JP2001207209A

JP2001207209A - 溶鋼環流方式の真空脱ガス装置

Info

Publication number: JP2001207209A
Application number: JP2000023303A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Hara; 一晃原; Mamoru Suda; 守須田
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2000-01-27
Filing date: 2000-01-27
Publication date: 2001-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、設備費や維持費を安価にして、従来
より内張耐火物へのスプラッシュの付着や溶鋼温度の低
下を抑制可能な溶鋼環流式の真空脱ガス装置を提供する
ことを目的としている。【解決手段】溶鋼を保持する取鍋と、真空脱ガス槽と、
該脱ガス槽の下部に設けられた浸漬管とを備え、該浸漬
管に設けたノズルからガスを吹き込み、溶鋼を取鍋−脱
ガス槽間で環流させる溶鋼環流方式の真空脱ガス装置に
おいて、前記真空脱ガス槽内に、該槽の天井と溶鋼表面
との間の空間を仕切り、溶鋼表面からの熱放射を受ける
受熱部の面積を減らす、昇降自在な遮蔽体を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶鋼環流方式の真
空脱ガス装置に係わり、詳しくは、取鍋に保持した溶鋼
を、該取鍋の上に密閉して設けた真空脱ガス槽との間で
環流させて脱ガスするに際し、溶鋼の温度低下や前記槽
の内張耐火物への地金付着を防止する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、鋼材品質の高級化要求に答えて、
溶鋼中のガス成分や非金属介在物の減少、脱酸剤の歩留
向上、溶鋼の成分や温度の正確な調整のため、転炉から
出鋼された溶鋼を真空脱ガス装置で処理することが多
い。また、最近では、その処理時に、溶鋼の表面に酸素
ガスを上吹きして、脱炭をさせることも盛んに行なわれ
るようになった。

【０００３】その際使用される装置の一つに、取鍋に保
持した溶鋼を、該取鍋の上に密閉して設けた真空脱ガス
槽との間で環流させ、その間に上記処理を行なう溶鋼環
流方式の真空脱ガス装置がある。その代表的な例とし
て、ＲＨ真空脱ガス装置を図３に示す。それは、溶鋼１
を保持する取鍋２、真空脱ガス槽３（以下、脱ガス槽と
か槽という）及び該脱ガス槽３の下部に設けられ、上方
を環流管と称する２本の浸漬管４で形成されている。そ
して、環流管の一方に設けたノズル５からアルゴンガス
等を吹き込み、それが吸い上げられる力で取鍋−脱ガス
槽間に溶鋼１を環流させ、環流中に脱ガス、脱炭等を行
なう。脱炭時には、上方から槽３内に挿入されたランス
７を介して、酸素ガス８が吹き込まれるようになってい
る。

【０００４】ところで、このＲＨ真空脱ガス装置の使用
中には、従来より、溶鋼１のスプラッシュ９が多量に発
生する。このスプラッシュ９は、脱ガス槽３の内張耐火
物に付着して成長し、所謂地金１０となり、溶鋼１の歩
留を減らすと共に、次チャージの処理時に、溶鋼１に落
下したりして、該溶鋼１を汚染したり、成分調整のため
に添加する合金等の量を不安定にするという問題があ
る。また、脱ガス槽３は、フォーミングして液面レベル
の上昇した溶鋼１やスプラッシュ９が真空排気系に悪い
影響を及ぼさないように、排気口まで十分な高さが要求
され、内容積が大きい。そのため、溶鋼面に対する耐火
物１１の表面積が１０〜１５倍と大きく、耐火物１１へ
の放熱量が多くなり、槽３内にある溶鋼１の温度は、
０．５〜３℃／分程度の速度で降下する。また、該脱ガ
ス装置での操業は、間欠的に行なわれるので、耐火物１
１の表面は溶鋼の凝固温度以下である部分が多く、前記
スプラッシュ９の付着を助長している。

【０００５】そこで、スプラッシュの付着を防止する技
術の開発が従来より研究されている。例えば、特開平８
−３０２４２０号公報は、真空槽（前記の脱ガス槽）で
溶鋼を減圧脱炭する際に、溶鋼液面上方の真空槽内空間
に回転ディスクを配置し、液面から飛翔するスプラッシ
ュを該回転ディスクに衝突させ、その回転力でスプラッ
シュを再飛散して、溶鋼中に戻す技術を提案している。

