JP4295836B2 - Ａｌ含有ステンレス鋼の高清浄化方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステンレス鋼の製造方法に関し、特に、高Ａｌ含有ステンレス鋼の精錬過程において、鋼中に非延性Ａｌ2 Ｏ3 −ＭｇＯ系介在物が生成することを抑制し、鋼材の高清浄化を図る技術に係わる
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ステンレス鋼は、所謂ＡＯＤ、ＶＯＤ等の２次精錬過程で清浄化されている。つまり、該２次精錬過程では、生成するＣａＯを主体としたスラグに、Ｓｉ、Ａｌ等の還元剤を添加すると共に、溶鋼を不活性ガスの吹き込みで撹拌して、溶鋼の脱酸及び還元を行い、非金属介在物（以下、介在物という）の溶鋼からの除去を促進している。しかしながら、現在の操業では、介在物は完全に除去し切れず、溶鋼中に残ってしまったものには、製品の加工時に表面疵や割れを発生させるような有害なものが存在し、問題視されている。また、取鍋等の精錬容器に内張りした耐火物からスラグ中へＭｇＯが溶出し、スラグ中のＭｇＯ濃度を高めたり、ひいては非延性な高ＭｇＯ含有介在物の生成をもたらすという問題もあった。
【０００３】
この高ＭｇＯ含有介在物の生成を防止し、介在物の無害化を図る技術として、例えば、特開平６−３０６４３８号公報は、「ステンレス鋼の精錬において、２次精錬炉の耐火物にマグネシア・クロマイト系を用い、且つ精錬後のスラグ組成を（ＭｇＯ）≦７重量％、（Ａｌ2 Ｏ3 ）≦５重量％、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ2 ）＝１．３〜１．９とし、処理後の溶鋼組成を［Ｏ］（重量％）／（［Ａｌ］（重量％）＋０．００２）≦１．０とする」技術を開示している。また、特開平７−３１６６３１号公報公報は、上記と同じ目的で、「スラグの組成を５質量％≦Ａｌ2 Ｏ3 ≦２０質量％、５質量％≦ＭｇＯ≦２０質量％、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ2 ）≦２、０．２５≦（ＭｇＯ／Ａｌ2 Ｏ3 ）≦２とする」技術を提案している。
【０００４】
しかしながら、前者は、スラグの（Ａｌ2 Ｏ3 ）及び（ＭｇＯ）濃度がかなり低く制限されているため、Ａｌキルド鋼の溶製やＭｇＯ系耐火物を内張りした精錬容器で採用するには、有効性に問題がある。また、後者は、［Ａｌ］濃度の比較的高い鋼種の溶製に採用すると、スラグが容易に（Ａｌ2 Ｏ3 ）＞２０質量％あるいは塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ2 ）＞２．０となってしまい、その技術範囲から外れてしまうので、ごく限られた低Ａｌキルド鋼の溶製にしか適用できなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる事情を鑑み、従来よりも一層、非金属介在物の無害化を達成できるＡｌ含有ステンレス鋼の高清浄度化方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
発明者は、上記目的を達成するため実験研究を重ね、その成果に基づき、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、ＭｇＯを５〜２０重量％、かつＡｌ２Ｏ３を２０重量％超えて含有する基本組成がＣａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯ系溶融スラグの存在下で、ステンレス溶鋼にＡｌを添加して脱酸・還元するに際し、上記溶融スラグ中のＭｇＯの還元を抑制し、鋼中にＡｌ２Ｏ３−ＭｇＯ系非金属介在物の形成を防止するよう、該スラグのＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３ 重量比を３．０以下で、且つＳｉＯ２濃度を１５重量％以上とすることを特徴とするＡｌ含有ステンレス鋼の高清浄化方法である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をなすに至った経緯も含め、本発明の内容を説明する。
