(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
精錬容器内で含クロム溶鋼中に酸素ガスを含むガスを吹き込んで精錬を行う精錬方法において、容器内を４００Ｔｏｒｒ〜大気圧範囲の圧力として酸素ガスを含むガスを吹き込む第１ステップと、容器内を２５０〜４００Ｔｏｒｒに減圧して酸素ガスを含むガスを溶鋼トン当たり０．４Ｎｍ3／ｍｉｎ以上のガス吹き込み速度で吹き込む第２ステップと、容器内を２５０Ｔｏｒｒ以下に減圧してガスを吹き込む第３ステップとを有し、溶鋼中の［Ｃ］濃度が０．２〜０．１質量％で第２ステップから第３ステップに切り替えることを特徴とするダスト発生抑制に優れた含クロム溶鋼の精錬方法。
【請求項２】
溶鋼中の［Ｃ］濃度が０．７〜０．３質量％で第１ステップから第２ステップに切り替えることを特徴とする請求項１に記載のダスト発生抑制に優れた含クロム溶鋼の精錬方法。
【請求項３】
第１ステップは、その全体を大気圧下で精錬を行う場合、その全体を減圧下で精錬を行う場合、当初大気圧下でその後減圧下で精錬を行う場合のいずれかであることを特徴とする請求項１又は２に記載のダスト発生抑制に優れた含クロム溶鋼の精錬方法。
【請求項４】
第１ステップにおいて大気圧下で精錬を行うに際し、ガス吹き込みとして上吹きと底吹きを併用することを特徴とする請求項３に記載のダスト発生抑制に優れた含クロム溶鋼の精錬方法。
【請求項５】
第１ステップにおいて大気圧下で精錬を行うに際し、吹き込むガスとして酸素のみを用いることを特徴とする請求項３又は４に記載のダスト発生抑制に優れた含クロム溶鋼の精錬方法。
【請求項６】
第３ステップにおいて、さらに溶鋼中の［Ｃ］濃度低下に伴って容器内の圧力を順次段階的に低下させることを特徴とする請求項１に記載のダスト発生抑制に優れた含クロム溶鋼の精錬方法。
【請求項７】
第３ステップにおいて、吹き込みガスとして酸素ガスと不活性ガスとの混合ガスを供給するに際し、さらに溶鋼中のＣ濃度低下に伴って混合ガス中の酸素ガスの比率を徐々に低下させることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のダスト発生抑制に優れた含クロム溶鋼の精錬方法。
【請求項８】
精錬容器内で含クロム溶鋼中に酸素ガスを含むガスを吹き込んで精錬を行う精錬方法において、容器内を２５０〜４００Ｔｏｒｒに減圧して酸素ガスを含むガスを溶鋼トン当たり０．４Ｎｍ3／ｍｉｎ以上のガス吹き込み速度で底吹きで吹き込むステップを有し、溶鋼中の［Ｃ］濃度が０．２〜０．１質量％となるまで当該ステップを継続し、その後は容器内を２５０Ｔｏｒｒ以下に減圧して底吹きでガスを吹き込むことを特徴とするダスト発生抑制に優れた含クロム溶鋼の精錬方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、精錬容器内で含クロム溶鋼中に酸素ガスを含むガスを吹き込んで精錬を行う含クロム溶鋼の精錬方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
含クロム鋼、特にステンレス鋼のように１１％以上のクロムを含むような含クロム鋼を精錬するに際しては、精錬容器内に収容した溶鋼中に酸素ガス又は酸素ガスと不活性ガスの混合ガスを吹き込むＡＯＤ法によって脱炭精錬を行う方法が広く用いられている。ＡＯＤ法では、脱炭が進行して溶鋼中の［Ｃ］濃度が低下してくると［Ｃｒ］が酸化されやすくなることから、［Ｃ］濃度の低下にともない吹き込みガス中におけるＡｒガス等の不活性ガスの比率を高くし、［Ｃｒ］の酸化を抑える方法がとられている。しかし、低［Ｃ］濃度域では脱炭速度が低下するために所望の［Ｃ］濃度に到達するのに長時間を要し、かつ吹き込みガス中の不活性ガスの比率を高くするため、高価な不活性ガスの消費量が大幅に増加することから、経済的にも不利となる。
【０００３】
