JPS6337162B2 - - Google Patents
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- JPS6337162B2 JPS6337162B2 JP7867882A JP7867882A JPS6337162B2 JP S6337162 B2 JPS6337162 B2 JP S6337162B2 JP 7867882 A JP7867882 A JP 7867882A JP 7867882 A JP7867882 A JP 7867882A JP S6337162 B2 JPS6337162 B2 JP S6337162B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
- C21C7/04—Removing impurities by adding a treating agent
- C21C7/068—Decarburising
- C21C7/0685—Decarburising of stainless steel
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は含窒素超低炭素ステンレス鋼の製造法
に係り、特に真空容器内での純酸素による脱炭後
引続き真空容器内で容器内の圧力を制御しつゝ炉
底からN2とO2との混合ガスを吹込み仕上脱炭す
ることによつてCrの酸化を少くして、所期の炭
素含有量とすると同時に窒素を所期の含有量に制
御して含有せしめる製造法に関するものである。
に係り、特に真空容器内での純酸素による脱炭後
引続き真空容器内で容器内の圧力を制御しつゝ炉
底からN2とO2との混合ガスを吹込み仕上脱炭す
ることによつてCrの酸化を少くして、所期の炭
素含有量とすると同時に窒素を所期の含有量に制
御して含有せしめる製造法に関するものである。
従来公知のVOD精練法によりステンレス鋼の
脱炭を行なう場合は、初期Ｃ量を0.2〜1.0％とし
ランスー湯面間をある間隔に保つて容器内の圧力
を50〜100Torrに保持しつゝ純酸素を上吹きする
が、この際溶鋼中のＣはO2と反応してCO又は
CO2となつて脱炭され、同時に溶鋼中のCrは若干
酸化されて酸化物層となるが、次工程で添加され
るSi及びCaOにより酸化物層中のCrは還元され
て溶鋼中に戻るものである。このような脱炭にお
いてはＣ含有量が約0.1％までは 2C＋O2＝2CO Ｃ＋O2＝CO2 Si＋O2＝SiO2 の発熱反応により溶鋼温度を上昇するが、さらに
脱炭を行つてＣ含有量を上記臨界値0.1％よりさ
らに低下しようとするときはCrとO2との発熱反
応を伴い、溶鋼温度は急激に上昇して炉床を激し
く損傷して、炉耐火物の寿命を著しく低下するも
のである。又CrとO2との反応によつて生ずるCr
酸化物は次工程において、これを還元するために
添加されるSi、CaO量を増加するので、これがコ
ストアツプの原因となつている。
脱炭を行なう場合は、初期Ｃ量を0.2〜1.0％とし
ランスー湯面間をある間隔に保つて容器内の圧力
を50〜100Torrに保持しつゝ純酸素を上吹きする
が、この際溶鋼中のＣはO2と反応してCO又は
CO2となつて脱炭され、同時に溶鋼中のCrは若干
酸化されて酸化物層となるが、次工程で添加され
るSi及びCaOにより酸化物層中のCrは還元され
て溶鋼中に戻るものである。このような脱炭にお
いてはＣ含有量が約0.1％までは 2C＋O2＝2CO Ｃ＋O2＝CO2 Si＋O2＝SiO2 の発熱反応により溶鋼温度を上昇するが、さらに
脱炭を行つてＣ含有量を上記臨界値0.1％よりさ
らに低下しようとするときはCrとO2との発熱反
応を伴い、溶鋼温度は急激に上昇して炉床を激し
く損傷して、炉耐火物の寿命を著しく低下するも
のである。又CrとO2との反応によつて生ずるCr
酸化物は次工程において、これを還元するために
