JPH03211216A - 高Ａｌ含有ステンレス鋼の精錬方法 - 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ＶＯＤ法により高Ａｌｌ含有ステンレス鋼を製
造する方法に係り、特にＡｆｆｉの添加歩留りを高め、
バラツキを少なくすることにより＾ｉ原単位を低減し、
製品ステンレス鋼のＡｆｆｉの成分調整を容易にする精
錬方法に関する。

（従来の技術） ステンレス鋼にＡｌを添加すると、耐酸化性あるいは耐
熱性が改善される０例えば、ＪＩＳの５Ｕｓ４０５鋼は
１２〜１３Ｃ「フェライト系ステンレス鋼にＡｌを０．
１〜０．３％含有させて耐酸化性を向上させた鋼種であ
る。また、インコロイ８００　（商品名）は、Ａｉおよ
びＴｉをそれぞれ０．１〜０．６％含有させたオーステ
ナイト系耐熱鋼であり、高温におけるクリープ強さが大
きく耐酸化性にも優れているので耐熱鋼として石油化学
工業用のリフオーマ、クラッキングチェーブ等に用いら
れている。

このように耐酸化性、耐熱性に優れた高Ａｌｌ含有ステ
ンレス鋼は、従来電気炉で溶製された高炭素ステンレス
溶鋼をＶＯＤ法で脱炭精錬して製造されている。すなわ
ち、高炭素ステンレス溶鋼を減圧下の０！吹錬で脱炭し
た後、常圧下で合金用および還元用のＡｌと、還元剤お
よび造滓剤を溶鋼表面に上置き添加し、その後、所定の
真空度まで減圧するとともに、炉底のポーラス耐火物か
らＡｒガスを吹き込んで溶鋼を十分攪拌して、脱炭期に
生成したクロム酸化物の還元と、低融点、高塩基度のＣ
ａＯＡ　ｌ　ｚＯｚ系スラグによる脱酸、脱硫を効率的
に進めるようにしている。

高Ａｌ含有ステンレス鋼の製造ではＡｌの成分調整のた
め、合金用Ａｆｆｉ添加歩留りの向上、安定化が重要な
課題であるが、従来法の金属Ａｌ添加法にはつぎに述べ
るような問題点があった。

すなわち、減圧脱炭後のステンレス溶鋼表面は、脱炭と
の同時酸化で生成した高融点のクロム酸化物系スラグで
覆われており、添加した金属Ａｌはこのスラグの上に上
置きされて溶融し、還元用に添加したＡｌはクロム酸化
物を還元してＡ　ｌ　ｚｏｘを生成し、同時に添加した
生石灰を滓化してＣａ０Ａ　Ｎ　、０．系低融点スラグ
（Ｃａ０４９．３％、Ａ　１　ｚ（ｈ５０．７％の共晶
温度１３９５°Ｃ）が、溶鋼表面を被覆する。

合金用に添加した溶融ＡＰ（比重２．７）は、ＣａＯ−
へ１２０．系低融点スラグ（１６００°Ｃで比重約２．
８）の表面に浮き、真空処理中に蒸気圧の高いＡｌは、
溶鋼中へ拡散合金化する前に一部が蒸発、揮散する。こ
のため、合金用Ａｌ添加歩留りが低く、バラツキも大き
かった。

（発明が解決しようとする課Ｂ） 本発明は、前記の従来技術における問題点を解決するこ
とを課題とし、特に、ＶＯＤ精錬法で高Ａｌ含有ステン
レス鋼を製造するのに際し、合金用Ａｆｆｉの添加歩留
りが高く、かつ、バラツキの少ない精錬方法を提供する
ことを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明者は、ＶＯＤ法により高Ａｌ、含有ステンレス鋼
を製造するのに際し、金属＾２の添加方法および減圧還
元工程における減圧方法について種々検討を重ね、次の
ような知見を得た。

■炉底に取り付けたポーラスプラグからＡｒガスを吹き
込むと、溶鋼表面のＡｒガス吹出し部では減圧脱炭精錬
で生成したクロム酸化物系スラグが排除され、溶鋼表面
が露出する。そこで、Ａｌを溶鋼表面露出部の浴面下に
押し込む（以下、これを「浸漬添加」という）ことによ
って溶鋼中に添加することができる。

■金属Ａｊ２を溶鋼中に浸漬添加すると、蒸気圧の高い
純溶融ｉが溶鋼表面あるいはＣａＯＡ　ｊ！　ｚ０３系
の低融点スラグ表面に浮き上がるのを抑制することがで
きる。

