JP2000500528A - 溶鋼の脱炭方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、真空装置に接続され、その中にランスを介して酸素と、更に供給装置を介して燃焼可能材料が導入可能である閉鎖冶金容器の中の溶鋼の脱炭方法に関する。この場合、ａ） 溶融金属が充填され、圧力が１００ｍｂａｒより低い圧力く連続的に低下された後に、脱炭フェーズの間にＣの焼却を行うために使用される補足酸素に加えて所定量の過剰酸素が吹込まれるステップと、ｂ） 部分的な酸素過剰の時点で金属燃料が均一に分散されて供給されるステップとが行われる。更に本発明は、閉鎖可能容器の中に溶融鋼温度（Ｔ）の検出素子（２１）及び圧力（Ｐ）の検出素子（２９）が設けられ、検出素子（２１，２９）は測定及び調整機器（２２）を介して酸素（Ｏ₂）供給用制御機構（２３）及び金属燃料供給用制御機構（２５）に接続されている装置に関する。

Description

【発明の詳細な説明】 溶鋼の脱炭方法及び装置 本発明は、真空装置に接続され、その中にランスを介して酸素と、更に供給装 置を介して燃焼可能材料が導入可能である閉鎖冶金容器の中の溶鋼の脱炭方法と 、この方法を実施する装置に関する。 いわゆる強制脱炭において酸素を脱炭フェーズの間に付加的に供給することは 公知である。この酸素の付加的供給は、鋼の中の酸素含有量が脱炭のために充分 ではない、又は、所与のＣ低減が使用可能時間の中で終了されない程に低い場合 には常に必要である。このような方法において例えばＲＨ容器の浸漬管が溶融金 属の中に浸漬させられる。ＲＨ容器の中の圧力低下の開始と共に脱炭プロセスが 同時に圧力低下に依存して開始する。１００ｍｂａｒより低い負圧に到達すると 酸素ランスが始動し、Ｏ₂が約１〜３分吹込まる。高真空度フェーズの間に自己 脱炭が行われ、脱炭は脱酸の後に終了させられる。 脱炭の間に７０％までのＣＯが生成される。このガスの一部は自動的に、付加 された酸素の一部と反応してＣＯ₂を生成する。後段での燃焼度はこの方法にお いては３０％より小さい。 更に、雰囲気装置の中で溶鋼を化学的に加熱するためにアルミニウムを装入す る冶金技師の実地的方法が存在する。この化学的加熱においては、付加された酸 素によるアルミニウムの燃焼から発生するエネルギーは溶融金属の加熱のために 利用される。 アルミニウムによる純粋な熱的加熱の外にアルミニウムは別の材料と共に溶融 金属の処理のために使用されることが可能である。例えばヨーロッパ特許第ＥＰ ０１１０８０９号明細書から反応性スラグによる取鍋の中で金属熱的反応が行わ れる溶鋼の処理方法が公知であり、その方法においては溶融金属の中に浸漬され ている鐘型容器の中にランスを用いて酸素が吹込まれ、燃焼可能金属材料が反応 し反応性スラグが生成され、溶鋼処理が行われる管の下方には中性又は還元性洗 浄ガスが吹込まれる。 溶鋼の脱炭、脱酸及び洗浄反応のためのこの方法の欠点は、溶融金属の中に浸 漬された鐘型容器の中で行われる反応性スラグの生成である。 更にヨーロッパ特許出願公開第ＥＰ０３４７８８４Ｂ１号公報から公知の溶鋼 の脱ガス及び脱炭方法においては、溶鋼が容器から真空室の中に案内され、真空 室の中に所定の間隔で酸素ランスが設けられ、ランスから酸素又は酸素含有ガス がＣＯの燃焼のために、真空室の中の溶融鋼の表面の近傍の中に吹込まれる。 （ＣＯ＋ＣＯ₂）／排気ガス量又はＣＯ／（ＣＯ＋ＣＯ₂）の所定の比を考慮して 酸素又は酸素含有ガスがランスを貫流してＣＯの燃焼のために、真空室の中の溶 融鋼の表面の近傍に供給される。 この方法には、ある特定の圧力状態で溶融金属を化学的に加熱することと、所 定の過剰量の酸素を吹込むこととは教示されていない。 