JPH0754034A - 極低炭素鋼の溶製方法 - Google Patents

極低炭素鋼の溶製方法

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JPH0754034A
JPH0754034A JP20353493A JP20353493A JPH0754034A JP H0754034 A JPH0754034 A JP H0754034A JP 20353493 A JP20353493 A JP 20353493A JP 20353493 A JP20353493 A JP 20353493A JP H0754034 A JPH0754034 A JP H0754034A
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JP
Japan
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gas
molten steel
steel
refining
bubble
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JP20353493A
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Kenichiro Miyamoto
健一郎 宮本
Shinya Kitamura
信也 北村
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 極低炭素領域まで脱炭速度を低下させること
なく、効率的な精錬が可能となる極低炭素鋼の精錬方法
を提供する。 【構成】 転炉、電気炉などの精錬炉より出鋼された取
鍋内溶鋼に、大径の直胴形状の容器を浸漬するととも
に、該直胴浸漬槽内を減圧し、鋼浴の底部からガス体を
供給しガス体による気泡活性面の形成とガスリフトによ
る溶鋼循環機能を併用する溶鋼の精錬方法において、低
部からのガス吹き込みを偏心させ、浸漬管全周に設けた
複数個のガス吹き込みノズルより、鋼浴表面下500〜
1500mmの位置から不活性ガスを、浸漬管ガス流量
(GS )と低部ガス流量(GB )の比率の関係において
S /GB =1.0〜3.0、且つ、GB ×GS 1
0.5〜6.0(ただし*1 は1/3乗)の範囲で吹き
込み、且つ、真空槽内に溶鋼全表面積の10%以上の気
泡活性面を形成することにより、極低炭素鋼を効率的に
溶製できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、極低炭素領域まで脱炭
速度を低下させることなく効率的な精錬が可能となる極
低炭素鋼の効率的な精錬方法に関する。
【0002】
【従来の技術】極低炭素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停滞し、
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における環流用Arガス流量の増加や
浸漬管径の拡大、あるいはDHにおける槽昇降速度の増
加等による溶鋼環流速度の増大といった方法が取られて
いる。しかしながら、これらの方法のうち、環流用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。
【0003】また、材料とプロセス、第3巻(199
0)、168においては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提示されている
が、極低炭素濃度域において効果を得るためには50N
l/(ton・min)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号公報によれば、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大
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を有して
いる。
【0004】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
炉が提示されているが、この方法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/複圧を繰り返すため、溶鋼反応表面積が高真空下
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号公報においては、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れんがよりArガス
を吹き込む減圧精錬炉が提示されている。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き込み孔から不活性ガス
を導入する方式のみでは、安定して極低炭素領域まで脱
炭できないため実用化には至っていなく、また、この方
法のみでは、処理中のスプラッシュ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。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】以上で示したように、
材料とプロセス、第3巻(1990)168に示された
方法の場合には、激しいスプラッシュを生じるという問
題点があり、また、特開昭57−200514号公報に
