JPH036317A

JPH036317A - 取鍋精錬法及びその装置

Info

Publication number: JPH036317A
Application number: JP13932289A
Authority: JP
Inventors: Eiju Matsuno; 英寿松野; Yoshiteru Kikuchi; 良輝菊地; Toshio Takaoka; 利夫高岡; Yoshihiko Kawai; 河井　良彦; Akiya Ozeki; 尾関　昭矢; Tsutomu Usui; 碓井　務
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1989-06-02
Filing date: 1989-06-02
Publication date: 1991-01-11

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は取鍋で溶融金属の精錬を行なう取鍋精錬法及
びその装置に関する。

〔従来の技術〕

転炉等で溶解精錬を行なう製鋼炉で溶製した溶鋼にはガ
ス成分が多量に含まれているため、真空下でその脱ガス
を行なう真空処理法が実施されている。

第５図はＲＨ真空脱ガス装置により行なわれ真空脱ガス
法の実施方法を示している。当該方法は、取鍋（１０）
内に処理すべき溶鋼（２０）を満たし、その上方から真
空槽（３００）の下端に有する２本の浸漬管（３０１）
（３０２）を浸す。そして一方の浸漬管（３０１）の途
中からＡｒガス等の不活性ガスを吹込み、溶鋼（２０）
を浸漬管（３０１）　（３０２）を介して真空槽（３０
０）内に循環させ、該真空槽（３００）内で溶鋼（２０
）の脱ガスを行なうものである。

又第６図はＤＨ真空ガス法の実施方法を示しているが、
この方法は、真空槽（３００）の下端に有する１本の浸
漬管（３０１）を溶鋼（２０）に浸し、真空槽３− 一（３００）内に取鍋（ｌＯ）内の溶＃　（２０）の一部
を吸い上げ、処理を行なうものである。このままでは真
空槽（３００）内の溶鋼（２０）の撹拌・環流はほとん
ど不可能か又は非常に小さいので、実際には真空槽（３
００）の位置を上下に昇降することで真空槽（３００）
内に取鍋（ｌＯ）内の溶鋼（２０）を出し入れし、溶鋼
（２０）を撹拌せしめながら、脱ガスを行なっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

これらの方法は現在までに最も効率の良い脱ガス法とし
て実施されているが、吸い上げられて真空槽（３００）
内で真空にさらされ脱ガスが行なわれる溶鋼の量は、全
体の５〜１０％程度に過ぎないため、脱ガス効率が充分
ではなかった。又該真空槽（３００）と取鍋（１０）間
を環流して、全体の溶鋼（２０）が均一に混合するのに
時間が掛り、そのため溶鋼（２０）全体の脱ガスが進行
するまでにもかなり時間が掛って、生産性の面で依然問
題があった。

本発明は従来技術の以上の様な問題に鑑み創案されたも
ので、新たな取鍋精錬法及びこの方法に使用する装置を
提供し、以って溶融金属の精錬効率を更に向上せしめん
とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

そのため本発明者等は、次のような処理によって溶融金
属の真空脱ガスをなす取鍋精錬法を開発した。

即ち、第１図（ａ）に示すように、取鍋（１）内に溶融
金属（２）を装入して、下端に開口部（３ａ）を有する
シュノーケル（３）を該溶融金属（２）中に浸漬せしめ
る。

そして該シュノーケル（３）内を減圧すると共に、同図
（ｂ）に示すように、溶融金属（２）中にシュノーケル
（３）下端付近から或いはその下端より下方の位置から
ガスを吹込んでシュノーケル（３）内の溶融金属（２）
を撹拌環流せしめる。このガス吹込みとシュノーケル（
３）内の減圧処理は一緒に行なっても良い。

又これらの処理を行なう以外にも、同図（Ｃ）に示すよ
うに、取鍋（１）内を密閉して該取鍋（１）内壁とシュ
ノーケル（３）外壁及び溶融金属（２）浴面に囲まれる
空隙部分を加圧することもできる。この加尿処理はシュ
ノーケル（３）の浸漬と同時に行なっても良い。

