JPH02179812A

JPH02179812A - ステンレス鋼の精錬方法

Info

Publication number: JPH02179812A
Application number: JP33390988A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Egashira; 江頭　裕明
Original assignee: Aichi Steel Corp
Current assignee: Aichi Steel Corp
Priority date: 1988-12-28
Filing date: 1988-12-28
Publication date: 1990-07-12

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］本発明はステンレス鋼の精錬方法に関する。この精錬方
法はアルミニウムを含有する軟磁性ステンレス鋼の製造
に使用できる。

［従来の技術］従来より、ステンレス鋼の分野ではステンレス鋼の磁気
特性を保証する等のため、アルミニウムを所要量含有す
るステンレス鋼が提供されている。

このステンレス鋼を精錬するにあたっては、ＡＯＤ方式
の炉に貯留されている溶鋼に酸素を吹込み脱炭を行ない
溶鋼中の炭素を減らすと共に、溶鋼の上面部に浮遊した
スラグで溶鋼を精錬する。そして精錬を終えたら、除滓
作業を行ない、炉の溶鋼に浮遊しているスラグを除去す
る。スラブを除去したら、炉を傾斜させて、炉の溶鋼を
取鍋に注入して移し変える。更に取鍋内の溶鋼に金属ア
ルミニウムおよびイオウを溶鋼に添加し、これにより溶
鋼中のアルミニウムの含有量、イオウの含有量を確保し
ている。この場合、スラグの組成は第２表に示すように
重量％で実質的に、ＣａＯが５０％、５ｈｏｔが２０％
、Ａｉ　ｔ　０３が８％、ＭｇＯが１０％であった。更
に、取鍋内の溶鋼に添加して金属アルミニウムの添加歩
留り率が８８％、取鍋内の溶鋼に添加したイオウの添加
歩留り率が６７％であった。

［発明が解決しようとする課題］更に産業界では、アルミニウムを所要澁含有するばかり
か、ステンレス製品の窒素を低めに維持することが要望
されている。

そこで、本発明者は、ステンレス製品中の窒素含有量を
抑えるために、除滓作業を行なわずに、炉内の溶鋼に浮
遊しているスラグを残したままで炉を傾け、炉から取鍋
内に出鋼される溶鋼の上面部をスラグで極力覆いつつ、
溶鋼を炉から取鍋に移し変える方法を試考した。しかし
ながらこの方法では、炉から取鍋に溶鋼を移し変える際
において、スラグで溶鋼を覆う面積が増すので、溶鋼が
窒素をピックアップすることを抑制できるものの、取鍋
にお【プるアルミニウム添加歩留り率は低くなる。即ち
、取鍋内にスラグも移しかえられので、取鍋内の溶鋼の
上面部にスラグが浮遊する。このように取鍋内の溶鋼の
上面部にスラグが浮遊した状態で、その溶鋼に金属アル
ミニウムを溶鋼に添加しても、スラグと金属アルミニウ
ムとが反応して金属アルミニウムはスラブに生成され易
く、そのため取鍋に添加した金属アルミニウムの添加歩
留り率は低かった。

本発明は上記した実情に鑑み開発されたものであり、そ
の目的は、窒素含有ｍを低めに抑えつつ、取鍋内の溶鋼
に添加したアルミニウムの添加歩留り率を高めに維持で
きるステンレス鋼の精錬方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］本発明者は、上記した目的のもとにステンレス鋼の精錬
方法について鋭意研究を重ねた結果、重量％でＣａＯが
３５〜４５％、５ｉＯｚが１〜５％、Ａ１２０３が４０
〜５０％、ＭｇＯが５〜１５％、不可避の不純物の組成
をもつ八λ２０３がリッチな溶融スラグを炉内で生成し
、溶鋼と共にその溶融スラグを取鍋内に移し変え、その
スラグを取鍋内の溶鋼に浮遊させた状態で溶鋼に金属ア
ルミニウム等のアルミニウム含有剤を添加すれば、窒素
含有量を低めに抑えつつ、アルミニウムの添加歩留り率
を高めに維持できることを見出し、これに基づき本発明
を完成させたものである。