添加されるSi、CaO量を増加するので、これがコ
ストアツプの原因となつている。
さらにVOD法による脱炭時の最大の難点は上
記臨界炭素含有量以下の脱炭において、純酸素の
上吹きを続けるときは、ランス直下の火点でのみ
脱炭、Cr酸化及び昇温が進行して部分的な過酸
化状態が常に存在することゝなり、このために溶
鋼表面のみ温度が上昇し、スラグラインの耐火物
が損傷し易くなり、又一旦局部的に生成された
Cr酸化物は島状となり、次工程で還元され難く
なるほかＣ分析値が試料採取位置により溶鋼を代
表するＣ分析値を得ることが困難であるなどの欠
陥を有している。
記臨界炭素含有量以下の脱炭において、純酸素の
上吹きを続けるときは、ランス直下の火点でのみ
脱炭、Cr酸化及び昇温が進行して部分的な過酸
化状態が常に存在することゝなり、このために溶
鋼表面のみ温度が上昇し、スラグラインの耐火物
が損傷し易くなり、又一旦局部的に生成された
Cr酸化物は島状となり、次工程で還元され難く
なるほかＣ分析値が試料採取位置により溶鋼を代
表するＣ分析値を得ることが困難であるなどの欠
陥を有している。
そのため、これらの欠点を極力解消すべく、容
器底部に装着したポーラスレンガよりArガス、
N2ガスなどの不活性ガスを底吹きして溶鋼を撹
拌しているが、ポーラスレンガを通じてのAr、
N2ガスの撹拌であるため撹拌力に限度がある。
器底部に装着したポーラスレンガよりArガス、
N2ガスなどの不活性ガスを底吹きして溶鋼を撹
拌しているが、ポーラスレンガを通じてのAr、
N2ガスの撹拌であるため撹拌力に限度がある。
一方、部分的な過酸化を防ぐためにはO2を炉
底から吹込み撹拌しながら均一にO2を溶鋼内に
分散せしめて酸化を行なうことが望ましいが、特
に臨界Ｃ含有量以下での脱炭はＣとＯの拡散が律
速であるため炉底から吹込むO2ガスは他のガス
稀釈した状態であつても充分に脱炭を進行せしめ
得ることを知見した。
底から吹込み撹拌しながら均一にO2を溶鋼内に
分散せしめて酸化を行なうことが望ましいが、特
に臨界Ｃ含有量以下での脱炭はＣとＯの拡散が律
速であるため炉底から吹込むO2ガスは他のガス
稀釈した状態であつても充分に脱炭を進行せしめ
得ることを知見した。
本発明はこのような知見に基き、従来のVOD
法の欠陥を解消するため、臨界Ｃ含有量以下での
脱炭をO2とN2との混合ガス、特に空気、好まし
くは圧縮空気の底吹きにより行なうものである。
法の欠陥を解消するため、臨界Ｃ含有量以下での
脱炭をO2とN2との混合ガス、特に空気、好まし
くは圧縮空気の底吹きにより行なうものである。
一方、オーステナイトステンレス鋼、二相ステ
ンレス鋼では耐食性向上の対策として、或はさら
に二相ステンレス鋼にあつてはフエライトバラン
スの関係からN2の添加が行なわれている。一般
にArガスを使用するVOD法においては脱炭と共
に脱窒素も進行し、大気溶解よりもＮ含有量が少
なく、その場合には窒化合金又はN2ガスを処理
後添加することが行なわれているが、本発明にお
いては前述のO2とN2との混合ガスの底吹きによ
り一挙に含窒素超底炭素ステンレス鋼を得ようと
するものである。
ンレス鋼では耐食性向上の対策として、或はさら
に二相ステンレス鋼にあつてはフエライトバラン
スの関係からN2の添加が行なわれている。一般
にArガスを使用するVOD法においては脱炭と共
に脱窒素も進行し、大気溶解よりもＮ含有量が少
なく、その場合には窒化合金又はN2ガスを処理
後添加することが行なわれているが、本発明にお
いては前述のO2とN2との混合ガスの底吹きによ
り一挙に含窒素超底炭素ステンレス鋼を得ようと
するものである。
第１図は底吹きガスの種類及びO2＋N2の混合
ガスにおけるO2／N2比を変えた場合の脱炭、吸
窒の状況を示したものである。図示の通り純N2、
純Arに比しO2及びO2＋N2混合ガスの脱炭速度は
大きい。然しO2／N2の比を変えても脱炭速度に
