JP2795597B2 - ステンレス溶鋼の真空脱ガス， 脱炭処理方法 - Google Patents
ステンレス溶鋼の真空脱ガス， 脱炭処理方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ステンレス溶鋼の真空
脱ガス, 脱炭処理方法に関し、特に鋼浴面に酸素を吹付
けながら真空脱ガス, 脱炭処理する方法において、鋼浴
中のCrの酸化防止, 溶鋼温度の低下防止を同時に実現す
ることにより、脱炭を効率的に行って、溶鋼の低酸素化
を達成しようとするものである。
脱ガス, 脱炭処理方法に関し、特に鋼浴面に酸素を吹付
けながら真空脱ガス, 脱炭処理する方法において、鋼浴
中のCrの酸化防止, 溶鋼温度の低下防止を同時に実現す
ることにより、脱炭を効率的に行って、溶鋼の低酸素化
を達成しようとするものである。
【０００２】
【従来の技術】ステンレス溶鋼を真空下で脱炭（以下、
「真空脱炭」という）処理する方法としては、高Cr鋼等
を対象とする、鋼浴浴面下の比較的浅い位置に容器側壁
より酸素ガスを吹き込む方法（特開昭51−140815号公報
参照）、およびスラグの存在下で不活性ガスを供給する
ことにより、極低炭素ステンレス鋼を製造する方法（特
開昭55−2759号公報参照）等がある。これらの技術はい
ずれも、脱炭を促進することは可能であるが、脱炭処理
において問題となる、溶鋼の温度降下については何ら考
慮されていなかった。
「真空脱炭」という）処理する方法としては、高Cr鋼等
を対象とする、鋼浴浴面下の比較的浅い位置に容器側壁
より酸素ガスを吹き込む方法（特開昭51−140815号公報
参照）、およびスラグの存在下で不活性ガスを供給する
ことにより、極低炭素ステンレス鋼を製造する方法（特
開昭55−2759号公報参照）等がある。これらの技術はい
ずれも、脱炭を促進することは可能であるが、脱炭処理
において問題となる、溶鋼の温度降下については何ら考
慮されていなかった。
【０００３】これに対して、ステンレス鋼の精錬法とし
て、特公昭63−58203 号公報には、真空脱炭前のＣを0.
15wt％以上とすることにより、Cr酸化を抑制することが
記載されている。しかし、この方法においても脱炭が主
目的であり、溶鋼の温度低下防止については言及されて
はおらず、また、Cr酸化の抑制は、真空脱炭の前工程で
可能であるが、真空脱炭時のCr酸化については記載され
ていない。すなわち、真空脱炭処理における、Cr酸化お
よび温度低下については、従来の問題が依然として解消
されていないのが現状である。
て、特公昭63−58203 号公報には、真空脱炭前のＣを0.
15wt％以上とすることにより、Cr酸化を抑制することが
記載されている。しかし、この方法においても脱炭が主
目的であり、溶鋼の温度低下防止については言及されて
はおらず、また、Cr酸化の抑制は、真空脱炭の前工程で
可能であるが、真空脱炭時のCr酸化については記載され
ていない。すなわち、真空脱炭処理における、Cr酸化お
よび温度低下については、従来の問題が依然として解消
されていないのが現状である。
【０００４】なお、真空脱炭処理中に上吹きランスから
酸素を吹付け、２次燃焼させることにより、溶鋼の温度
低下を防止する方法が、特開平２−77518 号公報に開示
されているが、主にCrを含有しない普通鋼を対象とした
技術であり、ステンレス溶鋼に適用すると、Cr酸化が大
きくなることからステンレスの精錬には不向きである。
酸素を吹付け、２次燃焼させることにより、溶鋼の温度
低下を防止する方法が、特開平２−77518 号公報に開示
されているが、主にCrを含有しない普通鋼を対象とした
技術であり、ステンレス溶鋼に適用すると、Cr酸化が大
きくなることからステンレスの精錬には不向きである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、Crの酸化および溶鋼温度の低下を有利に防止しつつ
真空脱ガス, 脱炭時の脱炭反応を促進させることのでき
るステンレス溶鋼の脱ガス, 脱炭処理法について提案す
ることにある。
は、Crの酸化および溶鋼温度の低下を有利に防止しつつ
真空脱ガス, 脱炭時の脱炭反応を促進させることのでき
るステンレス溶鋼の脱ガス, 脱炭処理法について提案す
ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、製鋼炉で溶製
されたステンレス溶鋼の真空脱ガス, 脱炭処理におい
て、この処理開始の前の溶鋼中〔％Ｎ〕／〔％Cr〕を
3.0×10-3以上に調整し、当該処理に当たっては、真空
脱ガス処理槽内の溶鋼表面に、上吹きランスを介して、
下記式で定義されるαが、−１〜４の範囲となるように
酸化性ガスの吹付けを行うことを特徴とするステンレス
溶鋼の真空脱ガス, 脱炭処理法である。 記 α＝−0.808(LH)0.7＋0.00191(PV) ＋0.00388 (So /SS ) ・Ｑ＋2.97 ……(1) ここで、 LH ：真空脱ガス処理槽内における、溶鋼の静
