JPS61157618A - Ｃｒ含有合金鋼の製法 - 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、Ｃｒ　　含有合金鋼の製法に関し、特Ｋ、い
わゆるＡＯＤ法と真空脱ガス法とＩ、Ｆ法とを組合せて
精錬（溶＃）を行なう、ステンレス鋼の製法に関する。

〔従来の技術〕

ステンレス鋼の溶製（精錬）に、ＡＯＤ（Ａｒｇｏｎ　
Ｏｘｙｇｅｎ　Ｄｅｃａｒｂｕｒｉｚａｔｉｏｎ　）　
　法が行われている。この方法は、一般に、第５図に示
すよりな＾ＯＤ炉１中の、電気炉などで溶解（一次溶解
）された溶鋼２中に攪拌下Ａｒガスと０２とを羽口５か
ら吹込みつつ、脱炭と仕上とを行なうステンレス鋼のＮ
線法である。尚第５図φ４はスラグである。

ステンレス鋼は、周知のように、　Ｃｒ　　を一般に１
０％以上含有する合金で、コストの低減を目的として、
高含有量のＣを含む溶鋼を始点として、上記のごとき脱
炭を行い（この工程は−般に脱炭期と称される）、次す
で、０２ｇ＆込みによ！７＃化された酸化クロムをクロ
ムに還元する。いわゆるＣｒ　還元などの仕上期を経て
精錬、が行なわれる。

ところで、Ａｒ　　ガスは高価であシ、ＡＯＤ操業費の
大部分はこりＡｒ　　ガスの費用によ）占められ、この
ガスの価格によ５ＡＯＤ操業費は大きく左右されるとい
われている。

そこで、Ａｒ　　ガスの変シに水蒸気を用いる。

いわゆるＣＬＵ法も提案されている。

また、上記ＡＯＤ法において、脱Ｃ期に、安価なＮ２を
用い、Ｃｒ還元に、Ａｒ　　ガスを用いることも行われ
ている。

しかしながら、いずれにしても、これら従来例にあって
は、Ａｒ　　ガスを使用しなければならない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ガスを使用せずに、安いＮ２ガスで行なえることができ
る、すなわち、＾ＯＤ　Ａｒ　　レス操業を確立するこ
とにある。

本発明の他の目的は、前記ＡＯＤ法では、脱Ｃ期にＮ２
を用いると、このＮ量が溶鋼中増大するので、Ｎ量を低
減（Ｎの含有量を規格値にする）するために、Ｃｒ還元
でＡｒガスを多量に吹込んでいたが、このよりなＡｒ　
　ガスの吹込みを行わずに、すなわち、Ｎ量が増大した
ままでも精錬が可能なＣｒ　　含有合金鋼の製法を提供
することにある。

本発明のさらに他の目的は、前記ＡＯＤ法ではＣｒ　　
還元後に、必ず、少なくとも一度はサンプリングを必要
とし、そのために、溶鋼が冷却するなどの難点があった
が、本発明は、かかるＡＯＤ後のサンプリングを必要と
せずに精錬が行なえるＣｒ　　含有合金鋼の製法を提供
することにある。

本発明のさらに他の目的は、成分の微調整が容易で、溶
鋼成分の厳密制御が可能なＣｒ　含有合金鋼の製法を提
供することを目的とする。

本発明のその他の目的は本明細書全体の記述及び添附図
面の記載からも明らかになるであろう。

〔問題点を解決するための手段〕及び〔作用〕本発明者
は、ＡＯＤについて、Ａｒ　　ガスに代えてＮ２ガスを
、すなわち、Ａｒガスを全く使用せずに、Ｎ２ガスを吹
込む方法によシ行なったところ、Ｎ２　　ガスが、例え
ば、Ｃｒ　還元に一部Ａｔ　　ガスを使用する場合のＮ
量が１７６０　ｐり１ｍであったのに対し、２５００　
ｐｐｍ程度１で上昇したが、この溶鋼を、真空脱ガス後
、ＬＦ（Ｌａｄｌｅ　Ｆｕｒｎａｃａ　）　（法）にさ
らにかけたところ、過剰に入った溶鋼中のＮが脱ガスさ
れ所定のレベルまで低下できることを知見し５さらに。

上記ＡＯＤ法とかかる真空脱ガス法とＬＦ法とのマルチ
プロセスによ）、ＬＦでの加熱によシ成分調整が自由に
できるので、゛従来性われていたＡＯＤ後のサンプリン
グは行なう必要がなく、したがってＡＯＤ炉の完全無傾
動化が可能で、しかも、溶鋼が冷却することなく精錬が
できること、またＬＦでの加熱により、成分の微調整が
自在で、かつ、溶鋼成分の厳密なコントロールが可能で
あることを知った。

