(57)【要約】      （修正有）【課題】二次精錬装置が如何なる状態にあっても最適の撹拌条件が確保でき、且つ該撹拌条件の変更により溶鋼中の介在物量及び種類を安定して制御可能なステンレス鋼の精錬方法を提供する。【解決手段】二次精錬装置にＶＯＤ真空脱ガス装置を用いるステンレス溶鋼の精錬方法は、高クロム含有溶鋼の温度Ｔ、浴深さＺ及びＶＯＤ真空脱ガス槽装置の雰囲気圧力Ｐを実用範囲に保持し、該高クロム含有溶鋼の下記（１）式で表される撹拌動力密度εと撹拌処理時間ｔとの積で定義する撹拌強度Ｓが１２０００〜１５０００の範囲になるよう、底吹きガスの流量Ｑ及び／又は撹拌処理時間を調整する。  ε＝０．０２８５×Ｑ×（Ｔ／Ｗ）×ｌｏｇ（１＋（Ｚ／１４８）×（１．０１３×１０５／Ｐ））  ・・（１）  Ｓ＝ε  ×  ｔ        ・・（２）【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次精錬装置で脱炭された高クロム含有溶鋼を、ガスの底吹き機能を備えた取鍋に出鋼し、該取鍋を二次精錬装置のＶＯＤ真空脱ガス装置内にセットしてから、減圧下で該高クロム含有溶鋼に酸素を上吹きして仕上げ脱炭した後に、脱酸剤を上添加すると共に、前記ガスを底吹きして該高クロム含有溶鋼を撹拌処理するステンレス溶鋼の精錬方法において、
前記高クロム含有溶鋼の下記（１）式で表される撹拌動力密度と撹拌処理時間との積で定義する撹拌強度（Ｓ）が１２０００〜１５０００の範囲になるように、底吹きガスの流量、ＶＯＤ真空脱ガス装置内の真空度及び／又は撹拌処理時間を調整することを特徴とするステンレス溶鋼の精錬方法。
ε＝０．０２８５×Ｑ×（Ｔ／Ｗ）×ｌｏｇ（１＋（Ｚ／１４８）×（１．０１３×１０５／Ｐ））  ・・（１）
Ｓ＝ε  ×  ｔ
ここで、ε：撹拌動力密度（ワット／トン−ｓｔｅｅｌ）
Ｑ：底吹きガス流量（リットル（標準状態）／分）
Ｔ：溶鋼の温度（Ｋ）
Ｗ：溶鋼の処理重量（トン）
Ｚ：溶鋼の浴深さ（ｃｍ）
Ｐ：真空度（Ｐａ）
【請求項２】
前記撹拌動力密度の下限値を３５０ワット／トン−ｓｔｅｅｌとすることを特徴とする請求項１記載のステンレス溶鋼の精錬方法。
【請求項３】
前記底吹きガスをアルゴン・ガスとすることを特徴とする請求項１又は２記載のステンレス溶鋼の精錬方法。
【請求項４】
前記脱酸剤を、Ａｌ又はＳｉとすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のステンレス溶鋼の精錬方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステンレス溶鋼の精錬方法に係わり、特に、清浄度が高く、非金属介在物をほとんど含有しないステンレス溶鋼の製造技術に関する。さらに詳しくは、質量％で、Ｃｒ：１１〜２０％、Ｃ：０．０１〜０．１％を含有するステンレス溶鋼の製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ステンレス溶鋼の高清浄度化を図るため、転炉精錬後に出鋼した溶鋼を真空脱ガス装置で再度処理する所謂「二次精錬」を行い、その工程において該溶鋼中に存在する非金属介在物（以下、単に介在物という）の形態を制御したり、あるいは介在物の浮上分離（溶鋼面に存在するスラグにトラップさせる）等の技術が開発されている。
【０００３】
