(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
精錬炉内において含高クロム鋼の溶鋼中に大気中で酸素ガスを含むガスの吹込みを行って脱炭する大気処理を施した後、炉内を減圧状態に切り替えてガス吹込みによる脱炭を行う減圧処理を施す含クロム溶鋼の精錬方法において
前記大気処理から減圧処理への切替えを、溶鋼中のＣ濃度が０．３〜０．０５重量％まで低下した段階で行うとともに、該減圧処理に際しては排ガスのガス分析を行いつつ該減圧処理を２００〜１５Ｔｏｒｒの減圧下で行い、且つ該減圧処理への切替え後溶鋼中に非酸化性ガスの吹込みを行い、溶鋼とスラグとを撹拌させる中でスラグ中の酸化クロムと溶鋼中のＣとを反応させて脱炭処理を行い、該脱炭処理後に且つ酸化クロムを還元するための還元剤の投入前において、酸素を含むガスの溶鋼中への吹込みを行ってクロムの酸化反応に伴う発熱を生ぜしめ、溶鋼温度を上昇させるようにし、
更に前記排ガスのガス分析では排ガスのＣＯ濃度，Ｏ２濃度及び排ガス温度測定を行い、その際のＯ２濃度の上昇を以てＣＯ爆発の危険を予知し、減圧処理停止することを特徴とする含クロム溶鋼の精錬方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は含クロム溶鋼の精錬方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
含クロム鋼、例えばステンレス鋼を精錬するに際して、精錬炉内に収容した溶鋼中に酸素とＡｒの混合ガスを大気中で吹き込んで溶鋼中のＣを脱炭し、Ｃ濃度を低下させることが行われている。この脱炭精錬はＡＯＤ法として知られている。
【０００３】
ところで大気中での脱炭精錬は、溶鋼中のＣ濃度が低くなってくると吹き込んだ酸素が脱炭のために有効に働かず、クロムを酸化してしまい、脱炭効率が悪くなる。
また脱炭に長時間かかり、この間に高価なＡｒを多量に消費することとなるため、精錬コストが高くなってしまう。
【０００４】
このようなことから、溶鋼中のＣ濃度があるレベルになったところで炉内を減圧状態とし、かかる減圧下で溶鋼中にＡｒガス等の非酸化性ガスのみを吹き込んで溶鋼とスラグとを撹拌させ、その中で先の大気処理に際して生成した酸化クロムと溶鋼中のＣとを反応させて脱炭を続行するとともに酸化クロムを一部還元する方法が本出願人によって提案されている（例えば特開平４−２５４５０９）。
この精錬方法では、Ｃ濃度が０．１５〜０．０５重量％に低下した段階で大気処理から減圧処理への切替えを行うようにしている。
【０００５】
これは次の理由に基づいている。
即ち、Ｃ濃度がこれより高い段階で大気処理から減圧処理への切替えを行った場合、減圧処理に際して多量のＣＯガスが発生し、ＣＯ爆発を起こす恐れがあること、第二に酸化クロムと溶鋼中のＣとの反応は吸熱反応であって、その反応が激しく起こると溶鋼の温度が大きく低下し、その後の還元剤等添加剤の投入による温度低下と相俟って、溶鋼温度が望ましくない温度まで低下してしまうことによる。
【０００６】
詳述すると、出鋼時において溶鋼の温度はこれに続く鋳込みを良好に行うために一定温度以上、例えば溶融温度に対して一定温度以上高くしておく必要がある。
しかるに溶鋼温度が大きく低下してしまうと出鋼時において必要な温度を確保することができず、その後の鋳込みを良好に行えなくなってしまうからである。
【０００７】
以上の理由により従来の方法にあってはＣ濃度が０．１５重量％まで低下した時点で初めて大気処理から減圧処理への切替えを行うようにしていたのであるが、Ｃ濃度がより高い段階で大気処理から減圧処理への切替えが可能であれば精錬時間を更に短縮化でき、精錬コストも低減し得て望ましいものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本願の発明はこのような課題を解決するためになされたものである。