止浴面から上吹きランス先端部までの高さ（ｍ） PV ：酸化性ガス供給後の真空脱ガス処理槽内の真空度
（Torr） SS ：上吹きランスのノズルスロート部の面積（mm2) So ：上吹きランスのノズル出口部の面積（mm2) Ｑ ：酸素ガス流量（Nm3/min) なお、上記の説明において、酸化性ガスにおけるの酸素
ガス流量Ｑは、酸素を基準として換算する。また、上吹
きランスは、ラバール型, ストレート型, どちらでも良
い。ストレート型では So ＝ SS となり、(1) 式中の(S
o /SS ) は１となる。
されたステンレス溶鋼の真空脱ガス, 脱炭処理におい
て、この処理開始の前の溶鋼中〔％Ｎ〕／〔％Cr〕を
3.0×10-3以上に調整し、当該処理に当たっては、真空
脱ガス処理槽内の溶鋼表面に、上吹きランスを介して、
下記式で定義されるαが、−１〜４の範囲となるように
酸化性ガスの吹付けを行うことを特徴とするステンレス
溶鋼の真空脱ガス, 脱炭処理法である。 記 α＝−0.808(LH)0.7＋0.00191(PV) ＋0.00388 (So /SS ) ・Ｑ＋2.97 ……(1) ここで、 LH ：真空脱ガス処理槽内における、溶鋼の静
止浴面から上吹きランス先端部までの高さ（ｍ） PV ：酸化性ガス供給後の真空脱ガス処理槽内の真空度
（Torr） SS ：上吹きランスのノズルスロート部の面積（mm2) So ：上吹きランスのノズル出口部の面積（mm2) Ｑ ：酸素ガス流量（Nm3/min) なお、上記の説明において、酸化性ガスにおけるの酸素
ガス流量Ｑは、酸素を基準として換算する。また、上吹
きランスは、ラバール型, ストレート型, どちらでも良
い。ストレート型では So ＝ SS となり、(1) 式中の(S
o /SS ) は１となる。
【０００７】
【作用】本発明の特徴とするところは、製鋼炉で溶製し
たステンレス溶鋼を、ＲＨ法やＶＯＤ法などにより真空
脱ガス, 脱炭処理するに当たり、溶鋼中の〔％Ｎ〕を予
め高めにしておき、真空脱ガス処理時に脱Ｎ反応を導く
ことにより、真空槽内に溶鋼のフォーミング（泡立ち）
を起こさせると共に、該真空槽内の鋼浴面に上吹きラン
スを通じて酸化性ガス, 例えば酸素または酸素含有ガス
を吹付け、Ｃ＋1/2 Ｏ2 →ＣＯ反応を起こさせて脱炭を
行い、それと同時にこの時に発生するＣＯガスによって
ＣＯ＋ 1/2Ｏ2 →ＣＯ2 の反応を起こさせて、溶鋼の温
度の低下を防止しようとするところにある。
たステンレス溶鋼を、ＲＨ法やＶＯＤ法などにより真空
脱ガス, 脱炭処理するに当たり、溶鋼中の〔％Ｎ〕を予
め高めにしておき、真空脱ガス処理時に脱Ｎ反応を導く
ことにより、真空槽内に溶鋼のフォーミング（泡立ち）
を起こさせると共に、該真空槽内の鋼浴面に上吹きラン
スを通じて酸化性ガス, 例えば酸素または酸素含有ガス
を吹付け、Ｃ＋1/2 Ｏ2 →ＣＯ反応を起こさせて脱炭を
行い、それと同時にこの時に発生するＣＯガスによって
ＣＯ＋ 1/2Ｏ2 →ＣＯ2 の反応を起こさせて、溶鋼の温
度の低下を防止しようとするところにある。
【０００８】本発明において、上吹ランスから供給する
酸素等は、Crの酸化を抑制しつつ、その一部のみを脱炭
に供するようにすることが肝要である。すなわち、全て
の酸素が脱炭に使用されると、溶鋼への着熱が困難にな
る。この溶鋼への着熱を促進するには、真空脱ガス処理
の条件、例えば、真空槽内の溶鋼の静止浴面からランス
先端部までの高さ（すなわちランス高さ）、真空槽内の
真空度、酸素ガス流量およびランス形状等を考慮して、
酸素ジェットの湯面への到達圧力を適正範囲にコントロ
ールする必要がある。この到達圧力を適正に維持するこ
とによって、脱炭を促進させつつ、Cr酸化も抑制し、か
つ湯面近傍で溶鋼の脱炭により発生するＣＯガスを燃焼
させることができ、いわゆる、湯面への着熱を効率良く
行うことができるようになる。
酸素等は、Crの酸化を抑制しつつ、その一部のみを脱炭
に供するようにすることが肝要である。すなわち、全て
の酸素が脱炭に使用されると、溶鋼への着熱が困難にな
る。この溶鋼への着熱を促進するには、真空脱ガス処理
の条件、例えば、真空槽内の溶鋼の静止浴面からランス
先端部までの高さ（すなわちランス高さ）、真空槽内の
真空度、酸素ガス流量およびランス形状等を考慮して、
酸素ジェットの湯面への到達圧力を適正範囲にコントロ
ールする必要がある。この到達圧力を適正に維持するこ
とによって、脱炭を促進させつつ、Cr酸化も抑制し、か
つ湯面近傍で溶鋼の脱炭により発生するＣＯガスを燃焼
させることができ、いわゆる、湯面への着熱を効率良く
行うことができるようになる。
【０００９】上述した酸素ジェットの湯面への到達圧力
については、発明者らはかつて、特開平２−77518 号公
報にて詳細に提案した。以下、この到達圧力について説
