JPH0116585B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は、精錬炉において精錬の完了した取鍋
内の溶鋼をさらに簡易的に精練する方法に関す
る。 （従来の技術） 連続鋳造の普及、高速化に伴ない製鋼炉から連
続鋳造設備への溶鋼供給についての時間的な制約
は極めて厳しいものになつてきており製鋼時間の
短縮等余裕のない操業形態とならざるを得ない。 製鋼時間を短縮する方法としては、この製鋼炉
での作業終了時の分析結果の確認を行なわず作業
未期に採取した試料の分析結果より判断する方法
がとられるがこの場合あくまでも予測による成分
未確認出鋼となるため溶鋼が規格である成分値を
満足しないことがある。さらにこの成分は、二次
的な精錬設備を用いても短時間でもつて規格内に
することが不可能であり規格を満足できないとい
うことのために後工程の連続鋳造に給湯できず、
鋳造作業を中断する等の重大な事態の発生を招
く。従つて、従来より特開昭53−149826号公報に
示す如く、取鍋底部のガス吹込孔からガスを吹込
んで溶鋼を撹拌しつつ保護壁を設けて、該保護壁
内に供給管を介して酸化反応剤を添加しつつ、酸
素吹込管より酸素ガスを吹付けて溶鋼を加熱する
方法（以下単に取鍋内酸素吹精法と称する）が提
案されている。 この取鍋内酸素吹精法は、取鍋保護壁内の溶鋼
に酸化反応剤を添加しつつ、酸素吹込管より酸素
ガスを吹付けてこの酸化反応によつて取鍋内の溶
鋼を加熱するために、酸化反応剤である添加Al、
Si、Ti、Mn等の単なる酸化にとどまらず本来溶
鋼中に含有された有価元素、あるいは溶鉄自体の
酸化損失の急増を招き、さらに、この酸化に伴つ
て鋼中にAl₂O₃等の多量の酸化物系介在物が増加
して鋼の品質をも阻害する。また、従来の方式で
は、単なる酸化加熱は行なえるが溶鋼のＣ、Si、
Mn等の成分調整を合わせ行ない得ない等の欠点
を有している。 （発明が解決しようとする問題点） 本発明は、前述した如き従来法の欠点である溶
鋼中の有価元素および溶鉄自体の酸化損失の防止
を図るとともに、酸化昇熱による鋼中介在物の増
加を招くことがなく、しかも溶鋼の成分制御を昇
熱と合せ効果的に行ない得る取鍋精錬法を提供す
ることにある。 （問題点を解決するための手段） 本発明の前記の問題点は取鍋の底部より不活性
ガスを吹込み溶鋼を撹拌しつつ、該取鍋内に浸漬
管を挿入して、浸漬管内の溶鋼表面にランスを介
して酸化性ガスを吹付ける取鍋内溶鋼の精錬法に
おいて、前記ランスとして内管及び外管からなる
二重管ランスを用い、内管に酸化性ガス、外管に
不活性ガスを供給し、且つ内管からの酸化性ガス
の吐出圧P₁と外管からの不活性ガスの吐出圧P₂
をP₁＜P₂にするとともに、吹酸条件に応じて該
浸漬管内に酸化反応剤を添加することを特徴とし
た簡易取鍋精錬法によつて解決される。 以下本発明による簡易取鍋精錬法について述べ
る。 本発明者等は、発明の完成に先だつて、前述し
た従来の取鍋内酸素吹精法の操業実験と、さら
に、この吹精法の改良について検討と実験を重ね
た結果、溶鋼表面に吹付ける酸化性ガスの条件に
よつて添加される酸化反応剤、あるには溶鋼との
酸化反応の状態が異なることを知見し得た。 すなわち、溶鋼表面に酸化性ガスを吹付けるに
際して、転炉等で使用される先端の広がつたラバ
ールノズルを用いて圧力エネルギーを速度エネル
ギーに効果的に変換して溶鋼を激しく撹拌する通
常の吹精では溶鋼面に到達する酸素ガスの速度は
上吹ランス孔径送酸量、上吹ランス先端から溶鋼
面までの距離（以下単にランスギヤツプという）
により異なるがマツハ２〜４となり酸素ガスジエ
ツトにより衝突面の溶鋼は激しく飛散し取鍋から
逸脱するとともに、溶鉄および溶鋼中の有価元素
の酸化が促進される。 又酸素ガスの吹出速度を遅くするため上吹ラン
スの孔径を大径化する方法もあるが該ランスが高
価になりかつランス昇降装置も大規模となるとと
もに、高速流による吹精と同様に溶鋼の広域面の
酸化反応を招くことから前述した如き、溶鉄およ
び有価元素の損失を抑制できない。また、酸化性