以上の処理が本発明の構成となるものであるが、脱ガス
反応は、シュノーケル（３）内の真空にさらされる浴面
でなされ、しかもガス吹込みにより該シュノーケル（３
）内での溶融金属（２）の撹拌・環流に関しては、シュ
ノーケル（３）内部の減圧により、シュノーケル（３）
内部又はシュノーケル（３）直下に収容される溶融金属
量が増え、溶融金属（２）の大部分に撹拌が及び、且つ
該溶融金属（２）の浴深を充分様れるため、その撹拌強
さは非常に大きく、環流量も大きくなる。従って、脱ガ
スが進行する領域はシュノーケル（３）内の溶融金属（
２）全体にまで広がることになる。これに体しシュノー
ケル（３）内壁及びその下方延長面に囲まれる内側部分
以外にある溶融金属（２）は、撹拌されないデッドゾー
ンとなり、精錬効率の面からはこの部分はできるだけ小
さい方が望ましい。本発明者等は後述する実施例の実験
結果から、このデッドゾーンをどの程度までにすべきか
を明らかにした。即ち、第２図に示すように、シュノー
ケル（３）内壁及びその下方延長面、取鍋（１）底面更
にシュノーケル（３）内の溶融金属（２）浴面で囲まれ
る部分の溶融金属（２）の容積Ｗ□（シュノーケル（３
）内壁及びその下方延長面で囲まれる内側部分の溶融金
属量Ｗ、）が、取鍋（１）内の溶融金属（２）全体の容
積Ｗ。（取鍋（２）内の全溶融金属量Ｗ、）に対して、
Ｗ□／Ｗｏ≧０．４となるように、シュノーケル（３）
の径、該シュノーケル（３）の浸漬深さ、又取鍋（１）
内壁とシュノーケル（３）外壁及び溶融金属（２）浴面
で囲まれる空隙部分の圧力、更にシュノーケル（３）内
の圧力を調整制御するというものである。

更に、溶融金属（２）中に吹込むガスはシュノーケル（
３）内壁の下端側にガス吹込み口を設けてそこから径方
向中心に向けて吹込むこともできるほか、取鍋の底に予
め設置されたノズルから導入することもできる。前者の
場合、取鍋底のノズルの保守、操業管理が不要である点
有利であり、撹拌や脱ガス効率についても、第１図（ｂ
）　（ｃ）に示すように、シュノーケル（３）内の溶融
金属（２）の流れは、７− 該シュノーケル（３）中心部で下降し、シュノーケル（
３）内壁面に近い側で上昇する循環流となるため、該シ
ュノーケル（３）内の溶融金属（２）の撹拌が充分なさ
れて、脱ガス効率の向上が著しくなる。

更にその吹込み位置については、シュノーケル内壁の複
数位置からも可能であり、大量のガスを吹込むこともで
きる。

又吹込みガスとして、溶融金属（２）に可溶なガス（例
えば溶鋼であればＮ２ガス等）を用いた場合、前述のよ
うにガス吹込み位置がシュノーケル（３）下端側近傍か
取鍋（１）底面側からなされるため、該ガスは溶融金属
（２）に良く溶ける。又シュノーケル（３）外周におけ
る取鍋（１）内の加圧処理がなされた場合は、該シュノ
ーケル（３）下端側の溶融金属（２）も加圧状態となっ
ているため，上記可溶ガスは一層良く溶ける。更にこの
吹込みでシュノケル（３）内は上述のような溶融金属（
２）の環流が生じているため、真空側の浴面に近づくに
従って該溶融金属（２）は減圧され、溶けていたガスが
微細なガス気泡として発生することになる。このガス気
泡の浮上による浴面のばたつきは、該気泡の径が小さく
しかも多量に発生することから、真空にさらされる溶融
金属（２）の浴面面積を不活性ガスのバブリングの時以
上に拡大させることができるため、前記脱ガス効率は非
常に高いものとなる。

又該ガス気泡は溶融金属（２）中の微細介在物をトラッ
プしながら浮上するため介在物除去効率も優れたものと
なる。更に、シュノーケル（３）内に、脱硫・脱燐等の
フラックスを添加し、スラグ精錬をすることもでき、撹
拌が大きく、微細ガス気泡による溶融金属とスラグとの
界面面積も大きくなり、硫黄、燐等の不純物除外効率も
優れたものとなる。

