专利名称：含铬熔液的精炼方法和精炼装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在精炼容器内将含氧气的气体吹入含铬熔液中进行精炼的含铬熔液的精炼方法和精炼装置。
背景技术：
在精炼含铬钢、特别是以不锈钢为首的含9％或9％以上的铬的含铬钢时，广泛地采用将氧气或氧气和惰性气体的混合气体吹入收容在精炼容器内的熔液中的AOD法(氩氧脱碳法)以进行脱炭精炼的方法。在AOD法中，由于进行脱碳使熔液中的[C]浓度降低时，[Cr]变得容易被氧化，因而采用伴随[C]浓度的降低提高吹入气体中的Ar气等惰性气体的比率，以抑制[Cr]的氧化的方法。但是，在低[C]浓度范围内，因脱碳速度降低，所以达到所希望的[C]浓度需要长的时间，而且因提高了吹入的气体中的惰性气体的比率，昂贵的惰性气体的消费量大幅度增加，在经济上也是不利的。
作为促进在这样低[C]浓度范围内的脱碳的方法，可以举出真空精炼法的利用。在特开平6-287629号公报中公开了如下的脱碳处理方法作为吹入气体，供给氧气或氧气和惰性气体的混合气体，在大气压下进行脱碳处理，直至熔液中的[C]浓度降低到0.5质量％，在[C]浓度降低到该值或该值以下后，使容器内减压至200托(26kPa)或200托(26kPa)以下。藉此从比较高的[C]浓度起在减压下进行处理，同时在减压下用与氧气的混合气体进行脱碳处理，因此，由于提高了脱碳氧效率而能够谋求在同一的氧供给量的情况下提高脱碳速度，降低还原用Si的单位消耗和昂贵的惰性气体的单位消耗，同时能够缩短精炼时间。之所以将减压处理中的容器内的压力取为200托(26kPa)或200托(26kPa)以下，是由于在高于此压力时，脱碳氧效率会降低。
在特开平9-71809号公报中也公开了如下的精炼方法在大气中进行含有氧气的气体的吹入，进行脱碳后，在C浓度降低至0.7～0.05重量％的步骤内，由大气处理转换成减压处理，在200托(26kPa)～15托(2kPa)的减压下吹入含有氧气的气体。之所以将减压条件取为200托(26kPa)或200托(26kPa)以下，是由于在比该压力更高的压力下不能有效地进行减压处理。
在[C]浓度是0.5质量％或0.5质量％以下或者[C]浓度是0.7质量％或0.7质量％以下的[C]浓度范围时进行减压处理，而且在减压处理中吹入含有氧气的气体，就可以实现脱碳速度的提高和昂贵的惰性气体的使用量的降低，如果能进一步谋求精炼时间的缩短和惰性气体使用量的降低，就更有助于制造成本的降低和生产率的提高。
另一方面，用AOD法精炼[C]浓度在0.01％或0.01％以下的超低碳含铬钢是非常困难的。作为促进这样低[C]浓度范围下的脱碳的方法可以举出真空精炼法的利用。利用真空精炼法一般是指用转炉进行脱碳直至适当的[C]浓度后、将钢液转移至真空精炼容器中进行真空精炼的VOD法(真空吹氧脱碳)和使用在AOD炉上设置排气罩、进行真空精炼的真空AOD炉的方法。
作为VOD法的一例，在特开昭51-142410号公报公开了在转炉中进行氧气吹炼后、用真空脱碳处理用钢包进行脱碳处理、使真空处理后的[C]浓度成为0.008％的方法。
作为使用真空AOD炉的方法，在特开昭60-10087号公报中公开了如下的方法在含铬钢的精炼中，最初在常压下用氧气进行精炼直至碳降低到约0.2～0.4质量％，接着在同一容器内一边用惰性气体连续搅拌钢液，一边停止供给氧气，使容器内的压力连续地降低至10托(1.3kPa)或10托(1.3kPa)以下，使真空处理后的[C]浓度降至0.013质量％。
在上述方法中，由于真空下的脱碳仅使用惰性气体，因此可以抑制[Cr]的氧化，但是，由于脱碳的氧源是钢液中的[O]或者渣中的氧，氧的供给速度变慢，所以导致脱碳速度降低，不能说是有效的脱碳精炼法。针对这种情况，在特开平6-287629号公报中公开了如下的含铬钢液的脱碳精炼方法作为吹入气体供给氧气和惰性气体的混合气体，在大气压下进行脱碳精炼直至熔液中的[C]浓度降低到0.5质量％，在[C]浓度降低到该值或该值以下后，将容器内减压至200托(26kPa)或200托(26kPa)以下，进行脱碳处理。在该方法中，即使在真空精炼中也供给含有氧气的气体。由此，因脱碳氧效率可以提高，所以能够谋求脱碳速度的提高，因精炼时间可以缩短，所以能够谋求大幅度的精炼成本的降低和生产率的提高，使[C]浓度达至0.01质量％或0.01质量％以下的超低碳范围的精炼变得容易。在该发明中，真空精炼中的气体吹入量全部取0.3Nm3/分·吨。
在超低碳含铬熔液的脱炭精炼中，通过在低[C]范围的脱碳时使用真空精炼，同时作为真空精炼时用的底吹气体使用含有氧气的气体，可以进行[C]浓度在0.01质量％或0.01质量％以下的超低碳范围的精炼，但是，随着[C]浓度的降低，脱碳速度也缓慢降低，因而若与通常的达至低碳范围的脱炭精炼相比较，为了进行脱碳以达至这样的超低碳范围，就必须有非常长的精炼时间。因此，若与通常的低碳含铬钢的精炼相比较，会导致脱炭精炼的生产率的降低，同时带来精炼成本的增大。
另外，关于含铬熔液的精炼装置的真空精炼炉有VOD、AOD、RH、REDA等各种类型，但用于使炉内成为真空的真空排气设备是必需的装备。通常，使这样的真空精炼炉达到工业的真空度的真空排气设备，是将喷射泵多级地组合起来，以达到规定的炉内真空度。配合真空精炼炉中精炼的进行要控制真空度，通常是在多级的喷射泵内，启动与作为目标的真空度相平衡的能力的单个或多个喷射泵，以确保规定的真空度。
另一方面，工业上使用的真空排气装置的一种是水密封式真空泵。单独使用它的场合，因气穴的问题，作为到达真空度是61托(8kPa)左右，要得到其以上的真空度的场合，必须并用上述的喷射泵。
仅使用喷射泵进行真空度控制的场合，要在喷射泵前吹入氮气或空气等，通过控制其吹入流量来控制炉内或管道的真空度。
在真空下使用气体氧精炼钢液的场合，因由脱碳反应生成的CO气体，基体金属·喷溅物从钢液的液面向真空精炼炉的上部喷起。在提高真空度时(成为高真空时)，发生量激增，它们附着在精炼容器上部的合金添加孔·炉盖·管道等上，引起闭塞或各种设备·操作故障，阻碍了生产率。另外，提高真空度、而且增大吹氧速度时，会发生急剧的脱碳反应，导致由产生的CO气体将大量的基体金属从钢液液面附近一起同时喷起的现象，即导致剧沸。这也将会成为大的设备故障，使生产率恶化。
这样，在真空下对含碳熔液进行吹氧脱碳必须要极小心地操作。其要点是要根据熔液中的碳浓度来控制真空度·吹氧速度。对其中的吹氧速度，用氧气流量调节阀可以进行某种程度的控制，但对于真空度，尚未确立充分的控制方法。
在上述现有技术中使用喷射泵时，顺次起动·停止多级喷射泵的方法因喷射泵单体的能力范围宽，所以不可能精细地控制真空度。另外，如特开平10-1716号公报所公开的那样，开动排气装置同时从外部流入气体(例如使用氮气)的方法，虽然可以进行某种程度的真空度的控制，但是存在气体的成本升高的缺点。作为削减气体成本的方法有使用空气来代替氮气的方法。可是，虽然可以控制真空度本身，但由于吸引的废气含有高浓度的CO，在混入含有助燃气体的氧气的空气的场合，有燃烧·爆炸的危险性，在实机上采用是极危险的。另外，从外部流入气体时，排气装置的负荷增加，例如，因真空泵的使用电力增大，从节能的观点出发也不佳。另外，在同一专利中实施的、控制向喷射泵的蒸汽供给量的方法，因喷射泵的排气特征的最佳蒸汽流量是固定的，增减它们会显著降低喷射泵本身的排气性能。另外，同时，蒸汽流量稍微的变动就会敏感地过度影响喷射泵的性能，所以精细地控制精炼容器内压力就更为困难。
另一方面，使用水密封式真空泵的方法现在是以单独的泵用于真空度的控制，但不与喷射泵并用而以单独的方式，要达到高真空则其能力不足，不可能精细地控制真空度。
另外，对于真空精炼容器，在多数场合下，为了效率良好地进行精炼，或者为了最终调节钢液的成分，在精炼过程中或精炼终期，要向钢液中添加合金或辅助材料，通常，由设置在精炼容器的上部的合金中转料斗经过溜槽自然落下，投入到容器内而添加到熔液中。
但是，在精炼容器中，由于为了搅拌熔液要吹入Ar气和为了促进脱碳要吹入氧气，在精炼容器内导致基体金属·喷溅物的喷起、粉尘的发生等。因此，基体金属会附着在与容器内连接的合金·辅助材料的添加孔上，容易引起因其而该添加孔闭塞等的故障。因而，为了抑制这样故障的发生，可以采取将合金·辅助材料的添加孔设在难以受到基体金属·喷溅物的影响的侧壁上，或者在槽高大的精炼容器的场合，设在顶盖上的方法。另外，也可以采取使合金·辅助材料添加孔与顶吹氧枪的插入孔共用的方法，但考虑真空精炼容器的长期连续操作的情况事实上那一种方法都不充分。
另外，在包括大气·真空精炼容器的冶金炉的废气处理中，必须冷却产生的高温的废气。为此，在管道的中途设水冷式气体冷却器，或者在管道的中途进行水冷。此时高温的废气和大量的冷却水之间要进行热交换，由于因管路·管道的磨损·减厚或热应力产生的裂纹等，会发生冷却水从管路·管道中漏到排气流路内的情况。但是，无法把握一般排气处理设备被密闭起来的内部的漏水的状况。因此不能发现内部的漏水而继续进行原来的操作，漏水激增，直至发生由真空度的显著降低或者管道的漏水造成的不能移出系统以外的等的设备·操作故障。
这样，就要以某频率计划性地停止操作，实施管道内的检修·气体冷却器的检修。另外，在气体冷却器下部的灰尘积存部设置静电电容式检测棒，利用因漏水润湿灰尘使静电电容变化来检测漏水。
但是，计划性的停止操作而进行检修的场合，设备的开工率降低，损害了生产率。另一方面，用上述的静电电容式检测棒难以根据粉尘的润湿状态进行检测棒的静电电容的调节。例如，在少量漏水时，因在温度高或者真空下容易变成蒸汽，就不能检测出漏水，不得不以大量漏水作为能够检测的前提。因而，在轻微状态下事先检测出漏水是极困难的。
