(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
取鍋内のステンレス溶鋼に直胴型浸漬管を浸漬し、該直胴型浸漬管の内部を減圧すると共に、前記取鍋の底部から前記ステンレス溶鋼を攪拌する不活性ガスを０．６〜３．５Ｎリットル／（分・溶鋼トン）供給しつつ上方より酸素ガスを吹き付けて、前記ステンレス溶鋼の炭素を０．０５〜０．２重量％まで吹酸脱炭精錬を行った後、前記取鍋の底部から不活性ガスを３．０〜８．５Ｎリットル／（分・溶鋼トン）供給して脱ガス処理を行うことを特徴するステンレス溶鋼の脱炭精錬方法。
【請求項２】
前記脱ガス処理する際の前記直胴型浸漬管内の真空度を１０ｔｏｒｒ以下に減圧することを特徴する請求項１記載のステンレス溶鋼の脱炭精錬方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステンレス溶鋼の吹酸脱炭精錬の際に生成したクロム酸化物による脱炭と脱ガス処理を同時に行うステンレス溶鋼の脱炭精錬方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステンレス溶鋼の脱炭精錬においては、減圧下で吹酸脱炭精錬が行われており、この減圧下で吹酸脱炭精錬としてＲＨ−ＯＢ法が広く知られている。このＲＨ−ＯＢ法は、取鍋内の溶鋼に上昇管と下降管を浸漬して、上昇管に供給するガスにより取鍋内の溶鋼を循環して精錬するものである。
また、ステンレス溶鋼の仕上げ精錬方法としては、特開昭５７−４３９２４号公報に見られるようなＶＯＤ法が主に用いられているが、この方法は取鍋の全体を真空容器内に入れる方法、又は取鍋の上部に蓋をする方法であり、取鍋の全体を減圧して上方から酸素を吹き付けて仕上げ脱炭を行うか、あるいは特開平２−３０５９１７号公報に見られるようなＡＯＤ型容器の上部に排気ダクトを接続して減圧下での精錬を可能にしてＣｒ2 Ｏ3 を主体とする酸化物（以下クロム酸化物）のロスを少なくすると共に、脱炭の促進を図る方法が行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述のＲＨ−ＯＢ法では、浸漬管が上昇管と下降管に明確に分離されているために、ステンレス溶鋼の吹酸脱炭精錬を行う場合、真空槽内で一旦生成したクロム酸化物は、比較的早期に真空槽内から流出してしまい攪拌の寄与が及ばない取鍋の上部へと浮上する。それ故に、取鍋の上部へと浮上したクロム酸化物は、ステンレス溶鋼中の炭素によって還元されることがないために、結果としてクロムの酸化ロスの増大を招き、脱ガス処理を行っても炭素濃度の低下が不十分になると言った問題がある。
また、特開昭５７−４３９２４号公報に見られるようなＶＯＤ法では、取鍋の全体を減圧して上方から吹酸して仕上げ脱炭する方法であるために、上部空間が狭く、それ故に脱ガス処理時の取鍋の底部からの吹き込みガス量を増大させるには限界があり、ある一定値以上の攪拌力を保持することが困難であり、脱ガス処理中の脱炭速度の向上に限界がある。
更に、特開平２−３０５９１７号公報に見られるようなＡＯＤ型容器の上部に排気ダクトを接続して減圧下での精錬を行う方法では、脱ガス速度を向上させるためには多大な攪拌用ガスが必要であり、多大な攪拌用ガスによる耐火物の損耗から耐火物原単位の上昇を招く等の問題がある。
