(57)【要約】【課題】粗脱炭精錬工程で生成したスラグの排出性を高めることができる、Ｃｒ含有鋼の精錬方法を提供する。【解決手段】本実施形態のＣｒ含有鋼の精錬方法では、粗脱炭精錬用反応容器に収納された溶鋼（Ｓ１）に対して、大気圧下又は減圧下において、脱炭処理を実施する（Ｓ２）。その後、粗脱炭精錬用反応容器を傾けて、粗脱炭精錬用反応容器内の溶鋼と、Ｃｒ2Ｏ3濃度が質量％で７．０〜１７．５％であり、ＣａＯ濃度のＳｉＯ2濃度に対する比であるスラグ塩基度が１．０〜１．６であるスラグとを、仕上げ脱炭精錬用反応容器に出鋼する（Ｓ３）。その後、仕上げ脱炭精錬用反応容器内の溶鋼及びスラグに対して、減圧下において、スラグ中のＣｒ2Ｏ3と溶鋼中のＣとを反応させる脱炭処理を実施する（Ｓ４）。その後、仕上げ脱炭精錬用反応容器内に脱酸剤を添加して、スラグ中のＣｒ2Ｏ3を還元する（Ｓ５）。【選択図】図８
2020109203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃｒ含有鋼の精錬方法であって、
Ｃｒを含有する溶鋼を収納した、粗脱炭精錬用反応容器を準備する準備工程と、
前記粗脱炭精錬用反応容器に収納された前記溶鋼に対して、大気圧下又は減圧下において、脱炭処理を実施する粗脱炭精錬工程と、
前記粗脱炭精錬工程後の前記粗脱炭精錬用反応容器を傾けて、前記粗脱炭精錬用反応容器内の前記溶鋼と、前記粗脱炭精錬用反応容器内のスラグであって、前記スラグ中のＣｒ2Ｏ3濃度が質量％で７．０〜１７．５％であり、前記スラグ中のＣａＯ濃度のＳｉＯ2濃度に対する比であるスラグ塩基度が１．０〜１．６である前記スラグとを、仕上げ脱炭精錬用反応容器に出鋼する出鋼工程と、
前記仕上げ脱炭精錬用反応容器内の前記溶鋼及び前記スラグに対して、減圧下において、前記スラグ中のＣｒ2Ｏ3と前記溶鋼中のＣとを反応させる脱炭処理を実施する仕上げ脱炭精錬工程と、
前記仕上げ脱炭精錬工程後の前記仕上げ脱炭精錬用反応容器内に脱酸剤を添加して、前記スラグ中のＣｒ2Ｏ3を還元するＣｒ還元処理工程と、
を備える、Ｃｒ含有鋼の精錬方法。
【請求項２】
請求項１に記載のＣｒ含有鋼の精錬方法であって、
前記粗脱炭精錬工程後であって前記出鋼工程前に、前記粗脱炭精錬用反応容器に前記脱酸剤を添加して前記スラグ中のＣｒ2Ｏ3を還元するＣｒ還元処理を省略する、
Ｃｒ含有鋼の精錬方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のＣｒ含有鋼の精錬方法であって、
前記出鋼工程後であって、前記仕上げ脱炭精錬工程前に、前記仕上げ脱炭精錬用反応容器内の前記スラグを除滓する除滓処理を省略する、
Ｃｒ含有鋼の精錬方法。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のＣｒ含有鋼の精錬方法であって、
前記粗脱炭精錬工程では、ＡＯＤ法又はＶ−ＡＯＤ法により前記溶鋼に対して脱炭処理を実施する、
Ｃｒ含有鋼の精錬方法。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のＣｒ含有鋼の精錬方法であって、
前記仕上げ脱炭精錬工程では、減圧下において、前記溶鋼及び前記スラグに対する酸素吹精を省略する、
Ｃｒ含有鋼の精錬方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼の精錬方法に関し、さらに詳しくは、Ｃｒを含有する鋼であるＣｒ含有鋼の精錬方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステンレス鋼に代表される、Ｃｒを含有する鋼の精錬方法の一例として、次の方法が知られている。はじめに、Ｃｒを含有する溶鋼を反応容器に収納して、反応容器内の溶鋼に対して大気圧下において脱炭処理を実施する（粗脱炭精錬工程）。粗脱炭精錬工程での脱炭処理により、スラグが生成する。粗脱炭精錬工程後の溶鋼の液面には、脱炭処理により生成したスラグが浮上している。粗脱炭精錬工程において、溶鋼中のＣｒが酸化してＣｒ2Ｏ3が生成する。Ｃｒ2Ｏ3はスラグ中に吸収される。そこで、反応容器に脱酸剤を添加して、スラグ中のＣｒ2Ｏ3を還元し、Ｃｒを溶鋼中に回収する（Ｃｒ還元処理工程）。粗脱炭精錬工程及びＣｒ還元処理工程はたとえば、電気炉法、転炉法、又は、ＶＡＤ（Ｖａｃｕｕｍ  Ａｒｃ  Ｄｅｇａｓｓｉｎｇ）法により実施される。Ｃｒ還元処理後、溶鋼からスラグを除滓する（除滓処理工程）。
【０００３】
Ｃｒ含有鋼の場合、ＣｒによりＣ活量が低下するため、脱炭反応が抑制されてしまう。そこで、除滓処理工程後の溶鋼に対してさらに、仕上げの脱炭処理を実施する（仕上げ脱炭精錬工程）。仕上げ脱炭精錬工程では、減圧下において脱炭処理を実施する。減圧下で脱炭処理を実施すれば、雰囲気中のＣＯガス分圧（ＰCO）が低くなり、溶鋼中のＣｒの酸化が抑制される。そのため、減圧下で脱炭処理を実施すれば、Ｃｒの酸化を抑制しつつ、溶鋼中のＣ濃度をさらに下げることができる。仕上げ脱炭精錬工程後、溶鋼に脱酸剤を添加して、スラグ中のＣｒ2Ｏ3を還元するＣｒ還元処理を再び実施する（Ｃｒ還元処理工程）。仕上げ脱炭精錬工程、及び、仕上げ脱炭精錬工程後のＣｒ還元処理工程はたとえば、ＶＯＤ（Ｖａｃｕｕｍ  Ｏｘｙｇｅｎ  Ｄｅｃａｒｂｕｒｉｚａｔｉｏｎ）法により実施される。Ｃｒ還元処理工程後、溶鋼に対して最終の成分調整を実施する。以上の方法により、Ｃｒ含有鋼の精錬方法が実施される。精錬方法を実施後の溶鋼を周知の方法で鋳造して、Ｃｒ含有鋼材とする。周知の鋳造方法は、連続鋳造法や造塊法である。
【０００４】
Ｃｒ含有鋼の精錬方法では、製造コストの低減が望まれている。そこで、特開昭５６−１７４０５号公報（特許文献１）では、Ｃｒ含有鋼の一例であるステンレス鋼の精錬方法において、粗脱炭精錬工程後のＣｒ還元処理工程を省略することにより、製造コストを抑えた精錬方法が提案されている。
【０００５】
