JP3230067B2 - 含クロム溶鋼の不純物除去方法 - Google Patents
含クロム溶鋼の不純物除去方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は含クロム溶鋼の脱炭精錬
時に、鋼の熱間加工性に悪影響を及ぼすＰｂ、Ｚｎ、Ｂ
ｉ、Ｓｎ等の不純物を効率よく除去する方法に関する。
時に、鋼の熱間加工性に悪影響を及ぼすＰｂ、Ｚｎ、Ｂ
ｉ、Ｓｎ等の不純物を効率よく除去する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ステンレス鋼のごとき１１ｗｔ％
以上のクロムを含むような含クロム溶鋼中のＰｂ、Ｚ
ｎ、Ｂｉ、Ｓｎ等の不純物の除去に関する定量的な知見
はない。Ｐｂ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｓｎ等は一般的に鋼の熱間
加工性を悪化させるために、できるだけ低下させること
が望ましく、鋼種によっては上限が定められている。
以上のクロムを含むような含クロム溶鋼中のＰｂ、Ｚ
ｎ、Ｂｉ、Ｓｎ等の不純物の除去に関する定量的な知見
はない。Ｐｂ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｓｎ等は一般的に鋼の熱間
加工性を悪化させるために、できるだけ低下させること
が望ましく、鋼種によっては上限が定められている。
【０００３】普通鋼おにいては、例えば、「材料とプロ
セス」、ｖｏｌ．１、Ｎｏ．４、ｐａｇｅ１１６９〜１
１７２（１９８８年）に示されているように、Ｐｂ、Ｚ
ｎは攪拌ガス流量の増大により除去が促進されること、
およびＳｎは若干の除去が可能であることが示されてい
る。しかし、含クロム溶鋼については、多量に含まれる
クロムの影響が不明なために、脱炭精錬時の除去および
除去限界値を求めるような定量的な知見はない。
セス」、ｖｏｌ．１、Ｎｏ．４、ｐａｇｅ１１６９〜１
１７２（１９８８年）に示されているように、Ｐｂ、Ｚ
ｎは攪拌ガス流量の増大により除去が促進されること、
およびＳｎは若干の除去が可能であることが示されてい
る。しかし、含クロム溶鋼については、多量に含まれる
クロムの影響が不明なために、脱炭精錬時の除去および
除去限界値を求めるような定量的な知見はない。
【０００４】そのため、溶解原料の不純物濃度を規制し
たり、スラグ中のクロム酸化物の還元および溶鋼成分お
よび温度の調整を行う最終精錬期に添加する還元材、成
分調整材および冷却材について、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｓ
ｎ等の濃度管理を徹底し、かつ濃度の低い材料を優先的
に使用すると共に、過剰のガス吹込みをする等の操業を
行っていた。
たり、スラグ中のクロム酸化物の還元および溶鋼成分お
よび温度の調整を行う最終精錬期に添加する還元材、成
分調整材および冷却材について、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｓ
ｎ等の濃度管理を徹底し、かつ濃度の低い材料を優先的
に使用すると共に、過剰のガス吹込みをする等の操業を
行っていた。
【０００５】しかし、このような操業管理を行っても、
目標のＰｂ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｓｎ濃度の規制値を外れるこ
とがある。また、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｓｎの濃度の低い
材料は価格が高く、コストの上昇を招く。さらに、Ｐ
ｂ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｓｎの濃度を下げるために、過剰のガ
ス吹込みをすればコストを上げることになり、効率的な
精錬法とは言えない。
目標のＰｂ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｓｎ濃度の規制値を外れるこ
とがある。また、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｓｎの濃度の低い
材料は価格が高く、コストの上昇を招く。さらに、Ｐ
ｂ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｓｎの濃度を下げるために、過剰のガ
ス吹込みをすればコストを上げることになり、効率的な
