JPH0448027A - 溶鋼の減圧・真空精錬方法およびその装置 - Google Patents
溶鋼の減圧・真空精錬方法およびその装置Info
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- JPH0448027A JPH0448027A JP15836490A JP15836490A JPH0448027A JP H0448027 A JPH0448027 A JP H0448027A JP 15836490 A JP15836490 A JP 15836490A JP 15836490 A JP15836490 A JP 15836490A JP H0448027 A JPH0448027 A JP H0448027A
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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)
本発明は、溶鋼に含有されている炭素(C)を極微量ま
で、例えば0.001 wt%以下まで除去して極低炭
素鋼を溶製したり、極低窒素濃度あるいは極低水素濃度
の溶鋼を溶製したり、あるいは高清浄度鋼を溶製するた
めの効率的、且つ、簡便で安価な溶鋼の減圧・真空精錬
方法とそれを実現するための装置に関するものである。
で、例えば0.001 wt%以下まで除去して極低炭
素鋼を溶製したり、極低窒素濃度あるいは極低水素濃度
の溶鋼を溶製したり、あるいは高清浄度鋼を溶製するた
めの効率的、且つ、簡便で安価な溶鋼の減圧・真空精錬
方法とそれを実現するための装置に関するものである。
(従来の技術)
鋼に含まれる炭素と窒素は、自動車用薄鋼板、飲料缶用
薄鋼板として使用する場合、加工性を向上させ、時効に
よる深絞り抵抗の増加を防止するために極微量であるこ
とが要求される。さらに、厚鋼板や軸受は鋼、あるいは
極細線鋼等の材料は材料強度、加工性向上の観点から介
在物が非常に少なく清浄であること、極低水素濃度であ
ることが要求されている。
薄鋼板として使用する場合、加工性を向上させ、時効に
よる深絞り抵抗の増加を防止するために極微量であるこ
とが要求される。さらに、厚鋼板や軸受は鋼、あるいは
極細線鋼等の材料は材料強度、加工性向上の観点から介
在物が非常に少なく清浄であること、極低水素濃度であ
ることが要求されている。
一般に、製鉄業においては、溶鋼の脱ガス精錬を、例え
ば第3版鉄鋼便覧■製銑・製11671〜685頁に示
されているような各種の真空・減圧脱炭設備、RHやD
H1あるいはVODを用いて実施している。さらに、非
金属介在物の除去の場合には、これにフラツクス・イン
ジェクシヨンやArバブリングを併用した方法が実施さ
れている。
ば第3版鉄鋼便覧■製銑・製11671〜685頁に示
されているような各種の真空・減圧脱炭設備、RHやD
H1あるいはVODを用いて実施している。さらに、非
金属介在物の除去の場合には、これにフラツクス・イン
ジェクシヨンやArバブリングを併用した方法が実施さ
れている。
すなわち、溶鋼の脱炭は、溶鋼中に含有させた酸素〔O
〕あるいは、鉄鉱石PexOy*酸素ガス02などの各
種酸化源を用い、以下の反応によって溶鋼に含有されて
いる炭素(C)を除去している。
〕あるいは、鉄鉱石PexOy*酸素ガス02などの各
種酸化源を用い、以下の反応によって溶鋼に含有されて
いる炭素(C)を除去している。
(C) + (0) = CO(1−−1−−−−−−
−−−−(1)一方、溶鋼の脱窒や脱水素は、上記脱炭
反応で生じるCO気泡を介した気・液反応界面や吹込み
Ar気泡における気・液界面を通して、以下の反応で進
行する。
−−−−(1)一方、溶鋼の脱窒や脱水素は、上記脱炭
反応で生じるCO気泡を介した気・液反応界面や吹込み
Ar気泡における気・液界面を通して、以下の反応で進
行する。
(N) 十(N) =Nzte、s+ −−−−−−
−−−−−−(2)(H)+ (H)=Hz、−□、
−・・・−・−−−−一・ (3)さらに、溶鋼に懸濁
している介在物は、お互い同士を衝突させて合体させ、
比重差で浮上分離させるか、気泡にトラップさせて除去
している。
−−−−−−(2)(H)+ (H)=Hz、−□、
−・・・−・−−−−一・ (3)さらに、溶鋼に懸濁
している介在物は、お互い同士を衝突させて合体させ、
比重差で浮上分離させるか、気泡にトラップさせて除去
している。
しかし、真空・減圧設備を用いても、溶鋼の炭素」ht
%(C)が0.015 wt%以下ニナルト脱炭速度が
低下し始め、加えて、wt%(C)が0.005wt%
程度以下では更に脱炭速度が低下して極低炭素濃度の溶
鋼の溶製は容易ではない。同時に、結果として、CO気
泡の発生が極減するために脱窒・脱水素反応も阻害され
る。
%(C)が0.015 wt%以下ニナルト脱炭速度が
低下し始め、加えて、wt%(C)が0.005wt%
程度以下では更に脱炭速度が低下して極低炭素濃度の溶
鋼の溶製は容易ではない。同時に、結果として、CO気
泡の発生が極減するために脱窒・脱水素反応も阻害され
る。
かかる現象を克服し、反応速度を大きくするために、従
来の方法では、ガス・バブリングやガス・インジェクシ
ヨンを併用して、真空・減圧槽内の溶鋼への吹込みガス
流量を増大させている。しかし、50smHg以下の減
圧あるいは真空下では、吹込みガス流量を増加すると、
吹込みガスの合体や吹抜は等により、反応サイトである
