JP2012201934A - Ladle refining apparatus and ladle refining method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、取鍋精錬装置およびこれを用いた取鍋精錬方法に関する。 The present invention relates to a ladle refining apparatus and a ladle refining method using the same.
鋼に対する品質要求が厳格化している昨今では、溶鋼の脱炭、脱酸、脱硫、介在物の除去、および最終成分調整を取鍋において行う取鍋精錬が一般的に実施されている。取鍋精錬では、取鍋内の溶鋼を攪拌する技術が重要である。
その理由は、溶鋼中の数μmの微小な介在物粒子は単独での除去は困難であるが、凝集して巨大化した場合には浮力差を用いて浮上分離させることができるため、攪拌により介在物粒子の凝集を促進させるためである。
In recent years when quality requirements for steel have become stricter, ladle smelting is generally carried out in which a molten steel is decarburized, deoxidized, desulfurized, inclusions removed, and final component adjustment is performed in a ladle. In ladle refining, technology to stir molten steel in the ladle is important.
The reason is that it is difficult to remove the small inclusion particles of several μm in the molten steel alone, but when it is agglomerated and enlarged, it can be floated and separated using a difference in buoyancy. This is to promote the aggregation of inclusion particles.
取鍋精錬における溶鋼の攪拌には、電磁力を使ったり、真空槽による吸い上げによったり、浸漬したランスからのガス吹き込みを行なったりと、種々の方法が試されている。最近では、取鍋に底吹き可能なプラグを設置して、このプラグからガスを吹き込むことによる底吹きガス攪拌が効率的であり、設備的にも安価であることから最も多く利用されている。
一般的に、取鍋底吹きガス攪拌では、耐火物製のポーラスプラグやスリットプラグを取鍋の底部に設置し、アルゴンや窒素等の不活性ガスを溶鋼内に吹き込んで溶鋼を流動させる。
取鍋底吹きガス攪拌では、適正な攪拌条件を作り出すために、特許文献1に示されるようにガス流量を規定することや、特許文献2に示されるように、ガスの初期気泡径を規定することが試みられている。
Various methods have been tried to stir molten steel in ladle refining, such as using electromagnetic force, sucking in a vacuum tank, or blowing gas from an immersed lance. Recently, a bottom-blown gas agitation by installing a plug that can be bottom-blown in a ladle and blowing gas from the plug is efficient, and it is most frequently used because it is inexpensive in terms of equipment.
Generally, in ladle bottom blowing gas stirring, a refractory porous plug or slit plug is installed at the bottom of the ladle, and an inert gas such as argon or nitrogen is blown into the molten steel to cause the molten steel to flow.
In ladle bottom blown gas stirring, in order to create appropriate stirring conditions, the gas flow rate is specified as shown in Patent Document 1, or the initial bubble diameter of gas is specified as shown in
ところで、上述のように、取鍋底吹きガス攪拌は、アルゴンや窒素等の不活性ガスの浮力を利用した攪拌手段である。よって、ガスの浮上によって生成される溶鋼の流れは、プラグから真上に向かう上昇流となる。この上昇流は、やがて浴面に達すると水平方向に向きを変え、取鍋側壁にぶつかる地点で下降流となる。このように、取鍋内部の溶鋼の流れは、基本的に上昇と下降とを繰り返す流れとなり、取鍋内部をかき回すような水平方向の旋回成分は含まれていない。 By the way, as mentioned above, the ladle bottom blowing gas stirring is a stirring means using the buoyancy of an inert gas such as argon or nitrogen. Therefore, the flow of the molten steel generated by the rising of the gas becomes an upward flow that goes directly from the plug. This upward flow eventually turns to the horizontal direction when it reaches the bath surface and becomes a downward flow at the point where it hits the ladle side wall. In this way, the flow of molten steel inside the ladle is basically a flow that repeats ascent and descent, and does not include a horizontal swirl component that stirs inside the ladle.
そのため、取鍋底吹きガス攪拌をより効果的に実施するには、溶鋼の流れに水平方向の旋回成分を付与できればよい。例えば、特許文献3記載の技術では、複数個のプラグからのガス流量を時系列に変化させることで溶鋼の流れに水平方向の旋回成分を与えることが試みられている。しかし、ガス流量に変化を与えるためには、機械式の可動部を有する複雑な装置を必要とするという問題がある。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、複雑な装置を用いずに取鍋内部の溶鋼の流れに水平方向の旋回成分を付与し得る取鍋精錬装置およびこれを用いた取鍋精錬方法を提供することを目的としている。
Therefore, in order to more effectively implement the ladle bottom blowing gas stirring, it is only necessary to impart a horizontal swirl component to the molten steel flow. For example, in the technique described in
Therefore, the present invention has been made paying attention to such problems, and a ladle refining device capable of imparting a horizontal swirl component to the flow of molten steel inside the ladle without using a complicated device And it aims at providing the ladle refining method using this.