即ち、本発明にかかるステンレス鋼の精錬方法は、炉に
貯留したステンレス鋼の高温状態の溶鋼に造滓剤を添加
し、重」％でＣａＯが３５〜４５％、５ｉＯｚが１〜５
％、Ａｌｔｏ３が４０〜５０％、ＭｑＯが５〜１５％、
不可避の不純物の組成をもつスラグを生成し、スラグで
炉内の溶鋼を精錬する工程と、スラグを炉内に残したま
まで、炉を傾斜させて炉内の溶鋼をスラグと共に取鍋に
出鋼して取鍋内に移し変える工程と、取鍋内の溶鋼の上
面部にスラグを浮遊させた状態でアルミニウム含有剤を
添加し、溶鋼のアルミニウム含有量を調整する工程と順
に実施することを特徴とするものである。

炉に貯留されたステンレス鋼は、製造する鋼種によって
も異なるが、例えば、クロム含有量が１１〜１３％の１
１〜１３クロム系、あるいは、クロム含有量が１８％の
１８クロム系とすることができる。その−例として、重
量％で、シリコンが０．３０％以下、マンガンが０．４
％以下、リンが０．０４％以下、イオウが０．０３〜０
．０１７％、銅が０．２％以下、クロムが１１〜１Ｌ％
、ニッケルが０．２％以下、アルミニウムが０．２〜０
．６％、残部鉄とすることができる。ここで、クロム、
ニッケルはステンレス鋼として必要な元素であり、また
、イオウは快削性の向上、シリコンは磁気特性の確保、
アルミニウムは磁気特性の確保等を目的として添加され
ている。精錬の際には、通常、炉の底部に装備されてい
る羽口から酸素、あるいは酸素とアルゴンガスとを含む
混合ガスを吹き込んで行なうことができる。混合ガスに
おいて、酸素の流量をＯ〜１５０ＯＮｍ３／Ｈ、アルゴ
ンガスの流量をＯ〜１５０ＯＮｍ３　／Ｈとすることが
できる。

精錬する際には次のような操作を行なうことができる。

即ち、合金等を適宜添加して溶鋼組成を調整すると共に
、ホタル石、軽焼ドロマイト、石灰等の造滓剤を炉内の
溶鋼に適宜添加して所要の組成をもつスラブを生成する
。スラブの組成は製造する鋼種に応じて適宜調整される
が、その組成範囲としては、アルミナ含有量が通常のス
ラグよりも多く、ＣａＯが３５〜４５％、５ｉＯｚが１
〜５％、Ａ文２０３が４０〜５０％、ＭｇＯが５〜１５
％である。また、（（ＮＣａＯ＋ＮＭｇ０）／（ＮＳｉ
Ｏ２＋ＮＡ、Ｉｌ　２０３））で表示されるＦＡ基度は
１．７〜２．３、特に１．９〜２．１とすることができ
る。上記した組成、塩基度のスラグと覆れば、スラグと
アルミニウムとの反応を抑制でき、アルミニウムの歩留
り率確保に有利であり、更に第５図に示す塩基度と脱硫
率との関係から明らかなように、スラグとイオウとの反
応も進行しにくく、脱硫を抑制できイオウの歩留り率を
確保するにも有利である。

そして、炉内に貯留されている溶鋼に浮遊しているスラ
ブを炉内に残したままの状態で、炉を傾けて炉の出鋼口
から溶鋼をスラグと共に取鍋に移し変える。このとき炉
から出鋼される溶鋼の上面部をスラブで極力覆いつつ、
溶鋼は出鋼されるので、空気中の窒素が溶鋼にピックア
ップされることを極力防止することができる。

上記したように取鍋内に溶鋼を移し変えた状態では、上
記した組成をもつスラグが溶鋼に浮いている。そして溶
鋼を攪拌しつつ、溶鋼の上方から金属アルミニウム、ア
ルミニウム系合金等のアルミニウム含有剤を添加する。

更に、アルミニウム含有剤の他にイオウを添加し、これ
により溶鋼中のアルミニウム含有量の他にイオウ含有量
の調整を行なうこともできる。このとき上記した組成の
スラグは脱硫能が低くイオウと反応しにくい組成である
ため、イオウの歩留り率を高く維持できる。

