(57)【要約】  取鍋処理工程中の酸素及び窒素の混入を最小化して合金鉄を投入できる、吸酸及び吸窒が減少した合金鉄投入装置及び投入方法に関する。ホッパから合金鉄が供給されてこれを取鍋にまで投入し、上部、傾斜を有する中間及び下部に細分され、所定の中空を有する供給管と、前記供給管の前記中間に連通して分岐装着され、前記合金鉄の投入時に同時に流入する空気を第１不活性ガスによって遮断する不活性ガス遮断部と、前記供給管の前記下部の基端部に連通して分岐装着され、前記合金鉄の投入経路上に第２不活性ガスを吹き込む不活性ガス供給部と、前記供給管の下部外側の任意の１つの部位に、前記下部の軸方向に対してこれを包むように構成され、前記下部の終端部方向に第３不活性ガスを噴射する不活性ガス噴射部と、前記不活性ガス噴射部から前記供給管を包んで噴射される前記第３不活性ガスが前記供給管の終端部で拡散する拡散部と、を備える。
2010501726.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホッパから合金鉄が供給されてこれを取鍋にまでスラグ及び溶鋼中への浸漬なく投入し、上部、傾斜を有する中間及び下部に細分され、所定の中空を有する供給管と、
前記供給管の前記中間に連通して分岐装着され、前記合金鉄の投入時に同時に流入する空気を第１不活性ガスによって遮断する不活性ガス遮断部と、
前記供給管の前記下部の基端部に連通して分岐装着され、前記合金鉄の投入経路上に第２不活性ガスを吹き込む不活性ガス供給部と、
前記供給管の下部外側の任意の１つの部位に、前記下部の軸方向に対してこれを包むように構成され、前記下部の終端部方向に第３不活性ガスを噴射する不活性ガス噴射部と、
前記不活性ガス噴射部から前記供給管を包んで噴射される前記第３不活性ガスが前記供給管の終端部で拡散する拡散部と
を備える、吸酸及び吸窒が減少した合金鉄投入装置。
【請求項２】
前記不活性ガス噴射部は、
前記第３不活性ガスを均一に分配する第１環構造体と、
前記第１環構造体で均一に分配された前記第３不活性ガスが前記下部供給管を包んでその終端部方向に噴射されるようにする第２環構造体と、
前記第１環構造体と前記第２環構造体とを連通する複数の連結体と
を備える複環構造体である、請求項１に記載の吸酸及び吸窒が減少した合金鉄投入装置。
【請求項３】
前記不活性ガス噴射部には、
前記供給管の下部の終端部に所定のスリットが形成される、請求項２に記載の吸酸及び吸窒が減少した合金鉄投入装置。
【請求項４】
前記スリットの幅は、３．０ｍｍ以下である、請求項３に記載の吸酸及び吸窒が減少した合金鉄投入装置。
【請求項５】
前記スリットの幅は、０．１ｍｍ以上３．０ｍｍ以下である、請求項４に記載の吸酸及び吸窒が減少した合金鉄投入装置。
【請求項６】
前記拡散部は、その内部が前記供給管の下部の内部となす内部拡散角が０゜超過９０゜未満である、請求項１に記載の吸酸及び吸窒が減少した合金鉄投入装置。
【請求項７】
底部にポーラスプラグが設けられた取鍋内にスラグにより覆われた溶鋼が収容され、ホッパに貯留された合金鉄が前記取鍋の上部から、上部、中間及び下部供給管を介して前記溶鋼に投入される合金鉄投入方法であって、
前記下部供給管の終端部を下降するステップと、
前記中間供給管に第１不活性ガスを投入するステップと、
前記下部供給管の基端部に第２不活性ガスを投入するステップと、
前記下部供給管の外側を包んで終端部方向に噴射される第３不活性ガスを提供するステップと、
前記合金鉄を、前記上部、中間及び下部供給管を順次に経て前記溶鋼内に投入するステップと
を含む、吸酸及び吸窒が減少した合金鉄投入方法。
【請求項８】
前記第２不活性ガスの単位時間当たりの噴射量は、５〜５０Ｎｍ３／ｈｒである、請求項７に記載の吸酸及び吸窒が減少した合金鉄投入方法。
【請求項９】
前記第３不活性ガスの単位時間当たりの噴射量は、１０〜１００Ｎｍ３／ｈｒである、請求項７に記載の吸酸及び吸窒が減少した合金鉄投入方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸酸及び吸窒が減少した合金鉄投入装置及び投入方法に関し、より詳細には、ステンレス製鋼操業時、製鋼工程の取鍋処理（ＬＴ；Ｌａｄｄｌｅ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）工程において酸素及び窒素の混入を最小化して合金鉄を投入させる、吸酸及び吸窒が減少した合金鉄投入装置及び投入方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、ステンレス鋼を製鋼精錬のために、ステンレス鋼の溶鋼は、電気炉を経てＡＯＤ（Ａｒｇｏｎ  Ｏｘｙｇｅｎ  Ｄｅｃａｒｂｕｒｉｚａｔｉｏｎ）精錬を行った後、取鍋精錬または取鍋加熱（Ｌａｄｌｅ  ｆｕｒｎａｃｅ）工程のような取鍋処理を経て連続鋳造を行うようになる。
【０００３】
ここで、ステンレス鋼の溶鋼には、ＡＯＤ精錬後、ＶＯＤ（Ｖａｃｕｕｍ  Ｏｘｙｇｅｎ  Ｄｅｃａｒｂｕｒｉｚａｔｉｏｎ）精錬がさらに行われ得る。
【０００４】
このような一連の工程において連続鋳造前に溶鋼の目標成分及び温度を確保するために、取鍋処理工程において、溶鋼にＡｌ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｃｒ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｔｉ、冷却剤などのような合金鉄の投入とともに、成分、温度の均一化及び介在物の浮上分離のために取鍋内のガス撹拌精錬を同時に行っている。
【０００５】
このような合金鉄の投入は、スラグにより覆われた溶鋼を空気中に露出する裸湯状態として行われるため、溶鋼の再酸化と吸窒及び吸酸による溶鋼の清浄度の低下が生じ、鋳造時にノズル詰まり及び製鋼性表面欠陥が頻繁に発生しているのが現状である。
【０００６】
図１は、従来の合金鉄投入装置による溶鋼表面の酸化物の組成に応じた溶鋼中の窒素の変化を示すグラフ図である。
【０００７】
図１によると、電気炉及びＡＯＤ精錬を経た９０トンのステンレス４０９鋼（Ｃ：０．０１０％以下、Ｎ：０．０１０％、Ｃｒ：１１〜１２％、Ｎｉ：０．５％以下、Ｓｉ：０．６％以下、Ｍｎ：０．６％以下）の溶鋼に対する取鍋内の合金鉄の投入前後における吸窒濃度が示される。すなわち、図１は、取鍋内の合金鉄の投入後の窒素濃度と投入前の窒素濃度との差の増減変化を示している。
【０００８】
