(57)【要約】【課題】炭素を低減するための高クロムフェライト系ステンレス鋼の精錬方法を提供する。【解決手段】電気炉（ＥＡＦ）−精錬炉（ＡＯＤ）−二次精錬（ＶＯＤ）−成分調整（ＬＴ）−タンディッシュ−連続鋳造工程を経て、Ｃｒ：５〜３０％、Ｔｉ：０．１％以下、Ｃ：０．０２％以下のフェライト系ステンレス鋼の精錬方法において、前記二次精錬のＶＯＤ設備でＶＯＤタンクの外壁に振動センサを取り付けるステップと、前記振動センサから出力された周波数の中から特定の周波数のみを測定するステップと、前記二次精錬（ＶＯＤ）中に酸素吹錬脱炭機と真空脱炭機の底吹き撹拌強度を調整するステップとからなる。【選択図】図６
2009144244.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気炉（ＥＡＦ）−精錬炉（ＡＯＤ）−二次精錬（ＶＯＤ）−成分調整（ＬＴ）−タンディッシュ−連続鋳造工程を経て、Ｃｒ：５〜３０％、Ｔｉ：０．１％以下、Ｃ：０．０２％以下のフェライト系ステンレス鋼の精錬方法において、
前記二次精錬のＶＯＤ設備でＶＯＤタンクの外壁に振動センサを取り付けるステップと、前記振動センサから出力された周波数の中から特定の周波数のみを測定するステップと、前記二次精錬（ＶＯＤ）中に酸素吹錬脱炭機と真空脱炭機の底吹き撹拌強度を調整するステップとからなることを特徴とする、炭素を低減するための高クロムフェライト系ステンレス鋼の精錬方法。
【請求項２】
前記ＶＯＤタンクの外壁への振動センサの取付位置は、ＶＯＤタンク内の取鍋の取っ手に接する据置台と一直線上に置かれたタンクの外壁の位置から上下左右３０ｃｍ以内であることを特徴とする、請求項１に記載の炭素を低減するための高クロムフェライト系ステンレス鋼の精錬方法。
【請求項３】
前記特定の周波数は、１０〜４５Ｈｚの周波数領域帯であることを特徴とする、請求項１に記載の炭素を低減するための高クロムフェライト系ステンレス鋼の精錬方法。
【請求項４】
前記振動センサから測定された振動指数を底吹き流量で補正した酸素吹錬脱炭機の底吹き撹拌強度を４００〜６００に制御することにより、最終的に６０ｐｐｍ以下の炭素濃度を有するようにすることを特徴とする、請求項１に記載の炭素を低減するための高クロムフェライト系ステンレス鋼の精錬方法。
【請求項５】
前記振動センサから測定された振動指数を底吹き流量で補正した真空脱炭機の底吹き撹拌強度を５５０〜７５０に制御することにより、最終的に６０ｐｐｍ以下の炭素濃度を有するようにすることを特徴とする、請求項１に記載の炭素を低減するための高クロムフェライト系ステンレス鋼の精錬方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素を低減するための高クロムフェライト系ステンレス鋼の精錬方法に関し、特に、ＶＯＤ工程において取鍋底吹き撹拌強度を調整することにより、溶鋼中の炭素を最小化させる高クロムフェライト系ステンレス鋼の精錬方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、フェライト系ステンレス鋼は、電気炉で溶解された原料を、アルゴン（Ａｒ）−酸素脱炭法（ＡＯＤ）により精錬した後、真空−酸素脱炭法（ＶＯＤ）により二次精錬を行う。この後、ＶＯＤタンク内に位置する取鍋で成分及び温度を調整した後、タンディッシュを経て連続鋳造を行う。この工程のうち、特に、ＶＯＤ工程において酸素吹錬脱炭機及びその後の真空脱炭機操業を行うとき、取鍋の下部からアルゴン（Ａｒ）のような不活性ガスを吹き込んで溶鋼を撹拌する作業を行うようになるが、これを「取鍋底吹き」と称する。本発明は、このような取鍋底吹き時に撹拌強度を調整することにより、溶鋼中の炭素を最小化させるための精錬方法に関し、高クロムフェライト系ステンレス製品の延伸率を増加させ、耐粒界腐食性を改善させるものである。
【０００３】
