JPH0688119A - 溶鋼の環流式脱ガス方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＲＨ法の脱ガス能力を向上する。 【構成】 ＲＨ法において、真空槽２の内面底部に多孔
質耐火物または多孔管耐火物8A〜8Dを４箇以上配設し、
脱ガス処理時には多孔質耐火物または多孔管耐火物8A〜
8Dから真空槽２内の溶鋼４へ不活性ガス１を吹き込む。 【効果】 溶鋼の環流式脱ガスにおいて、著しい脱炭・
脱水素速度向上が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶鋼の環流式真空脱ガ
ス方法に関する。さらに具体的には、本発明は、真空槽
内溶鋼の真空への反応界面積の増大を図ることにより脱
ガス能力の向上を図ることができる溶鋼の環流式脱ガス
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】成品に対する要求品質の向上に対応する
ため、不純物を低減させた高純度鋼に対する需要は年々
増加している。かかる高純度鋼を製造する手段として、
溶鋼を一時的に真空中に置くことにより溶鋼中に含有さ
れるガスおよび蒸発し易い不純物元素等を除去する真空
脱ガス法が広く知られている。真空脱ガス法としては、
環流式脱ガス方法（以下、「ＲＨ法」という）、取鍋脱
ガス法、流滴脱ガス法、真空鋼塊鋳造法、真空吸上脱ガ
ス法さらには下注鋳型脱ガス法等が知られている。

【０００３】これらの真空脱ガス法のうち、ＲＨ法は以
下のようにして行われる。下方へ向けて接続された吸上
管（上昇管）および下降管を備えた真空槽を、吸上管お
よび下降管が真空槽の下方に配置された出鋼取鍋に収容
された溶鋼に浸漬されるようにして、配置し、真空槽の
内部を排気しながら吸上管の途中から溶鋼中に環流用の
不活性ガスを吹込むと、圧力平衡すべく２本の浸漬管の
いずれかから圧力が高い溶鋼は真空槽へ上昇しようとす
るため、不活性ガスを吹き込まれて圧力が上昇した浸漬
管内の溶鋼は浸漬管内を気泡とともに上昇し、真空槽内
で飛散・脱ガスされる。その後、真空槽内は再び圧力平
衡しようとして、脱ガスされた溶鋼は、低圧側の不活性
ガス非吹き込み管（下降管）を介して出鋼取鍋へ連続的
に環流される。

【０００４】真空槽内では、真空系と高圧状態の溶鋼と
の間の圧力差から、溶鋼に含まれる不純物元素がCOガス
やH₂ガスとなって真空系へ逃れて圧力平衡する。このと
き、溶鋼を不活性ガス等で攪拌すると、溶鋼中のCOガス
分圧やH₂ガス分圧が低下し、真空系へ逃れ易くなる。一
方、上昇管内へ不活性ガスを吹き込んで溶鋼圧を上げる
と、溶鋼と真空系とは不活性ガス吹き込み前よりも高い
真空度で圧力平衡し、不活性ガス吹き込み前の真空度の
低い真空系では、真空脱ガスは進行し難くなる。

【０００５】ＲＨ法によれば、溶鋼中に脱酸剤を投入す
る前に真空処理を行うことができるため、脱酸剤や合金
鉄の歩留りが向上し、また非金属介在物による溶鋼汚染
も少ないという利点がある。さらに、ＲＨ法は大量の溶
鋼を連続的に処理し、多数の鋼塊を注入できる方法でも
ある。ＲＨ法による極低炭素鋼の製造では、溶鋼中に環
流用の不活性ガスを吹き込むとともに、さらに酸素ガス
を吹き込みながら脱ガス処理を行っている。