図１に示すように、合金鉄の投入後の吸窒濃度は、８．２〜２８ｐｐｍまで増加し、平均９．９ｐｐｍの吸窒が発生していることが分かり、これは、溶鋼中の酸素が増加していることを意味する。したがって、溶鋼の酸化物のような不純物の増加による連続鋳造工程の質の低下及び品質バラツキの発生の可能性が大きいということが分かる。
【０００９】
このような取鍋内の合金鉄の投入時に発生する吸酸及び吸窒の問題は、ＶＯＤ工程を経た鋼種の場合も、温度及び成分目標を達成するべく取鍋処理工程の経由が欠かせないので、再酸化及び吸窒による溶鋼の清浄度の低下により、鋳造時におけるノズル詰まり及び製品の表面品質の問題に深刻な影響を及ぼし得る。
【００１０】
このような吸窒の発生を最小化するために溶鋼上面に溶鋼を覆うスラグを使用するが、スラグが多いほど合金鉄の投入のためのガス撹拌による裸湯の確保が不可避なことから、合金鉄の投入時における吸窒及び再酸化の発生の問題が依然として残っているのが現状である。
【００１１】
すなわち、合金鉄の投入時、再酸化による溶鋼中、ＴｉＯ２（融点：約１８３０℃）、ＣａＯ−ＴｉＯ２系（融点：約１９３０℃）、Ａｌ２Ｏ３（融点：約２０２０℃）などの高融点酸化物のような再酸化生成物と吸窒によって発生したＴｉＮ（融点：約２９３０℃）の窒化物とは、最終製品の清浄度を低下させ、鋳造時にノズル詰まりを発生させ、連鋳生産性の低下のみならず、圧延時に熱延コイル及び冷燃コイル製品の製鋼性表面欠陥を引き起こしている。
【００１２】
これらの問題を解決するために、米国特許第５，２１１，７４４号の「取鍋内の溶鋼中の合金鉄投入装置及び方法」では、取鍋内の合金鉄投入時における吸窒及び再酸化を防止するための装置及び方法が開示されているが、以下の問題がある。
【００１３】
まず、合金鉄の投入口が浸漬して投入管を介して合金鉄が溶鋼中に直接投入されるため、再酸化及び吸窒がほとんどないという長所があるが、合金鉄投入管の溶損による作業効率、投入口の頻繁な取替によるメンテナンスの問題などが発生する。
【００１４】
さらに、スラグ／溶鋼と投入管内との反応による腐食現象、及び溶融攪拌による耐溶管の侵食現象により、投入耐溶管の寿命が低下する。この腐食及び侵食現象はまた、捕捉された耐溶粒子による総酸素濃度、及び溶鋼中の反応を増加させる。投入耐溶管の頻繁な交換及び腐食発生により、メンテナンス費用の増加に加えて、メンテナンスの難しさも著しく増加し得る。したがって、上記米国特許は、高い生産性及び品質が要求される実操業に適用するには多くの制限が伴う。
【００１５】
また、日本国特許公開第１９９３−００９５５２号の「上吹きランス方式の取鍋精錬装置（Ｔｏｐ  ｂｌｏｗｉｎｇ  ｌａｎｃｅ  ｔｙｐｅ  ｌａｄｌｅ  ｒｅｆｉｎｉｎｇ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ）」の場合も、浸漬管を用いて、溶鋼の吸窒の問題、溶鋼の再酸化によるスラグ増加の問題などの問題を解決しようとしていた。しかし、１５５０℃以上の高温の溶鋼ですべての作業を行わなければならないため、吸窒及び再酸化の防止には効果があるものの、浸漬管の寿命、メンテナンスの問題がある。投入耐溶管とスラグ／溶鋼と反応による腐食現象、及び溶融攪拌による耐溶管の侵食現象によって、米国特許第５，２１１，７４４号と同じく投入耐溶管の寿命が低下する。この腐食及び侵食現象はまた、捕捉された耐溶粒子による総酸素濃度、及び溶鋼中の反応を増加させる。投入耐溶管の頻繁な交換及び腐食発生により、メンテナンス費用の増加に加えて、メンテナンスの難しさも著しく増加し得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】米国特許第５，２１１，７４４号明細書
【特許文献２】特開第１９９３−００９５５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
そこで、本発明は、上述した従来の問題を解決するためになされたものであって、ステンレス製鋼工程において、取鍋内のステンレス溶鋼中に目標温度、成分を達成すべく冷却剤及び各種合金鉄をスラグおよび溶鋼中への浸漬なく投入するときに酸素及び窒素の混入を最小化して溶鋼の吸窒を減少させ、再酸化を抑制して清浄度を向上できるようにする、吸酸及び吸窒が減少した合金鉄投入装置及び投入方法を提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上述した目的を達成するために、本発明に係る吸酸及び吸窒が減少した合金鉄投入装置は、ホッパから合金鉄が供給されてこれを取鍋にまで投入し、上部、傾斜を有する中間及び下部に細分され、所定の中空を有する供給管と、前記供給管の前記中間に連通して分岐装着され、前記合金鉄の投入時に同時に流入する空気を第１不活性ガスによって遮断する不活性ガス遮断部と、前記供給管の前記下部の基端部に連通して分岐装着され、前記合金鉄の投入経路上に第２不活性ガスを吹き込む不活性ガス供給部と、前記供給管の下部外側の任意の１つの部位に、前記下部の軸方向に対してこれを包むように構成され、前記下部の終端部方向に第３不活性ガスを噴射する不活性ガス噴射部と、前記不活性ガス噴射部から前記供給管を包んで噴射される前記第３不活性ガスが前記供給管の終端部で拡散する拡散部と、を備えることを特徴とする。
【００１９】
ここで、前記供給管は、上部供給管、中間供給管及び下部供給管に細分され、前記中間供給管の基端部から終端部までは傾斜をなすことを特徴とし、前記不活性ガス供給部は、前記下部供給管の基端部に連通して構成され、前記不活性ガス噴射部は、前記下部供給管の任意の１つの部位に、これを包むように構成される。
【００２０】
このとき、前記不活性ガス噴射部は、前記下部供給管の外側の任意の１つの部位を、前記下部供給管の軸方向に対して包み、前記第３不活性ガスが前記下部供給管を包んでその終端部方向に噴射されるようにする単環構造体であり得、前記不活性ガス噴射部は、前記下部供給管の外側の任意の１つの部位を、前記下部供給管の軸方向に対して包み、前記第３不活性ガスを均一に分配する第１環構造体、前記第１環構造体で均一に分配された前記第３不活性ガスが前記下部供給管を包んでその終端部方向に噴射されるようにする第２環構造体、及び前記第１環構造体と前記第２環構造体とを連通する複数の連結体からなる複環構造体であり得る。
【００２１】
この場合、前記不活性ガス噴射部には、前記下部供給管の終端部方向に所定のスリットが形成され、前記スリットの幅は、３．０ｍｍ以下、より好ましくは、０．１ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００２２】