及ぼす影響は比較的小さいが、O2／N2の比が
１／４である空気より大きい混合ガスにおいては
Crの酸化が著しく溶鋼中のCr含有量が減少する。
これより明らかなように臨界Ｃ含有量以下の脱炭
においては稀釈O2が極めて有効であり、而も空
気のガス比率で充分であることが解る。その他、
空気のもつO2／N2比では底吹きポーラスレンガ
の焼損が全くなく又空気は純Ar、N2、純O2など
を吹込む場合より遥かにランニングコストが低く
而も工場配管の圧縮空気を用いることができるば
かりでなく、加圧されている圧縮空気を溶鋼中に
圧入することにより撹拌効果をさらに促進せしめ
ることも可能であり、かつ処理条件（真空度、溶
鋼組成及び溶鋼温度）を設定した場合、その条件
において飽和するまでの窒素（平衡値）を含有せ
しめることが可能であるというすぐれた利点を有
するものである。即ち、溶鋼中の飽和窒素量は一
般に下記の(1)式： によつて表され、真空度（Ｐ、atm）、溶鋼温度
（Ｔ、〓）及び溶鋼組成（fN：Ｎの活量係数）に
よつて決定され、上記の３つの処理条件を設定す
れば窒素量のコントロールが可能となり、高窒素
含有ステンレス鋼を溶製する場合においては本処
理が補完的役割を果して窒化合金、N2ガスによ
る加窒を補足し、又もし窒素含有量が所望する値
よりも高いために不都合の場合には容器内の真空
度を高めれば容易に減少することができて、低窒
素から高窒素まで処理条件により窒素含有量を自
由に制御することができる工業的効果を有する。
ガスにおけるO2／N2比を変えた場合の脱炭、吸
窒の状況を示したものである。図示の通り純N2、
純Arに比しO2及びO2＋N2混合ガスの脱炭速度は
大きい。然しO2／N2の比を変えても脱炭速度に
及ぼす影響は比較的小さいが、O2／N2の比が
１／４である空気より大きい混合ガスにおいては
Crの酸化が著しく溶鋼中のCr含有量が減少する。
これより明らかなように臨界Ｃ含有量以下の脱炭
においては稀釈O2が極めて有効であり、而も空
気のガス比率で充分であることが解る。その他、
空気のもつO2／N2比では底吹きポーラスレンガ
の焼損が全くなく又空気は純Ar、N2、純O2など
を吹込む場合より遥かにランニングコストが低く
而も工場配管の圧縮空気を用いることができるば
かりでなく、加圧されている圧縮空気を溶鋼中に
圧入することにより撹拌効果をさらに促進せしめ
ることも可能であり、かつ処理条件（真空度、溶
鋼組成及び溶鋼温度）を設定した場合、その条件
において飽和するまでの窒素（平衡値）を含有せ
しめることが可能であるというすぐれた利点を有
するものである。即ち、溶鋼中の飽和窒素量は一
般に下記の(1)式： によつて表され、真空度（Ｐ、atm）、溶鋼温度
（Ｔ、〓）及び溶鋼組成（fN：Ｎの活量係数）に
よつて決定され、上記の３つの処理条件を設定す
れば窒素量のコントロールが可能となり、高窒素
含有ステンレス鋼を溶製する場合においては本処
理が補完的役割を果して窒化合金、N2ガスによ
る加窒を補足し、又もし窒素含有量が所望する値
よりも高いために不都合の場合には容器内の真空
度を高めれば容易に減少することができて、低窒
素から高窒素まで処理条件により窒素含有量を自
由に制御することができる工業的効果を有する。
本発明において脱炭処理中、溶鋼の炭素含有量
が0.1％程度となつたときにN2とO2との混合ガス
を吹込むのは、溶鋼中のＣ＞0.1％の場合の脱炭
反応はＯ供給律速であり、O2供給量を増せば脱
炭速度は大きくなるため、純酸素の使用が有効で
あるが、Ｃ＜0.1％になると、前述のようにＣと
Ｏの拡散が律速となり、O2供給量を増してもCr
酸化を助長するのみで脱炭速度は大きくなるどこ
ろかむしろ減少するのでＣ含有量が0.1％程度と
なつたときにO2とN2との混合ガスを吹込んでCr
の酸化反応を抑制しながら効率よく脱炭反応を行
なわせるためである。なお吹止め時のＣ含有量は
