JPS6318645B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はステンレス鋼精錬の改良に係り、特
に、転炉による大気圧下での精錬と真空取鍋脱ガ
ス装置による減圧下での精錬との組合わせによつ
てステンレス鋼を製造するさいの減圧下精錬時の
脱酸を有利に実施できるように改良したステンレ
ス鋼の精錬法に関する。 例えば真空取鍋脱ガス装置（以後、脱ガス装置
と呼ぶ）を用いる減圧下での精錬工程（以後、脱
ガス工程と呼ぶことがある）においては、鋼中酸
素量は原理的には雰囲気の酸素ポテンシヤルと鋼
中炭素値とに対応した平衡値に到達すべきである
が、実際には取鍋耐火物その他の影響によりこの
平衡値よりもかなり高い酸素値となるので、鋼の
品質に要求される低酸素値まで鋼中酸素値を低減
するには、従来、この脱ガス装置を用いた製鋼法
において次のような処法が採用されていた。 (イ) 真空中または大気中においてMn、Si、Ti、
Al等を溶鋼中に添加する方法。 (ロ) 大気中においてSi、Al、Ca或いは、これら
合金鉄をランスパイプ等を介して溶鋼中に強制
吹込みする方法。 (ハ) 真空中または大気中にCaO、CaF₂および
Al₂O₃等の造滓剤を添加し、これによつて溶鋼
中に懸濁していた酸化物を吸収しかつその酸素
ポテンシヤルを溶鋼のそれよりも低くすること
によつて拡散脱酸する方法。 これらの従来方法は、何れの方法もそれなりに
脱酸可能であるが、反面以下に述べるような問題
があつた。 真空中または大気中にMn、Si、Ti、Al等を添
加する(イ)の方法については、添加した元素が鋼中
の酸素と結合して酸化物を生成し、この酸化物を
完全に浮上分離することが困難であり、添加した
元素の１部が非金属介在物として溶鋼中に残留
し、時折これが原因で鋳造時にノズル閉塞を発生
させたり、またステンレス鋼板の表面性状に悪影
響を与える場合がある。 大気中においてSi、Al、Ca等をインジエクシ
ヨンする(ロ)の方法については、上述の(イ)の方法に
比べ更に脱酸効果があるが、(イ)の方法同様、イン
ジエクシヨンした合金元素の１部が鋼中酸素と結
合して酸化物を生成し、鋳造時にノズル閉塞を生
じたり、最終製品の表面性状に悪影響を及ぼす場
合があつた。 真空中または大気中にCaO、CaF₂およびAl₂O₃
等造滓剤を添加する(ハ)の方法については、上述の
(イ)、(ロ)の直接脱酸する方法と異なり、スラグ中の
酸素ポテンシヤルを鋼中のそれより低くすること
によつて拡散脱酸する方法であり、脱酸面におい
ては若干劣るが、反面、添加元素が酸化物を生成
することはなく、非金属介在物によるトラブルは
全くない。しかしながら、当方法の最大の欠点は
これら造滓剤添加することにより溶鋼温度が大幅
に低下することである。したがつて例えば加熱設
備を有しない脱ガス装置においては、これら造滓
剤の添加量に当然制約があり、一般にこれらの添
加量は15Kg／Steel Ton以下に規制されていた。 本発明は、このような脱ガス工程における脱酸
処法の諸問題を回避することを目的としてなされ
たもので、転炉による大気圧下での精錬工程と真
空取鍋脱ガス装置による減圧下での脱ガス精錬工
程とを有するステンレス鋼の精錬法において、転
炉工程で発生したスラグを溶鋼と共に脱ガス精錬
工程へ移行せしめ、この脱ガス精錬工程における
溶鋼の脱酸を、この移行したスラグによるスラグ
