JP3377325B2 - 高清浄度極低炭素鋼の溶製方法 - Google Patents
高清浄度極低炭素鋼の溶製方法Info
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- JP3377325B2 JP3377325B2 JP02720195A JP2720195A JP3377325B2 JP 3377325 B2 JP3377325 B2 JP 3377325B2 JP 02720195 A JP02720195 A JP 02720195A JP 2720195 A JP2720195 A JP 2720195A JP 3377325 B2 JP3377325 B2 JP 3377325B2
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車用薄板等に用い
られる高清浄度極低炭素の高清浄度極低炭素鋼、すなわ
ちトータル炭素濃度が30ppm以下であり、固溶した
炭素をTiやNbで固定した鋼(以下IF鋼という)の
効率的な溶製方法に関する。
られる高清浄度極低炭素の高清浄度極低炭素鋼、すなわ
ちトータル炭素濃度が30ppm以下であり、固溶した
炭素をTiやNbで固定した鋼(以下IF鋼という)の
効率的な溶製方法に関する。
【0002】
【従来の技術】IF鋼の溶製においては、30ppm以
下という極低炭素材を高い清浄度で高速処理する技術が
必要である。
下という極低炭素材を高い清浄度で高速処理する技術が
必要である。
【0003】極低炭素溶鋼の減圧脱炭方法としては、R
H、DHが広く用いられている。しかし、炭素濃度を2
0ppm以下に低下させる場合には脱炭速度が低下し、
長時間を要するという問題があった。これを解決するた
めには、通常、RHにおける還流用Arガス流量の増加
や、浸漬管径の増大、あるいはDHにおける槽昇降速度
の増加等による溶鋼還流速度の増大といった方法が取ら
れている。しかし、還流用Arガス流量の増加は耐火物
の寿命の低下を招くため限界があり、浸漬管径の増大は
寸法制約上の限界があり、槽昇降速度の増加も溶鋼の追
従性からの限界がある。
H、DHが広く用いられている。しかし、炭素濃度を2
0ppm以下に低下させる場合には脱炭速度が低下し、
長時間を要するという問題があった。これを解決するた
めには、通常、RHにおける還流用Arガス流量の増加
や、浸漬管径の増大、あるいはDHにおける槽昇降速度
の増加等による溶鋼還流速度の増大といった方法が取ら
れている。しかし、還流用Arガス流量の増加は耐火物
の寿命の低下を招くため限界があり、浸漬管径の増大は
寸法制約上の限界があり、槽昇降速度の増加も溶鋼の追
従性からの限界がある。
【0004】また、「材料とプロセス」、第3巻(19
90)、168頁には、RHにおける槽内へのArガス
吹き込みによる反応界面積の増大方法が示されている
が、極低炭素濃度域において効果を得るためには50N
L/(ton・分)以上という大量のガス吹き込みが必
要であり、槽内で激しいスプラッシュを発生させるた
め、操業性を著しく損ねるという問題がある。さらに、
特開昭57−200514号公報には、RHにおいて環
流用のガスを取鍋の底部より吹き込む方法が示されてい
るが、極低炭素濃度領域で効果を出すために多量のガス
を導入した場合には、浸漬管耐火物下端部に気泡が衝突
するため耐火物損耗が激しいという問題点を有してい
る。
90)、168頁には、RHにおける槽内へのArガス
吹き込みによる反応界面積の増大方法が示されている
が、極低炭素濃度域において効果を得るためには50N
L/(ton・分)以上という大量のガス吹き込みが必
要であり、槽内で激しいスプラッシュを発生させるた
め、操業性を著しく損ねるという問題がある。さらに、
特開昭57−200514号公報には、RHにおいて環
流用のガスを取鍋の底部より吹き込む方法が示されてい
るが、極低炭素濃度領域で効果を出すために多量のガス
を導入した場合には、浸漬管耐火物下端部に気泡が衝突
するため耐火物損耗が激しいという問題点を有してい
る。
【0005】RHにおいては、真空槽内で激しく攪拌さ
れている領域は上昇管上部の溶鋼面に過ぎず、他の真空
雰囲気に暴露されている溶鋼面は比較的穏やかな状態で
ある。したがって、処理開始時に浸漬管を浸漬する時点
で真空槽内に混入したスラグは、真空槽表面から内部に
巻き込まれにくいため真空槽外へ排出されにくく、転炉
スラグの影響が排除され得ない。また、脱炭処理後の脱
酸時に生成した酸化物も真空槽内溶鋼表面のスラグに吸
収されるのみで真空槽外には排出されにくい。従って、
処理終了時に復圧した時に圧力が低下して溶鋼表面位置
が低下するにつれて、脱酸生成物を含んだ真空槽内溶鋼
表面のスラグが再び溶鋼中に懸濁される。このため、R
Hは本質的に高清浄度鋼の溶製ができないという問題が
ある。
れている領域は上昇管上部の溶鋼面に過ぎず、他の真空
雰囲気に暴露されている溶鋼面は比較的穏やかな状態で
ある。したがって、処理開始時に浸漬管を浸漬する時点
で真空槽内に混入したスラグは、真空槽表面から内部に
巻き込まれにくいため真空槽外へ排出されにくく、転炉
スラグの影響が排除され得ない。また、脱炭処理後の脱
酸時に生成した酸化物も真空槽内溶鋼表面のスラグに吸
収されるのみで真空槽外には排出されにくい。従って、
処理終了時に復圧した時に圧力が低下して溶鋼表面位置
が低下するにつれて、脱酸生成物を含んだ真空槽内溶鋼
表面のスラグが再び溶鋼中に懸濁される。このため、R
Hは本質的に高清浄度鋼の溶製ができないという問題が
ある。
【0006】これに対して、特開昭53−67605号
公報には、円筒形の管を浸漬し管内を減圧する減圧精錬
炉が示されているが、この炉では処理中に管内溶鋼と管
外溶鋼とを混合させることを目的として複数回減圧/復
圧を繰り返すため、溶鋼反応表面が高真空下にさらされ
る時間が短く、極低炭素鋼の溶製の場合には長時間を要
するという問題がある。一方、特開昭51−55717
号公報には、円筒形の管を浸漬し管内を減圧した上で取
鍋底部のポーラスレンガよりArガスを吹き込む減圧精
錬炉が示されている。しかし、これらで示されているよ
うな円筒形の浸漬管に溶鋼を吸い上げ、取鍋底部に設け
たガス吹込み孔から不活性ガスを導入する炉のみでは安
定して極低炭領域まで脱炭することができないため、実
用化には至っておらず、また、この炉を極低炭素鋼や高
清浄度鋼の精錬に使用した例は示されていない。さら
に、この炉のみでは処理中のスプラッシュの発生も安定
して抑制できず、また、転炉スラグを巻き込むため高清
浄度鋼の安定した溶製も難しいという問題がある。
公報には、円筒形の管を浸漬し管内を減圧する減圧精錬
炉が示されているが、この炉では処理中に管内溶鋼と管
外溶鋼とを混合させることを目的として複数回減圧/復
圧を繰り返すため、溶鋼反応表面が高真空下にさらされ
る時間が短く、極低炭素鋼の溶製の場合には長時間を要
するという問題がある。一方、特開昭51−55717
号公報には、円筒形の管を浸漬し管内を減圧した上で取
鍋底部のポーラスレンガよりArガスを吹き込む減圧精
錬炉が示されている。しかし、これらで示されているよ
うな円筒形の浸漬管に溶鋼を吸い上げ、取鍋底部に設け
たガス吹込み孔から不活性ガスを導入する炉のみでは安
定して極低炭領域まで脱炭することができないため、実
用化には至っておらず、また、この炉を極低炭素鋼や高
清浄度鋼の精錬に使用した例は示されていない。さら
に、この炉のみでは処理中のスプラッシュの発生も安定
して抑制できず、また、転炉スラグを巻き込むため高清
浄度鋼の安定した溶製も難しいという問題がある。
【0007】特願平3−146540号明細書には、直
胴型浸漬管による極低炭素鋼の溶製技術が開示されてい
る。これは、真空下に暴露されている溶鋼表面部分を有
効に攪拌し、実質的な表面積を増大させることが極めて
効果的であるという知見に基づいたもので、吹き込まれ
たガスが真空に暴露されている溶鋼表面に浮上する領域
である気泡活性面を広くとることで極めて効率的な脱炭
を可能としている。しかし、IF鋼の溶製は単に極低炭
素化するのみでは成し遂げられず、介在物が少ない高清
浄度鋼を同時に溶製する必要があり、この点については
何ら言及されていない。このような直胴型浸漬管を用い
た場合には浸漬管径が大きくなるため、処理開始時に浸
漬管を浸漬する時点で真空槽内に混入するスラグ量は、
たとえば底吹きガスで攪拌しつつ浸漬管を浸漬したとし
てもRHよりもはるかに多く、このスラグをすみやかに
浸漬管外に排出しない限り高清浄度鋼は溶製できない。
胴型浸漬管による極低炭素鋼の溶製技術が開示されてい
る。これは、真空下に暴露されている溶鋼表面部分を有
効に攪拌し、実質的な表面積を増大させることが極めて
効果的であるという知見に基づいたもので、吹き込まれ
たガスが真空に暴露されている溶鋼表面に浮上する領域
である気泡活性面を広くとることで極めて効率的な脱炭
を可能としている。しかし、IF鋼の溶製は単に極低炭
素化するのみでは成し遂げられず、介在物が少ない高清
浄度鋼を同時に溶製する必要があり、この点については
何ら言及されていない。このような直胴型浸漬管を用い
