鍛鋼品用溶鋼の真空脱水素処理方法
【課題】 本発明の目的は、鍛鋼品用溶鋼を取鍋中で真空脱水素処理する方法を提供することにある。
【解決手段】 鍛鋼品用溶鋼を取鍋で真空脱水素処理する方法であって、取鍋を蓋で覆うと共に、前記蓋に設けられたＡｒ吹きつけ用ランスの吹きつけ口からスラグ表面までの距離を８００〜３０００ｍｍとし、該吹きつけ口からスラグ表面へＡｒを流量１５〜２００Ｎｍ3／ｈｒで吹きつけ、且つ、取鍋底部に設けられた底吹き羽口からＡｒを流量１５００〜１２５００ＮＬ／ｈｒで吹き込む鍛鋼品用溶鋼の真空脱水素処理方法である。
【解決手段】 鍛鋼品用溶鋼を取鍋で真空脱水素処理する方法であって、取鍋を蓋で覆うと共に、前記蓋に設けられたＡｒ吹きつけ用ランスの吹きつけ口からスラグ表面までの距離を８００〜３０００ｍｍとし、該吹きつけ口からスラグ表面へＡｒを流量１５〜２００Ｎｍ3／ｈｒで吹きつけ、且つ、取鍋底部に設けられた底吹き羽口からＡｒを流量１５００〜１２５００ＮＬ／ｈｒで吹き込む鍛鋼品用溶鋼の真空脱水素処理方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶鋼を取鍋で真空脱ガス処理する方法に関し、より具体的には、鍛鋼品用溶鋼を取鍋で真空脱ガス処理する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
取鍋で真空脱ガス処理された溶鋼は、鋼塊に成形された後、圧延して鋼材とされるほか、鍛造して鍛鋼品に加工される。こうした鍛鋼品は、圧延鋼材では製造できないような型の製品をつくることができるため需要がある。
【０００３】
ところで溶製後の溶鋼は種々のガス成分を含んでいるため、取鍋で真空脱ガス処理されるのが一般的であり、種々の真空脱ガス処理方法が提案されている。しかし鋼材と鍛鋼品用溶鋼ではその成分組成や用途が異なるため、真空脱ガス処理の方法も違う。
【０００４】
例えば、鋼材の場合は、合金元素の含有量が相対的に少なく、しかも汎用品として用いられることから、取鍋での真空脱ガス処理を低コストで行う必要がある。これに対し、鍛鋼品の場合は、合金元素の含有量が相対的に多く、またコストを削減するよりも確実に真空脱ガス処理することが求められる。
【０００５】
取鍋に収容した溶鋼の脱水素方法として、特許文献１には上部に排気口を有する容器の開放下端を溶鋼内に浸漬し、該容器内の溶鋼表面に不活性ガスを吹き込みつつ、取鍋の底部に設置された底吹き羽口から不活性ガスを吹き込む方法が提案されている。この技術では、上部に排気口を有する容器を溶鋼内に浸漬しているため、この容器内のみを局所的に真空状態とすることができ、脱水素処理を低コストで行うことができる。そのため鋼材の製法として好適に採用できる。しかし容器外の溶鋼とスラグは外気と接触するため、外気に含まれる水素がスラグや溶鋼へ進入して充分に脱水素処理できず、鍛鋼品の製法としては不向きである。
【０００６】
特許文献２には、溶鋼の精錬方法として溶鋼表面に窒素を含有しないガスを吹き付けると共に、底吹き羽口から溶鋼中へガスを吹き込む技術が提案されている。そしてこの文献の図１には、溶鋼を入れた取鍋を真空槽に装入した状態で精錬することが示されている。この技術では、取鍋内全体を真空状態としているためコストがかかるものの、溶鋼を精度良く精錬でき、鍛鋼品の製法として好適に採用できる。しかしこの文献には、溶鋼から脱水素することについては考慮されていない。
【０００７】
即ち、溶鋼中には３〜５ｐｐｍ程度の水素が含まれているが、夏場の大気の水蒸気分圧は高いため、溶鋼中にも更に１〜２ｐｐｍ程度多い水素が含まれることとなる。水素濃度が高い溶鋼を連続鋳造で鋳込むと、水素起因のブレークアウトが発生する。しかも鍛鋼品に多量の水素が含まれていると欠陥の原因となり、また遅れ破壊を引き起こす原因にもなるため、近年では水素濃度が２．０ｐｐｍ以下、更には１．５ｐｐｍ以下の極低水素鍛鋼品が求められている。
【０００８】
ところが上記特許文献２に開示されている技術は、溶鋼から脱窒素することを目指して成されたものであり、こうした観点から溶鋼表面にガスを吹き付ける際の条件や、底吹き羽口から溶鋼中へガスを吹き込む際の条件が定められている。そのため実施例では底吹き羽口から多量のＡｒガスを吹き込んでおり、溶鋼中にスラグを巻き込み、溶鋼から脱水素できない。
【０００９】
なお、従来では鋼塊を６００℃程度で１５〜２０時間程度放置することにより脱水素してから鍛造して鍛鋼品を製造していたが、こうした方法では生産性が悪く、近年求められている極低水素レベルの鍛鋼品を製造するのは困難であった。
【特許文献１】特開２０００−９６１２７号公報（［特許請求の範囲］、［００２４］参照）
【特許文献２】特開平８−３０２４１９号公報（［特許請求の範囲］参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、この様な状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、鍛鋼品用溶鋼を取鍋中で真空脱水素処理する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、鍛鋼品用溶鋼から確実に真空脱水素処理する技術について鋭意検討を重ねた。その結果、取鍋で真空脱水素処理する際に、Ａｒガスを所定の位置から所定の流量で取鍋内のスラグ表面に吹きつけると共に、Ａｒガスを所定の流量で取鍋底部に設けられた底吹き羽口から吹き込んでやれば、鍛鋼品用溶鋼から確実に真空脱水素処理でき、極低水素量の鍛鋼品を実現できることを見出し、本発明を完成した。
【００１２】