而して本願の発明は、精錬炉内において含高クロム鋼の溶鋼中に大気中で酸素ガスを含むガスの吹込みを行って脱炭する大気処理を施した後、炉内を減圧状態に切り替えてガス吹込みによる脱炭を行う減圧処理を施す含クロム溶鋼の精錬方法において、前記大気処理から減圧処理への切替えを、溶鋼中のＣ濃度が０．３〜０．０５重量％まで低下した段階で行うとともに、該減圧処理に際しては排ガスのガス分析を行いつつ該減圧処理を２００〜１５Ｔｏｒｒの減圧下で行い、且つ該減圧処理への切替え後溶鋼中に非酸化性ガスの吹込みを行い、溶鋼とスラグとを撹拌させる中でスラグ中の酸化クロムと溶鋼中のＣとを反応させて脱炭処理を行い、該脱炭処理後に且つ酸化クロムを還元するための還元剤の投入前において、酸素を含むガスの溶鋼中への吹込みを行ってクロムの酸化反応に伴う発熱を生ぜしめ、溶鋼温度を上昇させるようにし、更に前記排ガスのガス分析では排ガスのＣＯ濃度，Ｏ２濃度及び排ガス温度測定を行い、その際のＯ２濃度の上昇を以てＣＯ爆発の危険を予知し、減圧処理停止することを特徴とする。
【０００９】
【作用及び発明の効果】
上記ＣＯ爆発は、排ガス中のＣＯ濃度，Ｏ２濃度，排ガス温度等の条件が一定の条件を満たしたときに発生する。
そこで本発明では排ガスのガス検知を行い、排ガス組成が爆発条件を満たさないように監視を行いつつ精錬を行えばＣ：０．３％まで切替時のＣ濃度を高め得ることを確認した。
【００１０】
即ち、本発明は大気中でのＯ２吹込みによる脱炭を行った後に減圧化で脱炭を行う精錬方法において、大気処理から減圧処理への切替えをＣ：０．３％（望ましくはＣ：０．２％）を上限値として行うものであり、かかる本発明によれば、大気処理から減圧処理への切替えを早い段階で行うことができ、従って脱炭効率を高め得て精錬時間を短縮化でき、また精錬コストを低減することが可能となる。
【００１１】
尚、本発明において減圧処理に際しての圧力条件を２００〜１５Ｔｏｒｒとしている理由は次の点にある。
即ち、２００Ｔｏｒｒよりも高い圧力の下では減圧処理を効果的に行うことができず、逆に１５Ｔｏｒｒより低い圧力の下では溶鋼のスプラッシュが激しくなることによる。
【００１２】
本発明では、減圧処理への切替後、溶鋼中に非酸化性ガスの吹込みを行い、溶鋼とスラグとを撹拌させる中でスラグ中の酸化クロムと溶鋼中のＣとを反応させて脱炭処理を行うもので、この減圧条件下での脱炭処理により溶鋼中のＣ濃度を所望の低レベル、例えば０．０４％程度まで低下させることができる。即ち、減圧処理への切替時において溶鋼中にＣが０．３％程度含有されていても、続く脱炭処理によってこれを所望の低レベルまで落すことが可能である。
【００１３】
但し減圧処理当初の溶鋼中のＣ濃度がこれよりも高いと、上記脱炭処理にてはこれを所望低レベルまで落すことが難しくなる。
換言すれば、Ｃ：０．３％で大気処理から減圧処理への切替えを行った場合において、特に溶鋼中に脱炭源を供給しなくても、単に非酸化性ガスの吹込みによる撹拌を行うのみで溶鋼中のＣ濃度を所望低レベルまで低下させることができる。
【００１４】
本発明はまた、還元剤の投入に先立って溶鋼中に酸素を含むガスの溶鋼中への吹込みを行ってクロムの酸化反応に基づく発熱を生ぜしめ、溶鋼温度を上昇させることを特徴としている。
この酸素の吹込みは脱炭後に行うものであるため、万一排ガス中に酸素が供給されても、既に排ガス中のＣＯ濃度は低いためＣＯ爆発の恐れはなく、また溶鋼を再度昇温させ得てこれを所望温度まで高めることができる。
【００１５】
換言すれば、大気処理から減圧処理への切替えをＣ：０．３％の比較的高濃度段階で行った場合において、減圧処理の際に生ずる溶鋼の大きな温度降下を、この酸素ガスの吹込みによる発熱反応によって補償することができ、以て出鋼時の溶鋼温度を所望温度まで高めることができ、後の鋳込みを良好に行うことが可能となるのである。
【００１６】
加えて上記大気処理に際しての溶鋼の最高到達温度を低くすることができ、従って精錬炉の耐火材の寿命を延長せしめることも可能となる。
尚、減圧処理において脱炭処理後の、酸素ガスを含むガス吹込みによって生成した酸化クロムは、その後の還元剤の投入によって還元処理される。
【００１７】
本発明ではまた、上記ガス分析で排ガス中のＣＯ濃度，Ｏ２濃度及び排ガス温度測定を行い、その際の排ガス中のＯ２濃度が上昇したことを以てＣＯ爆発の危険が発生したものとし、減圧処理停止する。
上記のようにＣＯ爆発は排ガス中のＣＯ濃度，Ｏ２濃度，排ガス温度等の条件が一定の条件を満たさない限り発生することはない。