そして、前記拡散部は、その内部が前記下部供給管の内部となす内部拡散角が０゜超過９０゜未満である。
【００２３】
また、本発明に係る吸酸及び吸窒が減少した合金鉄投入方法は、底部にポーラスプラグが設けられた取鍋内にスラグにより覆われた溶鋼が収容され、ホッパに貯留された合金鉄が前記取鍋の上部から、上部、中間及び下部供給管を介して前記溶鋼に投入される合金鉄投入方法であって、前記下部供給管の終端部を下降するステップと、前記中間供給管に第１不活性ガスを投入するステップと、前記下部供給管の基端部に第２不活性ガスを投入するステップと、前記下部供給管の外側を包んで終端部方向に噴射される第３不活性ガスを提供するステップと、前記合金鉄を、前記上部、中間及び下部供給管を順次に経て前記溶鋼内に投入するステップと、を含んでなることを特徴とする。
【００２４】
ここで、前記下部供給管の、スラグ及び溶鋼中への浸漬なしの下降は、下記式１により特定される。
［式１］
ｙ＝ｈ０−ｘ−ｃ
（ここで、ｙは、前記取鍋カバーの内側から前記下部供給管の終端部までの距離［ｍｍ］、ｈ０は、前記取鍋カバーの内側から前記取鍋の底部までの距離［ｍｍ］、ｘは、前記取鍋の底部から前記溶鋼表面までの距離［ｍｍ］、ｃは、前記溶鋼表面から前記下部供給管の終端部までの距離［ｍｍ］。）
【００２５】
前記取鍋の底部から前記溶鋼表面までの距離ｘは、下記式２により特定される。
［式２］
ｗ＝−５１．１×ｌｎ（ｘ）＋４５４
（ここで、ｗは、前記溶鋼の量［ｔｏｎ］。）
【００２６】
また、前記下部供給管の終端部は、前記溶鋼表面と１〜３ｍの間隔をなすように下降し得る。
【００２７】
このとき、好ましくは、前記第２不活性ガスの単位時間当たりの噴射量は、５〜５０Ｎｍ３／ｈｒであり、前記第３不活性ガスの単位時間当たりの噴射量は、１０〜１００Ｎｍ３／ｈｒであり得る。
【発明の効果】
【００２８】
以上、説明したように、本発明に係る吸酸及び吸窒が減少した合金鉄投入装置及び投入方法により、ステンレス製鋼工程において、取鍋内のステンレス溶鋼中に目標温度、成分を達成するための冷却剤及び各種合金鉄の投入時に酸素及び窒素の混入を最小化して溶鋼の吸窒を減少させ、再酸化を抑制して清浄度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】従来の合金鉄投入装置による溶鋼表面の酸化物の組成に応じた溶鋼中の窒素の変化を示すグラフ図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る合金鉄投入装置を概略的に示す図である。
【図３】図２の“Ａ”部分を示す部分拡大図である。
【図４】図２の“Ｂ”部分を示す部分拡大図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る合金鉄投入装置の総括的な作用概念図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る合金鉄投入装置を概略的に示す図である。
【図７】図６の“Ａ”部分を示す部分拡大図である。
【図８】図６の“Ｂ”部分を示す部分拡大図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る合金鉄投入装置の総括的な作用概念図である。
【図１０】本発明の第１実施形態及び本発明の第２実施形態における下部供給管の円周に対する流速の流れを比較して示す図である。
【図１１】本発明の好ましい実施形態に係る吸酸及び吸窒が減少した合金鉄投入装置を概略的に示す図である。
【図１２】図１１の“Ａ”部分を示す部分拡大図である。
【図１３ａ】図１１の“Ｂ”部分を、本発明の第１実施形態及び第２実施形態を適用して示す部分拡大図である。
【図１３ｂ】図１１の“Ｂ”部分を、本発明の第１実施形態及び第２実施形態を適用して示す部分拡大図である。
【図１４】図１１の拡散部を示す部分断面図である。
【図１５】本発明の好ましい実施形態に係る拡散部を備える合金鉄投入装置の総括的な作用概念図である。
【図１６】取鍋内の合金鉄の投入前後における溶鋼中の窒素濃度の変化を示すグラフである。
【図１７】取鍋内の合金鉄の投入前後における溶鋼中の酸素濃度の変化を示すグラフである。
【図１８】取鍋内の合金鉄の投入時における、下部供給管から溶鋼表面までの酸素分圧の変化を示すグラフである。
【図１９】従来例及び本発明例におけるステンレス熱延コイルの表面欠陥率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の一実施形態に係る吸酸及び吸窒が減少した合金鉄投入装置及び投入方法を添付図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００３１】
図２は、本発明の第１実施形態に係る吸酸及び吸窒が減少した合金鉄投入装置を概略的に示す図である。
【００３２】
図２に示すように、ＡＯＤ、ＶＯＤ、転炉などの脱炭炉で脱炭が終了した溶鋼Ｍの入った取鍋２２には、取鍋精錬スタンドで鋳造のための目標成分の達成及び目標温度の確保のために冷却剤及び合金鉄Ｆが秤量された後、投入される。
【００３３】
合金鉄Ｆは、合金鉄貯留ホッパ１からコンベアベルト２によってホッパ３に貯留され、開閉弁４は、合金鉄Ｆが貯留されたホッパ３への合金鉄Ｆの投入を調整するように構成される。合金鉄Ｆは、ホッパ３から供給管１０１、１０２、１０３を経て溶鋼Ｍに投入される。
【００３４】
溶鋼Ｍを収容する取鍋２２には、取鍋カバー２１が設けられ、大気雰囲気を遮断して酸化を防止し、合金鉄Ｆを投入できるようにし、供給管１０３は、取鍋カバー２１を貫通して構成される。
【００３５】
本発明の第１実施形態では、供給管１０１、１０２、１０３は、上部供給管１０１、中間供給管１０２及び下部供給管１０３に細分され、ホッパ３の位置及び工場設備の位置に応じて、添付図面のように、中間供給管１０２が傾斜をなすことができる。
【００３６】
この中間供給管１０２の任意の１つの部位には、ホッパ３から合金鉄Ｆが供給されるとき、これと同時に流入する酸素及び窒素を含有する空気を遮断して合金鉄Ｆの投入経路を不活性雰囲気に維持できるように、第１不活性ガス供給手段１２４を備える不活性ガス遮断部１２３が分岐装着される。
【００３７】
この不活性ガス遮断部１２３は、図３に示すように、流入する空気の効率的な遮断のために、合金鉄Ｆの投入が進行する方向に対して逆噴射されるように、中間供給管１０２の基端部となす角度θ１が９０゜超過１８０゜未満となるように分岐装着される。
