(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
未脱酸の溶鋼に窒化合金を投入して、該溶鋼中の窒素量を調整するに際して、
前記窒化合金及びその他に添加する合金鉄により持ち込まれる炭素量と溶鋼が元来含有している炭素量との和が０．０５質量％以下となるように、窒化合金を投入することを特徴とする高窒素鋼の溶製方法。
【請求項２】
前記窒化合金の投入を３．５ｋｇ／ｔ−ｓｔｅｅｌ／ｍｉｎ以下の投入速度で連続投入するか、あるいは１回あたり３ｋｇ／ｔ−ｓｔｅｅｌ以下の量で間欠投入とすることを特徴とする請求項１記載の高窒素鋼の溶製方法。
【請求項３】
前記窒化合金の投入を、転炉から取鍋への出鋼の際に行うと共に、その投入時期を全出鋼時間の後半５０％以降とすることを特徴とする請求項１又は２記載の高窒素鋼の溶製方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高窒素鋼の溶製方法に係わり、特に、大気下で窒素含有合金を添加して高窒素鋼を溶製する技術の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高窒素含有鋼（０．０１質量％以上）の溶製方法として、従来より、精錬容器（例えば、転炉、電気炉等）内で脱炭精錬を終えた溶鋼に、大気下で窒素含有合金（以下、窒化合金）を投入し、その窒素含有量を調整する技術がある。
【０００３】
しかしながら、かかる従来の窒化合金を投入する高窒素鋼の溶製方法では、通常、窒素の添加歩留りが３０％以下と低く、目標の窒素濃度とするには、高価な窒化合金を大量に使用せねばならず、製造コストが著しく高くなっていた。また、添加歩留りのバラツキが大きく、目標窒素濃度への調整も困難であるという問題があった。そのため、少しでも添加歩留りを向上させ、製造コストの低減及び目標窒素濃度の安定した調整ができることが望まれていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる事情に鑑み、大気下での窒化合金の添加歩留りが従来より高く、製造コストが安価で、且つ目標窒素濃度を安定して達成可能な高窒素鋼の溶製方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
発明者は、上記目的を達成するため、窒化合金の添加条件について鋭意研究を重ね、窒化合金を用いて窒素の添加歩留りを従来より向上させる方法を見出し、それを本発明に具現化した。
【０００６】
すなわち、本発明は、未脱酸の溶鋼に窒化合金を投入して、該溶鋼中の窒素量を調整するに際して、前記窒化合金及びその他に添加する合金鉄により持ち込まれる炭素量と溶鋼が元来含有している炭素量との和が０．０５質量％以下となるように、窒化合金を投入することを特徴とする高窒素鋼の溶製方法である。この場合、前記窒化合金の投入を、３．５ｋｇ／ｔ−ｓｔｅｅｌ／ｍｉｎ以下の投入速度で連続投入するか、あるいは１回あたり３ｋｇ／ｔ−ｓｔｅｅｌ以下の量で間欠投入とすることが好ましく、特に、窒化合金の投入を転炉から取鍋への出鋼の際に行うものであり、その投入時期を全出鋼時間の後半５０％以降とするのが良い。
【０００７】
本発明によれば、窒素合金の添加条件を適切にしたので、溶鋼への窒化合金の歩留りが従来より向上する。その結果、安価に且つ安定して窒素濃度が０．０１質量％以上の高窒素鋼が溶製できるようになった。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、発明をなすに至った経緯をまじえ、本発明の実施の形態を説明する。
【０００９】
まず、発明者は、溶銑予備処理で脱珪、脱燐及び脱硫した溶銑を、底吹き転炉で主として脱炭反応を行い、得られた溶鋼に大気下で窒化合金（窒化マンガン、窒化クロム等）を投入し、その投入条件と窒素の投入歩留りとの関係を調査した。そして、窒素の投入歩留りが鋼中のＣ濃度、合金投入量及び合金投入時期との間で、それぞれ図１、図２及び図３に示すような関係にあることを知った。
【００１０】
