度フェライト系ステンレス鋼のＶＯＤ精錬方法は、以下の欠点を有する。
１）製造工程においてカルシウム処理を行う必要である。さもなければ、製造時に連続鋳造タンディッシュのノズルは、包有物によって閉塞される可能性がある。一方、カルシウム処理の後にＤｓ包有物の制御は、難しくなる。したがって、Ｄｓ包有物は、３０μｍを超えることが多く、材料に小さな亀裂を生じさせ、材料の耐食性を減少させる。また、カルシウム処理の後に包有物中のカルシウムの含有量が高くなり、材料の耐食性を減少させる。
２）スラグ中の酸素含有量が高いため、精錬時に酸素含有量を精確に制御することは難しくなる。したがって、酸素含有量は、しばしば５０ｐｐｍを超え、鋼の純度に影響を与える。
したがって、従来技術の上記の欠点を克服し、優れた性能を有する超低炭素１３Ｃｒステンレス鋼を取得できる精錬方法が期待される。このような精錬方法は、簡単であり、カルシウム処理を行うことなく、ステンレス鋼を安定して鋳造することができる。
本発明の１つの目的は、超低炭素１３Ｃｒステンレス鋼の精錬方法を提供することである。この方法は、カルシウム処理を行うことなく、溶鋼中のＤｓ包有物および酸素含有量を安定的に制御し、溶鋼を円滑に鋳造することができる。これによって、使用時に超低炭素１３Ｃｒステンレス鋼の耐食性を改善することができ、使用寿命を延ばすことができる。
上記の本発明の目的に基づいて、本発明は、超低炭素１３Ｃｒステンレス鋼の精錬方法を提供する。この超低炭素１３Ｃｒステンレス鋼は、０．０３質量％以下のＣおよび１２．５〜１３．５質量％のＣｒを含み、この精錬方法は、カルシウム処理工程を含まず、
（１）溶鋼からドロスを除去してからＶＯＤ精錬を行う工程と、
（２）真空脱炭を行う工程と、
（３）真空スラグ形成および脱酸素を行う工程とを含み、スラグの塩基度が５〜１０であり、スラグ中のＣａＯとＡｌ２Ｏ３との質量比が１．６〜２．４であり、
（４）真空破壊を行う工程を含み、この工程において、アルミニウムワイヤが供給され、
（５）真空処理を行う工程と、
（６）二次真空破壊を行う工程とを含む。
（１）溶鋼からドロスを除去してからＶＯＤ精錬を行う工程と、
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（４）真空破壊を行う工程を含み、この工程において、アルミニウムワイヤが供給され、
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（６）二次真空破壊を行う工程とを含む。
超高純度フェライト系ステンレス鋼の精錬を含む従来の精錬プロセスに比べて、本発明の技術的解決策は、高塩基度スラグ方式の精錬を採用し、スラグ中のＣａＯとＡｌ２Ｏ３との質量比を適切に１．６〜２．４に制御する。これによって、スラグは、より良い流動性を有する。しかしながら、高塩基度のスラグの場合、酸素ポテンシャルが低いため、溶鋼の再浸炭が容易である。したがって、本発明の技術的解決策では、Ａｌ２Ｏ３の添加量を、ＣａＯとＡｌ２Ｏ３との質量比が１．６〜２．４になるように適切に制御する。これによって、脱酸素後の溶鋼中のアルミニウムの含有量は、０．００５質量％以下である。したがって、溶鋼は、溶鋼の再浸炭を防ぐのに十分な酸素含有量を有する。また、本発明の超低炭素１３Ｃｒステンレス鋼製品中の炭素の含有量は、超高純度フェライト系ステンレス鋼に必要な下限０．０１質量％未満ではなく、０．０３質量％以下である。よって、本発明の精錬方法は、高塩基度スラグを使用すると共に、溶鋼中のアルミニウムの含有量を制御することによって、溶鋼の再浸炭があっても、溶鋼中の炭素の含有量が基準を超えないことを確保することができる。高塩基度スラグを採用する（すなわち、スラグ中のＣａＯとＡｌ２Ｏ３との質量比を１．６〜２．４に制御する）ことによって、スラグの流動性を保証すると共に、スラグの脱酸素能力および酸化アルミニウム包有物の吸着能力を改善し、後続の脱酸素およびＤｓ包有物の制御を確実に保証する。
上記の解決策において、工程（４）では、溶鋼の温度および組成を測定し、アルミニウムの含有量を０．０３〜０．０６質量％に制御するように、測定した組成に応じてアルミニウムワイヤを供給する。鋼がチタンを含む場合、チタンワイヤを供給することができる。
