ステンレス鋼の取鍋精錬方法
【課題】 ステンレス鋼のＬＦ精錬の操業時にＣａＳｉワイヤーを溶鋼に投入することによりＣａ添加量を調整する方法において、ＣａＳｉワイヤーの投入速度を改善し、Ｃａ添加の歩留りを向上させることによりＣａＳｉワイヤーの投入量を低減させる方法を提供することである。
【解決手段】 電気炉で原料のスクラップを溶解および精錬し、得られたステンレス鋼の溶鋼をさらに取鍋精錬し、この精錬の終期にＣａＳｉワイヤーを溶鋼中に投入してＣａ添加を行って溶鋼の成分を調整する。すなわち、ＣａＳｉワイヤーの投入速度を最適の１００ｍ／ｍｍの速度にすることで、投入したＣａＳｉワイヤーを取鍋底部に到達させて順次に溶解せしめ、溶鋼中へのＣａ添加量の歩留りを最大の６．７％に向上させた。
【解決手段】 電気炉で原料のスクラップを溶解および精錬し、得られたステンレス鋼の溶鋼をさらに取鍋精錬し、この精錬の終期にＣａＳｉワイヤーを溶鋼中に投入してＣａ添加を行って溶鋼の成分を調整する。すなわち、ＣａＳｉワイヤーの投入速度を最適の１００ｍ／ｍｍの速度にすることで、投入したＣａＳｉワイヤーを取鍋底部に到達させて順次に溶解せしめ、溶鋼中へのＣａ添加量の歩留りを最大の６．７％に向上させた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はステンレス鋼を炉外精錬として取鍋精錬する方法に関し、特に取鍋の溶鋼中にＣａ添加する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のステンレス鋼の精錬は、電気炉で原料のスクラップの溶解および精錬を行いステンレス溶鋼とし、さらに品質要求を満たすため炉外精錬として精錬機能の一部をさらに取鍋に移行して、例えば取鍋精錬（以下、「ＬＦ精錬」という。）により、精錬する。このＬＦ精錬は例えば取鍋内の溶鋼のスラグ中でアークを発生させ、Ａｒガスをバブリングして溶鋼とスラグを混合攪拌しながら取鍋内を非酸化性雰囲気に維持した状態で脱酸や脱硫や脱リンを行って精錬する方法である。この炉外精錬は、酸素、硫黄、リンなど除去と成分調整の方法として広く採用されている。
【０００３】
このＬＦ精錬によるステンレス鋼の溶製において、得られたステンレス鋼に被削性を持たせるために、溶鋼中にＣａ添加をする。すなわち、溶鋼中にＣａ添加をするために、図３に示す工程により、電気炉で溶解、精錬したステンレス鋼を取鍋中に出鋼し、除滓した後、さらにＬＦ精錬において精錬の終期に質量％でＣａ３０．８８％およびＳｉ６１．０８％のＣａＳｉワイヤーを投入することでＣａ添加して酸素や硫黄を除去する。この場合、ＣａＳｉワイヤーで投入する理由は、Ｃａ単体ではＣａが酸化するためにＣａＳｉの合金の状態で投入する。ところで、このＣａＳｉワイヤーを溶鋼中に投入する場合、例えば溶鋼１５５ｔを収容した取鍋に、径９．２ｍｍのＣａＳｉワイヤーを、投入速度２００ｍ／ｍｉｎ、投入量４８００ｍで投入し、Ｃａ添加量を目標とする管理濃度に調整して精錬する。この方法において、ＣａＳｉワイヤーの投入速度が速すぎると、未溶解のＣａＳｉワイヤーが取鍋底部に堆積する。また、この堆積したＣａＳｉワイヤーが精錬末期に一度に溶解して、溶鋼とＣａの急激な反応を起こしてＣａ添加の歩留りを悪化する。一方、ＣａＳｉワイヤー投入速度が遅いと、ＣａＳｉワイヤーが取鍋底部に達する前に溶解し、スラグとＣａが反応して、この場合も溶鋼へのＣａ添加の歩留りを悪化する。
【０００４】
従来、ＬＦ精錬においては、合金添加ができるようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】「鉄鋼便覧」第４版、第２巻、第２編、１７９７頁、日本鉄鋼協会編、２００２年７月発行
