JPS589914A - 鋼の精錬方法 - Google Patents

鋼の精錬方法

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JPS589914A
JPS589914A JP10304281A JP10304281A JPS589914A JP S589914 A JPS589914 A JP S589914A JP 10304281 A JP10304281 A JP 10304281A JP 10304281 A JP10304281 A JP 10304281A JP S589914 A JPS589914 A JP S589914A
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refining
steel
molten steel
flux
gas
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JP10304281A
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Kaoru Masame
眞目 薫
Tateo Aoki
青木 健郎
Masayuki Taga
多賀 雅之
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/10Handling in a vacuum

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

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】 本発明Fi減圧下における銀の精錬方法、特に極めて高
品位の各種鋼材を効率的に製造する方法に関する。
転炉を電気炉その他適宜の装置で予め精錬した溶鋼を減
圧下で更に精錬して所望の化学組成をもつ溶鋼を製造す
ることは広〈実施されている。その代表的なものはステ
ンレス鋼製造におけるVODプロセス、7部の高級鋼1
合金鋼の製造に用や、られルVADプロセスであり、ま
た主に溶鋼の脱ガスを目的とするDI(法、RH法など
も減圧下における鋼の精錬の一種である。
これらの精錬法に共通する思想は、!″eおよび合金成
分の酸化ロスを抑制しつ一つ不純物(たとえばC,S、
0.N、H等)を可及的に少〈す、ることにへり、併せ
て、合金化剤を歩留シよく添加することも目的のひとつ
としている。而して、最近は、炭素鋼、低合金鋼、ステ
ンレス鋼等、鋼種の如何を問わず、その機械的或いは化
学的特性についての要求が一段と厳しくなっておシ、か
かる要望に応える有力な手段は、上述のように、不純物
を可及的に少くして鋼材を高純度化することである。
たとえば、フェライト糸又はオーステナイト系のステン
レス−〇不純物のひとつであるSを政ppmのオーダー
まで低下させれば、その耐食性が飛−的に向上すること
が本願出願人によって確認されている。1例えば第7図
がその1例であり、鋼中5社が腐食速度に及ぼす杉譬を
沸騰塩醒試瞼によって調べた結果を示している。試験は
2t X IOW X 40tの試験片に混式600番
エメリーのUfM面を形成したものを用い、これをPH
1,4のl’l!騰塩殴中に6時間浸漬し、その間の平
均腐食度を測定した。ところが既存の精錬法では、かか
る高純度ステンレス鋼を工業的に生産することは困難で
あった。これを従来のVOD (Vacuum Oxy
gen  Decarborization)プロセス
で、オーステナイトステンv x m (SUS304
 >を製造する場合について説明する□ まず、電気炉で精錬した粗溶鋼(その組成はたとえばC
:1.1%# S i : 0.3!4 Mrl : 
1.1%、 P : 0.026%+ S : 0.0
10多+ Cr :18..2%、Ns : 8.5%
+ 0:0.010%+N:0.035%である)を取
