JP2018083983A - Vacuum degassing method and vacuum degasser - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、真空脱ガス方法及び真空脱ガス装置に関する。 The present invention relates to a vacuum degassing method and a vacuum degassing apparatus.
製鉄の製鋼プロセスでは、転炉等で一次精錬処理された溶鋼の成分を調整するために、ＲＨ法や、ＤＨ−ＡＤ法、ＬＶＤ法等の各種真空脱ガス方式を用いた二次精錬処理が行われる。このうち、ＲＨ法では、真空槽内で高真空に曝した溶鋼に対してＡｒガスを投入し、溶鋼を還流・攪拌することで、主に溶鋼中のガス成分が除去される（真空脱ガス処理）。さらに、ＲＨ法では、真空脱ガス処理中の溶鋼に対して、上吹きランスから酸素ガスを吹きつけることにより、溶鋼中の炭素が除去（脱炭処理）されるため、高品質な鋼を製造することができる。 In the steelmaking process, secondary refining processes using various vacuum degassing methods such as the RH method, DH-AD method, and LVD method are used to adjust the components of the molten steel that has been subjected to the primary refining process in a converter or the like. Done. Among them, in the RH method, Ar gas is introduced into molten steel that has been exposed to high vacuum in a vacuum tank, and the molten steel is refluxed and stirred to mainly remove gas components in the molten steel (vacuum degassing). processing). Furthermore, in the RH method, carbon in the molten steel is removed (decarburized) by blowing oxygen gas from the top blowing lance against the molten steel being vacuum degassed, which produces high-quality steel. can do.
このＲＨ法では、近年、二次精錬プロセスの効率化や処理速度の向上を目的とした様々な取り組みが行われている。例えば、特許文献１には、真空脱ガス処理中の溶鋼に対して、上吹きランスから酸素と燃料ガスとを噴出させ、燃焼させることにより、溶鋼の温度上昇を図る方法が記載されている。また、特許文献２には、真空脱ガス処理中の溶鋼に対して、複数のランスから酸素を吹きつけることにより、脱炭反応を促進させる方法が開示されている。さらに、特許文献３には、酸素供給量や、圧力（真空度）等の操業条件の調整によりスプラッシュを抑えつつも脱炭速度を維持する方法が記載さえている。さらに、特許文献４には、操業条件を変更することにより、酸素吹付マッハ数を調整し、脱炭と溶鋼の昇温を達成する方法が記載されている。
In recent years, various efforts have been made in the RH method for the purpose of improving the efficiency of the secondary refining process and improving the processing speed. For example,
ところで、ＲＨ法では、溶鋼から水素や窒素等のガス成分を除去する際、真空槽中の真空度を上げることにより、脱ガス反応が促進されることが知られている。しかし、例えば５０Ｔｏｒｒ以下の高い真空度下において、特許文献１，２に記載の方法のように上吹きランス等から酸素を溶鋼に吹きつけて脱炭処理を行う場合、吹きつける酸素の体積が増大することで吹きつけ流速が増大し、浴面動圧が高まることにより、スプラッシュの発生量が増大することが問題であった。スプラッシュは、溶鋼が表面のガス流動によって飛散する現象であり、これが生じると装置の内壁面や上吹きランスへの地金が付着し、操業が困難となることがある。
By the way, in the RH method, it is known that the degassing reaction is promoted by increasing the degree of vacuum in the vacuum chamber when removing gas components such as hydrogen and nitrogen from the molten steel. However, when the decarburization treatment is performed by blowing oxygen to the molten steel from the top blowing lance or the like as in the methods described in
また、特許文献３に記載の方法では、炭素濃度、真空度及び酸素供給速度から算出される値（ａ）が所定の範囲になるように、溶鋼の炭素濃度に応じて真空度を調整している。しかし、真空度の調整だけでは、スプラッシュの発生量の低減と脱炭速度の向上とを両立させることが困難であった。
In the method described in
さらに、特許文献４に記載の方法では、脱炭速度を向上させるために、酸素供給圧力と真空度との比から計算されるマッハ数が所定値以上となるように、真空度や酸素供給圧力、酸素流量を調整している。しかし、このような方法で脱炭速度を向上させた場合、スプラッシュの発生量が増大する可能性があった。
そこで、本発明は、上記の課題に着目してなされたものであり、酸素ガス吹きつけによる脱炭反応を伴う真空脱ガス処理において、高い真空度下でスプラッシュの発生量を抑えつつも脱炭速度を高くすることが可能な真空脱ガス方法及び真空脱ガス装置を提供することを目的としている。
Furthermore, in the method described in
Therefore, the present invention has been made paying attention to the above-mentioned problem, and in the vacuum degassing process involving the decarburization reaction by blowing oxygen gas, the decarburization is performed while suppressing the generation amount of splash under a high degree of vacuum. An object of the present invention is to provide a vacuum degassing method and a vacuum degassing apparatus capable of increasing the speed.
発明者らは、上記課題の解決のために鋭意検討を行った。そして、真空脱ガス処理において、真空槽から排出される排ガスの流量及びガス成分濃度の少なくとも一方を測定し、その測定結果に基づいて真空槽内の真空度を調整すると同時に、上吹きランスの溶鋼表面からの高さを調整することで、真空度下であっても溶鋼のスプラッシュの発生量を抑えつつ、脱炭速度を高くすることが可能であることを見出した。 The inventors have intensively studied to solve the above problems. In the vacuum degassing process, at least one of the flow rate of exhaust gas discharged from the vacuum chamber and the gas component concentration is measured, and the degree of vacuum in the vacuum chamber is adjusted based on the measurement result, and at the same time, the molten steel of the top blowing lance It has been found that by adjusting the height from the surface, it is possible to increase the decarburization rate while suppressing the amount of splash of molten steel even under a vacuum level.
本発明は上記知見に基づくものであり、以下の特徴を有している。
[１] 真空脱ガス装置の減圧させた真空槽内で溶鋼を還流させ、前記真空槽内に設けられた上吹きランスから前記溶鋼に酸素を吹きつける脱炭処理を行う真空脱ガス方法において、前記真空槽から排出される排ガスの流量及び前記排ガスのガス成分濃度の少なくとも一方を測定し、前記流量及び前記ガス成分濃度の少なくとも一方に基づいて、前記上吹きランスのランス高さ及び前記真空槽の真空度を調整することを特徴とする真空脱ガス方法。
The present invention is based on the above findings and has the following characteristics.