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、ステンレス鋼の被削性を持たせるためにＣａ添加する精錬方法としてＬＦ精錬の操業時にＣａＳｉワイヤーを溶鋼に投入することによりＣａ添加量を調整する方法において、このＣａＳｉワイヤーの投入速度を改善し、Ｃａ添加の歩留りを向上させることにより、ＣａＳｉワイヤーの投入量を低減させる方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
従来のＬｆ精錬の方法では、Ｃａ添加の歩留りが低かったため、ＣａＳｉワイヤーの投入量を多くすることで、Ｃａの濃度を目標値の管理幅内に調整していた。しかし、ＣａＳｉワイヤーの投入量を多くすることで、ＣａＳｉワイヤーの投入速度が速くなり、Ｃａ添加の歩留りを悪化していた。
【０００８】
本発明の解決するための手段は、請求項１の発明の手段では、ステンレス鋼の溶製において、電気炉で原料のスクラップを溶解および精錬して得た溶鋼を取鍋に出鋼し、ＬＦ精錬の終期に、ＣａＳｉワイヤーを、ＣａＳｉワイヤーが取鍋の鍋底で順次に溶解する速度に合わせた投入速度で投入して溶鋼中へのＣａ添加歩留りを向上させることを特徴とするステンレス鋼の炉外精錬方法である。
【０００９】
請求項２の発明の手段は、ステンレス鋼の溶製において、電気炉で原料のスクラップを溶解および精錬して得た溶鋼を取鍋に出鋼し、ＬＦ精錬の終期に、ＣａＳｉワイヤーを投入速度８０ｍ／ｍｉｎ以上、１００ｍ／ｍｉｎ以下の投入速度で投入して溶鋼中へのＣａ添加歩留りを向上させることを特徴とするステンレス鋼の炉外精錬方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の手段として請求項１の手段では、ＣａＳｉワイヤーの投入速度を取鍋底部で順次適切に溶解する速度としたことで、さらに請求項２の手段では、ＣａＳｉワイヤーを投入速度８０ｍ／ｍｉｎ以上、１００ｍ／ｍｉｎ以下の投入速度としたことで、溶鋼中へのＣａ添加の留りが最も向上した状態に最適化できると共に、ＣａＳｉワイヤーの投入量を減少することができるなど、本願発明は従来にない優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の実施の形態を説明する。電気炉で常法どうりに原料のスクラップを溶解および精錬し、得られたステンレス鋼の溶鋼を、さらに炉外精錬するために取鍋に出鋼してＬＦ精錬し、精錬の終期に質量％でＣａ３０．８８％およびＳｉ６１．０８％のＣａＳｉワイヤーを溶鋼中に投入してＣａ添加を行って溶鋼の成分を調整するものとする。そこで、ＬＦ精錬におけるステンレス鋼の溶鋼の温度に対するＣａＳｉワイヤーの溶解速度を多方面から検討した。この結果、ＣａＳｉワイヤーの投入速度を上げすぎると、ＣａＳｉワイヤーが取鍋底部に到達して一度に溶解してしまうので溶鋼中へのＣａ添加の歩留りを悪化し、逆にＣａＳｉワイヤーの溶鋼中への投入速度を下げすぎると、ＣａＳｉワイヤーが取鍋底部に到達するまでにＣａＳｉワイヤーが溶解してしまい、この場合も溶鋼中へのＣａ添加の歩留りを悪化することを見出した。そこでＣａＳｉワイヤーの投入速度を１００ｍ／ｍｉｎに調整することで、投入したＣａＳｉワイヤーが取鍋底部に到達して順次に溶解することとなり、溶鋼中へのＣａ添加の歩留りを向上することができた。この場合、取鍋の溶鋼深さは、２４００ｍｍ、溶鋼温度１５２０℃、ＣａＳｉワイヤーの径は９．２ｍｍであった。
【実施例１】
【００１２】