本発明者等は、以上の取鍋精錬法の実施に最適な装置を
更に第４、５発明として創案した。

即ち、第４発明の取鍋精錬装置は、溶融金属が装入され
る取鍋と、該取鍋の溶融金属中に浸漬せしめられるシュ
ノーケルと、該シュノーケル内の減圧を行なう減圧装置
と、溶融金属中にガスを吹込み、シュノーケル内の溶融
金属を撹拌環流せしめるガス吹込み装置とを有すること
を基本的特徴とするものである。

又、第５発明の取鍋精錬装置は、第４発明装置の全構成
を有するほか、取鍋開口部を閉塞する密閉装置と、該密
閉装置により密閉された取鍋内を加圧する加圧装置とを
一緒に備えている。

以下本発明の具体的実施例につき説明する。

〔実施例〕

本発明者等は溶鋼２５０　ｔｏｎを、内径約４ｍの取鍋
に入れ、次のような処理を行なった（この時取錫内の浴
深（Ｈａ）は約２．９ｍであった）。

まず、内径約２．８ｍ高さ約１２ｍの筒状シュノーケル
（３０）を第３図に示すように溶鋼（２０）中に、該シ
ュノーケル（３０）の下端が取鍋（１０）底から６０■
となるように、浸漬し、該取鍋（１０）開口部を円錐台
形状の板からなる密閉装置（４０）で閉塞した。

前記シュノーケル（３０）の他端は真空ポンプからなる
減圧装置（図示なし）につなぎ、又上記密閉装置（４０
）の一部に設けられた連通孔（４１）を圧力ポンプから
なる加圧装置（図示なし）につないでシュノーケル（’
３０）内を１　ｔｏｒｒまで減圧すると共に、取鍋（１
０）内壁とシュノーケル（３０）外壁及び浴面で囲まれ
る空隙Ｘに圧縮Ｎ２ガスを送って２．５ａｔｍまで加圧
した。その結果、取鍋（１０）内のシュノーケル（３０
）外側の溶鋼（２０）の取鍋（１０）底からの浴深Ｈは
約０．９ｍまで下がり、これとは反対にシュノーケル（
３０）内の溶鋼（２０）は該シュノーケル（３０）下端
より約４ｍの高さまで上昇した。

そしてシュノーケル（３０）下端の周７個所からその径
方向中心に向けて１４００　Ｑ　／　ｍｉｎ　（７個所
全部で）の流速でＡｒガスを吹込み、該シュノーケル（
３０）内の溶鋼（２０）を、図面に示すように中心下降
流その周りが上昇流となるよう撹拌・循環せしめて、こ
の循環流の浴面で真空にさらして該溶鋼（２０）の脱ガ
スを行なった。

その結果、溶！　（２０）中の水素濃度が３　ｐｐｍか
ら１　ｐｐｍになるまでに要する上記処理の実施時間は
１０分であった。これは従来のＲＨ脱ガス装置を用いて
同量の溶鋼を処理するのに要する時間（１５分）と比べ
、非常に短いものであった。

１１− １２− 更に、本発明者等は、上記処理の中でなされる前記空隙
Ｘの加圧の程度及びシュノーケル（３０）内の減圧の程
度を種々変え、且つシュノーケル（３０）の浴中浸漬深
さも変えて、取鍋（１０）の溶鋼（２０）の浴深Ｈを変
更しながら、同質同量の溶鋼（２０）に対し上述と同様
な脱ガス処理を実施した。

第４図は溶鋼（２０）中の水素が１　ｐｐｍ以下になる
まで要した処理時間につき、シュノーケル（３０）内壁
及びその下方延長面、取鍋（１０）底面更にシュノーケ
ル（３０）内の浴面で囲まれる部分の溶鋼（２０）の容
積Ｗ□と、取＃％（１０）内の溶鋼（２０）全体の溶精
Ｗ。

どの比をとって示したのである。このグラフ図によれば
、Ｗ、／Ｗｏが０．４を境に、それ以上で上記処理時間
が急激に短くなり、Ｗ１／Ｗ、が０．６以上では１０分
となっている。これはＷ□／Ｗｏが０．４以上の範囲で
は、撹拌・脱ガスのなされないシュノーケル（３０）内
壁及びその延長面の外側の溶湯、所謂デッドゾーンが非
常に小さくなり、反面それだけシュノーケル（３０）の
中の溶鋼説ガス処理量が増えるということを顕著に示し
ている。