具体的には、特許文献１に提案されたステンレス鋼の精錬方法は、電気炉又は転炉での大気圧下での脱炭精錬工程と、減圧下での脱ガス工程とを含む。この精錬方法では、電気炉又は転炉での大気圧下での脱炭精錬工程で発生した酸化クロム含有スラグをそのまま減圧下での脱ガス工程に移行する。そして、減圧下での脱ガス工程において、スラグ中の酸化クロムを溶鋼中の残留炭素により還元する。特許文献１に提案されたステンレス鋼の精錬方法は、大気圧下における脱炭精錬工程後のＣｒ還元処理工程を省略できる。そのため、経済性及び作業性を向上できる、と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５６−１７４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の精錬方法では、粗脱炭精錬工程にて生成したスラグ中のＣｒ2Ｏ3を、次工程の減圧下での脱ガス工程において、脱炭剤として利用する。ところで、粗脱炭精錬工程と、その後の仕上げ脱炭精錬工程とを、異なる反応容器で実施する場合、粗脱炭精錬工程後の溶鋼を、粗脱炭精錬用の反応容器から、仕上げ脱炭精錬用の反応容器に出鋼する。このとき、スラグが粗脱炭精錬工程用の反応容器から仕上げ脱炭精錬用の反応容器に十分に排出しきれない場合がある。この場合、粗脱炭精錬工程用の反応容器に残存するスラグ中のＣｒ2Ｏ3は、仕上げ脱炭精錬工程時に脱炭剤として利用することができない。そのため、仕上げ脱炭精錬工程において脱炭剤としてスラグのみを利用する場合、酸素源が不足する場合があり、その場合、追加の酸素源として酸素吹精等を実施しなければならない。また、スラグが粗脱炭精錬工程用の反応容器に過剰に残存してしまうと、粗脱炭精錬中に酸化してスラグに吸収されたＣｒを十分に回収できない。この場合、精錬工程でのＣｒの歩留まりが低下してしまい、精錬工程後に実施される最終の成分調整工程において、Ｃｒを追加で添加しなければならない。したがって、粗脱炭精錬工程と仕上げ脱炭精錬工程とを異なる反応容器を用いて実施する場合であって、粗脱炭精錬工程で生成したスラグを仕上げ脱炭精錬工程に使用する場合、粗脱炭精錬工程で生成したスラグの排出性が高いことが望まれる。
【０００８】
本開示の目的は、粗脱炭精錬工程で生成したスラグの排出性を高めることができる、Ｃｒ含有鋼の精錬方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示によるＣｒ含有鋼の精錬方法は、準備工程と、粗脱炭精錬工程と、出鋼工程と、仕上げ脱炭精錬工程と、Ｃｒ還元処理工程とを備える。
準備工程では、Ｃｒを含有する溶鋼を収納した、粗脱炭精錬用反応容器を準備する。
粗脱炭精錬工程では、粗脱炭精錬用反応容器に収納された溶鋼に対して、大気圧下又は減圧下において、脱炭処理を実施する。
出鋼工程では、粗脱炭精錬工程後の粗脱炭精錬用反応容器を傾けて、粗脱炭精錬用反応容器内の溶鋼と、粗脱炭精錬用反応容器内のスラグとを、仕上げ脱炭精錬用反応容器に出鋼する。上記スラグ中のＣｒ2Ｏ3濃度は質量％で７．０〜１７．５％であり、スラグ中のＣａＯ濃度のＳｉＯ2濃度に対する比であるスラグ塩基度は１．０〜１．６である。
仕上げ脱炭精錬工程では、仕上げ脱炭精錬用反応容器内の溶鋼及びスラグに対して、減圧下において、スラグ中のＣｒ2Ｏ3と溶鋼中のＣとを反応させる脱炭処理を実施する。
Ｃｒ還元処理工程では、仕上げ脱炭精錬工程後の仕上げ脱炭精錬用反応容器内に脱酸剤を添加して、スラグ中のＣｒ2Ｏ3を還元する。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によるＣｒ含有鋼の精錬方法は、粗脱炭精錬工程で生成したスラグの排出性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、粗脱炭精錬工程において利用される粗脱炭精錬用反応容器と、仕上げ脱炭精錬工程において利用される仕上げ脱炭精錬用反応容器との模式図である。
【図２】図２は、粗脱炭精錬用反応容器内の溶鋼及びスラグを、仕上げ脱炭精錬用反応容器に出鋼する様子を示す模式図である。
【図３】図３は、熱力学計算ソフトを用いて得られた、１７３０℃における本実施形態のＣｒ含有鋼の精錬工程で生成するスラグ（ＣａＯ−Ｃｒ2Ｏ3−ＳｉＯ2系スラグ）の３元系状態図である。
【図４】図４は、図３の３元系状態図において、スラグの固相率を低下させて液相率を高める方法を説明するための模式図である。
【図５】図５は、熱力学計算ソフトによるシミュレートにより得られた、粗脱炭精錬工程後のスラグ中のＣｒ2Ｏ3濃度（質量％）とスラグの液相率（％）との関係を示す図である。
【図６】図６は、熱力学計算ソフトによるシミュレートにより得られた、粗脱炭精錬工程後のスラグ中の塩基度とスラグの液相率（％）との関係を示す図である。
【図７】図７は、粗脱炭精錬工程後のスラグ中のＣｒ2Ｏ3濃度が１７．５％以下の範囲における、塩基度と、スラグの排出率との関係を示す図である。
【図８】図８は、本実施形態のＣｒ含有鋼の精錬方法の工程を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明者らは、粗脱炭精錬工程後、粗脱炭精錬工程で生成したＣｒ2Ｏ3を脱炭剤として利用する仕上げ脱炭精錬工程を実施するＣｒ含有鋼の精錬方法において、粗脱炭精錬工程後のスラグの排出性を高める方法を検討した。
【００１３】
本発明者らは、はじめに、粗脱炭精錬工程後の溶鋼及びスラグを、粗脱炭精錬用反応容器から仕上げ脱炭精錬用反応容器に出鋼する方法について検証した。図１に示すとおり、粗脱炭精錬工程を転炉法又はＡＯＤ法で実施し、仕上げ脱炭精錬工程をＶＯＤ法で実施する場合を想定する。この場合、粗脱炭精錬用反応容器１は、上部に開口部１１を有する。また、仕上げ脱炭精錬用反応容器２も、上部に開口部２１を有する。粗脱炭精錬工程では、脱炭処理によりスラグ４が生成される。スラグ４の比重は溶鋼３の比重よりも軽いため、スラグ４は溶鋼３の液面上に浮上する。
【００１４】
粗脱炭精錬用反応容器１内の溶鋼３及びスラグ４を、仕上げ脱炭精錬用反応容器２に出鋼する場合、図２に示すとおり、粗脱炭精錬用反応容器１を傾けて、粗脱炭精錬用反応容器１の開口部１１から、溶鋼３及びスラグ４を、仕上げ脱炭精錬用反応容器２に注ぐ。
【００１５】
この出鋼工程時において、溶鋼３は粗脱炭精錬用反応容器１から仕上げ脱炭精錬用反応容器２に容易に排出されるものの、スラグ４は、粗脱炭精錬用反応容器１を傾けても、粗脱炭精錬用反応容器１の内壁面上を滑りにくく、粗脱炭精錬用反応容器１から排出されない場合があることが、本発明者らの検証により判明した。そこで、本発明者らは、この原因について検討を行った。その結果、次の事項が判明した。
