JP2014019895A - 溶鋼の精錬方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】安価な設備で二次精錬を行って高品質の鋳鋼品を得ることができる溶鋼の精錬方法を提供すること。
【解決手段】電気炉にて溶鋼上にスラグを浮遊させた状態で溶鋼の一次精錬を行い、その後、電気炉精錬の際のスラグを除去することなく二次精錬用取鍋に溶鋼およびスラグを移し、二次精錬用取鍋の上部に真空排気装置を直接取り付け、溶鋼上に電気炉精錬の際のスラグを浮遊させた状態で二次精錬用取鍋内を1.5Torr超10Torr以下の範囲に真空排気し、溶鋼に対し二次精錬としての真空精錬を行う。
【選択図】 図1
【解決手段】電気炉にて溶鋼上にスラグを浮遊させた状態で溶鋼の一次精錬を行い、その後、電気炉精錬の際のスラグを除去することなく二次精錬用取鍋に溶鋼およびスラグを移し、二次精錬用取鍋の上部に真空排気装置を直接取り付け、溶鋼上に電気炉精錬の際のスラグを浮遊させた状態で二次精錬用取鍋内を1.5Torr超10Torr以下の範囲に真空排気し、溶鋼に対し二次精錬としての真空精錬を行う。
【選択図】 図1
Description
本発明は、鋳鋼品の製造に適した溶鋼の精錬方法に関する。
発電所で用いられる発電機等の重電機器には鋳鋼品が多用されている。そしてこれら鋳鋼品の多くは、比較的規模の小さい鋳鋼メーカーが製造している。
一方、近年、資源の節約とCO2ガスによる地球温暖化等の環境への負荷を低減する観点から、発電機の効率向上を目的としたタービンの高温・高圧化が進んでおり、タービン部品等の形状の複雑な重電機器用鋳鋼品に対して、より高温強度が高く高品質であることが求められている。
このような高品質の鋳鋼品を製造するためには、電気炉や転炉等の一次精錬後に、大手鉄鋼メーカーや特殊鋼メーカーで用いられている、RH法やタンク式脱ガス法を使用した二次精錬を行うことが有効であるが、これらの設備は莫大な投資や巨大なスペースが必要であるため、規模が小さい鋳鋼メーカーにおいてこれらを設置することは困難であり、現状、鋳鋼品の製造においてこのような二次精錬設備はほとんど用いられていない。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、安価な設備で二次精錬を行って高品質の鋳鋼品を得ることができる溶鋼の精錬方法を提供することを課題とする。
上記課題を解決するため、本発明は、以下の(1)〜(6)を提供する。
(1)電気炉にて溶鋼上にスラグを浮遊させた状態で溶鋼の一次精錬を行い、その後、前記スラグを除去することなく二次精錬用取鍋に前記溶鋼および前記スラグを移し、前記二次精錬用取鍋の上部に真空排気装置を直接取り付け、溶鋼上に前記スラグを浮遊させた状態で前記二次精錬用取鍋内を1.5Torr超10Torr以下の範囲に真空排気し、溶鋼に対し二次精錬としての真空精錬を行うことを特徴とする溶鋼の精錬方法。
(2)二次精錬後の溶鋼中の不純物が、S:30ppm以下、H:4ppm以下、T.O:40ppm以下であることを特徴とする(1)に記載の溶鋼の精錬方法。
(3)前記二次精錬の際に前記二次精錬用取鍋内の溶鋼を加熱することを特徴とする(1)または(2)に記載の溶鋼の精錬方法。
(4)前記真空排気装置は、前記二次精錬用取鍋の上部開口部に装着される真空蓋と、前記真空蓋と前記二次精錬用取鍋との間に設けられた真空シール部材と、前記真空蓋から延びる真空配管と、前記真空配管を介して前記二次精錬用取鍋内を真空排気するための真空ポンプとを有することを特徴とする(1)から(3)のいずれかに記載の溶鋼の精錬方法。
(5)前記スラグは、電気炉精錬後に二次精錬に必要な成分範囲内に入るように、電気炉精錬の際に予め成分を調整されたものであることを特徴とする(1)から(4)のいずれかに記載の溶鋼の精錬方法。