明する。この発明において、真空脱ガス, 脱炭処理中に
真空槽内に酸素を吹込む場合、酸素の供給高さ、真空
度、使用するランスの形状および酸素流量等複合的な条
件を制御する必要があり、これらの1 つが変化するとそ
の作用は大きく変化する。そこで、これらの条件変化に
よる作用を、吹込まれた酸素ジェットの中心軸（ランス
の中心軸）の湯面への到達圧力Ｐ(Torr)で判定すること
とした。ここで、Ｐは log10Ｐとして示し、これをαと
して略記すると、このαは、 α＝−0.808(LH)0.7＋0.00191(PV) ＋0.00388 (So /SS ) ・Ｑ＋2.97 ……(1) ここで、式中； LH ：ランス高さ（ｍ） PV ：酸素または酸素含有ガス供給後の真空脱ガス処理
槽内の真空度(Torr) SS ：上吹きランスのノズルスロート部の面積（mm2) So ：上吹きランスのノズル出口部の面積（mm2) Ｑ ：酸素ガス流量（Nm3/min) で定義される。なお、この酸素ジェットの中心軸の到達
圧力関数αは、種々の出口径とスロート径をもったラバ
ールノズルとストレートノズル、および酸素供給高さ,
酸素流量および真空度を変化させて実測した圧力を、最
も相関係数の高い条件で回帰した式である。
については、発明者らはかつて、特開平２−77518 号公
報にて詳細に提案した。以下、この到達圧力について説
明する。この発明において、真空脱ガス, 脱炭処理中に
真空槽内に酸素を吹込む場合、酸素の供給高さ、真空
度、使用するランスの形状および酸素流量等複合的な条
件を制御する必要があり、これらの1 つが変化するとそ
の作用は大きく変化する。そこで、これらの条件変化に
よる作用を、吹込まれた酸素ジェットの中心軸（ランス
の中心軸）の湯面への到達圧力Ｐ(Torr)で判定すること
とした。ここで、Ｐは log10Ｐとして示し、これをαと
して略記すると、このαは、 α＝−0.808(LH)0.7＋0.00191(PV) ＋0.00388 (So /SS ) ・Ｑ＋2.97 ……(1) ここで、式中； LH ：ランス高さ（ｍ） PV ：酸素または酸素含有ガス供給後の真空脱ガス処理
槽内の真空度(Torr) SS ：上吹きランスのノズルスロート部の面積（mm2) So ：上吹きランスのノズル出口部の面積（mm2) Ｑ ：酸素ガス流量（Nm3/min) で定義される。なお、この酸素ジェットの中心軸の到達
圧力関数αは、種々の出口径とスロート径をもったラバ
ールノズルとストレートノズル、および酸素供給高さ,
酸素流量および真空度を変化させて実測した圧力を、最
も相関係数の高い条件で回帰した式である。
【００１０】さて、ステンレス溶鋼への酸素の吹付け
は、脱炭と同時にCrの酸化が生じるため、このCrの酸化
を最小限に抑制しながら、２次燃焼を起こさせることが
必要となる。このために重要なことは、上吹きランスよ
り吹付ける酸素を、溶鋼表面に直接到達させるととも
に、溶鋼内部に深く侵入させることなく、真空下でＣＯ
分圧の低い溶鋼領域に吹付けて反応させることである。
そのためには、真空槽内で溶鋼フォーミングを起こさせ
ることが有利であり、これについては本発明の場合、溶
鋼中の〔Ｎ〕濃度を上昇させて脱Ｎを起こさせることで
実現できる。また、この２次燃焼による溶鋼温度低下の
防止により、脱炭の促進も図れることになる。
は、脱炭と同時にCrの酸化が生じるため、このCrの酸化
を最小限に抑制しながら、２次燃焼を起こさせることが
必要となる。このために重要なことは、上吹きランスよ
り吹付ける酸素を、溶鋼表面に直接到達させるととも
に、溶鋼内部に深く侵入させることなく、真空下でＣＯ
分圧の低い溶鋼領域に吹付けて反応させることである。
そのためには、真空槽内で溶鋼フォーミングを起こさせ
ることが有利であり、これについては本発明の場合、溶
鋼中の〔Ｎ〕濃度を上昇させて脱Ｎを起こさせることで
実現できる。また、この２次燃焼による溶鋼温度低下の
防止により、脱炭の促進も図れることになる。
【００１１】次に、図１は、100tのSUS 304 溶鋼をＲＨ
真空脱ガス処理するときに、上吹きランスから酸素を吹
き付けて脱炭処理を実施したときの、脱炭酸素効率とＲ
Ｈ脱ガス処理前〔Ｃ〕の関係を示したものである。な
お、この実験においてＲＨ脱ガス処理前の〔％Ｎ〕は、
転炉精錬の段階で希釈ガスおよび還元ガスにＮ2 を用
いることにより、〔％Ｎ〕：0.20〜0.30％に調整した場
合、希釈ガスおよび還元ガスにArを用いることによ
り、〔％Ｎ〕：0.03〜0.05％に調整した場合の２通りと
した。この時のＲＨ脱ガス処理の条件としては、処理前
温度1630〜1640℃、LH：4.0m, 真空度PV：８〜12Torr,
ランス形状 So /SS ：2.5 , 酸素ガス流量Ｑ：10Nm3/
分, トータル酸素原単位 0.6〜1.3 Nm3/ｔとし、この処
理後の〔％Ｃ〕：0.03〜0.04％に調整したものである。
この実験の結果によれば、処理前の〔％Ｎ〕を0.20〜0.