気・液算面積が十分に確保できず、一方では、溶銅飛散
量が多くなり、真空・減圧槽内壁への地金付着が増加し
て安定な精錬が困難となる。さらに、吹込まれるガスの
分散が十分でないことから、介在物の除去も不十分であ
る。
来の方法では、ガス・バブリングやガス・インジェクシ
ヨンを併用して、真空・減圧槽内の溶鋼への吹込みガス
流量を増大させている。しかし、50smHg以下の減
圧あるいは真空下では、吹込みガス流量を増加すると、
吹込みガスの合体や吹抜は等により、反応サイトである
気・液算面積が十分に確保できず、一方では、溶銅飛散
量が多くなり、真空・減圧槽内壁への地金付着が増加し
て安定な精錬が困難となる。さらに、吹込まれるガスの
分散が十分でないことから、介在物の除去も不十分であ
る。
それでも、かかる困難を伴いつつ、高純度・高清浄度溶
鋼を製造するために、真空精錬時間を延長しなければな
らず、その際の溶鋼温度低下を補償するために溶鋼を再
加熱するか、もしくは、あらかじめ精錬すべき溶鋼を高
温度にすることで対処している。しかし、溶鋼温度を高
くすると耐火物が溶損されて耐火物原単位が大きくなり
、精錬処理のための費用が高くなる。このように、真空
・減圧設備を用いても、現行の精錬方法は十分に効率的
・経済的であるとは言い難く、安定して高純度・高清浄
度の溶鋼を溶製することは極めて困難である。
鋼を製造するために、真空精錬時間を延長しなければな
らず、その際の溶鋼温度低下を補償するために溶鋼を再
加熱するか、もしくは、あらかじめ精錬すべき溶鋼を高
温度にすることで対処している。しかし、溶鋼温度を高
くすると耐火物が溶損されて耐火物原単位が大きくなり
、精錬処理のための費用が高くなる。このように、真空
・減圧設備を用いても、現行の精錬方法は十分に効率的
・経済的であるとは言い難く、安定して高純度・高清浄
度の溶鋼を溶製することは極めて困難である。
(発明が解決しようとする課題)
本発明はガス成分(C,H,N)が極低濃度で、且つ、
介在物の少ない高清浄度の溶鋼を、溶鋼の温度低下を補
償しつつ、減圧下もしくは真空下で効率的、且つ、簡便
に溶製する方法と装置を提供することを目的とするもの
である。
介在物の少ない高清浄度の溶鋼を、溶鋼の温度低下を補
償しつつ、減圧下もしくは真空下で効率的、且つ、簡便
に溶製する方法と装置を提供することを目的とするもの
である。
(課題を解決するための手段)
第1図および第2図に本発明の方法を実施するための装
置の概略図を示す。
置の概略図を示す。
■は溶鋼の収容容器(取鍋)、2は誘導撹拌・加熱用コ
イル、3はガス吹込みプラグまたはガス吹込みノズル、
4はガス吹付け・酸化物吹付はランス、5は精錬すべき
溶鋼、6は減圧もしくは真空反応槽内に吸上げられた溶
鋼、7は減圧もしくは真空反応槽、8は非磁性材料製の
気密性外被、9は気密性外被、10は耐火物、11は遮
蔽物、12は分散気泡、13は溶鋼循環用ガス、14は
取鍋的溶鋼撹拌ガスである。
イル、3はガス吹込みプラグまたはガス吹込みノズル、
4はガス吹付け・酸化物吹付はランス、5は精錬すべき
溶鋼、6は減圧もしくは真空反応槽内に吸上げられた溶
鋼、7は減圧もしくは真空反応槽、8は非磁性材料製の
気密性外被、9は気密性外被、10は耐火物、11は遮
蔽物、12は分散気泡、13は溶鋼循環用ガス、14は
取鍋的溶鋼撹拌ガスである。
以上に基づき本発明は、その目的を達成するための手段
として、溶鋼収容取鍋1の上部に、減圧あるいは真空反
応槽7を設置し、脱炭すべき溶鋼5の一部を減圧・真空
反応槽7に引上げ、取鍋内湾鋼5と減圧・真空反応槽7
内の溶鋼6とを入替えつつ、引上げた溶鋼6を低周波誘
導コイル2で加熱・撹拌しつつ、不活性ガスをガス吹込
みプラグまたはガス吹込みノズル3を介して、減圧ある
いは真空反応槽7内の溶鋼6に吹込むことを特徴とする
溶鋼の減圧・真空精錬方法及びそのための装置である。
として、溶鋼収容取鍋1の上部に、減圧あるいは真空反
応槽7を設置し、脱炭すべき溶鋼5の一部を減圧・真空
反応槽7に引上げ、取鍋内湾鋼5と減圧・真空反応槽7
内の溶鋼6とを入替えつつ、引上げた溶鋼6を低周波誘
導コイル2で加熱・撹拌しつつ、不活性ガスをガス吹込
みプラグまたはガス吹込みノズル3を介して、減圧ある
いは真空反応槽7内の溶鋼6に吹込むことを特徴とする
溶鋼の減圧・真空精錬方法及びそのための装置である。
即ち、本発明の技術的思想の根源は前記(1)〜(3)
式に従って溶鋼を高純度化し、介在物を除去して高清浄
度化するに当たり、減圧・真空反応槽7内の溶鋼6を誘
導撹拌によって流動させて吹込まれたガスの微細分散を
図り、それにより気・液界面反応の面積を増大させ、且
つ、吹込まれたガスの微細分散化による気泡12の滞留
時間を長くして、吹込みガスの利用効率を高めることに
ある。これによって減圧下もしくは真空下での溶鋼の高
純度化・高清浄度化精錬の効率化を図ると同時に、スプ
ラッシュ発生を抑制し、溶鋼の温度降下も補償するもの
である。
式に従って溶鋼を高純度化し、介在物を除去して高清浄
度化するに当たり、減圧・真空反応槽7内の溶鋼6を誘
導撹拌によって流動させて吹込まれたガスの微細分散を
図り、それにより気・液界面反応の面積を増大させ、且
つ、吹込まれたガスの微細分散化による気泡12の滞留
時間を長くして、吹込みガスの利用効率を高めることに
ある。これによって減圧下もしくは真空下での溶鋼の高
純度化・高清浄度化精錬の効率化を図ると同時に、スプ
ラッシュ発生を抑制し、溶鋼の温度降下も補償するもの
