JPH08260030A - 極低炭素ステンレス鋼の真空精錬方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＶＯＤで真空酸素脱炭する際、過吹精による
過剰な酸化クロムの生成を防止し、高精度で終点制御す
る。 【構成】 粗脱炭処理したステンレス溶鋼をＶＯＤ法で
真空酸素脱炭処理及び成分調整する際、スラグの塩基度
（％ＣａＯ）／（％ＳｉＯ₂ ）を１．５〜３．５に調整
し、次いでΣＯ₂ ＝ΣＯ_{2 in}−ΣＯ_{2 out} で定義される
真空容器内の残留酸素量ΣＯ₂ からスラグ中酸化クロム
濃度を算出し、酸化クロム濃度が４０％未満で且つ脱炭
速度が目標値まで低下した時点で酸素吹精を停止し、更
にスラグ中高真空雰囲気下でステンレス溶鋼を不活性ガ
ス撹拌しスラグ中固体酸素による脱炭反応を促進させ
る。ただし、ΣＯ_{2 in}はランスから吹き込まれた酸素量
及びエアリーク中の酸素量の積算量，ΣＯ_{2 out} は排ガ
ス（Ｏ₂ ＋ＣＯ＋ＣＯ₂ ）中の酸素積算量である。真空
脱炭処理の直前に、ＣａＯ−Ａｌ₂ Ｏ₃ 系フラックスを
使用してスラグの塩基度（％ＣａＯ）／（％ＳｉＯ₂ ）
を１．２〜３．０の範囲に調整することが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、真空脱炭処理の終点制
御及びスラグ組成の調整を行いながら極低炭素ステンレ
ス鋼を製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ステンレス用溶鋼には、ＡＯＤ法，ＶＯ
Ｄ法等で仕上げ脱炭が施されている。ＶＯＤ法は、真空
下での酸素吹製によって溶鋼を脱炭処理するものであ
り、真空下でＣＯ分圧を下げ、溶鋼中［Ｃｒ］の酸化を
抑制しながら脱炭精錬できる長所をもっている。このＶ
ＯＤ方法は、製品に要求される品質がますます厳しくな
っている近年の傾向に伴い極低炭素化されたステンレス
鋼を提供する方法として有用である。ＶＯＤ法では、電
気炉で溶製したステンレス溶鋼を、転炉等の脱炭炉にお
ける酸素吹錬により粗脱炭処理した後、真空処理用の取
鍋に出鋼し、次のＶＯＤ工程に送る。取鍋が真空容器内
にセットされると、排気操作が開始され、所定の真空度
に達した段階で上吹きランスから溶鋼中に酸素が吹き込
まれる。容器内の真空度は徐々に上昇し、最終的には１
０トール以下までに達する。この間、酸素吹精の終了時
点が決定される。代表的な決定方法では、排ガス中のＣ
Ｏ，ＣＯ₂ 濃度から脱炭量を算出し、算出値を溶鋼中
［Ｃ］に変換し、目標［Ｃ］となった時点で酸素吹精を
終了する。

【０００３】このような方法では、極低炭素域での優先
脱炭が困難であり、Ｃｒの酸化が避けられない。また、
低炭素域での的中精度が低下し、酸素吹精の終点決定が
難しくなることがある。このような場合、脱炭反応に有
効に消費された吹込み酸素量の割合を計算し、酸素脱炭
効率を算出する。この酸素脱炭効率又は脱炭速度の停滞
を判断基準の補足情報とし、これらの情報と溶鋼中
［Ｃ］推定値とを総合的に判断して酸素吹精を終了する
こともある。この際、精度を向上させるため、排ガス中
の窒素濃度等からエアリーク量を算出し、排ガス組成を
補正して真空酸素脱炭の終点を制御することが特公昭５
６−２９７３１号公報，特開平２−１０１１０号公報等
で紹介されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ＶＯＤ法でステンレス
溶鋼を酸素脱炭処理するとき、極低炭素域では脱炭速度
が低下し、排ガス成分としてＣＯ，ＣＯ₂ の濃度が著し
く低下する。その結果、酸素吹精の終点を判断すること
が困難になる。しかも、種々の外乱によって終点制御の
精度が低下する。この点、従来法では、目標［Ｃ］が達
成されないとき再度の酸素吹精が必要とされ、生産性の
低下を招いている。また、目標［Ｃ］を達成するために
過度の吹精を行うと、過剰量の酸素供給に起因してＣｒ
の酸化が生じ、スラグの流動性を悪化させ、低炭素域ま
での脱炭反応が一層阻害される。また、高価なＳｉ，Ａ
ｌ等の還元剤，脱酸剤の消費量が増加し、製造コストを
高める原因となる。しかも、ＡｌやＴｉ等を添加した鋼
種では、過剰な添加に起因して表面傷を発生し易い材料
となる。本発明は、このような問題を解消すべく案出さ
れたものであり、排ガス分析からスラグ中のＣｒ₂ Ｏ₃
量を推定することにより、真空酸素脱炭を適切なタイミ
ングで終了し、過吹精によるＣｒ酸化量の増大を防止
し、高生産性で極低炭素ステンレス鋼を溶製することを
目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の真空精錬方法
は、その目的を達成するため、粗脱炭処理したステンレ
ス溶鋼を取鍋に出鋼し、スラグの塩基度（％ＣａＯ）／
（％ＳｉＯ₂ ）を１．５〜３．５に調整し、次いで真空
酸素脱炭処理及び成分調整する際、式（１）で定義され
る真空容器内の残留酸素量ΣＯ₂ からスラグ中酸化クロ
ム濃度を算出し、スラグ中酸化クロム濃度が４０％未満
で且つ脱炭速度が目標値まで低下した時点で酸素吹精を
停止し、更に高真空雰囲気下でステンレス溶鋼を不活性
ガス撹拌してスラグ中固体酸素による脱炭反応を促進さ
せる真空脱炭処理を行うことを特徴とする。 ΣＯ₂ ＝ΣＯ_{2 in}−ΣＯ_{2 out} ・・・・（１） ただし、ΣＯ_{2 in}はランスから吹き込まれた酸素量及び
エアリーク中の酸素量の積算量であり、ΣＯ_{2 out} は排
ガス（Ｏ₂ ＋ＣＯ＋ＣＯ₂ ）中の酸素積算量である。