このような低［Ｃ］濃度域における脱炭を促進する方法として、真空精錬法の利用が挙げられる。特開平６−２８７６２９号公報においては、吹き込みガスとして酸素ガスまたは酸素ガスと不活性ガスとの混合ガスを供給し、溶鋼中の［Ｃ］濃度が０．５質量％に低下するまでは大気圧下で脱炭処理し、［Ｃ］濃度がこの値以下に低下した後は、容器内を２００Ｔｏｒｒ以下に減圧して脱炭処理する方法が開示されている。これにより、比較的高［Ｃ］濃度より減圧下での処理を行うとともに、減圧下において酸素ガスとの混合ガスで脱炭処理を行うため、脱炭酸素効率が向上するために同一酸素供給量で脱炭速度の向上が図れ、還元用Ｓｉ原単位および高価な不活性ガス原単位が低減するとともに、精錬時間を短縮することができる。減圧処理における容器内圧力を２００Ｔｏｒｒ以下とするのは、これより高い圧力では脱炭酸素効率が低下するからであるとしている。
【０００４】
特開平９−７１８０９号公報においても、大気中で酸素ガスを含むガスの吹き込みを行って脱炭した後、Ｃ濃度が０．７〜０．０５重量％まで低下した段階で大気処理から減圧処理に切り替え、２００〜１５Ｔｏｒｒの減圧下で酸素ガスを含むガスを吹き込む精錬方法が開示されている。減圧条件を２００Ｔｏｒｒ以下とするのは、２００Ｔｏｒｒよりも高い圧力の下では減圧処理を効果的に行うことができないからであるとしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
［Ｃ］濃度０．５質量％以下、あるいは［Ｃ］濃度０．７質量％以下の［Ｃ］濃度領域で減圧処理を行い、かつ減圧処理において酸素ガスを含むガスを吹き込むことにより、脱炭速度の向上や高価な不活性ガス使用量の低減を実現することができたが、より一層の精錬時間の短縮や不活性ガス使用量の低減を図ることができれば、製造コストの低減および生産性の向上に寄与するところが大である。
【０００６】
本発明は、精錬容器内で含クロム溶鋼中に酸素ガスを含むガスを吹き込んで精錬を行う含クロム溶鋼の精錬方法において、不活性ガスや酸素ガス使用量を低減し、精錬時間の短縮を図ることのできる精錬方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
含クロム溶鋼の減圧精錬において、中炭領域、特に［Ｃ］０．２〜０．５％の領域においては、溶鋼の強攪拌を行うことにより、２５０〜４００Ｔｏｒｒの圧力でも高い脱炭酸素効率が得られることが明らかになった。さらに、減圧操業の圧力を従来のように２００Ｔｏｒｒ以下とするのではなく２５０〜４００Ｔｏｒｒの範囲とすることにより、ダストの発生を抑えることができる点が明らかになった。また、圧力２５０〜４００Ｔｏｒｒの範囲とすることにより、底吹きガス吹き込み量の増大を図ることができ、その結果精錬時間の短縮を図ることが可能になる。
【０００８】
また、上記２５０〜４００Ｔｏｒｒの減圧操業を行う［Ｃ］領域よりさらに高い［Ｃ］領域においても、精錬容器内の雰囲気としてさらに高い圧力を選択することにより、大気圧操業ではなく減圧操業を採用することが可能になり、高価な不活性ガスの使用量を削減するとともに生産性を向上できることが明らかになった。
【０００９】
本発明は以上の知見に基づいてなされたものであり、その要旨とするところは以下のとおりである。
（１）精錬容器内で含クロム溶鋼中に酸素ガスを含むガスを吹き込んで精錬を行う精錬方法において、容器内を４００Ｔｏｒｒ〜大気圧範囲の圧力として酸素ガスを含むガスを吹き込む第１ステップと、容器内を２５０Ｔｏｒｒ〜４００Ｔｏｒｒに減圧して酸素ガスを含むガスを溶鋼トン当たり０．４Ｎｍ3／ｍｉｎ以上のガス吹き込み速度で吹き込む第２ステップと、容器内を２５０Ｔｏｒｒ以下に減圧してガスを吹き込む第３ステップとを有し、溶鋼中の［Ｃ］濃度が０．２〜０．１質量％で第２ステップから第３ステップに切り替えることを特徴とするダスト発生抑制に優れた含クロム溶鋼の精錬方法。
