JPH02501148A - 取鍋に含まれる溶鋼を加熱するための方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 取鍋に含まれる溶鋼を加熱するための方法１豆二１１ 本発明は、移送用取鍋ｆｔｒａｎｓｆｅｒ　１ａｄｌｅ）または同様な容器の溶 鋼の温度を制御するための方法に関する。

本発明は、特に、鋼を製鋼炉から湯出しした後に溶鋼を移送用取鍋の中で加熱す ることができる方法に関する。

従来の製鋼工程においては、溶融鉄およびスクラップは、塩基性酸素炉または電 気アーク炉において鋼に精錬される０次に、溶鋼は、更に処理するとともに移。

送するために、耐火物をライニングした取鍋に湯出しされる。鋼は、次に取鍋か ら連続鋳造機またはインゴットモールドに注入される。鋼の連続鋳造においては 、鋼を連続鋳造機に注入するときに、鋼が適正な温度にあることが重要である。

しばしば、製造の遅延により、溶鋼を入れた取鍋が、所要の温度よりも低い温度 で連続鋳造機に到達する。連続鋳造のために、鋼の温度を所望の温度に上げるこ とができない場合には、鋼を入れた取鍋は、連続鋳造機から退けなければならず 、冷却した鋼は次にインゴットモールドに注がれる。取鍋の鋼をこのように退け る場合には、鋳造機を止めることになり、製造速度の低下と、コストの上昇を招 く。

数多くの製鋼業者は、通常よりも遥かに高い温度で精錬路から取鍋に鋼を渇出し することにより、鋼が連続鋳造機に到着するときに冷却し過ぎるという危険性を 低減させることを試みている。このような方法は、路ＷＩ錬ココスト上昇させる とともに、精錬路と取鍋の耐火物の寿命を短くすることになる。

別の製鋼業者は、取鍋の上部に装着される電気ヒータまたは燃料燃焼バーナを使 用することにより、取鍋内の溶鋼に熱を更に供給することを試みている。かかる 補助加熱システムの費用および作動コストは、著しく高いものとなる。

溶鋼に熱を加えるために数人の製造業者が試みた別の方法は、組合わせたときに 発熱化学反応を起こす材料を鋼に加えるものであった。このような方法の例が、 米国特許第２，５５７，４５８号、第４，１８７，１０２号、第４．２７８，４ ６４号および日本国特許第５９−８９７０８号（１９８４年）に記載されている 。上記した米国特許に記載の方法においては、組合わせたときに激しい発熱化学 反応を起こして鋼の温度を上げるアルミニウムまたはシリコンと酸素とを、精錬 路の溶鋼に同時に加える。精錬取鍋を包囲することにより、激しい発熱化学反応 により溶鋼が飛散しかつこぼれるのを防止することができる。精錬取鍋はまた、 アルミニウムおよびシリコンの添加によって生ずる多量の酸化アルミニウムおよ び酸化珪素を取込んでいるスラグを含んでいる。

上記した日本国特許ｙｈ　５９−８９７０８号（１９８４年）に記載のように、 鋼を加熱するための化学反応を取鍋の鋼に適用する場合には、飛散即ちスプラッ シュ（５ｐｌａｓｈ）および撹流（ｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅ）を抑制することがで きるようにするために余分な空間高さくｆｒｅｅｂｏａｒｄ）を有するよう取鍋 を大型に形成し、或いは過剰な撹流および飛散を防止するために浅く浸漬した酸 素ランス（ｌａｎｃｅ）を収容して、不活性攪拌ガスを酸素ランスの直下の取鍋 の底部の多孔れんがまたは羽口を介して噴射するように取鍋を大型に形成するこ とが必要となる。また、このような方法は、取鍋の底部にガス導管を装着した多 孔れんがまたは羽口を設けることが必要となる。多孔。

れんがおよび羽口は、突然故障を起こし、溶鋼が取鍋から漏洩して、安全上重要 な問題を引き起こすことが知られている。更に、日本国特許第５９−８９７０８ 号に記載の、不活性ガス系および多孔れんがまたは羽口を設置し、整備しかつ作 動させるには、かなりの費用を要することになる。日本国特許に記載の方法はま た、酸素を注入する前に、不活性ガスを取鍋の底部を介して噴射して、アルミニ ウムまたはシリコンを溶鋼全体に均一に分散させることが必要となる。

え豆旦旦１ 本発明の目的は、移送用取鍋または同様な容器の溶鋼を加熱する方法を提供する ことにある。

本発明の別の目的は、取鍋の底部に対する構造上の変更を必要としない、取鍋の 溶鋼を加熱する方法を提供することにある。

本発明の更に別の目的は、連続鋳造鋼への多量の有害なアルミニウムまたはシリ コン酸化物の混入を引き起こさない、取鍋の溶鋼を加熱する方法を提供すること にある。

本発明の別の目的は、標準的な移送用取鍋に、かつ、現存する連続鋳造施設の殆 どに容易に適用することができる、取鍋の溶鋼を加熱する安全、有効かつ低コス トの方法を提供することにある。

