JPH0273948A - Ｆｅ−高Ｎｉ合金鋼の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、主副原料を電気炉等の溶解炉で溶解して得ら
れた溶銑を、転炉及び真空取鍋脱ガス設備を備えたいわ
ゆるステンレス鋼の製造に専ら用いられるＬＤ−Ｖａｃ
法による精錬設備でもって精錬を行うという一連の製造
工程を利用してＦｅ−高Ｎｉ合金鋼を製造する方法に関
するものである。

〔従来の技術〕

Ｎｉ含有量が３０％以上のＦｅ−高Ｎｉ合金鋼（以下、
単にＦｅ−高Ｎｉ合金鋼とｄう）は、Ｆｅをベースとし
て例えば３０〜５０％程度のＮｌ量を含有し、逆にＮｉ
ベースで２０〜５０％程度のＦｅ量を含有するものがよ
く製造されており、使用温度においてマルテンサイト変
態を生しない安定なオーステナイト単相組織を有する合
金鋼である。このＦｅ−高Ｎｉ合金鋼は、低熱膨張係数
、良封着性、高透磁率性などの特性面からＬＰＧやＬ　
Ｎ　Ｇの輸送タンカー或いは貯蔵用タンク等の低温構造
用材料、陰極線管のシャドーマスクや集積回路のリード
フレーム等の電子機器用材料、１ヘランジスター等の封
着材料、電動機の鉄芯や磁気シールド材等の高透磁率材
料などに使用されている。

このようなＦｅ−高Ｎｉ合金鋼は工業的規模で製造され
るのでＦｅ、　Ｎｉ成分以外の不純物を当然含有してお
り、格別な意識を持つ添加成分を加えたり特別な理由の
ある規格値を有する成分以外の成分は不純物として含有
されるのである。

ところがこの不純物の含有量が多いと、前述のＦｅ−高
Ｎｉ合金鋼の各特性が低下し各材料として使用されなく
なるばかりでなく、Ｆｅ−高Ｎｉ合金鋼の製造上熱間加
工性を低下させ低歩留による高コストを招来し、更に使
用材料としての溶接性なども低下させるので、不純物を
極力少なくするように製造しているのである。

従来、このようなＦｅ−高Ｎｉ合金鋼は真空誘導炉等の
専用設備により製造されていた。

しかしながら、このようなＦｅ−高Ｎｉ合金鋼は軽薄短
小の需要面における事情から連続的に量産し得る大きな
製造量としてまとまり難いので、前記の専用設備で製造
するとその稼働率が低くなる場合があって設備が有効に
生かされず、従って生産性が低いばかりでなく安定した
品質のものが得難く、そして何よりもコスト高となる問
題点があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、前述の従来技術の問題点を解決し、電気炉等
の溶解炉で得られる溶銑を精錬する転炉及び真空取鍋脱
ガス設備を備えたいわゆるＬＤ−Ｖａｃ法による既設の
ステンレス鋼精錬設備から成る一連の製鋼工程を利用し
、得られる鋼中に混入する不純物量を極力低減するＦｅ
−高Ｎｉ合金鋼の製造方法の提供を課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

前述の如く、このＦｅ−高Ｎｉ合金鋼の有する各特性や
熱間加工性、使用材料としての溶接性やハンダ付は性な
どを低下させないために、Ｆｅ−高Ｎｉ合金銅の成分と
してＦｅ及びＮｉ以外の成分は基本的に不純物とみなさ
れ量的に極力少ない方がよいのである。この理由から、
前述の一連の製鋼工程によってＦｅ−高Ｎｉ合金鋼を製
造する場合に、当合金鋼に混入し不純物とみなされる主
なものはｃ、ｐ。

Ｓ、Ｏ，Ｎ及びＣｒを含む他の金属類である。そして、
Ｓｉ、Ｋｎ、ＡＱは脱酸上必要であるがそれぞれ許容さ
れる規格値を設けて規制されており、またＴｉ。

Ｂ、Ｚｒ等は次なる鋳造時における表面割れや熱間加工
時の割れを防止するために規格値を設けて添加されてい
るのである。

この不純物のうち、Ｃは溶解及び精錬上必要な成分とし
て初期にわざわざコークス等の加炭がなされるが、鋼中
に残留すると熱間加工性を低下させるので不純物とみな
される。

