(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶鋼を上昇または下降させる２本の浸漬管を備えるＲＨ真空脱ガス装置を用いて取鍋内の溶鋼を循環処理する際に、該取鍋内の溶鋼の表面からの深さが５〜５０cmの位置から、不活性ガスを１０〜３００Ｎｌ/minの流量で溶鋼中に流すこと（ただし、前記浸漬管の外周面から外向きに流すことを除く）により取鍋内スラグを改質することを特徴とする溶製方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、取鍋内スラグ中のＦｅＯ、Ｆｅ２  Ｏ３  およびＭｎＯの酸化物（以下、低級酸化物ともいう）の低減方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
低級酸化物がスラグ中に存在すると、溶鋼中の金属、例えば、Ａｌ、Ｓｉ等と酸化還元反応を起こし易く、溶鋼中の介在物量が増大し、製品に欠陥を生じる原因となる。
酸化還元反応による介在物量増大は、低級酸化物中の酸素が溶鋼中のＡｌなどの酸化され易い成分と反応し、アルミナ介在物等が生成することにより進行する。
【０００３】
また、スラグ中の低級酸化物は、溶鋼の脱硫反応の阻害やＣａ等の合金歩留の低下などの悪影響を与えるため、スラグ中のＦｅＯ、Ｆｅ２  Ｏ３  およびＭｎＯを合計した濃度（以下、単に低級酸化物濃度ともいう）は、５重量％以下、望ましくは１重量％（以下、単に％で重量％を表す）以下であることが、これらの悪影響を回避するために必要であるとされている。
これまでに、スラグ中の低級酸化物濃度の低減（以下、スラグ改質ともいう）方法が多数提案されてきた。
【０００４】
スラグ改質は、転炉出鋼時のスラグ改質と、出鋼後の取鍋でのスラグ改質とに大別される。
出鋼時のスラグ改質は、転炉から溶鋼を取鍋に移すときの溶鋼の落下流に、スラグ改質剤を添加し、落下流の攪拌力を利用してスラグ改質を行うものである。
【０００５】
取鍋でのスラグ改質は、スラグ改質剤を添加後、溶鋼中に２０００〜５０００Ｎｌ／ｍｉｎの大流量のアルゴンガス等の不活性ガスを吹き込んでガス攪拌し、スラグ改質を行うものである。
この不活性ガスの大流量の吹き込み操作は、真空脱ガス処理後にも行われることがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
出鋼時、または、出鋼後の取鍋における真空脱ガス処理前に、スラグ改質を行うと、スラグ改質後、スラグ中の低級酸化物濃度が再度上昇するという問題がある。
【０００７】
低級酸化物濃度が上昇する理由は、真空脱ガス処理により溶鋼温度を高める昇熱処理を実施する場合、または、真空脱炭を高速化する必要がある場合に、酸素ガスを溶鋼に付与する操作を行うが、溶鋼に酸素を付与した際に、スラグも酸化され、スラグ中の低級酸化物濃度が上昇するからである。
【０００８】
上記のスラグ中の低級酸化物濃度が再度上昇する問題の改善策として、真空脱ガス処理後に、ガス攪拌によるスラグ改質が行われる。
しかし、ガス攪拌の所要時間は５〜７分であるが、取鍋の移動時間を考慮すると１０〜２０分を要する。これは、総処理時間の延長となり、製造コスト悪化および生産性低下の大きな要因となり好ましくない。
【０００９】
また、不活性ガスが、大流量必要であり、ガス攪拌時のスラグ巻き込みにより、介在物個数が増大するおそれがあり問題である。
特開平６−１７９９０７号公報に、ＲＨ真空脱ガス装置でスラグ改質をはかる方法として、取鍋を正転逆転させる操作を行うことにより、浸漬管でスラグを攪拌する方法が提案されている。
【００１０】
しかし、この方法は、スラグ層に浸漬させた浸漬管でスラグを攪拌する操作を行うため、ＲＨ真空脱ガス処理（以下、単にＲＨ処理ともいう）中にスラグ改質を行うことは困難であり、前記と同様に、総処理時間の延長を招き好ましくない。