本発明の目的は、高い酸素的純度を実現して脱炭時間を短縮し及び／又は脱炭 物質含量を低減する溶鋼脱炭方法及び装置を提供することにある。 本発明はこの目的を方法請求項１及び装置請求項５の特徴部分に記載の特徴に より達成する。 本発明では、脱炭フェーズの間に炭素低減のために使用される補足酸素に加え て更なる酸素が吹込まれれ、同時に金属燃料が分散されて供給される。 公知の真空装置においてはいままでは、静止されて流込まれる（Ｓｉ，Ａｌ又 は脱酸Ａｌ−Ｓｉ）溶融金属又は静止されずに流込まれる溶融金属（脱炭溶融金 属）のみが、脱炭が終了し次いで脱酸が行われた後に化学的に加熱される。その 理由は、加熱アルミニウムを付加する際に脱炭のために必要な酸素を減少するこ とにある。この場合、反応の際に、付加された酸素によるアルミニウムの燃焼か ら得られるエネルギーが利用される。しかしこの方法においては脱炭反応が強く 抑制され、脱炭のための酸素量期待値に到達しない。 本発明ではこの欠点が除去され、脱炭の間に発生する温度損失が、アルミニウ ム又は類似の物による加熱過程により補償される。提案される酸素付加において は、時間的に制限されて部分的な酸素過剰が溶融金属の中に発生する。この部分 的な酸素過剰は、脱炭の間に静止されずに流込まれる溶融金属が、真空装置の中 で脱炭プロセスに悪影響を与えずに金属燃料又は燃料混合物の燃焼のために付加 的に必要とする付加的酸素である。この酸素過剰により熱力学的又は動力学的に 良好な効果が得られ、予想外に脱炭プロセスが促進される。これにより、強く圧 力に依存するだけでなく高い程度で温度に依存する脱炭反応［Ｃ］＋［Ｏ］＝（ ＣＯ）において、化学的加熱において短時間にわたりとりわけＲＨ容器の中で発 生する部分溶融金属の強い過熱が、触媒的に脱炭反応に作用することが加速され る。 更に特別の方法で例えばアルミニウム顆粒の形の化学的加熱剤が脱炭を加速す るために利用される。すなわち熱力学的効果の外に反応動力学的効果が、加熱の 際に生成されるＡｌ₂Ｏ₃粒子により影響される。これらの脱酸生成物は異物核と して作用し、従って強制的に脱炭速度にとりわけＣＯ泡の形成により作用する。 １つの有利な実施の形態では組合せランスが設けられ、組合せランスの中で酸 素及び／又は金属燃料が搬送される。とりわけ粗粒状の物質において、このよう な物質を別個に管により容器に供給することが提案される。 この方法により脱炭の間に部分的な温度上昇が真空の下で実現されることが可 能である。これの利点は、例えば不充分に予熱された処理容器又は鋼取鍋等に起 因する温度損失、搬送時間又は延長された処理時間に起因する遅延による温度損 失等の典型的な温度損失が補償されることである。 脱炭フェーズの間に脱炭溶融金属を的確に化学的に加熱することにより転炉又 はＵＨＰタップ温度が低下されることが可能である。これにより、 − 転炉においては、 − 転炉保持能力が高められ、 − 固定したスクラップ装入において高い実施形態変更可能性が得られ、 − 出湯から出湯までの時間が短縮され、 − 電気アーク炉においては、 − 出湯から出湯までの時間が短縮され、 − 電極消費量が低減され、 − エネルギー消費量が低減される。 提案される方法は添付図面に示され以下に説明される実施の形態に示されてい るとは異なる容器形状において使用可能である。 図１は真空容器の中での処理を示す概略図、図２はＲＨ容器の中での処理を示 す概略図、図３は閉鎖取鍋の中での処理を示す概略図である。 図１は、蓋４４を有する真空容器４３を示し、真空容器４３は吸込管４２を介 して真空装置４１に接続されている。