TWI816421B

TWI816421B - 鋼水的精煉方法

Info

Publication number: TWI816421B
Application number: TW111120952A
Authority: TW
Inventors: 原田晃史; 中井由枝
Original assignee: 日商杰富意鋼鐵股份有限公司
Priority date: 2021-06-23
Filing date: 2022-06-07
Publication date: 2023-09-21
Also published as: TW202302869A; WO2022270225A1

Abstract

本發明的課題在於在製鋼步驟的RH真空脫氣裝置中，使向鋼水賦予氫電漿時的脫氧、脫氮、脫硫等精煉反應迅速地進行，效率良好地製造雜質少的鋼水。本發明的鋼水的精煉方法中，於使用RH真空脫氣裝置1對收容於澆桶內的鋼水3進行精煉的步驟中，於在RH真空脫氣裝置的真空槽內回流的鋼水的表面，進行將氫氣或包含氫氣的惰性氣體作為電漿氣體於滿足下述（1）式的條件下照射的電漿處理，降低鋼水中所含的選自氧、氮、硫中的一種或兩種以上的元素的含量。於（1）式中，G _P是電漿氣體的流量（Nm ³/min），(H ₂)是電漿氣體中的氫氣濃度（體積%），Q是於真空槽內回流的鋼水的回流量（ton/min）。 G _P×(H ₂)/Q≧0.1……（1）

Description

鋼水的精煉方法

本發明是有關於一種製造作為雜質元素的氧、氮、硫的含量少的鋼水的精煉方法，詳細而言，本發明是有關於一種於RH真空脫氣裝置的真空槽中，將氫氣或包含氫氣的惰性氣體作為電漿氣體向鋼水照射的精煉方法。

已知鋼鐵材料中的非金屬夾雜物一般會對材料特性或品質造成不良影響。另外，氧化物系的非金屬夾雜物於連續鑄造中引起浸漬噴嘴的堵塞，於由鑄造速度的減少導致的生產性下降或最壞的情況下不得不中斷鑄造。作為非金屬夾雜物，可列舉鋼水脫氧時生成的氧化物系的脫氧產物或鋼中合金元素的硫化物、氮化物等。為了降低該些非金屬夾雜物(以下，亦簡稱為「夾雜物」)的量，重要的是極力降低鋼水中的氧、氮及硫，先前進行了各種各樣的措施。

關於鋼水中的氧，藉由添加如鋁(Al)或矽(Si)般的脫氧材料，將鋼水中的溶解氧固定為Al₂O₃或SiO₂。所生成的氧化物系夾雜物利用與鋼水的比重差，藉由鋼水的氣體攪拌處理或RH真空脫氣裝置中的回流處理等實現上浮去除。然而，現狀是無法分離去除全部的氧化物系夾雜物，無法避免氧化物系夾雜物於鋼水中的殘留。

關於鋼水中的氮，藉由真空脫氣設備的真空處理來實現降低。然而，鋼水中的氮除了受到作為界面活性元素的氧或硫的影響之外，難以避免由來自真空系統外的大氣捲入所引起的吸氮，現狀是無法穩定地達成低濃度的氮水準。

關於鋼水中的硫，藉由添加CaO系焊劑或CaO-Al₂O₃系焊劑(添加脫硫劑)來實現降低。例如，於澆桶精煉爐的澆桶精煉中，藉由自澆桶底將氬氣吹入至鋼水中進行攪拌，促進澆桶內的鋼水與CaO-Al₂O₃系焊劑的反應，使硫向焊劑側(爐渣側)移動，從而實現鋼水中硫的降低。然而，於此種澆桶精煉爐中的處理中，由於利用石墨電極進行電弧加熱，因此會發生碳向鋼水中的熔入，難以應用於如極低碳鋼般的鋼種。

另外，於RH真空脫氣裝置中，有藉由向於真空槽內回流的鋼水中添加CaO系焊劑或CaO-Al₂O₃系焊劑來進行脫硫的方法。進而，亦有藉由將如氬氣般的惰性氣體作為搬送用氣體，自頂吹噴槍向於真空槽內回流的鋼水投射(吹附)CaO系焊劑或CaO-Al₂O₃系焊劑來進行脫硫的方法。然而，該些方法中，鋼水與焊劑的反應時間並不充分，難以有效率地獲得低位的硫濃度的鋼水。

