JPH06322430A - 溶融金属の真空精錬方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶融金属に含有されているガス等の不純物元
素介在物を減圧下で除去するための効率的な真空精練方
法を提供する。 【構成】 真空槽下端に接続された１本の浸漬管を被処
理溶融金属を満たした鍋に浸漬し、真空槽内を減圧する
ことにより真空槽内に溶融金属を導入し、鍋底に設置し
たガス吹き込み設備からガスを吹き込み溶融金属を真空
槽内と鍋内を環流させる真空精練方法において、直径Ｄ
の鍋底に設置する鍋底ガス吹き込み設備の鍋底中心から
の距離Ｌを、Ｌ＞０．２５×Ｄの範囲に設置し、真空処
理中の鍋を鍋底ガス吹き込み装置が下になるように傾斜
させ、鍋底からの吹き込みガスを真空槽内に浮上させる
ことを特徴とする溶融金属の真空精練方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶融金属に含有されて
いるガス等の不純物元素、介在物を減圧化で除去するた
めの効率的な真空精錬方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、溶融金属中の水素、窒素、炭素等
の元素の除去、介在物の浮上分離を目的として、真空精
錬法が使用され、ＤＨ、ＲＨ型の真空脱ガス設備が広く
使用されてきた。ＲＨ、ＤＨの真空精錬能力を増強する
ために、真空槽と鍋内の被処理溶融金属の環流・混合を
増大させ、真空槽内への溶融金属の単位時間内輸送量を
増大する改善が指向されてきた。しかし、ＲＨは浸漬管
の内径に溶鋼鍋内径との取り合いから上限が規定される
制約、ＤＨは連続的に溶融金属を真空槽内への導入が不
可能である制約から、これらのプロセスでは混合・環流
の改善には設備的に限界があり真空精錬能力を向上させ
ることが困難である。このため、高効率の精錬能力の実
現可能な真空精錬方法が提案されている。例えば、特公
昭３９−１８０２号では釣鐘状の脱ガス容器を溶鋼鍋内
の溶鋼に浸漬させ、釣鐘型真空槽の中心にあたる鍋底か
らガスを吹き込むことを特徴とする真空脱ガス方法（図
７）や、特開昭５１−５５７１７号では鍋底のポーラス
プラグからＡｒガスを吹込み、鍋内溶鋼に浸漬した真空
槽内にＡｒを浮上させる際に、真空槽内径・鍋内湯面高
さ・ポーラスプラグ直径の関係を規定した減圧精錬装置
（図８）が提案されている。これらの方法は、鍋底から
ガス吹込みを実施することにより、少ないガス流量で効
率よく被処理溶融金属を混合・環流させることを可能に
した。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】例えば、特公昭３９−
１８０２号、特開昭５１−５５７１７号で提案された真
空精錬方法は、鍋底に設置したガス吹込み設備、例えば
ポーラスプラグからガスを吹込み、吹込んだガスによる
溶融金属の真空槽内への環流を実現していた。このよう
な方法で溶鋼環流を効率よく実現するためには、鍋底か
ら吹込んだガスが真空槽内に入るように、鍋底のガス吹
込み装置、例えばポーラスプラグの設置位置を鍋中心に
近づける必要があった。しかし、鍋中心近くは、転炉等
から溶融金属を受ける際に、直接溶融金属流があたる位
置にあたり、高温の溶融金属が直接あたることによる機
械的衝撃、熱衝撃の影響でポーラスプラグ等に代表され
るガス吹込み装置が局所的に先行溶損し、鍋寿命を低下
させる原因になっていた。

【０００４】一方、鍋内の溶融金属撹拌を効率良く実施
するためには、鍋内の淀み部を無くすことが必要である
が、鍋中心近くの鍋底からガスを吹込む従来法では、鍋
底と壁の境界近傍が淀み部が形勢されやすく、鍋内全体
の混合改善に問題点を残していた。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の真空精錬方法は、真空槽下端に接続された
１本の浸漬管を被処理溶融金属を満たした鍋に浸漬し、
真空槽内を減圧することにより真空槽内に溶融金属を導
入し、鍋底に設置したガス吹込み設備からガスを吹込み
溶融金属を真空槽内と鍋内を環流させる真空精練方法に
おいて、直径Ｄの鍋底に設置する鍋底ガス吹込み設備の
鍋底中心からの距離Ｌを、 Ｌ＞０．２５×Ｄ …（１） （１）式の範囲に設置し、真空処理中の鍋を鍋底ガス吹
込み装置が下になるように傾斜させ、鍋底からの吹込み
ガスを真空槽内に浮上させることを特徴とする溶融金属
の真空精練方法に関するものである。以下、図面に基づ
いて本発明を詳細に説明する。

