(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＶＯＤ設備を用いて高炭素鋼を真空精錬するにあたり、該真空精錬の開始前に溶鋼中のＣ濃度を測定し、真空容器内圧力下での溶鋼中のＣ濃度と平衡する酸素活量を求め、その酸素活量と平衡する脱酸材濃度を求めた後、該脱酸材濃度以上になるように前記溶鋼中に脱酸材を添加してから真空精錬を行うことを特徴とする高炭素鋼の精錬方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば工具鋼、軸受鋼あるいはタイヤコード用鋼などの高炭素鋼の精錬方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
これまで高炭素鋼の溶製は、主に、転炉において粗脱炭を行った後、ＲＨ式又はＤＨ式真空脱ガス装置を用いて二次精錬することによって行われてきた。それは、未脱酸もしくは半脱酸の溶鋼を高真空下で撹拌し、ＣＯ反応を誘発させることにより、脱炭・脱水素・脱酸等を高度に行うことが出来るためである。しかしながら高炭素鋼および特殊鋼の需要が増加してくると、ＲＨ式又はＤＨ式脱ガス設備のみでは生産に限界が生じる。そこで既存の設備を有効に利用するため、通常はステンレス鋼の精錬に主に使用されているＶＯＤ設備においても高炭素鋼の溶製を行う技術が必要となって来た。ＶＯＤに類似の設備を用いて高炭素鋼を溶製する技術としては、特公平１−４６５６３号公報にも示されているように、雰囲気圧力を３０〜１５０Ｔｏｒｒ（３．９５〜１９．７４ｋＰａ）とし、底部より不活性ガスを吹き込み、強烈なＣＯ反応を誘発して脱酸・脱非金属介在物処理を行う技術がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
特公平１−４６５６３号公報に開示された発明は、取鍋の上端に真空排気装置に排気ダクトを介して接続された上部気密カバーをかぶせ、取鍋上方空間の圧力を３０〜１５０ｔｏｒｒという比較的低真空度に保ちながら、取鍋底部から不活性ガスを吹きこんでＣＯガス沸騰反応を誘発して溶鋼とスラグを撹拌するというものである。
【０００４】
しかし、ＶＯＤ設備を用いて、最終的には１ｔｏｒｒ（１３１．６Ｐａ）もの高真空度に到るまでの真空処理に上記の方法を適用すると、下記のような問題が生じ操業が困難となるという不具合が発生した。
【０００５】
ＶＯＤ設備は、特公平１−４６５６３号公報に開示される設備とは異なり、取鍋全体を真空容器内に収容して減圧処理を行うように構成されている。このようなＶＯＤ設備を用いて特公平１−４６５６３号公報に示されているように、真空下で取鍋底部から不活性ガスを吹き込むことによって、強烈なＣＯ反応を誘発させると、真空下でキルド処理を行った際に、急激なＣＯ反応が起ってスラグおよび溶鋼が泡立って膨張し、真空容器中にスラグおよび溶鋼を飛散させる、いわゆる、オーバーフローと称するトラブルが生じていた。スラグや溶鋼が真空容器内に飛散すると、取鍋底部に設けられたスライディングノズルの駆動部を焼損させたり、次チャージの処理ができなくなるなどの不具合が生じていた。
【０００６】
本発明は、脱炭炉等において粗脱炭を行った後の高炭素溶鋼を、ＶＯＤ設備を用いる真空下で二次精錬する際に、高炭素域においても、脱炭反応に伴う急激なガス発生によるオーバーフロー（取鍋からのスラグや溶鋼の流出）を発生させることなく安定的に処理する技術を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、ＶＯＤ設備を用いて送酸昇熱処理又は真空キルド処理を行う際に、オーバーフローを防止するためには、溶鋼中の急激なＣＯ反応を防止すれば良いと考え、そのためには、送酸昇熱中又はキルド処理中の溶鋼が十分に脱酸されていれば良いと考えた。例えば、Ａｌにより脱酸する場合では、キルド処理中の溶鋼にＡｌが十分に溶解していれば、溶鋼中の酸素はＡｌの燃焼に消費され、急激なＣＯ反応を伴うオーバーフローは生じないはずであるとの考えから本発明に至った。