(57)【要約】【課題】２つの底吹き用プラグから不活性ガスを吹き込むことによって精錬を行うに際し、各底吹き用プラグの流量や合計の流量を適正化することによって、溶鋼３中の水素濃度[Ｈ]、溶鋼中酸素量[Ｏ]ｔ、スラグ中の低級酸化物の合計濃度の低い高清浄度鋼を製造することができるようにする。【解決手段】２つの底吹き用プラグ１０ａ、１０ｂを用いて、１回目の精錬処理、脱ガス処理の前半処理、脱ガス処理の後半処理、２回目の精錬処理を行うこととし、各処理におけるガス流量を規定範囲内にする。【選択図】図２
2011214084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転炉又は電気炉から出鋼した溶鋼に対して１回目の精錬処理を行い、当該１回目の精錬処理後の溶鋼に対して脱ガス処理を行い、当該脱ガス処理後の溶鋼に対して２回目の精錬処理を行うことで高清浄度鋼を製造する方法において、
前記精錬処理及び脱ガス処理を行うに際して２つの底吹き用プラグから不活性ガスを吹き込むこととし、
前記１回目の精錬処理では、各底吹き用プラグのガス流量が式（１）〜式（３)を満たすようにし、
前記脱ガス処理では、当該処理を前半処理と後半処理とに分けたうえで、前記前半処理では、各底吹き用プラグのガス流量が式（４）〜式（６)を満たすようにし、後半処理では、各底吹き用プラグのガス流量が式（７）〜式（９)を満たすようにし、
前記２回目の精錬処理では、各底吹き用プラグのガス流量が式（１０）〜式（１２)を満たすようにすることを特徴とする高清浄度鋼の製造方法。
【数１０】
2011214084.tif 000015
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不活性ガスを吹き込みながら精錬を行うことによって高清浄度鋼を製造方法する高清浄度鋼の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、転炉にて一次精錬が終了すると、溶鋼は取鍋に装入されて二次精錬工程に搬送され、二次精錬工程にて成分の調整や介在物の除去などが行われている。この二次精錬工程では、不活性ガスを溶鋼に吹き込んで溶鋼を攪拌しながら高清浄度鋼を製造するのが一般的である。このような高清浄度鋼を製造するための二次精錬を示すものとして特許文献１及び特許文献２に示すものがある。
【０００３】
特許文献１では、転炉又は電気炉から出鋼された溶鋼に対し１回目の二次精錬を行い、該１回目の二次精錬終了後の溶鋼に対して脱ガス処理を行い、該脱ガス処理後の溶鋼に対して２回目の二次精錬を行うことで高清浄鋼を製造する高清浄鋼の製造方法において、前記１回目の二次精錬処理では、攪拌動力密度が５〜６０Ｗ／ｔｏｎとなるように吹き込みガスの流量を調整すると共に、前記脱ガス処理後のスラグ組成が、ＣａＯ／ＳｉＯ2≧３．５且つＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3＝１．５〜３．５且つＴ．Ｆｅ＋ＭｎＯ≦１．０質量％となるようにスラグ調整を行い、前記脱ガス処理では、当該脱ガス処理の中期までは攪拌動力密度が５０〜２００Ｗ／ｔｏｎとなるように吹き込みガスの流量を調整し、脱ガス処理の中期以降は攪拌動力密度が１４０Ｗ／ｔｏｎ以下（０Ｗ／ｔｏｎを除く）となるように吹き込みガスの流量を調整し、前記２回目の二次精錬処理では、攪拌動力密度が２５Ｗ／ｔｏｎ以下（０Ｗ／ｔｏｎを除く）となるように吹き込みガスの流量を調整している。
【０００４】
特許文献２では、取鍋の底部に設けた吹込口から内部にガスを吹き込み、内部の溶湯を攪拌して上記溶湯の表面に存在するスラグに溶湯中の不純物を捕捉させるようにした取鍋精錬装置において、１つの吹込口から吹き込むガスの流量を２０〜４０ＮＬ／分に設定している。また、特許文献１では、取鍋に注入し得る溶湯の重量トン数をＷ、前記吹込口の個数をＮとしたときに、式（Ｎ−１）×２０＜Ｗ≦Ｎ×２０を満足するようにしている。
【０００５】
特許文献２では、不活性ガスを吹き込む吹込口が複数設けられているが、この特許文献３と同じように不活性ガスを複数のプラグ（吹込口）ものとして特許文献３に示すものがある。
特許文献３では、底部にガス吹き込み用のプラグ、上部に取鍋底部側壁と同心円上に３本の通電加熱用電極を備えた精錬用取鍋であって、前記プラグは前記精錬用取鍋の底部を２分割した一方に偏在させて複数配置され、かつ、前記プラグが配置される取鍋底部側壁の内径（Ｄ）と該取鍋底部側壁と同心である前記プラグが配置される直径（ｄ）との関係がｄ／Ｄ＝０．５０〜０．８０を満足し、さらに、前記プラグが配置される直径（ｄ）と電極の中心を通る円の直径（Ａ）との関係をｄ＞１．５Ａを満足するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２３１４１０号公報
【特許文献２】特開平９−２４１７２０号公報