【００３８】
合金鉄Ｆは、予め取鍋２２の底部に設けられたポーラスプラグ２３から強く吹き込まれるＡｒのような不活性ガスにより溶鋼Ｍ上部のスラグＳの一部が除去され、裸湯が発生した所に自由落下する。
【００３９】
このときの溶鋼Ｍは、重量％として、Ｃ：０〜０．０５％、Ｎ：０〜０．０７０％、Ｓｉ：０〜４％、Ｔｉ：０〜０．５％、Ｓ：０．０３０％以下、Ｐ：０．０２５％以下、Ｃｒ：１１．０〜３０．０％、Ｎｉ：０〜３６％を含有し、その他の成分で構成されるＡＩＳＩ基準ステンレス３０４、３１６Ｌ、４３０、４４６、４４７鋼などのステンレス鋼の溶鋼であり得、この他、合金鉄投入処理が行われる他の鋼も使用可能である。
【００４０】
合金鉄Ｆを溶鋼Ｍに投入するべく、長さ調節手段１１３を介して、スラグ及び溶鋼中への浸漬がない下部供給管１０３の投入口が溶鋼Ｍ側に下降する。
【００４１】
この長さ調節手段１１３は、通常の長さ調節可能な部材であり得、取鍋２２の直上に位置する下部供給管１０３の終端部、すなわち、投入口のみを昇下降させるように構成されることが好ましい。
【００４２】
前記供給管、より正確には、中間供給管１０２の終端部及び／または下部供給管１０３の基端部は、合金鉄Ｆの投入時に下部供給管１０３の終端部まで不活性ガス雰囲気に組成させるために、第２不活性ガス供給手段１３４を備える不活性ガス供給部１３３と連通する。
【００４３】
この不活性ガス供給部１３３は、第２不活性ガス供給手段１３４から供給される第２不活性ガスを吹き込んで下部供給管１０３の終端部から噴出させることにより、合金鉄Ｆが投入されるときに下部供給管１０３の経路上で不活性雰囲気が組成されるようにし、下部供給管１０３の終端部から噴出されるときには、これより溶鋼Ｍ表面にいたるまで不活性雰囲気が維持されるようにする。
【００４４】
この下部供給管１０３の外側、より詳細には、中空円筒状の下部供給管１０３の外周には、下部供給管１０３と同軸をなしてこれを包み、第３不活性ガス供給手段１５４を備える単環構造体１５０が提供される。
【００４５】
単環構造体１５０は、図４に示すように、第３不活性ガス供給手段１５４から第３不活性ガスを受けて下部供給管１０３の円周に密接して噴射することにより、下部供給管１０３の外側円周に沿って第３不活性ガスカラム（ｃｏｌｕｍｎ）が形成されるようにする。
【００４６】
この第３不活性ガス供給手段１５４は、設備によっては１つまたは２つ以上の複数個が設置され得る。
【００４７】
この単環構造体１５０の下部、すなわち、下部供給管１０３の終端部側には、所定のスリット１５１が形成され、前記第３不活性ガスがこれを介して噴射されるようにする。このスリット１５１は、点スリットであり得るが、前記第３不活性ガスが下部供給管１０３の円周全体に均一に噴射されるように線スリット１５１であることが好ましい。
【００４８】
また、好ましくは、前記第３不活性ガスカラムは、下部供給管１０３の外側円周に沿って下部供給管１０３の終端部方向に進行し、終端部から溶鋼Ｍにいたるまで延長され、下部供給管１０３の終端部の内側から吐出される前記第１不活性ガス及び前記第２不活性ガスとともに、合金鉄Ｆの進行経路を不活性雰囲気に維持する。
【００４９】
前記第３不活性ガスが溶鋼Ｍ表面までその噴射形態を維持しながら噴射されるようにするために、スリット１５１の幅は、３．０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００５０】
スリット１５１の幅が３．０ｍｍを超過すると、連続定理により流速が低下する。これにより、前記第３不活性ガスは、溶鋼Ｍの表面に達する前に分散され得る。
【００５１】
スリット１５１の幅が０．１ｍｍ未満であれば、十分な量の流量が噴射されなくなったり、取鍋処理終了後に噴射されるＣａＯ粉末などによる詰まりの問題が発生するため、より好ましいスリット１５１の幅は、０．１ｍｍ以上３．０ｍｍ以下とする。
【００５２】
図５は、本発明の第１実施形態に係る合金鉄投入装置の総括的な作用概念図である。
【００５３】
図５に示すように、合金鉄Ｆは、上部供給管１０１に引き込まれ、中間供給管１０２及び下部供給管１０３を経て溶鋼Ｍに投入される。
【００５４】
合金鉄Ｆが中間供給管１０２を経由するときには、不活性ガス遮断部１２３によって噴射される前記第１不活性ガスが、合金鉄Ｆと同時に引き込まれる空気を遮断する（ＩＧ１）。
【００５５】
前記第１不活性ガスは、窒素またはＡｒのような第８族気体であり得るが、吸窒の可能性及び製造コストを考慮すると、Ａｒが好ましい。また、オーステナイト鋼種の場合、窒素も使用可能である。
【００５６】
合金鉄Ｆが下部供給管１０３を経由するときには、不活性ガス供給部１３３を介して供給される前記第２不活性ガスが、下部供給管１０３の基端部から溶鋼Ｍ表面にいたるまで合金鉄Ｆの投入経路を不活性雰囲気に維持する（ＩＧ２）。
【００５７】
前記第２不活性ガスは、第８族気体であり得、好ましくは、Ａｒであり、鋼種が３００系オーステナイトの場合、窒素も使用可能である。
【００５８】
また、下部供給管１０３の終端部の外側からは、単環構造体１５０を介して前記第３不活性ガスが分散されて前記第２不活性ガスの分散を防止し、合金鉄Ｆの投入経路を不活性雰囲気に維持する（ＩＧ３）。
【００５９】
前記第３不活性ガスも、第８族気体であり得、好ましくは、Ａｒである。また、前記第３不活性ガスは、下部供給管１０３の内部から吐出される前記第２不活性ガスの流れ（ＩＧ２）をその外側で維持するべく、前記第２不活性ガスの流速よりも迅速であるか、前記第２不活性ガスの噴射圧力よりも大きいことが好ましい。
【実施例２】
【００６０】
図６は、本発明の第２実施形態に係る合金鉄投入装置を概略的に示す図である。
【００６１】
図６に示すように、ＡＯＤ、ＶＯＤ、転炉などの脱炭炉で脱炭が終了した溶鋼Ｍの入った取鍋２２には、取鍋精錬スタンドで鋳造のための目標成分の達成及び目標温度の確保のために冷却剤及び合金鉄が秤量された後、投入される。
【００６２】
合金鉄Ｆは、合金鉄貯留ホッパ１からコンベアベルト２によってホッパ３に貯留され、開閉弁４は、合金鉄Ｆが貯留されたホッパ３への合金鉄Ｆの投入を調整するように構成される。合金鉄Ｆは、ホッパ３から供給管３０１、３０２、３０３を経て溶鋼Ｍに投入される。
【００６３】
溶鋼Ｍを収容する取鍋２２には、取鍋カバー２１が設けられ、大気雰囲気を遮断して酸化を防止し、合金鉄Ｆを投入できるようにし、スラグ中への浸漬のない供給管３０３は、取鍋カバー２１を貫通して構成される。