［実施例］以下、本発明にかかる精錬方法を実施例にしたがって具
体的に説明する。

本実施例にかかるステンレス鋼の精錬方法おいては、ま
ず、所要の組成となるように配合した原料を電気炉に装
入し、電気炉で１５５０〜１６５Ｏ℃程度に溶解し、所
要の組成のステンレス鋼の溶鋼を得る。

そして内張レンガ層で区画された貯留室をもつ２０トン
用のＡＯＤ炉を用い、ステンレス鋼の溶鋼をＡＯＤ炉内
に移し変える。この溶鋼はいわゆる１３クロム系ステン
レス鋼であり、しかも炭素含有量、窒素含４″５１ｊｌ
が極めて低い。具体的にはその組成は、重石％で、炭素
４．１２５％、窒素１４８　ｐｐｍ、シリコン０．４％
、マンガン１，８８％、リン０．０２８％、硫黄０．０
３５％、銅０．０６％、クロム１２．２５％、ニッケル
０゜０６％、アルミニウム０．００２％、不可避の不純
物、残部鉄である。

上記のように溶鋼をＡＯＤ炉内に貯留した状態で、ＡＯ
Ｄ炉の炉体の底部に装面されている羽口に、Ｐ！２素と
アルゴンガスとの混合ガスを供給し、これにより酸素と
アルゴンガスとの混合ガスを溶鋼内に炉の底部側から吹
込み、Ｃｏガスの発生に伴うボイリング現象によりｉ’
ｌ鋼を撹拌しつつ溶鋼の脱炭反応を進行させる。このと
き、適宜な時期を見図らかつて軽焼ドロマイトを６００
ｋｇ、焼石灰を３００ｋｇを溶鋼の上方から添加する。

なお吹込時間は９０分間程度である。

本実施例で用いた混合ガスは、吹込当初である酸化期で
は酸素の流量が１２０ＯＮｍ３　／Ｈ，アルゴンガスの
流量が３０ＯＮｍ３　／Ｈであった。

そしてＡＯＤ炉内の溶鋼中の炭素が１ｏｏｐｐｍ程度に
なったら、第１表に示すように酸素の流量が１５ＯＮｍ
３　／Ｈ，アルゴンガスの流量が１２０ＯＮｍ３　／Ｈ
となるようにし、酸素を減少させた。この場合、酸素の
流量とアルゴンガスの流量との流Ｍ比が（１／８　）で
ある。

第１表本実施例では、吹込開始時の溶鋼湿度が１５００℃であ
り、第２図の特性線Ａに示すように溶鋼温度はガスの吹
込みが進行しても、吹込中期の溶鋼の温度、吹込終期の
溶鋼の温度は、吹込開始温度に対して溶鋼温度は実質的
に変動せず、はぼ同温度に維持された。なお溶鋼温度の
測定はＲ型熱雷対を用いて行なった。

′Ｍ素の吹込みが終了したら、還元期として、還元（脱
硫、脱窒）を目的として、アルゴンガスのみを１０分間
程度△ＯＤ炉内の溶鋼中に吹込む。

上記のようなガス吹込みの結束、炭素含有量が極めて低
い超低炭素ステンレス鋼の溶鋼が得られた。

上記したようにへ〇Ｄ炉でガス吹込みが終了したら、造
滓剤として、ホタル石を１２０ｋＱ、軽焼ドロマイトを
４００に９、石灰６００ｋＱをＡＯＤ炉内の溶鋼に適宜
添加し、更に、金属アルミニウムを４５０ｋｇ添加し、
これによりアルミナリッチで脱硫能の低いスラグを生成
する。このスラグはＡＯＤ炉に貯留されている溶鋼の上
面部に浮遊する。このスラグの組成は、第２表に示づよ
うにアルミナ含有量が通常のスラグよりも多く、シリカ
が少なく、ＣａＯが４０％、５ｉＯｚが３％、Ａ叉Ｚ０
３が４５％、ｆｖｌｏが１０％である。

