JP3273382B2 - 含クロム溶鋼の脱炭精錬法 - Google Patents
含クロム溶鋼の脱炭精錬法Info
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- JP3273382B2 JP3273382B2 JP11625393A JP11625393A JP3273382B2 JP 3273382 B2 JP3273382 B2 JP 3273382B2 JP 11625393 A JP11625393 A JP 11625393A JP 11625393 A JP11625393 A JP 11625393A JP 3273382 B2 JP3273382 B2 JP 3273382B2
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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
において、溶鋼中の［Ｃｒ］の酸化を抑え、効率よく脱
炭を行い、かつ価格の安い空気を供給することで精錬用
ガスコスト低減をはかる含クロム溶鋼の脱炭精錬法に関
する。
において、溶鋼中の［Ｃｒ］の酸化を抑え、効率よく脱
炭を行い、かつ価格の安い空気を供給することで精錬用
ガスコスト低減をはかる含クロム溶鋼の脱炭精錬法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来ステンレス鋼のごとき１１ｍａｓｓ
％以上のクロムを含むような含クロム溶鋼の脱炭法とし
ては、浴面下より酸素ガスまたは酸素ガス（以下、単に
酸素という）と不活性ガスの混合ガスを吹込むＡＯＤ法
が広く用いられている。ＡＯＤ法は脱炭が進行し、溶鋼
中の［Ｃ］濃度が低下してくると［Ｃｒ］が酸化されや
すくなることから、［Ｃ］濃度の低下にともない吹込み
ガス中のＡｒやＮ2 ガスのような不活性ガスの比率を高
くし、酸素の比率を低くして、［Ｃｒ］の酸化を抑える
方法がとられている。しかし、低［Ｃ］濃度域では脱炭
速度が低下するために所望の［Ｃ］濃度に到達するのに
長時間を要し、かつ吹込みガス中の不活性ガスの比率を
高くするための不活性ガスの消費量が大幅に増大するこ
とから経済的にも不利になる。
％以上のクロムを含むような含クロム溶鋼の脱炭法とし
ては、浴面下より酸素ガスまたは酸素ガス（以下、単に
酸素という）と不活性ガスの混合ガスを吹込むＡＯＤ法
が広く用いられている。ＡＯＤ法は脱炭が進行し、溶鋼
中の［Ｃ］濃度が低下してくると［Ｃｒ］が酸化されや
すくなることから、［Ｃ］濃度の低下にともない吹込み
ガス中のＡｒやＮ2 ガスのような不活性ガスの比率を高
くし、酸素の比率を低くして、［Ｃｒ］の酸化を抑える
方法がとられている。しかし、低［Ｃ］濃度域では脱炭
速度が低下するために所望の［Ｃ］濃度に到達するのに
長時間を要し、かつ吹込みガス中の不活性ガスの比率を
高くするための不活性ガスの消費量が大幅に増大するこ
とから経済的にも不利になる。
【０００３】このような低［Ｃ］濃度域における脱炭を
促進する方法として、真空精錬法の利用が挙げられる。
例えば、特公昭６０−１００８７号公報には、高クロム
・ステンレス鋼を０．０３ｍａｓｓ％以下の低［Ｃ］濃
度まで脱炭するために、大気圧下での酸素による脱炭を
［Ｃ］＝０．２〜０．４ｍａｓｓ％まで行い、その後は
非酸化性ガスによる攪拌は続けるが酸素吹込みは停止
し、鋼浴上の圧力を約１０Ｔｏｒｒまで連続的に低下さ
せボイリングを起こさせることによって所望の脱炭を行
う方法が記載されている。
促進する方法として、真空精錬法の利用が挙げられる。
例えば、特公昭６０−１００８７号公報には、高クロム
・ステンレス鋼を０．０３ｍａｓｓ％以下の低［Ｃ］濃
度まで脱炭するために、大気圧下での酸素による脱炭を
［Ｃ］＝０．２〜０．４ｍａｓｓ％まで行い、その後は
非酸化性ガスによる攪拌は続けるが酸素吹込みは停止
し、鋼浴上の圧力を約１０Ｔｏｒｒまで連続的に低下さ
せボイリングを起こさせることによって所望の脱炭を行
う方法が記載されている。
【０００４】該方法は、比較的高［Ｃ］濃度より酸素の
供給を止めるために、［Ｃｒ］の酸化による損失は少な
くなるが、急激な真空精錬の適用により、ＣＯガスを大
量に発生し、爆発の危険を招く。これを回避するために
真空吸引をゆるやかにすれば危険はなくなるが、経過時
間が長くなって溶鋼温度が低下し、かつ反応が遅くな
