JPH01156416A - 脱炭特性の優れた高クロム鋼の減圧脱炭法 - 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、高クロム溶鋼の精錬を効率的におこない、ス
テンレス鋼などを経済的に製造するための減圧脱炭方法
に関する。

（従来の技術） クロムを５％以上含有した高クロム鋼をＣが０、１％以
下の低次域までクロムの酸化を抑制しつつ脱炭する代表
的な方法として減圧下で酸素を溶鋼に吹付けるＶＯＤ法
が広く用いられている。（鉄鋼便覧■、第３版Ｐ７１８
以降）このＶＯＤ法は酸素を上吹ランスより供給するた
め底吹きに比較してスプラッシュ量自体は低い。しかし
、装置全体を真空に吸引するため、許容できるスプラッ
シュ高さ（フリーボード）に設備的な上限がある。また
、たとえ、このスプラッシュの問題が解決されたとして
も、鋼浴の撹拌力が弱いために酸素供給速度を過大にす
ると、Ｃｒの酸化損失が大きくなるばかりで、脱炭速度
の増大には結びつかない。

一方、このフリーボードの問題を解決するために、ＲＨ
の真空槽内の溶鋼へ上吹ランスから０２ガスを供給する
ＲＨ−ＯＢ法がある（第４７回特殊鋼部会（１９７３）
　−　５　）。

しかし、ＲＨの場合、ガス撹拌された取鍋に比べて、か
なりの撹拌ガスを増量しても取鍋の撹拌が弱く、均一混
合時間も長い（第１００回百出記念技術講座ｐ６５以降
）。したがって、脱炭速度上昇を狙い、酸素供給速度を
増しても、真空槽内の溶鋼は脱炭されても、それが、取
鍋の溶鋼と十分に混合されない、いわゆる環流律速とな
るという欠点が生ずる。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、取鍋内の溶鋼を浸漬管内減圧精錬するに際し
て鋼浴全体の撹拌を十分におこなわせ、かつ、火点での
Ｃｒ酸化物の生成を促進するとともに、このＣｒ酸化物
を有効に脱炭反応に寄与させることにより、Ｃｒロスの
少ない、効率的な脱炭を可能にした優れた高クロム鋼の
減圧脱炭法の提供にある。

（問題点を解決するための手段） 高クロム鋼の脱炭は吹酸火点においてＦｅＣｒｚＯ。

の如き、鉄−クロム酸化物が形成される。この鉄−クロ
ム酸化物が溶鋼中の炭素と反応して脱炭が進行する。し
かも、この反応は溶鋼中の炭素が高い場合はＦｅＣｒｚ
Ｏ４の供給律速であり、逆に、炭素が低い場合は炭素の
移動律速となり、下記（１）式が重要となる。

ＦｅＣｒｚＯｎ−１−４Ｃ＝　Ｆｅ＋２Ｃｒ＋４ＣＯ−
（１）これより、この反応を効果的にするためには、Ｐ
ｃｏを低下させること、つまり、真空下にさらされる鋼
浴表面近くでの反応界面積を増やすことが極めて重要な
ポイントとなる。

このような基礎的認識に立脚し小型真空溶解炉にて、実
験をおこなった。実験はＣｒをあらかじめ約１５％含有
させた溶銑に上吹ランスより酸素を吹き付けＣが約０．
５％になるまで脱炭させ（約１６５０°Ｃ一定）、その
時のＣｒ４度の低下分を調べたもので、第１図に実験炉
を上方から見おろした場合の模式図を示す。結果を第２
図に示すが、底吹の不活性ガスが鋼浴表面に露出する上
昇気泡群成の面積（Ａ）と上吹の酸化性ガスの溶鋼表面
の衝突域（Ｓ）との重複域（０）が（０）　／　（Ｓ）
で０．８５以上でないとクロムロスが増加する。これは
、火点て生成された　ＦｅＣｒｚＯａがＰｃｏの低い表
面近傍で反応することなく、反転流により浴内部へ引き
込まれるためと、未反応のＦｅＣｒｚ（ｈがたとえ表面
に存在しても底吹ガス吹込位置と反対側の炉壁に堆積す
るためと考えられる。即ち、この（０）　／　（Ｓ）が
０．８５より小さい場合には、表面撹拌が大きいＡｊｌ
域での反応に比べ、表面撹拌が小さい領域での反応が多
くなるため一旦生成したＦｅＣｒ２Ｏ４がＰｃｏの小さ
い表面近傍で反応することなく反転流により浴内部へ引
きこまれＦｅＣｒｚＯｎの還元がおこりにく（なる上に
、たとえ表面に存在したとしても領域Ａと反対側の炉壁
付近に堆積し反応速度が著しく低下することから、Ｃｒ
ロスが大きくなると考えられる。

このため、火点の大部分は表面撹拌が大きく、ＦｅＣｒ
ｚＯａがただちに還元される領域Ａにあることが必要で
ある。

一方、上記の実験は、第３図に模式的に示した浸漬管内
減圧吹錬装置における浸漬管内の脱炭反応のみを注目し
たもので、この他に、脱炭された浸漬管内の溶鋼がその
他の部分の溶鋼と十分速く混合することが必要である。

