JPH11279631A - ステンレス溶鋼の精錬方法 - Google Patents

ステンレス溶鋼の精錬方法

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JPH11279631A JP8153298A JP8153298A JPH11279631A JP H11279631 A JPH11279631 A JP H11279631A JP 8153298 A JP8153298 A JP 8153298A JP 8153298 A JP8153298 A JP 8153298A JP H11279631 A JPH11279631 A JP H11279631A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、連続鋳造が安定して行えると共に、
清浄度を従来より格段に高めることの可能なステンレス
溶鋼の精錬方法を提供することを目的としている。 【解決手段】減圧精錬装置内で、溶鋼の脱炭及び脱酸処
理を順次行い、ステンレス溶鋼を溶製するに際して、前
記溶鋼の脱炭を終了させた後、引き続いて、脱酸処理の
終了時にスラグ中のCaO、SiO2 及びTotal.
Cr(いずれも重量%)の濃度が下記式を満足するよ
う、該溶鋼にアルミニウムを投入し、撹拌することを特
徴とするステンレス溶鋼の精錬方法。 スラグの目標塩基度が3.5未満の場合、 (Total.Cr)≦0.7
…(1) スラグの目標塩基度が3.5以上15以下の場合、 (Total.Cr)≦1.95−0.56A+0.0
72A2 −0.004A3 +0.000081A4
…(2) 但し、Aは、スラグの塩基度(CaO)/(SiO2
である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ステンレス溶鋼の
精錬方法に関し、特に、VOD方式の減圧精錬装置を用
い、溶鋼中のAl23 系介在物の生成を抑制し、鋳造
時におけるノズルの閉塞を防止すると共に、該ステンレ
ス溶鋼の清浄度を高める技術である。
【0002】
【従来の技術】ステンレス溶鋼の溶製に際しては、鋼中
の有害成分である酸素を低減するため、あるいは最終製
品としての鋼材特性を得るため、溶鋼中にアルミニウム
(以下、Al)を添加することがある。そのため、該溶
鋼中にAl23 系の非金属介在物、特にそれが多数凝
集した所謂クラスター状介在物が生成し、それが該溶鋼
の連続鋳造時に、タンディッシュ・ノズルの開口部に付
着してノズルの閉塞を起こしたり、溶鋼の清浄度を著し
く悪化させる。そこで、従来より、溶鋼中の非金属介在
物(以下、介在物)を減らしたり、あるいは該介在物の
組成を調整してクラスタ化し難くするための研究開発が
多々行われている。
【0003】特に、図5に示すようなVOD方式の減圧
精錬装置1は、減圧下で溶鋼2中クロム(以下、Cr)
の酸化を伴わずに、該溶鋼2(以下、溶湯2ということ
あり)の脱炭ができるのみならず、底吹きガス3による
強力な撹拌で取鍋4内のスラグ5と溶湯2間の反応促進
も期待できることから、以前より、介在物量調整技術の
実施に多用されてきた。
【0004】例えば、特開昭63−277708号公報
は、ステンレス鋼の清浄度を高める目的で、「転炉で粗
脱炭した含Cr溶鋼をVOD処理(脱炭、脱ガス、A
l,Si添加による脱酸還元)した後、次いでAlを含
有する溶鋼とVOD処理後の該溶鋼浴面上にあるスラグ
とを大気中で直接撹拌して、該溶鋼中のAlにより該ス
ラグ中のSiO2 を還元し、該スラグ中のSiO2 濃度
を調整すると共に、Siよりも酸素との親和力の小さい
金属元素からなる金属酸化物のスラグ中総量を3重量%
以下にする」技術を開示した。
【0005】また、特開平8−246035号公報は、
「VOD真空装置等によりステンレス鋼を製造するに際
して、真空精錬後のスラグ塩基度と溶鋼中のAl濃度と
がある関係を満足するように精錬する」技術を開示し、
これにより、溶鋼中の介在物組成を制御して、鋳造工程