即ち、上記課題を解決することのできた本発明に係る真空脱水素処理方法とは、鍛鋼品用溶鋼を取鍋で真空脱水素処理する方法であって、取鍋を蓋で覆うと共に、前記蓋に設けられたＡｒ吹きつけ用ランスの吹きつけ口からスラグ表面までの距離を８００〜３０００ｍｍとし、該吹きつけ口からスラグ表面へＡｒを流量１５〜２００Ｎｍ3／ｈｒで吹きつけ、且つ、取鍋底部に設けられた底吹き羽口からＡｒを流量１５００〜１２５００ＮＬ／ｈｒで吹き込むところに要旨を有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の真空脱水素処理方法によれば、取鍋内のスラグ表面へＡｒガスを吹きつける際の条件（即ち、吹きつけ位置と吹きつけ流量）を厳密に制御することにより、溶鋼を覆うスラグから確実に脱水素でき、このとき取鍋底部に設けられた底吹き羽口から所定量のＡｒガスを吹き込むことによって溶鋼を攪拌してスラグとの接触率を高めることができるため、溶鋼からの脱水素を促進できる。その結果、取鍋中で溶鋼中の水素濃度を２．０ｐｐｍ以下にまで低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の真空脱水素処理方法は、スラグ表面へのＡｒガス吹きつけと、底吹き羽口からのＡｒガス吹き込みを組み合わせて行うところに特徴を有し、特にＡｒガスの吹きつけ・吹き込み条件を厳密に制御することが重要である。
【００１５】
即ち、取鍋内のスラグ表面にＡｒガスを吹きつけると、Ａｒガス中の水素分圧とスラグ中の水素分圧と間には差があるため、スラグ中の水素は、水素分圧の低いＡｒガス中へ移動する。そのためＡｒガスをスラグ表面に吹きつけることで、溶鋼を覆うスラグからの脱水素が可能となる。
【００１６】
一方、底吹き羽口からＡｒガスを吹き込むことにより、取鍋内の溶鋼はＡｒガスで攪拌されるため、溶鋼とスラグの接触率が高まる。このときスラグ中の水素分圧は、上記Ａｒガスの吹きつけにより溶鋼中の水素分圧よりも低くなっているため、溶鋼中に存在する水素は、水素分圧の低いスラグ中へ移動する。その結果、溶鋼からの脱水素が可能となる。
【００１７】
以上説明した通り、スラグ表面へのＡｒガスの吹きつけと、底吹き羽口からのＡｒガスの吹き込みを組み合わせることにより、溶鋼からの脱水素を促進できるが、本発明の真空脱水素処理方法では、こうした組合せに加えてＡｒガスの吹きつけ・吹き込み条件を厳密に制御することが重要となる。
【００１８】
即ち、上記特許文献２には、溶鋼表面に吹きつけるガスの流量について記載されているが、ガスの吹きつけ口からスラグ表面までの距離については明記されていない。特許文献２の技術は、溶鋼からの脱窒素を目的として成されたものであるからと思われる。
【００１９】
これに対し、本発明者らが鍛鋼品用溶鋼からの真空脱水素処理条件について種々実験を繰り返した結果、後述する実施例から明らかなように、取鍋を覆う蓋に設けられたＡｒ吹きつけ用ランス（以下、単に「ランス」と称することがある）の吹きつけ口からスラグ表面までの距離を８００〜３０００ｍｍとすることが重要であることが分かった。
【００２０】
吹きつけガスとしてＡｒガスを用いるのは、Ａｒは不活性ガスのなかでも重く、スラグ上方からの吹きつけに適しているからである。またＡｒは比較的安価であるためコスト高とならない。Ａｒガスとしては、スラグや溶鋼からの脱水素を促進するために、実質的に水素を含まないものを用いる。
【００２１】
そして吹きつけ口からスラグ表面までの距離が８００ｍｍ未満では、吹きつけ口とスラグ表面が近接するため、ランスからＡｒガスを供給しても溶鋼を覆っているスラグ全体にＡｒガスを吹きつけることができず、一部のスラグからの脱水素が不充分となる。好ましくは１０００ｍｍ以上、より好ましくは１２００ｍｍ以上である。しかし吹きつけ口からスラグ表面までの距離が３０００ｍｍを超えると、距離が大きくなり、ランスからＡｒガスを供給してもＡｒガスがスラグ表面へ到達し難くなるため、脱水素効果が得られない。また、脱水素に要するＡｒガス量が多くなるため経済的に無駄となる。好ましくは２５００ｍｍ以下、より好ましくは２０００ｍｍ以下である。
【００２２】
ランスの吹きつけ口からスラグ表面までの距離とは、Ａｒを吹き出していない状態でのランス吹きつけ口とスラグ上面との距離を指す。ランスの吹きつけ口からスラグ表面までの距離は、取鍋上端からスラグ上面までの距離（フリーボード）と、取鍋上端からランス下端口までの距離を加算または減算して求める。
【００２３】
また、本発明の真空脱水素処理では、ランスからＡｒガスを吹き込むときの流量を１５〜２００Ｎｍ3／ｈｒに調整することが重要である。１５Ｎｍ3／ｈｒ未満では、流量が少なすぎるためＡｒガスを取鍋容器内へ吹き込んでも直ぐに容器外へ排気されてしまい、Ａｒガスがスラグ表面に到達しない。そのためスラグから充分に脱水素できない。好ましくは７０Ｎｍ3／ｈｒ以上、より好ましくは１００Ｎｍ3／ｈｒ以上である。しかし２００Ｎｍ3／ｈｒを超えると、流量が多すぎるため容器内を真空状態に保つことができず、真空脱ガス処理とならない。そのためスラグから脱水素できない。また、流量が多すぎると、地金がＡｒガスによって吹き飛ばされて取鍋壁面等に付着するため、地金ロスが発生し、生産性を劣化させる。好ましくは１６０Ｎｍ3／ｈｒ以下である。
【００２４】
なお、ランスからＡｒガスを吹き込む際の流量を、スラグの表面積当たりに換算すると、スラグ１ｍ2当たり２〜７０Ｎｍ3程度である。スラグの表面積は、取鍋の内径とスラグ量から計算して求めることができる。
【００２５】
Ａｒガスをスラグ表面に均一に吹きつけるには、吹きつけ位置をスラグ表面の中心相当位置とすることが好ましい。中心相当位置とは、溶鋼を覆っているスラグの重心を指し、一般的には取鍋の中心位置である。
【００２６】
ランスからスラグ表面にＡｒガスを吹きつけるタイミングは、取鍋を蓋で覆い、取鍋容器内を真空状態にしてからＡｒガスの吹きつけを開始する。一旦真空状態にしてスラグ表面に付着している水素を除去してからＡｒガスの吹きつけを開始することにより、脱水素効率が良くなる。なお、真空状態とは３．９ｋＰａ（３０Ｔｏｒｒ）程度以下を指す。
【００２７】
Ａｒガスをスラグ表面に吹きつける時間は、スラグや溶鋼から脱水素できる範囲であれば特に限定されず、取鍋形状やスラグ量、溶鋼量等によって変わるため一律に規定できないが、溶鋼が２５〜１７０トン程度であれば、一般的には８〜４０分程度である。