【０００６】スラグの塩基度（％ＣａＯ）／（％ＳｉＯ
₂ ＋％Ａｌ₂ Ｏ₃ ）は、真空脱炭処理の直前にＣａＯ−
Ａｌ₂ Ｏ₃ 系フラックスを使用して１．２〜３．０の範
囲に調整することが好ましい。本発明に従った真空精錬
方法は、１０重量％以上のＣｒを含有するステンレス鋼
に適用される。特に、Ｃｒ含有量が１８重量％以上のス
テンレス鋼を、（Ｃ＋Ｎ）値として０．０３５重量％以
下の極低炭素・窒素レベルまで脱炭することに有効であ
る。また、ＶＯＤ法によるステンレス鋼の製造に限ら
ず、他の鋼種を同様にして減圧雰囲気下で酸素源を供給
しながら低炭素鋼を製造する場合にも適用される。

【０００７】

【作用】ステンレス溶鋼を真空酸素脱炭処理するとき、
低炭素域になるに従ってＣの酸化、すなわち脱炭反応に
比較してＣｒの酸化が優先的に生じる。Ｃｒの酸化挙動
は、排ガス分析から推定される。このＣｒの酸化挙動を
補足情報として排ガス分析から推定される脱炭量や脱炭
速度の推移から真空酸素脱炭終点を決定するとき、適切
な時点で酸素吹精が停止され、過不足なく極低炭素域ま
での脱炭が可能になる。Ｃｒの酸化挙動は、脱炭速度や
脱炭量を推定している排ガス分析から脱炭反応に寄与し
ない残留酸素量を引くことにより求められる。真空容器
内に持ち込まれる酸素量Ｏ_{2 in}は、ランスから吹き込ま
れる酸素とエアリーク中の酸素に由来する。真空容器外
に持ち出される酸素量Ｏ_{2 out} は、Ｏ₂ ，ＣＯ，ＣＯ₂
等として排ガス中に含まれる酸素である。そこで、これ
ら酸素量Ｏ_{2 in}及びＯ_{2 out} を積算し、ΣＯ₂ ＝ΣＯ_2
in−ΣＯ_{2 out} として残留酸素量ΣＯ₂ を求める。

【０００８】残留酸素量ΣＯ₂ は、脱炭反応の他に消費
される酸素の量を示し、大半が溶鋼中Ｃｒの酸化及び溶
鋼中への酸素の溶解である。溶鋼に溶解する酸素の量
は、溶鋼成分，温度，真空度等によって定まり、経験的
に推定できる量であるが、クロムの酸化量に比較しては
るかに少ない。この点から、真空酸素脱炭中の残留酸素
量は、クロムの酸化に消費された量といえる。したがっ
て、残留酸素量ΣＯ₂ からＣｒの酸化挙動が推定され
る。その結果、スラグ中の酸化クロム濃度を制御し、そ
の後の真空脱炭処理において極低炭素域まで効率よく脱
炭することが可能になる。このように、本発明において
は、クロムの酸化挙動、すなわちスラグ中の酸化クロム
濃度を補足情報として使用し、従来から使用していた脱
炭量や脱炭速度の推移と併用することにより、真空酸素
脱炭の終点が高精度で制御される。