【００１６】
上述のとおり、周知の粗脱炭精錬工程の場合、スラグ４中のＣｒを溶鋼３に還元するために、脱炭処理後に脱酸剤を添加してＣｒ還元処理を実施する。この場合、スラグ４中のＣｒ2Ｏ3濃度は低下し、スラグ４の流動性が高くなる。そのため、スラグ４の排出性は高く、粗脱炭精錬用反応容器１にスラグ４が残存しにくい。
【００１７】
一方、粗脱炭精錬工程にて生成したスラグ４を仕上げ脱炭精錬工程の脱炭剤として利用する場合、スラグ４中の酸素源となるＣｒ2Ｏ3濃度をある程度確保する必要がある。そのため、たとえば、特許文献１のように、粗脱炭精錬工程の脱炭処理後のＣｒ還元処理工程を省略して、スラグ４中のＣｒ2Ｏ3濃度を確保する。スラグ４中のＣｒ2Ｏ3濃度をある程度確保すれば、スラグ４の流動性が低下する。そのため、粗脱炭精錬工程で生成したスラグ４中のＣｒ2Ｏ3を脱炭剤として利用する仕上げ脱炭精錬工程を実施する場合、粗脱炭精錬工程後のスラグ４の排出性が低下する。その結果、粗脱炭精錬用反応容器１を傾けて、仕上げ脱炭精錬用反応容器２に溶鋼３及びスラグ４を出鋼しても、スラグ４が粗脱炭精錬用反応容器１に残存してしまう場合がある。
【００１８】
スラグ４が粗脱炭精錬用反応容器１に多く残存すれば、粗脱炭精錬工程において酸化物としてスラグ４に吸収されたＣｒを、仕上げ脱炭精錬工程において十分に回収することができない。その結果、Ｃｒ含有鋼の精錬方法において、Ｃｒ回収量が低減する。
【００１９】
以上の検証の結果、本発明者らは、粗脱炭精錬工程後のスラグ４の排出性に注目した。粗脱炭精錬工程後のスラグ４の排出性を高めれば、つまり、粗脱炭精錬工程後に粗脱炭精錬用反応容器１を傾けて仕上げ脱炭精錬用反応容器２に出鋼するときにスラグ４が粗脱炭精錬用反応容器１から仕上げ脱炭精錬用反応容器２に排出されやすければ、より多くのスラグ４が仕上げ脱炭精錬用反応容器２に収納される。この場合、仕上げ脱炭精錬工程において、スラグ４中のＣｒをより多く回収して溶鋼中にＣｒを還元することが可能である。
【００２０】
そこで、本発明者らは、粗脱炭精錬工程後のスラグ４の排出性を高める方法について検討を行った。その結果、粗脱炭精錬工程後のスラグ４の排出性を高める方法の一つとして、粗脱炭精錬工程後のスラグ４の固相率を低下させて液相率を高めれば、スラグ４の流動性が高まり、粗脱炭精錬用反応容器１を傾けたときにスラグ４を排出させやすいと考えた。粗脱炭精錬用反応容器１を傾けたとき、固体状態のスラグ４よりも液体状態のスラグ４の方が流動性が高く、粗脱炭精錬用反応容器１の内壁面を滑りやすい。したがって、粗脱炭精錬用反応容器１内のスラグ４の固相率を低下させて液相率を高めれば、粗脱炭精錬用反応容器１を傾けたときにスラグ４が粗脱炭精錬用反応容器１から流れやすくなり、スラグ４の排出性がより高まると考えられる。
【００２１】
そこで、本発明者らは、粗脱炭精錬工程後のスラグの固相率を低下させて液相率を高めるために、スラグの組成について検討を行った。
【００２２】
粗脱炭精錬工程において、Ｃｒを含有する溶鋼に対して、転炉法又はＡＯＤ法により脱炭処理を実施する場合、ＣａＯ、Ｃｒ2Ｏ3、及び、ＳｉＯ2を含有するＣａＯ−Ｃｒ2Ｏ3−ＳｉＯ2系スラグが生成する。なお、このとき生成するスラグは、ＣａＯ、Ｃｒ2Ｏ3、及び、ＳｉＯ2の他に、Ｆｅ、ＭｇＯ等も含有するが、ＣａＯ、Ｃｒ2Ｏ3、及び、ＳｉＯ2はスラグの状態（固相、液相）に大きく影響するため、ＣａＯ、Ｃｒ2Ｏ3、及び、ＳｉＯ2に注目して検討することが有効であると考えられる。
【００２３】
図３は、熱力学計算ソフトである商品名ＦａｃｔＳｔａｇｅを用いて得られた、１７３０℃におけるＣａＯ−Ｃｒ2Ｏ3−ＳｉＯ2系スラグの状態図である。図３を参照して、粗脱炭精錬工程後のスラグの組成が図３中の領域１０である場合、スラグは、Ｃａ6ＳｉＯ5、Ｃａ2ＳｉＯ4、及び、ＣａＣｒ2Ｏ4を含む固相である。この場合、スラグの流動性は低い。そのため、スラグは粗脱炭精錬用反応容器から排出されにくいと考えられる。
【００２４】
一方、図３中のハッチングされた領域１５は液相域である。したがって、図４中の矢印Ａ１及びＡ２に示すとおり、粗脱炭精錬工程後のスラグの組成を、領域１０から領域１５に近づければ、スラグの固相率が低下して液相率が高まる。その結果、スラグの流動性が高まり、粗脱炭精錬用反応容器におけるスラグの排出性が高まると考えられる。
【００２５】
粗脱炭精錬工程後のスラグの固相率を低下させて液相率を高めるには、図４に示すとおり、スラグ中のＣｒ2Ｏ3濃度（質量％）を低減し（図４中の矢印Ａ１）、かつ、スラグ塩基度を低減する（図４中の矢印Ａ２）ことが有効である。ここで、スラグ塩基度とは、スラグ中のＣａＯ濃度（質量％）のＳｉＯ2濃度（質量％）に対する比であり、次の式で定義される。
スラグ塩基度＝スラグ中のＣａＯ濃度／スラグ中のＳｉＯ2濃度
【００２６】
以上の検討結果に基づいて、本発明者らは、粗脱炭精錬工程後のスラグ中のＣｒ2Ｏ3濃度とスラグの液相率との関係、及び、粗脱炭精錬工程後のスラグ塩基度とスラグの液相率との関係について、上述の熱力学計算ソフトによりシミュレートを行った。図５は、熱力学計算ソフトによるシミュレートにより得られた、スラグ中のＣｒ2Ｏ3濃度（質量％）とスラグの液相率（％）との関係を示す図である。図６は、熱力学計算ソフトによるシミュレートにより得られた、スラグ中の塩基度とスラグの液相率（％）との関係を示す図である。図５では、シミュレート条件として、粗脱炭精錬工程後の溶鋼温度を１７３０℃とし、スラグ中の塩基度（＝ＣａＯ濃度／ＳｉＯ2濃度）を１．５とした。図６では、シミュレート条件として、粗脱炭精錬工程後の溶鋼温度を１７３０℃とし、スラグ中のＣｒ2Ｏ3濃度を９．０％とした。
【００２７】
［スラグ中のＣｒ2Ｏ3濃度について（図４中の矢印Ａ１）］
図５を参照して、スラグ中のＣｒ2Ｏ3濃度が６．０％である場合、ＣａＯ−Ｃｒ2Ｏ3−ＳｉＯ2系スラグの液相率は１００％となる。そして、Ｃｒ2Ｏ3濃度が６．０％から増大するに従い、ＣａＯ−Ｃｒ2Ｏ3−ＳｉＯ2系スラグの液相率が低下する。上述のシミュレート条件では、Ｃｒ2Ｏ3濃度が１７．５％以下であれば、ＣａＯ−Ｃｒ2Ｏ3−ＳｉＯ2系スラグの液相率を９０％以上とすることができる。
【００２８】
［スラグ塩基度について（図４中の矢印Ａ２）］