本発明は、かかるコストの安い、かつ、優れた精錬機能
を有するＣｒ　　含有合金鋼の製法を知見し、これに基
づき完成されたものである。

本発明は一次溶解後の製鋼を、酸素と、アルゴンガスに
代わる窒素ガスとを吹込みつつ溶装し、次いで、真空脱
ガス後、サブマージンド・アーク精錬を行なうことを特
徴とするＣｒ　　を２重量％以上含有する合金鋼の製法
に存する。

尚以下の説明において、本発明ではＡｒ　　ガスに代え
てＮ２　　ガスを使用するので、ＡＯＤ法でな（、ＮＯ
Ｄ法という。

本発明罠係る真空脱ガスには公知の各種真空脱ガス法を
採用することができる。真空脱ガス法として、Ｒ）Ｉ脱
ガス法やＤＢ脱脱ガス中Ｉ、Ｄ脱ガス法が例示される。

真空脱ガス（脱Ｎ）について、ＲＨ真真空脱ガス管例に
とって説明する。末法は環流式脱ガス法などと称され、
その原理を第６図にもとづいて説明する。電気炉などで
溶解、酸化精錬後粗成分調整を行なった溶鋼５を取鍋６
に出鋼する。上昇管（溶鋼吸い上げ用）７と下降管（溶
鋼排出用）８の２本の脚を取鍋６内溶鋼５中に浸漬し、
真空槽９内を排気すると、溶鋼５は１気圧相当の高さく
約１．ｓｍ）まで真空槽９内を上昇してくる。Ａｒ　　
ガスを矢標１０方向から導入すると、ガス気泡を含んだ
上昇管７内の溶鋼の見掛は比重は小さくなシ溶鋼５は上
昇する。一方、下降管８側は比重が大きくなるため下降
し、これらが連続的に繰）返されて、溶鋼は順次槽内の
真空下にさらされ、脱Ｎが進行する。

尚第６図中、１１はスプラッシュ、１２は排気孔、１３
は合金添加孔、１４は覗き窓である。

次に、ＬＦ（法）Ｋついて説明する。ＬＦ法は、例えば
、第７図に示すように、電極１５からのアークを、取鍋
１６内の溶鋼１１上部のスラグ１８中に発生させる、い
わゆるサブマージド・アーク精錬を行なう方法で、合成
スラグ１８を添加し、Ａｒ　　を取鍋１６の底部１９か
ら吹込み、とのＡｒ　　Ｋよる攪拌を行ないながら取鍋
１６内を強還元性雰囲気に維持した状態で行なえる点に
特長を有する。尚第７図中、２０は炉蓋である。

本発明によるＣｒ　含有合金鋼の製法の概略をその二三
の例に基づいて説明する。

電気炉、転炉などによる大気中の溶解精錬（一次溶解）
を行なった溶鋼について、上記ＮＯＤ法と真空脱ガス法
とｒ、Ｆ法とを組み合せてなる炉外精錬を行なう。

上記一次溶解は電気炉製鋼法特にアーク炉により行なう
ことが好ましい。アーク炉（ＡＦ）は周知のように、炉
内でアークを発生させ、それによる放射熱と溶鋼中を流
れる電気抵抗熱とを利用するものである。

かかる電気炉で溶解後の、取鍋に受けた溶鋼を、ＡＯＤ
炉に移し、ＮＯＤ処理を開始する。

Ｎ２ガス及び０２ガスを吹込みつつ、Ｃｒ　　含有合金
鋼の脱Ｃを行なう。続けて、Ｎ２　　ガスを使用して、
スラグと溶鋼の強列な攪拌の下ＫＣｒ　還元を行なう。

従来、Ｃｒ　還元後にサンプリングをし、その分析待ち
の時間を要したが、サンプリングは省略して、次いで、
真空脱ガス、ＬＦＩＣ移行し、成分の微調整、加熱など
を行なう。この際、Ａｒガスを吹込みするが、溶解中の
Ｎは２４００ｐｐｍあっても、その後の工程によシ８０
０　ｐｐｍ程度に低下しているので、従来、例えば５．
８ＮＷＬ３／を使用していたＡｒ　　ガスは、僅かに例
えばり、ｊ　Ｎ　ｒｍ３／　を程度の吹込みで済ませる
ことができる。