におけるノズル閉塞を防止するようにしている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開昭63−277708号公報記載の技術は、撹拌力の
弱い大気中で、スラグ中の低級酸化物を溶鋼中Alで還
元するので、1つには、Al歩留りが安定せず、十分に
スラグ中の低級酸化物を還元することが困難であった。
また、還元ができても、処理に長時間を要し、その間に
取鍋の内張り耐火物の溶損や、溶鋼の温度降下が大きい
という問題があった。
【0007】さらに、特開平8−246035号公報記
載の技術では、溶鋼中にAlを0.015重量%以上残
留させることができれば、Al23 によるノズル閉塞
が防止できると考えられる。しかしながら、このこと
は、裏返せば、溶鋼中のAl濃度が0.015重量%未
満の鋼種を安定して製造できないことを示唆している。
本発明は、かかる事情に鑑み、連続鋳造が安定して行え
ると共に、清浄度を従来より格段に高めることの可能な
ステンレス溶鋼の精錬方法を提供することを目的として
いる。
【0008】
【課題を解決するための手段】発明者は、前記目的を達
成するため、溶鋼中のAl濃度が低くても、溶鋼中にA
23 系介在物が生成し難くなる精錬条件の発見に鋭
意努力した。その結果、溶鋼の脱酸処理時に、該溶鋼と
スラグ間の反応を適切に行うことで解決できることを見
いだし、それを本発明として完成させた。
【0009】本発明は、減圧精錬装置内で、溶鋼の脱炭
及び脱酸還元処理を順次行い、ステンレス溶鋼を溶製す
るに際して、前記溶鋼の脱炭を終了させた後、引き続い
て、脱酸還元処理の終了時にスラグ中のCaO、SiO
2 及びTotal.Cr(以下、T.Cr)の濃度(い
ずれも、重量%)が下記式を満足するよう、該溶鋼にア
ルミニウムを投入し、撹拌することを特徴とするステン
レス溶鋼の精錬方法である。
【0010】 スラグの目標塩基度が3.5未満の場合、 (T.Cr)≦0.7 …(1) スラグの目標塩基度が3.5以上15以下の場合、 (T.Cr)≦1.95−0.56A+0.072A2 −0.004A3 +0.000081A4 …(2) 但し、Aは、スラグの塩基度(CaO)/(SiO2
である。
【0011】また、本発明は、前記撹拌を、下記式で定
義される撹拌動力密度(ε)を300ワット/トン−s
teel以上として行うことを特徴とするステンレス溶
鋼の精錬方法である。 ε=0.0285・Q・T/W・log(1+Z/148×760/P) …(3) ε:撹拌動力密度(ワット/トン−steel) Q:底吹きガス流量(ノルマル・リットル/分) T:鋼浴温度(K°) W:鋼浴重量(トン) Z:浴深さ(cm) P:真空度(torr) さらに、本発明は、前記減圧精錬装置がVOD方式のも
のであることを特徴とするステンレス溶鋼の精錬方法で
もある。
【0012】本発明によれば、減圧精錬処理中に、スラ
グ−メタルの撹拌が促進されると共に、還元後のスラグ
組成(主としてT.Cr及び塩基度(CaO/SiO
2 ))が適切な値に調整されるようになるので、処理後
に溶鋼中に残存するAl23系介在物が大幅に低減さ
れ、しかも、スラグ中の低級酸化物による鋼中Alの再
酸化が抑制されるので、極めて清浄度の高いステンレス
溶鋼が溶製されるようになる。その結果、ステンレス溶
鋼を連続鋳造して得られるスラブ(鋳片)等の手入れが
不要になり、固定費の大幅削減、及び以降の工程省略な
どの副次的な効果もある。さらに、該溶鋼の連続鋳造時
に、タンディッシュ・ノズルの開口部に付着しないよう
になり、ノズル閉塞を起こさずに溶鋼の安定鋳造ができ
るようになる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、発明をなすに至った経緯も
含め、本発明の実施形態を説明する。まず、発明者は、
図5に示したVOD方式の減圧精錬装置1を用い、溶鋼
2中へ添加するAl量を種々変更した多くの実験を行
い、その実験結果に基づき、溶鋼2中のAl濃度が0.