真空容器４３の中に冶金容器１０が設けら れ、冶金容器１０は外套１２を有し、外套１２は耐火性ライニング１３を内側に 設けられている。冶金容器１２は溶融金属Ｓにより充填されている。 蓋４４を測定ランス２８と組合せランス３１とが貫通している。 組合せランス３１は酸素供給管３２と金属材料供給管３３とを有する。供給管 ３２には遮断装置３４が設けられ、供給管３３には遮断装置３５が設けられてい る。遮断装置３４及び３５は制御機構２３，２５を有し、制御機構２３，２５は 制御管２４，２６を介して測定及び調整機器２２に接続されている。この測定及 び調整機器２２は測定線２７を介して、測定ランス２８に設けられ温度Ｔを測定 する測定素子２１と、容器室の中に支配する圧力Ｐを測定する測定素子２９とに 接続されている。 図２において開放形冶金容器１０が使用され、開放形冶金容器１０は溶融金属 を充填され、溶融金属の中にＲＨ容器４５の供給管４６と排出管４７とが浸漬す る。ＲＨ容器４５は吸込管４２を介して真空装置４１に接続されている。組合せ ランス３１に加えてＲＨ容器４５の中に、なかんずく粗の固体材料を供給するた めに管３８が突出し、管３８は遮断装置３７を介して容器３６に接続されている 。測定及び調整及び制御装置は図１の場合と同様に形成されている。 図３は容器１０を示し、容器１０は蓋１５により閉鎖され、蓋１５は鐘型容器 １４を有し、鐘型容器１４は開口側で容器１０の中の溶融金属御Ｓの中に浸漬し ている。 真空装置４１に接続されている吸込管４２は遮断可能分岐が設けられ、この分 岐が一方では遮断装置４８を介して鐘型容器１４につながり、他方では遮断装置 ４９を介して蓋１５につながるように形成されている。 測定及び調整装置及び制御装置は図１又は２の場合と同様に形成されている。 圧力測定のために素子２９が、鐘型容器１４の内室１７の中と、容器この場合に は取鍋１０の内室１１の中とに設けられている。 温度設定素子２１は容器１０の金属外套１２を貫通して深く耐火性ライニング １３の中に案内されている。 参照番号リスト １０ 冶金容器 １１ 容器の内室 １２ 外套 １３ 耐火性ライニング １４ 鐘型容器 １５ 蓋 １７ 鐘型容器内室測定及び調整装置 ２１ 測定素子 ２２ 測定及び調整機器 ２３ Ｏ₂制御機構 ２４ Ｏ₂制御管 ２５ 燃料制御管 ２６ 燃料制御管 ２７ 測定線 ２８ 温度測定ランス ２９ 圧力測定素子媒体 ３１ 組合せランス ３２ 酸素供給管 ３３ 金属燃料供給管 ３４ Ｏ₂遮断装置 ３５ 第１の燃料遮断装置 ３６ 燃料容器 ３７ 第２の固体材料遮断装置 ３８ 固体材料用管真空装置 ４１ 真空装置 ４２ 吸込管 ４３ 真空容器 ４４ 蓋 ４５ ＲＨ容器 ４６ 供給管 ４７ 排出管 ４８ 鐘型容器用遮断装置 ４９ 取鍋用遮断装置 Ａ 燃料 Ｏ₂ 酸素 Ｔ 温度 Ｐ 圧力

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年１２月１８日（１９９７．１２．１８） 【補正内容】 請求の範囲（補正） １． 真空装置に接続され、その中にランスを介して酸素と、更に供給装置を 介して燃焼可能材料が導入可能である閉鎖冶金容器の中の溶鋼の脱炭方法におい て、 ａ） 溶融金属が充填され、圧力が１００ｍｂａｒより低い圧力に連続的に低 下された後に、脱炭フェーズの間にＣの焼却を行うために使用される補足酸素に 加えて更に所定量の過剰酸素が吹込まれるステップと、 ｂ） 前記過剰酸素は最初の１０分の吹込み時間の間に圧力ｐが１００ｍｂａ ｒを下回ると吹込まれ、 ｃ） 部分的な酸素過剰の時点で金属燃料が均一に分散されて供給されるステ ップを具備することを特徴とする溶鋼の脱炭方法。 ２． 