且說，作為降低金屬中的雜質的精煉技術，已知有氫電漿的利用。由於電漿內的溫度達到數千度以上，因此電漿氣體中的氫氣成為原子狀態或離子狀態，成為非常活性的狀態。藉由將其向鋼水表面照射，可期待僅藉由通常的氫氣照射無法實現的優異的精煉效果。即，藉由下述所示的(5)式至(7)式的反應，可迅速地將鋼水中的氧、氮、硫去除。

2H+[O]=H₂O……(5)

xH+[N]=NH_x……(6)

yH+[S]=H_yS……(7)

此處，[O]表示鋼水中的氧，[N]表示鋼水中的氮，[S]表示鋼水中的硫。

不僅可將鋼水中的氧、氮及硫以H₂O、NH_x及H_yS的形式分別作為氣體向系統外去除，而且於去除氧時(脫氧時)不產生夾雜物，因此可獲得清潔性高的鋼。

作為此種利用了氫電漿的高純度金屬的精製技術，於專利文獻1中揭示了：於使用氫電漿進行金屬的熔融時，用於降低金屬中的氧、氮或碳的電漿氣體中的氫濃度或爐內壓力的較佳範圍。

[現有技術文獻]

[專利文獻]

專利文獻1：日本專利第4305792號公報

但是，於將所述專利文獻1的技術應用於工業規模的製鋼步驟中，存在以下的問題點。

於專利文獻1所記載的實施例中，記載了將數十g至數十kg水準的金屬於電漿熔解爐中進行處理時的精煉效果。然而，於工業規模的製鋼步驟中需要對超過100噸的鋼水進行處理，難以將電漿氣體向鋼水整體照射。因此，於專利文獻1的揭示技術中擔心無法獲得迅速的雜質去除效果。為了獲得迅速的雜質去除效果，重要的是不僅使電漿條件適當，而且使鋼水側的流動條件適當，效率良好地進行氫電漿處理。

另外，於專利文獻1的揭示技術中，未規定賦予氫電漿的對象的金屬量或金屬量與電漿氣體流量的關係。因此，設想如下情況：即便對電漿氣體組成或環境壓力適當地進行控制，電漿氣體流量或氫量相對於金屬量亦不足，從而無法獲得充分的雜質降低效果。進而，專利文獻1並非對已經熔融的鐵賦予氫電漿的技術，亦具有利用電漿對目標金屬進行加熱熔融的作用。因此，如製鋼步驟般，即便對已經熔融的鋼應用所揭示的電漿氣體條件，亦擔心無法獲得同樣的期待效果的可能性。

本發明是鑒於所述情形而成，其目的在於提供一種精煉方法，其於製鋼步驟的RH真空脫氣裝置中，使向鋼水賦予氫電漿時的脫氧、脫氮、脫硫的精煉反應迅速地進行，效率良好地製造雜質少的高純度鋼水。

用於解決所述課題的本發明的主旨如下所述。

[1]一種鋼水的精煉方法，於使收容於澆桶內的鋼水向RH真空脫氣裝置的真空槽回流而精煉的步驟中，於在所述RH真空脫氣裝置的真空槽內回流的鋼水的表面，自設置於所述真空槽內的電漿產生裝置，進行將氫氣或包含氫氣的惰性氣體作為電漿氣體於滿足下述(1)式的條件下照射的電漿處理，藉由所述電漿處理，降低鋼水中所含的選自氧、氮、硫中的一種或兩種以上的元素的含量。

此處，G_P是電漿氣體的流量(Nm³/min)，(H₂)是電漿氣體中的氫氣濃度(體積%)，Q是於真空槽內回流的鋼水的回流量(ton/min)。

[2]如所述[1]所述的鋼水的精煉方法，其中，使用下述(2)式算出於所述真空槽內回流的鋼水的回流量。

此處，Q是於真空槽內回流的鋼水的回流量(ton/min)，G_C是回流用氣體的流量(Nm³/min)，D是RH真空脫氣裝置的浸漬管的內徑(m)，P₀是回流用氣體的吹入位置處的壓力(torr)，P是真空槽內的壓力(torr)。

