(57)【要約】【課題】スプラッシュの発生を抑え、且つ脱炭速度を向上させることができる極低炭素鋼の溶製方法を提供すること。【解決手段】真空槽１１内の溶鋼３に酸素ガスを噴射する上吹きランス１５を備えた真空脱ガス装置１を用いて極低炭素鋼を溶製する際に、真空脱ガス装置１による精錬処理前の酸素濃度が４００ｐｐｍ以上である溶鋼３に対して、精錬処理の初めに、上吹きランス１５から酸素ガスを噴射させずに、溶鋼３の酸素濃度が２５０ｐｐｍ以上４００ｐｐｍ未満となるまで溶鋼３を環流させて脱炭する第１の脱炭処理工程と、第１の脱炭処理工程の後、４ｍ以上のランス高さで上吹きランス１５から酸素ガスを噴射させながら、溶鋼３を環流させて脱炭する第２の脱炭処理工程と、を備える。【選択図】図１
2018150566.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空槽内の溶鋼に酸素ガスを噴射する上吹きランスを備えた真空脱ガス装置を用いて、前記溶鋼を精錬処理することで極低炭素鋼を溶製する際に、
前記真空脱ガス装置による前記精錬処理前の酸素濃度が４００ｐｐｍ以上である前記溶鋼に対して、前記精錬処理の初めに、前記上吹きランスから前記酸素ガスを噴射させずに、前記溶鋼の酸素濃度が２５０ｐｐｍ以上４００ｐｐｍ未満となるまで前記溶鋼を環流させて脱炭する第１の脱炭処理工程と、
前記第１の脱炭処理工程の後、４ｍ以上のランス高さで前記上吹きランスから前記酸素ガスを噴射させながら、前記溶鋼を環流させて脱炭する第２の脱炭処理工程と、
を備えることを特徴とする極低炭素鋼の溶製方法。
【請求項２】
前記第１の脱炭処理工程では、前記溶鋼の炭素濃度を測定し、
前記第２の脱炭処理工程では、前記第１の脱炭処理工程で測定される前記炭素濃度に基づいて、前記酸素ガスの使用量を決定することを特徴とする請求項１に記載の極低炭素鋼の溶製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、極低炭素鋼の溶製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭素濃度が０．０００１ｗｔ％（１００ｐｐｍ）以下の極低炭素鋼は、転炉から出鋼された溶鋼に対して、真空脱ガス装置にて脱炭処理を含む精錬処理を施すことで溶製される。この際、真空脱ガス装置では、溶鋼を真空槽内で環流させながら、真空槽内に設けた上吹きランスから溶鋼に酸素ガスまたは酸素含有ガスを吹き込むことで脱炭反応を促進させる技術が実施されている。
例えば、特許文献１には、真空脱ガス装置による上吹きランスを用いた脱炭処理として、脱炭反応の促進とＣＯガスの２次燃焼による溶鋼の温度降下の防止とを両立する技術が開示されている。また、特許文献２には、真空脱ガス装置による上吹きランスを用いた脱炭処理として、排ガス中のＣＯ濃度から、上吹きランスからの送酸の停止タイミングを最適化する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−７７５１８号公報
【特許文献２】特開２００５−７６０６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来の精錬処理方法では、上吹きランスのランス高さを３ｍ以下とし、溶鋼の浴面に対して酸素ガスを強く叩きつけて脱炭を行うことで、高い脱炭効率を得てきた。しかし、ランス高さを３ｍ以下と低くした場合、真空槽内でスプラッシュが大量に発生するため、上吹きランスや真空槽内の上蓋等に地金が付着し、トラブルの原因となることが問題であった。
【０００５】
これに対して、浴面に対する酸素ガスの動圧を抑え、スプラッシュの発生を抑制する方法として、ランス高さを４ｍ以上に高くする方法が考えられる。しかし、ランス高さを高くした場合、特許文献１の適合例ＢのヒートＮｏ．１２の結果にあるように、初期の脱炭速度が低下してしまうという問題があった。