上記目的は、溶鋼の表面下に複数の酸素含有ガス流を導入し、かつ、酸素含有ガ ス流による被酸化性燃料（ｏｘｉｄｉｚａｂｌｅ　ｆｕｅｌ）の酸化により取鍋 の溶鋼の温度を・所定のレベルまで上げるのに十分な量のアルミニウムまたはシ リコンのような被酸化性燃料を溶鋼に添加することにより、取鍋に含まれる溶鋼 を加熱する方法によって達成することができることがわかった。

区ｎ胚臭」ｄ見」 第１図は本発明の方法において使用される装置を示す鋼移送用取鍋の断面図であ る。

ましい　ｒ伊の！日 第１図は、本発明の方法を実施するのに使用される装置の好ましい実施例を示す 、取鍋１は、種々の場所にクレーンによって溶鋼を移送するのに製鋼業者が使用 する、通常の耐火物ライニング取鍋である。取鍋１には、取鍋１からの溶鋼の取 出しを制御するように、取鍋のノズル３の下に摺動ゲートバルブ２が配設されて いる。取鍋１は、再加熱しながら溶鋼を収容するのに好ましい容器であるが、他 の耐火物ライニング容器も使用することができる。

気体酸素を導入するのに使用される消耗性ランス４が、取鍋１のほぼ中央におい てクレーン（図示せず）によって取鍋の上方に配置されている。ランス４の浸漬 ｒＨｚＩよ、取鍋の溶鋼の深さの１５％と４０％との間、好ましくは深さの約３ ０％に保持される。第２の非消耗性ランスフィ″−ダ５が、第１図に示すように 取鍋１の上方の一方の側に配置され、取鍋１の溶鋼に、制御することができる量 のアルミニウムのような被酸化性燃料をワイヤ６の形態で導入するのに使用され るようになっている。この燃料はまた、塊、ロッドまたはベレットのような別の 形態で加えることもできる。燃料は、酸素が導入される位置にできるだけ接近し て導入される。

本発明の方法は、実質上、（１）十分な被酸化性燃料が常に溶鋼に存在すること を保証し、（２）溶鋼中で燃料と十分に反応して十分な熱を発生させるのに十分 な量の複数の酸素含有ガス流を溶鋼の表面下に導入し、かつ、（３）取鍋の溶鋼 の温度を均一にするとともに、混入物を浮上させるように非反応性ガスで鋼を撹 拌することからなる。

日本国特許第５９−８９７０８号（１９８４年）に記載されているように、単一 の出口浸漬ランスを介して酸素含有ガスを導入する従来の試みは、取鍋の中の鋼 に制御不能な撹流を引き起こし、スプラッシュを生ずるとともに、安全性を損な うことになる。

第１図に示す消耗性ランス４は、１９８７年８月１４日に提出された同時継続の 米国特許出願第０７７０８８．４４９号に更に説明されており、中央の支持部材 １１を包囲し、かつ、保護耐火性コーティング１２内に収納された複数の並列酸 素導管１０を備えている。消耗性ランス４はまた、非反応性ガスを、並列酸素導 管１ｏを介してまたは中央の支持部材の別の導管（図示せず）を介し。

て溶鋼中に導入するようになっている。ランス４内で使用される並列導管のサイ ズと数は、必要とされる酸素の導入量と速度に依存する。複数の酸素導管と中央 支持部材は、キャスタブル（ｃａｓｔａｂｌｅ）耐火材１２の中に収納されてい る。キャスクプル耐火材を導管に結合するために、固定部材を使用することがで きる。

消耗性ランスの−の好ましい実施例においては、小径のチューブ（図示せず）が 、アルゴンのような非反応性ガスを運ぶように、中央の支持部材１１の中心を下 方へ延びている。この実施例においては、非反応性ガスは、酸素含有ガス流が溶 鋼に入る位置と実質上同じ位置のランス４の底部で溶鋼に入る。あるいは、非反 応性ガスは、マニホールド１３で酸素含有ガスと混合することができ、この場合 には、中央の非反応性ガスチューブは除去することができる。

非反応性ガスは、消耗性ランス４を介して溶鋼に導入されるので、日本国特許ｙ ７ｈ　５ｓ−ａ９ｙｏｓ号に教示さ獣ているような、取鍋の底部に多孔れんがま たは羽口を配設する必要性を除去することができる。非反応性弗を防止するのに 使用される。