鍋に移し、第1図に示す如き減圧容器に入れて精錬する
第8図において、1は脱炭精錬用気体(酸素)上吹用’
)ンス、2は測温およびサンプリング装置、3は排気ダ
クト、5i溶鋼収容容器、6は溶鋼、7け撹拌ガス(A
r等)供給用ポーラスプラグ、8IIiブリクツト状の
添加剤を収容したホッパーである。この装置内における
精錬は、圧力130−0.6Torrでポーラスプラグ
を介して撹拌ガスを供給しながら酸素の上吹き、脱炭を
行なう。その後還元期に#′i精錬用添加剤(y 5 
y クス) 10〜40re/J容鋼トンを使用して行
なうのが一般的である。
上述の一般的なVODプロセスによって4られる鋼は、
粗溶鋼が前述のような組成である場合は略下記のような
組成のものとなる。
C: 0,03〜0.05%s S i : 0.10
−0.20%e Mn : 0.50〜0.80%、 
P : 0.026〜0.03%、 S : 0.00
5〜0.008%。
Cr :17.4〜18.5%* N i : 8.5
〜9.3%、 o : o、oos%。
N:120ppm さて、鋼中のSを特に低くするためには、還元期に使用
するフラックスの塩基度(Ca O/S i Ot 又
#1CaO+MgO/S io* + A 1mos)
を高くすること、および、フラックスの滓化と溶鋼との
接触反応を促進することが重要であり、たとえば、塩基
度2.3〜8.5の7ラツクスを用い、Arガスの底吹
きKよって溶鋼を撹拌する方法などが提案されている。
しかし、減圧下における精錬では、その装置、操業上の
制約から7ラツクスの添加は溶鋼表面への投入に@られ
、又、撹拌も前記底吹ガスに頼らざるを得ない実情にあ
る。高塩基度の脱硫用フラックスは溶鋼表面に投入され
た場合には、相互に融着して塊状化しやすく、滓化が困
難になる。一方、滓化促進のために溶鋼を強撹拌するこ
とは、容器の耐火物の損傷や、溶鋼温度の低下、更にス
プラッシュ飛散による減圧容器の損傷などの障害を惹起
し問題が多い。
大気圧下での精錬では浸漬ノズルを用いてフラックス等
を気体で溶鋼中に吹込む、いわゆるインジェクション法
が実用化されている。しかし、減圧容器内でインジェク
ションを行うのは、激しく振動するランスと減圧容器と
の間の気密保持がむずかしく、更にインジェクションに
伴うスプラッシュは、大気圧下に較べて格段にはげしい
ため減圧上精錬への適用は実用上は不uT能と云ってよ
い。
本発明は、減圧下での鋼精錬における技術的眼界ζ特に
精錬用或いは合金化用の添加剤を効率よく供給して反応
させるという点での従来技術の限界を超える新しい精錬
技術を提案することを目的とする。
本発明に係る鋼の精錬方法は、減圧下における鋼の精錬
において、精錬用添加剤及び/又は合金化剤の粉体を精
錬用気体及び/又は他のキャリアガスによって、前記粉
体が溶鋼中に十分侵入しうる速度で溶銅表面に吹きつけ
ることを特徴とする。
そして条件により精錬工程の少なくとも一部において、
溶鋼表面下に精錬用又は撹拌用の気体を導入する点も特
徴としている。
所かる本願発明方法は、周知のVOD、 VAD等の精
錬方法に適用できるだけでなく、広く減圧下における鋼
の精錬−精製操作、たとえばDBプロ七X e  RH
7’ o セス等にも使用することができる。
又、本発明方法の処理の対象となる鋼種は、ステンレス
鋼をはじめとして、高品質化が望まれ、上述のような減
圧下処理を施される炭素鋼9合金鋼の全てである。なお
ここでは便宜上「鋼」或いは「溶鋼」なる用語を用いた
が、その中にuFeの含有量が50%以下となる合金、
たとえばNi基合金も包含する。
本発明方法による溶鋼処理の目的も、格別限定されない
。脱硫或いは脱酸などのために添加剤を加える必要のあ
る場合、および溶鋼組成の調整のために合金化剤を添加
する場合の夫々に本発明方法は極めて有効に適用できる
たとえば、溶鋼の脱硫を目的とする場合に添加される精
錬用添加剤は、CaO又はNa2CO3を主成分とする