015重量%より低い場合でも、スラグ成分による溶鋼
2中の各種成分元素の再酸化が生じないようにするには
いかにすれば良いかを解析した。つまり、脱酸処理の時
間を種々変更して実験を行い、処理終了時間の溶鋼中A
l濃度によって整理した結果、溶鋼中Al濃度が同じよ
うに0.015重量%以下の場合でも、脱酸処理の時間
が長い方が溶鋼中のAl23 系介在物量が少なくなっ
ていることがわかった。
【0014】したがって、これら実験で得た知見から、
溶鋼2中のAl23 系介在物の量を低減するには、溶
鋼2中のAl濃度によらず、溶鋼浴面上に存在するスラ
グを調整することが重要であり、減圧処理終了から鋳造
までの間に、取鍋内において、溶鋼がその上に存在する
スラグ5で再酸化されるのを防止することが必須である
との考えに至った。
【0015】そこで、発明者は、VODでの脱酸処理終
了時のスラグ組成と、鋳造後の鋼材に発生するアルミナ
介在物起因の欠陥量との関係を詳細に調査した。その結
果、図4に示すように、鋼材中に介在物起因の欠陥が著
しく少なくなるスラグ中のT.Cr濃度と塩基度(Ca
O/SiO2 )との適正な組み合わせ領域があることが
知見された。そして、この適正領域と不適領域の境界を
重回帰分析し、本発明でスラグの組成を限定する下記式
を得たのである。
【0016】 スラグの目標塩基度が3.5未満の場合、 (T.Cr)≦0.7 …(1) スラグの目標塩基度が3.5以上15以下の場合、 (T.Cr)≦1.95−0.56A+0.072A2 −0.004A3 +0.000081A4 …(2) 但し、A=塩基度(CaO)/(SiO2 )である
【0017】なお、脱酸処理終了次のスラグ組成を
(1)式あるいは(2)式を満足するものとするには、
Alの添加によって溶鋼の脱酸のみならず、スラグの還
元を十分に生ぜしめる必要がある。さらに、Alの添加
量は、処理する溶鋼やスラグの組成や量に基づいて、最
終スラグ組成が上記関係を満足することから、演算で事
前に決定することになる。
【0018】また、発明者の研究によれば、上記VOD
真空処理の最終スラグ組成に到達するまでに、Al脱酸
によって生成したAl23 系介在物を、スラグ5中に
十分吸収せしめておくことが必要である。特に、溶鋼2
中のAl濃度が0.015重量%以下を目標とする鋼種
では、Alの添加直後であっても、溶鋼中の[Al]が
少ないので、溶鋼2の脱酸が完了した後も、スラグ5を
還元するには、十分なスラグ5と溶鋼2の接触が必要で
ある。そのため、本発明では、前記特開昭63−277
708号公報記載の大気圧下での撹拌に代え、脱炭処理
に引き続いて溶鋼2中にAlを添加して脱酸還元する際
に、減圧下で撹拌動力密度300ワット/トン−ste
el以上の強撹拌を行うようにしたのである。この真空
下での撹拌は、取鍋4内の溶鋼2にガス3を吹き込んで
行う。すなわち、真空下でのガス吹き込み撹拌は、該ガ
スが、吹き込み圧力からVOD真空槽8内の圧力(真空
度)まで低下する間に膨張し、前記大気圧下でのガス吹
き込みに比べて、少ないガス流量で多大の撹拌効果を得
ることができる。なお、前記(3)式で示した撹拌動力
密度(ε)は、公知である。
【0019】また、真空装置1内で撹拌するので、仮に
溶鋼2の表面が雰囲気に曝されたとしても、それによっ
て雰囲気から溶鋼が再酸化する恐れがない利点もある。
【0020】
【実施例】次に、本発明の実施例において、その効果を
明らかにする。まず、生産能力160トンの酸素上底吹
き転炉(図示せず)に、溶銑、スクラップ及びステンレ
ス鋼製造用母溶湯を装入し、酸素吹錬を行い粗脱炭し、
溶鋼2中炭素[C]が0.20重量%、溶鋼中クロム濃
度[Cr]が16重量%の溶鋼160トンを、取鍋4に
出鋼した。なお、出鋼に際しては、出鋼末期にスラグ・
ストッパーによってスラグのカットを行い極力取鍋への
スラグ流出量を低減した。
【0021】次いで、該取鍋4を図5に示したと同様な
VOD方式の真空精錬装置1に移行し、真空下で上吹き
ランス7を介して酸素8を吹錬し、脱炭、脱ガス処理を
行った。その後、引き続き、該溶鋼2に、Alを650
kg、Fe−Siを745kg及び造滓剤としての生石
灰を2000kg投入し、本発明に係る真空下での脱酸
還元処理を15分間行った。その際、撹拌のためのガス
3は、アルゴン・ガスとし、流量1000ノルマル・リ
ットル/分で底吹きし、撹拌動力密度(ε)を450ワ
ット/トン−steelにした。なお、上記Al,Fe
−Si,生石灰の投入量は、前記転炉出鋼時のスラグ成
分と量、及び本発明に係る処理終了時のスラグ組成を予
測した演算により決定している。
【0022】この真空処理の結果、成分が、[C]=
