JPS60234916A - 低窒素ステンレス鋼の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は低窒素ステンレス鋼に間するもので、転炉精錬
過程において脱窒を図り、さらに出鋼時において窒素吸
収を極力抑制して低窒素ステンレス鋼を製造する方法に
関する。

ステンレス鋼中の窒素は材料の強度を向上させる等の効
果がある一方、Ｔｉ添加鋼のように窒化物形成元素が存
在すると、溶鋼中で窒化物が生成し、製品で表面欠陥と
なり、歩留低下を招くため極力低値に押えることが要求
される。

また、フェライト系ステンレス鋼は耐応力腐食割れ性に
優れていることから、特に高純度ステンレス鋼の用途が
拡大されてきたが、侵入型元素である窒素は母材および
溶接部の靭性や耐食性を低下させるので、窒素濃度［Ｎ
］　（以下、溶銑中および溶鋼中の成分濃度は化学記号
に［］を付して示す）の低減化が望まれている。

ステンレス鋼の製造法としてはＶＯＤ法は低窒素鋼をつ
くるのに有利であると言われているが、ｖｈ、−ｒｓ＆
１ｈｏ　、　ＯＯＯＲ（ＡＭ下）［置去５１１Ｍ　）１
！！１７ににおいてはＶＯＤでの精錬負荷は過大になり
がちであった。つまり、ＶＯＤでの脱窒を強化しようと
すれば、減圧下でＣＯボイリングを活発にしなければな
らず、そのためＶＯＤ前の［Ｃ］を高くする必要があっ
た。しかし、ＶＯＤの脱炭能力は小さいために、ＶＯＤ
精錬峙間の大幅な延長とならざるを得なかった。また、
活発化したＣＯボイリングにより、溶鋼が取鍋よりオー
バーフローするという・ｈ故を起す危険性が大であった
。

以上説明したように、従来のＶＯＤ法による低窒素鋼の
製造法では、脱窒の大部分をＶＯＤに依存するために、
ＶＯＤにおける生産性や操業安全性の低ｒを招くという
問題があった。

本発明はｖＯＤ−［程以前、つまりステンレス鋼の溶銑
の段階で脱窒し、その後は吸窒を防止しつつＶＯＤ炉に
溶鋼を装入することにより、ＶＯＤでの精錬負荷を軒減
し、能率的に低窒素ステンレス鋼を製造する方法を提供
すること目的とする。

即ち、本発明によれば、クロムを１０％以上合イイする
ステンレス鋼用溶銑を、底吹き羽目を有する転炉で、溶
銑中の炭素１度が４％以−１−になるまで加炭し、酸素
吹錬して脱炭し、脱酸処理を施すことなく取鍋に出鋼し
、その際に、取鍋内に炭酸マグネシウム物質を供給し、
その後真空脱炭処理することを特徴とする低窒素ステン
レス鋼の製造法が提供される。

また本発明によれば、前記の方法であって、転炉におけ
る加炭後にＣａＯとＣａ　Ｆ７を主剤とするフラックス
を装入してＡｒカスで撹拌する操作を加えた方法が提供
される。

本発明の方法において、加炭は加炭剤を挿入しながら、
あるいは挿入後に底吹き羽目よりＡｒガスを吹き込み攪
拌しながら行なう。加炭剤としてはコークス、電極屑な
どが利用できる。加炭の目的は２つあって、第１は、よ
く知られた反応であるが、酸素吹錬による脱炭によって
生じるＣＯカス稀釈による脱窒の促進であって、次の（
１）、（２）式によって示される。

Ｃ＋１／２０２（気体）に）ＣＯ（気体）（１）２μ−
Ｎ２　（Ｃｏバブル中の気体）　（２）本光明名らは脱
炭前の［Ｃ］を種々に変化させて、脱窒率（ＤＮ）に及
ぼす影響を調査したが、第１図に示すように、脱炭前の
［Ｃ］　を４％以上にするとＤＮが４５％以トになると
いうｒ二業的に・／ｉ利な関係があることを見出だした
。ただし１Ｄ　は（３）式で定義される。