[1] In a vacuum degassing method for performing decarburization treatment in which molten steel is refluxed in a vacuum tank of a vacuum degassing apparatus and oxygen is blown to the molten steel from an upper blowing lance provided in the vacuum tank. Measure at least one of the flow rate of the exhaust gas discharged from the vacuum chamber and the gas component concentration of the exhaust gas, and based on at least one of the flow rate and the gas component concentration, the lance height of the upper blowing lance and the vacuum chamber A vacuum degassing method characterized by adjusting the degree of vacuum.
［２］ 前記脱炭処理を行う際に、前記流量を測定し、前記流量の減少に応じて、前記ランス高さを高くし、前記真空度を高くすることを特徴とする［１］に記載の真空脱ガス方法。
［３］ 前記脱炭処理を行う際に、前記流量及び前記ガス成分濃度を測定し、前記ガス成分濃度及び前記流量から前記溶鋼の脱炭量を算出し、前記脱炭量の増加に応じて、前記ランス高さを高くし、前記真空度を高くすることを特徴とする［１］に記載の真空脱ガス方法。
[2] The method according to [1], wherein when performing the decarburization treatment, the flow rate is measured, and the lance height is increased and the degree of vacuum is increased in accordance with a decrease in the flow rate. Vacuum degassing method.
[3] When performing the decarburization treatment, the flow rate and the gas component concentration are measured, the decarburization amount of the molten steel is calculated from the gas component concentration and the flow rate, and according to the increase in the decarburization amount. The vacuum degassing method according to [1], wherein the lance height is increased and the degree of vacuum is increased.
［４］ 真空脱ガス装置の減圧させた真空槽内で溶鋼を還流させ、前記真空槽内に設けられた上吹きランスから前記溶鋼に酸素を吹きつける脱炭処理を行う真空脱ガス方法において、前記溶鋼の炭素濃度を測定し、前記炭素濃度の減少に応じて、前記上吹きランスのランス高さを高くし、前記真空槽の真空度を高くすることで、前記ランス高さ及び前記真空度を調整することを特徴とする真空脱ガス方法。 [4] In a vacuum degassing method for performing a decarburization process in which molten steel is refluxed in a vacuum tank of a vacuum degassing apparatus and oxygen is blown to the molten steel from an upper blowing lance provided in the vacuum tank. By measuring the carbon concentration of the molten steel, the lance height and the vacuum degree are increased by increasing the lance height of the top blowing lance and increasing the vacuum degree of the vacuum chamber according to the decrease in the carbon concentration. The vacuum degassing method characterized by adjusting.
［５］ 前記ランス高さを６０００ｍｍ以下の範囲で調整し、前記真空度を５Ｔｏｒｒ以上の範囲で調整することを特徴とする［１］〜［４］のいずれかひとつに記載の真空脱ガス方法。
［６］ 前記溶鋼は、Ｃｒを１０．５ｍａｓｓ％以上含むことを特徴とする［１］〜［５］のいずれかひとつに記載の真空脱ガス方法。
[5] The vacuum degassing method according to any one of [1] to [4], wherein the lance height is adjusted in a range of 6000 mm or less, and the degree of vacuum is adjusted in a range of 5 Torr or more. .
[6] The vacuum degassing method according to any one of [1] to [5], wherein the molten steel contains 10.5 mass% or more of Cr.
［７］ 減圧させた真空槽内で溶鋼を還流する真空脱ガス装置であって、前記真空槽内に設けられる上吹きランスと、前記上吹きランスから溶鋼に酸素を吹きつける脱炭処理を行う際に、前記真空槽から発生する排ガスの流量及び前記排ガスのガス成分濃度の少なくとも一方を測定する測定部と、前記流量及び前記ガス成分濃度の少なくとも一方に基づいて、前記上吹きランスのランス高さ及び前記真空槽の真空度を調整する制御部と、を備えることを特徴とする真空脱ガス装置。 [7] A vacuum degassing apparatus that recirculates molten steel in a vacuum chamber that has been depressurized, and performs an upper blowing lance provided in the vacuum chamber, and a decarburization process in which oxygen is blown from the upper blowing lance to molten steel. And measuring the at least one of the flow rate of the exhaust gas generated from the vacuum chamber and the gas component concentration of the exhaust gas, and the lance height of the upper blow lance based on at least one of the flow rate and the gas component concentration. And a controller for adjusting the degree of vacuum of the vacuum chamber.
本発明によって、真空脱ガス装置の減圧下の真空槽内を還流する溶鋼に、上吹きランスから酸素ガスを吹き込むことで脱炭処理を行う際に、スプラッシュの発生量を抑えつつ、脱炭速度を高くすることができる真空脱ガス方法及び真空脱ガス装置が提供される。 According to the present invention, when performing decarburization treatment by blowing oxygen gas from an upper blowing lance into molten steel refluxed in a vacuum tank under reduced pressure of a vacuum degassing apparatus, the decarburization speed is suppressed while suppressing the amount of splash generated. There are provided a vacuum degassing method and a vacuum degassing apparatus capable of increasing the flow rate.
以下の詳細な説明では、本発明の実施形態の完全な理解を提供するように多くの特定の細部について記載される。しかしながら、かかる特定の細部がなくても１つ以上の実施態様が実施できることは明らかであろう。他にも、図面を簡潔にするために、周知の構造及び装置が略図で示されている。 In the following detailed description, numerous specific details are set forth in order to provide a thorough understanding of embodiments of the present invention. However, it will be apparent that one or more embodiments may be practiced without such specific details. In other instances, well-known structures and devices are schematically shown in order to simplify the drawing.