る。また、圧力を１０Ｔｏｒｒ以下の高真空にすれば、
溶鋼のスプラッシュが激しくなり、合金材料投入用ホッ
パーの閉塞などの問題が生じる。
供給を止めるために、［Ｃｒ］の酸化による損失は少な
くなるが、急激な真空精錬の適用により、ＣＯガスを大
量に発生し、爆発の危険を招く。これを回避するために
真空吸引をゆるやかにすれば危険はなくなるが、経過時
間が長くなって溶鋼温度が低下し、かつ反応が遅くな
る。また、圧力を１０Ｔｏｒｒ以下の高真空にすれば、
溶鋼のスプラッシュが激しくなり、合金材料投入用ホッ
パーの閉塞などの問題が生じる。
【０００５】これらの問題点を解決する方法として、特
開平３−６８７１３号公報および特開平４−２５４５０
９号公報記載の方法が提案されている。これらに記載さ
れている含クロム溶鋼の精錬方法は［Ｃ］濃度０．２〜
０．０５ｍａｓｓ％までは吹込みガスとして非酸化性ガ
スと酸素の混合ガスを使用し、［Ｃ］濃度がこの範囲内
に低下した後は、２００〜１５Ｔｏｒｒに減圧し、かつ
吹込みガスとして非酸化性ガスのみを使用するものであ
る。該方法は、比較的低［Ｃ］濃度まで大気圧下で精錬
を行うために、［Ｃｒ］の酸化損失が大きくなる。また
真空下での脱炭は不活性ガスのみを用いることで［Ｃ
ｒ］の酸化は抑えられるが、脱炭の酸素源は溶鋼中の
［Ｏ］あるいはスラグ中の酸素となり、酸素の供給速度
が遅くなるために脱炭速度の低下を招き、効率的な脱炭
精錬法とは言えない。
開平３−６８７１３号公報および特開平４−２５４５０
９号公報記載の方法が提案されている。これらに記載さ
れている含クロム溶鋼の精錬方法は［Ｃ］濃度０．２〜
０．０５ｍａｓｓ％までは吹込みガスとして非酸化性ガ
スと酸素の混合ガスを使用し、［Ｃ］濃度がこの範囲内
に低下した後は、２００〜１５Ｔｏｒｒに減圧し、かつ
吹込みガスとして非酸化性ガスのみを使用するものであ
る。該方法は、比較的低［Ｃ］濃度まで大気圧下で精錬
を行うために、［Ｃｒ］の酸化損失が大きくなる。また
真空下での脱炭は不活性ガスのみを用いることで［Ｃ
ｒ］の酸化は抑えられるが、脱炭の酸素源は溶鋼中の
［Ｏ］あるいはスラグ中の酸素となり、酸素の供給速度
が遅くなるために脱炭速度の低下を招き、効率的な脱炭
精錬法とは言えない。
【０００６】一方、減圧下での脱炭処理でガスコストを
低減させる方法としては特開平４−２６３００５号公報
記載の方法が提案されている。これに記載されている方
法は［Ｃ］濃度０．１５ｍａｓｓ％以下の領域で２０〜
１５０Ｔｏｒｒに減圧し、吹込みガスとして非酸化性の
Ｎ2 ガスを供給する方法である。該方法はＡｒガスより
比較的安価なＮ2 ガスを用いることでガスコストの低下
をはかることは可能であるが、Ｎ2 ガスの使用［Ｃ］濃
度範囲が狭いために、十分な効果が得られているとは言
えない。
低減させる方法としては特開平４−２６３００５号公報
記載の方法が提案されている。これに記載されている方
法は［Ｃ］濃度０．１５ｍａｓｓ％以下の領域で２０〜
１５０Ｔｏｒｒに減圧し、吹込みガスとして非酸化性の
Ｎ2 ガスを供給する方法である。該方法はＡｒガスより
比較的安価なＮ2 ガスを用いることでガスコストの低下
をはかることは可能であるが、Ｎ2 ガスの使用［Ｃ］濃
度範囲が狭いために、十分な効果が得られているとは言
えない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は真空精錬を用
いる含クロム溶鋼の脱炭精錬において、真空精錬を開始
する［Ｃ］濃度、真空精錬時の真空度および真空精錬時
に吹込むガスの種類を好適な範囲に維持することによ
り、溶鋼中の［Ｃｒ］の酸化を抑え、効率よく脱炭を行
い、かつガスコストの安い空気を用いることにより精錬
コストの低減を可能にする含クロム溶鋼の脱炭精錬法を
提供することを目的とするものである。
いる含クロム溶鋼の脱炭精錬において、真空精錬を開始
する［Ｃ］濃度、真空精錬時の真空度および真空精錬時
に吹込むガスの種類を好適な範囲に維持することによ
り、溶鋼中の［Ｃｒ］の酸化を抑え、効率よく脱炭を行
い、かつガスコストの安い空気を用いることにより精錬
コストの低減を可能にする含クロム溶鋼の脱炭精錬法を
提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を有
利に解決したものであり、その要旨とするところは下記
のとおりである。 （１）精錬容器内で含クロム溶鋼中に底吹羽口を通して
ガスを吹込んで脱炭処理を行う精錬法において、溶鋼中