【００１１】
本発明の目的は、総処理時間の延長を招くことなく、ＲＨ処理時間内に行うことができ、スラグ巻き込み等の問題を生じずにスラグ改質を行うことができる溶製方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、ＲＨ処理中にスラグ改質を行う方法について検討を重ね、以下の知見を得た。
【００１３】
（Ａ）Ａｌ脱酸鋼（Ａｌ濃度０．０４％）を対象に、ＲＨ処理中の取鍋内スラグ直下の溶鋼のＡｌ濃度を調査した結果、ＲＨ処理開始直後から、Ａｌ濃度は急激に減少し、ＲＨ処理開始３分後には、０．００５％以下と当初の濃度の約１／１０に低下した。
【００１４】
この低下原因は、スラグ中の低級酸化物と、スラグ直下の溶鋼中のＡｌとが反応したことにより、スラグ直下の溶鋼中のＡｌが消費され、ＲＨ処理時の溶鋼の流れ（以下、溶鋼循環流ともいう）からスラグ直下の溶鋼にＡｌの供給が、ほとんどなされないためであると推定できる。
すなわち、溶鋼循環流の影響が、スラグ直下の溶鋼までに及ばない状態、すなわち、スラグ直下の溶鋼の流れが停滞した状態にあると推定できる。
【００１５】
（Ｂ）スラグ直下の溶鋼に、溶鋼循環流と合流できるだけの攪拌力を与えることができれば、溶鋼循環流中のＡｌをスラグ直下の溶鋼に継続的に供給することが可能となる。
しかも、溶鋼中の溶鋼脱酸用Ａｌが使用できるため、スラグ改質を低コストで行うことができる可能性がある。
【００１６】
以下に、上記の着想を基に、溶鋼の深さ３ｍの取鍋（Ａｌ脱酸鋼３００ｔｏｎ  、スラグ量２０ｋｇ／ｔｏｎ）に、ＲＨ真空脱ガス装置を上置きし、スラグ直下の溶鋼表面付近を、ガス攪拌した試験結果について述べる。
【００１７】
ガス攪拌用のガス種は、不活性ガスであればよいが、以下の試験では、全てアルゴンガスを使用した。
図１は、試験を行ったガス攪拌の場所：Ａ点と、スラグ中の低級酸化物濃度のサンプル採取場所：Ｂ点とを概念的に示すＲＨ真空脱ガス装置の平面図である。
【００１８】
ガス攪拌の場所：Ａ点は、上昇管１０および下降管１１の浸漬している取鍋１２の取鍋中心Ｃと取鍋下端Ｅの中点の位置であり、サンプル採取場所：Ｂ点は、取鍋中心Ｃと取鍋上端Ｄの中点の位置である。
【００１９】
図２は、Ａ点でのランス浸漬深さ：溶鋼表面から３０ｃｍの一定条件下、アルゴンガス流量とＢ点でのスラグ中の低級酸化物濃度との関係を示すグラフである。なお、Ｂ点のスラグ深さ方向の位置は、溶鋼表面からの高さで、約１ｃｍであり、以下の各試験におけるスラグ深さ方向の位置も、全て、同じ位置とした。
【００２０】
図２に示すように、アルゴンガス流量が、１０〜３１０Ｎｌ／ｍｉｎであると、スラグ中の低級酸化物の濃度の低減速度は大きい。
アルゴンガス流量が、１０Ｎｌ／ｍｉｎ未満であると溶鋼攪拌力が弱く、溶鋼循環流との合流が困難となり、溶鋼循環流中のＡｌ供給が不十分であったと推定でき、スラグ中の低級酸化物濃度は、ほとんど低下しなかった。
【００２１】
また、アルゴンガス流量が３００Ｎｌ／ｍｉｎを越えて大きくしても、濃度の低減速度は、３００Ｎｌ／ｍｉｎと同じであった。
しかし、アルゴンガス流量が３００Ｎｌ／ｍｉｎを越えると、スラグの溶鋼への巻き込み現象が顕著になり、介在物が増加するという問題が生じた。
従って、アルゴンガス流量は、１０〜３００Ｎｌ／ｍｉｎが望ましい。
【００２２】
図３は、Ａ点のアルゴンガス流量：４０Ｎｌ／ｍｉｎの一定条件下、ランス浸漬深さとＢ点でのスラグ中の低級酸化物濃度との関係を示すグラフである。
図３に示すように、ランスの浸漬深さが、５〜５０ｃｍであると、スラグ中の低級酸化物の濃度の低減速度は大きい。
【００２３】
ランスの浸漬深さが深さ５ｃｍ未満であると、攪拌力が溶鋼表面付近の全体に波及しないと推定でき、スラグ改質はほとんど進行しなかった。