このスラグの塩基度は２．０である。ここで、このスラ
グにおいて、アルミナ含有量が通常のスラグよりも多い
理由は、アルミナの還元を行いステンレス鋼の溶鋼のア
ルミニウムの含有量を確保するためであり、シリカが少
ない理由は、Ａｉによる３ｔの還元を防止するため、Ａ
Ｉ還元を行なうためである。

そして、スラブを実質的に除去せず残したままで△ＯＤ
炉を傾けて溶鋼をスラグ共に出鋼口がら取鍋に移し変え
、出鋼を行なう。このとき第３図に示すように溶鋼の上
面部をスラグで極ノｙＮいつつ溶鋼が注入されるので、
出鋼される溶鋼と空気との接触面積が減少し、これによ
り空気中の窒素が溶鋼にピックアップされることを極力
防止することができる。

上記したように取鍋内に溶鋼を移し変えた状態では、上
記した組成をもつスラグが取鍋内の溶鋼に浮いている。

そして、取鍋内の溶鋼及びスラグをアルゴンガスで攪拌
しつつ、スラグが切れて溶鋼が露出した上方から金属ア
ルミニウムを７０に９、イオウを５ｋｇ添加し、溶鋼中
のアルミニウム含有間、イオウ含有量の調整を行なう。

このとき上記した組成のスラグはイオウと反応しにくい
組成であるため、イオウの添加歩留り率を高く維持でき
る。

ところで、上記した実施例において、吹込終期つまり脱
炭未明の溶鋼、ＡＯＤ炉における合金元素の調整後の溶
鋼、最終製品についてそれぞれ炭素含有量を調べた。炭
素含有量の結果を第１図の特性線Ａに示１゜第１図の特
性線へに示すように、吹込終期である脱炭末期における
溶鋼の炭素含有量は５ｐｐｍであり、また、合金元素の
調整後の溶鋼における炭素含有量は１４ｐｌ）ｍであり
、また、最終製品における炭素含有量は３０１）　ｐｍ
と極めて低く、超低炭素ステンレス鋼が得られた。

また窒素含有量について、ＡＯＤ炉における合金元素の
調整後の溶鋼、出鋼後の溶鋼、最終製品において調べた
。その結果を第４図の特性線Ａに示す。第４図の特性１
ｉ１Ａに示すように、合金元素の調整後の溶鋼における
窒素含有量は４４ｐｐｍであり、出鋼後の溶鋼における
窒素含有量は６１ｐｐｍであり、最終製品にＪ３ける炭
素含有量は６９　ｐ　ｐｒｎときわめて低く、従って低
窒素ステンレス鋼が得られた。

本実施例において取鍋内にみけるアルミニウムの添加歩
留り率とイオウの添加歩留り率を第３表に示した。第３
表に示づようにアルミニウムの添加歩留り率は８７％で
あり、イオウの添加歩留り率は６５％と良好であり、前
記した従来の技術の欄で述べた従来法における値（アル
ミニウムの添加歩留り率が８８％、イオウの添加歩留り
率が６７％）と比較しても遜色なかった。その理由は、
上記した組成をもつアルミナリッチなスラグ組成により
Ａｉ還元が行なわれると共に脱硫が少なかったためであ
ると推察される。ここで、アルミニウムの添加歩留り率
とは、取鍋内に添加した金属アルミニウムの量に対する
溶鋼中のアルミニウム吊の割合を意味づる。イＡつの添
加歩留り率とは、取鍋内に添加したイオウの邑に対する
溶鋼中のイオウ吊の割合を意味する。