ガスの吹込管として単管を用いた先細ノズルの使
用は、理論的にノズル先端の吐出圧力が高圧でも
ガスの出口速度は音速を超えることはなく、該先
細ノズルを使用した上吹ランスでは吹込まれた酸
素ガスによつて取鍋内溶鋼の飛散が少なくなる利
点を有する。 しかしながら前記先細ノズルを使用する最大の
欠点はランスノズルから噴出する酸素ガスがノズ
ル出口で周囲に膨張し上吹ランス下部の溶鋼面に
到達しない酸素ガスが多いことである。このため
酸素ガスを多く供給しなくてはならない。又溶鋼
に到達しなかつた酸素は取鍋耐火物や取鍋蓋の耐
火物を酸化し溶損するとともに、広域面酸化反応
による溶鉄および有価元素の酸化損失を招くこと
をも知見した。 このように、既に精錬炉において精錬の完了し
た溶鋼の再昇熱をはかりあるいは溶鋼中に含有さ
れているＣ、Si、Mn等の元素を酸化除去して成
分を制御するには、既存溶鋼の品質（成分、介在
物）を阻害することなく行なうことが重要であ
る。 本発明者等は、前述の知見を基に、取鍋内の酸
素性ガスの吹付けによる精錬法について鋭意検討
した結果、酸化性ガス吹精により既清浄溶鋼の品
質が劣化するという従来の難点を排除しうる取鍋
内溶鋼の酸化性ガス吹付け精錬法を開発した。 即ち、取鍋内溶鋼の酸化性ガスの吹付けに際し
て、酸化性ガス流の外周に、該酸化性ガス流を充
分に包囲する例えばArあるいは窒素等の不活性
ガス流を形成しうる内管及び外管からなる二重管
ランスを用いることによつて、取鍋に浸漬した保
護壁（以下単に浸漬管と称する）内を不活性雰囲
気（O₂分圧の低減）にすると共に、二重管ラン
スの内管から供給される酸化性ガスを溶鋼表面の
一箇所に集中して吹付けることによつて、添加さ
れた例えばAl、Mg、Ca、Siの単体もしくは合金
鉄からなる酸化反応剤の確実で安定した選択酸化
反応を行ない得るようにした。 かくして包囲ガスによる酸化性ガスの集中吹付
けを行なうと共に取鍋底部からの不活性ガス及び
包囲ガスにより浸漬管内を不活性雰囲気（低O₂
分圧）とすることによる相乗効果によつて、溶鋼
中の有価元素の酸化損失の抑制と選択酸化反応を
効果的に行なうことができ、その結果溶鋼中の介
在物（金属酸化物）の増加を抑制して溶鋼の昇熱
はかることができるものである。 また、溶鋼の昇熱に際して、溶鋼中の含有元素
であるAl、Ｃ、Si、Mn等が規格値から高く外れ
ている場合は、取付け酸化性ガスの直下近傍に添
加する例えばAl、Si等の単体、もしくはそれら
の合金鉄からなる酸化反応剤を減量するかあるい
は酸化性ガスを増量して、前記溶鋼中の外れ元素
を酸化防去すべく、鋼の品質規格に適合するまで
酸化性ガスの吹付けを行ない、この吹付けに伴な
つて低目外れとなつた元素についてはその元素の
合金鉄を添加することによつて成分調整する。こ
の合金鉄については、取鍋底部から吹込まれる不
活性ガスの攪拌力を利用して成分の均一溶解を図
ることができる。 このように、溶鋼の昇熱、あるいは昇熱と成分
制御を行なうには、吹酸条件として第３図に示す
如く、吹付け酸化性ガス中の総酸素量Fo₂をFo₂
＝kW（Ｗは酸化反応剤投入量、ｋは定数とし、
ｋ＝１の時にＷが酸化するに要する必要Fo₂にな
るものとする）とし、ｋ値を0.5〜1.0とすること
によつて昇熱を行ない、一方ｋ値を1.1〜2.0とす
ることによつて昇熱と成分制御を行なう。 なお第３図は純Al投入のｋ値を示し、過酸化
領域は、溶鋼の急激な反応を伴ない溶鉄中の介在
物の増加を招く不適領域を示す。 なお、酸化性ガスとしては、酸素あるいは酸素
にAr、N₂、CO₂ガスのいずれかもしくはこれ等
の混合物を添加したガスを用いるが一度に吹付け
る酸素吹精量が増加する際には、前記の不活性ガ
スを混合すると選択反応が安定するので望まし
い。 次に、本発明による簡易取鍋精錬法を図面に示
す一実施例に基づいてさらに詳述する。 第１図に示す如く、取鍋１の底部よりガス吹込
孔２を通じて不活性ガスを吹込み、吹込孔２直上
の溶鋼表面上に存在するスラグ等の酸化物３を除
去し合金添加槽５と集じん管４に連通した浸漬管
