JPH08134528A - 極低炭素鋼の製造方法 - Google Patents

極低炭素鋼の製造方法

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JPH08134528A
JPH08134528A JP29379094A JP29379094A JPH08134528A JP H08134528 A JPH08134528 A JP H08134528A JP 29379094 A JP29379094 A JP 29379094A JP 29379094 A JP29379094 A JP 29379094A JP H08134528 A JPH08134528 A JP H08134528A
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JP
Japan
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molten steel
steel
carbon content
refining
low carbon
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JP29379094A
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English (en)
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Mitsuyuki Morishige
光之 森重
Akitoshi Teraguchi
彰俊 寺口
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 真空精錬法における脱炭後の還元期における
炭素含有量の増加を抑制する。 【構成】 真空精錬炉での酸素吹錬による脱炭処理で得
られた極低炭素溶鋼を、引き続き減圧下で炉底部のポー
ラスプラグから溶鋼中に吹込む不活性ガス流量を、溶鋼
トン当たり0.3Nl/min以上4.0Nl/min
以下とし、造滓剤としてFeSi、金属Alのうちの1
種または2種および生石灰、蛍石、Al23のうちの1
種または2種以上を添加し、還元・脱酸・脱硫反応させ
る。 【効果】 高真空脱炭後の還元期における溶鋼中の炭素
含有量の増加を抑制して極低炭素鋼を溶製できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、極低炭素鋼の精錬方
法、特に真空精錬法での極低炭素鋼の製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年のフェライト系ステンレス鋼の研究
においては、鋼中炭素量を0.003%以下の極低炭素
とすることによって、大幅に耐食性、加工性および溶接
性等が顕著に改善されることが明かとなっている。ま
た、オーステナイト系ステンレス鋼についても、品質面
での改善効果が認められ、さらに、これらステンレス鋼
以外の高合金鋼や低合金鋼についても、極低炭素化によ
る効果が明かにされている。
【0003】一般的に、上記の極低炭素ステンレス鋼の
精錬には、極低炭素域までの脱炭精錬が容易な真空精錬
炉が広く用いられている。この真空精錬炉における精錬
方法は、図5に示すとおり、減圧下で溶鋼を収容した取
鍋の炉底に設けたポーラスプラグからアルゴンガスを吹
き込みながら上吹き酸素で脱炭する酸素脱炭期→酸素吹
錬なしの高真空脱炭期(以下高真空脱炭期という)→還
元・脱酸・脱硫期(以下還元期という)の工程を経て行
われる。なお、還元期においては、還元・脱酸・脱硫反
応の促進を目的として、スラグの流動性の確保およびス
ラグ塩基度を確保してスラグ中の低級酸化物、例えば、
Cr23、MnO、FeOを低減させるため、造滓剤と
してFeSi、金属Al、生石灰、蛍石等の添加物が投
入される。
【0004】また、真空精錬炉による極低炭素鋼の製造
方法としては、酸素上吹き吹精して得られた低炭素ステ
ンレス溶鋼に対し、引続きこの真空精錬炉において減圧
下のもとで、スラグ塩基度が0.5以上のスラグを2.
5kg/溶鋼トン以上存在させた状態で、この精錬炉の
底部より溶鋼中に不活性ガスを供給して溶鋼に撹拌を与
えながら、溶鋼内に浸漬ランスから不活性ガスまたは不
活性ガスと酸素の複合ガスを該溶鋼中に供給する方法
(特公昭56−33445号公報)、C:0.2〜1.