另外，使真空精炼容器达到工业真空的真空排气设备，一般将喷射泵多级地组合起来或者使用真空泵来达到规定的炉内的真空度。真空喷射泵利用所谓“吹雾的原理”，用喷射媒体进行真空精炼容器内和管道等真空路线内的废气的吸引·排气。该喷射媒体使用一般工业上的蒸汽。在喷射泵的后段的冷凝器中，用冷却水将蒸汽凝缩成为水，仅废气向后段进行排气。冷凝器的冷却水和蒸汽的凝缩水暂时被集水·贮水在地面附近的贮水槽中，用泵将水送到冷却塔中。另一方面，在工业上，真空泵使用水密封泵，要使用大量的水。与冷凝器水同样，在真空泵中使用的水被集水·贮水在贮水槽中。
在废气中含大量的CO气，在冷凝器水中的这些含CO的废气气泡多数随同流入贮水槽中。因此贮水槽内成为含CO气的气氛气体组成，从防止槽内气体向槽外漏出的意义出发，作为贮水槽要求的功能，其密闭性·密封性是很重要的。
这样的贮水槽的类型大致有2种，有钢制的密封罐和混凝土制的(一部分上盖部分是钢制的)热水池。钢制的密封罐密封性良好，但有腐蚀和设备费增大的问题。另一方面，混凝土制的热水池没有腐蚀问题，设备费也比较便宜，但是有与上部的钢制的盖的密封性的问题。以下的叙述是主要以后者的混凝土制的热水池作为例子的发明内容，但同样也适合于钢制密封罐。
对于热水池的问题有2点，第1点是含CO的气体从热水池中的漏出的问题，第2点是热水池内的冷却水发生溢流时抑制设备损伤的问题。
作为其对策，广泛采用的是用吸引风扇使热水池内强制地进行排气的方法。由此，热水池内平时成为负压，内部气体漏出的危险性显著降低。但是，热水池内因气体吸引成为所谓负压，却也要从密封部吸引空气，上述密封部的间隙就会慢慢扩大。在这种状态下，若吸引风扇因某种理由停止，则含有CO的气体就会从扩大的密封部的间隙中大量地漏出。
另外，即使因某种原因热水池的送回泵系统的电源被切断、送回泵停止运行，大型冷却塔的送水泵却照旧继续工作。这样，热水池内的冷却水继续增加，以至溢流。作为其对策，可以考虑在向冷凝器·水密封泵的给水管路上安装由其他电源系统控制的开闭阀，但是，因长距离的布线和大型开闭阀，必然要增加费用。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种在将含有氧气的气体吹入精炼容器内的含铬熔液中进行精炼的含铬熔液的精炼方法中，能够降低惰性气体和氧气的使用量、谋求精炼时间的缩短的精炼方法。
本发明的另一目的在于，提供一种在超低碳的含铬熔液的脱炭精炼中，能够缩短精炼所要时间、降低精炼成本的精炼方法。
另外，本发明提供了一种在真空精炼容器中吹氧脱碳精炼熔液的场合，能够控制容器内或管道内的真空度的真空排气设备中的真空度控制方法和实施该方法的装置。
本发明的目的还在于，提供一种即使在基体金属·喷溅物的喷起显著激烈的精炼条件下也能够避免合金·辅助材料添加孔被堵塞的密封装置和密封方法。
另外，本发明以在如大气精炼或真空精炼设备那样的冶金炉或容器中的排气处理装置中，特别是在使用水冷管道·排气冷却装置等的冷却水的装置中能够高精度地检测出漏水作为目的，提供一种在处理中有微量的漏水就可以检测出、而且装置的管理维持容易、耐久性优良的检测装置。
本发明的目的还在于，提供一种简便地解决热水池方面的问题，即含有CO气体从热水池中漏出和在热水池内的冷却水发生溢出时抑制设备损伤的装置。
本发明为了解决上述问题，其要点如下。
(1)一种含铬熔液的精炼方法，其特征在于，在精炼容器内将含有氧气的混合气体吹入含铬熔液中进行精炼的精炼方法中，具有使容器内达到400托(53kPa)～大气压范围的压力、吹入上述混合气体的第1步骤，使上述容器内减压至250～400托(33～53kPa)、吹入上述混合气体的第2步骤，和进一步使上述容器内减压至250托(33kPa)或250托(33kPa)以下、吹入上述混合气体的第3步骤，熔液中的[C]浓度为0.8～0.3％时，由第1步骤转换到第2步骤，熔液中的[C]浓度为0.4～0.1％时，由第2步骤转换到第3步骤，阶段性地进行精炼。
(2)(1)中所述的含铬熔液的精炼方法，其特征在于，将上述第2步骤中的混合气体的吹入速度设为每吨熔液0.4Nm3/分或0.4Nm3/分以上来进行精炼。
(3)(1)或(2)中所述的含铬熔液的精炼方法，其特征在于，上述第1步骤以使其全部在大气压下进行精炼、或者使其全部在减压下进行精炼、或者最初在大气压下其后在减压下进行精炼的任一种方式进行精炼。
(4)(1)或(3)中所述的含铬熔液的精炼方法，其特征在于，进行上述第1步骤的大气压下的精炼时，作为上述混合气体的吹入并用顶吹和底吹来进行精炼。
(5)(1)～(4)的任一项所述的含铬熔液的精炼方法，其特征在于，进行上述第1步骤的大气压下的精炼时，上述混合气体的吹入仅用氧气来进行精炼。
(6)(1)中所述的含铬熔液的精炼方法，其特征在于，在上述第3步骤中，进一步伴随熔液中的[C]浓度的降低，使容器内的压力顺次阶段地减压来进行精炼。
(7)(1)中所述的含铬熔液的精炼方法，其特征在于，在上述第3步骤中，以使上述混合气体的吹入仅供给惰性气体、或者随着熔液中的[C]浓度的降低使上述混合气体中的氧气供给比率缓慢降低、或者在上述混合气体中的氧气比率降低后仅供给惰性气体的任一种方式进行精炼。
(8)(1)中所述的含铬熔液的精炼方法，其特征在于，上述精炼容器内开始真空抽气后，吹入惰性气体、氮气等非氧化性气体或它们的混合气体，废气中的氧浓度达到7vol％或7vol％以下后，将上述混合气体吹入上述真空精炼容器内开始进行精炼。
(9)(1)中所述的含铬熔液的精炼方法，其特征在于，在上述第3步骤中，熔液中的[C]浓度达到0.08或0.008％以下后，使容器内的压力恢复至400托(53kPa)或400托(53kPa)以上，其后底吹混合气体，将该混合气体的吹入速度设为每吨熔液0.4Nm3/分或0.4Nm3/分以上来进行真空精炼，由此达到超低碳。
(10)(9)中所述的含铬熔液的精炼方法，其特征在于，在上述第3步骤后，使容器内的压力恢复至400托(53kPa)或400托(53kPa)以上，其后底吹混合气体，使吹入的混合气体中的氧气比率在30％或30％以下，使容器内的压力减压至100托(13kPa)或100托(13kPa)以下来进行精炼。
(11)一种含铬熔液的精炼装置，其特征在于，在含铬熔液的精炼装置中，顺次配置真空精炼容器、设在真空精炼容器上部的合金·辅助材料添加装置、废气冷却器、真空阀、1级或多级喷射泵式真空排气装置、水密封式真空泵，并且具有使从上述水密封式真空泵中排出的废气的一部分返回到上述水密封式真空泵的上游侧的真空度控制用压力调整阀。
(12)(11)中所述的含铬熔液的精炼装置，其特征在于，设有通过调节上述真空度控制用压力调节阀的阀开度，使从上述水密封式真空泵中排出的废气的一部分返回到上述水密封式真空泵的废气流路的上游侧，来控制上述真空容器内的真空度的装置。
(13)(11)中所述的含铬熔液的精炼装置，其特征在于，设有在上述1级或多级喷射泵式真空排气装置和上述水密封式真空泵的排气侧与有上述废气冷却器的上述真空精炼容器侧之间配置真空阀，真空精炼的处理开始前，使上述真空阀呈关闭状态，使上述喷射泵式真空排气装置和上述水密封式真空泵预先成为真空，在与真空精炼的处理开始的同时，使上述真空阀呈打开状态，提高真空精炼容器的真空度的装置。
(14)(11)中所述的含铬熔液的精炼装置，其特征在于，设有在真空精炼容器内，在真空下，在精炼中，添加合金·辅助材料时，预先调节上述真空度控制用压力调节阀的阀开度，使废气流量的10％或10％以下返回到上述水密封式真空泵的上游侧，立即调节上述真空精炼容器内的真空度的装置。
(15)(11)中所述的含铬熔液的精炼装置，其特征在于，设置具有密封上述合金·辅助材料添加装置的下部的添加孔的密封阀的密封装置，并且在上述密封阀的下部，使模拟氧枪与上述密封装置一体地设置或与上述密封装置连动并可升降地设置。
(16)(15)中所述的含铬熔液的精炼装置，其特征在于，在上述合金·辅助材料添加装置的下部的添加孔的内壁与上述模拟氧枪的间隙，设置了吹出密封气体的密封孔。
(17)(11)中所述的含铬熔液的精炼装置，其特征在于，在上述合金·辅助材料添加装置的下部设置了具有冷却功能的中盖。
(18)(11)中所述的含铬熔液的精炼装置，其特征在于，在精炼装置系统内设置了在上述废气冷却器的后段、通过测定至少废气中的水蒸汽温度或者水蒸汽分压之一、可检测漏水的漏水检测装置。
(19)(11)中所述的含铬熔液的精炼装置，其特征在于，在上述1级或多级喷射泵式真空排气装置和上述水密封式真空泵的后段，配置与它们连接、附带于气体换气装置的回水贮水槽。
(20)(19)中所述的含铬熔液的精炼装置，其特征在于，在上述回水贮水槽的上部，设有具有不被固定设置的隔断盖的水密封盖。
(21)(20)中所述的含铬熔液的精炼装置，其特征在于，上述水密封盖的质量满足下述(1)式(W1+W2)×9.8＞P×S (1)其中，W1隔断盖的质量(kg)W2放在隔断盖上的重锤的质量(kg)P作用于回水贮水槽内部的最大气体压力(Pa)S可动的隔断盖的内面水平面投影的最大面积(m2)。
(22)(20)或(21)中所述的含铬熔液的精炼装置，其特征在于，上述水密封盖的水封高度满足下述(2)式H-L＞9.8×103×P (2)其中，H水密封盖的隔断盖的侧壁的外侧的外筒的高度(m)P作用于回水贮水槽内部的最大气体压力(Pa)
L水密封盖中的内筒-外筒间的密封水流路的高度(m)。
图1是表示本发明的精炼容器的图，(a)是表示减压精炼时的状态的图，(b)是表示大气压精炼时的状态的图。