精錬法とは言えない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は含クロム溶鋼
の脱炭精錬時に、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｓｎ等の不純物の
除去を促進させることにより、溶解原料の不純物濃度お
よび使用量の規制を緩和し、かつ最終精錬時にＰｂ、Ｚ
ｎ、Ｂｉ、Ｓｎ濃度の目標値を達成することを課題とす
る。
の脱炭精錬時に、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｓｎ等の不純物の
除去を促進させることにより、溶解原料の不純物濃度お
よび使用量の規制を緩和し、かつ最終精錬時にＰｂ、Ｚ
ｎ、Ｂｉ、Ｓｎ濃度の目標値を達成することを課題とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は前記の課題を有
利に解決するものであり、その要旨とするところは下記
のとおりである。 （１）含クロム溶鋼の脱炭処理における溶鋼中のＰｂ、
Ｚｎ、Ｂｉ、Ｓｎ等の不純物の除去を促進するために、
［Ｃ］濃度１．２ｍａｓｓ％以上で脱炭処理を開始し、
かつ［Ｃ］濃度０．５ｍａｓｓ％以上の領域では浴面上
および浴面下より酸素ガスまたは酸素ガスを含む混合ガ
スを供給する複合吹錬法で行い、［Ｃ］濃度０．２ｍａ
ｓｓ％以下の領域では２００Ｔｏｒｒ以下に減圧して脱
炭処理を行うことを特徴とする含クロム溶鋼の不純物除
去方法。
利に解決するものであり、その要旨とするところは下記
のとおりである。 （１）含クロム溶鋼の脱炭処理における溶鋼中のＰｂ、
Ｚｎ、Ｂｉ、Ｓｎ等の不純物の除去を促進するために、
［Ｃ］濃度１．２ｍａｓｓ％以上で脱炭処理を開始し、
かつ［Ｃ］濃度０．５ｍａｓｓ％以上の領域では浴面上
および浴面下より酸素ガスまたは酸素ガスを含む混合ガ
スを供給する複合吹錬法で行い、［Ｃ］濃度０．２ｍａ
ｓｓ％以下の領域では２００Ｔｏｒｒ以下に減圧して脱
炭処理を行うことを特徴とする含クロム溶鋼の不純物除
去方法。
【０００８】（２）［Ｃ］濃度が０．５ｍａｓｓ％以上
の領域で下記式を満足する条件で前記複合吹錬法を行
うことを特徴とする前項１記載の含クロム溶鋼の不純物
除去方法。 ＯT ／（ＯT ＋ＯB ）≧０．３ …… ＯT ；上吹き送酸量（Ｎｍ3 ／Ｈｒ） ＯB ；底吹き送酸量（Ｎｍ3 ／Ｈｒ） （３）脱炭処理に続く最終精錬期を２００Ｔｏｒｒ以下
に減圧して処理を行うことを特徴とする前項１記載の含
クロム溶鋼の不純物除去方法。
の領域で下記式を満足する条件で前記複合吹錬法を行
うことを特徴とする前項１記載の含クロム溶鋼の不純物
除去方法。 ＯT ／（ＯT ＋ＯB ）≧０．３ …… ＯT ；上吹き送酸量（Ｎｍ3 ／Ｈｒ） ＯB ；底吹き送酸量（Ｎｍ3 ／Ｈｒ） （３）脱炭処理に続く最終精錬期を２００Ｔｏｒｒ以下
に減圧して処理を行うことを特徴とする前項１記載の含
クロム溶鋼の不純物除去方法。
【０００９】以下本発明について詳細に説明する。本発
明は図１に例示するような大気圧処理後、減圧下での処
理を行う含クロム溶鋼の精錬法に適用するものである。
精錬容器（１）内で含クロム溶鋼（４）中に底吹き羽口
（２）を通して、精錬ガス（５）を吹込む。また、精錬
容器（１）は脱着可能な排気フード（３）を有してお
り、２００Ｔｏｒｒ以下の減圧が可能である。また、精
錬容器（１）の上部には上吹きランス（６）を有してお
り、高［Ｃ］濃度域では浴面下（底吹き）および浴面上
（上吹き）からのガス供給が可能である。
明は図１に例示するような大気圧処理後、減圧下での処
理を行う含クロム溶鋼の精錬法に適用するものである。
精錬容器（１）内で含クロム溶鋼（４）中に底吹き羽口
（２）を通して、精錬ガス（５）を吹込む。また、精錬
容器（１）は脱着可能な排気フード（３）を有してお
り、２００Ｔｏｒｒ以下の減圧が可能である。また、精
錬容器（１）の上部には上吹きランス（６）を有してお
り、高［Ｃ］濃度域では浴面下（底吹き）および浴面上
（上吹き）からのガス供給が可能である。
【００１０】この吹錬法では、スクラップ、合金等を電
気炉で溶解した溶鋼を酸素ガスあるいは酸素ガスと不活
性ガスの吹込みによって脱炭精錬を行う。脱炭精錬は高
［Ｃ］濃度側では酸素ガスの比率が高く、その後、溶鋼
中のクロムの酸化を防止するために酸素ガスの比率をさ
げていくとともに減圧下での精錬を行うパターンがとら
れ、最終的には［Ｃ］０．１ｍａｓｓ％以下まで脱炭さ
れる。続いて、脱炭時に酸化しスラグ中に移行したクロ
ム酸化物を還元すると同時に、溶鋼の成分、温度の調整