この点に関しては、耐火物コストの面や、上記の浸漬管
内溶鋼表面の大部分を底吹ガス気泡露出面で占めさせる
といった要因から考えて取鍋の内直径（Ｄ）と浸漬管の
内直径（Ｒ）を（Ｒ）　／　（Ｄ）　−０，３５以上が
必要で、且つ取鍋底部に設けた不活性ガス吸込孔と浸漬
投影面中心との距離（ｘ）を（ｘ）／（Ｒ）で（０，３
３（Ｒ）／（０）　−０，０７）〜（０，３３（Ｒ）／
（Ｄ））とすることにより脱炭の停滞と異常クロム酸の
形成を抑止した精錬が可能となる。

この理由として（Ｒ）　／　（Ｄ）が０．３５より小さ
いと溶鋼の撹拌力の低下と底吹き不活性ガスが浸漬管の
端部に当り耐火物の損耗を招くとともに、浸漬管外に逸
流した不活性ガスにより精錬阻害を招く。

また、（ｘ）／（Ｒ）が前記値より小さいと同様に溶鋼
の撹拌力の低下と反応表界面の代謝促進（横流れ方向性
を持った撹拌）が阻害され脱炭の停滞とクロム酸の過剰
形成により耐火物への付着及びクロムロスを生じる。さ
らにまた、（ｘ）　／　（Ｒ）があまりにも大きすぎる
と浸漬管外への逸流となり前述同様の障害を招く。

このように本発明は前述の構成に（０）　／　（Ｓ）　
＝０．８５以上で酸化性ガスを吹酸して脱炭精錬するこ
とにより、減圧下による反応表界面の底Ｐｃｏ雰囲気を
有効に活用し、且つＦｅＣｒ２Ｏ，の形成促進とこれに
よる脱炭反応の促進が実現できた。

（実施例） 以下、工業規模でおこなった実験の結果について述べる
。ここで、溶鋼は転炉で溶製された約１６％Ｃｒ、０．
８％Ｃのステンレス粗溶鋼約１６０ｔｏｎを用い、上吹
送酸速度は５０００　Ｎｍ’／Ｈｒ、底吹Ａｒは６０Ｏ
Ｎｎ／分とし、真空度は約５０Ｔｏｒｒでおこない、処
理後温度は約１７００″Ｃであった。又、用いた取鍋の
直径（Ｄ）は３１００ｍｍとし、取鍋内網浴面と浸漬管
先端の距離いわゆる浸漬深さは約３００　ｍｍとした。

表１は浸漬管径は一定とし、底吹の位置を変化させた場
合であるが、Ｎｏ、　２のように偏心しすぎると精錬特
性は良いが、浸漬管先端の溶損が大きく、逆にＮｏ、　
３のように偏心が不足すると混合が悪くなるため、Ｃｒ
ロスが大きくなっている。

一方、表２は浸漬管径を変化させた場合であるが、Ｎｏ
、　４のように小さくしすぎると偏心しない場合でさえ
も、底吹ガスが浸漬管先端を洗い、溶損が大きい上に、
混合が悪いため、Ｃｒロスも大きい。

またＮｏ、　５のように上吹ランスを上げ、偏心量を大
きくすることで、Ｏ／Ｓが小さくなると浸漬管溶損の問
題も、混合の悪化という問題もないがＣｒロスがやや大
きくなっている。

これらに対して、Ｎｏ、　１のように第２図、第４図の
ベスト領域で吹錬をおこなえば、浸漬管の溶損やＣｒロ
スを抑制した脱炭が可能となる。

（発明の効果） 以上述べた如く、本発明によればＣｒ損失が少なく、し
かも脱炭効率が良好であり、歩留、品質、生産性ともに
優れた高Ｃｒ鋼の溶製を実現しうるので産業上の効果は
極めて顕著である。

【図面の簡単な説明】

第１図は小型試験時の実験装置を上方より見おろした場
合の模式図であり、第２図は鋼浴表面で底吹気泡が露出
している領域と上吹ガス火点領域とが重なり合っている
領域（０）と上吹ガス火点領域（Ｓ）との相対面積比と
Ｃｒロスの関係を示している。第３図は本性の模式図で
あり、第４図は水モデルによる浸漬管径と底吹位置の偏
心量により決まる、浸漬管下端を気泡が洗うことなく混
合が良好となる領域を示している。 第１図 シー 第２図 ωざ　Ｘ／θ０（％） χ／Ｒ も　　　　　　　＼　　　　　　〜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　取鍋のクロム含有溶鋼に浸漬管を浸漬し、該浸漬管内
   を減圧して上吹ランスにより酸化性ガスを吹付けるとと
   もに、取鍋底部より不活性ガスを供給して該溶鋼を撹拌
   する高クロム鋼の脱炭精錬法において、取鍋の内直径（
   Ｄ）と浸漬管の内直径（Ｒ）を（Ｒ）／（Ｄ）＝０．３
   ５以上とし、取鍋底部に設けた不活性ガス吹込孔と浸漬
   管の投影面中心との距離（ｘ）を（ｘ）／（Ｒ）＝（０
   ．３３（Ｒ）／（Ｄ）−０．０７）〜（０．３３（Ｒ）
   ／（Ｄ））にするとともに、上吹の酸化性ガスの溶鋼表
   面衝突域（Ｓ）と底吹き不活性ガスの上昇気泡群域（Ａ
   ）との重複域（Ｏ）を溶鋼表面衝突域（Ｓ）の８５％以
   上とすることを特徴とする脱炭特性の優れた高クロム鋼
   の減圧脱炭法。