图2是表示精炼容器内压力与脱碳氧效率的关系的图。
图3是表示精炼容器内压力与粉尘发生量指数的关系的图。
图4是模式地表示真空精炼设备的废气处理装置的图。
图5是表示真空处理时间的推移与真空精炼炉内和真空排气装置内的真空度的变化的图。
图6是模式地表示以往的真空精炼装置中的密封装置的图。
图7是表示根据本发明的密封装置的一种形态的图。
图8是模式地表示热水池水巡回的图。
图9是表示热水池水密封盖的侧视图。
具体实施例方式
本发明中，进行减压精炼时，例如使用图1(a)所示的精炼容器1，而进行大气压精炼时，例如使用图1(b)所示的精炼容器1。通过底吹喷嘴2将精炼气体吹入精炼容器内的含铬熔液中。另外，精炼容器1具有可拆卸的排气罩3，减压精炼时，将排气罩3如图1(a)所示那样装在精炼容器1上，进行气体吸引，使精炼容器内减压。由于在大气压精炼时如图1(b)所示那样不装排气罩3，所以作为吹入的气体也可以是不仅用底吹喷嘴2而且还可以并用顶吹氧枪12来吹入气体。
如上述(1)所述那样，本发明的最大特征在于，具有在精炼过程中使容器内减压至250～400托(33～53kPa)，吹入含有氧气的气体的步骤。该步骤称为第2步骤。将该步骤(以下总称为“第2步骤”)配置在[C]浓度是0.4质量％左右的中碳范围内，同时通过强力搅拌熔液，可以使该中碳范围内的脱碳氧效率维持在高的值，进一步可以抑制粉尘的发生。
图2表示了在[C]浓度是0.2～0.5％的范围、底吹气体的吹入量是每吨熔液0.4～0.9Nm3/分时精炼容器内压力与脱碳氧效率的关系。可以看出，直至容器内压力在400托(53kPa)或400托(53kPa)以上的范围，都可以维持高的脱碳氧效率。另外，在100托(13kPa)或100托(13kPa)以下时，粉尘发生量多，不能够操作。
图3是表示在[C]浓度是0.2～0.5％的范围、底吹气体的吹入量是每吨熔液0.4～0.9Nm3/分时精炼容器内压力与粉尘发生量指数的关系的图。粉尘发生量指数是将容器内压力在400托(53kPa)时的粉尘发生量的平均值作为1而进行指数化的值。可以看出，通过将精炼容器内压力作为250托(33kPa)或250托(33kPa)以上，就可以使粉尘发生量大幅度降低。
通过使第2步骤中的压力在250～400托(33～53kPa)的范围内，可以谋求底吹气体的吹入量的增大，其结果就可以谋求精炼时间的缩短。底吹气体的吹入速度优选每吨熔液0.4Nm3/分或0.4Nm3/分以上。由此，可以实现在250托(33kPa)或250托(33kPa)以上的压力下为得到高的脱碳氧效率的强搅拌，同时可以缩短精炼时间，另外，如果是250托(33kPa)或250托(33kPa)以上的压力，即使底吹气体的吹入速度是每吨熔液0.4Nm3/分或0.4Nm3/分以上，也可以将粉尘发生量抑制在低水平。底吹气体的吹入速度超过每吨熔液0.5Nm3/分时，可以得到更佳的结果。
作为从精炼容器内的压力为400托(53kPa)或400托(53kPa)以上的第1步骤转变到压力为250～400托(33～53kPa)的第2步骤的时期，优选钢液中的[C]浓度是0.8～0.3％时进行转变。这是由于，在[C]浓度高于0.8％[C]的范围中，进行减压精炼也要使压力设定为比400托(53kPa)高的压力、增大氧气吹入速度，才能进行有效的精炼，或者进行大气压精炼、并用顶吹氧气，才能确保高的氧气吹入速度而进行有效的精炼。当然，即使从[C]浓度是0.8％或0.8％以上的范围、例如从[C]浓度是1.0％开始进行第2步骤，也能够发挥本发明的效果。另一方面，在[C]浓度低至比0.3％低的[C]范围时，若在超过400托(53kPa)的压力下继续精炼，由于会导致脱碳氧效率的降低，而造成精炼时间的延长而不优选。当然，即使从[C]浓度是0.3％或0.3％以下的范围、例如从[C]浓度是0.2％开始进行第2步骤，也能够发挥本发明的效果。更优选的是，钢液中的[C]浓度是0.5～0.4％时转变到第2步骤为佳。
作为从精炼容器内的压力是250～400托(33～53kPa)的第2步骤转变到压力是250托(33kPa)或250托(33kPa)以下的第3步骤的时期，优选钢液中的[C]浓度是0.4～0.1％时进行转变。这是由于通过使[C]浓度是高于0.4％的[C]范围中设成250～400托(33～53kPa)的压力，才能充分发挥提高精炼效率和降低粉尘发生量的本发明的效果。当然，即使从[C]浓度是0.5％就转变到第3步骤，也能够发挥本发明的效果。另一方面，直至[C]浓度低至比0.1％低的[C]范围时，若在超过250托(33kPa)的压力下继续精炼，由于会导致脱碳氧效率的降低，而造成精炼时间的延长而不优选。当然，即使从[C]浓度是0.1％或0.1％以下的范围、例如从[C]浓度是0.05％开始进行第3步骤，也能够发挥本发明的效果。更优选的是，钢液中的[C]浓度是0.3～0.2％时转变到第3步骤为佳。
作为在第2步骤底吹气体的吹入气体的种类，可以从第2步骤的最初就采用氧气和惰性气体的混合气体，但也可以采用最初单独吹入氧气、在第2步骤内顺次增大惰性气体的比率的模式。
第2步骤内精炼容器内的压力也可以在250～400托(33～53kPa)的范围内保持一定的压力，但在采用从高的压力顺次变化为低的压力的模式时，由于不混合惰性气体、大体维持一定的高的脱碳氧效率来进行脱碳，所以可以得到更佳的结果。
在第2步骤前的步骤，即在第1步骤，也可以采用全部在大气压下进行精炼的场合、全部在减压下进行精炼的场合、先在大气压下后在减压下进行精炼的场合的任一种。
第1步骤在大气压下进行精炼时，由于在精炼容器的上方不设置用于减压精炼的排气罩3，所以作为气体吹入，可以将顶吹和底吹并用。另外，由于在大气压下进行废气处理，所以与减压精炼相比，废气吸引能力也可以增大。在这样的状况下，由于附带底吹而进行顶吹，全部的吹入气体量增大，可以促进脱炭精炼的进行。[C]浓度越低，与钢液中[Cr]平衡的气体中的一氧化碳分压PCO就越降低。因而，在大气压下的精炼中，为了防止[Cr]的氧化损失，有必要将Ar等惰性气体混合在吹入的气体中，在[C]浓度降低的同时，增大惰性气体的比率，可以谋求气氛中的PCO的降低。
第1步骤在大气压下进行精炼时，作为吹入气体可以仅使用氧气。这样，在第1步骤的[C]范围是0.8～0.3％或0.8～0.3％以上时，与钢液中[Cr]平衡的气体中的PCO是0.7atm或0.7atm以上，即使作为吹入气体仅使用氧气，脱碳氧效率降低也小，可以得到高的脱碳速度。另外，可以抑制昂贵的惰性气体的使用。另外，如果第1步骤的[C]范围在0.5％或0.5％以上，由于与钢液中[Cr]平衡的PCO是0.9atm或0.9atm以上，所以可以得到高的效果。
可以使第1步骤的精炼最初在大气压下进行，然后成为400托(53kPa)或400托(53kPa)以上的压力在减压下进行。若第1步骤的后一半采用减压精炼，与以相同区域在大气压下精炼的场合相比较，即使降低惰性气体的混合比率或者完全不用惰性气体而仅吹入氧气，也能够使PCO保持低水平，可以进行防止[Cr]氧化的精炼。作为从大气压转换到减压的时期，优选[C]浓度在0.8～0.5％范围时进行转换。这是由于，在该[C]浓度或该[C]浓度以下时，为使与钢液中[Cr]平衡的PCO在1atm或1atm以下，要增加降低PCO的手段才能进行有效的脱碳。将压力取为400托(53kPa)或400托(53kPa)以上的理由是，如果是第1步骤的[C]浓度范围，由于高碳，所以即使在高的压力下，也能够充分得到良好的脱碳氧效率。另外，重要的是，在这样的碳范围内可以确保吹入的气体量，确保高的精炼效率，这是由于，如果用同一减压吸引装置，压力越高，排气的吸引能力越增大，吹入的气体量也就越增大。同时是由于即使是相同的气体吹入量，高的压力可以抑制粉尘的发生和从真空精炼容器的熔液表面产生的细粒基体金属的喷起。
对于各步骤中的真空度，可以通过后述那样的真空控制，一边调节到目标的真空度，一边进行真空脱炭精炼。另外，在各步骤中要调节的目标真空度也可以有多个。
与第2步骤相比第1步骤的效果的范围小，但是即使在第1步骤，由于底吹气体的吹入速度越大，熔液的搅拌力也越增大，就越能够使脱碳氧效率保持为高水平，所以优选取为每吨熔液0.4Nm3/分或0.4Nm3/分以上。另外，吹入速度越大，越可以得到高的氧气供给速度，就越可以缩短精炼时间。
也可以从第1步骤的最初起就实施减压精炼。例如，在生产能力有余力、那样延长精炼时间也可以的场合下，可以从第1步骤的最初起就实施减压精炼。由此，降低氧的供给速度，精炼时间延长，但可以在全部精炼中保持脱碳氧效率为高水平，例如，可以确保全部精炼的脱碳氧效率在90％或90％以上。同时，也可以尽量抑制昂贵的稀释气体的使用。
在第2步骤的下一步骤、即第3步骤中，将容器内减压至250托(33kPa)或250托(33kPa)以下而吹入气体。由于钢液中的[C]浓度越降低，为得到高的脱碳氧效率的最佳的容器内压力就越降低，所以在进行脱碳的第3步骤中，优选采用比第2步骤低的压力。同时，[C]浓度越低，对于脱碳反应的熔液搅拌的影响也越大。在相同的气体吹入速度下，由于容器内压力越低，气体膨胀范围越大，熔液的搅拌力也越增大，所以优选取比第2步骤更低的压力。
在第3步骤中，优选随着钢液中的[C]浓度的降低顺次阶段地降低容器内的压力。顺次降低容器内的压力，优选在脱炭精炼的最终步骤将容器内压力降低至50托(7kPa)或50托(7kPa)以下。在[C]浓度低的范围内，随着[C]浓度的降低，与熔液中[Cr]平衡的PCO也急剧地降低。例如，[C]是0.2％时，平衡的PCO约是0.3atm，但[C]是0.1％时，平衡的PCO是0.1atm或0.1atm以下。与此相应，如果使容器内压力阶段地降低，就可以稳定地使脱碳氧效率维持在高水平。