【００２８】
なお、Ａｒ吹きつけ用ランスを設けている蓋の大きさは、取鍋を覆うことができ、取鍋容器内全体を真空状態に維持できればよく、例えば上記特許文献１に示されているような上部に排気口を有する容器の開放下端を浸漬するタイプでは、取鍋を完全に覆うことができないため、脱水素率が低く、鍛鋼品用溶鋼の真空脱水素処理には向かない。溶鋼を覆うスラグの一部が外気と接触していると、この部分から水素がスラグ中へ侵入するため、溶鋼から充分に脱水素できないからである。
【００２９】
本発明の真空脱水素処理では、上述したように、所定の位置から所定量のＡｒガスをスラグ表面に吹きつけると共に、取鍋底部に設けられた底吹き羽口からＡｒを流量１５００〜１２５００ＮＬ／ｈｒで吹き込むことが重要である。
【００３０】
吹き込みガスとしてＡｒガスを用いるのは、Ａｒは不活性ガスであり、溶鋼中の各種合金元素と反応しないためである。またＡｒは不活性ガスのなかでも比較的安価であり、コスト高とならない。Ａｒガスとしては、スラグや溶鋼からの脱水素を促進するために、実質的に水素を含まないものを用いる。
【００３１】
そして吹き込み量が１５００ＮＬ／ｈｒ未満では、流量が少なすぎるため溶鋼を充分に攪拌することができず、溶鋼とスラグの接触率を高めることができない。そのため溶鋼から充分に脱水素できない。好ましくは１８００ＮＬ／ｈｒ以上、より好ましくは２０００ＮＬ／ｈｒ以上である。しかし１２５００ＮＬ／ｈｒを超えると、流量が多すぎるため溶鋼が攪拌されすぎてスラグを巻き込み、鍛鋼品の品質低下を招く。好ましくは９０００ＮＬ／ｈｒ以下、より好ましくは８４００ＮＬ／ｈｒ以下である。
【００３２】
なお、底吹き羽口からＡｒを吹き込む際の流量を、溶鋼当たりに換算すると、溶鋼１トン当たり６０〜１００ＮＬ／ｈｒ程度である。
【００３３】
Ａｒガスを吹き込む位置は特に限定されず、取鍋内の溶鋼を充分に攪拌できる位置からＡｒを吹き込めばよい。取鍋内の溶鋼を充分に攪拌できる位置とは、例えば、中心と壁面との間（即ち、半径の１／２相当位置）付近である。取鍋の重心位置から吹き込むよりも、重心位置から若干外れたところから吹き込む方が溶鋼に対流が生じやすいからである。取鍋内の溶鋼を充分に攪拌できるのであれば、もちろん取鍋の重心位置からＡｒガスを吹き込んでも構わない。なお、Ａｒを吹き込む位置は１箇所であってもよいし、２箇所以上であってもよい。
【００３４】
取鍋底部からＡｒガスを吹き込むタイミングについては特に限定されない。真空脱ガス処理前後に行うＬＦでの加熱保持中も通常Ａｒガスを吹き込んでいるためである。
【００３５】
Ａｒガスを溶鋼へ吹き込む時間は、スラグや溶鋼から脱水素できる範囲であれば特に限定されず、取鍋形状やスラグ量、溶鋼量等によって変わるため一律に規定できないが、溶鋼が２５〜１７０トン程度であれば、一般的には８〜４０時間程度である。
【００３６】
本発明の真空脱水素処理方法で処理対象とする溶鋼の水素濃度は特に限定されず、通常の溶鋼に含まれる程度の水素濃度（例えば、３〜５ｐｐｍ程度）であってもよい。こうした水素濃度の溶鋼に対して本発明の真空脱水素処理方法を採用しても溶鋼から充分に脱水素できる。但し、夏場のように大気中の水蒸気分圧が高い状態における溶鋼には高濃度の水素（例えば、水素濃度：４〜６ｐｐｍ程度）が含まれるが、常法ではこうした高水素含有溶鋼から高効率で脱水素するのは困難である。そこでこうした高水素含有溶鋼を真空脱水素処理する際に本発明の方法を採用することが推奨される。
【００３７】
上記溶鋼の成分組成は鍛鋼品として一般的に使用されるものであれば特に限定されない。例えば、質量％で、Ｃ：０．１〜０．５％やＳｉ：０．１〜０．４％、Ｃｒ：０．１〜１２％、Ｎｉ：０．１〜４２％等を含むものである。鍛鋼品として要求される特性を高めるために、他の公知成分を含んでいても構わない。残部はＦｅおよび不可避不純物である。
【００３８】
本発明の真空脱水素処理方法で処理対象とする溶鋼の量は、取鍋底部からのＡｒガス吹き込み流量を考慮すると、２５〜１７０トン程度とするのが妥当である。溶鋼が２５トン未満では、溶鋼量に対して取鍋の底部から供給されるＡｒガスの吹き込み量が過多となり、溶鋼が攪拌されすぎて、スラグを巻き込む恐れがある。そのため溶鋼から充分に脱水素できなかったり、鍛鋼品の品質が劣化する。これに対し、溶鋼が１７０トンを超えると、溶鋼量に対して取鍋の底部から供給されるＡｒガスの吹き込み量が不足するため、溶鋼が充分に攪拌されず、脱水素効率が悪くなる。
【００３９】
このとき取鍋の形状は、取鍋底部から吹き込むＡｒガス量を考慮すると、溶鋼の深さが１０００〜３０００ｍｍ程度となるように設計することが好ましい。溶鋼が浅すぎると、取鍋底部からの吹き込み量によっては溶鋼が攪拌されすぎるからである。一方、溶鋼が深すぎると、取鍋底部からの吹き込み量によっては溶鋼が充分に攪拌されないからである。
【００４０】
上記方法を採用することにより、取鍋中で溶鋼中の水素濃度を２．０ｐｐｍ以下（好ましくは１．５ｐｐｍ以下）にまで低減できる。そのため鋼塊を常温で長時間放置して脱水素する必要がなく、水素濃度が２．０ｐｐｍ以下、更には１．５ｐｐｍ以下の鍛鋼品を簡便に製造できる。
【実施例】
【００４１】
以下、本発明を実施例によって更に詳細に説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更して実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００４２】
実験例１
電気炉から４０トンの鍛鋼品用溶鋼を取鍋へ出鋼し、精錬した後、取鍋を蓋で覆った。次いで、取鍋内を真空状態（６５Ｐａ程度）とし、上記蓋に設けられたＡｒ吹きつけ用ランスからスラグ表面へＡｒガスを吹きつけると共に、取鍋底部に設けられた底吹き羽口からＡｒガスを吹き込んで真空脱水素処理を行った。なお、本実施例では実質的に水素を含まないＡｒガスを用いた。
【００４３】