従来の製造方法は、一般的に、本発明の工程（３）に対応する工程においてアルミニウムおよび鉄を添加することによって、アルミニウムを増加させる。しかしながら、アルミニウムおよび鉄の融解が遅いため、脱酸素時により多くの包有物を生成してしまう。従来の製造方法に比べて、本発明の技術的解決策は、工程（４）において真空破壊の後、アルミニウムワイヤを供給することによって、溶鋼の脱酸素を行う。この時点でアルミニウムワイヤを供給して脱酸素を行うことによって、溶鋼中の酸素含有量がより高い条件下で容易に除去可能な凝集型Ｄｓ包有物を生成することができる。また、工程（４）で溶鋼の温度および組成の測定は、後続工程の操作に精確な情報を提供することができる。さらに、アルミニウムの含有量を０．０３％〜０．０６質量％に制御することは、この種類の鋼の製造要件だけでなく、チタン含有鋼を製造するときにチタンワイヤの利用効率を向上させることもできる。
本発明の技術的解決策において、工程（４）の後に工程（５）の真空処理を行うことは、本発明の革新である。従来の技術は、一般的にアルミニウムを供給し、弱い攪拌をしてから、連続鋳造を行うが、本発明は、本発明の発明者による以下の発見に基づいて、継続して真空処理を行う。具体的には、真空条件下で溶鋼をより強く撹拌することができる。強い撹拌によって、溶鋼中の包有物が互いに衝突しながら成長するため、包有物を効果的に除去することができる。また、真空条件下では、溶鋼の液面が攪拌により露出させられても、二次酸化によって新たな包有物を生成しない。さらに、真空処理は、少量のカルシウムを含む包有物を生成するが、従来の製造方法のカルシウム処理に比べて、本発明の内包物中のカルシウムの含有量は、遥かに低く、一般的に２０質量％未満である。このような包有物は、オイルケーシング用の１３Ｃｒステンレス鋼に対して無害である。一方、従来の製造方法のカルシウム処理後の包有物中のカルシウムの含有量は、しばしば３０質量％を超える。したがって、大きな球状Ｄｓ包有物を容易に形成すると共に、材料の耐食性に不利な影響を与える。
本発明の技術的解決策において、脱酸素の目的は、高酸素条件下でアルミニウムワイヤを供給することによって凝集型Ｄｓ包有物を生成し、その後の真空処理において凝集型Ｄｓ包有物を衝突しながら成長させることによって、高融点の包有物を効果的に除去し、最終の溶鋼を円滑に鋳造することができる。また、包有物を効果的に除去することによって、溶鋼中の酸素含有量を低減したため、後続工程においてカルシウム処理を行うことなく、Ｄｓ包有物を制御することができる。
また、本発明の精錬方法の工程（１）において、溶鋼の初期温度は、１６００〜１６５０℃であり、ＶＯＤ精錬中の真空度は、１００Ｐａ未満である。
さらに、本発明の精錬方法の工程（２）において、まず、酸素吹き脱炭処理を行い、酸素の吹込量は、４〜６．５Ｎｍ３／ｔに制御され、その後、５００Ｐａ未満の高い真空圧力を有する高真空条件下で自由脱炭処理を行い、真空脱炭処理の時間は、１０〜２０分であり、真空脱炭処理が完了した後、溶鋼の温度は、１６５０〜１６８０℃である。
さらに、本発明の精錬方法の工程（３）において、石灰、複合スラグ化ボール、アルミニウムブロックおよびフェロシリコンを用いてスラグの形成および脱酸素を行い、真空圧力は、２０００Ｐａ未満に制御され、処理時間は、１０〜１５分である。
上記の解決策において、複合スラグ化ボールを添加する主な目的は、予め液体スラグ浴を形成して石灰の溶解を促進することである。複合スラグ化ボールの成分は、主に容易に溶融するように低い融点を有し、最終スラグ中のＭｇＯ含有量の要件を満たすために、少量のＭｇＯを含む。複合スラグ化ボールの添加量は、主に石灰によるスラグの形成を促進するため、添加される石灰の量の２０〜４０％である。スラグの形成を容易にするために、石灰は、好ましくは複数回に分けて添加される。アルミニウムおよびフェロシリコンは、スラグ脱酸素の基本要件、すなわち、脱酸素およびスラグ形成後のスラグ中のＣｒ２Ｏ３の含有量が１％未満になるように、脱酸素および脱炭の後に鋼に残留する過剰酸素によって決定される。
さらに、本発明の精錬方法の工程（３）において、複合スラグ化ボールの組成は、３０〜４０質量％のＡｌ２Ｏ３、４０〜５０質量％のＣａＯ、５〜２０質量％のＳｉＯ２、および６〜１２質量％のＭｇＯを含む。