た場合には浸漬管径が大きくなるため、処理開始時に浸
漬管を浸漬する時点で真空槽内に混入するスラグ量は、
たとえば底吹きガスで攪拌しつつ浸漬管を浸漬したとし
てもRHよりもはるかに多く、このスラグをすみやかに
浸漬管外に排出しない限り高清浄度鋼は溶製できない。
【0008】一方、2次精錬炉へ持ち込まれた転炉スラ
グは酸化鉄や酸化マンガン濃度が高いため、脱酸後溶鋼
中に溶解している脱酸元素、例えばAlとスラグが反応
し、新たな介在物を生成して鋼の清浄度を低下させると
いう問題がある。これに対しては、特開昭59−473
14号公報に転炉出鋼時のスラグ流出を抑制するために
出鋼工程の終了間近に半球状の流出防止具を転炉出鋼孔
にあてがう技術が開示されているが、この技術では完全
にはスラグの流出は防止できない。転炉スラグの取鍋内
への流出を完全に防止するため、スラグとともに溶鋼を
も転炉に残留させ廃棄する方法があるが、溶鋼歩留の低
下を招くという問題がある。また、DHでは浸漬管に薄
鋼板製の蓋をした上で取鍋内溶鋼に浸漬する方法が用い
られているが、蓋のコストがかかる上に、浸漬管外部の
取鍋内スラグは改質されないという問題がある。また、
特開昭60−211009号公報には、転炉出鋼末期に
出鋼孔から排出中のスラグにスラグ還元剤を吹き込んで
スラグを改質した状態で規定量のスラグを取鍋内へ移す
技術が開示されているが、この技術のみでは高清浄度鋼
を製造することはできない。
グは酸化鉄や酸化マンガン濃度が高いため、脱酸後溶鋼
中に溶解している脱酸元素、例えばAlとスラグが反応
し、新たな介在物を生成して鋼の清浄度を低下させると
いう問題がある。これに対しては、特開昭59−473
14号公報に転炉出鋼時のスラグ流出を抑制するために
出鋼工程の終了間近に半球状の流出防止具を転炉出鋼孔
にあてがう技術が開示されているが、この技術では完全
にはスラグの流出は防止できない。転炉スラグの取鍋内
への流出を完全に防止するため、スラグとともに溶鋼を
も転炉に残留させ廃棄する方法があるが、溶鋼歩留の低
下を招くという問題がある。また、DHでは浸漬管に薄
鋼板製の蓋をした上で取鍋内溶鋼に浸漬する方法が用い
られているが、蓋のコストがかかる上に、浸漬管外部の
取鍋内スラグは改質されないという問題がある。また、
特開昭60−211009号公報には、転炉出鋼末期に
出鋼孔から排出中のスラグにスラグ還元剤を吹き込んで
スラグを改質した状態で規定量のスラグを取鍋内へ移す
技術が開示されているが、この技術のみでは高清浄度鋼
を製造することはできない。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、「材料とプ
ロセス」、第3巻(1990)168頁や特開昭57−
200514号公報に示されたRHでの極低炭素鋼溶製
方法における真空槽内に混入したスラグや脱酸生成物が
真空槽外へ排出されにくく、復圧時に脱酸生成物を含ん
だ真空槽内溶鋼表面のスラグが再び溶鋼中に懸濁される
ため、本質的に高清浄度鋼の溶製ができないという問題
点、特開昭53−67605号公報、特開昭51−55
717号公報、特願平3−146540号明細書に示さ
れた直胴型浸漬管を用いた極低炭素鋼溶製方法における
浸漬管内に混入するスラグ量が多く、これを速やかに排
除しない限り高清浄度鋼の溶製ができないという問題点
を解決するとともに、特開昭59−47314号公報に
示された方法の転炉出鋼時のスラグ流出は完全には防止
できないという問題点、特開昭60−211009号公
報に示された方法のみでは高清浄度鋼を製造することは
できないという問題点を解決し、直胴型浸漬管によるI
F鋼の溶製方法を提供することを目的とする。
ロセス」、第3巻(1990)168頁や特開昭57−
200514号公報に示されたRHでの極低炭素鋼溶製
方法における真空槽内に混入したスラグや脱酸生成物が
真空槽外へ排出されにくく、復圧時に脱酸生成物を含ん
だ真空槽内溶鋼表面のスラグが再び溶鋼中に懸濁される
ため、本質的に高清浄度鋼の溶製ができないという問題
点、特開昭53−67605号公報、特開昭51−55
717号公報、特願平3−146540号明細書に示さ
れた直胴型浸漬管を用いた極低炭素鋼溶製方法における
浸漬管内に混入するスラグ量が多く、これを速やかに排
除しない限り高清浄度鋼の溶製ができないという問題点
を解決するとともに、特開昭59−47314号公報に
示された方法の転炉出鋼時のスラグ流出は完全には防止
できないという問題点、特開昭60−211009号公
報に示された方法のみでは高清浄度鋼を製造することは
できないという問題点を解決し、直胴型浸漬管によるI
F鋼の溶製方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、取鍋内溶鋼表
面の一部に1個または2個以上の内径の異なる直胴部か
らなる直胴型浸漬管を浸漬し、当該浸漬管内のみを真空
としながら精錬する高清浄度極低炭素鋼の溶製方法にお
いて、浸漬管内溶鋼の浴深Hの0.5Hよりも深い位置
に設けたガス吹込み孔から0.6〜15NL/(min
・ton)の攪拌用ガスを供給し、かつ、取鍋内径Dと
浸漬管内径dの比d/Dを0.3〜0.8、浸漬管下端
と浸漬管外溶鋼表面との距離Sを0.03H〜0.3
H、ガス吹込み孔と浸漬管中心との水平方向の距離Lを
0.1d〜0.5d、浸漬管中心と取鍋中心との距離K
を0.02D〜0.12Dとし、取鍋低部からガスを吹
き込んで取鍋内溶鋼の上部にあるスラグを除去した後に
前記浸漬管を浸漬し、スラグを浸漬管外溶鋼表面に2〜
15kg/ton存在させた状態で、真空度が760〜
300Torrの領域では攪拌用ガスを0.6〜2NL
/(min・ton)、300〜100Torrの領域
では1.0〜2.5NL(min・ton)、100T
orr以下の領域では2〜15NL/(min・to
n)の範囲で供給することを特徴とする高清浄度極低炭
素鋼の溶製方法である。ここで、ガスとしてはAr、窒
素、CO、CO2 を用いる。直胴型浸漬管は溶鋼浸漬部
から頭部まで単純に円柱とした形状を基本とするが、減
圧により吸い上げられる溶鋼面よりも上部であれば浸漬
管直径を増大させても減少させても全く問題はない。ガ
ス吹込み孔は取鍋底部に設けた多孔質煉瓦、取鍋底部に
設けたパイプ、または浸漬ランスとすることが望まし
い。なお、浸漬ランスとしては垂直形状のインジェクシ
ョンランス、先端をL字またはJ字に近い形状に曲げた
ランスのいずれであっても同等の効果が得られる。
面の一部に1個または2個以上の内径の異なる直胴部か
らなる直胴型浸漬管を浸漬し、当該浸漬管内のみを真空
としながら精錬する高清浄度極低炭素鋼の溶製方法にお
いて、浸漬管内溶鋼の浴深Hの0.5Hよりも深い位置
に設けたガス吹込み孔から0.6〜15NL/(min
・ton)の攪拌用ガスを供給し、かつ、取鍋内径Dと
浸漬管内径dの比d/Dを0.3〜0.8、浸漬管下端
と浸漬管外溶鋼表面との距離Sを0.03H〜0.3
H、ガス吹込み孔と浸漬管中心との水平方向の距離Lを
0.1d〜0.5d、浸漬管中心と取鍋中心との距離K
を0.02D〜0.12Dとし、取鍋低部からガスを吹
き込んで取鍋内溶鋼の上部にあるスラグを除去した後に
前記浸漬管を浸漬し、スラグを浸漬管外溶鋼表面に2〜
15kg/ton存在させた状態で、真空度が760〜
300Torrの領域では攪拌用ガスを0.6〜2NL
/(min・ton)、300〜100Torrの領域
では1.0〜2.5NL(min・ton)、100T
orr以下の領域では2〜15NL/(min・to
n)の範囲で供給することを特徴とする高清浄度極低炭
素鋼の溶製方法である。ここで、ガスとしてはAr、窒
素、CO、CO2 を用いる。直胴型浸漬管は溶鋼浸漬部
から頭部まで単純に円柱とした形状を基本とするが、減
圧により吸い上げられる溶鋼面よりも上部であれば浸漬
管直径を増大させても減少させても全く問題はない。ガ
ス吹込み孔は取鍋底部に設けた多孔質煉瓦、取鍋底部に
設けたパイプ、または浸漬ランスとすることが望まし
い。なお、浸漬ランスとしては垂直形状のインジェクシ
ョンランス、先端をL字またはJ字に近い形状に曲げた
ランスのいずれであっても同等の効果が得られる。
【0011】転炉、電気炉等の精錬炉から前記取鍋内に
溶鋼を出鋼する途中または出鋼後に脱酸剤を添加してス
ラグ中の(T・Fe)濃度を7%以下に低下させた後、
当該溶鋼表面の一部に前記浸漬管を浸漬することは好ま
しい。なお、脱酸剤としては金属Al、金属Alを含む
酸化物、Al合金、Si、Mn、これらを含む合金等を
用いる。
溶鋼を出鋼する途中または出鋼後に脱酸剤を添加してス
ラグ中の(T・Fe)濃度を7%以下に低下させた後、
当該溶鋼表面の一部に前記浸漬管を浸漬することは好ま
しい。なお、脱酸剤としては金属Al、金属Alを含む
酸化物、Al合金、Si、Mn、これらを含む合金等を
用いる。
【0012】取鍋低部からガスを吹き込んで取鍋内溶鋼
の上部にあるスラグを除去した後に前記浸漬管を浸漬
し、スラグを浸漬管外溶鋼表面に2〜15kg/ton
存在させた状態で、真空度が760〜300Torrの
領域では攪拌用ガスを0.6〜2NL/(min・to
n)、300〜100Torrの領域では1.0〜2.