＜第１の実施形態＞
［真空脱ガス装置の構成］
はじめに、図１を参照して、本発明の第１の実施形態に係る真空脱ガス装置１の構成について説明する。真空脱ガス装置１は、ＲＨ方式の脱ガス装置であり、取鍋２に収容された溶鋼３に対して脱ガスや脱炭等の精錬処理を行う。溶鋼３は、予め転炉等の精錬装置において、一次精錬処理される。
<First Embodiment>
[Configuration of vacuum degasser]
First, the configuration of the
真空脱ガス装置１は、真空槽４と、上昇側浸漬管５と、下降側浸漬管６と、ダクト７と、副原料投入管８と、上吹きランス９と、測定部１０と、制御部１１とを有する。
真空槽４は、内面に耐火物がライニングされた略円筒状の容器である。真空槽４は、鉛直方向下側の端に上昇側浸漬管５及び下降側浸漬管６が接続され、上部にダクト７及び副原料投入管８が接続される。
The
The
上昇側浸漬管５及び下降側浸漬管６は、略円筒状の形状を有し、内面及び下端側の外面に耐火物がライニングされる。また、上昇側浸漬管５は、不図示のガス供給装置から供給されるガスを内面から吹き込むように構成される。
ダクト７は、真空排気装置（不図示）に接続され、真空排気装置によって真空槽４の内部の気圧を低くすることができるように構成される。
The ascending
The duct 7 is connected to an evacuation device (not shown), and is configured so that the atmospheric pressure inside the
副原料投入管８は、不図示の複数のホッパーに接続され、各ホッパーから合金鉄や脱酸剤、造滓剤等の各種副原料が送られることで、真空槽４内の溶鋼３に副原料を投入する。
上吹きランス９は、図２に示すように、長手方向（図１，２の紙面に対する上下方向）に延在する酸素供給路９１が内部に形成され、下端にノズル９２が設けられる。ノズル９２は、ラバール型の形状を有する。また、上吹きランス９の真空槽４の外に配された上端側は、酸素供給装置（不図示）及び昇降装置（不図示）に接続される。このような構成の上吹きランス９は、酸素供給装置を介して送られる酸素ガスを、ノズル９２から真空槽４内の溶鋼３に吹きつける。また、このような構成の上吹きランス９は、昇降装置が駆動することで、長手方向に昇降可能に構成される。
The auxiliary raw
As shown in FIG. 2, the
測定部１０は、ダクト７に設けられる測定装置であり、真空槽４からの排ガスの流量［ｋｇ／ｈ］を測定する流量測定機器（不図示）と、排ガスの各ガス成分の濃度（ガス成分濃度）を測定するガス成分分析機器（不図示）とを有する。測定部１０は、ダクト７を流れる排ガスの流量及びガス成分濃度を測定し、電気的に接続される制御部１１に、排ガスの流量及びガス成分濃度の測定結果を送信する。
制御部１１は、測定部１０から取得する排ガスの流量及びガス成分濃度の測定結果に基づいて、後述する脱炭処理中に真空排気装置及び昇降装置を制御することで、真空度及びランス高さＨを制御する。制御部１１による真空度及びランス高さＨの制御方法についての詳細は、後述する。
The measuring
The
［真空脱ガス処理方法］
次に、第１の実施形態に係る真空脱ガス処理方法について説明する。まず、真空槽４を下降させ、取鍋２内に収容された溶鋼３に上昇側浸漬管５および下降側浸漬管６を浸漬させる。溶鋼３は、炭素濃度が１．０ｍａｓｓ％以下のものであればよい。溶鋼３の炭素濃度が１．０ｍａｓｓ％超となると脱炭時間が非常に長くなるため、真空脱ガス処理前に炭素濃度を１．０ｍａｓｓ％以下まで低減しておくことが望ましい。
[Vacuum degassing method]
Next, a vacuum degassing method according to the first embodiment will be described. First, the
次いで、真空槽４内の真空度を９０Ｔｏｒｒ以下（例えば、９０Ｔｏｒｒ）にし、真空槽４内の所定の高さまで溶鋼３を吸い上げることで、真空脱ガス処理を開始する。さらに、上昇側浸漬管５の内面からＡｒガスを吹き込むことにより、溶鋼３を還流させる。これにより、溶鋼３中の水素や窒素といったガス成分が除去される。真空度が高いほうが、脱ガス速度が高くなるので好ましいが、一方でスプラッシュが発生するなどして操業を阻害する可能性もある。よって、溶鋼３中の炭素濃度を見ながら、真空度を調節することが好ましい。たとえば、真空度を段階的に高くするようにして、５Ｔｏｒｒ以上６０以下とすることが好ましく、５Ｔｏｒｒ以上５０Ｔｏｒｒ以下とすることがより好ましい。真空度を６０Ｔｏｒｒ程度とすることで、高い脱ガス速度で真空脱ガス処理が行われることができ、真空度を５０Ｔｏｒｒ以下とすることでさらに高い脱ガス速度で処理を行うことができる。一方、真空度が５Ｔｏｒｒ以下になると、ガスの体積膨張が激しくなり、溶鋼３の浴面における酸素ガスの動圧が低くなる可能性があるため、真空度を５Ｔｏｒｒ以上とすることが好ましい。なお、ここで言う真空度は、絶対圧基準での真空度とする。
Next, the vacuum degree in the
また、真空脱ガス処理が開始されると、測定部１０は、ダクト７を流れる排ガスの流量及びガス成分濃度を測定する。排ガスの流量及び炭素濃度の測定は、真空脱ガス処理が行われる間、所定の時間間隔で継続して行われる。測定部１０による排ガス流量及びガス成分濃度の測定結果は、制御部１１へと送られる。そして、制御部１１は、取得した排ガス流量及びガス成分濃度の測定結果から、溶鋼３の脱炭量を算出する。具体的には、制御部１１は、排ガスの流量及びガス成分濃度から得られる排ガス中の炭素量の累積値を、溶鋼３の脱炭量として算出する。
When the vacuum degassing process is started, the measuring
そして、溶鋼３を還流させた状態で、上吹きランス９から一定の送酸量（供給量）で酸素ガスを溶鋼３に吹き込み、溶鋼３中の炭素を酸化除去する脱炭処理を行う。脱炭処理は、所定量の酸素ガスが吹き込まれるまで行われる。酸素ガスの供給量（送酸量）は、一般的なＲＨ方式の真空脱ガス装置１の場合、２０００Ｎｍ３／ｈ以上３０００Ｎｍ３／ｈ以下の範囲とすることが好ましい。送酸量を２０００Ｎｍ３／ｈ以上とすることで、十分な脱炭速度を得ることができる。一方、送酸量を３０００Ｎｍ３／ｈ以下とすることで、１０Ｔｏｒｒ程度の高い真空度においても、スプラッシュの発生を防止することができる。
And in the state which made the
また、脱炭処理では、制御部１１は、排ガスの流量及びガス成分濃度から算出される脱炭量に基づいて、ランス高さＨ及び真空槽４内の真空度を調整する。このとき、制御部１１は、脱炭量に応じて予め設けられた設定値となるように、ランス高さＨ及び真空度を調整する。
ここで、排ガス流量や成分濃度を監視する理由について述べる。
まず、排ガス流量を監視する理由について、上吹きによる脱炭反応は、反応式「２Ｃ＋Ｏ２→２ＣＯ」によって表現される。つまり、１ｍｏｌの酸素によって生じた脱炭反応からＣＯガスが２ｍｏｌ発生するため、体積が２倍となり、排ガスの流量が増加する。この排ガスの流量の増加分から脱炭速度を予測することが可能である。
In the decarburization process, the
Here, the reason for monitoring the exhaust gas flow rate and the component concentration will be described.
