JP2002285222A - 高Cr鋼の溶製方法 - Google Patents

高Cr鋼の溶製方法

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JP2002285222A
JP2002285222A JP2001093203A JP2001093203A JP2002285222A JP 2002285222 A JP2002285222 A JP 2002285222A JP 2001093203 A JP2001093203 A JP 2001093203A JP 2001093203 A JP2001093203 A JP 2001093203A JP 2002285222 A JP2002285222 A JP 2002285222A
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Shigeyuki Nabeshima
茂之 鍋島
Yuki Nabeshima
祐樹 鍋島
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Kawasaki Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、転炉やAOD炉等の精錬炉で炭素
及びCrを含む溶鋼を脱炭精錬するに際し、Crの酸化
ロスを従来より低減可能な高Cr鋼の溶製方法を提供す
ることを目的としている。 【解決手段】 C:1質量%以上、Cr:5質量%以上
を含有する含Cr溶湯に、精錬炉内で酸素ガスを供給し
脱炭精錬して、Cr:5質量%以上の高Cr鋼を溶製す
るに際して、前記脱炭精錬を出鋼前の炉内溶鋼温度が1
700〜1760℃になるように行ってから、冷却材を
予め装入してある取鍋に溶鋼を出鋼する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高Cr鋼の溶製方
法に係わり、特に、クロム(以下、元素記号Crを用い
る)の酸化ロスが少なく、安価に高Cr鋼を溶製する技
術に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、転炉やAOD(Argon O
xygen Decarburization)等の精
錬炉で行うステンレス溶鋼の脱炭精錬は、予め吹錬開始
前に該精錬炉に装入されたCrやNiを含有するスクラ
ップや地金等に炭素を含有する溶銑または溶鋼を加え、
これらを昇熱・溶解した後に酸素吹錬すると共に、Cr
やNiを含有する合金鉄や酸化物を炉内に投入して目標
成分になるよう調整してから溶鋼の温度を所望の出鋼温
度にして出鋼するようにしている。この場合、該出鋼温
度は、成分調整された溶鋼の温度に、取鍋に出鋼されて
から鋳造開始(例えば、連続鋳造でスラブ、ビレット等
の鋼鋳片とする)までの溶鋼温度の降下分を加算して決
定されるが、熱ロスを最小限にしたり、転炉耐火物の保
護のためには、脱炭精錬終了時に溶鋼温度を出鋼温度に
ほぼ等しくするのが望ましい(通常、1650〜168
0℃程度)。そのため、精錬中に溶鋼温度が目標出鋼温
度を超えたら、冷却材を転炉内に添加して溶鋼を冷却
し、調整するのが一般的である。
【0003】しかしながら、この従来の調整方法では、
Crの酸化ロスを低減するために吹錬温度を高めること
よりも、前述のように、出鋼温度に合わせて精錬温度を
制限する方を優先していた。そのため、本来熱力学的に
Crの酸化よりも脱炭が優先する温度よりも低い温度で
脱炭精錬を行うことになり、高価な金属であるCrの酸
化ロスの増大が避けられなかった。
【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、転炉やAOD炉等の精錬炉で炭素及びCrを含
む溶鋼を脱炭精錬するに際し、Crの酸化ロスを従来よ
り低減可能な高Cr鋼の溶製方法を提供することを目的
とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、C:1質量%以上、Cr:5質量%以上を
含有する含Cr溶湯に、精錬炉内で酸素ガスを供給し脱
炭精錬して、Cr:5質量%以上の高Cr鋼を溶製する
に際して、前記脱炭精錬を、出鋼前の炉内溶鋼温度が1
700〜1760℃になるように行ってから、冷却材を
予め装入してある取鍋に溶鋼を出鋼することを特徴とす
る高Cr鋼の溶製方法である。また、取鍋へ出鋼した後
の溶鋼を二次精錬する場合には、該冷却材の全量を装入
せずに一部を二次精錬において投入するようにしても良
い。
【0006】本発明では、溶鋼にCr源やNi源を添加
して脱炭精錬するにあたり、Crの酸化よりも脱炭が優
先的に進行するのに適した1700℃〜1760℃で脱
炭精錬を終了し,その後に、予めストリップ屑等の冷材
を装入しておいた取鍋に溶鋼を出鋼して、該溶鋼に冷材
を溶解させて冷却し、鋳造のための目標温度に調整する
ようにしたので、脱炭精錬中のCrの酸化ロスが従来に
比べて著しく低減するようになる。
【0007】この場合、取鍋に予め装入する冷材として
は、その化学成分が高Cr鋼の溶製に必要なもので、且
つ明確に分かっているものであれば如何なるものでも良
い。例えば、ステンレス鋼のストリップ屑や、板状の電
解金属ニッケル等が好ましく使用できる。また、取鍋に
出鋼された高Cr溶鋼を、さらにRHやVOD等の脱ガ
ス槽内で所謂「2次精錬」を引き続き行う場合には、酸
化ニッケルの添加も可能である。
【0008】
【発明の実施の形態】以下に、発明をなすに至った経緯
もまじえ、本発明の実施の形態を説明する。
【0009】従来、含クロム溶鋼を転炉やAOD炉等の
精錬炉において脱炭精錬するにあたり、合金元素を溶鋼
に添加する場合には、それら合金元素が溶鋼へ迅速に溶
解し、均一に分散することを確保し、溶解時の熱ロスを
補償するため、ストリップ屑等の鉄スクラップや地金、
塊状のフェロクロム合金、ニッケルやモリブデン等の合
金成分源を、スクラップ・シュートを介して精錬開始前
に精錬炉へ装入し、その後に装入する溶銑の顕熱及び溶
鋼中の炭素(以下、元素記号Cで記す)やFe、Si、
Mn、Cr等の金属の燃焼熱を熱源として昇熱すること
で溶解した後、塊状や粒状のフェロクロム等の合金を添
加して溶鋼成分を調整した後に出鋼していた。やむを得
ず、サイズの大きい合金成分源を取鍋に前装入し、そこ
に溶鋼を出鋼することもあったが、該溶鋼に合金成分源
の溶解に要する顕熱及び潜熱に相当する分を上回る顕熱
を与えて、つまり溶鋼温度を高めて出鋼し、合金源の溶
解を図っていた。そのため、このような合金成分源を取
鍋に前装入して出鋼する操業では、高温の出鋼が必須と
なる。しかし、精錬炉の内張り耐火物保護のため、この
方法は、極力避けられ、精錬炉への前装入が主として行
なわれていた。
【0010】また、出鋼温度は、所定の鋳造温度に出鋼
から鋳造までの溶鋼の温度降下分を加算して決定してい
たが、熱ロスを最小限にしたり、精錬炉の耐火物保護の
ために、吹錬中は、溶鋼の温度を出鋼温度以下とするの
が一般的であった。さらに、出鋼後に引き続き昇熱機能
を有するRHやVOD等の真空脱ガス槽で2次精錬を実
施する場合は、そこでの昇熱温度分だけ出鋼温度をさら
に低下させることもあった。
【0011】しかしながら、熱力学的には、溶鋼中のC
濃度が低下するほど(吹錬においては末期になるほ
ど)、Cの優先酸化域はより高温側になる。一例とし
て、Cr濃度が16質量%の溶鋼のSymkovich
の平衡式で決定されるクロムの酸化域とCの優先酸化領
域を図1に示す。このようなCrの優先酸化は、Crを
5質量%以上含有する溶鋼において特に顕著であるの
で、本発明では、対象とする溶鋼をCrが5質量%以上
含有するものに限定する。また、このような溶鋼を高炭
素域から脱炭精錬して各種の不純物を除去するには、脱
炭精錬前の含Cr溶湯が1質量%以上必要である。そこ
で、本発明では、脱炭処理前の含Cr溶鋼のC含有量を
1質量%以上とする。従って、従来のように、含Crス
