(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステンレス鋼の溶鋼の仕上げ精錬において、溶鋼中のトータル酸素濃度を重量％で、０．０１％以下にし、次いで溶鋼中の［Ｃａ］とトータル酸素［Ｔ．Ｏ］との比率［Ｃａ］／［Ｔ．Ｏ］が、重量割合で０．３〜２．０となるようにＣａを添加することを特徴とする高清浄ステンレス鋼の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非金属介在物の少ない高清浄ステンレス鋼を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステンレス鋼中に存在する非金属介在物は、熱間加工性の悪化、あるいは表面疵の発生の原因となり、ステンレス鋼の品質に及ぼす影響が大きい。したがって、非金属介在物の少ない高清浄のステンレス鋼を溶製することが大切である。
【０００３】
一般に電気炉や転炉の溶解炉で溶解された溶鋼は、予備精錬された後精錬炉に移され、清浄化するためにアルゴン−酸素脱炭法（ＡＯＤ）や真空−酸素脱炭法（ＶＯＤ）等により酸化精錬および還元精錬による仕上げ精錬が施される。
【０００４】
この溶鋼の清浄化は、主に還元精錬の際に進行する。還元精錬の際には、溶鋼に還元剤を添加し脱酸を行うと共に、塩基性スラグの下でアルゴン等の不活性ガスを溶鋼中に吹き込み、非金属介在物を浮上させて除去する処理が行われる。
【０００５】
非金属介在物のより一層の無害化が必要な場合には、仕上げ精錬末期にＣａの添加が行われる。Ｃａの添加は、硫化物を球状化するような介在物の形態制御、熱間加工性の改善および溶鋼中の非金属介在物に起因するノズル閉塞の防止等の効果があることが知られている。
【０００６】
特開昭６１−８４３１６号公報には、溶鋼を転炉から取鍋に出鋼し、取鍋内の溶鋼に３０ｋｇ／分以上の速度でＣａを添加することによって、添加処理時間の短縮、溶鋼の温度降下の防止し、Ｃａの歩留を向上させる精錬方法が開示されている。このＣａは、硫化物を球状化するために添加されている。しかし、この方法ではＣａの歩留まりが向上するが、Ｃａの添加条件が不明であり、非金属介在物の量を少なくし、その悪影響を除去する効果は期待できない。
【０００７】
特公平７−９１５８０号公報に、Ａｌを３０ＰＰＭ以下、Ｏを６０〜１２０ＰＰＭに精錬したステンレス溶鋼を取鍋に出鋼し、取鍋内の溶鋼に溶鋼重量の０．３％以上のＣａＯ、ＣａＦ2 を主成分とするフラックスを不活性ガスとともに吹き込み、酸素濃度を十分低減した後、非金属介在物組成の微調整として、Ｃａ量を溶鋼重量の０．０１％以上添加することにより、Ａｌ2Ｏ3系およびＣｒ2Ｏ3系非金属介在物の生成抑制、軟質化を図る方法が開示されている。しかし、適正なＣａの投入量が不明であり、Ｃａ系介在物が表面品質におよぼす悪影響を避けることはできない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、仕上げ精錬で溶鋼中にＣａを添加し、ステンレス鋼中の非金属介在物の量を低減し、表面疵の発生がなく、熱間加工性に優れた高清浄ステンレス鋼の製造方法を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、ステンレス鋼の熱間加工性の改善および介在物欠陥低減対策として、精錬時の溶鋼へのＣａ添加に注目し、種々検討を重ねた。その結果、一般に、ＣａはＳをＣａＳとして結晶粒内に固定させ、熱間加工性を改善するために添加されるが、Ｃａ添加量が少ない場合には、結晶粒界にＭｎＳが偏析し熱間加工性を悪化させ、またＣａ添加量が多い場合には、Ｃａ系介在物による表面欠陥の発生が認められた。しかし、Ｃａ添加量を適当な量にすれば非金属介在物の量が極めて少なくなった。Ｃａの添加量によって、介在物の生成形態が異なると考えられる。すなわち、溶鋼中の［Ｃａ］／［Ｔ．Ｏ］の比が非金属介在物の単位当たりの面積の個数に関係しているとの知見を得るに至った。
【００１０】
本発明は、このような知見に基づきなされたもので、その要旨は、
「ステンレス鋼の溶鋼の仕上げ精錬において、溶鋼中のトータル酸素濃度を重量％で、０．０１％以下にし、次いで溶鋼中の［Ｃａ］とトータル酸素［Ｔ．Ｏ］との比率［Ｃａ］／［Ｔ．Ｏ］が、重量割合で０．３〜２．０となるようにＣａを添加することを特徴とする高清浄ステンレス鋼の製造方法」にある。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の高清浄ステンレス鋼の製造方法を説明するためのブロック図である。
【００１２】
電気炉や転炉等の溶解炉で溶解され、予備精錬された溶鋼は、仕上げ精錬炉に移され、除滓、真空脱炭および真空還元が施され（ＶＯＤ法）、次いでＣａ合金またはＣａ含有ワイヤーによりＣａ添加が行われる。仕上げ精錬が終了すると、連続鋳造等によりスラブとなる。