【０００６】しかしながら、この技術では、衝突したス
プラッシュを微小な凝固粉とするため、回転ディスクを
強制冷却することが望ましく、冷却媒体の水や種々のガ
スが通る冷却管路を、回転ディスクに設けている。つま
り、スプラッシュの槽壁への付着防止には、ある程度の
効果が予想できるが、耐火物表面の温度上昇があまり期
待できないと考えられる。さらに、環境のあまり良くな
い槽内で回転ディスクを高速で回転させる必要があり、
その設備費が高価になるばかりでなく、その保守も難し
いという別の問題もあった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる事情
に鑑み、設備費や維持費を安価にして、従来より内張耐
火物へのスプラッシュの付着や溶鋼温度の低下を抑制可
能な溶鋼環流式の真空脱ガス装置を提供することを目的
としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】発明者は、上記目的を達
成するため、溶鋼温度の低下を従来より抑制できればス
プラッシュの付着や地金への成長も防止できると考え、
鋭意研究を行い、その成果を本発明に具現化した。

【０００９】すなわち、本発明は、溶鋼を保持する取鍋
と、真空脱ガス槽と、該脱ガス槽の下部に設けられた浸
漬管とを備え、該浸漬管に設けたノズルからガスを吹き
込み、溶鋼を取鍋−脱ガス槽間で環流させる溶鋼環流方
式の真空脱ガス装置において、前記真空脱ガス槽内に、
該槽の天井と溶鋼表面との間の空間を仕切り、溶鋼表面
からの熱放射を受ける受熱部の面積を減らす、昇降自在
な遮蔽体を設けたことを特徴とする溶鋼環流方式の真空
脱ガス装置である。また、本発明は、前記遮蔽体を貫通
させて、溶鋼へガスを吹き込むランスを設けたことを特
徴とする溶鋼環流方式の真空脱ガス装置であり、前記ガ
スには酸素ガスを使用するのが好ましい。なお、本発明
では、前記遮蔽体を断熱性の良い耐火物で構成、または
二層構造とし、溶鋼側は耐熱材で、前記天井側は該耐熱
材より熱放射率が小さい材料で形成したり、あるいは前
記遮蔽体を三層構造とし、前記耐熱材と前記熱放射率が
小さい材料との間に断熱材を挟んだ構成とするのが良
い。

【００１０】本発明では、溶鋼からの熱を受ける脱ガス
槽に内張りした耐火物の表面積を遮蔽体により削減する
ようにしたので、溶鋼から耐火物表面への放熱量が低減
し、溶鋼の温度低下を抑制できるようになる。また、槽
内の発生ガスと溶鋼とからの輻射で受熱する耐火物の表
面温度が従来より上昇し、地金の付着量が大幅に低減さ
れるようになる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態について説明する。

【００１２】まず、発明者は、溶鋼の温度降下の原因を
追求した。そして、溶鋼から脱ガス槽に内張りされた耐
火物への熱放散には、ほぼ次式が成り立つと考えた。

【００１３】Ｍ×Ｃｐｍ×ΔＴｍ≒Ｓ₁×Ｄ×ρ×Ｃｐｒ×ΔＴｒ……（１）ここで、Ｍ：溶鋼重量、Ｃｐｍ：溶鋼の比熱、ΔＴｍ：
溶鋼の温度降下量、Ｓ₁：槽内表面積、Ｄ：耐火物温度
の変動深さ、ρ：耐火物密度、Ｃｐｒ：耐火物の比熱、
ΔＴｒ：耐火物温度の上昇量。

【００１４】従って、ΔＴｍを低減するには、Ｓ₁を減
らせば良いと結論した。

【００１５】そして、この考えを具体化するため、図１
に示すような遮蔽体１２を考えた。それは、前記真空脱
ガス槽３内に配置され、該槽３の天井と溶鋼表面との間
の空間を仕切り、溶鋼表面からの熱放射を受ける受熱
部、つまり耐火物１１の面積を減らす働きをする。この
遮蔽体１２は、図２（ａ）に示すように、単層構造の断
熱性の良い耐火物材料（セラミックス、耐火物等）で形
成され、槽３内の状況によって受熱面の面積を変更でき
るように、公知の手段で昇降自在になっている。これに
より、通常の処理では、溶鋼１の温度降下及びスプラッ
シュ９に起因した地金１０の付着は十分に抑制できる。