First, regarding the reason for monitoring the exhaust gas flow rate, the decarburization reaction by top blowing is expressed by the reaction formula “2C + O 2 → 2CO”. That is, since 2 mol of CO gas is generated from the decarburization reaction caused by 1 mol of oxygen, the volume is doubled and the flow rate of the exhaust gas is increased. It is possible to predict the decarburization speed from the increase in the flow rate of the exhaust gas.
また、処理の初期は溶鋼３のガスとの界面付近に炭素が豊富に存在するために、処理の初期は脱炭反応が急激に進行する。しかし、溶鋼３中の炭素量が減少してくると、脱炭速度は、ガス−溶鋼界面への鋼中炭素の拡散律速へと移行するために、徐々に低下することがわかっている。つまり、前述した脱炭反応量に応じた排ガスの流量（体積）の増加を考慮することで、溶鋼３中の炭素量が排ガスの流量から間接的に予測される。このため、予測した溶鋼３中の炭素量に基づいて、処理中の条件変更を行うことが可能となる。
Moreover, since carbon is abundant in the vicinity of the interface with the gas of the
次に、成分濃度を監視する理由について述べる。前述した排ガスの流量を監視することで溶鋼３中の炭素量の予測は可能である。しかし、二次燃焼が考慮されていないため、相対的評価は可能であるが、実際の炭素量とずれが生じている可能性がある。そこで、排ガス流量に加えて成分濃度を同時に監視することで、より正確に溶鋼３中の炭素量の予測ができる。脱炭によって発生したＣＯガスは酸素ガスと反応して二次燃焼（反応式「２ＣＯ＋Ｏ２→２ＣＯ２」）を引き起こす。全てのＣＯガスが二次燃焼するわけではなく、二次燃焼するＣＯガスの割合は処理条件に応じて変化する。特にランス高さが高くなると、溶鋼３の界面で発生したＣＯガスがダクト７に流れ込むまでに、ＣＯガスと酸素ガスと接触する可能性が高くなるために、二次燃焼量は増加する傾向がある。すなわち、排ガスの流量に加え、排ガス中のＣＯ量とＣＯ２量との割合を考慮することで、溶鋼３中のＣ予測精度が上がるのである。
Next, the reason for monitoring the component concentration will be described. The amount of carbon in the
処理中に何度か溶鋼中の炭素量を、溶鋼３を直接採取して測定しているが、この炭素量によって操業条件を変更することも可能である。こちらは排ガスデータを監視する場合に比べて単純で、炭素量が正確にわかるので、炭素量に基づいて容易に操業条件変更が可能である。
During the treatment, the amount of carbon in the molten steel is measured by collecting the
具体的には、制御部１１は、脱炭量が多くなる程、ランス高さＨが大きくなるように、予め設定される脱炭量に応じた条件や関数からランス高さＨの設定値を求め、求めた設定値となるように真空度を調整する。なお、ランス高さＨは、一般的なＲＨ方式の真空脱ガス装置１の場合、３５００ｍｍ以上６０００ｍｍ以下の範囲で変化させることが好ましい。ランス高さＨを３５００ｍｍ以上とすることで、上吹きランス９への地金の付着を抑えることができ、さらに酸素ガスの噴流が十分に広がった状態で溶鋼３へ到達するため、火点面積が確保され、安定した脱炭速度を得ることができる。一方、ランス高さＨを６０００ｍｍ以下とすることで、酸素ガスが確実に溶鋼３へ到達するため、脱炭速度を十分に速くすることができる。また、脱炭反応で生じるＣＯガスによって酸素ガスの溶鋼３への到達が妨げられる可能性があるが、ランス高さＨを６０００ｍｍ以下とすることで、ＣＯガスの発生量に関わらず酸素ガスを確実に溶鋼３へ到達させることができる。
Specifically, the
また、制御部１１は、脱炭量が多くなる程、真空度が高くなるように、予め設定される脱炭量に応じた条件や関数から真空度の設定値を求め、求めた設定値となるように真空度を調整する。さらに、真空度は、５Ｔｏｒｒ以上５０Ｔｏｒｒ以下の範囲で変化させることが好ましい。
なお、ランス高さＨ及び真空度の設定値を求めるための条件や関数は、ランス高さＨ及び真空度に応じたスプラッシュの発生量の実績に基づいて設定されることが好ましい。これは、スプラッシュの発生量が問題とならないようなランス高さＨ及び真空度の設定値の最適値が、真空槽４の寸法・形状や、上吹きランス９のノズル形状、送酸量といった各種条件によって異なるためである。また、ランス高さＨ及び真空度の設定値を求めるための条件や関数は、溶鋼３の脱炭処理前（あるいは真空脱ガス処理前）の炭素濃度毎に、設定されることが好ましい。この場合、脱炭処理前の炭素濃度を複数の範囲に分け、範囲毎に、ランス高さＨ及び真空度の設定値を求めるための条件や関数がそれぞれ設定される。
Moreover, the
In addition, it is preferable that the conditions and functions for obtaining the set values of the lance height H and the degree of vacuum are set based on the actual amount of splash generated according to the lance height H and the degree of vacuum. This is because the optimum values of the lance height H and the degree of vacuum so that the amount of generated splash does not become a problem are the dimensions and shape of the
