JPH0754032A - 溶融金属中の非金属介在物除去方法 - Google Patents

溶融金属中の非金属介在物除去方法

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JPH0754032A
JPH0754032A JP5204217A JP20421793A JPH0754032A JP H0754032 A JPH0754032 A JP H0754032A JP 5204217 A JP5204217 A JP 5204217A JP 20421793 A JP20421793 A JP 20421793A JP H0754032 A JPH0754032 A JP H0754032A
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metallic inclusions
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JP5204217A
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信元 ▲高▼柴
Nobumoto Takashiba
Hisakazu Mizota
久和 溝田
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JFE Steel Corp
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Kawasaki Steel Corp
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

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  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】溶融金属幅の非金属介在物を効率よく除去し、
清浄度に優れた金属を製造する方法の提供を目的とす
る。 【構成】真空脱ガス処理装置の取鍋内に、溶融金属の流
れを横切る耐火物製フィルタを配設し、溶融金属を循環
して前記フィルタ内を通過させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、金属製錬工程の途上に
おいて、溶鋼等溶融金属から不純物としての非金属介在
物を除去する技術に関し、特に真空脱ガス処理装置(以
下、真空処理装置という)を用いての除去方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】溶融金属、例えば溶鋼中の不純物として
の非金属介在物(主として酸化物が多い)の除去技術
は、鋼材の高純度化には不可欠なもので、1)転炉製鋼
段階でのスラグ混入防止対策、2)転炉から取鍋に出鋼
した溶鋼を真空処理装置で所謂2次精錬する段階での脱
酸生成物の浮上分離及びスラグ・メタル界面反応による
除去、3)連続鋳造タンディシュ(以下、タンディシュ
という)内での溶鋼酸化防止或は脱酸生成物の浮上分
離、4)鋳型内での連鋳パウダ巻き込み防止や脱酸生成
物の浮上分離等、各処理段階で様々な手段が講じられて
きた。最近は、タンディシュの完全密閉、不活性ガス・
シール強化による溶鋼の酸化防止、高アルミナ及び高塩
基性タンディシュ・フラックス使用によって、取鍋耐火
物やタンディシュ・フラックス起因の非金属介在物の低
減、又取鍋内でのスラグ改質(スラグ還元)による非金
属介在物の除去促進、さらに転炉での高塩基度MgO操
業による脱酸生成物の低減等が施された結果、溶鋼中の
トータル酸素は約50ppmのレベルから20ppmの
レベルにかなり低減されている。
【0003】しかしながら、それでも高清浄度に対する
最近の要求を満足する水準には到達していないのであ
る。そこで、高清浄度鋼を製造する研究開発は現在盛ん
に行われており、溶鋼の非金属介在物の低減には、取鍋
耐火物や取鍋スラグに起因する酸化物及び脱酸処理に伴
う脱酸生成物の除去が有効であるとの結論に至ってい
る。
【0004】かかる状況の下で、特開平1−21852
号公報は、タンディシュ内等に、堰の形状で耐火物製フ
イルタ(以下、単にフィルタという)、積層式も含めて
脱着可能構造として配設し、タンディシュ内溶鋼中に浮
遊する非金属介在物を該フィルタに捕捉、除去する技術
を開示している。また、特開昭59−110421号公
報には、タンディシュの溶鋼注入ノズル直上に孔付き円
筒形のフィルタを設置し、溶鋼がそのフィルタを通過す
る際に非金属介在物を捕捉して、清浄な溶鋼を注入ノズ
ルを介して鋳型内に注入する方法が記載されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】以上の如く、溶融金属
中の非金属介在物を捕捉する従来技術は、フィルタをタ
ンディシュに設置するものがほとんどである。しかしな
がら、タンディシュでは溶鋼の流速が早く、フィルタを
通過する溶融金属の流速は限られた範囲でしか調整でき
ず、また通過回数も1回に限られ、非金属介在物の捕捉
を十分に行うことが出来ないという問題があった。
【0006】そこで、本発明は、かかる事情を鑑み、溶
融金属中の非金属介在物をフィルタに効率良く接触さ
せ、捕捉することができる除去方法及びそのために使用
する装置の提供を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】発明者は、上記目的達成
に向け鋭意研究を重ね、非金属介在物の捕捉効率を高め
る条件は、フィルタを溶融金属が通過する速度と通過回
数を適切にすることであると確信した。そして、本条件
を満足する既存の精錬工程を見直したところ、真空処理
装置がもっとも上記条件に近いことを知見し、本発明に
到達したのである。
【0008】すなわち、本発明は、真空脱ガス処理装置
の取鍋内に、溶融金属の流れを横切る耐火物製フィルタ
を配設し、該溶融金属を循環して通過させることを特徴
とする溶融金属中の非金属介在物除去方法である。ま
た、上記取鍋内に、溶融金属面と垂直又は平行に該耐火
物製フィルタを配設したことを特徴とする請求項1記載
の溶融金属中の介在物除去方法であっても良い。つま
り、該耐火物製フイルタが溶鋼面と概ね水平又は垂直に
配設される場合が、本発明の好適例であることを示し、
別に傾いているものとか、その他様々な配設方式が請求
項1に含まれていることを明確にした。さらには、真空
脱ガス装置の浸漬管下端部に配設した耐火物製フィルタ
を通して溶鋼を還流させることを特徴とする方法であ
り、該耐火物製フィルタに設けた1つの孔の開口面積が
20〜2000mm2 であることを特徴とする請求項
1、2、3、4のいずれかに記載の溶融金属中の非金属
介在物除去方法である。
【0009】なお、この場合、真空処理装置としては、
溶鋼の上昇、下降流が明確に区分できるRH真空処理装