である。
(作 用)
本発明における誘導撹拌の効果は重要である。
すなわち、反応速度を大きくするためには溶鋼6の撹拌
を強化し、且つ、反応界面積を増大する必要がある。そ
こで、反応速度を大きくするために、ガス・バブリング
やガス・インジェクションを実施し、吹込みガス流量を
増大させている。しかし、前述したごとく、従来の方法
や装置では減圧下あるいは真空下で、吹込みガス流量を
増加すると吹込みガスの合体や吹抜は等により反応サイ
トである気・法界面積を十分に大きくできず、反応速度
を増大させるには限界があった。さらに、吹込みガス量
を多くすると溶鋼飛散量が多くなり、減圧・真空反応槽
7内壁に地金が付着し、安定な精錬が困難となる。
を強化し、且つ、反応界面積を増大する必要がある。そ
こで、反応速度を大きくするために、ガス・バブリング
やガス・インジェクションを実施し、吹込みガス流量を
増大させている。しかし、前述したごとく、従来の方法
や装置では減圧下あるいは真空下で、吹込みガス流量を
増加すると吹込みガスの合体や吹抜は等により反応サイ
トである気・法界面積を十分に大きくできず、反応速度
を増大させるには限界があった。さらに、吹込みガス量
を多くすると溶鋼飛散量が多くなり、減圧・真空反応槽
7内壁に地金が付着し、安定な精錬が困難となる。
ところが、本発明のように誘導撹拌を組合せると、■吹
込まれたガスが溶鋼6内部に微細に分散され、気・液反
応界面積が増大し、■気泡12が微細になることで、イ
)溶鋼6内部に滞留する時間が長くなって反応速度が極
めて大きくなり、口)吹込みガス量を増加しても、溶鋼
飛散量を極めて少なくすることができる。
込まれたガスが溶鋼6内部に微細に分散され、気・液反
応界面積が増大し、■気泡12が微細になることで、イ
)溶鋼6内部に滞留する時間が長くなって反応速度が極
めて大きくなり、口)吹込みガス量を増加しても、溶鋼
飛散量を極めて少なくすることができる。
この時、吹込みガスの微細分散効果は、溶鋼6の電磁誘
導撹拌による流速に依存するゆえ、この誘導撹拌の強さ
は、少なくとも溶鋼流速を20(Cl1l / s )
以上にする電力をコイルに投入する必要がある。溶鋼6
の誘導撹拌法は、第8図に示すように、(a)水平方向
撹拌、働)垂直一方向撹拌、(C)垂直二方向撹拌等の
幾つかの方法があるが、何れの方法でもその効果は同じ
である。
導撹拌による流速に依存するゆえ、この誘導撹拌の強さ
は、少なくとも溶鋼流速を20(Cl1l / s )
以上にする電力をコイルに投入する必要がある。溶鋼6
の誘導撹拌法は、第8図に示すように、(a)水平方向
撹拌、働)垂直一方向撹拌、(C)垂直二方向撹拌等の
幾つかの方法があるが、何れの方法でもその効果は同じ
である。
本発明を実施するに当たり、誘導撹拌との組合せである
ガス吹込み手段は重要である。即ち、誘導撹拌が実施さ
れている部位にガス吹込みプラグあるいはガス吹込みノ
ズル3が存在しないと、吹込みガスの微細分散効果を最
大限に活用できない。
ガス吹込み手段は重要である。即ち、誘導撹拌が実施さ
れている部位にガス吹込みプラグあるいはガス吹込みノ
ズル3が存在しないと、吹込みガスの微細分散効果を最
大限に活用できない。
従って、ガス吹込みプラグあるいはガス吹込みノズル3
の設置位置は、誘導撹拌部分のでき得る限り深層部とし
、少なくとも減圧・真空反応槽7内の溶鋼6表面からお
よそ10cm程度以上の深さを確保する必要がある。1
0cm未満の深さでは、微細に分散した気泡12が溶鋼
6内部に滞留できる時間が短か過ぎる結果、反応速度の
上昇がごくわずかで、十分な効果を奏しない。
の設置位置は、誘導撹拌部分のでき得る限り深層部とし
、少なくとも減圧・真空反応槽7内の溶鋼6表面からお
よそ10cm程度以上の深さを確保する必要がある。1
0cm未満の深さでは、微細に分散した気泡12が溶鋼
6内部に滞留できる時間が短か過ぎる結果、反応速度の
上昇がごくわずかで、十分な効果を奏しない。
ガス吹込みプラグあるいはガス吹込みノズル3として、
既存のポーラス・プラグあるいは耐火物細孔ノズル、単
管または二重管金属製ノズルが使用できる。ガス吹込み
量を増加して反応速度を大きくするために、ガス吹込み
プラグあるいはガス吹込みノズル3の数を複数個とする
ことは効果的である。
既存のポーラス・プラグあるいは耐火物細孔ノズル、単
管または二重管金属製ノズルが使用できる。ガス吹込み
量を増加して反応速度を大きくするために、ガス吹込み
プラグあるいはガス吹込みノズル3の数を複数個とする
ことは効果的である。
本発明に使用する吹込みガスは、不活性ガスを基本とす
るが酸素含有ガスを同時に使用することが出来る。−船
釣には、不活性ガスとしてAr。
るが酸素含有ガスを同時に使用することが出来る。−船
釣には、不活性ガスとしてAr。
酸素含有ガスとして0.ガスやCOtガスあるいは不活
性ガスと酸素含有ガスとの混合ガスが好ましい。脱炭処
理を目的にする場合には、不活性ガスと同時に003ガ
スのはかH!ガスやNzガスも併用できる。
性ガスと酸素含有ガスとの混合ガスが好ましい。脱炭処
理を目的にする場合には、不活性ガスと同時に003ガ
スのはかH!ガスやNzガスも併用できる。
さらに、本発明の方法で溶鋼の脱炭処理を実施する場合
には、wt%(C)が0.005wt%以下の領域にお
いて、溶鋼の酸素濃度−1%(0)を、溶鋼が含有する
硫黄濃度wt%〔S〕に応じて、以下の関係式で制限さ
れる範囲に保持する。
には、wt%(C)が0.005wt%以下の領域にお