■上記のＡｌ添加方法を採り、さらにＡｌが溶鋼中に拡
散、合金化するまでは真空度をあまり上げない（４０Ｔ
ｏｒｒ以上の低真空度とする）ことによりＡｌの蒸発揮
散ロスを少なくし、合金用Ａｌ添加歩留りを高く、かつ
バラツキを少なくすることができる。

本発明は上記の知見に基づいてなされたものであって、
その要旨は、［ステンレス溶鋼を減圧下の酸素吹錬で脱
炭精錬するＡ工程、常圧下で脱炭後のステンレス溶鋼に
Ａｆｆｉ、還元剤および造滓剤を添加するＢ工程、およ
び所定の真空度まで減圧しながら還元精錬するＣ工程を
経て、高Ａｌ含有ステンレス鋼をＶＯＤ法により製造す
るに際し、Ｂ工程においてはＡｌを溶鋼浴面下に浸漬添
加すること、およびＣ工程においては、上記Ａｆｆｉが
溶鋼中に拡散するに充分な時間が経過するまでは４０Ｔ
ｏｒｒ以上の低真空に維持することを特徴とする高Ａｌ
含有ステンレス鋼の精錬方法ｊにある。

上記本発明方法において、Ａの工程（酸素吹錬で脱炭精
錬する工程）は通常の条件で行ってよい。

対象となる溶鋼は、転炉、電気炉、等で溶製した炭素含
有量の高い溶鋼である。

本発明方法の特徴の一つは、Ｂの工程における八１の添
加を、浸漬添加法で行う点にある。脱炭ステンレス溶鋼
に添加するＡｌは、脱炭との同時酸化で生成したクロム
酸化物の還元剤および高Ａｆｆｉ含有ステンレス鋼を製
造する合金剤となるものである。

前述のとおり、Ｂの工程では炉底から吹き込まれる攪拌
用のＡｒガスによって、溶鋼表面にはスラグが排除され
た裸の場面ができる。この部分に、例えば、金属Ａｌを
鉄製の容器に詰めて投入する。

Ｂの工程では、還元剤、造滓剤を添加するのであるが、
還元剤としては溶鋼中の５ｉｉｌｌ１度が製品目標値よ
り低い場合には、Ｆｅ−５ｉ合金鉄を用いることもでき
る。

造滓剤としては生石灰が用いられるが、滓化を促進する
ため蛍石等の媒溶剤を添加してもよい。

本発明方法の第二の特徴は、Ｃの工程、即ち減圧しつつ
還元精錬を行う工程において、減圧のパターンを従来の
それと大きく変えたことにある。

以下、上記の二つの特徴について詳しく説明する。

（作用） 第１表は、電気炉で溶製したＦｅ　−２５Ｃｒ　−２５
Ｎ　ｉ　−０，５Ａ　ＩＶ、（目標）綱をＶＯＤ炉に移
し、減圧下で酸素脱炭処理した後の溶鋼中に、金属Ａｌ
を鉄の容器にいれて投入する方法で浸漬添加した場合と
、従来のように酸化性スラグに覆われた溶鋼上に上置き
添加した場合の合金用Ａｌ添加歩留りを示すものである
。なお、造滓剤はいずれの場合も酸化性スラグに覆われ
た溶鋼上に上置きしており、その後、炉蓋を占めて真空
引きを開始し、１８分の真空処理を行った。

第１表の減圧パターンの欄に本発明法と記したのは、第
１図に「本発明法」として示した減圧パターン、即ち、
減圧開始後、２００Ｔｏｒｒに５分間、４０Ｔｏｒｒに
５分間保持し、真空処理末期に０．４Ｔｏｒｒに３分間
保持するパターンであり、従来法というのは、同じく第
１図に示す７６０Ｔｏｒｒから０．４Ｔｏｒｒに直接排
気する減圧パターンである。

第１表に示すように、金属Ａｆｆｉを溶鋼中に押し込む
浸漬添加を行うと、溶鋼上に上置き添加するのに比べて
合金用Ａｌ添加歩留りが向上する。特に、Ａｌの蒸発ｔ
ｉＪ散が抑制される本発明法の減圧パターンの場合は、
浸漬添加による合金用Ａｌ添加歩留りの向上効果が大き
い。