Ａｒ吹きつけ用ランスは、上記蓋の中心相当位置に設けられており、該ランスの吹きつけ口からスラグ表面までの距離を０〜３５００ｍｍとした。吹き込み口からスラグ表面へ吹きつける際のＡｒ流量は２０Ｎｍ3／ｈｒ、吹きつけ時間は２５分である。一方、底吹き羽口は取鍋底面に設けられており、中心と壁面との間（即ち、半径の１／２相当位置）付近に１箇所設けている。底吹き羽口から溶鋼へ吹き込んだＡｒ流量は３６００ＮＬ／ｈｒ、吹き込み時間は２５分である。
【００４４】
真空脱水素処理前後において、溶鋼の水素濃度（ｐｐｍ）を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）」を用いて測定した。その結果、処理前における溶鋼の水素濃度は４．０〜６．０ｐｐｍであった。測定結果から下記（１）式で脱水素率を算出し、Ａｒ吹きつけ用ランスの吹きつけ口からスラグ表面までの距離と脱水素率との関係を図１に示す。
脱水素率（％）＝［処理後の水素濃度／処理前の水素濃度］×１００ …（１）
【００４５】
図１から明らかなように、ランスの吹きつけ口からスラグ表面までの距離を８００〜３０００ｍｍとすれば、溶鋼の水素濃度が４．０〜６．０ｐｐｍ程度であっても７０％以上の脱水素率で充分に脱水素できることが分かる。その結果、処理後における溶鋼の水素濃度は２．０ｐｐｍ以下となる。
【００４６】
実験例２
電気炉から１１０トンの鍛鋼品用溶鋼を取鍋へ出鋼し、精錬した後、取鍋を蓋で覆った。次いで、取鍋内を真空状態（９０Ｐａ程度）とし、上記蓋に設けられたＡｒ吹きつけ用ランスからスラグ表面へＡｒガスを吹きつけると共に、取鍋底部に設けられた底吹き羽口からＡｒガスを吹き込んで真空脱水素処理を行った。なお、本実施例では実質的に水素を含まないＡｒガスを用いた。
【００４７】
Ａｒ吹きつけ用ランスは、上記蓋の中心相当位置に設けられており、該ランスの吹きつけ口からスラグ表面までの距離を１８００ｍｍとした。このとき吹き込み口からスラグ表面へ吹きつけたＡｒ流量を０〜２５０Ｎｍ3／ｈｒとした。ランスからのＡｒガス吹きつけ時間は３０分である。一方、底吹き羽口は取鍋底面に設けられており、中心と壁面との間（即ち、半径の１／２相当位置）付近に１箇所設けている。底吹き羽口から溶鋼へ吹き込んだＡｒ流量は７２００ＮＬ／ｈｒ、吹き込み時間は３０分である。
【００４８】
真空脱水素処理前後において、溶鋼の水素濃度（ｐｐｍ）を上記実験例１と同様に測定した。その結果、処理前における溶鋼の水素濃度は４．０〜５．０ｐｐｍであった。測定結果から上記（１）式で脱水素率を算出した。
【００４９】
ランスの吹きつけ口からスラグ表面へ吹きつけたＡｒ流量と脱水素率との関係を図２に■で示す。
【００５０】
また真空脱水素処理前後における地金付着によるロス率（％）を下記（２）式から算出した。ランスの吹きつけ口からスラグ表面へ吹きつけたＡｒ流量と付着ロス率との関係を図２に◆で示す。
付着ロス率（％）＝［全鋳込質量／（出鋼質量＋合金質量）］×１００ …（２）
【００５１】
図２から明らかなように、ランスの吹きつけ口からスラグ表面へ吹きつけるＡｒ流量を大きくするほど脱水素量は増加する。しかし該Ａｒ流量を大きくし過ぎると、地金がＡｒガスによって吹き飛ばされ、地金の付着ロス率が増加する。そのため生産性が落ちる。
【００５２】
実験例３
電気炉から下記表１に示す量（トン）の鍛鋼品用溶鋼を取鍋へ出鋼し、昇温、成分粗調整した後、取鍋を蓋で覆った。次いで、取鍋内を真空状態（８０Ｐａ程度）とし、上記蓋に設けられたＡｒ吹きつけ用ランスからスラグ表面へＡｒガスを吹きつけると共に、取鍋底部に設けられた底吹き羽口からＡｒガスを吹き込んで真空脱水素処理を行った。なお、本実施例では実質的に水素を含まないＡｒガスを用いた。
【００５３】
Ａｒ吹きつけ用ランスは、上記蓋の中心相当位置に設けられており、該ランスの吹きつけ口からスラグ表面までの距離、吹き込み口からスラグ表面へ吹きつけたＡｒ流量および吹きつけ時間を下記表１に併せて示す。
【００５４】
一方、底吹き羽口は取鍋底面に設けられており、中心と壁面との間（即ち、半径の１／２相当位置）付近に１箇所設けている。底吹き羽口から溶鋼へ吹き込んだＡｒ流量および吹き込み時間を下記表１に併せて示す。
【００５５】
真空脱水素処理前後において、溶鋼の水素濃度（ｐｐｍ）を上記実験例１と同様に測定した。測定結果を下記表１に併せて示す。
【００５６】
【表１】
【００５７】
表１から明らかなように、スラグ表面へＡｒを吹きつける際のランスの吹きつけ口からスラグ表面までの距離と、このときのＡｒの吹きつけ流量と、底吹き羽口から吹き込む際のＡｒ流量とのバランスを適切に制御してやれば、取鍋において溶鋼中の水素濃度を２．０ｐｐｍ以下にまで低減できる。なお、Ｎｏ．１は、通常の溶鋼を想定した例であり、この溶鋼の水素濃度は３ｐｐｍレベルである。一方、Ｎｏ．２は夏場の溶鋼を想定した例であり、この溶鋼の水素濃度は４ｐｐｍレベルである。本発明の真空脱水素処理方法を採用すれば、溶鋼の水素濃度が３ｐｐｍレベルであっても、４ｐｐｍレベルであっても充分に脱水素が可能であり、処理後の溶鋼の水素濃度を２．０ｐｐｍ以下に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】Ａｒ吹きつけ用ランスの吹きつけ口からスラグ表面までの距離と脱水素率との関係を示すグラフである。
【図２】ランスの吹きつけ口からスラグ表面へ吹きつけたＡｒ流量と、脱水素率または付着ロス率との関係を示すグラフである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶鋼を取鍋で真空脱ガス処理する方法に関し、より具体的には、鍛鋼品用溶鋼を取鍋で真空脱ガス処理する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
取鍋で真空脱ガス処理された溶鋼は、鋼塊に成形された後、圧延して鋼材とされるほか、鍛造して鍛鋼品に加工される。こうした鍛鋼品は、圧延鋼材では製造できないような型の製品をつくることができるため需要がある。