示された方法には耐火物損耗が激しいという問題点を有
していた。さらに、特開昭53−67605号公報に示
された方法では、処理中に減圧/複圧を繰り返すために
溶鋼反応表面積が高真空下にさらされる時間が短く、極
低炭素鋼溶製の場合には長時間を要するという問題があ
った。さらに、特開昭53−67605号公報や特開昭
51−55717号公報に示された方法で、溶鋼の環流
改善を積極的に図っても、安定して極低炭素領域まで脱
炭することができない上に、処理中のスプラッシュ発生
も安定して抑制できず、また、高清浄度鋼の安定した溶
製も難しいという問題があった。
【0006】従って、本発明の目的とするところは、激
しいスプラッシュの発生、耐火物損耗、清浄度の低下と
いう問題を起こすことなく、しかも、短時間処理で極低
炭素領域まで脱炭速度を低下させずに効率的な精錬を可
能とすることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記の従
来技術の問題点を解決するために、真空精錬下で取鍋内
溶鋼に大径の浸漬管を浸漬し、該浸漬管内にガス体を供
給して気泡活性面の形成を全溶鋼表面積の10%以上と
した真空精錬方法を先に出願した。本発明はさらに、真
空下での脱炭について鋭意検討を行った結果、今回、気
泡脱炭を進行させるには真空面側のある特定の深さ内の
気泡が有効であるということを知見し得た。本発明はこ
の知見に基づきなされたものである。
【0008】その要旨とするところは、転炉、電気炉な
どの精錬炉より出鋼された取鍋内溶鋼に、大径の直胴形
状の容器を浸漬するとともに、該直胴浸漬槽内を減圧
し、鋼浴の底部からガス体を供給しガス体による気泡活
性面の形成とガスリフトによる溶鋼循環機能を併用する
溶鋼の精錬方法において、低部からのガス吹き込みを偏
心させ、浸漬管全周に設けた複数個のガス吹き込みノズ
ルより、鋼浴表面下500〜1500mmの位置から不
活性ガスを、浸漬管ガス流量(GS )と低部ガス流量
(GB )の比率の関係においてGS /GB =1.0〜
3.0、且つ、GB ×GS 1 =0.5〜6.0(ただ
し*1 は1/3乗)の範囲で吹き込み、且つ、真空槽内
に溶鋼全表面積の10%以上の気泡活性面を形成するこ
とにより、溶鋼中炭素濃度を6ppm以下とすることに
ある。
【0009】
【作用】本発明は以下に記載する気泡脱炭を促進させる
ことに立脚している。今、取鍋低部から吹き込まれた不
活性ガスは溶鋼の静圧を受けているためにCO分圧が比
較的高く、脱炭反応が進行しにくくなっている。本発明
者らは種々の実験を行うことにより、吹き込まれた気泡
が溶鋼から受ける静圧の影響が小さくなる、つまり気泡
と溶鋼界面のCO分圧が十分に低くなり、気泡脱炭を促
進する領域としては真空表面下の1500mm以内であ
るとの知見を見出した。つまり、1500mmより深い
位置からガス吹き込みを行っても気泡脱炭は殆ど進行し
ないことになる。今、取鍋低部からガス吹き込みを行っ
た場合について考えてみると、低部より吹き込まれたガ
スは溶鋼との比重差により浮上する。そして、気泡が上
昇し、静圧の影響を受けなくなる領域まで来ると気泡脱
炭は進行するが、低部からの吹き込みガスは常に上昇流
を形成しているため、この領域に滞留している時間は非
常に短く、したがって低部から供給されるガスによって
気泡脱炭を進行させることは困難である。
【0010】そこで、本発明者らは気泡脱炭を効率的に
起こさせる方法として、低部からのガス吹き込みを偏心
させ、鋼浴表面下の500〜1500mmの範囲で、浸
漬管全周から不活性ガスを吹き込むことにより、気泡脱
炭を著しく向上させる方法を発明した。この方法によれ
ば、取鍋低部から供給されるガスによって真空槽表面に
気泡活性面を形成し、表面脱炭を促進させた上で、浸漬
管からの吹き込みガスにより気泡脱炭を起こさせるた
め、総括の脱炭反応としては非常に大きな脱炭反応速度
となる。
【0011】このように、表面脱炭を促進させた上で気
泡脱炭を促進させるための条件を種々の実験により検討
した結果、取鍋低部からのガス吹き込みを偏心させた上
で、浸漬管全周に設けた複数個のガス吹き込みノズルよ
り鋼浴表面下500〜1500mmの位置から不活性ガ
スを、浸漬管ガス流量(GS )と低部からのガス流量
(GB )との比率においてGS /GB =1.0〜3.0
の範囲で吹き込み、且つ、真空槽内に溶鋼全表面積の1
0%以上の気泡活性面を形成することにより、極低炭素
鋼の効率的な溶製が成し遂げられることを明らかにし
た。
【0012】図1に示す如く取鍋1の低部の中心位置以
外からガス吹き込みノズル4よりガス吹き込みを行った
場合、浮上する気泡群に伴って溶鋼3の循環流、すなわ
ち上昇流6と下降流7および表面近傍での水平方向の循
環流8が形成される。このとき、図2のA領域で示され
る、低部のガス吹き込みの偏心位置側の上昇流6が形成
される領域付近の浸漬管内壁のガス吹き込みノズルから
吹き込まれた不活性ガス気泡は上昇流6により剪断さ
れ、微細化されることにより気泡表面と溶鋼の接触面積
が著しく増大することにより、気泡脱炭が促進されるこ
とになる。
【0013】また、図2のB領域で示される低部のガス
吹き込みの偏心位置とは反対側の下降流7が形成される
側の浸漬管内壁のガス吹き込みノズルからガス吹き込み
を行うと、浸漬管から吹き込まれた不活性ガスは下降流
7に下降抵抗を付与する、つまり、下降流7により気泡
の浮上が抑えこまれるために、長時間に渡って気泡脱炭