30％に調整したＮが高めの場合の方が、処理前〔％Ｎ〕
を0.03〜0.05％に調整した低めの場合よりも、高い脱炭
酸素効率が得られることが判った。そして、この時のＲ
Ｈ脱ガス槽内を観察したところ、〔％Ｎ〕が高い方では
脱炭時に溶鋼のフォーミングが認められたのに対し、処
理前〔％Ｎ〕を低めに調整した場合には若干のスプラッ
シュは認められたものの、フォーミングは認められなか
った。
真空脱ガス処理するときに、上吹きランスから酸素を吹
き付けて脱炭処理を実施したときの、脱炭酸素効率とＲ
Ｈ脱ガス処理前〔Ｃ〕の関係を示したものである。な
お、この実験においてＲＨ脱ガス処理前の〔％Ｎ〕は、
転炉精錬の段階で希釈ガスおよび還元ガスにＮ2 を用
いることにより、〔％Ｎ〕：0.20〜0.30％に調整した場
合、希釈ガスおよび還元ガスにArを用いることによ
り、〔％Ｎ〕：0.03〜0.05％に調整した場合の２通りと
した。この時のＲＨ脱ガス処理の条件としては、処理前
温度1630〜1640℃、LH：4.0m, 真空度PV：８〜12Torr,
ランス形状 So /SS ：2.5 , 酸素ガス流量Ｑ：10Nm3/
分, トータル酸素原単位 0.6〜1.3 Nm3/ｔとし、この処
理後の〔％Ｃ〕：0.03〜0.04％に調整したものである。
この実験の結果によれば、処理前の〔％Ｎ〕を0.20〜0.
30％に調整したＮが高めの場合の方が、処理前〔％Ｎ〕
を0.03〜0.05％に調整した低めの場合よりも、高い脱炭
酸素効率が得られることが判った。そして、この時のＲ
Ｈ脱ガス槽内を観察したところ、〔％Ｎ〕が高い方では
脱炭時に溶鋼のフォーミングが認められたのに対し、処
理前〔％Ｎ〕を低めに調整した場合には若干のスプラッ
シュは認められたものの、フォーミングは認められなか
った。
【００１２】そこで、発明者らはさらに、この処理前
〔％Ｎ〕の適正値をみつけるために、SUS 304 とSUS 43
0 (100ｔの溶鋼）を使って、ＲＨ真空脱ガス処理中のCr
酸化量と処理前〔％Ｎ〕／〔％Cr〕の関係を調査した。
図２は、このときの結果を示すものである。この調査で
のＲＨ真空脱ガス処理条件は上述したと同様の条件とし
た。なお、処理前〔％Ｃ〕は0.10〜0.14 ％、処理後
〔％Ｃ〕は0.04〜0.05％に調整した。この実験の結果、
処理前の〔％Ｎ〕／〔％Cr〕の比が 3.0×10-3以上の領
域で、Crの酸化が抑制されるということを見い出した。
そして、ＲＨ真空脱ガス槽内の溶鋼フォーミングも処理
前〔％Ｎ〕／〔％Cr〕が 3.0×10-3以上の領域で生じ始
めることも判った。なお、Cr酸化量とは、処理前Cr濃度
から送酸終了時のCr濃度を差し引いた値（kgf/t)であ
る。このことから本発明においては、処理前〔％Ｎ〕／
〔％Cr〕は 3.0×10-3以上とすることにしたのである。
〔％Ｎ〕の適正値をみつけるために、SUS 304 とSUS 43
0 (100ｔの溶鋼）を使って、ＲＨ真空脱ガス処理中のCr
酸化量と処理前〔％Ｎ〕／〔％Cr〕の関係を調査した。
図２は、このときの結果を示すものである。この調査で
のＲＨ真空脱ガス処理条件は上述したと同様の条件とし
た。なお、処理前〔％Ｃ〕は0.10〜0.14 ％、処理後
〔％Ｃ〕は0.04〜0.05％に調整した。この実験の結果、
処理前の〔％Ｎ〕／〔％Cr〕の比が 3.0×10-3以上の領
域で、Crの酸化が抑制されるということを見い出した。
そして、ＲＨ真空脱ガス槽内の溶鋼フォーミングも処理
前〔％Ｎ〕／〔％Cr〕が 3.0×10-3以上の領域で生じ始
めることも判った。なお、Cr酸化量とは、処理前Cr濃度
から送酸終了時のCr濃度を差し引いた値（kgf/t)であ
る。このことから本発明においては、処理前〔％Ｎ〕／
〔％Cr〕は 3.0×10-3以上とすることにしたのである。
【００１３】なお、溶鋼フォーミングを起こさせる要因
としては、〔Ｎ〕以外に〔Ｈ〕も考えられる。しかし、
〔Ｈ〕はフォーミングが発生するほど高い濃度で添加す
ることが困難であること、また仮に〔Ｈ〕が添加できた
としても、〔Ｈ〕は〔Ｎ〕と比較して、脱ガス速度が速
く、酸素吹錬に必要なフォーミング時間が得られない。
このことから、溶鋼のフォーミングを発生させる成分と
しては〔Ｎ〕が最適である。
としては、〔Ｎ〕以外に〔Ｈ〕も考えられる。しかし、
〔Ｈ〕はフォーミングが発生するほど高い濃度で添加す
ることが困難であること、また仮に〔Ｈ〕が添加できた
としても、〔Ｈ〕は〔Ｎ〕と比較して、脱ガス速度が速
く、酸素吹錬に必要なフォーミング時間が得られない。
このことから、溶鋼のフォーミングを発生させる成分と
しては〔Ｎ〕が最適である。
【００１４】次に、真空脱ガス槽内での酸素の吹付け
は、上述したように、フォーミング溶鋼中に吹付けるの
が望ましい。この吹付けが強すぎると（ハードブロ
ー）、酸素が直接溶鋼内部深く侵入して２次燃焼が起こ
りにくくなる上、Crロスが増大する。一方、吹付けが弱
すぎると（ソフトブロー）、２次燃焼は促進されるが、
脱炭は阻害される。したがって、適正な酸素吹付けを実