【特許文献３】特許第３７２１８７２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は、１回目の二次精錬を行った後に脱ガス処理を行い、２回目の二次精錬を行うことによって清浄度の高い高清浄度鋼を製造することができる。この特許文献１の技術を改良することによって、さらに清浄度の高い高清浄度鋼を製造することが期待できる。
ここで、特許文献１に示すような精錬処理を行うに際して、特許文献２や特許文献３に示すように、２つの底吹き用プラグから不活性ガスを吹き込むことによって溶鋼を攪拌しながら取鍋精錬を行うことにより、清浄度の高い高清浄度鋼を製造することも考えられる
。
【０００８】
しかしながら、特許文献１では、２回の精錬処理を行うと共に、１回の脱ガス処理を行う技術であり、特許文献２及び特許文献３の精錬処理の形態とは全く異なっているため、不活性ガスを吹き込む技術として特許文献２及び特許文献３の技術をそのまま特許文献１に適用することはできず、各処理に不活性ガスの流量などを詳細に規定する必要がある。
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、２つの底吹き用プラグから不活性ガスを吹き込むことによって精錬を行うに際し、各処理における底吹き用プラグの流量や合計の流量を適正化することによって、溶鋼３中の水素濃度[Ｈ]、溶鋼中酸素量[Ｏ]ｔ、スラグ中の低級酸化物の合計濃度の低い高清浄度鋼を製造することができる高清浄度鋼の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明は、次の手段を講じた。
即ち、本発明における課題解決のための技術的手段は、転炉又は電気炉から出鋼した溶鋼に対して１回目の精錬処理を行い、当該１回目の精錬処理後の溶鋼に対して脱ガス処理を行い、当該脱ガス処理後の溶鋼に対して２回目の精錬処理を行うことで高清浄度鋼を製造する方法において、前記精錬処理及び脱ガス処理を行うに際して２つの底吹き用プラグから不活性ガスを吹き込むこととし、
前記１回目の精錬処理では、各底吹き用プラグのガス流量が式（１）〜式（３)を満たすようにし、前記脱ガス処理では、当該処理を前半処理と後半処理とに分けたうえで、前記前半処理では、各底吹き用プラグのガス流量が式（４）〜式（６)を満たすようにし、後半処理では、各底吹き用プラグのガス流量が式（７）〜式（９)を満たすようにし、前記２回目の精錬処理では、各底吹き用プラグのガス流量が式（１０）〜式（１２)を満たすようにする点にある。
【００１０】
【数１】
2011214084.tif 000003
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、２つの底吹き用プラグから不活性ガスを吹き込むことによって精錬を行うに際し、各処理における底吹き用プラグの流量や合計の流量を適正化することによって、溶鋼３中の水素濃度[Ｈ]、溶鋼中酸素量[Ｏ]ｔ、スラグ中の低級酸化物の合計濃度の低い高清浄度鋼を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】二次精錬処理の工程図である。
【図２】取鍋の平面図である。
【図３】ポーラスプラグの全体図である。
【図４】各処理でのガス流量を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
図１は、高清浄度鋼を製造するに際して二次精錬処理の工程を示したものである。この二次精錬処理は、転炉や電気炉等によって一次精錬処理が終了した溶鋼に対して精錬処理や脱ガス処理を行い、これにより、高清浄度鋼を製造するものである。
二次精錬処理を行う装置（二次精錬装置）は、取鍋精錬装置１と、真空脱ガス装置２とを備えている。取鍋精錬装置１は、例えば、電極加熱式の精錬装置（以下、ＬＦ装置という）であって、真空脱ガス装置２は、例えば、取鍋４に蓋をして真空引きを行う脱ガス装置（以下、ＶＤ装置という）である。
【００１４】
なお、本発明の高清浄度鋼を製造するための装置は、ＬＦ装置１、ＶＤ装置２に限定されず、例えば、ＣＡＳ装置などにも適用可能である。
まず、ＬＦ装置１、ＶＤ装置２について説明する。
ＬＦ装置１は、溶鋼３が装入された取鍋４と、溶鋼３を加熱する電極式加熱装置５と、フラックス等を投入するための供給装置６とを有している。
【００１５】
ＶＤ装置２は、溶鋼３が装入された取鍋４と、取鍋４内のガスを真空引きすることにより取鍋４内を真空状態にする真空引き手段７とを有している。真空引き手段７は、取鍋４の上部開口部を閉鎖する蓋体８と、この蓋体８に設けられて取鍋４内のガスを排気する排気管９とを有している。ＬＦ装置１及びＶＤ装置２の取鍋４は、同じものであって、当該取鍋４の底部には、不活性ガスを吹き込むための底吹き用プラグ１０が複数設けられている。
【００１６】