工程（３）において、複合スラグ化ボールの成分の質量比を制限した。ＭｇＯの質量比を制御する主な目的は、これらの成分間の影響を包括的に考慮することに加えて、耐火材料の侵食を防ぐことである。本発明の耐火材料は、低炭素耐火材料であるため、スラグは、耐火材料に対して一定の浸潤性を有する。しかしながら、スラグにＭｇＯを添加して、質量比を増加することによって、高塩基度のスラグは、耐火材料に対する侵食が減少する。
また、本発明の精錬方法の工程（３）において、複合スラグ化ボールの添加量は、石灰の添加量の２０〜４０％である。
さらに、本発明の精錬方法の工程（５）において、真空圧力は、２０００Ｐａ未満であり、処理時間は、５〜１５分であり、真空処理が完了した後、溶鋼の温度は、１５６０〜１５８０℃である。
さらに、本発明の精錬方法の工程（１）、（２）、（３）および（５）において、底部から吹き込んだ攪拌用のアルゴンガスの流量が２００〜１０００ＮＬ／分に制御される。
さらに、本発明の精錬方法において、使用された取鍋は、２つの底部吹込口を有するように構成され、各底部吹込口と取鍋の中心との距離は、取鍋の底面の半径の１／２〜１／３であり、２つの底部吹込口の各々と取鍋の中心とを連結する結び線の間の角度は、１２０〜１５０°である。
上記の解決策において、上記のように取鍋の底部吹込口の位置を限定する目的は、底部から吹き込んだガスの流れと酸素吹き脱炭処理時に吹き込んだガスの流れとを結合することによって、脱炭効率を改善することである。
さらに、本発明の精錬方法において、超低炭素１３Ｃｒステンレス鋼は、Ｔｉを含み、工程（４）は、チタンワイヤを供給することをさらに含む。
本発明の技術的解決策において、炭素の含有量を５質量％以下に制御した低炭素マグネシウム−炭素レンガという耐火材料を使用する。その目的は、真空処理時に深刻な再浸炭を防ぐことである。本発明に使用されたスラグの塩基度が高いため、上述した耐火材料は、製造中にスラグによる侵食を効果的に防止することができる。
また、本発明の別の目的は、上記の精錬方法によって精錬された超低炭素１３Ｃｒステンレス鋼を提供することである。
本発明の超低炭素１３Ｃｒステンレス鋼の精錬方法は、カルシウム処理を行うことなく、溶鋼中のＤｓ包有物および酸素含有量を安定的に制御し、鋼を円滑に鋳造することができる。この精錬方法は、使用時に超低炭素１３Ｃｒステンレス鋼の耐食性を改善することができ、使用寿命を延ばすことができる。
さらに、本発明によって得られた超低炭素１３Ｃｒステンレス鋼は、３０μｍ以下のＤｓ包有物および３０ｐｐｍ以下の全酸素含有量を有するように安定的に制御される。
実施形態の詳細な説明
以下、具体的な実施例を用いて、本発明の超低炭素１３Ｃｒステンレス鋼の精錬方法をより詳細に記載および説明する。しかしながら、これらの記載および説明は、本発明の技術的解決策を制限することを意図していない。
以下、具体的な実施例を用いて、本発明の超低炭素１３Ｃｒステンレス鋼の精錬方法をより詳細に記載および説明する。しかしながら、これらの記載および説明は、本発明の技術的解決策を制限することを意図していない。
実施例１〜６
実施例１および４で得られた鋼は、ＢＧ１３Ｃｒ−１１０Ｓであり、実施例２、３、５および６で得られた鋼は、ＢＧ１３Ｃｒ−９５Ｓである。ＢＧ１３Ｃｒ−９５Ｓは、チタン含有鋼である。表１は、各実施例の溶鋼の初期組成を示す。
実施例１および４で得られた鋼は、ＢＧ１３Ｃｒ−１１０Ｓであり、実施例２、３、５および６で得られた鋼は、ＢＧ１３Ｃｒ−９５Ｓである。ＢＧ１３Ｃｒ−９５Ｓは、チタン含有鋼である。表１は、各実施例の溶鋼の初期組成を示す。
本実施例に必要とされるＶＯＤ精製装置の条件として、装置は、１５０ｔの溶鋼を処理することができ、ＶＯＤ精錬の真空度は、１００Ｐａ未満であり、取鍋の耐火材料は、炭素含有量が４％である低炭素マグネシウム炭素レンガである。精錬される鋼は、ＢＧ１３Ｃｒ−１１０Ｓであり、溶鋼の量は、１４９０００ｋｇである。具体的な手順は、以下の通りである。
１）溶鋼からドロスを除去してからＶＯＤ精錬を実行する。溶鋼の初期組成は、０．０７％のＣ、０．１７％のＳｉ、１２．７％のＣｒ、１．２％のＭｏ、０．３６％のＭｎ、０．０１０％のＰ、０．００１％のＡｌ、および残部としてのＦｅおよび微量不純物を含む。初期温度は、１６２０℃である。