0%、Si:0.6%以下、Cr:10%以上をその他
必要な合金成分と共に含有する溶鋼をVOD精錬するに
当たり、その鋼浴中へ溶鋼トン当たり1〜15Nl/m
inの流量の不活性ガスを吹込む一方、鋼中C含有量が
0.025〜0.050%となるまでの間に亘って酸素
ガスを鋼浴表面へソフトに吹付ける第一工程と、ついで
この不活性ガスのみの吹込みを10Torr以下の高真
空下でかつ溶鋼浴表面積に対する吹込みガスによる界面
更新面積の百分率で与えられる反応活性面積率7%以上
の条件下において継続し、鋼中C含有量を0.003%
以下に低減する第二工程との順次結合による方法(特公
昭56−35727号公報)等が提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前記真空精錬炉による
精錬においては、酸素脱炭期および高真空脱炭期に炭素
含有量を極度に低減可能であるが、その後の還元期にお
いて炭素含有量が増加することが多く認められる。そこ
で、要求される極低炭素領域を得るためには、還元期に
おける炭素含有量増加分を見込んで脱炭精錬を行わなけ
ればならず、長時間の精錬となって製造コストの増加に
つながると共に、真空精錬炉を使用しても炉内雰囲気圧
力の低下、つまり脱炭反応を生じる一酸化炭素分圧の低
下に限度があるので、おのずと脱炭素量に限界が生じ
る。また、特公昭56−33445号公報、特公昭56
−35727号公報に開示の方法は、いずれも酸素脱炭
期または高真空脱炭期において極低炭素域まで脱炭する
技術に関するものであって、その後の還元期において増
加する炭素含有量を低減・抑制できるものではない。
【0006】この発明の目的は、前記真空精錬法におい
て脱炭後の還元期における炭素含有量の増加を抑制で
き、最終的に炭素含有量が極めて少ない極低炭素鋼の精
錬方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく鋭意試験研究を行った。その結果、真空精
錬法において還元期における炭素含有量の増加は、脱炭
後の還元期に投入される生石灰中に残存する炭素が原因
であること、さらに、還元期にポーラスプラグから吹込
む不活性ガス流量を所定値に制御することによって、溶
鋼中の炭素含有量の増加を防止できることを究明し、こ
の発明に到達した。
【0008】すなわちこの発明は、真空精錬炉での酸素
吹錬による脱炭処理で得られた極低炭素溶鋼を、引き続
き減圧下で炉底部のポーラスプラグから溶鋼中に吹き込
む不活性ガス流量を、溶鋼トン当たり0.3Nl/mi
n以上4.0Nl/min以下とし、造滓剤としてFe
Si、金属Alのうちの1種または2種および生石灰、
蛍石、Al23のうちの1種または2種以上を添加し、
還元・脱酸・脱硫反応させることを特徴とする極低炭素
鋼の製造方法である。
【0009】
【作用】本発明者は、還元期に投入される生石灰は、石
灰石(CaCO3)を重油等で焼成することにより得ら
れていることから、この時に十分焼成が行われずに残存
した未焼成のCaCO3が、脱炭後の還元期における炭
素含有量の増加を招くと考えた。そこで、主成分がCa
CO3である石灰石を還元期に投入した場合と、石灰石
を十分焼成した生石灰を投入した場合についての炭素含
有量の挙動について比較調査した。
【0010】真空精錬炉でのSUS304L鋼の精錬に
際し、酸素吹錬により生石灰を投入した鋼Aについて
は、溶鋼中炭素含有量0.038%まで、石灰石を投入
した鋼Bについては、溶鋼中炭素含有量0.033%ま
で精錬し、さらに、溶鋼中炭素含有量が鋼Aは0.00
40%、鋼Bは0.0034%になるまで3Torrの
高真空下で高真空脱炭を行った。その後の還元期におい
ては、ポーラスプラグから溶鋼トン当たり6.0Nl/