置が好適であるが、本発明がDH真空処理装置、VOD
脱炭装置、還流式取鍋精錬装置においても適用できるこ
とは言うまでもない。
【0010】
【作用】本発明では、溶融金属を真空処理装置の取鍋内
で流動させ、その流れを横切るフィルタを配設するよう
にしたので、溶融金属中に含まれる非金属介在物が該フ
ィルタに捕捉でき、清浄度に優れた鋼が得られるように
なる。以下、本発明の内容を図1〜3に基づき、具体的
に説明する。
【0011】図1(a)に、本発明の1例を側面図で示
す。真空処理装置としてはRH真空処理装置を用い、取
鍋内で溶鋼を還流させつつ通常の方法で脱ガスする。フ
ィルタは、溶鋼面に対し垂直に取鍋中央部に配設し、溶
鋼の還流通路をすべて横切るようにする。従って、平面
図では、図1(b)のようになる。以上のようにする
と、溶鋼はRH真空処理装置の上昇管、下降管を介して
サイクルを描いて還流し、1度だけでなく複数回のフィ
ルタ通過が可能になり、非金属介在物の捕捉は確実にな
る。予備実験で、フィルタの溶鋼中浸漬面積14m2 ,
孔径部面積4.2m2 ,厚み200mmとして、25分
間溶鋼を通過させた結果、溶鋼還流速度が69t/mi
nでは通過回数9.6となり、222t/minでは1
9回となった。従って、この際溶鋼のフィルタ通過速度
は、10〜20cm/secである。
【0012】実際に耐火物製フィルタを取鍋に配設する
には、図1(a)のように、取鍋が受鋼する前から設置
しておいても良いが、この方法は受鋼時や鍋補修時に支
障が多いので、鍋とは分離して製作、準備して、脱ガス
処理前に取鍋内に懸架し、処理後は取り外す方法がより
優れている。この例を図2に示す。以上は溶鋼面に対し
垂直なフィルタの例であるが、別の態様として図3に示
すような、溶鋼面と平行な形状も考えられる。これは、
RH真空脱ガス装置では、上昇管、下降管等の所謂浸漬
管の先端部より下方にフィルタが位置するように配設す
るものである。従って、フィルタの配設方法としては、
上記垂直形式と水平形式の組み合わせ、あるいはフィル
タが垂直又は水平から若干又は大きく傾斜しているも
の、曲面を有するもの等様々な形式が考えられ、フィル
タ枚数も1枚とは限らず、複数枚であってもよい。
【0013】さらに、上記例の耐火物製フィルタは、溶
鋼の還流通路をすべて横切るようにしたが、本発明は還
流通路の一部を横切る場合も含むものとする。その理由
は、本発明では、溶鋼を10回以上真空脱ガス装置と取
鍋間を還流させるので、必ずしも還流通路の全面に該フ
ィルタを配設せず一部に設けただけでも、溶鋼が該フィ
ルタを通過するチャンスがあるためである。勿論、流路
抵抗の関係で、還流通路全面に設ける場合に比べ、非金
属介在物の除去効果は劣ることにはなる。
【0014】図5は、真空脱ガス装置の浸漬管下端部に
耐火物製フィルタを接触して配設した例である。この場
合、該フィルタは浸漬管に固着してあっても良いし、ま
た浸漬管下端部断面の一部だけとか、浸漬管のうち上昇
管側又は下降管側のみに設けることもできる。次にフィ
ルタの材質は、取鍋内での溶鋼との接触があるので、耐
スポール性、耐食性、アルミナ付着性、フラックス吸収
性等の性質を考慮して選択される。アルミナ質、ジルコ
ニア質、石灰質等の使用が考えられるが、実際にはアル
ミナ・カーボン質が好適である。フラックス吸収性を重
視するならば、石灰質が有利である。
【0015】フィルタに設けた1つの孔の開口面積は、
溶鋼の通過に支障がない大きさが必要であり、20〜2
000mm2 の範囲が好ましい。20mm2 以下では、
非金属介在物の吸着による目詰まりが生じ、溶鋼の還流
が不調になる。また、2000mm2 以上では、溶鋼と
の接触面積が小さく、非金属介在物の捕捉が不十分であ
る。
【0016】フィルタ厚みについては、30〜400m
mとする。理由は、30mm以下であると、アルミナ・
カーボン質を用いても、フィルタの高温強度が不足し、
且つ溶鋼との接触面積が十分にとれない。400mm以
上厚くすると、溶鋼の温度降下が著しく、またフィルタ
の価格自体が高くなる。さらに、フィルタ孔は通常円形
であるが、特に真円である必要はなく、楕円、正方形、
長方形等如何なる形状も許されるので、フィルタの製作
が容易で、強度、経済性等の観点から決めれば良い。
【0017】
【実施例】自動車向け極低炭素鋼を製造するため、転炉
出鋼後に280tの溶鋼をRH真空処理装置で脱炭処理
した。その際、所謂スラグ改質(スラグを還元剤で還元
し、スラグ中に低級酸化物が生成するのを抑える)を行
った。さらに、非金属介在物除去のため本発明を以下の
如く実施した。
【0018】アルミナ52重量%、炭素32重量%、残
部MgO等からなるフィルタを、図2のように、取鍋の
上部に懸架して溶鋼に浸漬した。そのフィルタの溶鋼浸
漬面積は9m2 ,孔部面積は3m2 (孔径15〜20m
m)であった。その後、溶鋼を還流させるため、上昇管
よりアルゴンガスを4Nm3 /minの流量で吹き込
み、脱炭処理を行なったが、その際溶鋼の還流速度はほ
ぼ200t/minで、25分間のフィルタ通過回数は
19回であった。従来法(比較例)として、タンディシ
ュ内に上記と同じ材質、孔径のフィルタを設け、溶鋼を
通過させる実験も行った。
【0019】その結果、従来法からの非金属介在物の低
減状況を図4に示す。図4は、非金属介在物量を鋼中酸
素量で評価し、且つ低減状況酸化物の発生源別に層別し
てある。トータル酸素量でみて、従来18ppmであっ
た酸素が、本発明の適用で9ppmと半減していること
が分かる。なお、本実施例は溶融金属が溶鋼の場合を示
したが、銅、亜鉛、鉛等、他の金属であっても、条件を
適切に選択すれば、本発明は同様に適用できるものであ
る。また、本発明をDH真空処理装置に適用する場合、
取鍋内で溶融金属は還流せずに、上下に流れ方向が変わ
るが、この場合でも本発明の適用は何ら問題がない。
【0020】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、フィル
タを適切な条件で真空処理装置の取鍋内に配設すること
で、溶融金属中の非金属介在物を従来より大幅に低減す
ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の1実施例を示す縦断面図であ
り、(b)はそのA−A切断面を示す図である。
【図2】本発明の別の実施態様で、フィルタを取鍋に懸
架方式としたことを示す縦断面図である。
【図3】本発明の別の実施態様で、フィルタを溶鋼面と
水平に配設した例である。
【図4】非金属介在物量を鋼中酸素量で評価した結果で
あり、右側が本発明、左側が従来法を適用した場合を示
す図である。
【図5】本発明の別の実施態様で、フィルタを浸漬管下
端部に固着した場合の縦断面図である。
【符号の説明】
1 RH真空処理装置 2 取鍋 3 溶鋼(溶融金属) 4 耐火物製フィルタ 5 上昇管(浸漬管) 6 下降管(浸漬管) 7 耐火物製フィルタ懸架用フレーム 8 隔壁 9 耐火物製フィルタ押え板