通常のフェライト系ステンレス鋼は、オーステナイト系ステンレス鋼に比べて延伸率が低く、腐食性が低下するという問題があり、限られた用途でのみ使用されてきた。しかし、フェライト系ステンレス鋼は、ニッケル含有量が非常に低く、オーステナイト系ステンレス鋼に比べて価格が安いという長所がある。これにより、フェライト系ステンレス鋼の延伸率を高め、耐粒界腐食性を改善することにより、オーステナイト系ステンレス鋼を代替しようとする要求が多いのが現状である。
【０００４】
一方、溶鋼中の炭素成分が低下するほど延伸率が増加し、耐粒界腐食性が改善されることは周知である。そして、ＶＯＤ工程により生産される高クロムフェライト系ステンレス鋼の場合、アルゴン（Ａｒ）−酸素脱炭法（ＡＯＤ）により粗脱炭を先に実施する。この後、真空−酸素脱炭法（ＶＯＤ）による二次精錬時には、酸素ガスを溶鋼中に吹き込むと同時に、下部のポーラスプラグからアルゴン（Ａｒ）ガスを吹き込むと、式（１）の反応により炭素が除去される。
【０００５】
［Ｃ］＋１／２｛Ｏ｝＝｛ＣＯ｝−−−（１）
【０００６】
このとき、炭素が除去されると同時に、クロム酸化物が生成される。そして、酸素ガスにより除去可能な炭素濃度の限界に達すると、真空のレベルを５ｍｂａｒ以下にさらに低くし、下部のポーラスプラグからＡｒガスを吹き込みながら、これを用いて溶鋼を強く撹拌させる。このような撹拌過程で溶鋼中の炭素とクロム酸化物とが互いに反応して炭素を除去するが、これは、下記式（２）の反応により行われる。
【０００７】
３［Ｃ］＋（Ｃｒ２Ｏ３）＝２［Ｃｒ］＋３｛ＣＯ｝−−−（２）
【０００８】
式（１）で表される酸素吹錬脱炭機と、式（２）で表される真空脱炭機中における底吹き作業は、取鍋の底部に設けられているポーラスプラグを用いる。このときのポーラスプラグは、耐火物で製作されたものであるため、使用回数が増えるにつれ、溶鋼による浸食及び摩耗が発生する。これにより、不活性ガスの全ての吹き込み量が溶鋼を撹拌させるために供給できずに、一部がポーラスプラグの浸食部位を介して外部に排出される。これにより、実際に溶鋼内に供給される底吹きガスの量は、流量計で指すガスの量とは差がある。
【０００９】
このような撹拌強度の差は、操業方法のばらつきを引き起こし、最終的には、溶鋼中の炭素濃度のばらつきをもたらすようになる。一般的に、図１に示すように、真空脱炭時の脱炭速度は、底吹き撹拌流量に比例し、ポーラスプラグが正常な場合、底吹き撹拌流量は、撹拌強度に比例する。
【００１０】
反面、撹拌強度が大き過ぎた場合は、溶鋼が溢れ出る現象が発生し、ＶＯＤタンクの上部カバーに付着して地金を形成する。脱炭操業中に形成された地金の量が増加すると、その重さに耐えられず、上部カバーから脱落して溶鋼中に混入し、溶鋼中の炭素が再び増加する原因となる。
【００１１】
したがって、溶鋼中の炭素を最大限に除去するためには、底吹きによる撹拌強度を適正レベルに維持しなければならず、そのためには、ポーラスプラグに吹き込まれる流量を正確に測定できなければならない。これにより、ポーラスプラグに吹き込まれる流量を正確に測定するための様々な方法が提案されている。
【００１２】
特に、大韓民国公開特許第２００２−００３２７１０号、アメリカ特許ＵＳ６，２６４，７１６などには、振動センサを取鍋の外面または取鍋を運搬する取鍋カーの側面に取り付け、センサから出力される振動指数を用いて取鍋内の撹拌強度を測定することを特徴とする。しかし、このような技術がステンレス鋼の生産に適用されたことはまだなく、特に、ＶＯＤタンクのような精錬容器の外壁に取り付け、振動指数を測定した例はない。これは、ＶＯＤタンクの外壁に取り付ける際には、取鍋または取鍋カーに取り付けるのに比べて、振動の強度が弱いため、取付位置のより精密な選定が必要になるからである。また、このように測定された撹拌強度を脱炭工程に適用した例もない。
【特許文献１】大韓民国特許公開第２００２−００３２７１０号
【特許文献２】米国特許ＵＳ６，２６４，７１６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