Ｐ及びＳは原料中に含まれて鋼中に残留し、Ｏ及びＮは
原料の溶解、酸素吹錬による脱炭、除滓。

出鋼などを行う際に溶鋼中に取り込まれるのである。そ
して、Ｃｒを含む他の金属類は原料中に含まれて止むを
得ず鋼中に残留する場合もあるが、取り分けＣｒはステ
ンレス鋼の主要成分であるためステンレス鋼を溶解・精
錬した時に各炉や取鍋の内壁などに付着し残留している
金属類やスラグがＦｅ−高Ｎｉ合金鋼製造時の溶銑及び
溶鋼中に混ざり鋼中に入り込むのである。

そこで、このＦｅ−高Ｎｉ合金鋼を既設のステンレス鋼
を製造する諸設備を備えた一連の製鋼工程を利用して製
造する場合、前記不純物をどのようにして効率良く取り
除くかが重要な問題となるのである。

本発明考は種々検討した結果、専らステンレス鋼の製造
に用いられているＬＤ４ａｃ法による諸設備を有効に生
かして効率良く前記不純物を除去して行うＦｅ−高Ｎｉ
合金鋼の製造方法を完成したのである。

以下に本発明に係るＦｅ−高Ｎｉ合金鋼の製造方法を図
面により詳細に説明する。

第１図は転炉における酸素吹錬時の溶銑中の（Ｐ　）　
（ｐｐｍ）と温度との関係を示す図、第２図は同じく転
炉における酸素吹錬時の溶銑中の（Ｃｒ）　（ｐｐｍ）
と温度との関係を示す図、第３図は真空取鍋脱ガス設備
における真空脱ガス処理前の溶鋼中の〔○〕（ＰｐＩＩ
＋）と同処理による脱窒率（％）との関係を示す図であ
る。

いわゆるＬＤ−Ｖａｃ法によるステンレス鋼精錬設備を
配した一連の製鋼工程は１通常はＪＩＳＧ２２０１に規
定される製鋼用銑（溶銑、冷銑）や同じ＜　Ｇ２４０］
に規定される鉄屑類やその他諸々の原材料の主原料と若
干の副原料から成る原料を電気炉により溶解する溶解工
程、転炉において酸素吹錬による大気圧下での脱炭精錬
工程、真空取鍋脱ガス設備による真空脱炭且つ真空脱ガ
ス精錬工程から成っている。このような諸設備を備えた
一連の製鋼工程を経てステンレス鋼溶鋼が製造され、引
続いて連続鋳造若しくは造塊の鋳造工程を経てステンレ
ス鋼の鋳片若しくは鋼塊となるのである。

さて、本発明の製造方法はこのようなステンレス鋼の一
連の製鋼工程をを利用して行われるのであるが、本発明
で対象とするＦｅ−高Ｎｉ合金鋼を製造するには、先ず
第一にステンレス鋼の製鋼に用いられた諸設備からの主
としてＣｒの汚染を極力少なくするために、当該合金鋼
を製造するに先立って鋼若しくは鋼屑を製鋼し製造して
上記諸設備である各炉や取鍋の内壁に付着し残留してい
るＣｒ含有の金属類及びスラグをこの内壁から溶かし去
り除去してやる必要がある。

その際に、主原料としてＦｅ及びＭｎ成分以外の金属成
分を極力含有していない製鋼用銑及び／又は鉄屑などを
用いると共に製鋼中には当然のことながら余計な金属成
分を含有する原料などを添加しないことが必要である。

従って、前記の製鋼工程を経て製造された鋼は、Ｆｅ、
　Ｍｎ成分以外にＣｒをはじめとしてＮｉなどの成分を
僅かながら含有したものとなる場合が多く、許容される
範囲でＪＩＳに規定された普通鋼や特殊鋼に製鋼すれば
よいのである。ＪＩＳ規格外の場合は成分既知の鋼屑と
して、次のステンレス鋼製造時の原料にしてもよいので
ある。

次に電解ニッケル、高炭素及び低炭素フェロニッケル、
製鋼用銑、　ＪＩＳＧ２４０１に規定される鉄屑でＦｅ
、　Ｍｎ、　Ｎｉ成分以外の金属成分を極力含有しない
ものなどを適宜組合せ配合された主原料と、コークス等
の加炭材、ＦｅＳｉ等のＳｊ源、　ＣａＯやＣａＦ２等
の造滓剤などの副原料とを合わせて電気炉に投入し溶解
してＦｅ及びＮｉ酸成分含有する含Ｎｉ溶銑を製造し、
この溶銑と共にあるスラグを排滓する。