そこで、本発明は、上記の課題に着目してなされたものであり、スプラッシュの発生を抑え、且つ脱炭速度を向上させることができる極低炭素鋼の溶製方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、真空槽内の溶鋼に酸素ガスを噴射する上吹きランスを備えた真空脱ガス装置を用いて、上記溶鋼を精錬処理することで極低炭素鋼を溶製する際に、上記真空脱ガス装置による上記精錬処理前の酸素濃度が４００ｐｐｍ以上である上記溶鋼に対して、上記精錬処理の初めに、上記上吹きランスから上記酸素ガスを噴射させずに、上記溶鋼の酸素濃度が２５０ｐｐｍ以上４００ｐｐｍ未満となるまで上記溶鋼を環流させて脱炭する第１の脱炭処理工程と、上記第１の脱炭処理工程の後、４ｍ以上のランス高さで上記上吹きランスから上記酸素ガスを噴射させながら、上記溶鋼を環流させて脱炭する第２の脱炭処理工程と、を備えることを特徴とする極低炭素鋼の溶製方法が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一態様によれば、スプラッシュの発生を抑え、且つ脱炭速度を向上させることができる極低炭素鋼の溶製方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態における真空脱ガス装置を示す模式図である。
【図２】比較例１における、処理時間に対する排ガスの流量及び成分のトレンドを示すグラフである。
【図３】比較例２における、処理時間に対する排ガスの流量及び成分のトレンドを示すグラフである。
【図４】実施例における、処理時間に対する排ガスの流量及び成分のトレンドを示すグラフである。
【図５】実施例及び比較例３における、処理前の炭素濃度に対する脱炭速度定数の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下の詳細な説明では、本発明の完全な理解を提供するように、本発明の実施形態を例示して多くの特定の細部について説明する。しかしながら、かかる特定の細部の説明がなくても１つ以上の実施態様が実施できることは明らかであろう。また、図面は、簡潔にするために、周知の構造及び装置が略図で示されている。
＜極低炭素鋼の溶製方法＞
本発明の一実施形態に係る極低炭素鋼の溶製方法について説明する。本実施形態では、真空脱ガス装置を用いて、溶鋼に脱炭処理を含む精錬処理を施すことで、炭素濃度が１００ｐｐｍ（０．０００１ｗｔ％）以下の極低炭素鋼を溶製する。
【００１０】
［真空脱ガス装置の構成］
はじめに、図１を参照して真空脱ガス装置１の構成について説明する。図１に示すように、真空脱ガス装置１は、ＲＨ方式の脱ガス装置であり、取鍋２に収容された溶鋼３に対して脱ガス処理や脱炭処理といった精錬処理を行う装置である。溶鋼３は、予め転炉等の精錬装置において、脱炭処理を含む一次精錬処理が施される。
【００１１】
真空脱ガス装置１は、真空槽１１と、上昇側浸漬管１２ａと、下降側浸漬管１２ｂと、ダクト１３と、副原料投入管１４と、上吹きランス１５とを備える。
真空槽１１は、内面に耐火物がライニングされた略円筒状の容器である。真空槽１１は、鉛直方向下側の端に上昇側浸漬管１２ａ及び下降側浸漬管１２ｂが接続され、上部にダクト１３及び副原料投入管１４が接続される。
【００１２】
上昇側浸漬管１２ａ及び下降側浸漬管１２ｂは、略円筒状の形状を有し、内面及び下端側の外面に耐火物がライニングされる。また、上昇側浸漬管１２ａは、不図示のガス供給装置から供給されるガスを内面から吹き込むように構成される。
ダクト１３は、真空排気装置（不図示）に接続され、真空排気装置によって真空槽１１の内部の気圧を低くすることができるように構成される。
【００１３】
副原料投入管１４は、不図示の複数のホッパーに接続され、各ホッパーから合金鉄や脱酸剤、造滓剤等の各種副原料が送られることで、真空槽１１内の溶鋼３に副原料を投入する。