上吹きランス９はラバールランスを用いる。ラバールランスは内部で圧縮したガスの膨張を利用して噴射するガスを加速させるものであり、図２に示すスロート径ｄ１、出口径ｄ２の比率に応じて、ガスの加速の度合いが変化する。スロート径ｄ１及び出口径ｄ２には加速が最大となる最適比率があるが、ＲＨ脱ガスでは高真空度で処理を行うため、その分のガス膨張を考慮すると、最適比率でなくても十分な加速が得られる。ただし、スロート径ｄ１に対するスロート径ｄ２の比率であるｄ２／ｄ１があまりに小さい場合には、噴流の加速が起こらない上に、噴流が広がらず、脱炭が生じる火点面積が減少してしまう。また、ｄ２／ｄ１があまりに大きい場合には、噴流形状が広がりすぎて噴射後にガスの速度が急激に減少する。そのため、スロート径ｄ１に対するスロート径ｄ２の比率は１．２＜ｄ２／ｄ１＜３とすることが望ましい。
A laval lance is used as the
脱炭処理では、処理時間の経過によって脱炭反応が進み、溶鋼３の炭素濃度が低下することで脱炭量が増加する。このため、第１の実施形態では、制御部１１は、脱炭処理の処理時間の経過に伴って、ランス高さＨが大きく、真空度が高くなるようにランス高さＨ及び真空度の制御を行う。
脱炭処理の後、溶鋼３が所定の成分および温度となるまで溶鋼３の還流が行われることで、真空脱ガス処理が終了する。なお、真空脱ガス処理中は、必要に応じて合金鉄や脱酸剤（金属アルミ等）といった副原料が、副原料投入管８から投入される。
In the decarburization process, the decarburization reaction proceeds with the lapse of the processing time, and the carbon concentration of the
After the decarburization process, the
＜第２の実施形態＞
［真空脱ガス装置の構成］
次に、本発明の第２の実施形態に係る真空脱ガス装置１の構成について説明する。真空脱ガス装置１は、第１の実施形態と同様に、図１に示されるものであり、真空槽４と、上昇側浸漬管５と、下降側浸漬管６と、ダクト７と、副原料投入管８と、上吹きランス９と、測定部１０と、制御部１１とを有する。
<Second Embodiment>
[Configuration of vacuum degasser]
Next, the configuration of the
真空槽４、上昇側浸漬管５、下降側浸漬管６、ダクトと、副原料投入管８及び上吹きランス９の構成は、第１の実施形態と同じである。
測定部１０は、ダクト７に設けられる測定装置であり、真空槽４からの排ガスの流量を測定する流量測定機器（不図示）を有する。測定部１０は、ダクト７を流れる排ガスの流量を測定し、電気的に接続される制御部１１に、排ガスの流量の測定結果を送信する。
制御部１１は、測定部１０から取得する排ガスの流量の測定結果に基づいて、後述する脱炭処理中に真空排気装置及び昇降装置を制御することで、真空度及びランス高さＨを制御する。制御部１１による真空度及びランス高さＨの制御方法の詳細は、後述する。
The configurations of the
The measuring
The
［真空脱ガス処理方法］
第２の実施形態に係る真空脱ガス処理方法では、まず、第１の実施形態と同様に、真空槽４を下降させ、取鍋２内に収容された溶鋼３に上昇側浸漬管５および下降側浸漬管６を浸漬させる。溶鋼３の炭素濃度については、第１の実施形態と同じである。
次いで、第１の実施形態と同様に、真空槽４内の真空度を９０Ｔｏｒｒ以下にし、真空槽４内の所定の高さまで溶鋼３を吸い上げることで、真空脱ガス処理を開始する。さらに、上昇側浸漬管５の内面からＡｒガスを吹き込むことにより、溶鋼３を還流させる。
[Vacuum degassing method]
In the vacuum degassing treatment method according to the second embodiment, first, similarly to the first embodiment, the
Next, similarly to the first embodiment, the vacuum degree in the
また、真空脱ガス処理が開始されると、測定部１０は、ダクト７を流れる排ガスの流量を測定し、測定結果を制御部１１へ送信する。排ガスの流量及びＣＯ濃度の測定は、真空脱ガス処理が行われる間、所定の時間間隔で継続して行われる。
そして、溶鋼３を還流させた状態で、上吹きランス９から一定の送酸量で酸素ガスを溶鋼３に吹き込み、溶鋼３中の炭素を酸化除去する脱炭処理を行う。脱炭処理は、第１の実施形態と同様に、所定量の酸素ガスが吹きつけられるまで行われる。送酸量は、第１の実施形態と同じである。
When the vacuum degassing process is started, the
And in the state which made the
また、脱炭処理では、制御部１１は、測定部１０から取得した排ガスの流量に基づいて、ランス高さＨ及び真空槽４内の真空度を調整する。このとき、制御部１１は、排ガスの流量に応じて予め設けられた設定値となるように、ランス高さＨ及び真空度を調整する。
具体的には、制御部１１は、排ガスの流量が小さくなる程、ランス高さＨが大きくなるように、予め設定される排ガスの流量に応じた条件や関数からランス高さＨの設定値を求め、求めた設定値となるようにランス高さＨを調整する。例えば、ランス高さＨの設定値は、排ガスの流量の複数の範囲に対して設定されてもよく、排ガスの流量の関数から求められてもよい。なお、ランス高さＨは、一般的なＲＨ方式の真空脱ガス装置１の場合、第１の実施形態と同様に、３５００ｍｍ以上６０００ｍｍ以下の範囲で変化させることが好ましい。
In the decarburization process, the
Specifically, the
また、制御部１１は、排ガスの流量が小さくなる程、真空度が高くなるように、予め設定される排ガスの流量に応じた条件や関数から真空度の設定を求め、求めた設定値となるように真空度を調整する。例えば、真空度の設定値は、排ガスの流量の複数の範囲に対して設定されてもよく、排ガスの流量の関数から求められてもよい。さらに、真空度は、第１の実施形態と同様に、５Ｔｏｒｒ以上５０Ｔｏｒｒ以下の範囲で変化させることが好ましい。
なお、ランス高さＨ及び真空度の設定値を求めるための条件や関数は、第１の実施形態と同様に、ランス高さＨ及び真空度に応じたスプラッシュの発生量の実績に基づいて、設定されることが好ましい。
Moreover, the
The conditions and functions for obtaining the set values of the lance height H and the degree of vacuum are based on the results of the amount of splash generated according to the lance height H and the degree of vacuum, as in the first embodiment. It is preferably set.