フラックス或はCa又はCa合金等であり、脱酸を目的
とする場合は、S x t Mn t AZ 4Fを主
成分とする金属合金である。合金化剤としても、鋼の有
効成分となる各種の元素を含むフェロアロイ、睨いは純
門属が対象になる。i土゛類元素の単体、或いは混合物
(ミツシュメタル)の如く、大気中での添加では酸化口
スが大きいもの°の、添加には本発明方法は特に有効で
ある。
本発明方法は、減圧下における鋼の精錬において意義の
あるものであるが、減圧の程度は、適用される各プロセ
ス、及び製造鋼種、精錬の目的等に応じて相応の幅があ
る。例えばVODプロセスで5US304を精錬する場
合、130〜0.6TorrSVADプロセスで高級鋼
を製造する場合、30〜20Torr。
DH,RH等で合金成分添加を行う場合100〜0,6
Torr程度の減圧下で操業される。
以下第1図に示す如き高周波真空精錬炉(容量2.5t
)を用いて19%Cr鋼をVOD精錬する場合における
本発明の実施例につき説明する。
このVOD精錬はます粗溶鋼に対する酸素上吹きKよる
脱炭工程があり、その低炭素域では一部のCrが酸化さ
れ、クロム酸化物となって溶鋼表面にスラグとして析出
する。次に溶鋼の脱酸上クロムの還元を目的としてS 
i+ Ar等の脱酸剤を投入し、底吹き4IKよる撹拌
を行う。そして本発明に係る粉体上吹きによる脱硫がク
ロム還元の次に行われる。即ち第1図に示す高周波真空
精錬炉の容器15に巻装したコイル14への高周波通電
によって溶鋼16を1600℃に維持し、また真空度を
20TorrK保つべくダクト13を介して排気を行っ
た。溶鋼16の表面に吹付ける7ラツクス粉末19とし
て#1CaOニア4%# CaF、: 16%、 Si
n、:10%の組成を有する、融点1425℃、粒径2
00メツシユ以下の混合物体を用い、これを上吹用ラン
ス11からアルゴン(Ar )をキャリアガスとして溶
鋼16に高速度で吹付けた。この上吹用ランス11は第
2図に示すように4孔のノズルを有し、中心孔は5−一
のストレート型ノズルであり、またその周囲に3等配で
形成された3つの側孔#−12−一の内向き3°の2パ
ール型ノズルであり、中心孔からは7ラツクス粉末をA
rをキャリアガスとしてマツハ1(2OTorr下)で
吹出させた。また側孔からは中心孔から吹出されるフラ
ックス粉末の加速のためKArをマツハ9.8 (20
TOrr下)で吹出させた。
なお、中心孔のArガズ圧力は3 IF/cd 、ガス
流量は0.2〜0.4Ndl、汁、また側孔のArガス
圧カ仲5 */af 、ガス流量は0.45Nψとした
。またフラックス粉末の供給速度は17分・トンであり
供給敏は32KF/)ン(但し溶鋼への侵入効果を高め
るため2回に分けて吹付けちれ、1回目は22即/)ン
、2回目I/iIO?/)ン)であり、更に上吹ランス
11下端と溶鋼16湯面との間の距離は600Mに維持
した。そしてポーラスプラグ17を介して2Nl1分・
トン の割合で撹拌用のArを吹込んだ。
第1表 単位:% 第1表は脱炭前の粗溶鋼組成、粉体上吹前、即ちクロム
還元後の組成及び粉体上吹後の組成を示している。また
47$3図は溶鋼中のS濃度:〔S〕とスラグの塩基度
(CaO+MgO/5iOt+A1tOs)との時間推
移を示してい石。これら第1表、第3図から理解される
如く比較的短時間で、また少いフラックスの添加にて[
S] < 10 ppmが達成できている。
第3図に示す実施例では脱硫後、即ち粉体上吹後におけ
るスラグの塩基度は2.6となっている。
第4図は従来のブリケット添加による場合(添加フラッ
クス60?/)ン)、並びに本発明による場合(添加7
ラツクス401f/)ン)Kおけるスラグ塩基度と[S
]ppmとの関係を実験により求めた結果を示しており
、従来法による〔S〕の値を◎で、また本発明方法によ
る[5]の値をOで夫々示している。
この結果によれば[S]10ppm以下の低硫化を実現