［Ｃ］濃度が０．５ｍａｓｓ％に低下するまでは大気圧
下で、吹込みガスとして酸素ガスまたは酸素ガスと不活
性ガスと空気とから選ばれた２種類以上のガスからなる
混合ガスを供給して処理し、［Ｃ］濃度が前記値以下に
低下した後は、前記精錬容器内を２００Ｔｏｒｒ以下に
減圧し、吹込みガスとして前記空気または空気と酸素ガ
スと不活性ガスとから選ばれた２種類以上のガスからな
る混合ガスを供給することを特徴とする含クロム溶鋼の
脱炭精錬法。
利に解決したものであり、その要旨とするところは下記
のとおりである。 （１）精錬容器内で含クロム溶鋼中に底吹羽口を通して
ガスを吹込んで脱炭処理を行う精錬法において、溶鋼中
［Ｃ］濃度が０．５ｍａｓｓ％に低下するまでは大気圧
下で、吹込みガスとして酸素ガスまたは酸素ガスと不活
性ガスと空気とから選ばれた２種類以上のガスからなる
混合ガスを供給して処理し、［Ｃ］濃度が前記値以下に
低下した後は、前記精錬容器内を２００Ｔｏｒｒ以下に
減圧し、吹込みガスとして前記空気または空気と酸素ガ
スと不活性ガスとから選ばれた２種類以上のガスからな
る混合ガスを供給することを特徴とする含クロム溶鋼の
脱炭精錬法。
【０００９】（２）［Ｃ］濃度が０．５ｍａｓｓ％以下
に低下した後に、精錬容器内を２００Ｔｏｒｒ以下に減
圧し、吹込みガスとして、空気または空気と酸素ガスと
不活性ガスとから選ばれた２種類以上のガスからなる混
合ガスを供給するに際し、該溶鋼の［Ｃ］濃度の低下に
ともない前記混合ガス中の空気と酸素ガスに対する不活
性ガスの比率を徐々に上昇させることを特徴とする前項
１記載の含クロム溶鋼の脱炭精錬法。
に低下した後に、精錬容器内を２００Ｔｏｒｒ以下に減
圧し、吹込みガスとして、空気または空気と酸素ガスと
不活性ガスとから選ばれた２種類以上のガスからなる混
合ガスを供給するに際し、該溶鋼の［Ｃ］濃度の低下に
ともない前記混合ガス中の空気と酸素ガスに対する不活
性ガスの比率を徐々に上昇させることを特徴とする前項
１記載の含クロム溶鋼の脱炭精錬法。
【００１０】（３）要求される製品の［Ｎ］濃度によ
り、［Ｃ］濃度０．５ｍａｓｓ％以下の減圧脱炭処理に
おける空気の供給量を調整することを特徴とする前項１
記載の含クロム溶鋼の脱炭精錬法。 以下本発明について詳細に説明する。本発明の含クロム
溶鋼の脱炭精錬は［Ｃ］濃度が０．５ｍａｓｓ％以下の
範囲において、図１に例示するような精錬方法である。
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。
り、［Ｃ］濃度０．５ｍａｓｓ％以下の減圧脱炭処理に
おける空気の供給量を調整することを特徴とする前項１
記載の含クロム溶鋼の脱炭精錬法。 以下本発明について詳細に説明する。本発明の含クロム
溶鋼の脱炭精錬は［Ｃ］濃度が０．５ｍａｓｓ％以下の
範囲において、図１に例示するような精錬方法である。
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。
【００１１】本発明は真空精錬を用いる含クロム溶鋼の
脱炭精錬において、比較的高［Ｃ］濃度の０．５ｍａｓ
ｓ％以下でも真空度２００Ｔｏｒｒ以下であれば、吹込
みガスとして酸素または酸素と不活性ガスを用いること
で、溶鋼中［Ｃｒ］の酸化を抑え、脱炭速度を高位に保
つことが可能であること、さらに、酸化生ガスおよび不
活性ガスとしての作用をもつ空気を使用することで効果
をあげられることに着目したものである。
脱炭精錬において、比較的高［Ｃ］濃度の０．５ｍａｓ
ｓ％以下でも真空度２００Ｔｏｒｒ以下であれば、吹込
みガスとして酸素または酸素と不活性ガスを用いること
で、溶鋼中［Ｃｒ］の酸化を抑え、脱炭速度を高位に保
つことが可能であること、さらに、酸化生ガスおよび不
活性ガスとしての作用をもつ空気を使用することで効果
をあげられることに着目したものである。
【００１２】空気は一般的にはＮ2 ７９％、Ｏ2 ２１％
を含有する。この組成を利用して、加圧状態で溶鋼に吹
込めば、Ｎ2 は不活性ガスとして、Ｏ2 は酸化性ガスと
して作用することが確認できた。また、Ｎ2 ガスは多量
に吹込めば鋼中の［Ｎ］濃度の増大を招くが、使用Ｎ2
ガス量を制御すれば［Ｎ］濃度を目的範囲内に調整でき
ることが確認できた。
を含有する。この組成を利用して、加圧状態で溶鋼に吹
込めば、Ｎ2 は不活性ガスとして、Ｏ2 は酸化性ガスと
して作用することが確認できた。また、Ｎ2 ガスは多量