【０００９】本発明に従った真空精錬方法では、図１及
び図２に示すフローチャートに従ってステンレス溶鋼が
処理される。ステンレス溶鋼は、転炉等で粗脱炭処理し
た後、仕上げ脱炭のために真空処理用の取鍋に出鋼さ
れ、真空脱炭処理装置に送られる。ことのときスラグ
は、酸素吹精前で塩基度（％ＣａＯ）／（％ＳｉＯ₂ ）
が１．５〜３．５の範囲にあることが必要である。この
塩基度の調整により、酸素吹精によって酸化クロムがあ
る程度の量生成しても、スラグと溶鋼との活発な反応に
必要なスラグの流動性が確保される。転炉等から取鍋に
ステンレス溶鋼を出鋼する際、取鍋に持ち込まれるスラ
グ量及びスラグ中の易還元酸素量を求めておくことが好
ましい。真空酸素脱炭終了時の残留酸素量から推定した
酸化クロム生成量及び真空下での不活性ガス撹拌による
スラグ中固体炭素による脱炭処理期間における推定脱炭
量を基にして、求められた易還元酸素量から最終的に生
成，還元してスラグ中に存在する易還元性酸素量を推定
することが可能になる。ここで、易還元性酸素とは、Ｓ
ｉやＡｌによって還元される、すなわちＳｉＯ₂ やＡｌ
₂ Ｏ₃ 等の酸化物よりも酸化安定性の低いＣｒ₂ Ｏ₃ を
主とする酸化物に含まれている酸素をいう。また、脱酸
剤及び成分調整用の合金添加前に酸素センサーによって
溶鋼中の酸素量を測定するとき、最終的にスラグ中酸化
物の還元及び溶鋼中酸素の脱酸に必要な還元剤又は脱酸
剤の量が正確に求められる。このようにして、必要最少
限の量で合金等の成分調整材が添加され、精度の高い成
分調整が可能になる。

【００１０】真空酸素脱炭中の残留酸素量は、ほぼＣｒ
の酸化量に対応する。厳密にＣｒの酸化量が必要な場
合、経験値又は測定値として得られる酸素の溶解量を残
留酸素から引くことによりＣｒの酸化量を求めることが
できる。しかし、溶鋼に溶解している酸素量は無視でき
る程度の少量であるから、特別な場合の除き前掲の式
（１）に従って求めた残留酸素量が酸化クロム生成量に
換算される。酸化したＣｒはスラグ成分となるので、酸
化クロム生成量をスラグ中の酸化クロム濃度に換算す
る。換算値を一つの情報として、真空酸素脱炭の終点制
御に利用する。Ｃｒの酸化量又はスラグ中の酸化クロム
濃度は、操業条件にもよるが、脱炭反応が停滞してきた
場合に徐々に増加する傾向を示す。したがって、それ以
上に酸素を供給する酸素吹精を継続しても、効率よく脱
炭反応ができない状態になる。また、スラグ中の酸化ク
ロム濃度の上昇は、スラグの流動性を悪化させる原因で
あり、真空酸素脱炭終了後の真空脱炭期におけるスラグ
に固相状態で含まれている酸素（以下、これを固体酸素
という）による脱炭反応の効率を低下させる。したがっ
て、過剰の酸素吹精は、真空脱炭期をも含めた脱炭処理
による低炭素化を阻害する要因になる。

【００１１】本発明者等は、種々の実験から、真空脱炭
の効率を向上させるためには、真空酸素脱炭時に上昇す
るスラグ中の酸化クロム濃度を４０％以下に抑制するこ
とが有効であることを発見した。すなわち、スラグの流
動性を確保し、脱炭反応の酸素源として使用される酸化
クロムは、濃度４０％が限界である。酸化クロム濃度が
低いほどスラグの流動性は良くなるが、ステンレス溶鋼
のＣｒ含有量に応じて酸化クロム濃度が高くなることが
避けられない。この場合、スラグの改質，次の真空撹拌
処理工程における撹拌強化，真空撹拌処理期間の延長等
によって、脱炭反応を促進させる。真空酸素脱炭の終点
判定には、排ガス分析から推定される脱炭速度が目標値
以下になっていることが必要である。目標の脱炭速度
は、Ｃｒ含有量と最終的な製品の目標Ｃ濃度、更には生
産計画上から次に設定できる真空脱炭期の時間、すなわ
ち真空脱炭期に予測される脱炭量によって定められる。
通常の操業では脱炭速度は低下傾向を示すが、脱炭速度
の変化が停滞域に入る前後、すなわち変化がなくなる時
点での脱炭速度として判断される。たとえば、極低炭素
・窒素ステンレス鋼では４０ｐｐｍ／分以下、特にＣｒ
含有量が１１〜３０重量％の極低炭素・窒素ステンレス
鋼では１０〜２５ｐｐｍ／分以下とすることが好まし
い。