このようなＬＦ装置１では、電極式加熱装置（電極アーク加熱装置）５で溶鋼３を所定温度まで上げ、底吹き用プラグ１０から不活性ガスを吹き込んで溶鋼３を攪拌すると共に、フラックス等の精錬剤を供給装置６から供給することによって、溶鋼３の精錬処理を行うことができる。この精錬処理では、主に溶鋼３の成分調整や非金属介在物の分離浮上を行う。
【００１７】
このようなＶＤ装置２では、取鍋４の上部開口部を蓋体８より閉鎖して、底吹き用プラグ１０から不活性ガスを吹き込んで溶鋼３を攪拌すると共に、排気管９により取鍋４内のガスを外部に排出することによって、溶鋼３の脱ガス処理を行うことができる。この脱ガス処理では、主に溶鋼３内に存在する水素等のガス成分を除去することができる。
本発明では、ＬＦ装置１によって上述したような１回目の精錬処理を行った後に、ＶＤ装置２によって上述したような脱ガス処理を行い、さらに、２回目の精錬処理を行っている。
【００１８】
以下、本発明の高清浄度鋼の製造方法について詳しく説明する。
従来より、二次精錬処理を行うにあたり、１つの底吹き用プラグから不活性ガスを吹き込んで精錬を行う技術は数多く存在する。しかしながら、１つの底吹き用プラグを用いて精錬を行った場合、清浄度を向上させるためには限界がある。一方、二次精錬処理を行うにあたり、２つの底吹き用プラグから不活性ガスを吹き込んで精錬を行うものもあるが、不活性ガスの吹き込みについて詳細に規定したものはない。
【００１９】
そこで、本発明では、まず、２つの底吹き用プラグを用いて二次精錬処理を行うものとし、１回目の精錬処理、脱ガス処理、２回目の精錬処理のそれぞれの処理において、各底
吹き用プラグのガス流量を詳細に規定することによって、鋼の清浄度を向上させている。
まず、取鍋の構造及び底吹き用プラグについて詳しく説明する。
図２に示すように、各処理に用いられる取鍋４は、主に、取鍋４の本体を構成する有底状の鉄皮１５と、鉄皮１５の内面に施工された耐火物１６とにより構成されている。取鍋４の底部には、不活性ガスを吹き込むための２つの底吹き用プラグ１０、１０が設けられている。この底吹き用プラグ１０、１０は、ポーラスプラグである。説明の便宜上、一方のポーラスプラグを第１ポーラスプラグ１０ａ、他方のポーラスプラグを第２ポーラスプラグ１０ｂとして説明する。
【００２０】
第１ポーラスプラグ１０ａは、当該ポーラスプラグ１０ａの中心と取鍋中心Ｏとの距離が９００ｍｍとなる位置に配置されている。
第２ポーラスプラグ１０ｂは、当該ポーラスプラグ１０ｂの中心と取鍋中心Ｏとの距離が６８０ｍｍに配置されている。両ポーラスプラグ１０ａ、１０ｂは、取鍋中心Ｏを通る第１中心線Ｃ１を基準にすると、当該中心線Ｃ１とのなす角度が３０度となる位置に配置されている。また、両ポーラスプラグ１０ａ、１０ｂは、第１中心線Ｃ１に直交する第２中心線Ｃ２を基準にすると、当該第２中心線Ｃ２を挟んで互いに対向配置されている。
【００２１】
なお、第１ポーラスプラグ１０ａの位置や第２ポーラスプラグ１０ｂの位置は、図２に示したものに限定されない。ここで、取鍋中心Ｏからポーラスプラグ１０ａ、１０ｂまでの距離は、それぞれ取鍋底部の半径の１／４〜４／５の範囲が望ましい。この理由は、１／４未満、すなわち中心部に近づきすぎると十分な対流を起こすのに非常に大きな流量を要する場合があるためであり、逆に４／５超、即ち、取鍋１の壁面に近づきすぎると耐火物が溶損する可能性があるためである。また、第１ポーラスプラグ１０ａと第２ポーラスプラグ１０ｂのなす角度θは、９０°〜１８０°が望ましい。これは、両者が接近しすぎると撒き込み量が増大する可能性があるためである。なお、両者は同一円周上にあっても、異なる円周上にあっても特に作用効果が影響されるものではない。取鍋４内の直径（ワークレンガ間の距離）は、２７８４ｍｍ〜３１８８ｍｍに設定されている。
【００２２】
図３は、当業者常法通りのポーラスプラグの全体図を示したものである。当然の如く、ポーラスプラグは、図３に示すものに限定されない。
図３に示すように、一般的な取鍋４の底部に設けられるポーラスプラグ１０ａ、１０ｂは、鉄（鉄板）により次第に径が大きくなる筒状に形成されたケース２０と、このケース２０の内壁の略全面に設けられた被膜層（例えば、キャスタブル）２１と、この被膜層２１の内側に設けられた円柱状のポーラス部２２と、このポーラス部２２に連結されたガス通気路（例えば、中空状の鉄棒）２３とを備えている。このポーラス部２２は、多層（例えば、上下に２層）に分かれたものであってもよい。
【００２３】
次に、１回目の精錬処理、脱ガス処理、２回目の精錬処理のそれぞれの処理における各底吹き用プラグ１０ａ、１０ｂ（第１ポーラスプラグ１０ａ、第２ポーラスプラグ１０ｂ）のガス流量について説明する。なお、精錬処理や脱ガス処理において、溶鋼３を攪拌する以外の処理、例えば、フラックスなどの精錬剤の供給や合金添加などについては、当業者常法通りに行うものとする。
［１回目の精錬処理］