【００６４】
本発明の第２実施形態において、供給管３０１、３０２、３０３は、上部供給管３０１、中間供給管３０２及び下部供給管３０３に細分され、ホッパ３の位置及び工場設備の位置に応じて、添付図面のように、中間供給管３０２が傾斜をなすことができる。
【００６５】
この中間供給管３０２の任意の１つの部位には、ホッパ３から合金鉄Ｆが供給されるときに、これと同時に流入する酸素及び窒素を含有する空気を遮断して合金鉄Ｆの投入経路を不活性雰囲気に維持できるように、第１不活性ガス供給手段３２４を備える不活性ガス遮断部３２３が分岐装着される。
【００６６】
この不活性ガス遮断部３２３は、図７に示すように、流入する空気の効率的な遮断のために、合金鉄Ｆの投入が進行する方向に対して逆噴射されるように、中間供給管３０２の基端部となす角度θ１が９０゜超過１８０゜未満となるように分岐装着される。
【００６７】
合金鉄Ｆは、予め取鍋２２の底部に設けられたポーラスプラグ２３から強く吹き込まれるＡｒのような不活性ガスにより溶鋼Ｍ上部のスラグＳの一部が除去され、裸湯が発生した所に自由落下する。
【００６８】
このときの溶鋼Ｍは、重量％として、Ｃ：０〜０．０５％、Ｎ：０〜０．０７０％、Ｓｉ：０〜４％、Ｔｉ：０〜０．５％、Ｓ：０．０３０％以下、Ｐ：０．０２５％以下、Ｃｒ：１１．０〜３０．０％、Ｎｉ：０〜３６％を含有し、その他の成分で構成されるＡＩＳＩ基準ステンレス３０４、３１６Ｌ、４３０、４４６、４４７鋼などのステンレス鋼の溶鋼であり得、この他、合金鉄投入処理が行われる他の鋼も使用可能である。
【００６９】
合金鉄Ｆを溶鋼Ｍに投入するべく、長さ調節手段３１３を介して下部供給管３０３の投入口が溶鋼Ｍ側に下降する。
【００７０】
この長さ調節手段３１３は、通常の長さ調節可能な部材であり得、取鍋２２の直上に位置する下部供給管３０３の終端部、すなわち、投入口のみを昇下降させるように構成されることが好ましい。
【００７１】
前記供給管、より正確には、中間供給管３０２の終端部及び／または下部供給管３０３の基端部は、合金鉄Ｆの投入時に下部供給管３０３の終端部まで不活性ガス雰囲気に組成させるために、第２不活性ガス供給手段３３４を備える不活性ガス供給部３３３と連通する。
【００７２】
この不活性ガス供給部３３３は、第２不活性ガス供給手段３３４から供給される第２不活性ガスを吹き込んで下部供給管３０３の終端部から噴出させることにより、合金鉄Ｆが投入されるときに下部供給管３０３の経路上で不活性雰囲気が組成されるようにし、下部供給管３０３の終端部から噴出されるときには、これより溶鋼Ｍ表面にいたるまで不活性雰囲気が維持されるようにする。
【００７３】
この下部供給管３０３の外側、より詳細には、中空円筒状の下部供給管３０３の外周には、下部供給管３０３と同軸をなしてこれを包み、第３不活性ガス供給手段３５４を備える複環構造体３５０が提供される。
【００７４】
複環構造体３５０は、図８を参照すると、第３不活性ガス供給手段３５４から第３不活性ガスを受けて下部供給管３０３の円周に密接して噴射することにより、下部供給管３０３の外側円周に沿って第３不活性ガスカラムが形成されるようにする。
【００７５】
この第３不活性ガス供給手段３５４は、設備によっては１つまたは２つ以上の複数個が設置され得る。
【００７６】
この複環構造体３５０は、第３不活性ガスを下部供給管３０３の円周に対して均一に分配させる第１環構造体３５５、及び複数の連結体３５２によって第１環構造体３５５と連通する第２環構造体３５３を含む。
【００７７】
下部供給管３０３の円周を包む第１環構造体３５５では、第３不活性ガス供給手段３５４から供給された前記第３不活性ガスが、下部供給管３０３の円周方向に均一に分配される。この目的のため、第３不活性ガス供給手段３５４に連通する側の反対側は非連通の形状を有し得る。
【００７８】
第１環構造体３５５において下部供給管３０３の円周に沿ってほぼ均一に分配された前記第３不活性ガスは、第１環構造体３５５に均等に構成された複数の連結体３５２を介して第２環構造体３５３に供給される。
【００７９】
この複環構造体３５０の第２環構造体３５３の下部、すなわち、下部供給管３０３の終端部側には、所定のスリット３５１が形成され、前記第３不活性ガスがこれを介して噴射されるようにする。このスリット３５１は、点スリットであり得るが、前記第３不活性ガスが下部供給管３０３の円周全体に均一に噴射されるように線スリット３５１であることが好ましい。
【００８０】
また、好ましくは、前記第３不活性ガスカラムは、下部供給管３０３の外側円周に沿って下部供給管３０３の終端部方向に進行し、終端部から溶鋼Ｍにいたるまで延長され、下部供給管３０３の終端部の内側から吐出される前記第１不活性ガス及び前記第２不活性ガスとともに、合金鉄Ｆの進行経路を不活性雰囲気に維持する。
【００８１】
前記第３不活性ガスが溶鋼Ｍ表面までその噴射形態を維持しながら噴射されるようにするために、スリット３５１の幅は、３．０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００８２】
スリット３５１の幅が３．０ｍｍを超過すると、連続定理により流速が低下する。これにより、前記第３不活性ガスは、溶鋼Ｍの表面に達する前に分散され得る。
【００８３】
スリット３５１の幅が０．１ｍｍ未満であれば、十分な量の流量が噴射されなくなったり、流速が過度に迅速化して前記第３不活性ガスの流れが詰まることが生じ得るため、より好ましいスリット３５１の幅は、０．１ｍｍ以上３．０ｍｍ以下とする。
【００８４】
図９は、本発明の第２実施形態に係る合金鉄投入装置の総括的な作用概念図である。
【００８５】
図９に示すように、合金鉄Ｆは、上部供給管３０１に引き込まれ、中間供給管３０２及び下部供給管３０３を経て溶鋼Ｍに投入される。
【００８６】
合金鉄Ｆが中間供給管３０２を経由するときには、不活性ガス遮断部３２３によって噴射される前記第１不活性ガスが、合金鉄Ｆと同時に引き込まれる空気を遮断する（ＩＧ１）。
【００８７】
前記第１不活性ガスは、窒素またはＡｒのような第８族気体であり得るが、吸窒の可能性及び製造コストを考慮すると、Ａｒが好ましい。また、オーステナイト鋼種の場合、窒素も使用可能である。
【００８８】
合金鉄Ｆが下部供給管３０３を経由するときには、不活性ガス供給部３３３を介して供給される前記第２不活性ガスが、下部供給管３０３の基端部から溶鋼Ｍ表面にいたるまで合金鉄Ｆの投入経路を不活性雰囲気に維持する（ＩＧ２）。
