【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及制造属于杂质元素的氧、氮、硫的含量少的钢水的精炼方法，详细地说，涉及在rh真空脱气装置的真空槽中将氢气或包含氢气的非活性气体作为等离子体气体照射到钢水的精炼方法。
技术介绍
1、众所周知，钢铁材料中的非金属夹杂物对材料特性、质量产生不良影响。另外，氧化物系的非金属夹杂物在连续铸造中引起浸入式喷嘴的堵塞，由于铸造速度的减少而导致生产率降低，或者在最坏的情况下不得不中断铸造。作为非金属夹杂物，可举出钢水脱氧时生成的氧化物系的脱氧生成物、钢中合金元素的硫化物、氮化物等。为了减少这些非金属夹杂物(以下也简称为“夹杂物”)的量，重要的是尽可能地减少钢水中的氧、氮和硫，为此,过去进行了各种努力。
2、对于钢水中的氧，通过添加铝(al)、硅(si)这样的脱氧剂，将钢水中的溶解氧固定为al2o3、sio2。生成的氧化物系夹杂物利用与钢水的比重差，通过钢水的气体搅拌处理、rh真空脱气装置中的环流处理等来实现上浮去除。然而，目前不能分离去除所有的氧化物系夹杂物，氧化物系夹杂物不可避免地残留在钢水中。
3、对于钢水中的氮，通过真空脱气设备中的真空处理来减少。然而，钢水中的氮除了受到作为表面活性元素的氧、硫的影响以外，难以避免由来自真空体系外的大气卷入而引起的吸氮，目前不能稳定地达到低浓度的氮水平。
4、对于钢水中的硫，通过添加cao系助熔剂、cao－al2o3系助熔剂(添加脱硫剂)来减少。例如，在钢包精炼炉中的钢包精炼中，通过从钢包底将氩气吹入钢水中并进行搅拌，促进钢包内的钢水与cao－al2o3系助
5、另外，在rh真空脱气装置中，有向在真空槽内环流的钢水中添加cao系助熔剂或cao－al2o3系助熔剂从而进行脱硫的方法。进而，也有将氩气这样的非活性气体作为输送用气体从顶吹喷枪向在真空槽内环流的钢水投射(喷吹)cao系助熔剂或cao－al2o3系助熔剂从而进行脱硫的方法。然而，在这些方法中，钢水与助熔剂的反应时间不充分，难以有效地得到低位的硫浓度的钢水。
6、然而，作为减少金属中的杂质的精炼技术，已知利用氢等离子体。由于等离子体内的温度达到数千度以上，所以等离子体气体中的氢气成为原子或离子状态，成为非常活性的状态。通过将其照射到钢水表面，可以期待仅通过通常的氢气照射无法达到的优异的精炼效果。即，通过下述(5)式至(7)式的反应，能够快速去除钢水中的氧、氮、硫。
7、2h+[o]＝h2o……(5)
8、xh+[n]＝nhx……(6)
9、yh+[s]＝hys……(7)
10、这里，[o]表示钢水中的氧，[n]表示钢水中的氮，[s]表示钢水中的硫。
11、除了能够将钢水中的氧、氮和硫分别以h2o、nhx和hys的形式作为气体去除到体系外之外，由于在去除氧时(脱氧时)不产生夹杂物，所以可以得到清洁性高的钢。
12、作为利用这样的氢等离子体的高纯度金属的精制技术，在专利文献1中公开了在使用氢等离子体进行金属的熔融时用于减少金属中的氧、氮或碳的等离子体气体中的氢浓度、炉内压力的优选范围。
13、现有技术文献
14、专利文献
15、专利文献1：日本专利第4305792号公报
技术实现思路
1、然而，在将上述专利文献1的技术应用于工业规模的炼钢工序时存在以下问题。
2、在专利文献1所记载的实施例中记载了在等离子体溶解炉中处理数十g至数十kg水平的金属时的精炼效果。然而，在工业规模的炼钢工序中，需要处理超过100吨的钢水，难以向钢水整体照射等离子体气体。因此，专利文献1的公开技术中有可能无法得到快速的杂质去除效果。为了得到快速的杂质去除效果，重要的是不仅要使等离子体条件适当，还要使钢水侧的流动条件适当，高效地进行氢等离子体处理。
3、另外，在专利文献1的公开技术中没有规定赋予氢等离子体的对象的金属量、金属量与等离子体气体流量的关系。因此，假定如下情况：即使适当地控制等离子体气体组成、气氛压力，但等离子体气体流量、氢量相对于金属量不足，无法得到充分的杂质减少效果。进而，专利文献1不是对已经熔融的铁赋予氢等离子体的技术，还具有利用等离子体对对象金属进行加热熔融的作用。因此，即使像炼钢工序那样对已经熔融的钢应用所公开的等离子体气体条件也有可能无法得到同样的期待效果。