拡散脱酸によつて行なうことを特徴とするステン
レス鋼の精錬法を提供しようとするものである。
すなわち、脱ガス工程以前の精錬工程である転炉
工程で発生するスラグをあらかじめ組成調整し、
該スラグを溶鋼と共に脱ガス工程に移行せしめて
減圧下で不活性ガスを導入しつつ酸素吹精するの
であるがこの酸素吹精後にFeSi等の還元剤を添
加して該スラグ中のメタル酸化物を還元すると同
時に規定組成のスラグの存在により溶鋼中に懸濁
している酸化物を吸収し、かつ、スラグ中の酸素
ポテンシヤルを低くすることによつて拡散脱酸を
行なつて鋼中酸素の低い優れた鋼を製造するので
ある。 一般に、真空取鍋脱ガスの脱炭処理において
は、前工程で発生したスラグを脱ガス工程に持ち
込んで気体酸素吹精により脱炭処理を行うと、こ
の混入スラグにより脱炭反応を阻害すると言う観
点から、従来その量を極力少なくすることが必要
とされていた。また、脱ガス装置における前工程
スラグ混入の問題は、脱炭反応の妨害のみでな
く、前述の脱酸法の何れの方法の実施にさいして
もこれを妨害すると考えられ、この意味からも極
力少なくすることが通常であつた。このため、脱
ガス工程を有するステンレス製鋼法においては、
脱ガス工程以前の精錬工程である転炉工程で発生
するスラグはほぼ完全にスラグカツトし、溶鋼の
みを脱ガス工程に持ち込み、転炉工程で発生した
スラグ中に含有される酸化クロム等メタル酸化物
はそのまま排出され廃棄されるのが実情であり、
ステンレス鋼の製造原価面で大きなマイナスとな
つていた。特に転炉工程で発生するスラグ中の酸
化クロム濃度は転炉終点Ｃ値に最も大きく左右さ
れるので、例えば終点Ｃ値が0.3％以下になると、
この酸化クロム濃度は25％以上にもおよぶことが
あつた。 本発明法はこのような従来の常法に反し、転炉
スラグを脱ガス工程に持ち込んでこれを脱酸に利
用しようとするものである。 なお、転炉工程のスラグを脱ガス工程に移行せ
しめること自体は、同一出願人に係る本発明者ら
の特願昭51−63589号明細書（特開昭52−147512
号公報）に記載した。この先の明細書では転炉ス
ラグから脱ガス工程において鋼中炭素によつて酸
化クロムを還元する発明を開示したが、鋼中酸素
の除去には言及しなかつた。今回、本発明者ら
は、転炉スラグの脱ガス工程での利用法としてス
ラグ拡散脱酸に対する有益な使途を見い出したの
である。 本発明法の実施にあたり、転炉工程と脱ガス工
程のスラグ塩基度を適正にコントロールすること
が重要であり、転炉工程においては酸素吹精中の
スラグ塩基度（CaO／SiO₂）が1.0以上となるよ
うに、また、脱ガス工程においては脱ガス後のス
ラグ塩基度が0.8〜1.5の範囲となるようにコント
ロールするのがよい。以下にこれを説明する。 転炉酸素吹精中のスラグ塩基度（CaO／SiO₂）
は、第１図に示すとおり転炉耐火物の耐命を考慮
して、最低1.0以上確保する。一般に、ステンレ
ス鋼の転炉耐火物はドロマイト質の煉瓦が使用さ
れるが、この煉瓦の損耗はスラグ塩基度に左右さ
れる。このスラグ塩基度は、転炉に装入される溶
銑Si値並びに転炉酸素吹精前に装入される合金鉄
中のSi量によつて変動するが、これらのSi量を考
慮して酸素吹精中のスラグ塩基度（CaO／SiO₂）
が1.0以上の適切な値となるように酸素吹精前に
おいてCaOの適量投入によつてこれをコントロー
ルする。 また、脱ガス工程における真空中並びに脱ガス