【０００６】ところで、このような溶鋼の処理では、反
応性、特に脱酸反応率の向上を図ることが主目的とさ
れ、従来より、溶鋼の攪拌力を増大せしめることに重点
が置かれていた。例えば特開昭57−110611号公報には、
図８に示すように、出鋼取鍋７の上方に設置された真空
槽２の底部であって浸漬管３Ａ、３Ｂの設置位置の間に
気体噴出口６を設けた真空脱ガス装置が提案されてお
り、これは、気体噴出口６から ５００〜２０００ Ｎ
ｌ／ｍｉｎ のArガス等の不活性ガス１を真空槽２内の
溶鋼４中に吹き込むことにより溶鋼４の流滴化を促進さ
せ、溶鋼４の真空に対する噴霧面積を増大させ脱酸処理
等を有効に促進せしめる技術である。なお、図８中にお
いて符号５は溶鋼環流用ガス吸込口を示す。

【０００７】しかし、特開昭57−110611号公報により提
案された技術において、脱ガス効率の上昇を目的に不活
性ガスの吹き込み量を増加すると、ガスの吹き抜けを生
じるために吹き込むガス流量には上限があり、これ以上
脱酸効率を高めることはできなかった。

【０００８】また、特開平１−268815号公報には、脱ガ
ス処理効率の向上を図るため、真空槽の底部中央近傍に
設けたガス吹き込み用の浸漬ノズルから真空槽内の溶鋼
中に不活性ガスの吹き込みを開始し、真空脱ガス処理を
行う技術が、特開平２−111808号公報には、真空槽の側
壁に一つまたは複数の気体噴出口を設け、この気体噴出
口から2000〜20000 Nl/minの総流量で不活性ガスを環流
溶鋼の表面に吹き付ける技術が、特開平２−145717号公
報には、ガス吹き込み管から溶鋼中に噴射されるガスが
ガス吹き込み管の先端部で互いに異なる方向に螺旋状に
吹き込まれるように、複数個のガス吹き込み管を備えた
真空槽が、さらに特開平２−217412号公報には、真空槽
の炉壁側面に配設した羽口から不活性ガスを真空槽内の
溶鋼中へ吹き込む技術が、それぞれ提案されている。

【０００９】すなわち、これらの従来の技術は、脱酸効
率を高めるため、具体的には極低炭素領域を拡大すると
ともに脱酸処理時間を短縮するため、気体噴出口６から
吹き込むガス流量を適宜手段により増加させることによ
り、溶鋼と真空との反応領域を拡大させる技術である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの従来
の技術においても特開昭57−110611号公報により提案さ
れた技術と同様に、次のような問題がある。すなわち、
溶鋼中へ吹込む不活性ガスの流量には吹き込み可能な上
限があり、１個の気体噴出口からおよそ2000 Nl/min 程
度である。この上限値を越えて不活性ガスの吹き込みを
行うと、ガスの吹抜けが生じてしまい、むしろ溶鋼との
反応領域が縮小してしまうからである。

【００１１】したがって、これらの従来の技術では、Ｒ
Ｈ法においても、これ以上脱ガス効率を向上させること
はできなかったのである。ここに、本発明の目的は、従
来の技術の課題を解消し、脱ガス能力の向上を可能とし
たＲＨ法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】ここに、本発明の要旨と
するところは、真空槽の底面に２本の浸漬管を接続する
とともにこれらの浸漬管を真空槽の下方に設置された出
鋼取鍋に収容された溶鋼へ浸漬しておき、一方の浸漬管
の内部に不活性ガスを吹き込んでその浸漬管から溶鋼を
真空槽内へ吸い上げるとともに他方の浸漬管から溶鋼を
出鋼取鍋へ環流させる溶鋼の環流式脱ガス法において、
真空槽の内面底部に有孔質耐火レンガを２箇以上配設
し、脱ガス処理時には有孔質耐火レンガから真空槽内の
溶鋼へ不活性ガスを吹き込むことを特徴とする溶鋼の環
流式脱ガス方法である。

