(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロム濃度が５％以上の取鍋内の溶鋼に浸漬管を浸漬し、該浸漬管内を減圧すると共に、該取鍋の底部より攪拌用の不活性ガスを供給しつつ、減圧下で吹酸脱炭を行った後に、更に減圧下で脱ガス処理を行うステンレス鋼の脱ガス精錬方法であって、
酸素ガスの吹き付けによる前記吹酸脱炭を、〔％Ｃ〕＝０．０２〜０．１％の範囲まで行い、かつ、該吹酸脱炭を停止して前記脱ガス処理を開始する前記浸漬管内の到達真空度を１０〜１００Ｔｏｒｒで１００Ｔｏｒｒを除く範囲内とし、
前記脱ガス処理の到達真空度を５Ｔｏｒｒ以上の高真空とし、
更に、前記脱ガス処理の減圧過程において、前記浸漬管内の真空度が５〜３０Ｔｏｒｒの範囲内となったときに、溶鋼１トン当たり、０．３〜５Ｎｍ3／t の酸素の再吹き付けを短時間行うことを特徴とするステンレス鋼の脱ガス精錬方法。
【請求項２】
前記脱ガス処理中の攪拌用底吹きガス流量を２．５〜８．５Ｎリットル／（分・ｔ）の範囲に制御することを特徴とする請求項１記載のステンレス鋼の脱ガス精錬方法。
【請求項３】
前記吹酸脱炭の停止時の前記浸漬管の槽内スラグ量を、真空槽鋼浴部の単位断面積当たり１．２ｔ／ｍ2以下とすることを特徴とする請求項１又は２記載のステンレス鋼の脱ガス精錬方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クロム濃度を５％以上含むステンレス鋼における脱ガス精錬方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ステンレス鋼の仕上精錬方法としては、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、この方法は取鍋全体を真空容器内に入れる方法、もしくは取鍋上部に蓋をして取鍋全体を真空にする方法であるため、上部空間が狭く、それ故に脱ガス時の底吹きガス流量を増大させるには限界があり、このため、ある一定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は限界があった。
更に、特開平２−３０５９１７号公報に見られるように、ＡＯＤ型容器の上部に真空排気ダクトを接続し減圧下での精錬を可能とする方法が提唱されているが、この方法において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、耐火物原単位の低下を招くなどの問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ＲＨ−ＯＢ法に見られるような吹酸期に生成したＣr2Ｏ3 が浸漬管外に流出し、その後の脱ガス処理において、流出したＣr2Ｏ3
が脱炭反応に関与しないといった問題や、特開昭５７−４３９２４号公報の超極低炭素高Ｃｒ鋼の製造方法に見られるように、攪拌力保持の困難なことによる脱ガス期の脱炭速度に限界があるといった問題、更には、特開平２−３０５９１７号公報の真空精錬方法に見られるような、脱ガス期の還元速度を向上させようとすると、耐火物損耗が激化してしまうといった問題を引き起こすことなく効率的なステンレス鋼の脱ガス精錬方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う請求項１記載のステンレス鋼の脱ガス精錬方法は、クロム濃度が５％以上の取鍋内の溶鋼に浸漬管を浸漬し、該浸漬管内を減圧すると共に、該取鍋の底部より攪拌用の不活性ガスを供給しつつ、減圧下で吹酸脱炭を行った後に、更に減圧下で脱ガス処理を行うステンレス鋼の脱ガス精錬方法であって、酸素ガスの吹き付けによる前記吹酸脱炭を、〔％Ｃ〕＝０．０２〜０．１％の範囲まで行い、かつ、該吹酸脱炭を停止して前記脱ガス処理を開始する前記浸漬管内の到達真空度を１０〜１００Ｔｏｒｒで１００Ｔｏｒｒを除く範囲内とし、前記脱ガス処理の到達真空度を５Ｔｏｒｒ以上の高真空とし、