次に、減圧還元工程における減圧パターンを種々変更し
た試験を行った。即ち、減圧脱炭処理後の前記のステン
レス溶鋼に合金用５．５ｋｇ／ｌ、還元用６．０ｋｇ／
ｌの金属Ａｌを浸漬添加し、生石灰２０ｋｇ八、蛍石３
ｋｇ／ｌを溶鋼上へ上置き添加した後、第２図および第
３図に示す減圧パターンで減圧還元精錬を行った。減圧
還元処理の全時間はいずれも１８分間とした。

このような種々の減圧パターンによる溶鋼中１の到達含
有量（重量％）と合金用としてのＡｌの添加歩留りを第
２表および第３表に示す。

第２表に、第２図に示すような段階的に真空度をよくす
る減圧パターンを採用した場合の合金用Ａｌ添加歩留り
およびＡｌ到達含有量を示す、第２表に見られるように
、減圧初期に高真空になる従来法ではＡｌの蒸発揮散が
多く、合金用Ａｌ添加歩留りは７２．７％と低い、途中
保持真空度が３０↑ｏｒｒ　（比較法１）の場合は、７
８．２％に向上するが、まだ不十分である０本発明法１
のように保持真空度を４０Ｔｏｒｒにすると合金用Ａｌ
添加歩留りは８３．６％に向上し、更に本発明法２のよ
うに２００Ｔｏｒｒに一旦保持してから４０Ｔｏｒｒで
再度保持するパターンによれば、８５．５％まで向上す
る。なお、−層低真空側の５０Ｔｏｒｒで保持する本発
明法３のパターンでは、本発明法ｌに較べて実質的な合
金用Ａｌ添加歩留りの向上は認められなかった。

以上の結果から、減圧開始から１２分経過するまでの真
空度を４０↑ｏｒｒ以上とすると、その間に金属Ａｌの
溶鋼中への拡散、合金化が進み、その後、４０Ｔｏｒｒ
未溝の高真空にしても合金化したＡｌの蒸気圧は純Ａｌ
よりも低いのでＡｌの蒸発揮散は抑制され、合金用Ａｌ
添加歩留りが従来法より高くなることがわかる。

第３表に、第３図に示すようなパターンを採用した場合
の合金用Ａｎ添加歩留りおよび成分到達含有量を示す。

常圧（７６０Ｔｏｒｒ）から４０Ｔｏｒｒでの保持終了
までの時間が９分の比較法２では、Ａｌの拡散、合金化
が終了する前に０．４Ｔｏｒｒの高真空まで減圧される
ため、一部のＡＩが蒸発揮散し、合金用Ａｌ添加歩留り
は従来法より歩留り値で約２％の向上にとどまっている
。しかしながら、常圧から４０Ｔｏｒｒ保持終了までの
時間が１１分の本発明法４．１３分の本発明法２．１５
分の本発明法５では合金用Ａｆｆｉ添加歩留りは８４〜
８７％に向上し、合金用Ａｌ原単位５．５ｋｇ／ｌの添
加で到達Ａｌ含有量０．４６〜０．４８％が得られてい
る。

第３表には、各処理法によって得られた最終溶鋼の成分
到達含有量を併記しである。そのデータかられかるよう
に、本発明方法２．４では到達０（酸素）含有量は０．
００１４〜０．００１５％、到達Ｓ含有量は０．０００
４〜０．０００５％で脱酸、脱硫も所定の真空処理時間
内に完了している。

第３表の本発明法５および６は、第３図に示すように、
常圧から４０Ｔｏｒｒでの保持終了までの時間を１５分
および１７分にしたものである。この場合、合金用Ａｌ
添加歩留はいずれも８７％と高いが、全処理時間を１８
分とする操業では脱酸、脱硫に必要な０．４Ｔｏｒｒで
約３分という保持時間が取れないため、到達Ｓ含有量、
到達０含有量が高くなっている。このような場合は、全
処理時間を長くして脱酸、脱硫に必要な時間を確保する
という対策をとってもよいが、多少合金用Ａｌ添加歩留
がわるくても、本発明法２のように４０Ｔｏｒｒでの保
持時間を必要最小限の時間に短縮する方が望ましい。

以上の第２表および第３表の結果から、減圧還元工程（
Ｃ工程）では、添加したＡｌが充分に溶解し、溶鋼中に
拡散して合金化するまで、例えばＢ工程とＣ工程の合計
処理時間が１８分の場合には、減圧開始から１０〜１５
分経過するまで、炉内の真空度を４０Ｔｏｒｒ以上の低
真空度に保ち、その後、脱硫、脱酸精錬のための約０．
４Ｔｏｒｒの真空度まで減圧することによりＡｌの蒸発
揮散を防止することができ、合金用Ａ１添加歩留を向上
できることは明らかである。

