JPH0361316A - 極低炭素鋼の溶製方法 - 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］ この発明は、溶鋼の炭素濃度［Ｃ］が極微量のレベルに
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、処理未明においてスプラッシュ発生量の増加を
図る方法に関する。

［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調整
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。

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
鋼溶鋼を種々の精錬設備で脱炭処理し、所望の炭素濃度
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［Ｏ］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。

［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。

第４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３０００〜５００ＯＮＮ
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ＩＣ］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、４００ＯＮ１゜５０００
　！ｌ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、１０〜２０ｐｐ−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４００ＯＮｊ７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限界がある。

第５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。ここで、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］／ｄｔ）＝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Ｋｃ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、脱炭速度を飛躍的に向上させることができない。

脱ガス処理中においては、気を０中のＣＯガス分圧ＰＣ
Ｏが減少すれば、脱炭反応が促進されることが知られて
いる。従来の自然脱炭（溶鋼中［Ｏ１と［Ｃ］との反応
による脱炭）では、ＣＯガス分圧ＰＣＯの低減に限界が
ある。これは、現状の排気装置では槽内の到達真空度が
１ト一ル前後で限界に達するため、ＰＣＯをある値以下
に低減することができないからである。排気装置の能力
を増強することも考えられるが、設備コストが大幅に上
昇し、現実的でない。

この発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって
、脱ガス処理中における場面近傍のＣＯガス分圧ＰＣＯ
を低減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〕

この発明に係る極低炭素鋼の溶製方法は、減圧下の溶鋼
にガスを吹き付け、吹き付けガスにより湯面近傍のＣＯ
ガス分圧を低減させ、脱ガス処理溶鋼中の［Ｃ］及び［
Ｏ１の脱炭反応を促進させることを特徴とする。

吹き付けガスには、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、窒
素ガス、水素ガス、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、。

［作　用］ この発明に係る極低炭素鋼の溶製方法においては、脱ガ
ス処理中の溶ｆ！４場面に向かってガスを吹き付け、場
面近傍のＣＯガス分圧を低減し、溶鋼中［Ｃ］と［Ｏ］
との脱ガス反応を促進させる。

脱ガス処理中にはＣＯガスが多量に発生し、これが槽外
へ排気されるが、排気能力から槽内のｃ。

ガス分圧ＰＣＯがあるレベルに到達すると、そのレベル
以上にＰＣＯを低減できなくなる。しかしながら、湯面
にガスを吹き付けて湯面近傍のＣＯガスが希釈されるの
で、湯面のＣＯガス分圧ＰＣＯが低下し、脱炭反応が更
に促進される。

［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。

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。

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。脱ガス槽１０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。

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ャ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。

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。

脱ガス槽の側壁に複数のガス吹き付け装置４０が設けら
れ、それぞれの吹き付け目４７が湯面より上方（静止湯
面のレベルより約１ｍ以下のレベル位置）に開口してい
る。ガス吹き付け装置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
ク、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
ス吹き付け装置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
側は、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
ス分圧ＰＣＯを算出し、これに基づきコンピュータ３６
からガス吹き付け装置４０へ所定の指令信号が出され、
所定量のガスが槽内の溶鋼３に吹き込まれるようになっ
ている。

第２図に示すように、ガス吹き付け装置４０は、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、ガス吹き付け装置４０数は多けれ
ば多いほど好ましく、最大３２箇所に設けることが可能
である。

第３図に示すように、ガス吹き付け装置４０の細管ノズ
ル４６は、水平から約２０°の角度θをもって下向きに
設けられている。ノズル４６の下向角度θは、所定のガ
ス到達距離を得ることができればよく、１〜６０°の範
囲内にあることが好ましい。

細管ノズル４６は耐火レンガ１２ｃに埋め込まれ、ユニ
ット化されている。すなわち、細管ノズル４６は、ノズ
ルユニットごと鉄皮１１および側壁耐火レンガ１２ｂを
貫通して取り付けられる。

細管ノズル４６の基端部は、鉄皮１】より突出し、保護
カバー４４により保護されている。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２ａ＋ｍ、その外径が３ハである。

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。なお、細管ノズル４６は、その内径が１〜
５■の範囲にあることが好ましく、単管の他に二重管を
用いることもできる。

次に、上記脱ガス槽を用いて、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３００　ｐｐｍの転炉溶鋼を取鍋２
に受鋼し、これを脱ガス処理設備に搬送する。

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ｆｖ４３に浸漬管
２４．２６を浸漬し、脱ガスｔ！１０の内部を減圧する
。約２００トールまで減圧すると、溶鋼３が下部槽の敷
レンガ１２ａの上面に到達する。更に、槽内を減圧する
と、溶ｆＩ４３が脱ガス槽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１００ＯＮｆｆのアルゴンガスを供給し、約５分間
後に毎分２５０ＯＮＩにアルゴンガス供給量を増加させ
る。

これにより、溶鋼３の見掛けの比重が低下し、溶ｍ３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［Ｏ］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、鍋２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
鋼が攪拌されて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３
４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に検出信号が入力されると、こ
れに基づきＣＯガス分圧Ｐ。０が算出される。例えば、
処理中におけるＰＣＯは、０．１〜２．０ト一ル程度で
ある。これにより、処理中のＣＯガス分圧ＰＣＯを監視
しながら、湯面へのガス吹き付け量を調節することがで
きる。

アルゴンガスを湯面に吹き付けると、湯面近傍のＣＯガ
スが希釈され、溶鋼３の脱炭反応が促進される。この場
合に、アルゴンガス吹き付け量を最大毎分２５００！ｌ
である。

上記実施例によれば、湯面近傍のＣＯガス分圧ＰＣＯを
更に低減させることができるので、現状の排気装置を大
型化することなく、脱ガス処理中の脱炭速度を向上させ
ることができた。この結果、初期［Ｃ］量が３００　ｐ
ｐｍの溶鋼を、約１０分間の処理で１５ｐｐ−まで脱炭
することができた。因みに、従来の方法によれば、１０
分間の処理では３０　ｐｐｍまでの脱炭が限度であった
。従って、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。

［発明の効果］ この発明によれば、既存の排気設備を大型化することな
く、脱ガス処理中のＣＯガス分圧ｐｃｏを低減すること
ができ、［Ｃ］が所定レベル以下の極低炭素鋼を安定か
つ迅速に溶製することができる。

【図面の簡単な説明】

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図及び第５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)

【特許請求の範囲】
1. 減圧下の溶鋼にガスを吹き付け、吹き付けガスにより湯
   面近傍のＣＯガス分圧を低減させ、脱ガス処理溶鋼中の
   ［Ｃ］及び［Ｏ］の脱炭反応を促進させることを特徴と
   する極低炭素鋼の溶製方法。