[3]如所述[1]或所述[2]所述的鋼水的精煉方法，其中，被照射所述電漿氣體的於所述真空槽內回流的鋼水的表面流速滿足下述(3)式及(4)式的關係。

此處，V是於真空槽內回流的鋼水的表面流速(m/min)，G_P是電漿氣體的流量(Nm³/min)，π是圓周率，L是上升側浸漬管的中心與下降側浸漬管的中心間的距離(m)，Q是於真空槽內回流的鋼水的回流量(ton/min)，ρ是鋼水的密度(kg/m³)，H是真空槽內的鋼水高度(m)，d是真空槽的內徑(m)。

[4]如所述[1]至所述[3]中任一項所述的鋼水的精煉方法，其中，收容於澆桶內的鋼水的表面所漂浮的爐渣中，鐵氧化物的濃度與錳氧化物的濃度的合計為5質量%以下。

[5]如所述[1]至所述[4]中任一項所述的鋼水的精煉方法，其中，藉由所述電漿處理，同時降低鋼水中所含的氧、氮、硫此三元素的含量。

根據本發明，可對利用RH真空脫氣裝置精煉的鋼水適當地實施氫電漿處理，其結果，可迅速地對雜質少的鋼水進行熔製，從而帶來工業上有益的效果。

1:RH真空脫氣裝置

2:澆桶

3:鋼水

4:爐渣

5:真空槽

6:上部槽

7:下部槽

8:上升側浸漬管

9:下降側浸漬管

10:回流用氣體吹入管

11:管道

12:原料投入口

13:電漿炬

圖1是表示於RH真空脫氣裝置中實施氫電漿處理的形態的一例的RH真空脫氣裝置的概略縱剖面圖。

以下，對本發明進行詳細說明。

關於本發明的鋼水的精煉方法，於使收容於澆桶內的鋼水向RH真空脫氣裝置的真空槽回流而精煉的步驟中，自設置於RH真空脫氣裝置的真空槽內的電漿產生裝置，將經電漿化的氫氣、或經電漿化的氫氣與惰性氣體的混合氣體作為電漿氣體向於真空槽內回流的鋼水的表面照射，藉由該電漿氣體的照射而將鋼水中的選自氧、氮、硫中的一種或兩種以上的元素去除，從而降低其含量。於本說明書中，將氫氣或包含氫氣的惰性氣體作為電漿氣體向鋼水表面照射的情況稱為「電漿處理」或「氫電漿處理」。

圖1是表示於RH真空脫氣裝置中實施電漿處理的形態的一例的RH真空脫氣裝置的概略縱剖面圖。於圖1中，符號1為RH真空脫氣裝置，符號2為澆桶，符號3為鋼水，符號4為爐渣，符號5為真空槽，符號6為上部槽，符號7為下部槽，符號8 為上升側浸漬管，符號9為下降側浸漬管，符號10為回流用氣體吹入管，符號11為管道，符號12為原料投入口，符號13為電漿炬。真空槽5由上部槽6及下部槽7構成。另外，電漿炬13是構成電漿產生裝置的一部分的裝置，且是自其前端部向於真空槽內回流的鋼水3的表面照射電漿氣體來實施氫電漿處理的裝置。電漿炬13是貫通真空槽5的上部而設置，能夠於真空槽5的內部上下移動。

於RH真空脫氣裝置1中，藉由升降裝置(未圖示)使收容有鋼水3的澆桶2上升，使上升側浸漬管8及下降側浸漬管9浸漬於澆桶內的鋼水3中。然後，藉由與管道11連結的排氣裝置(未圖示)對真空槽5的內部進行排氣而對真空槽5的內部進行減壓，並且自回流用氣體吹入管10向上升側浸漬管8的內部吹入回流用氣體。若真空槽5的內部減壓，則澆桶內的鋼水3與大氣壓和真空槽內的壓力(真空度)之差成比例地上升，並流入至真空槽內。另外，澆桶內的鋼水3藉由由自回流用氣體吹入管10吹入的回流用氣體帶來的氣舉效應，隨著回流用氣體於上升側浸漬管8上升而流入至真空槽5的內部。作為回流用氣體，一般使用氬氣。