【００１３】すなわち、本発明は、前述の従来の技術の
有する問題を解消したものであり、略述すれば、真空槽
の底部に極力大きな断面積を有する有孔質耐火レンガ、
例えば多孔式または多孔管式耐火レンガを２個以上、互
いの設置間距離をできるだけ離して設置し、これらの多
孔式耐火物または多孔管式耐火物から溶鋼中へ不活性ガ
スを総量で1000〜20000 Nl/min吹込むことにより、真空
槽の全域に攪拌領域を発生させ、この攪拌領域での脱ガ
ス処理を促進させることにより、脱ガス能力の向上を達
成するものである。

【００１４】

【作用】以下、本発明を作用効果とともに詳述する。本
発明では、公知の溶鋼の環流式脱ガス方法において、真
空槽の底部に、不活性ガスを噴出可能な有孔質耐火レン
ガを２個以上配置し、これらの有孔質耐火レンガから不
活性ガスを総量で、例えば1000〜20000 Nl/min真空槽の
内部に噴出する。

【００１５】したがって、本発明によれば、溶鋼を従来
よりも強力に攪拌することが可能となり、脱ガス速度は
大幅に向上する。有孔質耐火レンガの配置数は２個以上
である。配置数が１個であると、ガス攪拌断面積が少な
いため、あまり効果が表れない。そこで、有孔質耐火レ
ンガの配置数は２個以上と限定する。但し、最も効率を
上げるには４個以上有効質耐火レンガを設置するのが望
ましい。

【００１６】有孔質耐火レンガとしては、不活性ガスを
噴出できる有孔性の耐火レンガであればよく、例えば多
孔式レンガまたは多孔管式レンガを例示できる。有効質
耐火レンガを用いることにより、不活性ガスの噴出速度
が小さくなって、ガスの吹き抜けを低減することも可能
である。

【００１７】設置する各有孔質耐火レンガの設置間距離
はできるだけ大きくしたほうがよい。溶鋼全域におい
て、溶鋼の攪拌を行うためである。各有孔質耐火レンガ
には、不活性ガスを供給する不活性ガス供給系が接続さ
れる。

【００１８】不活性ガスの吹き込み量が、1000 Nl/min
未満であると脱ガス促進効果が小さくなり、一方20000
Nl/minを越えると真空槽の排気能力の点で問題であると
ともにガスの吹き抜けが多くなり脱炭速度が低下してし
まう。そこで、本発明では、不活性ガスの吹き込み量
は、1000 Nl/min 以上20000 Nl/min以下と限定すること
が望ましい。

【００１９】吹き込むタイミングは、脱ガス処理時であ
るが、脱炭時に本発明を実施する場合には、脱炭初期に
はスプラッシュによる〔Ｃ〕の自己汚染を防止するため
総量で2000Nl/min程度とし、脱炭中期以降から攪拌力向
上を目的として真空槽の排気能力最大まで吹き込み量を
上昇するようにして操業することが処理効率向上の観点
からは望ましい。

【００２０】次に、添付図面を参照しながら本発明を作
用効果とともにさらに詳述する。図１は、本発明を実施
する際に用いる真空槽２の下部付近 (上昇管3A、下降管
3B付近) の垂直断面図である。また、図２は、図１中の
直線Ａ−Ａ’における水平断面図である。なお、図１、
図２の図中符号は図８と同様である。

【００２１】本発明にかかる溶鋼の環流式脱ガス法で
は、溶鋼の攪拌を最大とするために、不活性ガス吹き込
み用レンガ8Aないし8Dが水平面において左右対称に位置
するように、真空槽２の内壁面を構成させて合計４個配
置した。図３は、図２中の直線Ｂ−Ｂ' における垂直断
面図である。なお、図３の図中符号は図８と同様であ
る。

【００２２】本発明では、脱ガス処理時に、真空槽２の
底部に設けられた４個の不活性ガス吹き込み用レンガ8A
ないし8Dから、不活性ガス (例えばArガス) を総吹き込
み量1000〜20000 Nl/minで真空槽２内の溶鋼へ吹き込
む。本発明による溶鋼の攪拌範囲は、図２の符号９の円
内である。