に吹込めば鋼中の［Ｎ］濃度の増大を招くが、使用Ｎ2
ガス量を制御すれば［Ｎ］濃度を目的範囲内に調整でき
ることが確認できた。
【００１３】図２にＳＵＳ３０４ステンレス鋼を処理し
た場合の大気圧下精錬における［Ｃ］濃度と脱炭酸素効
率の関係を示す。なお、脱炭酸素効率は吹込み酸素のう
ちで脱炭に使用された酸素の割合を示す。また吹錬前の
［Ｓｉ］濃度は０．１ｍａｓｓ％以下であり、吹込みガ
スとして酸素と空気を用い、Ｏ2 ／空気比＝３／１で吹
錬を行った場合の結果である。図２より［Ｃ］濃度０．
５ｍａｓｓ％以下で脱炭酸素効率が急激に低下する。従
って、［Ｃ］濃度０．５ｍａｓｓ％以下で真空精錬を適
用すれば脱炭酸素効率の低下を防止することが可能にな
ることがわかる。
た場合の大気圧下精錬における［Ｃ］濃度と脱炭酸素効
率の関係を示す。なお、脱炭酸素効率は吹込み酸素のう
ちで脱炭に使用された酸素の割合を示す。また吹錬前の
［Ｓｉ］濃度は０．１ｍａｓｓ％以下であり、吹込みガ
スとして酸素と空気を用い、Ｏ2 ／空気比＝３／１で吹
錬を行った場合の結果である。図２より［Ｃ］濃度０．
５ｍａｓｓ％以下で脱炭酸素効率が急激に低下する。従
って、［Ｃ］濃度０．５ｍａｓｓ％以下で真空精錬を適
用すれば脱炭酸素効率の低下を防止することが可能にな
ることがわかる。
【００１４】図３にＳＵＳ３０４ステンレス鋼を吹込み
ガスとして酸素と空気の混合ガスを用い、Ｏ2 ／空気の
比率＝２／３で処理した場合の真空度と脱炭酸素効率の
関係について、［Ｃ］濃度＝０．４〜０．５ｍａｓｓ
％、０．２５〜０．３５ｍａｓｓ％および０．１〜０．
２ｍａｓｓ％の３つの範囲に分けて示す。［Ｃ］濃度
０．４〜０．５ｍａｓｓ％の範囲では真空度２００Ｔｏ
ｒｒ以下で脱炭酸素効率は高位に安定する。なお、
［Ｃ］濃度の低下にともない脱炭酸素効率は低下し、か
つ安定する真空度が低下する傾向にある。
ガスとして酸素と空気の混合ガスを用い、Ｏ2 ／空気の
比率＝２／３で処理した場合の真空度と脱炭酸素効率の
関係について、［Ｃ］濃度＝０．４〜０．５ｍａｓｓ
％、０．２５〜０．３５ｍａｓｓ％および０．１〜０．
２ｍａｓｓ％の３つの範囲に分けて示す。［Ｃ］濃度
０．４〜０．５ｍａｓｓ％の範囲では真空度２００Ｔｏ
ｒｒ以下で脱炭酸素効率は高位に安定する。なお、
［Ｃ］濃度の低下にともない脱炭酸素効率は低下し、か
つ安定する真空度が低下する傾向にある。
【００１５】従って、真空精錬で適用する真空度は２０
０Ｔｏｒｒ以下が必要である。なお、急激な真空度の上
昇は溶鋼スプラッシュを大量に発生するために、真空精
錬では［Ｃ］濃度の低下にともない、２００Ｔｏｒｒか
ら徐々に低下させることが好ましい。図４にＳＵＳ３０
４ステンレス鋼を１００〜２００Ｔｏｒｒの真空下で処
理した場合の［Ｃ］濃度と脱炭速度指数の関係につい
て、吹込みガスのＯ2 ／空気／Ａｒガス比率を１／０／
０，２／２／１，１／１／２，０／１／１２，０／０／
１の５水準にふらした結果を示す。なお、全吹込みガス
流量は０．３Ｎｍ3 ／ｍｉｎ・Ｔとして脱炭速度指数は
Ｏ2 ／空気／Ａｒガス比率が１／０／０での［Ｃ］濃度
０．５ｍａｓｓ％における脱炭速度を１００として換算
した値である。図より吹込みガスとして非酸化性ガスの
みを用いるＯ2 ／空気／Ａｒガス比率０／０／１の場合
に比べ、酸素を混合した方が脱炭速度が向上する。な
お、酸素単独であるＯ2 ／空気／Ａｒガス比率が１／０
／０の場合は脱炭速度が大きいが［Ｃｒ］酸化も大きく
なるために希釈ガスを混合した方が良いことがわかっ
た。従って、吹込みガスとしては希釈ガスが存在する空
気または空気と酸素と不活性ガスから選ばれた２種類以
上のガスからなる混合ガスを用いた方が良い。また、Ｏ
2／空気／Ａｒガス比率の高い場合、つまり酸素比率の
高い場合の方が高［Ｃ］濃度側より脱炭速度が低下して
おり、真空下でより効率的な脱炭を行うには［Ｃ］濃度
の低下にともないＯ2 ／空気／Ａｒガス比率を低下さ
せ、Ａｒガス流量を上げた方が良いと言える。
０Ｔｏｒｒ以下が必要である。なお、急激な真空度の上
昇は溶鋼スプラッシュを大量に発生するために、真空精
錬では［Ｃ］濃度の低下にともない、２００Ｔｏｒｒか
ら徐々に低下させることが好ましい。図４にＳＵＳ３０
４ステンレス鋼を１００〜２００Ｔｏｒｒの真空下で処
理した場合の［Ｃ］濃度と脱炭速度指数の関係につい
て、吹込みガスのＯ2 ／空気／Ａｒガス比率を１／０／
０，２／２／１，１／１／２，０／１／１２，０／０／