金属燃料がアルミニウム粉末又はアルミニウム顆粒又は燃料混合物例え ばＡｌ，Ｆｅ，Ｓｉ，Ｍｎであることを特徴とする請求項１に記載の溶鋼の脱炭 方法。 ３． 金属燃料が部分量に分割されて複数回にわたり非連続的に供給されるこ とを特徴とする請求項２に記載の溶鋼の脱炭方法。 ４． 真空装置に接続され、それの内室の中に供給装置を介してガス及び粒状 固体が供給可能である閉鎖可能容器を具備する請求項１に記載の方法を実施する 溶鋼の脱炭装置において、 前記閉鎖可能容器の中に溶融鋼温度（Ｔ）の検出素子（２１）及び圧力（Ｐ） の検出素子（２９）が設けられ、検出素子（２１，２９）は測定及び調整機器（ ２２）を介して酸素（Ｏ₂）供給用制御機構（２３）及び金属燃料供給用制御機 構（２５）に接続され、 制御機構（２３，２５）が遮断装置（３４，３５）に接続され、前記遮断装置 （３４，３５）は酸素（Ｏ₂）及び／又は燃料（Ａ）の供給管（３２，３３）の 途中に挿入接続され、 組合せランス（３１）が設けられ、前記組合せランス（３１）の中に酸素（Ｏ₂ ）及び／又は金属燃料（Ａ）の供給管（３２，３３）が案内されていることを 特徴とする溶鋼の脱炭装置。 ５． 閉鎖可能容器が、蓋（４４）を設けられている真空容器（４３）であり 、前記真空容器（４３）の中に冶金容器（１０）が載置可能であり、 前記蓋（４４）を貫通して、測定素子（２１）を設けられているランス（２８ ）が案内可能であり、前記ランス（２８）は、前記冶金容器（１０）すなわち取 鍋の中の溶融金属（Ｓ）の中に突出することを特徴とする請求項４に記載の溶鋼 の脱炭装置。 ６． 閉鎖可能容器がＲＨ容器として形成され、前記ＲＨ容器の供給管（４６ ）及び排出管（４７）が、冶金容器（１０）すなわち取鍋の中の溶融金属（Ｓ） の中に浸漬することを特徴とする請求項５に記載の溶鋼の脱炭装置。 ７． 鐘型容器（１４）が設けられ、前記鐘型容器（１４）は、冶金容器（１ ０）の容器開口（１６）を閉鎖する蓋（１５）を貫通して案内されて溶融金属（ Ｓ）の中に突出し、 酸素（Ｏ₂）及び金属燃料（Ａ）の供給管（３２，３３）が設けられ、供給管 （３２，３３）は前記鐘型容器内室（１７）の中に突出し、前記供給管（３２， ３３）の途中に、遮断装置（３４，３５）を制御する制御機構（２３，２５）が 挿入接続されていることを特徴とする請求項５に記載の溶鋼の脱炭装置。 ８． 組合せランス（３１）の金属燃料の供給管（３３）に加えて、容器の中 に突出する管（３３）が設けられ、前記管（３３）を貫通してなかんずく粗粒状 固体が容器（３６）から搬出されて搬送されることが可能であることを特徴とす る請求項５に記載の溶鋼の脱炭装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ， ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，Ｇ Ｅ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ， ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，Ｐ Ｌ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ (72)発明者 ディトリッヒ，ライナー ドイツ連邦共和国、デー 47055 デュイ スブルク、ツー・デン・レーヴィーゼン ６ (72)発明者 ハールス，フランク ベルギー国、ベー 9970 カプライケ、ス ミッセストラート ６ (72)発明者 ペーテルス，レオ ベルギー国、ベー 9968 バッセヴェル デ、オウデ・ブークホウテストラート ８