【００１３】
本発明者らは、Ｃａとトータル酸素の関係を調べるために、上記の精錬工程で溶解に電気炉を用い、溶鋼中のＣａ量とトータル酸素との重量比、［Ｃａ］／［Ｔ．Ｏ］を精錬の最終段階で０．０１〜２．２の範囲で種々変わるように精錬を行った後、それぞれスラブに鋳造した。
【００１４】
Ｃａの添加は、Ｆｅ−ＣａワイヤとＣａ−Ｓｉワイヤを用いて、Ｃａ添加量を変化させてＣａと［Ｔ．Ｏ．］の比を変えた。なお、Ｃａ添加量は、真空還元後にサンプリングをおこない、サンプルの［Ｔ．Ｏ］の分析値に基づいて決めた。また、Ｃａの添加条件は以下の通りであった。
【００１５】
添加前溶鋼温度：１５８０〜１５４０℃
添加速度      ：３００ｍ／分
底吹きＡｒガス流量：２５Ｎリットル／分
撹拌時間      ：２５〜４０分
スラブの幅方向中央部とエッジ部のそれぞれ表面と厚さ方向の中央から介在物個数測定用試験片を切り出し、光学顕微鏡で大きさが直径で５μｍ以上の介在物の個数を求めた（ＪＩＳ Ｇ ０５５５の方法による）。
【００１６】
図２は、測定された介在物の個数と［Ｃａ］／［Ｔ．Ｏ］の関係を図にしたものである。
【００１７】
同図から明らかなように、［Ｃａ］／［Ｔ．Ｏ］が０．３〜２．０の範囲では、非金属介在物の数はｃｍ2 当たり１０個以下と極めて少ない。また、［Ｃａ］／［Ｔ．Ｏ］が０．３未満になるとＭｎＳの個数が増加し、一方［Ｃａ］／［Ｔ．Ｏ］が２．０を超えるとＣａＯやＣａＳの個数が増加していた。
【００１８】
上記のような試験の結果から、Ｃａ添加後の精錬最終段階での溶鋼の［Ｃａ］／［Ｔ．Ｏ］を０．３〜２．０と規定した。
【００１９】
次に、溶鋼中のトータル酸素を重量％で、０．０１０％以下にするのは、０．０１０％を超えると充分な還元ができなく、かつＣａ歩留まりも不安定となり鋼の品質上好ましくないため、上限を０．０１０％とした。
【００２０】
精錬は、Ｃａ添加前にトータル酸素は化学分析によりおこない、その分析値、溶鋼温度、添加速度、底吹ガス流量および撹拌時間をもとにしてＣａの添加量を求めて、［Ｃａ］／［Ｔ．Ｏ］を目標値に調整する。
【００２１】
なお、溶鋼は電気炉、転炉のどちらで溶製したものでも本発明の方法を適用することができる。また、ステンレス溶鋼は、フェライト系ステンレスやオーステナイト系ステンレス等のステンレスであればよい。また、精錬炉としてはＡＯＤ炉を用いることもできる。
【００２２】
次に、実施例により、本発明の効果を説明する。
【００２３】
【実施例】
ステンレス鋼の原料を、３０トン電気炉で溶解し、次いで３０トンＶＯＤ炉を使って真空脱炭および真空還元処理を行った。
【００２４】
表１に精錬における化学成分の推移を示す。なお、Ｃａ添加前のトータル酸素は０．００７８％であった。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
このように精錬された溶鋼にＣａを１８重量％含有ワイヤーを１７５Ｋｇ投入し［Ｃａ］／［Ｔ．Ｏ］が１．０になるようにコントロールした。なお、Ｃａ添加条件は下記の通りであった。
【００２７】
添加前溶鋼温度：１５５０℃
添加速度      ：３００ｍ／分
底吹きＡｒガス流量：２５Ｎリットル／分
撹拌時間      ：３５分
精錬終了後、連続鋳造により厚さ１５０ｍｍ、幅１０５０ｍｍ、長さ１００００ｍｍのスラブに鋳造した。スラブのトップ、中央およびボットムの各エッジと幅方向中央について表裏面と厚さ方向の中央部から介在物試験片を切り出し、光学顕微鏡により直径５μｍ以上の介在物の数をＪＩＳ Ｇ ０５５５の方法により求めた。
【００２８】
図３は、スラブの各測定位置と非金属介在物個数とを図にしたものである。なお、非金属介在物の数は、エッジ、中央部の平均値である。
【００２９】
図３から、明らかなようにスラブの部位に係わらず、介在物の個数は少なくなっている。またスラブを熱間圧延した後、表面疵発生状況を目視で調査したが、非金属介在物に起因する表面疵は皆無であった。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、従来の精錬設備で鋼中の非金属介在物の存在量を少なくすることができ、熱間加工割れおよび介在物による欠陥発生が抑制され、それによる歩留向上、品質向上など工業的価値は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施するための精錬処理の略式説明図である。
【図２】スラブ中の非金属介在物個数と［Ｃａ］／［Ｔ．Ｏ］との関係を示す図である。
【図３】実施例のスラブの部位と非金属介在物個数との関係そ示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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