さらに、図６を参照して、上述のシミュレート条件において、スラグ塩基度が１．０〜１．６では、スラグ塩基度が増加してもスラグの液相率は９４．０％以上と高く、液相率は９４．０〜９６．０％でほぼ一定である。一方、塩基度が１．６を超えると、スラグの液相率は急激に低下して、８０％未満となる。
【００２９】
以上のスラグ中のＣｒ2Ｏ3濃度、及び、スラグ塩基度の検討結果に基づいて、本発明者らは、粗脱炭精錬工程後のスラグ中のＣｒ2Ｏ3濃度を１７．５％以下とし、かつ、スラグ塩基度を１．０〜１．６とすれば、粗脱炭精錬工程後のスラグの液相率を高く維持でき、その結果、出鋼時のスラグの排出性を高めることができると考えた。そこで、後述の実施例に示す試験を実施して、粗脱炭精錬工程後のスラグ中のＣｒ2Ｏ3濃度が１７．５％以下の範囲における、スラグ塩基度と、スラグの排出率との関係を調査した。
【００３０】
図７は、粗脱炭精錬工程後のスラグ中のＣｒ2Ｏ3濃度が１７．５％以下の範囲における、スラグ塩基度と、スラグの排出率との関係を示す図である。ここで、スラグの排出率（％）は、次の式（Ａ）で定義される。
スラグの排出率＝仕上げ脱炭精錬工程後の回収Ｃｒ量／粗脱炭精錬工程後のスラグ中のＣｒ量×１００  （Ａ）
ここで、式（Ａ）中の「粗脱炭精錬工程後のスラグ中のＣｒ量」（単位はｋｇ）は次式（Ｂ）で定義される。また、式（Ａ）中の「仕上げ脱炭精錬工程後の回収Ｃｒ量」（単位はｋｇ）は次式（Ｃ）で定義される。
粗脱炭精錬工程後のスラグ中のＣｒ量＝粗脱炭精錬工程時に溶鋼に投入されたＣｒ量（ｋｇ）−粗脱炭精錬工程後の溶鋼の質量（ｋｇ）×粗脱炭精錬工程後の溶鋼のＣｒ濃度（％）  （Ｂ）
仕上げ脱炭精錬工程後の回収Ｃｒ量（ｋｇ）＝仕上げ脱炭精錬工程後の溶鋼の質量（ｋｇ）×仕上げ脱炭精錬工程後の溶鋼のＣｒ濃度（％）−粗脱炭精錬工程後の溶鋼の質量（ｋｇ）×粗脱炭精錬工程後の溶鋼のＣｒ濃度（％）−仕上げ脱炭精錬工程時に投入されたＣｒ量（ｋｇ）  （Ｃ）
【００３１】
図７を参照して、Ｃｒ2Ｏ3濃度が１７．５％以下の範囲において、スラグ塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ2）を１．０〜１．６とすれば、上記式で定義されたスラグ排出率が８０％以上となり、スラグの排出性を高めることができた。一方、スラグ塩基度が１．６を超えると、塩基度の増加とともに、スラグ排出率が急激に低下した。つまり、図７において、スラグ塩基度とスラグ排出率との関係において、塩基度＝１．６近傍に変曲点がみられた。
【００３２】
以上の検討結果から、本発明者らは、Ｃｒ含有鋼の精錬方法において、粗脱炭精錬工程後のスラグ中のＣｒ2Ｏ3濃度を１７．５％以下とし、かつ、塩基度を１．０〜１．６とすることにより、スラグの排出性が高まることを見出した。
【００３３】
以上の知見に基づいて完成した本実施形態のＣｒ含有鋼の精錬方法は、準備工程と、粗脱炭精錬工程と、出鋼工程と、仕上げ脱炭精錬工程と、Ｃｒ還元処理工程とを備える。
準備工程では、Ｃｒを含有する溶鋼を収納した、粗脱炭精錬用反応容器を準備する。
粗脱炭精錬工程では、粗脱炭精錬用反応容器に収納された溶鋼に対して、大気圧下又は減圧下において、脱炭処理を実施する。
出鋼工程では、粗脱炭精錬工程後の粗脱炭精錬用反応容器を傾けて、粗脱炭精錬用反応容器内の溶鋼と、粗脱炭精錬用反応容器内のスラグとを、仕上げ脱炭精錬用反応容器に出鋼する。上記スラグ中のＣｒ2Ｏ3濃度は質量％で７．０〜１７．５％であり、スラグ中のＣａＯ濃度のＳｉＯ2濃度に対する比であるスラグ塩基度は１．０〜１．６である。
仕上げ脱炭精錬工程では、仕上げ脱炭精錬用反応容器内の溶鋼及びスラグに対して、減圧下において、スラグ中のＣｒ2Ｏ3と溶鋼中のＣとを反応させる脱炭処理を実施する。
Ｃｒ還元処理工程では、仕上げ脱炭精錬工程後の仕上げ脱炭精錬用反応容器内に脱酸剤を添加して、スラグ中のＣｒ2Ｏ3を還元する。
【００３４】
上述のＣｒ含有鋼の精錬方法では、粗脱炭精錬工程後であって出鋼工程前に、粗脱炭精錬用反応容器に脱酸剤を添加してスラグ中のＣｒ2Ｏ3を還元するＣｒ還元処理を省略してもよい。
【００３５】
上述のＣｒ含有鋼の精錬方法では、出鋼工程後であって、仕上げ脱炭精錬工程前に、仕上げ脱炭精錬用反応容器内のスラグを除滓する除滓処理を省略してもよい。
【００３６】
上述のＣｒ含有鋼の精錬方法において、粗脱炭精錬工程では、ＡＯＤ法又はＶ−ＡＯＤ法により溶鋼に対して脱炭処理を実施してもよい。
【００３７】
上述のＣｒ含有鋼の精錬方法において、仕上げ脱炭精錬工程では、減圧下において、溶鋼及びスラグに対する酸素吹精を省略してもよい。
【００３８】
以下、本実施形態のＣｒ含有鋼の精錬方法について詳述する。
【００３９】
［製造工程］
図８は、本実施形態のＣｒ含有鋼の精錬方法の工程を示すフロー図である。図８を参照して、本実施形態のＣｒ含有鋼の精錬方法は、準備工程（Ｓ１）と、粗脱炭精錬工程（Ｓ２）と、出鋼工程（Ｓ３）と、仕上げ脱炭精錬工程（Ｓ４）と、Ｃｒ還元処理工程（Ｓ５）とを含む。以下、各工程について説明する。
【００４０】
［準備工程（Ｓ１）］
準備工程（Ｓ１）では、Ｃｒを含有する溶鋼を収納した粗脱炭精錬用反応容器を準備する。
【００４１】
［溶鋼について］
本実施形態の精錬方法の対象となる溶鋼は、Ｃｒを含有している。溶鋼の化学組成は、Ｃｒを含有している他は特に限定されない。溶鋼にＣｒが少しでも含有されていれば、本実施形態の精錬方法の効果がある程度は得られる。溶鋼中のＣｒ含有量はたとえば、質量％で５．０％以上である。溶鋼中のＣｒ含有量が質量％で８．０％以上であれば、本実施形態の精錬方法において、より有効に効果が得られる。溶鋼中のＣｒ含有量は９．０％以上であってもよいし、１０．５％以上であってもよい。溶鋼中のＣｒ含有量の上限は特に限定されないが、たとえば、３０．０％であり、より好ましくは２８．０％であり、さらに好ましくは２６．０％である。
【００４２】
本実施形態の精錬方法を実施する前に、溶鋼に対して周知の予備処理（溶銑予備処理）を実施してもよい。予備処理はたとえば、脱硫処理、脱珪処理、脱燐処理等である。
【００４３】
脱硫処理では、溶鋼中の硫黄（Ｓ）を低減、除去する。脱硫処理はたとえば、ＣａＯ、ＣａＣ2、Ｍｇ等の脱硫剤を溶鋼に吹き込んで実施してもよいし、溶鋼が収納された反応容器（溶銑鍋）に対してＫＲ（Ｋａｎｂａｒａ  Ｒｅａｃｔｏｒ）法に基づいて実施してもよい。