するためKは塩基度2.0以上が密要であるが、第3図
の実施例では塩基度2.6でこの条件を満たしている。
第5図は(S) / [S]の時間推移を示している。
(S)/[5]、つまり硫黄分配比は脱硫の指標であり
、当然ながらその数値が大である程脱硫がよく、進行し
ていることを表わす。第5図から明らかな柳、<本発明
による場合ti700もの大きな値を示す。第6図は従
来のブリケット添加による場合及び本発明による場合の
双方につき塩基度−硫黄分配比の関係を示したグラフで
あわ、○は本発明方法による場合を、◎杖ブリケット添
加による場合を夫々示している。この図から明らかな如
〈従来法による場合はスラグ塩基度が最高2.0である
のに対し、本発明方法による場合は、最高8.3であり
、脱硫に良好なスラグを形成させることができる。そし
て硫黄分配比も従来法では最高400であるのに対し、
本発明方法では700程度となり、零発り1方法が従来
法に比して格段に優れた脱硫効果を奏することが確認さ
れた。
なお上述の実施例ではフラックス粉末吹きつけのための
キャリアガス流速をマツハ1とし、また側孔からこれを
加速するためにマツハ8.8でアルゴンガスを吹き出さ
せることとしたが、補助加速は必ずしも必要ではなく、
キャリアガスが凡そマッハ1程度や流速1を有している
場合には粉体が溶  □鋼中−十分侵入する。また精錬
条件、目的によ、つては精錬用ガス、つまり酸素をキャ
リアガスとして用いることも可能であることは言うまで
もない。
また上吹用ランスと湯面との距離も粉体の溶鋼侵入に関
係するが、40トンの炉の場合は8005m+程度で前
記実施例と同効を奏する。
以上のように本発明による場合は減圧下での精錬におい
て添加剤、合金化剤の粉体を効果的に溶鋼中に侵入させ
得るから1.例えば従来は工業的には不可能であるとさ
れていた、Sが数ppmオーダの高純度ステンレス鋼の
溶製及可能になるなど、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施状態を示す2模式図、第2図は上
吹用ランスの下面図、@3図は脱硫時間と[S]及びス
ラグ塩基度々の関係を示すグラフ、第4図はスラグ塩基
度と(S)との関係を示すグラフ、第5図は脱硫時間と
(S )/[S ]との関係を示すグラフ、第6図はス
ラグ塩基度とC,s)/[S ]との関係を示すグラフ
、第7図は鋼中S量−腐食速′度との関係を示jグラフ
、第8図、は従来方法の実施状態を示す模式図である。 11・・・上吹用ランス 12・・・測温サンプリング
装置 13・・・排気ダクト 15・・・容器 16・
・・溶m  17・・・ポーラスプラグ 18・・・添
加物収容ホッパー 特 許 出 願 人   住友金属工業株式会社代理人
 弁理士  河 野 登 犬 〃 第 1 図 第 2 図 第3図 稟 4 図               番 5 図
竿 6 m

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、減圧下における鋼の精錬において、精錬用添加剤及
    び/又は合金化剤の粉体を、精錬用気体及び/又は他の
    キャリアガスによって、前記粉体が溶鋼中に十分侵入し
    得る速度で溶鋼表面に吹きつけることを特徴とする鋼の
    精錬方法。 2、減圧下における鋼の精錬におりて、精錬用添加剤及
    び/又は合金化剤の粉体會、精錬用気体及び/又は他の
    キャリアガスによって、前記粉体が溶鋼中に十分侵入し
    得る速度で溶鋼表面に吹きつけると共に、精錬工程の少
    くとも一部において、溶鋼の表向下にn線用又は攪拌用
    気体を導入することを特徴とする鋼の精錬方法。
JP10304281A 1981-06-30 1981-06-30 鋼の精錬方法 Granted JPS589914A (ja)

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