JP5777369B2 - ステンレス鋼溶製時の吸窒防止方法 - Google Patents
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Description
しかし、窒化物がクラスタリングすると表面欠陥の原因となりやすい。
無垢材にて使用されることが多いステンレス鋼板において、表面欠陥は製品としての価値を著しく低下させる。
また、TiやNbは比較的高価な元素であるため製造コストを削減するという観点からも溶鋼中窒素は極力低減することが望ましい。
Decarburization(VOD)法が有利であるとされているが、溶鋼中の窒素濃度が約0.01%以下の極低窒素ステンレス鋼を製造しようとするとVODでの精錬負荷は過大になりがちであった。
なぜなら、VOD工程での脱窒を強化しようとすれば、減圧下でのCOガスボイリングを活発にする必要があり、そのためにVOD工程前の炭素量を多くしなければならないが、VOD装置での脱炭能力はそれほど大きくないため、その分精錬時間を延長させる必要があり、VODでの精錬負荷が増大してしまう。
この方法は、底吹羽口を有する転炉においてCrを含有した溶銑中の炭素濃度が4質量%以上となるように加炭してから、酸素吹錬し、この酸素吹錬にて生じるCOガス中に溶存窒素をN2ガスとして希釈させ、さらにArがスで摸拝する。
また、転炉での吹錬後は脱酸処理を行うことなく取鍋に出鋼し、その際に取鍋内に炭酸マグネシウムを供給することにより、その分解によって生じる炭酸ガスによるシール作用にて大気雰囲気下での吸窒を防止しながら、VOD工程に移行させる。
このように、VOD工程以前に積極的に脱窒を行い、さらに吸窒を防止することでVODでの脱窒反応が通常レベルであっても、最終的には溶鋼中の窒素量を低減できる。
さらに、加熱された取鍋内からは激しい上昇気流が生じるため、冷えた空気が取鍋内に大量に入り込み、結果空気中の窒素が溶鋼に吸収されてしまう。
また、高温の溶鋼が炉壁に当たるため耐火物溶損も増大するという問題点もある。
そこで、出鋼時の吸窒を効果的に防ぐためには、この滝つぼ部分での溶鋼と空気との混合を防止すればよい。
より具体的には、N2−Ar混合ガス雰囲気とN2−O2混合ガス雰囲気で溶鋼を取鍋に出鋼した際に、同一窒素分圧でもN2−O2混合ガス雰囲気での吸窒量がより少ないことを見出した。
これは次のように考えられる。
酸素は表面活性成分であり、溶鋼の表面に吸着し窒素のガスの吸着サイトの数を減少させる。しかし、出鋼時はその強攪拌により溶鋼中酸素と炭素が反応し、COガスとして放出されるため溶鋼中酸素濃度は低下してしまう。そこで、強攪拌される滝つぼに積極的に純酸素ガスを吹き付けることで、溶鋼中酸素濃度が高く保たれ、吸窒量は低く抑えられる。さらに純酸素ガス、またはアルゴンもしくは二酸化炭素と酸素との混合ガスを出鋼流下端に吹き付けることで、その周囲の窒素分圧が低下し、吸窒量はより一層抑制される。本発明では、鋼中に残存するフラックス等を使用しないのでより経済的に安定して低窒素鋼を溶製できる。
この酸素吹錬により、吹錬前に含有量が2〜4質量%だったCを0.1〜0.6質量%まで脱炭する、粗脱炭処理がなされる。
また、吹錬前後のC量およびCr量によるが、脱炭時のCOガス発生に伴いNは0.005−0.02質量%となり、目的に応じて必要な合金成分を添加して調整し、ステンレス溶鋼とする。
出鋼中のステンレス溶鋼は出鋼口から取鍋内まで自由落下する溶鋼流となる。
なお、転炉内ではステンレス溶鋼3とスラグ4とが形成されている。
このとき、取鍋内容積をT(m3)とすれば、純酸素ガス、またはアルゴンもしくは二酸化炭素と酸素との混合ガスの供給量をV(Nm3/min)としてV>Tとなるようにガスを供給することで、溶鋼中酸素濃度は高く保たれ、また滝つぼ周囲の窒素分圧が低減する。
したがって、1分あたりのガスの供給量V(Nm3/min)は取鍋の内容積より多いものとした。
溶銑は、主な成分が、C:2.0〜3.5質量%、Si:0.1〜0.5質量%、Mn:0.1〜0.5質量%、Cr:21.1〜23.0質量%、残部がFeおよび不可避的不純物となるよう調整した。
また各ステンレス溶鋼の脱炭終了後、出鋼直前のN量は表1に示すとおりであり、いずれのステンレス溶鋼も転炉吹錬により脱炭とともに脱窒が進行していることがわかる。
なお、B4、B5、B7およびB8は純酸素ガス吹きつけ用ノズルを地面と水平にして、純酸素ガスを取鍋内ではなく出鋼流へ向かって供給した。(図2参照)
2 取鍋
3 ステンレス溶鋼
4 スラグ
5 ノズル
Claims (1)
- Crを含有した溶銑を脱炭炉で脱炭した後、この脱炭炉から取鍋へ出鋼してステンレス溶鋼を溶製する溶製方法であって、出鋼前から出鋼完了までの間、純酸素ガス、または窒素を含まず酸素を20体積%以上含むガスを脱炭炉から取鍋へ出鋼しているステンレス溶鋼の溶鋼流の下端付近に向けて供給し、取鍋内へ供給されるガスの流量V(Nm3/min)が、取鍋内容積T(m3)に対してV>Tとなることを特徴とするステンレス溶鋼の溶製方法。
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