(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＨ式真空脱ガス装置を用いた溶鋼の精錬方法において、下記（１）〜（４）式で示される真空槽内溶鋼の撹拌動力エネルギー密度εが下記（５）式を満たすように浸漬管の溶鋼への浸漬深さｌまたは環流ガス流量Ｇを決定することを特徴とする溶鋼の精錬方法。
ε＝［３７１ＧＴ×ｌｎ｛１＋（ρＬｇＨ０／Ｐ）｝］／ＷＶ  ・・・（１）
ＷＶ＝（π・ＤＶ２／４）×Ｈ０×ρＬ／１０００      ・・・（２）
Ｈ０＝ｈＶ＋Ｌ−ｈＧ                              ・・・（３）
ｈＶ＝（Ｐ０−Ｐ）／（ρＬｇ）＋ｌ−Ｌ            ・・・（４）
１．３５×１０５×ＤＵ／ＷＶ＜ε＜２．１×１０４  ・・・（５）
ここで、ε：真空槽内溶鋼の撹拌動力エネルギー密度（ｗａｔｔ／ｔｏｎ）、
Ｇ：環流ガス流量（Ｎｍ３／ｓｅｃ）、
Ｔ：溶鋼温度（Ｋ）、
ρL：溶鋼密度（ｋｇ／ｍ３）、
ｇ：重力加速度（９．８ｍ／ｓｅｃ２）、
ＷＶ：真空槽内の溶鋼質量（ｔｏｎ）、
ＤＶ：真空槽内径（ｍ）、
Ｈ０：環流ガス吹込みノズル位置から静止状態の真空槽溶鋼浴面までの高さ（ｍ）、
Ｐ：真空槽内圧力（Ｐａ）、
Ｐ０：大気圧力（１０１３２５Ｐａ）、
ｈＶ：静止状態の真空槽溶鋼浴面から敷までの高さ（ｍ）、
Ｌ：浸漬管下端から敷までの高さ（ｍ）、
ｈＧ：浸漬管下端から環流ガス吹込みノズル位置までの高さ（ｍ）、
ｌ：浸漬管の溶鋼への浸漬深さ（ｍ）、
ＤＵ：上昇管内径（ｍ）
を表す。
【請求項２】
前記撹拌動力エネルギー密度εが下記（６）式を満たすように浸漬管の溶鋼への浸漬深さｌまたは環流ガス流量Ｇを決定することを特徴とする請求項１に記載の溶鋼の精錬方法。
１．３５×１０５×ＤＵ／ＷＶ＜ε＜１．０×１０４  ・・・（６）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＲＨ式真空脱ガス装置を用いた溶鋼の精錬方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶鋼を取鍋精錬し真空脱ガス処理を施す手段としては、ＶＯＤ、ＶＴＤなど各種タイプのものが知られている。鋼材の高級化ならびにその需要の増加に伴い真空脱ガス処理を要する鋼種、量は増加する傾向にある。そこで、その処理に要する時間を短縮して脱ガス処理能力の向上および転炉温度低下による鉄鋼製造コスト低減が強く望まれる状況にある。そのような要請から、真空脱ガス処理を行うに際し、ＲＨ（Ｒｈｅｉｎｓｔａｈｌ−Ｈｅｒａｅｕｓ）式真空脱ガス装置が多く用いられている。【０００３】
このＲＨ式真空脱ガス装置１は、図１に示すように上昇側浸漬管８および下降側浸漬管９を有している。この上昇側浸漬管８、下降側浸漬管９を取鍋２内の溶鋼３に浸漬し、脱ガス真空槽５内を、ダクト１１を通して排気口から減圧装置（図示せず）により排気して減圧することにより溶鋼３を吸い上げる。そして環流用ガス吹き込み管１０を備えた上昇側浸漬管８に、該環流用ガス吹き込み管１０より環流ガスを吹き込む。還流ガスにはアルゴンガス等の不活性ガスを使用することが多い。そして、そのガス浮上力を利用して溶鋼３を上昇させ脱ガス真空槽５に導き、下降側浸漬管９より下降させて溶鋼３を循環し、脱ガス処理するものである。【０００４】
このＲＨ式真空脱ガス装置を用いた精錬には、真空下での脱炭処理（以下「真空脱炭処理」と呼ぶ）や水素や窒素などの脱ガス処理が挙げられる。真空脱炭処理における脱炭速度や脱ガス処理における脱ガス速度を促進させるには、環流量の増加が効果的であり、環流量を増加させるための方法が多数提案されている。【０００５】
