JPH0361315A - 極低炭素鋼の溶製方法 - Google Patents
極低炭素鋼の溶製方法Info
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- JPH0361315A JPH0361315A JP19270089A JP19270089A JPH0361315A JP H0361315 A JPH0361315 A JP H0361315A JP 19270089 A JP19270089 A JP 19270089A JP 19270089 A JP19270089 A JP 19270089A JP H0361315 A JPH0361315 A JP H0361315A
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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。
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]
この発明は、溶鋼の炭素濃度[C]が極重量のレベルに
なるように脱ガス処理する極低炭素鋼の溶製方法に係り
、特に、多孔質凝固金属(マツシュルーム)がガス吹き
込み口に付着することを防止する方法に関する。
なるように脱ガス処理する極低炭素鋼の溶製方法に係り
、特に、多孔質凝固金属(マツシュルーム)がガス吹き
込み口に付着することを防止する方法に関する。
[従来の技術]
近年、鋼材の高級化に伴い、炭素含有量を極微量に凋整
した極低炭素鋼の需要が高まり、これを迅速かつ安定に
溶製する技術が要望されている。
した極低炭素鋼の需要が高まり、これを迅速かつ安定に
溶製する技術が要望されている。
転炉工程においては、通常、溶鋼中炭素[C]が0.0
2〜0.04重量%の範囲に入ると出鋼する。更に、出
w4溶鋼を種々の精錬設備で脱炭処理し、所望の炭、a
濃度とする。極低炭素鋼は、炭素含有量が0.003重
量%以下と極微量のレベルを要求されるために、一般に
、大量の溶鋼を安定かつ効率よく溶製することが困難で
ある。このような背景から、溶鋼を効率よく脱炭する技
術として、RH脱ガス精錬が注目されている。
2〜0.04重量%の範囲に入ると出鋼する。更に、出
w4溶鋼を種々の精錬設備で脱炭処理し、所望の炭、a
濃度とする。極低炭素鋼は、炭素含有量が0.003重
量%以下と極微量のレベルを要求されるために、一般に
、大量の溶鋼を安定かつ効率よく溶製することが困難で
ある。このような背景から、溶鋼を効率よく脱炭する技
術として、RH脱ガス精錬が注目されている。
RH脱ガス法により極低炭素鋼を溶製する場合は、脱ガ
ス槽下部の1対の浸漬管を溶鋼中に浸漬し、溶鋼を鍋お
よび脱ガス槽の間で循環させつつ脱ガス処理する。すな
わち、RH脱ガス精錬においては、一方の浸漬管(上昇
管)に不活性ガスを吹き込み、見掛けの比重を減少させ
て溶鋼を上昇させ、鍋から脱ガス槽内に溶鋼を吸い上げ
る。槽内はガス排気されて減圧下にあるので、溶鋼中の
[C]と[0]とが反応して多量のCOガスが発生する
。脱炭反応により生じたCOガスは、上昇管に吹き込ま
れたアルゴンガスと共にスプラッシュを形成する。この
スプラッシュにより、溶鋼とガスとの接触面積が増大し
、更に脱炭反応が促進される。溶鋼は、槽内で脱ガス処
理された後に、他方の浸漬管(下降管)を介して鍋に返
戻される。
ス槽下部の1対の浸漬管を溶鋼中に浸漬し、溶鋼を鍋お
よび脱ガス槽の間で循環させつつ脱ガス処理する。すな
わち、RH脱ガス精錬においては、一方の浸漬管(上昇
管)に不活性ガスを吹き込み、見掛けの比重を減少させ
て溶鋼を上昇させ、鍋から脱ガス槽内に溶鋼を吸い上げ
る。槽内はガス排気されて減圧下にあるので、溶鋼中の
[C]と[0]とが反応して多量のCOガスが発生する
。脱炭反応により生じたCOガスは、上昇管に吹き込ま
れたアルゴンガスと共にスプラッシュを形成する。この
スプラッシュにより、溶鋼とガスとの接触面積が増大し
、更に脱炭反応が促進される。溶鋼は、槽内で脱ガス処
理された後に、他方の浸漬管(下降管)を介して鍋に返
戻される。
このような脱ガス(脱炭)処理中に、槽内に副原料およ
び合金材を投入添加し、溶鋼を所望の目標成分とする。
び合金材を投入添加し、溶鋼を所望の目標成分とする。
[発明が解決しようとする課題]
しかしながら、従来の溶製方法においては、処理の後半
に至ると脱炭速度が低下し、更に[C]を低減するには
長時間を要し、極低炭素鋼を安定かつ迅速に溶製するこ
とができない。
に至ると脱炭速度が低下し、更に[C]を低減するには
長時間を要し、極低炭素鋼を安定かつ迅速に溶製するこ
とができない。
第7図は、横軸にRH脱ガス法による処理時間をとり、
縦軸に処理溶鋼の炭素濃度[C]をとって、上昇管への
アルゴンガス吹き込み量を毎分3000〜500ONf
iの範囲で種々変更し、従来の脱ガス処理の各時期にお
ける[C]の推移について調べたグラフ図である。図中
にて、斜線領域、白丸、黒丸は、それぞれアルゴンガス
吹き込み量を毎分300ONN、4000rl。
縦軸に処理溶鋼の炭素濃度[C]をとって、上昇管への
アルゴンガス吹き込み量を毎分3000〜500ONf
iの範囲で種々変更し、従来の脱ガス処理の各時期にお
ける[C]の推移について調べたグラフ図である。図中
にて、斜線領域、白丸、黒丸は、それぞれアルゴンガス
吹き込み量を毎分300ONN、4000rl。
500ONNとした場合の結果を示す。図から明らかな