以下、実施例によって本発明の効果を具体的に説明する
。

（実施例） 第４表に示す組成の鋼を電気炉で溶製し、■ＯＤ炉で本
発明の精錬方法によりＦｅ−２５Ｃｒ　　２５Ｎｉ　−
０，５ｉ綱を製造した。

ＶＯＤ炉では、まず１５０〜２５０Ｔｏｒｒ、　３０分
間の酸素吹錬脱炭によりＣ含有量が０．０５％になるま
で脱炭した。その後、ポーラスプラグからの＾ｒガス吹
き込みで湯面スラグを排除して溶鋼表面を露出させ、そ
の部分に常圧下で金属Ａ１合金用５．５ｋｇ／ｌ、還元
用６ｋｇハ、合計１１．５ｋｇ／ｌ）を、鉄製の缶にい
れて溶鋼中に浸漬添加し、造滓剤（生石灰２０ｋｇ／　
ｔ、蛍石３ｋｇ／ｌ）を溶鋼上に上置き添加して減圧還
元精錬を実施した。減圧還元精錬の全時間は１８分間と
した。

減圧パターンは第１図に本発明法として示したパターン
によった。即ち２００Ｔｏｒｒおよび４０Ｔｏｒｒの真
空度でそれぞれ５分間保持した後、０．４Ｔｏｒｒに減
圧し、３分間保持して脱酸、脱硫を完了させた。

常圧（７６０Ｔｏｒｒ）から４０Ｔｏｒｒでの保持終了
までの経過時間は１３分間とした。この条件で精錬した
のは９チヤージである。

（比較例） 実施例と同じ組成の鋼を電気炉で溶製し、■ＯＤ炉で従
来の精錬方法によりＦｅ−２５Ｃｒ−２５Ｎｉ　−０，
５Ａｌ鋼を製造した。金属Ａ１合金用７ｋｇ八、還元用
６ｋｇ／ｌ、合計１３ｋｇ／ｌ）を溶鋼上に上置き添加
したこと、減圧パターンは第１図に従来法として示すパ
ターンで０．４Ｔｏｒｒに直接減圧したこと以外は実施
例と同様の条件にした。比較例のチャージ数は１５であ
る。

第５表に実施例および比較例の減圧還元精錬後の溶鋼組
成および合金用Ａ１添加歩留を示す０表中＊印はバラツ
キ範囲を示す。

合金用Ａｌ平均添加歩留りは、実施例の方が歩留値で１
６．９％も比較例より高くなりバラツキも減少し、特に
、マイナス側のバラツキが半減した。

このため、実施例では、比較例より１．５ｋｇ八少へい
ｉ原単位でほぼ等量のＡｌを含有するステンレス溶鋼を
製造できた。実施例の平均到達ＳおよびＣ含有量は比較
例と大差な（、高真空（約０．４Ｔｏｒｒ以下）の保持
時間が比較例より少ない実施例でも比較例と同じように
脱酸、脱硫が進行していた。

（以下、余白） （発明の効果） 本発明の方法によれば、高Ａｎ含有ステンレス鋼をＶＯ
Ｄ法で溶製する際の金属＾２の蒸発連敗を防止すること
が可能となり、合金用ＡＮ添加歩留りを高くし、バラツ
キを少なくすることができるので製品Ａｊ２含有量の成
分調整が容易になる。

さらにＡｌ原単位の低減により大きな経済効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来法と本発明方法の代表例における減圧還
元工程の減圧パターンを示す図である。 第２図は、第１図と同様の図で、主として減圧保持の真
空度の相違を示す図である。 第３図は、同じく保持時間の相違を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ステンレス溶鋼を減圧下の酸素吹錬で脱炭精錬するＡ
   工程、常圧下で脱炭後のステンレス溶鋼にＡｌ、還元剤
   および造滓剤を添加するＢ工程、および所定の真空度ま
   で減圧しながら還元精錬するＣ工程を経て、高Ａｌ含有
   ステンレス鋼をＶＯＤ法により製造するに際し、Ｂ工程
   においてＡｌを溶鋼浴面下に浸漬添加すること、および
   Ｃ工程において、上記Ａｌが溶鋼中に拡散するに充分な
   時間が経過するまでは４０Ｔｏｒｒ以上の低真空に維持
   することを特徴とする高Ａｌ含有ステンレス鋼の精錬方
   法。