JPH04254509A - 高クロム鋼の精錬方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、クロム含有量の高い溶
鋼を極低炭素量まで脱炭するための精錬方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】高クロム溶鋼の脱炭法として広く実施さ
れているＡＯＤプロセスは、脱炭が進んで溶鋼中のＣ濃
度が低下してくるとＣｒが酸化されやすくなるから、精
錬のために吹き込むガスの中のＡｒの比率を高くしＯ２
の比率を低くして、Ｃｒの損失が少なくなるようにして
いる。

【０００３】ところが、低Ｃ領域では脱炭速度が低下し
て所望のＣ濃度に到達するまでに長時間を要する上に、
吹込ガス中のＡｒの比率を高めれば、当然にＡｒの消費
が増えて不経済である。

【０００４】そこで、Ａｒに代えて同じく非酸化性のＮ
２ガスを使用することが行われているが、適用できる鋼
種に制約がある。

【０００５】非酸化性ガスとしてＡｒを用いるにせよＮ
２を用いるにせよ、低Ｃ領域における脱炭を促進する方
策として、真空精錬法の利用がある。　　たとえば特公
昭６０−１００８７に記載の方法は、高クロムステンレ
ス鋼を０．０３％以下の低炭素量に精錬するために、常
圧でＯ２による脱炭をＣ：０．２〜０．４％まで行ない
、その後は、非酸化性ガスによる撹拌は続けるがＯ２の
吹き込みは停止し、鋼浴上の圧力を約１０Ｔｏｒｒ以下
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、所望の脱炭を行なうものである。

【０００６】上記の方法は、比較的高Ｃ濃度のレベルか
らＯ２の供給を止めるから、Ｃｒの酸化による損失がそ
れだけ少なくて済むものの、急激な真空の適用はＣＯガ
スの大量発生をひきおこし、爆発の危険を招く。　　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
が長くなって鋼浴温度が低下すれば反応が遅くなるとい
う、別の悩みが出てくる。　　また、圧力を１０Ｔｏｒ
ｒ以下という低圧にすれば、溶鋼のスプラッシュが激し
くなって、合金材料投入用ホッパーが閉塞するなどの問
題が生じる。　　そのため、この方法においては、脱炭
の間に酸化されたＣｒを回収するために還元剤の添加を
最終的な脱炭と同時に行なうことは、事実上不可能であ
る。　　脱炭終了後に還元剤を添加すればＣｒ回収はで
きるが、精錬時間は長くなる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の基本的な目的
は、高クロム溶鋼の脱炭精錬において、真空の適用によ
る脱炭の促進を、ＣＯガスの大量発生がひきおこす爆発
の危険を招くことなく、実現する精錬方法を提供するこ
とにある。

【０００８】本発明のさらなる目的は、溶鋼のスプラッ
シュを実際上差し支えのない程度に抑えて、還元剤の添
加によるＣｒ回収を最終的な脱炭と同時に行なうことを
可能にした精錬方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の高クロム溶鋼の
精錬方法は、基本的には、図１に示すように、精錬容器
（１）内で高クロム鋼の溶鋼（２）中にガス（３）を吹
き込んで脱炭を行なう精錬方法において、溶鋼中のＣ濃
度が０．１５〜０．０５％に低下するまでは、吹込ガス
として非酸化性ガスとＯ２と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、容器内を２００〜１５
Ｔｏｒｒに減圧するとともに、吹込ガスとして非酸化性
ガスのみを使用することを特徴とする。

【００１０】本発明の高クロム溶鋼の精錬方法の好まし
い態様は、上記した基本的な方法に対して、Ｃ濃度が０
．１５〜０．０５％に低下した後の精錬段階において、
溶鋼に還元剤を添加してクロム酸化物を還元し、クロム
を回収することを付加した精錬方法である。