脱炭処理では、処理の経過に伴って脱炭量は増加する。このため、第２の実施形態では、制御部１１は、脱炭処理の処理時間が経過に伴って、ランス高さＨが大きく、真空度が高くなるようにランス高さＨ及び真空度の制御を行う。
脱炭処理の後、第１の実施形態と同様に、溶鋼３が所定の成分および温度となるまで溶鋼３の還流が行われることで、真空脱ガス処理が終了する。なお、真空脱ガス処理中は、必要に応じて合金鉄や脱酸剤（金属アルミ等）といった副原料が、副原料投入管８から投入される。
In the decarburization process, the decarburization amount increases with the progress of the process. For this reason, in the second embodiment, the
After the decarburization process, the vacuum degassing process is completed by refluxing the
＜第３の実施形態＞
［真空脱ガス装置の構成］
次に、本発明の第３の実施形態に係る真空脱ガス装置１の構成について説明する。真空脱ガス装置１は、図１に示す真空脱ガス装置１と略同様な構成であり、真空槽４と、上昇側浸漬管５と、下降側浸漬管６と、ダクト７と、副原料投入管８と、上吹きランス９と、制御部１１とを有する。なお、測定部１０については、設けられなくてもよい。
<Third Embodiment>
[Configuration of vacuum degasser]
Next, the configuration of the
真空槽４、上昇側浸漬管５、下降側浸漬管６、ダクトと、副原料投入管８及び上吹きランス９の構成は、第１の実施形態と同じである。
制御部１１は、作業者の入力情報、あるいは接続される図示されない上位コンピュータから取得される、溶鋼３の炭素濃度に基づいて、後述する脱炭処理中に真空排気装置及び昇降装置を制御することで、真空度及びランス高さＨを制御する。制御部１１による真空度及びランス高さＨの制御方法についての詳細は、後述する。
The configurations of the
The
［真空脱ガス処理方法］
第３の実施形態に係る真空脱ガス処理方法では、まず、第１の実施形態と同様に、真空槽４を下降させ、取鍋２内に収容された溶鋼３に上昇側浸漬管５および下降側浸漬管６を浸漬させる。溶鋼３の炭素濃度については、第１の実施形態と同じである。
次いで、第１の実施形態と同様に、真空槽４内の真空度を９０Ｔｏｒｒ以下にし、真空槽４内の所定の高さまで溶鋼３を吸い上げることで、真空脱ガス処理を開始する。さらに、上昇側浸漬管５の内面からＡｒガスを吹き込むことにより、溶鋼３を還流させる。
[Vacuum degassing method]
In the vacuum degassing method according to the third embodiment, first, as in the first embodiment, the
Next, similarly to the first embodiment, the vacuum degree in the
そして、溶鋼３を還流させた状態で、上吹きランス９から一定の送酸量で酸素ガスを溶鋼３に吹きつけ、溶鋼３中の炭素を酸化除去する脱炭処理を行う。脱炭処理は、第１の実施形態と同様に、所定量の酸素ガスが吹き込まれるまで行われる。送酸量は、第１の実施形態と同じである。
また、脱炭処理では、処理中に溶鋼３のサンプルを採取し、採取したサンプルの分析を行うことで、溶鋼３の炭素濃度を測定する。溶鋼３の炭素濃度の測定は、脱炭処理中の所定のタイミングで少なくとも１回行われる。炭素濃度の分析結果は、作業者による入力、あるいは上位コンピュータからの取得によって、制御部１１へ送られる。
さらに、脱炭処理では、制御部１１は、所得される溶鋼３の炭素濃度に基づいて、ランス高さＨ及び真空槽４内の真空度を調整する。このとき、制御部１１は、炭素濃度に応じて予め設けられた設定値となるように、ランス高さＨ及び真空度を調整する。
And in the state which made the
In the decarburization treatment, a sample of the
Further, in the decarburization process, the
具体的には、制御部１１は、溶鋼３の炭素濃度が低くなる程、ランス高さＨが大きくなるように、予め設定される炭素濃度に応じた条件や関数から設定値を求め、求めた設定値となるようにランス高さを調整する。例えば、ランス高さＨの設定値は、溶鋼３の炭素濃度の複数の範囲に対して設定されてもよく、溶鋼３の炭素濃度の関数から求められてもよい。なお、ランス高さＨは、一般的なＲＨ方式の真空脱ガス装置１の場合、第１の実施形態と同様に、３５００ｍｍ以上６０００ｍｍ以下の範囲で変化させることが好ましい。
Specifically, the
また、制御部１１は、溶鋼３の炭素濃度が小さくなる程、真空度が高くなるように、予め設定される炭素濃度に応じた条件や関数から設定値を求め、求めた設定値となるように真空度を調整する。例えば、真空度の設定値は、溶鋼３の炭素濃度の複数の範囲に対して設定されてもよく、溶鋼３の炭素濃度の関数から求められてもよい。さらに、真空度は、第１の実施形態と同様に、５Ｔｏｒｒ以上５０Ｔｏｒｒ以下の範囲で変化させることが好ましい。
なお、ランス高さＨ及び真空度の設定値を求めるための条件や関数は、第１の実施形態と同様に、ランス高さＨ及び真空度に応じたスプラッシュの発生量の実績に基づいて、設定されることが好ましい。
Moreover, the
The conditions and functions for obtaining the set values of the lance height H and the degree of vacuum are based on the results of the amount of splash generated according to the lance height H and the degree of vacuum, as in the first embodiment. It is preferably set.
脱炭処理では、処理の経過に伴って溶鋼３の炭素濃度が低下することから、排ガスの流量が小さくなる。このため、第２の実施形態では、脱炭処理の処理時間が経過に伴って、ランス高さＨが大きくなり、真空度が高くなる。
脱炭処理の後、第１の実施形態と同様に、溶鋼３が所定の成分および温度となるまで溶鋼３の還流が行われることで、真空脱ガス処理が終了する。なお、真空脱ガス処理中は、必要に応じて合金鉄や脱酸剤（金属アルミ等）といった副原料が、副原料投入管８から投入される。
In the decarburization process, the carbon concentration of the
After the decarburization process, the vacuum degassing process is completed by refluxing the
＜変形例＞
以上で、特定の実施形態を参照して本発明を説明したが、これら説明によって発明を限定することを意図するものではない。本発明の説明を参照することにより、当業者には、開示された実施形態の種々の変形例とともに本発明の別の実施形態も明らかである。従って、特許請求の範囲は、本発明の範囲及び要旨に含まれるこれらの変形例または実施形態も網羅すると解すべきである。
<Modification>
Although the present invention has been described above with reference to specific embodiments, it is not intended that the present invention be limited by these descriptions. From the description of the invention, other embodiments of the invention will be apparent to persons skilled in the art, along with various variations of the disclosed embodiments. Therefore, it is to be understood that the claims encompass these modifications and embodiments that fall within the scope and spirit of the present invention.