【０００４】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、吹酸脱炭精錬時に発生したクロム酸化物が脱炭反応に寄与し、脱ガス処理の脱炭速度に限界を生じない且つ耐火物の損耗等を防止できるステンレス溶鋼の脱炭精錬方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う請求項１記載のステンレス溶鋼の脱炭精錬方法は、取鍋内のステンレス溶鋼に直胴型浸漬管を浸漬し、該直胴型浸漬管の内部を減圧すると共に、前記取鍋の底部から前記ステンレス溶鋼を攪拌する不活性ガスを０．６〜３．５Ｎリットル／（分・溶鋼トン）供給しつつ上方より酸素ガスを吹き付けて、前記ステンレス溶鋼の炭素を０．０５〜０．２重量％まで吹酸脱炭精錬を行った後、前記取鍋の底部から不活性ガスを３．０〜８．５Ｎリットル／（分・溶鋼トン）供給して脱ガス処理を行う。
この酸素ガスを吹き付けて吹酸脱炭精錬を行う際の不活性ガスを０．６〜３．５Ｎリットル／（分・溶鋼トン）とし、吹酸脱炭精錬を行った後の炭素を０．０５重量％〜０．２重量％としているので、クロム酸化物の生成不足や過剰生成の防止とクロム酸化物を還元する還元剤の増大等を抑制できる。
【０００６】
請求項２記載のステンレス溶鋼の脱炭精錬方法は、請求項１記載のステンレス溶鋼の脱炭精錬方法において、前記脱ガス処理する際の前記直胴型浸漬管内の真空度を１０ｔｏｒｒ以下に減圧している。
真空度を１０ｔｏｒｒ以下の高真空にすることにより、吹酸脱炭精錬の際に生成したクロム酸化物によるステンレス溶鋼の脱炭効率を高めると共に、ステンレス溶鋼の還元精錬及び脱ガスとを同時に行う。
【０００７】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１は本発明の一実施の形態に係るステンレス溶鋼の脱炭精錬方法を適用した脱炭精錬装置の概念図、図２は吹酸を停止した時のステンレス溶鋼中の炭素濃度と脱ガス処理後のスラグ中のクロム酸化物濃度の関係を表す図、図３は吹酸脱炭精錬時の底吹きアルゴンガス流量と脱ガス処理後のスラグ中のクロム酸化物濃度の関係を表す図、図４は脱ガス処理時の底吹きアルゴンガス流量と脱ガス処理後のスラグ中のクロム酸化物濃度の関係を表す図、図５は脱ガス処理時の到達真空度と脱ガス処理後のスラグ中のクロム酸化物濃度の関係を表す図である。
まず、脱炭精錬装置１０は、取鍋１１に受湯されたクロムを５重量％以上含有したステンレス溶鋼１２内に昇降装置（図示せず）により浸漬された直胴型浸漬管（以下浸漬管）１３と、ステンレス溶鋼１２を攪拌するポーラスプラグ１４及びステンレス溶鋼１２に酸素を吹き付けて吹酸するランス１５を備えており、浸漬管１３には、内部を減圧するエゼクター（図示せず）に連通した排気ダクト１６が設けてある。
なお、図中１７はクロム酸化物であり、ランス１５による吹酸脱炭精錬により形成するものであり、１８はポーラスプラグ１４から吹き込まれた不活性ガスの一例であるアルゴンガス（底吹きアルゴンガス）の上昇気泡である。
【０００８】
次に、本発明の一実施の形態に係る脱炭精錬装置１０を用いたステンレス溶鋼の脱炭精錬方法について説明する。
まず、取鍋１１に受湯されたクロムを５重量％以上含有したステンレス溶鋼１２にランス１５から酸素を吹き付ける吹酸脱炭精錬は、吹き付けられた酸素が一旦クロム酸化物１７を形成し、そのクロム酸化物１７がステンレス溶鋼１２中の炭素により還元される。更に、ステンレス溶鋼１２の吹酸脱炭の過程は、炭素濃度にかかわらず脱炭速度が酸素供給速度に比例する酸素供給律速域と炭素濃度の低下に伴い脱炭速度が低下するステンレス溶鋼１２中の炭素移動律速域に大別される。従って、炭素濃度の高い酸素供給律速域においては、クロムの酸化は比較的に少ない状態であるが、吹酸の進行と共に炭素移動律速域へと移行してクロム酸化物１７が増加することが知られている。
