JPH0696738B2 - 極低炭素鋼製造用真空脱ガス装置および操業方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は極低炭素鋼製造用真空脱ガス装置およびその操
業方法に係り、特に高速連続鋳造に対応し得る〔Ｃ〕≦
20ppmの極低炭素鋼の高能率RH真空脱ガス処理操業を可
能とする真空脱ガス装置およびその操業方法に関する。

〔従来の技術〕

従来の極低炭素鋼の製造方法は、転炉等で１次精錬した
粗脱炭低炭素鋼をRH真空脱ガス炉等で〔Ｃ〕≦20ppm程
度に２次精錬する方法をとつている。ところが、〔Ｃ〕
≦20ppmの極低炭素域での脱炭速度が緩慢となり、長時
間処理しないと〔Ｃ〕≦20ppmにならないという問題が
ある。

従つて最近の高能率連鋳機、例えば１チヤージ300tクラ
スの場合、連鋳機の鋳込ピツチは最短で１チヤージ25分
である。一方、従来のRH真空脱ガス装置では１チヤージ
300tクラスになると、最短処理時間でも１チヤージ35分
を要し、高能率連鋳機の生産性に対応できないという問
題がある。

上記の問題を解決する方法として、従来多くの研究がな
されており、多くの技術が開示されている。

例えば、特開昭58−213819、特開昭59−85815、特開昭6
0−63311、特開昭63−213617、特開昭64−28320のほ
か、多くの開示がなされている。上記開示の概要は次の
如くである。

特開昭58−213819: この発明は脱ガス槽内溶鋼の真空への反応界面積の増大
により脱ガス能力の向上を図ったもので、その要旨は次
の如くである。すなわち、「真空層底部直径を対象軸線
とし、且つ一対の溶鋼連通管中心を通り前記対象軸線に
平行な直線で囲繞された槽底部域内に設けた多孔質耐火
物からなる浴撹拌用ガス吹込口を介して、前記真空槽浴
中に、あらかじめ鋼種に応じて設定されたガス吹込みパ
ターンに基づいて浴撹拌用ガスを吹込む溶鋼の環流式真
空脱ガス方法。」である。

特開昭59−85815: この発明は、「真空脱ガス槽の底部に環流ガス吹込口を
有する溶鋼吸上管と溶鋼下降管を備えた環流式脱ガス装
置において、吸上管及び下降管の隣接方向と交わる方向
に、孔径を拡大した長円形孔を有する吸上管及び下降管
を設けた環流式脱ガス装置」である。

特開昭60−63311: この発明は、「減圧速度を760トール〜１トールまでの
平均速度で120トール/min以上とし、環流不活性ガス吹
込量Ｑ（Nm³/min）を、 Ｑ≧3.9×10^-2×(10D)^{2 03} とするRH脱ガスを用いた極低炭素鋼の溶製方法。」 すなわち、この発明はRH真空脱ガス槽の真空度を早期に
向上せしめてCOガスの発生を促進し、かつAr等の不活性
ガスの吹込量を大量に限定し、撹拌を強化して脱炭反応
を促進しようとしたものである。

特開昭63−213617: この発明は、「RH処理中の溶鋼環流量を鋼中〔Ｃ〕に基
いて脱炭の振興に応じて次第に環流利用を増加する極低
炭素鋼の製造方法である。すなわち、 （イ）処理開始から〔Ｃ〕が100ppmになるまでは150t/
分未満 （ロ）〔Ｃ〕が100ppm未満から30ppmになるまでは150t/
分以上200t/分未満 （ハ）〔Ｃ〕が30ppm未満では200t/分以上 特開昭64−28320 この発明は、「鋼を環流式脱ガス装置に真空脱ガス処理
するに際し、取鍋内の炭素濃度0.01％以下、酸素濃度0.
005〜0.002％の領域で、マグネシオ・ブスタイト粉体を
ガスと共に真空槽内溶鋼面下に吹込み、ガス−溶鋼界面
近傍の酸素濃度を0.005〜0.02％に保ちつつ、脱炭と同
時に脱窒を進行させる極低炭素・低窒素鋼の溶製方
法。」である。