【００２３】図４は、真空槽内へ吹き込まれた不活性ガ
スによる溶鋼流を示す垂直断面図であり、図５は、真空
槽内へ吹き込まれた不活性ガスによる溶鋼流を斜線によ
り示す水平断面図である。なお、図４および図５の図中
符号はそれぞれ図８と同様である。

【００２４】不活性ガスを吹き込むことにより、溶鋼に
対する攪拌力は大幅に向上し、脱ガス速度が向上する。
特に、図５中の斜線部は、換言すれば本発明での槽底部
からの不活性ガスの吹き込みがない場合に影響される範
囲を示す。これでは溶鋼に対する攪拌力が非常に小さい
が、本発明により溶鋼を強力に攪拌することにより脱ガ
ス速度は大幅に向上することになる。さらに、本発明を
実施例を参照しながら説明するが、これは本発明の例示
であり、これにより本発明が限定されるものではない。

【００２５】

【実施例】図１ないし図５を用いて説明した真空槽を用
いて、280tonの溶鋼を30分以内に〔Ｃ〕:400ppm から
〔Ｃ〕:10ppm以下に脱炭した。このとき、不活性ガスと
してはArガスを用いたが、そのときの吹き込みパターン
を図６にグラフで示す。まず、脱炭初期には、Arガスお
よび発生COガスにより、真空槽内にスプラッシュが高
〔Ｃ〕地金を吹き上げる。したがって、脱炭初期 (領域
Ｉ) には〔Ｃ〕の自己汚染を防止するためにArガスの適
正流量があり、脱炭中期以降 (領域II) から攪拌力向上
を目的として排気能力最大値までArガス流量を増加する
ように操業することが処理効率が高い。

【００２６】一方、20000 Nl/min超吹き込むと排気能力
に問題が生じるようになり、また多孔式レンガを用いて
も吹き抜けが発生し易くなってかえって脱炭速度が低下
してしまう。さらに、Arガス増加により脱炭効率が飽和
してくるために製造コストの面からも不利となる。そこ
で、脱炭中期以降のArガスの吹き込み量は20000 Nl/min
以下と限定することが望ましい。また、Arガスの吹き込
み量を多くする最も適当なタイミングは、鋼中〔Ｃ〕：
40〜50ppm 到達時付近であった。

【００２７】次に、同様の真空槽を用いて脱水素を行っ
た場合のArガスの吹込みパターンを図７にグラフで示
す。脱水素を行う場合、Arガスの吹き込み量を増加する
のは、真空槽の真空度が最高になったタイミングとす
る。脱水素の場合も脱炭の場合と同様に、10000Nl/min
以下で操業したほうが脱水素速度が最も大きく望まし
い。

【００２８】また、多孔式レンガ8a〜8dは大きいほうが
脱ガス効率の観点からは望ましく、また、できるだけ多
孔式レンガからの不活性ガスの噴出速度を小さくしたほ
うが吹き抜け難くなり、また槽底攪拌による攪拌範囲９
も拡大し、脱ガス速度の向上効果も大きくなる。

【００２９】

【発明の効果】本発明により、溶鋼の環流式脱ガスにお
いて、著しい脱炭・脱水素速度向上が得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する際に用いる真空槽の下部を示
す説明図である。

【図２】図１の直線Ａ−Ａ’における水平断面図であ
る。

【図３】図２の直線Ｂ−Ｂ’における垂直断面図であ
る。

【図４】本発明による脱ガス時の状況を示す垂直断面図
である。

【図５】本発明による脱ガス時の状況を示す水平断面図
である。

【図６】実施例の結果を示すグラフである。

【図７】実施例の結果を示すグラフである。

【図８】特開昭57−110611号公報により提案された技術
を示す説明図である。

【符号の説明】

１：不活性ガス ２：真空槽（ＲＨ
槽） ３：浸漬管 3A：上昇管 3B：下降管 ４：溶鋼 ５：環流用不活性ガス吹込み口 ６：不活性ガス噴出
口 ７：出鋼取鍋 8A〜8D：多孔式レンガ
(多孔配管レンガ) ９：槽底攪拌による不活性ガス攪拌範囲