を行うための最終精錬期が設けられている。なお、最終
精錬期では溶鋼の成分、温度の調整を行うために還元材
および合金材が添加され、不純物の若干のピックアップ
が生ずる。このピックアップ量を考慮して脱炭前の不純
物の許容量が定められ、溶解時の合金等の配合が決定さ
れている。
気炉で溶解した溶鋼を酸素ガスあるいは酸素ガスと不活
性ガスの吹込みによって脱炭精錬を行う。脱炭精錬は高
［Ｃ］濃度側では酸素ガスの比率が高く、その後、溶鋼
中のクロムの酸化を防止するために酸素ガスの比率をさ
げていくとともに減圧下での精錬を行うパターンがとら
れ、最終的には［Ｃ］０．１ｍａｓｓ％以下まで脱炭さ
れる。続いて、脱炭時に酸化しスラグ中に移行したクロ
ム酸化物を還元すると同時に、溶鋼の成分、温度の調整
を行うための最終精錬期が設けられている。なお、最終
精錬期では溶鋼の成分、温度の調整を行うために還元材
および合金材が添加され、不純物の若干のピックアップ
が生ずる。このピックアップ量を考慮して脱炭前の不純
物の許容量が定められ、溶解時の合金等の配合が決定さ
れている。
【００１１】本発明は含クロム溶鋼中のＰｂ、Ｚｎ、Ｂ
ｉ、Ｓｎの不純物が脱炭精錬時、特に［Ｃ］濃度０．５
ｍａｓｓ％以上の高炭域および真空下での処理で除去が
顕著に進行することに着目したものである。含クロム溶
鋼の脱炭反応は式あるいは式で表される。 Ｃ ＋ Ｏ ＝ＣＯ（ｇ） …… （Ｃｒ2 Ｏ3 ）＋３Ｏ ＝２Ｃｒ＋３ＣＯ（ｇ） …… 脱炭時は多量の酸素ガスが吹き込まれるとともに、多量
のＣＯガスが発生する。このために、不純物の除去が促
進される。また、減圧下では不純物の蒸発が進行しやす
くなるために、除去が促進される。
ｉ、Ｓｎの不純物が脱炭精錬時、特に［Ｃ］濃度０．５
ｍａｓｓ％以上の高炭域および真空下での処理で除去が
顕著に進行することに着目したものである。含クロム溶
鋼の脱炭反応は式あるいは式で表される。 Ｃ ＋ Ｏ ＝ＣＯ（ｇ） …… （Ｃｒ2 Ｏ3 ）＋３Ｏ ＝２Ｃｒ＋３ＣＯ（ｇ） …… 脱炭時は多量の酸素ガスが吹き込まれるとともに、多量
のＣＯガスが発生する。このために、不純物の除去が促
進される。また、減圧下では不純物の蒸発が進行しやす
くなるために、除去が促進される。
【００１２】図２に６０ｔ規模の炉を用いて、ＳＵＳ３
０４ステンレス鋼の脱炭精錬を行った場合の脱炭精錬開
始時の［Ｃ］濃度とＰｂ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｓｎの不純物の
除去率ηの関係を示す。なお、この時の上吹き送酸量比
率［ＯT ／（ＯT ＋ＯB ）は０．３〜０．５の範囲であ
り、［Ｃ］濃度０．２ｍａｓｓ％以下では５０〜２００
Ｔｏｒｒに減圧して脱炭処理を行った。また、不純物の
除去率ηは式を用いて算出した値であり、図において
は除去率の最小の値を結んだ線で表している。
０４ステンレス鋼の脱炭精錬を行った場合の脱炭精錬開
始時の［Ｃ］濃度とＰｂ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｓｎの不純物の
除去率ηの関係を示す。なお、この時の上吹き送酸量比
率［ＯT ／（ＯT ＋ＯB ）は０．３〜０．５の範囲であ
り、［Ｃ］濃度０．２ｍａｓｓ％以下では５０〜２００
Ｔｏｒｒに減圧して脱炭処理を行った。また、不純物の
除去率ηは式を用いて算出した値であり、図において
は除去率の最小の値を結んだ線で表している。
【００１３】 η＝１００×（［Ｍ］O −［Ｍ］f ）／［Ｍ］O …… ここで、Ｍは不純物元素を示し、添字のｏは脱炭開始
時、ｆは脱炭終了時の濃度を示す。図より、特に、Ｐ
ｂ、Ｚｎ、Ｂｉの除去率は脱炭開始時の［Ｃ］濃度１．
２ｍａｓｓ％までは直線的に、［Ｃ］濃度の増大にとも
ない増加し、［Ｃ］濃度１．２ｍａｓｓ％以上では除去
率は９５％以上で飽和する傾向となる。また、Ｓｎの除
去率は他の元素に比べ非常に小さいが、［Ｃ］濃度１．
２ｍａｓｓ％で約２０％の除去率となり、［Ｃ］濃度
１．２ｍａｓｓ％以上では飽和する傾向になる。
時、ｆは脱炭終了時の濃度を示す。図より、特に、Ｐ
ｂ、Ｚｎ、Ｂｉの除去率は脱炭開始時の［Ｃ］濃度１．
２ｍａｓｓ％までは直線的に、［Ｃ］濃度の増大にとも
ない増加し、［Ｃ］濃度１．２ｍａｓｓ％以上では除去
率は９５％以上で飽和する傾向となる。また、Ｓｎの除
去率は他の元素に比べ非常に小さいが、［Ｃ］濃度１．
２ｍａｓｓ％で約２０％の除去率となり、［Ｃ］濃度
１．２ｍａｓｓ％以上では飽和する傾向になる。
【００１４】これより、不純物の効率的な除去をはかる