【０００６】

【作用】図９は従来法の代表例を示す図面である。真空
精練すべき溶融金属６を収容した鍋１に、排気系と接続
するための排気ダクト３によって接続された真空槽２を
浸漬させ、真空槽内を減圧し真空槽内に溶融金属を導入
し、鍋１の底に設置されたガス吹込み装置、例えばポー
ラスプラグ４からガス５を吹き込むことにより、鍋内の
溶融金属６を真空槽内と鍋内を環流させて処理をする。
効率よく溶融金属を環流させるために、吹込んだガスが
真空槽内に入るように、ガス吹込み装置の位置は設定さ
れているため、ガス吹込み装置は鍋中心に近い位置に設
置されていた。

【０００７】図１０は、従来法での鍋底のガス吹込み設
備位置の代表例を示す図面である。７は鍋底を示し、８
は真空槽の浸漬管を鍋底に投影した状態を示し、９は吹
込んだガスが浮上した際に浸漬管２内に入るように位置
決定された鍋底ガス吹込み位置を示す。この略図からも
分かるように、鍋中心近くにガス吹込み位置を設定せざ
るを得ず、溶融金属、例えば溶鋼を受鋼する際の機械
的、熱的衝撃をさけることができなかった。

【０００８】図１は本発明の方法を実施するための代表
例を示す図面である。真空精練すべき溶融金属６を収容
した鍋１に、排気系と接続するための排気ダクト３によ
って接続された真空槽２を浸漬させ、真空槽内を減圧し
真空槽内に溶融金属を導入し、鍋１の底に設置されたガ
ス吹込み装置、例えばポーラスプラグ４からガス５を吹
き込むことにより、鍋内の溶融金属６を真空槽内と鍋内
を環流させて処理をする際に、鍋底の壁近くに設置され
たガス吹込み装置から吹込んだガスが真空槽内に入るよ
うに、ガス吹込み装置が低くなる方向に溶鋼鍋を傾けて
真空精練処理を実施する。

【０００９】図２は、本発明による方法での鍋底のガス
吹込み設備位置の代表例を示す図面である。７は鍋底を
示し、９は吹込んだガスが浮上した際に浸漬管内に入る
ように位置決定された鍋底ガス吹込み位置を示す。この
略図からも分かるように、鍋中心近くにガス吹込み位置
を設定する必要がないため、溶融金属、例えば溶鋼を受
鋼する際の機械的、熱的衝撃をさけることが可能にな
る。

【００１０】図３は本発明の方法を実施するための別の
例を示す図面である。真空精練すべき溶融金属６を収容
した鍋１に、排気系と接続するための排気ダクト３によ
って接続された真空槽２を浸漬させ、真空槽内を減圧し
真空槽内に溶融金属を導入し、鍋１の底に近い高さの鍋
壁に設置されたガス吹込み装置、例えばポーラスプラグ
４からガス５を吹き込むことにより、鍋内の溶融金属６
を真空槽内と鍋内を環流させて処理をする際に、鍋底近
くの壁に設置されたガス吹込み装置から吹込んだガスが
真空槽内に入るように、ガス吹込み装置が低くなる方向
に溶鋼鍋を傾けて真空精練処理を実施する。この方法で
は、鍋底にガス吹込み装置を設置していないため、溶融
金属、例えば溶鋼の受鋼時に受けるガス吹込み装置がう
ける衝撃は従来法に比べ少ない。

【００１１】さらに本発明の方法では、鍋底の壁付近か
らのガス吹込みにより溶融金属を撹拌させるため、従来
法にあったような鍋底と壁の境界付近の淀みは解消でき
るため、真空精練能力を向上させることができる。

【００１２】また、溶融金属内へのガス吹込みによる単
位溶融金属重量あたりの撹拌エネルギーεは

【００１３】

【数１】

【００１４】で表される。ここで、Ｗは溶融金属重量、
Ｒは気体定数、Ｔは溶鋼温度、Ｐは真空槽内圧力、ρは
溶融金属の比重、ｇは重力加速度、ｈは真空槽内湯面か
ら鍋底ガス吹込み位置までの鉛直方向距離をしめす。
（２）式から、同一のガス量を溶融金属に吹き込んだ場
合、吹き込んだガスが溶融金属に与えるエネルギーを大
きくするためには、真空槽内圧力を下げることと、吹込
み深さｈを大きくすることが具体的な方法となる。本発
明の方法では鍋を傾けることによりガス吹込み位置を低
くするため、ｈを大きくすることが可能で、同一ガス量
を使用した場合、従来法に比べ精練能を向上させること
が可能となる。

【００１５】図４は、鍋を傾けた時の吹込み深さの変化
を説明する図である。１は鍋であり、３を中心にガス吹
込み装置２を低くする方向に角度θ鍋を傾けた場合を示
しており、４で示した鍋を鉛直に立てた場合に比べて
ｈ’だけ吹込み深さは深くなり、精練能の向上が可能で
ある。本発明の方法では、