２）真空脱炭処理を実行する。まず、吹込酸素の総量を６５０Ｎｍ３に制御しながら、酸素吹き脱炭処理を実行し、その後、高真空条件下で自由脱炭処理を実行する。高真空圧力は、５００Ｐａ未満であり、処理時間は、１３分である。処理が完了した後、溶鋼の温度は、１６７０℃であり、炭素含有量は、０．００８６％である。
３）真空条件下で、２ｔの石灰、６００ｋｇの複合スラグ化ボール、６００ｋｇのアルミニウムブロック、および７５％のシリコンを含む２００ｋｇのフェロシリコンを添加する。複合スラグ化ボールは、成分として、３０％のＡｌ２Ｏ３、５０％のＣａＯ、１０％のＳｉＯ２、７％のＭｇＯ、および残部としての３％の不純物を含む。得られたスラグは、成分として、５３％のＣａＯ、７．４％のＳｉＯ２、３１％のＡｌ２Ｏ３、８％のＭｇＯ、および０．５％のＣｒ２Ｏ３を含む。スラグの塩基度は、７．２であり、スラグ中のＣａＯとＡｌ２Ｏ３との質量比は、１．７である。全ての処理時間は、１２分である。処理が完了した後、鋼を測定した。鋼中の炭素含有量は、０．０１２％であり、アルミニウム含有量は、０．００４％である。
４）真空破壊を実行する。溶鋼の測定温度は、１６２０℃である。溶鋼の組成を測定するために試料を採取する。ワイヤ供給装置用いて、５０ｋｇのアルミニウムワイヤを供給する。
５）２０００Ｐａ未満の真空圧力で真空処理を継続する。真空処理中に、試料の組成測定に応じて、２０ｋｇの低炭素フェロクロムを添加する。その後、２００Ｐａ未満の高い真空圧力で高真空処理を実行する。処理時間は、１０分である。
６）二次真空破壊を実行する。処理が終了したときに、測定温度は、１５７０℃である。その後、分析のために試料を採取する。組成が合格した場合、１５分間の弱い攪拌を行い、鋳造装置で鋼板を鋳造する。
本実施例において、底部攪拌のガス流量は、８００ＮＬ／分に制御され、真空が５００Ｐａ未満になった場合、底部吹込ガスの流量は、４００８００ＮＬ／分に減少される。底部吹込は、２つの底部吹込口で行われ、各底部吹込口と中心との距離は、取鍋の底面の半径の１／２であり、２つの底部吹込口と取鍋の中心とを連結する結び線の間の角度は、１４０°である。
本実施例に必要とされるＶＯＤ精製装置の条件として、装置は、１５０ｔの溶鋼を処理することができ、限界真空度は、１００Ｐａ未満であり、取鍋の耐火材料は、炭素含有量が４％である低炭素マグネシウム炭素レンガである。精錬される鋼は、ＢＧ１３Ｃｒ−９５Ｓであり、溶鋼の量は、１５００００ｋｇである。手順は、以下の通りである。
１）溶鋼をドロス除去してからＶＯＤ精錬する。溶鋼の初期組成は、０．０９％のＣ、０．２３％のＳｉ、１２．７％のＣｒ、１．８８％のＭｏ、０．４％のＭｎ、０．０１０５％のＰ、０．００１％のＡｌ、および残部としてのＦｅおよび微量不純物を含む。初期温度は、１６００℃である。
２）真空脱炭処理を実行する。まず、吹込酸素の総量を７５０Ｎｍ３に制御しながら、酸素吹き脱炭処理を実行し、その後、高真空条件下で自由脱炭処理を実行する。高真空圧力は、５００Ｐａ未満であり、処理時間は、１５分である。処理が完了した後、溶鋼の温度は、１６８０℃であり、炭素含有量は、０．００７４％である。
３）真空条件下で、２．４ｔの石灰、５００ｋｇの複合スラグ化ボール、６００ｋｇのアルミニウムブロック、および７５％のシリコンを含む１７４ｋｇのフェロシリコンを添加する。複合スラグ化ボールは、成分として、３０％のＡｌ２Ｏ３、４０％のＣａＯ、２０％のＳｉＯ２、７％のＭｇＯ、および残部としての３％の不純物を含む。得られたスラグは、成分として、５６％のＣａＯ、７．０％のＳｉＯ２、２９％のＡｌ２Ｏ３、６％のＭｇＯ、および０．７％のＣｒ２Ｏ３を含む。スラグの塩基度は、８であり、スラグ中のＣａＯとＡｌ２Ｏ３との質量比は、２である。全ての処理時間は、１５分である。処理が完了した後、鋼を測定した。鋼中の炭素含有量は、０．０１０％であり、アルミニウム含有量は、０．００４６％である。
４）真空破壊を実行する。溶鋼の測定温度は、１６３５℃である。溶鋼の組成を測定するために試料を採取する。ワイヤ供給装置用いて、５０ｋｇのアルミニウムワイヤを供給し、その後、２４０ｋｇのチタンワイヤを供給する。
５）２０００Ｐａ未満の真空圧力で真空処理を継続する。真空処理中に、試料の組成測定に応じて、５ｋｇの低炭素フェロクロムを添加する。その後、２００Ｐａ未満の高い真空圧力で高真空処理を実行する。処理時間は、１５分である。