しかも、前記脱ガス処理の減圧過程において、前記浸漬管内の真空度が５〜３０Ｔｏｒｒの範囲内となったときに、溶鋼１トン当たり、０．３〜５Ｎｍ3／t の酸素の再吹き付けを短時間行っている。
請求項２記載のステンレス鋼の脱ガス精錬方法は、請求項１記載のステンレス鋼の脱ガス精錬方法において、前記脱ガス処理中の攪拌用底吹きガス流量を２．５〜８．５Ｎリットル／（分・ｔ）の範囲に制御している。
そして、請求項３記載のステンレス鋼の脱ガス精錬方法は、請求項１又は２記載のステンレス鋼の脱ガス精錬方法において、前記吹酸脱炭の停止時の前記浸漬管の槽内スラグ量を、真空槽鋼浴部の単位断面積当たり１．２ｔ／ｍ2以下としている。
【０００５】
【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。
ここに、図１は本発明の一実施の形態に係るステンレス鋼の脱ガス精錬方法を適用した装置の概略説明図である。
【０００６】
まず、脱ガス処理について説明すると、普通鋼、ステンレス鋼にかかわらず極低炭素鋼などの高純度鋼の溶製に際しては、二次精錬工程の吹酸脱炭の後に、高真空下での脱ガス処理を行うことが必要である。この場合、脱炭反応は（１）式で示される鋼中の酸素と炭素の反応により進行することが知られている。
Ｃ＋Ｏ→ＣＯ                            ・・・（１）
従って、脱ガス期の脱炭反応を効率的に促進させるには、脱ガス処理中の鋼中酸素濃度を高く保持することが有効である。特に、脱ガス初期においては溶鋼内部からの自発的なＣＯガスの発生（内部脱炭）が主要な脱炭反応サイトであることが知られているため、鋼中酸素濃度の高位保持は特に脱ガス初期において有効である。
ここで、高純度ステンレス鋼の溶製を行うに際しては、二次精錬工程において真空下での吹酸脱炭を行った後に脱ガス処理を行うため、酸素ガスの吹き込みによる吹酸脱炭の停止時の炭素濃度と真空度を適正化することにより、十分な溶解酸素濃度を保持する事が重要である。
【０００７】
本発明者らは数々の実験を行った結果、ステンレス鋼における効率的な脱ガスを行う方法を見出した。その具体的な方法としては、図１に示すように、取鍋１０内のクロム濃度が５％以上の溶鋼１１に浸漬管１２（この実施の形態では直胴型浸漬管）を浸漬し、浸漬管１２内を減圧すると共に、取鍋１０の底部のノズル１３より攪拌用の不活性ガスを供給しつつ上方のランス１４より酸素ガス吹き付けを行なう減圧下での吹酸脱炭精練を行った。ここで、吹酸停止後、高減圧下での脱ガス処理を行うに際し、［％Ｃ］＝０．０２〜０．１％の範囲まで吹酸脱炭を行い、かつ、吹酸停止時（即ち、吹止時）の槽内真空度を１０〜１００Ｔｏｒｒで１００Ｔｏｒｒを除く範囲内とし、その後の脱ガス処理時の到達真空度を５Ｔｏｒｒ以上の高真空とし、これによって効率的なステンレス鋼の脱ガス精錬を行うことができた。この方法は、炭素濃度及び槽内真空度で代表されるＣＯ分圧（Ｐco）の平衡条件から規定される鋼中酸素濃度を適正化することに基づいており、これにより脱ガス処理時の脱ガス速度を高位に保持することが可能となる。