【００４４】
脱珪処理では、溶鋼中の珪素（Ｓｉ）を低減、除去する。脱珪処理はたとえば、溶鋼中にミルスケール、焼結鉱等の脱珪剤を添加して実施してもよいし、反応容器に収納された溶鋼を不活性ガス等で撹拌しながら溶鋼に酸素を吹き込むことにより実施してもよい。
【００４５】
脱燐処理では、溶鋼中の燐（Ｐ）を低減、除去する。脱燐処理はたとえば、石灰、酸化鉄、蛍石等の脱燐剤を溶鋼中に添加して実施してもよいし、反応容器に収納された溶鋼を不活性ガス等で撹拌しながら溶鋼に酸素を吹き込む（酸素吹精）ことにより、上述の脱珪処理と同時に脱燐処理を実施してもよい。
【００４６】
上述の脱珪処理及び脱燐処理は、粗脱炭精錬工程前に、粗脱炭精錬用反応容器に収納された溶鋼に対して実施してもよい。
【００４７】
準備工程（Ｓ１）において、溶鋼を収納する粗脱炭精錬用反応容器は周知の反応容器を利用すればよい。次工程の粗脱炭精錬工程（Ｓ２）を転炉法により実施する場合、粗脱炭精錬用反応容器は転炉である。粗脱炭精錬工程（Ｓ２）をＡＯＤ法又はＶ−ＡＯＤ法（減圧高速脱炭法）により実施する場合、粗脱炭精錬用反応容器はＡＯＤ炉である。転炉法、ＡＯＤ法、又は、Ｖ−ＡＯＤ法により粗脱炭精錬工程（Ｓ２）を実施する場合、図１に示すとおり、粗脱炭精錬用反応容器１は、上部に開口部１１を有する。
【００４８】
粗脱炭精錬工程（Ｓ２）を転炉法により実施する場合、上述のとおり、粗脱炭精錬工程（Ｓ２）を実施する前に、粗脱炭精錬用反応容器（転炉）に収納されている溶鋼に対して、脱珪処理及び脱燐処理を実施してもよい。この場合、脱珪処理及び脱燐処理後に溶鋼の液面に浮上したスラグには、多数の珪素酸化物及び燐酸化物が含有されている。そのため、粗脱炭精錬工程（Ｓ２）を実施する前に、脱珪処理及び脱燐処理により生成したスラグを除滓してもよい。また、粗脱炭精錬工程（Ｓ２）を実施する前に、溶鋼にＣｒ源を添加して、溶鋼中のＣｒ濃度を調整してもよい。
【００４９】
［粗脱炭精錬工程（Ｓ２）］
粗脱炭精錬工程（Ｓ２）では、粗脱炭精錬用反応容器に収納された溶鋼に対して、大気圧下又は減圧下において脱炭処理を実施する。ここで、「大気圧下」とは、粗脱炭精錬工程（Ｓ２）を実施する雰囲気の気圧が大気圧であることを意味する。また、「減圧下」とは、粗脱炭精錬工程を実施する雰囲気の気圧が大気圧よりも低いことを意味する。
【００５０】
粗脱炭精錬工程（Ｓ２）を転炉法により実施する場合、たとえば、大気圧下において、溶鋼に酸素及び不活性ガスを吹き込んで、酸素及び不活性ガスにより溶鋼を撹拌しながら、酸素による脱炭処理を実施する。不活性ガスはたとえば、窒素ガス又は希ガス（たとえばアルゴンガス）である。脱炭処理中において、溶鋼中の炭素が酸素と反応してＣＯ又はＣＯ2となり、溶鋼中のＣ濃度が低下する。
【００５１】
粗脱炭精錬工程（Ｓ２）をＡＯＤ法により実施する場合、ＡＯＤ炉（粗脱炭精錬用反応容器）の下部側面に配設された羽口から、酸素及び不活性ガスの混合ガスをＡＯＤ炉内の溶鋼に吹き込み、大気圧下にて脱炭処理を行う。ＡＯＤ法では、不活性ガスを利用することにより、雰囲気中のＣＯガス分圧（ＰCO）を低下する。これにより、溶鋼中のＣｒの酸化を抑制しながら脱炭を行うことができる。
【００５２】
粗脱炭精錬工程（Ｓ２）をＶ−ＡＯＤ法により実施する場合、ＡＯＤ炉の下部側面に配設された羽口から酸素と不活性ガスとの混合ガスをＡＯＤ炉内の溶鋼に吹き込み、かつ、ＡＯＤ炉上方に配置される真空蓋によりＡＯＤ炉を閉空間とする。そして、ＡＯＤ炉内の雰囲気の気圧を大気圧よりも低くして、減圧下において、脱炭処理を実施する。
【００５３】
粗脱炭精錬工程（Ｓ２）により、粗脱炭精錬用反応容器内の溶鋼中の炭素が酸素と反応してＣＯ又はＣＯ2ガスとなり、溶鋼から外部に放出される。そのため、溶鋼中のＣ濃度が低下する。粗脱炭精錬工程（Ｓ２）ではさらに、スラグが生成する。スラグは、脱炭処理時において、溶鋼中の元素等が酸化することにより生成し、Ｆｅ、ＳｉＯ2、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｃｒ2Ｏ3等を含有している。スラグの比重は溶鋼の比重よりも軽いため、溶鋼中を浮上して、溶鋼の液面上に浮いている。なお、周知ではあるが、粗脱炭精錬工程時（Ｓ２）において、溶鋼に対して、酸化カルシウム（ＣａＯ）を主成分とする周知のスラグ原料を添加（投入）する。
【００５４】
なお、本実施形態では、溶鋼がＣｒを含有するため、粗脱炭精錬工程（Ｓ２）において、溶鋼への酸素の吹き込みにより、溶鋼中の炭素が酸素と反応するだけでなく、溶鋼中のＣｒも酸素も反応して、Ｃｒ酸化物（Ｃｒ2Ｏ3）が生成する。生成したＣｒ2Ｏ3は、上述のとおり、スラグに吸収される。
【００５５】
粗脱炭精錬工程（Ｓ２）において、脱炭処理時における溶鋼の温度は、周知の温度で足りる。粗脱炭精錬工程（Ｓ２）における脱炭処理時の溶鋼温度はたとえば、１６００〜１８００℃である。好ましくは、後述のとおり、出鋼工程での溶鋼温度が１７２０〜１７４０℃となるように、脱炭処理時の溶鋼温度を調整すればよい。なお、スラグ温度は実質的に、溶鋼温度と等しくなる。
【００５６】
［粗脱炭精錬工程（Ｓ２）後、仕上げ脱炭精錬工程（Ｓ４）前の処理について］
本実施形態では、粗脱炭精錬工程（Ｓ２）後であって、仕上げ脱炭精錬工程（Ｓ４）前に、粗脱炭精錬用反応容器内の溶鋼及びスラグに対して脱酸剤を添加するＣｒ還元処理を省略する。本実施形態では、粗脱炭精錬工程（Ｓ２）により生成したスラグ中のＣｒ2Ｏ3を仕上げ脱炭精錬工程（Ｓ４）において脱炭剤として利用するため、Ｃｒ還元処理を実施する必要がないためである。Ｃｒ還元処理を省略すれば、製造コストを抑えることができる。なお、この場合、粗脱炭精錬工程（Ｓ２）において、出鋼時におけるスラグ中のＣｒ2Ｏ3の濃度が７．０〜１７．５％となり、スラグ塩基度が１．０〜１．６となるように調整する。スラグ中のＣｒ2Ｏ3濃度及びスラグ塩基度はたとえば、スラグ原料の組成（ＣａＯ等）を調整することにより調整可能である。
【００５７】