この理由からクロムの酸化を抑制し、効率的にステンレス溶鋼１２の吹酸脱炭を行うためには、炭素移動律速域でのステンレス溶鋼１２のクロムの酸化を防止することが重要である。
【０００９】
また、前記の炭素移動律速域において、クロムの酸化を進行させることなく脱炭のみを効率的に進行させるには、▲１▼この領域において吹酸を極力抑制してクロム酸化物１７を生成させないこと、▲２▼それ以前に生成したスラグ中のクロム酸化物１７をステンレス溶鋼１２中に効率よく懸濁させクロムへの還元を促進させることが重要となる。
この具体的な条件としては、取鍋１１内のステンレス溶鋼１２内に浸漬管１３を浸漬して内部を減圧すると共に、取鍋１１の底部のポーラスプラグ１４からアルゴンガスを供給し、ランス１５から酸素を吹き付けて、ステンレス溶鋼１２中の炭素を０．０５〜０．２重量％の範囲まで脱炭を行う。この吹酸脱炭精錬中は、取鍋１１の底部のポーラスプラグ１４からアルゴンガスを０．６〜３．５Ｎリットル／（分・溶鋼トン）供給する。
このことは、減圧下における吹酸脱炭精錬時の酸素供給律速域から炭素移動律速域へと移動する遷移炭素濃度が０．０５〜０．２重量％の範囲に存在することに基づくものであり、これ以上の炭素濃度において生成したクロム酸化物１７は、浸漬管１３の外へ排出されない限り大部分が下記（１）式で表される脱炭反応に寄与することが可能である。なお、この際の吹酸は１６〜２７Ｎｍ3 ／（ｈ・溶鋼トン）の範囲が望ましい。
Ｃｒ2 Ｏ3 ＋３Ｃ→２Ｃｒ＋３ＣＯ↑  ・・・・（１）
従って、図２にも示すように、酸素ガスを吹き付けて吹酸脱炭精錬を行った後のステンレス溶鋼１２の炭素が０．２重量％より高い場合においては、炭素濃度が高いことのみならず、その後の脱ガス処理において脱炭に消費されるべき酸素源となるクロム酸化物１７の生成不足に起因して所定の目標炭素濃度までの脱炭が困難となる。一方、ステンレス溶鋼１２の炭素が０．０５重量％より低い場合は、吹酸脱炭精錬によるクロム酸化物１７が過剰に生成し、この過剰なクロム酸化物１７を還元する還元剤の増大となる。
【００１０】
また、吹酸脱炭精錬により炭素を０．０５〜０．２重量％に脱炭する際に生成したクロム酸化物１７を浸漬管１３内に溜めておくことが重要であり、吹酸脱炭精錬時に取鍋１１の底部のポーラスプラグ１４から供給されるアルゴンガス量としては、図３に示すように、アルゴンガス量が０．６Ｎリットル／（分・溶鋼トン）未満では、例え酸素供給律速域であったとしてもクロムの酸化が過剰となり、その後のステンレス溶鋼１２中の炭素による還元のみでは不十分となる。
また、アルゴンガス量が３．５Ｎリットル／（分・溶鋼トン）を超えると浸漬管１３内の下降流の増大より生成したクロム酸化物１７が浸漬管１３の外に流出して取鍋１１の上部に浮上し、その後は脱炭反応に寄与しなくなり、スラグ中のクロム酸化物１７が共に増加する。
【００１１】
次に、炭素を０．０５〜０．２重量％の範囲まで脱炭を行なったステンレス溶鋼１２は、取鍋１１の底部のポーラスプラグ１４から３．０〜８．５Ｎリットル／（分・溶鋼トン）のアルゴンガス量を供給してクロム酸化物１７を浸漬管１３内に保持し、クロム酸化物１７によるステンレス溶鋼１２の脱炭とクロム酸化物の還元処理を行う。
これは図４に示すように、クロム酸化物１７を含有したスラグとステンレス溶鋼１２とを大きな直径の浸漬管１３を適用した部分真空により、局部的に、且つ適切な懸濁を行うことにより、前述の如く極めて少ないアルゴンガス量によりクロム酸化物１７のクロムの還元処理とステンレス溶鋼１２の脱炭を効率的に行うことができる。