例えば、転炉で粗脱炭した含クロム（記号：Ｃｒ）溶鋼にアルミ（記号：Ａｌ）を添加して二次精錬装置であるＶＯＤ真空脱ガス装置（図２参照）で処理した後、次いでこのＡｌを含有する溶鋼とＶＯＤ処理後の溶鋼浴面上にあるスラグとを直接撹拌して溶鋼中のＡｌにより該スラグ中のＳｉＯ２を還元し、該スラグ中のＳｉＯ２濃度を１０質量％以下とし、且つ珪素（記号：Ｓｉ）よりも酸素との親和力の小さい金属の金属酸化物の該スラグ中の総量を３％以下とすることを特徴としたステンレス鋼の精錬法が提案されている。つまり、Ａｌ添加ステンレス鋼について、溶鋼とＶＯＤ処理後スラグとを撹拌することによって、スラグ組成をコントロールし、ＶＯＤ処理後から連鋳完了までに生成するアルミナ介在物の量を抑制する方法である（特許文献１参照）。なお、この特許文献１には、脱酸精錬の前半期と後半期とで撹拌エネルギーの大きさを変化させて、スラグ系介在物の溶鋼への捲込みを防止できることも記載されている。
【０００４】
また、本出願人は、ステンレス鋼を対象としていないが、底吹きガス撹拌機能を有する減圧精錬装置内で脱炭した溶鋼に、引き続き脱酸剤を投入して脱酸処理する溶鋼の精錬において、前記脱酸剤の投入から５分間以上３０分以下は、前記溶鋼を下記（１）式で定義される撹拌動力密度（ε）が３００ワット／トン−ｓｔｅｅｌ以下となる条件で撹拌し、その後は、前記撹拌動力密度が１０ワット／トン−ｓｔｅｅｌ以上２５０ワット／トン−ｓｔｅｅｌ以下となる条件での撹拌を５分間以上３０分以下行うことを特徴とする高清浄度鋼の溶製方法を提案している。
【０００５】
ε＝０．０２８５×Ｑ×（Ｔ／Ｗ）×ｌｏｇ（１＋（Ｚ／１４８）×（１．０１３×１０５／Ｐ））  ・・（１）
ここで、ε：撹拌動力密度（ワット／トン−ｓｔｅｅｌ）、Ｑ：底吹きガス流量（リットル（標準状態）／分）、Ｔ：溶鋼の温度（Ｋ）、Ｗ：溶鋼の処理重量（トン）、Ｚ：溶鋼の浴深さ（ｃｍ）、Ｐ：真空度（Ｐａ）
さらに、二次精錬装置に取鍋精錬装置を採用し、溶鋼の撹拌エネルギーを変化させることで、該溶鋼の真空処理前後の脱酸素率を向上させること及び撹拌エネルギーに最適値のあることも報告されている（非特許文献１参照）。
【０００６】
しかしながら、実際に操業を行うに際しては、二次精錬装置の状況によって所定の撹拌エネルギーを常に確保できるとは限らない。例えば、何らかの理由により底吹ガスの流量が維持できないあるいはＶＯＤ真空脱ガス装置の真空度が上がらないことがある。また、撹拌エネルギーの変化だけでは、介在物の形態制御及び介在物の浮上効果の観点から、介在物の量や介在物の種類をコントロールすることが難しいという問題がある。
【特許文献１】特公平８−１９４５５号
【非特許文献１】融体精錬反応の物理化学とプロセス工学（１９８５年  日本鉄鋼協会  鉄鋼基礎研究会資料）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、かかる事情に鑑み、二次精錬装置が如何なる状態にあっても最適の撹拌条件が確保でき、且つ該攪拌条件の変更により溶鋼中の介在物量及び種類を安定して制御可能なステンレス鋼の精錬方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明者は、上記目的を達成するため鋭意研究を重ね、その成果を本発明に具現化した。
【０００９】
すなわち、本発明は、一次精錬装置で脱炭された高クロム含有溶鋼を、ガスの底吹き機能を備えた取鍋に出鋼し、該取鍋を二次精錬装置のＶＯＤ真空脱ガス装置内にセットしてから、減圧下で該高クロム含有溶鋼に酸素を上吹きして仕上げ脱炭し、その後に送酸を止めてリムド脱炭をした後に、脱酸剤を上添加すると共に、前記ガスを底吹きして該高クロム含有溶鋼を撹拌処理するステンレス溶鋼の精錬方法において、前記高クロム含有溶鋼の下記（１）式で表される撹拌動力密度と撹拌処理時間との積で定義する撹拌強度（Ｓ）が１２０００〜１５０００の範囲になるように、底吹きガスの流量、ＶＯＤ真空脱ガス装置内の真空度及び／又は撹拌処理時間を調整することを特徴とするステンレス溶鋼の精錬方法である。