（２）溶鋼中の［Ｃ］濃度が０．７〜０．３％で第１ステップから第２ステップに切り替えることを特徴とする上記（１）に記載のダスト発生抑制に優れた含クロム溶鋼の精錬方法。
（３）第１ステップは、その全体を大気圧下で精錬を行う場合、その全体を減圧下で精錬を行う場合、当初大気圧下でその後減圧下で精錬を行う場合のいずれかであることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載のダスト発生抑制に優れた含クロム溶鋼の精錬方法。
（４）第１ステップにおいて大気圧下で精錬を行うに際し、ガス吹き込みとして上吹きと底吹きを併用することを特徴とする上記（３）に記載のダスト発生抑制に優れた含クロム溶鋼の精錬方法。
（５）第１ステップにおいて大気圧下で精錬を行うに際し、吹き込むガスとして酸素のみを用いることを特徴とする上記（３）又は（４）に記載のダスト発生抑制に優れた含クロム溶鋼の精錬方法。
（６）第３ステップにおいて、さらに溶鋼中の［Ｃ］濃度低下に伴って容器内の圧力を順次段階的に低下させることを特徴とする上記（１）に記載のダスト発生抑制に優れた含クロム溶鋼の精錬方法。
（７）第３ステップにおいて、吹き込みガスとして酸素ガスと不活性ガスとの混合ガスを供給するに際し、さらに溶鋼中のＣ濃度低下に伴って混合ガス中の酸素ガスの比率を徐々に低下させることを特徴とする上記（１）乃至（６）のいずれかに記載のダスト発生抑制に優れた含クロム溶鋼の精錬方法。
（８）精錬容器内で含クロム溶鋼中に酸素ガスを含むガスを吹き込んで精錬を行う精錬方法において、容器内を２５０〜４００Ｔｏｒｒに減圧して酸素ガスを含むガスを溶鋼トン当たり０．４Ｎｍ3／ｍｉｎ以上のガス吹き込み速度で底吹きで吹き込むステップを有し、溶鋼中の［Ｃ］濃度が０．２〜０．１質量％となるまで当該ステップを継続し、その後は容器内を２５０Ｔｏｒｒ以下に減圧して底吹きでガスを吹き込むことを特徴とするダスト発生抑制に優れた含クロム溶鋼の精錬方法。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明において、減圧精錬を行うに際しては例えば図１（ａ）に示す精錬容器１が、大気圧精錬を行うに際しては例えば図１（ｂ）に示す精錬容器１が用いられる。精錬容器内で含クロム溶鋼中に底吹き羽口２を通して精錬ガスを吹き込む。また、精錬容器１は着脱可能な排気フード３を有しており、減圧精錬時には図１（ａ）に示すように精錬容器１に排気フード３を装着し、ガス吸引を行うことにより精錬容器内を減圧する。大気圧精錬時には、図１（ｂ）に示すように排気フード３を装着しないので、吹き込みガスとしては、底吹き羽口２のみならず上吹きランス１２を併用してガスを吹き込むことも可能である。
【００１１】
本発明は、精錬過程の中において容器内を２５０〜４００Ｔｏｒｒに減圧して酸素ガスを含むガスを吹き込むステップを有することを最大の特徴とする。上記（１）においてはこのステップを第２ステップと称する。このステップ（以下総称して「第２ステップ」という。）を［Ｃ］濃度０．４質量％前後の中炭領域に配置し、同時に溶鋼を強攪拌することにより、この中炭領域における脱炭酸素効率を高い値に維持することができ、さらにダストの発生を抑制することが可能になる。
【００１２】
図２は、［Ｃ］濃度０．２〜０．５％の範囲において、底吹きガス吹き込み量を溶鋼トン当たり０．４〜０．９Ｎｍ3／ｍｉｎとしたときの、精錬容器内圧力と脱炭酸素効率との関係を示したものである。容器内圧力４００Ｔｏｒｒ以上の領域まで、高い脱炭酸素効率を維持できることがわかる。なお、１００Ｔｏｒｒ以下ではダスト発生量が多く、操業できなかった。
【００１３】
図３は、［Ｃ］濃度０．２〜０．５％、底吹きガス吹き込み量を溶鋼トン当たり０．４〜０．９Ｎｍ3／ｍｉｎとしたときの、精錬容器内圧力とダスト発生量指数との関係を示す図である。ダスト発生量指数は容器内圧力４００Ｔｏｒｒでのダスト発生量の平均値を１として指数化した値である。精錬容器内圧力を２５０Ｔｏｒｒ以上とすることにより、ダスト発生量を大幅に低減できることがわかる。