上記したように、本発明の方法、上記装置を使用して、（１）十分な非酸化性燃 料が常に溶鋼に存在することを保証し、（２）溶鋼中で燃料と十分に反応して十 分な熱を発生させるのに十分な量の複数の酸素含有ガス流を溶鋼の表面化に導入 し、かつ、（３）取鍋の溶鋼の温度を全体にわたって均一にするように非反応性 ガスで鋼を攪拌するものである。

本発明の方法の効率に影響を及ぼす因子は、酸素流量と、全酸素消費量と、ラン スの構成と、燃料の種類および有効性と、酸素注入の深さと、非反応性ガスの攪 拌処理である。

加熱速度は、酸素流量の一次関数であり、正味の温度ゲイン（ｇａｉｎ）は、全 酸素消費量の一次関数である。

加熱速度が１４−２２℃／分（２５−４０°Ｆ／分）となる最大０．６３内ｍ’ 　／分／メートルトン（２０ｓｃｆｍ／ＮＴ）　という高酸素流量は、小さなパ イロットプラントの８．２メートルトン（９トン）取鍋において達成することが できるが、より大きな取鍋において達成することができる酸素流量は、許容する ことができる鋼浴の撹流と酸素流動系が給送することができる酸素流量との双方 によって拘束を受ける。大きい取鍋における正味のトン当りの熱損失をより小さ なものとすることにより、５．６℃／分（１０°Ｆ／分）という目標を、０．１ ９内ｍ”　／分／メートルトン（６ｓｃｆｍ／ＮＴ）の酸素吹込み速度で達成す ることができる。この流量により、例えば、８分で、アルミニウムを添加し、酸 素を吹込み、化学反応を制御し、撹拌した後に２８℃（５０°Ｆ）の正味のゲイ ンを得るのに必要であると考えられる４４℃（８０°Ｆ）という総ゲインが可能 となる。これらの工程に関しては、約料の有効性に太き（依存する。アルミニウ ムおよびシリコンはいずれも有効な燃料であるが、アルミニウムは酸素単位量当 りの発熱量がより大きいので、好ましい燃料である。シリコンにより得られる再 加熱速度（ｒｅｈｅａｔ　ｒａｔｅｓ）は、アルミニウムの場合よりも、酸素単 位量当り約３０％少なかった。燃料は、溶鋼の表面下にワイヤとして添加するの が好ましいが、塊、ロッドまたは他の物理的な形態として加えても、同様な結果 が得られる。酸素の吹込み前に必要なアルミニウムの全量を加えて試験を行なう とともに、幾つかの試験をアルミニウムの殆どを吹込みの際に添加することによ って行なった。これら２つの方法により、十分なアルミニウムが浴に存在する限 りは、同様な再加熱速度が得られた。酸素の吹込みの際に十分なアルミニウムが 常に存在するようにするために、酸素の添加前にアルミニウムを添加するのが好 ましい、しかしながら、再加熱処理の時間を最少にしなければならないときには 、アルミニウムの一部または全部は、吹込みの際に加えることができる。必要な 燃料の量は、使用される酸素の量に比例する。８．２メートルトン（９−ＮＴ） の加熱（ｈｅａｔ）および酸素に対する燃料の理、論比率に関する実際の結果の 概要は次の通りである。

＞　、０８ｋ　Ｇ、　＞　、４０９６Ｍｎ　Ｓｉ　Ｏ，０５９５０，０７１９＞ 、ｏａ零ｃ、　＞、４ｏｘ　Ｍｎ　Ａｌ　Ｏ，０８８５０，０９３５≧、ｏａｘ 　ｃ、＜　、４０零Ｍｎ　Ａｌ　Ｏ，１１２４０，０９３５＜、０３ｋＳｉ ランスは、取鍋の溶鋼の深さの１５９６乃至４０９６浸積するのが好ましい、非 反応性ガスによる攪拌が不十分であると、耐火物と鋼の品質とに対して有害とな る温度の層状分布（ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　５ｔｒａｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ） が生じ、一方、不必要な攪拌は熱損失を招くことになる。酸素含有ガスが溶鋼に 導入される時間の一部の時間だけ非反応性ガスで攪拌するのが好ましい。