【００１０】
ε＝０．０２８５×Ｑ×（Ｔ／Ｗ）×ｌｏｇ（１＋（Ｚ／１４８）×（１．０１３×１０５／Ｐ））  ・・（１）
Ｓ＝ε  ×  ｔ      ・・（２）
ここで、ε：撹拌動力密度（ワット／トン−ｓｔｅｅｌ）
Ｑ：底吹きガス流量（リットル（標準状態）／分）
Ｔ：溶鋼の温度（Ｋ）
Ｗ：溶鋼の処理重量（トン）
Ｚ：溶鋼の浴深さ（ｃｍ）
Ｐ：真空度（Ｐａ）
この場合、前記撹拌動力密度の下限値を３５０ワット／トン−ｓｔｅｅｌとするのが好ましい。また、前記底吹きガスをアルゴン・ガスとしたり、あるいは前記脱酸剤を、Ａｌ又はＳｉとすると一層良い。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、二次精錬処理で溶鋼中に未脱酸低級酸化物系介在物及びスラグ巻き込み系介在物の生成が抑制され、清浄度の高いステンレス溶鋼が安定して溶製できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、発明をなすに至った経緯をまじえ、本発明の最良の実施形態を説明する。
【００１３】
まず、発明者は、前記従来技術の問題点を解消するため種々の検討を行った。そして、
一次精錬装置で脱炭された高クロム含有溶鋼を、ガスの底吹き機能を備えた取鍋に出鋼し、該取鍋を二次精錬装置のＶＯＤ真空脱ガス装置内にセットしてから、減圧下で該高クロム含有溶鋼に酸素を上吹きして仕上げ脱炭し、その後に送酸を止めてリムド脱酸した後に、脱酸剤を上添加すると共に、前記ガスを底吹きして該高クロム含有溶鋼を撹拌処理して得た実際の操業データ（キルド処理した後の場合）を解析した。その結果、図１に示すように、ＶＯＤ真空脱ガス装置で二次精錬された高クロム含有溶鋼の撹拌強度と、該溶鋼で得たステンレス鋼を圧延して製造した製品鋼材の非金属介在物に起因する不良率との関係を得た。ここで、高クロム含有溶鋼の撹拌強度（記号：Ｓ）とは、該高クロム含有溶鋼が前記撹拌処理中に受けた撹拌の程度を表す指標であり、上記（２）式で示したように、上記（１）式で表される撹拌動力密度（ε）と撹拌処理時間（ｔ）との積で定義したものである。
【００１４】
この図１によれば、前記の撹拌強度（Ｓ）が１２０００未満だと、高クロム含有溶鋼の二次精錬における脱酸が不十分のためか、処理後の溶鋼に未脱酸の低級酸化物系介在物が多くなり、その溶鋼の連続鋳造で得た鋼鋳片（スラブ等）を圧延して得た鋼材の不良率（鋼帯表面上の欠陥存在率：疵１つを１としてコイル長さ（ｍ）で割った値を指数化したもの）が高くなる。逆に、１５０００を超えると、高クロム含有溶鋼の二次精錬における該溶鋼へのスラグの巻き込み量が多くなり、前記製品鋼材のスラグ系介在物に起因した不良率が増加することが明らかになった。ここで、不良率の指数４を基準にしたのは、それより大きいと製品鋼板として不合格になるからである。そして、鋼種の異なる多くのステンレス鋼で同様の調査をしたところ、いずれの鋼種においても図１とほぼ同様な関係が得られた。
そこで、発明者は、この撹拌強度（Ｓ）を操業の指標として採用し、その値が１２０００〜１５０００の範囲に収まるように調整して操業すれば、二次精錬後に出鋼したステンレス鋼の介在物量を減少させることができると考え、具体的な該指標の調整を底吹きガスの流量（リットル（標準状態）／分）及び／又は撹拌処理時間（分）の変更で行うこととして、本発明を完成したのである。