これらの従来方法は、いずれもそれぞれの特徴を有して
はいるものの、脱ガス効率において未だ満足すべきもの
がなく、〔Ｃ〕≦20ppmの極低炭素鋼を得るには、なお
改善の余地が残されている。特に特開昭60−63311の如
く、減圧速度を120トール/min以上として不活性ガスを
大量に吹込む方法では、真空槽内における溶鋼スプラツ
シユの発生が激しく、炉壁耐火物への付着が甚だしく、
これを除去するのに操業を停止せざるを得ず、生産面に
おいて阻害要因となるのみならず、溶鋼の品質上もＣの
ピツクアツプ等より成分不良となる危険が多い。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、極低炭素鋼製造における上記従来技術
の問題点を解消して、しかも最近の高能率連鋳機の生産
性に対応し得る高能率RH脱ガス処理が可能な真空脱ガス
装置および好適なその操業方法を提供しようとするもの
である。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明による真空脱ガス装置の要旨とするところは次の
如くである。すなわち、 「溶鋼を収容する取鍋と、前記取鍋内の溶鋼中の先端を
浸漬する上昇および下降浸漬管と、前記上昇浸漬管内に
設けられた環流ガス吹込装置と、前記浸漬管の上部に配
設された真空脱ガス槽と、前記真空脱ガス槽の上蓋を貫
通して該槽内に昇降自在に垂下された酸素および／また
は不活性ガス吹込用ランスと、を有して成る真空脱ガス
装置において、いずれも長円形に形成され長手方向中心
軸が相互に直角に交わる前記真空脱ガス槽および上昇お
よび下降浸漬管と、前記上昇浸漬管の下部中央に前記長
円形の長手方向中心軸と直角に交差して設けられた耐火
物より成るブリツジと、前記ブリツジの上部に立設され
た複数の高圧ガスおよび必要により粉状酸化物吹込み用
多孔細管と、前記多孔細管にそれぞれ連通する高圧ガス
供給装置および粉状酸化物供給装置と、を有することを
特徴とする極低炭素鋼製造用真空脱ガス装置。」であ
る。

しかして、本発明による上記真空脱ガス装置の操業方法
の要旨とするところは次の如くである。すなわち、 「転炉等の精錬炉で溶製した粗脱炭低炭素鋼を上昇およ
び下降浸漬管を有して成る真空脱ガス処理槽にて酸素を
上吹きして脱炭する真空脱ガス装置の操業方法におい
て、断面長手方向中心軸が相互に直角に交わる長円形の
真空脱ガス槽および浸漬管によりよどみなく取鍋からの
溶鋼を環流させる段階と、前記上昇浸漬管の下部中央の
耐火物ブリツジの上部に立設された複数の多孔細管から
高圧ガスおよび必要により粉状酸化物を噴射する段階
と、を有して成ることを特徴とする請求項（１）に記載
の極低炭素鋼製造用真空脱ガス装置の操業方法。」であ
る。

本発明の目的を達成するための要件を列挙すると次の如
くなる。すなわち、 （イ）真空脱ガス槽内溶鋼の真空への反応界面積を増大
させること。

（ロ）真空脱ガス槽反応域における高真空度の維持を図
ること。

（ハ）脱炭反応の促進を図るための溶鋼中の酸素濃度を
高めること。

（ニ）受入れ粗脱炭低炭素鋼の〔Ｃ〕値の低位化を図る
こと。

（ホ）環流ガス量の増加なしくして環流溶鋼流量を増大
させること。

（ヘ）環流溶鋼の局部的よどみを解消すること。

上記要件を満足する装置として、本発明を得たものであ
つて、先ず本発明による真空脱ガス槽の構成について説
明する。

本発明による真空脱ガス装置の全体図は第１図に示すと
おりであるが、その特徴とするところを第２図、第３図
等の添付図面を参照して説明する。先ず第２図は取鍋３
を加えた本発明による真空脱ガス槽および浸漬管の形状
を示す断面図である。真空脱ガス槽２および上昇浸漬管
４、下降浸漬管６は、いずれも断面は長円形であつて、
真空脱ガス槽２と浸漬管４、６との長円形の長手方向中
心軸は相互に直角に交わつている。