には脱炭開始時の［Ｃ］濃度を１．２ｍａｓｓ％以上と
することが必要であることがわかる。図３に６０ｔ規模
の炉を用いて、ＳＵＳ３０４ステンレス鋼の脱炭精錬を
行った場合の脱炭精錬開始時の上吹き送酸量比率［ＯT
／（ＯT ＋ＯB ）とＰｂの除去率の関係を示す。なお、
この時の脱炭開始時の［Ｃ］濃度は１．２〜１．５ｍａ
ｓｓ％の範囲であり、上吹きは［Ｃ］０．５ｍａｓｓ％
以上の領域に適用した。また、［Ｃ］濃度０．２ｍａｓ
ｓ％以下では５０〜２００Ｔｏｒｒに減圧して脱炭処理
を行った。図のＰｂの除去率は最小の値を結んだ線で表
している。図より、Ｐｂの除去率は上吹き送酸量比率が
０から０．３の範囲では上吹き送酸量比率の増大ととも
に増大する傾向を示し、上吹き送酸量比率０．３以上で
は飽和する。また、上吹き送酸量比率０．６以上では若
干、低下する傾向を示す。なお、上吹きは［Ｃ］濃度
０．５ｍａｓｓ％以上に適用することが一般的であり、
それ未満の濃度では脱炭促進の効果は小さい。このた
め、Ｐｂの除去率も上吹きを［Ｃ］濃度０．５ｍａｓｓ
％未満の領域に適用しても、向上代は小さいことが確認
された。
には脱炭開始時の［Ｃ］濃度を１．２ｍａｓｓ％以上と
することが必要であることがわかる。図３に６０ｔ規模
の炉を用いて、ＳＵＳ３０４ステンレス鋼の脱炭精錬を
行った場合の脱炭精錬開始時の上吹き送酸量比率［ＯT
／（ＯT ＋ＯB ）とＰｂの除去率の関係を示す。なお、
この時の脱炭開始時の［Ｃ］濃度は１．２〜１．５ｍａ
ｓｓ％の範囲であり、上吹きは［Ｃ］０．５ｍａｓｓ％
以上の領域に適用した。また、［Ｃ］濃度０．２ｍａｓ
ｓ％以下では５０〜２００Ｔｏｒｒに減圧して脱炭処理
を行った。図のＰｂの除去率は最小の値を結んだ線で表
している。図より、Ｐｂの除去率は上吹き送酸量比率が
０から０．３の範囲では上吹き送酸量比率の増大ととも
に増大する傾向を示し、上吹き送酸量比率０．３以上で
は飽和する。また、上吹き送酸量比率０．６以上では若
干、低下する傾向を示す。なお、上吹きは［Ｃ］濃度
０．５ｍａｓｓ％以上に適用することが一般的であり、
それ未満の濃度では脱炭促進の効果は小さい。このた
め、Ｐｂの除去率も上吹きを［Ｃ］濃度０．５ｍａｓｓ
％未満の領域に適用しても、向上代は小さいことが確認
された。
【００１５】以上より、Ｐｂの効率的な除去をはかるに
は［Ｃ］濃度０．５ｍａｓｓ％以上の領域で上吹き送酸
量比率を０．３以上とする必要があることが確認され
た。また、他のＺｎ、Ｂｉ、Ｓｎについても同様の傾向
が認められ、これらを総括すると前述の式となる。な
お、上吹き送酸量比率が０．７以上では脱炭効率が低下
するために、脱炭反応を促進させる点からはこの値以上
の上吹き送酸量比率をとることは好ましくない。
は［Ｃ］濃度０．５ｍａｓｓ％以上の領域で上吹き送酸
量比率を０．３以上とする必要があることが確認され
た。また、他のＺｎ、Ｂｉ、Ｓｎについても同様の傾向
が認められ、これらを総括すると前述の式となる。な
お、上吹き送酸量比率が０．７以上では脱炭効率が低下
するために、脱炭反応を促進させる点からはこの値以上
の上吹き送酸量比率をとることは好ましくない。
【００１６】図４に６０ｔ規模の炉を用いて、ＳＵＳ３
０４ステンレス鋼の脱炭精錬を行った場合の［Ｃ］濃度
０．２ｍａｓｓ％以下の領域における真空度とＰｂの除
去率の関係を示す。なお、脱炭精錬開始時の［Ｃ］濃度
は１．２〜１．５ｍａｓｓ％であり、［Ｃ］濃度０．５
ｍａｓｓ％以上の領域では上吹き送酸量比率０．３〜
０．５で複合吹錬を実施し、その後［Ｃ］濃度０．２ｍ
ａｓｓ％以下の領域で減圧精錬を適用した。図より、Ｐ
ｂの除去率は真空度の低下にともない上昇する傾向にあ
り、真空度２００Ｔｏｒｒ以下では飽和する傾向にあ
る。なお、他のＺｎ、Ｂｉ、Ｓｎについても同様の傾向
が認められ、減圧処理の真空度は２００Ｔｏｒｒ以下と
することにより、不純物の除去が促進されることがわか
る。
０４ステンレス鋼の脱炭精錬を行った場合の［Ｃ］濃度
０．２ｍａｓｓ％以下の領域における真空度とＰｂの除
去率の関係を示す。なお、脱炭精錬開始時の［Ｃ］濃度
は１．２〜１．５ｍａｓｓ％であり、［Ｃ］濃度０．５
ｍａｓｓ％以上の領域では上吹き送酸量比率０．３〜
０．５で複合吹錬を実施し、その後［Ｃ］濃度０．２ｍ
ａｓｓ％以下の領域で減圧精錬を適用した。図より、Ｐ
ｂの除去率は真空度の低下にともない上昇する傾向にあ
り、真空度２００Ｔｏｒｒ以下では飽和する傾向にあ
る。なお、他のＺｎ、Ｂｉ、Ｓｎについても同様の傾向
が認められ、減圧処理の真空度は２００Ｔｏｒｒ以下と
することにより、不純物の除去が促進されることがわか