ように、処理前期(領域I)では溶鋼中[C]が急激に
減少するが、処理後期(領域■)では[C]の減少率が
大幅に低下する。[C]が領域■に至ると脱炭速度が小
さくなり、10〜20 ppmより更に低濃度レベルの
極低炭素鋼の領域まで脱炭するには長時間を要する。ま
た、図から明らかなように、上昇管へのアルゴンガス吹
き込み量は毎分400ONfiが最適であり、これより
少なくとも多くとも迅速な脱炭処理を行うことができな
い。これは、ガス吹き込み量が過剰になると、ガスの吹
き抜けが生じることに起因する。
ように、処理前期(領域I)では溶鋼中[C]が急激に
減少するが、処理後期(領域■)では[C]の減少率が
大幅に低下する。[C]が領域■に至ると脱炭速度が小
さくなり、10〜20 ppmより更に低濃度レベルの
極低炭素鋼の領域まで脱炭するには長時間を要する。ま
た、図から明らかなように、上昇管へのアルゴンガス吹
き込み量は毎分400ONfiが最適であり、これより
少なくとも多くとも迅速な脱炭処理を行うことができな
い。これは、ガス吹き込み量が過剰になると、ガスの吹
き抜けが生じることに起因する。
このため、上昇管へのアルゴンガス吹き込み量を増大す
ることにより、脱炭速度を向上させるには眼界がある。
ることにより、脱炭速度を向上させるには眼界がある。
第8図は、横軸に脱ガス槽及び鍋の間における溶鋼のサ
イクルタイムをとり、縦軸に上記領域Iの脱炭速度定数
Kcをとって、種々の処理条件下で両者の関係を調べた
グラフ図である。二こで、脱炭速度定数Kcとは、下記
(1)式で規定される脱炭の一次反応における指数をい
う。
イクルタイムをとり、縦軸に上記領域Iの脱炭速度定数
Kcをとって、種々の処理条件下で両者の関係を調べた
グラフ図である。二こで、脱炭速度定数Kcとは、下記
(1)式で規定される脱炭の一次反応における指数をい
う。
(d [C] / d t ) ”Kc [C]
”(1)図から明らかなように、溶鋼のサイクルタイム
が短くなると、脱炭速度定数に、が向上する。従って、
脱ガス槽による溶鋼環流量を増大化して、サイクルタイ
ムを短縮すると、溶鋼の脱炭反応を促進させることがで
きる。しかしながら、一般に、溶鋼環流量の増大化を図
ることは困難であり、脱炭速度を飛μ的に向上させるこ
とができない。
”(1)図から明らかなように、溶鋼のサイクルタイム
が短くなると、脱炭速度定数に、が向上する。従って、
脱ガス槽による溶鋼環流量を増大化して、サイクルタイ
ムを短縮すると、溶鋼の脱炭反応を促進させることがで
きる。しかしながら、一般に、溶鋼環流量の増大化を図
ることは困難であり、脱炭速度を飛μ的に向上させるこ
とができない。
第9図は、横軸にRH脱ガス槽の排気時間をとり、縦軸
にCOガス発生ffi CNI /分)および脱ガス槽
内の真空度(トール)をそれぞれとって、領域Iおよび
領域■におけるそれぞれの変化を調べたグラフ図である
。図から明らかなように、領域Iに比べて領域■のCO
ガス発生量が大幅に低下することがわかる。
にCOガス発生ffi CNI /分)および脱ガス槽
内の真空度(トール)をそれぞれとって、領域Iおよび
領域■におけるそれぞれの変化を調べたグラフ図である
。図から明らかなように、領域Iに比べて領域■のCO
ガス発生量が大幅に低下することがわかる。
第10図は、横軸にRH脱ガス処理時間をとり、縦軸に
脱炭反応速度定数KcおよびCOガスによる真空脱ガス
槽内の攪拌力Sをそれぞれとって、両者の関係について
それぞれ調べたグラフ図である。なお、脱炭反応速度定
数Kcは、下記(2)式に基づき3分間ごとにそれぞれ
求めた。
脱炭反応速度定数KcおよびCOガスによる真空脱ガス
槽内の攪拌力Sをそれぞれとって、両者の関係について
それぞれ調べたグラフ図である。なお、脱炭反応速度定
数Kcは、下記(2)式に基づき3分間ごとにそれぞれ
求めた。
[C]
−CCE o−e x p (−Kc−t) =12
)また、ガス攪拌力Sは、上記のCOガス発生量に基づ
き下記(3)式により求めた。
)また、ガス攪拌力Sは、上記のCOガス発生量に基づ
き下記(3)式により求めた。
S −(8,18x q x Tt /V、)x (i
n (1+ρ、・g −h/P)+(1−T、 /TJ
) l ・・・(3)ただし、V、は真空槽体積
、hは溶鋼の深さ、T、は溶鋼温度、ρ、は溶鋼密度、
Pは真空槽内圧力、gは重力加速度をそれぞれ表す。
n (1+ρ、・g −h/P)+(1−T、 /TJ
) l ・・・(3)ただし、V、は真空槽体積
、hは溶鋼の深さ、T、は溶鋼温度、ρ、は溶鋼密度、
Pは真空槽内圧力、gは重力加速度をそれぞれ表す。
図から明らかなように、脱炭反応速度定数Kcおよびガ
ス攪拌力Sは、同じ傾向を示し、攪拌力Sの低下に伴っ
て速度定数Kcも低下する。従って、処理後期(領域■
)においては脱炭速度が著しく低下し、極低炭素鋼を溶
製する場合に不利である。
ス攪拌力Sは、同じ傾向を示し、攪拌力Sの低下に伴っ
て速度定数Kcも低下する。従って、処理後期(領域■
)においては脱炭速度が著しく低下し、極低炭素鋼を溶
製する場合に不利である。
ところで、減圧下の槽内に高圧のガスを吹き込むと、ガ
スが断PA膨張して周囲の熱を奪い、ガス吹き込み口に
溶鋼の一部が凝固付G Lやすくなる。
スが断PA膨張して周囲の熱を奪い、ガス吹き込み口に
溶鋼の一部が凝固付G Lやすくなる。
特に、ノズル内径が小さく、ガスの冷却能が大きい場合
に、多孔質の凝固金属(以下、「マツシュルーム」とい
う)がガス吹き込み口に形成される。
に、多孔質の凝固金属(以下、「マツシュルーム」とい