また、浸漬深さが５０ｃｍを越えて深くなると、ガス攪拌が溶鋼循環流の影響を強く受け、溶鋼表面付近の攪拌効果を発揮できないと推定できた。
【００２４】
図４は、スラグ中の低級酸化物濃度のサンプル採取位置による差を調査する目的で、試験を行ったときのサンプル採取場所（１から９）を概念的に示す平面図である。
図４に示すように、サンプル採取場所は、前記Ｂ点の上部から時計周りに１から８の位置と、前記Ｃ点に相当する取鍋の中心である９とした。
【００２５】
図５は、Ａ点でのランス浸漬深さ：溶鋼表面から３０ｃｍの一定条件下、アルゴンガス流量１０および３００Ｎｌ／ｍｉｎの２条件で、４分間アルゴンガス吹き込んだときのサンプル採取場所１から９におけるスラグ中の低級酸化物濃度を測定した結果を示すグラフである。
【００２６】
図５に示すように、サンプル採取場所１から９におけるスラグ中の低級酸化物濃度のバラツキは小さく、ガス攪拌の攪拌効果は広域にわたっていることが認められた。
【００２７】
加えて、溶鋼脱酸用のＡｌを使用してスラグ改質を行うため、高価なスラグ改質剤が不要であり、少量の不活性ガスによるガス攪拌でスラグ改質効果を発揮できるため、処理コストも大幅に低減可能である。
【００２８】
本発明は、以上の知見に基づいてなされたもので、その要旨は、「溶鋼を上昇または下降させる２本の浸漬管を備えるＲＨ真空脱ガス装置を用いて取鍋内の溶鋼を循環処理する際に、該取鍋内の溶鋼の表面からの深さが５〜５０cmの位置から、不活性ガスを１０〜３００Ｎｌ/minの流量で溶鋼中に流すこと（ただし、前記浸漬管の外周面から外向きに流すことを除く）により取鍋内スラグを改質することを特徴とする溶製方法」である。
【００２９】
【発明の実施の形態】
図６は、本発明を総括的にまとめたグラフである。
図６に示すように、循環処理中に、ハッチング部分で示す適正範囲のランス浸漬深さ：５〜５０ｃｍの条件下、不活性ガス流量：１０〜３００Ｎｌ／ｍｉｎを吹き込みガス攪拌を行うことにより、スラグ巻き込みのない効率的なスラグ改質が可能となる。
【００３０】
脱酸剤としての溶鋼中の［Ａｌ］濃度は、０．００７〜０．２％であればよい。
その理由は、０．００７％未満ではＡｌ不足によるスラグ改質停滞のおそれがあり、０．２％を超えると効果が飽和するおそれがあるからである。
【００３１】
本発明のスラグ改質の方法は、ＲＨ処理に、溶鋼中へのスラグ巻き込み等の悪影響を与えないため、ＲＨ処理を行いながらスラグ改質を行うことができる。
従って、ＲＨ処理時間内に、スラグ改質処理が可能であり、ＲＨ処理時間を延長することなくスラグ改質が可能である。
【００３２】
図７は、望ましいランス浸漬の場所を概念的に示す説明図である。図７に示す上昇管１０および下降管１１の上端接線１３と下端接線１４で囲まれた場所を除く上下のハッチングした場所Ｙが望ましく、Ｙの場所の中では、上下の両エッジ付近を除いた場所Ｚが、より望ましい。
【００３３】
Ｙの場所であれば、溶鋼表面付近全体を攪拌することが可能であり、Ｚの場所であれば、より効果的に溶鋼表面付近全体を攪拌することが可能となる。
ガス攪拌を行うガス吹込み装置は、ランス、消耗型パイプ等が使用できる。
【００３４】
ランスをガス吹込み装置として使用する場合、先端ノズル形状は、単孔ストレ−ト、Ｔ型２孔あるいはＴ型４孔などの形状のものが使用できる。
使用する不活性ガスは、アルゴンガス、ヘリウムガス等が使用できる。
【００３５】
改質されるべきスラグは、ＣａＯ−Ａｌ２  Ｏ３  系スラグであれば重量比（ＣａＯ／Ａｌ２  Ｏ３  ）を０．６７〜１．２、ＣａＯ−ＳｉＯ２  系スラグであれば重量比（ＣａＯ／ＳｉＯ２  ）を１．２〜２．３にそれぞれ調整しておくことが望ましい。
【００３６】
上記範囲以外となるとスラグの固相率が高くなり、スラグ改質速度がやや低下するおそれがある。