る。
【００１７】図５に６０ｔ規模の炉を用いて、ＳＵＳ３
０４ステンレス鋼の最終精錬を行った場合の最終精錬期
の真空度とＰｂの除去率の関係を示す。なお、この場合
の除去率は最終精錬開始時と終了時における除去率を示
す。図より、最終精錬期のＰｂの除去率は真空度の低下
にともない上昇する傾向にあり、真空度２００Ｔｏｒｒ
以下では飽和する傾向にある。なお、他のＺｎ、Ｂｉ、
Ｓｎについても同様の傾向が認められ、最終精錬期にお
いても２００Ｔｏｒｒ以下の真空下で行うことで不純物
の除去を促進できることが確認された。
０４ステンレス鋼の最終精錬を行った場合の最終精錬期
の真空度とＰｂの除去率の関係を示す。なお、この場合
の除去率は最終精錬開始時と終了時における除去率を示
す。図より、最終精錬期のＰｂの除去率は真空度の低下
にともない上昇する傾向にあり、真空度２００Ｔｏｒｒ
以下では飽和する傾向にある。なお、他のＺｎ、Ｂｉ、
Ｓｎについても同様の傾向が認められ、最終精錬期にお
いても２００Ｔｏｒｒ以下の真空下で行うことで不純物
の除去を促進できることが確認された。
【００１８】以上の知見をまとめると、含クロム溶鋼の
脱炭時に、溶鋼中のＰｂ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｓｎ等の不純物
の除去を促進するには、［Ｃ］濃度１．２ｍａｓｓ％以
上で脱炭を開始し、かつ［Ｃ］濃度０．５ｍａｓｓ％以
上の領域で上吹き送酸量比率０．３以上で送酸しなが
ら、脱炭精錬を行うことが必要である。また［Ｃ］濃度
０．２ｍａｓｓ％以下では２００Ｔｏｒｒ以下の減圧下
で脱炭を行う必要があり、脱炭期に続く最終精錬期でも
２００Ｔｏｒｒ以下の減圧にすることが好ましい。
脱炭時に、溶鋼中のＰｂ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｓｎ等の不純物
の除去を促進するには、［Ｃ］濃度１．２ｍａｓｓ％以
上で脱炭を開始し、かつ［Ｃ］濃度０．５ｍａｓｓ％以
上の領域で上吹き送酸量比率０．３以上で送酸しなが
ら、脱炭精錬を行うことが必要である。また［Ｃ］濃度
０．２ｍａｓｓ％以下では２００Ｔｏｒｒ以下の減圧下
で脱炭を行う必要があり、脱炭期に続く最終精錬期でも
２００Ｔｏｒｒ以下の減圧にすることが好ましい。
【００１９】なお、脱炭開始時の［Ｃ］濃度は高ければ
高いほど好ましいが、図２に示したように、除去率の向
上代は小さいために、溶解原料の構成および脱炭精錬の
負荷を考えて設定する必要がある。また、減圧処理開始
時の［Ｃ］濃度は高いほど好ましいが、ここでは最低限
の効果が得られる［Ｃ］濃度として０．２ｍａｓｓ％を
選択した。また、減圧処理時の真空度は低いほど不純物
の除去が促進されるが、図４、５に示したように除去率
の向上代は小さく、また高真空側ではスプラッシュ等の
操業上の問題もあるために、１０Ｔｏｒｒ以上が好まし
い。
高いほど好ましいが、図２に示したように、除去率の向
上代は小さいために、溶解原料の構成および脱炭精錬の
負荷を考えて設定する必要がある。また、減圧処理開始
時の［Ｃ］濃度は高いほど好ましいが、ここでは最低限
の効果が得られる［Ｃ］濃度として０．２ｍａｓｓ％を
選択した。また、減圧処理時の真空度は低いほど不純物
の除去が促進されるが、図４、５に示したように除去率
の向上代は小さく、また高真空側ではスプラッシュ等の
操業上の問題もあるために、１０Ｔｏｒｒ以上が好まし
い。
【００２０】
【作用】図６に溶湯温度と各種金属元素の純金属状態で
の蒸気圧の関係を示す。Ｐｂ、Ｚｎ、Ｂｉ、ＳｎはＦ
ｅ、Ｃｒ、Ｎｉに比べ蒸気圧が高く、１４５０〜１７５
０℃の溶鋼温度状態では蒸発による除去が進行するもの
と考えられる。また、蒸発除去速度は蒸気圧の高いＺ
ｎ、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｓｎの順に大きいものと考えられる。
の蒸気圧の関係を示す。Ｐｂ、Ｚｎ、Ｂｉ、ＳｎはＦ
ｅ、Ｃｒ、Ｎｉに比べ蒸気圧が高く、１４５０〜１７５
０℃の溶鋼温度状態では蒸発による除去が進行するもの
と考えられる。また、蒸発除去速度は蒸気圧の高いＺ
ｎ、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｓｎの順に大きいものと考えられる。
【００２１】この蒸発除去反応は、溶鋼内での蒸発元素
の反応界面への移動あるいは蒸発元素の反応界面から気
相側への離脱が反応の律速過程と考えられている。この