う)がガス吹き込み口に形成される。
このようなマツシュルームは、例えば、純度98容積%
以上の純アルゴンガスを音速以上の速度で吹き込むと、
短時間で形成される。
以上の純アルゴンガスを音速以上の速度で吹き込むと、
短時間で形成される。
マツシュルームがガス吹き込み口に形成されると、ガス
噴射速度が減殺され、吹き込みガスの到達距離が短くな
る。また、ガス供給圧力(背圧)を高めても吹き込みガ
スがジェツテイング状態とならず、バブリング状態とな
り、所望の攪拌力及び気液界面積の増大化を図ることが
できない。
噴射速度が減殺され、吹き込みガスの到達距離が短くな
る。また、ガス供給圧力(背圧)を高めても吹き込みガ
スがジェツテイング状態とならず、バブリング状態とな
り、所望の攪拌力及び気液界面積の増大化を図ることが
できない。
この発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって
、ガス吹き込み口におけるマツシュルムの生成を防止す
ることができる極低炭素鋼の溶製方法を提供することを
目的とする。
、ガス吹き込み口におけるマツシュルムの生成を防止す
ることができる極低炭素鋼の溶製方法を提供することを
目的とする。
[課題を解決するための手段]
発明者等は、RH脱ガス下部槽の側壁に種々のタイプの
ノズルを設け、各種のガスを気泡化して溶鋼に吹き込む
ことにより気液界面積を増大させ、脱炭反応を促進させ
ることについて種々検討した。
ノズルを設け、各種のガスを気泡化して溶鋼に吹き込む
ことにより気液界面積を増大させ、脱炭反応を促進させ
ることについて種々検討した。
その結果、ポーラスプラグ又はマルチホールプラグ(M
HP)の場合には、ガス吹き込み速度が音速(マツハ1
)を超えず、気泡ガスがバブリング状態となって脱炭速
度を上昇させることができないが、単管ノズル又は二重
管ノズルを用いると、ガス吹き込み速度がマツハ1を超
えて、気泡ガスがジェツテイング状態となって分散し、
脱炭速度の上昇に寄与するという知見をiqた。
HP)の場合には、ガス吹き込み速度が音速(マツハ1
)を超えず、気泡ガスがバブリング状態となって脱炭速
度を上昇させることができないが、単管ノズル又は二重
管ノズルを用いると、ガス吹き込み速度がマツハ1を超
えて、気泡ガスがジェツテイング状態となって分散し、
脱炭速度の上昇に寄与するという知見をiqた。
また、ノズル内径がll11mを下回ると、ガス吹き込
み口に溶鋼が差し込み、凝固金属によりガス通路が塞が
れて、ノズル詰まりが生じ、一方、ノズル内径が5■を
上回ると、ガス供給圧力(背圧)を上昇させたとしても
、吹き込みガスの到達距離が短く、気泡ガスの分散化を
図ることができないという知見を得た。更に、吹き込み
ガスの到達距離が短くなると、ガスが側壁に沿って浮上
し、気泡ガスが合体成長して分散しにくくなると共に、
脱ガス槽側壁の耐火物が著しく溶損するという知見を得
た。
み口に溶鋼が差し込み、凝固金属によりガス通路が塞が
れて、ノズル詰まりが生じ、一方、ノズル内径が5■を
上回ると、ガス供給圧力(背圧)を上昇させたとしても
、吹き込みガスの到達距離が短く、気泡ガスの分散化を
図ることができないという知見を得た。更に、吹き込み
ガスの到達距離が短くなると、ガスが側壁に沿って浮上
し、気泡ガスが合体成長して分散しにくくなると共に、
脱ガス槽側壁の耐火物が著しく溶損するという知見を得
た。
下記(4)式にノズル詰まりを生じない条件を示す。
Q/N≧3.3
XIO2fρ、ハρ、−ρ、 )l−”X (1+H/
1.48) X d” ・・・(4)−ド記(5)式
にガスが湯面に吹き抜けない条件を示す。
1.48) X d” ・・・(4)−ド記(5)式
にガスが湯面に吹き抜けない条件を示す。
Q/N≦13×(ρ、/ρ ) −12×)l 32
X d ・・・(5)但し、Q/Nはノ
ズル1本あたりのガス流量、ρ、は溶鋼の密度、Hは溶
鋼深さ、dはノズル内径、ρ、は溶鋼静圧補正後のガス
密度をそれぞれ表す。
X d ・・・(5)但し、Q/Nはノ
ズル1本あたりのガス流量、ρ、は溶鋼の密度、Hは溶
鋼深さ、dはノズル内径、ρ、は溶鋼静圧補正後のガス
密度をそれぞれ表す。
第4図は、横軸にノズル内径dをとり、縦軸にノズル1
本あたりのガス吹き込み量をとって、両者の関係につい
て調べたグラフ図である。図中の斜線領域がガス吹き込
み可能範囲である。図から明らかなように、ノズル内径
dが1〜5IIIlの範囲が最適であることがわかる。
本あたりのガス吹き込み量をとって、両者の関係につい
て調べたグラフ図である。図中の斜線領域がガス吹き込
み可能範囲である。図から明らかなように、ノズル内径
dが1〜5IIIlの範囲が最適であることがわかる。
因みに、溶鋼侵入が生じない条件は、ノズル内径1間の
場合に吹き込みガスの最小速度Vが毎秒321.7 m
、最小容量Qが毎分15.2Nff 、ノズル内径2I
Ila+の場合に吹き込みガスの最小速度Vか毎秒45
4.9 m 、最小容QQが毎分85.7NN 、ノズ
ル内径5■の場合に吹き込みガスの最小速度Vが毎秒7
19.3 m 、最小容量Qが毎分847.4 rlと
ムる。
場合に吹き込みガスの最小速度Vが毎秒321.7 m
、最小容量Qが毎分15.2Nff 、ノズル内径2I
Ila+の場合に吹き込みガスの最小速度Vか毎秒45
4.9 m 、最小容QQが毎分85.7NN 、ノズ
ル内径5■の場合に吹き込みガスの最小速度Vが毎秒7
19.3 m 、最小容量Qが毎分847.4 rlと
ムる。
この発明に係る極低炭素鋼の溶製方法は、減圧下の溶鋼