１の５水準にふらした結果を示す。なお、全吹込みガス
流量は０．３Ｎｍ3 ／ｍｉｎ・Ｔとして脱炭速度指数は
Ｏ2 ／空気／Ａｒガス比率が１／０／０での［Ｃ］濃度
０．５ｍａｓｓ％における脱炭速度を１００として換算
した値である。図より吹込みガスとして非酸化性ガスの
みを用いるＯ2 ／空気／Ａｒガス比率０／０／１の場合
に比べ、酸素を混合した方が脱炭速度が向上する。な
お、酸素単独であるＯ2 ／空気／Ａｒガス比率が１／０
／０の場合は脱炭速度が大きいが［Ｃｒ］酸化も大きく
なるために希釈ガスを混合した方が良いことがわかっ
た。従って、吹込みガスとしては希釈ガスが存在する空
気または空気と酸素と不活性ガスから選ばれた２種類以
上のガスからなる混合ガスを用いた方が良い。また、Ｏ
2／空気／Ａｒガス比率の高い場合、つまり酸素比率の
高い場合の方が高［Ｃ］濃度側より脱炭速度が低下して
おり、真空下でより効率的な脱炭を行うには［Ｃ］濃度
の低下にともないＯ2 ／空気／Ａｒガス比率を低下さ
せ、Ａｒガス流量を上げた方が良いと言える。
【００１６】図５にＳＵＳ３０４ステンレス鋼を１００
〜２００Ｔｏｒｒの真空下で処理した場合の製品［Ｎ］
濃度と空気の使用比率の関係を示す。なお、空気の使用
比率は製品［Ｎ］濃度０．０８ｍａｓｓ％の時の空気の
使用量の平均値を１００として換算した値である。図よ
り、要求される製品［Ｎ］濃度により空気の使用量を制
御することにより、製品［Ｎ］濃度を制御することが可
能である。
〜２００Ｔｏｒｒの真空下で処理した場合の製品［Ｎ］
濃度と空気の使用比率の関係を示す。なお、空気の使用
比率は製品［Ｎ］濃度０．０８ｍａｓｓ％の時の空気の
使用量の平均値を１００として換算した値である。図よ
り、要求される製品［Ｎ］濃度により空気の使用量を制
御することにより、製品［Ｎ］濃度を制御することが可
能である。
【００１７】以上より、溶鋼中の［Ｃｒ］の酸化を抑
え、効率よく含クロム溶鋼の脱炭を行うには［Ｃ］濃度
０．５ｍａｓｓ％以下で真空精錬を適用し、２００Ｔｏ
ｒｒ以下に減圧して、吹込みガスとして空気または空気
と酸素と不活性ガスから選ばれた２種類以上のガスから
なる混合ガスを使用する必要がある。また、混合ガスを
使用する場合には［Ｃ］濃度の低下にともない空気と酸
素に対する不活性ガスの比率を徐々に増加させて脱炭を
行うことが効率的である。
え、効率よく含クロム溶鋼の脱炭を行うには［Ｃ］濃度
０．５ｍａｓｓ％以下で真空精錬を適用し、２００Ｔｏ
ｒｒ以下に減圧して、吹込みガスとして空気または空気
と酸素と不活性ガスから選ばれた２種類以上のガスから
なる混合ガスを使用する必要がある。また、混合ガスを
使用する場合には［Ｃ］濃度の低下にともない空気と酸
素に対する不活性ガスの比率を徐々に増加させて脱炭を
行うことが効率的である。
【００１８】操業においては要求される製品の［Ｎ］濃
度は決定されており、これより吹込みガスとしての空気
の使用範囲を決定する。次に、［Ｃ］濃度の時間変化は
予測できることから、粗溶鋼の装入時の溶鋼組成および
溶鋼温度を把握し、真空精錬を開始する時間を決定す
る。また、真空精錬中は炉内状況を把握して、ガス吹込
み条件および真空度の条件を決定することが可能であ
る。該操業方法により、溶鋼のスプラッシュの大量発生
は防止可能であり、安定した操業が可能である。
度は決定されており、これより吹込みガスとしての空気
の使用範囲を決定する。次に、［Ｃ］濃度の時間変化は
予測できることから、粗溶鋼の装入時の溶鋼組成および
溶鋼温度を把握し、真空精錬を開始する時間を決定す
る。また、真空精錬中は炉内状況を把握して、ガス吹込
み条件および真空度の条件を決定することが可能であ
る。該操業方法により、溶鋼のスプラッシュの大量発生
は防止可能であり、安定した操業が可能である。
【００１９】
【作用】含クロム溶鋼の脱炭精錬では、下記式で示さ
れる脱炭反応と同時に式で示される溶鋼中の［Ｃｒ］
の酸化反応も進行する。なお、式の反応平衡定数Ｋは
式で表される。 ［Ｃ］＋１／２ Ｏ2 （ｇ）＝ＣＯ（ｇ） ・・・・・・
れる脱炭反応と同時に式で示される溶鋼中の［Ｃｒ］
の酸化反応も進行する。なお、式の反応平衡定数Ｋは
式で表される。 ［Ｃ］＋１／２ Ｏ2 （ｇ）＝ＣＯ（ｇ） ・・・・・・
【００２０】
【数１】
【００２１】 ２［Ｃｒ］＋３／２ Ｏ2 （ｇ）＝（Ｃｒ2 Ｏ3 ）・・・ ここで、ａC は溶鋼中［Ｃ］の活量、Ｐ02は雰囲気中の