１回目の精錬処理では、電極式加熱装置５によって溶鋼の加熱を行い、添加したＣａＯ等の滓化促進、添加合金の均一混合、スラグ中（ＣａＯ）と溶鋼中の［Ｓ］との反応によって脱硫を行うことが主な目的である。また、溶鋼の攪拌によって溶鋼内の介在物の凝集なども行うことも目的としている。
【００２４】
そのため、本発明では、１回目の精錬処理では、第１ポーラスプラグ１０ａ（一方の底吹き用プラグ）のガス流量は、式（１）を満たすようにし、第２ポーラスプラグ１０ｂ（他方の底吹き用プラグ）のガス流量は、式（２）を満たすようにしている。ここで、ガス流量の単位ＮＬ／ｍｉｎ／ｔｏｎは、１分間当たり、溶鋼１ｔｏｎ当たりの流量を示すものであり、ＮＬ・ｍｉｎ-1・ｔｏｎ-1若しくはＮＬ／（ｍｉｎ・ｔｏｎ）と同義である。
【００２５】
【数２】
2011214084.tif 000004
【００２６】
図４に示すように、１回目の精錬処理では、第１ポーラスプラグ１０ａのガス流量を、第２ポーラスプラグ１０ｂのガス流量に比べて大きくしていて、第１ポーラスプラグ１０ａによって主に溶鋼３の攪拌をしている。
第１ポーラスプラグ１０ａのガス流量が式（１）の下限値よりも小さく強攪拌でないと（攪拌力が弱い）、スラグが余り動かず流動性が小さく、スラグの滓化性が悪くなる。加えて、ガス吹き込みによる溶鋼３の流動性も小さいため介在物の凝集が進まなかったり、溶鋼温度の均一化が図れなかったり、溶鋼成分が不均一になることもある。
【００２７】
一方で、第１ポーラスプラグ１０ａのガス流量が式（１）の上限値よりも大きく攪拌力が強すぎると、スラグが溶鋼３の流動によって押し流されて溶鋼３の浴面が大気に晒され、その結果、溶鋼３が再酸化したり、水素ピックアップが生じることにより溶鋼３の清浄度が低下する虞がある。また、攪拌力が強すぎると、処理後半において完全に浮上分離できないほどのスラグを巻き込んでしまい、結果的に清浄度が悪化する虞がある。
【００２８】
このようなことから、１回目の精錬処理における第１ポーラスプラグ１０ａのガス流量は、式（１）に示すように、０．６５ＮＬ／ｍｉｎ／ｔｏｎ以上１．０５ＮＬ／ｍｉｎ／ｔｏｎ以下にする必要がある。
第２ポーラスプラグ１０ｂのガス流量は、第１ポーラスプラグ１０ａのガス流量に比べて小さく、この第２ポーラスプラグ１０ｂによって主に溶鋼３内の介在物の浮上分離を助ける役割がある。また、第２ポーラスプラグ１０ｂでは、第１ポーラスプラグ１０ａのガス吹き込みによって攪拌が十分にできない領域（死水域）を小さくする役割もある。
【００２９】
加えて、第２ポーラスプラグ１０ｂは、第１ポーラスプラグ１０ａからの流れと、第２ポーラスプラグ１０ｂからの流れとが相殺されないようにして溶鋼３を十分に均一攪拌するという役割もある。
つまり、第２ポーラスプラグ１０ｂのガス流量が第１ポーラスプラグ１０ａのガス流量が同じである場合、両者のポーラスプラグ１０ａ、１０ｂのガス吹き込みにより発生した対流同士が干渉して、流れが相殺されるため、溶鋼３を十分に均一攪拌することができないが、本発明では、第２ポーラスプラグ１０ａのガス流量を第１ポーラスプラグ１０ａよりも小さくしてガス流量に付けているため、第１ポーラスプラグ１０ａからの流れと、第２ポーラスプラグ１０ｂからの流れとが相殺するのを防止している。
【００３０】
第２ポーラスプラグ１０ｂのガス流量が式（２）の下限値よりも小さく攪拌力が弱いと、溶鋼３の静止圧に負けて底吹きができなかったり、底吹きが出来たとしてもガスによって介在物を浮上分離させる効果が小さい。
一方、第２ポーラスプラグ１０ｂのガス流量が式（２）の上限値よりも大きく攪拌力を強くしてしまうと、第１ポーラスプラグ１０ａのガス流量と近い値となってしまい、両ポーラスプラグからの流れが相殺されて溶鋼３の対流が形成し難くなる。その結果、溶鋼３の流動性の向上に期待ができず、溶鋼温度や溶鋼成分の不均一化が発生する虞がある。
【００３１】
このようなことから、１回目の精錬処理における第２ポーラスプラグ１０ｂのガス流量は、式（２）に示すように、０．１５ＮＬ／ｍｉｎ／ｔｏｎ以上０．３５ＮＬ／ｍｉｎ／ｔｏｎ以下にする必要がある。
また、１回目の精錬処理では、第１ポーラスプラグ１０ａのガス流量と、第２ポーラスプラグ１０ｂのガス流量との合計（総流量ということがある）は、式（３）を満たすよう
にしている。
【００３２】
【数３】
2011214084.tif 000005
【００３３】
総流量が式（３）の下限値よりも小さく全体的な攪拌力が小さいと、スラグの滓化を促進することができず、脱硫反応が低下してしまうことがある。一方、総流量が式（３）の上限値よりも大きく全体的な攪拌力が大きいと、多量のスラグが溶鋼３に巻き込まれてしまい、溶鋼３の清浄度が低下する虞がある。
このようなことから、１回目の精錬処理における総流量は、式（３）に示すように、０．９０ＮＬ／ｍｉｎ／ｔｏｎ以上１．２５ＮＬ／ｍｉｎ／ｔｏｎ以下にする必要がある。［脱ガス処理］