上吹きランス１５は、長手方向（図１の紙面に対する上下方向）に延在する酸素供給路が内部に形成され、下端にはノズルが設けられる。また、上吹きランス１５の真空槽１１の外に配された上端側は、酸素供給装置（不図示）及び昇降装置（不図示）に接続される。このような構成の上吹きランス１５は、酸素供給装置を介して送られる酸素ガスを、下端のノズルから真空槽１１内の溶鋼３に向けて噴射する。この上吹きランス１５から酸素ガスを溶鋼３に噴射する処理を、送酸ともいう。また、上吹きランス１５の下端から、真空槽１１内の溶鋼３の表面（浴面）までの高さを、ランス高さという。さらに、上吹きランス１５は、昇降装置が駆動することで、ランス高さを自在に調整可能に構成される。
【００１４】
［溶製方法］
次に、極低炭素鋼の溶製方法について説明する。本実施形態では、真空脱ガス装置１による精錬処理に先立ち、真空脱ガス装置１による処理前、つまり転炉等による一次精錬処理後の溶鋼３の酸素濃度を測定する。そして、溶鋼３の酸素濃度が４００ｐｐｍ（０．０００４ｗｔ％）以上である場合には、真空脱ガス装置１を用いた下記の溶製方法で極低炭素鋼を溶製する。
【００１５】
本実施形態に係る溶製方法では、はじめに、図１に示すように、取鍋２に収容された酸素濃度が４００ｐｐｍ以上の溶鋼３を、取鍋２が真空脱ガス装置１の下方に配された処理位置に配する。そして、取鍋２を上昇させ、取鍋２内に収容された溶鋼３に上昇側浸漬管１２ａ及び下降側浸漬管１２ｂを浸漬させる。さらに、真空槽１１内の真空度を上げ、真空槽１１内の所定の高さまで溶鋼３を吸い上げると同時に上昇側浸漬管１２ａの内面からガスを溶鋼３に吹き込むことで精錬処理を開始する。
【００１６】
真空脱ガス装置１による精錬処理では、精錬処理の初めに脱炭処理（「リムド処理」ともいう。）を行う。さらに、脱炭処理では、第１の脱炭処理工程及び第２の脱炭処理工程の２つの処理工程を順に行う。
このうち、第１の脱炭処理工程では、処理前の酸素濃度が４００ｐｐｍ以上の溶鋼３を、減圧下で環流することで溶鋼３の脱炭処理を行う。また、第１の脱炭処理工程では、上吹きランス１５から酸素ガスを噴射させずに溶鋼３の環流を行う。このような脱炭処理では、溶鋼３中の酸素と炭素とが反応することでＣＯガスが発生する。そして、発生したＣＯガスが溶鋼３から真空槽１１内へと排出されることで、溶鋼３中の炭素が除去される。なお、第１の脱炭処理工程では、溶鋼３の酸素濃度が２５０ｐｐｍ以上４００ｐｐｍ未満となるまで脱炭処理が行われる。
【００１７】
第１の脱炭処理工程の終了時の酸素濃度が２５０ｐｐｍ未満となってしまうと、脱炭速度が極端に低下してしまい処理時間が長くなる。このため、安定して処理を行うためには、溶鋼３の酸素濃度が３００ｐｐｍ以上４００ｐｐｍ未満となるまで第１の脱炭処理工程を行うことが好ましい。また、後述するように、第１の脱炭処理工程における処理時間が長くなるほど、真空度が上がるため脱炭速度を向上させることができる。つまり、脱炭速度を向上させるためには、第１の脱炭処理工程の終了時の酸素濃度を低くすることが好ましい。このため、安定した処理と脱炭速度の向上とを両立させる観点からは、第１の脱炭処理工程の終了時の酸素濃度を３００ｐｐｍ程度とすることが好ましい。
【００１８】
第１の脱炭処理工程において判断される酸素濃度は、処理前の酸素濃度から推定された濃度でもよく、測定装置を用いて溶鋼３の酸素濃度を実際に測定した濃度であってもよい。なお、酸素濃度を推定する際には、同様な成分系の溶鋼の第１の脱炭処理工程と同様な脱炭処理における、処理時間に対する溶鋼の酸素濃度の減少量の実績から酸素濃度を推定してもよい。また、このような酸素濃度の減少量の実績から、目標とする第１の脱炭処理工程終了時の酸素濃度となる時間を算出し、この時間だけ第１の脱炭処理工程を行うようにしてもよい。
【００１９】