【００１２】脱炭速度が目標脱炭速度まで低下したこと
を確認し、且つ推定酸化クロム濃度が４０％に達する以
前に、送酸を中断し、真空酸素脱炭の終点とする。この
とき、常に二つの条件が必ずしも満足されることにはな
らないが、精度の低い低炭素域での推定メタル中［％
Ｃ］のみによる終点判定に比較して、はるかに確実に終
点が判定される。また、推定酸化クロム濃度が４０％以
下で、目標の脱炭速度まで低下しない場合には、真空脱
炭開始前のフラックス添加によってスラグの酸化クロム
濃度を４０％以下に希釈する。真空酸素脱炭を終了した
後、高真空雰囲気下で底吹き等で吹き込まれた不活性ガ
スによりステンレス溶鋼が撹拌される。ガス撹拌は、ス
ラグ中の固体酸素による脱炭反応を促進させ、ステンレ
ス溶鋼を効率よく低炭素域まで脱炭する。このときの脱
炭効率を向上させるためには、真空酸素脱炭終了後のス
テンレス溶鋼にＣａＯ−Ａｌ₂ Ｏ₃ 系フラックスを添加
し、スラグの塩基度（％ＣａＯ）／（％ＳｉＯ₂ ＋％Ａ
ｌ₂ Ｏ₃ ）を１．２〜３．０の範囲に調整することが好
ましい。これにより、真空酸素脱炭期又は真空脱炭期の
スラグ／メタル反応が活発化し、特別な強撹拌を必要と
することなく脱炭効率が向上する。また、湯面に躍動に
スラグが効果的に追従し、メタルが雰囲気から保護さ
れ、極低炭素ステンレス鋼に望まれる吸窒抑制作用も呈
せられる。ＣａＯ−Ａｌ₂ Ｏ₃ 系フラックスによるスラ
グの改質は、真空脱炭期以前に行うことが必要である
が、真空酸素脱炭期の酸素効率を考慮したとき、酸素吹
精終了後に行うことが好ましい。酸素吹精以前のスラグ
調整は、必然的にスラグ量を増加させ、酸素ジェットと
溶鋼の接触面積が減少し、酸素効率が低下するので好ま
しくない。

【００１３】真空酸素脱炭処理に続く真空脱炭処理で
は、処理開始時のスラグ中酸化クロム濃度に応じで脱炭
速度が変わる。そこで、温度，撹拌強度，真空度等の条
件を一定にした下でスラグ中酸化クロム濃度と脱炭速度
との関係を予め定めておくとき、真空脱炭処理期間にお
ける脱炭挙動が把握される。たとえば、概念図を示す図
３にみられるように、スラグ中の酸化クロム濃度が上昇
すると脱炭速度が低下する。すなわち、酸化クロムの濃
度が高いと、スラグの流動性が低下し、スラグ中の固体
酸素による溶鋼の脱炭が不活発で脱炭速度が低いことか
ら、真空脱炭処理を長期間に設定する。逆に酸化クロム
の濃度が低いと、スラグの流動性が高く、スラグ／メタ
ル反応が活発になり脱炭速度が速くなることから、短時
間で目標の終点Ｃを達成できる。また、処理時間は、撹
拌強度を上昇させることによっても短縮できる。これら
の関係を利用し、真空脱炭処理開始時のメタル中Ｃ量と
目標終点Ｃ量に応じて、真空脱炭処理時間が設定され
る。このとき、真空酸素脱炭終点時に酸化クロム濃度を
把握しておくことにより、次の真空脱炭期の時間や撹拌
強度を設定する指標が与えられ、目安のない撹拌時間を
設けた操業法に比較してはるかに生産性が向上する。

【００１４】次いで、成分調整用の合金類を真空又は大
気圧下で添加する。そして、目標成分となったとき、真
空容器を大気に開放し、処理されたステンレス溶鋼が連
続鋳造等の次工程に送られる。このとき、成分調整や脱
酸処理の的中率を向上させることに本発明を利用するこ
とができる。この場合、前述したように真空酸素脱炭処
理前の取鍋に持ち込まれたスラグ量とスラグの分析によ
ってスラグ中の易還元性酸素量を求めておく。この易還
元性酸素量と、本発明に従って推定される真空酸素脱炭
処理期間に生成した酸化クロム量と、真空脱炭処理期間
に固体酸素として消費された酸化クロム量から最終的に
脱炭処理後、すなわち成分調整直前のスラグ中酸化クロ
ム量を求め、更に脱酸剤の添加前に溶鋼中の酸素濃度を
測定する。これらの結果から、成分調整や溶鋼中酸素の
脱酸以外に消費される量を考慮して、必要最小限の合金
を添加する。これにより、過剰の成分調整材を使用する
ことなく、最終的に溶鋼成分を目標値に的中できる。ま
た、再精錬の必要もなく、下工程での表面品質も向上
し、経済的に極低炭素ステンレス鋼を製造することが可
能になる。

