JPH0339412A - 溶融金属の精錬方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、取鍋等の精錬用容器内において、溶融金属の
脱りん、脱硫、脱ガスをより効率よ〈実施できる精錬方
法に関するものである。

（従来の技術） 溶融金属の精錬に際し、脱りん、脱硫、脱ガスの速度を
向上させるための手段としては、大きく攪拌することが
有効であるため、従来からガス攪拌やインペラー攪拌等
が採用されていた。

しかし、ガス攪拌において攪拌力を増強するにはガス流
量の増加や真空系の設置が必要である。

また、ガス攪拌は場面の揺動が激しいため、フリーボー
ドを高くする必要があるが、フリーボードを高くしても
スプラッシュのために地金の付着が著しいなどの問題が
あり、必然的に攪拌力の大きさに制限がある。

また、インペラー攪拌では、ガスの吹込みは不要である
が、耐火物製のインペラーを高温の溶融金属中に挿入し
て高速で回転するため耐久性に問題があり、インペラー
の頻繁な交換が必要であった。そのため、比較的低温（
１３００−１５００″Ｃ）（７）溶融金属では通用例が
あるものの、１５５０°Ｃ以上の溶融金属では適用でき
ない。

そこで、これらの問題・を克服するための手段として電
磁攪拌を利用するものが提案されている。

その第１は、例えば特開昭５８−３４１２５号公報に開
示されているように、容器底部に移動磁界装置を設置す
ると共に、該部分にガス体又はガスと精錬剤の混合物を
供給し、移動磁界の溶鉄流動力によってガス気泡を微細
化して分散させることによる精！！Ｉ（脱ガス、脱介在
物、脱硫、脱りん）効果を狙ったものである。

また第２は、特開昭５３−１０２２１２号公報、同６２
−１２７４１７号公報、同６２−２３５４１６号公報、
同６２−２３８３２１号公報、同６２−２８７０１１号
公報、同６３−４５３１６号公報等に開示されているよ
うに、容器外周に回転磁界装置を設置し、容器内の溶融
金属を回転させて攪拌混合を行うものである。

この攪拌方法では溶融金属は剛体運動をしており、介在
物の凝集等については良好である。また、スラグメタル
の混合を促進する場合は、邪魔板や邪魔棒を溶融金属内
に設置してスラグの巻込みを強制的に引き起こさせるこ
とにより極めて良好な反応速度が得られる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、前記した電磁攪拌を利用するものは次の
ような問題がある。

■　容器底部に移動磁界を印加する方法一般に工業的に
用いられる容器は、溶融金属が非常に高温であるという
理由から、鉄製容器の内側に耐火煉瓦を張った状態で用
いられる。

特に容器の底部は、熔融金属の流出を防ぐ必要があるた
めに厚みを大きく（通常３０ｃ１１１以上）とり、しか
も鉄皮があるために移動磁界の磁束を容器内の溶融金属
まで到達させるためには移動磁界の周波数を１〜５Ｈｚ
と小さくする必要がある。移動磁界の電磁力によって攪
拌される溶融金属の流速は、移動磁界の周波数と磁極の
極間距離に比例するため、前記したように周波数を低下
させた場合、磁束の移動と溶融金属の移動との間のすべ
りを考慮すると、溶融金属の流速を０．８ｍ／ｓｅｃ以
上とすることは極めて困難である。

また、容器底部に移動磁界を印加する場合、電磁力によ
る回転運動が容器間の溶融金属の上部に伝達するまでの
時間が著しく長くなり、処理時間の延長につながる。

更に、容器底部へ移動磁界を設ける場合は、磁界の印加
面積及び印加半径が大きくとれないため回転力のトルク
が十分に得られないという問題がある。

■　容器外周に回転磁界印加装置を設置する方法この方
法によってスラグメタルの攪拌を促進し、溶融金属の脱
硫・脱りんを高効率に行うためには、先に挙げた一連の
発明から判るように邪魔板・邪魔棒が必要であり、これ
らの邪魔部材は反応性の高い脱硫又は脱りんフラックス
と激しく衝突するために著しく高い溶損速度を示す。

また、容器の内壁耐火物も高速で移動するフラックスと
長時間接触するため、非常に速く溶損し、取鍋補修時間
の増加や、取鍋の保有数増加などの問題が生じる。

本発明は上記した従来の問題点を解決するためになされ
たものであり、従来にない強攪拌力を有効に溶融金属に
印加することにより、溶融金属の脱りん・脱硫・脱ガス
を短時間に行なえる方法を提供することを目的としてい
る。

（課題を解決するための手段） 本発明者は、先ず溶融金属の流速立上がり時間ｔ６を調
査すべく、取鍋内に回転磁界を印加後の溶融金属表面の
流速が定常値になるまでの立上がり時間ｔｏを測定した
ところ、底部へ電磁力を印加した場合は、外周へ印加し
た場合よりも１０倍以上の時間がかかり、処理時間の点
から不適当であることがわかった。

これは、底部への電磁力印加が溶融金属のごく一部にし
か作用しないため、底部の回転力が上部へ伝達するのに
時間がかかるためである。

次に溶融金属の脱硫速度を調査すべく、回転磁界印加中
の取鍋内溶融金属の流速が定常になった後に、上方から
脱硫フランクス１０ｋｇ／ＴＯＮ（８０％Ｃａｂ、２０
％ｃａＦｚ）を投入し、脱硫速度を測定した。