まず、発明者は、Ａｌ含有ステンレス鋼（ＳＵＳ４３０）を用いて製作した製品の表面傷等を調査し、その結果を図３に整理した。図３によると、介在物中のＭｇＯ濃度が増加すると、製品の欠陥指数（冷延コイル全長に対する欠陥長さの比率（％））が上昇することが明らかであり、硬質の介在物（Ａｌ2 Ｏ3 −ＭｇＯ）の影響が極めて大きいことを知った。
【０００８】
介在物中のＭｇＯは、２次精錬炉等のマグネシア・クロマイト系あるいは、マグネシア・アルミナ・スピネル系耐火物が起源である。つまり、Ａｌキルド鋼の場合では、２次精錬時にスラグ中に溶出した耐火物中のＭｇＯが、溶鋼の脱酸・還元処理中に添加される金属Ａｌによって還元されるからである。そして、発明者は、脱酸生成物のＡｌ2 Ｏ3 がＭｇと反応して、ＭｇＯに富んだ介在物が生成されると考えた。これらの反応を、式（１）〜（３）に示す。
【０００９】
スラグ中でのＭｇＯの還元
３ＭｇＯ＋２Ａｌ＝３Ｍｇ＋Ａｌ2 Ｏ3 …（１）
Ｋ＝（ａ3 Mg・ａAl2O3 ）／（ａ3 MgO ・ａ2 Al） …（２）
Ｋ：平衡定数
ａ：ｉ成分の活量
ＭｇＯに富んだ介在物の生成
４／３Ａｌ2 Ｏ3 ＋Ｍｇ＝ＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ＋２／３Ａｌ …（３）
そこで、発明者は、これらの反応式から、介在物中のＭｇＯ濃度を低下させる方法を鋭意検討し、種々の実験を繰り返した。その結果、図１に示すような関係を見いだした。すなわち、スラグ中のＣａＯとＡｌ2 Ｏ3 の重量比（ＣａＯ／Ａｌ2 Ｏ3 ）と介在物中のＭｇＯ濃度との関係である。図１によれば、（ＣａＯ／Ａｌ2 Ｏ3 ）の重量比を３．０未満で、且つスラグ中の（ＳｉＯ2 ）濃度が１５重量％以上にすると、介在物中のＭｇＯの濃度が大幅に減少する。
【００１０】
よって、発明者は、このスラグにおける組成の関係を、本発明に具現化したのである。
【００１１】
【実施例】
本発明例
容量１８０トンのＶＯＤ装置を用いて、表１に示すＳＵＳ４３０に相当するステンレス鋼を溶製した。温度１６５０℃の溶鋼中に、還元剤として金属Ａｌを４．５ｋｇ／ｔ添加すると共に、本発明に従い、スラグの組成を造滓剤の投入で、ＣａＯ：４３重量％、ＳｉＯ2 ：２０重量％、Ａｌ2 Ｏ3 ：２７重量％、ＭｇＯ：１０重量％に調整した。なお、上記金属Ａｌの添加時には、精錬容器の底から流量４．５（ノルマル・リットル／分／溶鋼トン）のアルゴン・ガスを吹き込んだ。なお、ＶＯＤ装置の真空度は、５ｔｏｒｒで、操業時間は１５分であった。
【００１２】
【表１】
【００１３】
そして、この２次精錬後の溶鋼を連続鋳造して鋳塊を得た。その鋳塊から採取した試料で介在物の調査をしたところ、表２に示すように、介在物中のＭｇＯ濃度の平均値は、５重量％程度とまず良好な成績であった。また、鋼中のトータル・酸素（Ｔ［Ｏ］）も１４ｐｐｍとなり、良好な値を示し、Ａｌも０．０９重量％程度含有されていた。
【００１４】
【表２】
【００１５】
比較例
上記本発明の成績と比較するため、容量１８０ｔのＶＯＤを用い、表１に示すＳＵＳ４３０に相当するステンレス鋼を溶製した。その際、還元剤として金属Ａｌを４．５ｋｇ／ｔ、１６５０℃の溶鋼に添加し、スラグ組成を造滓剤の投入で、従来通りのＣａＯ：５８重量％、ＳｉＯ2 ：８重量％、Ａｌ2 Ｏ3 ：２４重量％、ＭｇＯ：１０重量％に調整した。なお、金属Ａｌ添加時の底吹きＡｒガス流量は、上記同様に４．５（ノルマル・リットル／分／溶鋼トン）とし、ＶＯＤ装置の真空度５ｔｏｒｒで１５分間の操業を行なった。
【００１６】
そして、前記同様に連続鋳造後の鋳片から試料を採取し、介在物の調査をしたところ、介在物中のＭｇＯ濃度の平均値は、表２に示すように、３０重量％にもなり、介在物に硬質のものの存在を示唆した。また、上記Ｔ［Ｏ］は、１５ｐｐｍであった。
そこで、これらの実施で得た連鋳片を冷間圧延して、冷延板での表面傷の発生率を比較した。その結果は、図２に示すように、上記本発明例で得た連鋳片で圧延した板を１とすると、従来法である上記比較例で得たものは６．５となり、本発明の実施によって製品表面疵の発生率が大幅に低下することが確認できた。
【００１７】
【発明の効果】