在第3步骤中，由于[C]浓度已充分地降低，所以作为吹入气体也可以吹入不含氧气的混合气体或者仅是惰性气体。另外，在作为吹入气体供给氧气和惰性气体的混合气体时，优选进一步，随着熔液中C浓度的降低，也使混合气体中的氧气的比率缓慢降低。与吹入气体仅是惰性气体相比，混合适量氧气的场合，在确保氧的供给速度的基础上，可以进行有效的脱碳，所以能够使精炼时间缩短。另外，由于随着[C]浓度的降低，与熔液中[Cr]平衡的PCO也急剧地降低，所以与PCO降低相适应，降低吹入气体的氧气比率，就可以进行有效的脱碳。进一步，在第3降低的最终步骤，也可以是使吹入气体仅是惰性气体而进行精炼的情况。另外，也可以在吹入气体成为惰性气体之前或之后投入硅铁等，还原熔液上面的熔渣中的铬酸，从而提高铬(Cr)等高价元素的回收率。
如前所述，[C]浓度越低，对于脱碳反应的熔液的搅拌的影响越大。虽然第3步骤使容器内压力比第2步骤降的更低，但作为吹入的气体量，也优选是每吨熔液0.4Nm3/分或0.4Nm3/分以上。另外，由于吹入气体量过大时，会产生大量的喷溅物，导致操作上的故障，所以优选每吨熔液1.0Nm3/分或1.0Nm3/分以下。
另外，向精炼容器供给底吹气体的场合，一般使用双层管的喷嘴。在双层管的喷嘴中，内管流动精炼气体，外管流动冷却气体。在本发明中，即使在单独吹入氧气的场合，在外管作为少量的冷却气体，也供给氮气或氩气或丙烷等碳氢化合物的气体或它们的混合气体。另外，与氧气(O2)混合的气体有Ar气等惰性气体、N2、CO、CO2的单独或混合气体。
在本发明的减压精炼方法中，与以往的减压精炼方法相比，由于增大了吹入气体的量，所以必须对为使精炼容器内减压的真空排气装置有所考虑。相对于由废气量的增大造成的发热量的增大，可以通过增大设置在图1(a)所示的排气罩3和真空排气装置(蒸汽喷射泵10、水泵11)间的排气管路7上的冷却器8的台数或增大每一台的冷却能力来对应处理。另外，相对于由废气量的增大造成的粉尘发生量的增大，可以通过增大设置在排气罩3和真空排气装置间的废气管路上的袋滤器9的台数或增大每一台的粉尘处理能力来对应处理。在本发明中，与以往相比，由于第2步骤中的精炼容器内的压力成为高的压力，结果粉尘的发生量降低，所以以最低规模的增设来增设袋滤器就足够了。
另外，在本发明中，精炼超低碳含铬熔液的场合，在进行至第3步骤的第1次的减压精炼后，将容器内的压力恢复至400托(53kPa)或400托(53kPa)以上。通过这样进行恢复压力，进行其后的第2次减压精炼，同时将第2次减压精炼的气体吹入速度取为每吨钢液0.4Nm3/分或0.4Nm3/分以上，可以大幅度提高超低碳范围内的脱碳效率。与以往的用1段减压精炼来熔炼[C]浓度在0.01％或0.01％以下的超低碳含铬钢的场合、必须使减压精炼继续20分钟或20分钟以上相比，本发明的在减压精炼的中途恢复压力、进行2段减压的场合、可以使减压精炼的总计时间短10分钟左右来熔炼同样的超低碳钢。
在[C]浓度降至规定浓度时中断在大气压下的精炼，将排气罩3装在精炼容器1上，开始减压精炼。减压精炼开始时的真空度由大气压降低的过程中，即使不供给氧气，也会发生激烈的脱碳反应。这是由于与气氛中CO的气体分压相平衡的量的[O]溶解于熔液中，进行真空抽气时，因气氛中的CO的气体分压降低，不能溶解的[O]就与熔液中的[C]结合，发生的反应，称为自然脱碳。本发明人进行了各种实验，该自然脱碳的量与熔液的组成、熔液的温度、真空抽气等条件没有大的依存关系，定量地求出约为0.05％。
虽然通过在第1次减压精炼的中途恢复压力，同时将第2次减压精炼的气体吹入速度取为每吨熔液0.4Nm3/分或0.4Nm3/分以上，促进在超低碳范围内的脱碳的理由并不很明确，但可以认为是由于在由底吹气体产生的强搅拌下，即使在[C]浓度低的范围内，也能够得到上述自然脱碳的效果。也就是说，可以认为在减压精炼的中途恢复压力时，溶解在熔液中的[O]浓度增大，再次进行真空抽气时，在可溶解的[O]浓度降低的过程中，容易引起脱碳反应。
作为进行恢复压力的时期，只要在第1次减压精炼时[C]浓度降至0.05～0.12质量％的时候进行，就能够发挥本发明的效果。如前所述，真空抽气时引起的自然脱碳量是约0.05％左右，在第2次减压精炼中，只要对从恢复压力时的[C]浓度中扣除此量的余量进行脱碳即可。恢复压力时的[C]浓度超过0.12％时，第2次减压精炼中的脱碳量就增大，不能得到充分的效果。如本发明的上述(9)中所述那样，若在第1次减压精炼中使钢液中的[C]浓度脱碳至0.08质量％或0.08质量％以下后进行恢复压力时，可得到最佳的结果。
将第2次减压精炼中的气体吹入速度取为每吨熔液0.4Nm3/分或0.4Nm3/分以上。即使减压精炼中途进行恢复压力，在第2次的减压精炼中的气体吹入速度也是与以往相当的每吨熔液0.3Nm3/分左右，与以往的1段减压精炼相比较，熔炼超低碳钢的减压精炼的时间也只能短1～3分钟。另外，在1段减压精炼中即使将气体吹入速度取为与本发明同样的每吨钢液0.4Nm3/分或0.4Nm3/分以上，也只能稍微缩短减压精炼的时间。在第2次的减压精炼中的气体吹入速度取为每吨熔液0.5Nm3/分或0.5Nm3/分以上时，才能得到更佳的结果。第2次减压精炼时的自然脱碳后的[C]浓度在0.05％或0.05％以下，脱碳反应完全在[C]扩散速率区域，在实现脱碳进行上，气体吹入速度成为重要的因素。可以看出，在本发明中，该量至少是每吨熔液0.4Nm3/分或0.4Nm3/分以上。
由于在第2次减压精炼开始时[C]浓度降低至0.1％或0.1％以下左右，所以作为容器内的压力取为200托(26kPa)或200托(26kPa)以下，来抑制[Cr]的氧化、确保高的脱碳氧效率。如本发明的上述(10)所述那样，优选将第2次减压精炼中的容器内的压力取为100托(13kPa)或100托(13kPa)以下。这是由于容器内的压力越低，溶解在熔液中的[O]浓度就越降低，并且在同样的气体供给速度下，由气体膨胀产生的搅拌力也就越大，所以脱碳速度也就越大。这是由于为得到该效果在100托(13kPa)或100托(13kPa)以下是有效。将第2次减压精炼中的容器内的压力取为50托(7kPa)或50托(7kPa)以下更佳。
第2次的减压精炼中吹入的气体可以是氧气和惰性气体的混合气体。由于在第2次减压精炼中[C]浓度降低，所以为了抑制[Cr]的氧化，得到高的脱碳氧效率，氧气的比率不能太高。如本发明的上述(10)所述那样，优选将第2次减压精炼中吹入气体中的氧气的比率取为30％或30％以下。氧气比率超过30％时，使用于钢液中[Cr]的氧化的氧量急剧增大，吹入的氧气的一半或一半以上被[Cr]的氧化使用，因而优选取为30％或30％以下。更优选的是可以将氧气的比率取为10％左右。
以下通过
根据本发明的精炼装置。
图4表示了本发明的废气处理设备的示意图。真空精炼炉1中发生的废气15经过水冷管道13被与其连接的废气冷却器16冷却。其后经过管道14用集尘器9除尘，经过多级喷射泵式真空排气装置10，再用水密封式真空泵11吸引，放散到大气中。
这里，一边测定炉内真空计17、废气冷却器后的真空计18、集尘器后的真空计19、多级喷射泵式真空排气装置后的真空计20的任一真空度，一边将压力信号取入控制装置21，调节真空度控制用压力调节阀22的阀开度，一边将废气的一部分返回到真空泵11的前面。由此，就可以将真空容器内或管道内控制为规定的目标真空度。在控制真空度时，根据精炼的阶段可以自由地选择使用哪个真空计的信号。
控制的真空度的水平取决于从真空精炼容器中喷起的基体金属的量和熔液中的铬的氧化量。一般来说，若真空度良好(压力值低时)，钢液中的碳优先被氧化，铬的氧化量减少。但是，从真空精炼容器中喷起的基体金属·喷溅物的量会增大。即，由于从降低铬氧化的损失出发，希望真空度良好，但从降低基体金属·喷溅物的量出发，却希望真空度下降，所以若考虑该两者，就要使控制的真空度存在最佳的范围内。另外，该熔液中铬的氧化量和基体金属·喷溅物的喷起量也依存于熔液中的碳量。
以下根据图4说明本装置的使用方法。
在真空精炼的处理开始前，关闭真空排气装置前面的真空阀23，用真空阀23来划分包括喷射泵及水密封式真空泵的真空排气设备侧和包括废气冷却器或集尘器的真空精炼容器侧。这里，根据真空计20的信号以98托(13kPa)为目标使真空排气设备侧预先进行真空度控制(在操作上将此称为预真空处理)。
真空泵11在真空度达到51～61托(7～8kPa)左右时，由于水的蒸发激烈而发生气穴，所以要设定上述的真空度，进行真空度控制。以往在成为约61托(8kPa)或61托(8kPa)以下时，用气穴防止阀放泄压力，调节真空度，但因该防止阀的开闭频率增加，存在阀体的泄漏问题。可是，用本发明的该防止阀的开闭频率激减，没有来自阀体的泄漏问题。因此，真空度的控制可在61托(8kPa)或61托(8kPa)以上的范围内。
另外，与其后的大气压精炼容器侧进行均压化时，为了抑制真空度的降低，优选预真空的真空度尽可能是高真空。由此，考虑真空度控制用压力调节阀22的控制性，预真空的真空度的控制范围取为61～205托(8～27kPa)。
精炼容器侧的处理准备完了以后，开始炉内真空度的抽气。与处理开始的同时打开真空阀14，使真空排气设备侧和真空精炼容器侧成为同压真空，继续用真空排气装置使全部通路迅速成为高真空。