浸漬管のみの長円形は上記特開昭58−85815にて開示さ
れているが、本発明は真空脱ガス槽２と浸漬管４、６と
をいずれも長円形とし、この相互の長円形の長手方向中
心軸を直角に交わるように組合せることにより、環流溶
鋼のよどみ域の解消と、真空層２内の反応界面積の増大
を図り得たものである。

すなわち、従来の真空層２および浸漬管４、６の断面形
状は、それぞれ第４図（Ａ）、（Ｂ）に示し如く、真円
−真円の組合わせであつて、環流溶鋼は上昇浸漬管４か
ら下降浸漬管６への直線状に流れるので、その溶鋼流８
の両側にはよどみ域10が発生する。ところが本発明によ
る第２、３図で示す長円−長円の組合わせにおいては、
上昇浸漬管４と、下降浸漬管６との距離が長くなり、よ
どみ域10の解消と共に溶鋼８の真空中における滞在時間
が長くなり、従つて反応界面積を増大することができ
た。更に浸漬管４、６の断面積を従来より増大すること
により、溶鋼８の環流量の飛躍的増大にも拘らず、流速
を従来の真円状浸漬管に比し、同等もしくは遅くするこ
とができ、従つて真空中の滞在時間の延長により〔Ｃ〕
≦20ppmの極低炭素域における脱炭反応の停滞解消にも
効果があることが判明した。

なお、従来一般に使用される取鍋と脱ガス槽との配置関
係は第５図（Ａ）、（Ｂ）に示す如く、取鍋３の中心は
真空脱ガス槽２の中心よりも前方にずれているのが通常
である。かくの如く、取鍋３と真空脱ガス槽２との間に
αなる距離を設けた理由は、溶鋼８の測温サンプリング
装置や浸漬管４、６のフランジ部の操作室からの視界確
保時からαはある程度の寸法を要する。一方、取鍋３の
外径を増大することができない状況の下で、実際操業に
おいて、真空脱ガス槽２および浸漬管４、６の断面積の
拡大をはかるためには、真空脱ガス槽２および浸漬管
４、６の双方を長円形として、それぞれの長手方向中心
軸を相互に直角に交差させる配置とすることが最も効果
的であり、本発明による上記真空脱ガス槽２および浸漬
管４、６をいずれも長円形とし、それぞれの長手方向中
心軸を相互に直角に交差させる配置とした副次的効果で
ある。

次に、本発明による真空脱ガス装置の構成の他の重要な
要件を第６図（Ａ）、（Ｂ）によつて説明する。

本発明による長円形断面を有する上昇浸漬管４の下部に
長円計の長さ方向の中心軸と直角に交差して耐火物製ブ
リツジ12が設けられ、ブリツジ12の上部には複数の高圧
ガスおよび粉状酸化物吹込用の多孔細管14が立設されて
おり、上部に向って開口している。多孔細管14には、独
立して設けられた高圧ガス供給装置16および粉状酸化物
供給装置18からそれぞれ配管20を通じ、高圧ガス吹込用
多孔細管14Aおよび粉状酸化物吹込用多孔細管14Bに連通
し、それぞれAr等の不活性の高圧ガスおよび酸化鉄の如
き粉状酸化物を吹込むように構成されている。従つて従
来の環流ガス吹込用ポーラスプラグ22のほかに高圧ガス
吹込用多孔細管14を加重して有するものである。