クラップやフェロクロム合金元素源を精錬炉内に装入あ
るいは添加し、吹錬中の溶鋼温度を目標出鋼温度以下に
冷却するのは、高価な金属であるクロムの酸化ロスを増
大し、その歩留りを低下させることになる。
【0012】そこで、本発明者は、この酸化ロスを解決
すべく、以下に述べる2つの手段を考えた。
【0013】(1)含クロム溶鋼を転炉やAOD等の精
錬炉において、脱炭吹錬する場合、鋳造温度から定まる
出鋼温度より高い温度で吹錬を行い、これを炉内で冷却
することなく取鍋に出鋼することにより、クロムの酸化
ロスを低減する。
【0014】(2)その際、(1)での吹錬中の溶鋼温
度と鋳造温度より定まる出鋼温度との顕熱差分に相当す
る成分の明らかなスクラップ等の冷材を、取鍋に予め装
入しておき、顕熱で該スクラップを溶解することによ
り、溶鋼温度を適正な出鋼温度に合わせると共に、高歩
留まりで冷材に含まれる有為金属を回収する。
【0015】(1)に関して具体的には、本発明では、
脱炭精錬終了時の溶鋼温度を1700〜1760℃の範
囲とする。Crを5質量%以上含有する溶鋼では、溶鋼
温度を1700℃以上とすることによりCrよりもCが
優先的に酸化し、Crの酸化損失を著しく低減できる。
一方、溶鋼温度を1760℃を超えるようにするには、
精錬炉での酸素原単位を著しく増大させる必要があるこ
と、またAlやSi等の金属を補助的に使用して酸化発
熱させる等の補助熱源が必要となること等のため、経済
的に不利になる他、該精錬炉の耐火物の溶損が著しくな
る傾向があるので、その上限を1760℃とする。
【0016】また、(2)に関しては、特開平11−2
56219号公報に、SUS304(18質量%Cr−
8質量s%Ni鋼)を転炉で脱炭精錬後、ニッケル源と
して板状の金属ニッケルを予め装入した取鍋に溶鋼を出
鋼した場合でも、金属ニッケルが完全に均一に溶解する
ことが示されているので、発明者は、成分の明らかなス
トリップ屑の束や、またはスラブ屑の小片を取鍋に予め
装入しておき、前記溶鋼を出鋼して溶解させ、クロム歩
留まりの向上を確認した。
【0017】なお、本発明では、溶鋼の脱炭精錬に転炉
を用いるのが好ましいが、転炉以外にも脱炭機能を有す
る所謂AOD炉や電気炉等他の精錬炉を使用しても良
い。また、前記取鍋装入冷却材を溶解し、ほぼ目標組成
になった溶鋼を引き続き2次精錬して、仕上げ脱炭、脱
ガス、脱硫や脱酸を行い、その清浄度を高めることが多
い。そこで、本発明では、前記冷却材の全量を取鍋内に
予め装入しておくのではなく、その一部を二次精錬にお
いて使用するようにしても良い。この二次精錬として
は、VOD法、RH法、DH法、LF法、ガス・バブリ
ング法、VAD法及びASEA−SKF法のいずれを採
用しても良い。さらに、それらの脱ガス装置には、処理
中に溶鋼温度の低下を防止するよう、酸素ガスの供給
や、金属アルミやシリコン等の発熱性金属の添加を行え
るようにしたり、アーク加熱、プラズマ加熱、誘導加熱
の手段を備えたものの利用が一層好ましい。これによっ
て、2次精錬工程において、前記取鍋へ出鋼時の溶鋼温
度のバラツキを吸収ことが出来るからである。
【0018】出鋼能力160トンの上底吹き転炉を用
い、SUS430のステンレス鋼(16質量%Cr)を
溶製し、その後引き続きVODにて2次精錬を行う実験
を行った。
【0019】(従来例)含クロム溶銑、含クロム・スク
ラップを転炉内に装入して、酸素吹錬で脱炭精錬を行っ
た。この脱炭精錬中に、フェロクロム合金を所定量だけ
投入し、16質量%Cr溶鋼とし、その後、サブランス
を用いて測温した結果を基に、冷却材を炉内に投入しつ
つ、脱炭精錬を継続し、出鋼前の炉内溶鋼温度を168
0℃に調整してから出鋼した。
【0020】ここでは、全く同一の操業を10チャージ
行い、得られたクロム歩留まりを図1に示す。なお、1
0チャージの平均のクロム歩留まりは、93.8%であ
った。
【0021】(本発明例1)含Cr溶銑、含クロム・ス
クラップ及びフェロクロムを転炉に装入して脱炭精錬