0.045重量%、[Si]=0.041重量%、[C
r]=16.31重量%、[Al]=0.012重量%
のステンレス溶鋼を得た。また、この処理によって、ス
ラグの組成は、CaO=46.1重量%、SiO2 =1
0.2重量%、Al23 =38.2重量%、Tota
l.Cr=0.50重量%となり、(T.Cr)値及び
塩基度(CaO/SiO 2 )は、前記本発明に係るスラ
グ組成の限定式を満たしていた。
【0023】この処理結果を、従来の大気圧下でAl脱
酸する精錬方法で得た結果と比較し、図1に示す。図1
より、本発明に係るVOD真空処理後に得た溶鋼を連続
鋳造して得た鋼材からの試料は、Al23 系介在物が
殆ど含有されていないことが明らかである。これは、本
発明に係るステンレス溶鋼の精錬方法を採用すると、真
空精錬中にスラグの還元が十分促進されるばかりでな
く、減圧精錬終了後に連続鋳造される間も、鋼中Alの
再酸化が抑制されているためである。なお、図1の横軸
は、連続鋳造における鋳造時間率を表わしている。ま
た、図2及び図3に示すように、本発明に係る精錬方法
によれば、連続鋳造時のタンディッシュ・ノズル詰りが
低減されると共に、製品鋼材の表面疵も大幅に減少して
いる。
【0024】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明により、溶鋼
中のAl23 系介在物の残存を大幅に低減でき、しか
も、スラグ中の低級酸化物による鋼中Alの再酸化を抑
制できる。その結果、極めて清浄度の高いステンレス溶
鋼が溶製できると共に、スラブ(鋳片)の手入れが不要
になり、固定費の大幅削減や以降工程の省略などの副次
効果も生じる。さらに、連続鋳造時のタンディッシュ・
ノズル詰りが解消され、安定した鋳造が行えるようにな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明法及び従来法の実施で溶鋼中に残存する
Al23 系介在物の量を、指数化して比較した図であ
る。
【図2】本発明法及び従来法の実施で得た溶鋼の連続鋳
造時に生じるタンディッシュ・ノズルの詰りを、指数化
して比較した図である。
【図3】本発明法及び従来法の実施で得た溶鋼の鋳片に
発生したヘゲ疵を、指数化して比較した図である。
【図4】VOD装置での脱酸処理終了時のスラグ組成
と、鋳造後の鋼材に発生するアルミナ介在物起因の欠陥
量との関係を示す図である。
【図5】VOD方式の減圧精錬装置を示す縦断面図であ
る。
【符号の説明】
1 真空精錬装置 2 溶鋼(溶湯) 3 底吹きガス(アルゴン・ガス) 4 取鍋 5 スラグ 6 真空槽 7 上吹きランス 8 酸素

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 減圧精錬装置内で、溶鋼の脱炭及び脱酸
    処理を順次行い、ステンレス溶鋼を溶製するに際して、 前記溶鋼の脱炭を終了させた後、引き続いて、脱酸処理
    の終了時にスラグ中のCaO、SiO2 及びTota
    l.Cr(いずれも重量%)の濃度が下記式を満足する
    よう、該溶鋼にアルミニウムを投入し、撹拌することを
    特徴とするステンレス溶鋼の精錬方法。 スラグの目標塩基度が3.5未満の場合、 (Total.Cr)≦0.7 …(1) スラグの目標塩基度が3.5以上15以下の場合、 (Total.Cr)≦1.95−0.56A+0.072A2 − 0.004A3 +0.000081A4 …(2) 但し、Aは、スラグの塩基度(CaO)/(SiO2
    である。
  2. 【請求項2】 前記撹拌を、下記式で定義される撹拌動
    力密度(ε)を300ワット/トン−steel以上と
    して行うことを特徴とする請求項1記載のステンレス溶
    鋼の精錬方法。 ε=0.0285・Q・T/W・log(1+Z/148×760/P) …(3) ε:撹拌動力密度(ワット/トン−steel) Q:底吹きガス流量(ノルマル・リットル/分) T:鋼浴温度(K°) W:鋼浴重量(トン) Z:浴深さ(cm) P:真空度(torr)
  3. 【請求項3】 前記減圧精錬装置がVOD方式のもので
    あることを特徴とする請求項1又は2記載のステンレス
    溶鋼の精錬方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000239730A (ja) * 1999-02-25 2000-09-05 Kawasaki Steel Corp Ag含有鋼の溶製方法
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