所要の鋼種毎に定められた目標値の範囲で決定さ
れる。
が0.1％程度となつたときにN2とO2との混合ガス
を吹込むのは、溶鋼中のＣ＞0.1％の場合の脱炭
反応はＯ供給律速であり、O2供給量を増せば脱
炭速度は大きくなるため、純酸素の使用が有効で
あるが、Ｃ＜0.1％になると、前述のようにＣと
Ｏの拡散が律速となり、O2供給量を増してもCr
酸化を助長するのみで脱炭速度は大きくなるどこ
ろかむしろ減少するのでＣ含有量が0.1％程度と
なつたときにO2とN2との混合ガスを吹込んでCr
の酸化反応を抑制しながら効率よく脱炭反応を行
なわせるためである。なお吹止め時のＣ含有量は
所要の鋼種毎に定められた目標値の範囲で決定さ
れる。
次に本発明の実施例を示す。
内径80mmφのマグネシアルツボの底部に15mmφ
のポーラスレンガを装着した10Kgの真空溶解炉に
おいて、Cr 18％、Ni ８％、Si 0.2％、Ｃ 0.4
％、Mn 1.0％、残りFeとなる組成に配合した原
料を1600℃にて溶解し、最初脱炭反応で生ずる
COガスの突沸現像を防ぐために真空度100Torr
に調整し徐々に40Torrまで下げてランスより純
O2を約20分間上吹きし、Ｃ含有量が0.1％程度ま
で脱炭された時点から、底部に装着したポーラス
レンガを通じて圧縮空気を0.1／minKg（溶鋼）
の流量で溶鋼内に吹込み炉内雰囲気を200Torrと
する。その結果を第２図に示す。
のポーラスレンガを装着した10Kgの真空溶解炉に
おいて、Cr 18％、Ni ８％、Si 0.2％、Ｃ 0.4
％、Mn 1.0％、残りFeとなる組成に配合した原
料を1600℃にて溶解し、最初脱炭反応で生ずる
COガスの突沸現像を防ぐために真空度100Torr
に調整し徐々に40Torrまで下げてランスより純
O2を約20分間上吹きし、Ｃ含有量が0.1％程度ま
で脱炭された時点から、底部に装着したポーラス
レンガを通じて圧縮空気を0.1／minKg（溶鋼）
の流量で溶鋼内に吹込み炉内雰囲気を200Torrと
する。その結果を第２図に示す。
第２図に示すように、Ｃは0.012％まで脱炭し
ているにも拘らずCrの酸化ロスは分析誤差範囲
内で全くなく、そのため次工程におけるCrの還
元に要するSiは不要となる。但し溶鋼中には酸素
が400ppm程度残存するため、これの脱酸用として
のSiは必要である。下表は従来のVOD法（Arガ
スの底吹）と本発明法とのフエロシリコン添加量
を示したものである。
ているにも拘らずCrの酸化ロスは分析誤差範囲
内で全くなく、そのため次工程におけるCrの還
元に要するSiは不要となる。但し溶鋼中には酸素
が400ppm程度残存するため、これの脱酸用として
のSiは必要である。下表は従来のVOD法（Arガ
スの底吹）と本発明法とのフエロシリコン添加量
を示したものである。
還元用 脱酸用 計
従来法 10Kg／Ｔ ４Kg／Ｔ 14Kg／Ｔ
本発明法 ― ５Kg／Ｔ ５Kg／Ｔ
Ｎは図示したように上昇し、圧縮空気の底吹き
が終了した段階、例えば図示の真空度200Torr、
温度1580℃、組成（Cr 18％、Ni ８％、Ｃ
0.012％）の場合の飽和窒素量は理論的平衡値
0.10％に近い約0.099％に到達している。
が終了した段階、例えば図示の真空度200Torr、
温度1580℃、組成（Cr 18％、Ni ８％、Ｃ
0.012％）の場合の飽和窒素量は理論的平衡値
0.10％に近い約0.099％に到達している。
Ｈは全く増加がなく通常のVOD法における値
と変らない。
と変らない。
このようにして圧縮空気により脱炭された溶鋼
は次いでCaOとSiにより脱酸する。脱酸前の溶鋼
中のO2含有量は400〜500ppmであるため、前表の
如きフエロシリコンとCaO／SiO2≒２となるよ
うなCaOを添加して約20分間Arガス撹拌すると
O2は40〜50ppmまで低下することができる。
は次いでCaOとSiにより脱酸する。脱酸前の溶鋼