5NL/(min・ton)、100Torr以下の領
域では2〜15NL/(min・ton)の範囲で供給
することは好ましい。
の上部にあるスラグを除去した後に前記浸漬管を浸漬
し、スラグを浸漬管外溶鋼表面に2〜15kg/ton
存在させた状態で、真空度が760〜300Torrの
領域では攪拌用ガスを0.6〜2NL/(min・to
n)、300〜100Torrの領域では1.0〜2.
5NL/(min・ton)、100Torr以下の領
域では2〜15NL/(min・ton)の範囲で供給
することは好ましい。
【0013】脱炭処理終了後に10Torr以下の状態
で前記浸漬管の真空排気用弁を閉じ、攪拌用ガスを供給
しながら真空度を大気圧まで復圧する過程で脱酸を行う
ことは好ましい。
で前記浸漬管の真空排気用弁を閉じ、攪拌用ガスを供給
しながら真空度を大気圧まで復圧する過程で脱酸を行う
ことは好ましい。
【0014】脱炭処理終了後に前記浸漬管内溶鋼面と浸
漬管下端との距離Tを1000〜200mmとしながら
1〜5分間保持することは好ましい。
漬管下端との距離Tを1000〜200mmとしながら
1〜5分間保持することは好ましい。
【0015】なお、本発明において真空とは、700〜
0.01Torrと定義する。また、取鍋低部とは、浸
漬管内溶鋼の浴深Hの0.5Hより深い位置の溶鋼なら
びに取鍋側壁および底部をいう。
0.01Torrと定義する。また、取鍋低部とは、浸
漬管内溶鋼の浴深Hの0.5Hより深い位置の溶鋼なら
びに取鍋側壁および底部をいう。
【0016】
【作用】図1に本発明の実施態様を模式的に示す。
【0017】直胴型浸漬管2を取鍋1内溶鋼4に浸漬
し、直胴型浸漬管2内のみを真空に引く精錬装置を用い
てIF鋼を溶製するには、処理開始時に低部よりガス
を吹き込み、取鍋1上部にあるスラグ6を除去した後に
浸漬管2を浸漬し、によっても浸漬管2内に混入す
る少量のスラグを真空処理中に浸漬管2外にすみやかに
排出し、脱炭処理後、脱酸時に生成した介在物をすみ
やかに浮上分離し、スラグや雰囲気による酸化を抑制
することが全て重要である。特には従来考えられてい
た以上に重要であり、浸漬管2内に混入する少量のスラ
グを浸漬管2外に完全に排出しない限り脱酸時にスラグ
系の介在物となり、清浄性に大きな影響を与える。スラ
グが微細に***した極めて小さな粒子は排出されにくい
ため微細なスラグ系介在物を生成し、後の工程では浮上
分離できない。特にIF鋼の溶製においては、脱炭を速
やかに進行させるために気泡活性面を広くする必要があ
るが、気泡活性面では激しい攪拌が生じるためスラグが
微細に***し、そのままでは極めて浮上分離しにくい。
し、直胴型浸漬管2内のみを真空に引く精錬装置を用い
てIF鋼を溶製するには、処理開始時に低部よりガス
を吹き込み、取鍋1上部にあるスラグ6を除去した後に
浸漬管2を浸漬し、によっても浸漬管2内に混入す
る少量のスラグを真空処理中に浸漬管2外にすみやかに
排出し、脱炭処理後、脱酸時に生成した介在物をすみ
やかに浮上分離し、スラグや雰囲気による酸化を抑制
することが全て重要である。特には従来考えられてい
た以上に重要であり、浸漬管2内に混入する少量のスラ
グを浸漬管2外に完全に排出しない限り脱酸時にスラグ
系の介在物となり、清浄性に大きな影響を与える。スラ
グが微細に***した極めて小さな粒子は排出されにくい
ため微細なスラグ系介在物を生成し、後の工程では浮上
分離できない。特にIF鋼の溶製においては、脱炭を速
やかに進行させるために気泡活性面を広くする必要があ
るが、気泡活性面では激しい攪拌が生じるためスラグが
微細に***し、そのままでは極めて浮上分離しにくい。
【0018】図2には2個以上の内径の異なる直胴部
2′、2″を有する直胴型浸漬管2を用いる場合を模式
的に示す。(イ)は耐火物構造の安定化を図るため下部
よりも内径の大きい直胴部2′を上部に有する場合、
(ロ)は例えば既設のDHやRHの上部構造を流用する
ために下部よりも内径の小さい直胴部2′を上部に有す
る場合、(ハ)、(ニ)は(イ)、(ロ)において下部
と上部の中心軸が一致していない場合、(ホ)は内径の
異なる2つの直胴部2′、2″を上部に有する場合を示
す。
2′、2″を有する直胴型浸漬管2を用いる場合を模式
的に示す。(イ)は耐火物構造の安定化を図るため下部
よりも内径の大きい直胴部2′を上部に有する場合、
(ロ)は例えば既設のDHやRHの上部構造を流用する
ために下部よりも内径の小さい直胴部2′を上部に有す
る場合、(ハ)、(ニ)は(イ)、(ロ)において下部
と上部の中心軸が一致していない場合、(ホ)は内径の
異なる2つの直胴部2′、2″を上部に有する場合を示
す。
【0019】本発明はまず第1に、浸漬管2内に混入す
る少量のスラグを浸漬管2外に完全に排出させる。この
ため、まず、浸漬管2内溶鋼の浴深Hの0.5Hよりも
深い位置に設けたガス吹込み孔3から0.6〜15NL
/(min・ton)の攪拌用ガスを供給して、気泡活
性面での激しい攪拌により微細に***し巻き込まれたス
ラグ粒子を浴内で合体粗大化させる。ここで、浸漬管内
溶鋼面は溶鋼比重を7g/cm2 として真空度と取鍋、
浸漬管形状から幾何学的に計算される値である。また、
ガス吹込み孔3は取鍋底部に設けたポーラス煉瓦、小径
パイプを埋め込んだ煉瓦でも、取鍋外部や浸漬管2上部
から挿入した耐火物に覆われたノズルでも構わない。つ
まり、直胴型浸漬管2を取鍋1内溶鋼4に浸漬し、浸漬
管2内のみを真空とする精錬装置で、取鍋低部よりガス
を供給すると、ガス気泡帯の浮上領域(プルームゾー
ン)およびその周囲では激しい乱流攪拌が生じ、巻き込
まれたスラグ粒子が他の粒子と容易に衝突して合体粗大
化できる。このためには、浸漬管2内溶鋼面の浴深Hの
0.5Hよりも深い位置からガスを供給する必要があ
り、これよりも浅い場合にはプルームゾーンが小さいた
め合体粗大化する量が少なく効果がない。また、ガス流
量が0.6NL/(min・ton)よりも少ない場合
は乱流エネルギーが小さいため合体粗大化する量が少な
く、15NL/(min・ton)よりも多い場合はガ
ス気泡による上昇流が極めて強くなるため巻き込まれた
スラグ粒子が極めて細かくなりすぎ、合体粗大化しても
なお浮上可能な大きさに到達しえない。
る少量のスラグを浸漬管2外に完全に排出させる。この
ため、まず、浸漬管2内溶鋼の浴深Hの0.5Hよりも
深い位置に設けたガス吹込み孔3から0.6〜15NL
/(min・ton)の攪拌用ガスを供給して、気泡活
性面での激しい攪拌により微細に***し巻き込まれたス
ラグ粒子を浴内で合体粗大化させる。ここで、浸漬管内
溶鋼面は溶鋼比重を7g/cm2 として真空度と取鍋、
浸漬管形状から幾何学的に計算される値である。また、
ガス吹込み孔3は取鍋底部に設けたポーラス煉瓦、小径
パイプを埋め込んだ煉瓦でも、取鍋外部や浸漬管2上部
から挿入した耐火物に覆われたノズルでも構わない。つ
まり、直胴型浸漬管2を取鍋1内溶鋼4に浸漬し、浸漬
管2内のみを真空とする精錬装置で、取鍋低部よりガス
を供給すると、ガス気泡帯の浮上領域(プルームゾー
ン)およびその周囲では激しい乱流攪拌が生じ、巻き込
まれたスラグ粒子が他の粒子と容易に衝突して合体粗大
化できる。このためには、浸漬管2内溶鋼面の浴深Hの
0.5Hよりも深い位置からガスを供給する必要があ
り、これよりも浅い場合にはプルームゾーンが小さいた
め合体粗大化する量が少なく効果がない。また、ガス流
量が0.6NL/(min・ton)よりも少ない場合