【００１５】

【実施例】

実施例１：Ｃｒ２２重量％を含むフェライト系ステンレ
ス鋼用の溶銑を電気炉で溶製し、続いてＬＤ転炉で酸素
吹錬し、成分を確認した後、ＶＯＤ用の取鍋に７１トン
出鋼した。出鋼時点におけるステンレス溶鋼は、Ｃ：
０．２５重量％，Ｎ：０．００９重量％，Ｓｉ：０．０
１重量％，Ｃｒ：２２．５０重量％を含み、残部がＦｅ
及び不可避的不純物の組成をもっていた。また、スラグ
厚みを測定することにより、取鍋に持ち込まれる転炉ス
ラグの量が約９８０ｋｇであることが判った。更に、こ
のスラグを分析した結果、塩基度（％ＣａＯ／％ＳｉＯ
₂ ）が２．０，（％Ｃｒ₂ Ｏ₃ ）が２１％，Ｃｒ₂ Ｏ₃
量で２０５．８ｋｇであった。ステンレス溶鋼を収容し
た取鍋をＶＯＤの真空容器内にセットし、真空排気を開
始した。真空排気開始後約５分で、真空容器内の圧力が
１２０トールに達した。この時点で、上吹きランスを使
用して酸素の吹込みを開始した。また、取鍋底にセット
したポーラスプラグからＡｒを吹込み、ステンレス溶鋼
をガス撹拌した。

【００１６】ＶＯＤによる操業中に、真空度，溶鋼中
［％Ｃ］及び脱炭速度は図４に示すように変化した。ま
た、排ガスの組成は、図５に示すように変化した。な
お、図５には排ガスに含まれているＯ₂ ，ＣＯ，ＣＯ₂
の濃度のみを示しているが、実際にはエアリークの補正
に必要なＮ₂ ，Ａｒ等も質量分析計で分析している。更
に、上吹きランスからの酸素吹込み制御系及び図５から
作成される排ガス成分系のデータからオンラインで随時
算出される残留酸素量の積算値、積算値から換算して得
られた酸化クロム量、転炉から持ち込まれたスラグ量及
び酸化クロム量、新たに装入したフラックス量約１００
０ｋｇスラグに基づいてスラグ中の酸化クロム濃度を算
出し、図６に示すように随時表示した。このときの操業
では、図４の脱炭速度が２５ｐｐｍ／分まで低下したこ
とを確認した後、図６のスラグ中酸化クロム濃度が２
４．６％に達した時点を酸素吹精の終点と定め、酸素吹
込みを停止した。酸素吹込みを停止した後、更に真空排
気を継続し、Ａｒの底吹き撹拌により溶鋼を真空脱炭処
理した。ここで、真空脱炭処理開始時点におけるスラグ
中の酸化クロム濃度と脱炭速度との関係が経験的に判っ
ているので、最終［Ｃ］目標値に達するために必要な時
間として、この場合には１０分間の真空脱炭処理期間を
設けた。最終的に成分調整のための合金を添加し、溶鋼
成分の分析結果を確認した後、真空容器を大気に開放し
た。処理されたステンレス溶鋼は、［Ｃ］が０．００６
％であり、目標値を十分にクリアーしていた。

【００１７】実施例２：実施例１と同様に２２重量％の
Ｃｒを含有するステンレス鋼用溶銑を電気炉で溶製し、
ＬＤ転炉で酸素吹錬した後、取鍋に７０トンを出鋼し
た。取鍋内スラグを測定したところ、スラグ量が９５０
ｋｇ，（％Ｃｒ₂ Ｏ₃ ）が２２％，Ｃｒ₂Ｏ₃ 量が２０
９ｋｇであった。ステンレス溶鋼を収容した取鍋をＶＯ
Ｄの真空容器内にセットし、真空排気を開始した。真空
排気開始後約５分で、真空容器内の圧力が１２０トール
に達した。この時点で、上吹きランスを使用して酸素の
吹込みを開始した。酸素吹精中の脱炭データを図７に、
排ガスデータを図８に示す。また、実施例１と同様に、
上吹きランスからの酸素吹込み制御及び図８から随時算
出される残留酸素量とその酸化クロム換算量に基づき算
出されるスラグ中の酸化クロム濃度を図９に示す。この
操業では、脱炭速度が目標値１５ｐｐｍ／分に低下し、
スラグ中の酸化クロム濃度が１９．５％になった時点で
酸素吹込みを終了した。酸素吹込み終了後、直ちにスラ
グの塩基度（％ＣａＯ）／（％ＳｉＯ₂ ＋％Ａｌ₂ Ｏ
₃ ）が２．８になるようにＣａＯ−Ａｌ₂ Ｏ₃ 系フラッ
クスを添加した。そして、Ａｒ底吹きによる撹拌を開始
し、真空脱炭処理を２５分間継続した。次いで、成分調
整後、溶鋼成分の分析結果を確認し、真空容器を大気に
開放した。