minのアルゴンガスを吹き込みながら、鋼Aについて
は溶鋼トン当たり25kgの生石灰を投入し、また、鋼
Bについては溶鋼トン当たり10kgの石灰石とCaO
分で合計が26kgとなる19kgの生石灰を投入し、
さらに各鋼とも11kgのFeSi、1kgの金属A
l、7kgの蛍石を投入し、3Torrの減圧下で20
分間還元反応させた。このときの鋼Aおよび鋼Bの各精
錬工程における溶鋼中の炭素含有量の挙動を図1に示
す。
【0011】図1に示すとおり、還元期において生石灰
のみを投入した鋼Aの場合は、還元期において溶鋼中の
炭素含有量の上昇はほとんど認められず、鋼中炭素含有
量0.0043%のSUS304L鋼が得られたが、石
灰石と生石灰を投入した鋼Bの場合は、還元期において
溶鋼中の炭素含有量の著しい上昇が認められ、鋼中炭素
含有量0.0083%のSUS304L鋼となった。こ
れは、石灰石中のCaCO3が溶鋼中のSiにより還元
されて遊離炭素が生成し、これに伴って溶鋼中の炭素含
有量が上昇したものと考えられた。
【0012】さらに本発明者は、SUS304L鋼の精
錬に際し、還元期に溶鋼トン当たり25kgの生石灰、
11kgのFeSi、1kgの金属Al、7kgの蛍石
を投入する条件において、脱炭後の還元期に炉底部のポ
ーラスプラグから吹き込む不活性ガス流量を溶鋼トン当
たり0.3〜10Nl/minの範囲内で変動させ、3
Torrの減圧下で20分間還元反応させ、溶鋼中の炭
素含有量に対する不活性ガス流量の影響について調査し
た。その結果を図2に示す。この発明において、脱炭後
の還元期に炉底部のポーラスプラグから吹き込む不活性
ガス流量を、溶鋼トン当たり0.3NL/min以上
4.0Nl/min以下としたのは、前記図2に示す調
査結果と下記理由によるものである。脱炭後の還元期に
炉底部のポーラスプラグから吹き込む不活性ガス流量
0.3Nl/min未満では、撹拌力が弱いため、スラ
グ中で生石灰中のCaCO3が、 CaCO3→(CaO)+CO2………(1)式 により分解し、溶鋼中の炭素含有量の上昇は殆ど生じな
いが、還元反応速度が低下し、還元時間の延長をきたし
経済的でない。また、4.0Nl/minを超えると、
撹拌力が強くなりすぎて溶鋼がスラグに巻込まれ、生石
灰中の未焼成CaCO3が溶鋼中のSiにより下記
(2)式に示すように還元され、溶鋼中の炭素含有量が
増加するからである。 CaCO3+[Si] →(CaO)+(SiO2)+[C]………(2)式
【0013】この発明においては、真空精錬炉での酸素
吹錬による脱炭処理で得られた極低炭素溶鋼を、引き続
き減圧下で炉底部のポーラスプラグから溶鋼中に吹き込
む不活性ガス流量を、溶鋼トン当たり0.3Nl/mi
n以上4.0Nl/min以下とし、造滓剤としてFe
Si、金属Alのうちの1種または2種および生石灰、
蛍石、Al23のうちの1種または2種以上を添加して
還元・脱酸・脱硫反応させることによって、還元・脱酸
・脱硫反応が促進されると共に、スラグへの溶鋼の巻込
みが抑制され、生石灰中の未焼成のCaCO3の溶鋼中
のSiによる還元で生成する遊離炭素の発生を防止で
き、溶鋼中の炭素含有量の増加を抑制することができ
る。
【0014】
【実施例】VOD精錬法によるSUS304L鋼(処理
前C:0.54%)の精錬に際し、取鍋底部のポーラス
プラグから溶鋼トン当たり0.5Nl/minのアルゴ
ンガスを吹き込みながら、真空度50〜100Torr
において溶鋼トン当たり20Nl/minの酸素ガスを
鋼浴表面に吹き付け、鋼中炭素含有量が0.035%に
なるまで酸素脱炭を行った。この場合の溶鋼温度は16
50℃であった。引続きポーラスプラグから溶鋼トン当
たり1.0Nl/minのアルゴンガスを吹き込みなが
ら、1〜5Torrの高真空下で鋼中炭素含有量が0.