電気炉にてＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４ＣＡとしてのステンレス原料としてスクラップを１５５ｔを投入し、溶解および精錬した後、得られたステンレス溶鋼を取鍋に出鋼し、出鋼後ＲＨ脱ガス装置で脱炭を行うものとした。ＬＦ精錬はＡｒガスおよび酸素をバブリングガスとした取鍋にスラグを１５０ｍｍ（３ｔ）程度残し、造滓せずに成分調整を行った。この方法の工程図を図１に示す。得られた溶鋼の鋳造開始直前にＣａＳｉワイヤーを取鍋に投入した。このＣａＳｉワイヤーの径はφ９．２ｍｍであった。
【００１３】
ＣａＳｉワイヤーの投入速度（ｍ／ｍｉｎ）を変えて溶鋼中へのＣａ添加の歩留（％）の変化を求め、これを表１に示した。この場合、ワイヤー添加中は取鍋の溶鋼中にＡｒガスおよび酸素の混合バブリングガスを１０〜１５Ｎｍ3として吹き込み、ワイヤー添加後は４０Ｎｍ3として溶鋼の撹拌を行った。
【００１４】
【表１】
【００１５】
最もＣａ添加の歩留りの良かったＣａＳｉワイヤーの投入方法は、図２からＣａ歩留りが６．７％と最も高いＣａＳｉワイヤーの投入速度を示す１００ｍ／ｍｉｎとし、その投入量を２４００ｍとした。この結果、溶鋼のＣａ濃度は管理幅に入り、ＣａＳｉワイヤー投入量を減らすことができた。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明におけるＣａＳｉワイヤーを投入するＬＦ精錬方法の工程図である。
【図２】ＣａＳｉワイヤー投入速度によるＣａ歩留りの変化を示すグラフである。
【図３】従来の方法におけるＣａＳｉワイヤーを投入するＬＦ精錬方法の工程図である。
【技術分野】
【０００１】
この発明はステンレス鋼を炉外精錬として取鍋精錬する方法に関し、特に取鍋の溶鋼中にＣａ添加する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のステンレス鋼の精錬は、電気炉で原料のスクラップの溶解および精錬を行いステンレス溶鋼とし、さらに品質要求を満たすため炉外精錬として精錬機能の一部をさらに取鍋に移行して、例えば取鍋精錬（以下、「ＬＦ精錬」という。）により、精錬する。このＬＦ精錬は例えば取鍋内の溶鋼のスラグ中でアークを発生させ、Ａｒガスをバブリングして溶鋼とスラグを混合攪拌しながら取鍋内を非酸化性雰囲気に維持した状態で脱酸や脱硫や脱リンを行って精錬する方法である。この炉外精錬は、酸素、硫黄、リンなど除去と成分調整の方法として広く採用されている。
【０００３】
このＬＦ精錬によるステンレス鋼の溶製において、得られたステンレス鋼に被削性を持たせるために、溶鋼中にＣａ添加をする。すなわち、溶鋼中にＣａ添加をするために、図３に示す工程により、電気炉で溶解、精錬したステンレス鋼を取鍋中に出鋼し、除滓した後、さらにＬＦ精錬において精錬の終期に質量％でＣａ３０．８８％およびＳｉ６１．０８％のＣａＳｉワイヤーを投入することでＣａ添加して酸素や硫黄を除去する。この場合、ＣａＳｉワイヤーで投入する理由は、Ｃａ単体ではＣａが酸化するためにＣａＳｉの合金の状態で投入する。ところで、このＣａＳｉワイヤーを溶鋼中に投入する場合、例えば溶鋼１５５ｔを収容した取鍋に、径９．２ｍｍのＣａＳｉワイヤーを、投入速度２００ｍ／ｍｉｎ、投入量４８００ｍで投入し、Ｃａ添加量を目標とする管理濃度に調整して精錬する。この方法において、ＣａＳｉワイヤーの投入速度が速すぎると、未溶解のＣａＳｉワイヤーが取鍋底部に堆積する。また、この堆積したＣａＳｉワイヤーが精錬末期に一度に溶解して、溶鋼とＣａの急激な反応を起こしてＣａ添加の歩留りを悪化する。一方、ＣａＳｉワイヤー投入速度が遅いと、ＣａＳｉワイヤーが取鍋底部に達する前に溶解し、スラグとＣａが反応して、この場合も溶鋼へのＣａ添加の歩留りを悪化する。
【０００４】
従来、ＬＦ精錬においては、合金添加ができるようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】「鉄鋼便覧」第４版、第２巻、第２編、１７９７頁、日本鉄鋼協会編、２００２年７月発行