【０００３】
ところで溶製後の溶鋼は種々のガス成分を含んでいるため、取鍋で真空脱ガス処理されるのが一般的であり、種々の真空脱ガス処理方法が提案されている。しかし鋼材と鍛鋼品用溶鋼ではその成分組成や用途が異なるため、真空脱ガス処理の方法も違う。
【０００４】
例えば、鋼材の場合は、合金元素の含有量が相対的に少なく、しかも汎用品として用いられることから、取鍋での真空脱ガス処理を低コストで行う必要がある。これに対し、鍛鋼品の場合は、合金元素の含有量が相対的に多く、またコストを削減するよりも確実に真空脱ガス処理することが求められる。
【０００５】
取鍋に収容した溶鋼の脱水素方法として、特許文献１には上部に排気口を有する容器の開放下端を溶鋼内に浸漬し、該容器内の溶鋼表面に不活性ガスを吹き込みつつ、取鍋の底部に設置された底吹き羽口から不活性ガスを吹き込む方法が提案されている。この技術では、上部に排気口を有する容器を溶鋼内に浸漬しているため、この容器内のみを局所的に真空状態とすることができ、脱水素処理を低コストで行うことができる。そのため鋼材の製法として好適に採用できる。しかし容器外の溶鋼とスラグは外気と接触するため、外気に含まれる水素がスラグや溶鋼へ進入して充分に脱水素処理できず、鍛鋼品の製法としては不向きである。
【０００６】
特許文献２には、溶鋼の精錬方法として溶鋼表面に窒素を含有しないガスを吹き付けると共に、底吹き羽口から溶鋼中へガスを吹き込む技術が提案されている。そしてこの文献の図１には、溶鋼を入れた取鍋を真空槽に装入した状態で精錬することが示されている。この技術では、取鍋内全体を真空状態としているためコストがかかるものの、溶鋼を精度良く精錬でき、鍛鋼品の製法として好適に採用できる。しかしこの文献には、溶鋼から脱水素することについては考慮されていない。
【０００７】
即ち、溶鋼中には３〜５ｐｐｍ程度の水素が含まれているが、夏場の大気の水蒸気分圧は高いため、溶鋼中にも更に１〜２ｐｐｍ程度多い水素が含まれることとなる。水素濃度が高い溶鋼を連続鋳造で鋳込むと、水素起因のブレークアウトが発生する。しかも鍛鋼品に多量の水素が含まれていると欠陥の原因となり、また遅れ破壊を引き起こす原因にもなるため、近年では水素濃度が２．０ｐｐｍ以下、更には１．５ｐｐｍ以下の極低水素鍛鋼品が求められている。
【０００８】
ところが上記特許文献２に開示されている技術は、溶鋼から脱窒素することを目指して成されたものであり、こうした観点から溶鋼表面にガスを吹き付ける際の条件や、底吹き羽口から溶鋼中へガスを吹き込む際の条件が定められている。そのため実施例では底吹き羽口から多量のＡｒガスを吹き込んでおり、溶鋼中にスラグを巻き込み、溶鋼から脱水素できない。
【０００９】
なお、従来では鋼塊を６００℃程度で１５〜２０時間程度放置することにより脱水素してから鍛造して鍛鋼品を製造していたが、こうした方法では生産性が悪く、近年求められている極低水素レベルの鍛鋼品を製造するのは困難であった。
【特許文献１】特開２０００−９６１２７号公報（［特許請求の範囲］、［００２４］参照）
【特許文献２】特開平８−３０２４１９号公報（［特許請求の範囲］参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、この様な状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、鍛鋼品用溶鋼を取鍋中で真空脱水素処理する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、鍛鋼品用溶鋼から確実に真空脱水素処理する技術について鋭意検討を重ねた。その結果、取鍋で真空脱水素処理する際に、Ａｒガスを所定の位置から所定の流量で取鍋内のスラグ表面に吹きつけると共に、Ａｒガスを所定の流量で取鍋底部に設けられた底吹き羽口から吹き込んでやれば、鍛鋼品用溶鋼から確実に真空脱水素処理でき、極低水素量の鍛鋼品を実現できることを見出し、本発明を完成した。
【００１２】
即ち、上記課題を解決することのできた本発明に係る真空脱水素処理方法とは、鍛鋼品用溶鋼を取鍋で真空脱水素処理する方法であって、取鍋を蓋で覆うと共に、前記蓋に設けられたＡｒ吹きつけ用ランスの吹きつけ口からスラグ表面までの距離を８００〜３０００ｍｍとし、該吹きつけ口からスラグ表面へＡｒを流量１５〜２００Ｎｍ3／ｈｒで吹きつけ、且つ、取鍋底部に設けられた底吹き羽口からＡｒを流量１５００〜１２５００ＮＬ／ｈｒで吹き込むところに要旨を有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の真空脱水素処理方法によれば、取鍋内のスラグ表面へＡｒガスを吹きつける際の条件（即ち、吹きつけ位置と吹きつけ流量）を厳密に制御することにより、溶鋼を覆うスラグから確実に脱水素でき、このとき取鍋底部に設けられた底吹き羽口から所定量のＡｒガスを吹き込むことによって溶鋼を攪拌してスラグとの接触率を高めることができるため、溶鋼からの脱水素を促進できる。その結果、取鍋中で溶鋼中の水素濃度を２．０ｐｐｍ以下にまで低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の真空脱水素処理方法は、スラグ表面へのＡｒガス吹きつけと、底吹き羽口からのＡｒガス吹き込みを組み合わせて行うところに特徴を有し、特にＡｒガスの吹きつけ・吹き込み条件を厳密に制御することが重要である。
【００１５】
即ち、取鍋内のスラグ表面にＡｒガスを吹きつけると、Ａｒガス中の水素分圧とスラグ中の水素分圧と間には差があるため、スラグ中の水素は、水素分圧の低いＡｒガス中へ移動する。そのためＡｒガスをスラグ表面に吹きつけることで、溶鋼を覆うスラグからの脱水素が可能となる。
【００１６】