、（３） その理由は、［Ｃ］を高めることにより（１）式におけ
るＣＯカスの生成量が増加し、（２）の脱窒反応を促進
するためと考えられる。

従来のステンレス鋼の溶銑の脱炭前の［Ｃ］は１〜３５
％であり、この濃度ではあまり大きなりＮｌｌオリもれ
ない。

加炭の第２の目的は、フラックス処理による脱窒の促進
である。炭素飽和溶鉄を高塩基度のフラックスで処理す
れば脱窒反応が起ることは公知震することは困難であり
、また可能であったとしても経済的でない。そこで本発
明名らは経済的でかつ脱窒効果の大きい加炭目標値およ
びフラックスの塩基度をめるへぐ検５・Ｊシた結果、塩
基度（（ｗｔ％Ｃａ　Ｏ）　／　（ｗｔ％５ｉｎ））は
２以上で充分であり、かつ［Ｃ］は第２図に示すように
４％以」−であれば、工業的に有利な脱窒速度係数（ｋ
）を有することかわかった。なおフラックス処理による
脱窒反厖は（４）〜（７）式で、脱窒速度式は（８）式
で示される。

２Ｎ＋３Ｃ＋３　（０２つ→ ２　（Ｎ３−）　＋３ＣＯ（気体）、、、（４）２Ｎ＋
３Ｃ＋　（０”−）−＋ ２　（ＣＮ’　）　十ＣＯ（気体）、、、（５）ｃ＋（
ｏ’−）→ ＣＯ（気体）＋２ｅ、、、、、、、（６）２Ｎ−ＪＮ２
　（気体、ｃｏバブル中）、、（７）−ｄ［Ｎコ　／ｄ
ｔ＝　ｋ　［Ｎ］　２　（ｇ　）１、記入中、アンダー
ラインは溶銑中成分（）内はスラグ成分中 ｔは時間 には脱窒速度係数 を意味する。

以１−のような目的で４％以−ヒに加炭された溶銑に対
し、まずフラ・、クス処理を行なう。このフラックスは
ＣａＯとＣａＦ７を主剤とするものであり、その投入量
は、スラグ塩基度を２以上にすること、および流動性保
持の観点から（９）および（１０）式を満足することが
望ましい。

ＷＯ，Ｌｏ　：　４　３　［％　Ｓｉｌ　、、、、、　
、　、　（９）ＷＣａＴｔ　：　０　、１５Ｗｃ、ｏ（
１０）ただし、 Ｗ、ａｏ：溶銑ＩｔあたりのＣａＯ投人量（ｋｇ／１）
Ｗ４ａｒｚ　’溶銑ｉｔあたりのＣａＦ２投入量（ｋｇ
／ｌ） ［％Ｓｉｎニブラックス投入時の溶銑中のＳｉ濃度 フラックス投入後、底吹き羽口よりＡｒを吹き込み撹拌
する。

この際、雰囲気は非窒素性の中性もしくは還元性雰囲気
が望ましい。転炉の形状は底が深いために電気炉や取鍋
よりも大気の侵入を防ぎやすく、本フランクス処理に適
する。攪拌後、除滓を行ない、その後０２吹錬により脱
炭に移行する。なお、初期窒素濃度が比較的低い時や、
転炉精錬全体における脱窒率として特に大きな値が要求
されない時は、以上のフラックス処理を行なわなくてよ
い。

脱炭は通常の０２吹錬法で行なう。フラックス処理によ
っては溶−銑の［Ｃ］はほとんど低下していないので、
高い炭素濃度からの脱炭となるが、転炉の脱炭能力は大
きいために、それほど大きな吹錬時間延長にならない。

脱炭終了後、浴温を調節して未脱酸のまま取鍋内へ出鋼
する。その際大気からの吸窒を防ぐために、出鋼中に取
鍋へＣＯ２発生剤を投入し、出鋼流束および滝壷部周辺
の雰囲気中のＮ２の分圧を低下させる。

未発明治らはＣ０２ガス発生剤として炭酸マグネシウム
、ドライアイス、炭酸カルシラについて製鋼温度におけ
るガス発生速度を調査した。結果は第３図に示す。前２
者はガス発生速度が大きいが、炭酸カルシウムはガス発
生速度が小さく、転炉出鋼所要時間（２〜３分）から考
えて適当でないことが判明した。ドライアイスは高価で
あり、また保管管理が面倒で経済的でない。結局炭酸マ
グネシウムが適当であることが判明した。本明細書にお
いて使用される炭酸マグネシウム物質という語は炭酸マ
グネシウムを含有する工業材料の意味であり、純粋な炭
酸マグネシウムを必ずしも意味しない。［集用炭酸マグ
ネシウムとよばれる材料はＭｇＣ０７−Ｍｇ　（ＯＨ）
、−４Ｈ２０を主成分とする。

いわゆる工業用炭酸マグネシウムは結晶水を含むため、
溶鋼がＯ，Ｈを吸収する可能性があるが、本発明方法に
おいては未脱酸鋼の処理であり、かつ出鋼後に真空処理
を受けるので安全に使の使用は制限されるであろう。