【００１４】
第２ステップにおいて圧力２５０〜４００Ｔｏｒｒの範囲とすることにより、底吹きガス吹き込み量の増大を図ることができ、その結果精錬時間の短縮を図ることが可能になる。底吹きガス吹き込み速度は溶鋼トン当たり０．４Ｎｍ3／ｍｉｎ以上とすると好ましい。これにより、２５０Ｔｏｒｒ以上の圧力で高い脱炭酸素効率を得るための強攪拌を実現するとともに、精錬時間を短縮することができ、また、２５０Ｔｏｒｒ以上の圧力であれば底吹きガスの吹き込み速度が溶鋼トン当たり０．４Ｎｍ3／ｍｉｎ以上であってもダスト発生量を低位に抑えることが可能である。底吹きガス吹き込み速度は溶鋼トン当たり０．５Ｎｍ3／ｍｉｎ超とすると一層好ましい結果を得ることができる。
【００１５】
精錬容器内の圧力が４００Ｔｏｒｒ以上である第１ステップから圧力２５０〜４００Ｔｏｒｒの第２ステップに移行する時期としては、溶鋼中の［Ｃ］濃度が０．７〜０．３％において移行すると好ましい。［Ｃ］濃度が０．７％より高い［Ｃ］領域においては、減圧精錬を行うにしても圧力を４００Ｔｏｒｒより高い圧力に設定して酸素ガス吹き込み速度を増大した方が効率的に精錬を行えるからであり、あるいは大気圧精錬を行って上吹き酸素ガス吹き込みを併用した方が高い酸素ガス吹き込み速度を確保して効率的に精錬を行えるからである。もちろん、第２ステップを［Ｃ］濃度が０．７％以上の領域、例えば［Ｃ］濃度が１．０％から開始することとしても、本発明の効果を発揮することができる。一方、［Ｃ］濃度が０．３％より低い［Ｃ］領域まで４００Ｔｏｒｒを超える圧力で精錬を継続すると、脱炭酸素効率の低下をきたし、精錬時間の延長につながるので好ましくない。もちろん、第２ステップを［Ｃ］濃度が０．３％以下の領域、例えば［Ｃ］濃度が０．２％から開始することとしても、本発明の効果を発揮することができる。最も好ましくは、溶鋼中の［Ｃ］濃度が０．５〜０．４％において第２ステップに移行すると良い。
【００１６】
精錬容器内の圧力が２５０〜４００Ｔｏｒｒである第２ステップから圧力が２５０Ｔｏｒｒ以下である第３ステップに移行する時期としては、溶鋼中の［Ｃ］濃度が０．４〜０．１％において移行すると好ましい。［Ｃ］濃度が０．４％よりも高い［Ｃ］領域を２５０Ｔｏｒｒ〜４００Ｔｏｒｒの圧力とすることにより、精錬能率の向上やダスト発生量の低減という本発明の効果を十分に発揮することができるからである。もちろん、［Ｃ］濃度０．５％から第３ステップに移行するとしても本発明の効果を発揮することが可能である。一方、［Ｃ］濃度が０．１％より低い［Ｃ］領域まで２５０Ｔｏｒｒを超える圧力で精錬を継続すると、脱炭酸素効率の低下をきたし、精錬時間の延長をきたすので好ましくない。もちろん、第３ステップを［Ｃ］濃度が０．１％以下の領域、例えば［Ｃ］濃度が０．０５％から開始することとしても、本発明の効果を発揮することができる。
【００１７】
第２ステップにおける底吹きガスの吹き込みガス種としては、第２ステップの最初から酸素と不活性ガスの混合ガスとしても良いが、最初は酸素ガス単独吹き込みとし、第２ステップ内で順次不活性ガス比率を増大するパターンとしても良い。
【００１８】
第２ステップ内における精錬容器内の圧力は、２５０〜４００Ｔｏｒｒの範囲内において一定の圧力を保持することもできるが、高い圧力から低い圧力に順次変化させていくパターンを取ると、不活性ガスの混合なしで、ほぼ一定の高い脱炭酸素効率を維持して脱炭が行えるので、より好ましい結果を得ることができる。
【００１９】
第２ステップの前の段階、即ち第１ステップについては、その全体を大気圧下で精錬を行う場合、その全体を減圧下で精錬を行う場合、当初大気圧下でその後減圧下で精錬を行う場合のいずれを採用しても良い。
【００２０】