例えば、特許文献１には、溶鋼の循環用に２００℃ないし１０００℃に加熱した不活性ガスを圧力０．５ＭＰａ以上で吹き込む方法が提案されている。【０００６】
また、特許文献２には、脱ガス槽を下方に延長して下向きに開口した外側浸漬筒を設け、この外側浸漬筒の内部に同心に上下方向に開口した内側浸漬筒を配設し、内側浸漬筒に設けた環流ガス吹き込み口からアルゴンガスを吹き込んで溶鋼を上昇させる上昇流路とする一方、内側浸漬筒と外側浸漬筒との間を溶鋼の下降流路とし、断面積の大きい上昇流路および下降流路を形成することにより、溶鋼の環流量を増大する方法が提案されている。【０００７】
脱ガス装置における環流量は、一般的に非特許文献１に開示されている下記（Ａ）式で計算されることが多い。
Ｑｃ＝Ｋ×Ｇ１／３×Ｄ４／３×｛ｌｎ（Ｐ０／Ｐ）｝１／３／（ρｌ／１０００）・・・（Ａ）
ただし、Ｑｃ：溶鋼計算環流量（溶鋼ｍ３／ｍｉｎ）、Ｇ：環流ガス流量（Ｎｍ３／ｓｅｃ）、Ｄ：浸漬管内径（ｍ）、Ｐ：真空槽内圧力（Ｐａ）、Ｐ０：大気圧力（１０１３２５Ｐａ）、ρｌ：溶鋼密度（ｋｇ／ｍ３）である。【０００８】
Ｋは様々な操業条件における実験結果から得られるフィッティングパラメータであり、非特許文献２において溶鋼条件ではおよそＫ＝４４６．３と報告されている。（Ａ）式において、浸漬管内径Ｄのべき指数は環流ガス流量Ｇのそれより大きいことから、溶鋼計算環流量Ｑｃを増大させるには浸漬管内径を増加させた方が環流ガス流量を増加させるよりも効果的であることがわかる。一般に、脱ガス反応効率を向上させるための手段として浸漬管の内径を拡大し、これによって溶鋼の環流量を増大するのが有効であることが知られている。【０００９】
ここで、浸漬管の内径は脱ガス槽のサイズに制約を受けるため、浸漬管内径を拡大するためには多くの場合脱ガス槽の拡大を同時に行う必要がある。しかし脱ガス槽の寸法は取鍋や付帯設備から制約を受ける。そのため、単純に真円状のまま均等に拡大することが設備上難しい場合には、脱ガス槽の形状を環流方向、すなわち上昇管から下降管へ向かう方向へのみ拡大した楕円型として、長軸方向への拡大に対応するように浸漬管を拡大させるといった手法が取られる。【００１０】
特許文献３には、横断面形状が楕円型であり、長軸方向に一対の環流管を配設する脱ガス槽構造が提案されている。この技術を用いた脱ガス槽を用いて真空精錬を行うことで、真脱ガス槽内溶鋼流れにおける淀み部がなくなり、溶鋼の停滞およびスラグの滞留がなくなることで脱炭速度が向上するとしている。【００１１】
また、特許文献４には、上昇側浸漬管に設けられた環流用ガス吹き込み管の設置位置より上方の内周面に，超音波加振子を設け、不活性ガスの気泡を微細化する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００７−３１８２０号公報
【特許文献２】特開平０８−２６９５３４号公報
【特許文献３】特開平０４−２７２１２０号公報
【特許文献４】特開平０２−１７３２０５号公報
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】桑原達郎ら：鉄と鋼、Ｖｏｌ．７３（１９８７）ＰＳ１７６
【非特許文献２】桑原達郎ら：ＩＳＩＪ、Ｖｏｌ．２８（１９８８）Ｐ３０５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上記従来技術には以下の問題がある。