开始真空处理并使全部通路成为真空的场合，希望关闭真空度控制用压力控制阀22以迅速地高真空化。但是，打开真空阀23前，用真空度控制压力调节阀22成为接近于全开的状态，例如，根据由容器内真空计17的信号的反馈控制的真空度控制中难以急速地关闭压力控制阀的阀开度。因而，通过与真空开始的信号同时，使上述压力调节阀的阀开度强制地固定在20％或20％以下优选全闭，消除真空泵后的废气的返回，可以迅速地提高真空度。可得到图5(a)的提高真空度的效果。这里，根据压力调节阀22的一般的阀的特性，阀开度成为20％或20％以下时，几乎接近于完全关闭，具有截断流体的特性。
为了缩短处理时间，真空开始后要尽可能快地开始吹氧脱碳。但是，在吹氧的同时，会产生大量的CO气，若真空精炼容器内或真空管道内残留氧时，存在与生成的CO反应，发生燃烧·爆炸的危险。因此，必须将真空精炼容器及真空管道内的氧浓度迅速地降低到爆炸界限以下。作为其方法，可以向真空精炼炉内吹入不含氧的大量的惰性气体和氮气或它们的混合气体，来稀释氧气是有效的。但是，在提高真空度的状态下，不进行稀释气体的吹入时，需要大量的稀释气体。根据发明人的试验结果，可以判明作为CO的爆炸界限的废气中的氧浓度，为超过7vol％～9vol％或9vol％以下。因此，将废气中的氧浓度取为7vol％或7vol％以下。
在真空精炼容器中对熔液进行吹氧脱碳的场合，因上述那样生成的CO气体，存在导致熔液中的基体金属·喷溅物的激烈喷起或基体金属急剧地喷起的剧沸的危险性。因此，吹氧开始后，要迅速降低真空度，在操作上必须控制为可以避免上述故障的真空度。为此，希望打开真空度控制用压力控制阀22，使废气从真空泵后面返回到前面，降低真空度，但是，在吹氧开始前用真空度控制已使真空度控制用压力调节阀22成为接近于完全关闭状态，以自动的方式难以使真空度控制用压力控制阀22的阀开度急速地打开。因而，在与吹氧开始的信号的同时，使真空度控制用压力调节阀22的阀开度强制地固定在80％或80％以上，通过将真空泵后的废气的返回增加至调节阀的能力的上限，就可以迅速地使真空度下降。由于根据压力调节阀的一般的阀的特征，如果阀开度成为80％或80％以上，几乎流出接近于完全打开的流量，所以，这里的阀开度取为80％或80％以上。
在图5的实施例中，通过如(c)所示那样在向精炼容器内吹氧开始后50秒间，将上述压力调节阀22的阀开度固定在100％，就可以使一旦提高到152托(20kPa)的真空度迅速恢复为300托(40kPa)而进行控制。这样控制的真空度，可以根据熔液中碳浓度和吹氧速度而不同，本发明人的研究判明，60～403托(8～53kPa)的范围为最佳。另外，吹氧开始后将真空度控制用压力调节阀22固定在80％或80％以上的时间取决于控制的真空度和从真空熔炼容器至真空排气装置的真空内体积等，根据本发明人的经验可以判明，30秒～120秒为最佳范围。因此，上述的向精炼容器内吹氧开始后，通过在该规定的时间内将上述真空度控制用压力调节阀22的阀开度固定在80％或80％以上，就可以迅速地使真空度控制为60～403托(8～53kPa)的真空度。
上述那样进行熔液的真空吹氧脱碳的场合，为了避免基体金属·喷溅物的喷起和急剧的剧沸，必须某种程度地降低真空度(提高压力)而进行吹氧脱碳。可是，这要根据熔液中的碳浓度和吹氧速度而具有适当的真空度，碳浓度越低或吹氧速度越低，越能避免基体金属的喷起·剧沸的危险性。另一方面，因熔液中的碳浓度的降低，铁及铬等的氧化损失会增加，所以从冶金上来说尽可能提高真空度，对抑制它们的氧化损失也是有益。因而，按照熔液的碳浓度高的场合要降低真空度、若碳浓度变低时要相对地提高真空度那样进行真空度的控制，就可以同时满足避免基体金属的喷起·剧沸和降低铁·铬的氧化损失。
作为本发明的实施例实施了如下的控制以质量％计，熔液中的碳浓度是0.60～0.40％时，真空度是300托(40kPa)，熔液中的碳浓度是0.40～0.25％时，真空度是205托(27kPa)，熔液中的碳浓度是0.25～0.20％时，真空度是100托(13kPa)。这些真空度水平根据精炼的钢种、吹氧速度及精炼容器的类型·状况等操作条件而不同，必须按照适合于具体的条件那样来决定。另外，与控制的真空度同样，在钢液中碳浓度减少的同时，要依次地降低吹氧速度，这在操作上·冶金上也是有效的，本发明以根据这些的方面的真空度控制作为其范围。根据熔液的碳浓度的降低依次使真空度向高真空侧控制。
在上述真空度的控制中，在随着熔液中碳浓度的降低使控制的真空度向高真空依次转换的方法中，希望能迅速的向高真空化转换。但是，在真空度转换之前，经验上通过废气流量降低，压力调节阀22成为接近于完全打开状态，难以以自动的方式在刚刚向高真空化转换之后使压力控制阀的阀开度急速地关闭。因此，在向高真空化的转换信号的同时，强制地使上述压力调节阀22的阀开度固定在0％～20％并保持60秒。其结果如图5的(d)所示。由此，没有真空泵后的废气的返回，可以迅速地提高真空度。但是，这里所谓“0％”意味着使压力控制阀22完全关闭。由于根据压力调节阀22的一般的阀的特征，阀开度成为20％或20％以下时，几乎成为接近于完全关闭，具有截断流体的特征，所以，将阀开度取为20％或20％以下。另外，使真空度向高真空侧转换的场合真空度控制用压力调节阀22的阀开度固定在20％或20％以下的时间要由控制的真空度和从真空精炼容器至真空排气装置的真空的内体积等来决定，由经验可以判明，30秒～120秒是最佳范围。
往往要向真空度控制中的真空精炼容器中添加辅助材料·合金铁等。此时，将被添加的辅助材料·合金铁等预先贮留在中间料斗中，使该中间料斗成为与炉内大体同等的真空度后，再添加到容器内。因而，添加时对废气流量的影响应该是几乎没有，但是，例如在添加的辅助材料中含有生石灰时，往往产生生石灰中残留CO2等气体成分，或者因其他合金·辅助材料等在容器内引起激烈的气体反应。由于这些产生的气体使废气流量激增，所以上述压力调节阀的阀开度不能追随，造成真空度的急剧恶化(压力上升)。因而，在合金·辅助材料等向容器内添加后的40秒内，通过将上述压力调节阀的阀开度固定在0％，积极地吸引废气，就可以如图5(e)所示那样抑制因废气流量的激增造成的真空度的恶化。但是，这里所谓“0％”意味着使压力控制阀完全关闭。根据压力调节阀22的一般的阀的特征，阀开度成为20％或20％以下时，几乎成为接近于完全关闭，具有截断流体的特征。因而，调节压力调节阀22，使废气流量的10％或10％以下的流量返回到水密封式真空泵11的上游侧，可以迅速地提高真空精炼容器内的真空度，但是，返回的废气流量超过10％时，由于不能迅速地提高真空度，所以取为10％或10％以下。
另外，向容器内添加合金·辅助材料等后调节真空度控制用压力调节阀22的阀开度、返回废气流量10％的时间要由控制的真空度、合金添加料斗的容量、料斗内的真空度和真空精炼容器至真空排气装置的真空内体积等来决定，由经验可以判明，30秒～90秒是最佳范围。
通常，由于添加到真空精炼容器中的辅助材料·合金铁等对于熔液具有冷却效果而使熔液温度降低。另外，由于间歇地添加，某种程度上成为集中的添加量，熔液温度暂时较大地被冷却。若熔液温度降低，冶金上吹氧脱碳的脱碳氧效率恶化，铁·铬等的氧化损失变大。为了抑制该情况的发生，在温度暂时降低的计提高真空度、使脱碳氧效率上升是有效的。因而，向真空精炼容器添加辅助材料·合金铁等后，在上述的废气流量的暂时的增加镇静后还继续抽气120秒，将上述压力调节阀22的阀开度固定在0％，使真空度保持更高的真空度。由此，可以抑制因添加辅助材料·合金使熔液温度降低造成的脱碳反应效率的降低。但是，这里所谓“0％”意味着使压力控制阀完全关闭。由于根据压力调节阀22的一般的阀的特征，阀开度成为20％或20％以下时，几乎成为接近于完全关闭，具有截断流体的特征，所以，将真空度控制用压力调节阀22的阀开度取为0～20％。另外，向容器内添加合金·辅助材料后真空度控制用压力调节阀22的阀开度固定在20％或20％以下的时间要由控制的真空度、合金添加量、熔液中的碳浓度、钢液中[Cu]、[Ni]等合金成分的浓度和真空精炼炉至真空排气装置的真空的内体积等来决定，可以判明，90秒～240秒是最佳范围。
图6、图7模式地表示了本发明的密封装置的一种形态。在真空精炼容器1中进行真空脱碳处理的场合，用真空盖30覆盖该炉1的上部，另外，为了防止基体金属·喷溅物的喷起，在真空盖30的下方空间的上部配置了中盖31。但是，中盖31的中心部形成有用于添加合金·辅助材料的大的开口部，通常，被喷起的基体金属直接到达设在真空盖30上的合金.辅助材料添加孔。
那末，在本发明中，下部密封阀34的下部按照使模拟氧枪33与阀体成为一体结构那样设置。另外，在本发明中，在合金·辅助材料添加孔40的内壁上、模拟氧枪33的侧壁上设置可以吹出密封气体(氮气)的密封孔37。模拟氧枪33的侧壁和合金·辅助材料添加孔40的内壁的间隙越狭窄，越能提高密封的效果，但必须要考虑下部密封阀34和模拟氧枪33的升降时的摇动和不可避免的若干基体金属的粘着而设定间隙的间隔。例如，优选设10～20mm的间隔。
通常，下部密封阀34和模拟氧枪33与配置在上部的升降装置(图6、图7中未图示)连接，用借助于气压或油压或滑轮的绞车进行升降。如果可以更小地抑制由上述升降装置产生的升降时的摇动，就能够使模拟氧枪33的侧壁和合金·辅助材料添加孔40的内壁的间隙更狭窄，密封的效果也就更高。
另外，在升降具备模拟氧枪33的下部密封阀34时，为了避免合金.辅助材料投入时与合金·辅助材料间的干扰，必须采取长的升降行程。也就是说，必须至少采取比历来的升降行程长出模拟氧枪33的高度的部分。