なお、本実施形態において、粗脱炭精錬工程（Ｓ２）後であって、仕上げ脱炭精錬工程（Ｓ４）前に、溶鋼及びスラグに対して脱酸剤を添加して、Ｃｒ還元処理を実施してもよい。ここで、脱酸剤はたとえば、Ｓｉ及びＡｌであり、より具体的には、フェロシリコンや金属アルミニウムである。ただし、本実施形態では、仕上げ脱炭精錬工程（Ｓ４）において、スラグ中のＣｒ2Ｏ3を脱炭剤として利用するため、Ｃｒ還元処理を実施する場合においても、出鋼時において、スラグ中のＣｒ2Ｏ3の濃度が質量％で７．０〜１７．５％であり、スラグ塩基度が１．０〜１．６となるようにする。
【００５８】
［出鋼工程（Ｓ３）］
出鋼工程（Ｓ３）では、粗脱炭精錬工程（Ｓ２）後の溶鋼及びスラグを、粗脱炭精錬用反応容器から仕上げ脱炭精錬用反応容器に出鋼する。仕上げ脱炭精錬用反応容器は、仕上げ脱炭精錬用の周知の反応容器を利用すればよい。仕上げ脱炭精錬用反応容器はたとえば、取鍋である。出鋼工程（Ｓ３）において、出鋼されるスラグ中のＣｒ2Ｏ3濃度は、質量％で７．０〜１７．５％であり、かつ、スラグ中のＣａＯのＳｉＯ2に対する比である塩基度は、１．０〜１．６である。
【００５９】
ここで、本実施形態において、出鋼されるスラグ中のＣｒ2Ｏ3濃度は、出鋼前の粗脱炭精錬用反応容器内のスラグを採取して測定される。具体的には、スラグ中のＣｒ2Ｏ3濃度は次の方法で測定される。出鋼前の粗脱炭精錬用反応容器内から、スラグのサンプルを採取する。採取されたスラグのサンプルに対して、周知の蛍光Ｘ線分析により、スラグ中のＣｒ2Ｏ3濃度を求める。具体的には、スラグのサンプルに対して、周知の蛍光Ｘ線分析装置（Ｘ−ｒａｙ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ：ＸＲＦ）を用いて、ＪＩＳ  Ｋ  ０１１９（２００８）に準拠した蛍光Ｘ線分析を実施して、スラグ中のＣｒ2Ｏ3濃度を求める。なお、本明細書において、Ｃｒ2Ｏ3濃度は、小数第２位を四捨五入して、小数第１位で示す。
【００６０】
また、本実施形態において、出鋼されるスラグのスラグ塩基度は、出鋼前の粗脱炭精錬用反応容器内のスラグを採取して測定される。具体的には、スラグ塩基度は次の方法で測定される。出鋼前の粗脱炭精錬用反応容器内から、スラグのサンプルを採取する。サンプルを用いて、上述と同じ方法により、スラグ中のＣａＯ濃度（質量％）、及び、ＳｉＯ2濃度（質量％）を測定する。得られたＣａＯ濃度及びＳｉＯ2濃度を用いて、以下の式から、スラグ塩基度を求める。
スラグ塩基度＝スラグ中のＣａＯ濃度／スラグ中のＳｉＯ2濃度
なお、本明細書において、スラグ中のＣａＯ濃度（質量％）は小数第２位を四捨五入して小数第１位で示す。また、スラグ中のＳｉＯ2濃度（質量％）は小数第２位を四捨五入して小数第１位で示す。さらに、スラグ塩基度は小数第２位を四捨五入して、小数第１位で示す。
【００６１】
［出鋼時のスラグ中のＣｒ2Ｏ3濃度：７．０〜１７．５％］
本実施形態のＣｒ含有鋼の精錬方法では、粗脱炭精錬工程（Ｓ２）にて生成し、粗脱炭精錬用反応容器内に収納されているスラグ中のＣｒ2Ｏ3を脱炭剤として利用して、仕上げ脱炭精錬工程（Ｓ４）を実施する。仕上げ脱炭精錬工程（Ｓ４）において、脱炭剤として利用されたＣｒ2Ｏ3は還元され、還元されたＣｒは溶鋼中に回収される。精錬処理でのＣｒ歩留まりを考慮すれば、粗脱炭精錬工程（Ｓ２）により生成したスラグ中のＣｒは、なるべく溶鋼中に回収できる方が好ましい。したがって、出鋼工程（Ｓ３）において、粗脱炭精錬用反応容器内のスラグを、仕上げ脱炭精錬用反応容器内になるべく多く排出するのが好ましい。
【００６２】
出鋼工程（Ｓ３）では、図２に示すとおり、粗脱炭精錬用反応容器１を傾けて、粗脱炭精錬用反応容器１の開口部１１から溶鋼３及びスラグ４を仕上げ脱炭精錬用反応容器２に注ぐ。スラグ４の流動性が低ければ、スラグ４が粗脱炭精錬用反応容器１の内壁面を滑りにくくなる。そのため、粗脱炭精錬用反応容器１を傾けても、スラグ４は粗脱炭精錬用反応容器１内に留まりやすくなり、スラグ４の排出性が低下する。そこで、本実施形態では、上述のとおり、スラグ４の固相率を低下させて液相率を高めることにより、スラグ４の排出性を高める。
【００６３】
具体的には、本実施形態では、出鋼時のスラグ中のＣｒ2Ｏ3濃度を質量％で７．０〜１７．５％とする。図５に示すとおり、Ｃｒ2Ｏ3濃度が１７．５％以下であれば、スラグ塩基度を１．０〜１．６にすることを前提として、スラグの液相率を９０％以上とすることができ、スラグの流動性を確保できる。したがって、出鋼時におけるスラグ中のＣｒ2Ｏ3の濃度を質量％で１７．５％以下とする。出鋼時におけるスラグ中のＣｒ2Ｏ3の濃度の好ましい上限は質量％で１７．３％であり、さらに好ましくは１７．１％であり、さらに好ましくは、１７．０％である。
【００６４】
一方、出鋼時のスラグ中のＣｒ2Ｏ3の濃度が低すぎれば、スラグの液相率は十分に高く維持されるものの、仕上げ脱炭精錬工程（Ｓ４）において脱炭剤として機能するＣｒ2Ｏ3量が不足する。そのため、仕上げ脱炭精錬工程（Ｓ４）において、スラグを利用した脱炭処理を十分に実施できない。したがって、出鋼時におけるスラグ中のＣｒ2Ｏ3濃度を質量％で７．０％以上とする。出鋼時におけるスラグ中のＣｒ2Ｏ3の濃度の好ましい上限は質量％で７．２％であり、さらに好ましくは７．４％であり、さらに好ましくは、７．６％である。
【００６５】
［出鋼時のスラグ塩基度：１．０〜１．６］
上述のとおり、粗脱炭精錬用反応容器内のスラグの液相率には、Ｃｒ2Ｏ3濃度だけでなく、スラグ塩基度も影響する。図６に示すとおり、スラグ塩基度が１．６を超える場合、スラグ中のＣｒ2Ｏ3濃度が７．０〜１７．５％であっても、スラグの液相率が９０％未満となり、スラグの流動性が顕著に低下する。この場合、図７に示すとおり、スラグの排出性が低く、粗脱炭精錬用反応容器を傾けても、スラグが仕上げ脱炭精錬用反応容器に排出されにくい。
【００６６】
スラグ塩基度が１．６以下であれば、スラグ中のＣｒ2Ｏ3濃度が７．０〜１７．５％であることを前提として、スラグの液相率が９０％以上となる。そのため、粗脱炭精錬用反応容器を傾けたときに、スラグが仕上げ脱炭精錬用反応容器に排出されやすくなる。出鋼時のスラグ塩基度の好ましい上限は１．５であり、さらに好ましくは１．４であり、さらに好ましくは１．３である。
【００６７】
一方、出鋼時のスラグ塩基度の下限が１．０未満であれば、粗脱炭精錬用反応容器内の内壁が溶損しやすくなる。したがって、出鋼時のスラグ塩基度は１．０以上である。出鋼時のスラグ塩基度の好ましい下限は１．１であり、さらに好ましくは１．２である。