得られた含Ｎｉ溶銑を転炉工程に移し、炉内の当該溶銑
に対して酸素吹錬を行い脱炭と共に脱リン。

脱クロムを行う。ＰとＣｒとは酸素との親和力が比較的
強い元素であるために、Ｃと同様に酸化反応により溶銑
から除去することが出来る。従って、この脱リン、脱ク
ロムは転炉にて脱炭を兼ねて酸素吹錬を行うことにより
、いずれも酸化物となしスラグ化することにより進行す
る。しかし、これらの酸化反応は第１図及び第２図に示
す如く、溶銑温度が１７００℃を超えると脱リン、脱ク
ロムの効率が極端に悪くなり、溶銑が溶融状態である限
り溶銑温度が１７００℃以下の低温であるほど有利に進
行するのである。

そして溶銑温度が１７００℃以下で酸素吹錬して脱リン
、脱クロムを行っても、溶銑中の（Ｐ）、　（Ｃｒ）（
ｐｐｍ）が目標成分濃度値以下まで下がらなかった場合
は、−旦炉内の内容物を取鍋に移してスラグを排滓した
後に、溶鉄のみを転炉に戻し、８源。

造滓剤としてのＣａＯを添加して再び脱リン、脱クロム
のための二次酸素吹錬を追加して行うのが良い。その理
由は炉内の内容物を取鍋に移してから溶銑のみを再び炉
内に戻すことによって、スラグが除去されると共に何よ
りも溶銑の温度が下がって脱リン、脱クロムが有利に進
行し易いからである。

このようにして溶銑中の［Ｐ）、　［Ｃｒ）（ｐｐｍ）
含有量がそれぞれ目標成分濃度値以下となってもＣの含
有量が目標成分濃度値以下になるまで酸素吹錬を続ける
。脱炭は、ステンレス鋼精錬の場合と異なって、溶銑中
のＣｒの含有量が非常に少ないために有利に進行するの
でこの転炉での酸素吹錬で充分であり、目標炭素成分濃
度値（％）以下になるまで一挙に最終脱炭を行い溶鋼と
する。

この転炉での酸素吹錬が終了したとき又は終了に近い時
期に１次工程の真空取鍋脱ガス設備での温度降下や更に
脱ガス処理後の鋳造工程における温度降下に備えて必要
に応じてＦｅＳｉ等を投入してＳｉと酸素との酸化熱に
よって必要な温度にまで昇温させた含Ｎｉ溶鋼となすの
である。この昇熱の際に、ＦｅＳｉ等と共にＣａＯを造
滓剤として投入するのが好ましい。

以上に説明したように、転炉における脱リン。

脱クロム、最終脱炭及び昇熱が終了したら、炉内からス
ラグを排滓して含Ｎｉ溶鋼のみを取鍋に移すか若しくは
炉内内容物を一旦取鍋に移してスラグを除去した後に、
取鍋を真空取鍋脱ガス設備にセットして取鍋内の含Ｎｉ
溶鋼の脱窒前を行う。この脱窒前は、溶鋼中のｏ、ｓ：
ａ度に大きく影響され、取り分は第３図に示す如く溶鋼
中の〔Ｏ″Ｊ′ＩＩＡ度に大きく影響され、［０）濃度
が３００ｐｐｍ以下の場合に脱窒率（％）は大きい。

従って、この真空脱ガス処理による脱窒前を効率良く行
うには、処理前に脱硫用並びに塩基度調製用造滓剤とし
てＣａｂ、　ＣａＦ２等を投入し脱硫すると共に特に溶
鋼をサンプリングして分析し必要な計を例えばＦｅＳｉ
等の合金の形で投入して脱酸処理を施し、溶鋼中の〔○
〕濃度を３００ｐｐｍ以下にしておくことが好ましい。

このように脱酸処理の施された含Ｎｉ溶鋼を真空脱ガス
処理を行い脱窒前を行うのであるが、この真空脱ガス処
理条件は、含Ｎｉ溶鋼の温度が１６００〜１７００℃、
真空減圧度が７６０〜Ｉ　Ｔｏｒｒの範囲で調節し、取
鍋底部のポーラスプラグから取鍋内に溶鋼１トン当り１
〜５Ｑ／分程度の流量のアルゴンガスを通気して溶鋼を
撹拌しながら脱ガスを行うのである。

以上の処理条件で、含Ｎｉ溶鋼中の窒素の含有量をＦｅ
−高Ｎｉ合金鋼に要求される程度に低くすることが出来
る。また、この取鍋内における溶鋼の真空脱ガス処理を
行う際に、溶鋼をＦｅ−高Ｎｉ合金鋼として有すべき成
分濃度に調製するために、その成分例えばＮｉ、　Ｍｎ
等を電解ニッケル、低炭素フェロマンガン等の形で取鍋
に投入することが行われる。