上記課題を解決するために、本発明のうち第一の発明は、取鍋精錬を行なうために円形の底面に一個の底吹きプラグを設置した取鍋精錬装置であって、前記底吹きプラグを前記底面の中心から離れた位置に設置するとともに、該底吹きプラグの位置に近い側の側壁面に、該側壁面の周方向に沿って凸条に形成された整流部を設けたことを特徴とする。
また、本発明のうち第二の発明は、取鍋精錬を行なうために円形の底面に複数個の底吹きプラグを設置した取鍋精錬装置であって、前記底吹きプラグの少なくとも一個を前記底面の中心から離れた位置に設置するとともに、該底吹きプラグの位置に近い側の側壁面に、該側壁面の周方向に沿って凸条に形成された整流部を設けたことを特徴とする。
また、本発明のうち第三の発明は、取鍋精錬方法であって、本発明のうち第一の発明または第二の発明に係る取鍋精錬装置を用いて精錬を行なうことを特徴とする。
In order to solve the above problems, a first invention of the present invention is a ladle refining device in which one bottom blowing plug is installed on a circular bottom surface for ladle refining, wherein the bottom blowing plug is In addition to being installed at a position away from the center of the bottom surface, a rectifying portion formed in a convex shape along the circumferential direction of the side wall surface is provided on the side wall surface near the position of the bottom blowing plug. And
The second invention of the present invention is a ladle refining apparatus in which a plurality of bottom blowing plugs are installed on a circular bottom surface for performing ladle refining, wherein at least one of the bottom blowing plugs is disposed on the bottom surface. And a rectifying portion formed in a convex shape along the circumferential direction of the side wall surface is provided on the side wall surface near the position of the bottom blowing plug. .
The third invention of the present invention is a ladle refining method, wherein refining is performed using the ladle refining apparatus according to the first invention or the second invention of the present invention. .
本発明に係る取鍋精錬装置およびこれを用いた取鍋精錬方法によれば、底吹きプラグを底面の中心部から離れた位置に設置し、該底吹きプラグの位置に近い側の側壁面に、該側壁面の周方向に沿って凸条に形成された整流部を設けたので、この凸条をなす整流部によって、取鍋内部の溶鋼の流れに水平方向の旋回成分を付与することができる。そして、この整流部は、単純な凸条としているため、複雑な装置を用いずに取鍋内部の溶鋼の流れに水平方向の旋回成分を付与することができる。 According to the ladle refining apparatus and ladle refining method using the same according to the present invention, the bottom blowing plug is installed at a position away from the center of the bottom surface, and on the side wall surface near the position of the bottom blowing plug. Since the straightening portion formed in the ridge along the circumferential direction of the side wall surface is provided, the straightening component in the horizontal direction can be imparted to the flow of the molten steel inside the ladle by the straightening portion that forms the ridge. it can. And since this rectification | straightening part is made into the simple protruding item | line, it can give the turning component of a horizontal direction to the flow of the molten steel inside a ladle, without using a complicated apparatus.
以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。
図1(a)および(b)に、本発明に係る取鍋精錬装置の一実施形態を示す。なお、同図の例は、取鍋精錬装置(以下、「取鍋」ともいう)1に150トンの溶鋼2が保持された状態で、底吹きプラグ3からArガス4を1000L/min吹き込んでいる取鍋精錬の操業の様子を示している。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate.
1 (a) and 1 (b) show an embodiment of a ladle refining apparatus according to the present invention. In the example shown in the figure, Ar gas 4 is blown into the ladle refining device 1 (hereinafter also referred to as “ladle”) 1 with 1000 L / min of Ar gas 4 from the
取鍋1は、円形の底面1aと、この底面1aの周囲を囲繞する側壁面1bとを有する容器であり、底面1aには、一個の底吹きプラグ3が設置されている。この底吹きプラグ3は、底面1aの中心Oから離れた位置(距離Rを有している)に設置されている。さらに、この取鍋1は、底吹きプラグ3の位置に近い側の側壁面1bに、この側壁面1bの周方向に沿って凸条に形成された整流部5を設けている。ここで、整流部5の凸条の高さはh、長さはW、底面1aに近い側の端部の距離dである。なお、凸条の厚みは、溶鋼2の流れに対して整流部5を固定できる厚みであればよく、実質的な寸法の規定はない。しかし、この整流部5を耐火レンガで構成するとした場合、例えば「130mm」程度の厚みとすることが考えられるが、これに限定されるものではない。
The ladle 1 is a container having a
この整流部5は、側壁面1bの周方向に沿って凸条をなす形状であれば種々の形状を採用可能であるが、本実施形態の整流部5としては、正面視が矩形板状の整流板を耐火煉瓦によって側壁面1bの周方向に沿って立設して凸条としている。また、正面視(同図(a))において、底面1aに対する整流部5がなす角度θについても、種々の角度を設定可能であるが、溶鋼2の流れに十分な旋回流を与えつつ、流れの速度を低下させないことが条件となるため、角度θは15度〜60度程度が好ましい値である。本実施形態では、側壁面1bに設置された整流部5は、底面1aに対する角度θとして、45度の角度が付けられている。
The rectifying
次に、この取鍋1およびこれを用いた取鍋精錬方法の作用・効果について説明する。
従来の取鍋では、底吹きプラグを起点として上昇する溶鋼の流れは、浴面に達すると水平方向に向きを変え、取鍋側壁にぶつかる地点で下降流となる。そのため、溶鋼の流れは、おおまかには底吹きプラグの位置と取鍋底面の中心を通る平面に平行な向きに流れることになる。
Next, the operation and effect of the ladle 1 and the ladle refining method using the ladle will be described.