すなわち、窒素の投入歩留りを従来の３０％より一段高い５０％以上にするには、図１より、窒化合金の投入時に溶鋼中の炭素濃度を０．０５質量％以下に抑える必要があることがわかる。炭素濃度が０．０５質量％を超えると、溶鋼中の窒素の活量係数が高まるため、溶鋼の窒素溶解度が低下し、窒素が気相中へ逸脱してしまうものと考えられる。また、溶鋼中の溶存酸素と炭素（Ｃ）とが反応してＣＯガスが発生する所謂ＣＯボイルにより、ＣＯガスが多量に発生し、気相中の窒素分圧が低くなるため、一層窒素が逸脱し易くなる。そこで、発明者は、溶鋼中の炭素濃度を０．０５質量％以下に制限した。ここで、溶鋼中の炭素濃度とは、脱炭精錬後の溶鋼が含有する炭素量及び窒化合金や他の成分調整のために投入される合金が持ち込む炭素量の総和である。
【００１１】
次に、窒化合金の投入量との関係であるが、それは、図２より、間欠投入する場合は１回あたりの合金投入量≦３ｋｇ／ｔ−ｓｔｅｅｌで投入するのが良いことがわかる。３ｋｇ／ｔ−ｓｔｅｅｌを超えると、溶鋼中に局部的に窒素濃度の高い領域が生じ、窒素が気相中へ逸脱し易くなるものと考えられる。そこで、発明者は、間欠投入する際の１回あたりの投入量を３ｋｇ／ｔ−ｓｔｅｅｌ以下に制限した。また、窒化合金を連続投入する場合も、あまりに速い投入速度で投入すると、溶鋼中に局部的に窒素濃度の高い領域が形成されて窒素が気相へ逸脱し易くなる。発明者が実験によって確かめたところ、窒化合金の投入速度が３．５ｋｇ／ｔ−ｓｔｅｅｌ／ｍｉｎ（すなわち、１分間に溶鋼トン当たり３．５ｋｇの投入速度）を超えると、気相中への窒素の逸脱が大きくなって、投入歩留りが５０％に達しないことがわかった。そこで、本発明では、窒化合金を連続投入する場合には、その投入速度を３．５ｋｇ／ｔ−ｓｔｅｅｌ／ｍｉｎ以下に制限する。この溶鋼への窒化合金の投入作業は、精錬容器から取鍋への出鋼中に行うのが良く、しかも、図３によれば、その投入時期は、下記式に従って行うと一層良いことがわかった。この理由は、出鋼時間の５０％未満で投入すると、前記ＣＯボイルによる窒素の逸脱が激しいが、５０％以降ではそのような逸脱が少なく窒素歩留まり５０％以上を確保できるからである。
【００１２】
（合金投入開始時間／出鋼時間）×１００≧５０％
そこで、この関係も要件に加え、本発明とした。
【００１３】
【実施例】
生産能力２８０トンの底吹き転炉で、溶銑を通常の酸素吹錬によって脱炭し、溶鋼とした。そして、引き続き、窒素濃度の調整を、この溶鋼を該転炉から出鋼する際に行った。その際、投入する窒化合金は５質量％の窒素を含有する窒化マンガンとし、投入速度３．０ｋｇ／ｔ−ｓｔｅｅｌ／ｍｉｎで連続投入した。
【００１４】
本発明の要件に従って添加した場合（実施例）と要件が外れる場合（比較例）での結果を表１に一括して示す。実施例では、脱炭後の溶鋼中Ｃ濃度に投入する窒化合金及び他の成分調整に加え合金鉄から持ち込まれる炭素量を配慮し、鋼中Ｃ濃度を０．０２５質量％と低く抑えるようにした。そして、さらに窒化合金の投入時期を出鋼時間の７０％にあたる末期投入とした。
【００１５】
一方、比較例では、溶鋼中の炭素濃度を０．０５５質量％で、出鋼当初より４０％の時期に窒化合金を投入した。
【００１６】
その結果、実施例では、窒素歩留りが６９％であり、比較例の４２％より格段に高い歩留りが得られた。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により、窒素合金の投入条件を適切にしたので、溶鋼への窒化合金の歩留りが５０％以上と従来より向上できる。その結果、安価に且つ安定して窒素濃度が０．０１質量％以上の高窒素鋼が溶製できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】溶鋼中Ｃ濃度と窒素歩留りとの関係を示す図である。
【図２】１回あたりの窒化合金投入量と窒素歩留りとの関係を示す図である。
【図３】出鋼時間に対する窒化合金投入時期と窒素歩留りとの関係を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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