は乱流エネルギーが小さいため合体粗大化する量が少な
く、15NL/(min・ton)よりも多い場合はガ
ス気泡による上昇流が極めて強くなるため巻き込まれた
スラグ粒子が極めて細かくなりすぎ、合体粗大化しても
なお浮上可能な大きさに到達しえない。
【0020】次に、合体粗大化したスラグ粒子を浸漬管
2から外部へ流出させる必要がある。このため、浸漬管
2先端と浸漬管2外溶鋼表面との距離Sを0.03H〜
0.3H、ガス吹込み孔3と浸漬管2中心との水平方向
の距離Lを0.1d〜0.5d、浸漬管2中心と取鍋1
中心との距離Kを0.02D〜0.12Dとする。直胴
型浸漬管2を取鍋1内溶鋼4に浸漬し、浸漬管2内のみ
を真空とする精錬装置で、取鍋低部よりガスを供給する
場合、Lとdの関係を適正にするとプルームゾーンはガ
ス吹込み孔3を中心として周期的に回転運動を始める。
この回転運動は、溶鋼4の反転流によるプルームゾーン
を曲げようとする運動エネルギーと気泡が垂直方向に上
昇しようとする慣性エネルギーのバランスで生じるもの
であり、このような回転運動をした場合、気泡と酸化物
であるスラグや介在物の比重差や溶鋼4との濡れ性の違
いにより、酸化物は回転運動に完全には追従できず、プ
ルームゾーンから分離され溶鋼4中に残留する割合が高
くなる。この原理を利用しない限りプルームゾーンおよ
びその周囲で合体粗大化したスラグ粒子を浸漬管2外に
流出させることはできず、この原理によりプルームゾー
ンから分離され溶鋼4中に残留したスラグ粒子は溶鋼4
の流れに乗って浸漬管2外に流出することができる。こ
のための最適条件は、図3に示すように、ガス吹込み孔
3と浸漬管2中心との水平方向の距離Lを0.1d〜
0.5dとすることである。0.1dより小さいと回転
運動が起こらないか、起こっても回転角が小さい範囲で
しか運動せず、0.5dよりも大きいと溶鋼反転流が強
くなるため常にプルームゾーンが一定方向に曲げられて
回転運動が起こりにくくなり、いずれの場合も合体粗大
化したスラグ粒子は浸漬管2外に流出しにくく脱酸時点
まで残留する。
2から外部へ流出させる必要がある。このため、浸漬管
2先端と浸漬管2外溶鋼表面との距離Sを0.03H〜
0.3H、ガス吹込み孔3と浸漬管2中心との水平方向
の距離Lを0.1d〜0.5d、浸漬管2中心と取鍋1
中心との距離Kを0.02D〜0.12Dとする。直胴
型浸漬管2を取鍋1内溶鋼4に浸漬し、浸漬管2内のみ
を真空とする精錬装置で、取鍋低部よりガスを供給する
場合、Lとdの関係を適正にするとプルームゾーンはガ
ス吹込み孔3を中心として周期的に回転運動を始める。
この回転運動は、溶鋼4の反転流によるプルームゾーン
を曲げようとする運動エネルギーと気泡が垂直方向に上
昇しようとする慣性エネルギーのバランスで生じるもの
であり、このような回転運動をした場合、気泡と酸化物
であるスラグや介在物の比重差や溶鋼4との濡れ性の違
いにより、酸化物は回転運動に完全には追従できず、プ
ルームゾーンから分離され溶鋼4中に残留する割合が高
くなる。この原理を利用しない限りプルームゾーンおよ
びその周囲で合体粗大化したスラグ粒子を浸漬管2外に
流出させることはできず、この原理によりプルームゾー
ンから分離され溶鋼4中に残留したスラグ粒子は溶鋼4
の流れに乗って浸漬管2外に流出することができる。こ
のための最適条件は、図3に示すように、ガス吹込み孔
3と浸漬管2中心との水平方向の距離Lを0.1d〜
0.5dとすることである。0.1dより小さいと回転
運動が起こらないか、起こっても回転角が小さい範囲で
しか運動せず、0.5dよりも大きいと溶鋼反転流が強
くなるため常にプルームゾーンが一定方向に曲げられて
回転運動が起こりにくくなり、いずれの場合も合体粗大
化したスラグ粒子は浸漬管2外に流出しにくく脱酸時点
まで残留する。
【0021】さらに、プルームゾーンから分離され浸漬
管2外に流出したスラグ粒子を効率的に浮上させる必要
がある。これは、浸漬管2下端と浸漬管2外溶鋼表面と
の距離Sを0.03H〜0.3H、浸漬管2中心と取鍋
1中心との距離Kを0.02D〜0.12Dとすること
で成し遂げられる。つまり、一旦、浸漬管2外へ流出し
たスラグ粒子は、再び巻き込まれることなく、すみやか
に浸漬管2外溶鋼表面へ浮上する必要がある。したがっ
て、浸漬管2内の極めて激しい流動とは正反対に、浸漬
管2外部の溶鋼はできる限り静止状態にあることが望ま
しい。このためには、浸漬管2下端と浸漬管2外溶鋼表
面との距離Sを適正にする必要がある。Sが0.03H
よりも小さいと浸漬管2内の極めて激しい流動が浸漬管
2外部の溶鋼にも影響を及ぼし、一旦、浸漬管2外へ流
出したスラグ粒子が再び巻き込まれる確率が高くなり、
スラグ粒子は浸漬管2外に流出しにくく脱酸時点まで残
留する。0.3Hよりも大きいと浸漬管2内外の溶鋼の
循環が悪くなるため脱炭速度自体に影響がでる。Sを適
正にした上でさらに浸漬管2の中から外へ向かう流動を
強くする必要があり、これには、浸漬管2外部の面積を
広くすることが必要である。これは、浸漬管2と取鍋1
の間隔が小さい場合には、溶鋼4の自由な運動が取鍋1
壁面の影響を受けて妨げられるためと考えられる。しか
し、後記のように浸漬管2の大きさを小さくすると脱炭
特性に多大な悪影響を与えるため、浸漬管2を小さくす
ることはできない。これに対して、本発明では、浸漬管
2の径を小さくしなくても、取鍋1中心に対して適宜偏
芯させて浸漬することで大きな効果が得られる。これ
は、流動の非対称性を最大限に利用したものであり、偏
芯させることにより部分的に取鍋1と浸漬管2の間が広
くあいた領域が生じるため、この領域で浸漬管2の中か
ら外へ向かう強い流動が生じることと、前記のようにプ
ルームゾーンは回転運動をするため、常時ではないにせ
よ必ずこの領域でもプルームゾーンから分離され浸漬管
2外へ向かう流れが生じることとのためである。このた
めには、図4に示すように浸漬管2中心と取鍋1中心と
の距離Kを0.02D〜0.12Dとする必要がある。
0.02Dよりも小さいと流動の非対称性が小さくなる
ため、浸漬管2の中から外へ向かう強い流動が生じる領
域が部分的にも生じないのでスラグ粒子が排出されにく
く、0.12Dよりも大きいと浸漬管2と取鍋1が接近
しすぎる領域ができ、この領域がほとんど流動しない死
水域となり、脱炭反応を含めた冶金特性が悪化する。
管2外に流出したスラグ粒子を効率的に浮上させる必要
がある。これは、浸漬管2下端と浸漬管2外溶鋼表面と
の距離Sを0.03H〜0.3H、浸漬管2中心と取鍋
1中心との距離Kを0.02D〜0.12Dとすること
で成し遂げられる。つまり、一旦、浸漬管2外へ流出し
たスラグ粒子は、再び巻き込まれることなく、すみやか
に浸漬管2外溶鋼表面へ浮上する必要がある。したがっ
て、浸漬管2内の極めて激しい流動とは正反対に、浸漬
管2外部の溶鋼はできる限り静止状態にあることが望ま
しい。このためには、浸漬管2下端と浸漬管2外溶鋼表
面との距離Sを適正にする必要がある。Sが0.03H
よりも小さいと浸漬管2内の極めて激しい流動が浸漬管
2外部の溶鋼にも影響を及ぼし、一旦、浸漬管2外へ流
出したスラグ粒子が再び巻き込まれる確率が高くなり、
スラグ粒子は浸漬管2外に流出しにくく脱酸時点まで残
留する。0.3Hよりも大きいと浸漬管2内外の溶鋼の
循環が悪くなるため脱炭速度自体に影響がでる。Sを適
正にした上でさらに浸漬管2の中から外へ向かう流動を
強くする必要があり、これには、浸漬管2外部の面積を