第１の脱炭処理工程が終了すると、連続して第２の脱炭処理工程を行う。第２の脱炭処理工程では、第１の脱炭処理工程から引き続き溶鋼３を環流させた状態で、上吹きランス１５から酸素ガスを噴射させることで、溶鋼３を脱炭処理する。この際、上吹きランス１５のランス高さは、４ｍ以上とする。ランス高さが４ｍ未満の場合、溶鋼３の浴面に対する酸素ガスの動圧が高くなりすぎるため、スプラッシュが大量に発生することとなる。また、溶鋼３に酸素を供給するという観点から、ランス高さは、４．８ｍ以下とすることが好ましい。酸素ガスの流量は、上吹きランス１５のノズル孔数やノズル形状に応じた従来の流量でよく、一般的な設備であれば、例えば３０Ｎｍ３／ｍｉｎ以上６０Ｎｍ３／ｍｉｎ以下としてもよい。
【００２０】
第２の脱炭処理工程は、溶鋼３の炭素濃度が１００ｐｐｍ以下の目標濃度となるまで行われる。この際、上吹きランス１５からは、脱炭に必要な量だけ酸素ガス吹き込まれることが好ましい。この脱炭に必要な酸素ガスの量は、処理前の炭素濃度や酸素濃度といった各成分や第２の脱炭処理工程に測定した炭素濃度に応じて推定される。そして、必要な量の酸素ガスが噴射された後は、上吹きランス１５からの酸素ガスの噴射は停止し、溶鋼３の環流のみが行われることで、脱炭反応が進行する。その後、炭素濃度が目標濃度となるまで溶鋼３が環流されることで、第２の脱炭処理工程つまり脱炭処理が終了する。
【００２１】
脱炭処理の後、本実施形態では、溶鋼３中の酸素濃度を下げ、過剰な酸素を溶鋼３から除去する脱酸処理を行う。この際、副原料投入管１４からアルミやシリコンといった脱酸成分を含有する脱酸剤が溶鋼３に添加され、成分の調整・均一化及び温度の調整に必要な時間だけ溶鋼３が環流されることで脱酸処理が行われる。なお、脱酸処理では、極低炭素鋼の目標成分に応じて、合金鉄等の副原料がさらに添加されてもよい。
【００２２】
以上のように、真空脱ガス装置１を用いて脱炭処理及び脱炭処理を行うことで、極低炭素鋼の溶鋼を溶製することができる。
なお、真空脱ガス装置１による処理前の溶鋼３の酸素濃度が４００ｐｐｍ未満である場合には、精錬処理が開始し溶鋼３が環流した後、第１の脱炭処理工程を行わずに第２の脱炭処理工程のみを脱炭処理として行う。つまり、処理が開始されると、従来の溶製方法と同様に、送酸しながら脱炭処理を行う。そして、溶鋼３の炭素濃度が目標濃度となると、上記の方法と同様に脱酸処理が行われる。
【００２３】
＜変形例＞
以上で、特定の実施形態を参照して本発明を説明したが、これら説明によって発明を限定することを意図するものではない。本発明の説明を参照することにより、当業者には、開示された実施形態とともに種々の変形例を含む本発明の別の実施形態も明らかである。従って、特許請求の範囲に記載された発明の実施形態には、本明細書に記載したこれらの変形例を単独または組み合わせて含む実施形態も網羅すると解すべきである。
【００２４】
例えば、上記実施形態では、第２の脱炭処理工程において、脱炭に必要な酸素ガスの量は、処理前の炭素濃度や酸素濃度といった各成分や第２の脱炭処理工程に測定した炭素濃度に応じて推定されるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、脱炭に必要な酸素ガスの量は、第１の脱炭処理工程における溶鋼３の炭素濃度に基づいて決定されてもよい。この場合、第１の脱炭処理工程では、処理の途中で溶鋼３の炭素濃度の測定が行われる。この炭素濃度の測定は、第１の脱炭処理工程のできるだけ後半に採取されるサンプルを用いて測定されることが好ましい。そして、第２の脱炭処理工程では、処理前の炭素濃度と、第１の脱炭処理工程にて測定された炭素濃度と、この測定のタイミングとから、第１の脱炭処理工程における脱炭速度を求め。さらに、求めた脱炭速度と第１の脱炭処理工程に掛かる処理時間とから、第２の脱炭処理工程開始時の溶鋼３の炭素濃度を求め、この炭素濃度から脱炭に必要な酸素ガスの量を決定してもよい。
【００２５】
＜実施形態の効果＞