後スラグ塩基度（CaO／SiO₂）調整は、スラグ
中のメタル酸化物の還元度のみでなく、スラグに
よる拡散脱酸効果のために極めて重要であり、本
発明者等は本発明法における脱ガス工程の真空中
並びに脱ガス後スラブ塩基度について最適範囲を
見い出した。一般に脱ガス工程においては脱ガス
後〔Ｏ〕値は脱ガス後〔Ｃ〕値に左右される。従
来法におけるこの関係を第２図にＡ線で示した。
そして、本発明法を実施した場合の関係を、脱ガ
ス後スラグ塩基度（CaO／SiO₂）別に、同じく
第２図にプロツトした。更に、本発明法における
脱ガス後スラグ塩基度が脱ガス後〔Ｏ〕値におよ
ぼす影響を明瞭にするため、第３図に本発明法に
おける脱ガス後スラグ塩基度と脱ガス後〔Ｏ〕値
の関係を示した。 これらの図より、本発明法を実施した場合の脱
ガス後スラグ塩基度は、0.7以下になると急激に
脱ガス後〔Ｏ〕値が上昇し、従来法の平衡値Ａよ
り高くなるが、0.8以上の場合はむしろ本発明法
の方が従来法の平衡値Ａよりも著しく低くなるこ
とがわかる。また、このスラグ塩基度は1.5迄は
脱ガス後〔Ｏ〕値に対して明らかに効果が認めら
れるが、1.6以上になるとほぼ限界値に達し、こ
れ以上塩基度を高くしてもほとんど効果がみられ
ない。むしろこの場合はスラグボリウムが増加し
取鍋耐火物の損耗が著しく、かつ造滓剤の増加と
なつて好ましくない影響が現われる。したがつて
本発明法の実施において脱ガス後のスラグ塩基度
は0.8〜1.5の範囲にコントロールするのがよい。 脱ガス後のスラグ塩基度を前述の0.8〜1.5にコ
ントロールするには次の処法によつて行なう。既
述の如く、真空中酸素吹精後に添加するFeSi等
でメタル中の酸化クロム等が還元され、転炉酸素
吹精後のスラグ塩基度に比べ、大幅な塩基度低下
が生ずる。このため、CaO等の造滓剤の追加投入
が必要となるがこの投入時期としては、(イ)転炉出
鋼前炉中投入、(ロ)転炉出鋼出滓後取鍋投入、(ハ)脱
ガス真空処理前大気投入または真空中投入、の３
方法が挙げられる。このうち、(ロ)の転炉出鋼出滓
後取鍋投入する方法が最も好ましい。この理由と
しては、(イ)の転炉出鋼前炉中投入法においては投
入CaO等が出鋼出滓時スラグに捲かれ、脱ガス後
においてこれら投入CaO等が１部未滓化となるた
めである。また、(ハ)の脱ガスにて投入する方法に
おいては、投入CaO等の未滓化発生はないが、こ
れらCaO等の潜熱顕熱により大幅に温度低下が生
ずるためである。一方(ロ)の転炉出鋼出滓後取鍋投
入する方法については、前述の(イ)および(ハ)の問題
がなく逆に取鍋に投入したCaOがスラグ表面を覆
い、これが保温剤効果をなし、取鍋移送中の温度
低下が減少できる等の効果がある。 なお本発明法においてはスラグ融点を下げるた
めのCaF₂等の添加は必要でないが、少量のCaF₂
を脱ガス真空中に添加しても、このことは本発明
法の実施にさまたげとはならない。 脱ガス工程におけるスラグ拡散脱酸の処理を効
果的に実施するには、底部にポーラスプラグを設
けた取鍋を使用し、このポーラスプラグから不活
性ガスを溶鋼中に吹き込んで撹拌するのが望まし
い。 以下に本発明の実施例を述べる。 本例は従来の転炉―脱ガス製鋼法（LD―Vac
法）を改変し、本発明法を適用した実施結果を示
すものである。 電気炉にスクラツプ、合金鉄および造滓剤を装
入し、およそ１時間40分通電して材料を完全溶解