広くすることが必要である。これは、浸漬管2と取鍋1
の間隔が小さい場合には、溶鋼4の自由な運動が取鍋1
壁面の影響を受けて妨げられるためと考えられる。しか
し、後記のように浸漬管2の大きさを小さくすると脱炭
特性に多大な悪影響を与えるため、浸漬管2を小さくす
ることはできない。これに対して、本発明では、浸漬管
2の径を小さくしなくても、取鍋1中心に対して適宜偏
芯させて浸漬することで大きな効果が得られる。これ
は、流動の非対称性を最大限に利用したものであり、偏
芯させることにより部分的に取鍋1と浸漬管2の間が広
くあいた領域が生じるため、この領域で浸漬管2の中か
ら外へ向かう強い流動が生じることと、前記のようにプ
ルームゾーンは回転運動をするため、常時ではないにせ
よ必ずこの領域でもプルームゾーンから分離され浸漬管
2外へ向かう流れが生じることとのためである。このた
めには、図4に示すように浸漬管2中心と取鍋1中心と
の距離Kを0.02D〜0.12Dとする必要がある。
0.02Dよりも小さいと流動の非対称性が小さくなる
ため、浸漬管2の中から外へ向かう強い流動が生じる領
域が部分的にも生じないのでスラグ粒子が排出されにく
く、0.12Dよりも大きいと浸漬管2と取鍋1が接近
しすぎる領域ができ、この領域がほとんど流動しない死
水域となり、脱炭反応を含めた冶金特性が悪化する。
【0022】ところで、脱炭反応の速度を増大させるた
めには、物質移動速度の増加ではなく、反応表面積の増
加が最も重要な要因となる。気泡が浮上し表面で破泡す
るという一連の経過を考えると、気泡が溶鋼との密度差
により浮上した後、表面で破裂し、次いで周囲の溶鋼表
面が波立つという過程をとる。このうち、気泡が表面で
破裂した瞬間が最も大きな表面積を形成し、その後周囲
に生成される波では表面積はほとんど増加されない。一
方、気泡が浮上することにより形成される最表面での上
向きの流れの速度はガス吹込み速度や攪拌エネルギーに
影響されるが、それは液滴を高くまで飛散させる運動エ
ネルギーを与えるものであり、個々の気泡が表面で破裂
した瞬間の自由表面の形態には大きくは影響しない。し
たがって、個々の気泡が表面で破裂する時に形成する自
由表面はほぼ一定であり、反応容器全体の表面積を有効
に増大させるためには、表面で破裂する気泡の数を多く
することが重要となる。このためには、気泡の合体を可
能な限り抑制できるように、広い面積にわたって気泡を
浮上させることが必要となり、気泡活性面の大きさが重
要となる。気泡活性面を最大限に利用し、極低炭素域ま
で効率的に脱炭させるためには、図5に示すように、取
鍋内径Dと浸漬管内径dの比d/Dを0.3〜0.8と
することが必要である。d/Dが0.3よりも小さいと
気泡活性面が小さいため脱炭が効率的には進行せず、
0.8よりも大きいと浸漬管内の溶鋼量が増加するため
浸漬管2内溶鋼表面の取鍋底からの高さが低くなり、気
泡活性面が小さくなり脱炭反応速度が低下するととも
に、ガス吹込み深さが小さくなるためスラグ粒子の合体
粗大化も起こり難くなる。
めには、物質移動速度の増加ではなく、反応表面積の増
加が最も重要な要因となる。気泡が浮上し表面で破泡す
るという一連の経過を考えると、気泡が溶鋼との密度差
により浮上した後、表面で破裂し、次いで周囲の溶鋼表
面が波立つという過程をとる。このうち、気泡が表面で
破裂した瞬間が最も大きな表面積を形成し、その後周囲
に生成される波では表面積はほとんど増加されない。一
方、気泡が浮上することにより形成される最表面での上
向きの流れの速度はガス吹込み速度や攪拌エネルギーに
影響されるが、それは液滴を高くまで飛散させる運動エ
ネルギーを与えるものであり、個々の気泡が表面で破裂
した瞬間の自由表面の形態には大きくは影響しない。し
たがって、個々の気泡が表面で破裂する時に形成する自
由表面はほぼ一定であり、反応容器全体の表面積を有効
に増大させるためには、表面で破裂する気泡の数を多く
することが重要となる。このためには、気泡の合体を可
能な限り抑制できるように、広い面積にわたって気泡を
浮上させることが必要となり、気泡活性面の大きさが重
要となる。気泡活性面を最大限に利用し、極低炭素域ま
で効率的に脱炭させるためには、図5に示すように、取
鍋内径Dと浸漬管内径dの比d/Dを0.3〜0.8と
することが必要である。d/Dが0.3よりも小さいと
気泡活性面が小さいため脱炭が効率的には進行せず、
0.8よりも大きいと浸漬管内の溶鋼量が増加するため
浸漬管2内溶鋼表面の取鍋底からの高さが低くなり、気
泡活性面が小さくなり脱炭反応速度が低下するととも
に、ガス吹込み深さが小さくなるためスラグ粒子の合体
粗大化も起こり難くなる。
【0023】脱炭反応はd/Dを適正にするだけでな
く、上記各条件を適正とし、浸漬管2内からスラグをす
みやかに排出することにより格段に効率的となる。これ
は、脱炭反応は主に気泡活性面で起こるが、スラグ粒子
が充分に排出されない場合には、常時気泡活性面に溶鋼
中に懸濁したスラグ粒子が上昇してくるため、予想以上
にスラグの影響を受けるためである。極低炭素域の脱炭
反応では、溶鋼の酸素濃度と炭素濃度により(1)式数
1で求められる平衡CO分圧PCOと雰囲気真空度の差が
小さくなっているため、少量のスラグでもスラグによる
静圧が存在すれば極めて反応が進行しにくくなるため
と、粘性の高いスラグが存在しているため気泡が自由表
面で破裂する時に形成する飛散粒子のサイズが大きくな
り、スラグが無い場合に比べて自由表面積が増加できな
いためである。これは、後述するように、高清浄度化す
るためスラグを改質すると鋼中の酸素濃度が低下した場
合でも高い脱炭速度を維持できるという点で極めて重要
である。
く、上記各条件を適正とし、浸漬管2内からスラグをす
みやかに排出することにより格段に効率的となる。これ
は、脱炭反応は主に気泡活性面で起こるが、スラグ粒子
が充分に排出されない場合には、常時気泡活性面に溶鋼
中に懸濁したスラグ粒子が上昇してくるため、予想以上
にスラグの影響を受けるためである。極低炭素域の脱炭
反応では、溶鋼の酸素濃度と炭素濃度により(1)式数
1で求められる平衡CO分圧PCOと雰囲気真空度の差が
小さくなっているため、少量のスラグでもスラグによる
静圧が存在すれば極めて反応が進行しにくくなるため
と、粘性の高いスラグが存在しているため気泡が自由表
面で破裂する時に形成する飛散粒子のサイズが大きくな
り、スラグが無い場合に比べて自由表面積が増加できな
いためである。これは、後述するように、高清浄度化す
るためスラグを改質すると鋼中の酸素濃度が低下した場
合でも高い脱炭速度を維持できるという点で極めて重要
である。
【0024】
【数1】
【0025】減圧脱炭時のスラグの浸漬管2への混入を
より効率的に抑制するには、取鍋低部よりガスを吹き込
み、取鍋1内溶鋼上部にあるスラグ6を除去した後に浸
漬管2を浸漬した上で、スラグを浸漬管2外溶鋼表面に
2〜15kg/ton存在させた状態で、真空度が76
0〜300Torrの領域では攪拌用ガスの供給速度を
0.6〜2NL(min・ton)、300〜100T
orrの領域では1.0〜2.5NL(min・to
n)、100Torrの以下の領域では2〜15NL
(min・ton)の範囲に調節することが重要であ
る。つまり、処理開始時に浸漬管2内にスラグ6を混入
させないために、取鍋低部よりガスを吹き込み、取鍋1
上部にあるスラグ6を除去した後に浸漬管2を浸漬する
が、真空度に応じてガス供給量を制御しない場合には、