が進みやすい深さに気泡が滞留し、さらに整流化された
下降流と上昇気泡が衝突することにより気泡は分散する
ため、気泡脱炭が進行することになる。
【0014】さらに、低部のガス吹き込み位置の偏心方
向に対して垂直方向の両側の浸漬管内壁のガス吹き込み
ノズル(図2中C領域)から吹き込まれた不活性ガス気
泡は吹き込み直後は溶鋼の上昇流が存在するために剪断
され、微細化される上に表面近傍まで上昇すると、今度
は表面近傍の整流8に乗じて微細化された気泡が溶鋼中
に滞留するために気泡脱炭が促進されることになる。よ
って上記の3つの相乗効果により、気泡脱炭が飛躍的に
促進され、総括としての脱炭反応が極めて効率的に進行
することになる。
【0015】このとき、浸漬管からのガス吹き込みが5
00mmより浅い場合には、特にB領域において、メタ
ルフローとしては、整流化された下降流が形成されてい
ないため、吹き込まれた気泡が直ちに浮上してしまい、
気泡脱炭が進行しなくなる。さらに、吹き込み位置が1
500mmより深い場合では大部分の気泡が下降流で浴
の低部(気泡脱炭が起こらない領域)へ気泡が巻き込ま
れて、次いで、速い上昇流に乗り急速浮上するために気
泡脱炭の進行が悪くなる。
【0016】また、低部からのガス流量と浸漬管からの
ガス流量の比率について、低部からのガス流量が過大で
あると、上昇流および下降流が速すぎるため、上昇流側
の気泡(AおよびC領域)は殆ど鋼浴内に滞留せず、下
降流側の気泡(B領域)は気泡が浴の低部へ巻き込まれ
てしまうことにより、気泡脱炭が進行しなくなる。逆
に、低部からのガス流量が過少であると、表面脱炭が進
行しなくなるなどの障害を生じる。
【0017】さらに、浸漬管からのガス流量が過大であ
ると、脱炭速度に対するガスの効率が悪くなる上に多量
のスプラッシュが発生することに起因して、槽内の地金
付着が激しくなり操業性の悪化を招くことになる。ま
た、浸漬管からのガス流量が過少であると、今度は気泡
脱炭量そのものが少なくなる。よって、浸漬管からのガ
ス流量(Gs )と低部からのガス流量(GB )との比率
としてはGs /GB =1.0〜3.0の範囲が最適とな
る。
【0018】
【実施例】図1に示したように、取鍋1、浸漬管2、溶
鋼3、ポーラスプラグ4、気泡5、上昇流6、下降流
7、表面近傍の水平方向の循環流8において、175t
on規模の真空精錬装置を用いた場合の実施例を表1に
示す。転炉での吹止め炭素濃度は0.03〜0.04%
とし、底吹きArガス流量は一律、300Nl/分にて
20分間真空精錬を行った。表1から明らかなように本
発明法が極低炭素鋼の溶製に際し、非常に優れた方法で
あることがわかる。
【0019】
【表1】
【0020】
【発明の効果】本発明を用いることにより、激しいスプ
ラッシュの発生、耐火物損耗、清浄度の低下という問題
を起こすことなく、しかも、短時間処理で極低炭素濃度
域まで脱炭速度を低下させずに効率的に精錬を行うこと
が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による真空精錬法の実施の態様の一例を
示す図、
【図2】浸漬管の平面図、
【図3】浸漬管からのガス吹き込み深さと脱炭速度定数
の関係を示す図、
【図4】浸漬管ガス流量(GS )/低部ガス流量
(GB )比と脱炭速度定数の関係を示す図、
【図5】従来法と本発明法の脱炭挙動の経時変化(片対
数表示)の比較図である。
【符号の説明】
1 取鍋 2 浸漬管 3 溶鋼 4 ポーラスプラグ 5 気泡 6 上昇流 7 下降流 8 循環流

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 精錬炉より出鋼された取鍋内溶鋼に、大
    径の直胴形状の容器を浸漬するとともに、該直胴浸漬槽
    内を減圧し、鋼浴の底部からガス体を供給しガス体によ
    る気泡活性面の形成とガスリフトによる溶鋼循環機能を
    併用する溶鋼の精錬方法において、低部からのガス吹き
    込みを偏心させ、浸漬管全周に設けた複数個のガス吹き
    込みノズルより、鋼浴表面下500〜1500mmの位
    置から不活性ガスを吹き込み、且つ、真空槽内に溶鋼全
    表面積の10%以上の気泡活性面を形成することを特徴
    とする極低炭素鋼の溶製方法。
JP20353493A 1993-08-18 1993-08-18 極低炭素鋼の溶製方法 Withdrawn JPH0754034A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5603749A (en) * 1995-03-07 1997-02-18 Bethlehem Steel Corporation Apparatus and method for vacuum treating molten steel
JP2001303124A (ja) * 2000-04-28 2001-10-31 Nkk Corp 溶鋼の精錬装置および精錬方法
KR100916097B1 (ko) * 2002-12-27 2009-09-08 주식회사 포스코 단일 침지관을 갖는 진공탈가스장치를 이용한 고청정강제조방법
WO2014029325A1 (zh) * 2012-08-24 2014-02-27 马钢(集团)控股有限公司 直筒型真空精炼装置及其使用方法

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