反応を促進させる要因としては、下記が挙げられる。 １）溶鋼温度を上昇させる。 ２）雰囲気を減圧あるいは真空状態にする。
の反応界面への移動あるいは蒸発元素の反応界面から気
相側への離脱が反応の律速過程と考えられている。この
反応を促進させる要因としては、下記が挙げられる。 １）溶鋼温度を上昇させる。 ２）雰囲気を減圧あるいは真空状態にする。
【００２２】３）反応界面積を大きくするために、ガス
発生速度を大きくする。 １）の溶鋼温度の上昇については、含クロム溶鋼の脱炭
は脱炭初期の溶鋼温度は低いが、その後、溶鋼中のクロ
ムの酸化を防止するために、１６５０℃以上の溶鋼温度
で脱炭を行うために、溶鋼温度パターンを変化させるこ
とは少ない。２）の減圧あるいは真空状態にすることは
従来より定性的には示されていたが、実際の操業ではガ
ス供給速度および処理時間との関係から制約が加わるた
めに、定量化はなされていなかった。本発明では不純物
除去におよぼす真空度の影響を定量化して、２）の効果
を最大限に引き出す条件として、［Ｃ］濃度および真空
度の条件を導出した。
発生速度を大きくする。 １）の溶鋼温度の上昇については、含クロム溶鋼の脱炭
は脱炭初期の溶鋼温度は低いが、その後、溶鋼中のクロ
ムの酸化を防止するために、１６５０℃以上の溶鋼温度
で脱炭を行うために、溶鋼温度パターンを変化させるこ
とは少ない。２）の減圧あるいは真空状態にすることは
従来より定性的には示されていたが、実際の操業ではガ
ス供給速度および処理時間との関係から制約が加わるた
めに、定量化はなされていなかった。本発明では不純物
除去におよぼす真空度の影響を定量化して、２）の効果
を最大限に引き出す条件として、［Ｃ］濃度および真空
度の条件を導出した。
【００２３】従来より、３）の効果は定性的に示されて
いたが、特に、クロムを多量に含む含クロム溶鋼の分野
についてはクロムの蒸発除去に及ぼす影響が不明なため
に、定量的な知見はなかった。本発明では、脱炭期にお
ける蒸発除去が大きいことを見出し、また、Ｐｂ、Ｚ
ｎ、Ｂｉ、Ｓｎの除去率が蒸気圧の高いＺｎ、Ｂｉ、Ｐ
ｂ、Ｓｎの順に大きいこと、除去率が脱炭開始時の
［Ｃ］濃度に依存し、［Ｃ］濃度１．２ｍａｓｓ％以上
では飽和すること、［Ｃ］濃度０．５ｍａｓｓ％以上の
領域で上吹き送酸量比率を０．３以上で蒸発除去が促進
されることを見出した。
いたが、特に、クロムを多量に含む含クロム溶鋼の分野
についてはクロムの蒸発除去に及ぼす影響が不明なため
に、定量的な知見はなかった。本発明では、脱炭期にお
ける蒸発除去が大きいことを見出し、また、Ｐｂ、Ｚ
ｎ、Ｂｉ、Ｓｎの除去率が蒸気圧の高いＺｎ、Ｂｉ、Ｐ
ｂ、Ｓｎの順に大きいこと、除去率が脱炭開始時の
［Ｃ］濃度に依存し、［Ｃ］濃度１．２ｍａｓｓ％以上
では飽和すること、［Ｃ］濃度０．５ｍａｓｓ％以上の
領域で上吹き送酸量比率を０．３以上で蒸発除去が促進
されることを見出した。
【００２４】含クロム溶鋼の脱炭精錬は、特に［Ｃ］濃
度０．５ｍａｓｓ％以上の高炭域は酸素供給律速域であ
り、急激な脱炭反応が進行し、ＣＯガスが多量に発生す
る。ＣＯガスの発生でバブル・バースト等の効果によ
り、気−液界面が増大し、不純物の除去が促進される。
そのため、脱炭開始時の［Ｃ］濃度が不純物の除去率を
決定する要因となり、本発明で示されたように、脱炭開
始時の［Ｃ］濃度を１．２ｍａｓｓ％以上にすれば効率
的な除去が行える。
度０．５ｍａｓｓ％以上の高炭域は酸素供給律速域であ
り、急激な脱炭反応が進行し、ＣＯガスが多量に発生す
る。ＣＯガスの発生でバブル・バースト等の効果によ
り、気−液界面が増大し、不純物の除去が促進される。
そのため、脱炭開始時の［Ｃ］濃度が不純物の除去率を
決定する要因となり、本発明で示されたように、脱炭開
始時の［Ｃ］濃度を１．２ｍａｓｓ％以上にすれば効率
的な除去が行える。
【００２５】また、上底吹き複合吹錬では、上吹きを付
加することで底吹きのみに比べ、上吹きによって２１０
０℃以上の高温火点が形成され、脱炭反応が促進される
とともに、二次燃焼反応により、気相側への移動が促進
される。そのため、上吹き送酸量比率の上昇にともな
い、不純物の除去率が向上し、本発明における上吹き送
酸量比率０．３以上で効率的な除去が行える。
加することで底吹きのみに比べ、上吹きによって２１０
０℃以上の高温火点が形成され、脱炭反応が促進される
とともに、二次燃焼反応により、気相側への移動が促進
される。そのため、上吹き送酸量比率の上昇にともな
い、不純物の除去率が向上し、本発明における上吹き送
酸量比率０．３以上で効率的な除去が行える。
【００２６】なお、鋼の熱間加工性等より、不純物の含