に気泡ガスを吹き込み、気泡ガスにより溶鋼中[C]及
び[0]の脱炭反応を促進させる場合に、非酸化性のガ
スに酸素ガスを2〜20容積96の割合で混合し、これ
を前記気泡ガスとして単管ノズルを介して溶鋼に吹き込
むことを特徴とする。
に気泡ガスを吹き込み、気泡ガスにより溶鋼中[C]及
び[0]の脱炭反応を促進させる場合に、非酸化性のガ
スに酸素ガスを2〜20容積96の割合で混合し、これ
を前記気泡ガスとして単管ノズルを介して溶鋼に吹き込
むことを特徴とする。
非酸化性のガスには、COガス生成反応を積極的に肌害
するガス種以外のものであれば、いずれの種類のガスを
採用してもよく、例えばアルゴンガス、ヘリウムガス、
窒素ガス、水素ガス。
するガス種以外のものであれば、いずれの種類のガスを
採用してもよく、例えばアルゴンガス、ヘリウムガス、
窒素ガス、水素ガス。
CO2ガス、COガス、エア、並びにこれらの混合ガス
のうちいずれのガスをも採用することができる。
のうちいずれのガスをも採用することができる。
ところで、特開昭64−79317号公報には、溶鋼環
流量を増大することを目的として、高圧及び低圧の二系
統のノズルから上昇管内にそれぞれ環流ガスを吹き込む
場合に、高圧系の吹き込みガスに酸素ガスを混合し、ガ
ス吹き込み口への凝固金属の付着防止を図るという類似
の技術が開示されている。しかしながら、上記公報に記
載された技術は、上昇管への環流ガスの吹き込みを開示
するものではあるが、脱ガス槽内へのガス吹き込みを開
示するものではない。また、上記技術は溶鋼環流量の増
大化を図ることを目的としているが、脱ガス槽内の脱炭
速度を積極的に増大化させて極低炭素鋼を溶製すること
を目的とするものではないO [作 用] この発明に係る極低炭素鋼の溶製方法においては、非酸
化性のガスに酸素ガスを2〜20容積%の割合で混合し
、これを気泡ガスとして単管ノズルを介して脱ガス槽内
の溶鋼に吹き込む。減圧下でガスが断熱膨張し、周囲の
溶鋼から熱が奪われ、凝固金属がガス吹き込み口に付着
しようとするが、吹き込みガス成分中に酸素ガスが含ま
れているので、酸化発熱反応により凝固金属が直ちに溶
解する。このため、マツシュルームの形成が阻止され、
脱ガス処理中の全期間にわたりジェツテイングガスが溶
鋼に安定に吹き込まれ、攪拌力および気液界面積が増大
し、脱炭反応が促進される。
流量を増大することを目的として、高圧及び低圧の二系
統のノズルから上昇管内にそれぞれ環流ガスを吹き込む
場合に、高圧系の吹き込みガスに酸素ガスを混合し、ガ
ス吹き込み口への凝固金属の付着防止を図るという類似
の技術が開示されている。しかしながら、上記公報に記
載された技術は、上昇管への環流ガスの吹き込みを開示
するものではあるが、脱ガス槽内へのガス吹き込みを開
示するものではない。また、上記技術は溶鋼環流量の増
大化を図ることを目的としているが、脱ガス槽内の脱炭
速度を積極的に増大化させて極低炭素鋼を溶製すること
を目的とするものではないO [作 用] この発明に係る極低炭素鋼の溶製方法においては、非酸
化性のガスに酸素ガスを2〜20容積%の割合で混合し
、これを気泡ガスとして単管ノズルを介して脱ガス槽内
の溶鋼に吹き込む。減圧下でガスが断熱膨張し、周囲の
溶鋼から熱が奪われ、凝固金属がガス吹き込み口に付着
しようとするが、吹き込みガス成分中に酸素ガスが含ま
れているので、酸化発熱反応により凝固金属が直ちに溶
解する。このため、マツシュルームの形成が阻止され、
脱ガス処理中の全期間にわたりジェツテイングガスが溶
鋼に安定に吹き込まれ、攪拌力および気液界面積が増大
し、脱炭反応が促進される。
因みに、非酸化性ガスにアルゴンガスを用いた場合に、
アルゴンガス流量が毎分INm’ (常圧)のときに
断熱膨張による吸熱量が毎分61.8kcalとなる。
アルゴンガス流量が毎分INm’ (常圧)のときに
断熱膨張による吸熱量が毎分61.8kcalとなる。
これを凝固金属の酸化発熱量で補償するが、酸素ガス含
有量を増量しても必ずしも発熱量が高まるわけではない
。酸素ガス含有量が2.5容積%のときは着熱効率η(
酸素ガスのうち発熱反応に寄与しうる量の割合)が約1
00%であるが、酸素ガス含有量が4.8容積%のとき
は着熱効率ηが約50%に、酸素ガス含有量が19.8
容積%のときは着熱効率ηが約10%に低下する。従っ
て、インジェクションガス中の酸素ガス含有量としては
2〜20容積%が適量となる。
有量を増量しても必ずしも発熱量が高まるわけではない
。酸素ガス含有量が2.5容積%のときは着熱効率η(
酸素ガスのうち発熱反応に寄与しうる量の割合)が約1
00%であるが、酸素ガス含有量が4.8容積%のとき
は着熱効率ηが約50%に、酸素ガス含有量が19.8
容積%のときは着熱効率ηが約10%に低下する。従っ
て、インジェクションガス中の酸素ガス含有量としては
2〜20容積%が適量となる。
[実施例]
以下、添付の図面を参照しながら、この発明の実施例に
ついて具体的に説明する。
ついて具体的に説明する。
第1図はこの発明の実施例に係る極低炭素鋼の溶製方法
に使用されたRH脱ガス装置を示す模式図、第2図は脱
ガス下部槽の横断面図、第3図はガス吹き込み装置の部
分を示す縦断面図である。
に使用されたRH脱ガス装置を示す模式図、第2図は脱
ガス下部槽の横断面図、第3図はガス吹き込み装置の部
分を示す縦断面図である。
RH脱ガス設備の建屋−階に軌条が敷設され、取鍋2が
走行台車により転炉工場から搬送されるようになってい
る。脱ガス$610が、建屋上部に設けられ、この直下
に取鍋2を昇降するためのリフティングテーブル6が設