例えば、本発明の係る真空脱ガス方法では、上記実施形態における溶鋼３を、Ｃｒを１０．５ｍａｓｓ％以上含む高Ｃｒ鋼としてもよい。
また、上記実施形態では、真空度、ランス高さＨ及び送酸量について、好ましい範囲を示したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、真空脱ガス装置１の形状や寸法、上吹きランスの仕様、処理内容等の条件によっては、真空度、ランス高さＨ及び送酸量の少なくともいずれかは、上記の範囲を超えた値に設定されてもよい。さらに、真空度については、５０Ｔｏｒｒ以下とすることが好ましいとしたが、５０Ｔｏｒｒよりも低い真空度（例えば、９０Ｔｏｒｒ以下）に設定されてもよい。
For example, in the vacuum degassing method according to the present invention, the
Moreover, in the said embodiment, although the preferable range was shown about the degree of vacuum, the lance height H, and the amount of acid delivery, this invention is not limited to this example. For example, depending on conditions such as the shape and dimensions of the
さらに、第１の実施形態では、溶鋼３の脱炭量に応じてランス高さＨ及び真空度を調整するとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、第１の実施形態において、脱炭量の代わりに、排ガスの流量及び炭素濃度から溶鋼３の炭素濃度を算出し、算出される炭素濃度に応じて、ランス高さＨ及び真空度を調整してもよい。
さらに、第１及び第２の実施形態では、制御部１１によって、ランス高さＨ及び真空度を自動的に調整する構成としたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、作業者が測定部１０による排ガスの流量または脱炭量の測定結果を監視し、排ガスの流量または脱炭量に応じてランス高さＨ及び真空度を調整してもよい。なお、作業者の作業負荷を考慮すると、第１及び第２の実施形態のように、ランス高さＨ及び真空度を自動的に変更することが好ましい。
Furthermore, in 1st Embodiment, although the lance height H and the vacuum degree were adjusted according to the decarburization amount of the
Furthermore, in 1st and 2nd embodiment, it was set as the structure which adjusts the lance height H and a vacuum degree automatically by the
さらに、第１〜第３の実施形態では、脱炭処理の全ての期間にわたってランス高さＨ及び真空度の調整を行うとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、脱炭処理の初期（後述する脱炭速度の低下がみられない前半）には、ランス高さＨ及び真空度の調整は行わず、脱炭処理の後半においてランス高さＨ及び真空度を調整するようにしてもよい。なお、脱炭処理の前半では、積極的に真空度を上げ、ランス高さＨを高くしない方が良い。その理由は、ランス高さＨを高くすると発生したＣＯガスが燃焼する二次燃焼位置も高くなり、溶鋼の温度上昇効果が抑制されることと、経験的にも脱炭速度の上昇がわずかしか見られないためである。そのため、初期の脱炭量の上昇が収まり始めた時間帯以降において、徐々にランス高さＨと真空度を上げることが望ましい。また、脱炭処理の初期に対応する炭素濃度の範囲においては、ランス高さＨ及び真空度が一定となるように、設定値を設定してもよい。 Further, in the first to third embodiments, the lance height H and the vacuum degree are adjusted over the entire period of the decarburization process, but the present invention is not limited to such an example. For example, at the initial stage of the decarburization process (the first half in which a decrease in the decarburization speed described later is not observed), the lance height H and the vacuum degree are not adjusted, and the lance height H and the vacuum degree are adjusted in the second half of the decarburization process. May be adjusted. In the first half of the decarburization process, it is better not to increase the lance height H by positively increasing the degree of vacuum. The reason for this is that when the lance height H is increased, the secondary combustion position where the generated CO gas is combusted is also increased, and the temperature rise effect of the molten steel is suppressed. It is because it is not seen. Therefore, it is desirable to gradually increase the lance height H and the degree of vacuum after the time period when the initial increase in the amount of decarburization has started to subside. Moreover, in the range of the carbon concentration corresponding to the initial stage of the decarburization process, the set values may be set so that the lance height H and the degree of vacuum are constant.
さらに、第１及び第２の実施形態では、脱炭量または排ガスの流量に応じたランス高さＨ及び真空度の調整に加えて、実際の溶鋼３の炭素濃度を測定し、測定される炭素濃度に応じてランス高さＨ及び真空度を補正するようにしてもよい。この場合、第３の実施形態と同様に、脱炭処理中に溶鋼３のサンプルを採取し、採取したサンプルの炭素濃度を分析することで、脱炭処理中の炭素濃度が測定される。ここで、後述するように、排ガスの流量とガス成分濃度とから算出される脱炭量、及び排ガスの流量は、溶鋼３の炭素濃度の代わりに測定されるものであり、本発明ではこの脱炭量または排ガスの流量から、間接的に得られる溶鋼３の炭素濃度に応じてランス高さＨ及び真空度を制御している。脱炭量または排ガスの流量から間接的に推定される溶鋼３の炭素濃度は、実際の溶鋼３の炭素濃度に対して、様々な要因から誤差を生じる可能性がある。つまり、測定される実際の炭素濃度と、脱炭量または排ガスの流量から推定される炭素濃度とを比較し、誤差が生じた場合には、誤差が少なくなるように脱炭量または排ガスの流量を補正することで、より確実に脱炭速度を向上させ、スプラッシュを抑制することができる。
Further, in the first and second embodiments, in addition to the adjustment of the lance height H and the degree of vacuum according to the decarburization amount or the flow rate of the exhaust gas, the carbon concentration of the actual
＜実施形態の効果＞
（１）本発明の一態様に係る真空脱ガス方法は、真空脱ガス装置１の減圧させた真空槽４内で溶鋼３を還流させ、真空槽４内に設けられた上吹きランス９から溶鋼３に酸素を吹きつける脱炭処理を行う真空脱ガス方法において、真空槽４から排出される排ガスの流量及び排ガスのガス成分濃度の少なくとも一方を測定し、流量及びガス成分濃度の少なくとも一方に基づいて、上吹きランス９のランス高さＨ及び真空槽４の真空度を調整する。
<Effect of embodiment>
(1) In the vacuum degassing method according to one aspect of the present invention, the
ここで、脱炭処理では、脱炭速度を向上させる手段として、真空槽４の真空度を上げることが考えられる。しかし、真空度を上げた場合、ガス体積が膨張し、溶鋼３の浴面への吹きつけ流速が増大し、浴面動圧が上昇するためにスプラッシュの発生量が多くなる。このため、通常は、スプラッシュの発生量が問題とならない程度の一定の真空度で脱炭処理が行われている。
Here, in the decarburization process, it is conceivable to increase the degree of vacuum of the