一方、底吹き羽口からＡｒガスを吹き込むことにより、取鍋内の溶鋼はＡｒガスで攪拌されるため、溶鋼とスラグの接触率が高まる。このときスラグ中の水素分圧は、上記Ａｒガスの吹きつけにより溶鋼中の水素分圧よりも低くなっているため、溶鋼中に存在する水素は、水素分圧の低いスラグ中へ移動する。その結果、溶鋼からの脱水素が可能となる。
【００１７】
以上説明した通り、スラグ表面へのＡｒガスの吹きつけと、底吹き羽口からのＡｒガスの吹き込みを組み合わせることにより、溶鋼からの脱水素を促進できるが、本発明の真空脱水素処理方法では、こうした組合せに加えてＡｒガスの吹きつけ・吹き込み条件を厳密に制御することが重要となる。
【００１８】
即ち、上記特許文献２には、溶鋼表面に吹きつけるガスの流量について記載されているが、ガスの吹きつけ口からスラグ表面までの距離については明記されていない。特許文献２の技術は、溶鋼からの脱窒素を目的として成されたものであるからと思われる。
【００１９】
これに対し、本発明者らが鍛鋼品用溶鋼からの真空脱水素処理条件について種々実験を繰り返した結果、後述する実施例から明らかなように、取鍋を覆う蓋に設けられたＡｒ吹きつけ用ランス（以下、単に「ランス」と称することがある）の吹きつけ口からスラグ表面までの距離を８００〜３０００ｍｍとすることが重要であることが分かった。
【００２０】
吹きつけガスとしてＡｒガスを用いるのは、Ａｒは不活性ガスのなかでも重く、スラグ上方からの吹きつけに適しているからである。またＡｒは比較的安価であるためコスト高とならない。Ａｒガスとしては、スラグや溶鋼からの脱水素を促進するために、実質的に水素を含まないものを用いる。
【００２１】
そして吹きつけ口からスラグ表面までの距離が８００ｍｍ未満では、吹きつけ口とスラグ表面が近接するため、ランスからＡｒガスを供給しても溶鋼を覆っているスラグ全体にＡｒガスを吹きつけることができず、一部のスラグからの脱水素が不充分となる。好ましくは１０００ｍｍ以上、より好ましくは１２００ｍｍ以上である。しかし吹きつけ口からスラグ表面までの距離が３０００ｍｍを超えると、距離が大きくなり、ランスからＡｒガスを供給してもＡｒガスがスラグ表面へ到達し難くなるため、脱水素効果が得られない。また、脱水素に要するＡｒガス量が多くなるため経済的に無駄となる。好ましくは２５００ｍｍ以下、より好ましくは２０００ｍｍ以下である。
【００２２】
ランスの吹きつけ口からスラグ表面までの距離とは、Ａｒを吹き出していない状態でのランス吹きつけ口とスラグ上面との距離を指す。ランスの吹きつけ口からスラグ表面までの距離は、取鍋上端からスラグ上面までの距離（フリーボード）と、取鍋上端からランス下端口までの距離を加算または減算して求める。
【００２３】
また、本発明の真空脱水素処理では、ランスからＡｒガスを吹き込むときの流量を１５〜２００Ｎｍ3／ｈｒに調整することが重要である。１５Ｎｍ3／ｈｒ未満では、流量が少なすぎるためＡｒガスを取鍋容器内へ吹き込んでも直ぐに容器外へ排気されてしまい、Ａｒガスがスラグ表面に到達しない。そのためスラグから充分に脱水素できない。好ましくは７０Ｎｍ3／ｈｒ以上、より好ましくは１００Ｎｍ3／ｈｒ以上である。しかし２００Ｎｍ3／ｈｒを超えると、流量が多すぎるため容器内を真空状態に保つことができず、真空脱ガス処理とならない。そのためスラグから脱水素できない。また、流量が多すぎると、地金がＡｒガスによって吹き飛ばされて取鍋壁面等に付着するため、地金ロスが発生し、生産性を劣化させる。好ましくは１６０Ｎｍ3／ｈｒ以下である。
【００２４】
なお、ランスからＡｒガスを吹き込む際の流量を、スラグの表面積当たりに換算すると、スラグ１ｍ2当たり２〜７０Ｎｍ3程度である。スラグの表面積は、取鍋の内径とスラグ量から計算して求めることができる。
【００２５】
Ａｒガスをスラグ表面に均一に吹きつけるには、吹きつけ位置をスラグ表面の中心相当位置とすることが好ましい。中心相当位置とは、溶鋼を覆っているスラグの重心を指し、一般的には取鍋の中心位置である。
【００２６】
ランスからスラグ表面にＡｒガスを吹きつけるタイミングは、取鍋を蓋で覆い、取鍋容器内を真空状態にしてからＡｒガスの吹きつけを開始する。一旦真空状態にしてスラグ表面に付着している水素を除去してからＡｒガスの吹きつけを開始することにより、脱水素効率が良くなる。なお、真空状態とは３．９ｋＰａ（３０Ｔｏｒｒ）程度以下を指す。
【００２７】
Ａｒガスをスラグ表面に吹きつける時間は、スラグや溶鋼から脱水素できる範囲であれば特に限定されず、取鍋形状やスラグ量、溶鋼量等によって変わるため一律に規定できないが、溶鋼が２５〜１７０トン程度であれば、一般的には８〜４０分程度である。
【００２８】
なお、Ａｒ吹きつけ用ランスを設けている蓋の大きさは、取鍋を覆うことができ、取鍋容器内全体を真空状態に維持できればよく、例えば上記特許文献１に示されているような上部に排気口を有する容器の開放下端を浸漬するタイプでは、取鍋を完全に覆うことができないため、脱水素率が低く、鍛鋼品用溶鋼の真空脱水素処理には向かない。溶鋼を覆うスラグの一部が外気と接触していると、この部分から水素がスラグ中へ侵入するため、溶鋼から充分に脱水素できないからである。
【００２９】
本発明の真空脱水素処理では、上述したように、所定の位置から所定量のＡｒガスをスラグ表面に吹きつけると共に、取鍋底部に設けられた底吹き羽口からＡｒを流量１５００〜１２５００ＮＬ／ｈｒで吹き込むことが重要である。
【００３０】
吹き込みガスとしてＡｒガスを用いるのは、Ａｒは不活性ガスであり、溶鋼中の各種合金元素と反応しないためである。またＡｒは不活性ガスのなかでも比較的安価であり、コスト高とならない。Ａｒガスとしては、スラグや溶鋼からの脱水素を促進するために、実質的に水素を含まないものを用いる。
【００３１】
そして吹き込み量が１５００ＮＬ／ｈｒ未満では、流量が少なすぎるため溶鋼を充分に攪拌することができず、溶鋼とスラグの接触率を高めることができない。そのため溶鋼から充分に脱水素できない。好ましくは１８００ＮＬ／ｈｒ以上、より好ましくは２０００ＮＬ／ｈｒ以上である。しかし１２５００ＮＬ／ｈｒを超えると、流量が多すぎるため溶鋼が攪拌されすぎてスラグを巻き込み、鍛鋼品の品質低下を招く。好ましくは９０００ＮＬ／ｈｒ以下、より好ましくは８４００ＮＬ／ｈｒ以下である。