置されている。
走行台車により転炉工場から搬送されるようになってい
る。脱ガス$610が、建屋上部に設けられ、この直下
に取鍋2を昇降するためのリフティングテーブル6が設
置されている。
脱ガス槽10は、その外面が鉄皮11で覆われ、鉄皮1
1に耐火レンガ12a、12bが内張すされている。脱
ガス槽10の上部には、排気ダクト30およびシュータ
32が設けられている。排気ダクト30は、図示しない
ガス排気装置に連通している。シュータ32は、副原料
または合金材を貯蔵したホッパ31に連通している。脱
ガス槽10は、上部槽と下部槽とに分離可能にフランジ
継手(図示せず)により接続されている。
1に耐火レンガ12a、12bが内張すされている。脱
ガス槽10の上部には、排気ダクト30およびシュータ
32が設けられている。排気ダクト30は、図示しない
ガス排気装置に連通している。シュータ32は、副原料
または合金材を貯蔵したホッパ31に連通している。脱
ガス槽10は、上部槽と下部槽とに分離可能にフランジ
継手(図示せず)により接続されている。
脱ガス下部槽には1対の短管部が形成されており、一方
の短管部には上昇管24が、他方の短管部には下降管2
6が、それぞれフランジ継手(図示せず)により接続さ
れている。上昇管24および下降管26は、それぞれ心
材の内側(溶鋼通路25.27の側)に耐火レンガが設
けられ、心材の外側がアルミナキトスタブルで覆われて
いる。
の短管部には上昇管24が、他方の短管部には下降管2
6が、それぞれフランジ継手(図示せず)により接続さ
れている。上昇管24および下降管26は、それぞれ心
材の内側(溶鋼通路25.27の側)に耐火レンガが設
けられ、心材の外側がアルミナキトスタブルで覆われて
いる。
ガス吹き込み管15が、上昇管24を貫通し、そのガス
吹き込み口が通路25にて開口している。
吹き込み口が通路25にて開口している。
ガス吹き込み管15の基端側は、流量調節弁を備・えた
アルゴンガス供給源(図示せず)に連通している。
アルゴンガス供給源(図示せず)に連通している。
下部槽の側壁に複数のガス吹き込み装置40が設けられ
、それぞれの吹き込み口47が下部槽の敷レンガ12a
近傍にて開口している。ガス吹き込み装置40の基端側
は、ガス供給源37に連通している。ガス供給源37は
、アルゴンガスタンり、酸素ガスタンク、並びに流量調
節弁を有し、アルゴンガスに所定の割合で酸素ガスを混
合した混合ガスをガス吹き込み装置40に供給するよう
になっている。
、それぞれの吹き込み口47が下部槽の敷レンガ12a
近傍にて開口している。ガス吹き込み装置40の基端側
は、ガス供給源37に連通している。ガス供給源37は
、アルゴンガスタンり、酸素ガスタンク、並びに流量調
節弁を有し、アルゴンガスに所定の割合で酸素ガスを混
合した混合ガスをガス吹き込み装置40に供給するよう
になっている。
プロセスコンピュータ36の出力側がガス供給源37の
流量調節弁に接続され、一方、コンピュータ36の入力
端は、排気ダクト30のガス流量計34および分析計3
5に接続されている。すなわち、流量計34および分析
計35の検出結果に基づきコンピュータ36ではCOガ
ス発生量を算出し、これに基づきコンピュータ36から
ガス吹き込み装置40へ所定の指令信号が出され、所定
量のガスが槽内の溶fl143に吹き込まれるようにな
っている。
流量調節弁に接続され、一方、コンピュータ36の入力
端は、排気ダクト30のガス流量計34および分析計3
5に接続されている。すなわち、流量計34および分析
計35の検出結果に基づきコンピュータ36ではCOガ
ス発生量を算出し、これに基づきコンピュータ36から
ガス吹き込み装置40へ所定の指令信号が出され、所定
量のガスが槽内の溶fl143に吹き込まれるようにな
っている。
第2図に示すように、ガス吹き込み装置40は、上昇管
の通路25および下降管の通路27を避けるように、中
心角25°の間隔をもって放射状に4本2組の合計8本
が設けられている。なお、ガス吹き込み口47の数は多
ければ多いほどよいが、吹き込み口47が相互に接近し
すぎるとインジェクションガス同士が干渉しあい、ガス
気泡が大径化するので、これらは適度に離隔させる。こ
の場合に、ガス吹き込みロ47相互のピッチ間隔は、1
.40mm以上とすることが望ましく、200〜500
mmの範囲とすることがより好ましい。
の通路25および下降管の通路27を避けるように、中
心角25°の間隔をもって放射状に4本2組の合計8本
が設けられている。なお、ガス吹き込み口47の数は多
ければ多いほどよいが、吹き込み口47が相互に接近し
すぎるとインジェクションガス同士が干渉しあい、ガス
気泡が大径化するので、これらは適度に離隔させる。こ
の場合に、ガス吹き込みロ47相互のピッチ間隔は、1
.40mm以上とすることが望ましく、200〜500
mmの範囲とすることがより好ましい。
第3図に示すように、ガス吹き込み装置40の細管ノズ
ル46は、耐火レンガ12cに埋め込まれ、その先端吹
き込み口47が側壁耐火レンガ12bより内方に約50
11IIIl突出している。一方、細管ノズル46の基
端部は、鉄皮11より突出し、保護カバー44で保護さ
れている。保護カバー44は、鉄皮11に溶接され、そ
の外側にユニオンエルボ43が接続されている。更に、
エルボ43はカップリング42によりホース41に着脱
可能に接続されている。なお、この場合に、細管ノズル
46はステンレス鋼でつくられており、その内径が2履
禦、その外径が31111である。耐溶損性の観点から