（１）本発明の一態様に係る極低炭素鋼の溶製方法は、真空槽１１内の溶鋼３に酸素ガスを噴射する上吹きランス１５を備えた真空脱ガス装置１を用いて極低炭素鋼を溶製する際に、真空脱ガス装置１による精錬処理前の酸素濃度が４００ｐｐｍ以上である溶鋼３に対して、精錬処理の初めに、上吹きランス１５から酸素ガスを噴射させずに、溶鋼３の酸素濃度が２５０ｐｐｍ以上４００ｐｐｍ未満となるまで溶鋼３を環流させて脱炭する第１の脱炭処理工程と、第１の脱炭処理工程の後、４ｍ以上のランス高さで上吹きランス１５から酸素ガスを噴射させながら、溶鋼３を環流させて脱炭する第２の脱炭処理工程と、を備える。
【００２６】
上記（１）の構成によれば、脱炭処理の初期において送酸をせずに脱炭を行うことで、より短い時間で真空度を上げることができる。このため、脱炭処理の初期の高いランス高さで送酸を行う場合に比べて、脱炭最盛期における脱炭速度を向上させることができるようになることから、脱炭効率を向上させることができる。また、上記（１）の構成では、第１の脱炭処理工程では送酸は行わず、第２の脱炭処理工程では４ｍ以上のランス高さで送酸を行う。このため、低いランス高さで送酸を行う従来の方法に比べ、スプラッシュの発生量を低減することができる。
【００２７】
（２）上記（１）の構成において、第１の脱炭処理工程では、溶鋼３の炭素濃度を測定し、第２の脱炭処理工程では、第１の脱炭処理工程で測定される炭素濃度に基づいて、酸素ガスの使用量を決定する。
上記（２）の構成によれば、脱炭処理が施された炭素濃度に基づいて酸素ガスの使用量を決定する。このため、精錬処理前の高い炭素濃度に基づいて酸素ガスの使用量を決定する方法に比べ、必要な酸素量の推定精度を高めることができるため、酸素ガスの使用量を削減することができる。また、酸素濃度が低下した状態で送酸を行うことで酸素歩留が上昇して酸素ガスの使用量を削減することができ、精錬処理に掛かる時間を短縮することができる。
【実施例】
【００２８】
次に、本発明者らが行った実施例について説明する。実施例では、はじめに比較例１として、送酸をしないで脱炭を行う条件、つまり脱炭処理の全期間を通して上記実施形態における第１の脱炭処理工程と同様な方法を用いて処理を行った。そして、ダクト１３から回収される排ガスの流量と、その成分（ＣＯ濃度及びＣＯ２濃度）とを測定することで、脱炭処理における反応の状態を調査した。
【００２９】
図２は、比較例１における、処理時間に対する排ガスの流量及び成分のトレンドを示すグラフである。図１からわかるように、排ガスのＣＯ濃度は処理開始からおよそ２分〜５分の範囲で最大となることがわかる。この時間範囲では、排ガスの流量も多くなっていることから、脱炭最盛期であることが分かる。また、処理開始から２分〜５分における、１分間あたりの平均の脱炭量は、９．２ｋｇ／ｍｉｎであった。
【００３０】
この時間帯は、排ガスのＣＯ濃度やＣＯ２濃度の変化から、特許文献１の第２図の真空度が２００ｔｏｒｒ〜１ｔｏｒｒの時間帯と一致する。ここで、加藤らの報告（加藤嘉英、他４名、「ＲＨ真空脱ガス装置の装置条件と脱炭反応特性」、鉄と鋼、日本鉄鋼協会、平成５年６月１９日、Ｖｏｌ．７９、Ｎｏ．１１、Ｐ．１２４８−１２５３）によれば、真空脱ガス装置の脱炭処理における、脱炭反応のはやさを示す脱炭速度定数Ｋｃは、下記（１）式で示される。そして、（１）式中の脱炭反応の容量係数ａｋは、真空度の１ｔｏｒｒ以下への到達時間に影響を受けることが報告されている。
【００３１】
【数１】
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【００３２】
つまり、真空脱ガス装置１における脱炭処理では、真空度を処理開始から１ｔｏｒｒ以下までできるだけ早く減圧することが肝要となる。また、本発明者は、脱炭処理において送酸を行うと、真空槽１１内の真空度が悪化し、特にランス高さが高い状況だとその傾向が顕著になると考えた。以上のことから、本発明者は、脱炭処理の脱炭量がもっとも多い時期において、スプラッシュの発生を抑えるためにランス高さを高くして上吹きランス１５から送酸を行ってしまうと、真空度が１ｔｏｒｒ以下まで減圧する時間が長くなり、脱炭反応が阻害されると考えた。