脱硫速度は、底部へ電磁力を印加する方法が邪魔板なし
で外周へ電磁力を印加する方法の２０倍、邪魔板ありで
外周へ電磁力を印加する方法の３倍の値を得た。邪魔板
ありの場合の外周への電磁力印加は脱硫速度が大きくな
ると下部への電磁力印加の方が優れているという結果が
得られた。これは下部へ電磁力を印加した場合には、第
６図に示すようにスラグが取鍋の中央へ集められ、さら
に中心に集中した渦によって溶融金属中の全体へ分散し
ているためと考えられる。

これに対し、外周への電磁力印加は邪魔板６をつけてス
ラグを分散させても、溶融金属の流れが剛体運動である
ため、第７図に示すように分散したスラグが溶融金属の
上部にしか分散しないため脱硫速度が劣ったと考えられ
る。

なお、このことは脱ガスについても同様で、スラグの代
わりに気泡が巻込まれる。

本発明は上記した調査の結果得られた知見に基ついてな
されたものであり、その第１は、精錬用容器内の溶融金
属に該容器の外側面から回転磁界を印加し、溶融金属を
攪拌することによってＩ＃錬する電磁攪拌による精錬方
法において、容器の外側面から容器内の溶融金属に印加
する電磁力又は磁界の移動速度を、容器の上部側に対し
て下部側を大きくすると共に、更に溶融金属に精錬剤を
供給することを要旨とするものである。

また第２の本発明は、前記第１の本発明方法において、
溶融金属の全体又は一部を減圧状態となすことを要旨と
するものである。

更に第３の本発明は前記第１又は第２の本発明方法にお
いて、電磁攪拌に加えてガス攪拌を併用することを要旨
とするものである。

本発明において容器の外周に設けた電磁力印加装置によ
って印加する電磁力を上部側より下部側を大きくするの
は、溶融金属の流速を定常値に立上げるためには、上下
方向全体に攪拌する必要があり、溶融金属製錬の場合に
は、下部の回転速度を上部よりはやくする必要があるた
めである。

（実　施　例） 以下本発明方法を添付図面に示す実施例に基づいて説明
する。

その１） 第１図は取鍋１の外周部に、その上下方向に３分割した
回転移動磁界印加装置（以下「印加装置」と略す）２１
〜２．を設置した例を示したものであり、初期には３つ
の印加装置２１〜２３の磁界を同一速度、同一電力で取
鍋１内の溶融金属に印加させた。

そして、その後印加装置２．の電力を初期の１／２印加
装置２！の電力を初期のまま、印加装置２３の電力を初
期の２倍としたところ、取鍋ｌ内の場面形状は、第２図
（イ）に示す初期の状態から同図（ロ）に示す如くにな
った。

この状態下において下記の条件で脱硫処理をしたところ
第３図に示すように底部から攪拌した時の２倍、外周か
ら同一電力で攪拌したときの４倍の脱硫速度を得た。

〔脱硫条件〕

取　　　　鍋：　２５０ＴＯＮ 電磁場電磁カニ　２００ｋｗ　Ｘ　３　（初期）溶鋼温
度：　１６２０°Ｃ フラックス＝８０％Ｃａｂ、２０％ＣａＦｚ　　１０ｋ
ｇ／ＴＯＮその２） その１）と同じ印加装置２．〜２．を設置した２５０Ｔ
ＯＮ取鍋ｌを第４図に示すように減圧可能なチェンバー
３に導入後Ｉ　Ｔｏｒｒまで減圧した。

そして、初めの３０秒間に２００に−の電力を印加装置
２．〜２３に印加して全体の溶鋼流動を確保し、３０秒
後に印加装置２．の電力を１１００ｋ　、印加装置２、
の電力を４００ｋｗに変更して１０〜２０分間脱炭処理
を行った。

更に脱炭処理中に、取鍋１内の溶鋼４にＡｒガスのバブ
リング（２Ｎ　ｍ”／ａ＋ｉｎ）を追加して実施した。

なお第４図中、５はランスを示す。

これらの場合について夫々サンプリングにより脱ガス速
度定数を求めた結果を第５図に示す。

この第５図よりわかるように、ガス攪拌を併用すること
により７分間の処理にて炭素濃度２０ｐρ繭の極低炭素
鋼を溶製できた。

（発明の効果） 以上説明したように本発明方法により、溶融金属の脱り
ん、脱硫、脱ガスの処理効率を著しく高めることが可能
となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法に使用する回転移動磁界印加装置の
設置位置説明図で、（イ）は平面図、（ロ）は正面図、
第２図は処理中の場面形状の説明図で、（イ）は初期、
（ロ）は製錬中、第３図は処理中の硫黄濃度の移動を示
す図、第４図は第２及び第３の本発明方法の説明図、第
５図は処理中の炭素濃度の時間的変化を示す図、第６図
は底部に電磁力を印加させたときのスラグの分散挙動を
示す図、第７図は外周部に電磁力を印加させたときの第
６図と同様の図である。 １は取鍋、２Ｉ〜２３は回転移動磁界印加装置、３はチ
ェンバー、４は）容鋼、５はランス。 （ロ） 第３図 ！６Ｆ１６（分）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）精錬用容器内の溶融金属に該容器の外側面から回
   転磁界を印加し、溶融金属を攪拌することによって精錬
   する電磁攪拌による精錬方法において、容器の外側面か
   ら容器内の溶融金属に印加する電磁力又は磁界の移動速
   度を、容器の上部側に対して下部側を大きくすると共に
   、更に溶融金属に精錬剤を供給することを特徴とする溶
   融金属の精錬方法。
2. （２）請求項１記載の精錬方法において、溶融金属の全
   体又は一部を減圧状態となすことを特徴とする溶融金属
   の精錬方法。
3. （３）請求項１又は２記載の精錬方法において、電磁攪
   拌に加えてガス攪拌を併用することを特徴とする溶融金
   属の精錬方法。