特許文献１に開示の方法では、不活性ガスを予熱するための設備が必要であり、それにより処理コストが高くなるという問題点を抱えていた。【００１５】
また、特許文献２に開示の方法では、外側浸漬筒と内側浸漬筒が必要であり、装置が複雑になるばかりでなく、環流ガス配管を脱ガス槽経由で内側浸漬筒に通す必要があるため、脱ガス槽に対し内側浸漬筒のみを取り外し交換することが不可能であり、浸漬筒の交換時に下部槽ごと交換する必要があるため、耐火物コストが大幅に高くなる問題がある。【００１６】
また、特許文献３に開示の技術では、脱ガス槽を楕円型構造とするためには、新規に脱ガス槽の鉄皮を製作する必要があり、導入に大きなコストや時間がかかる問題がある。【００１７】
また、特許文献４に開示の方法では、超音波加振子や超音波の発信装置などが必要であり、装置が複雑になるばかりでなく、装置コストや浸漬管コストの上昇が避けられない。【００１８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、ＲＨ式真空脱ガス装置を用いて溶鋼精錬を行う際に、新規に設備投資を必要とせず、処理コストを増加させることなく、環流量を増加させ得る溶鋼の精錬方法を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
発明者らは、上記課題を解決すべく、操業条件およびＲＨ式真空脱ガス装置の形状が脱ガス槽内の流動に与える影響に着目し、種々実験を重ねた結果、上昇管へ吹き込まれた環流ガスの持つエネルギーが主に真空槽浴内で散逸しており、操業条件を変更しエネルギー散逸量を低減することで、環流量を増加可能であることを知見した。本発明は上記知見に基づきなされたものであり、その要旨は以下のとおりである。【００２０】
上記課題を有利に解決する本発明の溶鋼の精錬方法は、ＲＨ式真空脱ガス装置を用いた溶鋼の精錬方法において、下記（１）〜（４）式で示される真空槽内溶鋼の撹拌動力エネルギー密度εが下記（５）式（式中、ε：真空槽内溶鋼の撹拌動力エネルギー密度（ｗａｔｔ／ｔｏｎ）、Ｇ：環流ガス流量（Ｎｍ３／ｓｅｃ）、Ｔ：溶鋼温度（Ｋ）、ρL：溶鋼密度（ｋｇ／ｍ３）、ｇ：重力加速度（９．８ｍ／ｓｅｃ２）、ＷＶ：真空槽内の溶鋼質量（ｔｏｎ）、ＤＶ：真空槽内径（ｍ）、Ｈ０：環流ガス吹込みノズル位置から静止状態の真空槽溶鋼浴面までの高さ（ｍ）、Ｐ：真空槽内圧力（Ｐａ）、Ｐ０：大気圧力（１０１３２５Ｐａ）、ｈＶ：静止状態の真空槽溶鋼浴面から敷までの高さ（ｍ）、Ｌ：浸漬管下端から敷までの高さ（ｍ）、ｈＧ：浸漬管下端から環流ガス吹込みノズル位置までの高さ（ｍ）、ｌ：浸漬管の溶鋼への浸漬深さ（ｍ）、ＤＵ：上昇管内径（ｍ）を表す。）を満たすように浸漬管の溶鋼への浸漬深さｌまたは環流ガス流量Ｇを決定することを特徴とする。
ε＝［３７１ＧＴ×ｌｎ｛１＋（ρＬｇＨ０／Ｐ）｝］／ＷＶ  ・・・（１）
ＷＶ＝（π・ＤＶ２／４）×Ｈ０×ρＬ／１０００      ・・・（２）
Ｈ０＝ｈＶ＋Ｌ−ｈＧ                              ・・・（３）
ｈＶ＝（Ｐ０−Ｐ）／（ρＬｇ）＋ｌ−Ｌ            ・・・（４）
１．３５×１０５×ＤＵ／ＷＶ＜ε＜２．１×１０４  ・・・（５）【００２１】
なお、本発明にかかる溶鋼の精錬方法は、前記撹拌動力エネルギー密度εが下記（６）式を満たすように浸漬管の溶鋼への浸漬深さｌまたは環流ガス流量Ｇを決定すること、がより好ましい解決手段になり得るものと考えられる。
１．３５×１０５×ＤＵ／ＷＶ＜ε＜１．０×１０４    ・・・（６）