ここで、吹止時の炭素濃度［％Ｃ］が０．０２％未満であった場合には、例え吹止時の槽内真空度が適正な範囲内（即ち、１０〜１００Ｔｏｒｒで１００Ｔｏｒｒを除く）であっても炭素不足により吹酸時におけるクロム酸化が多大となり、その後の還元処理時に要する還元剤原単位の増大が問題となる。また、吹止時の炭素濃度［％Ｃ］が０．１％を超える場合には、脱ガス時間の延長すなわち生産性の問題が生じることになる。
【０００８】
更に、吹止炭素濃度が０．０２〜０．１％の範囲内であっても、槽内真空度が１０Ｔｏｒｒより高真空側であると、この際に規定される平衡条件から鋼中炭素濃度の溶解度が不足し、脱ガス反応に消費されるべき酸素不足が生じるため、結果として高純度鋼の溶製が困難となるなどの問題が生じ、逆に、１００Ｔｏｒｒより低真空側であると吹酸期で過剰なクロム酸化を引き起こすことが問題となる。
次に、脱ガス処理時の到達真空度としては、５Ｔｏｒｒ以上の高真空とする必要がある。これは、５Ｔｏｒｒ未満の低真空度の場合では、高純度鋼溶製を行うに際し十分な駆動力確保が困難なことに起因した脱ガス速度の低下が問題となるためである。
また、更に効率的に脱ガス処理を行うための方法としては、上記の条件に加えて、脱ガス処理時の減圧過程において真空度が５〜３０Ｔｏｒｒの範囲内となったときに、溶鋼１トン当たり０．３〜５Ｎｍ3
／ｔの酸素の再吹き付け（再吹）を好ましくは２〜３分程度行い、かつ、脱ガス処理中の攪拌用底吹きガス流量を２．５〜８．５Ｎリットル／（分・ｔ）の範囲に制御し、更に、吹酸停止時の槽内スラグ１５の量を、真空槽鋼浴部の単位断面積当たり１．２ｔ／ｍ2
以下とすることが望ましい。
【０００９】
酸素の再吹き付けを行う理由としては、内部脱炭をより促進させるために鋼中酸素濃度を濃化させるためであり、この時の真空度としては５〜３０Ｔｏｒｒの範囲が最も好ましい。これは、５Ｔｏｒｒを超える高真空では平衡条件的に溶鋼中に酸素が溶解し難くなるためであり、逆に３０Ｔｏｒｒ未満の低真空下で再吹き付けを行うと、吹き付けられた酸素は溶鋼中の酸素富化よりもクロム酸化に消費されることになるからである。
更にこの時に吹き付ける酸素量としては、溶鋼１トン当たり０．３〜５Ｎｍ3 ／ｔの範囲が望ましい。これは、例え再吹時の槽内真空度が適正範囲内であっても、０．３Ｎｍ3
／ｔ未満の酸素量では、脱ガスに消費されるべき十分な酸素が富化されず、逆に５Ｎｍ3 ／ｔを超える酸素を吹き付けても、それ以上の酸素富化効果が認められず、かえってクロム酸化に消費されてしまうことが懸念されるからである。
【００１０】
また、底吹きガス流量を２．５〜８．５Ｎリットル／（分・ｔ）の範囲に制御する理由としては、２．５Ｎリットル／（分・ｔ）未満のガス流量では、攪拌力不足に起因した溶鋼還流量不足により、内部脱炭の促進が阻害されてしまい脱ガス速度そのものの低下が問題となるからであり、逆に、８．５Ｎリットル／（分・ｔ）を超えるガス供給を行っても、それ以上の還流促進効果はなくかえって耐火物へのガスアタックの激化に伴う耐火物損傷が問題となるためである。
加えて、吹酸停止時の槽内スラグ量を、真空槽鋼浴部の単位断面積当たり１．２ｔ／ｍ2 以下とすることが望ましい理由としては、槽内残留スラグ量が真空槽鋼浴部の単位断面積当たり１．２ｔ／ｍ2
を超えて存在するような場合には、脱炭反応の反応サイトであるべき溶鋼表面と高真空雰囲気との接触が遮断され、これにより実効反応界面積が著しく低下することに起因して、脱ガス速度の高位維持が困難となるためである。
【００１１】
【実施例】
続いて、本発明の作用、効果を確認するために行った実施例について説明する。
実施例は１５０トン（ｔ）規模の真空精練装置を用いて行った。表１には、本発明の実施例を示し、表２は比較例を示す。
【００１２】
【表１】
0003785257.tif 000002