【００３２】
なお、底吹き羽口からＡｒを吹き込む際の流量を、溶鋼当たりに換算すると、溶鋼１トン当たり６０〜１００ＮＬ／ｈｒ程度である。
【００３３】
Ａｒガスを吹き込む位置は特に限定されず、取鍋内の溶鋼を充分に攪拌できる位置からＡｒを吹き込めばよい。取鍋内の溶鋼を充分に攪拌できる位置とは、例えば、中心と壁面との間（即ち、半径の１／２相当位置）付近である。取鍋の重心位置から吹き込むよりも、重心位置から若干外れたところから吹き込む方が溶鋼に対流が生じやすいからである。取鍋内の溶鋼を充分に攪拌できるのであれば、もちろん取鍋の重心位置からＡｒガスを吹き込んでも構わない。なお、Ａｒを吹き込む位置は１箇所であってもよいし、２箇所以上であってもよい。
【００３４】
取鍋底部からＡｒガスを吹き込むタイミングについては特に限定されない。真空脱ガス処理前後に行うＬＦでの加熱保持中も通常Ａｒガスを吹き込んでいるためである。
【００３５】
Ａｒガスを溶鋼へ吹き込む時間は、スラグや溶鋼から脱水素できる範囲であれば特に限定されず、取鍋形状やスラグ量、溶鋼量等によって変わるため一律に規定できないが、溶鋼が２５〜１７０トン程度であれば、一般的には８〜４０時間程度である。
【００３６】
本発明の真空脱水素処理方法で処理対象とする溶鋼の水素濃度は特に限定されず、通常の溶鋼に含まれる程度の水素濃度（例えば、３〜５ｐｐｍ程度）であってもよい。こうした水素濃度の溶鋼に対して本発明の真空脱水素処理方法を採用しても溶鋼から充分に脱水素できる。但し、夏場のように大気中の水蒸気分圧が高い状態における溶鋼には高濃度の水素（例えば、水素濃度：４〜６ｐｐｍ程度）が含まれるが、常法ではこうした高水素含有溶鋼から高効率で脱水素するのは困難である。そこでこうした高水素含有溶鋼を真空脱水素処理する際に本発明の方法を採用することが推奨される。
【００３７】
上記溶鋼の成分組成は鍛鋼品として一般的に使用されるものであれば特に限定されない。例えば、質量％で、Ｃ：０．１〜０．５％やＳｉ：０．１〜０．４％、Ｃｒ：０．１〜１２％、Ｎｉ：０．１〜４２％等を含むものである。鍛鋼品として要求される特性を高めるために、他の公知成分を含んでいても構わない。残部はＦｅおよび不可避不純物である。
【００３８】
本発明の真空脱水素処理方法で処理対象とする溶鋼の量は、取鍋底部からのＡｒガス吹き込み流量を考慮すると、２５〜１７０トン程度とするのが妥当である。溶鋼が２５トン未満では、溶鋼量に対して取鍋の底部から供給されるＡｒガスの吹き込み量が過多となり、溶鋼が攪拌されすぎて、スラグを巻き込む恐れがある。そのため溶鋼から充分に脱水素できなかったり、鍛鋼品の品質が劣化する。これに対し、溶鋼が１７０トンを超えると、溶鋼量に対して取鍋の底部から供給されるＡｒガスの吹き込み量が不足するため、溶鋼が充分に攪拌されず、脱水素効率が悪くなる。
【００３９】
このとき取鍋の形状は、取鍋底部から吹き込むＡｒガス量を考慮すると、溶鋼の深さが１０００〜３０００ｍｍ程度となるように設計することが好ましい。溶鋼が浅すぎると、取鍋底部からの吹き込み量によっては溶鋼が攪拌されすぎるからである。一方、溶鋼が深すぎると、取鍋底部からの吹き込み量によっては溶鋼が充分に攪拌されないからである。
【００４０】
上記方法を採用することにより、取鍋中で溶鋼中の水素濃度を２．０ｐｐｍ以下（好ましくは１．５ｐｐｍ以下）にまで低減できる。そのため鋼塊を常温で長時間放置して脱水素する必要がなく、水素濃度が２．０ｐｐｍ以下、更には１．５ｐｐｍ以下の鍛鋼品を簡便に製造できる。
【実施例】
【００４１】
以下、本発明を実施例によって更に詳細に説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更して実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００４２】
実験例１
電気炉から４０トンの鍛鋼品用溶鋼を取鍋へ出鋼し、精錬した後、取鍋を蓋で覆った。次いで、取鍋内を真空状態（６５Ｐａ程度）とし、上記蓋に設けられたＡｒ吹きつけ用ランスからスラグ表面へＡｒガスを吹きつけると共に、取鍋底部に設けられた底吹き羽口からＡｒガスを吹き込んで真空脱水素処理を行った。なお、本実施例では実質的に水素を含まないＡｒガスを用いた。
【００４３】
Ａｒ吹きつけ用ランスは、上記蓋の中心相当位置に設けられており、該ランスの吹きつけ口からスラグ表面までの距離を０〜３５００ｍｍとした。吹き込み口からスラグ表面へ吹きつける際のＡｒ流量は２０Ｎｍ3／ｈｒ、吹きつけ時間は２５分である。一方、底吹き羽口は取鍋底面に設けられており、中心と壁面との間（即ち、半径の１／２相当位置）付近に１箇所設けている。底吹き羽口から溶鋼へ吹き込んだＡｒ流量は３６００ＮＬ／ｈｒ、吹き込み時間は２５分である。
【００４４】
真空脱水素処理前後において、溶鋼の水素濃度（ｐｐｍ）を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）」を用いて測定した。その結果、処理前における溶鋼の水素濃度は４．０〜６．０ｐｐｍであった。測定結果から下記（１）式で脱水素率を算出し、Ａｒ吹きつけ用ランスの吹きつけ口からスラグ表面までの距離と脱水素率との関係を図１に示す。
脱水素率（％）＝［処理後の水素濃度／処理前の水素濃度］×１００ …（１）
【００４５】
図１から明らかなように、ランスの吹きつけ口からスラグ表面までの距離を８００〜３０００ｍｍとすれば、溶鋼の水素濃度が４．０〜６．０ｐｐｍ程度であっても７０％以上の脱水素率で充分に脱水素できることが分かる。その結果、処理後における溶鋼の水素濃度は２．０ｐｐｍ以下となる。
【００４６】
実験例２