現する必要がある。
は、上述したように、フォーミング溶鋼中に吹付けるの
が望ましい。この吹付けが強すぎると（ハードブロ
ー）、酸素が直接溶鋼内部深く侵入して２次燃焼が起こ
りにくくなる上、Crロスが増大する。一方、吹付けが弱
すぎると（ソフトブロー）、２次燃焼は促進されるが、
脱炭は阻害される。したがって、適正な酸素吹付けを実
現する必要がある。
【００１５】そこで、真空中での酸素吹付けにおける、
上述した酸素の浴面到達圧力関数αに関する、上記(1)
式を用いて、ステンレス溶鋼における、脱炭挙動および
温度降下量を調査した。その調査結果を、図３および図
４に示す。なお、鋼種はSUS304 で、ＲＨ脱ガス処理前
の〔Ｃ〕：0.11〜0.14％、ＲＨ脱ガス処理後の〔Ｃ〕：
0.03〜0.04％およびＲＨ脱ガス処理前の〔Ｎ〕：0.15〜
0.20％とした。操業は、LH：１〜12ｍ、PV：0.3 〜100
Torr、 So /SS ：１〜46およびＱ：５〜60 Nm3/minの条
件とし、処理前温度は、1630〜1640℃であった。
上述した酸素の浴面到達圧力関数αに関する、上記(1)
式を用いて、ステンレス溶鋼における、脱炭挙動および
温度降下量を調査した。その調査結果を、図３および図
４に示す。なお、鋼種はSUS304 で、ＲＨ脱ガス処理前
の〔Ｃ〕：0.11〜0.14％、ＲＨ脱ガス処理後の〔Ｃ〕：
0.03〜0.04％およびＲＨ脱ガス処理前の〔Ｎ〕：0.15〜
0.20％とした。操業は、LH：１〜12ｍ、PV：0.3 〜100
Torr、 So /SS ：１〜46およびＱ：５〜60 Nm3/minの条
件とし、処理前温度は、1630〜1640℃であった。
【００１６】また、脱炭挙動は、次式(2) で定義する脱
炭速度定数に従うものとした。 ln（〔Ｃ〕s ／〔Ｃ〕）＝ｋ・Ｑ(O2) ……(2) ここで、〔Ｃ〕s ：ＲＨ処理前〔Ｃ〕（％） 〔Ｃ〕：ＲＨ処理における酸化性ガス吹き付け終了時
〔Ｃ〕（％） ｋ ：脱炭速度定数（ｔ／Nm3 ） Ｑ(O2)：酸素量（Nm3 ／ｔ）
炭速度定数に従うものとした。 ln（〔Ｃ〕s ／〔Ｃ〕）＝ｋ・Ｑ(O2) ……(2) ここで、〔Ｃ〕s ：ＲＨ処理前〔Ｃ〕（％） 〔Ｃ〕：ＲＨ処理における酸化性ガス吹き付け終了時
〔Ｃ〕（％） ｋ ：脱炭速度定数（ｔ／Nm3 ） Ｑ(O2)：酸素量（Nm3 ／ｔ）
【００１７】さらに、温度降下量は、次式(3) で定義し
た。 ΔＴ＝Ｔs −Ｔ ……(3) ここで、Ｔs ：ＲＨ処理開始時の溶鋼温度（℃） Ｔ：酸素吹付け終了時の溶鋼温度（℃）
た。 ΔＴ＝Ｔs −Ｔ ……(3) ここで、Ｔs ：ＲＨ処理開始時の溶鋼温度（℃） Ｔ：酸素吹付け終了時の溶鋼温度（℃）
【００１８】図３および図４より、脱炭速度定数および
温度降下の両方を満足する酸素の浴面到達圧力関数αと
して、−１以上４以下の範囲が適切であることがわか
る。すなわち、浴面到達圧力関数関数αが４をこえる
と、脱炭速度定数および温度降下の両方で大きなばらつ
きが生じて脱炭速度が低下する。これは、脱炭とともに
Crの酸化が生じるためであり、このCrの酸化が脱炭を阻
害するためである。一方、αが−１未満であると、２次
燃焼により温度降下は小さくなるが、脱炭は悪化するこ
とになる。
温度降下の両方を満足する酸素の浴面到達圧力関数αと
して、−１以上４以下の範囲が適切であることがわか
る。すなわち、浴面到達圧力関数関数αが４をこえる
と、脱炭速度定数および温度降下の両方で大きなばらつ
きが生じて脱炭速度が低下する。これは、脱炭とともに
Crの酸化が生じるためであり、このCrの酸化が脱炭を阻
害するためである。一方、αが−１未満であると、２次
燃焼により温度降下は小さくなるが、脱炭は悪化するこ
とになる。
【００１９】以上の結果から、Crの酸化を防止し、かつ
脱炭を効率良く行わせるためには、該酸素の浴面到達圧
力関数αを−１〜４とすることが適当である。なお、酸
化性ガスの吹付け時および／またはリムド脱炭時は、脱
炭とともに脱〔Ｎ〕反応も進行する。このことは、高い
脱炭効率を維持するためには、鋼中の〔Ｎ〕濃度も高く
維持しておく必要があることを意味している。これに対
しては、脱炭処理時に、溶鋼中にN2を吹込むことによっ
て対処することができる。
脱炭を効率良く行わせるためには、該酸素の浴面到達圧
力関数αを−１〜４とすることが適当である。なお、酸
化性ガスの吹付け時および／またはリムド脱炭時は、脱
炭とともに脱〔Ｎ〕反応も進行する。このことは、高い
脱炭効率を維持するためには、鋼中の〔Ｎ〕濃度も高く
維持しておく必要があることを意味している。これに対
しては、脱炭処理時に、溶鋼中にN2を吹込むことによっ
て対処することができる。
【００２０】図５は、SUS 304 の100t溶鋼のＲＨ真空脱
ガス処理において、上吹きランスから、酸素を吹きつけ
て脱炭処理を実施した場合の脱炭速度定数Ｋと、N2吹込
み量ＱN2との関係を示したものである。この処理におい
て、ＲＨ処理条件としては、処理前〔％Ｎ〕：0.10〜0.
