JP2015093992A - 溶融金属の清浄化方法及び溶融金属の清浄化装置 - Google Patents
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Abstract
Description
従来、溶融金属中の不純物成分を除去する方法としては、例えば特許文献1,2に示すように、溶融金属内に不活性ガス等を吹き込む方法が提案されている。この場合、ガスを吹き込むことによって発生したガス気泡の表面に、溶融金属中の不純物成分を付着させて浮上分離させることにより、溶融金属が清浄化される。
また、特許文献2においては、気泡が発生する部分と溶融金属との間に交流電流を印加することにより、周期的に変化するピンチ力によって気泡を分断することにより、気泡の微細化を図る方法が開示されている。
さらに、非特許文献1には、鋼の連続鋳造装置において、H型タンディッシュのトンネル部に発生する溶鋼流動を利用し、気泡径の微細化を図る方法が開示されている。
また、非特許文献1に記載された方法では、溶鋼流動を確保するために適用範囲が限られており、他の設備に展開することができなかった。
この場合、電流密度が0.3A/cm2以下とされているので、前記ガスノズルと前記電極との間に大電流が流れることがなく、エネルギー消費量を抑えて生産コストを削減することができる。また、大型の電源装置が不要となり、設置コストを低く抑えることが可能となる。
この場合、前記ガスノズルの電気抵抗値が2.0×10−1Ω以上と比較的大きく設定されているので、大型の電源装置を用いることなく、前記ガスノズルと前記電極との間に印加する電圧を0.5V以上とすることができる。また、通電される電流を小さく抑えることが可能となる。ここで、ガスノズルの電気抵抗値2.0×10−1Ωは、直径10cm、長さ5cmのノズルにおける抵抗値である。
また、ガスノズルの電気抵抗値が2.0×10−1Ω以上とされているので、前記ガスノズルと前記電極との間を通電する電流を小さくすることができる。
この場合、前記ガスノズルを構成する多孔質耐火材における黒鉛の含有量が10mass%以下とされているので、ガスノズルの電気抵抗値を2.0×10−1Ω以上とすることが可能となる。
図1に示す鋼の連続鋳造設備10は、図1に示すように、取鍋11と、ロングノズル12と、タンディッシュ13と、浸漬ノズル14と、鋳型15と、を備えている。この鋼の連続鋳造設備10は、取鍋11によって転炉(図示無し)から溶鋼を移送し、ロングノズル12を介して溶鋼をタンディッシュ13に移し、このタンディッシュ13において介在物等の不純物成分を浮上分離した後、浸漬ノズル14を介して鋳型15内に溶鋼を供給し、鋳片1を連続的に鋳造する構成とされている。
この溶融金属の清浄化装置20は、溶鋼3が貯留される容器(本実施形態においては、タンディッシュ13)と、貯留された溶鋼3内にガスを吹き込むガスノズル21と、溶鋼3中に浸漬された電極22と、ガスノズル21と電極22との間に電圧を印加する電源装置23と、を備えている。
ここで、ガスノズル21の電気抵抗値が、2.0×10−1Ω以上とされている。電気抵抗を2.0×10−1Ω以上とすることで、0.3A/cm2以下の電流で0.5V以上の電圧とすることが容易となる。なお、ガスノズル21の電気抵抗値は、0.05Ω以上とされていることが好ましく、1Ω以上とされていることがさらに好ましい。
また、ガスノズル21を構成する多孔質耐火材の平均気孔径は、1μm以上120μm以下の範囲内とされている。
なお、この電源装置23は、直流電源装置であってもよいし、交流電源装置であってもよい。
電源装置23を用いて、タンディッシュ13内の溶鋼3中に浸漬した電極22とガスノズル21との間に0.5V以上の電圧を印加する。このとき、ガスノズル21と電極22との間の電流密度は0.3A/cm2以下とされている。なお、ガスノズル21と電極22との間の電流密度は、0.1A/cm2以下であることが好ましく、0.05A/cm2以下であることがさらに好ましい。