但是，通常，真空精炼容器1的上方的空间配置有运送·投入、贮存合金·辅助材料等的传送带和料斗等的设备机器和用于使真空精炼容器成为真空的真空盖和真空管道以及其升降装置、附带装置等，已成为非常狭窄的空间，所以难以配置行程长的升降装置。
因此，在本发明中，作为其对策，将一对升降装置36(例如，空压机、油压机)配置在投入合金·辅助材料的溜槽的两侧，将与下部密封阀连接的杆连接在该升降装置的连接杆的上部，通过用一对升降装置36将其向上方推上去，使阀体(下部密封阀和模拟氧枪)上升或下降。用这样的对策，可以有效地使用真空精炼容器1的上方的狭隘的空间，可以使附带模拟氧枪33的下部密封阀34的升降行程变长，在本发明中，在投入合金·辅助材料时，模拟氧枪33不与合金·辅助材料相干扰。另一方面，上部空间多少有富余的场合，也可以使下部密封阀和模拟氧枪不成为一体的结构，而将下部密封阀设置在中间真空料斗上，将模拟氧枪单独设置在合金·辅助材料添加孔上。但是，该场合，通过使两者联动而升降，维持顺利地投入合金和密封性。
另外，在本发明中，为了更加提高密封的效果，设置可以向合金·辅助材料添加孔40的内壁和模拟氧枪33吹出密封气体(主要是氮气)的密封孔37。
密封气体的流量要与精炼条件配合而适宜选择，用流量调节阀(未图示)可以控制。从熔液中的碳浓度高、吹氧速度大的脱碳初期至中期期间，由于基体金属·喷溅物的喷起激烈，所以密封气体的流量要大，在从熔液中的碳浓度减少、基体金属·喷溅物的喷起变小的脱碳中期起的末期中，密封气体的流量可以降低。由于脱碳末期的密封气体的流量在低范围还有助于提高炉内的真空度，所以在有利地进行冶金反应的同时，对降低熔液中的氮浓度也是有效的。
另外，添加合金·辅助材料时，优选降低密封气体的流量，以便合金·辅助材料可以顺利地流入炉内。这时，担心基体金属·喷溅物会侵入合金·辅助材料的添加孔40、附着在内壁上，但同时由于合金·辅助材料通过该添加孔，所以完全不会有基体金属·喷溅物侵入的问题。
另一方面，密封气体的吹入方法，除了前述的方法以外，还有借助模拟氧枪和下部密封阀的杆从外部导入模拟氧枪内，再从设置在模拟氧枪周围的数个孔向合金添加孔40的内壁吹出的方法。为了防止基体金属·喷溅物的喷起，在真空盖的下方空间的上部配置中盖31，该中盖31用惰性气体(主要是氮气)冷却。
在本发明中，可以将上述惰性气体作为从密封孔37向模拟氧枪33吹出的密封气体而利用。通常，冷却中盖31的芯铁的气体在与供给路线相反的方向上送出，被放入在大气中，但由于该气体温度高而且气体放出时存在噪音的问题，所以为了能处理它，不得不用复杂的设备相对应，结果投资成本增大。
在本发明中，可以将冷却中盖31的芯铁的气体作为从上述密封孔向模拟氧枪33吹出的密封气体而利用，因而不需要用于大气放出的设备，避免在狭窄的设备空间的剩余部分设置管路·装置等，可以谋求设备费的削减。
另外，在本发明中，可以将冷却中盖31的芯铁的气体和从密封孔吹入的密封气体(两者都主要是氮气)的供给源共用，能够谋求气体成本的降低。
另外，在中盖31的芯铁的冷却中使用的气体(氮气)，由于气体的温度变高，所以，即使作为密封气体使用同一流量，从密封孔的喷嘴放出、经过合金·辅助材料添加孔40的内壁和模拟氧枪33的间隙时的气体的流速也会变大，其结果更能够防止基体金属·喷溅物的侵入，密封的效果变大。
不使用中盖31的场合，密封气体直接吹入合金添加孔，但为了得到使气体的温度变高而流速变高的效果，本发明也包括预先在高温废气管道内安设管路进行热交换、使密封气体的温度变高而吹入合金添加孔40的方法。
作为密封气体，主要使用氮气，但只要是惰性气体即可，除氮气以外，可以单独使用Ar、CO2、蒸汽等，另外，也可以将这些气体混合而使用。
由于暴露在高温下，所以优选模拟氧枪的一部分配置耐火材料。另外也可以进行水冷、空冷等冷却，这些方法也全部包含在本发明中。
以下叙述本发明的精炼装置中的漏水检测装置。在真空精炼炉1中产生的废气15经过水冷管道13送到与其连接的气体冷却器16中而被冷却。然后从气体冷却器16经过管道14送给干式集尘器9除尘，再经过管道14送到真空排气装置10中并由此放散到大气中。
这里，从集尘器9的后段的管道14分歧出湿度计和分析计用废气吸引导管24，分歧吸引废气的一部分，导入到湿度计25。其结果，该湿度计25可以测定废气湿度，但在此位置也可以并设废气的分析计。废气湿度计设置在集尘器9的后段，但也可以设置在冷却器16的后段。另外，这里并设的分析计既可以与湿度计设置在同一场所，但也可以与湿度计分别设置在真空排气装置10的后段或集尘器9的后段。
并设分析计的理由在于，在计测定废气的湿度时，可以同时测定CO、CO2、O2、H2等气体的浓度或分压的至少1种。这些分析值可以把握真空精炼容器或冶金炉内的反应进行的状况，用来作为向真空精炼容器或冶金炉的气体吹入、辅助材料·冷铁的投入等的操作控制，或者用来作为冶金操作终了的判断情报。另外，湿度计的测定值除了作为漏水的判断情报以外，也可以与这些气体分析情报一起用来作为判断上述容器内或炉内反应状况的情报。
关于本装置的使用方法，为了冷却在真空精炼容器1的废气处理中产生的高温废气，在管道的中途设气体冷却器16，另外，中途的管道也进行水冷。平时，用本对策的方式在集尘器的后段测定·监视废气的相对的湿度。例如，在真空精炼中，气体冷却器16的水管上发生龟裂，冷却水向废气中喷出。此时的漏水因高温的废气而蒸发，由于废气的水蒸汽分压上升，设置在后段的湿度计25可以检测出其相对湿度的上升。即，相对于废气流路内无漏水的正常状态下的废气的相对湿度，将一定时间内继续高湿度的场合判断为漏水发生，进行设备·操作上的处置。另外，不只限于检测湿度，也可以检测水蒸汽分压。
作为设备·操作上的处置的具体例子，在检测出漏水后，重要的是在漏水修补作业上要采取必要的措施，例如断绝冶金炉和废气管道的关系或在装备旁路通路的场合，采取向旁路侧的通路变更等，进行漏水处的迅速修补作业。在漏水早期检测出来，多数情况下修补的地方也是轻微的，修补容易，短期内就可以结束。另外，也可以根据情况仅发出警报，适宜地停止机器运转等。
通常，在分离废气的一部分进行废气中的湿度测定或气体分析测定的场合，用吸引泵吸引管道内的废气，将分析用废气直接供给分析计。因此，吸引泵可以用1级。但是，进行真空下的废气的湿度测定或气体分析测定的场合，吸引泵必须由2级构成。以下叙述其理由。在真空下吸引废气的场合，由于供给分析装置的气体是与大气压相当的压力，用同一吸引泵、从真空中吸引的废气的绝对流量(标准状态换算的气体流量)根据真空度有大的变化。即，与低真空时相比较，吸引废气的绝对流量在高真空时变得相当小。因此，使用同一吸引泵的场合，供给湿度计或气体分析计检测的气体流量因真空度有大的变化。另一方面，为了高度维持湿度测定器或气体分析器的测定精度，必须避免供给这些测量仪表的气体流量有变化。作为对策就是使吸引泵由2级构成。
另外，真空精炼中的废气的水蒸汽分压，也有除了机器漏水以外的要因而上升的情况发生。操作中要将合金铁·冷铁·生石灰等辅助材料投入到真空精炼容器中。这些辅助材料多少会含有水分，因而，在投入后，废气中的水蒸汽分压暂时会上升。特别是生石灰等的辅助材料容易吸湿，水分多，因而投入后的水蒸汽发生量会显著变高。因此，以相对湿度的上升判断为短路漏水会成为错误的检测。因此，本发明人详细地调查相对湿度的变化的结果可以判明，因漏水造成的湿度的上升是连续的，多少有变化，但一旦上升的湿度会连续到处理终了，处于高的状态，另一方面，因精炼容器内添加合金·冷铁·辅助材料等造成的湿度的上升是短期的，投入后经过一定时间时的湿度比投入前的水平降低。因此，利用该湿度水平变化的差异，可以判别是否是来自冷却水系统漏水。
另外，作为漏水以外的废气中湿度的上升的其他要因有在精炼容器内以精炼时的热源为目的、燃烧含有碳氢化合物的气体燃料或固体燃料等的场合。例如，操作中在容器内燃烧LNG、LPG、煤油等碳氢化合物系燃料时，多量的水蒸汽会混入废气中。但是，它们供给的时间和供给量是明确，可以比较精度良好地推定进入废气的水蒸汽的混入量。因此，可以充分地将它们的影响从废气中的水蒸汽分压的测定结果中分离出来。
具体地说，判断为漏水可以按照以下那样进行事前设定湿度变化的增减及其湿度水平和由此时添加到容器内的合金·冷铁·辅助材料的成分和数量事前求出投入后湿度上升继续的时间并同样进行设定，另外，事前设定由含有碳氢化合物的燃料的供给时间和供给量推定的湿度的上升，在连续的湿度及湿度上升时的时间的测定值超过上述的设定湿度水平(图形)和时间水平时，判断为漏水，并自动地发出警告信号或控制信号。
以下叙述本发明的精炼装置中的气体换气装置和回水贮水槽的水密封盖。
在真空精炼容器1中产生的废气用废气冷却器16冷却，用集尘器9除尘，导入多级喷射泵式真空排气装置中。多级真空排气装置反复用No.1喷射泵进行第1次吸引，用后段的No.1冷凝器凝缩蒸汽，再用No.2喷射泵、No.2冷凝器进行吸引·蒸汽的凝缩，最后，用水密封式真空泵11吸引后，通过分离罐放散到大气中。
这里，来自No.1、2冷凝器的冷凝器水、来自水密封式真空泵的密封水、来自分离罐的冷却水经过管路26集聚于是贮水槽的热水池27中。热水池27的冷却水用水位计管理槽内的水位，成为某水位或某水位以上时，启动送回泵28，通过由热水池27到冷却塔29的送回管路而返回。用冷却塔处理过的冷却水用送水泵30通过送水管路送水到冷凝器、水密封泵等。如上所述，通常送水泵与热水池的送回泵的电源系统不同。
图8模式地表示了热水池27水巡回的详细的一例。热水池27是用于贮存冷凝器水及水密封泵的密封水等的混凝土结构，上部除混凝土50以外，在数个地方铺有铁板52。从冷凝器水及水密封泵密封水用管路26流入的冷却水作为热水池内的贮水53被暂时储蓄，根据图左侧的贮水水位启动送水泵，通过送水管路54被送至冷却塔29。