また、ステンレス鋼の組成が基本的に前記した実施例の
場合と同じでアルミニウム量のみが３％と多めのステン
レスＩ（ＡＵＭ２５）ｋ：ついて、同様な精錬方法を実
施し、その窒素含有Ｍを調べた。その結果を第６図の特
性線△に示す。第６図の特性線Ａに示寸ように、出鋼後
では５５ｐｐｍであり、鉛投入後では３９１）ｌ）ｍで
あり、金属アルミニウム添加後では３４Ｄｐｍであり、
最終製品では３３ｐｌ）ｍであった。更に通常のＡＵＭ
シリーズの鋼種について、同様な精錬方法を実施し、そ
の窒素含有量を調べた。その結果を第６図の特性線Ｂに
示す。第６図の特性線Ｂに示すように、出鋼後ではｓ７
ｐｐｍであり、アルミ投入後では９１ｐｐｍであり、金
属アルミニウム添加後では９ｉｐｐｍであり、最終製品
では９３１）ｐｍであった。このことからステンレス鋼
のアルミニウム含有者が多いと、溶鋼中の脱窒が進行し
、溶鋼中の窒素含有量が減少することがわかる。この脱
窒促進は、ステンレス鋼の組成が基本的に前記した実施
例の場合と同じでアルミニウム量のみが１％と多めのス
テンレス１１１（ＡＵＭ６）についても同様な傾向にあ
る。これは、ＡλＮ［Ｓ］−Ａｆｆｉ＋Ｎの平衡反応が
寄与していると推察される。なお、第７図は１９００ｋ
における（Ａ文Ｎ＝Ａｉ＋Ｎ）の平衡曲線を示すもので
あり、アルミニウム量が増加するにつれて溶鋼中の窒素
が低下していることを示す。

［参考例△］更に、溶鋼に吹込む混合ガスの組成変動に起因する脱炭
を把握するために、第１表に示すように、参考例１とし
て、混合ガスの酸素の流量が２２ＯＮｍ３　／Ｈ、アル
ゴンガスの流量が１２０ＯＮｍ３／Ｈであり、酸素の流
量とアルゴンガスの流量との流星比が（１１５，５）で
ある場合について試験した。更に参考例２として、混合
ガスの酸素の流星が８ＯＮｍ３／Ｈ、アルゴンガスの流
星が１２０ＯＮｍ３／ｌ−１であり、酸素の流量とアル
ゴンガスの流ｍとの流量比が（１／１２＞である場合に
ついて試験した。更に参考例３として、混合ガスの酸素
の流量がＯであり、アルゴンガスの流量が１２０ＯＮｍ
３／Ｈであり、Ｍｌを吹込まない場合について試験した
。

参考例１、参考例２、参考例３ともに、第１図の特性線
Ｂに示すように、吹込終期における溶鋼の炭素含有量は
ｉｓｐｐｍ程度であり、合金元素の調整後の溶鋼におけ
る炭素含有量は３６　ｐ　ｐ　ｍ程度であり、最終製品
における炭素含有ｍは５２ｐｐｒｌ！度であり、本実施
例の場合に比較して炭素含有１は多かった。また参考例
１では、第２図の特性線Ｂに示すように吹込時間が進行
するにつれて溶鋼温度が上昇し、即ち、吹込時間が６分
間になると溶鋼温度が１０℃程度上昇した。参考例２で
は、第２図の特性線Ｃに示すように吹込みが進行するに
つれて溶鋼温度が降下し、即ち、吹込時間が６分間にな
ると溶鋼ｌｌ！度が１０℃程度降下した。参考例３では
、第２図の特性線りに示すように、酸素の吹込が進行す
るにつれて溶鋼温度が更に降下し、即ち、吹込時間が６
分間になると溶鋼温度が３０℃程度降下した。

このように参考例２、参考例３で溶＆ｊｌ温度の降下が
見られるのは、酸素が少ないので、鉄、クロム等の酸化
に消費される酸素が少なくなるためであると推察される
。また参考例１で、溶鋼の温度上昇が見られたのは、鉄
、クロム等の金属の最に比較して炭素がｐｐｍオーダー
と極微員であるため、混合ガス中の酸素の割合が参考例
２．３に比較して増したにも拘らず、その酸素は脱炭に
有効に使用されず、鉄、クロム等の酸化源として消費さ
れ、その結果、酸化熱で溶鋼が昇温したものであると推
察される。、即ち、１００〜１１０００１）ｌ）付近の
超低炭素量のステンレス鋼の溶鋼においては、鉄、クロ
ム等の金属と炭素との割合を見ると、鉄、クロム等の金
属の量に比較して炭素が極微間であるため、混合ガス中
のＭｌの割合が上記した（１／７）〜（１／９）の範凹
よりも増せば、その酸素は主として鉄、クロム等の金属
の酸化源として消費され、かえって超低炭素にするのが
困テ１になり、また、混合ガス中の酸素の割合が上記し
た（１／７）〜（１／９　）よりも減れば、Ｓ素は少な
いので、鉄、クロム等の金属の酸化も少なくなるものの
、脱炭反応も生じにくくなり、超低炭素にするのが同様
に困難になるものと推察される。