〔作用〕

上記の如く構成されている本発明による真空脱ガス槽の
作用およびその操業方法について説明する。

本発明による真空脱ガス槽２においては、その断面形状
が長円形であり、かつ上昇浸漬管４および下降浸漬管６
も第２、３図に示す如く長円形であつて、真空脱ガス槽
２の長円と浸漬管４、６の長円とが、相互に長手方向の
中心軸が直角に交わつていることのほか、上昇浸漬管４
の短中心軸に設けられたブリツジ12に設けられた高圧ガ
ス吹込用多孔細管14Aおよび粉状酸化物吹込用多孔細管1
4Bからそれぞれ高圧の不活性ガスおよび粉状酸化物を噴
射するので、従来の如きよどみ域10は解消され、更に通
常の上昇浸漬管４の側壁中に設けられた環流用不活性ガ
ス吹込用ポーラスプラグ22の外にブリツジ12に設けられ
た多孔細管14からの上向きの高圧Arガスを併用すること
により、取鍋３内の溶鋼８はエジエクダー効果による推
進力により、上昇浸漬管14の中央からジエツト流となつ
て上方へ噴出される。その結果吹込みArガス量が従来と
同一でも、溶鋼環流量を著しく増大させることができ
た。これは、真空脱ガス槽２内の溶鋼８の盛り上り高さ
の比較からも明らかである。

RH真空脱ガス装置における溶鋼環流の原理は、上昇浸漬
管４の側壁からAr等の環流ガスを吹込み、ガスリフトポ
ンプの原理により溶鋼８を環流させるのであるが、本発
明による真空脱ガス装置は、これに加えてブリツジ12に
設けられた多孔細管14から上向きの高圧不活性ガスを必
要により粉状酸化物と共に吹込み、高圧ジエツト流を付
加することにより、ガスリフトポンプの原理プラスエゼ
クター効果を与えることとなり、溶鋼環流量を大幅に増
大させることができた。

本発明による真空脱ガス装置の操業方法は、上記本発明
の作用効果を十分に発揮させるようにして操業するもの
である。すなわち、第１図の全体図で示す如く、排ガス
ダクト24から排気して高真空度を維持し、必要により補
助排気装置26を使用して0.5〜2.0トールとし、従来装置
の上昇浸漬管４の側壁に設けられたポーラスプラグ22か
らAr等の不活性環流ガスを吹出すほか、真空脱ガス槽２
の上部の上蓋28を貫通して昇降自在のランス30から酸素
を上吹きし、また必要によりランス30から酸素とArの混
合ガスを吹付ける従来の通常の操業に本発明による操業
方法を加重するものである。すなわち、長手方向中心軸
が相互に直角に交わる長円形の真空脱ガス槽２および浸
漬管４、６によりよどみなく取鍋３からの溶鋼８を環流
させ、上昇浸漬管４の下部中央に設けられたフリツジ12
に取付けられた複数の多孔細管14から高圧不活性ガス
を、必要により粉状酸化物と共に噴射する方法をとるも
のであつて、これによりエゼクター効果を与えることと
なり溶鋼環流量は大幅に増大されるものである。

〔実施例〕

本発明による真空脱ガス装置および従来の脱ガス装置の
比較は第１表のとおりである。

第１表に示す如き本発明による真空脱ガス槽および従来
の脱ガス装置を使用して比較試験した。

なお、本発明による真空脱ガス槽の操業においては、補
助真空排気装置26を使用し強化した。比較試験結果は第
７図、第８図に示すとおりである。第８図から明らかな
如く従来装置による従来方法による場合は〔Ｃ〕≦20pp
mの低炭素域における脱炭速度が緩慢で、処理時間に35
分を要し〔Ｃ〕＝15ppmが到達最低Ｃ値であつたのに対
し、本発明装置、本発明による操業方法によれば、
〔Ｃ〕≦20ppmの低炭素域の脱炭速度も促進されて、全
処理時間25分で、〔Ｃ〕＝７〜8ppmの最低値に到達する
ことができた。

〔発明の効果〕

本発明による真空脱ガス装置は、真空槽および浸漬管を
いずれも長円形として、それぞれの長手方向中心軸が直
角に交わり、かつ上昇浸漬管の下部の長円形の短軸方向
に耐火物より成るブリツジを設け、このブリツジの上面
に高圧ガスおよび粉状酸化物を噴射する複数の多孔細管
を設け、Ar等の不活性高圧ガスを必要により粉状酸化物
と同時に噴射する構成としたので、次に効果を挙げるこ
とができた。

