JPH08311532A - 取鍋真空脱ガス装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スラグの影響を無くし安定した脱ガス効果と
合金添加効果をもたらす装置を提供するものである。 【構成】 取鍋真空脱ガス設備において、取鍋蓋または
真空ピット蓋に下方が開口し、側面に複数個の排出口を
有する筒状の耐火物製キャップとこのキャップを昇降す
る装置と耐火物製キャップ内に不活性ガスを直接又は間
接的に導入する装置から成る取鍋真空脱ガス装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、取鍋真空脱ガス装置に
関し、詳細には、溶融金属類の特に、普通鋼、特殊鋼の
溶融精錬における脱水素、脱窒素等の脱ガスを効率良く
行い、また添加合金類を安定して溶融金属内に歩留り良
く溶解する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】溶鋼の入った取鍋ごとピット内に入れ
て、ピットまたは取鍋に蓋をしてその取鍋内を真空に
し、取鍋底部に設置したポーラスプラグにて不活性ガス
を吹込み取鍋内溶鋼を攪拌または取鍋外側から電磁力で
攪拌し、溶鋼中の脱ガスを行う取鍋真空脱ガス処理にお
いて、この処理の前に取鍋内溶鋼に精錬スラグを浮かべ
これを取鍋底部に設置したポーラスプラグにて不活性ガ
スを吹込み溶鋼を攪拌または取鍋外側からの電磁力で溶
鋼を攪拌し取鍋内溶鋼の脱硫・脱酸等の精錬を実施し、
しかも溶鋼加熱も行う取鍋精錬炉で処理されるのが通常
である。したがってこの後の脱ガス処理時には溶鋼表面
上に多量の精錬スラグで覆われているため、脱ガスが効
率良く進まない。

【０００３】このため脱ガス時間を長くしたり、不活性
ガスの吹き込み量を増加して経済性を悪くして脱ガスの
効率を高めていた。また、精錬スラグ量を減少させ脱硫
能を低下して脱ガス効率を高めていた。また合金を添加
する場合もスラグ量が多いためＡｌやＴｉ等の軽い合金
はスラグに巻き込まれ易く、結果として歩留りが悪く、
かつ不安定で溶鋼の成分調整も難しいと言った困難性が
あった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この種の取鍋真空脱ガ
ス装置において、取鍋内の溶鋼の表面に浮かぶスラグの
量が脱ガス作業及び合金添加作業に大きく影響し、例え
ばスラグ量が多い時に不活性ガスを多量に吹込み過ぎる
と、スラグ内に不活性ガスが包含されて膨れ上がり、真
空ダクト、真空排気装置など排気系にスラグを吸い込む
事態を引き起こし操業を継続できない。またスラグの膨
れを抑えながら操業すると脱ガス能力が低下し脱ガスの
目標レベルの到達ができないか、長時間の処理時間を要
する。そして、合金を添加する場合もスラグ量が多いと
ＴｉやＡｌ等の合金がスラグに巻き込まれて歩留りが悪
く、また不安定で溶鋼の成分調整も難しい。

【０００５】本発明は、これらの問題点を改善するため
になしたものであって、その目的は、スラグの影響を無
くし安定した脱ガス効果と合金添加において歩留り向上
効果をもたらす装置を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の請求項１に係る取鍋真空脱ガス装置は、取
鍋蓋または真空ピット蓋に下方が開口し、側面に複数個
の排出口を有する筒状の耐火物製キャップと、このキャ
ップを昇降する装置と、耐火物製キャップ内に不活性ガ
スを直接または間接的に導入する装置とを備えてなるも
のである。

【０００７】また、請求項２に係る取鍋真空脱ガス装置
は、上記請求項１記載の取鍋真空脱ガス装置において、
耐火物製キャップ内に合金類を添加する装置が設けられ
てなるものである。

【０００８】

【作用】本発明装置は、上記の構成を有するので、取鍋
真空脱ガス時、筒状の耐火物製キャップを昇降装置によ
り下降させ先端開口部を取鍋内の溶融金属に浸漬させ、
取鍋底部に設置したポーラスプラグから不活性ガスを吹
込むか、あるいは耐火物製キャップの先端部に不活性ガ
スの吹込み口をキャップ内側に指向させて設けこの吹込
み口より不活性ガスを吹込むことによって耐火物製キャ
ップの先端開口部内の溶融金属湯面を持ち上げ、その時
にキャップの浸漬深さを調節してキャップ側面に設けた
排出口からキャップ内の溶融金属表面に浮いているスラ
グを排出することができ、これにより、キャップ内の溶
融金属面を露出させることができ、その後キャップの浸
漬深さを調節して側壁面に設けた排出口から溶融金属が
排出しないようにして取鍋内を目標真空度に調節するこ
とにより、キャップ内の溶融金属が真空下に直接暴露さ
れ、脱ガスが効率よく進展し短時間で目標の値に到達で
きる。