脱ガス処理では、主に、取鍋４内を真空引きすることにより当該取鍋４上を真空状態とし、これにより、溶鋼３内に存在する水素等のガス成分を除去することとしている。
【００３４】
本発明では、１回目の精錬処理を終了した後、ＶＤ装置２にて脱ガス処理を行うこととしている。具体的には、当業者常法通りに、１回目の精錬処理後の取鍋４を脱ガス処理を行う工程に速やかに移動して、ＶＤ装置２にて脱ガス処理を行う。
この脱ガス処理では、当該処理を前半処理と後半処理とに分けたうえで、前半処理では、第１ポーラスプラグ１０ａ（一方の底吹き用プラグ）のガス流量は、式（４）を満たすようにし、第２ポーラスプラグ１０ｂ（他方の底吹き用プラグ）のガス流量は、式（５）を満たすようにしている。
【００３５】
【数４】
2011214084.tif 000006
【００３６】
図４や各式に示すように、脱ガス処理の前半処理では、１回目の精錬処理と同じように第１ポーラスプラグ１０ａと第２ポーラスプラグ１０ｂとでガスを吹き込むこととし、その上下限値は、１回目の精錬処理に示した上下限値と同じである。
第１ポーラスプラグ１０ａのガス流量が式（４）の下限値よりも小さく攪拌力が弱いと、溶鋼３上のスラグが余り動かないため溶鋼３の浴面が露出しない。その結果、溶鋼３内の水素が除去することができない。
【００３７】
一方で、第１ポーラスプラグ１０ａのガス流量が式（４）の上限値よりも大きく攪拌力が強すぎると、スラグが溶鋼３の流動によって溶鋼３の浴面が露出し易いが、多量のスラグが溶鋼３に巻き込まれてしまい、溶鋼３の清浄度が低下する虞がある。
このようなことから、脱ガス処理の前半における第１ポーラスプラグ１０ａのガス流量は、式（４）に示すように、０．６５ＮＬ／ｍｉｎ／ｔｏｎ以上１．０５ＮＬ／ｍｉｎ／ｔｏｎ以下にする必要がある。
【００３８】
第２ポーラスプラグ１０ｂのガス流量が式（５）の下限値よりも小さく攪拌力が弱いと、溶鋼３の静止圧に負けて底吹きができなかったり、底吹きが出来たとしてもガスによって介在物を浮上分離させる効果が小さい。
一方、第２ポーラスプラグ１０ｂのガス流量が式（５）の上限値よりも大きいと、精錬処理にて説明したように、第１ポーラスプラグ１０ａからの流れと、第２ポーラスプラグ１０ｂからの流れとが相殺されて対流が形成し難くなり、溶鋼温度や溶鋼成分の不均一化が発生する虞がある。
【００３９】
このようなことから、脱ガス処理の前半における第２ポーラスプラグ１０ｂのガス流量は、式（５）に示すように、０．１５ＮＬ／ｍｉｎ／ｔｏｎ以上０．３５ＮＬ／ｍｉｎ／ｔｏｎ以下にする必要がある。
脱ガス処理において前半処理では、第１ポーラスプラグ１０ａのガス流量と、第２ポーラスプラグ１０ｂのガス流量との合計（総流量）は、式（６）を満たすようにしている。
【００４０】
【数５】
2011214084.tif 000007
【００４１】
総流量が式（６）の下限値よりも小さく全体的な攪拌力が小さいと、溶鋼３の浴面露出させて行う脱ガスを促進することができない。一方、総流量が式（６）の上限値よりも大きく全体的な攪拌力が大きいと、スラグが多量に巻き込まれてしまい、溶鋼３の清浄度が低下する虞がある。
このようなことから、脱ガス処理の前半における総流量は、式（６）に示すように、０．９０ＮＬ／ｍｉｎ／ｔｏｎ以上１．２５ＮＬ／ｍｉｎ／ｔｏｎ以下にする必要がある。
【００４２】
さて、脱ガス処理の前半処理では、溶鋼３の浴面が露出するように溶鋼３を強攪拌することにより溶鋼３内の脱ガスを行っているが、このまま溶鋼３の強攪拌を維持した状態（浴面を露出した状態）で２回目の精錬処理に移行してしまうと、脱ガス処理から精錬処理に切り替えたときに、即ち、浴面が露出した状態で真空状態から大気圧に切り替えると溶鋼３内に水素が入って水素ピックアップが発生する可能性がある。
【００４３】
加えて、脱ガス処理の前半処理のようにスラグが巻き込みやすい強攪拌を続けて行ってしまうと、後処理で完全に分離浮上できないほどのスラグを巻き込んでしまう虞がある。
このようなことから、本発明では、脱ガス処理の後半処理にて、不活性ガスのガス流量を前半処理よりも小さくし、水素ピックアップの防止や後処理（精錬処理）にて介在物が分離浮上し易いようにしている。
【００４４】
具体的には、後半処理では、第１ポーラスプラグ１０ａ（一方の底吹き用プラグ）のガス流量は、式（７）を満たすようにし、第２ポーラスプラグ１０ｂ（他方の底吹き用プラグ）のガス流量は、式（８）を満たすようにしている。
【００４５】
【数６】
2011214084.tif 000008
【００４６】
図４や各式に示すように、脱ガス処理の後半処理では、前半処理と同じように第１ポーラスプラグ１０ａと第２ポーラスプラグ１０ｂとでガスを吹き込むこととし、その上下限値は、前半処理よりも小さいものとしている。