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、ＲＨ式真空脱ガス装置を用いて溶鋼精錬を行う際に、新規に設備投資を必要とせず、処理コストを増加させることなく、環流量を増加させることが可能となり、処理時間の短縮に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】ＲＨ式真空脱ガス装置の一例を示す概略縦断面図である。
【図２】本発明の概念を表す上記ＲＨ式真空脱ガス装置の拡大断面図である。
【図３】水モデル実験における真空槽内液体の攪拌動力エネルギー密度εに対する規格化環流量の関係を示すグラフである。
【図４】浸漬管径および真空槽内径の異なるＲＨ式真空脱ガス装置における、撹拌動力エネルギーＥと、（Ａ）式を用いて求めた溶鋼計算環流量ＱＣに対する溶鋼実測環流量ＱＥの比ＱＥ／ＱＣの関係を示すグラフである。
【図５】上昇管径ＤＵと最低撹拌動力エネルギーＥｍｉｎの関係を示すグラフである。
【図６】実操業における真空槽内溶鋼の攪拌動力エネルギー密度εに対する、溶鋼計算環流量ＱＣと溶鋼実測環流量ＱＥとの比ＱＥ／ＱＣの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明を好ましい実施形態に基づき説明するにあたり、まず、本発明に至った検討結果について説明する。図１は、本発明の一実施形態の溶鋼の精錬方法に用いるＲＨ式真空脱ガス装置の一例を示す概略縦断面図である。
【００２５】
図１において、符号１はＲＨ式真空脱ガス装置、２は取鍋、３は溶鋼、４はスラグ、５は真空槽、６は上部槽、７は下部槽、８は上昇側浸漬管(上昇管）、９は下降側浸漬管（下降管）、１０は環流用ガス吹き込み管、１１はダクト、１２は原料投入口、１３は上吹きランスである。真空槽５は、上部槽６と下部槽７とから構成され、また、上吹きランス１３は、真空槽内の溶鋼に酸素ガスや媒溶剤を吹き付けて添加する装置であり、真空槽５の上部に設置され、真空槽５の内部で上下移動が可能となっている。
【００２６】
ＲＨ式真空脱ガス装置１では、溶鋼３を収容した取鍋２を昇降装置（図示せず）にて上昇させ、上昇側浸漬管８および下降側浸漬管９を取鍋内の溶鋼３に浸漬させる。そして、真空槽５の内部をダクト１１に連結される排気装置（図示せず）にて排気して真空槽５の内部を減圧するとともに、環流用ガス吹き込み管１０から上昇側浸漬管８の内部に環流用ガスを吹き込む。真空槽５の内部が減圧されると、取鍋内の溶鋼３は、大気圧と真空槽内の圧力（真空度）との差に比例して上昇し、真空槽内に流入する。同時に、環流用ガス吹き込み管１０から吹き込まれる環流用ガスによるガスリフト効果によって、溶鋼３は、環流用ガスとともに上昇側浸漬管８を上昇して真空槽５の内部に流入する。その後、下降側浸漬管９を経由して取鍋２に戻る流れ、所謂、環流を形成してＲＨ式真空脱ガス精錬が施される。溶鋼３は、真空槽内で減圧下の雰囲気に曝され、溶鋼中のガス成分が真空槽内の雰囲気に移動し、溶鋼３の脱ガス反応が進行する。
【００２７】
ＲＨ式真空脱ガス装置を模擬した水モデル実験において、操業条件を種々変更することで溶鋼の環流量を向上させることを検討した。ここで、水モデルを用いたのは、下記理由による。溶鋼は水に比べて重いが粘性も大きく、溶鋼と水とは動粘度がほぼ同じである。それゆえ、水を用いてフルスケール（スケール比１．０）で模擬した場合、溶鋼に対してフルード数とレイノルズ数との２つの無次元数を一致させることができる。すなわち、水を用いたフルスケールの模擬方法においては、重力と慣性力および粘性力の影響に関して、溶鋼の流動を再現できるからである。その結果、上昇管中に吹き込まれた環流ガスによる真空槽内液体の撹拌動力エネルギー密度εを適切な範囲に制御することで、効率よく環流量を増大できることを知見した。