６）二次真空破壊を実行する。処理が終了したときに、測定温度は、１５６５℃である。その後、分析のために試料を採取する。組成が合格した場合、１２分間の弱い攪拌を行い、鋳造装置で鋼板を鋳造する。
本実施例において、底部攪拌のガス流量は、６００ＮＬ／分に制御され、真空が５００Ｐａ未満になった場合、底部吹込ガスの流量は、３００ＮＬ／分に減少される。底部吹込は、２つの底部吹込口で行われ、各底部吹込口と中心との距離は、取鍋の底面の半径の１／３であり、２つの底部吹込口と取鍋の中心とを連結する結び線の間の角度は、１２０°である。
本実施例に必要とされるＶＯＤ精製装置の条件として、装置は、１５０ｔの溶鋼を処理することができ、限界真空度は、１００Ｐａ未満であり、取鍋の耐火材料は、炭素含有量が４％である低炭素マグネシウム炭素レンガである。精錬される鋼は、ＢＧ１３Ｃｒ−９５Ｓであり、溶鋼の量は、１５００００ｋｇである。手順は、以下の通りである。
１）溶鋼をドロス除去してからＶＯＤ精錬する。溶鋼の初期組成は、０．０３％のＣ、０．２８％のＳｉ、１２．９％のＣｒ、１．９％のＭｏ、０．３％のＭｎ、０．００９％のＰ、０．００１％のＡｌ、および残部としてのＦｅおよび微量不純物を含む。初期温度は、１６３０℃である。
２）真空脱炭処理を実行する。まず、吹込酸素の総量を６００Ｎｍ３に制御しながら、酸素吹き脱炭処理を実行し、その後、高真空条件下で自由脱炭処理を実行する。高真空圧力は、５００Ｐａ未満であり、処理時間は、２０分である。処理が完了した後、溶鋼の温度は、１６５０℃であり、炭素含有量は、０．００６９％である。
３）真空条件下で、１．８ｔの石灰、５００ｋｇの複合スラグ化ボール、６３０ｋｇのアルミニウムブロック、および７５％のシリコンを含む７２ｋｇのフェロシリコンを添加する。複合スラグ化ボールは、成分として、４０％のＡｌ２Ｏ３、５０％のＣａＯ、５％のＳｉＯ２、４％のＭｇＯ、および残部としての１％の不純物を含む。得られたスラグは、成分として、５８％のＣａＯ、１１．５％のＳｉＯ２、２６％のＡｌ２Ｏ３、６％のＭｇＯ、および０．３％のＣｒ２Ｏ３を含む。スラグの塩基度は、５であり、スラグ中のＣａＯとＡｌ２Ｏ３との質量比は、２．２である。全ての処理時間は、１０分である。処理が完了した後、鋼を測定した。鋼中の炭素含有量は、０．０９％であり、アルミニウム含有量は、０．００５％である。
４）真空破壊を実行する。溶鋼の測定温度は、１６１５℃である。溶鋼の組成を測定するために試料を採取する。ワイヤ供給装置用いて、５５ｋｇのアルミニウムワイヤを供給し、その後、２２０ｋｇのチタンワイヤを供給する。
５）２０００Ｐａ未満の真空圧力で真空処理を継続する。真空処理中に、試料の組成測定に応じて、合金を添加する必要がない。その後、２００Ｐａ未満の高い真空圧力で高真空処理を実行する。処理時間は、６分である。
６）二次真空破壊を実行する。処理が終了したときに、測定温度は、１５８０℃である。その後、分析のために試料を採取する。組成が合格した場合、２０分間の弱い攪拌を行い、鋳造装置で鋼板を鋳造する。
本実施例において、底部攪拌のガス流量は、１０００ＮＬ／分に制御され、真空が５００Ｐａ未満になった場合、底部吹込ガスの流量は、５００ＮＬ／分に減少される。底部吹込は、２つの底部吹込口で行われ、各底部吹込口と中心との距離は、取鍋の底面の半径の５／１２であり、２つの底部吹込口と取鍋の中心とを連結する結び線の間の角度は、１２０°である。
本実施例に必要とされるＶＯＤ精製装置の条件として、装置は、１５０ｔの溶鋼を処理することができ、ＶＯＤ精錬の真空度は、１００Ｐａ未満であり、取鍋の耐火材料は、炭素含有量が５％である低炭素マグネシウム炭素レンガである。精錬される鋼は、ＢＧ１３Ｃｒ−１１０Ｓであり、溶鋼の量は、１５１０００ｋｇである。具体的な手順は、以下の通りである。
１）溶鋼からドロスを除去してからＶＯＤ精錬を実行する。溶鋼の初期組成は、０．０８％のＣ、０．２２％のＳｉ、１２．８％のＣｒ、１．２％のＭｏ、０．４％のＭｎ、０．０１５％のＰ、０．００１％のＡｌ、および残部としてのＦｅおよび微量不純物を含む。初期温度は、１６１０℃である。