いて、溶鋼の酸素濃度−1%(0)を、溶鋼が含有する
硫黄濃度wt%〔S〕に応じて、以下の関係式で制限さ
れる範囲に保持する。
((1÷72・wtχ(S ] )/160 ) (1
−0,25)≦wtχ(0)≦((1÷72・軛t%〔
S〕)/160 ) (1+1.50) ・・・(4
)即ち、0.005 wt%以下の極低炭素濃度領域の
脱炭反応速度は、界面活性元素である〔S〕濃度に応じ
て〔O〕濃度を制御することでより大きくできることを
見出した。この基本的考え方を基に、極低炭素鋼の溶製
方法を、既に特開昭61−82239号公報に開示して
いる。
−0,25)≦wtχ(0)≦((1÷72・軛t%〔
S〕)/160 ) (1+1.50) ・・・(4
)即ち、0.005 wt%以下の極低炭素濃度領域の
脱炭反応速度は、界面活性元素である〔S〕濃度に応じ
て〔O〕濃度を制御することでより大きくできることを
見出した。この基本的考え方を基に、極低炭素鋼の溶製
方法を、既に特開昭61−82239号公報に開示して
いる。
本発明によれば、吹込みガスの微細分散により脱炭反応
サイトを大きくすると同時にwt%〔S〕に応じたwt
%〔O〕を脱酸剤の添加等により調整し、脱炭反応の阻
害因子を小さくすることで、脱炭速度を大きくすること
ができる。
サイトを大きくすると同時にwt%〔S〕に応じたwt
%〔O〕を脱酸剤の添加等により調整し、脱炭反応の阻
害因子を小さくすることで、脱炭速度を大きくすること
ができる。
〔O〕濃度の制御は〔O〕が高濃度の場合にはAj、T
iに代表される脱酸剤を添加したり、水素ガスあるいは
不活性ガスと水素ガスの混合ガスを吹込むことで実施し
、(0)が低濃度の場合には酸素ガスの吹込みあるいは
鉄鉱石やマンガン鉱石、クロム鉱石等に代表される酸化
物を溶鋼に加えることで実施する。
iに代表される脱酸剤を添加したり、水素ガスあるいは
不活性ガスと水素ガスの混合ガスを吹込むことで実施し
、(0)が低濃度の場合には酸素ガスの吹込みあるいは
鉄鉱石やマンガン鉱石、クロム鉱石等に代表される酸化
物を溶鋼に加えることで実施する。
(実施例)
1星■土
底部に溶鋼撹拌用ガス吹込みプラグを装着した取鍋に、
組成が0.015wt%(C) 0.04wt%(0
) 0.006 wt%〔S〕である100トンの溶
鋼を装入し、上部に真空反応槽を設置した第1図に示す
ような精錬設備で溶鋼を脱炭精錬した。精錬前の溶鋼の
(N)濃度は0.0030〜0.0035wt%であっ
た。真空反応槽内の圧力は5 sin後には1wHg以
下に到達した。そこでこの真空排気開始後、5 sin
経過した時点から、真空反応槽内の内壁に設置した3個
のガス吹込みプラグより、Arガスを総量で0〜200
0(j!/■in)の範囲の流量で吹込み、同時に誘導
撹拌を実施した。この誘導撹拌による溶鋼流速V 5t
sstは30〜60(C■/ s )である。Arガス
吹込みプラグの真空反応槽内溶鋼表面からの設置深さL
は5,10,30,100゜130C11と変更した。
組成が0.015wt%(C) 0.04wt%(0
) 0.006 wt%〔S〕である100トンの溶
鋼を装入し、上部に真空反応槽を設置した第1図に示す
ような精錬設備で溶鋼を脱炭精錬した。精錬前の溶鋼の
(N)濃度は0.0030〜0.0035wt%であっ
た。真空反応槽内の圧力は5 sin後には1wHg以
下に到達した。そこでこの真空排気開始後、5 sin
経過した時点から、真空反応槽内の内壁に設置した3個
のガス吹込みプラグより、Arガスを総量で0〜200
0(j!/■in)の範囲の流量で吹込み、同時に誘導
撹拌を実施した。この誘導撹拌による溶鋼流速V 5t
sstは30〜60(C■/ s )である。Arガス
吹込みプラグの真空反応槽内溶鋼表面からの設置深さL
は5,10,30,100゜130C11と変更した。
なおこの時点において、取鍋上部に設置されている真空
反応槽内に引上げられた溶鋼は、吹込みプラグよりAr
ガスを吹込まれながら、低周波誘導コイルで加熱・撹拌
された状態にあり、従って、真空反応槽下端部では溶鋼
が取鍋と真空反応槽との間を移動していて、溶鋼全体と
しては循環している。
反応槽内に引上げられた溶鋼は、吹込みプラグよりAr
ガスを吹込まれながら、低周波誘導コイルで加熱・撹拌
された状態にあり、従って、真空反応槽下端部では溶鋼
が取鍋と真空反応槽との間を移動していて、溶鋼全体と
しては循環している。
脱炭速度比V ratt0とArガス流量Far(42
/win)との関係を第3図に示す@ Vrati。は
、r誘導撹拌1−Ar吹込み」の時に得られる脱炭速度
VAr−INと、誘導撹拌を実施せずに、プラグからの
Ar吹込みだけを実施した時の脱炭速度■。との比を表
している。ガス吹込みプラグの設置深さLが10cm以
上でV rmLigが栄、激に大きくなる。このとき、
V ratt。はFArの増加と共に増大し、脱炭処理
時間が大幅に短縮できる。
/win)との関係を第3図に示す@ Vrati。は
、r誘導撹拌1−Ar吹込み」の時に得られる脱炭速度
VAr−INと、誘導撹拌を実施せずに、プラグからの
Ar吹込みだけを実施した時の脱炭速度■。との比を表
している。ガス吹込みプラグの設置深さLが10cm以
上でV rmLigが栄、激に大きくなる。このとき、
V ratt。はFArの増加と共に増大し、脱炭処理
時間が大幅に短縮できる。
25m1nの精錬処理終了時点での(N)濃度をFAr