出鋼後、ＶＯＤ等で真空処理、還元精錬、最綬成分調整
が行なわれ、低窒素ステンレス鋼となる。本発明によれ
ば、ＶＯＤ前の［Ｎ］が充分に低いため、ＶＯＤ工程で
の精錬は通常の［Ｎ］　レベルの場合と変らない。

次に実施例にもとづき本発明を具体的に説明する。実施
の条件と結果を第１表にまとめて示した。

３０トン電気炉で溶製された溶銑は Ｃ：　２．０−　３．５ｗｔ％ Ｓｉ　：　０．１〜０．５ｗｔ％ Ｍｎ　：　０．１〜０．５ｗｔ％ Ｃｒ　：　１７．０〜１９．Ｏｗｔ％ を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物よりなるもので
あった。

製鋼番号Ａ　Ｉ−Ａ　７は木発叫方法によって製造され
たものである。まず、底吹き羽目を有する転炉中でコー
クスを投入してＡｒガス攪拌して加炭はスラグｔ１基度
を２，０〜３．０に高めるためにフラックスとしてＣａ
Ｏ（３２ｋｇ／ｌ）およびＣａＰ２　（４ｋｇ／ｌ）を
加え、ソノ？＆、底吹キ羽口よりＡｒカスを吹き込んで
（５Ｎ　ｍ２／　ｔ、ｈｒ）１０分間攪拌した。製鋼番
号Ａ、、Ａ３．Ａ、についてはフラックス処理はおこな
わなかった。

次に除滓することなく、底吹き羽口より少量のＡｒガス
を吹き込みながら、上吹吹錬により脱炭とともに脱窒を
進行させた。０２吹錬を所定の時間実施した後、浴温を
調整し取鍋に出鋼した。本発明方法の転炉精錬時間の延
長はフラックス処理法で１５分であった。出鋼の際に、
ＣＯ２ガス発生剤としてフレーク状工業用炭酸マグネシ
ウムＣｌ　、　７　ｋｇ／ｌ）を出鋼中に取鍋内に分割
投入した。　製鋼番号Ｂ、、Ｂ２は従来法によって製造
したもので、基本的工程は本発明方法と同様であるが、
溶銑に対して加炭もフラックス処理も行なわず、午に０
２吹錬したもので、転炉からの出鋼時にもＣ０２ガス発
生剤は使用し５なかった。出鋼後のＶＯＤ精錬は本発明
と同様に全く通常の精錬１人である。

イー１表より明らかなように、従来法のＶＯＤ後の［Ｎ
］が０．０１０−０．０１２％であるに対し、本発明鋼
では従来法とほとんど同じ精錬時間で０．００５０−０
．００８５％［Ｎ］の低窒素ステンレス鋼が得られる。

なお従来法においてＶＯＤ前の［Ｎ］を高め、ＶＯＤで
の脱窒を強化した場合は、本発明法と同様程度の低窒素
鋼は得られるが、ＶＯＤ精錬時間の延長は著しいものと
なる。

未発明の製造方法を利用すれば、フェライト系ステンレ
ス鋼以外のステンレス鋼でも低窒素鋼の製造が可能であ
ることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は脱炭前の［Ｃ］と０２吹錬による脱窒率の関係
を示す。 第２図はフラックス処理による脱窒速度係数と［Ｃ］　
との関係を示す。 第３図は１５７０℃における工業用炭酸マグネＣａＣＯ
３の分解（炭酸ガス発生速度）を示す。 特許出願人　日新製鋼株式会社 代理人　弁理士　松井政広 第１図 ［（’］ｇＪ崩（’１０） 第２図 ／　２　５　１０ ［Ｃ］ｏ／。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■、　クロムを１０％以」−含有するステンレス鋼用溶
   銑を、底吹き羽目を有する転炉で、溶銑中の炭素濃度が
   ４％以上になるまで加炭し、ついで酸素吹錬して脱炭し
   、脱酸処理を施すことなく取鍋に出鋼し、その際に、取
   鍋内に炭酸マグネシウム物質を供給し、その後真空脱炭
   処理することを特徴とする低窒素ステンレス鋼の製造法
   。 ２、　クロムを１０５以上含有するステンレス鋼用溶銑
   を、底吹き羽目を有する転炉で、溶銑中の炭素濃度が４
   ％以上になるまで加炭し、ＣａＯとＣａＦ２を主剤とす
   るフラックスを装入し、底吹き羽［」よりＡｒガスを吹
   き込み撹拌しながら、酸素吹錬により脱炭し、脱酸処理
   を施すことなく取鍋に出鋼し、その際に、取鍋内に炭酸
   マグネシウム物質を供給し、その後真空脱炭処理するこ
   とな