２）真空脱炭処理を実行する。まず、吹込酸素の総量を６８０Ｎｍ３に制御しながら、酸素吹き脱炭処理を実行し、その後、高真空条件下で自由脱炭処理を実行する。高真空圧力は、５００Ｐａ未満であり、処理時間は、１４分である。処理が完了した後、溶鋼の温度は、１６７５℃であり、炭素含有量は、０．００７７％である。
３）真空条件下で、２．１ｔの石灰、６２０ｋｇの複合スラグ化ボール、６００ｋｇのアルミニウムブロック、および７５％のシリコンを含む２１０ｋｇのフェロシリコンを添加する。複合スラグ化ボールは、成分として、３５％のＡｌ２Ｏ３、５０％のＣａＯ、５％のＳｉＯ２、７％のＭｇＯ、および残部としての３％の不純物を含む。得られたスラグは、成分として、５３％のＣａＯ、６．４％のＳｉＯ２、３０％のＡｌ２Ｏ３、８％のＭｇＯ、および０．５％のＣｒ２Ｏ３を含む。スラグの塩基度は、８．２であり、スラグ中のＣａＯとＡｌ２Ｏ３との質量比は、１．７７である。全ての処理時間は、１２分である。処理が完了した後、鋼を測定した。鋼中の炭素含有量は、０．０１０％であり、アルミニウム含有量は、０．００５％である。
４）真空破壊を実行する。溶鋼の測定温度は、１６２５℃である。溶鋼の組成を測定するために試料を採取する。ワイヤ供給装置用いて、５５ｋｇのアルミニウムワイヤを供給する。
５）２０００Ｐａ未満の真空圧力で真空処理を継続する。真空処理中に、試料の組成測定に応じて、１０ｋｇの低炭素フェロクロムを添加する。その後、２００Ｐａ未満の高い真空圧力で高真空処理を実行する。処理時間は、１２分である。
６）二次真空破壊を実行する。処理が終了したときに、測定温度は、１５７５℃である。その後、分析のために試料を採取する。組成が合格した場合、１７分間の弱い攪拌を行い、鋳造装置で鋼板を鋳造する。
本実施例において、底部攪拌のガス流量は、８００ＮＬ／分に制御され、真空が５００Ｐａ未満になった場合、底部吹込ガスの流量は、４００８００ＮＬ／分に減少される。底部吹込は、２つの底部吹込口で行われ、各底部吹込口と中心との距離は、取鍋の底面の半径の１／２であり、２つの底部吹込口と取鍋の中心とを連結する結び線の間の角度は、１５０°である。
本実施例に必要とされるＶＯＤ精製装置の条件として、装置は、１５０ｔの溶鋼を処理することができ、限界真空度は、１００Ｐａ未満であり、取鍋の耐火材料は、炭素含有量が５％である低炭素マグネシウム炭素レンガである。精錬される鋼は、ＢＧ１３Ｃｒ−９５Ｓであり、溶鋼の量は、１５００００ｋｇである。手順は、以下の通りである。
１）溶鋼をドロス除去してからＶＯＤ精錬する。溶鋼の初期組成は、０．０５％のＣ、０．２３％のＳｉ、１２．８％のＣｒ、１．８５％のＭｏ、０．４５％のＭｎ、０．０１１５％のＰ、０．００１％のＡｌ、および残部としてのＦｅおよび微量不純物を含む。初期温度は、１６３０℃である。
２）真空脱炭処理を実行する。まず、吹込酸素の総量を５５０Ｎｍ３に制御しながら、酸素吹き脱炭処理を実行し、その後、高真空条件下で自由脱炭処理を実行する。高真空圧力は、５００Ｐａ未満であり、処理時間は、１５分である。処理が完了した後、溶鋼の温度は、１６７０℃であり、炭素含有量は、０．００７９％である。
３）真空条件下で、２．０ｔの石灰、４６０ｋｇの複合スラグ化ボール、５００ｋｇのアルミニウムブロック、および７５％のシリコンを含む１８４ｋｇのフェロシリコンを添加する。複合スラグ化ボールは、成分として、３０％のＡｌ２Ｏ３、４５％のＣａＯ、１５％のＳｉＯ２、７％のＭｇＯ、および残部としての３％の不純物を含む。得られたスラグは、成分として、５５％のＣａＯ、８．０％のＳｉＯ２、２８％のＡｌ２Ｏ３、７％のＭｇＯ、および０．７％のＣｒ２Ｏ３を含む。スラグの塩基度は、６．９であり、スラグ中のＣａＯとＡｌ２Ｏ３との質量比は、２である。全ての処理時間は、１４分である。処理が完了した後、鋼を測定した。鋼中の炭素含有量は、０．００９％であり、アルミニウム含有量は、０．００３２％である。
４）真空破壊を実行する。溶鋼の測定温度は、１６３０℃である。溶鋼の組成を測定するために試料を採取する。ワイヤ供給装置用いて、４５ｋｇのアルミニウムワイヤを供給し、その後、２５０ｋｇのチタンワイヤを供給する。
５）２０００Ｐａ未満の真空圧力で真空処理を継続する。真空処理中に、試料の組成測定に応じて、１５ｋｇの低炭素フェロクロムを添加する。その後、２００Ｐａ未満の高い真空圧力で高真空処理を実行する。処理時間は、１５分である。