15％および0.15〜0.20％の２通りとしそれぞれ、処理前
〔％Ｃ〕：0.10〜0.14％、処理前温度：1630〜1640℃,
LH：4.0 ｍ, PV：８〜12Torr, So /SS ：2.5 , Ｑ：10
Nm3／分、処理後〔％Ｃ〕：0.03〜0.04％に調整した。
なお、N2吹込みは環流ガスで行い、Arとの混合とし、合
計流量は一定とした。
ガス処理において、上吹きランスから、酸素を吹きつけ
て脱炭処理を実施した場合の脱炭速度定数Ｋと、N2吹込
み量ＱN2との関係を示したものである。この処理におい
て、ＲＨ処理条件としては、処理前〔％Ｎ〕：0.10〜0.
15％および0.15〜0.20％の２通りとしそれぞれ、処理前
〔％Ｃ〕：0.10〜0.14％、処理前温度：1630〜1640℃,
LH：4.0 ｍ, PV：８〜12Torr, So /SS ：2.5 , Ｑ：10
Nm3／分、処理後〔％Ｃ〕：0.03〜0.04％に調整した。
なお、N2吹込みは環流ガスで行い、Arとの混合とし、合
計流量は一定とした。
【００２１】図５に示す結果から判るように、処理前
〔％Ｎ〕が0.20〜0.30％と高い場合には、N2の吹込み量
が変化しても脱炭速度定数にあまり変化はないが、処理
前〔％Ｎ〕が0.10〜0.15％と低い場合には、N2吹込み量
が0.2 Nm3/分以上で脱炭速度定数が上昇し、処理前〔％
Ｎ〕0.20〜0.30％とほぼ同じレベルになる。これは、処
理前〔％Ｎ〕が低い場合には、脱炭末期の脱〔Ｎ〕によ
る脱炭の停滞がなくなるためであると考えられる。一
方、今回のＲＨ脱ガス処理条件は、ＲＨの溶鋼環流量Ｑ
S は40ｔ／分であるから、ＱN2／ＱS ＝0.2/40＝ 5.0×
10-3 Nm3/tとなる。従って、本発明にかかる脱ガス, 脱
炭方法では、N2吹込み量として 5.0×10-3Nm3/t以上の
吹込みを行うことが好ましい。なお、60t ＶＯＤについ
ても、N2吹込み量 5.0×10-3 Nm3/t以上の条件で、SUS
304 溶鋼を処理したところ、同じような結果が得られ
た。
〔％Ｎ〕が0.20〜0.30％と高い場合には、N2の吹込み量
が変化しても脱炭速度定数にあまり変化はないが、処理
前〔％Ｎ〕が0.10〜0.15％と低い場合には、N2吹込み量
が0.2 Nm3/分以上で脱炭速度定数が上昇し、処理前〔％
Ｎ〕0.20〜0.30％とほぼ同じレベルになる。これは、処
理前〔％Ｎ〕が低い場合には、脱炭末期の脱〔Ｎ〕によ
る脱炭の停滞がなくなるためであると考えられる。一
方、今回のＲＨ脱ガス処理条件は、ＲＨの溶鋼環流量Ｑ
S は40ｔ／分であるから、ＱN2／ＱS ＝0.2/40＝ 5.0×
10-3 Nm3/tとなる。従って、本発明にかかる脱ガス, 脱
炭方法では、N2吹込み量として 5.0×10-3Nm3/t以上の
吹込みを行うことが好ましい。なお、60t ＶＯＤについ
ても、N2吹込み量 5.0×10-3 Nm3/t以上の条件で、SUS
304 溶鋼を処理したところ、同じような結果が得られ
た。
【００２２】なお、N2の吹き込み方法としては、ＲＨ脱
ガス処理では、環流ガス、浸漬ランス、鍋底からの吹き
込み等、ＶＯＤ処理では、鍋底からの吹き込みが適用さ
れる。
ガス処理では、環流ガス、浸漬ランス、鍋底からの吹き
込み等、ＶＯＤ処理では、鍋底からの吹き込みが適用さ
れる。
【００２３】上述したところから判るように、本発明に
おいては、、処理前〔％Ｎ〕を予め高くしておくことが
必要である。このための対策としては、製鋼炉での精錬
ガスを、酸素ガスとN2ガス、またはN2を含有する不活性
ガスの混合ガスを用いて精錬することで達成できる。ま
た、製鋼炉において還元を実施する場合は、還元ガスを
N2にすればさらに良く、還元をしない場合でも、N2ガス
によるリンスをすることで、鋼中〔％Ｎ〕を高めること
ができる。
おいては、、処理前〔％Ｎ〕を予め高くしておくことが
必要である。このための対策としては、製鋼炉での精錬
ガスを、酸素ガスとN2ガス、またはN2を含有する不活性
ガスの混合ガスを用いて精錬することで達成できる。ま
た、製鋼炉において還元を実施する場合は、還元ガスを
N2にすればさらに良く、還元をしない場合でも、N2ガス
によるリンスをすることで、鋼中〔％Ｎ〕を高めること
ができる。
【００２４】次に、脱ガス処理装置での脱炭処理に際
し、上吹きランスの酸素ガスに対し、N2ガスまたはN2を
含むガスを混合することにより脱炭することは好ましい
方法の１つである。
し、上吹きランスの酸素ガスに対し、N2ガスまたはN2を
含むガスを混合することにより脱炭することは好ましい
方法の１つである。
【００２５】さて、酸化性ガスの吹付けに当たって用い
るランスについては、ランス孔が単孔のものと複数孔の
ものがあるが、これらについて比較実験を行った。その
結果、とくに複数孔の場合に十分な脱炭が得られること
がわかった。例えば、ランス孔がｎ個の場合、上記(1)
式は次式のように表わされる。 α＝−0.808(LH)0.7＋0.00191(PV) ＋0.00388(ΣＳo ／ΣＳS ) ・（Ｑ/n) ＋2.97 ……(4) ここで、LH：ランス高さ（ｍ） PV：酸化性ガス供給後の真空脱ガス処理槽内の真空度
（Torr） ΣＳS ：上吹きランスのノズルスロート部の面積の総和
（mm2) ΣＳo ：上吹きランスのノズル出口部の面積の総和（mm
2) Ｑ： 酸素ガス流量（Nm3/min) ｎ： ランス孔の個数 すなわち、ランス孔を複数個にすると、同一酸素流量で
もよりソフトブローとなり、Crのロスも少なくなる。ま
た、同一の浴面到達圧力関数α値で比較しても、酸素流