【００８９】
前記第２不活性ガスは、第８族気体であり得、好ましくは、Ａｒであり、鋼種が３００系オーステナイトの場合、Ｎ２も使用可能である。
【００９０】
また、下部供給管１０３の終端部の外側からは、複環構造体３５０を介して前記第３不活性ガスが分散されて前記第２不活性ガスの分散を防止し、合金鉄Ｆの投入経路を不活性雰囲気に維持する（ＩＧ３）。
【００９１】
前記第３不活性ガスも、第８族気体であり得、好ましくは、Ａｒである。また、前記第３不活性ガスは、下部供給管３０３の内部から吐出される前記第２不活性ガスの流れ（ＩＧ２）をその外側で維持するべく、前記第２不活性ガスの流速よりも迅速であるか、前記第２不活性ガスの噴射圧力よりも大きいことが好ましい。
【００９２】
図１０は、本発明の第１実施形態及び本発明の第２実施形態における下部供給管の円周に対する流速の流れを比較して示す図である。
【００９３】
（ａ）に示すように、下部供給管１０３の円周に対して第３不活性ガス供給手段１５４が設置された側（０゜）から反対側（１８０゜）にいくほど流速が著しく減少する。これは、単環構造体１５０を用いることにより、供給される前記第３不活性ガスの円周方向に対する分配が行われていない状態でそのまま噴射されるからである。
【００９４】
しかし、本発明の第２実施形態では、（ｂ）に示すように、下部供給管３０３の円周に対して第３不活性ガス供給手段３５４が設置された側（０゜）から反対側（１８０゜）にいくほど流速をより低減することができる。第１実施形態における単環構造体１５０とは異なり、第２実施形態における複環構造体３５０では、第１環構造体３５５によって供給される前記第３不活性ガスの円周方向への均一な分配が行われるからである。
【００９５】
（ｂ）の場合の流速は、流速の不均一領域が全体の領域の５０％である（ａ）の場合に対し、全体的に均一である。
【００９６】
工程上要求される流速分布の精度に応じて、複環構造体３５０は、本発明に開示された技術的思想の範疇内で複数の環構造体を備えることができる。すなわち、本発明の明細書上に示す第１環構造体３５５及び第２環構造体３５３からなる複環構造体３５０のほか、第３環構造体、第４環構造体などの自然数の環構造体を有する複環構造体が採用され得る。
【００９７】
第３不活性ガス供給手段も、上述した円周方向に流量を均一に分配するという技術的思想と同じように、複環構造体３５０に２つ以上連通して構成され得るが、この場合も、流速の不均一は存在し得る。
【実施例３】
【００９８】
以下、本発明の好ましい実施形態に係る合金鉄投入装置を添付図面を参照して詳細に説明する。
【００９９】
図１１は、本発明の好ましい実施形態に係る吸酸及び吸窒が減少した合金鉄投入装置を概略的に示す図である。
【０１００】
図１１に示すように、ＡＯＤ、ＶＯＤ、転炉などの脱炭炉で脱炭が終了した溶鋼Ｍの入った取鍋２２には、取鍋精錬スタンドで鋳造のための目標成分の達成及び目標温度の確保のために冷却剤及び合金鉄Ｆが秤量された後、投入される。
【０１０１】
合金鉄Ｆは、合金鉄貯留ホッパ１からコンベアベルト２によってホッパ３に貯留され、開閉弁４は、合金鉄Ｆが貯留されたホッパ３への合金鉄Ｆの投入を調整するように構成される。合金鉄Ｆは、ホッパ３から供給管５０１、５０２、５０３を経て溶鋼Ｍに投入される。
【０１０２】
溶鋼Ｍを収容する取鍋２２には、取鍋カバー２１が設けられ、大気雰囲気を遮断して酸化を防止し、合金鉄Ｆを投入できるようにし、スラグ中への浸漬がない供給管５０３は、取鍋カバー２１を貫通して構成される。
【０１０３】
本発明の好ましい実施形態では、供給管５０１、５０２、５０３は、上部供給管５０１、中間供給管５０２及び下部供給管５０３に細分され、ホッパ３の位置及び工場設備の位置に応じて、添付図面のように、中間供給管５０２は傾斜をなすことができる。
【０１０４】
この中間供給管５０２の任意の１つの部位には、ホッパ３から合金鉄Ｆが供給されるときに、これと同時に流入する酸素及び窒素を含有する空気を遮断して合金鉄Ｆの投入経路を不活性雰囲気に維持できるように、第１不活性ガス供給手段５２４を備える不活性ガス遮断部５２３が分岐装着される。
【０１０５】
この不活性ガス遮断部５２３は、図１２に示すように、流入する空気の効率的な遮断のために、合金鉄Ｆの投入が進行する方向に対して逆噴射されるように、中間供給管５０２の基端部となす角度θ１が９０゜超過１８０゜未満となるように分岐装着される。
【０１０６】
合金鉄Ｆは、予め取鍋２２の底部に設けられたポーラスプラグ２３から強く吹き込まれるＡｒのような不活性ガスにより溶鋼Ｍ上部のスラグＳの一部が除去され、裸湯が発生した所に自由落下する。
【０１０７】
このときの溶鋼Ｍは、重量％として、Ｃ：０〜０．０５％、Ｎ：０〜０．０７０％、Ｓｉ：０〜４％、Ｔｉ：０〜０．５％、Ｓ：０．０３０％以下、Ｐ：０．０２５％以下、Ｃｒ：１１．０〜３０．０％、Ｎｉ：０〜３６％を含有し、その他の成分で構成されるＡＩＳＩ基準ステンレス３０４、３１６Ｌ、４３０、４４６、４４７鋼などのステンレス鋼の溶鋼であり得、この他、合金鉄投入処理が行われる他の鋼も使用可能である。
【０１０８】
合金鉄Ｆを溶鋼Ｍに投入するべく、長さ調節手段５１３を介して、スラグ及び溶鋼中への浸漬がない下部供給管５０３の投入口が溶鋼Ｍ側に下降する。
【０１０９】
スラグ及び溶鋼中への浸漬がない長さ調節手段５１３は、通常の長さ調節可能な部材であり得、取鍋２２の直上に位置する下部供給管５０３の終端部、すなわち、投入口のみを昇下降させるように構成されることが好ましい。
【０１１０】
前記供給管、より正確には、中間供給管５０２の終端部及び／または下部供給管５０３の基端部は、合金鉄Ｆの投入時に下部供給管５０３の終端部まで不活性ガス雰囲気に組成させるために、第２不活性ガス供給手段５３４を備える不活性ガス供給部５３３と連通する。
【０１１１】
この不活性ガス供給部５３３は、第２不活性ガス供給手段５３４から供給される第２不活性ガスを吹き出して下部供給管５０３の終端部から噴出させることにより、合金鉄Ｆが投入されるときに下部供給管５０３の経路上で不活性雰囲気が組成されるようにし、下部供給管５０３の終端部から噴出されるときには、これより溶鋼Ｍ表面にいたるまで不活性雰囲気が維持される。
【０１１２】
この下部供給管５０３の外側、より詳細には、中空円筒状の下部供給管５０３の外周には、下部供給管５０３と同軸をなしてこれを包み、第３不活性ガス供給手段５５４を備える不活性ガス噴射部５５０が設けられる。