一旦浸漬管2外に排除されたスラグ6が再び浸漬管2内
に入り込む。これは、攪拌用ガスのプルームゾーンが回
転している間に瞬間的に一部の気泡が浸漬管2外に漏れ
だし、この漏れだした気泡により浸漬管2外のスラグ6
が強く攪拌され、一部が溶鋼4内部に懸濁するためであ
る。そこで、あらゆる条件で気泡が浸漬管2外に漏れだ
さない条件を詳細に検討したところ、真空度に応じて適
正範囲にガス流量を制御すればよいことが明らかになっ
た。上記の各真空度での適正流量範囲よりも多い場合に
は気泡の漏れだしが生じ、適正流量範囲よりも少ない場
合には混合が悪くなるため脱炭特性が悪化し、さらに、
スラグ粒子の合体粗大化も進行しにくくなる。
より効率的に抑制するには、取鍋低部よりガスを吹き込
み、取鍋1内溶鋼上部にあるスラグ6を除去した後に浸
漬管2を浸漬した上で、スラグを浸漬管2外溶鋼表面に
2〜15kg/ton存在させた状態で、真空度が76
0〜300Torrの領域では攪拌用ガスの供給速度を
0.6〜2NL(min・ton)、300〜100T
orrの領域では1.0〜2.5NL(min・to
n)、100Torrの以下の領域では2〜15NL
(min・ton)の範囲に調節することが重要であ
る。つまり、処理開始時に浸漬管2内にスラグ6を混入
させないために、取鍋低部よりガスを吹き込み、取鍋1
上部にあるスラグ6を除去した後に浸漬管2を浸漬する
が、真空度に応じてガス供給量を制御しない場合には、
一旦浸漬管2外に排除されたスラグ6が再び浸漬管2内
に入り込む。これは、攪拌用ガスのプルームゾーンが回
転している間に瞬間的に一部の気泡が浸漬管2外に漏れ
だし、この漏れだした気泡により浸漬管2外のスラグ6
が強く攪拌され、一部が溶鋼4内部に懸濁するためであ
る。そこで、あらゆる条件で気泡が浸漬管2外に漏れだ
さない条件を詳細に検討したところ、真空度に応じて適
正範囲にガス流量を制御すればよいことが明らかになっ
た。上記の各真空度での適正流量範囲よりも多い場合に
は気泡の漏れだしが生じ、適正流量範囲よりも少ない場
合には混合が悪くなるため脱炭特性が悪化し、さらに、
スラグ粒子の合体粗大化も進行しにくくなる。
【0026】さらに、浸漬管2外に流出したスラグ粒子
は、浸漬管2外にあらかじめ存在しているスラグ6に吸
収される必要がある。このためには、スラグ6を浸漬管
2外溶鋼表面に2〜15kg/ton存在させた状態で
処理すればよい。2kg/tonよりも少ないと脱炭処
理中に浸漬管2外に流出したスラグ粒子やその後の脱酸
時に生成した酸化物粒子が浸漬管2外にあらかじめ存在
しているスラグ6に充分に吸収されえず、再び溶鋼4内
部へ混入する確率が残るため清浄度が上がらない。ま
た、浸漬管2外溶鋼表面が充分スラグ6に被覆されてい
ないため温度低下が大きく、大気からの窒素吸収が大き
いという問題も生じる。15kg/tonよりも多いと
浸漬管2耐火物を激しく溶損するという問題を生じる。
は、浸漬管2外にあらかじめ存在しているスラグ6に吸
収される必要がある。このためには、スラグ6を浸漬管
2外溶鋼表面に2〜15kg/ton存在させた状態で
処理すればよい。2kg/tonよりも少ないと脱炭処
理中に浸漬管2外に流出したスラグ粒子やその後の脱酸
時に生成した酸化物粒子が浸漬管2外にあらかじめ存在
しているスラグ6に充分に吸収されえず、再び溶鋼4内
部へ混入する確率が残るため清浄度が上がらない。ま
た、浸漬管2外溶鋼表面が充分スラグ6に被覆されてい
ないため温度低下が大きく、大気からの窒素吸収が大き
いという問題も生じる。15kg/tonよりも多いと
浸漬管2耐火物を激しく溶損するという問題を生じる。
【0027】本発明は第2に、脱酸後の転炉スラグによ
る酸化反応を完全に抑制する。これは、精錬炉からの出
鋼中または出鋼後に脱酸剤を添加してスラグ中の(T・
Fe)濃度を7%以下に低下させることで成し遂げられ
る。このように(T・Fe)濃度を低下させるために
は、出鋼時や出鋼後に取鍋スラグにAlを添加する方法
が採られるが、このようにするとスラグを脱酸する以上
に溶鋼中の酸素濃度が低下し、脱炭が進行しにくくなる
のが一般的である。しかし、上記各条件を適正とした直
胴型浸漬管2を取鍋1内溶鋼に浸漬し、浸漬管2内のみ
を真空に引く処理を実施した場合には、広い気泡活性面
が確保できる上に、真空に暴露された表面からスラグを
完全に排除できるため、極めて脱炭が進行しやすい。但
し、脱炭時間をより短縮するために、適宜酸素を付与す
ることは可能であり、その場合には、上吹きランスによ
る酸素供給が最も容易である。
る酸化反応を完全に抑制する。これは、精錬炉からの出
鋼中または出鋼後に脱酸剤を添加してスラグ中の(T・
Fe)濃度を7%以下に低下させることで成し遂げられ
る。このように(T・Fe)濃度を低下させるために
は、出鋼時や出鋼後に取鍋スラグにAlを添加する方法
が採られるが、このようにするとスラグを脱酸する以上
に溶鋼中の酸素濃度が低下し、脱炭が進行しにくくなる
のが一般的である。しかし、上記各条件を適正とした直
胴型浸漬管2を取鍋1内溶鋼に浸漬し、浸漬管2内のみ
を真空に引く処理を実施した場合には、広い気泡活性面
が確保できる上に、真空に暴露された表面からスラグを
完全に排除できるため、極めて脱炭が進行しやすい。但
し、脱炭時間をより短縮するために、適宜酸素を付与す
ることは可能であり、その場合には、上吹きランスによ
る酸素供給が最も容易である。
【0028】本発明は第3に、脱酸生成物を浮上分離さ
せる。これは、直胴型浸漬管2を取鍋1内溶鋼に浸漬
し、浸漬管2内のみを真空に引く精錬装置の任意の真空
度で攪拌混合処理が可能な特性を活かしたものである。
つまり、脱炭処理後に脱酸剤を添加した以降は、スラグ
粒子よりもはるかに微細な脱酸生成物の浮上分離が重要
となるため、上記の脱炭時の乱流攪拌を利用した合体粗
大化等では対処できず、浸漬管2内から管外へ向かうマ
クロ的な流れを作る必要がある。しかし、取鍋低部から
ガスを供給し続ける限り上昇流が大きく、浸漬管2内の
脱酸生成物が一旦下方へ移動し、続いて浸漬管2投影面
より外周部へ移動し、最後に浸漬管2外表面へ浮上する
という一連の過程を効率的にとることは困難である。ま
た、取鍋低部からのガスの供給を停止した場合には、乱
流攪拌を利用した合体粗大化がほとんど起こらない上
に、脱酸生成物は上方へ浮上するのみであり、浸漬管2
内で生成した脱酸生成物は浸漬管2内表面に浮上するも
のの、そこにはスラグは存在しないため吸収、安定化さ
れない。この相反する問題を解決するには、脱炭処理終
了後に浸漬管2の真空排気用弁を閉じ、攪拌用ガスを供
給し続けた状態で脱酸を行えばよい。具体的には、脱炭
処理終了後に10Torr以下の状態で浸漬管2の真空
排気用弁を閉じ、攪拌用ガスを供給しながら真空度を大
気圧まで復圧する過程で脱酸剤を添加するもので、脱酸
剤は真空度が200Torrまで復圧するまでに投入す
ることが望ましい。これにより攪拌用ガスと自然なリー
クガスにより次第に真空度が低下するため、溶鋼ヘッド
が次第に下がり、攪拌用ガスを供給したままでもマクロ
的な下降流が形成される。さらに、浸漬管2内溶鋼ヘッ
ドの低下に対応して浸漬管2外溶鋼ヘッドが上昇するた
め、浸漬管2外ではマクロ的な上昇流が生成する。その
ため、浸漬管2内の脱酸生成物がマクロ的な下降流に乗
って一旦下方へ移動し、続いて浸漬管2投影面より外周
部へ移動し、最後にマクロ的な上昇流に乗って浸漬管2
外表面へ浮上するという一連の過程を効率的に進めるこ