、細管ノズル46の受熱面積は少ないほうが好ましく、
細管ノズル46は薄肉厚であることが望ましい。
ル46は、耐火レンガ12cに埋め込まれ、その先端吹
き込み口47が側壁耐火レンガ12bより内方に約50
11IIIl突出している。一方、細管ノズル46の基
端部は、鉄皮11より突出し、保護カバー44で保護さ
れている。保護カバー44は、鉄皮11に溶接され、そ
の外側にユニオンエルボ43が接続されている。更に、
エルボ43はカップリング42によりホース41に着脱
可能に接続されている。なお、この場合に、細管ノズル
46はステンレス鋼でつくられており、その内径が2履
禦、その外径が31111である。耐溶損性の観点から
、細管ノズル46の受熱面積は少ないほうが好ましく、
細管ノズル46は薄肉厚であることが望ましい。
次に、上記脱ガス槽を用いて、炭素含有量か10ppm
以下の極低炭素鋼を溶製する場合について説明する。
以下の極低炭素鋼を溶製する場合について説明する。
炭素濃度[C]が約200〜300 ppmの転炉溶鋼
を取鍋2に受鋼し、これを脱ガス処理設63に搬送する
。溶鋼3の量は約250トンであり、スラグ4で覆われ
ている。取鍋2をリフトし、取鍋内の溶m3に浸漬管2
4.26を浸漬し、脱ガス槽10の内部を減圧する。約
200トルまで減圧すると、溶鋼3が下部冶の敷レンガ
12aの上面に到達する。更に、槽内を減圧すると、溶
鋼3が脱ガス漕10内に取鍋湯面から約1.5mの高さ
まで吸い上げられる。ガス吹き込み管15に毎分100
ONJI!のアルゴンガスを供給し、約5分間後に毎分
2600ilにアルゴンガス供給量を増加させる。これ
により、溶j$43の見掛けの比重が低下し、溶鋼3が
ガス気泡と共に通路25内を上昇する。上昇管24の上
方湯面が盛上がり、スプラッシュが発生し、溶鋼中[C
]がEOEと反応してガス化し、このCOガスが排気さ
れる。溶鋼3は、上昇管24から下降管26に向かって
流れ、m2および脱ガス槽10の間を循環する。このと
き、溶鋼環流量は毎分17Nm3程度に達する。
を取鍋2に受鋼し、これを脱ガス処理設63に搬送する
。溶鋼3の量は約250トンであり、スラグ4で覆われ
ている。取鍋2をリフトし、取鍋内の溶m3に浸漬管2
4.26を浸漬し、脱ガス槽10の内部を減圧する。約
200トルまで減圧すると、溶鋼3が下部冶の敷レンガ
12aの上面に到達する。更に、槽内を減圧すると、溶
鋼3が脱ガス漕10内に取鍋湯面から約1.5mの高さ
まで吸い上げられる。ガス吹き込み管15に毎分100
ONJI!のアルゴンガスを供給し、約5分間後に毎分
2600ilにアルゴンガス供給量を増加させる。これ
により、溶j$43の見掛けの比重が低下し、溶鋼3が
ガス気泡と共に通路25内を上昇する。上昇管24の上
方湯面が盛上がり、スプラッシュが発生し、溶鋼中[C
]がEOEと反応してガス化し、このCOガスが排気さ
れる。溶鋼3は、上昇管24から下降管26に向かって
流れ、m2および脱ガス槽10の間を循環する。このと
き、溶鋼環流量は毎分17Nm3程度に達する。
上昇管24へのアルゴンガス吹き込みを開始すると、溶
鋼が攪r]!されてCOガスを主成分とする多量のガス
が発生する。発生したガスは、排気ダクト30を通過し
て排気装置(図示せず)に排気されるが、このとき流量
計34及び分析計35によりガス流量およびCOガス濃
度が検出される。
鋼が攪r]!されてCOガスを主成分とする多量のガス
が発生する。発生したガスは、排気ダクト30を通過し
て排気装置(図示せず)に排気されるが、このとき流量
計34及び分析計35によりガス流量およびCOガス濃
度が検出される。
これらの検出信号は、コンピュータ36の入力部に送ら
れる。コンピュータ36に検出信号が人力されると、こ
れに基づきCOガス発生量が算出される。処理前期にお
けるCOガス発生瓜は、毎分3000〜600ONj;
!程度である。コンピュタ36の演算部では、予め設定
されたJ!準ガス量(所定レベル以上のガス攪拌力をi
′7るに必要なトータル攪拌ガス量)からCOガス発生
量(排気ガス検出値に基づき算出したガス量)を引いて
差を求め、この差に見合うだけのガス量がガス吹き込み
装置40に供給されるように指令信号がガス供給源37
に送る。これにより、ガス吹き込み装置40の細管ノズ
ル46に混合ガスが供給され、ガスが細かな気泡となっ
て吹き込み口47から勢いよく溶fI43に噴射される
。インジェクションガスは、酸素ガスを約2.5容積%
の割合でアルゴンガスに混合したものである。
れる。コンピュータ36に検出信号が人力されると、こ
れに基づきCOガス発生量が算出される。処理前期にお
けるCOガス発生瓜は、毎分3000〜600ONj;
!程度である。コンピュタ36の演算部では、予め設定
されたJ!準ガス量(所定レベル以上のガス攪拌力をi
′7るに必要なトータル攪拌ガス量)からCOガス発生
量(排気ガス検出値に基づき算出したガス量)を引いて
差を求め、この差に見合うだけのガス量がガス吹き込み
装置40に供給されるように指令信号がガス供給源37
に送る。これにより、ガス吹き込み装置40の細管ノズ
ル46に混合ガスが供給され、ガスが細かな気泡となっ
て吹き込み口47から勢いよく溶fI43に噴射される
。インジェクションガスは、酸素ガスを約2.5容積%
の割合でアルゴンガスに混合したものである。
減圧下にガスを吹き込むと、これが断熱膨張してガス吹
き込み口47が局部的に温度降下し、溶鋼が凝固付着す
るが、少量の凝固金属が形成されたところで酸素と反応
して酸化発熱し、再び溶解する。このため、マツシュル