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年７月１５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの従来
の技術においても特開昭５７−１１０６１１号公報によ
り提案された技術と同様に、次のような問題がある。す
なわち、溶鋼中へ吹込む不活性ガスの流量には吹き込み
可能な上限があり、１個の気体噴出口からおよそ２００
０Ｎｌ／ｍｉｎ程度である。この上限値を越えて不活性
ガスの吹き込みを行うと、ガスの吹抜けが生じてしま
い、むしろ溶鋼との反応領域が縮小してしまうからであ
る。なお、特開平１−２６８８１５号公報により提案さ
れた技術のように、真空層の底部中央の近傍にガス吹込
み用の浸漬ノズルを設けてガスを吹込む技術でも、ガス
吹込み断面積が小さく、脱ガス領域がやはり小さい。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１４】

【作用】以下、本発明を作用効果とともに詳述する。本
発明では、公知の溶鋼の環流式脱ガス方法において、真
空槽の底部に、不活性ガスを噴出可能な有孔質耐火レン
ガを２個以上を互いの設置位置を離間させて、望ましく
は互いの設置位置を可及的に離間させて設置し、これら
の有孔質耐火レンガから不活性ガスを総量で、例えば１
０００〜２００００Ｎｌ／ｍｉｎ真空槽の内部に噴出す
る。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２４】不活性ガスを吹き込むことにより、溶鋼に
対する攪拌力は大幅に向上し、脱ガス速度が向上する。
特に、図５中の斜線部は、換言すれば本発明での槽底部
からの不活性ガス吹き込みにより影響される範囲を示
す。この断面積が大きいために、脱ガス速度は大幅に向
上する。さらに、本発明を実施例を参照しなから説明す
るが、これは本発明の例示であり、これにより本発明が
限定されるものではない。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２７】次に、同様の真空槽を用いて脱水素を行っ
た場合のＡｒガスの吹込みパターンを図７にグラフで示
す。脱水素を行う場合、Ａｒガスの吹き込み量を増加す
るのは、真空槽の真空度が最高になったタイミングとす
る。脱水素の場合も脱炭の場合と同様に、１００００Ｎ
ｌ／ｍｉｎ以下で操業したほうが脱水素速度が最も大き
く望ましい。図６および図７にそれぞれ示すグラフか
ら、本発明により脱炭・脱水素速度を著しく向上でき
た。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２８】また、多孔式レンガ８ａ〜８ｄは大きいほ
うが脱ガス効率の観点からは望ましく、また、できるだ
け多孔式レンガからの不活性ガスの噴出速度を小さくし
たほうが吹き抜け難くなり、また槽底攪拌による攪拌範
囲９も拡大し、脱ガス速度の向上効果も大きくなる。さ
らに、図９には、各有孔質耐火レンガの設置位置の間の
距離と、脱ガス速度との関係をグラフで示す。図９か
ら、各有孔質耐火レンガの設置位置の間の距離は、脱ガ
ス速度上昇の観点から、可及的に大きくすることが望ま
しいことがわかる。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図９

【補正方法】追加

【補正内容】

【図９】各有孔質低下レンガの設置位置の間の距離と、
脱ガス速度との関係を示すグラフである。

【手続補正８】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図９

【補正方法】追加

【補正内容】

【図９】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空槽の底面に２本の浸漬管を接続する
   とともにこれらの浸漬管を前記真空槽の下方に設置され
   た出鋼取鍋に収容された溶鋼へ浸漬しておき、一方の浸
   漬管の内部に不活性ガスを吹き込んでその浸漬管から溶
   鋼を真空槽内へ吸い上げるとともに他方の浸漬管から溶
   鋼を出鋼取鍋へ環流させる溶鋼の環流式脱ガス法におい
   て、真空槽の内面底部に有孔質耐火レンガを２箇以上配
   設し、脱ガス処理時には前記有孔質耐火レンガから真空
   槽内の溶鋼へ不活性ガスを吹き込むことを特徴とする溶
   鋼の環流式脱ガス方法。