【００３３】
このことを検証するため、本発明者は、比較例２として、比較例１と同様な脱炭処理において、脱炭最盛期に上吹きランス１５からの酸素ガスの吹き込みを実施した。比較例２では、条件として、上吹きランス１５のランス高さを４．２ｍとし、溶鋼３の環流が始まる処理開始から２分のタイミングで送酸を行った。
図３は、比較例２における、処理時間に対する排ガスの流量及び成分のトレンドを示すグラフである。図３から分かるように、送酸が行われる処理開始から２分以降で、ＣＯガス濃度が低下し、ＣＯ２濃度が増加している。これは、上吹きランス１５から噴射された酸素が、溶鋼３中の炭素と反応せずに脱炭に伴い発生するＣＯガスと反応し、脱炭に寄与していないことを示す。また、比較例２における、１分間あたりの平均の脱炭量は、７．３ｋｇ／ｍｉｎとなり、送酸をしない比較例１よりも低下することが確認された。
【００３４】
以上の知見から、本発明者は、ランス高さを４ｍ以上とする真空脱ガス装置１の脱炭処理においては、環流処理で脱炭反応が生じる程度に溶鋼３中の酸素濃度が十分に高い場合、上吹きランス１５からの送酸は行わずに環流処理のみを行うことで効率よく脱炭処理ができることを知見した。つまり、本発明者は、上記実施形態のように、真空脱ガス装置１による処理前の溶鋼３の酸素濃度が４００ｐｐｍ以上である場合には、送酸を行わない第１の脱炭処理工程と、送酸を行う第２の脱炭処理工程とを行うことで、効率的に脱炭処理できることを想到した。
【００３５】
次に、本発明者は、実施例として、これらの知見に基づいた上記実施形態に係る極低炭素鋼の溶製方法を用いて、真空脱ガス装置１にて脱炭処理を行った。実施例では、真空脱ガス装置１による処理前の酸素濃度が４００ｐｐｍ以上である溶鋼３に対して、第１の脱炭処理工程及び第２の脱炭処理工程を行うことで脱炭処理を行った。なお、実施例では、上吹きランス１５のランス高さを４．２ｍとし、第１の脱炭処理工程の時間を４．５分とした。つまり、実施例１では、処理を開始した後、４．５分までは送酸を行わずに環流だけを行い、４．５分以降には送酸をしながら環流をおこなった。
【００３６】
図４に、実施例における、処理時間に対する排ガスの流量及び成分のトレンドを示すグラフである。図４に示すように、処理開始から２分〜５分の脱炭最盛期を含む期間において、比較例２と比べて排ガスの流量を低減することができ、ＣＯの二次燃焼も少なくなることが確認できた。また、第１の脱炭処理工程において、真空槽１１内の真空度も１ｔｏｒｒ以下に減圧できることが確認できた。
【００３７】
また、実施例では、図４に示した処理を含む処理前の炭素濃度が異なる２条件で、上記実施形態と同様に脱炭処理を行い、脱炭速度定数Ｋｃの測定、使用した酸素ガスの量及び処理時間を測定した。実施例の２条件における第１の脱炭処理工程に要する時間は同じとした。また、実施例では、第１の脱炭処理工程において処理の後半に溶鋼３の炭素濃度を測定し、測定される炭素濃度に基づいて第２の脱炭処理工程における酸素ガスの使用量を決定した。
【００３８】
さらに、比較として、処理前の酸素濃度が４００ｐｐｍ以上である溶鋼３に対して、脱炭処理として第２の脱炭処理工程のみを行う処理条件で、極低炭素鋼を溶製した（比較例３）。なお、比較例３の脱炭処理では、処理開始から２分の溶鋼３の環流が始まるタイミングで送酸を行うことで、第２の脱炭処理工程を行った。比較例３における上吹きランス１５のランス高さは、実施例と同様に４．２ｍとした。
また、実施例及び比較例３では、１００ｐｐｍ以下の目標炭素濃度となるまで脱炭処理を行い、その後、脱酸処理を行うことで極低炭素鋼を溶製した。なお、脱炭処理と脱酸処理とに掛かる時間の合計を処理時間とし、脱酸処理に掛かる時間を実施例と比較例３とで同じ長さとした。