第１ポーラスプラグ１０ａのガス流量が式（７）の下限値よりも小さく攪拌力が弱いと、溶鋼３中の温度が偏熱する原因となる。一方で、第１ポーラスプラグ１０ａのガス流量が式（７）の上限値よりも大きいと、溶鋼３に巻き込むスラグ量が抑制できず、後処理にて十分に介在物を分離浮上させることができない可能性がある。
【００４７】
このようなことから、脱ガス処理の後半における第１ポーラスプラグ１０ａのガス流量は、式（７）に示すように、０．２５ＮＬ／ｍｉｎ／ｔｏｎ以上０．４５ＮＬ／ｍｉｎ／ｔｏｎ以下にする必要がある。
第２ポーラスプラグ１０ｂのガス流量が式（８）の下限値よりも小さく攪拌力が弱いと、溶鋼３の静止圧に負けて底吹きができなかったり、底吹きが出来たとしてもガスによって介在物を浮上分離させる効果が小さい。
【００４８】
一方、第２ポーラスプラグ１０ｂのガス流量が式（８）の上限値よりも大きいと、両ポーラスプラグ１０ａ、１０ｂからの流れが相殺されて溶鋼３の対流が形成し難くなり、溶鋼温度や溶鋼成分の不均一化が発生する虞がある。
このようなことから、脱ガス処理の後半における第２ポーラスプラグ１０ｂのガス流量は、式（８）に示すように、０．１５ＮＬ／ｍｉｎ／ｔｏｎ以上０．３５ＮＬ／ｍｉｎ／ｔｏｎ以下にする必要がある。
【００４９】
脱ガス処理において後半処理では、第１ポーラスプラグ１０ａのガス流量と、第２ポーラスプラグ１０ｂのガス流量との合計（総流量）は、式（９）を満たすようにしている。
【００５０】
【数７】
2011214084.tif 000009
【００５１】
総流量が式（９）の下限値よりも小さく全体的な攪拌力が小さいと、不活性ガスの吹き込みによる介在物の浮上分離の促進ができない可能性がある。一方、総流量が式（９）の上限値よりも大きく全体的な攪拌力が大きいと、溶鋼３に巻き込むスラグ量が抑制できず、後処理にて十分に介在物を分離浮上させることができない可能性がある。
このようなことから、脱ガス処理の後半における総流量は、式（９）に示すように、０．４５ＮＬ／ｍｉｎ／ｔｏｎ以上０．７０ＮＬ／ｍｉｎ／ｔｏｎ以下にする必要がある。［２回目の精錬処理］
脱ガス処理が終了した後の２回目の精錬処理では、溶鋼３内の介在物を出来るだけ浮上分離させて鋼の清浄度を高めることとしている。この２回目の精錬処理では、過剰に溶鋼３を攪拌する必要はなく、適度に溶鋼３を攪拌することによって溶鋼温度及び溶鋼成分の均一化を行いつつ介在物の分離浮上も行うこととしている。
【００５２】
具体的には、２回目の精錬処理では、第１ポーラスプラグ１０ａ（一方の底吹き用プラグ）のガス流量は、式（１０）を満たすようにし、第２ポーラスプラグ１０ｂ（他方の底吹き用プラグ）のガス流量は、式（１１）を満たすようにしている。
【００５３】
【数８】
2011214084.tif 000010
【００５４】
図４や各式に示すように、２回目の精錬処理では、脱ガス処理の後半処理と同じように第１ポーラスプラグ１０ａと第２ポーラスプラグ１０ｂとでガスを吹き込むこととし、その上下限値は、脱ガス処理の後半処理に示した上下限値と同じである。
第１ポーラスプラグ１０ａのガス流量が式（１０）の下限値よりも小さく攪拌力が弱いと、溶鋼３中の温度が偏熱する原因となる。一方で、第１ポーラスプラグ１０ａのガス流量が式（１０）の上限値よりも大きいと、介在物を分離浮上させる以上にスラグの巻き込みによる介在物の増加が発生してしまう。
【００５５】
このようなことから、２回目の精錬処理における第１ポーラスプラグ１０ａのガス流量は、式（１０）に示すように、０．２５ＮＬ／ｍｉｎ／ｔｏｎ以上０．４５ＮＬ／ｍｉｎ／ｔｏｎ以下にする必要がある。
第２ポーラスプラグ１０ｂのガス流量が式（１１）の下限値よりも小さく攪拌力が弱いと、溶鋼３の静止圧に負けて底吹きができなかったり、底吹きが出来たとしてもガスによって介在物を浮上分離させる効果が小さい。
【００５６】
一方、第２ポーラスプラグ１０ｂのガス流量が式（１１）の上限値よりも大きいと、第１ポーラスプラグ１０ａから吹き込まれたガスと、第２ポーラスプラグ１０ｂから吹き込まれたガスとが合わさったときに、大きな溶鋼３流の衝突が発生するため、その結果、スラグの巻き込みが増加してしまう虞がある。そのため、第２ポーラスプラグ１０ｂのガス流量を多くし過ぎないことが必要である。
【００５７】
このようなことから、２回目の精錬処理における第２ポーラスプラグ１０ｂのガス流量は、式（１１）に示すように、０．１５ＮＬ／ｍｉｎ／ｔｏｎ以上０．３５ＮＬ／ｍｉｎ／ｔｏｎ以下にする必要がある。
２回目の精錬処理では、第１ポーラスプラグ１０ａのガス流量と、第２ポーラスプラグ１０ｂのガス流量との合計（総流量）は、式（１２）を満たすようにしている。
【００５８】
【数９】
2011214084.tif 000011
【００５９】
