JPH07173515A - ステンレス鋼の脱炭精錬方法 - Google Patents

ステンレス鋼の脱炭精錬方法

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JPH07173515A
JPH07173515A JP31968393A JP31968393A JPH07173515A JP H07173515 A JPH07173515 A JP H07173515A JP 31968393 A JP31968393 A JP 31968393A JP 31968393 A JP31968393 A JP 31968393A JP H07173515 A JPH07173515 A JP H07173515A
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stainless steel
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JP31968393A
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Kenichiro Miyamoto
健一郎 宮本
Katsuhiko Kato
勝彦 加藤
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ステンレス鋼の脱炭精錬において、吹酸脱炭
時のCr酸化ロスの生成を抑制し、且つ真空下での自己
脱炭時に極低炭素域まで効率的に脱炭を行うことを可能
とする精錬方法を提供する。 【構成】 大気圧下あるいは真空下の精錬炉にて、Cr
含有濃度が5%以上のステンレス鋼の吹酸脱炭精錬を行
うに際し、また真空精錬炉にて、吹酸停止後の高真空下
での溶鋼攪拌により鋼中炭素によるCr2 3 の還元精
錬を行うに際し、Cr酸化物(Cr2 3 )含有スラグ
のスラグ組成を、塩基度(CaO/SiO 2 )を2.5
〜5、且つAl2 3 含有濃度を10〜20%とするこ
とにより、スラグの液相率を高位に維持し、且つスラグ
中Cr2 3 の活量を高位に維持し、Cr酸化を引き起
こすことなく極低炭素領域まで脱炭反応を促進させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はステンレス鋼の吹酸脱炭
精錬および真空精錬における吹酸停止後の鋼中炭素によ
るCr2 3 の還元を効率的に行うことを可能にするス
テンレス鋼の脱炭精錬方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】溶鋼の吹酸脱炭精錬炉としては、上吹転
炉、底吹転炉、上底吹転炉(LD−OB炉、LD−CB
炉等)、AODやVODがあり、ステンレス鋼の吹酸脱
炭精錬は、電気炉にてステンレス鋼屑を主原料として、
これにFe−CrやFe−Ni等の合金成分を添加して
高炭素含有のステンレス粗溶鋼を溶製後、あるいは上底
吹転炉を用いてCr鉱石を溶融還元精錬して高炭素ステ
ンレス粗溶鋼を溶製後、AODや上底吹転炉で吹酸脱炭
精錬し成品を溶製する方法、また、日本の高炉メーカー
を中心に実施されている、予め脱燐・脱硫した溶銑を上
底吹転炉に装入し、昇熱後漸次炉上よりFe−Cr等の
合金を添加しつつ、吹酸脱炭する方法、さらには上底吹
転炉での吹酸脱炭を0.25〜0.8%の中炭素域まで
として、これ以下の脱炭はVOD等の減圧下での吹酸脱
炭により実施する方法が一般に行われている。
【0003】これらの方法では、吹酸脱炭中に生成した
Cr2 3 を回収することを目的として、吹酸停止後に
炉上よりFe−SiやAl等の還元剤を添加することに
より、スラグ中Cr2 3 の還元を行っている。また、
VOD等の真空炉にて、高純度ステンレス鋼を溶製する
際には、炭素濃度の低位安定化を目的として、吹酸停止
後の高真空下において、還元用合金の投入前に底吹攪拌
により、鋼中炭素によるCr2 3 の還元を行っている
(自己脱炭)。
【0004】一般に、転炉等の吹酸脱炭精錬炉において
脱炭反応効率を向上させ、低炭素領域まで効率的に脱炭
精錬を行う方法としては、転炉に底吹き機能を付与し、
鋼浴の攪拌を激しく行い、最も活性な反応領域である吹
酸火点部への溶鋼中炭素の供給を促進し(特公昭62−
14602号公報)、脱炭酸素効率を高位に維持してい