電気炉から１１０トンの鍛鋼品用溶鋼を取鍋へ出鋼し、精錬した後、取鍋を蓋で覆った。次いで、取鍋内を真空状態（９０Ｐａ程度）とし、上記蓋に設けられたＡｒ吹きつけ用ランスからスラグ表面へＡｒガスを吹きつけると共に、取鍋底部に設けられた底吹き羽口からＡｒガスを吹き込んで真空脱水素処理を行った。なお、本実施例では実質的に水素を含まないＡｒガスを用いた。
【００４７】
Ａｒ吹きつけ用ランスは、上記蓋の中心相当位置に設けられており、該ランスの吹きつけ口からスラグ表面までの距離を１８００ｍｍとした。このとき吹き込み口からスラグ表面へ吹きつけたＡｒ流量を０〜２５０Ｎｍ3／ｈｒとした。ランスからのＡｒガス吹きつけ時間は３０分である。一方、底吹き羽口は取鍋底面に設けられており、中心と壁面との間（即ち、半径の１／２相当位置）付近に１箇所設けている。底吹き羽口から溶鋼へ吹き込んだＡｒ流量は７２００ＮＬ／ｈｒ、吹き込み時間は３０分である。
【００４８】
真空脱水素処理前後において、溶鋼の水素濃度（ｐｐｍ）を上記実験例１と同様に測定した。その結果、処理前における溶鋼の水素濃度は４．０〜５．０ｐｐｍであった。測定結果から上記（１）式で脱水素率を算出した。
【００４９】
ランスの吹きつけ口からスラグ表面へ吹きつけたＡｒ流量と脱水素率との関係を図２に■で示す。
【００５０】
また真空脱水素処理前後における地金付着によるロス率（％）を下記（２）式から算出した。ランスの吹きつけ口からスラグ表面へ吹きつけたＡｒ流量と付着ロス率との関係を図２に◆で示す。
付着ロス率（％）＝［全鋳込質量／（出鋼質量＋合金質量）］×１００ …（２）
【００５１】
図２から明らかなように、ランスの吹きつけ口からスラグ表面へ吹きつけるＡｒ流量を大きくするほど脱水素量は増加する。しかし該Ａｒ流量を大きくし過ぎると、地金がＡｒガスによって吹き飛ばされ、地金の付着ロス率が増加する。そのため生産性が落ちる。
【００５２】
実験例３
電気炉から下記表１に示す量（トン）の鍛鋼品用溶鋼を取鍋へ出鋼し、昇温、成分粗調整した後、取鍋を蓋で覆った。次いで、取鍋内を真空状態（８０Ｐａ程度）とし、上記蓋に設けられたＡｒ吹きつけ用ランスからスラグ表面へＡｒガスを吹きつけると共に、取鍋底部に設けられた底吹き羽口からＡｒガスを吹き込んで真空脱水素処理を行った。なお、本実施例では実質的に水素を含まないＡｒガスを用いた。
【００５３】
Ａｒ吹きつけ用ランスは、上記蓋の中心相当位置に設けられており、該ランスの吹きつけ口からスラグ表面までの距離、吹き込み口からスラグ表面へ吹きつけたＡｒ流量および吹きつけ時間を下記表１に併せて示す。
【００５４】
一方、底吹き羽口は取鍋底面に設けられており、中心と壁面との間（即ち、半径の１／２相当位置）付近に１箇所設けている。底吹き羽口から溶鋼へ吹き込んだＡｒ流量および吹き込み時間を下記表１に併せて示す。
【００５５】
真空脱水素処理前後において、溶鋼の水素濃度（ｐｐｍ）を上記実験例１と同様に測定した。測定結果を下記表１に併せて示す。
【００５６】
【表１】
【００５７】
表１から明らかなように、スラグ表面へＡｒを吹きつける際のランスの吹きつけ口からスラグ表面までの距離と、このときのＡｒの吹きつけ流量と、底吹き羽口から吹き込む際のＡｒ流量とのバランスを適切に制御してやれば、取鍋において溶鋼中の水素濃度を２．０ｐｐｍ以下にまで低減できる。なお、Ｎｏ．１は、通常の溶鋼を想定した例であり、この溶鋼の水素濃度は３ｐｐｍレベルである。一方、Ｎｏ．２は夏場の溶鋼を想定した例であり、この溶鋼の水素濃度は４ｐｐｍレベルである。本発明の真空脱水素処理方法を採用すれば、溶鋼の水素濃度が３ｐｐｍレベルであっても、４ｐｐｍレベルであっても充分に脱水素が可能であり、処理後の溶鋼の水素濃度を２．０ｐｐｍ以下に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】Ａｒ吹きつけ用ランスの吹きつけ口からスラグ表面までの距離と脱水素率との関係を示すグラフである。
【図２】ランスの吹きつけ口からスラグ表面へ吹きつけたＡｒ流量と、脱水素率または付着ロス率との関係を示すグラフである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鍛鋼品用溶鋼を取鍋で真空脱水素処理する方法であって、
取鍋を蓋で覆うと共に、前記蓋に設けられたＡｒ吹きつけ用ランスの吹きつけ口からスラグ表面までの距離を８００〜３０００ｍｍとし、該吹きつけ口からスラグ表面へＡｒを流量１５〜２００Ｎｍ3／ｈｒで吹きつけ、且つ、取鍋底部に設けられた底吹き羽口からＡｒを流量１５００〜１２５００ＮＬ／ｈｒで吹き込むことを特徴とする鍛鋼品用溶鋼の真空脱水素処理方法。
【請求項１】
鍛鋼品用溶鋼を取鍋で真空脱水素処理する方法であって、
取鍋を蓋で覆うと共に、前記蓋に設けられたＡｒ吹きつけ用ランスの吹きつけ口からスラグ表面までの距離を８００〜３０００ｍｍとし、該吹きつけ口からスラグ表面へＡｒを流量１５〜２００Ｎｍ3／ｈｒで吹きつけ、且つ、取鍋底部に設けられた底吹き羽口からＡｒを流量１５００〜１２５００ＮＬ／ｈｒで吹き込むことを特徴とする鍛鋼品用溶鋼の真空脱水素処理方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００６−１１１９５０（Ｐ２００６−１１１９５０Ａ）
【公開日】平成１８年４月２７日（２００６．４．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３０３００１（Ｐ２００４−３０３００１）
【出願日】平成１６年１０月１８日（２００４．１０．１８）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年４月２７日（２００６．４．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月１８日（２００４．１０．１８）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
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