総流量が式（１２）の下限値よりも小さく全体的な攪拌力が小さいと、不活性ガスの吹き込みによる介在物の浮上分離の促進をできない可能性がある。一方、総流量が式（１２）の上限値よりも大きく全体的な攪拌力が大きいと、取鍋の側壁に付着した地金を洗い流してしまい、その地金が低級酸化物としてスラグ内に入りスラグ中の低級酸化物の濃度を増加させてしまうことになる。この段階でスラグ中の低級酸化物の濃度が増加すると、溶鋼中のＡｌ、Ｓｉと反応してＡｌ2Ｏ3やＳｉＯ2が生成し、溶鋼３の清浄度を悪化させてしまう可能性がある。
【００６０】
このようなことから、２回目の精錬処理における総流量は、式（１２）に示すように、０．４５ＮＬ／ｍｉｎ／ｔｏｎ以上０．７０ＮＬ／ｍｉｎ／ｔｏｎ以下にする必要がある。
なお、１回目の精錬処理、脱ガス処理の前半処理、脱ガス処理の後半処理、２回目の精錬処理の各処理において、各処理を行っている間はガス流量を一定に維持することが好ましいが、上述した各式の範囲内であれば、途中でガス流量を変更してもよい。
【００６１】
表１は、高清浄度鋼の製造を行うにあたっての実施条件を示したものである。
【００６２】
【表１】
2011214084.tif 000012
【００６３】
実施条件において、溶鋼成分は、[Ｃ]＝０．２〜０．６質量％、[Ｓｉ]＝０〜０．４質量％、[Ｍｎ]＝０．２〜１．４質量％、[Ｎｉ]＝０〜３．０質量％、[Ｃｒ]＝０〜３．０質量％を含有するものとした。残りの成分は、Ｆｅ分及び不可避不純物を含むものとした。一次精錬は当業者常法通りに電気炉にて行った。二次精錬は、上述したようにＬＦ装置による精錬を２回、ＶＤ装置による精錬を１回行った。
【００６４】
図２に示す取鍋を用いた。即ち、取鍋４の内径や第１ポーラスプラグ１０ａの位置、第２ポーラスプラグ１０ｂの位置が示されている図１に示す取鍋４を用いた。取鍋１は、１００ｔｏｎクラスのものであり、取鍋精錬では、Ａｒガス（アルゴンガス）を吹き込みガスとして用いた。
図３に示す底吹き用プラグ（ポーラスプラグ）を用いた。ポーラス部２２の化学成分は
、Ａｌ2Ｏ3＝８０質量％、ＳｉＯ2＝１８質量％であるものを用いた。また、ポーラスプラグの気孔率は２７．６％のものを用いた。
【００６５】
取鍋１において、スラグライン及び胴部の耐火物３はＭｇＯ−Ｃ系のものを用い、底部（敷部）の耐火物３は、Ａｌ2Ｏ3−ＭｇＯ系のものを用いた。
二次精錬においてのスラグの制御は、例えば、特開２００７−２３１４１０号公報に開示されているように当業者常法通りに行った。二次精錬後は下注ぎ造塊処理を行って鋳塊を製造した。
【００６６】
表２及び表３は、表１に示す実施条件に基づいて、本発明の高清浄度鋼の製造方法にて処理を行った実施例と、本発明とは異なる方法にて処理を行った比較例とをまとめたものである。
【００６７】
【表２】
2011214084.tif 000013
【００６８】
【表３】
2011214084.tif 000014
【００６９】
実施例及び比較例では、鋼材中に含まれる水素は鍛錬中の水素割れの原因となることから、溶鋼３中の水素濃度[Ｈ]について評価することとした。溶鋼３中の水素濃度[Ｈ]≦０．９０ｐｐｍでは、どの製品でも水素割れが発生していないため、これを満たす場合を良好「○」とした。[Ｈ]の分析には、ヘレウスエレクトロナイト社製の直接迅速分析装置 「ハイドリス（装置名）」を使用した。
【００７０】
また、酸化物系介在物（介在物）が多いと疲労破壊の起点となることから、酸化物系介在物の総量を示すことができる溶鋼中酸素量[Ｏ]ｔについて評価することにした。溶鋼中酸素量[Ｏ]ｔ＜１０ｐｐｍでは、介在物が少なく高清浄度鋼であることから、これを満たす場合を良好「○」とした。なお、溶鋼中酸素量[Ｏ]ｔ＜１０ｐｐｍが良いとされることは、「鉄と鋼 ｖｏｌ．９３ (２００７)、高清浄度鋼における介在物の生成起源、川上ら著」に記載されている。[Ｏ]ｔの分析には、ＬＥＣＯジャパン株式会社製の酸素・窒素・水素分析装置 「ＴＨＣ−６００」を使用した。
【００７１】
さらに、スラグ中の低級酸化物（ＦｅxＯ、ＭｎＯ,Ｃｒ2Ｏ3）は、酸化源として溶鋼３中のＡｌ、Ｓｉなどと反応し、酸化物系介在物の発生原因となることから、スラグ中の低
級酸化物（ＦｅxＯ、ＭｎＯ,Ｃｒ2Ｏ3）の合計濃度について評価することとした。スラグ中の低級酸化物の合計濃度が１質量％未満では、高清浄度鋼を製造することができることからこれを満たす場合を良好「○」とした。なお、スラグ中の低級酸化物の合計濃度が１質量％未満で良いとされることは、「鉄と鋼 ｖｏｌ．９３ (２００７)、高清浄度鋼における介在物の生成起源、川上ら著」に記載されている。低級酸化物の分析において、スラグ中のＦｅ分はほとんどが酸化物となっていると考えられるため、Ｔ．Ｆｅ％のＩＣＰ分析値をＦｅxＯ％値と同等とした。低級酸化物の分析には、セイコー電子製ＩＣＰ発光分光分析装置「ＳＰＳ１５００ＶＲ」を使用した。
【００７２】
実施例１〜実施例１０では、ガス流量を示すＱ１、Ｑ２の数値から分かるように、１回目の精錬処理、脱ガス処理、２回目の精錬処理のいずれにおいても、第１ポーラスプラグ１０ａや第２ポーラスプラグ１０ｂにて不活性ガスを吹き込んでいる。