【００１３】
【表２】
0003785257.tif 000003
【００１４】
表１、表２の本発明の実施例（１〜１３）の場合も比較例（１４〜２５）のいずれの場合も転炉によりクロム濃度を５％以上（主に１０〜２０％）含むステンレス粗溶鋼を炭素濃度が０．７％程度までの粗脱炭を行った後、真空下での吹酸脱炭精練及び３０〜６０分間の脱ガス処理を実施した。本発明の実施例における対象鋼種の最終目標炭素濃度範囲はいずれも０．００２％（２０ｐｐｍ）以下である。なお、吹酸脱炭精練時の酸素ガスの吹酸速度は一律、２０Ｎｍ3
／（ｈ・ｔ）とした。
【００１５】
比較例１４の場合には、吹酸停止時の〔％Ｃ〕を０．０１２％（０．０２％より小さい）としているが、これによって、吹酸時のクロムの酸化が発生している。比較例１５の場合には、吹酸停止時の〔％Ｃ〕を０．１２５％（０．１％より大きい）としているが、これによって、到達炭素濃度が大きくなって、予定のステンレス鋼が製造できない。比較例１６は吹酸停止時の真空度を本発明の条件より更に高真空にした場合で、脱ガス時の酸素不足によって脱炭が円滑に行われていない。比較例１７は吹酸停止時の真空度を本発明の条件より更に低真空側にした場合であるが、クロムの酸化が行われて好ましくない。
比較例１８は脱ガス処理の到達真空度を１２Ｔｏｒｒにした場合であるが、脱ガス処理が十分に行われないので、到達〔％Ｃ〕が大きい。比較例１９は脱ガス処理時の再吹酸酸素量を少なくした場合であるが、脱ガス時の溶鋼中の酸素が不足するので、脱炭が円滑に行われず、結果として到達〔％Ｃ〕が大きい。比較例２０は、再吹酸酸素量を多くした場合であるが、過剰な酸素によってクロムが酸化される。
【００１６】
比較例２１は、再吹酸時の真空度を本発明の条件より高真空側にした場合の例を示すが、溶鋼中に溶解すべき酸素の量が不足するので、脱炭速度が遅くなって到達〔％Ｃ〕が大きく、比較列２２においては、再吹酸時の真空度を本発明の条件より低真空側にしたので、クロム酸化が進行している。次に、比較例２３は攪拌用底吹きガスの一例である底吹きアルゴンガスの量を本発明の条件より減少させた例を示すが、溶鋼の攪拌が十分に行われないので、到達〔％Ｃ〕の値が大きく、比較例２４は底吹きアルゴンガスの量を本発明の条件より増加させた例を示すが、耐火物へのガスアタックが激しくなって、耐火物の損傷が大きくなる。また、比較例２５は槽内残留スラグ量を多くした場合を示すが、脱炭反応の主要なサイトである自由表面の確保が不十分なことから脱炭速度が小さくなって、到達〔％Ｃ〕値が大きい。
【００１７】
【発明の効果】
請求項１〜３記載のステンレス鋼の脱ガス精錬方法は、以上の説明からも明らかなように、取鍋の底部より攪拌用の不活性ガスを供給しつつ、減圧下で吹酸脱炭を行った後に、更に減圧下で脱ガス処理を行うステンレス鋼の脱ガス精錬方法において、浸漬管内の真空度と溶鋼中の炭素量を適正に制御しながら精錬を行っているので、溶鋼中のクロムの酸化を極力防止しながら、極低炭素ステンレス鋼の効率的な製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の一実施の形態に係るステンレス鋼の脱ガス精錬方法を適用した装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１０  取鍋                          １１  溶鋼
１２  浸漬管                        １３  ノズル
１４  ランス                        １５  スラグ
【図１】
0003785257.tif 000004