【００３９】
図５に、実施例と比較例３とにおける、真空脱ガス装置１による処理前の溶鋼３の炭素濃度に対する、処理開始から１０分までの間における脱炭速度定数のプロットを示す。図５に示すように、比較例３に対して実施例の条件の方が、脱炭速度定数が０．０５ｍｉｎ−１上昇することが確認された。これは、脱炭処理の初期に送酸を行わなかったことで、真空度が１ｔｏｒｒ以下となるまでの時間が短縮され、効率よく脱炭が行われためだと考えられる。
表１に、実施例及び比較例３における、真空脱ガス装置１での処理時間、酸素ガスの使用量及び酸素歩留の平均値を示す。酸素歩留は、酸素ガスの使用量と、溶鋼３中の酸素量と、溶鋼３の脱炭量とから算出される、使用した酸素ガスが脱炭に寄与した割合を示す。
【００４０】
【表１】
2018150566.tif 000004
【００４１】
表１に示すように、比較例３に対して実施例の方が、処理時間が短くなった。これは、脱炭速度が大きくなったことで目標の炭素濃度となるまでの時間が短縮され、さらに後述するように、酸素ガスの使用量が少なくなったことが寄与している。
また、酸素ガスの使用量は、比較例３に対して実施例の方が少なくなることが確認できた。これは、実施例と比較例３とでは、酸素ガスの使用量を決定する時期が異なることが影響していると考えられる。比較例３では、処理前の溶鋼３の炭素濃度に基づいて酸素ガスの使用量を決定する。このような方法では、推定する脱炭量が多いため、脱炭に必要な酸素ガスの量の推定精度にばらつきが生じる。特に、真空脱ガス装置１による脱炭処理では、脱炭量や脱炭効率を推定する際に、脱炭反応への影響の推定が難しいスラグ中の酸素等の不明分があるため、酸素ガスによる脱炭量を精度よく推定することが難しい。このため、比較例３のように通常は、安定した操業を行うため、操業の実績等からばらつきの中で脱炭の効率が最も低い条件を用いて酸素ガスの使用量を決定する。つまり、比較例３では、平均的に見た場合、酸素ガスの使用量が過剰な条件で処理が行われることとなる。これに対して、実施例では、第１の脱炭処理工程の後半の溶鋼３の炭素濃度、つまり比較例３よりも脱炭が進んだ低い炭素濃度に基づいて、酸素ガスの使用量を算出している。このため、実施例では、比較例３に比べて推定する脱炭量が少なくなり、脱炭に必要な酸素ガスの量を精度よく推定することができる。なお、実施例１では、さらに、第１の脱炭処理工程における実際の脱炭効率も考慮して、必要な酸素ガスの量を推定することで、より高い精度で必要な酸素ガスの量を推定することができる。この脱炭効率は、処理前の炭素濃度と、第１の脱炭処理工程で測定した炭素濃度から算出することができる。
【００４２】
さらに、表１に示すように、酸素歩留は、比較例３に対して実施例の方が高くなることが確認できた。これは、上吹きランス１５から酸素を噴射する際の、溶鋼３の酸素濃度が影響していると考えられる。実施例の場合、送酸を開始する前に、第１の脱炭処理工程において溶鋼３中の酸素を用いて脱炭処理が行われる。このため、送酸を開始するときの溶鋼３の酸素濃度は、比較例３よりも低くなり、酸素歩留が向上したものと考えられる。
以上のように本発明に掛かる極低炭素鋼の溶製方法によれば、スプラッシュの発生を抑え、且つ脱炭速度を向上させることができる。また、酸素ガスの使用量を低減でき、処理時間を短くすることができる。
【符号の説明】
【００４３】
１  真空脱ガス装置
１１  真空槽
１２ａ  上昇側浸漬管
１２ｂ  下降側浸漬管
１３  ダクト
１４  副原料投入管
１５  上吹きランス
２  取鍋
３  溶鋼
【図１】
2018150566.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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