また、実施例１〜実施例１０では、１回目の精錬処理では、各底吹き用プラグ（第１ポーラスプラグ１０ａ、第２ポーラスプラグ１０ｂ）のガス流量が式（１）〜式（３)を満たすようにし、脱ガス処理の前半処理では、各底吹き用プラグのガス流量が式（４）〜式（６)を満たすようにし、後半処理では、各底吹き用プラグのガス流量が式（７）〜式（９)を満たすようにし、２回目の精錬処理では、各底吹き用プラグのガス流量が式（１０）〜式（１２)を満たすようにしている。
【００７３】
実施例では、溶鋼３中の水素濃度[Ｈ]を０．９０ｐｐｍ以下にすることができ、溶鋼中酸素量[Ｏ]ｔを１０ｐｐｍ未満にすることができ、さらに、スラグ中の低級酸化物の合計濃度も１質量％未満にすることができた。
一方、比較例１〜比較例３は、一方のポーラスプラグ（第１ポーラスプラグ１０ａ）のみでしかガスを吹き込んでいない。なお、表中には各式の上下限値が記載されているため、比較例の説明では、説明の便宜上、各式の数値の説明は省略する。
【００７４】
しかも、比較例１では、各処理において、一方のポーラスプラグ１０ａのガス流量が上限値を上回っている。比較例２では、脱ガス処理の後半及び２回目の精錬処理において、一方のポーラスプラグ１０ａのガス流量が上限値を上回っている。比較例３では、脱ガス処理の後半及び２回目の精錬処理において、ガス流量の合計量（総流量）が下限値を下回っている。
【００７５】
そのため、比較例１では、溶鋼３中の水素濃度[Ｈ]、溶鋼中酸素量[Ｏ]ｔ、スラグ中の低級酸化物の合計濃度のいずれも評価の上限値を満たすことができず、比較例２及び比較例３では、溶鋼中酸素量[Ｏ]ｔが評価の上限値を満たすことができなかった。
比較例４〜比較例１０では、２つのポーラスプラグ１０、１０にてガスを吹き込んでいるが、各処理においてガス流量が規定する量を満たしていない。
【００７６】
例えば、１回目の精錬処理及び脱ガス処理の前半において、比較例４では、一方のポーラスプラグ１０ａのガス流量が上限値を上回っており、比較例５では、一方のポーラスプラグ１０ａのガス流量が下限値を下回っている。加えて、比較例４及び比較例５では、１回目の精錬処理及び脱ガス処理の前半において、ガス流量の合計量（総流量）も規定を満たしていない。
【００７７】
比較例６は、１回目の精錬処理及び脱ガス処理の前半において他方のポーラスプラグ１０ｂのガス流量が上限値を上回っており、しかも、脱ガス処理の後半及び２回目の精錬処理においてガス流量の合計量（総流量）も規定を満たしていない。
比較例７は、各処理におけるガス流量の合計量（総流量）が規定を満たしておらず、比較例８では、１回目の精錬処理及び脱ガス処理の前半においてガス流量の合計量（総流量）が規定を満たしておらず、比較例９では、脱ガス処理の後半及び２回目の精錬処理においてガス流量の合計量（総流量）が規定を満たしていない。
【００７８】
比較例１０では、各処理において他方のポーラスプラグ１０ｂのガス流量が上限値を上回っていて、ガス流量の合計量（総流量）も規定を満たしていない。
そのため、比較例４〜比較例８及び比較例１０では、溶鋼３中の水素濃度[Ｈ]が評価の上限値を満たすことができず、比較例５及び比較例７〜比較例１０では、溶鋼中酸素量[Ｏ]ｔが評価の上限値を満たすことができず、比較例６、７、１０では、スラグ中の低級
酸化物の合計濃度が評価の上限値を満たすことができなかった。
【００７９】
以上、本発明によれば、精錬処理及び脱ガス処理を行うに際して２つの底吹き用プラグ（第１ポーラスプラグ１０ａ、第２ポーラスプラグ１０ｂ）として、１回目の精錬処理、脱ガス処理の前半処理、脱ガス処理の後半処理、２回目の精錬処理において、ガス流量を規定通りにすることにより、溶鋼３中の水素濃度[Ｈ]、溶鋼中酸素量[Ｏ]ｔ、スラグ中の低級酸化物の合計濃度の低い高清浄度鋼を製造することができる。
【００８０】
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
高清浄度鋼として、例えば、疲労特性が必要とされる軸受け鋼やクランク軸用鋼などが考えられるが、本発明は、軸受け鋼やクランク軸用鋼に限定されない。
【符号の説明】
【００８１】
１    取鍋精錬装置
２    真空脱ガス装置
３    溶鋼
４    取鍋
５    電極式加熱装置
６    供給装置
７    真空引き手段
８    蓋体
９    排気管
１０  底吹き用プラグ
１０ａ  第１ポーラスプラグ
１０ｂ  第２ポーラスプラグ
１５    鉄皮
１６    耐火物
２０    ケース
２１    被膜層
２２    ポーラス部
２３    ガス通気路
【図１】
2011214084.tif 000016
【図２】
2011214084.tif 000017
【図３】
2011214084.tif 000018
【図４】
2011214084.tif 000019