In the conventional ladle, the flow of the molten steel rising from the bottom blowing plug changes its direction in the horizontal direction when it reaches the bath surface and becomes a downward flow at the point where it hits the ladle side wall. Therefore, the molten steel flows roughly in a direction parallel to a plane passing through the position of the bottom blowing plug and the center of the bottom of the ladle.
これに対し、この取鍋精錬装置1によれば、上述したように、底吹きプラグ3を底面1aの中心Oから離れた位置に設置し、この底吹きプラグ3の位置に近い側の側壁面1bに、この側壁面1bの周方向に沿って凸条に形成された整流部5を設けたので、この整流部5によって、取鍋1内部の溶鋼2の流れに水平方向の旋回成分を付与することができる。そして、この凸条をなす整流部5は、上述したような単純な形状とすることができるため、複雑な装置を用いずに取鍋1内部の溶鋼2の流れに水平方向の旋回成分を付与することができる。
On the other hand, according to the ladle refining device 1, as described above, the
本発明の効果を確認するために、数値熱流体解析(シミュレーション)により溶鋼の均一混合時間を調べた。150トンの溶鋼2のうち、底面1aの中心O付近に存在する0.45%の溶鋼2に、他の溶鋼と区別するためのマーキングを行ない、マーキングされた溶鋼2がどのように広がっていくかを調べた。なお、本シミュレーションの条件は、湯面高さを約2000mmとし、この湯面高さでの取鍋1の内径を約3800mm、底面1aでの取鍋1の内径を3400mm、整流部5の凸条の高さhを150mm、凸条の長さWを2800mm、底面1aに近い側の端部の距離dを300mmとした。シミュレーションは、まず、150トンの溶鋼2を20万個のコントロールボリュームに分割し、それぞれのコントロールボリュームにおいて、マーキングされた溶鋼2の濃度を調べた。このうち、マーキングされた溶鋼2の濃度の最小値と最大値を求め、最小値を最大値で割ったものを混合率とした。
In order to confirm the effect of the present invention, the uniform mixing time of molten steel was examined by numerical thermal fluid analysis (simulation). Of the 150 tons of
図2は、上述のようにマーキングされた溶鋼2の混合率の時間推移を示したものである。横軸は攪拌開始からの時間、縦軸は混合率を示している。なお、同図においては、底面1aに対する整流部5がなす角度θについて、θを15度、45度、および60度に設定した3通りの試験の例をあわせて示している。同図に示すように、整流部5を設置した場合には、設置しない場合に比べて、より短時間に取鍋1内部の溶鋼を均一に攪拌することができることがわかる。
なお、本発明に係る取鍋精錬装置およびこれを用いた取鍋精錬方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能なことは勿論である。
FIG. 2 shows the time transition of the mixing ratio of the
The ladle refining apparatus and the ladle refining method using the ladle refining apparatus according to the present invention are not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. It is.
例えば、上記実施形態では、一個の底吹きプラグ3を底面1aに設置した例で説明したが、これに限らず、例えば、底面1aに複数個の底吹きプラグ3を設置した取鍋1に対しても本発明を採用可能である。この場合には、複数個の底吹きプラグ3のうち、少なくとも一個を底面1aの中心Oから離れた位置に設置するとともに、この底吹きプラグ3のの位置に近い側の側壁面1bに、この側壁面1bの周方向に沿って凸条に形成された整流部5を設ければよい。
For example, in the said embodiment, although the example which installed the single
1 取鍋精錬装置
2 溶鋼
3 底吹きプラグ
4 Arガス
5 整流部
1
Claims (3)
前記底吹きプラグを前記底面の中心から離れた位置に設置するとともに、該底吹きプラグの位置に近い側の側壁面に、該側壁面の周方向に沿って凸条に形成された整流部を設けたことを特徴とする取鍋精錬装置。 A ladle refining device in which a single bottom-blown plug is installed on the circular bottom surface for ladle refining,
The bottom blowing plug is installed at a position away from the center of the bottom surface, and a rectifying part formed on the side wall surface near the position of the bottom blowing plug is formed as a ridge along the circumferential direction of the side wall surface. A ladle refining device characterized by being provided.
前記底吹きプラグの少なくとも一個を前記底面の中心から離れた位置に設置するとともに、該底吹きプラグの位置に近い側の側壁面に、該側壁面の周方向に沿って凸条に形成された整流部を設けたことを特徴とする取鍋精錬装置。 A ladle refining device in which a plurality of bottom blowing plugs are installed on a circular bottom surface for ladle refining,
At least one of the bottom blowing plugs is installed at a position away from the center of the bottom surface, and is formed on the side wall surface near the position of the bottom blowing plug in a protruding line along the circumferential direction of the side wall surface. A ladle refining device characterized by providing a rectifying unit.
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