ームが形成されない。
き込み口47が局部的に温度降下し、溶鋼が凝固付着す
るが、少量の凝固金属が形成されたところで酸素と反応
して酸化発熱し、再び溶解する。このため、マツシュル
ームが形成されない。
これにより、脱ガス処理中において安定にガスがインジ
ェクションされる。インジェクションガスの気泡が核と
なり、溶鋼中[C]と[0]とのガス生成反応が促進さ
れ、溶鋼3の脱炭が急激に進行する。
ェクションされる。インジェクションガスの気泡が核と
なり、溶鋼中[C]と[0]とのガス生成反応が促進さ
れ、溶鋼3の脱炭が急激に進行する。
やがて、処理後期(領域■)に至ると、溶鋼中[C]、
[0]が小さくなり、COガス発生量が毎分1000〜
200ON1以下に低下するが、排気ガス検出信号に基
づくコンピュータ演算により攪拌ガスの不足分を求め、
これに基づきガス吹き込み装置40から気泡ガスを吹き
込み、不足分を補う。これにより、処理後期(領域■)
においても処理前期(領域l)と同様のガス攪拌力及び
気液界面積を得ることができ、脱炭反応が促進され、所
定の目標成分の極低炭素鋼が溶製される。
[0]が小さくなり、COガス発生量が毎分1000〜
200ON1以下に低下するが、排気ガス検出信号に基
づくコンピュータ演算により攪拌ガスの不足分を求め、
これに基づきガス吹き込み装置40から気泡ガスを吹き
込み、不足分を補う。これにより、処理後期(領域■)
においても処理前期(領域l)と同様のガス攪拌力及び
気液界面積を得ることができ、脱炭反応が促進され、所
定の目標成分の極低炭素鋼が溶製される。
第5図は、横軸にRH脱ガス処理時間をとり、縦軸に溶
鋼の炭素濃度[C]をとって、本発明と従来技術とを比
較説明するためのグラフ図である。
鋼の炭素濃度[C]をとって、本発明と従来技術とを比
較説明するためのグラフ図である。
図中、斜線領域はサイドインジェクションしない従来の
脱ガス処理の結果を、白丸はサイドインジェクションを
有する本発明の結果をそれぞれ示す。
脱ガス処理の結果を、白丸はサイドインジェクションを
有する本発明の結果をそれぞれ示す。
第6図は、横軸に溶鋼の炭素濃度[C]をとり、縦軸に
脱炭反応速度定数Kcをとって、本発明と従来技術とを
比較説明するためのグラフ図である。
脱炭反応速度定数Kcをとって、本発明と従来技術とを
比較説明するためのグラフ図である。
図中、斜線領域はサイドインジェクションしない従来の
脱ガス処理の結果を、白丸はサイドインジェクションを
有する本発明の結果をそれぞれ示す。
脱ガス処理の結果を、白丸はサイドインジェクションを
有する本発明の結果をそれぞれ示す。
両図から明らかなように、本発明の実施例によれば脱ガ
ス処理の全ての期間において脱炭速度を向上させること
ができ、特に処理後期(iii!i域■)の脱炭速度を
向上させることができた。このため、従来の方法では達
成困難なレベルであった10pp11以下のレベルまで
短時間で[C]を低減することができ、極低炭素鋼を安
定かつ迅速に溶製することができた。
ス処理の全ての期間において脱炭速度を向上させること
ができ、特に処理後期(iii!i域■)の脱炭速度を
向上させることができた。このため、従来の方法では達
成困難なレベルであった10pp11以下のレベルまで
短時間で[C]を低減することができ、極低炭素鋼を安
定かつ迅速に溶製することができた。
なお、上記実施例では、RH脱ガス法の場合について説
明したが、本発明はこれのみに限られることなく、DH
脱ガス法に本発明を採用してもよい。
明したが、本発明はこれのみに限られることなく、DH
脱ガス法に本発明を採用してもよい。
また、上記実施例では、アルゴンガスに対して酸素ガス
が1〜20容積%の割合の混合ガスをサイドインジェク
ションした場合について説明したが、ガス種はこれのみ
に限られることなく、COガス生成反応を積極的に阻害
するガス種以外のものであれば、いずれの種類のガスを
採用してもよく、例えばアルゴンガス、ヘリウムガス、
酸素ガス、窒素ガス、水素ガス、CO2ガス、COガス
。
が1〜20容積%の割合の混合ガスをサイドインジェク
ションした場合について説明したが、ガス種はこれのみ
に限られることなく、COガス生成反応を積極的に阻害
するガス種以外のものであれば、いずれの種類のガスを
採用してもよく、例えばアルゴンガス、ヘリウムガス、
酸素ガス、窒素ガス、水素ガス、CO2ガス、COガス
。
エア、並びにこれらの混合ガスのうちいずれのガスをも
採用することができる。
採用することができる。
また、上記実施例では、ガス吹き込み用の細管ノズルに
ステンレス鋼管を用いたが、これに限られることなく、
他の種類の金属管やセラミック管を用いることもできる
。
ステンレス鋼管を用いたが、これに限られることなく、
他の種類の金属管やセラミック管を用いることもできる
。
[発明の効果]
この発明によれば、断熱膨張したガスの吸熱量を、吹き
込みガス中の酸素と凝固金属との酸化反応による発熱量
で補償するので、凝固金属が成長せず、ガス吹き込み口
にマツシュルームが形成されない。このため、脱ガス処
理の全期間にわたり音速以上の速度でガスを溶鋼に吹き
込むことができ、気泡ガスにより脱炭反応を大幅に促進
させることができる。この結果、脱ガス後期においても
処理前期と同様のガス攪拌力及び気液界面積を?11る
ことができ、[C]が10ppm以下のレベルの極低炭
素鋼を安定かつ迅速に溶製することができる。
込みガス中の酸素と凝固金属との酸化反応による発熱量
で補償するので、凝固金属が成長せず、ガス吹き込み口
にマツシュルームが形成されない。このため、脱ガス処