第１ステップにおいて大気圧下で精錬を行うに際しては、精錬容器の上に減圧精錬のための排気フード３を設置しないので、ガス吹き込みとして上吹きと底吹きを併用することができる。また、大気圧下で排ガス処理を行うので、減圧精錬に比較して排ガス吸引能力を増大することも可能である。このような状況下では、底吹きに付加して上吹きを行うことにより、全体の吹き込みガス量を増大して脱炭精錬の進行を促進させることができる。［Ｃ］濃度が低くなるほど、溶鋼中［Ｃｒ］と平衡するガス中の一酸化炭素分圧ＰCOが低下する。従って、大気圧下での精錬においては、［Ｃｒ］の酸化ロスを防止するため、吹き込みガス中にＡｒ等の不活性ガスを混合し、［Ｃ］濃度の低減とともに不活性ガス比率を増大して雰囲気中のＰCOの低減を図る必要がある。
【００２１】
第１ステップにおいて大気圧下で精錬を行うに際しては、吹き込むガスとして酸素のみを用いることができる。これは第１ステップの［Ｃ］範囲０．７〜０．３％以上では溶鋼中［Ｃｒ］と平衡するガス中のＰCOは０．７ａｔｍ以上であり、吹き込みガスとして酸素のみを用いても脱炭酸素効率の低下代は小さく、高い脱炭速度が得られる。また、高価な不活性ガスの使用を抑えることが可能である。なお、第１ステップの［Ｃ］範囲を０．５％以上とすれば溶鋼中［Ｃｒ］と平衡するＰCOは０．９ａｔｍ以上となるためにより高い効果が得られる。
【００２２】
第１ステップの精錬を当初大気圧下で行い、その後４００Ｔｏｒｒ以上の圧力として減圧下で行うことができる。第１ステップの後半に減圧精錬を採用すると、同じ領域を大気圧下で精錬する場合に比較し、不活性ガスの混合比率を低減するかあるいは全く不活性ガスを用いない酸素ガスのみの吹き込みでもＰCOを低く保つことができ、［Ｃｒ］の酸化を防止した精錬を行うことが可能になる。大気圧から減圧へ移行する時期としては、［Ｃ］濃度０．７〜０．５％の領域で移行すると好ましい。これは、この［Ｃ］濃度以下では溶鋼中［Ｃｒ］と平衡するＰCOが１ａｔｍ以下となるためにＰCOを下げる手段を加えた方が効率的な脱炭が行えるためである。圧力を４００Ｔｏｒｒ以上とする理由は、第１ステップの［Ｃ］濃度領域であれば、高炭素なので高い圧力下でも十分に良好な脱炭酸素効率を得ることができるからである。また、この炭素領域では吹き込みガス量を確保して高い精錬能率を確保することが重要であるが、同じ減圧吸引装置を用いるのであれば圧力が高いほど排ガス吸引能力が増大して吹き込みガス量を増大することが可能になるからである。合わせて、高い圧力の方が同じガス吹き込み量でもダストの発生を抑えることができるからである。
【００２３】
第２ステップに比べ効果代は小さくなるが、第１ステップでも底吹きからのガス吹き込み速度が大きいほど溶鋼の攪拌力が増大し、脱炭酸素効率を高位に保つことができるので、溶鋼トン当たり０．４Ｎｍ3／ｍｉｎ以上とすることが好ましい。また、吹き込み速度が大きいほど高い酸素供給速度が得られ、精錬時間を短くすることが可能になる。
【００２４】
第１ステップの最初から減圧精錬を実施しても良い。例えば、生産能力に余力があり、精錬時間を延長しても良いような場合には、第１ステップの最初から減圧精錬を実施する。これにより、酸素の供給速度が低下し、精錬時間は延長するが、脱炭酸素効率を精錬全体で高位に保つことが可能になり、例えば、精錬全体の脱炭酸素効率９０％以上を確保できるようになる。合わせて、高価な希釈ガスの使用も極力抑えることができるようになる。
【００２５】
第２ステップの次の段階、即ち第３ステップについては、容器内を２５０Ｔｏｒｒ以下に減圧してガスを吹き込む。溶鋼中の［Ｃ］濃度が低下するほど、高い脱炭酸素効率を得るための最適な容器内圧力が低下するので、脱炭が進行した第３ステップにおいては第２ステップより低い圧力を採用することが好ましい。併せて、［Ｃ］濃度が低いほど脱炭反応に対する溶鋼攪拌の影響が大きくなる。同一のガス吹き込み速度では容器内圧力が低いほどガスの膨張代が大きくなり、溶鋼攪拌力が増大することから、第２ステップよりも低い圧力とすることが好ましい。