Ｏ2 ガス分圧、ＰCOは雰囲気中のＣＯガス分圧を示す。
脱炭反応は［Ｃ］濃度によって律速過程が変化する。
［Ｃ］濃度０．７ｍａｓｓ％以上の高炭域では酸素供給
律速、［Ｃ］濃度０．３ｍａｓｓ％以下の低炭域では
［Ｃ］の移動律速と言われ、［Ｃ］濃度０．３〜０．７
ｍａｓｓ％の領域では混合律速と言われている。従っ
て、［Ｃ］濃度０．７ｍａｓｓ％以上で真空精錬を適用
しても効果が少ない。本発明では［Ｃ］濃度０．５ｍａ
ｓｓ％以下で適用することが効果的な条件であることを
見出した。
Ｏ2 ガス分圧、ＰCOは雰囲気中のＣＯガス分圧を示す。
脱炭反応は［Ｃ］濃度によって律速過程が変化する。
［Ｃ］濃度０．７ｍａｓｓ％以上の高炭域では酸素供給
律速、［Ｃ］濃度０．３ｍａｓｓ％以下の低炭域では
［Ｃ］の移動律速と言われ、［Ｃ］濃度０．３〜０．７
ｍａｓｓ％の領域では混合律速と言われている。従っ
て、［Ｃ］濃度０．７ｍａｓｓ％以上で真空精錬を適用
しても効果が少ない。本発明では［Ｃ］濃度０．５ｍａ
ｓｓ％以下で適用することが効果的な条件であることを
見出した。
【００２２】低［Ｃ］濃度側で脱炭を促進するには、
、式よりＰO2，ＰCOを低下させることが有効であ
る。しかし、ＰO2＝０、つまり非酸化性ガスのみでは酸
素の供給が遅れるために非酸化性ガスに酸素を混合する
方が有効であることを見出した。また、真空下でさらに
ＰCOを低下させるには、不活性ガスの吹込みが有効であ
り、このために空気中のＮ2 ガスの利用は有効であるこ
とを見出した。また、真空度としては図３に示したよう
に、２００Ｔｏｒｒ以下で効果的であり、［Ｃ］濃度の
低下にともない真空度を低下させることが好ましいこと
を見出した。
、式よりＰO2，ＰCOを低下させることが有効であ
る。しかし、ＰO2＝０、つまり非酸化性ガスのみでは酸
素の供給が遅れるために非酸化性ガスに酸素を混合する
方が有効であることを見出した。また、真空下でさらに
ＰCOを低下させるには、不活性ガスの吹込みが有効であ
り、このために空気中のＮ2 ガスの利用は有効であるこ
とを見出した。また、真空度としては図３に示したよう
に、２００Ｔｏｒｒ以下で効果的であり、［Ｃ］濃度の
低下にともない真空度を低下させることが好ましいこと
を見出した。
【００２３】吹込みガスとして空気を使用した場合、Ｎ
2 ガスによる［Ｎ］濃度の上昇が懸念される。この反応
は式で表され、反応平衡定数Ｋは式で表される。 １／２ Ｎ2 ＝［Ｎ］ ・・・・・・
2 ガスによる［Ｎ］濃度の上昇が懸念される。この反応
は式で表され、反応平衡定数Ｋは式で表される。 １／２ Ｎ2 ＝［Ｎ］ ・・・・・・
【００２４】
【数２】
【００２５】ここで、ａN は溶鋼中［Ｎ］の活量、ＰN2
は雰囲気中Ｎ2 ガスの分圧を示す。減圧下ではＰN2が低
下するために、［Ｎ］の上昇速度は遅くなる。これを利
用して製品［Ｎ］濃度と使用空気量との関係を明らかに
した。
は雰囲気中Ｎ2 ガスの分圧を示す。減圧下ではＰN2が低
下するために、［Ｎ］の上昇速度は遅くなる。これを利
用して製品［Ｎ］濃度と使用空気量との関係を明らかに
した。
【００２６】
【実施例】ＳＵＳ３０４ステンレス鋼（８ｍａｓｓ％Ｎ
ｉ−１８ｍａｓｓ％Ｃｒ）で製品［Ｎ］濃度５００ｐｐ
ｍの要求される鋼６０ｔｏｎの処理を図１に示す実施態
様で実施した。図６に本発明法による実施例−１を示
す。脱炭開始時の［Ｃ］濃度は１．５ｍａｓｓ％であ
り、［Ｃ］濃度０．５ｍａｓｓ％までは大気圧下での脱
炭を行い、その後真空精錬を適用した。真空精錬中Ｏ2
／空気／Ａｒガスの比率は２／３／０から０／１／１２
に、真空度は２００から１００および５０Ｔｏｒｒまで
低下させて、［Ｃ］０．０４ｍｏｓｓ％まで脱炭した。
その後、真空度を大気圧まで戻しながら、脱炭中に酸化
したクロムを還元するための還元材としてＦｅ−Ｓｉを
添加して、Ａｒガスのみの吹込みにより還元処理を行
い、取鍋へ出鋼した。
ｉ−１８ｍａｓｓ％Ｃｒ）で製品［Ｎ］濃度５００ｐｐ
ｍの要求される鋼６０ｔｏｎの処理を図１に示す実施態
様で実施した。図６に本発明法による実施例−１を示
す。脱炭開始時の［Ｃ］濃度は１．５ｍａｓｓ％であ
り、［Ｃ］濃度０．５ｍａｓｓ％までは大気圧下での脱
炭を行い、その後真空精錬を適用した。真空精錬中Ｏ2
／空気／Ａｒガスの比率は２／３／０から０／１／１２
に、真空度は２００から１００および５０Ｔｏｒｒまで
低下させて、［Ｃ］０．０４ｍｏｓｓ％まで脱炭した。