【００６８】
［除滓処理工程について］
背景技術にて説明したとおり、粗脱炭精錬工程及び仕上げ脱炭精錬工程を含む従来の精錬方法では、仕上げ脱炭精錬工程前に、仕上げ脱炭精錬用反応容器内のスラグを除滓する除滓処理を実施する。しかしながら、本実施形態の仕上げ脱炭精錬工程（Ｓ４）では、仕上げ脱炭精錬用反応容器内のスラグのＣｒ2Ｏ3を脱炭剤として利用して、脱炭処理を実施する。そのため、出鋼工程（Ｓ３）後、仕上げ脱炭精錬工程（Ｓ４）前において、溶鋼の液面に浮上しているスラグを除去する除滓処理は省略される。
【００６９】
［仕上げ脱炭精錬工程（Ｓ４）］
出鋼工程（Ｓ３）後、仕上げ脱炭精錬用反応容器内の溶鋼及びスラグに対して、仕上げ脱炭精錬工程（Ｓ４）を実施する。仕上げ脱炭精錬工程（Ｓ４）では、仕上げ脱炭精錬用反応容器内の雰囲気の気圧を、大気圧よりも減圧して、脱炭処理を実施する。大気圧下と比較して、減圧下では、雰囲気中のＣＯガス分圧（ＰCO）が低くなり、Ｃｒが溶鋼に溶解しやすくなる。そのため、溶鋼中のＣｒの酸化が抑制され、かつ、脱炭処理が進行する。本実施形態では、上述のとおり、粗脱炭精錬工程（Ｓ２）にて生成したスラグを、仕上げ脱炭精錬工程（Ｓ４）の脱炭剤として利用する。これにより、粗脱炭精錬工程（Ｓ２）において、Ｃｒ還元処理や、スラグを排滓する除滓処理を省略することができ、製造コストを抑えることができる。
【００７０】
仕上げ脱炭精錬工程（Ｓ４）の脱炭処理方法は、脱炭処理時の雰囲気を大気圧よりも減圧できれば、つまり、減圧下で脱炭処理を実施できれば、特に限定されない。仕上げ脱炭精錬工程（Ｓ４）はたとえば、真空脱炭法により実施する。好ましくは、仕上げ脱炭精錬工程（Ｓ４）は、ＶＯＤ（Ｖａｃｕｕｍ  Ｏｘｙｇｅｎ  Ｄｅｃａｒｂｕｒｉｚａｔｉｏｎ）法により脱炭処理を実施する。ＶＯＤ法により仕上げ脱炭精錬工程（Ｓ４）を実施する場合、図１に示すとおり、真空槽５内に取鍋（仕上げ脱炭精錬用反応容器）２を配置し、真空槽５内を減圧して保持する。これにより、スラグ中のＣｒ2Ｏ3と溶鋼中のＣとが反応して、脱炭処理が進行する。なお、脱炭処理の進行に伴い、Ｃｒが還元され、溶鋼中に回収される。
【００７１】
なお、通常のＶＯＤ法では、脱炭処理中において、ランス６から酸素を溶鋼に吹き付けて、脱炭処理を進行させる。しかしながら、本実施形態では、スラグ中のＣｒ2Ｏ3が脱炭剤として機能する。そのため、本実施形態の仕上げ脱炭精錬工程（Ｓ４）において、ＶＯＤ装置を利用する場合、酸素吹精を実施しなくてもよい。なお、本実施形態の仕上げ脱炭精錬工程（Ｓ４）において周知のＶＯＤ装置を利用する場合、酸素吹精を実施してもよい。
【００７２】
上述の説明では、仕上げ脱炭精錬工程として、ＶＯＤ法を利用した脱炭処理について説明した。しかしながら、本実施形態における仕上げ脱炭精錬工程（Ｓ４）は、ＶＯＤ法による脱炭処理に限定されない。仕上げ脱炭精錬用反応容器を減圧下に保持できる装置であれば、本実施形態の仕上げ脱炭精錬工程（Ｓ４）を実施できる。たとえば、ＶＯＤ法に代えて、ＶＡＤ法により仕上げ脱炭精錬工程（Ｓ４）を実施してもよいし、ＶＤ（Ｖａｃｕｕｍ  Ｄｅｃａｒｂｕｒｉｚａｔｉｏｎ）法により仕上げ脱炭精錬工程（Ｓ４）を実施してもよい。
【００７３】
仕上げ脱炭精錬工程（Ｓ４）での雰囲気の気圧は特に限定されない。仕上げ脱炭精錬工程（Ｓ４）での好ましい気圧は１００ｔｏｒｒ以下であり、さらに好ましくは８０ｔｏｒｒ以下であり、さらに好ましくは６０ｔｏｒｒ以下であり、さらに好ましくは４０ｔｏｒｒ以下であり、さらに好ましくは２０ｔｏｒｒ以下であり、さらに好ましくは１０ｔｏｒｒ以下である。
【００７４】
仕上げ脱炭精錬工程（Ｓ４）では、溶鋼及びスラグを収納する仕上げ脱炭精錬用反応容器の雰囲気を、大気圧よりも減圧して保持することにより、脱炭処理を実施する。このとき、酸素吹精を実施しなくてよい。ただし、上述のとおり、脱炭処理時の雰囲気を大気圧よりも減圧し、かつ、酸素吹精を実施してもよい。この場合、脱炭処理が促進され、脱炭処理時間を短縮できる。なお、仕上げ脱炭精錬工程（Ｓ４）において、溶鋼にさらにＣｒを添加してもよい。
【００７５】
［Ｃｒ還元処理工程（Ｓ５）］
上述のとおり、仕上げ脱炭精錬工程（Ｓ４）では、スラグ中のＣｒ2Ｏ3を脱炭剤として利用するため、脱炭処理中にスラグ中のＣｒがある程度還元されて溶鋼中に回収される。しかしながら、仕上げ脱炭精錬工程（Ｓ４）後のスラグには、依然として、Ｃｒ2Ｏ3が残存する。Ｃｒ還元処理工程（Ｓ５）では、仕上げ脱炭精錬工程（Ｓ４）後のスラグ中のＣｒを還元し、還元されたＣｒを溶鋼中に回収する。
【００７６】
Ｃｒ還元処理工程（Ｓ５）では、仕上げ脱炭精錬工程（Ｓ４）後の仕上げ脱炭精錬用反応容器内の溶鋼及びスラグに、脱酸剤を添加して、スラグ中のＣｒ酸化物を還元する。ここで、脱酸剤は周知のもので足りる。脱酸剤はたとえば、Ｓｉ、Ａｌ、ＣａＯである。脱酸剤としてＳｉを利用する場合、たとえば、フェロシリコン等を添加する。脱酸剤として、Ａｌを利用する場合、たとえば、金属アルミニウム等を添加する。脱酸剤としてＣａＯを利用する場合、たとえば、生石灰等を添加する。Ｃｒ還元処理工程（Ｓ５）により、スラグ中のＣｒ2Ｏ3が還元され、還元されたＣｒが溶鋼に回収される。
【００７７】
以上の精錬方法により、精錬されたＣｒ含有鋼が製造される。上述の精錬方法を適用した場合、粗脱炭精錬工程（Ｓ２）後に、スラグ中のＣｒ2Ｏ3を還元するためのＣｒ還元処理工程や、スラグを除滓する除滓処理工程を省略することができ、製造コストを抑えることができる。さらに、粗脱炭精錬工程（Ｓ２）にて生成したスラグ中のＣｒ2Ｏ3を脱炭剤として利用して、仕上げ脱炭精錬工程（Ｓ４）を減圧下で実施する。これにより、仕上げ脱炭精錬工程（Ｓ４）において必ずしも酸素吹精を実施する必要がなくなり、製造コストを抑えることができる。また、出鋼工程（Ｓ３）において、粗脱炭精錬用反応容器内のスラグのＣｒ2Ｏ3濃度を質量％で７．０〜１７．５％とし、スラグ塩基度を１．０〜１．６とすることにより、スラグ排出性が高まり、粗脱炭精錬用反応容器から仕上げ脱炭精錬用反応容器にスラグが容易に排出される。そのため、Ｃｒ回収率を高めることができ、精錬工程におけるＣｒ歩留まりを高めることができる。