量を大きくできる分、脱炭速度が向上する。
るランスについては、ランス孔が単孔のものと複数孔の
ものがあるが、これらについて比較実験を行った。その
結果、とくに複数孔の場合に十分な脱炭が得られること
がわかった。例えば、ランス孔がｎ個の場合、上記(1)
式は次式のように表わされる。 α＝−0.808(LH)0.7＋0.00191(PV) ＋0.00388(ΣＳo ／ΣＳS ) ・（Ｑ/n) ＋2.97 ……(4) ここで、LH：ランス高さ（ｍ） PV：酸化性ガス供給後の真空脱ガス処理槽内の真空度
（Torr） ΣＳS ：上吹きランスのノズルスロート部の面積の総和
（mm2) ΣＳo ：上吹きランスのノズル出口部の面積の総和（mm
2) Ｑ： 酸素ガス流量（Nm3/min) ｎ： ランス孔の個数 すなわち、ランス孔を複数個にすると、同一酸素流量で
もよりソフトブローとなり、Crのロスも少なくなる。ま
た、同一の浴面到達圧力関数α値で比較しても、酸素流
量を大きくできる分、脱炭速度が向上する。
【００２６】
実施例１ 上底吹き転炉にて精錬したステンレス溶鋼(100t, 60t)
を、水冷上吹きランスをそなえる, それぞれ 100ｔのＲ
Ｈ式環流脱ガス装置および60ｔのＶＯＤ装置を用いて脱
炭精錬を行った。表１, 表２に、これらの精錬につい
て、本発明と従来法との比較を示す。
を、水冷上吹きランスをそなえる, それぞれ 100ｔのＲ
Ｈ式環流脱ガス装置および60ｔのＶＯＤ装置を用いて脱
炭精錬を行った。表１, 表２に、これらの精錬につい
て、本発明と従来法との比較を示す。
【００２７】
【表１】
【００２８】
【表２】
【００２９】表１, 表２に示した精錬条件と精錬結果か
ら判るように、比較例（No.8〜10)の場合、少なくともC
r酸化量か温度降下量のいずれかが小さく、一方本発明
(No.１〜７）については、これらの両方に優れているこ
とが明らかである。
ら判るように、比較例（No.8〜10)の場合、少なくともC
r酸化量か温度降下量のいずれかが小さく、一方本発明
(No.１〜７）については、これらの両方に優れているこ
とが明らかである。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、Cr
酸化および温度低下の抑制の下に脱炭を促進することが
できる。したがって、転炉の吹止め〔Ｃ〕を上昇させる
ことができるため、還元用FeSiの低減が可能である。さ
らに、Cr酸化量を極めて少なくすることができるので、
脱酸剤としてAlを用いることなしに、50ppm 以下の低酸
素化を実現し得る。また、脱窒脱炭時のフォーミングと
２次燃焼による発熱とで、真空槽内（ＲＨ槽内, ＶＯＤ
蓋および取鍋等）の地金付着を防止することができると
いう付随的効果もある。
酸化および温度低下の抑制の下に脱炭を促進することが
できる。したがって、転炉の吹止め〔Ｃ〕を上昇させる
ことができるため、還元用FeSiの低減が可能である。さ
らに、Cr酸化量を極めて少なくすることができるので、
脱酸剤としてAlを用いることなしに、50ppm 以下の低酸
素化を実現し得る。また、脱窒脱炭時のフォーミングと
２次燃焼による発熱とで、真空槽内（ＲＨ槽内, ＶＯＤ
蓋および取鍋等）の地金付着を防止することができると
いう付随的効果もある。
【図１】脱炭酸素効率に及ぼす処理前〔％Ｎ〕と処理前
〔％Ｃ〕の影響を示すグラフ。
〔％Ｃ〕の影響を示すグラフ。
【図２】Cr酸化量と処理前〔％Ｎ〕／〔％Ｃ〕との関係
を示すグラフ。
を示すグラフ。
【図３】脱炭速度定数と酸素の浴面到達圧力関数αとの
関係を示すグラフ。
関係を示すグラフ。
【図４】溶鋼温度降下量ΔＴと浴面到達圧力関数αとの
関係を示すグラフ。
関係を示すグラフ。
【図５】脱炭速度定数ＫとN2吹込み量との関係を示すグ
ラフ。
ラフ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C21C 7/10
Claims (6)
- 【請求項１】 製鋼炉で溶製されたステンレス溶鋼の真
空脱ガス, 脱炭処理において、この処理開始の前の溶鋼
中〔％Ｎ〕／〔％Cr〕を 3.0×10-3以上に調整し、当該
処理に当たっては、真空脱ガス処理槽内の溶鋼表面に、
上吹きランスを介して、下記式で定義されるαが、−１
〜４の範囲となるように酸化性ガスの吹付けを行うこと
を特徴とするステンレス溶鋼の脱ガス, 脱炭処理法。 記 【数１】 ここで、 LH ：真空脱ガス処理槽内における、溶鋼の静
止浴面から上吹きランス先端部までの高さ（ｍ） PV ：酸化性ガス供給後の真空脱ガス処理槽内の真空度
（Torr） SS ：上吹きランスのノズルスロート部の面積（mm2) So ：上吹きランスのノズル出口部の面積（mm2) Ｑ ：酸素ガス流量（Nm3/min) - 【請求項２】 溶鋼表面への酸化性ガス吹付け時および
／またはリムド脱炭時に、 5.0×10-3Nm3/t 以上のN2ガ
スもしくはN2ガス含有ガスをあわせて吹き込むことを特
徴とする請求項１に記載の真空脱ガス, 脱炭処理方法。 - 【請求項３】 溶鋼の〔％Ｎ〕／〔％Cr〕の調整に当た
り、製鋼炉に精錬ガスとして、O2とN2またはO2とN2を含
む３種以上からなる混合ガスを用いることにより、処理
前〔％Ｎ〕を高くすることを特徴とする請求項１〜２の
いずれか１つに記載の真空脱ガス, 脱炭処理方法。 - 【請求項４】 溶鋼の〔％Ｎ〕／〔％Cr〕の調整に当た
り、製鋼炉において、酸化精錬後に合金鉄を用いて還元
を実施する際に、N2またはN2を含有する不活性ガスを使
うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載