し、16.6質量%Crの溶鋼を溶製し、出鋼前の炉内
溶鋼温度を1750℃として出鋼した。その際、取鍋に
は、予め冷却材として含Crストリップ屑を装入してお
き、該取鍋に前記溶鋼を出鋼し、SUS430ストリッ
プ屑を溶解した。なお、取鍋には、SUS430ストリ
ップ屑を5トン装入した。出鋼後に引き続き2次精錬を
行ってから取鍋内の溶鋼を連続鋳造したが、連続鋳造に
使用した後の取鍋を観察したところ溶け残りは全く存在
していなかった。
【0022】なお、ここでは、同一条件での操業をそれ
ぞれ10チャージずつ行ったが、転炉耐火物に対する影
響は認められなかった。また、得られたクロム歩留まり
は、10チャージの平均で94.9%であり、前記従来
法よりも高い値であった。
【0023】(本発明例2)含Cr溶銑、含クロム・ス
クラップ及びフェロクロムを転炉に装入して脱炭精錬
し、16.6質量%Crの溶鋼を溶製した。出鋼前の炉
内溶鋼温度を1760℃として出鋼した。その際、取鍋
には、予め冷却材として、1片が1.2トンのスラブ屑
を予め4個装入した。引き続きVODで2次精錬を行
い、その途中でフェロクロムを50〜150kg投入
し、かくして得られた溶鋼を連続鋳造し、鋳造終了後の
取鍋を観察した。その結果、本発明例1と同様に、溶け
残りは全くなかった。
【0024】なお、ここでは、同一条件での操業をそれ
ぞれ10チャージずつ行ったが、転炉耐火物に対する影
響は認められなかった。また、得られたクロム歩留まり
は、10チャージの平均で95.1%であり、前記従来
法よりも高い値であった。
【0025】
【発明の効果】以上述べたように、本発明により、含ク
ロム溶鋼を脱炭精錬するにあたり、クロムの酸化を抑制
しつつ脱炭を優先して行うのに適した1700℃〜17
60℃で脱炭精錬した後、予めストリップ屑等の冷却材
を装入した取鍋に該溶鋼を出鋼して冷却することによ
り、脱炭精錬中のクロムの酸化ロスを低減し、生産性を
阻害することなく、安価に含Cr鋼を溶製することが可
能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】Cr濃度16%時のSymkovichの平衡
式によるCr又はCの優先酸化領域を示す図である。
【図2】従来法と本発明法の実施により達成されたCr
歩留まりを比較した図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4K013 AA02 BA02 CD02 CD04 CD07 CE01 CE02 CE06 CF12 DA03 DA08 DA12 DA14 EA18 FA01 FA02 4K070 AA03 AB03 AB20 AC04 AC05 EA01 EA07 EA27

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 C:1質量%以上、Cr:5質量%以上
    を含有する含Cr溶湯に、精錬炉内で酸素ガスを供給し
    脱炭精錬して、Cr:5質量%以上の高Cr鋼を溶製す
    るに際して、 前記脱炭精錬を出鋼前の炉内溶鋼温度が1700〜17
    60℃になるように行ってから、冷却材を予め装入して
    ある取鍋に溶鋼を出鋼することを特徴とする高Cr鋼の
    溶製方法。
  2. 【請求項2】 前記冷却材の一部を、二次精錬において
    溶湯に添加することを特徴とする請求項1記載の高Cr
    鋼の溶製方法。
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Cited By (4)

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JP2008274387A (ja) * 2007-05-07 2008-11-13 Jfe Steel Kk 含Cr低合金鋼の溶製方法
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