７を浸漬させ、吹込孔２から不活性ガスを継続し
て流しつつ溶鋼３を攪拌し、酸素ガスを第２図に
示す如く内管６ａと外管６ｂからなる二重管ラン
ス６により溶鋼面に吹付ける。この酸素ガスの吹
付けは、該二重管ランス６の内管６ａに酸素、あ
るいは酸素に不活性ガスを混合したガス等を供給
し、スペーサー６ｃを介して設けられた外管６ｂ
には、Ar、N₂等の不活性ガスを供給して内管６
ａから流出する酸化性ガス流を包囲する状態で行
なわれその際内管６ａからの酸化性ガスの吐出圧
P₁と外管６ｂからの不活性ガスの吐出圧P₂が必
ずP₁＜P₂となるように設定し、しかもP₂／P₁を
1.2〜3.0とすることによつて選択酸化反応を安定
して行なうことができる。P₂／P₁が1.2よりも小
さくなると外管６ｂからの不活性ガスの、酸化性
ガス流の包囲が弱く、逆に、P₂／P₁が３よりも
大きくなると外管６ｂからの不活性ガスの反動乱
流が大きくなり、いずれの場合も溶鉄、および有
価元素の酸化損失が増加し、しかも必要以上の不
活性ガスの使用は、コスト上昇をもたらす結果と
なり不利である。また、溶鋼の成分であるＣ、
Si、Mnの制御を行なう際には、単なる溶鋼の酸
化昇熱の場合よりも酸化反応剤を減量するかある
いは、酸化性ガスを増量することによつて溶鋼中
の高目外れ元素を鋼中の介在物を増加することな
く酸化除去できるが、前述の如くFo₂Nm³／min
＝kWとしｋ値を満足するＷ（酸化反応剤投入量
Kg／min）とFo₂（Ｎm³／min）として酸化性ガス
の吹付けを行なう。この酸化性ガスを溶鋼表面に
吹付ける条件として該表面からのランス高さＨを
50〜800mmとする必要があり、ランス高さＨがＨ
＜50mmでは、急激な攪拌によつて溶鋼のスピツテ
イング（飛散現象）が発生し溶鉄の酸化が促進さ
れるとともに浸漬管の損耗をも招く。Ｈ＞800mm
では酸化性ガス流を包囲する外管不活性ガス流の
包囲効果が低下し、吹付けガス流の集中吹精効果
の低下から溶鉄および有価元素の酸化と溶鋼中へ
の介在物の増加を招く。このためにランス高さ
は、50〜800mmとすることが望ましく、好ましく
は200〜500mmがよい。 （実施例） 次に、本発明による簡易取鍋精錬法を350Tの
取鍋溶鋼の昇熱、昇熱と成分制御に用いた結果を
表−１に従来法として単なる酸素吹付けと比較し
て示すが、明らかに本法が取鍋内の溶鋼の昇熱、
成分調整を効果的に行なうことができるととも
に、吹精後の溶鋼品質を阻害することもなく、そ
の吹付目的に応じた吹付け精錬の制御性の優れた
簡易精錬法である。

【表】 （発明の効果） 以上述べた如く、本発明によれば、溶鋼中の有
価元素および溶鉄自体の酸化損失を防止して、酸
化昇熱を図り、また、溶鋼中の成分調整を容易に
行なうことができ、しかもこれ等の作業を溶鋼の
介在物増加による品質阻害を招くことなく可能と
なるものであるから、本発明は極めて効果的な簡
易精錬法である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による簡易取鍋精錬法の一実施
例の断面図、第２図は第１図における二重管ラン
スの断面図、第３図は本発明における酸化反応剤
の添加条件と吹酸条件との関係を示す図である。 １……取鍋、２……吹込孔、３……酸化物（ス
ラグ）、６……二重管ランス、７……浸漬管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 取鍋の底部より不活性ガスを吹込み溶鋼を撹
   拌しつつ、該取鍋内に浸漬管を挿入して、浸漬管
   内の溶鋼表面にランスを介して酸化性ガスを吹付
   ける取鍋内溶鋼の精錬法において、前記ランスと
   して内管及び外管からなる二重管ランスを用い、
   内管に酸化性ガス、外管に不活性ガスを供給し、
   且つ内管からの酸化性ガスの吐出圧P₁と外管か
   らの不活性ガスの吐出圧P₂をP₂／P₁で1.2から3.0
   とし二重管ランス高さを50〜800mmにするととも
   に、吹酸条件に応じて該浸漬管内に酸化反応剤を
   添加することを特徴とした簡易取鍋精錬法。