(6)前記スラグは、電気炉精錬終了後、スラグへ還元成分を添加するかまたは溶鋼を攪拌することにより、スラグの還元を実施することを特徴とする(1)から(4)のいずれかに記載の溶鋼の精錬方法。
(1)電気炉にて溶鋼上にスラグを浮遊させた状態で溶鋼の一次精錬を行い、その後、前記スラグを除去することなく二次精錬用取鍋に前記溶鋼および前記スラグを移し、前記二次精錬用取鍋の上部に真空排気装置を直接取り付け、溶鋼上に前記スラグを浮遊させた状態で前記二次精錬用取鍋内を1.5Torr超10Torr以下の範囲に真空排気し、溶鋼に対し二次精錬としての真空精錬を行うことを特徴とする溶鋼の精錬方法。
(2)二次精錬後の溶鋼中の不純物が、S:30ppm以下、H:4ppm以下、T.O:40ppm以下であることを特徴とする(1)に記載の溶鋼の精錬方法。
(3)前記二次精錬の際に前記二次精錬用取鍋内の溶鋼を加熱することを特徴とする(1)または(2)に記載の溶鋼の精錬方法。
(4)前記真空排気装置は、前記二次精錬用取鍋の上部開口部に装着される真空蓋と、前記真空蓋と前記二次精錬用取鍋との間に設けられた真空シール部材と、前記真空蓋から延びる真空配管と、前記真空配管を介して前記二次精錬用取鍋内を真空排気するための真空ポンプとを有することを特徴とする(1)から(3)のいずれかに記載の溶鋼の精錬方法。
(5)前記スラグは、電気炉精錬後に二次精錬に必要な成分範囲内に入るように、電気炉精錬の際に予め成分を調整されたものであることを特徴とする(1)から(4)のいずれかに記載の溶鋼の精錬方法。
(6)前記スラグは、電気炉精錬終了後、スラグへ還元成分を添加するかまたは溶鋼を攪拌することにより、スラグの還元を実施することを特徴とする(1)から(4)のいずれかに記載の溶鋼の精錬方法。
本発明によれば、二次精錬の際にスラグを入れ替えず、電気炉精錬の際のスラグをそのまま使用するので、追加で添加する石灰が基本的に不要であり、補助的に添加する場合でもわずかであることから、石灰から混入する水分が少なく、溶鋼の水素真空精錬の際に従来のような1.5Torr以下の高真空にする必要はなく、1.5Torr超10Torr以下の低真空操業で目標の不純物レベルを達成することができ、従来の二次精錬に必要とする大がかりな設備を用いることなく、二次精錬用取鍋に真空排気装置を装着するだけの簡易な設備で十分である。このため、二次精錬を安価な設備で行って高品質の鋳鋼品を得ることができる。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図1は本発明の一実施形態に係る溶鋼の精錬方法を示すフローチャートである。本実施形態においては、最初に一次精錬である電気炉精錬を行い(工程1)、引き続きスラグを除去することなく電気炉精錬後の溶鋼を二次精錬用取鍋に出鋼し(工程2)、その後、二次精錬用取鍋内の溶鋼を加熱するとともに、電気炉精錬の際のスラグを全量用い、二次精錬用取鍋の開口部に真空排気装置を装着して1.5Torr超10Torr以下の真空度で二次精錬を行う(工程3)。
図1は本発明の一実施形態に係る溶鋼の精錬方法を示すフローチャートである。本実施形態においては、最初に一次精錬である電気炉精錬を行い(工程1)、引き続きスラグを除去することなく電気炉精錬後の溶鋼を二次精錬用取鍋に出鋼し(工程2)、その後、二次精錬用取鍋内の溶鋼を加熱するとともに、電気炉精錬の際のスラグを全量用い、二次精錬用取鍋の開口部に真空排気装置を装着して1.5Torr超10Torr以下の真空度で二次精錬を行う(工程3)。
工程1の電気炉精錬においては、アーク電極を有する通常の電気炉にて、鉄スクラップ等の冷鉄源をアーク加熱して溶解するとともに、冷鉄源が溶解して生成した溶鋼上にスラグを浮遊させてスラグ精錬を行う。
この電気炉精錬により、脱硫および脱炭等の精錬が行われるが、電気炉精錬後の溶鋼には、水素等のガス成分が比較的多く含まれており、これに起因して製品にミクロポロシティが発生する。このため、一次精錬である電気炉精錬後、二次精錬を実施して溶鋼をより清浄化する。
