JP2002020816A - 低窒素含クロム鋼の製造方法 - Google Patents
低窒素含クロム鋼の製造方法Info
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Abstract
なFeSi等の還元剤の使用を抑制でき、必要な媒溶剤の使
用量を低減して精錬時に発生するスラグ量を抑制させ、
さらに低窒素化に必要である高価なArの使用量を抑える
ことのできる低窒素含クロム鋼の精錬方法を開発する。 【解決手段】 大気圧下で精錬炉にてC含有量0.005 〜
1.0 質量%にまで粗脱炭を行い、得られた含クロム溶鋼
を未脱酸または半脱酸の状態で出鋼し、次いで減圧下の
精錬炉で、鋼中Total[O]≧150ppm、かつスラグ中のCr2O
3 5質量%以上の条件下で真空脱ガス処理を開始し、ス
ラグ中のCr2O3 の還元を行う。
Description
の製造方法、特に高価なFeSi等の還元剤の使用を抑制す
るとともに、必要な媒溶剤および低窒素化に必要である
高価なArの使用量を抑えることのできる低窒素含クロム
鋼の製造方法に関する。
は、高炉からの溶銑等にフェロクロム等のクロム合金鉄
を投入して得た溶銑か、クロムを含んだスクラップを電
気炉で溶解させて得た溶銑を転炉・AOD 等の精錬炉にて
精錬する方法がある。その際、炭素レベルは酸素を吹き
付けることにより、窒素レベルについてはAr等による脱
ガスにて、それぞれ必要な濃度レベルにまで低下させ精
錬している。さらに、必要によってはVOD 等も用いられ
ている。
ては、吹酸終了時にクロムが燃焼しCr2O3 が発生するた
め、その還元にFeSi等の還元剤を使用することが一般的
である。しかし、FeSi等の還元剤は高価であるため、従
来にあっても、その削減案が種々提示されている。
率の向上策として、特開平7−173515号公報では、脱炭
中Al2O3 濃度を10〜20%程度含有させることによりスラ
グの液相率を向上させ、スラグ中のCr2O3 を活性化させ
ることによりCr2O3 での脱炭を促進させることを開示し
ている。
号公報では、フェロクロム等のクロム合金鉄添加前に溶
鋼中の[%C]を2.5 〜4.0 %とし、溶鋼温度を1450〜1600
℃に昇温することを条件として脱炭反応の促進すなわち
Cr2O3 発生の低減方法を開示している。
て特開平8−157937号公報、特開平8−53706 号公報で
は、吹込ガス量を調整し、生成したスラグと溶鋼の攪拌
強度を規定してスラグ中のCr2O3 での脱炭方法を開示し
ている。
下で反応させる上ではCr2O3 の発生量を抑えることは困
難であり、さらに、低N鋼においてはスラグ−メタル攪
拌のため多量のArを使用する必要がある。
は、大気圧下で操業する精錬炉で還元剤を使用せず、減
圧下にあるVOD において還元剤の使用を規定している
が、後述の低窒素鋼に必要な成分規制がなされていな
い。
込み用のArの使用が必要となる。さらに精錬炉より取鍋
へ出鋼中は大気に触れるため、出鋼中の吸窒も問題とな
っている。
いた精錬方法も提案されている。しかし、高炉溶銑等の
脱炭のように、高炭域での脱炭は、吹き上げ等の問題が
発生するため、転炉またはAOD 等を用いる必要があり、
根本的な問題解決にはいたっていない。
[N]:200ppm以下に制限した低窒素含クロム鋼のより安
価で効率的な製造方法を開発することである。
含クロム鋼の精錬において、脱炭の時に吹き込まれた酸
素により酸化した有価金属であるスラグ中のクロムを溶
鋼へ回収する際、高価なFeSi等の還元剤の使用を抑制で
き、必要な媒溶剤の使用量を低減して精錬時に発生する
スラグ量を抑制させ、さらに低窒素化に必要である高価
なArの使用量を抑えることのできる低窒素含クロム鋼の
精錬方法を開発することである。
を解決すべく、種々検討を重ね、次のような点に着目し
た。
Cr2O3 低減が必要であるが、Cr2O3の生成反応 2Cr+3/2 O2→Cr2O3 から考えると、酸素分圧の低減が有効である。
がある。また低窒素鋼の製造においては、攪拌ガスとし
て吹き込み用の高価なArを使用する必要があった。しか
も、真空設備の使用では、脱炭期の高炭素域では、吹き
上げ等の問題が発生するため送酸速度の低下等で処理時
間の延長が不可避であった。
量が極めて少ないことに着眼し、高炭素領域では大気圧
下で脱炭可能な転炉またはAOD 等の精錬炉で粗脱炭を実
施し、所定範囲にまで脱炭を行ってから、未還元のまま
真空設備に移し替え、そこでスラグ組成を調整してか
ら、攪拌用のArガスの吹き込みを行い、FeSiの添加によ
るCr2O3 の還元を行うことで、[N]:200ppm以下、好まし
くは[N]:100 ppm 以下という低窒素鋼の製造に際して
も、FeSi等の還元剤および脱窒のためのAr使用量の大幅
な低減が可能となることを知り、本発明を完成した。
えた低窒素含クロム鋼の製造方法であって、大気圧下に
置かれた精錬炉にてC含有量0.005 〜1.0 質量%にまで
粗脱炭を行い、得られた含クロム溶鋼を未脱酸または半
脱酸の状態で出鋼し、次いで減圧下に置かれた精錬炉
で、鋼中Total[O]≧150ppm、かつスラグ中のCr2O3 5質