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 真空脱ガス処理装置の取鍋内に、溶融金
    属の流れを横切る耐火物製フィルタを配設し、該溶融金
    属を前記フィルタ内を循環して通過させることを特徴と
    する溶融金属中の非金属介在物除去方法。
  2. 【請求項2】 真空脱ガス処理装置の取鍋内に、溶融金
    属面に対して垂直に耐火物製フィルタを配設したことを
    特徴とする請求項1記載の溶融金属中の非金属介在物除
    去方法。
  3. 【請求項3】 真空脱ガス処理装置の取鍋内に、溶融金
    属面と平行に耐火物製フィルタを配設したことを特徴と
    する請求項1記載の溶融金属中の非金属介在物除去方
    法。
  4. 【請求項4】 真空脱ガス処理装置の浸漬管下端部に配
    設した耐火物製フィルタを通して溶鋼を還流させること
    を特徴とする溶融金属中の非金属介在物除去方法。
  5. 【請求項5】 耐火物製フィルタに設けた1つの孔の開
    口面積が20〜2000mm2 であることを特徴とする
    請求項1、2、3、4のいずれかに記載の溶融金属中の
    非金属介在物除去方法。
JP5204217A 1993-08-18 1993-08-18 溶融金属中の非金属介在物除去方法 Withdrawn JPH0754032A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7138084B2 (en) 2000-08-31 2006-11-21 Foseco International Limited Refractory articles
KR101015019B1 (ko) * 2007-12-07 2011-02-16 김주용 이중 버블링 필터를 구비한 정련 장치

Cited By (4)

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