【０１１３】
この不活性ガス噴射部５５０は、第３不活性ガス供給手段５５４から供給される前記第３不活性ガスで下部供給管５０３を包み、下部供給管５０３の終端部、すなわち、溶鋼Ｍの表面方向に噴射される。
【０１１４】
この第３不活性ガス供給手段５５４は、設備によっては１つまたは２つ以上の複数個が設置され得る。
【０１１５】
不活性ガス噴射部５５０は、図１３ａ及び図１３ｂを参照すると、上述した第１実施形態及び第２実施形態のように、単環構造体５５０または複環構造体５５０であり得る。
【０１１６】
しかし、上述した第２実施形態において図１０を参照して説明したように、不活性ガス噴射部５５０は、複環構造体５５０’であることが好ましい。
【０１１７】
不活性ガス噴射部５５０から噴射される前記第３不活性ガスは、拡散部５７０により下部供給管５０３の終端部から拡散する。
【０１１８】
拡散部５７０は、下部供給管５０３の終端部から一体型に外向きに広がる形態を有し、前記第３不活性ガスも、これにより外向きに広がる。すなわち、前記第３不活性ガスは、拡散部５７０により外向き拡散した形態で溶鋼Ｍの表面に達するが、このとき、拡散した面積により、さらに広い裸湯径を確保できるようになる。
【０１１９】
図１４を参照すると、下部供給管５０３の内側における拡散角θ２は、０゜超過９０゜未満が好ましい。
【０１２０】
より好ましくは、下部供給管５０３の内外側の形状は、上述した拡散角θ２に一致するように、内側角θ２以上１５゜以下が好ましい。
【０１２１】
図１５は、本発明の好ましい実施形態に係る吸酸及び吸窒が減少した合金鉄投入装置の総括的な作用概念図である。
【０１２２】
まず、図１５に示すように、合金鉄Ｆは、上部供給管５０１に引き込まれ、中間供給管５０２及び下部供給管５０３を経て溶鋼Ｍに投入される。
【０１２３】
合金鉄Ｆが上部供給管５０１を介して投入される前に、長さ調節手段（図２の５１３）を用いて下部供給管５０３を溶鋼Ｍ側に下降させる。
【０１２４】
下部供給管５０３の終端部は、溶鋼Ｍ表面から所定間隔離隔するように下降する。下部供給管５０３の下降は、工程によって変動する溶鋼Ｍの量に応じて、溶鋼Ｍ表面から常に一定の高さまで下降させるために、下記式１を利用する。
【０１２５】
［式１］
ｙ＝（ｈ０＋ｘ）−ｃ
【０１２６】
ここで、ｙは、取鍋カバー２１の内側から下部供給管５０３の終端部までの距離［ｍｍ］であり、ｈ０は、取鍋カバー２１の内側から取鍋２２の先端部までの距離［ｍｍ］であって固定値である。また、ｘは、取鍋２２の先端部から溶鋼表面までの距離［ｍｍ］であって溶鋼Ｍの量に応じて可変する変数であり、ｃは、溶鋼表面から下部供給管５０３の終端部までの距離［ｍｍ］である。
【０１２７】
このとき、ｘは、下記式２を利用して求められる。
【０１２８】
［式２］
ｗ＝−５１．１×ｌｎ（ｘ）＋４５４
【０１２９】
ここで、ｗは、トン単位の溶鋼量である。
【０１３０】
通常、下部供給管５０３の終端部が溶鋼Ｍ表面から３ｍ以上離隔して配置されると、これよって投入される合金鉄Ｆの下降距離が大きくなって多量のスプラッシュが発生する。１ｍ未満であれば、溶鋼Ｍとの距離が近く、下部供給管５０３の溶損などの問題が発生する。このため、下部供給管５０３の終端部から溶鋼Ｍ表面までの距離は、１〜３ｍであることが好ましい。
【０１３１】
しかし、使用される溶鋼Ｍの鋼種や、要求される品質に応じて、下部供給管５０３の終端部から溶鋼Ｍ表面までの距離は変更可能である。
【０１３２】
長さ調節手段５１３により下部供給管５０３の終端部が溶鋼Ｍ表面から一定間隔離隔して移動した後、中間供給管５０２に第１不活性ガスが投入される（ＩＧ１）。
【０１３３】
前記第１不活性ガスは、合金鉄Ｆが中間供給管５０２を経由するときには、不活性ガス遮断部５２３から噴射され、合金鉄Ｆと同時に中間供給管５０２に引き込まれる空気を遮断する。
【０１３４】
前記第１不活性ガスは、窒素またはＡｒのような第８族気体であり得るが、吸窒の可能性及び製造コストを考慮すると、Ａｒが好ましい。また、オーステナイト系鋼種の場合、窒素も使用可能である。
【０１３５】
合金鉄Ｆが下部供給管５０３を経由するときには、不活性ガス供給部５３３を介して供給される前記第２不活性ガスが、下部供給管５０３の基端部から溶鋼Ｍ表面にいたるまで不活性雰囲気を維持させる。このとき、拡散部５７０を介して溶鋼Ｍ表面にいたるまでさらに広くなった裸湯面積を確保した状態で合金鉄Ｆが投入され得る（ＩＧ２）。
【０１３６】
前記第２不活性ガスは、第８族気体であり得、好ましくは、Ａｒであり、鋼種が３００系オーステナイトの場合、窒素も使用可能である。
【０１３７】
また、下部供給管５０３の終端部の外側では、不活性ガス噴射部５５０を介して前記第３不活性ガスが拡散部５７０を介して外向き拡散した形態で噴射されて前記第２不活性ガスの分散を防止し、合金鉄Ｆの投入経路を不活性雰囲気に維持する（ＩＧ３）。
【０１３８】
前記第３不活性ガスも、第８族気体であり得、好ましくは、Ａｒである。また、前記第３不活性ガスは、下部供給管５０３の内部から吐出される前記第２不活性ガスの流れ（ＩＧ２）をその外側に保持するので、第３不活性ガスの流速は第２不活性ガスの流速よりも速いか、または第３不活性ガスの噴射圧力は前記第２不活性ガスの噴射圧力よりも大きいことが好ましい。
【０１３９】
このとき、前記第２不活性ガスの単位時間当たりの噴射量は、５〜５０Ｎｍ３／ｈｒであることが好ましい。噴射量が５Ｎｍ３／ｈｒ未満の場合、十分な不活性雰囲気が形成されず、空気中の酸素及び窒素による吸酸及び吸窒が発生し得るからであり、噴射量が５０Ｎｍ３／ｈｒを超過した場合、前記第３不活性ガスのカラムを破壊して側拡散により前記第２不活性ガスが分散されるか、必要以上の前記第２不活性ガスの供給により工程単価が上昇し得るからである。
【０１４０】
また、前記第３不活性ガスの単位時間当たりの噴射量は、１０〜１００Ｎｍ３／ｈｒであることが好ましい。噴射量が１０Ｎｍ３／ｈｒ未満の場合は、前記第２不活性ガスの側拡散による分散が発生して不活性雰囲気が阻害され得る。噴射量が１００Ｎｍ３／ｈｒを超過する場合は、必要以上の前記第３不活性ガスを供給することになる。このため、１００Ｎｍ３／ｈｒ以下に調節することが好ましい。
【０１４１】
前記第１不活性ガス、前記第２不活性ガス及び前記第３不活性ガスを用いて合金鉄Ｆの投入経路を不活性雰囲気に組成させた後、取鍋２２の底部で不活性ガス供給管２４に連通するポーラスプラグ２３を用いて第４不活性ガスを吹き込む。
【０１４２】