【００１６】しかしながら、処理によっては、時間がか
かり、前記遮蔽体１２の温度が溶鋼１の温度と等しくな
る場合も考えられる。この場合には、該遮蔽体１２から
熱が放射し、それより上方の耐火物１１が受熱面として
働くようになる。これでは、遮蔽体１２を設けた意味が
失われるので、本発明では、図２（ｂ）に示すように、
前記遮蔽体１２を二層構造とし、溶鋼側は耐熱材１３
で、前記天井側は該耐熱材より熱放射率が小さい材料１
４で形成するようにした。つまり、上方への熱放射をで
きるだけ抑えるようにするのである。具体的な熱放射の
小さい材料１４としては、白色の物質が良いので、白色
の耐火レンガとか、ステンレス鋼を用いるのが良い。さ
らに、図２（ｃ）に示すように、該遮蔽体１２を三層構
造として、耐熱材１３と熱放射率が小さい材料１４との
間に断熱材１５を介在させるのがより好ましい。これに
よって、下面側の耐熱材１３から上面側の熱放射率が小
さい材料１４への熱伝導が抑えられ、上方への熱放散時
期を遅らせたり、放散量を低減できるからである。

【００１７】上記図２の脱ガス槽は、遮蔽体１２の構造
が所謂一体ものであるが、図７（ａ）〜図７（ｄ）に示
すように、複雑な構造としても良い。ここで、図７
（ａ）は、遮蔽体１２を溶鋼側に向く遮蔽体１６と、天
井側の遮蔽体１７と、脱ガス槽の内壁との間隙を調整す
る遮蔽体１８との三段構造である。なお、矢印は、ガス
の流れ方向を示している。同様に、図７（ｂ）は，ラン
スに支持された天井側の遮蔽体１７に、前記内壁との間
隙を調整する遮蔽体１８を吊り下げた二段構造、図７
（ｃ）は、ランスに支持された天井側の遮蔽体１７に、
前記三段構造を吊り下げた四段構造、図７（ｄ）は、ラ
ンスに支持された遮蔽体１７に複数に分割した遮蔽体１
９を吊り下げた五段構造の例である。

【００１８】加えて、本発明では、遮蔽体１２を槽３内
に配置すると、溶鋼１へガスを吹き付けることが難しく
なる。そこで、本発明では、図１に示したように、前記
遮蔽体１２を貫通させて、溶鋼１へガスを吹き込むラン
ス７を設けるようにした。これによって、溶鋼へ攪拌用
の不活性ガスとか、脱炭反応に利用する酸素ガス８が容
易に吹き込めるようになる。なお、そのランス７は、図
１のように、槽３の内壁方向へ向かう手段（分岐等）が
施され、酸素ガス８ａを吹き込み可能にすることが好ま
しい。耐火物１１に地金１０が付着、成長した場合に
は、この酸素ガス８ａを吹き付けて該地金１０を溶解、
除去できるからである。

【００１９】なお、図７（ａ）の脱ガス槽は、溶鋼側に
向く遮蔽体１６に酸素ガス８ａを吹き込む分岐口２０を
設けるが、図７（ｂ）〜（ｄ）の脱ガス装置では、天井
側の遮蔽体１７に吊り下げられる各遮蔽体が形成する空
間部分に、酸素ガス８ａを吹き込めるようにすれば良
い。それによって、図１の脱ガス槽と同様に、地金を溶
解、除去できるからである。

【００２０】

【実施例】極低炭素鋼（目標Ｃ：５０ｐｐｍ）の溶製に
本発明に係る真空脱ガス装置（図１参照）を用いた。ま
た、発明の効果を比較するため、従来の装置（図３参
照）での溶製も行なった。