有量は一般的に、鋼種毎に上限が規制されており、規制
値を満足するために、脱炭精錬時に効率的除去を行うこ
とが、前後の工程への負荷を減らすことにつながる。
有量は一般的に、鋼種毎に上限が規制されており、規制
値を満足するために、脱炭精錬時に効率的除去を行うこ
とが、前後の工程への負荷を減らすことにつながる。
【００２７】
【実施例】ＳＵＳ３０４ステンレス鋼（８ｍａｓｓ％Ｎ
ｉ−１８ｍａｓｓ％Ｃｒ）６０ｔｏｎの処理を図１に示
す実施態様で行った実施例について説明する。表１に実
施した結果を本発明法と従来法と比較して示す。本発明
例はいずれも、最終精錬後の目標値は［Ｐｂ］≦５．０
ｐｐｍ、［Ｚｎ］≦１５．０ｐｐｍ、［Ｂｉ］≦５．０
ｐｐｍ、［Ｓｎ］≦２００ｐｐｍの鋼種に適用し、上底
吹き複合吹錬は［Ｃ］濃度０．５ｍａｓｓ％以上に適用
した。また、［Ｃ］濃度０．２ｍａｓｓ％以下では減圧
下での処理を行い、最終精錬期も減圧下での処理を実施
した。
ｉ−１８ｍａｓｓ％Ｃｒ）６０ｔｏｎの処理を図１に示
す実施態様で行った実施例について説明する。表１に実
施した結果を本発明法と従来法と比較して示す。本発明
例はいずれも、最終精錬後の目標値は［Ｐｂ］≦５．０
ｐｐｍ、［Ｚｎ］≦１５．０ｐｐｍ、［Ｂｉ］≦５．０
ｐｐｍ、［Ｓｎ］≦２００ｐｐｍの鋼種に適用し、上底
吹き複合吹錬は［Ｃ］濃度０．５ｍａｓｓ％以上に適用
した。また、［Ｃ］濃度０．２ｍａｓｓ％以下では減圧
下での処理を行い、最終精錬期も減圧下での処理を実施
した。
【００２８】比較例は最終精錬後の目標値は本発明例と
同一であるが、脱炭開始時の［Ｃ］濃度、上吹き送酸量
比率、減圧処理時の真空度が本発明の条件外のものであ
る。脱炭精錬後からのクロム酸化物の還元および溶鋼の
成分および温度調整を行う最終精錬期でのピック・アッ
プは［Ｐｂ］で１．０〜２．０ｐｐｍ、［Ｚｎ］で２．
０〜４．０ｐｐｍ、［Ｂｉ］で１．０〜２．０ｐｐｍ、
［Ｓｎ］で５〜１０ｐｐｍの範囲であった。
同一であるが、脱炭開始時の［Ｃ］濃度、上吹き送酸量
比率、減圧処理時の真空度が本発明の条件外のものであ
る。脱炭精錬後からのクロム酸化物の還元および溶鋼の
成分および温度調整を行う最終精錬期でのピック・アッ
プは［Ｐｂ］で１．０〜２．０ｐｐｍ、［Ｚｎ］で２．
０〜４．０ｐｐｍ、［Ｂｉ］で１．０〜２．０ｐｐｍ、
［Ｓｎ］で５〜１０ｐｐｍの範囲であった。
【００２９】本発明例では脱炭精錬時の不純物除去量が
定量化されているために、脱炭精錬開始時、つまり溶解
後の不純物濃度は高濃度状態にした。すなわち、低品位
の原料を用いて溶解を行った。一方、比較例では不純物
除去量が不明確なために、脱炭開始時の濃度が低めにな
るように、溶解原料を選択して用いた。実施例の結果を
表２に示す。表中の原料コストはＮｏ．１の例を１００
として換算した値である。比較例では除去が十分でない
ために、精錬終了後の目標値を達成してない場合があ
り、何らかの救済処置が必要であった。
定量化されているために、脱炭精錬開始時、つまり溶解
後の不純物濃度は高濃度状態にした。すなわち、低品位
の原料を用いて溶解を行った。一方、比較例では不純物
除去量が不明確なために、脱炭開始時の濃度が低めにな
るように、溶解原料を選択して用いた。実施例の結果を
表２に示す。表中の原料コストはＮｏ．１の例を１００
として換算した値である。比較例では除去が十分でない
ために、精錬終了後の目標値を達成してない場合があ
り、何らかの救済処置が必要であった。
【００３０】
【表１】
【００３１】
【表２】
【００３２】
【発明の効果】本発明によると、含クロム溶鋼の最終精
錬期において、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｓｎの製品段階での
目標値外れをなくし、安定な不純物除去が可能となる。
さらに、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｓｎの規制値外れを防止す
るための原料配合段階での規制を緩和できるので、大幅
な精錬コストの低減が可能となる。
錬期において、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｓｎの製品段階での
目標値外れをなくし、安定な不純物除去が可能となる。
さらに、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｓｎの規制値外れを防止す
るための原料配合段階での規制を緩和できるので、大幅
な精錬コストの低減が可能となる。