６）二次真空破壊を実行する。処理が終了したときに、測定温度は、１５６３℃である。その後、分析のために試料を採取する。組成が合格した場合、１５分間の弱い攪拌を行い、鋳造装置で鋼板を鋳造する。
本実施例において、底部攪拌のガス流量は、６００ＮＬ／分に制御され、真空が５００Ｐａ未満になった場合、底部吹込ガスの流量は、３００ＮＬ／分に減少される。底部吹込は、２つの底部吹込口で行われ、各底部吹込口と中心との距離は、取鍋の底面の半径の１／３であり、２つの底部吹込口と取鍋の中心とを連結する結び線の間の角度は、１３５°である。
本実施例に必要とされるＶＯＤ精製装置の条件として、装置は、１５０ｔの溶鋼を処理することができ、限界真空度は、１００Ｐａ未満であり、取鍋の耐火材料は、炭素含有量が４．５％である低炭素マグネシウム炭素レンガである。精錬される鋼は、ＢＧ１３Ｃｒ−９５Ｓであり、溶鋼の量は、１５００００ｋｇである。手順は、以下の通りである。
１）溶鋼をドロス除去してからＶＯＤ精錬する。溶鋼の初期組成は、０．０４％のＣ、０．２０％のＳｉ、１２．７６％のＣｒ、１．８７％のＭｏ、０．３５％のＭｎ、０．００８％のＰ、０．００１％のＡｌ、および残部としてのＦｅおよび微量不純物を含む。初期温度は、１６３０℃である。
２）真空脱炭処理を実行する。まず、吹込酸素の総量を５７０Ｎｍ３に制御しながら、酸素吹き脱炭処理を実行し、その後、高真空条件下で自由脱炭処理を実行する。高真空圧力は、５００Ｐａ未満であり、処理時間は、１８分である。処理が完了した後、溶鋼の温度は、１６６０℃であり、炭素含有量は、０．００５９％である。
３）真空条件下で、１．９ｔの石灰、４９０ｋｇの複合スラグ化ボール、５３０ｋｇのアルミニウムブロック、および７５％のシリコンを含む９０ｋｇのフェロシリコンを添加する。複合スラグ化ボールは、成分として、４０％のＡｌ２Ｏ３、５０％のＣａＯ、５％のＳｉＯ２、４％のＭｇＯ、および残部としての１％の不純物を含む。得られたスラグは、成分として、５６％のＣａＯ、９．５％のＳｉＯ２、２６％のＡｌ２Ｏ３、１０％のＭｇＯ、および０．３％のＣｒ２Ｏ３を含む。スラグの塩基度は、５．９であり、スラグ中のＣａＯとＡｌ２Ｏ３との質量比は、２．１である。全ての処理時間は、１２分である。処理が完了した後、鋼を測定した。鋼中の炭素含有量は、０．００８％であり、アルミニウム含有量は、０．００４％である。
４）真空破壊を実行する。溶鋼の測定温度は、１６２５℃である。溶鋼の組成を測定するために試料を採取する。ワイヤ供給装置用いて、５０ｋｇのアルミニウムワイヤを供給し、その後、２１０ｋｇのチタンワイヤを供給する。
５）２０００Ｐａ未満の真空圧力で真空処理を継続する。真空処理中に、試料の組成測定に応じて、合金を添加する必要がない。その後、２００Ｐａ未満の高い真空圧力で高真空処理を実行する。処理時間は、７分である。
６）二次真空破壊を実行する。処理が終了したときに、測定温度は、１５７０℃である。その後、分析のために試料を採取する。組成が合格した場合、２０分間の弱い攪拌を行い、鋳造装置で鋼板を鋳造する。
本実施例において、底部攪拌のガス流量は、１０００ＮＬ／分に制御され、真空が５００Ｐａ未満になった場合、底部吹込ガスの流量は、４００ＮＬ／分に減少される。底部吹込は、２つの底部吹込口で行われ、各底部吹込口と中心との距離は、取鍋の底面の半径の５／１２であり、２つの底部吹込口と取鍋の中心とを連結する結び線の間の角度は、１２０°である。
表２は、各実施例の包有物の検出結果を示す。
理解すべきことは、本発明の保護範囲内の従来技術は、本明細書に記載された実施例に限定されず、本発明の解決策と矛盾しない限り、過去の特許文書、過去に公開された出版物、過去に公開された用途を含むがこれらに限定されない全ての従来技術を本発明の保護範囲に入れることである。
また、本発明の技術的特徴の組み合わせは、本発明の特許請求の範囲に記載された組み合わせまたは具体的な実施例に記載された組み合わせに限定されず、矛盾しない限り、本明細書に記載された全ての技術的特徴を任意の方法で自由に組み合わせることができる。
また、上記は、本発明の特定の実施形態にすぎず、本発明は、上記の実施形態に限定されず、当業者が多くの変形を行うことができる。これらの変形は、本発明の範囲に含まれる。