この炭素を０．０５〜０．２重量％の範囲まで脱炭を行なったステンレス溶鋼１２に供給するアルゴンガス量が３．０Ｎリットル／（分・溶鋼トン）未満の場合には、攪拌力の不足に起因するクロム酸化物１７を含有したスラグとステンレス溶鋼１２との懸濁が不十分なことによる還元効率の悪化を招き、一方、アルゴンガス量が８．５Ｎリットル／（分・溶鋼トン）を超える場合は、アルゴンガスのアタックによる浸漬管１３の耐火物の著しい劣化を招く。
【００１２】
また、前述の炭素を０．０５〜０．２重量％の範囲まで脱炭を行なった後、主にステンレス溶鋼１２中の炭素によるクロム酸化物１７の還元処理（脱炭処理）と同時に行う脱ガス処理においては、ステンレス溶鋼１２にポーラスプラグ１４から３．０〜８．５Ｎリットル／（分・溶鋼トン）のアルゴンガス量を供給すると共に、エゼクター（図示せず）を操作して浸漬管１３内を１０ｔｏｒｒ以下の高真空に保持する。
この結果、図５に示すように、大きな直径の浸漬管１３を適用した部分真空により局部的にクロム酸化物１７とステンレス溶鋼１２の懸濁を行うことから、極めて少ないアルゴンガス量によりクロム酸化物１７のクロムの還元処理とステンレス溶鋼１２の脱炭を効率的に行うことができる。
また、１０ｔｏｒｒ以下の高真空に保持されているために、ステンレス溶鋼１２には、前述の還元精錬と同時に、ステンレス溶鋼１２中に含有される水素、窒素等のガスが除去される脱ガス処理が施されることになる。
【００１３】
【実施例】
次に、本発明の一実施の形態に係るステンレス溶鋼の脱炭精錬方法の実施例について説明する。
転炉によりクロムを１０〜２０重量％含むステンレス溶鋼を炭素濃度を０．７重量％程度に粗脱炭を行った後、１５０トン規模の脱炭精錬装置１０の取鍋１１に受湯し、このステンレス溶鋼１２内に浸漬管１３の浸漬と、この浸漬管１３の内部を減圧してランス１５により吹酸脱炭精錬を行って後、１０分間の脱ガス処理を実施した。また、本実施例における対象鋼種の最終目標炭素値は０．０２〜０．０６重量％である。なお、吹酸脱炭精錬の吹酸量は２０Ｎｍ3 ／（ｈ・溶鋼トン）とした。
【００１４】
表１に示すように、実施例ＮＯ．１〜ＮＯ．９は、脱ガス処理を終了した時点でステンレス溶鋼１２の炭素濃度が脱ガス処理前の０．０５〜０．２０重量％から０．０２７〜０．０６２重量％と良好に脱炭されていることが判る。また、脱ガス処理の終了時のスラグ中のクロム酸化物１７も１．２〜３．６重量％であり、脱炭と共に、十分にクロム還元が行われており浸漬管１３の耐火物の溶損も僅かであった。
【００１５】
【表１】
0003914611.tif 000002
【００１６】
また、比較例であるＮＯ．１０は、吹酸時のアルゴンガス流量が不足した場合であり、脱ガス処理による炭素濃度の低下は十分であるが、吹酸脱炭精錬時にクロム酸化物１７が過剰に生成することにより、この過剰に生成したクロム酸化物１７の還元剤の原単位の増大となった。比較例ＮＯ．１１は、吹酸脱炭精錬時のアルゴンガス流量が過剰の場合であり、吹酸脱炭精錬時に浸漬管１３の外に流出したクロム酸化物１７が脱ガス処理の際に還元反応に寄与しないため、結果としてステンレス溶鋼１２の炭素濃度の低下も不十分であり、還元剤の原単位が増大した。また、比較例ＮＯ．１２は、吹酸停止時の炭素濃度が０．０５重量％未満となる場合であり、この場合は炭素濃度が０．０５重量％未満の領域にて生成する過剰なクロム酸化物１７により還元剤の原単位の増大となる。逆に、比較例ＮＯ．