【００１６】

【数２】

【００１７】の範囲であれば、吹込み深さは増加し、真
空精練能を向上させることができる。

【００１８】

【実施例】図１で示すような真空精練装置で３００トン
の溶鋼の真空脱炭処理を実施した。鍋の傾動角度は１５
度、浸漬管の内径は２ｍ、溶鋼深さ３．５ｍ、鍋底のポ
ーラスプラグは鍋底径３．５ｍに対し鍋中心から１．２
ｍの位置に設置した。浸漬管の浸漬深さは３００〜４０
０ｍｍ、ポーラスプラグからの吹込みガスはＡｒを使用
し、流量は４００〜１０００Ｎｌ／ｍｉｎである。処理
前の溶鋼は未脱酸溶鋼であり、溶融酸素濃度は５００〜
７００ｐｐｍ、炭素濃度は、３５０ｐｐｍであった。

【００１９】図５に真空精練能を示す炭素成分の経時変
化を示す。従来法に比較して、本発明の方法では短時間
に極低炭素濃度まで脱炭が可能であり、極低炭素鋼が溶
製できた。

【００２０】図１０に、上記処理実施時の溶鋼鍋の耐火
物原単位の比較を示す。本発明の方法では、転炉から出
鋼される溶鋼が直接ポーラスプラグに当たらないため、
本発明の方法は従来法に比べ約３０％の改善効果があっ
た。

【００２１】

【発明の効果】本発明の方法は、従来、真空槽に接続さ
れた１本の浸漬管を鍋に浸漬し、溶融金属の真空精練を
実施する精練法において問題となっていた、鍋底ガス吹
込み装置近傍耐火物の先行溶損による耐火物原単位を改
善し、溶融金属の深い位置からのガス吹込みと、鍋底と
鍋壁近傍からのガス吹き込みによる鍋内溶融金属淀み部
の改善効果により、極低炭素鋼処理、極低窒素鋼処理、
極低水素鋼処理、介在物浮上処理等の処理能力を向上さ
せ、高効率の真空精練を可能にした。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法の真空精練方法の一例を示す図。

【図２】本発明の方法の真空精練方法実施時の、鍋底ガ
ス吹込み位置、鍋の位置関係を示す図。

【図３】本発明の方法の真空精練方法の一例を示す図。

【図４】本発明の方法の真空精練方法実施時における、
鍋の傾き角度と、ガス吹込み深さの変化代を説明する
図。

【図５】本発明の方法と従来法における、脱炭処理時の
炭素濃度の経時変化を示す図。

【図６】本発明の方法と従来法における、鍋耐火物の原
単位の比較を示す図。

【図７】従来法の一例である特公昭３９−１８０２号の
真空精練方法を示す図。

【図８】従来法の一例である特開昭５１−５５７１７号
の真空精練方法を示す図。

【図９】従来法の真空精練方法の一例を示す図。

【符号の説明】

１…鍋 ２…真空槽 ３…排気ダクト ４…溶融金属を環流させるためのガスを吹き込むポーラ
スプラグ等のガス吹込み装置 ５…吹き込まれたガス ６…被処理溶鋼 ７…鍋底 ８…浸漬管を鍋
底に投影した位置 ９…鍋底のガス吹込み位置

【手続補正書】

【提出日】平成６年４月２８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法の真空精練方法の一例を示す図。

【図２】本発明の方法の真空精練方法実施時の、鍋底ガ
ス吹込み位置、鍋の位置関係を示す図。

【図３】本発明の方法の真空精練方法の一例を示す図。

【図４】本発明の方法の真空精練方法実施時における、
鍋の傾き角度と、ガス吹込み深さの変化代を説明する
図。

【図５】本発明の方法と従来法における、脱炭処理時の
炭素濃度の経時変化を示す図。

【図６】本発明の方法と従来法における、鍋耐火物の原
単位の比較を示す図。

【図７】従来法の一例である特公昭３９−１８０２号の
真空精練方法を示す図。

【図８】従来法の一例である特開昭５１−５５７１７号
の真空精練方法を示す図。

【図９】従来法の真空精練方法の一例を示す図。

【図１０】従来法の真空精練方法実施時の、鍋底ガス吹
き込み位置と浸漬管、鍋の位置関係を示す図。

【符号の説明】 １…鍋 ２…真空槽 ３…排気ダクト ４…溶融金属を環流させるためのガスを吹き込むポーラ
スプラグ等のガス吹込み装置 ５…吹き込まれたガス ６…被処理溶鋼 ７…鍋底 ８…浸漬管を鍋
底に投影した位置 ９…鍋底のガス吹込み位置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空槽下端に接続された１本の浸漬管を
   被処理溶融金属を満たした鍋に浸漬し、真空槽内を減圧
   することにより真空槽内に溶融金属を導入し、鍋底に設
   置したガス吹込み設備からガスを吹込み溶融金属を真空
   槽内と鍋内を環流させる真空精錬方法において、直径Ｄ
   の鍋底に設置する鍋底ガス吹込み設備の鍋底中心からの
   距離Ｌを、下記の（１）式の範囲に設置し、真空処理中
   の鍋を鍋底ガス吹込み装置が下になるように傾斜させ、
   鍋底からの吹込みガスを真空槽内に浮上させることを特
   徴とする溶融金属の真空精錬方法 Ｌ＞０．２５×Ｄ …（１）