二次精錬は、一般的に、一次精錬で用いたスラグを除去した後に新たなスラグを供給して行うが、本実施形態では、工程2に示すように一次精錬である電気炉精錬後のスラグを除去することなく、その全量を二次精錬の際のスラグとして用いる。これは、二次精錬の際にスラグの入れ替えを行うと、スラグ原料である石灰等には水分(水素)を含んでおり、溶鋼の加熱中に溶鋼中の水素濃度が増加してしまい、二次精錬では真空脱ガス能の高い大がかりな装置が必要となってしまうからである。
このため、電気炉スラグは、電気炉精錬後に二次精錬に必要な成分範囲内に入るように、電気炉精錬の際に予め成分を調整しておくことが好ましい。ただし、電気炉精錬を行った後のスラグはT.Fe(トータルFe)やMnOが多く酸化性が強くなる傾向があり、精錬能が小さくかつ鋳造に悪影響を及ぼす可能性があることから、電気炉スラグへ還元成分として例えば石灰やアルミナを補助的に少量添加するかまたは溶鋼を攪拌することにより、スラグの還元を実施することが好ましい。これによりスラグのS吸収能を大幅に上昇させることができ、溶鋼中のS濃度を1/10程度に低減させることができる。また、スラグへ石灰やアルミナを添加する場合にも、スラグ中の水分は上昇するが、スラグを入れ替える場合と比較すればその量はわずかであり、真空排気装置への負荷の増加は小さい。
工程3の二次精錬は、図2に示すように、電気炉からの溶鋼を受鋼した二次精錬用取鍋1を移送台車2に載せ、まず、溶鋼加熱ポート10に移送し、二次精錬用取鍋1内の溶鋼を加熱する。溶鋼加熱ポート10には、二次精錬用取鍋1よりも高い位置にアーク電極11およびアーク電極が挿通される穴を有する蓋体12が昇降可能に設けられており、二次精錬用取鍋1内にアーク電極11を挿入しかつ蓋体12を二次精錬用取鍋1の上部開口部に装着した状態で、電極加熱電気室13からアーク電極11に通電することにより溶鋼Lをアーク加熱して二次精錬に適した温度まで溶鋼Lを加熱する。溶鋼Lの上には電気炉スラグがそのまま持ち来され、必要に応じて成分調整が行われた二次精錬スラグSが浮遊している。二次精錬用取鍋1の底部には、攪拌ガスであるアルゴンガスを吹き込むガス吹き込みプラグ31が設けられており、加熱の際にはアルゴンガスを吹き込んで溶鋼を攪拌する。
次に、移送台車2上の二次精錬用取鍋1を真空精錬ポート20まで移送し、二次精錬用取鍋1内の溶鋼の真空精錬を行う。真空精錬ポート20には、二次精錬用取鍋1よりも高い位置に真空蓋21が昇降可能に設けられており、真空蓋21の下端には、二次精錬用取鍋1の上部に設けられたフランジ1aに係合し、二次精錬用取鍋1の上部開口部に真空蓋21が装着された際に、真空蓋21と二次精錬用取鍋1との間を真空シールするための真空シール部材22が設けられている。真空蓋21には上方に延びる真空配管23が設けられており真空配管23は集塵機24を経て真空ポンプ25に繋がっている。これら真空蓋21、真空配管23、真空ポンプ25により真空排気装置が構成されている。そして、真空蓋21を二次精錬用取鍋1の上部開口部に装着した状態で、真空ポンプ25を作動させることにより、二次精錬用取鍋1内が真空状態となり二次精錬用取鍋1内の溶鋼Lが真空精錬される。この真空精錬の際にもガス吹き込みプラグ31からアルゴンガスを吹き込んで溶鋼を攪拌する。
なお、溶鋼加熱の際の蓋体12、ならびに真空精錬の際の真空蓋21およびフランジ1aには、冷却循環水供給機構26から冷却水が供給されて冷却されるようになっている。
真空精錬後、図3に示すように、二次精錬用取鍋1を鋳型41の上方にセットし、二次精錬用取鍋1の底部に設けられたスライディングノズル32と鋳込口42を合わせた状態でスライディングノズル32を開いて溶鋼を供給し、鋳造を行う。このとき、スライディングノズル32としてダブルスライディングノズルを用いることにより、鋳込み速度の制御が可能となり、従来用いていたストッパーが不要となる。