ただし、真空槽内溶鋼の撹拌動力エネルギー密度εは以下の（１）〜（４）式で表される。
ε＝［３７１ＧＴ×ｌｎ｛１＋（ρＬｇＨ０／Ｐ）｝］／ＷＶ  ・・・（１）
ＷＶ＝（π・ＤＶ２／４）×Ｈ０×ρＬ／１０００            ・・・（２）
Ｈ０＝ｈＶ＋Ｌ−ｈＧ                                    ・・・（３）
ｈＶ＝（Ｐ０−Ｐ）／（ρＬｇ）＋ｌ−Ｌ                  ・・・（４）
ここで、ε：真空槽内溶鋼の撹拌動力エネルギー密度（ｗａｔｔ／ｔｏｎ）、
Ｇ：環流ガス流量（Ｎｍ３／ｓｅｃ）、
Ｔ：溶鋼温度（Ｋ）、
ρL：溶鋼密度（ｋｇ／ｍ３）、
ｇ：重力加速度（９．８ｍ／ｓｅｃ２）、
ＷＶ：真空槽内の溶鋼質量（ｔｏｎ）、
ＤＶ：真空槽内径（ｍ）、
Ｈ０：環流ガス吹込みノズル位置から静止状態の真空槽溶鋼浴面までの高さ（ｍ）、
Ｐ：真空槽内圧力（Ｐａ）、
Ｐ０：大気圧力（１０１３２５Ｐａ）、
ｈＶ：静止状態の真空槽溶鋼浴面から敷までの高さ（ｍ）、
Ｌ：浸漬管下端から敷までの高さ（ｍ）、
ｈＧ：浸漬管下端から環流ガス吹込みノズル位置までの高さ（ｍ）、
ｌ：浸漬管の溶鋼への浸漬深さ（ｍ）
を表す。
【００２８】
図２は、本発明の概念を表す上記ＲＨ式真空脱ガス装置の拡大断面図である。図２に、上記（１）〜（４）で用いるＲＨ式真空脱ガス装置の各寸法に関する記号を図示した。
【００２９】
（４）式において、浸漬管の溶鋼への浸漬深さｌは、下記（Ｂ）式で定義する。
ｌ＝ｌＬ−ｌＦＢ−ｌＬＶ      ・・・（Ｂ）
ここで、ｌＬ：取鍋上端から取鍋底までの距離（ｍ）、：
ｌＦＢ：取鍋上端から取鍋内溶鋼面までの距離（ｍ）、
ｌＬＶ:浸漬管下端から取鍋底までの距離（ｍ）
である。
ただし、ｌＦＢは溶鋼レベル計を用いて溶鋼面高さを測定することや、金属棒を取鍋内溶鋼に浸漬させ、溶解した部分の長さを測定することなどにより求める。ｌＬＶについては、制御系から得られる取鍋と真空槽の相対距離から求める。
【００３０】
水モデル実験において、真空槽内の水の浴深を種々変更し、下降管流速の測定により各水準における環流量を求めた。図３に水モデル実験における真空槽内液体の撹拌動力エネルギー密度εに対する規格化環流量の関係を示す。ただし、規格化環流量は最も環流量が小さい水準に対する比とした。実験の結果、環流ガス流量が一定の場合においては、真空槽内液体の撹拌動力エネルギー密度εの減少に伴い、環流量が増大することを知見した。
【００３１】
上記のように環流量が変動する理由は、真空槽内溶鋼の撹拌動力エネルギー密度εが小さい場合には浴面攪乱が小さくなり、溶鋼界面を変動させるエネルギーとして消費されるエネルギー比率が小さくなることで、環流ガスの持つエネルギーのうち環流に寄与するエネルギーの比率が相対的に増大し、環流量が増加するためである。
【００３２】
また、真空槽内溶鋼の撹拌動力エネルギー密度εが十分小さい場合であっても、上昇管内径ＤＵ（ｍ）に対し、下記（Ｃ）式で示される撹拌動力エネルギーＥ（ｗａｔｔ）が小さい場合には、リフトポンプ効果が十分に発揮されず、環流量が減少してしまう。
Ｅ＝[３７１ＧＴ×ｌｎ｛１＋(ρＬｇＨ０／Ｐ)｝]  (＝ε・ＷＶ)  ・・・（Ｃ）
【００３３】