本実施例において、底部攪拌のガス流量は、８００ＮＬ／分に制御され、真空が５００Ｐａ未満になった場合、底部吹込ガスの流量は、４００ＮＬ／分に減少される。底部吹込は、２つの底部吹込口で行われ、各底部吹込口と中心との距離は、取鍋の底面の半径の１／２であり、２つの底部吹込口と取鍋の中心とを連結する結び線の間の角度は、１４０°である。
本実施例において、底部攪拌のガス流量は、８００ＮＬ／分に制御され、真空が５００Ｐａ未満になった場合、底部吹込ガスの流量は、４００ＮＬ／分に減少される。底部吹込は、２つの底部吹込口で行われ、各底部吹込口と中心との距離は、取鍋の底面の半径の１／２であり、２つの底部吹込口と取鍋の中心とを連結する結び線の間の角度は、１５０°である。
Claims (11)
- 超低炭素１３Ｃｒステンレス鋼の精錬方法であって、前記超低炭素１３Ｃｒステンレス鋼は、０．０３質量％以下のＣおよび１２．５〜１３．５質量％のＣｒを含み、前記精錬方法は、カルシウム処理工程を含まず、
（１）溶鋼からドロスを除去してからＶＯＤ精錬を行う工程と、
（２）真空脱炭を行う工程と、
（３）真空スラグ形成および脱酸素を行う工程とを含み、前記スラグの塩基度が５〜１０であり、前記スラグ中のＣａＯとＡｌ２Ｏ３との質量比が１．６〜２．４であり、
（４）真空破壊を行う工程を含み、この工程において、アルミニウムワイヤが供給され、
（５）真空処理を行う工程と、
（６）二次真空破壊を行う工程とを含む、超低炭素１３Ｃｒステンレス鋼の精錬方法。 - 工程（１）において、前記溶鋼の初期温度は、１６００〜１６５０℃であり、前記ＶＯＤ精錬の真空度は、１００Ｐａ未満である、請求項１に記載の超低炭素１３Ｃｒステンレス鋼の精錬方法。
- 工程（２）において、まず、酸素吹き脱炭処理を行い、酸素の吹込量は、４〜６．５Ｎｍ３／ｔに制御され、その後、５００Ｐａ未満の高い真空圧力を有する高真空条件下で自由脱炭処理を行い、真空脱炭処理の時間は、１０〜２０分であり、真空脱炭処理が完了した後、前記溶鋼の温度は、１６５０〜１６８０℃である、請求項１に記載の超低炭素１３Ｃｒステンレス鋼の精錬方法。
- 工程（３）において、石灰、複合スラグ化ボール、アルミニウムブロックおよびフェロシリコンを用いてスラグの形成および脱酸素を行い、真空圧力は、２０００Ｐａ未満に制御され、処理時間は、１０〜１５分である、請求項１に記載の超低炭素１３Ｃｒステンレス鋼の精錬方法。
- 工程（３）において、前記複合スラグ化ボールの組成は、３０〜４０質量％のＡｌ２Ｏ３、４０〜５０質量％のＣａＯ、５〜２０質量％のＳｉＯ２、および６〜１２質量％のＭｇＯを含む、請求項５に記載の超低炭素１３Ｃｒステンレス鋼の精錬方法。
- 工程（３）において、前記複合スラグ化ボールの添加量は、前記石灰の添加量の２０〜４０％である、請求項１に記載の超低炭素１３Ｃｒステンレス鋼の精錬方法。
- 工程（５）において、真空圧力は、２０００Ｐａ未満であり、処理時間は、５〜１５分であり、真空処理が完了した後、前記溶鋼の温度は、１５６０〜１５８０℃である、請求項１に記載の超低炭素１３Ｃｒステンレス鋼の精錬方法。
- 工程（１）、（２）、（３）および（５）において、底部から吹き込んだ攪拌用のアルゴンガスの流量は、２００〜１０００ＮＬ／分に制御される、請求項１に記載の超低炭素１３Ｃｒステンレス鋼の精錬方法。
- 使用された取鍋は、２つの底部吹込口を有するように構成され、
各底部吹込口と前記取鍋の中心との距離は、前記取鍋の底面の半径の１／２〜１／３であり、
２つの底部吹込口の各々と前記取鍋の中心とを連結する結び線の間の角度は、１２０〜１５０°である、請求項１に記載の超低炭素１３Ｃｒステンレス鋼の精錬方法。 - 前記超低炭素１３Ｃｒステンレス鋼は、Ｔｉを含み、
工程（４）は、チタンワイヤを供給することをさらに含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の超低炭素１３Ｃｒステンレス鋼の精錬方法。 - 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の精錬方法によって精錬された超低炭素１３Ｃｒステンレス鋼。
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