【００２１】まず、転炉（図示せず）で炭素含有量を２
００ｐｐｍまでに粗脱炭した。そして、出鋼した３００
トンの溶鋼１を保持した取鍋２の上に、本発明に係る遮
蔽体１２を備えた脱ガス槽３をセットし、該遮蔽体１２
の底面が湯面から５ｍの位置になるよう、公知の昇降手
段（シリンダ等）にて調整しながら固定した。直ちに、
槽３内の雰囲気を０．１トールに減圧すると共に、前記
ランス７を介して酸素ガス８を吹き付け、脱炭を開始し
た。１０〜１５分後に、溶鋼１の炭素が目標値になった
ので、該溶鋼１にアルミニウム合金を投入して脱酸した
後、出鋼した。なお、従来の装置を用いた操業は、遮蔽
体１２がない点が異なるだけで、他の操業条件は、すべ
て本発明に係る真空脱ガス装置を用いた場合と同じであ
る。また、前記遮蔽体１２は、最下層の耐熱材１３をア
ルミナ製耐火レンガ、中層をロックウールの断熱板１
５、上層の熱放射の小さい材料１４を白色の耐火キャス
タブルで形成したもので、中央部に酸素吹き用のランス
７を貫通させたものである。

【００２２】その結果、本発明に係る装置を用いた場合
には、図４に示すように、操業中における槽内の耐火物
１１（遮蔽体より下方）の温度が従来より１００℃程度
高く維持できた。また、溶鋼の温度降下も、図５に示す
ように、著しく抑制できた。さらに、操業終了後の観察
によれば、図６に示すように、槽内の耐火物１１には地
金１０がほとんど付着しておらず、本発明に係る真空脱
ガス装置が優れたものであることが明らかになった。

【００２３】なお、上記の実施例は、溶鋼環流方式の真
空脱ガス装置として、二本の浸漬管を備えた所謂「Ｒ
Ｈ」を用いたが、浸漬管が一本の「ＤＨ」等、他の方式
であっても良い。

【００２４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明により、真空
脱ガス処理中の溶鋼温度や脱ガス槽内張耐火物の温度の
低下が従来より抑制できるようになった。その結果、槽
内耐火物への地金付着も抑制されて、真空脱ガス操業が
安定して行なえるようになると共に、真空脱ガス槽の寿
命も延長できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る溶鋼環流方式の真空脱ガス装置を
示す縦断面図である。

【図２】図１で採用する遮蔽体を示す斜視図であり、
（ａ）は単層構造，（ｂ）は二層構造，（ｃ）は三層構
造のものである

【図３】従来の溶鋼環流方式の真空脱ガス装置を示す縦
断面図である。

【図４】槽内耐火物の温度を、本発明に係る装置を用い
た場合と従来の装置を用いた場合とで比較した図であ
る。

【図５】溶鋼の温度降下量を、本発明に係る装置を用い
た場合と従来の装置を用いた場合とで比較した図であ
る。

【図６】槽内耐火物に付着した地金量を、本発明に係る
装置を用いた場合と従来の装置を用いた場合とで比較し
た図である。

【図７】本発明に係る真空脱ガス槽に取り付ける遮蔽体
の別態様を示す図であり、（ａ）は、三段構造、（ｂ）
は二段構造、（ｃ）は四段構造、（ｄ）は五段構造のも
のである。

【符号の説明】

１溶鋼２取鍋３真空脱ガス槽（脱ガス槽、槽）４浸漬管５ノズル６アルゴンガス７ランス８、８ａ酸素ガス９スプラッシュ１０地金１１耐火物１２遮蔽体１３耐熱材１４熱放射の小さい材料１５断熱材１６溶鋼側に向く遮蔽体１７天井側の遮蔽体１８脱ガス槽の内壁との間隙を調整する遮蔽体１９複数に分割された遮蔽体２０分岐口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4K013 BA02 BA07 BA08 CA02 CA04 CA08 CA12 CA17 CA21 CC04 CE01 CE02 CE04 CE05 CE06 CE09 CF19 DA03 DA05 DA08 DA12 DA13 EA19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶鋼を保持する取鍋と、真空脱ガス槽
と、該脱ガス槽の下部に設けられた浸漬管とを備え、該
浸漬管に設けたノズルからガスを吹き込み、溶鋼を取鍋
−脱ガス槽間で環流させる溶鋼環流方式の真空脱ガス装
置において、前記真空脱ガス槽内に、該槽の天井と溶鋼表面との間の
空間を仕切り、溶鋼表面からの熱放射を受ける受熱部の
面積を減らす、昇降自在な遮蔽体を設けたことを特徴と
する溶鋼環流方式の真空脱ガス装置。
【請求項２】前記遮蔽体を貫通させて、溶鋼へガスを
吹き込むランスを設けたことを特徴とする請求項１記載
の溶鋼環流方式の真空脱ガス装置。