如前所述，在现有技术中，流入热水池内的冷凝器水及水密封泵的密封水伴随含有CO气体的气泡，使热水池内的CO浓度上升。另外，在真空精炼处理的时间中，这些冷却水的流入速度有大的变化，因其热水池内或成为正压，或成为负压。成为正压时，从上述的上部的混凝土及铁板的接头处会漏出含有CO的气体，其附近处于CO中毒的极危险的状态。
因而，设置排气用管道55，用排气风扇56将热水池内的气从排气出口孔排出。但是，只因排气，热水池内成为负压，前述的密封部损坏、间隙扩大而吸引空气。通常没有什么问题，但在排气风扇因故障或停电停止的场合，就担心从热水池的间隙变大的密封部漏出CO而成为危险的状态。
因此，本发明人发现，通过用吸引手段从与热水池上部连接的排气管道排气，同时将换气用气体从与热水池上部连接的换气用气体的吸引管道导入回水贮水槽内，就能够减小热水池内的负压，从而几乎不发生混凝土与铁板部的密封的损伤。
具体地说通过以下来实现在热水池上部设置排气用管道55，用作为吸引手段的排气风扇56使热水池内的气体从排气出口孔排气，同时在相同的热水池的上部设置换气用气体用管道55-1，使空气从换气用气体取入孔57流入，积极地进行热水池内的换气。这里，从成本方面和安全方面出发，作为换气用气体优选使用空气。
例如，在槽内发生如换气用气体的流动58所示那样的换气流，一边吸引含有CO的气体，一边热水池内成为空气的气氛。另外，因从管道流入空气，热水池内的负压减小，后部的混凝土与铁板部的密封的损伤几乎不发生。
另外，本发明人对热水池内的内压与真空精炼操作的关系进行了详细地调查，如前述那样，热水池内不仅能够成为负压，而且或者成为正压，或者成为负压。例如，作为真空操作开始前的操作有如下的操作方法关闭图4的真空阀23，用水密封式真空泵11使从集尘器9至真空泵11之间成为预真空(以下记为预真空)而进行处理，与操作开始的同时，打开真空阀23，使真空精炼容器侧成为真空。这时，预真空侧的真空度急剧恶化(例如，从1.33×104Pa到6.67×104Pa)，为此，冷凝器水急剧地流入热水池内，在某一短时间内热水池内的气体被压缩，成为高的正压。在本申请人的调查中，达到1.96×103Pa或1.96×103Pa以上能够出现大量的热气。因此，即使排气风扇吸引，在该定时内也不能保持热水池内为负压。但是，用本发明的方法，由于密封部的损伤小，所以气体的漏出量少，另外，由于用空气积极地置换热水池内的气体，所以即使热水池内成为正压而漏出少量的气体，也能够使含有的CO气体达到健康上完全没有问题的水平。
图9例示了在2个地方设置水密封盖51的情况(侧视图)。
设置在热水池的上部的水密封盖51由在热水池上部的铁板52上具有外筒59和内筒60的2层管状的圆筒容器和可以插入该内外筒中间的隔断盖61构成，根据需要，为了提高隔断盖的质量而使用重物62。但是，由于在多数情况下仅隔断盖的质量，经不住热水池内的气体压，所以通常优选并用重物。
具体地说，内筒59比外筒60低，在隔断盖61插入的状态下，水密封盖用密封水从外筒60的外侧供给。通常，按照密封水从隔断盖的外筒侧进入内筒侧、从内筒的上端溢流到内筒的内壁而流入热水池内那样给水。
按照通常真空精炼操作时用该密封水可以使热水池内部的气体不向外部漏出、即使热水池内气体发生正压·负压的压力变化密封水也不会断开那样设计密封水的高度。但是，因前述那样的任何原因热水池内的水溢出充满至水密封盖的内部时，因水面的上升，隔断盖61升起，水从与隔断盖内外筒的间隙中向外部溢出。藉此，热水池上部的铁板和混凝土的接合部间产生的力可以有大的缓和，密封部的损伤可以抑制到极轻微。
设置在热水池内的水密封盖的大小和数量只要根据被供给的冷凝器水及水密封真空泵用密封水等的总计水量等进行适宜设定即可。例如，上述总计水量是600t/h左右的场合，用水密封盖将溢出的水量放跑到外部的水密封盖，作为常识的实施方式可以举出是设置在2个地方的直径500mm的圆筒形状的水密封盖。
以下，叙述上述隔断盖的质量的优选的设定范围。如上述那样，热水池内的压力有时可以达到1.96×103Pa或1.96×103Pa以上。压力虽小，但将该压力施加到某程度的大面积上时，就成为大的力。若用上述的水密封盖进行说明，由于是直径500mm的圆筒形状，所以施加1.96×103Pa的压力时，对于隔断盖61，约40kg的顶起力发生作用。因此，在隔断盖的自重是10kg的场合，必须增加30kg重物、按照超过40kg那样进行调节。因此，若进行一般化，必须使水密封盖的盖部分的隔断盖61和增加重物62的质量满足下述(1)式(W1+W2)×9.8＞P×S (1)式其中，W1隔断盖的质量(kg)W2放在隔断盖上的重物的质量(kg)P作用于回水贮水槽内部的最大气体压力(Pa)S可动的隔断盖的内面投影在水平面上的最大面积(m2)。
在图9中，W1+W2表示可动的隔断盖61及重物62的合计质量，P表示热水池内的最大气体压力，S表示隔断盖61的水平投影面积。
以下叙述上述隔断盖的优选的水密封高度。如上述那样，热水池内的压力有时可以达到1.96×103Pa或1.96×103Pa以上。因此必须按照水密封断开而气体不漏出到外部那样确保某种程度的水密封高度。
例如图9中，在内部施加1.96×103Pa的压力P时，隔断盖61的侧壁的外侧水位比内侧的水位约高200mm。因此，考虑连接隔断盖的内外的密封水流路的高度Lmm，隔断盖侧壁的外侧的外筒59的高度H必须超过(200+L)。
因此，若进行一般化，水密封盖的水密封高度必须满足下述(2)式H-L＞9.8×103×P (2)式其中，H水密封盖的隔断盖的侧壁的外侧的外筒的高度(m)P施加在回水贮水槽内部的最大气体压力(Pa)
L水密封盖中的内筒～外筒间的密封水流路的高度(m)。
实施例在图1所示的钢液量60吨的AOD炉中熔炼SUS304不锈钢(8质量％Ni-18质量％Cr)时适用于本发明。在大气压精炼中，用图1(b)所示方式进行底吹，同时根据必要并用顶吹，在减压精炼中，用图1(a)所示方式在使精炼容器内减压后进行底吹。熔炼开始时的钢液中的[C]浓度约是1.6％，[C]达至0.04％时进行脱炭精炼，然后，一边使容器内压力恢复至大气压，一边添加为还原脱碳中氧化的铬的作为还原剂的Fe-Si合金铁，通过仅吹入Ar气进行还原处理，向钢包出钢。
(实施例1)采用表1所示的模式进行精炼。第1步骤采用大气压精炼，进行顶底吹，底吹气体单独采用氧气。[C]浓度在0.5％～0.15％时，作为第2步骤，在第2步骤内，将容器内压力取为350托(46kPa)和250托(33kPa)的2阶段压力，底吹气体的吹入量分别是0.9和0.5Nm3/分，吹入气体单独采用氧气。第3步骤将容器内压力取为100托(13kPa)、40托(5kPa)的2阶段压力，底吹气体的吹入量维持0.5Nm3/分，进行脱炭精炼至[C]浓度达0.04％。
在第1步骤中，单独吹入氧气直至[C]浓度到0.5％，因而，脱碳氧效率低一些，[Cr]的氧化增大，但可以削减高价Ar气的使用量。另外，在第1步骤的[C]浓度0.7％～0.5％的范围内，如果底吹气体的O2/Ar比不是取1/0，而是取4/1，则虽然高价Ar气的使用量增大，但可以改善该[C]范围内的脱碳氧效率。
在第2步骤，通过将底吹气体的吹入量提高至0.9～0.5Nm3/分，一边可以维持脱碳氧效率，一边可以使容器内压力上升到350托(46kPa)～250托(33kPa)，结果可以实现粉尘发生量的降低，同时可以实现精炼时间的缩短。
即使在第3步骤，通过使容器内压力在100托(13kPa)、40托(5kPa)的条件下，维持底吹气体的吹入量为0.5Nm3/分，也能够维持高脱碳氧效率，有助于精炼时间的缩短。
表1
(比较例1)采用表2所示的模式进行精炼。[C]浓度在1.6％～0.4％时，进行大气精炼，[C]浓度在0.4％或0.4％以下时，进行减压精炼。大气压精炼中的精炼条件与实施例1的步骤1相同。将减压精炼中的底吹气体的吹入量取为以往的0.3Nm3/分。由于底吹气体的吹入量少，所以从防止脱碳氧效率的降低和防止粉尘发生量的增加的观点出发，容器内压力即使最大，也在150托(20kPa)。
底吹气体的吹入量与本发明例相比绝对的少，因此精炼时间大幅度延长，与实施例1相比，减压精炼时间约花费2.5倍，全部精炼时间也需要约1.8倍。因此，在连续铸造时不能连续给料、实现浇铸的全连铸。
表2
(实施例2)在第1次减压精炼中，当脱碳进行至[C]浓度0.08％时，一度恢复至大气压，再次进行减压，进行脱炭精炼直至目标[C]浓度。减压精炼中的底吹气体的吹入速度是每吨钢液0.5Nm3/分。表3表示了本发明的实际成绩。
在比较例中，进行连续的减压精炼直至达到目标的[C]浓度。减压精炼中的底吹气体的吹入速度，在直至[C]浓度达0.15％期间，取与本发明例同样的每吨钢液0.5Nm3/分，在比其更低的[C]浓度范围中，取与以往同样的每吨钢液0.3Nm3/分。表4表示了比较例的实际成绩。
表3
表4
在表4所示的比较例中，进行[C]浓度从0.08％至0.01％的脱炭精炼需要21分钟的时间。另一方面，在表3所示的本发明中，在[C]浓度从0.08％至0.01％的脱炭精炼中，恢复压力时间和减压时间合起来用8分钟就结束。即，在精炼相同[C]浓度目标0.01％的超低碳含铬钢液时，若用本发明，与以往相比较，甚至可以缩短13分钟的精炼时间。
作为可以缩短脱碳精炼时间的结果，可以得到惰性气体的单位消耗的削减、由精炼容器的寿命延长造成的耐火材料的单位消耗的削减、使用于真空排气用蒸汽喷射泵的蒸汽的单位消耗的削减、由长时间精炼造成的热损失的降低等的效果。另外，相对于普通的[C]浓度钢，用本发明法的超低碳钢也不必大幅度地延长熔炼时间而熔炼，因而，可以成为用连续铸造的全连铸。