上述の式を、溶鋼3に適用して算出したガスノズル21表面における溶融金属(溶鋼3)に対する濡れ性(接触角θ)とガス気泡径dbとの関係を図4に示す。
この図4からも、ガスノズル21表面における溶鋼3に対する濡れ性が向上することで、ガス気泡30の気泡径が微細化されることが分かる。
すると、溶鋼3中に含まれる水素、窒素、非金属介在物といった不純物成分が、ガス気泡30の表面に付着したり、ガス気泡内部に吸収されたりして、ガス気泡30とともにタンディッシュ13の溶鋼3表面に浮上分離することになる。これにより、タンディッシュ13内の溶鋼3が清浄化され、高品質な鋳片が製出される。
さらに、ガスノズル21と電極22との間に大きな電流が流れることがなく、本実施形態では、ガスノズル21と電極22との間の電流密度が0.3A/cm2以下とされているので、エネルギー消費量を抑えることができ、鋳片1の生産コストの削減を図ることが可能となる。
例えば、溶鋼中の不純物成分を除去するものとして説明したが、これに限定されることはなく、他の溶融金属に適用してもよい。
また、本実施形態では、ガスノズルを、酸化物と黒鉛とを含有し、黒鉛の含有量が10mass%以下とされた多孔質耐火材で構成したものとして説明したが、これに限定されることはなく、ガスノズルと電極との間に0.5V以上の電圧を印加できるものであればよく、具体的には、電気抵抗値が2.0×10−1Ω以上とされていることが好ましい。例えば、ガスノズルの表面に酸化物等が付着することによって電気抵抗値が2.0×10−1Ω以上とされたものであってもよい。
また、浸漬ノズル上方の溶鋼をサンプリングし、ガス分析装置(LECO社製)により、トータル酸素量を測定し、清浄度を評価した。評価結果を表1に示す。
電極とガスノズルとの間に5Vの電圧を印加するとともに電流密度が0.05A/cm2以下とされた本発明例6、電極とガスノズルとの間に10Vの電圧を印加するとともに電流密度が0.05A/cm2以下とされた本発明例7においては、平均気泡径が一段と小さくなり、トータル酸素量も十分に低減されていた。
20 溶融金属の清浄化装置
21 ガスノズル
22 電極
23 電源装置
Claims (5)
- 溶融金属内にガスを吹き込み、発生したガス気泡によって前記溶融金属中の不純物成分を除去する溶融金属の清浄化方法であって、
前記溶融金属中に電極を浸漬し、この電極と前記溶融金属内に前記ガスを吹き込むガスノズルとの間に0.5V以上の電圧を印加することを特徴とする溶融金属の清浄化方法。 - 前記電極と前記ガスノズルとの間の電流密度が、0.3A/cm2以下とされていることを特徴とする請求項1に記載の溶融金属の清浄化方法。
- 前記ガスノズルの電気抵抗値が、2.0×10−1Ω以上とされていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の溶融金属の清浄化方法。
- 溶融金属内にガスを吹き込み、発生したガス気泡によって前記溶融金属中の不純物成分を除去する溶融金属の清浄化装置であって、
前記溶融金属が貯留される容器と、貯留された前記溶融金属内にガスを吹き込むガスノズルと、前記溶融金属中に浸漬された電極と、前記電極と前記ガスノズルとの間に電圧を印加する電源装置と、を有し、
前記ガスノズルの電気抵抗値が、2.0×10−1Ω以上とされており、
前記電源装置は、前記電極と前記ガスノズルとの間に0.5V以上の電圧を印加する構成とされていることを特徴とする溶融金属の清浄化装置。 - 前記ガスノズルは、酸化物と黒鉛とを含有する多孔質耐火材で構成されており、前記多孔質耐火材における黒鉛の含有量が10mass%以下とされていることを特徴とする請求項4に記載の溶融金属の清浄化装置。
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2013
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