4、本专利技术是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种精炼方法，其在炼钢工序的rh真空脱气装置中，使向钢水赋予氢等离子体时的脱氧、脱氮、脱硫的精炼反应快速进行，高效地制造杂质少的高纯度钢水。
5、用于解决上述问题的本专利技术的主旨如下。
6、[1]一种钢水的精炼方法，在使收容于钢包内的钢水向rh真空脱气装置的真空槽环流而进行精炼的工序中，对在上述rh真空脱气装置的真空槽内环流的钢水的表面进行从设置于上述真空槽内的等离子体发生装置将氢气或包含氢气的非活性气体作为等离子体气体在下述(1)式的条件下照射的等离子体处理，通过该等离子体处理来减少钢水中包含的选自氧、氮、硫中的1种或2种以上的元素的含量。
7、
8、这里，gp为等离子体气体的流量(nm3/分钟)，(h2)为等离子体气体中的氢气浓度(体积％)，q为在真空槽内环流的钢水的环流量(吨/分钟)。
9、[2]根据上述[1]所述的钢水的精炼方法，其中，使用下述(2)式算出在上述真空槽内环流的钢水的环流量。
10、
11、这里，q为在真空槽内环流的钢水的环流量(吨/分钟)，gc为环流用气体的流量(nm3/分钟)，d为rh真空脱气装置的潜管的内径(m)，p0为环流用气体的吹入位置的压力(托)，p为真空槽内的压力(托)。
12、[3]根据上述[1]或[2]所述的钢水的精炼方法，其中，照射上述等离子体气体的在上述真空槽内环流的钢水的表面流速满足下述(3)式和(4)式的关系。
13、
14、
15、这里，v为在真空槽内环流的钢水的表面流速(m/分钟)，gp为等离子体气体的流量(nm3/分钟)，π为圆周率，l为上升侧潜管和下降侧潜管的中心间的距离(m)，q为在真空槽内环流的钢水的环流量(吨/分钟)，ρ为钢水的密度(kg/m3)，h为真空槽内的钢水高度(m)，d为真空槽的内径(m)。
16、[4]根据上述[1]～[3]中任一项所述的钢水的精炼方法，其中，在收容于钢包内的钢水的表面漂浮的炉渣中，铁氧化物的浓度与锰氧化物的浓度的合计为5质量％以下。
17、[5]根据上述[1]～[4]中任一项所述的钢水的精炼方法，其中，通过上述等离子体处理，同时减少钢水中包含的氧、氮、硫这三种元素的含量。
18、根据本专利技术，能够对在rh本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种钢水的精炼方法，在使收容于钢包内的钢水向RH真空脱气装置的真空槽环流而进行精炼的工序中，对在所述RH真空脱气装置的真空槽内环流的钢水的表面进行等离子体处理，通过该等离子体处理来减少钢水中包含的选自氧、氮、硫中的1种或2种以上的元素的含量，所述等离子体处理是从设置于所述真空槽内的等离子体发生装置将氢气或包含氢气的非活性气体作为等离子体气体并在满足下述(1)式的条件下照射而进行的，
2.根据权利要求1所述的钢水的精炼方法，其中，使用下述(2)式算出在所述真空槽内环流的钢水的环流量，
3.根据权利要求1或2所述的钢水的精炼方法，其中，被照射所述等离子体气体的、在所述真空槽内环流的钢水的表面流速满足下述(3)式和(4)式的关系，
4.根据权利要求1～3中任一项所述的钢水的精炼方法，其中，在收容于钢包内的钢水的表面漂浮的炉渣的、铁氧化物的浓度与锰氧化物的浓度的合计为5质量％以下。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的钢水的精炼方法，其中，通过所述等离子体处理来同时减少钢水中包含的氧、氮、硫这三种元素的含量。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种钢水的精炼方法，在使收容于钢包内的钢水向rh真空脱气装置的真空槽环流而进行精炼的工序中，对在所述rh真空脱气装置的真空槽内环流的钢水的表面进行等离子体处理，通过该等离子体处理来减少钢水中包含的选自氧、氮、硫中的1种或2种以上的元素的含量，所述等离子体处理是从设置于所述真空槽内的等离子体发生装置将氢气或包含氢气的非活性气体作为等离子体气体并在满足下述(1)式的条件下照射而进行的，
2.根据权利要求1所述的钢水的精炼方法，其中，使用下述(2)式算出在所述真空槽内环...
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