本发明在含铬钢液的减压精炼中，在中碳范围、特别是[C]在0.2～0.5％的范围时，通过进行钢液的强搅拌，可以在250～400托(33～53kPa)的压力下，进行高的脱碳氧效率的减压精炼。其结果是，可以抑制粉尘的发生，另外，由于可以谋求底吹气体的吹入量的增大而可以谋求精炼时间的缩短。
另外，本发明即使在比进行上述250～400托(33～53kPa)的减压操作的[C]范围更高的[C]范围中，作为精炼容器内的气氛选择更高的压力，就可以不采用大气压操作而采用减压操作，从而可以削减昂贵的惰性气体的使用量，同时提高生产率。
本发明在AOD减压精炼炉中进行超低碳含铬钢液的脱碳精炼时，可以采用在减压下的精炼中脱碳进行到某种程度的状况下、使容器内的压力一度上升、然后使压力再度下降、恢复减压下的精炼的2段减压处理，与以往相比，通过进一步大幅度地增大底吹气体的吹入量，可以实现在低碳范围内的脱碳速度的大幅度提高，可以使全部的脱炭精炼时间大幅度缩短。该结果可以使[C]浓度在0.01质量％或0.01质量％以下的超低碳含铬钢廉价和容易制造。
另外，本发明确立了在真空下对熔液进行吹氧脱碳精炼的场合、可以控制真空精炼炉内或管道内的真空度的真空排气装置及控制方法。由此得到的设备·操作上的效果如下。
第1，可以谋求全部真空处理时间的缩短，从而可以提高生产率和提高真空精炼炉的耐火材料的寿命。
第2，可以有效地防止真空精炼中的基体金属·喷溅物的喷起、基体金属的剧沸等，从而可以谋求防止合金添加孔被堵塞·防止顶盖附着基体金属·防止真空排气管道被堵塞等。藉此，设备停机时间大幅度缩短，可以达成维修费用的削减·操作生产率的提高。
另外，由于本发明在精炼过程中没有因基体金属·喷溅物的喷起造成的故障，而且合金·辅助材料添加孔可以充分密封，所以可以大幅度削减原料·辅助材料的单位消耗，而且可以缩短操作时间，从而大幅度降低操作成本。
另外，本发明通过测定·监视废气的湿度，能够检测出排气流路内的少量的漏水，从而可以在早期检测出漏水，同时也飞跃地提高了漏水检测的可靠性。
另外，本发明提供了可以简便地解决热水池的课题、即含有CO的气体从热水池中漏出和热水池内的冷却水发生溢出时抑制设备损伤的方法和装置。
权利要求
1.一种含铬熔液的精炼方法，其特征在于，在精炼容器内将含有氧气的混合气体吹入的含铬熔液中进行精炼的精炼方法中，具有使容器内达到400托(53kPa)～大气压范围的压力、吹入上述混合气体的第1步骤，使上述容器内减压至250～400托(33～53kPa)、吹入上述混合气体的第2步骤，和进一步使上述容器内减压至250托(33kPa)或250托(33kPa)以下、吹入上述混合气体的第3步骤，熔液中的[C]浓度为0.8～0.3％时，由第1步骤转换到第2步骤，熔液中的[C]浓度为0.4～0.1％时，由第2步骤转换到第3步骤，阶段性地进行精炼。
2.根据权利要求1所述的含铬熔液的精炼方法，其特征在于，将上述第2步骤中的混合气体的吹入速度取为每吨熔液0.4Nm3/分或0.4Nm3/分以上进行精炼。
3.根据权利要求1或2所述的含铬熔液的精炼方法，其特征在于，上述第1步骤以使其全部在大气压下进行精炼、或者使其全部在减压下进行精炼、或者最初在大气压下其后在减压下进行精炼的任一种方式进行精炼。
4.根据权利要求1或3所述的含铬熔液的精炼方法，其特征在于，进行上述第1步骤的大气压下的精炼时，作为上述混合气体的吹入并用顶吹和底吹来进行精炼。
5.根据权利要求1～4任一项所述的含铬熔液的精炼方法，其特征在于，进行上述第1步骤的大气压下的精炼时，上述混合气体的吹入仅用氧气来进行精炼。
6.根据权利要求1所述的含铬熔液的精炼方法，其特征在于，在上述第3步骤中，进一步随着熔液中的[C]浓度的降低，使容器内的压力顺次阶段地减压来进行精炼。
7.根据权利要求1所述的含铬熔液的精炼方法，其特征在于，在上述第3步骤中，以使上述混合气体的吹入仅供给隋性气体、或者随着熔液中的[C]浓度的降低使上述混合气体中的氧气供给比率缓慢降低、或者在上述混合气体中的氧气比率降低后仅供给惰性气体的任一种方式进行精炼。
8.根据权利要求1所述的含铬熔液的精炼方法，其特征在于，上述精炼容器内开始真空抽气后，吹入惰性气体、氮气等非氧化性气体或它们的混合气体，废气中的氧浓度达到7vol％或7vol％以下后，将上述混合气体吹入上述真空精炼容器内开始精炼。
9.根据权利要求1所述的含铬熔液的精炼方法，其特征在于，在上述第3步骤中，熔液中的[C]浓度达到0.08或0.008％以下后，使容器内的压力恢复至400托(53kPa)或400托(53kPa)以上，其后底吹混合气体，将该混合气体的吹入速度取为每吨熔液0.4Nm3/分或0.4Nm3/分以上来进行真空精炼，由此达到超低碳。
10.根据权利要求9所述的含铬熔液的精炼方法，其特征在于，在上述第3步骤后，使容器内的压力恢复至400托(53kPa)或400托(53kPa)以上，其后底吹混合气体，使吹入的混合气体中的氧气比率在30％或30％以下，使容器内的压力减压至100托(13kPa)或100托(13kPa)以下来进行精炼。
11.一种含铬熔液的精炼装置，其特征在于，在含铬熔液的精炼装置中，顺次配置真空精炼容器、设在真空精炼容器上部的合金·辅助材料添加装置、废气冷却器、真空阀、1级或多级喷射泵式真空排气装置、水密封式真空泵，并且具有使从上述水密封式真空泵中排出的废气的一部分返回到上述水密封式真空泵的上游侧的真空度控制用压力调节阀。
12.根据权利要求11所述的含铬熔液的精炼装置，其特征在于，设有通过调节上述真空度控制用压力调节阀的阀开度，使从上述水密封式真空泵中排出的废气的一部分返回到上述水密封式真空泵的废气流路的上游侧，来控制上述真空容器内的真空度的装置。
13.根据权利要求11所述的含铬熔液的精炼装置，其特征在于，设如下提高真空精炼容器的真空度的装置在上述1级或多级喷射泵式真空排气装置和上述水密封式真空泵的排气侧与上述废气冷却器的某上述真空精炼容器侧之间配置真空阀，真空精炼的处理开始前，使上述真空阀呈关闭状态，使上述喷射泵式真空排气装置和上述水密封式真空泵预先成为真空，在与真空精炼的处理开始的同时，使上述真空阀呈打开状态。
14.根据权利要求11所述的含铬熔液的精炼装置，其特征在于，设有在真空精炼容器内，在真空下，在精炼中，添加合金·辅助材料时，预先调节上述真空度控制用压力调节阀的阀开度，使废气流量的10％或10％以下返回到上述水密封式真空泵的上游侧，立即调节上述真空精炼容器内的真空度的装置。
15.根据权利要求11所述的含铬熔液的精炼装置，其特征在于，设置具有密封上述合金·辅助材料添加装置的下部的添加孔的密封阀的密封装置，并且在上述密封阀的下部，使模拟氧枪与上述密封装置一体地设置或与上述密封装置连动并可升降地设置。
16.根据权利要求15所述的含铬熔液的精炼装置，其特征在于，在上述合金·辅助材料添加装置的下部的添加孔的内壁与上述模拟氧枪的间隙，设置了吹出密封气体的密封孔。
17.根据权利要求11所述的含铬熔液的精炼装置，其特征在于，在上述合金·辅助材料添加装置的下部设置了具有冷却功能的中盖。
18.根据权利要求11所述的含铬熔液的精炼装置，其特征在于，在精炼装置系统内设置了在上述废气冷却器的后段、通过测定至少废气中的水蒸汽湿度或者水蒸汽分压之一、可检测漏水的漏水检测装置。
19.根据权利要求11所述的含铬熔液的精炼装置，其特征在于，在上述1级或多级喷射泵式真空排气装置和上述水密封式真空泵的后段，配置与它们连接、附带于气体换气装置的回水贮水槽。
20.根据权利要求19所述的含铬熔液的精炼装置，其特征在于，在上述回水贮水槽的上部，设有具有不被固定设置的隔断盖的水密封盖。
21.根据权利要求20所述的含铬熔液的精炼装置，其特征在于，上述水密封盖的质量满足下述(1)式(W1+W2)×9.8＞P×S (1)其中，W1隔断盖的质量(kg)W2放在隔断盖上的重锤的质量(kg)P作用于回水贮水槽内部的最大气体压力(Pa)S可动的隔断盖的内面水平面投影的最大面积(m2)。
22.根据权利要求20或21所述的含铬熔液的精炼装置，其特征在于，上述水密封盖的水封高度满足下述(2)式H-L＞9.8×103×P (2)其中，H水密封盖的隔断盖的侧壁的外侧的外筒的高度(m)P作用于回水贮水槽内部的最大气体压力(Pa)L水密封盖中的内筒-外筒间的密封水流路的高度(m)。
全文摘要
本发明提供了一种在含铬熔液的脱碳精炼中可以缩短精炼需要的时间、降低精炼成本的精炼方法及其精炼装置，在减压下或者大气压下和减压下，将含有氧气的气体吹入含铬钢液中进行脱炭精炼的含铬熔液的精炼方法，其特征在于，具有使容器内成为400托(53kPa)～大气压范围的压力吹入氧气的第1步骤，使容器内减压至250～400托(33～53kPa)吹入氧气的第2步骤，和使容器内减压至250托(33kPa)或250托(33kPa)以下吹入气体的第3步骤；另外，还是超低碳含铬钢液的精炼方法和其装置，其特征在于，进行直至第3步骤的第1次减压精炼后，使容器内的压力恢复至400托(53kPa)或400托(53kPa)以上，其后，将底吹气体的吹入速度取为每吨熔液0.4Nm
文档编号C21C5/35GK1556865SQ0281846
公开日2004年12月22日 申请日期2002年9月20日 优先权日2001年9月20日
发明者山下幸介, 中尾隆二, 田中智昭, 五十岚昌夫, 吉野浩一郎, 角真, 一郎, 二, 昌夫, 昭 申请人:新日本制铁株式会社, 日铁机械设备设计株式会社