そこで、本発明は、高クロムフェライト系ステンレス鋼の精錬方法において、電気炉からの出湯後、ＡＯＤ粗脱炭を経て、ＶＯＤでの脱炭過程において酸素吹錬脱炭機と真空脱炭機の取鍋下部のポーラスプラグによる底吹き撹拌制御を行うことにより、ステンレス鋼の炭素濃度を低減可能な技術を提供することを目的とする。特に、正確な撹拌強度を測定し、これを用いたＶＯＤ作業により、ステンレス鋼の延伸率を高め、耐粒界腐食性を改善する精錬方法を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、高クロムフェライト系ステンレス鋼の精錬時における炭素の低減を目的として、ＶＯＤタンクの外壁に振動センサの取付位置を選定し、振動センサから出力された周波数の中から特定の周波数のみを測定するステップと、このように測定された特定の周波数値を用いて二次精錬過程のＶＯＤで底吹き撹拌強度を調整する、炭素を低減するための高クロムフェライト系ステンレス鋼の精錬方法を提供することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明では、ＶＯＤタンクの外壁に振動センサの取付位置を選定するとき、振動センサをＶＯＤタンク内の取鍋の取っ手に接する据置台と一直線上に置かれたタンクの外壁の位置から上下左右３０ｃｍ以内の位置でなければならず、振動センサから出力された特定の周波数は、１０〜４５Ｈｚの周波数領域帯で発生する振動指数のみを測定することが好ましい。また、ＶＯＤ操業時における底吹き撹拌強度の調整において、酸素吹錬脱炭機では振動センサから測定された底吹き撹拌強度を４００〜６００に制御し、真空脱炭機では振動センサから測定された振動指数から補正された底吹き撹拌強度を５５０〜７５０に制御することにより、溶鋼中の炭素濃度を最小化するための高クロムフェライト系ステンレス鋼の精錬方法を提供することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、１５〜３０％のクロムを含有し、チタン含有量が０．１％以下かつ炭素含有量が０．０２％以下の高クロムフェライト系ステンレス鋼をＶＯＤ設備で生産するとき、溶鋼の炭素濃度の低減のために、ＶＯＤ設備の外壁に取り付けられた振動センサを用いた取鍋底吹き撹拌制御を行うことにより、溶鋼中の炭素を除去し、ＶＯＤ設備の上部の地金による炭素濃度の増加を抑制することにより、最終的に６０ｐｐｍ以下の炭素濃度を得ることができ、これは、製品の延伸率を高め、耐粒界腐食性を改善するという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の好ましい実施例による取鍋底吹き撹拌制御による高クロムフェライト系ステンレス鋼の精錬方法を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
図２は、ＶＯＤタンクの外壁に振動センサが取り付けられた実際の位置を示しており、図３は、これを概略化して示している。本発明によれば、ＶＯＤ設備で炭素を除去する目的で行う底吹き作業により形成される溶鋼の撹拌強度を測定する方法において、前記ＶＯＤの外壁の特定位置には、底吹き撹拌による取鍋の振動に起因するＶＯＤの外壁の振動を測定するセンサが取り付けられている。そして、このセンサから出力された周波数の中から特定の周波数の振動指数を用いて底吹き撹拌の強度を測定することを特徴とする。
【００１９】
ここで、特定位置とは、ＶＯＤタンク内の取鍋の取っ手に接する据置台と一直線上に置かれたタンクの外壁の位置から上下左右３０ｃｍ以内の位置であることを意味し、特定の周波数の振動指数とは、１０〜４５Ｈｚの周波数領域帯で発生する振動指数のみを測定に用いることを意味する。
【００２０】
特定位置を越えた所に振動センサを取り付けた場合は、振動指数が弱いため、精密な測定が不可能になる。また、特定の周波数領域帯以外の振動指数は、溶鋼の撹拌強度とは無関係なノイズであるため、精密な測定を妨げ、必ず除去されなければならない。