中のO2含有量は400〜500ppmであるため、前表の
如きフエロシリコンとCaO／SiO2≒２となるよ
うなCaOを添加して約20分間Arガス撹拌すると
O2は40〜50ppmまで低下することができる。
さらにＮ含有量を調整せんとする場合は、脱酸
を同時に行ない、高Ｎ含有の場合は真空度を調整
して脱窒する。第３図は真空度と処理時間との関
係を示したものであるが、脱酸はほゞ20分で終了
するので、脱窒は20分以上の時間で前述の(1)式に
基いて適当な処理時間と真空度を選び所望のN2
量に調整する。
を同時に行ない、高Ｎ含有の場合は真空度を調整
して脱窒する。第３図は真空度と処理時間との関
係を示したものであるが、脱酸はほゞ20分で終了
するので、脱窒は20分以上の時間で前述の(1)式に
基いて適当な処理時間と真空度を選び所望のN2
量に調整する。
添付図面において、第１図は底吹ガスの種類に
よる脱炭、吸窒の状況を示す図表、第２図は本発
明の実施例における結果を示す図表、第３図は真
空度による脱窒、脱酸の状況を示す図表である。
よる脱炭、吸窒の状況を示す図表、第２図は本発
明の実施例における結果を示す図表、第３図は真
空度による脱窒、脱酸の状況を示す図表である。
Claims (1)
- １ 真空容器内のステンレス鋼を純酸素上吹きに
より脱炭するに当り、溶鋼中の炭素含有量が0.1
％程度に脱炭されたとき、引続き容器底部より
O2とN2との混合ガスを吹込んで溶鋼中の炭素含
有量を0.04〜0.01％まで脱炭すると同時に窒素含
有量を、その時の真空度、溶鋼組成及び溶鋼温度
によつて決まる平衡値（飽和窒素量）まで含有せ
しめることを特徴とする含窒素超低炭素ステンレ
ス鋼の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7867882A JPS58197211A (ja) | 1982-05-11 | 1982-05-11 | 含窒素超低炭素ステンレス鋼の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7867882A JPS58197211A (ja) | 1982-05-11 | 1982-05-11 | 含窒素超低炭素ステンレス鋼の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58197211A JPS58197211A (ja) | 1983-11-16 |
| JPS6337162B2 true JPS6337162B2 (ja) | 1988-07-25 |
Family
ID=13668526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7867882A Granted JPS58197211A (ja) | 1982-05-11 | 1982-05-11 | 含窒素超低炭素ステンレス鋼の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58197211A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08928B2 (ja) * | 1988-09-29 | 1996-01-10 | 川崎製鉄株式会社 | 高ｎステンレス鋼の精錬方法 |
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-
1982
- 1982-05-11 JP JP7867882A patent/JPS58197211A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPS58197211A (ja) | 1983-11-16 |
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