【００２６】
第３ステップにおいては、溶鋼中の［Ｃ］濃度低下に伴って容器内の圧力を順次段階的に低下させると好ましい。容器内圧力を順次低下し、脱炭精錬の最終段階では容器内圧力を５０Ｔｏｒｒ以下まで低下すると好ましい。［Ｃ］濃度の低い領域では、［Ｃ］濃度の低下に従い、溶鋼中［Ｃｒ］と平衡するＰCOが急激に低下する。例えば、［Ｃ］０．２％では平衡ＰCOは約０．３ａｔｍであるが、［Ｃ］０．１％では０．１ａｔｍ以下となる。これに対応させて、容器内の圧力を段階的に低下させれば安定して脱炭酸素効率を高位に維持できるようになる。
【００２７】
第３ステップにおいては、［Ｃ］濃度が十分に低下しているので、吹き込みガスとして酸素ガスを用いずに不活性ガスのみを吹き込むこととしても良い。また、吹き込みガスとして酸素ガスと不活性ガスとの混合ガスを供給するに際し、さらに溶鋼中のＣ濃度低下に伴って混合ガス中の酸素ガスの比率を徐々に低下させると好ましい。吹き込みガスが不活性ガスのみに比べ、適度に酸素ガスを混合した場合には酸素の供給速度を確保した上で効率的な脱炭が行えるために精錬時間を短くできる。また、［Ｃ］濃度の低下に伴い、溶鋼中［Ｃｒ］と平衡するＰCOが急激に下降することから、このＰCOの下降に合わせ、吹き込みガスの酸素ガス比率を低下させれば、効率的な脱炭が行えることになる。
【００２８】
前述したように、［Ｃ］濃度が低いほど脱炭反応に対する溶鋼攪拌の影響が大きくなる。第３ステップは第２ステップよりも容器内圧力を低くするが、吹き込みガス量としても、溶鋼トン当たり０．４Ｎｍ3／ｍｉｎ以上とすることが好ましい。なお、吹き込みガス量が大きすぎると多量のスプラッシュが発生し、操業上の支障をきたすことから、溶鋼トン当たり１．０Ｎｍ3／ｍｉｎ以下とすることが好ましい。
【００２９】
本発明において、第１ステップと第２ステップとの間に、一度容器内圧力を４００Ｔｏｒｒ以下まで下げて再度４００Ｔｏｒｒ以上に上げるパターンを挿入することも可能である。同様に、第２ステップと第３ステップとの間に、一度容器内圧力を２５０Ｔｏｒｒ以下まで下げて再度２５０Ｔｏｒｒ以上に上げるパターンを挿入することも可能である。いずれも、本発明の効果を損なうものではない。しかし、精錬効率を最大限に確保して本発明の効果を発揮する上では、第１ステップ〜第２ステップ〜第３ステップと順次精錬容器内の圧力を下げていく圧力パターンが最も好ましい。
【００３０】
なお、精錬容器内に底吹きガスを供給する場合には、一般に二重管羽口が使用される。二重管羽口では内管に精錬ガス、外管に冷却ガスが流される。本発明で酸素ガス単独の吹き込みを行う場合にも、外管には少量の冷却ガスとして、窒素ないしはＡｒが供給されていることになる。
【００３１】
本発明の減圧精錬方法においては、従来の減圧精錬方法に比較して吹き込みガス量が増大するため、精錬容器内を減圧するための真空排気装置についての考慮が必要となる。排気ガス量の増大による発熱量の増大に対しては、図１（ａ）に示す排気フード３と真空排気装置（蒸気エジェクター１０、ウォーターポンプ１１）との間の排気配管７に設置するガスクーラー８の台数あるいは１台あたりの冷却能力を増大することにより対処できる。また、排気ガス量の増大によるダスト発生量の増大に対しては、排気フード３と真空排気装置との間の排気配管に設置するバグフィルター９の台数あるいは１台あたりのダスト処理能力を増大することにより対処できる。本発明においては、第２ステップにおける精錬容器内の圧力を従来に比較して高い圧力とした結果としてダスト発生量が低減したので、バグフィルターの増設も最低規模の増設で足りる。
【００３２】
【実施例】