理の全期間にわたり音速以上の速度でガスを溶鋼に吹き
込むことができ、気泡ガスにより脱炭反応を大幅に促進
させることができる。この結果、脱ガス後期においても
処理前期と同様のガス攪拌力及び気液界面積を?11る
ことができ、[C]が10ppm以下のレベルの極低炭
素鋼を安定かつ迅速に溶製することができる。
第1図はこの発明の実施例に係る極低炭素鋼の溶製方法
に使用された脱ガス槽を示す模式図、第2図は脱ガス下
部槽の横断面図、第3図はガス吹き込み装置の部分を示
す拡大縦断面図、第4図乃至第6図はそれぞれ本発明の
作用効果を説明するためのグラフ図、第7図乃至第10
図はそれぞれ従来技術を説明するためのグラフ図である
。
に使用された脱ガス槽を示す模式図、第2図は脱ガス下
部槽の横断面図、第3図はガス吹き込み装置の部分を示
す拡大縦断面図、第4図乃至第6図はそれぞれ本発明の
作用効果を説明するためのグラフ図、第7図乃至第10
図はそれぞれ従来技術を説明するためのグラフ図である
。
Claims (1)
- 減圧下の溶鋼に気泡ガスを吹き込み、気泡ガスにより溶
鋼中[C]及び[O]の脱炭反応を促進させる場合に、
非酸化性のガスに酸素ガスを2〜20容積%の割合で混
合し、これを前記気泡ガスとして単管ノズルを介して溶
鋼に吹き込むことを特徴とする極低炭素鋼の溶製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19270089A JPH0361315A (ja) | 1989-07-27 | 1989-07-27 | 極低炭素鋼の溶製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19270089A JPH0361315A (ja) | 1989-07-27 | 1989-07-27 | 極低炭素鋼の溶製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0361315A true JPH0361315A (ja) | 1991-03-18 |
Family
ID=16295596
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19270089A Pending JPH0361315A (ja) | 1989-07-27 | 1989-07-27 | 極低炭素鋼の溶製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0361315A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105821179A (zh) * | 2015-01-07 | 2016-08-03 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种可去除残余煤气的精炼rh合金的密闭设备及其应用 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51151212A (en) * | 1975-06-21 | 1976-12-25 | Nippon Steel Corp | Rh degassing apparatus blowing oxidizing gas directly into circulating molten steel at reduced pressure |
| JPS5562117A (en) * | 1978-10-30 | 1980-05-10 | Nippon Steel Corp | Dh vacuum degassing method for molten steel |
| JPS6137913A (ja) * | 1984-07-30 | 1986-02-22 | Kawasaki Steel Corp | 真空処理による極低炭素鋼の製造方法 |
-
1989
- 1989-07-27 JP JP19270089A patent/JPH0361315A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51151212A (en) * | 1975-06-21 | 1976-12-25 | Nippon Steel Corp | Rh degassing apparatus blowing oxidizing gas directly into circulating molten steel at reduced pressure |
| JPS5562117A (en) * | 1978-10-30 | 1980-05-10 | Nippon Steel Corp | Dh vacuum degassing method for molten steel |
| JPS6137913A (ja) * | 1984-07-30 | 1986-02-22 | Kawasaki Steel Corp | 真空処理による極低炭素鋼の製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105821179A (zh) * | 2015-01-07 | 2016-08-03 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种可去除残余煤气的精炼rh合金的密闭设备及其应用 |
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