図４に、浸漬管径および真空槽内径の異なるＲＨ式真空脱ガス装置における、撹拌動力エネルギーＥと、（Ａ）式を用いて求めた溶鋼計算環流量ＱＣに対する溶鋼実測環流量ＱＥ（溶鋼ｍ３／ｍｉｎ）の比ＱＥ／ＱＣの関係を示す。ただし溶鋼実測環流量ＱＥは、処理中にトレーサーとして銅を真空槽から添加して、均一混合時間τ（ｓｅｃ）を測定し、得られた均一混合時間τから後述の関係式で算出した。（Ａ）式において、定数ＫはＫ＝４４６．３として計算した。撹拌動力エネルギーＥが一定値以上の範囲では、撹拌動力エネルギーＥの低下に伴い、真空槽内溶鋼の撹拌動力エネルギー密度εも低下するためにエネルギー効率が増大して環流量が増加する。一方、撹拌動力エネルギーＥが一定の値Ｅｍｉｎ以下になると、上昇管径ＤＵに対しガスのリフトポンプ効果が不足することで環流不良となりＱＥ／ＱＣは減少する。ここで、Ｅｍｉｎを最低撹拌動力エネルギーと定義し、上昇管径ＤＵとＥｍｉｎの関係を図５に示す。図５の関係より得られた、上昇管径ＤＵとＥｍｉｎの関係の比例近似における比例定数から、ＲＨ式真空脱ガス装置における正常な環流に必要な撹拌動力エネルギーＥの条件を下記（７）式のように定義した。
１．３５×１０５×ＤＵ≦Ｅ    ・・・（７）
また、ε＝Ｅ／ＷＶの関係を用いると、（７）式は下記（８）式のように変形される。
１．３５×１０５×ＤＵ／ＷＶ＜ε    ・・・（８）
【００３４】
さらに、同様のＲＨ式真空脱ガス装置について、種々の条件で環流量を測定しＱＥ／ＱＣを評価した結果、真空槽内溶鋼の撹拌動力エネルギー密度εが２．１×１０４未満の場合に、ＱＥ／ＱＣが大きく増大し、１．１を上回ることが分かった。真空槽内溶鋼の撹拌動力エネルギー密度εとＱＥ／ＱＣの関係を図６に示す。ただし図６中において、（８）式を満たさない条件のものは除いている。
【００３５】
この結果より、環流量を増大させるためのεの条件として（９）式が得られる
ε＜２．１×１０４    ・・・（９）
（８）式及び（９）式より、環流ガスのエネルギー効率を増大させ、環流量を増加させるために必要な撹拌動力エネルギー密度εの条件として（５）式が得られる。
１．３５×１０５×ＤＵ／ＷＶ  ＜  ε  ＜２．１×１０４    ・・・（５）
また、（７）式を満たす範囲で真空槽内溶鋼の撹拌動力エネルギー密度εをさらに減少させるとＱＥ／ＱＣはさらに増大し、εが１．０×１０４未満の領域では１．２を上回る。したがって、εの値は、１．０×１０４未満とすることがより望ましい。以上の条件を式で示すと（６）式のようになる。
１．３５×１０５×ＤＵ／ＷＶ＜  ε  ＜１．０×１０４    ・・・（６）
【００３６】
真空槽内の撹拌動力エネルギー密度εを（５）式または（６）式の範囲に制御するためのパラメータは、装置寸法を除けば環流ガス流量Ｇ、真空度Ｐ、溶鋼への浸漬管浸漬深さｌであるが、真空度を低下させると本来の目的である脱ガスの反応速度が減少またはゼロになってしまうため、環流ガス流量Ｇまたは溶鋼への浸漬管浸漬深さｌを変更し、制御を行うことが望ましい。
【００３７】
以上説明したように、本発明によれば、新規に設備投資を必要とせず、処理コストを増加させることなく、溶鋼環流量を増加させることが可能となる。
【実施例】
【００３８】
転炉で吹錬した３００トンの溶鋼に対し、ＲＨ式真空脱ガス装置を用いて真空精錬を行った。この時、装置寸法と操業条件から（１）式ないし（４）式によりεを計算し、溶鋼への浸漬管浸漬深さｌを０．３ｍ〜０．９ｍの範囲で調整することで、（５）式または（６）式を満たすようにした。ただし、脱ガス槽として、真空槽断面積ＳＡ=３．１４ｍ２、上昇管内径ＤＵ＝０．６ｍの脱ガス槽（Ａ槽）または真空槽断面積ＳＡ＝３．８ｍ２、上昇管内径ＤＵ＝０．８ｍの脱ガス槽（Ｂ槽）を使用した。また、操業条件について、真空度Ｐは１３３Ｐａとし、環流ガス流量Ｇは０．０２０Ｎｍ３／ｓｅｃ、０．０２７Ｎｍ３／ｓｅｃ、０．０３７Ｎｍ３／ｓｅｃまたは０．０５０Ｎｍ３／ｓｅｃのいずれかの流量で処理中一定に保持した。また、環流中にトレーサーとして銅を真空槽から添加し、均一混合時間τ（ｓｅｃ）を測定し、得られた均一混合時間τから溶鋼実測環流量ＱＥを算出した。均一混合時間τと溶鋼実測環流量ＱＥの関係は下記（Ｄ）、（Ｅ）および（Ｆ）式で表される。