換言すれば、排ガス中に酸素の供給がなければＣＯ爆発の危険はないのであり、そこで本発明では排ガス中の酸素濃度の上昇傾向を以て何らかの異常、例えば精錬炉の本体と蓋との間でリークが生じる等、異常が生じたものとして減圧処理停止するもので、本発明によれば安全な操業を確保することができる。
【００１８】
【実施例】
次に本発明の実施例を以下に詳述する。
１８Ｃｒ−８Ｎｉステンレス鋼を電炉溶解し、図２に示すように溶鋼１０を精錬炉１２内部に移して大気中で底部近傍の羽口１８よりＯ２とＡｒの混合ガスを吹き込み、脱炭を行った。このとき、図１に示すようにＯ２とＡｒガスとの比率を溶鋼中のＣの減少に応じて２段階に切り替えた。
この過程ではＯ２と溶鋼中のＣとの反応及びＣｒとの反応により発熱が生じ、これに伴って溶鋼１０の温度は上昇する。
【００１９】
従来の方法によって脱炭処理した場合、酸素の吹込みを終了した時点、具体的には大気処理を終了した時点で溶鋼１０の温度は図１中破線Ｂで示しているようにピーク温度１７４０℃まで上昇したが（但し大気処理終了時のＣ濃度は０．３％より低い。例えば０．１５％）、本例の方法では大気処理工程での全体のＯ２吹込量を少なくすることによって、同図中Ａで示しているように、最高温度を１７１０℃まで低下させることができた。
尚、精錬の際の当初温度は１５２５℃，Ｃの量は１．５％であった。
【００２０】
次に、溶鋼１０中のＣ量が０．３％まで低下した時点で精錬炉１２内部を蓋体１４で密閉した上、ダクト１６を通じ、蒸気エジェクタ２０及びウォーターポンプ２２により炉内を４０Ｔｏｒｒまで減圧した上、羽口１８から今度はＡｒガスのみを吹き込んだ。
またこの減圧処理は、測定装置２４にて、ダクト１６内の排ガスのＣＯ濃度，Ｏ２濃度測定及び排ガスの温度測定を行いつつ実施した。
【００２１】
この減圧下でのガス吹込みによって溶鋼１０とスラグ２６とが激しく撹拌され、スラグ２６中の酸化クロムと溶鋼１０中のＣとの反応によって脱炭及び酸化クロムの還元が進行した。
このときの全体の反応は吸熱反応であり、これにより溶鋼１０の温度は低下した（図１参照）。
【００２２】
次に減圧状態を保ったまま、再び溶鋼中にＯ２／Ａｒ混合ガスを吹き込んだ。このときのＯ２の吹込量は全体で１００〜２００Ｎｍ３とした。これは上記大気処理に際して従来より減少させた吹込Ｏ２ガス量の減少分に相当する量である。即ち、全工程を通じて見ればＯ２の吹込量が従来の方法と同量となるように、この昇温工程においてＯ２の吹込みを行った。
【００２３】
このＯ２の吹込みによってクロムが酸化され、その際の発熱反応によって溶鋼１０の温度が再び上昇する。このときの到達温度は、従来の方法に従って還元処理を開始する時点の温度と等しい温度である。
【００２４】
次に減圧状態を保ちつつ、吹込ガスをＡｒガス単独に切り替えてＦｅ−Ｓｉを投入し、生成した酸化クロムを還元し、その後所定の工程を経て出鋼を行った。出鋼時の温度は１６８０℃であった。
【００２５】
以上のように本例の方法は、比較的早い段階で、即ち溶鋼中のＣ濃度が比較的高い段階で大気処理から減圧処理への切替えを行うものであり、全体として高クロム溶鋼の精錬を短時間で能率よく行うことができる。
またＣ濃度が比較的高い段階で大気処理から減圧処理に切り替えるものであるにも拘らず、排ガス分析によってＣＯ爆発を確実に防止することができ、加えて減圧処理の工程で溶鋼温度を再度昇温させることから、最終的に出鋼時の温度を所望温度とすることができ、これに続く鋳込みを良好に行うことができる。
【００２６】
以上本発明の実施例を詳述したがこれはあくまで一例示であり、本発明はその主旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた形態で構成可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例方法を実施する中で変化する溶鋼の温度を各工程との関係において示した図である。
【図２】  同方法の実施工程の要部をその装置とともに示す図である。
【符号の説明】
１０  溶鋼
１２  精錬炉
１４  蓋体
１６  ダクト
１８  羽口
２０  蒸気エジェクタ
２２  ウォーターポンプ
２４  測定装置
２６  スラグ
【図１】
0003716462.tif 000002
【図２】
0003716462.tif 000003