の真空脱ガス, 脱炭処理方法。 - 【請求項５】 真空脱ガス処理槽に設置した上吹きラン
スから浴面に吹付ける酸化性ガスを、O2とN2の混合ガ
ス, またはO2とN2を含む不活性ガスの混合ガスとするこ
とを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の真
空脱ガス, 脱炭処理方法。 - 【請求項６】 真空脱ガス処理槽に設置した上吹きラン
スのランス孔の数を複数個とし、酸化性ガスの吹付け条
件を下記式に定義されるαが、−１〜４の範囲となるよ
うにすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つ
に記載の真空脱ガス, 脱炭処理方法。 記 【数２】 ここで、 LH ：真空脱ガス処理槽内における、溶鋼の静
止浴面から上吹きランス先端部までの高さ（ｍ） PV ：酸化性ガス供給後の真空脱ガス処理槽内の真空度
（Torr） ΣＳS ：上吹きランスのノズルスロート部の面積の総和
（mm2) ΣＳo ：上吹きランスのノズル出口部の面積の総和（mm
2) Ｑ ：酸素ガス流量（Nm3/min) ｎ ：ランス孔の個数
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5140824A JP2795597B2 (ja) | 1993-06-11 | 1993-06-11 | ステンレス溶鋼の真空脱ガス， 脱炭処理方法 |
| US08/131,894 US5356456A (en) | 1992-10-07 | 1993-10-05 | Method of degassing and decarburizing stainless molten steel |
| FI934384A FI101160B (fi) | 1992-10-07 | 1993-10-06 | Menetelmä kaasun ja hiilen poistamiseksi sulasta ruostumattomasta terä ksestä |
| TW082108273A TW233311B (ja) | 1992-10-07 | 1993-10-06 | |
| KR1019930020960A KR960006446B1 (ko) | 1992-10-07 | 1993-10-07 | 스텐레스용강의 진공탈가스, 탈탄처리방법 |
| DE69324878T DE69324878T2 (de) | 1992-10-07 | 1993-10-07 | Verfahren zum Entgasen und Entkohlen von geschmolzenem rostfreien Stahl |
| EP93116253A EP0591971B1 (en) | 1992-10-07 | 1993-10-07 | Method of degassing and decarburizing stainless molten steel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5140824A JP2795597B2 (ja) | 1993-06-11 | 1993-06-11 | ステンレス溶鋼の真空脱ガス， 脱炭処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06346131A JPH06346131A (ja) | 1994-12-20 |
| JP2795597B2 true JP2795597B2 (ja) | 1998-09-10 |
Family
ID=15277579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5140824A Expired - Lifetime JP2795597B2 (ja) | 1992-10-07 | 1993-06-11 | ステンレス溶鋼の真空脱ガス， 脱炭処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2795597B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115522016B (zh) * | 2022-09-05 | 2024-04-05 | 邯郸钢铁集团有限责任公司 | 一种精炼rh炉吹氧脱碳的方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS514014A (ja) * | 1974-07-02 | 1976-01-13 | Nippon Steel Corp | Mitsupeigatashinkuseirensochinyoru yokono ko chutanikidatsutanhoho |
| JPS6337162A (ja) * | 1986-08-01 | 1988-02-17 | Ricoh Co Ltd | 新しい結晶構造を有するジスアゾ顔料 |
| JPH08928B2 (ja) * | 1988-09-29 | 1996-01-10 | 川崎製鉄株式会社 | 高ｎステンレス鋼の精錬方法 |
-
1993
- 1993-06-11 JP JP5140824A patent/JP2795597B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06346131A (ja) | 1994-12-20 |
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