（イ）真空槽内の上昇浸漬管から下降浸漬管への溶鋼環
流方向の両側にも、従来発生していた溶鋼のよどみ域が
発生せず全溶鋼が均一に環流できるようになつた。

（ロ）〔Ｃ〕≦20ppmの脱炭の停滞域が解消され、円滑
な脱炭反応が促進されるようになつた。

（ハ）〔Ｃ〕の最低到達値が処理時間35分で〔Ｃ〕＝15
ppmの従来値に対し、本発明による場合は処理時間25分
で〔Ｃ〕＝７〜8ppmが到達された。

（ニ）極低炭素鋼製造のRH真空脱ガス処理時間が25分に
短縮できたので、高速度鋳造が可能の連鋳機による連続
鋳造に待ち時間を与えず対応できる生産性を確保し得る
ようになつた。

（ホ）（ロ）の効果により従来の如きＣのピツクアツプ
が解消され、処理溶鋼の成分適中率を向上させることが
できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による極低炭素鋼製造用真空脱ガス装置
の全体を示す断面図、第２図は本発明による真空脱ガス
装置における取鍋、脱ガス槽、浸漬管の配置および形状
を示す平断面図、第３図は本発明による脱ガス槽、上昇
浸漬管の形状ならびに溶鋼流を示す平断面図、第４図
（Ａ）、（Ｂ）は従来の脱ガス槽、上昇および下降浸漬
管の形状ならびに溶鋼よどみ状況を示す模式平面断面
図、第５図（Ａ）、（Ｂ）は従来のRH真空脱ガス装置を
示し、（Ａ）は正断面図、（Ｂ）は平断面図、第６図
（Ａ）、（Ｂ）は、本発明による真空脱ガス装置におけ
る上昇浸漬管を示し、（Ａ）は正断面図、（Ｂ）は
（Ａ）図のＢ−Ｂ矢視断面図、第７図は本発明の実施例
による脱炭処理時間、真空槽内圧力の変化に伴う溶鋼
〔Ｃ〕の変化を示す線図、第８図は本発明法と従来法と
の比較試験における脱炭処理時間と溶鋼〔Ｃ〕の変化を
示す線図である。 ２…真空脱ガス槽,3…取鍋 ４…上昇浸漬管,6…下降浸漬管 ８…溶鋼,10…よどみ域 12…耐火物製ブリツジ,14…多孔細管 16…高圧ガス供給装置 18…粉状酸化物供給装置 20…配管,22…ポーラスプラグ 24…真空排気ダクト,26…補助排気装置 28…上蓋,30…上吹きランス

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶鋼を収容する取鍋と、前記取鍋内の溶鋼
   中に先端を浸漬する上昇および下降浸漬管と、前記上昇
   浸漬管内に設けられた環流ガス吹込装置と、前記浸漬管
   の上部に配設された真空脱ガス槽と、前記真空脱ガス槽
   の上蓋を貫通して該槽内に昇降自在に垂下された酸素お
   よび／または不活性ガス吹込用ランスと、を有して成る
   真空脱ガス装置において、いずれも長円形に形成され長
   手方向中心軸が相互に直角に交わる前記真空脱ガス槽お
   よび上昇および下降浸漬管と、前記上昇浸漬管の下部中
   央に前記長円形の長手方向中心軸と直角に交差して設け
   られた耐火物より成るブリツジと、前記ブリツジの上部
   に立設された複数の高圧ガスおよび必要により粉状酸化
   物吹込み用多孔細管と、前記多孔細管にそれぞれ連通す
   る高圧ガス供給装置および粉状酸化物供給装置と、を有
   することを特徴とする極低炭素鋼製造用真空脱ガス装
   置。
2. 【請求項２】転炉等の精錬炉で溶製した粗脱炭低炭素鋼
   を上昇および下降浸漬管を有して成る真空脱ガス処理槽
   にて酸素を上吹きして脱炭する真空脱ガス装置の操業方
   法において、断面長手方向中心軸が相互に直角に交わる
   長円形の真空脱ガス槽および浸漬管によりよどみなく取
   鍋からの溶鋼を環流させる段階と、前記上昇浸漬管の下
   部中央の耐火物ブリツジの上部に立設された複数の多孔
   細管から高圧ガスおよび必要により粉状酸化物を噴射す
   る段階と、を有して成ることを特徴とする請求項（１）
   に記載の極低炭素鋼製造用真空脱ガス装置の操業方法。