藉由壓力差及氣舉效應而流入至真空槽5的內部的鋼水3經由下降側浸漬管9而返回至澆桶2。將自澆桶2流入至真空槽5、其後自真空槽5返回至澆桶2的鋼水的流動稱為「回流」。如此，鋼水3形成回流，對鋼水3實施RH真空脫氣精煉。

即，鋼水3藉由在真空槽內暴露於減壓下的環境中，而鋼水中的氫或氮等氣體成分自與大氣接觸的狀態的平衡關係轉移至與減壓下的環境接觸的平衡關係。藉此，氫或氮自鋼水3移動至真空槽內的環境中，對鋼水3進行脫氣處理(脫氫處理及脫氮處理)。另外，由於鋼水3於澆桶2與真空槽5之間回流、即由於鋼水3受到強攪拌，因此在鋼水3藉由鋁等進行脫氧處理的情況下，可促進懸浮於鋼水中的、藉由脫氧處理而生成的氧化物系夾雜物自鋼水3向爐渣4的分離。

於本實施方式的鋼水的精煉方法中，澆桶內的鋼水3開始向真空槽5回流之後，將氫氣或包含氫氣的惰性氣體作為電漿氣體自電漿炬13向於真空槽內回流的鋼水3的表面照射。由於電漿內的溫度亦達到數千度以上，因此電漿氣體中的氫氣成為原子狀態或離子狀態，成為非常活性的狀態。藉由向鋼水表面照射原子狀態或離子狀態的活性氫，形成下述所示的(5)式、(6)式、(7)式的反應，可更進一步迅速地將鋼水中的氧、氮、硫去除。

2H+[O]=H₂O……(5)

xH+[N]=NH_x……(6)

yH+[S]=H_yS……(7)

於(5)式、(6)式、(7)式中，[O]表示鋼水中的氧，[N]表示鋼水中的氮，[S]表示鋼水中的硫。

產生電漿有各種各樣的方式，但如圖1所示，一般是使用電漿炬13產生電漿的方式。電漿炬13是主要使用直流電源，於氣流或水冷噴嘴等的作用下，以適於各種用途的形態，穩定且控制性良好地產生電弧電漿的裝置之一。

所述使用直流電源的電漿炬有非轉移型與轉移型。於非轉移型的電漿炬中，由於不需要於鋼水側設置電極，因此設備制約少，另外，設置費用低廉，就該觀點而言，較佳為使用利用直流電弧放電的非轉移型的電漿炬。

再者，電漿產生裝置只要是可設置於RH真空脫氣裝置1的真空槽內，且能夠向鋼水3穩定地供給氫電漿的形態，則方式並無特別限制。例如，亦可為如下方式：於RH真空脫氣裝置1的真空槽內設置產生交流電弧的電極，向該電極間供給氫氣或包含氫氣的惰性氣體，使氫氣或包含氫氣的惰性氣體電漿化。

作為電漿氣體，使用氫氣、或者混合了氫氣與惰性氣體而成的混合氣體。使用氫氣的理由在於，如上所述，藉由使氫氣電漿化，可直接將鋼水中的雜質去除。為了獲得迅速的雜質去除效果，較佳為於電漿氣體中混合0.5體積%以上的氫氣。電漿氣體中的氫氣濃度越高，雜質去除效果越上升，因此電漿氣體中的氫氣濃度的上限並無特別設定。作為惰性氣體，可使用氬氣或氦氣。