その後、真空度を大気圧まで戻しながら、脱炭中に酸化
したクロムを還元するための還元材としてＦｅ−Ｓｉを
添加して、Ａｒガスのみの吹込みにより還元処理を行
い、取鍋へ出鋼した。
【００２７】図７には本発明法による実施例−２を示
す。［Ｃ］濃度０．５ｍａｓｓ％までは実施例−１と同
一の処理を行い、［Ｃ］濃度０．５ｍａｓｓ％以下で真
空精錬を適用し、［Ｃ］濃度の低下にともないＯ2 ／空
気／Ａｒ比は２／３／０，１／１／３，０／１／１２、
真空度は２００，１００，５０Ｔｏｒｒと低下させた。
還元処理は実施例−１と同一の方法で行った。
す。［Ｃ］濃度０．５ｍａｓｓ％までは実施例−１と同
一の処理を行い、［Ｃ］濃度０．５ｍａｓｓ％以下で真
空精錬を適用し、［Ｃ］濃度の低下にともないＯ2 ／空
気／Ａｒ比は２／３／０，１／１／３，０／１／１２、
真空度は２００，１００，５０Ｔｏｒｒと低下させた。
還元処理は実施例−１と同一の方法で行った。
【００２８】図８には従来法として示されている特開平
３−６８７１３号公報記載の方法に従った実施例を示
す。本方法では［Ｃ］濃度０．１５ｍａｓｓ％までは大
気圧下で精錬し、［Ｃ］濃度０．１５ｍａｓｓ％以下で
真空度１００Ｔｏｒｒの条件で、Ａｒガス吹込みで０．
０４ｍａｓｓ％までの脱炭処理を行い、その後大気圧下
での還元処理を行い、取鍋に出鋼した。
３−６８７１３号公報記載の方法に従った実施例を示
す。本方法では［Ｃ］濃度０．１５ｍａｓｓ％までは大
気圧下で精錬し、［Ｃ］濃度０．１５ｍａｓｓ％以下で
真空度１００Ｔｏｒｒの条件で、Ａｒガス吹込みで０．
０４ｍａｓｓ％までの脱炭処理を行い、その後大気圧下
での還元処理を行い、取鍋に出鋼した。
【００２９】なお、各実施例では大気圧下処理では全ガ
ス吹込み流量を１．０Ｎｍ3 ／ｍｉｎ・Ｔとし、真空下
処理では酸素吹込み流量を０．２Ｎｍ3 ／ｍｉｎ・Ｔ以
下、空気吹込み流量を０．２Ｎｍ3 ／ｍｉｎ・Ｔ以下、
Ａｒガス吹込み流量を０．２Ｎｍ3 ／ｍｉｎ・Ｔ以下と
して処理を実施した。図６，７，８には各実施例におけ
る精錬時間、［Ｃ］および［Ｃｒ］濃度の推移も示して
いるが、従来法に比べ本発明の方が全精錬時間が短くな
り、かつ［Ｃｒ］濃度の低下量も小さくなった。これら
の精錬結果をまとめて表１に示す。なお、表１の数値は
従来法による結果を１００とした指数で示す。
ス吹込み流量を１．０Ｎｍ3 ／ｍｉｎ・Ｔとし、真空下
処理では酸素吹込み流量を０．２Ｎｍ3 ／ｍｉｎ・Ｔ以
下、空気吹込み流量を０．２Ｎｍ3 ／ｍｉｎ・Ｔ以下、
Ａｒガス吹込み流量を０．２Ｎｍ3 ／ｍｉｎ・Ｔ以下と
して処理を実施した。図６，７，８には各実施例におけ
る精錬時間、［Ｃ］および［Ｃｒ］濃度の推移も示して
いるが、従来法に比べ本発明の方が全精錬時間が短くな
り、かつ［Ｃｒ］濃度の低下量も小さくなった。これら
の精錬結果をまとめて表１に示す。なお、表１の数値は
従来法による結果を１００とした指数で示す。
【００３０】
【表１】
【００３１】
【発明の効果】本発明によると含クロム溶鋼の脱炭精錬
において、脱炭酸素効率が向上するために同一酸素供給
量で脱炭速度の向上がはかれる。また、安価な空気の使
用によりガスコストの大幅な低減が可能となり、かつ還
元用Ｓｉ原単位が低減する。さらに、精錬時間が短縮で
きるために、大幅な精錬コストの低減および生産性の向
上がはかれる。
において、脱炭酸素効率が向上するために同一酸素供給
量で脱炭速度の向上がはかれる。また、安価な空気の使
用によりガスコストの大幅な低減が可能となり、かつ還
元用Ｓｉ原単位が低減する。さらに、精錬時間が短縮で
きるために、大幅な精錬コストの低減および生産性の向
上がはかれる。
【００３２】さらに、真空処理を用いるのでＡｒガスの
代替としての窒素ガスの使用の拡大および、例えば
［Ｃ］濃度０．０１ｍａｓｓ％以下の極低炭素域までの
精錬が容易になる。
代替としての窒素ガスの使用の拡大および、例えば
［Ｃ］濃度０．０１ｍａｓｓ％以下の極低炭素域までの
精錬が容易になる。
【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】本発明における真空精錬の開始［Ｃ］濃度の限
定理由を示す図である。
定理由を示す図である。
【図３】本発明における真空精錬時の真空度の限定理由
を示す図である。
を示す図である。
【図４】本発明における真空精錬時の吹込みガス種の限
定理由を示す図である。
定理由を示す図である。
【図５】本発明における空気の使用量の限定理由を示す