【００１８】実施例３：実施例１と同様に２２重量％の
Ｃｒを含有するステンレス鋼用溶銑を電気炉で溶製し、
ＬＤ転炉で酸素吹錬した後、取鍋に７２トンを出鋼し
た。出鋼時にスラグ量及びＣｒ₂ Ｏ₃ 量を測定し、ステ
ンレス溶鋼を収容した取鍋をＶＯＤの真空容器内にセッ
トした。そして、真空酸素脱炭、次いで真空撹拌によっ
てステンレス溶鋼を脱炭処理した。この操業では、実施
例１と同様に随時算出される残留酸素量からスラグ中酸
化クロム濃度を追跡し、脱炭速度が目標値１０ｐｐｍ／
分に低下し、スラグ中の酸化クロム濃度が３８．５％に
達した時点で真空酸素脱炭を終了した。酸素吹込み終了
後、直ちにスラグの塩基度（％ＣａＯ）／（％ＳｉＯ₂
＋％Ａｌ₂ Ｏ₃ ）が１．３になるようにＣａＯ−Ａｌ₂
Ｏ₃ 系フラックスを添加した。そして、Ａｒ底吹きによ
る撹拌を開始し、真空脱炭処理を１５分間継続した。次
いで、成分調整後、溶鋼成分の分析結果を確認し、真空
容器を大気に開放した。処理されたステンレス溶鋼の最
終［Ｃ］は、０．００５％であった。

【００１９】実施例４：実施例１と同様に２２重量％の
Ｃｒを含有するステンレス鋼用溶銑を電気炉で溶製し、
ＬＤ転炉で酸素吹錬した後、取鍋に７２トンを出鋼し
た。出鋼時にスラグ量及びＣｒ₂ Ｏ₃ 量を測定し、ステ
ンレス溶鋼を収容した取鍋をＶＯＤの真空容器内にセッ
トした。そして、真空酸素脱炭、次いで真空撹拌によっ
てステンレス溶鋼を脱炭処理した。この操業では、実施
例１と同様に随時算出される残留酸素量からスラグ中酸
化クロム濃度を追跡したが、スラグ中の酸化クロム濃度
が４０％を超えるまでに目標の脱炭速度１０ｐｐｍ／分
に達しなかったので、結果としてスラグ中の酸化クロム
濃度が４２．５％に達した時点で酸素吹精を終了した。
酸素吹込み終了後、直ちにスラグの塩基度（％ＣａＯ）
／（％ＳｉＯ₂ ＋％Ａｌ₂ Ｏ₃ ）が２．０及び酸化クロ
ム濃度が３９％になるように、ＣａＯ＋ＳｉＯ₂ 系のフ
ラックス及びＣａＯ−Ａｌ₂ Ｏ₃ 系フラックスを添加し
た。そして、Ａｒ底吹きによる撹拌を開始し、真空脱炭
処理を１５分間継続した。次いで、成分調整後、溶鋼成
分の分析結果を確認し、真空容器を大気に開放した。処
理されたステンレス溶鋼の最終［Ｃ］は、０．００５％
であった。

【００２０】比較例１：実施例１と同様に２２重量％の
Ｃｒを含有するステンレス鋼用溶銑を電気炉で溶製し、
ＬＤ転炉で酸素吹錬した後、取鍋に７０トンを出鋼し
た。取鍋内スラグを測定したところ、スラグ量が約１ト
ンであった。ステンレス溶鋼を収容した取鍋をＶＯＤの
真空容器内にセットし、真空排気を開始した。真空排気
開始後約６分で、真空容器内の圧力が１２０トールに達
した。この時点で、上吹きランスを使用して酸素の吹込
みを開始した。酸素吹精中の脱炭データを図１０に、排
ガスデータを図１１に示す。ただし、実施例で説明した
残留酸素量を算出してスラグ中の酸化クロム濃度を管理
することは行わなかった。