との関係で第3図に併記した。精錬処理終了時点での(
N)fi度はFArの増加と共に低濃度となり、同時脱
炭・脱窒ができる。
との関係で第3図に併記した。精錬処理終了時点での(
N)fi度はFArの増加と共に低濃度となり、同時脱
炭・脱窒ができる。
以上については、吹込みプラグを吹込みノズルとした場
合も同じ結果を得ている。
合も同じ結果を得ている。
夫胤拠I
底部に溶鋼撹拌用ガス吹込みプラグを装着した取鍋に、
組成が0.25wt%(C)−0,02〜0.04wt
%(0) 0.006 wt%(Solで、(Cr
)濃度あるいは(Mn)1度を5〜30wt%の範囲で
変更した100トンの溶鋼を装入し、上部に真空反応槽
を設置した第1図に示すような精錬設備で熔鋼を脱炭精
錬した。真空反応槽内の圧力は5 sin後にはlmH
g以下に到達した。そこでこの真空排気開始後、およそ
5 win経過した時点から真空反応槽内の内壁に設置
したガス吹込みプラグより、Arガスを1500 (f
/win)の流量で吹込み、誘導撹拌を実施した。誘導
撹拌による溶鋼流速V 5LaaLは40〜50(cm
/S)である、ただし、真空反応槽上部に設置したラン
スにより、含(Cr)溶鋼の場合には酸素ガスあるいは
クロム絋石粉を単独もしくは併用で、含(Mn )溶鋼
の場合には酸素ガスあるいはマンガン鉱石粉を単独もし
くは併用で、溶鋼に供給した。何れの方法を採用しても
、酸素源の供給方法の相違による脱炭速度への影響は極
めて小さかった。なお、このときのArガス吹込みプラ
グの真空反応槽内溶鋼表面からの設置深さは30c+a
であった。
組成が0.25wt%(C)−0,02〜0.04wt
%(0) 0.006 wt%(Solで、(Cr
)濃度あるいは(Mn)1度を5〜30wt%の範囲で
変更した100トンの溶鋼を装入し、上部に真空反応槽
を設置した第1図に示すような精錬設備で熔鋼を脱炭精
錬した。真空反応槽内の圧力は5 sin後にはlmH
g以下に到達した。そこでこの真空排気開始後、およそ
5 win経過した時点から真空反応槽内の内壁に設置
したガス吹込みプラグより、Arガスを1500 (f
/win)の流量で吹込み、誘導撹拌を実施した。誘導
撹拌による溶鋼流速V 5LaaLは40〜50(cm
/S)である、ただし、真空反応槽上部に設置したラン
スにより、含(Cr)溶鋼の場合には酸素ガスあるいは
クロム絋石粉を単独もしくは併用で、含(Mn )溶鋼
の場合には酸素ガスあるいはマンガン鉱石粉を単独もし
くは併用で、溶鋼に供給した。何れの方法を採用しても
、酸素源の供給方法の相違による脱炭速度への影響は極
めて小さかった。なお、このときのArガス吹込みプラ
グの真空反応槽内溶鋼表面からの設置深さは30c+a
であった。
脱炭速度比■10.。と(Cr )濃度あるいは(Mn
)濃度との関係を第4図に示す、脱炭速度比V rat
ム。は、「誘導撹拌+Ar吹込み」の時に得られる脱炭
速度vAr+INと、誘導撹拌を実施せずに、プラグか
らのAr吹込みだけを実施した時の脱炭速度varとの
比を表している。脱炭速度は(Cr)i11度あるいは
(Mn)濃度に関係なく、誘導撹拌とガス吹込みを実施
することで、ガス吹込みだけの場合に比較しておよそ4
倍になり、脱炭処理時間が大幅に短縮できる。
)濃度との関係を第4図に示す、脱炭速度比V rat
ム。は、「誘導撹拌+Ar吹込み」の時に得られる脱炭
速度vAr+INと、誘導撹拌を実施せずに、プラグか
らのAr吹込みだけを実施した時の脱炭速度varとの
比を表している。脱炭速度は(Cr)i11度あるいは
(Mn)濃度に関係なく、誘導撹拌とガス吹込みを実施
することで、ガス吹込みだけの場合に比較しておよそ4
倍になり、脱炭処理時間が大幅に短縮できる。
夫施貫主
底部に溶鋼撹拌用ガス吹込みプラグを装着した取鍋に、
組成が0.80wt%(C30,35wt%(Si)
0.95wt%(Mn)である100トンの溶鋼を装
入し、上部に真空反応槽を設置した第1図に示すような
精錬設備で溶鋼を精錬した。真空反応槽内の圧力は5
win後には1m11g以下に到達した。真空排気の開
始と同時に真空反応槽内の内壁に設置したガス吹込みプ
ラグから、Arガスを0〜2000 (j! /5hi
n)の流量で吹込み、誘導撹拌を実施した。誘導撹拌に
よる溶鋼流速■□11111は30〜60(cIl/s
)である、なお、コノときのArガス吹込みプラグの真
空反応槽内溶鋼表面からの設置深さは30cmであった
。
組成が0.80wt%(C30,35wt%(Si)
0.95wt%(Mn)である100トンの溶鋼を装
入し、上部に真空反応槽を設置した第1図に示すような
精錬設備で溶鋼を精錬した。真空反応槽内の圧力は5
win後には1m11g以下に到達した。真空排気の開
始と同時に真空反応槽内の内壁に設置したガス吹込みプ
ラグから、Arガスを0〜2000 (j! /5hi
n)の流量で吹込み、誘導撹拌を実施した。誘導撹拌に
よる溶鋼流速■□11111は30〜60(cIl/s
)である、なお、コノときのArガス吹込みプラグの真
空反応槽内溶鋼表面からの設置深さは30cmであった
。
介在物除去速度比V ”crat=。および脱水素速度
比V ’ r a t i。とArガス流量F Ar(
1/ 5hin)との関係を第5図に示す。vA″Cr
、い。は、r誘導撹拌+Ar吹込みjの時に得られる介
在物除去速度■ム”Ar+INと、誘導撹拌を実施せず
に、プラグからのAr吹込みだけを実施した時の介在物
除去速度v″′cA、、との比を表し、V’rmL!。