ところで、本発明者らの検討によシ、真空脱ガス時の脱
（ト）挙動は１例えば、次の（１）式によりシュミレー
トできることが判った。

ここで、 Ｎｆ＝脱ガス后（ロ） ）Ｊｓ＋　　＝脱ガス前〔川 Ｋ　＝脱（５）定数 ｔ　＝脱ガス時間 後述実施例に示すごとく、′理論と実績とは極めて良い
一致が見られた。

本発明による製法は、Ｃｒ還元にＡｒガス吹込みを必要
とするような、Ｃｒ　　を含有する合金鋼に適用して有
利で、Ｃｒ　　を２重量％以上含有する合金鋼例えば１
８−８ステンレス鋼などに適用できる。Ｃｒ　　含有量
の上限は特に制限力いが、２６重量％程度まで適用でき
る。他に１８％Ｍｎ　−１３％Ｃｒ鋼である高Ｍｎ　非
磁性鋼や２５％Ｃｒ　−０，７％Ｔ１鋼などにも適用で
きる。　　　　６〔実施例〕 次−１本発明の実施例を示す。

実施例１ ｊ　３　Ｃｒ（鋼種ＳＬＴ、！３４１０）合金鋼につい
てＮＯＤ、脱ガス（ＲＨ）、ＬＦ処理を行なった。

アーク炉よシ出鋼した溶鋼（２ｏｔ）を、第５図に示、
すような＾ＯＤ炉にと力、スラグと溶鋼を激しく攪拌し
つつ、Ｎ２ガスと０２ガスを吹込みつつ、２０分間の脱
Ｃを行ない続けて、Ｎ２ガスを吹込みつつＣｒ　還元を
４分間行なった。

Ｃｒ　還元後の溶鋼中のＮｆは１４００　ｐｐｍであっ
た。

当該溶鋼についてＳＯを４分行ない、成分微調整を行な
った後に、脱ガス１５分、加熱１６分を行った。

加熱に際し、成分の微調整を行なった。

また、邑該ＶＬＦ中のＡｒ　　ガスの吹込みは約０．１
Ｎｍ／ｌであった。

脱ガスＶ、ＬＦ前の溶鋼中のＮ量は１４００ｐｐｍで６
つ九が、脱ガス後２２０　ｐｐｍとなシ、ＬＰ後のＮ量
は２５０　ｐｐｍとＮ規格に合格するものであった。

第１図に上記工程フローとＮｊＩｋの７０−を図示した
。

比較例１ 実施例１と同様の合金についてＡＯＩＩ処理を行なった
。

Ａｒガス及び０２ガスを吹込みつつ、脱Ｃを２０分行な
った。脱Ｃ後にＡｒガスを吹込みつつＣｒ　還元を６分
間行なった。Ｃｒ　還元後のＮ量は１９０　ｐｐｍであ
った。（ｌｉｒ　還元層サンプリングを行ない、そのた
めの分析待ちを１０分要した。成分微調整を行なった後
に仕上げ調整を１分間行なった。

成分調整後にＡｒガス吹込みを行なった。Ａｒガスは全
体で６．Ｉ　Ｎｍ　／　を要した。

第２図に上記工程フローとに量のフローを図示した、 実施例２ Ｎｉ　−Ｃｒ系合金鋼（鋼種５Ｂ７９６、Ｎ規格０．０
５　／　０，０８　）について、実施例１と同様にして
、ＮＯＤ、Ｖ、ＬＦ処理を行なった。ただし、Ｃｒ　還
元を４分、脱ガス（’／ｌを１０分、加熱（Ｈ）を８分
とした。

第５図に、当該工程フローと溶鋼中のＮ含有量のフロー
を図示した。

レードル中のＮ量は、前記した（１）式によれば０．０
６０　（６００ｐｐｍ）である。実績では７２０ｐｐｍ
で、＃濠ぼ一致した。

実施例５ Ｎｉ系５ＵＳＣ鋼種９１．８８畳３０４、Ｎ＝ｏ、ｏ　
６７　ａ、１ｏ　）Ｋついて、実施例２と同様にしてＮ
ＯＤ、’／、ＬＦ処理を行なった。ただし、Ｖを８分、
Ｈを４分とした。レードル中のＮ量は（１）式によれば
ｏ、ｏ　ａ　ｏである。実績は７２０ｐｐｍとはぼ一致
するものであった。

実施例４ 本発明のＮＯＤとＶとＬＰとの組合せにおいて、　Ｃｒ
還元をＡｒガス吹込みによ）行なってみた。

Ｃ≦’Ｑ、ｊ　０％の１３０ｒ、ステンレス鋼について
実施例２と同様にして、ＮＯＤとＶとＬＰ処理を行なっ
た。ただし、Ｃｒ還元はＡｒガス吹込みにより行ない、
また、Ｖを１５分、Ｈを２１分とした。