【図１】本発明の実施態様例の精錬容器を示す図であ
る。
る。
【図２】本発明における脱炭開始時の［Ｃ］濃度の限定
理由を示す図である。
理由を示す図である。
【図３】本発明における上吹き送酸量比率の限定理由を
示す図である。
示す図である。
【図４】本発明における［Ｃ］濃度０．２ｍａｓｓ％以
下の領域における真空度の限定理由を示す図である。
下の領域における真空度の限定理由を示す図である。
【図５】本発明における最終精錬期の真空度の限定理由
を示す図である。
を示す図である。
【図６】不純物元素の純金属状態での蒸気圧と溶湯温度
の関係を示す図である。
の関係を示す図である。
１ 精錬容器 ２ 底吹き羽口 ３ 排気フード ４ 溶鋼 ５ ガス ６ 上吹きランス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩崎 央 山口県光市大字島田3434番地 新日本製 鐵株式会社光製鐵所内 (56)参考文献 特開 平３−68713（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C21C 7/068 C21C 7/00
Claims (3)
- 【請求項１】 含クロム溶鋼の脱炭処理における溶鋼中
のＰｂ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｓｎ等の不純物の除去を促進する
ために、［Ｃ］濃度１．２ｍａｓｓ％以上で脱炭処理を
開始し、かつ［Ｃ］濃度０．５ｍａｓｓ％以上の領域で
は浴面上および浴面下より酸素ガスまたは酸素ガスを含
む混合ガスを供給する複合吹錬法で行い、［Ｃ］濃度
０．２ｍａｓｓ％以下の領域では２００Ｔｏｒｒ以下に
減圧して脱炭処理を行うことを特徴とする含クロム溶鋼
の不純物除去方法。 - 【請求項２】 ［Ｃ］濃度が０．５ｍａｓｓ％以上の領
域で下記式を満足する条件で前記複合吹錬法を行うこ
とを特徴とする請求項１記載の含クロム溶鋼の不純物除
去方法。 ＯT ／（ＯT ＋ＯB ）≧０．３ …… ＯT ；上吹き送酸量（Ｎｍ3 ／Ｈｒ） ＯB ；底吹き送酸量（Ｎｍ3 ／Ｈｒ） - 【請求項３】 脱炭処理に続く最終精錬期を２００Ｔｏ
ｒｒ以下に減圧して処理を行うことを特徴とする請求項
１記載の含クロム溶鋼の不純物除去方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11625293A JP3230067B2 (ja) | 1993-05-18 | 1993-05-18 | 含クロム溶鋼の不純物除去方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11625293A JP3230067B2 (ja) | 1993-05-18 | 1993-05-18 | 含クロム溶鋼の不純物除去方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06330144A JPH06330144A (ja) | 1994-11-29 |
| JP3230067B2 true JP3230067B2 (ja) | 2001-11-19 |
Family
ID=14682533
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11625293A Expired - Fee Related JP3230067B2 (ja) | 1993-05-18 | 1993-05-18 | 含クロム溶鋼の不純物除去方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3230067B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114959170B (zh) * | 2022-05-31 | 2023-08-25 | 达力普石油专用管有限公司 | 一种降低全废钢电弧炉熔炼生产的碳锰钢中Pb含量的方法 |
-
1993
- 1993-05-18 JP JP11625293A patent/JP3230067B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06330144A (ja) | 1994-11-29 |
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Legal Events
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