以上の如くして品質の良いＦｅ−高Ｎｉ合金鋼を効率良
く製造することが出来る。

〔実施例〕

以下に、実施例により本発明に係るＦｅ−高Ｎｉ合金鋼
の製造方法を更に具体的に説明する。

ステンレス鋼の製造に用いられている電気炉並びにＬＤ
−Ｖａｃ法による転炉及び真空取鍋脱ガス設備を利用し
、３０〜８０％の範囲の種々の高Ｎｉ含有量のＦｅ−高
Ｎｉ合金鋼が製造したが、そのうちの代表的な１実施例
を以下に説明する。

成分目標濃度値として、　Ｃ：　０．０２％以下、　Ｓ
ｊ　：０．２５％以下、　Ｍｒ＋　：　０．５０−０．
８０％、　Ｎｉ　：　４０．０−４２．０％、　Ｃｒ　
：　０．１０％以下、　Ｐ　：　０．００５％以下、Ｓ
二０．００３％以下、　Ｏ：　５０ｐｐｍ以下、　Ｎ　
：　３０ｐｐｍ以下。

その他のＣｕ、　Ｍｌ、　Ｃａ等も極力低い各成分濃度
値を有する４２％の高Ｎｉ含有量のＦｅ−高Ｎｉ合金鋼
を製造した。

先ず、普通鋼の鉄屑などの主原料をＣａＯ、コークスな
どの副原料と共に電気炉に装入し溶解して一次溶銑を製
造し、この溶銑を転炉に移して酸素吹錬を行って脱炭精
錬した後、これを真空取鍋脱ガス設備で真空脱ガス処理
してＪＩＳＧ３１３１に規定される熱間圧延軟鋼Ｓ　［
１ＨＣを製造した。

次に、主原料としての電解ニッケル２８トン及び普通鋼
の鉄Ｒ３２トンを、副原料としてのＣａＯ：　８００ｋ
ｇ　、　ＣａＦ、　：　２５０ｋｇ　、　ＦｅＳｉ　：
　２００ｋｇ　、コークス：　２０００眩と共に前記電
気炉に投入し溶解して含Ｎｉ溶銑を製造し、この溶銑を
転炉に移して酸素吹錬を行って脱リン、脱クロム及び脱
炭を行った。酸素吹錬後の溶銑中のリン及びクロムの含
有量がそれぞれ０．００６％、　０．１８％でいずれも
目標成分濃度値以上でＨ６つ溶銑温度が１７３０℃であ
った。そこで−旦この溶銑とスラグとを共に取鍋に移し
て除滓した後、再度この溶銑のみを転炉に戻した。この
ときの溶銑温度は１５８３°Ｃに下がっていた。

そこで、この転炉内の溶銑にＦｅＳｉ　（Ｓｉ　：　７
５％）を１２００ｋｇ、　ＣａＯを３４７０ｋｇ装入し
て２回目の酸素吹錬を８分間行った。この２回目の酸素
吹錬後のリン及びクロムの含有量がいずれも目標成分濃
度値の範囲に人っていると共にＣ含有量が０．０１８％
で目標成分濃度値の範囲に入り最終脱炭がなされており
、しかも酸素吹錬終了時には溶鋼温度が１８２０℃で充
分昇温しでいたので、除滓してこの溶鋼を取鍋に移し、
ＷＪ鋼をサンプリングした後、取鍋を真空取鍋脱ガス設
備にセットした。

この真空脱ガス処理前サンプルを分析した結果、溶鋼中
の〔Ｏ〕濃度が１２００ｐｐｍであったので、これにＦ
ｅＳｉを１８０ｋｇ装入すると共にＮｉ、Ｍｎ濃度値を
目標範囲内に調整するために電解ニッケル：４００ｋｇ
。

低炭素フェロマンガン合金（Ｌ／ＣＦｅｒｎ）　　：　
４００ｋｇを装入し、取鍋底部のポーラスプラグからア
ルゴンガスを吹き込むことによって溶鋼に攪拌効果を与
えたところ、（０）濃度値が２５０ｐｐｍに下がったの
で、造滓材としてＣａＯを７５０　ｋｇとＣａＦ２を２
３０ｋｇとを装入し引続きアルゴンガスを吹き込みなが
ら真空脱ガス処理を開始し当処理を１６分間行った。