【００１１】

【作用】精錬容器（１）内で高クロム鋼の溶鋼（２）中
に、非酸化性ガスたとえばＡｒとＯ２との混合ガスを吹
き込むと、溶鋼はガス（３）による撹拌を受け、その間
にＯ２による脱炭が進む。　　Ｃ濃度が０．１５〜０．
０５％に低下したならば、Ｏ２の供給を止め、非酸化性
ガスの吹き込みを続けるとともに、真空吸引を行なって
、鋼浴上の圧力を２００Ｔｏｒｒ以下１５Ｔｏｒｒまで
の範囲に向けて低下させる。

【００１２】前記したように、Ｃ濃度０．２〜０．４％
のレベルで真空を適用すると、多量のＣＯガスが発生し
（主として　　Ｃｒ２Ｏ３＋Ｃ→３ＣＯ↑＋２Ｃｒ　　
の反応によると考えられる）、精錬容器の上部空間また
は排ガスダクト内でＯ２と反応して爆発するおそれがあ
る。　　いうまでもなく爆発は、作業者の安全を確保し
、装置の損傷を避ける上で防がなければならない。　　
こうした爆発の危険が実質上なくなるＣ濃度が、０．１
５％またはそれ以下である。

【００１３】真空吸引の開始はＣ濃度０．０５％までの
間に行なうべきであって、低炭素領域まで大気圧下のＯ
２脱炭を続けると、Ｃｒの酸化量が多くなって、後の工
程で還元剤を多量に投入する必要が生じて不利になる。 　　図２は、既知のＡＯＤプロセスに従って高クロム溶
鋼にＡｒ−Ｏ２混合ガスを吹き込んで脱炭を行なったの
ち、Ｆｅ−Ｓｉ（フェロシリコン）を還元剤として添加
してＣｒを還元回収する場合の、Ｃ濃度とＳｉ原単位と
の関係を示すグラフであって、Ｃ：０．０５％未満では
Ｓｉの必要量が高い。　　真空の適用をはじめるのに好
適なＣ濃度範囲は、０．１５〜０．１０％である。

【００１４】真空度は、３００ないし２００Ｔｏｒｒ程
度までは、溶鋼中のＣ成分によるＣｒ酸化物の還元すな
わち脱炭およびＣｒ回収が促進されないので、２００Ｔ
ｏｒｒ以下にする必要がある。　　一方で、急激な真空
吸引は、その負荷に耐えられる大容量の真空装置を要す
るという問題を別にしても、前述のように急激なＣＯの
発生による溶鋼とスラグの過度の撹拌およびスプラッシ
ュの発生という困難を招くから、２００Ｔｏｒｒ以下の
目標に向けて、適切な減圧速度をもって真空吸引を実施
する。１５Ｔｏｒｒの下限は、適切な減圧速度を実現す
るとともに、その圧力下でスプラッシュが実際上許容し
得る限度に止まるという理由から定めたものである。

【００１５】真空精錬時に行なう還元剤の添加は、前記
した溶鋼中のＣ成分によるＣｒ酸化物の還元、言い換え
ればＣｒ酸化物による脱炭の速度に影響を与えないこと
がわかった。　　つまり、Ｆｅ−Ｓｉなどの添加は、前
記の反応による脱炭およびＣｒ酸化物の還元と並行して
Ｃｒ回収を進めるものであって、真空精錬に要する時間
を短縮する効果もある。

【００１６】このように、大気圧下のＯ２吹き込みによ
る脱炭から真空下の非酸化性ガスだけの吹き込みによる
脱炭への精錬機構の切り換えを適切なＣ濃度レベルで行
ない、かつ真空吸引の速度および真空度の到達目標を適
切にえらぶことによって、ＣＯガスの急激な発生を避け
るとともに過大なスプラッシュを防いで、効率よく短時
間で脱炭およびＣｒ回収を行なうことができる。　　過
大なスプラッシュの防止は、還元剤の投入作業を可能に
してＣｒ回収の度合を高める。