本実施形態では、二次精錬の際にスラグを入れ替えず、電気炉精錬の際のスラグを全量使用するので、スラグ中の水分が少なく、溶鋼の水素濃度の上昇量を少なくすることができる。このため、真空精錬の際に従来のような高真空にする必要はなく、1.5Torr超10Torr以下の低真空操業で、十分に目標とするS:30ppm以下、H:4ppm以下、T.O(トータル酸素):40ppm以下の不純物レベルを達成することができる。この際の真空度が10Torrを超えると目標とする水素濃度が得難い、一方、1.5Torr以下であると大がかりな装置が必要となり、装置費用が増大してしまう。
このため、真空ポンプの排気容量を少なくすることができ、上述のように二次精錬用取鍋1の上部に真空蓋21を直接装着して真空精錬機能を付加するようにし(ハイブリッド化)、かつ真空蓋21と二次精錬用取鍋1との間のシールを、真空シール部材22を介在させるのみで行うダイレクトシール方式を採用したので、真空精錬設備を簡略化することができる。したがって、従来から大手鉄鋼メーカーや特殊鋼メーカーで用いられているRH法やタンク式脱ガス法のような大がかりな設備が不要であり、コンパクトかつ安価な設備で二次精錬を行って高品質の鋳鋼品を得ることができる。また、このように二次精錬用取鍋1の上部に真空蓋21を直接装着して二次精錬用取鍋1内のみを真空排気すればよいので排気体積を小さくすることができ、しかも上述のように真空度が低くてよいので、短時間で二次精錬を行うことができる。
以下、本発明の実施例について説明する。
[実施例1]
以下に示すような条件で、電気炉精錬および本発明の二次精錬を行った。
(1)電気炉精錬
溶解重量 : 25200kg
出鋼温度 : 1675℃
(2)二次精錬
精錬時間 : 108分
(加熱処理)
加熱時間 : 48分
加熱前温度 : 1588℃
加熱後温度 : 1645℃
(真空処理)
真空処理時間 : 30分
真空処理前温度 : 1645℃
真空処理後温度 : 1540℃
到達真空度 : 7.3torr
二次精錬前後の溶鋼の不純物濃度を測定した結果を表1に示す。表1に示すように、二次精錬により、S、H、T.O、Nが大幅に低下し、Sが7ppm、Hが0.7ppm、T.Oが38ppm、Nが53ppmと極めて低い値となった。
[実施例2]
以下に示すような条件で、電気炉精錬および本発明の二次精錬を行った。
(1)電気炉精錬
溶解重量 : 25200kg
出鋼温度 : 1645℃
(2)二次精錬
精錬時間 : 81分
(加熱処理)
加熱時間 : 29分
加熱前温度 : 1583℃
加熱後温度 : 1630℃
(真空処理)
真空処理時間 : 22分
真空処理前温度 : 1630℃
真空処理後温度 : 1557℃
到達真空度 : 3.0torr
二次精錬前後の溶鋼の不純物濃度を測定した結果を表2に示す。表2に示すように、二次精錬により、S、H、T.O、Nが大幅に低下し、Sが12ppm、Hが1.4ppm、T.Oが26ppm、Nが59ppmと極めて低い値となった。
[実施例1]
以下に示すような条件で、電気炉精錬および本発明の二次精錬を行った。
(1)電気炉精錬
溶解重量 : 25200kg
出鋼温度 : 1675℃
(2)二次精錬
精錬時間 : 108分
(加熱処理)
加熱時間 : 48分
加熱前温度 : 1588℃
加熱後温度 : 1645℃
(真空処理)
真空処理時間 : 30分
真空処理前温度 : 1645℃
真空処理後温度 : 1540℃
到達真空度 : 7.3torr
二次精錬前後の溶鋼の不純物濃度を測定した結果を表1に示す。表1に示すように、二次精錬により、S、H、T.O、Nが大幅に低下し、Sが7ppm、Hが0.7ppm、T.Oが38ppm、Nが53ppmと極めて低い値となった。
以下に示すような条件で、電気炉精錬および本発明の二次精錬を行った。