【００２１】
また、本発明によれば、ＶＯＤ設備で炭素を除去する目的で行う底吹き操業時に底吹き撹拌強度を調整して炭素を除去する方法において、前記振動センサから測定された振動指数は、正の整数値を有するようになり、ポーラスプラグが定常な状態のときにおける流量と比較して同じ値を有するように補正しなければならない。
【００２２】
補正により流量と同じ値を有する撹拌強度は、酸素吹錬脱炭機では４００〜６００を維持し、真空脱炭機では５５０〜７５０を維持するように底吹きガスの流量を制御することにより、溶鋼中の炭素濃度を最小化できることを特徴とする。
【００２３】
以下、実施例とともに、撹拌強度を補正する方法及び炭素濃度を最小化できる方法を説明する。
【実施例】
【００２４】
本発明で明示した１５〜３０％のクロムを含有し、チタン含有量が０．１％以下かつ炭素含有量が０．０２％以下のフェライト系ステンレス鋼をＶＯＤ設備で生産するとき、上記図２及び図３で説明した位置に振動センサを取り付け、１０〜４５Ｈｚの周波数領域帯で発生する振動指数のみを測定すると、図４のような振動指数と底吹きガス流量との相関関係が生じる。
【００２５】
ここで、１点は、１回の操業を意味し、同じ流量から互いに異なる値の振動指数が出るのは、各々の操業により、使用される取鍋及び取鍋の使用回数が変化し、これにより、取鍋下部のポーラスプラグの状態が変化するからである。このとき、最も高い値の振動指数を有する底吹き流量の点が最も正常なポーラスプラグ状態であることが分かり、これを結ぶ直線が補正に用いられる。この直線上の振動指数値に適当な定数を乗算すると、図５のように、流量と同じ値を有する撹拌強度を得ることができる。
【００２６】
図６は、本発明で提案した酸素吹錬脱炭機の撹拌強度と二次精錬（ＶＯＤ）操業後における溶鋼中の炭素濃度との関係を示しており、図７は、真空脱炭機の撹拌強度と二次精錬（ＶＯＤ）操業後における溶鋼中の炭素濃度との関係を示している。
【００２７】
これらの図から明らかなように、従来技術の場合、すなわち、底吹きガスの流量で制御する場合には、得られない撹拌強度と溶鋼の炭素濃度との関係を得ることができ、このとき、酸素吹錬脱炭機と真空脱炭機の撹拌強度値がそれぞれ４００〜６００、５５０〜７５０の範囲内に制御された場合、炭素濃度は６０ｐｐｍ以下となり、これを超えた場合、炭素濃度は増加することが分かった。
【００２８】
また、図８に示す撹拌強度とＶＯＤの上部カバーの地金付着量との関係により、図７において、撹拌強度値が８５０以上のときに炭素濃度が再び上昇したことは、ＶＯＤの上部カバーに付着していた地金によるもので、過度の撹拌は抑制されなければならないことが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】真空脱炭時における脱炭速度と底吹き撹拌流量との関係を示す図である。
【図２】振動センサが実際に取り付けられた位置を示す写真である。
【図３】振動センサの取付位置を概略的に示す図である。
【図４】振動指数と底吹き流量との関係を示す図である。
【図５】振動指数を撹拌強度で補正した後、撹拌強度と底吹き流量との関係を示す図である。
【図６】本発明で提案した酸素吹錬脱炭機の撹拌強度と酸素吹錬脱炭機終点の炭素濃度との関係を示す図である。
【図７】本発明で提案した真空脱炭機の撹拌強度と真空脱炭機終点の炭素濃度との関係を示す図である。
【図８】本発明で提案した撹拌強度と地金付着量との関係を示す図である。
【図１】
2009144244.tif 000003
【図４】
2009144244.tif 000004
【図５】
2009144244.tif 000005
【図６】
2009144244.tif 000006
【図７】
2009144244.tif 000007
【図８】
2009144244.tif 000008
【図２】
2009144244.tif 000009
【図３】
2009144244.tif 000010