１３は、吹酸停止時の炭素濃度が０．２０重量％を超えた場合であり、脱ガス処理の際に脱炭反応に寄与すべき酸素源としてのクロム酸化物１７の不足に起因して、炭素濃度の低下（ステンレス溶鋼１２の目標炭素濃度）が不十分である。比較例ＮＯ．１４は、脱ガス処理時の到達真空度が１０ｔｏｒｒに満たない低真空度となった場合であるが、クロム酸化物１７の還元反応自体の進行が阻害され、結果として脱ガス終了時の炭素濃度が高くなると共に、クロム酸化物１７の増加により還元剤の原単位も増大する。更に、比較例ＮＯ．１５は、脱ガス処理のアルゴンガス流量が不足した場合であり、攪拌力の不足に起因してステンレス溶鋼１２中の炭素とクロム酸化物１７の反応の進行が極めて遅くなることによる生産性の悪化となる。比較例ＮＯ．１６は、脱ガス処理時のアルゴンガス流量が過剰となった場合であり、ガスアタックの激化により浸漬管１３の耐火物の損耗を招く。
【００１７】
なお、浸漬管を直胴型浸漬管としたが、この他に浸漬管の上部に接続される真空槽の一部を大きい直径とした場合も可能であり、また、不活性ガスとしてアルゴンガス以外の気体を用いたり、ステンレス溶鋼の脱ガス処理の際にクロム酸化物を低融点化する例えば生石灰、Ａｌ2 Ｏ3 等を添加しても良く、本発明の要旨を逸脱しない範囲を含むものである。
【００１８】
【発明の効果】
請求項１及び２記載のステンレス溶鋼の脱炭精錬方法においては、取鍋内のステンレス溶鋼に直胴型浸漬管を浸漬して内部を減圧し、不活性ガスを０．６〜３．５Ｎリットル／（分・溶鋼トン）供給して、溶鋼の炭素を０．０５〜０．２重量％まで吹酸脱炭精錬を行った後、不活性ガスを３．０〜８．５Ｎリットル／（分・溶鋼トン）供給して脱ガス処理をするので、ステンレス溶鋼の脱炭とクロム酸化物の還元を同時に達成し、クロム酸化物の生成不足や過剰生成の防止とクロム酸化物を還元する還元剤の増大等を抑制できる。
【００１９】
特に、請求項２記載のステンレス溶鋼の脱炭精錬方法においては、脱ガス処理する際の直胴型浸漬管内の真空度を１０ｔｏｒｒ以下に減圧しているので、吹酸脱炭精錬の際に生成したクロム酸化物によりステンレス溶鋼中の炭素の効率的な脱炭（還元処理）と脱ガスとを同時に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るステンレス溶鋼の脱炭精錬方法を適用した脱炭精錬装置の概念図である。
【図２】吹酸を停止した時のステンレス溶鋼中の炭素濃度と脱ガス処理後のスラグ中のクロム酸化物濃度の関係を表す図である。
【図３】吹酸脱炭精錬時の底吹きアルゴンガス流量と脱ガス処理後のスラグ中のクロム酸化物濃度の関係を表す図である。
【図４】脱ガス処理時の底吹きアルゴンガス流量と脱ガス処理後のスラグ中のクロム酸化物濃度の関係を表す図である。
【図５】脱ガス処理時の到達真空度と脱ガス処理後のスラグ中のクロム酸化物濃度の関係を表す図である。
【符号の説明】
１０  脱炭精錬装置                  １１  取鍋
１２  ステンレス溶鋼                １３  直胴型浸漬管
１４  ポーラスプラグ                １５  ランス
１６  排気ダクト                    １７  クロム酸化物
１８  上昇気泡
【図１】
0003914611.tif 000003
【図２】
0003914611.tif 000004
【図３】
0003914611.tif 000005
【図４】
0003914611.tif 000006
【図５】
0003914611.tif 000007