【００１７】

【実施例】［実施例１］図１に示した構造の精錬炉に真
空吸引を可能にする真空フ−ド（４）を設けた精錬容器
（１）を使用し、Ｃ：１．２０％およびＣｒ：１８．２
％を含有する高クロム溶鋼の脱炭精錬を行なった。

【００１８】大気圧下の操業は、吹込ガスのＯ２／Ａｒ
の比を、まず６／１、次は３／１、さらに１／１と変化
させながら、２０分間にわたって行なった。　　それに
より、Ｃ濃度は０．１５％に、Ｃｒ量は１７．２％に減
少した。

【００１９】そこで、吹込ガスをＡｒ単独に変え（流量
は０．３Ｎｍ３／分・溶鋼トン）て撹拌を続け、容器に
蓋をして気密に保ち、真空吸引を開始した。　　真空精
錬の時間は５分間で、吸引開始後１分２０秒ほどで容器
内の圧力は９０Ｔｏｒｒに低下し、以後、その圧力に保
った。　　Ｃ濃度は０．０４％まで低下したが、この間
のＣｒの酸化損失は実質上認められなかった。

【００２０】［実施例２］実施例１の真空精錬段階に続
き、容器内を大気圧に戻してＦｅ−Ｓｉを投入し、Ａｒ
ガスによる撹拌をさらに５分間続けた。　　この還元操
作により、溶鋼中のＣ含有量は再び１８．２％に回復し
た。

【００２１】［実施例３］実施例２において、真空精錬
の開始と同時に、還元剤Ｆｅ−Ｓｉを投入した。これは
、真空フ−ドに外気を遮断した還元剤投入装置（図示し
てない）をとりつけておき、真空吸引を開始したところ
でこの装置を作動させることによって実施した。

【００２２】同様にＡｒガスを流量０．３Ｎｍ３／分・
溶鋼トンの割合で吹き込んで撹拌し、真空度９０Ｔｏｒ
ｒで操業して、同じ脱炭（Ｃ：０．０４％）およびＣｒ
回収（１８．２％まで回復）の成績を得た。

【００２３】［実施例４］下記３種の脱炭精錬方法にお
いて、Ｃ濃度が０．１３％に低下したのち０．０４％に
至るまでの段階における、平均の脱炭速度定数を測定し
た。

【００２４】従来の精錬プロセス：大気圧下、Ａｒ＋Ｏ
２混合ガスを使用。　　（Ａｒ／Ｏ２＝３／１）吹込量
１．０Ｎｍ３／分・溶鋼トン 実施例Ａ：実施例１において、到達真空度１００Ｔｏｒ
ｒで操業。　　Ａｒガス吹込量０．３Ｎｍ３／分・溶鋼
トン実施例Ｂ：実施例３において、還元剤Ｆｅ−Ｓｉを
種々の割合で投入した。クロム酸化物を還元するのにち
ょうど必要な量を、還元剤添加指数１であらわした。到
達真空度およびＡｒガス吹込量は実施例Ａと同じ。

【００２５】結果は図３に示すとおりであって、真空精
錬によって高い脱炭速度指数が得られたこと、および還
元剤の投入によるＣｒ酸化物の還元が脱炭速度に影響を
与えないことが、図のグラフからわかる。

【００２６】上記実施例Ｂの溶鋼において、Ｃｒ含有量
の、精錬開始時、真空精錬移行時および終了時（還元処
理後）にわたる推移をまとめて、還元剤添加指数の値と
ともに示すと、表１のとおりである。

【００２７】

【表１】

【００２８】上の結果から、還元剤の添加量がＣｒの酸
化物を完全に還元するには足らないにもかかわらず、ほ
ぼ全量の還元回収ができていることがわかる。　　これ
には、溶鋼中のＣによるＣｒ酸化物の還元が寄与してい
るものと思われる。