る酸素供給律速域から脱炭酸素効率の低下する炭素拡散
律速域へ移行する臨界炭素濃度を低炭素側へ移行させる
ことや、脱炭末期の炭素拡散律速領域において吹酸速度
を低下させるなどの吹酸速度コントロールなどを行うこ
とにより、脱炭酸素効率の低下の防止を図っていた(鉄
と鋼,第68年(1982),p1946)。
【0005】また、含Cr溶湯の精錬方法として、特公
平1−54409号公報に見られるように、該溶湯の浴
面下にAr等の非酸化性ガスを導入して溶湯を攪拌する
と同時に、浴面上へ酸素と非酸化性ガスの混合ガスを吹
き付け、さらに浴面上に吹き付ける混合ガス中の酸素に
対する非酸化性ガスの割合を溶鋼中炭素濃度の低下に伴
い、増加させる方法が提案されている。
【0006】さらに、特開昭57−41312号公報に
おいては、高Cr鋼を真空精錬炉で溶製する際に必要に
応じてFe−Siを添加してスラグ中の過剰のCr酸化
物の一部を還元しCr酸化物を適正にした上で、臨界炭
素濃度以下の領域にてCaO、CaF2 、または、Ca
O−SiO2 系フラックスの1種以上を添加し、CaO
/SiO2 比を1.0〜1.5とすることにより流動性
に富む低融点Cr酸化物系スラグを形成させて、スラグ
−メタル接触攪拌を確保し、臨界炭素濃度以下の領域に
おける脱炭反応を促進させ、極低炭素高Cr鋼を溶製す
る方法が提唱されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】前記したように、転炉
等の精錬炉にて含Cr溶湯の吹酸脱炭精錬を行う際に、
脱炭酸素効率を向上させる、すなわちCrの酸化損失を
抑制する方法としては、特公昭62−14602号公報
や鉄と鋼、さらには特公平1−54409号公報等に示
された方法がある。しかしながら、これらの方法ではC
rの酸化損失は減少するものの、吹酸脱炭中に生成する
Cr2 3 のスラグ中含有濃度を20%以下にまで抑制
することは難しく、これに起因して、スラグの流動性は
非常に悪くなり、スラグ−メタル界面を飛躍的に増大さ
せることは困難であった。さらに、流動性の悪いスラグ
性状に起因して、吹酸中のダストロスの増大を招き、溶
鋼歩留が低下するという問題があった。
【0008】また、特開昭57−41312号公報の方
法によれば、スラグの流動性は改善されるものの、この
方法では吹酸脱炭中のCr酸化抑制が不十分であり、ス
ラグ中Cr2 3 濃度を適正化するために、Fe−Si
を使用することによる還元剤の原単位の増大を招くこと
や、塩基度を1.0〜1.5とすることにより、耐火物
の溶損が促進されるため、精錬炉の寿命に問題があっ
た。
【0009】従って本発明の目的とするところは、大気
圧下あるいは減圧下での吹酸脱炭精錬において、極低炭
素領域まで過剰なCr酸化やダストロスの増大を引き起
こすことなく脱炭反応の促進を可能とすること、およ
び、真空精錬炉での吹酸停止後の高真空下での自己脱炭
を、耐火物の溶損を防止しつつ、効率的に行うことを可
能とすることにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者らはステンレス
鋼の吹酸脱炭精錬におけるCr酸化ロスの防止、すなわ
ち、脱炭酸素効率の向上と、真空精錬炉における吹酸停
止後の自己脱炭時の脱炭反応効率の向上を両立させ、且
つ、耐火物溶損防止が可能な方法について鋭意研究を行
った結果、スラグ組成を適正な組成に制御することによ
ってその効果が顕著であることを見出した。
【0011】本発明はこの知見に基づきなされたもの
で、その要旨とするところは、大気圧下あるいは真空下
の精錬炉にて、Cr含有濃度が5%以上のステンレス鋼
の吹酸脱炭精錬を行うに際し、Cr酸化物(Cr
2 3 )含有スラグのスラグ組成を、塩基度(CaO/
SiO2 )を2.5〜5、且つ、Al2 3 含有濃度を
10〜20%とすることにより、スラグの液相率を高位
に維持し、且つ、スラグ中Cr 2 3 の活量を高位に維
持することを可能とし、極低炭素領域まで過剰なCr酸
化を引き起こすことなく脱炭反応を促進させることを特
徴とするステンレス鋼の脱炭精錬方法、および、真空精
錬炉にて、Cr含有濃度が5%以上のステンレス鋼にお
いて、吹酸停止後の高真空下での溶鋼攪拌により鋼中炭
素によるCr2 3 の還元精錬を行うに際し、Cr2
3 含有スラグのスラグ組成を、CaO/SiO2 を2.