為了迅速地降低如鋼水中的氧、氮及硫般的雜質，需要將電漿氣體的流量、電漿氣體中的氫氣濃度及於真空槽內回流的鋼水的回流量此三個要素控制於適當的範圍內。

即，為了獲得迅速的雜質去除效果，不僅需要提高電漿氣體中的氫氣濃度，而且需要供給相對於送入至RH真空脫氣裝置1的真空槽5的鋼水量而言適當的氫氣量。具體而言，如下述(1)式所示，電漿氣體的流量(G_P)、電漿氣體中的氫濃度(H₂)及於真空槽內回流的鋼水的回流量(Q)此三個要素需要是滿足下述(1)式的關係的條件。另外，較佳為將三個要素的關係(G_P×(H₂)/Q)設為0.5以上，更佳為設為1.0以上。另一方面，若(G_P×(H₂)/Q)大於20.0，則為了解離或者電離電漿氣體中的氫而需要大的輸出功率。另外，伴隨於此的電漿炬13的損耗變得顯著，因此更佳為將(G_P×(H₂)/Q)設為20.0以下。

於(1)式中，G_P是電漿氣體的流量(Nm³/min)、(H₂)是電漿氣體中的氫氣濃度(體積%)，Q是於真空槽內回流的鋼水的回流量(ton/min)。再者，電漿氣體的流量的「Nm³/min」是表示電漿氣體的體積流量的單位，「Nm³」是指標準狀態下的電漿氣體的體積。於本說明書中，將電漿氣體的標準狀態設為0℃、1atm(101325Pa)。

於真空槽內回流的鋼水3的回流量(Q)受到回流用氣體的流量、真空槽內的環境壓力、上升側浸漬管的剖面積的影響。因此，對於該些條件的每一個，於實機的RH真空脫氣裝置1中測定均勻混合時間，將澆桶內的收容鋼水量除以根據所測定的均勻混合時間所求出的鋼水回流時間，藉此可求出鋼水3的回流量(Q)。此處，均勻混合時間可作為向上升側浸漬管的正下方的澆桶內的鋼水或真空槽內的鋼水中添加示蹤元素(例如銅、鎳等)，使自澆桶內按時間序列採集的成分分析用試樣的示蹤元素濃度的變動成為±5%以內所需的時間而求出。此時，鋼水回流時間成為均勻混合時間的約1/3，因此可將成為所獲得的均勻混合時間的1/3的時間用作鋼水回流時間。

另外，眾所周知，於真空槽內回流的鋼水3的回流量(Q)由下述(2)式所示的經驗性的回歸式求出，因此，較佳為使用下述(2)式求出於真空槽內回流的鋼水3的回流量(Q)。

於(2)式中，Q是於真空槽內回流的鋼水的回流量(ton/min)，G_C是回流用氣體的流量(Nm³/min)，D是RH真空脫氣裝置的浸漬管的內徑(m)，P₀是回流用氣體的吹入位置處的壓力(torr)，P是真空槽內的壓力(torr)。再者，「torr」是壓力單位，1torr為133.32Pa。再者，關於回流用氣體的流量，「Nm³」亦是指標準狀態下的回流用氣體的體積，將0℃、1atm(101325Pa) 設為標準狀態。

收容於澆桶內並進行氫電漿處理之前的鋼水3可自轉爐或電爐出鋼至澆桶2，並搬送至RH真空脫氣裝置1中。此外，亦可自轉爐或電爐出鋼至澆桶，經過加熱攪拌處理設備(有時稱為鋼包精煉爐(ladle furnace))等中的爐外精煉處理而被搬送至RH真空脫氣裝置1。

進行氫電漿處理之前的鋼水3可為未脫氧狀態，但亦可於進行氫電漿處理之前，向鋼水3供給如氫氣或丙烷般的還原氣體，對鋼水3進行預脫氧。藉由電漿處理前的利用還原氣體的預脫氧，可自鋼水中氧濃度下降了某種程度的狀態下開始電漿處理，因此可減輕基於所述(5)式的反應負載，使電漿處理時間短時間化。利用還原氣體實施預脫氧的時期可為RH真空脫氣裝置中的處理前，另外亦可為RH真空脫氣裝置中的精煉中的電漿處理前，亦可為所述時期中的任意時期。