［参考例Ｂ］ところで、従来法では第２表の従来の欄で示す第２表ようなＣａＯが５０％、３ｉＱ２が２０％、Ａｆｆｉ２
０３が８％、ＭｇＯが１０％の組成をもっスラグを用い
ていたのであるが、そのスラグを用いて精錬した後に、
ＡＯＤ炉内の溶鋼の上面から除滓作業でスラグを取り除
いた状態で、溶鋼をＡＯＤ炉から取鍋へ移し変えた場合
の溶鋼の窒素含有量について、前述したように、ＡＯＤ
炉における合金元素の調整後の溶鋼、出鋼後の溶鋼、最
＄１製品において調べた。その結果を第４図の特性ＩＢ
に示す。

第４図の特性線Ｂに示すように、合金元素の調整後の溶
鋼における溶鋼の窒素含有量は４３ｐｌ）ｍであり、出
鋼後の溶鋼における窒素含有量は８７１）Ｉ）ｍであり
、最終製品における窒素含有分は９３ｐｐｍであった。

第４図の特性線Ａと特性線Ｂとの比較から明らかなよう
に、本実施例では窒素含有量を極めて低くでき、最終製
品において２０〜３ｏｐｐｍ程度低くできる。その理由
は、△ＯＤ炉から取鍋内へステンレス鋼を移し変える際
に、スラグで溶鋼を覆いつつ行なったので、窒素のピッ
クアップを極力防止できたためであると考えられる。

［評価］以上説明したように本実施例では、窒素及び炭素の双方
を減少させることができ、故に最終製品において窒素が
６９ｐｐｍであり、炭素が３０ｐｐｍであり従って炭素
量と窒素量との合計は、最終製品において１ｏｏｐｐｍ
を維持することができ、超低炭素、低窒素のステンレス
鋼製品を得ることができる。

また、第３表に示すように取鍋内におけるアル第３表ミニラムの添加歩留り率は８７％であり、イオウの添加
歩留り率は６５％と良好な値を維持できた。

その理由は、上記したアルミナリッチで脱硫能の低い組
成をもつスラグに起因するものと推察される。したがっ
て、炭素、窒素が共に極微量であると共にアルミニウム
及びイＡつが含有されている磁気特性及び快削性を具有
したステンレス鋼の開発に寄与できる。

［発明の効果１本発明によれば、窒素含有量を低めに抑えつつ、取鍋内
の溶鋼に添加したアルミニウムの添加歩留り率を高めに
維持できるステンレス鋼の精錬方法を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例と参考例との炭素量を示すグラフであり
、第２図は実施例と参考例との温度変化を示すグラフで
あり、第３図はＡＯＤ炉がら取鍋に溶鋼を移し変えてい
る状態の模式図であり、第４図は実施例と参考例との窒
素量を示すグラフである。第５図は塩基度と脱硫率との関係を示すグラフであり、
第６図はＡＵＭ鋼種の窒素量を示すグラフであり、第７
図はアルミニウムと窒素との平衡関係を示すグラフであ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）炉に貯留したステンレス鋼の高温状態の溶鋼に造
滓剤を添加し、重量％でＣａＯが３５〜４５％、ＳｉＯ
＿２が１〜５％、Ａｌ＿２Ｏ＿３が４０〜５０％、Ｍｇ
Ｏが５〜１５％、不可避の不純物の組成をもつスラグを
生成し、前記スラグで前記炉内の前記溶鋼を精錬する工
程と、前記スラグを前記炉内に残したままで、前記炉を傾斜さ
せて前記炉内の前記溶鋼を前記スラグと共に取鍋に注入
して前記取鍋内に移し変える工程と、前記取鍋内の前記溶鋼の上面部に前記スラグを浮遊させ
た状態でアルミニウム含有剤を添加し、前記溶鋼のアル
ミニウム含有量を調整する工程とを順に実施することを
特徴とするステンレス鋼の精錬方法。