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、ステンレス鋼の被削性を持たせるためにＣａ添加する精錬方法としてＬＦ精錬の操業時にＣａＳｉワイヤーを溶鋼に投入することによりＣａ添加量を調整する方法において、このＣａＳｉワイヤーの投入速度を改善し、Ｃａ添加の歩留りを向上させることにより、ＣａＳｉワイヤーの投入量を低減させる方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
従来のＬｆ精錬の方法では、Ｃａ添加の歩留りが低かったため、ＣａＳｉワイヤーの投入量を多くすることで、Ｃａの濃度を目標値の管理幅内に調整していた。しかし、ＣａＳｉワイヤーの投入量を多くすることで、ＣａＳｉワイヤーの投入速度が速くなり、Ｃａ添加の歩留りを悪化していた。
【０００８】
本発明の解決するための手段は、請求項１の発明の手段では、ステンレス鋼の溶製において、電気炉で原料のスクラップを溶解および精錬して得た溶鋼を取鍋に出鋼し、ＬＦ精錬の終期に、ＣａＳｉワイヤーを、ＣａＳｉワイヤーが取鍋の鍋底で順次に溶解する速度に合わせた投入速度で投入して溶鋼中へのＣａ添加歩留りを向上させることを特徴とするステンレス鋼の炉外精錬方法である。
【０００９】
請求項２の発明の手段は、ステンレス鋼の溶製において、電気炉で原料のスクラップを溶解および精錬して得た溶鋼を取鍋に出鋼し、ＬＦ精錬の終期に、ＣａＳｉワイヤーを投入速度８０ｍ／ｍｉｎ以上、１００ｍ／ｍｉｎ以下の投入速度で投入して溶鋼中へのＣａ添加歩留りを向上させることを特徴とするステンレス鋼の炉外精錬方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の手段として請求項１の手段では、ＣａＳｉワイヤーの投入速度を取鍋底部で順次適切に溶解する速度としたことで、さらに請求項２の手段では、ＣａＳｉワイヤーを投入速度８０ｍ／ｍｉｎ以上、１００ｍ／ｍｉｎ以下の投入速度としたことで、溶鋼中へのＣａ添加の留りが最も向上した状態に最適化できると共に、ＣａＳｉワイヤーの投入量を減少することができるなど、本願発明は従来にない優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の実施の形態を説明する。電気炉で常法どうりに原料のスクラップを溶解および精錬し、得られたステンレス鋼の溶鋼を、さらに炉外精錬するために取鍋に出鋼してＬＦ精錬し、精錬の終期に質量％でＣａ３０．８８％およびＳｉ６１．０８％のＣａＳｉワイヤーを溶鋼中に投入してＣａ添加を行って溶鋼の成分を調整するものとする。そこで、ＬＦ精錬におけるステンレス鋼の溶鋼の温度に対するＣａＳｉワイヤーの溶解速度を多方面から検討した。この結果、ＣａＳｉワイヤーの投入速度を上げすぎると、ＣａＳｉワイヤーが取鍋底部に到達して一度に溶解してしまうので溶鋼中へのＣａ添加の歩留りを悪化し、逆にＣａＳｉワイヤーの溶鋼中への投入速度を下げすぎると、ＣａＳｉワイヤーが取鍋底部に到達するまでにＣａＳｉワイヤーが溶解してしまい、この場合も溶鋼中へのＣａ添加の歩留りを悪化することを見出した。そこでＣａＳｉワイヤーの投入速度を１００ｍ／ｍｉｎに調整することで、投入したＣａＳｉワイヤーが取鍋底部に到達して順次に溶解することとなり、溶鋼中へのＣａ添加の歩留りを向上することができた。この場合、取鍋の溶鋼深さは、２４００ｍｍ、溶鋼温度１５２０℃、ＣａＳｉワイヤーの径は９．２ｍｍであった。
【実施例１】
【００１２】