【０００９】また、この後このキャップ内に合金を添加
すれば、軽くて酸化しやすいＴｉやＡｌ等の金属も歩留
りよく溶解できる。

【００１０】更に従来であればスラグ層を通して脱ガス
するため脱ガス効果が悪く、これを改善するために不活
性ガスまたは電磁力による溶融金属の攪拌を強化すると
このスラグを溶融金属中に巻き込むため溶融金属の清浄
度が悪くなり介在物不良等の問題が起こる場合がある
が、本発明装置を用いれば、キャップ内ではスラグが無
く、攪拌されて盛り上がった溶融金属面から直接脱ガス
を行うため溶融金属内にスラグを巻き込む恐れがなく、
溶融金属を汚すことなく脱ガス反応を進めることがで
き、また合金添加の場合でも溶融金属の清浄度を保ち易
い。

【００１１】また、本発明装置であれば、脱ガス時に発
生するＣＯガス等を溶融金属面より効率よく除去でき、
スラグ内に包含されるガス量を減少でき、スラグ量が多
く厚みが厚くてもスラグが膨れ上がり操業できなくなる
事態やスラグが排気系に吸引される事態を防ぐことがで
きる。

【００１２】また、溶融金属界面からガス気泡が離脱す
るとき気泡の破裂や溶融金属を持ち上げることにより真
空下に飛散させるが、従来であれば溶融金属やスラグは
取鍋壁面や脱ガス蓋に飛散して付着し、その後落下して
成分トラブルを生じるが、本発明装置においては、キャ
ップ内に飛散溶融金属やスラグが留められ、しかもキャ
ップ内の温度が高く付着せず流れ落ちるため先のような
問題は生じない。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を基に説明す
る。図１は、本発明に係る取鍋真空脱ガス装置の全体断
面図、図２は、本発明に係る筒状の耐火物製キャップの
断面図である。

【００１４】筒状の耐火物製キャップ１は、芯金15と耐
火物16で形成されると共に、その側面に複数個（図では
４つ）の排出口14が設けられ、その上端の支持金具17
を、取鍋３の取鍋蓋９の中央部にパッキン11を介在して
気密に設けられた、上端が閉塞された中空棒13に連結し
て設けられている。また、中空棒13の上部には、ラック
とピニオンにより構成される昇降装置２が、さらに中空
棒13内に連通させて合金添加装置12が、それぞれ設けら
れている。

【００１５】取鍋３は、その上端に取鍋蓋９がパッキン
６を介して気密に着脱可能に被せられ、その取鍋蓋９に
は、上記耐火物製キャップ１の他に真空排気管10が取付
けられている。また、取鍋３の底部中央にはポーラスプ
ラグ７が設置されており、アルゴン(Ar)などの不活性ガ
ス８が溶融金属（溶鋼）４内に吹込まれる。なお、図
中、符号５はスラグを示す。

【００１６】上記構成からなる取鍋真空脱ガス装置によ
る真空脱ガス要領を図３を参照して説明する。まず、取
鍋３をピット内にセットし、その上から耐火物製キャッ
プ１が取付けられた取鍋蓋９を被せた後、昇降装置２を
駆動して耐火物製キャップ１を溶融金属４に浸漬させる
（図３ａ参照）。次に、真空排気を行いながらポーラス
プラグ７から不活性ガス８を溶融金属４内に吹込む。こ
れにより、ポーラスプラグ７に対向配置されている耐火
物製キャップ１内の溶融金属４の湯面が持ち上げられる
ので、この時、耐火物製キャップ１の浸漬深さを調節し
てキャップ側面に設けた排出口14からキャップ１内の溶
融金属表面に浮いているスラグ５を排出する（図３ｂ参
照）。この後、耐火物製キャップ１内に溶融金属４の湯
面を露出した状態で、キャップ１の浸漬深さを調節して
側壁面に設けた排出口から溶融金属４が排出しないよう
にして取鍋内を目標真空度に調節する（図３ｃ参照）。

【００１７】こうすることにより、耐火物製キャップ１
内の溶融金属４が真空下に直接暴露され、脱ガスが効率
よく進展し短時間で目標の値に到達できる。また、この
後このキャップ１内に合金添加装置12を作動させ合金原
料を添加すれば、軽くて酸化しやすいＴｉやＡｌ等の金
属も歩留りよく溶解できる。処理が終われば真空を大気
圧に開放し、取鍋は次工程に廻される。