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 真空装置に接続され、その中にランスを介して酸素と、更に供給装置を 介して燃焼可能材料が導入可能である閉鎖冶金容器の中の溶鋼の脱炭方法におい て、 ａ） 溶融金属が充填され、圧力が１００ｍｂａｒより低い圧力に連続的に低 下された後に、脱炭フェーズの間にＣの焼却を行うために使用される補足酸素に 加えて更に所定量の過剰酸素が吹込まれるステップと、 ｂ） 部分的な酸素過剰の時点で金属燃料が均一に分散されて供給されるステ ップを具備することを特徴とする溶鋼の脱炭方法。 ２． 金属燃料がアルミニウム粉末又はアルミニウム顆粒又は燃料混合物例え ばＡｌ，Ｆｅ，Ｓｉ，Ｍｎであることを特徴とする請求項１に記載の溶鋼の脱炭 方法。 ３． 金属燃料が部分量に分割されて複数回にわたり非連続的に供給されるこ とを特徴とする請求項２に記載の溶鋼の脱炭方法。 ４． 最初の１０分の吹込み時間の間にｐ＝１００ｍｂａｒを下回ると過剰酸 素が吹込まることを特徴とする請求項１に記載の溶鋼の脱炭方法。 ５． 真空装置に接続され、それの内室の中に供給装置を介してガス及び粒状 固体が供給可能である閉鎖可能容器を具備する請求項１に記載の方法を実施する 溶鋼の脱炭装置において、 前記閉鎖可能容器の中に溶融鋼温度（Ｔ）の検出素子（２１）及び圧力（Ｐ） の検出素子（２９）が設けられ、検出素子（２１，２９）は測定及び調整機器（ ２２）を介して酸素（Ｏ₂）供給用制御機構（２３）及び金属燃料供給用制御機 構（２５）に接続されていることを特徴とする溶鋼の脱炭装置。 ６． 閉鎖可能容器が、蓋（４４）を設けられている真空容器（４３）であり 、 前記真空容器（４３）の中に冶金容器（１０）が載置可能であり、 前記蓋（４４）を貫通して、測定素子（２１）を設けられているランス（２８ ）が案内可能であり、前記ランス（２８）は、前記冶金容器（１０）すなわち取 鍋の中の溶融金属（Ｓ）の中に突出し、 前記蓋（４４）を貫通して酸素（Ｏ₂）の供給管（３２）及び燃料（Ａ）の供 給管（３３）が突出し、前記供給管（３２，３３）の途中に制御機構（２３，２ ５）が挿入接続されていることを特徴とする請求項５に記載の溶鋼の脱炭装置。 ７． 閉鎖可能容器がＲＨ容器として形成され、前記ＲＨ容器の供給管（４６ ）及び排出管（４７）が、冶金容器（１０）すなわち取鍋の中の溶融金属（Ｓ） の中に浸漬し、 制御機構（２３，２５）が遮断装置（３４，３５）に接続され、前記遮断装置 （３４，３５）は酸素（Ｏ₂）及び／又は燃料（Ａ）の供給管（３２，３３）の 途中に挿入接続されていることを特徴とする請求項５に記載の溶鋼の脱炭装置。 ８． 鐘型容器（１４）が設けられ、前記鐘型容器（１４）は、冶金容器（１ ０）の容器開口（１６）を閉鎖する蓋（１５）を貫通して案内されて溶融金属（ Ｓ）の中に突出し、 酸素（Ｏ₂）及び金属燃料（Ａ）の供給管（３２，３３）が設けられ、供給管 （３２，３３）は前記鐘型容器内室（１７）の中に突出し、前記供給管（３２， ３３）の途中に、遮断装置（３４，３５）を制御する制御機構（２３，２５）が 挿入接続されていることを特徴とする請求項６に記載の溶鋼の脱炭装置。 ９． 組合せランス（３１）が設けられ、前記組合せランス（３１）の中に酸 素（Ｏ₂）及び／又は金属燃料（Ａ）の供給管（３２，３３）が配置されている ことを特徴とする請求項６から請求項８のうちのいずれか１つの請求項に記載の 溶鋼の脱炭装置。 １０． 組合せランス（３１）の金属燃料の供給管（３３）に加えて、容器の 中に突出する管（３３）が設けられ、前記管（３３）を貫通してなかんずく粗粒 状固体が容器（３６）から搬出されて搬送されることが可能であることを特徴と する請求項９に記載の溶鋼の脱炭装置。