とができる。また、浸漬管2内の雰囲気は攪拌用ガスと
自然なリークガスにより決まるため、攪拌用ガスとして
Ar等の非酸化性ガスを用いた場合には非酸化性雰囲気
となるため合金歩留まりが向上するとともに、再酸化の
悪影響や窒素吸収も回避される。
せる。これは、直胴型浸漬管2を取鍋1内溶鋼に浸漬
し、浸漬管2内のみを真空に引く精錬装置の任意の真空
度で攪拌混合処理が可能な特性を活かしたものである。
つまり、脱炭処理後に脱酸剤を添加した以降は、スラグ
粒子よりもはるかに微細な脱酸生成物の浮上分離が重要
となるため、上記の脱炭時の乱流攪拌を利用した合体粗
大化等では対処できず、浸漬管2内から管外へ向かうマ
クロ的な流れを作る必要がある。しかし、取鍋低部から
ガスを供給し続ける限り上昇流が大きく、浸漬管2内の
脱酸生成物が一旦下方へ移動し、続いて浸漬管2投影面
より外周部へ移動し、最後に浸漬管2外表面へ浮上する
という一連の過程を効率的にとることは困難である。ま
た、取鍋低部からのガスの供給を停止した場合には、乱
流攪拌を利用した合体粗大化がほとんど起こらない上
に、脱酸生成物は上方へ浮上するのみであり、浸漬管2
内で生成した脱酸生成物は浸漬管2内表面に浮上するも
のの、そこにはスラグは存在しないため吸収、安定化さ
れない。この相反する問題を解決するには、脱炭処理終
了後に浸漬管2の真空排気用弁を閉じ、攪拌用ガスを供
給し続けた状態で脱酸を行えばよい。具体的には、脱炭
処理終了後に10Torr以下の状態で浸漬管2の真空
排気用弁を閉じ、攪拌用ガスを供給しながら真空度を大
気圧まで復圧する過程で脱酸剤を添加するもので、脱酸
剤は真空度が200Torrまで復圧するまでに投入す
ることが望ましい。これにより攪拌用ガスと自然なリー
クガスにより次第に真空度が低下するため、溶鋼ヘッド
が次第に下がり、攪拌用ガスを供給したままでもマクロ
的な下降流が形成される。さらに、浸漬管2内溶鋼ヘッ
ドの低下に対応して浸漬管2外溶鋼ヘッドが上昇するた
め、浸漬管2外ではマクロ的な上昇流が生成する。その
ため、浸漬管2内の脱酸生成物がマクロ的な下降流に乗
って一旦下方へ移動し、続いて浸漬管2投影面より外周
部へ移動し、最後にマクロ的な上昇流に乗って浸漬管2
外表面へ浮上するという一連の過程を効率的に進めるこ
とができる。また、浸漬管2内の雰囲気は攪拌用ガスと
自然なリークガスにより決まるため、攪拌用ガスとして
Ar等の非酸化性ガスを用いた場合には非酸化性雰囲気
となるため合金歩留まりが向上するとともに、再酸化の
悪影響や窒素吸収も回避される。
【0029】さらに、脱炭処理終了後に浸漬管2内溶鋼
面と浸漬管2下端との距離Tを1000〜200mmと
しながら1〜5分間保持することにより、尚一層効率的
に脱酸生成物の浮上分離が可能となる。浸漬管2内溶鋼
面と浸漬管2下端との距離Tを1000mmよりも大き
くすると浸漬管2内の脱酸生成物が浸漬管2外に流出し
にくくなり、200mmよりも小さくすると攪拌ガスに
よる揺動で浸漬管2内に外部から空気が巻き込まれる。
保持時間が1分よりも短いと浸漬管2内の脱酸生成物が
浸漬管2外に充分に流出できる時間がなく、5分よりも
長いと温度低下が激しく実際的ではない。保持する状態
としては、脱炭処理終了後に浸漬管2の真空排気用弁を
閉じ、攪拌用ガスを供給しながら真空度を大気圧まで復
圧させる一連の過程の中で、脱酸剤を添加した後、30
0Torr以下の任意の真空度で保持することが望まし
い。
面と浸漬管2下端との距離Tを1000〜200mmと
しながら1〜5分間保持することにより、尚一層効率的
に脱酸生成物の浮上分離が可能となる。浸漬管2内溶鋼
面と浸漬管2下端との距離Tを1000mmよりも大き
くすると浸漬管2内の脱酸生成物が浸漬管2外に流出し
にくくなり、200mmよりも小さくすると攪拌ガスに
よる揺動で浸漬管2内に外部から空気が巻き込まれる。
保持時間が1分よりも短いと浸漬管2内の脱酸生成物が
浸漬管2外に充分に流出できる時間がなく、5分よりも
長いと温度低下が激しく実際的ではない。保持する状態
としては、脱炭処理終了後に浸漬管2の真空排気用弁を
閉じ、攪拌用ガスを供給しながら真空度を大気圧まで復
圧させる一連の過程の中で、脱酸剤を添加した後、30
0Torr以下の任意の真空度で保持することが望まし
い。
【0030】
【実施例】以下の実施例は、350トンの転炉出鋼溶鋼
を用いて、図1に示した形状の真空精錬炉で実施した。
いずれの場合も、処理前の炭素濃度は250〜450p
pmであり、処理後の〔C〕が10〜30ppmの範囲
で(2)式数2により求めた脱炭速度定数κと、脱酸後
の全酸素濃度〔T・O〕を評価した。攪拌用ガスとして
はArを用いた。
を用いて、図1に示した形状の真空精錬炉で実施した。
いずれの場合も、処理前の炭素濃度は250〜450p
pmであり、処理後の〔C〕が10〜30ppmの範囲
で(2)式数2により求めた脱炭速度定数κと、脱酸後
の全酸素濃度〔T・O〕を評価した。攪拌用ガスとして
はArを用いた。
【0031】
【数2】
κ=(ln〔%C〕1 −ln〔%C〕2 )/△t …(2)
ここで、〔%C〕1 は実験開始時の炭素濃度
〔%C〕2 は実験終了時の炭素濃度
△tは実験時間(分)
【0032】表1には、種々の大きさの浸漬管や、種々
の位置に攪拌用ポーラス煉瓦のガス吹込み孔を設置した
取鍋、浸漬吹込み用ランスを用いて、吹込み深さ、ガス
供給量、d/D、S/H、L/d、K/Dを変化させた
結果を示す。Hは浸漬管内溶鋼の浴深(m)、Qはガス
供給量(NL/(min・ton))、Dは取鍋内径
(m)、dは浸漬管内径(m)、Sは浸漬管下端と浸漬
管外溶鋼表面との距離(m)、Lはガス吹込み孔と浸漬
管中心との水平方向の距離(m)、Kは浸漬管中心と取
鍋中心との距離(m)を表す。尚、本実施例で用いた真
空精錬炉と同一の排気能力を有するRHの場合に、κは
0.18(1/分)、〔T・O〕は24ppmであっ
た。
の位置に攪拌用ポーラス煉瓦のガス吹込み孔を設置した
取鍋、浸漬吹込み用ランスを用いて、吹込み深さ、ガス
供給量、d/D、S/H、L/d、K/Dを変化させた
結果を示す。Hは浸漬管内溶鋼の浴深(m)、Qはガス
供給量(NL/(min・ton))、Dは取鍋内径
(m)、dは浸漬管内径(m)、Sは浸漬管下端と浸漬
管外溶鋼表面との距離(m)、Lはガス吹込み孔と浸漬
管中心との水平方向の距離(m)、Kは浸漬管中心と取
鍋中心との距離(m)を表す。尚、本実施例で用いた真
空精錬炉と同一の排気能力を有するRHの場合に、κは
0.18(1/分)、〔T・O〕は24ppmであっ
た。
【0033】
【表1】
【0034】表2は、転炉からの出鋼中に脱酸剤を添加
してスラグを改質した後に、本発明例1の条件で処理し
た結果を示す。
してスラグを改質した後に、本発明例1の条件で処理し
た結果を示す。
【0035】
【表2】
【0036】表3は、転炉スラグ量を変化させ、本発明
例24の条件で処理した結果を示す。
例24の条件で処理した結果を示す。
【0037】
【表3】
【0038】表4は、真空度と攪拌ガス流量の関係を変
化させ、本発明例24の条件で処理した結果を示す。
化させ、本発明例24の条件で処理した結果を示す。
【0039】
【表4】
【0040】表5は、脱炭処理後脱酸剤添加時の復圧方
法を変化させ、本発明例24の条件で処理した結果を示
す。
法を変化させ、本発明例24の条件で処理した結果を示
す。
【0041】
【表5】