5〜5、且つ、Al2 3 含有濃度を10〜20%とす
ることにより、スラグの液相率を高位に維持し、且つ、
スラグ中Cr2 3 の活量を高位に維持することを可能
とし、脱炭反応を促進させることを特徴とするステンレ
ス鋼の脱炭精錬方法にある。
【0012】本発明によれば、大気圧下および真空下で
の吹酸脱炭精錬時におけるCr酸化ロスの抑制と、真空
精錬における自己脱炭の際の脱炭反応効率の高位維持を
可能とし、且つ、耐火物の過剰な溶損を抑制することが
可能となる。本発明は以下に記載するステンレス鋼の脱
炭精錬に際し、スラグ組成を適正な値に制御することに
立脚している。
【0013】一般に、含Cr溶湯の吹酸脱炭精錬の際に
生じるCr2 3 のスラグ中の濃度は20%以上であ
り、Cr2 3 含有スラグの融点は2000℃以上と高
く、液相率も50%以下と非常に流動性が悪い性状とな
っている。大気圧下、真空下にかかわらず吹酸脱炭によ
る含Cr溶湯の脱炭反応機構は、一旦、浴面で生成した
Cr酸化物が吹酸火点部および巻き込まれた浴内で鋼浴
中の炭素と反応して起こり、脱炭に寄与できなかった酸
化物が浴面上に浮上し、固化状のスラグを形成すること
になる。この時、スラグ中に移行したCr酸化物はスラ
グ−メタル界面において浴中の炭素と反応はするもの
の、スラグ性状が固化状であることに起因して、反応界
面積が非常に小さく、固相率の増大と共に脱炭反応速度
も小さくなる。また、真空精錬炉における自己脱炭の際
においても前記現象は同様である。
【0014】また、Cr酸化物の還元反応はスラグ中の
Cr2 3 の活量が高ければ高い程有利であるが、耐火
物中の主成分であるMgOの溶損が増大し、スラグ中M
gO濃度が高くなると、スピネル化合物であるマグネシ
アクロマイト(MgO・Cr 2 3 )を形成し、Cr2
3 の活量を著しく低下させることになる。よって、大
気圧下、真空下での吹酸脱炭、および、真空精錬炉にお
ける自己脱炭いずれの場合においても、脱炭反応効率を
向上させるにはスラグの流動性を改善し、スラグ−メタ
ル接触面積を増大させること、且つ、飽和MgO濃度が
極力低い組成のスラグを形成させることが有効な手段と
なり得る。
【0015】Cr2 3 含有スラグの流動性を向上させ
る、すなわち、スラグの液相率を向上させるための手段
としては、スラグ中のCr2 3 濃度を10%程度以下
にまで低下させることが最も有効であるが、底吹攪拌力
の増大や吹酸速度のコントロールのみでは、Cr2 3
濃度を低下させるには限界がある。また、Cr2 3
度が20%以上であっても、CaO/SiO2 ≦1.5
とすることやスラグの滓化促進剤としてのCaF2 の添
加を行うことにより、スラグの液相率を向上させること
は可能であるものの、この場合、飽和MgO濃度の増大
に起因した耐火物溶損量の増大やMgO・Cr2 3
形成によるCr2 3 の活量低下が問題となる。
【0016】そこで、本発明者らは滓化を促進させるス
ラグ中成分として、スラグ中のAl 2 3 濃度に着目
し、CaO/SiO2 を2.5〜5、好ましくは2.5
〜4.5とした上でAl2 3 を10〜20%とするこ
とにより、Cr2 3 が20%以上の場合でも十分なス
ラグ−メタル界面積を確保し、且つ、飽和MgO濃度の
増大に起因したMgO・Cr2 3 の形成を回避し、C
2 3 の活量を高位に維持することが可能な方法を発
明した。
【0017】この場合、Al2 3 濃度調整用のフラッ
クスとしては、Al2 3 自体を添加しても、吹酸中に
Al合金を添加し、Alの酸化反応によりAl2 3
生成させても良い。ここで、Al2 3 濃度が10%未
満であると、スラグの液相率が不十分であり、十分な脱
炭反応効率の確保が困難となる。また、Al2 3 濃度
が20%を超えても液相率の向上効果はさほど見られず
(図1)、酸性酸化物であるAl23 濃度の増大に起
因した耐火物の溶損が問題となる(図2)。