【００７８】
［精錬工程後の製造工程］
Ｃｒ還元処理工程（Ｓ５）後の溶鋼に対しては、周知の工程を実施してもよい。たとえば、Ｃｒ還元処理工程（Ｓ５）後の溶鋼に対して除滓処理を実施して、溶鋼の液面に浮上しているスラグを除去する。続いて、必要に応じて、溶鋼に対して最終の成分調整を実施する。成分の最終調整はたとえば、ＬＦ（Ｌａｄｌｅ  Ｆｕｒｎａｃｅ）法や、ＬＴ（Ｌａｄｌｅ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）法により実施する。
【００７９】
精錬工程後の溶鋼を周知の方法で鋳造して、Ｃｒ含有鋼材を製造する。たとえば、連続鋳造法により溶鋼からＣｒ含有鋳片を製造する。Ｃｒ含有鋳片はたとえば、スラグ、ブルーム、ビレットである。また、造塊法により、溶鋼からＣｒ含有インゴットを製造してもよい。
【実施例】
【００８０】
以下、実施例により本実施形態のＣｒ含有鋼の精錬方法の一態様の効果をさらに具体的に説明する。実施例での条件は、上述の本実施形態のＣｒ含有鋼の精錬方法の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例である。したがって、本実施形態のＣｒ含有鋼の製造方法は、この一条件例に限定されない。
【００８１】
ＡＰＩ（Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ）規格のＬ８０−１３Ｃｒに相当する化学組成を有する試験番号１〜９の溶鋼を準備した。溶鋼をＡＯＤ炉に収納した後、大気圧下において、ＡＯＤ法による脱炭処理を実施した（粗脱炭精錬工程）。脱炭処理時の条件は、各試験番号で変更した。粗脱炭精錬工程後、ＡＯＤ炉を傾けて、ＡＯＤ炉内の溶鋼及びスラグを取鍋に出鋼した。なお、出鋼直前のスラグ組成を、次の方法で測定した。出鋼前の粗脱炭精錬用反応容器内から、スラグのサンプルを採取した。採取されたスラグのサンプルに対して、蛍光Ｘ線分析装置（ＸＲＦ）を用いて、ＪＩＳ  Ｋ  ０１１９（２００８）に準拠した蛍光Ｘ線分析を実施し、スラグ組成（トータルＦｅ濃度（質量％）、ＳｉＯ2濃度（質量％）、ＭｇＯ濃度（質量％）、ＣａＯ濃度（質量％）、及び、Ｃｒ2Ｏ3濃度（質量％））を求めた。さらに、出鋼直前の粗脱炭精錬用反応容器内の溶鋼温度（℃）を、温度センサー（熱電対）を用いて測定した。得られた溶鋼温度を「出鋼温度」と定義した。
【００８２】
【表１】
2020109203.tif 000003
【００８３】
表１中の「スラグ組成」欄の「Ｔ．Ｆｅ」には、スラグ中の全Ｆｅ濃度（質量％）を示す。ここで、全Ｆｅ濃度とは、スラグに含まれる全てのＦｅの合計濃度を意味する。「スラグ組成」欄の「ＳｉＯ2」欄には、スラグ中のＳｉＯ2濃度（質量％）を示す。「ＭｇＯ」欄には、スラグ中のＭｇＯ濃度（質量％）を示す。「ＣａＯ」欄には、スラグ中のＣａＯ濃度（質量％）を示す。「Ｃｒ2Ｏ3」欄には、スラグ中のＣｒ2Ｏ3濃度（質量％）を示す。「スラグ塩基度」欄には、以下の式で定義されるスラグ塩基度を示す。
スラグ塩基度＝ＣａＯ濃度（質量％）／ＳｉＯ2濃度（質量％）
表１中の「出鋼温度」欄には、上述の出鋼温度（℃）を示す。
【００８４】
さらに、上述の式（Ｂ）を用いて、粗脱炭精錬工程後のスラグ中のＣｒ量（ｋｇ）を求めた。得られた粗脱炭精錬工程後のスラグ中のＣｒ量を、表１中の「酸化Ｃｒ量」欄に示す。
【００８５】
出鋼工程後の溶鋼及びスラグに対して、仕上げ脱炭精錬工程を実施した。本実施例では、仕上げ脱炭精錬工程として図１に示す周知のＶＯＤ装置を利用した。具体的には、溶鋼及びスラグを収納した仕上げ脱炭精錬用反応容器（取鍋）を真空槽に収納した。真空槽内の気圧を１０ｔｏｒｒ以下に減圧したまま保持し、スラグ中のＣｒ2Ｏ3を脱炭剤とする脱炭処理を実施した。なお、酸素吹精は実施しなかった。仕上げ脱炭精錬工程を実施した後、仕上げ脱炭精錬用反応容器内に脱酸剤を添加して、Ｃｒ還元処理工程を実施した。Ｃｒ還元処理工程後、上述の式（Ｃ）を用いて、仕上げ脱炭精錬工程後の回収Ｃｒ量（ｋｇ）を求めた。得られた仕上げ脱炭精錬工程後の回収Ｃｒ量を、表１中の「回収Ｃｒ量」欄に示す。
【００８６】
得られた酸化Ｃｒ量及び回収Ｃｒ量を用いて、上述の式（Ａ）に基づいて、スラグの排出率（％）を求めた。求めたスラグの排出率を表１中の「スラグ排出率」欄に示す。
【００８７】
［試験結果］
表１を参照して、試験番号２、５、７及び８では、出鋼工程でのスラグ中のＣｒ2Ｏ3濃度が７．０〜１７．５％と適切であり、かつ、スラグ塩基度が１．０〜１．６と適切であった。そのため、スラグ排出率が８０％以上であり、粗脱炭精錬用反応容器から、仕上げ脱炭精錬用反応容器へのスラグの排出性が高かった。
【００８８】
一方、試験番号１、３、４、及び、６では、出鋼工程でのスラグ塩基度が１．６を超えた。そのため、スラグ排出率が８０％未満であり、粗脱炭精錬用反応容器から、仕上げ脱炭精錬用反応容器へのスラグの排出性が低かった。スラグの液相率が低く、スラグの流動性が低かったと考えられる。
【００８９】
また、試験番号９では、出鋼工程でのＣｒ2Ｏ3濃度が高すぎ、１７．５％を超えた。そのため、スラグ排出率が８０％未満であり、粗脱炭精錬用反応容器から、仕上げ脱炭精錬用反応容器へのスラグの排出性が低かった。スラグの液相率が低く、スラグの流動性が低かったと考えられる。
【００９０】
以上、本発明の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。したがって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。
【符号の説明】
【００９１】
１  粗脱炭精錬用反応容器
２  仕上げ脱炭精錬用反応容器
３  溶鋼
４  スラグ
５  真空槽
１０，１５  領域
【図１】
2020109203.tif 000004
【図２】
2020109203.tif 000005
【図３】
2020109203.tif 000006
【図４】
2020109203.tif 000007
【図５】
2020109203.tif 000008
【図６】
2020109203.tif 000009
【図７】
2020109203.tif 000010
【図８】
2020109203.tif 000011