比V ’ r a t i。とArガス流量F Ar(
1/ 5hin)との関係を第5図に示す。vA″Cr
、い。は、r誘導撹拌+Ar吹込みjの時に得られる介
在物除去速度■ム”Ar+INと、誘導撹拌を実施せず
に、プラグからのAr吹込みだけを実施した時の介在物
除去速度v″′cA、、との比を表し、V’rmL!。
は、fg導撹拌+Ar吹込み1の時に得られる脱水素速
度V’Ar+INと、誘導撹拌を実施せずに、プラグか
らのAr吹込みだけを実施した時の脱水素速度vHAr
との比を表している。
度V’Ar+INと、誘導撹拌を実施せずに、プラグか
らのAr吹込みだけを実施した時の脱水素速度vHAr
との比を表している。
V ”Crac!。とV ’raLi。はFArの増加
と共に増大し、誘導撹拌とガス吹込みを同時に実施する
ことで、介在物除去速度と脱水素速度は、ガス吹込みだ
けの場合に比較し極めて大きくなり、低水素で且つ、高
清浄度の鋼の溶製が容易になる。
と共に増大し、誘導撹拌とガス吹込みを同時に実施する
ことで、介在物除去速度と脱水素速度は、ガス吹込みだ
けの場合に比較し極めて大きくなり、低水素で且つ、高
清浄度の鋼の溶製が容易になる。
皇l涯を
組成が0.025wt%(C) 0.04wt%〔O
〕−0,007賀t%〔S〕である10(lンの溶鋼を
取鍋に装入し、上部に真空反応槽を設置した第2図に示
すような精錬設備で溶鋼を精錬した。この時の(N)濃
度は0.0030〜0.0035皆t%であった。この
場合には、真空反応槽底部にガス吹込みプラグを装着し
た。一方、浸漬管ノズルからは溶鋼循環用のArガスを
吹込んでいる。真空反応槽内の圧力は5 sin後には
1m+sHg以下に到達した。そこで、この真空排気開
始後、5 sin経過した時点から真空反応槽内の底部
に設置した上述のガス吹込みプラグから、Arガスを0
〜2000 (ffi/s+in)の範囲の流量で吹込
み、誘導撹拌を実施した。誘導撹拌による溶鋼流速■、
5.。1は30〜60(1/ S )である、また、こ
のときのArガス吹込みプラグの真空反応槽内溶鋼表面
からの設置深さは、5.10,20.30cmと変更し
て検討した。
〕−0,007賀t%〔S〕である10(lンの溶鋼を
取鍋に装入し、上部に真空反応槽を設置した第2図に示
すような精錬設備で溶鋼を精錬した。この時の(N)濃
度は0.0030〜0.0035皆t%であった。この
場合には、真空反応槽底部にガス吹込みプラグを装着し
た。一方、浸漬管ノズルからは溶鋼循環用のArガスを
吹込んでいる。真空反応槽内の圧力は5 sin後には
1m+sHg以下に到達した。そこで、この真空排気開
始後、5 sin経過した時点から真空反応槽内の底部
に設置した上述のガス吹込みプラグから、Arガスを0
〜2000 (ffi/s+in)の範囲の流量で吹込
み、誘導撹拌を実施した。誘導撹拌による溶鋼流速■、
5.。1は30〜60(1/ S )である、また、こ
のときのArガス吹込みプラグの真空反応槽内溶鋼表面
からの設置深さは、5.10,20.30cmと変更し
て検討した。
脱炭速度比とArガス流量F□(i!、/win)との
関係を第6図に示す、脱炭速度比■r□1゜は、「誘導
撹拌+Ar吹込み」の時に得られる脱炭速度VAr*I
Nと、誘導撹拌を実施せずに、プラグからのAr吹込み
だけを実施した時の脱炭速度VArとの比を表している
* V r a L k oはF’arの増加と共に増
大し、脱炭処理時間が大幅に短縮できる。
関係を第6図に示す、脱炭速度比■r□1゜は、「誘導
撹拌+Ar吹込み」の時に得られる脱炭速度VAr*I
Nと、誘導撹拌を実施せずに、プラグからのAr吹込み
だけを実施した時の脱炭速度VArとの比を表している
* V r a L k oはF’arの増加と共に増
大し、脱炭処理時間が大幅に短縮できる。
25m1nの精錬処理終了時点での(N)濃度とF^、
との関係を第6図に併記した。精錬処理終了時点での(
N)濃度はF□の増加と共に低濃度となり、同時脱炭・
脱窒ができる。
との関係を第6図に併記した。精錬処理終了時点での(
N)濃度はF□の増加と共に低濃度となり、同時脱炭・
脱窒ができる。
以上は、吹込みプラグを吹込みノズルとした場合も同じ
結果を得た。
結果を得た。
1隻1
組成が0.011wt%(C) 0.005〜0.0
8wt%〔O〕である100トンの溶鋼を取鍋に装入し
、上部に真空反応槽を設置した第2図に示すような精錬
設備で溶鋼を精錬した。この場合には、真空反応槽底部
にガス吹込みプラグを装着した。一方、浸漬管からは溶
鋼循環用のArガスを吹込んでいる。真空反応槽内の圧
力は5 +win後には1■Hg以下に到達した。真空
排気の開始と同時に真空反応槽内の底部に設置した上述
のガス吹込みプラグから、Arガスを1200 (1/
win)の範囲の流量で吹込み、誘導撹拌を実施した。
8wt%〔O〕である100トンの溶鋼を取鍋に装入し
、上部に真空反応槽を設置した第2図に示すような精錬
設備で溶鋼を精錬した。この場合には、真空反応槽底部
にガス吹込みプラグを装着した。一方、浸漬管からは溶
鋼循環用のArガスを吹込んでいる。真空反応槽内の圧
力は5 +win後には1■Hg以下に到達した。真空
排気の開始と同時に真空反応槽内の底部に設置した上述
のガス吹込みプラグから、Arガスを1200 (1/
win)の範囲の流量で吹込み、誘導撹拌を実施した。
なお、このときのArガス吹込みプラグの真空反応槽内
溶鋼表面からの設置深さは30C1lであった。