【００２１】このときの目標［Ｃ］は０．０１％であっ
たので、的中精度の低下に拘らず図１０の脱炭速度及び
［％Ｃ］から酸素吹精の終了時点を判定した。すなわ
ち、脱炭速度が４０ｐｐｍ／以下になり、十分に目標
［Ｃ］以下まで低下したと考えられる時間まで酸素吹精
を継続し、図１１のＯ₂ 濃度曲線に上昇傾向が表れたと
ころで酸素吹込みを停止した。酸素吹込みを終了した
後、更に真空排気を継続し、Ａｒ底吹きによる撹拌を１
５分間続け、ステンレス溶鋼を真空脱炭処理した。最終
的に、成分調整のために合金を添加し、溶鋼成分の分析
結果を確認した。このとき、分析値が０．００９％と目
標［Ｃ］０．０１％をクリアーしたものの、過剰な酸化
クロムの存在に起因してＳｉが目標値を大きく下回っ
た。これは、溶鋼成分として添加されたＳｉの大部分が
酸化クロムの還元に消費され、溶鋼中に残留するＳｉの
歩留まりが低下したことに由来する。そのため、再度成
分調整用合金を添加し、更に成分分析して分析結果が目
標値にあることを確認した上で、真空容器を大気に開放
した。この再調整のため、操業時間が計画より２０分オ
ーバーした。

【００２２】比較例２：実施例１と同様に２２重量％の
Ｃｒを含有するステンレス鋼用溶銑を電気炉及び転炉で
溶製し、ＶＯＤで脱炭処理した。比較例２では、真空酸
素脱炭期に実施例１と同様に随時算出される残留酸素量
からスラグ中酸化クロム濃度を追跡した。しかし、スラ
グ中の酸化クロム濃度が４０％を超えるまでに、脱炭速
度が目標値１０ｐｐｍ／分以下に達せず、結果的にスラ
グ中の酸化クロム濃度が４２％となるまで酸素吹込みを
継続した。真空酸素脱炭処理が終了した後、直ちにＣａ
Ｏ−Ａｌ₂ Ｏ₃ 系フラックスを添加し、スラグの塩基度
（％ＣａＯ）／（％ＳｉＯ₂ ＋％Ａｌ₂ Ｏ₃ ）を２．０
に調整した。しかし、スラグ中の酸化クロム濃度が４１
％であり、十分に希釈されていなかった。この状態でＡ
ｒ底吹きによる撹拌を開始し、真空脱炭処理を１５分間
継続した。処理後のステンレス溶鋼を分析したところ、
目標［Ｃ］０．００５％が達成されていなかったので、
溶鋼を再吹精し、成分調整した後、真空容器を大気に開
放した。再吹精のため、このチャージでは精錬時間が長
くなり、しかも成分調整材を過剰に消費した。

【００２３】比較例３：比較例２と同様に２２重量％の
Ｃｒを含有するステンレス鋼用溶銑を電気炉及び転炉で
溶製し、ＶＯＤで脱炭処理した。比較例３では、真空酸
素脱炭期に実施例１と同様に随時算出される残留酸素量
からスラグ中酸化クロム濃度を追跡し、脱炭速度が目標
値２０ｐｐｍ／分以下になり、スラグ中の酸化クロム濃
度が２０％に達した時点で酸素吹込みを停止した。真空
酸素脱炭処理が終了した後、直ちにＣａＯ−Ａｌ₂ Ｏ₃
系フラックスを添加し、スラグの塩基度（％ＣａＯ）／
（％ＳｉＯ₂ ＋％Ａｌ₂ Ｏ₃ ）を１．０に調整した。そ
して、Ａｒ底吹きによる撹拌を開始し、真空脱炭処理を
１５分間継続した。処理後のステンレス溶鋼を分析した
ところ、目標［Ｃ］０．００５％が達成されていなかっ
た。この場合には、スラグの塩基度が適切でないことか
ら真空脱炭期の脱炭反応が十分に進まなかったことに原
因があるものと推察された。そこで、スラグの塩基度
（％ＣａＯ）／（％ＳｉＯ₂ ＋％Ａｌ₂ Ｏ₃ ）が１．５
になるように再度調整し、真空脱炭処理を１５分続行し
た。