以上の各段階における諸成分濃度値、温度２重量の結果
を別表に示す。

別表に示す如く、真空脱ガス処理後の諸成分濃度値及び
温度とも満足出来る溶鋼が得られたので、＝１５− 真空脱ガス設備から取鍋を取り出し、常法の鋳造工程で
鋳造して所定寸法形状のＦｅ−高Ｎｉ合金鋼の素材を得
た。

以下余白 ブ／ 晰 二 些 霧 巳 新 あ 屈 〜 刺 ℃ 口 ＝ 冨 〔発明の効果〕 以−に詳述した如き本発明に係るＦｅ−高Ｎｉ合金鋼の
製造方法によれば、電気炉等の溶解炉で得られる溶銑を
精錬する転炉及び真空取鍋脱ガス設備を備えたいわゆる
ＬＤ−Ｖａｃ法による既設のステンレス鋼精錬設備から
成る一連の製鋼工程を利用してＦｅ−高Ｎｉ合金鋼を製
造するときに、脱炭は勿論のこと、上記諸設備の内壁に
付着残留して混入するＣｒ。

原料から或いは］二程中に入り込むＰ、Ｓ、Ｏ，Ｎ。

金属類等の不純物を充分除去することを可能とし、格別
な専用設備を必要とすることなく多量のステンレス鋼の
製鋼の中にあって生産性良く製造出来るので、安定した
品質のものが低コストで得られ安価に供給することが出
来るようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は転炉における酸素吹錬時の溶銑中の（Ｐ）（ｐ
ｐｍ）と温度との関係を示す図、第２図は同じく転炉に
おける酸素吹錬時の溶銑中の〔針］　（ｐｐｍ）と温度
との関係を示す図、第３図は真空取鍋脱ガス設備におけ
る真空脱ガス処理前の溶鋼中の（０）（ｐｐｍ）と同処
理による脱窒率（％）との関係を示す図である。 ８　８　　イ　　８ （％）市べ　ｒｌ　■ ＣＯ匂つ　　　　く

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　溶解炉による主副原料の溶解工程、転炉において酸
   素吹錬による大気圧下の脱炭精錬工程、真空取鍋脱ガス
   設備による真空脱炭且つ脱ガス精錬工程から成る工程を
   順次経るステンレス鋼の製造に供した製鋼工程を利用し
   て、Ｎｉ含有量３０％以上のＦｅ−高Ｎｉ合金鋼を製造
   する方法であつて、当該Ｆｅ−高Ｎｉ合金鋼の製造に先
   立つて、先ずＦｅ及びＭｎ成分以外の金属成分を極力含
   有しない製鋼用銑及び／又は鉄屑を主原料として前記製
   鋼工程を経由する溶解、精錬を行い、前記製造工程中に
   供された各炉及び取鍋の内壁に付着し残留している金属
   類及びスラグを除去する鋼若しくは鋼屑を製造し、次い
   で前記溶解工程で溶解されＦｅ及びＮｉ成分を含有する
   含Ｎｉ溶銑を転炉工程に移し、更にこの転炉内の前記含
   Ｎｉ溶銑を１７００℃以下の溶融状態で酸素吹錬して脱
   リン、脱クロムを行い、引続き酸素吹錬して目標炭素成
   分濃度値（％）以下になるまで最終脱炭を行うと共に昇
   熱して含Ｎｉ溶鋼となし、最終的にこの含Ｎｉ溶鋼と共
   にあるスラグを除き当該溶鋼のみの入つた取鍋を前記真
   空取鍋脱ガス設備にセットし、減圧下で脱窒素を行うこ
   とを特徴とするＦｅ−高Ｎｉ合金鋼の製造方法。 ２　請求項１に記載の方法における転炉の酸素吹錬によ
   る含Ｎｉ溶銑の脱リン及び脱クロムが充分でなかつた場
   合において、転炉の酸素吹錬後に一旦内容物を取鍋に移
   してスラグを除いた後に、当該含Ｎｉ溶銑を再び転炉に
   戻すことにより温度の低下した当該溶銑に二次酸素吹錬
   を追加して行つて脱リン及び脱クロムを行つた後、引続
   き酸素吹錬して最終脱炭すると共に昇熱して含Ｎｉ溶鋼
   となすことを特徴とするＦｅ−高Ｎｉ合金鋼の製造方法
   。 ３　真空取鍋脱ガス設備にセットされた取鍋内の含Ｎｉ
   溶銑を減圧下で脱窒素を行うに先立つて、当該溶鋼中の
   酸素濃度を３００ｐｐｍ以下とすることを特徴とする請
   求項１に記載のＦｅ−高Ｎｉ合金鋼の製造方法。