另外，於重點進行鋼水中的氮及硫的去除的情況下，亦可於電漿處理前添加如鋁或矽般的脫氧材料來對鋼水3進行脫氧，預先降低鋼水中的氧濃度。在此情況下，鋼水中的氧濃度已經較低，因此由電漿處理帶來的脫氧效果有限。鋼水中的氧作為界面活性元素發揮功能，可阻礙自鋼水表面向氮氣、氮化氫、硫化氫的氣相(真空槽內環境)的脫離。然而，藉由利用鋁或矽進行的脫氧處理而使鋼水中的氧濃度處於低位，藉此可快速地獲得利用氫電漿去除鋼水中的氧、氮、硫等的效果。

電漿輸出功率(E)更佳為滿足下述(9)式。為了以高比例將氫氣解離為原子狀態，需要一定以上的輸出功率，但視導入的電漿氣體的流量或者電漿氣體中的氫濃度的不同，需要的輸出功率不同。對該些進行調查的結果可知，電漿輸出功率可滿足(9)式的關係。若增加輸出功率，則不僅對氫原子的解離比例增加，而且對氫離子的電離比例增加，因此雜質去除效果變得更顯著。另一方面，由於電力成本伴隨輸出功率增加而增加，因此只要藉由所要求的品質與成本的平衡來選擇電漿輸出功率即可。

E≧G_P×(1.5×(H₂)+11.5)...(9)

於(9)式中，E是電漿輸出功率(kW)。

另外，本發明者等人發現，於進行氫電漿處理時，藉由使真空槽內的鋼水流動適當，可更效率良好地降低鋼水中的雜質。

本發明者等人根據模擬RH真空脫氣裝置的數值計算或水模型實驗確認到，真空槽內的鋼浴流速不一樣，沿著真空槽5的內壁的流動快，真空槽5的鋼浴中央部的流動較壁面側慢。另一方面，由於氫電漿的照射位置為真空槽5的鋼浴中央部附近，因此認為為了提高氫電漿處理時的雜質去除效率，重要的是使真空槽內的鋼水流動適當。

因此，對電漿照射條件與在真空槽內回流的鋼水的表面流速的關係進行了評價。其結果可知，為了迅速地將鋼水中的雜質去除，藉由將真空槽內的鋼水的表面流速(V)設為滿足下述(3) 式的範圍內，有效率地進行利用氫電漿的雜質去除。

於(3)式中，V是於真空槽內回流的鋼水的表面流速(m/min)，G_P是電漿氣體的流量(Nm³/min)，π是圓周率，L是上升側浸漬管的中心與下降側浸漬管的中心間的距離(m)。

即，流速較沿著真空槽5的內壁的流動慢且所述真空槽內鋼浴中央部的區域大致可使用上升側浸漬管8的中心與下降側浸漬管9的中心間的距離來表示。相對於與吹入至真空槽內鋼浴中心部的電漿氣體的線流速相當的指標，認為藉由提高真空槽內的鋼水的表面流速(V)，可向鋼浴中央部的氫電漿照射部始終供給新的鋼水3，從而可迅速地將鋼水中的雜質去除。

於真空槽內回流的鋼水的表面流速(V)可利用下述(4)式求出。

於(4)式中，V是於真空槽內回流的鋼水的表面流速(m/min)，Q是於真空槽內回流的鋼水的回流量(ton/min)，ρ是鋼水的密度(kg/m³)，H是真空槽內的鋼水高度(m)，d是真空槽的內徑(m)。

在真空槽內的鋼水的表面流速(V)小於(3)式的右邊的情況下，向鋼浴中央部的氫電漿照射部的新的鋼水的供給及混合未進行，利用氫電漿的雜質去除效果變小。

根據以上內容，真空槽內的鋼水流動、即於真空槽內回流的鋼水的表面流速(V)較佳為(3)式的範圍。為了將於真空槽內回流的鋼水的表面流速(V)設為(3)式的範圍內，只要以滿足下述(8)式的方式，對在真空槽內回流的鋼水的回流量(Q；ton/min)及電漿氣體的流量(G_P；Nm³/min)進行控制即可。(8)式是由(3)式及(4)式所獲得的式，各變量與(3)式及(4)式相同。