【００１８】因みに、溶鋼温度1650℃、代表成分 C：0.
45％、Si：0.25％、Mn： 0.8％の溶鋼25トンを上記取鍋
真空脱ガス装置により処理した。取鍋は径18ｍ、深さ
2.4ｍで鋼浴の深さは約 1.4ｍであった。径 1.0ｍ、高
さ 1.0ｍのキャップを初め 0.5ｍ浴中に浸漬し（図３ｂ
のレベル１）、キャップ内のスラグ（当初厚み20cm）を
排出した。その場合、不活性ガス(Ar)量50ｌ／分をポー
ラスプラグを介して取鍋底部からキャップ内を目指して
溶鋼内に吹き込み、スラグが排出されなくなった後キャ
ップの浴中の浸漬を減少し（図３ｃのレベル２）キャッ
プ内の溶鋼が排出口から出ないようにし、取鍋を真空に
しキャップ内に暴露された溶鋼面から真空下で脱ガスを
行った。

【００１９】本発明法による脱水系の処理の結果を従来
法との比較で図４に示す。図４より明らかなように、処
理前の溶鋼中水素含有量 5.3ｐｐｍが脱ガス処理時間の
経過につれ減少し、約40分で到達する値は本発明法で
1.2ｐｐｍ、従来法で 2.4ｐｐｍであり、本発明法によ
れば脱ガスが効率的に行い得ることが分かる。

【００２０】また、上記脱ガス処理後の溶鋼に目標Ｎｂ
値 0.045％狙いでＮｂ金属を添加し、Ｎｂ歩留を比較し
た。本発明法では真空圧下でキャップ内に粒状のＦｅＮ
ｂを投入添加し、従来法では取鍋の溶湯面に向け添加装
置を使って同じ仕様のＦｅＮｂを添加した。そして、真
空脱ガス処理を終了し、真空を大気圧に戻した時点での
溶鋼においてＮｂ歩留を分析算出した。図５にその結果
を示す。図５から明らかなように、本発明法によれば、
従来法に比べＮｂ歩留は平常値が高くバラツキも小さ
く、すなわち合金添加の歩留が安定で高いものが得られ
ることが分かる。なお、鋼中水素量は加熱抽出熱伝導度
法により、Ｎｂ含有量は発光分光分析法により分析した
ものである。

【００２１】

【発明の効果】本発明の取鍋真空脱ガス装置によれば、
溶融金属からの脱ガスにおいて脱ガス速度が早く、溶融
金属に残存するガス量を極めて少なく達成でき、また合
金添加において合金の溶融金属への歩留りが安定し、か
つ高い値にすることができる。さらに溶融金属へのスラ
グの巻き込みがなく鋼中の非金属介在物の問題もなく、
スラグの真空系統への逸出や地金、スラグの取鍋壁への
付着も皆無にできる。とくに近年の普通鋼、合金鋼の高
品質化に要求される溶鋼処理を経済的に効率よく実施で
き多大な効果をもたらす。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る取鍋真空脱ガス装置の全体断面図
である。

【図２】本発明に係る筒状の耐火物製キャップの断面図
である。

【図３】本発明に係る取鍋真空脱ガス装置による処理状
況の説明図であって、ａは筒状の耐火物製キャップの待
機状態を、ｂは筒状の耐火物製キャップを溶融金属内に
レベル１まで浸漬させてキャップ内のスラグを排出して
いる状態を、ｃは筒状の耐火物製キャップを上昇させレ
ベル２の位置に浸漬させて脱ガスを実施している状態を
それぞれ示す説明図である。

【図４】本発明法と従来法による脱水素効果を比較して
示す図である。

【図５】本発明法と従来法による、Ｎｂ 0.045％狙いで
ＦｅＮｂを添加した時のＮｂ歩留りを比較して示す図で
ある。

【符号の説明】

１─ 筒状の耐火物製キャップ ２─ キャップ
昇降装置 ３─ 取鍋 ４─ 溶融金属 ５─ スラグ ６, 11─ パッ
キン ７─ ポーラスプラグ ８─ 不活性ガ
ス ９─ 真空蓋 10─ 真空排気
管 12─ 合金添加装置 13─ 中空棒 14─ 排出口（スラグ及びガス） 15─ 芯金 16─ 耐火物 17─ 支持金具

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 取鍋蓋又は真空ピット蓋に下方が開口
   し、側面に複数個の排出口を有する筒状の耐火物製キャ
   ップと、このキャップを昇降する装置と、耐火物製キャ
   ップ内に不活性ガスを直接又は間接的に導入する装置と
   を備えてなることを特徴とする取鍋真空脱ガス装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の取鍋真空脱ガス装置にお
   いて、耐火物製キャップ内に合金類を添加する装置が設
   けられてなる取鍋真空脱ガス装置。