した。この溶解時の各ヒートの溶銑量、溶銑中の
Ｃ、SiおよびCr量、スラグ組成を表１に示す。

【表】 次いで取鍋に出鋼後除滓した。このスラグは酸
素吹精を経ていないため表１に示す如く酸化クロ
ムをほとんど含有していないので廃棄した。 次いでこの溶銑を転炉に装入し、この時の溶銑
Si値および転炉酸素吹精前装入の合金鉄中のSi量
等を考慮し、酸素吹精中および酸素吹精後のスラ
グ塩基度が1.0以上になる如く造滓剤としてCaO
を添加した後、所定のＣ値まで脱炭するために気
体酸素を吹精した。この転炉における各ヒートの
状況を表２に示す。なお表２中の転炉追加CaO量
とは、脱ガス後のスラグ塩基度を0.8〜1.5の範囲
にコントロールするための追加CaO量であり、転
炉出鋼前炉中投入または転炉出鋼出滓後取鍋投入
したものである。

【表】 次いで、転炉による大気圧下の脱炭作業終了
後、溶鋼と共にスラグも全量取鍋に移し脱ガス装
置にセツトして真空処理した。なお、脱ガス装置
においては、スラグ拡散脱酸の促進を図るため
に、取鍋底部にポーラスプラグを備えた容器を使
用し、このポーラスプラグから不活性ガスを吹き
込んだ。この脱ガス装置における作業概況並びに
真空脱ガス後の溶鋼およびスラグ組成を表３に示
す。各ヒートで得られた溶鋼中の酸素量は第２図
および第３図に示した各スラグ塩基度に対応する
値となり、脱酸が有利に行なわれた。

【表】 以上に記した如く、本発明方法によると、何ら
特殊な装置を必要としないばかりでなく、高価な
造滓剤の投入もなく、前工程で発生したスラグを
そのまま有効利用して脱酸することができ、スラ
グ中のメタル酸化物の還元はもちろんのことスラ
グ拡散脱酸効果により高品質のステンレス鋼製造
が有利に行ない得る。

【図面の簡単な説明】

第１図はスラグ塩基度と転炉耐火物耐命指数と
の関係図、第２図は脱ガス後〔Ｃ〕値と脱ガス後
〔Ｏ〕値との各種スラグ塩基度における関係図、
第３図は脱ガス後スラグ塩基度と脱ガス後〔Ｏ〕
値との関係図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 転炉による大気圧下での精錬工程と真空取鍋
   脱ガス装置による減圧下での脱ガス精錬工程とを
   有するステンレス鋼の精錬法において、転炉工程
   で発生したスラグを溶鋼と共に脱ガス精錬工程へ
   移行せしめ、この脱ガス精錬工程における溶鋼の
   脱酸を、この移行したスラグによるスラグ拡散脱
   酸によつて行なうことを特徴とするステンレス鋼
   の精錬法。 ２ 転炉工程における酸素吹精中のスラグ塩基度
   （CaO／SiO₂）が1.0以上となるようにコントロー
   ルする特許請求の範囲第１項記載のステンレス鋼
   の精錬法。 ３ 脱ガス精錬工程における脱ガス後のスラグ塩
   基度（CaO／SiO₂）が0.8〜1.5の範囲となるよう
   にコントロールする特許請求の範囲第１項または
   第２項記載のステンレス鋼の精錬法。 ４ 脱ガス後のスラグ塩基度（CaO／SiO₂）の
   調整は転炉出鋼出滓後の脱ガス処理前の取鍋に必
   要量のCaOを投入して行なう特許請求の範囲第３
   項記載のステンレス鋼の精錬法。 ５ スラグ拡散脱酸は取鍋底部に備えたポーラス
   プラグより不活性ガスを溶鋼中に吹き込みながら
   行なう特許請求の範囲第１項第２項、または第３
   項記載のステンレス鋼の精錬法。