本発明をより詳細に例示するとともに、本発明の実施の態様を例示するために、 以下の実施例を列挙する。

！１１吐工 鋼板等級の溶鋼２６８．１８０ｋｇ　＋５９０，０００１ｂｌ　を取鍋において 再加熱した。再加熱する前の鋼の温度は、１６２３℃（２９５３°Ｆ）であり、 鋼の分析値は、０．０４％Ｃ１０，３０％Ｍｎ、０、００７％Ｐ、０．０１８％ Ｓ、　０．００８％Ｓｉおよび０．０８４％Ａ１であった。４本チューブのラン スを、浴中１．５ｍ（約５フイート）の位置に降下させ、酸素とアルゴンの混合 物を約スプラッシュは生じなかった。酸素の流速は、４２．５ｎｍ”　７分（１ ５００ｓｃｆｍ）であり、アルゴンランスは０、　ｌｎｍ”７分（４ｓｃｆｍ） であった、アルミニウムのワイヤを、吹込みの際に浴に供給した。吹込みの際の アルミニウムの全供給量は、２０４．５ｋｇ　ｆ４５０１ｂｌであった。吹込み 後の鋼の温度は、１６５４℃（３０１０°Ｆ）であり、鋼の分析値は、０．０４ ％Ｃ１０，２７％Ｍｎ　、　０．００７％Ｐ、０．０１９％Ｓ、０．００６％Ｓ ｉおよび０．０７７％Ａｌであった。　０．２５ｎｍ”　７分（９ｓｃｆｍ）で アルゴン撹拌を９０秒間行なった後の温度は、１６４６℃（２９９５＠Ｆ）で、 攪拌中の損失は５．６℃／分（１０”　Ｆ／分）であった、更に２分間撹拌した 後の温度は１６４２°Ｃ（２９８７＠Ｆ）で、損失は２．２℃／分（４°Ｆ／分 ）であり、更に２分間撹拌した後１６３６℃（２９７７°Ｆ）で、損失は２．８ ℃／分（５°Ｆ／分）であった。

洛中の鋼の温度は均一であるあることがわかった。

吹込みの開始から最初のポスト（ｐｏｓｔｌアルゴンの撹拌後までの正味の温度 ゲインは、２３℃（４２°Ｆ）即ち５．８℃／分（１０，５°Ｆ７分）であった 。

！」１九ユ」。

撹拌後の鋼の温度は、１５９８°Ｃ（２９０９”　Ｆ）であった、鋼の分析値は 、０．０３％Ｃ１０，２２％ｕｎ　、　０．００８％　Ｐ、０．０１４％Ｓ、０ ．００１％Ｓｉおよび０．０６４％Ａｌであった。４本チューブ下させ、酸素と アルゴンの混合物を約６分間吹込んだ、吹込み操作において、ランスを１５．２ ｃｍ／分（６インチ／分）の速度で降下させた。再加熱中はスプラッシュは生じ なかった。酸素の流速は、４２．５ｎｍ’　７分（１５００ｓｃｆｍ）であり、 アルゴンの流速は０．１ｎｍ”７分（４ｓｃｆｍｌ　であった。３４５ｋｇ　（ ８７０１ｂｌのアルミニウムのワイヤを、吹込みの間、浴に供給した。吹込み後 の鋼の温度は、１６３５℃（２９７５°Ｆ）であり、鋼の分析値は、０．０３％ Ｃ，０，２２％Ｍｎ　、　０．００８％Ｐ、　０．０１５％Ｓ、　０．００１％ Ｓｉおよび０．０４５％Ａ１であった。別のアルゴンランスを用いて０．２３ｎ ｍ”　７分（８ｓｃｆｍ）でアルゴン撹拌を２−１７２７２分間ボンした後の温 度は１６２５℃（２９５７”　Ｆ）で、損失は１．３℃／分（２，３”　Ｆ／分 ）であった。この温度降下は、このアルゴン流量の割には低く、浴の温度は均一 となっていることがわかった。再加熱の開始から最初のポストアルゴンの撹拌後 までの正味の温度ゲインは、３０．６℃（５５°Ｆ）即ち５℃／分（９”Ｆ／分 ）であった。

国際調査報告

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．複数の酸素含有ガス流を、溶鋼の表面下てで耐火物ライニングから十分な距 離だけ離隔した制限を受けない反応領域に導入し、かつ、酸素含有ガス流による 被酸化性燃料の酸化により溶鋼の温度を所定のレベルまで上げるのに十分な量の 被酸化性非炭素質燃料を反応領域に導入することを特徴とするオーブントップの 耐火物ライニング取鍋に含まれる溶鋼を加熱する方法。
2. ２．被酸化性燃料がアルミニウムまたはシリコンを含むことを特徴とする請求の 範囲第１項に記載の方法。
3. ３．被酸化性燃料がワイヤの形態をしていることを特徴とする請求の範囲第１項 に記載の方法。
4. ４．非反応性ガスが酸素含有ガスと混合されることを特徴とする請求の範囲第１ 項に記載の方法。
5. ５．酸素含有ガスが取鍋の溶鋼の深さの１５乃至４０％のところに位置する複数 の場所で導入されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
6. ６．非反応性ガスが酸素含有ガス流と実質上同じ位置で溶鋼に導入されることを 特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
7. ７．酸素含有ガスが実質上一定の深さに保持されている出口を有する消耗性ラン スを介して導入されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。