以上述べたように、Ａｌ含有ステンレス鋼を２次精錬するに際し、本発明を適用すると、鋼中介在物のＭｇＯ濃度が低減し、それに伴って硬質なＭｇＯ−Ａｌ2 Ｏ3 系介在物が減るので、非金属介在物の無害化が達成できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】 スラグ中のＣａＯ及びＡｌ ２ Ｏ ３ の重量比（ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３）と鋼中介在物のＭｇＯ濃度との関係を示す図である。
【図２】 従来法と本発明法とを実施した際の鋼中介在物中のＭｇＯ濃度を比較する図である。
【図３】 介在物中のＭｇＯ濃度と製品の欠陥指数との関係を示す図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステンレス鋼の製造方法に関し、特に、高Ａｌ含有ステンレス鋼の精錬過程において、鋼中に非延性Ａｌ2 Ｏ3 −ＭｇＯ系介在物が生成することを抑制し、鋼材の高清浄化を図る技術に係わる
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ステンレス鋼は、所謂ＡＯＤ、ＶＯＤ等の２次精錬過程で清浄化されている。つまり、該２次精錬過程では、生成するＣａＯを主体としたスラグに、Ｓｉ、Ａｌ等の還元剤を添加すると共に、溶鋼を不活性ガスの吹き込みで撹拌して、溶鋼の脱酸及び還元を行い、非金属介在物（以下、介在物という）の溶鋼からの除去を促進している。しかしながら、現在の操業では、介在物は完全に除去し切れず、溶鋼中に残ってしまったものには、製品の加工時に表面疵や割れを発生させるような有害なものが存在し、問題視されている。また、取鍋等の精錬容器に内張りした耐火物からスラグ中へＭｇＯが溶出し、スラグ中のＭｇＯ濃度を高めたり、ひいては非延性な高ＭｇＯ含有介在物の生成をもたらすという問題もあった。
【０００３】
この高ＭｇＯ含有介在物の生成を防止し、介在物の無害化を図る技術として、例えば、特開平６−３０６４３８号公報は、「ステンレス鋼の精錬において、２次精錬炉の耐火物にマグネシア・クロマイト系を用い、且つ精錬後のスラグ組成を（ＭｇＯ）≦７重量％、（Ａｌ2 Ｏ3 ）≦５重量％、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ2 ）＝１．３〜１．９とし、処理後の溶鋼組成を［Ｏ］（重量％）／（［Ａｌ］（重量％）＋０．００２）≦１．０とする」技術を開示している。また、特開平７−３１６６３１号公報公報は、上記と同じ目的で、「スラグの組成を５質量％≦Ａｌ2 Ｏ3 ≦２０質量％、５質量％≦ＭｇＯ≦２０質量％、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ2 ）≦２、０．２５≦（ＭｇＯ／Ａｌ2 Ｏ3 ）≦２とする」技術を提案している。
【０００４】
しかしながら、前者は、スラグの（Ａｌ2 Ｏ3 ）及び（ＭｇＯ）濃度がかなり低く制限されているため、Ａｌキルド鋼の溶製やＭｇＯ系耐火物を内張りした精錬容器で採用するには、有効性に問題がある。また、後者は、［Ａｌ］濃度の比較的高い鋼種の溶製に採用すると、スラグが容易に（Ａｌ2 Ｏ3 ）＞２０質量％あるいは塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ2 ）＞２．０となってしまい、その技術範囲から外れてしまうので、ごく限られた低Ａｌキルド鋼の溶製にしか適用できなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる事情を鑑み、従来よりも一層、非金属介在物の無害化を達成できるＡｌ含有ステンレス鋼の高清浄度化方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
発明者は、上記目的を達成するため実験研究を重ね、その成果に基づき、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、ＭｇＯを５〜２０重量％、かつＡｌ２Ｏ３を２０重量％超えて含有する基本組成がＣａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯ系溶融スラグの存在下で、ステンレス溶鋼にＡｌを添加して脱酸・還元するに際し、上記溶融スラグ中のＭｇＯの還元を抑制し、鋼中にＡｌ２Ｏ３−ＭｇＯ系非金属介在物の形成を防止するよう、該スラグのＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３ 重量比を３．０以下で、且つＳｉＯ２濃度を１５重量％以上とすることを特徴とするＡｌ含有ステンレス鋼の高清浄化方法である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をなすに至った経緯も含め、本発明の内容を説明する。