溶鋼表面からの設置深さは30C1lであった。
(C)が0.005wt%以下の濃度範囲における脱炭
速度比■r□、。と〔O〕濃度の関係を第7図に示す*
vrat=。は、〔O〕濃度が0.010wt%の時
に得られる脱炭速度y(0)−6・”Ar+INを基準
とした時の各〔O〕濃度において実現できる脱炭速度と
の比である。■r□1゜の値はwt%(0)を、wt%
〔S〕に応じて、以下の関係式で制限される範囲に保持
する時に最も大きくなる。
速度比■r□、。と〔O〕濃度の関係を第7図に示す*
vrat=。は、〔O〕濃度が0.010wt%の時
に得られる脱炭速度y(0)−6・”Ar+INを基準
とした時の各〔O〕濃度において実現できる脱炭速度と
の比である。■r□1゜の値はwt%(0)を、wt%
〔S〕に応じて、以下の関係式で制限される範囲に保持
する時に最も大きくなる。
((1+72 HwtX (S ) )/160 )
(1−0,25) ≦wtX (0)≦((1+72・
胛tχ(5) )/160 ) (1+1.50)(発
明の効果) 以上説明したように、本発明による方法を適用し、ある
いは本発明による装置を使用して、誘導撹拌とガス吹込
みとの組合せによる溶鋼の減圧または真空精錬を実施す
れば、■電磁誘導に基づく溶鋼流動により、吹込まれた
ガスが引きちぎられて溶鋼内部に微細に分散され、気・
液反応界面積が増大するとともに、■微細気泡が電磁誘
導による溶鋼流れに乗り、溶鋼内部に滞留する時間が増
大する。これら2点の効果により少量のガス吹込みによ
って、脱炭・脱窒が同時に効率良く進行するため大量生
産に適した精錬装置を用いることで、高純度鋼あるいは
高清浄度鋼を経済的に溶製できる。
(1−0,25) ≦wtX (0)≦((1+72・
胛tχ(5) )/160 ) (1+1.50)(発
明の効果) 以上説明したように、本発明による方法を適用し、ある
いは本発明による装置を使用して、誘導撹拌とガス吹込
みとの組合せによる溶鋼の減圧または真空精錬を実施す
れば、■電磁誘導に基づく溶鋼流動により、吹込まれた
ガスが引きちぎられて溶鋼内部に微細に分散され、気・
液反応界面積が増大するとともに、■微細気泡が電磁誘
導による溶鋼流れに乗り、溶鋼内部に滞留する時間が増
大する。これら2点の効果により少量のガス吹込みによ
って、脱炭・脱窒が同時に効率良く進行するため大量生
産に適した精錬装置を用いることで、高純度鋼あるいは
高清浄度鋼を経済的に溶製できる。
第1図と第2図は本発明の方法を実施するための精錬設
備の概要を示す図、 第3図は、プラグからの吹込みガス流IFA−と脱炭速
度比V rac五。との関係および精錬処理後の(N)
濃度との関係を示す図、 第4図は、脱炭速度比V rmLi。と(Cr )濃度
および(Mn)濃度との関係を示す図、第5図は、介在
物除去速度比V ”’raL1゜および脱水素速度比v
Hr□1゜と吹込みArガス流量FArとの関係を示す
図、 第6図は、プラグからの吹込みガス流量FArと脱炭速
度比V ratム。との関係および精錬処理後の(N)
濃度との関係を示す図、 第7図は、脱炭速度比V rmLi。と〔O〕濃度との
関係を示す図、そして、 第8図は、誘導撹拌の方法を示す図である。 1・・・溶鋼の収容容器(取鍋)、2・・・誘導撹拌・
加熱用コイル、3・・・ガス吹込みプラグまたはガス吹
込みノズル、4・・・ガス吹付け・酸化物吹付はランス
、5・・・精錬すべき溶鋼、6・・・減圧もしくは真空
反応槽内に吸上げられた溶鋼、7・・・減圧もしくは真
空反応槽、8・・・非磁性材料製の気密性外被、9・・
・気密性外被、10・・・耐火物、11・・・遮蔽物、
12・・・分散気泡、13・・・溶鋼循環用ガス、14
・・・取鍋的溶鋼撹拌ガス。 第 3図 Ar (h’yr ) 第5図 1r (J!/)R,り 第4図 wr4(Crl 、wrx(1−b〕 第 6図 5θO /θ00 iso。 Ar (L偏i)t) 第7図 第8図 770θ2 θoo、f θ、θ! Wt3(−0〕 θO2 θ、θ5 σ、IQ (b) (C) 手続補正書(自発) 平成3年9月2日
備の概要を示す図、 第3図は、プラグからの吹込みガス流IFA−と脱炭速
度比V rac五。との関係および精錬処理後の(N)
濃度との関係を示す図、 第4図は、脱炭速度比V rmLi。と(Cr )濃度
および(Mn)濃度との関係を示す図、第5図は、介在
物除去速度比V ”’raL1゜および脱水素速度比v
Hr□1゜と吹込みArガス流量FArとの関係を示す
図、 第6図は、プラグからの吹込みガス流量FArと脱炭速
度比V ratム。との関係および精錬処理後の(N)
濃度との関係を示す図、 第7図は、脱炭速度比V rmLi。と〔O〕濃度との
関係を示す図、そして、 第8図は、誘導撹拌の方法を示す図である。 1・・・溶鋼の収容容器(取鍋)、2・・・誘導撹拌・
加熱用コイル、3・・・ガス吹込みプラグまたはガス吹
込みノズル、4・・・ガス吹付け・酸化物吹付はランス
、5・・・精錬すべき溶鋼、6・・・減圧もしくは真空
反応槽内に吸上げられた溶鋼、7・・・減圧もしくは真
空反応槽、8・・・非磁性材料製の気密性外被、9・・
・気密性外被、10・・・耐火物、11・・・遮蔽物、
12・・・分散気泡、13・・・溶鋼循環用ガス、14
・・・取鍋的溶鋼撹拌ガス。 第 3図 Ar (h’yr ) 第5図 1r (J!/)R,り 第4図 wr4(Crl 、wrx(1−b〕 第 6図 5θO /θ00 iso。 Ar (L偏i)t) 第7図 第8図 770θ2 θoo、f θ、θ! Wt3(−0〕 θO2 θ、θ5 σ、IQ (b) (C) 手続補正書(自発) 平成3年9月2日