0035%になるまで高真空脱炭を行った。この場合の
溶鋼温度は1710℃であった。ついでポーラスプラグ
から溶鋼トン当たり3.0Nl/minのアルゴンガス
を吹き込みながら、溶鋼トン当たり25kgの生石灰、
11kgのFeSi、1kgの金属Al、7kgの蛍石
を投入し、3Torrの減圧下で10分間還元反応させ
る試験を5回繰り返し行い、平均鋼中炭素含有量0.0
043%のSUS304L鋼を得た。この場合の各精錬
工程における溶鋼中の炭素含有量の挙動を図3に示す。
なお、図3中の破線は前記全サンプルの溶鋼中の炭素含
有量の分布幅を示し、○印によって結んだ実線は、全サ
ンプルについての溶鋼中の平均炭素含有量を結んだ線で
ある。
【0015】図3に示すとおり、炭素含有量0.54%
のSUS304L鋼は、酸素脱炭によって炭素含有量
0.035%まで脱炭され、さらに、高真空脱炭によっ
て炭素含有量0.0035%まで低減される。その後、
還元によって炭素含有量は、0.0039%と若干上昇
するが、僅か0.0004%の増加であり、最終的に炭
素含有量0.0048%のSUS304L鋼を得ること
ができた。
【0016】比較例 VOD精錬法によるSUS304L鋼(処理前C:0.
53%)の精錬に際し、取鍋底部のポーラスプラグから
溶鋼トン当たり0.5Nl/minのアルゴンガスを吹
き込みながら、真空度50〜100Torrにおいて溶
鋼トン当たり20Nl/minの酸素ガスを鋼浴表面に
吹き付け、鋼中炭素含有量が0.035%になるまで酸
素脱炭を行った。この場合の溶鋼温度は1650℃であ
った。引続きポーラスプラグから溶鋼トン当たり1.0
Nl/minのアルゴンガスを吹き込みながら、1〜5
Torrの高真空下で鋼中炭素含有量が0.0033%
になるまで高真空脱炭を行った。この場合の溶鋼温度は
1700℃であった。ついでポーラスプラグから溶鋼ト
ン当たり6.0Nl/minのアルゴンガスを吹き込み
ながら、溶鋼トン当たり25kgの生石灰、11kgの
FeSi、1kgの金属Al、蛍石7kgを投入し、3
Torrの減圧下で10分間還元反応させる試験を5回
繰り返し行い、平均鋼中炭素含有量0.0053%のS
US304L鋼を得た。この場合の各精錬工程における
溶鋼中の炭素含有量の挙動を図4に示す。なお、図4中
の破線は前記全サンプルの溶鋼中の炭素含有量の分布幅
を示し、○印によって結んだ実線は、全サンプルについ
ての溶鋼中の平均炭素含有量を結んだ線である。
【0017】図4に示すとおり、還元期のアルゴンガス
吹き込み量を従来の溶鋼トン当たり6.0Nl/min
とした比較例の場合は、高真空脱炭によって炭素含有量
0.0033%まで低減できても、その後の還元期にお
いて溶鋼中の炭素含有量が0.0053%まで上昇して
しまい、最終的には炭素含有量は0.0060%のSU
S304L鋼しか得られなかった。
【0018】
【発明の効果】以上述べたとおり、この発明方法によれ
ば、真空精錬法において還元期のアルゴンガス吹き込み
量を低減するのみで、高真空脱炭後の還元期における溶
鋼中の炭素含有量の増加を抑制でき、極低炭素鋼を得る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】生石灰投入時と生石灰および石灰石投入時の各
精錬工程における溶鋼中の炭素含有量の挙動を示すグラ
フである。
【図2】還元期のアルゴンガス吹き込み量と溶鋼中の炭
素含有量との関係を示すグラフである。
【図3】実施例における各精錬工程における溶鋼中の炭
素含有量の挙動を示すグラフである。
【図4】比較例における各精錬工程における溶鋼中の炭
素含有量の挙動を示すグラフである。
【図5】VOD精錬法の精錬工程の説明図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 真空精錬炉での酸素吹錬による脱炭処理
    で得られた極低炭素溶鋼を、引き続き減圧下で炉底部の
    ポーラスプラグから溶鋼中に吹き込む不活性ガス流量
    を、溶鋼トン当たり0.3Nl/min以上4.0Nl
    /min以下とし、造滓剤としてFeSi、金属Alの
    うちの1種または2種および生石灰、蛍石、Al23
    うちの1種または2種以上を添加し、還元・脱酸・脱硫
    反応させることを特徴とする極低炭素鋼の製造方法。
JP29379094A 1994-11-02 1994-11-02 極低炭素鋼の製造方法 Pending JPH08134528A (ja)

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