スラグ改質を行う時期は、ＲＨ処理中であれば、いつでもよい。
特に、酸化精錬直後に、本発明を適用するのが好ましい。
【００３７】
【実施例】
転炉でＣ：０．０４重量％（以下、単に％で表す）とした溶鋼３００ｔを取鍋へ出鋼した。出鋼直前にＳｉおよびＭｎを添加し、それぞれの濃度を０．２％、１．１％とした。このときのスラグ中低級酸化物濃度は９〜１７％であった。
【００３８】
取鍋をＲＨ槽の下方へ移動し真空処理を開始した。
真空度を５０〜１００Ｔｏｒｒに調整し、溶鋼にＡｌを添加し溶鋼中のＡｌ濃度を約０．１％とし、酸素ガスを真空槽内溶鋼に吹き付け、溶鋼温度を１５９５℃から１６３０℃へ上昇させた。
【００３９】
昇温処理後、溶鋼循環処理中に、スラグ改質を行った。
前記図１に示したガス攪拌の場所Ａで、先端ノズル形状が単孔ストレ−トであるランスを使用してガス攪拌操作を行い、ガス攪拌用のガスは、アルゴンガスを使用した。
【００４０】
ガス攪拌時間は、全て５分間行った。
表１に、ガス攪拌方法とスラグ中の低級酸化物濃度および製品中のＴ．［Ｏ］濃度との関係を示す。
【００４１】
なお、スラグ中の低級酸化物濃度は、前記図１に示したＢ点（スラグ深さ方向の位置：溶鋼表面から約１ｃｍの位置）でサンプル採取を行い、測定した。
【００４２】
【表１】
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【００４３】
表１に、試験結果を示すように、取鍋内の溶鋼表面から５〜５０ｃｍの深さで、１０〜３００Ｎｌ／ｍｉｎの不活性ガス流量でガス攪拌操作を行うと、ＲＨ処理後のスラグ中の低級酸化物濃度が０．５重量％以下、製品中の酸素濃度を１０ｐｐｍ  以下にすることができた。
【００４４】
【発明の効果】
本発明により、総処理時間の延長を招くことなく、ＲＨ処理時間内に行うことができる、スラグ巻き込み等の問題のないスラグ改質を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】試験を行ったガス攪拌の場所：Ａ点と、スラグ中の低級酸化物濃度のサンプル採取場所：Ｂ点とを概念的に示すＲＨ真空脱ガス装置の平面図である。
【図２】Ａ点でのランス浸漬深さ：溶鋼表面から３０ｃｍの一定条件下、アルゴンガス流量とＢ点でのスラグ中の低級酸化物濃度との関係を示すグラフである。
【図３】Ａ点のアルゴンガス流量：４０Ｎｌ／ｍｉｎの一定条件下、ランス浸漬深さとＢ点でのスラグ中の低級酸化物濃度との関係を示すグラフである。
【図４】スラグ中の低級酸化物濃度の測定位置による差を調査する目的で決定したサンプル採取場所（１から９）位置を概念的に示す平面図である。
【図５】Ａ点でのランス浸漬深さ：溶鋼表面から３０ｃｍの一定条件下、アルゴンガス流量１０および３００Ｎｌ／ｍｉｎの２条件で、４分間吹き込んだときのサンプル採取場所１から９におけるスラグ中の低級酸化物濃度を測定した結果を示すグラフである。
【図６】本発明で得られた知見を総括的にまとめたグラフである。
【図７】望ましいランス浸漬の場所を概念的に示す説明図である。
【符号の説明】
Ａ：ガス攪拌の場所
Ｂ：サンプル採取場所
Ｃ：取鍋中心
Ｄ：取鍋上端
Ｅ：取鍋下端
Ｙ：ハッチングした場所
Ｚ：両エッジ付近を除いた場所
１：サンプル採取場所１
２：サンプル採取場所２
３：サンプル採取場所３
４：サンプル採取場所４
５：サンプル採取場所５
６：サンプル採取場所６
７：サンプル採取場所７
８：サンプル採取場所８
９：サンプル採取場所９
１０：上昇管
１１：下降管
１２：取鍋
１３：上端接線
１４：下端接線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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