まず、発明者は、Ａｌ含有ステンレス鋼（ＳＵＳ４３０）を用いて製作した製品の表面傷等を調査し、その結果を図３に整理した。図３によると、介在物中のＭｇＯ濃度が増加すると、製品の欠陥指数（冷延コイル全長に対する欠陥長さの比率（％））が上昇することが明らかであり、硬質の介在物（Ａｌ2 Ｏ3 −ＭｇＯ）の影響が極めて大きいことを知った。
【０００８】
介在物中のＭｇＯは、２次精錬炉等のマグネシア・クロマイト系あるいは、マグネシア・アルミナ・スピネル系耐火物が起源である。つまり、Ａｌキルド鋼の場合では、２次精錬時にスラグ中に溶出した耐火物中のＭｇＯが、溶鋼の脱酸・還元処理中に添加される金属Ａｌによって還元されるからである。そして、発明者は、脱酸生成物のＡｌ2 Ｏ3 がＭｇと反応して、ＭｇＯに富んだ介在物が生成されると考えた。これらの反応を、式（１）〜（３）に示す。
【０００９】
スラグ中でのＭｇＯの還元
３ＭｇＯ＋２Ａｌ＝３Ｍｇ＋Ａｌ2 Ｏ3 …（１）
Ｋ＝（ａ3 Mg・ａAl2O3 ）／（ａ3 MgO ・ａ2 Al） …（２）
Ｋ：平衡定数
ａ：ｉ成分の活量
ＭｇＯに富んだ介在物の生成
４／３Ａｌ2 Ｏ3 ＋Ｍｇ＝ＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ＋２／３Ａｌ …（３）
そこで、発明者は、これらの反応式から、介在物中のＭｇＯ濃度を低下させる方法を鋭意検討し、種々の実験を繰り返した。その結果、図１に示すような関係を見いだした。すなわち、スラグ中のＣａＯとＡｌ2 Ｏ3 の重量比（ＣａＯ／Ａｌ2 Ｏ3 ）と介在物中のＭｇＯ濃度との関係である。図１によれば、（ＣａＯ／Ａｌ2 Ｏ3 ）の重量比を３．０未満で、且つスラグ中の（ＳｉＯ2 ）濃度が１５重量％以上にすると、介在物中のＭｇＯの濃度が大幅に減少する。
【００１０】
よって、発明者は、このスラグにおける組成の関係を、本発明に具現化したのである。
【００１１】
【実施例】
本発明例
容量１８０トンのＶＯＤ装置を用いて、表１に示すＳＵＳ４３０に相当するステンレス鋼を溶製した。温度１６５０℃の溶鋼中に、還元剤として金属Ａｌを４．５ｋｇ／ｔ添加すると共に、本発明に従い、スラグの組成を造滓剤の投入で、ＣａＯ：４３重量％、ＳｉＯ2 ：２０重量％、Ａｌ2 Ｏ3 ：２７重量％、ＭｇＯ：１０重量％に調整した。なお、上記金属Ａｌの添加時には、精錬容器の底から流量４．５（ノルマル・リットル／分／溶鋼トン）のアルゴン・ガスを吹き込んだ。なお、ＶＯＤ装置の真空度は、５ｔｏｒｒで、操業時間は１５分であった。
【００１２】
【表１】
そして、この２次精錬後の溶鋼を連続鋳造して鋳塊を得た。その鋳塊から採取した試料で介在物の調査をしたところ、表２に示すように、介在物中のＭｇＯ濃度の平均値は、５重量％程度とまず良好な成績であった。また、鋼中のトータル・酸素（Ｔ［Ｏ］）も１４ｐｐｍとなり、良好な値を示し、Ａｌも０．０９重量％程度含有されていた。
【００１４】
【表２】
比較例
上記本発明の成績と比較するため、容量１８０ｔのＶＯＤを用い、表１に示すＳＵＳ４３０に相当するステンレス鋼を溶製した。その際、還元剤として金属Ａｌを４．５ｋｇ／ｔ、１６５０℃の溶鋼に添加し、スラグ組成を造滓剤の投入で、従来通りのＣａＯ：５８重量％、ＳｉＯ2 ：８重量％、Ａｌ2 Ｏ3 ：２４重量％、ＭｇＯ：１０重量％に調整した。なお、金属Ａｌ添加時の底吹きＡｒガス流量は、上記同様に４．５（ノルマル・リットル／分／溶鋼トン）とし、ＶＯＤ装置の真空度５ｔｏｒｒで１５分間の操業を行なった。
【００１６】
そして、前記同様に連続鋳造後の鋳片から試料を採取し、介在物の調査をしたところ、介在物中のＭｇＯ濃度の平均値は、表２に示すように、３０重量％にもなり、介在物に硬質のものの存在を示唆した。また、上記Ｔ［Ｏ］は、１５ｐｐｍであった。