すなわち本発明は、ＶＯＤ設備を用いて高炭素鋼を真空精錬するにあたり、該真空精錬の開始前に溶鋼中のＣ濃度を測定し、真空容器内圧力下での溶鋼中のＣ濃度と平衡する酸素活量を求め、その酸素活量と平衡する脱酸材濃度を求めた後、該脱酸材濃度以上になるように前記溶鋼中に脱酸材を添加してから真空精錬を行うことを特徴とする高炭素鋼の精錬方法である。ここで脱酸材とは通常溶鋼の脱酸に使用されるＡｌ，Ｓｉ，Ｔｉ等を指す。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は溶鋼中Ｃ，Ａｌ濃度を横軸に、縦軸に平衡酸素活量を示したグラフである。ＶＯＤ設備を用いて高炭素鋼を真空精錬を開始する際に、サンプリングを行って、溶鋼中のＣ％を測定し、そのＣ％と平衡する酸素活量から必要な限界脱酸元素濃度（％）を求める（図１では例として脱硫元素にＡｌを用いた場合を示す。）。Ａｌを追加投入し、キルド中のＡｌ濃度を限界Ａｌ濃度（％）以上に常に保つことによって、脱炭反応を防止する。そして脱炭反応に伴うＣＯガスの発生を抑止することにより、オーバーフロー（スラグ及び地金の真空タンク内への流出）発生を防止する。例えば、図１中に破線１，２，３で示すように真空度が１００Ｔｏｒｒ（１３．１６ｋＰａ）で、［Ｃ］＝０．４５％の時、限界Ａｌ濃度＝０．０１５％である。従って、キルド中のＡｌ濃度を常に０．０１５％以上に保って操業すればよい。
【０００９】
ここに、真空精錬とはＶＯＤ設備を用いた減圧下での処理全体を指す。すなわち、脱水素反応や脱酸生成物の浮上分離処理の他、合金材の添加・溶解処理、Ａｌ添加と上吹酸素ランスからの酸素吹精による溶鋼の昇熱処理、スラグによる溶鋼の脱硫あるいは脱酸処理を含むものである。
【００１０】
【実施例】
転炉において脱炭精錬した溶鋼に、取鍋への出鋼時に加炭剤を添加し、［Ｃ］濃度を０．４５％とし、この溶鋼をＶＯＤ設備にて脱ガスと脱酸生成物の浮上分離を主目的とする真空精錬を行った。なお、溶鋼量は１８０ｔｏｎであった。真空精錬を開始する前に溶鋼サンプルを採取し［Ｃ］の分析を行った。このとき［Ｃ］濃度は０．４５質量％であった。操業標準での真空精錬時の到達真空度は１００ｔｏｒｒ（１３１．６Ｐａ）であったため、この圧力下で０．４５質量％の［Ｃ］と平衡するよう鋼中酸素活量ａ0を図１のグラフから求め、この鋼中酸素活量ａ0と平衡する溶鋼中［Ａｌ］濃度は０．０１５質量％と見積られた。そこで、真空精錬を開始する前に溶鋼中にＡｌを添加して溶鋼中［Ａｌ］濃度を０．０３０質量％に調整して真空精錬を開始し、到達真空度１００ｔｏｒｒ（１３１．６Ｐａ）で１５分間の真空精錬を行った。この結果、溶鋼やスラグのオーバーフローを生ずることなく、操業することができた。
【００１１】
比較例として[Ｃ］＝０．４５質量％の溶鋼にＡｌを添加することなく真空精錬を開始し、到達真空度が１００ｔｏｒｒ（１３１．６Ｐａ）となってから０．０３０質量％相当のＡｌを添加する処理を行った。真空精錬終了後に真空容器の上蓋を開放して、取鍋を真空容器から取り出したところ、容器内に大量の溶鋼が吹きこぼれており、取鍋底のポーラスプラグにガスを供給するための配管の一部が焼損しているのが発見された。
【００１２】
【発明の効果】
本発明を実施することにより、高炭素鋼のＶＯＤ真空処理をオーバーフロートラブル無く安定的に行うことが出来、これまでオーバーフロートラブルのために生じていた、真空容器中へ飛散したスラグ・溶鋼の回収作業に伴う操業阻害、取鍋底部の配管類の焼損等の種々の問題を発生させることなく、安定的な処理が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】［Ｃ］、［Ａｌ］％と平衡酸素活量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１、２、３    破線
【図１】
0004639497.tif 000002