量%以上の条件下で真空脱ガス処理を開始し、スラグ中
のCr2O3 の還元を行うことを特徴とする低窒素含クロム
鋼の製造方法。 (2) 粗脱炭後のスラグ組成の塩基度が1.0 ≦CaO/SiO2≦
4.0 である上記(1) 記載の低窒素含クロム鋼の製造方
法。 (3) 粗脱炭処理中のスラグ組成がCaO +SiO2+MgO ≧5
質量%である、上記(1)または(2) 記載の低窒素含クロ
ム鋼の製造方法。
素領域では大気圧下で精錬を行い、未還元のまま真空設
備に移し替え、真空下で還元処理を行うのである。
のように限定した理由について説明する。本発明におい
て大気圧下での粗脱炭処理を行うのは従来のCr含有溶銑
であればよく、特に制限はなく、また粗脱炭処理それ自
体も従来法にしたがって行えばよい。
中のC含有量が0.005 〜1.0 質量%になるまで行う。
C:1.0質量%より高い炭素域で大気圧下での脱炭を終了
すると、真空処理に際しての溶鋼の吹き上げを防止でき
ないことから、C:1.0質量%以下にまで脱炭を行う。
理設備での脱窒においては、脱窒促進にはCOガスを発生
させることが処理時間の短縮につながる。そのため、例
えば真空処理後の鋼中[%N]≦200ppmの鋼種においては、
粗脱炭後の鋼中炭素をある程度残す必要がある。本発明
ではこのときの下限をC:0.005% と規定する。好ましく
は、C:0 .1 〜1.0 %の範囲で粗脱炭処理を終了する。
とが処理時間の短縮に繋がるが、COガスを発生させる酸
素源として、鋼中total[O]≧150ppm かつスラグ中のCr
2O3≧5%、好ましくはCr2O3 ≧ 15%とすることで真
空脱ガス装置での酸素原単位低減を図ることができる。
好ましい鋼中total[O]は、150 〜300 ppm である。
述のような粗脱炭後のスラグ組成を、1.0 ≦CaO/SiO2≦
4.0 とする。好ましくは1.0 ≦CaO/SiO2≦3.0 である。
これは、還元処理時間短縮のためスラグを速やかに滓化
させる必要があるが、その範囲を規定するものである。
また、含クロム鋼、特にステンレス鋼の脱硫は還元期に
実施するが、従来は粗脱炭後、真空処理後に、二回の還
元処理 (脱硫処理) を実施していたが、本発明により還
元 (脱硫) は一回のみとなるため脱硫能力確保の観点よ
り塩基度の下限を1.0 に規定する。
後のスラグにおいて、CaO+SiO2+MgO≧5%と規定する
が、これは、脱炭精錬炉の炉体保護のため下限を設定し
た。粗脱炭スラグはCr2O3 の還元熱により溶鋼温度が減
少するため、全量または、一部の粗脱炭スラグを排滓し
てもよいし、COガスの発生源として全量持ち越して粗溶
鋼と共に真空処理を施しても良い。
のスラグ滓化剤を添加することにより、粗脱炭スラグを
滓化させることが可能となり、より確実に真空精錬の還
元時、クロム回収が実施可能となる。
に続いて真空脱ガス処理を行うが、開始時に鋼中Total
[O]≧150ppm、スラグ中のCr2O3 ≧5質量%の条件を満
足する限り、より好ましくはさらにスラグ塩基度1.0 〜
4.0 である限り、その真空脱ガス処理は、例えばVOD 炉
を使い従来のままであっても良く、特に制限されない。
としてVOD を使用した。本例においては、下記組成の溶
銑を用意し、最初大気圧下でのAOD を用いて粗脱炭を行
い、次いで真空度4TorrのVOD 炉を使って真空脱ガス処
理を行い、低窒素含クロム鋼の製造を行った。
時間は、ほぼ100 〜200 分間であって、これは、従来例
と実質同様な処理時間である。粗脱炭後の成分組成を表
1に示す。
体損傷の程度、スラグ滓化の程度、さらには還元材であ
るFeSi添加量、Arガス吹き込み量、そして酸素供給量に
ついて、結果を表2にまとめて示す。なお、FeSi添加
量、Arガス吹き込み量、そして酸素供給量は、従来例の
No.1の場合を100 とした指数で示す。
鋼、△:普通、×:悪化の3段階評価で示す。また、ス
ラグ滓化も、○:滓化良好、△:通常滓化、×:滓化不
良の3段階評価で示す。
の低窒素含クロム鋼の溶製において、炉体およびスラ
グ滓化量 (Cr回収) を悪化させることなくFeSi、Ar原単
位が低減可能となり、製造原価を大きく低減させること
ができる。
Claims (3)
- 【請求項1】 大気圧下での精錬工程と、減圧下での精
錬工程を備えた低窒素含クロム鋼の製造方法であって、
大気圧下に置かれた精錬炉にてC含有量0.005 〜1.0 質
量%にまで粗脱炭を行い、得られた含クロム溶鋼を未脱
酸または半脱酸の状態で出鋼し、次いで減圧下に置かれ
た精錬炉で、鋼中Total[O]≧150ppm、かつスラグ中のCr
2O3 5質量%以上の条件下で真空脱ガス処理を開始し、
スラグ中のCr2O3 の還元を行うことを特徴とする低窒素
含クロム鋼の製造方法。 - 【請求項2】粗脱炭後のスラグ組成の塩基度が1.0 ≦Ca
O/SiO2≦4.0 である請求項1記載の低窒素含クロム鋼の
製造方法。 - 【請求項3】粗脱炭処理中のスラグ組成がCaO +SiO2+
MgO ≧5質量%である、請求項1または2記載の低窒素
含クロム鋼の製造方法。
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