Ａｒガス量は１．８　Ｎｍ３／　ｔであった。ＳＯ後の
Ｎ量は７８０ｐｐａ＋、Ｖ後のＮ量は３３０ｐｐａ＋。

Ｈ後（レードル）のＮ量は３４０　ｐｐｍであった・比
較例２ 実施例５と同様の鋼種についてＡＯＤを実施した。

脱Ｃ及びＣｒ還元（６分）を通し、Ａｒガスを吹込みし
た。Ａｒガス量は１２．４　Ｎｌａ　／　を要した。

実施例５ 各種鋼種について、（１１式による理論値を実績値との
一致を調べた。その結果を、脱ガス時間（分）とＮ量と
の関係で第４図に示す。

第４図中の各プロットは実績値、各曲線は（１）弐によ
る理論値を示す。

第４図に示すように極めて良い一致が見られ、脱ガスに
よるステンレス鋼の（６）コントロールは（１１式によ
り精度良く実現できる。

〔発明の効果〕

（ＩＪ　　本発明によれば、従来のＡＯＤにおいて、高
価なＡｒガスを使用せずに安価なＮ２ガス（Ａｒ　　ガ
スの約３　のコスト）で行なえることができた。

（２１本発明によれば、ＮＯＤ後にＮｆが増大したまま
でも、その後のＶ、ＬＦによシＮＪｌ’ｔ−低減し、Ｎ
規格値におさめることができ友。

（３）　　本発明では、成分調整のための、ＮＯＤ後の
サンプリングを省略できる。

したがって、ＡＯＤ炉の無傾動化を果たすことができ、
また、サンプリングのための分析待ち時間を省略し、か
つ、溶鋼などを冷却しないで済む。

（４１本発明によれば、ＬＦでの加熱によシ、成分調整
が行なうことができるので、？ンプリングを省略できる
ばかルでなく、また、従来性われていたムＯＤでの成分
調整は必要なく、ＬＦで加熱しつつ、適宜成分調整がで
き、さらに、厳密な成分コントロールも可能となった。

（５１本発明によれば、全体の作業時間が短縮され、例
えば実施例１と比較例１との対比に示すごとく、従来例
ではＡＯＤ処理に６５分間を要したが、本発明ではＮＯ
Ｄ処理に４５分間あればよい。

（６）　　本発明において、窒素ガスを吹込みつつ行う
溶製工程（ＮＯＤ）の一部（Ｃｒ　還元）をアルゴンガ
スを吹込んでもよい。

これによっても、　　Ａｒ　　ガスは僅かの量で済むし
、これとＶ、ＬＦとの組合せによシ、上記したサンプリ
ングの省略や成分の微調整や厳密な成分コントロールも
可能となる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例１におけるフロー図で、（イ）は工程
フロー（Ｄｌは精錬ガスのフロー、（・１はＮ量のフロ
ー、第２図（イ）（ロ）（ハ）は、比較例１のフロー図
で、（イ）は工程フロー、（ロ）は精錬ガスのフロー、
（ハ）はＮ量のフロー、第５図は実施例２のＮフロー図
、第４図は本発明におけるＶＬＦ真空脱ガ時の脱（６）
挙動を示すグラフ、第５図はＡＯＤ炉説明図、第６図は
真空脱ガス法の説明図、第７図は　ＬＦ炉の説明図であ
る。 １・・・ＡＯＤ炉 ６・・・取鍋 特許出願人　大同特殊鋼株式会社 代理人弁理士　佐　　藤　　良　　博 第３図 第４１Ａ 第５　図 第６図 第７区

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一次溶解後の製鋼を、酸素と、アルゴンガスに代わ
   る窒素ガスとを吹込みつつ溶製し、次いで、真空脱ガス
   後、サブマージド・アーク精錬を行なうことを特徴とす
   るＣｒを２重量％以上含有する合金鋼の製法。 ２、真空脱ガスをＲＨ又はＤＨ脱ガス法により行う、特
   許請求の範囲第１項記載の製造方法。 ３、窒素ガスを吹込みつつ行う溶製工程の一部を、アル
   ゴンガス吹込みにより行う、特許請求の範囲第１項記載
   の製法。 ４、Ｃｒを２重量％以上含有する合金鋼が、ステンレス
   鋼である、特許請求の範囲第１項記載の製法。 ５、一次溶解が、いわゆる電気炉製鋼法により行われる
   、特許請求の範囲第１項記載の製法。 ６、電気炉が、アーク炉である、特許請求の範囲第５項
   記載の製法。