τ＝８００×ε−０．４５                ・・・（Ｄ）
εL＝８．３３×１０−３×ρＱＥｖ２／ＷL  ・・・（Ｅ）
ｖ＝ＱＥ／（１５πＤ２）            ・・・（Ｆ）
ここで、εL：取鍋溶鋼の攪拌動力密度（ｗａｔｔ／ｔｏｎ）、ｖ：下降管における溶鋼流速（ｍ／ｓｅｃ）、ＷL：取鍋内溶鋼量（ｔｏｎ）である。
さらに（Ａ）式を用いて溶鋼計算環流量ＱＣを求め、それぞれのチャージについてＱＥ／ＱＣを算出した。ただし（Ａ）式における定数ＫはＫ＝４４６．３とした。用いた溶鋼の成分組成は、Ｃ：０．０４〜０．０６質量％、Ｓｉ：０．０５質量％以下、Ｍｎ：０．３質量％以下、Ｐ：０．０２質量％以下、Ｓ：０．００３質量％以下であり、処理前の溶鋼温度は１６４０〜１６７０℃であった。【００３９】
実験結果を表１に示す。各種操業条件や装置寸法の差に関わらず、（５）式を満たす領域においては、溶鋼計算環流量ＱＣに対する溶鋼実測環流量ＱＥの比が１．１倍以上となる良好な結果となった。さらに、（６）式を満たす範囲においては、（５）式しか満たさない場合に対しさらに環流量が増大し、安定してＱＥ／ＱＣが１.２倍以上となるさらに良好な結果が得られた。【００４０】
【表１】
0006989067.tif 000002
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明の溶鋼の精錬方法は、ＲＨ式真空脱ガス装置の環流量を最適化できるので、効率よく真空脱炭処理や真空脱ガス処理を施すことができ、産業上有用である。
【符号の説明】
【００４２】
１  ＲＨ式真空脱ガス装置
２  取鍋
３  溶鋼
４  スラグ
５  真空槽
６  上部槽
７  下部槽
８  上昇側浸漬管(上昇管）
９  下降側浸漬管（下降管）
１０  環流用ガス吹き込み管
１１  ダクト
１２  原料投入口
１３  上吹きランス
【要約】
ＲＨ式真空脱ガス装置を用いて環流量を増加させる溶鋼の精錬方法を提供する。真空槽内溶鋼の撹拌動力エネルギー密度εが下記式（式中、Ｇ：環流ガス流量、Ｔ：溶鋼温度、ρL：溶鋼密度、ｇ：重力加速度、Ｈ０：環流ガス吹込みノズル位置から静止状態の真空槽溶鋼浴面までの高さ、Ｐ：真空槽内圧力、Ｐ０：大気圧力、ｈＶ：静止状態の真空槽溶鋼浴面から敷までの高さ、Ｌ：浸漬管下端から敷までの高さ、ｈＧ：浸漬管下端から環流ガス吹込みノズル位置までの高さ、ｌ： 浸漬管の溶鋼への浸漬深さ、ＤＵ：上昇管内径を表す。）を満たすように浸漬管の溶鋼への浸漬深さｌまたは環流ガス流量Ｇを決定する。ε＝［３７１ＧＴ×ｌｎ｛１＋（ρＬｇＨ０／Ｐ）｝］／ＷＶ、ＷＶ＝（π・ＤＶ２／４）×Ｈ０×ρＬ／１０００、Ｈ０＝ｈＶ＋Ｌ−ｈＧ、ｈＶ＝（Ｐ０−Ｐ）／（ρＬｇ）＋ｌ−Ｌ、１．３５×１０５×ＤＵ／ＷＶ＜ε＜２．１×１０４【図１】
0006989067.tif 000003
【図２】
0006989067.tif 000004
【図３】
0006989067.tif 000005
【図４】
0006989067.tif 000006
【図５】
0006989067.tif 000007
【図６】
0006989067.tif 000008