(1)電気炉精錬
溶解重量 : 25200kg
出鋼温度 : 1645℃
(2)二次精錬
精錬時間 : 81分
(加熱処理)
加熱時間 : 29分
加熱前温度 : 1583℃
加熱後温度 : 1630℃
(真空処理)
真空処理時間 : 22分
真空処理前温度 : 1630℃
真空処理後温度 : 1557℃
到達真空度 : 3.0torr
二次精錬前後の溶鋼の不純物濃度を測定した結果を表2に示す。表2に示すように、二次精錬により、S、H、T.O、Nが大幅に低下し、Sが12ppm、Hが1.4ppm、T.Oが26ppm、Nが59ppmと極めて低い値となった。
1;二次精錬用取鍋
2;移送台車
10;溶鋼加熱ポート
11;アーク電極
12;蓋体
21;真空蓋
22;真空シール部材
23;真空配管
24;集塵機
25;真空ポンプ
31;ガス吹き込みプラグ
32;スライディングノズル
41;鋳型
42;鋳込口
2;移送台車
10;溶鋼加熱ポート
11;アーク電極
12;蓋体
21;真空蓋
22;真空シール部材
23;真空配管
24;集塵機
25;真空ポンプ
31;ガス吹き込みプラグ
32;スライディングノズル
41;鋳型
42;鋳込口
Claims (6)
- 電気炉にて溶鋼上にスラグを浮遊させた状態で溶鋼の一次精錬を行い、その後、前記スラグを除去することなく二次精錬用取鍋に前記溶鋼および前記スラグを移し、前記二次精錬用取鍋の上部に真空排気装置を直接取り付け、溶鋼上に前記スラグを浮遊させた状態で前記二次精錬用取鍋内を1.5Torr超10Torr以下の範囲に真空排気し、溶鋼に対し二次精錬としての真空精錬を行うことを特徴とする溶鋼の精錬方法。
- 二次精錬後の溶鋼中の不純物が、S:30ppm以下、H:4ppm以下、T.O:40ppm以下であることを特徴とする請求項1に記載の溶鋼の精錬方法。
- 前記二次精錬の際に前記二次精錬用取鍋内の溶鋼を加熱することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の溶鋼の精錬方法。
- 前記真空排気装置は、前記二次精錬用取鍋の上部開口部に装着される真空蓋と、前記真空蓋と前記二次精錬用取鍋との間に設けられた真空シール部材と、前記真空蓋から延びる真空配管と、前記真空配管を介して前記二次精錬用取鍋内を真空排気するための真空ポンプとを有することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の溶鋼の精錬方法。
- 前記スラグは、電気炉精錬後に二次精錬に必要な成分範囲内に入るように、電気炉精錬の際に予め成分を調整されたものであることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の溶鋼の精錬方法。
- 前記スラグは、電気炉精錬終了後、スラグへ還元成分を添加するかまたは溶鋼を攪拌することにより、スラグの還元を実施することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の溶鋼の精錬方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012158817A JP2014019895A (ja) | 2012-07-17 | 2012-07-17 | 溶鋼の精錬方法 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107475481A (zh) * | 2017-07-03 | 2017-12-15 | 共享铸钢有限公司 | 控制Nb含量的铸钢件冶炼方法 |
-
2012
- 2012-07-17 JP JP2012158817A patent/JP2014019895A/ja active Pending
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