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1)溶鋼の減圧・真空精錬を実施するに当たり、溶鋼
収容取鍋上部に、減圧あるいは真空反応槽(以下、反応
槽と呼ぶ)を設置して、脱炭すべき溶鋼の一部を該反応
槽に引上げ、溶鋼を前記取鍋と該反応槽の間に循環させ
つつ、反応槽に引上げた前記溶鋼を低周波誘導コイルで
加熱・撹拌し、同時に不活性ガスを前記反応槽内の溶鋼
に吹込むことを特徴とする溶鋼の減圧・真空精錬方法。 (2)反応槽内壁にポーラス・プラグあるいは細孔ノズ
ルを埋込み、該ポーラス・プラグあるいは細孔ノズルを
介して不活性ガスを吹込むことを特徴とする請求項1記
載の溶鋼の減圧・真空精錬方法。 (3)脱炭すべき溶鋼の炭素濃度が0.005wt%以
下の領域において、該溶鋼が含有する硫黄濃度wt%〔
S〕に応じて、該溶鋼の酸素濃度wt%〔O〕を以下の
関係式で制限される範囲内に保持することを特徴とする
請求項1または2記載の溶鋼の減圧・真空精錬方法。 ((1+72・wt%〔S〕)/160}(1−0.2
5)≦wt%〔O〕≦{(1+72・wt%〔S〕/1
60}(1+1.50)(4)溶鋼収容取鍋上部に、減
圧あるいは真空反応槽(以下、反応槽と呼ぶ)を設置し
た溶鋼の減圧・真空精錬装置において、前記溶鋼収容取
鍋から溶鋼の一部を該反応槽に引上げるとともに溶鋼を
該取鍋と反応槽の間に循環させる構造となっていて、該
反応槽の外周には反応槽内に引上げられた溶鋼を加熱・
撹拌するための低周波誘導コイルが配設され、かつ該反
応槽内に不活性ガスを吹込むための構成要素を有するこ
とを特徴とする溶鋼の減圧・真空精錬装置。 (5)反応槽内に不活性ガスを吹込むための構成要素が
、反応槽内壁に埋込んだポーラス・プラグあるいは細孔
ノズルであることを特徴とする請求項1記載の溶鋼の減
圧・真空精錬装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15836490A JPH0448027A (ja) | 1990-06-16 | 1990-06-16 | 溶鋼の減圧・真空精錬方法およびその装置 |
| PCT/JP1991/000734 WO1991019013A1 (fr) | 1990-05-31 | 1991-05-31 | Procede de raffinage pour metaux ou alliages en fusion |
| EP19910910194 EP0486695A4 (en) | 1990-05-31 | 1991-05-31 | Process for refining molten metal or alloy |
| US08/072,663 US5454854A (en) | 1990-05-31 | 1993-06-03 | Method of refining molten metal or molten alloy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15836490A JPH0448027A (ja) | 1990-06-16 | 1990-06-16 | 溶鋼の減圧・真空精錬方法およびその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0448027A true JPH0448027A (ja) | 1992-02-18 |
Family
ID=15670070
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15836490A Pending JPH0448027A (ja) | 1990-05-31 | 1990-06-16 | 溶鋼の減圧・真空精錬方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0448027A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009525192A (ja) * | 2006-02-02 | 2009-07-09 | ナショナル サイエンス アンド テクノロジー ディベロープメント エイジェンシー | 半溶融金属処理に好適な金属構造を準備する方法 |
| JP2023020853A (ja) * | 2021-07-28 | 2023-02-09 | 北京科技大学 | 水素ガスを用いてrh精錬効果を向上させる方法 |
-
1990
- 1990-06-16 JP JP15836490A patent/JPH0448027A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009525192A (ja) * | 2006-02-02 | 2009-07-09 | ナショナル サイエンス アンド テクノロジー ディベロープメント エイジェンシー | 半溶融金属処理に好適な金属構造を準備する方法 |
| JP2023020853A (ja) * | 2021-07-28 | 2023-02-09 | 北京科技大学 | 水素ガスを用いてrh精錬効果を向上させる方法 |
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