図１に示すような溶鋼量６０トンのＡＯＤ炉において、ＳＵＳ３０４ステンレス鋼（８質量％Ｎｉ−１８質量％Ｃｒ）を溶製するに際して本発明を適用した。大気圧精錬においては、図１（ｂ）に示す態様にて底吹きを行うとともに必要に応じて上吹きを併用し、減圧精錬においては図１（ａ）に示す態様にて精錬容器内を減圧した上で底吹きを行った。溶製開始時の溶鋼中［Ｃ］濃度は約１．６％であり、［Ｃ］０．０４％まで脱炭精錬を行い、その後容器内圧力を大気圧まで戻しながら、脱炭中に酸化したクロムを還元するための還元剤としてＦｅ−Ｓｉ合金鉄を添加して、Ａｒガスのみの吹き込みにより還元処理を行い、取鍋へ出鋼した。
【００３３】
（実施例１）
表１に示すパターンを採用して精錬を行った。第１ステップを大気圧精錬として上底吹きを行い、底吹きガスは酸素ガス単独とした。［Ｃ］濃度０．５％〜０．１５％を第２ステップとし、第２ステップ内で容器内圧力を３５０Ｔｏｒｒと２５０Ｔｏｒｒの２段階圧力とし、底吹きガス吹き込み量はそれぞれ０．９、０．５Ｎｍ3／ｍｉｎとし、吹き込みガスは酸素ガス単独とした。第３ステップは容器内圧力を１００Ｔｏｒｒ、４０Ｔｏｒｒの２段階圧力とし、底吹きガス吹き込み量は０．５Ｎｍ3／ｍｉｎを維持し、［Ｃ］濃度０．０４％まで脱炭精錬を行った。
【００３４】
第１ステップにおいては、［Ｃ］濃度０．５％に到るまで酸素ガス単独吹き込みとしているので、脱炭酸素効率が若干低下して［Ｃｒ］の酸化が増大するものの、高価なＡｒガス使用量を削減することができた。なお、第１ステップの［Ｃ］濃度０．７〜０．５％の領域において、底吹きガスＯ2／Ａｒ比を１／０ではなく４／１とすれば、高価なＡｒガス使用量は増大するものの、当該［Ｃ］領域における脱炭酸素効率を改善することが可能になる。
【００３５】
第２ステップにおいては、底吹きガス吹き込み量を０．９〜０．５Ｎｍ3／ｍｉｎまで上げることによって、脱炭酸素効率を維持しつつ容器内圧力を３５０〜２５０Ｔｏｒｒに上昇させることができ、結果としてダスト発生量の低下を実現するとともに、精錬時間の短縮を実現することができた。
【００３６】
第３ステップにおいても、容器内圧力を１００Ｔｏｒｒ、４０Ｔｏｒｒの条件で底吹きガス吹き込み量０．５Ｎｍ3／ｍｉｎを維持することにより、高脱炭酸素効率を維持し、精錬時間の短縮に寄与することができた。
【００３７】
【表１】
0004895446.tif 000002
【００３８】
（実施例２）
表２に示すパターンを採用して精錬を行った。第１ステップの最初を大気圧とし、第１ステップの途中で［Ｃ］濃度０．７％の段階で容器内圧力５００Ｔｏｒｒにて減圧精錬を開始した。第２ステップ以降は上記実施例１と同じパターンである。
【００３９】
［Ｃ］濃度０．７〜０．５％を減圧精錬とした結果として、実施例１と比較し、当該炭素濃度範囲における脱炭酸素効率を向上して［Ｃｒ］の酸化を防止することができた。また、前述の表１の第１ステップの［Ｃ］濃度０．７〜０．５％領域で底吹きガスＯ2／Ａｒ比を１／０から４／１に変更した場合と同等の脱炭酸素効率となり、かつ酸素供給速度も大きいので、精錬時間も短くすることができた。
【００４０】
【表２】
0004895446.tif 000003
【００４１】
（実施例３）
表３に示すパターンを採用して精錬を行った。第１ステップの最初から減圧精錬を行った。第２ステップ以降は上記実施例１と同じパターンである。
【００４２】
大気圧精錬に比較してガス吹き込み速度が低いために精錬時間は延びるものの、大気圧精錬に比較して脱炭酸素効率を高位に保つことができ、精錬全体の脱炭酸素効率９０％以上を実現することができた。また、精錬最初より減圧精錬を行うことで、容器内の圧力制御が安定し、操業操作が容易に行えた。
【００４３】
【表３】
0004895446.tif 000004
【００４４】
（実施例４）
表４に示すパターンを採用して精錬を行った。上記実施例１と比較すると、第２ステップ開始［Ｃ］濃度を０．５％から０．６％に、第２ステップ終了［Ｃ］濃度を０．１５％から０．２％に変更し、第２ステップの容器内圧力、吹き込みガス量をそれぞれ増大した。その他は実施例１と同じ条件とした。