【００１５】
また、本発明では、前記撹拌動力密度の下限値を３５０ワット／トン−ｓｔｅｅｌとするのが好ましい。スラグ−メタル反応促進の効果を得るには、最低でも３５０ワット／トン−ｓｔｅｅｌは必要だからであり、あまり低過ぎると、撹拌強度（Ｓ）を確保するのに，撹拌処理時間が長くすることになり、処理時間の延長を招くからである。さらに、本発明では、前記底吹きガスの種類や脱酸剤の種類を特に限定するものではない。しかしながら、溶鋼の高清浄度化のためにはアルゴン・ガスの利用が好ましく、また、脱酸効果の観点では、Ａｌ又はＳｉの利用が良い。
【００１６】
また、本発明を適用して製造するステンレス鋼の鋼種も、特に限定するものではないが、Ｃ：０．０１〜０．１質量％で、Ｃｒ：１１〜２０質量％含有するものが好ましい。その理由は、Ｃが０．０１質量％未満の場合は極低炭素領域に入るので、脱酸のために多くの時間を必要とし、Ｃが０．１質量％超えの時は、ＶＯＤ真空脱ガス装置での送酸量が少ないため、真空度を極端に高める必要がないからである。
【００１７】
なお、本発明を具体的に実施するには、操業中にプロセス・コンピュータを利用し、経時的に撹拌強度の値を計算し、その値をモニターしながら操業することになる。
【実施例】
【００１８】
転炉、ＶＯＤ真空脱ガス装置、連続鋳造機、熱間圧延、ＨＡＰ（焼鈍酸洗装置）及びゼンジマー圧延機を順次経過する工程で、各種のステンレス鋼板（製品厚：０．３ｍｍ）を製造した。
【００１９】
その際、転炉及びＶＯＤ真空脱ガス装置からなる製鋼段階で、上記の本発明を適用した。
その操業条件は、以下の通りである。つまり、転炉から出鋼した高クロム含有溶鋼の温度は、１７１０℃であり、溶鋼重量は、１８０トンであった。また、取鍋内の鋼浴深さは、１９０ｃｍであった。撹拌処理では、脱酸剤としてＳｉを採用した。そして、この条件下で、撹拌強度の指標を１３０００とする本発明法による操業を行ったのである。一方、操業条件は、本発明と同じにして、前記指標だけを９０００又２００００とする従来法による操業をも別途行った。それらの撹拌処理を施した溶鋼は、連続鋳造してから以降の工程で薄板に圧延し、製品とした。該製品は、検査工程で介在物の調査を行い、前記した鋼材の不良率で評価した。
【００２０】
その結果を表１に一括して示す。表１によれば、従来法によって製造したステンレス鋼板の不良率が５〜２０であったのに対して、本発明法により製造した鋼板の不良率は４以下と低減していることが明らかである。
【００２１】
【表１】
2008240126.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の基礎となった溶鋼の撹拌強度と対応する溶鋼で得た製品鋼板の不良率との関係を示す図である。
【図２】ＶＯＤ真空脱ガス装置を示す横断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１    取鍋
２    高クロム含有溶鋼
３    スラグ
４    脱酸剤の供給口
５    底吹きガス
６    取鍋底の底吹きガスの吹き込み口
７    排気管
８    酸素ガスの吹き込みランス
９    酸素ガス
１０  ＶＯＤ真空脱ガス装置
【図１】
2008240126.tif 000004
【図２】
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