〔発明の効果〕

以上詳述した本発明の取鍋精錬法及びその装置によれば
、脱ガス反応が進行するシュノーケル内の溶融金属の量
の比が、従来のＲＨ脱ガス装置等の真空槽内の溶融金属
の量の比に比べ非常に高くなり、更にシュノーケル内の
溶湯に対して強撹拌を行なうことが可能になると共に、
脱ガス介在物除去、スラグ精錬の効率が良好になって、
その処理時間を短縮せしめることができることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　（ｂ）　（ｃ）は第１、第２発明法の基
本工程を示す説明図、第２図は処理中に取鍋内デッドゾ
ーンに残る溶融金属をできるだけ少なくして精錬効率を
上げようとする第３発明の詳細な説明図、第３図は本発
明の実施例に用いられた取鍋精錬装置の概略を示す断面
図、第４図は該実施例で処理中の取鍋内溶鋼体積比と精
錬処理時間の相関関係を示すグラフ図、第５図は従来の
ＲＨ真空脱ガス装置の概略構成を示す断面図、第６図は
同じ＜ＤＨ脱ガス装置の概略構成を示す断面図である。図中、（１）　（１０）は取鍋、（２）は溶融金属、（
２０）は溶鋼、（３）（３０）はシュノーケル、（４０
）は密閉装置、（３００）は真空槽を各示す。１５− ７第２図０第図 □□□□□−−− Ｖｌ／、／Ｗ。第図０第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）取鍋内に溶融金属を装入して、下端に開口部を有
するシュノーケルを該溶融金属中に浸漬せしめ、更にシ
ュノーケル内を減圧せしめると共に、溶融金属中にシュ
ノーケルの下端付近から或いはその下端より下方の位置
からガスを吹込んで、シュノーケル内の溶融金属中を該
ガスが浮上することにより溶融金属を撹拌環流せしめる
ことを特徴とする取鍋精錬法。
（２）前項記載の取鍋精錬法において、取鍋内を密閉し
て、取鍋内壁とシュノーケル外壁及び溶融金属浴面で囲
まれる空隙部分を加圧することを特徴とする取鍋精錬法
。
（３）前項記載の取鍋精錬法において、取鍋内を密閉し
て該取鍋内壁とシュノーケル外壁及び溶融金属浴面で囲
まれる空隙部分を加圧する工程を、シュノーケルの浸漬
と同時に行なうことを特徴とする特許請求の範囲第２項
記載の取鍋精錬法。
（４）特許請求の範囲第１項乃至第３項記載の取鍋精錬
法において、シュノーケル内壁及びその下方延長面、取
鍋底面更にシュノーケル内の溶融金属浴面で囲まれる部
分の溶融金属の容積Ｗ＿１が、取鍋内の溶融金属全体の
容積Ｗ＿０に対して、下記条件となるように、シュノー
ケル径、該シュノーケル浸漬深さ、又取鍋内壁とシュノ
ーケル外壁及び溶融金属浴面で囲まれる空隙部分の圧力
、更にシュノーケル内の圧力を調整することを特徴とす
る取鍋精錬法。Ｗ＿１／Ｗ＿０≧０．４
（５）特許請求の範囲第１項乃至第４項記載の取鍋精錬
法において、溶融金属中に吹込まれるガスとして、該溶
融金属に可溶なガスを用いることを特徴とする特許請求
の範囲第１項乃至第４項記載の取鍋精錬法。
（６）溶融金属が装入される取鍋と、下端に開口部が設
けられ、取鍋の溶融金属中に浸漬せしめられるシュノー
ケルと、該シュノーケル内の減圧を行なう減圧装置と、
溶融金属中にシュノーケルの下端付近から或いはその下
端より下方の位置からガスを吹込み、シュノーケル内の溶融金属を撹拌環流せしめるガス吹込
み装置とを有することを特徴とする取鍋精錬装置。
（７）溶融金属が装入される取鍋と、下端に開口部が設
けられ、取鍋の溶融金属中に浸漬せしめられるシュノー
ケルと、前記取鍋開口部を閉塞する密閉装置と、該密閉
装置により密閉された取鍋内を加圧する加圧装置と、前
記シュノーケル内の減圧を行なう減圧装置と、溶融金属
中にシュノーケル下端付近から或いはその下端より下方
の位置からガスを吹込み、シュノーケル内の溶融金属を
撹拌環流せしめるガス吹込み装置とを有することを特徴
とする取鍋精錬装置。