【0042】表6は、脱炭処理終了後、約1Torrで
真空排気弁を閉じ、攪拌用Arを供給し続けた状態で1
00Torrまで復圧した時点で脱酸し、そのままの状
態を続けて500〜760Torrまで復圧した時点で
一定圧力に保持し、浸漬管内溶鋼面と浸漬管下端との距
離を一定値にした状態で所定時間保持し、本発明例24
の条件で処理した結果を示す。
真空排気弁を閉じ、攪拌用Arを供給し続けた状態で1
00Torrまで復圧した時点で脱酸し、そのままの状
態を続けて500〜760Torrまで復圧した時点で
一定圧力に保持し、浸漬管内溶鋼面と浸漬管下端との距
離を一定値にした状態で所定時間保持し、本発明例24
の条件で処理した結果を示す。
【0043】
【表6】
【0044】
【発明の効果】本発明により、IF鋼を極低炭素領域ま
で脱炭速度を低下させることなく高い生産性で効率的に
溶製することが可能となる。
で脱炭速度を低下させることなく高い生産性で効率的に
溶製することが可能となる。
【図1】本発明の実施態様を模式的に示す図である。
【図2】本発明の実施態様を模式的に示す図である。
【図3】処理後の全酸素濃度に及ぼすガス吹込み孔と浸
漬管中心との水平方向の距離Lと浸漬管内径dの比の影
響を示す図である。
漬管中心との水平方向の距離Lと浸漬管内径dの比の影
響を示す図である。
【図4】処理後の全酸素濃度に及ぼす浸漬管中心と取鍋
中心との距離Kと取鍋内径Dの比の影響を示す図であ
る。
中心との距離Kと取鍋内径Dの比の影響を示す図であ
る。
【図5】脱炭速度に及ぼす取鍋内径Dと浸漬管内径dの
比の影響を示す図であり、●はS/H=0.1、L/d
=0.2、K/D=0.07とした本発明例、○は比較
例を示す。
比の影響を示す図であり、●はS/H=0.1、L/d
=0.2、K/D=0.07とした本発明例、○は比較
例を示す。
1 取鍋
2 直胴型浸漬管
2′ 直胴部
2″ 直胴部
3 ガス吹込み孔
4 溶鋼
5 Arガス
6 スラグ
a−a′ 浸漬管中心線
b−b′ 取鍋中心線
c−c′ ガス吹込み孔中心線
D 取鍋内径
d 浸漬管内径
H 浸漬管内溶鋼の浴深
S 浸漬管下端と浸漬管外溶鋼表面との距離
L ガス吹込み孔と浸漬管中心との水平方向の距
離 K 浸漬管中心と取鍋中心との距離 T 浸漬管内溶鋼面と浸漬管下端との距離
離 K 浸漬管中心と取鍋中心との距離 T 浸漬管内溶鋼面と浸漬管下端との距離
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 宮本 健一郎
東京都千代田区大手町二丁目6番3号
新日本製鐵株式会社内
(56)参考文献 特開 平6−116624(JP,A)
特開 平6−228629(JP,A)
特開 平6−299227(JP,A)
特開 平5−339623(JP,A)
特開 平6−212243(JP,A)
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
C21C 7/10
C21C 7/068
Claims (3)
- 【請求項1】 取鍋内溶鋼表面の一部に1個または2個
以上の内径の異なる直胴部からなる直胴型浸漬管を浸漬
し、当該浸漬管内のみを真空としながら精錬する高清浄
度極低炭素鋼の溶製方法において、浸漬管内溶鋼の浴深
Hの0.5Hよりも深い位置に設けたガス吹込み孔から
0.6〜15NL/(min・ton)の攪拌用ガスを
供給し、かつ、取鍋内径Dと浸漬管内径dの比d/Dを
0.3〜0.8、浸漬管下端と浸漬管外溶鋼表面との距
離Sを0.03H〜0.3H、ガス吹込み孔と浸漬管中
心との水平方向の距離Lを0.1d〜0.5d、浸漬管
中心と取鍋中心との距離Kを0.02D〜0.12Dと
し、取鍋低部からガスを吹き込んで取鍋内溶鋼の上部に
あるスラグを除去した後に前記浸漬管を浸漬し、スラグ
を浸漬管外溶鋼表面に2〜15kg/ton存在させた
状態で、真空度が760〜300Torrの領域では攪
拌用ガスを0.6〜2NL/(min・ton)、30
0〜100Torrの領域では1.0〜2.5NL/
(min・ton)、100Torr以下の領域では2
〜15NL/(min・ton)の範囲で供給すること
を特徴とする高清浄度極低炭素鋼の溶製方法。 - 【請求項2】 精錬炉から前記取鍋内に溶鋼を出鋼する
途中または出鋼後に脱酸剤を添加してスラグ中の(T・
Fe )濃度を7%以下に低下させた後、当該溶鋼表面の
一部に前記浸漬管を浸漬する場合に、取鍋低部からガス
を吹き込んで取鍋内溶鋼の上部にあるスラグを除去した
後に前記浸漬管を浸漬し、スラグを浸漬管外溶鋼表面に
2〜15kg/ton存在させた状態で、真空度が76
0〜300Torrの領域では攪拌用ガスを0.6〜2
NL/(min・ton)、300〜100Torrの
領域では1.0〜2.5NL(min・ton)、10
0Torr以下の領域では2〜15NL/(min・t
on)の範囲で供給することを特徴とする請求項1記載
の高清浄度極低炭素鋼の溶製方法。 - 【請求項3】 脱炭処理終了後に10Torr以下の状
態で前記浸漬管の真空排気用弁を閉じ、攪拌用ガスを供
給しながら真空度を大気圧まで復圧する過程で脱酸を行
うことを特徴とする請求項1または2記載の高清浄度極
低炭素鋼の溶製方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP02720195A JP3377325B2 (ja) | 1995-01-24 | 1995-01-24 | 高清浄度極低炭素鋼の溶製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP02720195A JP3377325B2 (ja) | 1995-01-24 | 1995-01-24 | 高清浄度極低炭素鋼の溶製方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08199225A JPH08199225A (ja) | 1996-08-06 |
JP3377325B2 true JP3377325B2 (ja) | 2003-02-17 |
Family
ID=12214489
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP02720195A Expired - Fee Related JP3377325B2 (ja) | 1995-01-24 | 1995-01-24 | 高清浄度極低炭素鋼の溶製方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3377325B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105268383A (zh) * | 2015-11-19 | 2016-01-27 | 苏州市金翔钛设备有限公司 | 用气流进行搅拌的反应釜 |
CN107287390A (zh) * | 2017-05-19 | 2017-10-24 | 北京科技大学 | 偏心单嘴精炼炉及精炼工艺 |
-
1995
- 1995-01-24 JP JP02720195A patent/JP3377325B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH08199225A (ja) | 1996-08-06 |
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