【００４５】
実施例１に比べ、全体の脱炭酸素効率は若干低下するが、ダスト発生量は同等であり、酸素供給速度が大きくなるために、精錬時間の短縮をはかることができた。
【００４６】
【表４】
0004895446.tif 000005
【００４７】
（実施例５）
表５に示すパターンを採用して精錬を行った。上記実施例１と比較すると、第３ステップの容器内圧力、吹き込みガス量をそれぞれ増大した。その他は実施例１と同じ条件とした。
【００４８】
実施例１に比べ、容器内の圧力は増大するが、吹き込みガス量を増大させると共に、吹き込みガスのＯ2／Ａｒ比を低下させているために、Ａｒの使用量は若干増加するが、脱炭酸素効率は増加し、精錬時間は短縮できた。
【００４９】
【表５】
0004895446.tif 000006
【００５０】
（比較例１）
表６に示すパターンを採用して精錬を行った。［Ｃ］濃度１．６〜０．４％を大気圧精錬とし、［Ｃ］濃度０．４％以下を減圧精錬とした。大気圧精錬における精錬条件は本発明例１のステップ１と同様である。減圧精錬における底吹きガス吹き込み量を従来並の０．３Ｎｍ3／ｍｉｎとしている。底吹きガス吹き込み量が少ないので、脱炭酸素効率の低下を防止し、かつダスト発生量の増加を防止する観点から、容器内圧力は最大でも１５０Ｔｏｒｒとしている。
【００５１】
底吹きガス吹き込み量が本発明例に比較して圧倒的に少ないため、精錬時間が大幅に延長し、実施例１に比べ、減圧精錬時間が約２．５倍かかるようになり、全体の精錬時間も約１．８倍要するようになった。このため、連続鋳造でチャージを連続して鋳込む連々鋳が不可能となった。
【００５２】
【表６】
0004895446.tif 000007
【００５３】
（比較例２）
表７に示すパターンを採用して精錬を行った。［Ｃ］濃度１．６〜０．１５％を大気圧精錬とし、［Ｃ］濃度０．１５％以下を減圧精錬とした。減圧精錬における底吹きガス吹き込み量を従来並の０．３Ｎｍ3／ｍｉｎとしている。
【００５４】
大気圧精錬後半の［Ｃ］濃度０．５〜０．１５％の領域においては、脱炭酸素効率の低下を防止するために高価なＡｒガスを多量に使用することとなった。それでも、この領域を減圧精錬とする場合に比較して［Ｃｒ］の酸化を防止することはできなかった。
【００５５】
【表７】
0004895446.tif 000008
【００５６】
【発明の効果】
本発明は、含クロム溶鋼の減圧精錬において、中炭領域、特に［Ｃ］０．２〜０．５％の領域において溶鋼の強攪拌を行うことにより２５０〜４００Ｔｏｒｒの圧力で高い脱炭酸素効率の減圧精錬を可能にした。その結果、ダストの発生を抑えることができ、さらに底吹きガス吹き込み量の増大を図ることができるので精錬時間の短縮を図ることが可能になった。
【００５７】
本発明はまた、上記２５０〜４００Ｔｏｒｒの減圧操業を行う［Ｃ］領域よりさらに高い［Ｃ］領域においても、精錬容器内の雰囲気としてさらに高い圧力を選択することにより、大気圧操業ではなく減圧操業を採用することが可能になり、高価な不活性ガスの使用量を削減するとともに生産性を向上することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の精錬容器を示す図であり、（ａ）は減圧精錬時、（ｂ）は大気圧精錬時の状態を示す図である。
【図２】精錬容器内圧力と脱炭酸素効率との関係を示す図である。
【図３】精錬容器内圧力とダスト発生量指数との関係を示す図である。
【符号の説明】
１  精錬容器
２  底吹き羽口
３  排気フード
４  溶鋼
５  底吹きガス
６  スラグ
７  排気管
８  ガスクーラー
９  バグフィルター
１０  蒸気エジェクター
１１  ウォーターポンプ
１２  上吹きランス
【図１】
0004895446.tif 000009
【図２】
0004895446.tif 000010
【図３】
0004895446.tif 000011