【0018】さらに、Al2 3 濃度範囲が10〜20
%であっても、CaO/SiO2 が2.5未満である
と、スラグ中の飽和MgO濃度が著しく上昇し、耐火物
原単位の悪化を招くことになる(図3)。また、CaO
/SiO2 が5を超えると、飽和MgO濃度は上昇しな
いものの、スラグ液相率の悪化が問題となる。よって、
スラグ組成の範囲としては、CaO/SiO2 :2.5
〜5、好ましくは2.5〜4.5、Al2 3 濃度:1
0〜20%が最適値となる。
【0019】
【実施例】表1に150t転炉(LD−OB炉)にて、
ステンレス粗溶鋼を溶製した結果を示す。この場合、い
ずれも吹止炭素濃度としては0.7%まで脱炭を行い、
吹錬条件としては、吹酸速度:3.0Nm3 /min・
t、底吹ガス流量:0.2Nm3 /min・tの条件に
て行った。また、表2に150tVODにて、吹酸停止
後に底吹攪拌による自己脱炭処理を行った結果を示す。
この場合、処理条件としてはいずれも溶鋼温度:165
0℃、真空度:1Torr、底吹ガス流量:0.06N
l/min・tで10分間処理を行った。
【0020】表1、表2から明らかなように、本発明に
従った方法がステンレス鋼の脱炭精錬に際し、非常に優
れた方法であることがわかる。
【0021】
【表1】
【0022】
【表2】
【0023】
【発明の効果】本発明を用いることにより、ステンレス
鋼精錬において、耐火物溶損量の増大という問題を回避
し、吹酸脱炭時の過剰なCr酸化ロスを起こすことな
く、且つ、真空下での自己脱炭時において、極低炭素濃
度域まで効率的に精錬を行うことが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】Al2 3 濃度とスラグ液相率の関係を示す図
である。
【図2】Al2 3 濃度と耐火物溶損指数の関係を示す
図である。
【図3】CaO/SiO2 と耐火物溶損指数の関係を示
す図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 大気圧下あるいは真空下の精錬炉にて、
    Cr含有濃度が5%以上のステンレス鋼の吹酸脱炭精錬
    を行うに際し、Cr酸化物(Cr2 3 )含有スラグの
    スラグ組成を、塩基度(CaO/SiO2 )を2.5〜
    5、且つ、Al2 3 含有濃度を10〜20%とするこ
    とを特徴とするステンレス鋼の脱炭精錬方法。
  2. 【請求項2】 真空精錬炉にて、Cr含有濃度が5%以
    上のステンレス鋼において、吹酸停止後の高真空下での
    溶鋼攪拌により鋼中炭素によるCr2 3 の還元精錬を
    行うに際し、Cr2 3 含有スラグのスラグ組成を、C
    aO/SiO 2 を2.5〜5、且つAl2 3 含有濃度
    を10〜20%とすることを特徴とするステンレス鋼の
    脱炭精錬方法。
JP31968393A 1993-12-20 1993-12-20 ステンレス鋼の脱炭精錬方法 Withdrawn JPH07173515A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100523105B1 (ko) * 2001-07-04 2005-10-19 주식회사 포스코 극저탄소 페라이트 스테인레스강의 정련방법
JP2011516720A (ja) * 2007-12-12 2011-05-26 ポスコ 極低炭素フェライト系ステンレス鋼の製造方法
CN102628094A (zh) * 2012-04-16 2012-08-08 朱荣 一种电弧炉炼钢埋入式吹氧脱碳工艺及控制方法
JP2020531691A (ja) * 2017-08-25 2020-11-05 宝山鋼鉄股▲分▼有限公司 超低炭素13Crステンレス鋼の精錬方法

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