図である。
図である。
【図６】本発明の実施例−１の精錬パターンを示す図で
ある。
ある。
【図７】本発明の実施例−２の精錬パターンを示す図で
ある。
ある。
【図８】従来法による実施例の精錬パターンを示す図で
ある。
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
───────────────────────────────────────────────────── 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 昭51−142410（ＪＰ，Ａ) 特公 昭54−6483（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C21C 7/068 C21C 7/00
Claims (3)
- 【請求項１】 精錬容器内で含クロム溶鋼中に底吹羽口
を通してガスを吹込んで脱炭処理を行う精錬法におい
て、溶鋼中［Ｃ］濃度が０．５ｍａｓｓ％に低下するま
では大気圧下で、吹込みガスとして酸素ガスまたは酸素
ガスと不活性ガスと空気とから選ばれた２種類以上のガ
スからなる混合ガスを供給して処理し、［Ｃ］濃度が前
記値以下に低下した後は、前記精錬容器内を２００Ｔｏ
ｒｒ以下に減圧し、吹込みガスとして前記空気または空
気と酸素ガスと不活性ガスとから選ばれた２種類以上の
ガスからなる混合ガスを供給することを特徴とする含ク
ロム溶鋼の脱炭精錬法。 - 【請求項２】 ［Ｃ］濃度が０．５ｍａｓｓ％以下に低
下した後に、精錬容器内を２００Ｔｏｒｒ以下に減圧
し、吹込みガスとして、空気または空気と酸素ガスと不
活性ガスとから選ばれた２種類以上のガスからなる混合
ガスを供給するに際し、該溶鋼の［Ｃ］濃度の低下にと
もない前記混合ガス中の空気と酸素ガスに対する不活性
ガスの比率を徐々に上昇させることを特徴とする請求項
１記載の含クロム溶鋼の脱炭精錬法。 - 【請求項３】 要求される製品の［Ｎ］濃度により、
［Ｃ］濃度０．５ｍａｓｓ％以下の減圧脱炭処理におけ
る空気の供給量を調整することを特徴とする請求項１記
載の含クロム溶鋼の脱炭精錬法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11625393A JP3273382B2 (ja) | 1993-05-18 | 1993-05-18 | 含クロム溶鋼の脱炭精錬法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11625393A JP3273382B2 (ja) | 1993-05-18 | 1993-05-18 | 含クロム溶鋼の脱炭精錬法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06330145A JPH06330145A (ja) | 1994-11-29 |
| JP3273382B2 true JP3273382B2 (ja) | 2002-04-08 |
Family
ID=14682553
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11625393A Expired - Lifetime JP3273382B2 (ja) | 1993-05-18 | 1993-05-18 | 含クロム溶鋼の脱炭精錬法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3273382B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003004707A1 (en) * | 2001-07-02 | 2003-01-16 | Nippon Steel Corporation | Method for decarbonization refining of chromium-containing molten steel |
-
1993
- 1993-05-18 JP JP11625393A patent/JP3273382B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06330145A (ja) | 1994-11-29 |
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