電気炉にてＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４ＣＡとしてのステンレス原料としてスクラップを１５５ｔを投入し、溶解および精錬した後、得られたステンレス溶鋼を取鍋に出鋼し、出鋼後ＲＨ脱ガス装置で脱炭を行うものとした。ＬＦ精錬はＡｒガスおよび酸素をバブリングガスとした取鍋にスラグを１５０ｍｍ（３ｔ）程度残し、造滓せずに成分調整を行った。この方法の工程図を図１に示す。得られた溶鋼の鋳造開始直前にＣａＳｉワイヤーを取鍋に投入した。このＣａＳｉワイヤーの径はφ９．２ｍｍであった。
【００１３】
ＣａＳｉワイヤーの投入速度（ｍ／ｍｉｎ）を変えて溶鋼中へのＣａ添加の歩留（％）の変化を求め、これを表１に示した。この場合、ワイヤー添加中は取鍋の溶鋼中にＡｒガスおよび酸素の混合バブリングガスを１０〜１５Ｎｍ3として吹き込み、ワイヤー添加後は４０Ｎｍ3として溶鋼の撹拌を行った。
【００１４】
【表１】
【００１５】
最もＣａ添加の歩留りの良かったＣａＳｉワイヤーの投入方法は、図２からＣａ歩留りが６．７％と最も高いＣａＳｉワイヤーの投入速度を示す１００ｍ／ｍｉｎとし、その投入量を２４００ｍとした。この結果、溶鋼のＣａ濃度は管理幅に入り、ＣａＳｉワイヤー投入量を減らすことができた。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明におけるＣａＳｉワイヤーを投入するＬＦ精錬方法の工程図である。
【図２】ＣａＳｉワイヤー投入速度によるＣａ歩留りの変化を示すグラフである。
【図３】従来の方法におけるＣａＳｉワイヤーを投入するＬＦ精錬方法の工程図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステンレス鋼の溶製において、電気炉で原料のスクラップを溶解および精錬して得た溶鋼を取鍋に出鋼し、取鍋精錬の終期にＣａＳｉワイヤーをＣａＳｉワイヤーが取鍋の鍋底で順次に溶解する速度に合わせた投入速度で投入して溶鋼中へのＣａ添加歩留りを向上させることを特徴とするステンレス鋼の炉外精錬方法。
【請求項２】
ステンレス鋼の溶製において、電気炉で原料のスクラップを溶解および精錬して得た溶鋼を取鍋に出鋼し、取鍋精錬の終期にＣａＳｉワイヤーを投入速度８０ｍ／ｍｉｎ以上、１００ｍ／ｍｉｎ以下の速度で投入して溶鋼中へのＣａ添加歩留りを向上させることを特徴とするステンレス鋼の炉外精錬方法。
【請求項１】
ステンレス鋼の溶製において、電気炉で原料のスクラップを溶解および精錬して得た溶鋼を取鍋に出鋼し、取鍋精錬の終期にＣａＳｉワイヤーをＣａＳｉワイヤーが取鍋の鍋底で順次に溶解する速度に合わせた投入速度で投入して溶鋼中へのＣａ添加歩留りを向上させることを特徴とするステンレス鋼の炉外精錬方法。
【請求項２】
ステンレス鋼の溶製において、電気炉で原料のスクラップを溶解および精錬して得た溶鋼を取鍋に出鋼し、取鍋精錬の終期にＣａＳｉワイヤーを投入速度８０ｍ／ｍｉｎ以上、１００ｍ／ｍｉｎ以下の速度で投入して溶鋼中へのＣａ添加歩留りを向上させることを特徴とするステンレス鋼の炉外精錬方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−５７６１２（Ｐ２００９−５７６１２Ａ）
【公開日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２２７１８０（Ｐ２００７−２２７１８０）
【出願日】平成１９年８月３１日（２００７．８．３１）
【出願人】（０００１８００７０）山陽特殊製鋼株式会社 (601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月３１日（２００７．８．３１）
【出願人】（０００１８００７０）山陽特殊製鋼株式会社 (601)
【Ｆターム（参考）】
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