於澆桶內的鋼水3的表面漂浮的爐渣4的成分中、特別是爐渣中的鐵氧化物及錳氧化物可成為向鋼水3的氧供給源。因此，較佳為將爐渣4的鐵氧化物的濃度與錳氧化物的濃度的合計設為5質量%以下，進而，理想的是設為3質量%以下，更理想的是設為1質量%以下。在鐵氧化物濃度與錳氧化物濃度的合計濃度高於5質量%的情況下，於電漿處理中同時進行自爐渣4向鋼水3的氧供給，無法充分地獲得雜質降低效果。

作為降低爐渣4的鐵氧化物或錳氧化物的方法，有效的是於RH真空脫氣裝置1中的處理開始前，對漂浮於鋼水上的爐渣4添加金屬鋁或鋁浮渣，利用鋁進行鐵氧化物或錳氧化物的還原。另外，亦有效的是將爐渣4自澆桶2中去除，其後，於澆桶內添加造渣劑，重新製造鐵氧化物或錳氧化物少的爐渣。

於氫電漿處理後，如鋁或矽般的脫氧材料向鋼水3的添加時期並無特別限定。例如，於氫電漿停止後，自大氣、爐渣4或澆桶耐火物向鋼水3供給氧，鋼水中的氧濃度上升。因此，較佳為於氫電漿處理後，自原料投入口12向鋼水3快速地添加如鋁或矽般的脫氧材料，將藉由氫電漿處理而降低的鋼水中氧濃度保持於低位。在除了需要調整如鋁或矽般的脫氧材料以外亦需要調整鋼水成分的情況下，於氫電漿處理後，將規定的合金鐵或純金屬自原料投入口12添加至回流的真空槽內的鋼水中。

另外，藉由氫電漿處理而鋼水中的氫濃度上升至數質量ppm以上，因此於氫電漿處理後，不照射氫電漿，將真空槽內的環境壓力設為10torr以下。而且，較佳為於10torr以下的減壓下，使鋼水3向真空槽5的回流持續5分鐘以上，降低鋼水中的氫濃度。

藉由如以上般的使用氫電漿處理的精煉方法，可將鋼水中的氧、氮及硫分別迅速地降低至20質量ppm以下。

[實施例]

於一次裝料的鋼水量為200噸以上且350噸以下的規模的實機中，使用圖1所示的RH真空脫氣裝置，進行了對自轉爐出鋼的鋼水實施氫電漿處理的試驗。自設置於RH真空脫氣裝置的真空槽的上部的利用直流電弧放電的非轉移型的電漿炬，使電漿氣體流量或電漿氣體中的氫濃度發生變化並向在真空槽內回流的鋼水的表面照射氫電漿。進而，使RH真空脫氣裝置的操作條件或鋼水組成(氧濃度、氮濃度、硫濃度等)發生變化。

於RH真空脫氣裝置中，於氫電漿處理的前後，自澆桶內的鋼水中採集成分分析用試樣，進行鋼水中氧濃度、氮濃度及硫濃度的分析，進行電漿處理效果的確認。電漿處理時間統一為大致15分鐘。再者，自轉爐出鋼後至電漿處理的期間，未添加鋁等脫氧材料。另外，鋼水向真空槽的回流量(Q)是使用(2)式算出。澆桶內爐渣的鐵氧化物濃度及錳氧化物濃度於RH真空脫氣裝置中的處理開始前，向澆桶內的爐渣添加鋁浮渣進行調整。

於表1中示出各試驗的試驗條件，於表2中示出評價結果。

[表1]

於本發明例中，藉由進行15分鐘的氫電漿處理，鋼水中的氧濃度、氮濃度及硫濃度同時且快速地降低至20質量ppm以下。關於自電漿處理的開始前至結束後的各個元素的去除率，鋼水中氧為95%以上，鋼水中氮為54%以上，鋼水中硫為21%以上。

另一方面，於不滿足本發明的條件的比較例中，即便於氫電漿處理後鋼水中的氧、氮及硫的降低亦不充分，氫電漿處理後的濃度的結果為任一元素均超過20質量ppm。關於自電漿處理的開始前至結束後的各個元素的去除率，鋼水中氧為91%以下，鋼水中氮為22%以下，鋼水中硫為9%以下而均為低位。