そこで、これらの実施で得た連鋳片を冷間圧延して、冷延板での表面傷の発生率を比較した。その結果は、図２に示すように、上記本発明例で得た連鋳片で圧延した板を１とすると、従来法である上記比較例で得たものは６．５となり、本発明の実施によって製品表面疵の発生率が大幅に低下することが確認できた。
【００１７】
【発明の効果】
以上述べたように、Ａｌ含有ステンレス鋼を２次精錬するに際し、本発明を適用すると、鋼中介在物のＭｇＯ濃度が低減し、それに伴って硬質なＭｇＯ−Ａｌ2 Ｏ3 系介在物が減るので、非金属介在物の無害化が達成できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】 スラグ中のＣａＯ及びＡｌ ２ Ｏ ３ の重量比（ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３）と鋼中介在物のＭｇＯ濃度との関係を示す図である。
【図２】 従来法と本発明法とを実施した際の鋼中介在物中のＭｇＯ濃度を比較する図である。
【図３】 介在物中のＭｇＯ濃度と製品の欠陥指数との関係を示す図である。
Claims (1)
- ＭｇＯを５〜２０重量％、かつＡｌ２Ｏ３を２０重量％超えて含有する基本組成がＣａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯ系溶融スラグの存在下で、ステンレス溶鋼にＡｌを添加して脱酸・還元するに際し、
上記溶融スラグ中のＭｇＯの還元を抑制し、鋼中にＡｌ２Ｏ３−ＭｇＯ系非金属介在物の形成を防止するよう、該スラグのＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３ 重量比を３．０以下で、且つＳｉＯ２濃度を１５重量％以上とすることを特徴とするＡｌ含有ステンレス鋼の高清浄化方法。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP00196797A JP4295836B2 (ja) | 1997-01-09 | 1997-01-09 | Ａｌ含有ステンレス鋼の高清浄化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00196797A JP4295836B2 (ja) | 1997-01-09 | 1997-01-09 | Ａｌ含有ステンレス鋼の高清浄化方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10195520A JPH10195520A (ja) | 1998-07-28 |
| JP4295836B2 true JP4295836B2 (ja) | 2009-07-15 |
Family
ID=11516360
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00196797A Expired - Fee Related JP4295836B2 (ja) | 1997-01-09 | 1997-01-09 | Ａｌ含有ステンレス鋼の高清浄化方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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| JP2008240126A (ja) * | 2007-03-28 | 2008-10-09 | Jfe Steel Kk | ステンレス溶鋼の精錬方法 |
| EP2851439B1 (en) * | 2012-05-14 | 2019-03-06 | Posco | High cleanliness molten steel production method and refining device |
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1997
- 1997-01-09 JP JP00196797A patent/JP4295836B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH10195520A (ja) | 1998-07-28 |
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