この第４不活性ガスは、取鍋２２の底部からバブル（ｂｕｂｂｌｅ）形態で溶鋼Ｍの上部表面まで上昇し、このバブルによって裸湯を発生させる。
【０１４３】
前記第４不活性ガスのバブルによって裸湯を発生させ、ある程度安定した定常状態に達すると、すなわち、裸湯の発生の程度が連続して持続していることが確認されると、開閉弁４がオープンされて貯留ホッパ３に収容された合金鉄Ｆが投入される。
【０１４４】
このように、前記第２不活性ガス及び前記第３不活性ガスの流れによって生成される不活性雰囲気の面積Ａは、溶鋼Ｍ表面で発生した裸湯を開腹するのに十分なので、合金鉄Ｆがホッパから溶鋼Ｍにまで不活性雰囲気で投入できる。このため、酸素及び窒素の混入を最小化することができる。
【０１４５】
以下、９０トンの電気炉で溶解したステンレス４０９鋼及び４３６Ｌ鋼を一例として説明する。
【０１４６】
ステンレス４０９鋼及び４３６Ｌ鋼をＡＯＤ脱炭炉で出鋼した後、取鍋処理スタンドで図２に示す合金鉄投入装置を用いて取鍋内に投入したときにおける溶鋼中の窒素及び酸素の変化を、従来の合金鉄投入方法による溶鋼中の窒素及び酸素の変化と比較したデータを表１に示している。このとき、取鍋への合金鉄の投入量は、０．５〜２ｔｏｎ／ｈｅａｔの範囲である。
【０１４７】
【表１】
2010501726.tif 000003
【０１４８】
表１及び図１６に示すように、従来例、すなわち、大気状態での酸素分圧が０．１８５ａｔｍの条件（鋼番１〜４）では、窒素増加量（ΔＮ）が８ｐｐｍから１８ｐｐｍまで発生したが、本発明例（鋼番５〜９）では、窒素増加量（ΔＮ）が７ｐｐｍから２４ｐｐｍまでへと吸窒が大きく減少した。
【０１４９】
つまり、図１６に示すように、従来例の鋼番１〜４の場合は、取鍋内の合金鉄の投入処理前後における溶鋼中の窒素濃度が、それぞれ５８→６ｐｐｍ、７５→７ｐｐｍ、８０→４ｐｐｍ、７９→７ｐｐｍであって、合金鉄の投入処理後の窒素が処理前の窒素濃度より平均１３ｐｐｍに大きく増加したことを示している。これは、大気から溶鋼の吸窒が合金鉄投入の間に発生したことを意味する。
【０１５０】
しかし、本発明例の鋼番５〜９の場合は、合金鉄の処理前後における溶鋼中の窒素濃度が、それぞれ６８→２ｐｐｍ、５３→４ｐｐｍ、７３→５ｐｐｍ、７０→２ｐｐｍ、６７→６８ｐｐｍであって、平均２ｐｐｍまで大きく減少している。
【０１５１】
そのため、本発明例の場合、大気から溶鋼の吸窒が合金鉄投入の間に大きく減少したことがわかる。
【０１５２】
一方、酸素の変化を説明すると、表１及び図１７に示すように、従来例、すなわち、大気状態での酸素分圧が０．１８５ａｔｍの条件（鋼番：１〜４）では、酸素増加量が０ｐｐｍから３７ｐｐｍまで増加したが、本発明例の場合（鋼番：５〜９）は、鋼番８を除けば、酸素は７〜２４ｐｐｍまでに大きく減少した。
【０１５３】
すなわち、図１７から分かるように、従来例の鋼番１〜４の場合は、取鍋内の合金鉄の処理前後における溶鋼中の酸素濃度は、それぞれ７３→１０ｐｐｍ、９１→１ｐｐｍ、９１→１０ｐｐｍ、９２→１０ｐｐｍに変化している。その結果、合金鉄の投入処理後の酸素濃度が処理前の酸素濃度より平均１８．５ｐｐｍまで大きく増加したことがわかる。これは、溶鋼の再酸化が合金鉄投入の間に発生したことを意味する。
【０１５４】
しかし、本発明例の場合（鋼番：５〜９）の合金鉄の処理前後における溶鋼中の酸素濃度は、それぞれ９１→０ｐｐｍ、７５→１ｐｐｍ、８６→６ｐｐｍ、９２→１１０ｐｐｍ、９７→９０ｐｐｍである。その結果、酸素が平均１０．８ｐｐｍまで減少したことが分かる。
【０１５５】
すなわち、このことは、本発明例の場合、合金鉄の投入時、溶鋼の再酸化が大きく減少したことを意味する。
【０１５６】
その理由は、図１８でよく示されている。同図は、合金鉄投入時の、時間に応じた酸素濃度の変化を示している。窒素及び酸素の変化は、ガス吸い込み部２０１から下部供給管５３を経て溶鋼Ｍ表面にいたるまでの経路上の任意の一点でガスを採集して分圧測定センサ２０２により測定し、計測部２０３で計測した。
【０１５７】
図１８に示すように、従来例では、投入管と溶鋼表面との間の酸素分圧が約０．１８５ａｔｍ（１８．５％）、すなわち、大気酸化が容易な条件で合金鉄の投入が行われている。
【０１５８】
しかし、本発明例の場合、酸素分圧は、約０．０２〜０．０００２ａｔｍ（２〜０．０２％）条件、すなわち、酸素分圧が低い条件で合金鉄の投入が行われるので、溶鋼の再酸化の発生が少なくなると推定することができる。
【０１５９】
図１９は、従来例及び本発明例の取鍋処理工程を経たステンレス熱延コイルの表面上における、酸化物性（製鋼性）介在物の欠陥率を比較して示している。
【０１６０】
図１９に示すように、製鋼性欠陥率は、従来例の鋼番１〜４の場合は、それぞれ４．８、１．５、３．９、３．３％で平均３．４％である。しかし、本発明例の鋼番５〜９の場合は、それぞれ１．５、０．８７、１．３、３．７、１．３％であり、平均１．７％まで大きく減少した。
【０１６１】
このような結果は、溶鋼の清浄度が向上したためであり、これにより、製品の表面品質も大きく向上したことが分かる。
【０１６２】
本発明の技術的思想は、上記の実施形態により具体的に記述されたが、上記の実施形態は、それを説明するためのものであって、それを制限するものではないことに留意しなければならない。また、本発明の技術分野における当業者は、本発明の技術的思想の範囲内で多様な実施形態が可能であることを理解することができる。
【符号の説明】
【０１６３】
１０１、３０１、５０１...上部供給管
１０２、３０２、５０２...中間供給管
１０３、３０３、５０３...下部供給管
１２３、３２３、５２３...不活性ガス遮断部
１３３、３３３、５３３...不活性ガス供給部
５５０’’...単環構造体
５５０’...複環構造体
５７０...拡散部
Ｆ...合金鉄
Ｍ...溶鋼
Ｓ...スラグ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３ａ】
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【図１３ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図１】
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【国際調査報告】
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