【００２４】比較例４：比較例２と同様に２２重量％の
Ｃｒを含有するステンレス鋼用溶銑を電気炉及び転炉で
溶製し、ＶＯＤで脱炭処理した。比較例４では、真空酸
素脱炭期に実施例１と同様に随時算出される残留酸素量
からスラグ中酸化クロム濃度を追跡し、脱炭速度が目標
値２５ｐｐｍ／分以下になり、スラグ中の酸化クロム濃
度が２０％に達した時点で酸素吹込みを停止した。真空
酸素脱炭処理が終了した後、直ちにＣａＯ−Ａｌ₂ Ｏ₃
系フラックスを添加し、スラグの塩基度（％ＣａＯ）／
（％ＳｉＯ₂ ＋％Ａｌ₂ Ｏ₃ ）を３．２に調整した。そ
して、Ａｒ底吹きによる撹拌を開始し、真空脱炭処理を
１５分間継続した。処理後のステンレス溶鋼を分析した
ところ、目標［Ｃ］０．００７％が達成されていなかっ
た。

【００２５】脱炭効率の低下は、スラグ塩基度の調整用
に過剰のフラックスを添加したことから、真空脱炭期の
脱炭反応が遅延したことに由来するものと考えられる。
また、過剰量のフラックス添加に伴って、溶鋼温度が再
吹精できない程度に大きく降下した。そのため、ステン
レス溶鋼を再度転炉に戻して加炭後、再度吹錬した。以
上の実施例及び比較例の操業結果を、表１にまとめて示
す。表１から明らかなように、本発明に従った実施例で
は、何れも目標［Ｃ］が達成されている。これに対し、
比較例では、酸素の過剰吹精，スラグ調整の不適切等の
原因により、真空脱炭期に有効な脱炭が行われず、目標
［Ｃ］が達成されなかったり、再吹精が必要であった。
この対比から、酸素吹精によってスラグ中に生成する酸
化クロム量に基づいて操業管理するとき、過剰な酸素吹
精が回避され、撹拌工程での脱炭効率が向上し、目標
［Ｃ］が高精度で達成されることが確認された。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、極低炭素ステンレス溶鋼をＶＯＤ法で溶製する際、
酸素吹精中のＣｒの酸化量を推定し、目標とするスラグ
中酸化クロム濃度に達した時点で酸素を吹き止めてい
る。これにより、過剰な酸素吹精が防止されると共に、
従来の排ガス分析による終点制御法と併用することによ
って［Ｃ］の的中精度が高まり、再吹精，再吹錬等が回
避される。また、過剰に生成される酸化クロム量も低減
され、極低炭素ステンレス鋼の製造コストが軽減され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に従った精錬法のフローの前半

【図２】 本発明に従った精錬法のフローの後半

【図３】 スラグ中の酸化クロム濃度と脱炭速度との関
係を概念的に示すグラフ

【図４】 本発明に従った実施例１の脱炭データ

【図５】 本発明に従った実施例１の排ガスデータ

【図６】 本発明に従った実施例１で算出された残留酸
素量の積算値及びスラグ中の酸化クロム濃度

【図７】 本発明に従った実施例２の脱炭データ

【図８】 本発明に従った実施例２の排ガスデータ

【図９】 本発明に従った実施例２で算出された残留酸
素量の積算値及びスラグ中の酸化クロム濃度

【図１０】 比較例１の脱炭データ

【図１１】 比較例１の排ガスデータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 深見 泰民 山口県新南陽市野村南町4976番地 日新製 鋼株式会社周南製鋼所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粗脱炭処理したステンレス溶鋼を取鍋に
   出鋼し、スラグの塩基度（％ＣａＯ）／（％ＳｉＯ₂ ）
   を１．５〜３．５に調整し、次いで真空酸素脱炭処理及
   び成分調整する際、式（１）で定義される真空容器内の
   残留酸素量ΣＯ₂ からスラグ中酸化クロム濃度を算出
   し、スラグ中酸化クロム濃度が４０％未満で且つ脱炭速
   度が目標値まで低下した時点で酸素吹精を停止し、更に
   高真空雰囲気下でステンレス溶鋼を不活性ガス撹拌して
   スラグ中固体酸素による脱炭反応を促進させる真空脱炭
   処理を行うことを特徴とする極低炭素ステンレス鋼の真
   空精錬方法。 ΣＯ₂ ＝ΣＯ_{2 in}−ΣＯ_{2 out} ・・・・（１） ただし、ΣＯ_{2 in}：ランスから吹き込まれた酸素量及び
   エアリーク中の酸素量の積算量 ΣＯ_{2 out} ：排ガス（Ｏ₂ ＋ＣＯ＋ＣＯ₂ ）中の酸素積
   算量
2. 【請求項２】 請求項１記載の真空脱炭処理の直前に、
   ＣａＯ−Ａｌ₂ Ｏ₃系フラックスを使用してスラグの塩
   基度（％ＣａＯ）／（％ＳｉＯ₂ ＋％Ａｌ₂Ｏ₃ ）を
   １．２〜３．０の範囲に調整する極低炭素ステンレス鋼
   の真空精錬方法。