【００２９】図３で比較した従来技術と実施例Ａおよび
Ｂの方法をＳＵＳ３０４鋼の精錬に適用した場合の、ガ
スおよび還元剤の原単位を、精錬に要した時間とともに
対比して指数で（従来技術を基準にとった）示せば、下
記の表２のようになる。

【００３０】ただし、従来技術としては、大気圧下の混
合ガス（Ｏ２／Ａｒを、前記と同様に、まず６／１、次
に３／１、最後は１／１とした）の吹き込み２０分間に
続いて、Ｏ２／Ａｒ＝１／３の混合ガスの吹き込み（流
量は１Ｎｍ３／分・溶鋼トン）９分間を行なって、Ｃ濃
度が０．０４％になるまで脱炭し（この間にＣｒ含有量
は１６．９％まで低下）、ついで還元剤Ｆｅ−Ｓｉを投
入してＡｒガス撹拌を５分間続け、Ｃｒの還元回収をは
かる（１８．２％に回復）プロセスを実施した。

【００３１】

【表２】

【００３２】［実施例５］ＳＵＳ３０４鋼の脱炭精錬を
、実施例３の手法に従って、真空精錬を開始する、Ｃ濃
度、真空度、および撹拌用の非酸化性ガスを変えて実施
した。　　いずれの場合も、還元剤Ｆｅ−Ｓｉを添加し
た。　　結果は表３のとおりで、良好な成績を確認でき
た。

【００３３】

【表３】

【００３４】［比較例１］実施例１において、大気圧下
のＡｒ＋Ｏ２混合ガスによる精錬をＣ濃度０．２５％で
中止して真空精錬に移行したところ、その２分後に排気
ダクト内で小爆発が起り、操業中止を余儀なくされた。

【００３５】［比較例２］実施例１において真空吸引を
急ぎ、真空精錬移行２分後に真空度５Ｔｏｒｒに到達さ
せたところ、溶鋼のボイリングが激しくて始末におえな
かった。　　真空度を５０Ｔｏｒｒまで下げてボイリン
グをゆるやかにしてはじめて、操業を再開することがで
きた。

【００３６】

【発明の効果】本発明の方法によれば、高いクロム含有
量の溶鋼を脱炭精錬するに当って、常用の精錬プロセス
よりも少ないＡｒガス消費量と緩和されたＣｒ酸化量を
もって、低い炭素量まで脱炭を行なうことができる。　
　また、既知の真空精錬技術にくらべて、ガス爆発の危
険がなく、かつ溶鋼のスプラッシュが少ないから、操業
の安全度が高く、Ｃｒ酸化物の還元のためにＦｅ−Ｓｉ
などを投入することが容易であって、短縮された精錬時
間で必要な脱炭とＣｒの回収を完了することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明の精錬方法を説明するための、精錬
中の容器の断面図。

【図２】　　ＡＯＤプロセスに従って脱炭精錬を行なっ
た溶鋼に還元剤Ｆｅ−Ｓｉを添加し、Ｃｒを還元回収す
る場合の、Ｃ濃度とＳｉの原単位の関係を示すグラフ。

【図３】　　本発明の実施例において得た、脱炭速度指
数を示すグラフ。

【符号の説明】

１　　精錬容器 ２　　溶鋼 ３　　ガス ４　　真空フード

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　精錬容器内で高クロム鋼の溶鋼中にガ
   スを吹き込んで脱炭を行なう精錬方法において、溶鋼中
   のＣ濃度が０．１５〜０．０５％に低下するまでは、吹
   込ガスとして非酸化性ガスとＯ２と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、容器内を２００
   〜１５Ｔｏｒｒに減圧するとともに、吹込ガスとして非
   酸化性ガスのみを使用することを特徴とする高クロム鋼
   の精錬方法。
2. 【請求項２】　　Ｃ濃度が０．１５〜０．０５％に低下
   した後の精錬段階において、溶鋼に還元剤を添加してク
   ロム酸化物を還元し、クロムを回収することを付加した
   請求項１の高クロム鋼の精錬方法。