これに対して、本発明者らは、脱炭処理が進み、溶鋼３の炭素濃度が低くなった状態では、炭素濃度が高い場合に比べて脱炭処理により生じるＣＯガス量も低くなるため、炭素濃度が高い状態に比べてスプラッシュの発生量が少なくなることを知見した。つまり、炭素濃度に応じて真空度を調整する（炭素濃度の低下に合わせて真空度を上げる）ことでスプラッシュの発生量を抑えながらも脱炭速度を向上させることができる。さらに、真空度を上げた場合にランス高さＨを高くする（炭素濃度の低下に合わせてランス高さを上げる）ことで、溶鋼３の浴面動圧が低くなるため、スプラッシュの発生をさらに抑えることができる。
In contrast, the present inventors have progressed in the decarburization process, and in a state where the carbon concentration of the
溶鋼３の炭素濃度の変化は、送酸量を一定とする条件下では、排ガスの流量やガス成分濃度であるＣＯ濃度に基づいて得ることができる。具体的には、炭素濃度の変化は、排ガスの流量の増減、または排ガスの流量及びＣＯ濃度から得られる脱炭量から間接的に得られる。排ガスの流量から炭素濃度の変動を得る場合、炭素濃度が減少すると、脱炭処理に伴い発生するＣＯガスの発生量も低くなることから、排ガスの流量の減少を炭素濃度の低下として求めることができる。また、脱炭量から炭素濃度の変動を得る場合、炭素濃度が減少すると、それに伴って脱炭量が増加することから、脱炭量の減少を炭素濃度の低下として求めることができる。つまり、上記（１）の構成によれば、脱炭処理を行う際に、スプラッシュの発生量を抑えつつも脱炭速度を向上させることができる。
The change in the carbon concentration of the
また、真空度及び送酸量を一定として脱炭処理をする場合、処理の初期では脱炭速度が上昇していくものの、処理の後半では脱炭速度の増加量が徐々に減少し、処理の末期では脱炭速度が低下する。このような脱炭処理の初期における脱炭速度の上昇は、脱炭反応や二次燃焼により溶鋼温度が上昇するにつれて反応が生じやすくなるためと考えられる。一方、後半に脱炭速度が低下する理由は、脱炭処理が進むにつれて、当然溶鋼３中の炭素の総量が減少するために、脱炭の生じる浴面近傍の炭素濃度が低下するためと考えられる。しかし、上記（１）の構成によれば、溶鋼３の炭素濃度の変化に応じて、脱炭速度が向上するように、真空度を調整することにより、脱炭処理の後半において脱炭速度を向上させることができる。
In addition, when decarburization processing is performed with the degree of vacuum and the amount of acid supplied being constant, the decarburization rate increases in the initial stage of the process, but the increase in decarburization rate gradually decreases in the latter half of the process. The decarburization rate decreases at the end. Such an increase in the decarburization rate at the initial stage of the decarburization treatment is considered to be because the reaction is likely to occur as the molten steel temperature rises due to the decarburization reaction or secondary combustion. On the other hand, the reason why the decarburization speed decreases in the latter half is considered to be that the carbon concentration in the vicinity of the bath surface where decarburization occurs because the total amount of carbon in the
（２）上記（１）の構成において、脱炭処理を行う際に、流量を測定し、流量の減少に応じて、ランス高さＨを高くし、真空度を高くする。
上記（２）の構成によれば、溶鋼３の炭素濃度に影響される排ガスの流量の変化に応じて、ランス高さＨ及び真空度を調整することで、スプラッシュの発生量を抑えつつも脱炭速度を向上させることができる。
(2) In the configuration of (1), when performing the decarburization process, the flow rate is measured, and the lance height H is increased and the degree of vacuum is increased according to the decrease in the flow rate.
According to the configuration of (2) above, the lance height H and the degree of vacuum are adjusted in accordance with the change in the flow rate of the exhaust gas affected by the carbon concentration of the
（３）上記（１）の構成において、脱炭処理を行う際に、流量及び排ガスのガス成分濃度を測定し、ガス成分濃度及び流量から溶鋼の脱炭量を算出し、脱炭量の増加に応じて、ランス高さＨを高くし、真空度を高くする。
上記（３）の構成によれば、溶鋼３の炭素濃度に影響される脱炭量の変化に応じて、ランス高さＨ及び真空度を調整することで、スプラッシュの発生量を抑えつつも脱炭速度を向上させることができる。
(3) In the configuration of (1) above, when performing the decarburization process, the flow rate and the gas component concentration of the exhaust gas are measured, the decarburization amount of the molten steel is calculated from the gas component concentration and the flow rate, and the decarburization amount increases. Accordingly, the lance height H is increased and the degree of vacuum is increased.
According to the configuration of (3) above, the lance height H and the degree of vacuum are adjusted in accordance with the change in the decarburization amount affected by the carbon concentration of the
（４）本発明の一態様に係る真空脱ガス方法は、真空脱ガス装置１の減圧させた真空槽４内で溶鋼３を還流させ、真空槽４内に設けられた上吹きランス９から溶鋼３に酸素を吹きつける脱炭処理を行う真空脱ガス方法において、溶鋼の炭素濃度を測定し、炭素濃度の減少に応じて、上吹きランスのランス高さを高くし、真空槽の真空度を高くすることで、ランス高さ及び真空度を調整する。
(4) In the vacuum degassing method according to one aspect of the present invention, the
上記（４）の構成によれば、溶鋼３の炭素濃度の変化に応じて、ランス高さＨ及び真空度を調整することで、スプラッシュの発生量を抑えつつも脱炭速度を向上させることができる。なお、上記（４）の構成では、上記（１）〜（３）の構成のように排ガスを用いて炭素濃度の変化を検知する方法に比べ、分析に時間を要するため、最適な効果が得られるランス高さ及び真空度にリアルタイムで制御することが難しい。
According to the configuration of (4) above, by adjusting the lance height H and the degree of vacuum according to the change in the carbon concentration of the
（５）上記（１）〜（４）のいずれかの構成において、ランス高さＨを６０００ｍｍ以下の範囲で調整し、真空度を５Ｔｏｒｒ以上の範囲で調整する。
上記（５）の構成によれば、一般的に用いられるＲＨ方式の真空脱ガス装置１に適用することができる。また、ランス高さＨが６０００ｍｍ以下の条件で、真空度を５Ｔｏｒｒ以上とすることで、酸素が十分に減速した後に浴面に衝突するようになるため、スプラッシュの発生をより抑制することができる。
(5) In any configuration of the above (1) to (4), the lance height H is adjusted in a range of 6000 mm or less, and the degree of vacuum is adjusted in a range of 5 Torr or more.
According to the configuration of (5), it can be applied to a generally used RH
（６）上記（１）〜（５）のいずれかの構成において、溶鋼３は、Ｃｒを１０．５ｍａｓｓ％以上含む。
ここで、ステンレスに代表されるような、Ｃｒ濃度が１０．５ｍａｓｓ％以上と高い溶鋼を用いて脱炭処理する場合、真空度が高いほど脱Ｃｒに比べて脱Ｃが促進されることがわかっていることから、高い真空度で脱炭処理されることが好ましい。つまり、溶鋼のＣｒ濃度が高い場合、送酸量を一定とした条件においても、真空度が脱炭速度に影響を与えることとなる。これに対して、特許文献３，４に記載の脱炭処理では、酸素供給量低減や真空度上昇等の調整が伴うものであり、いずれかのパラメータは脱炭速度が減少する方向へ調整される。このため、特許文献３，４に記載の技術では、脱炭速度の向上が認められるものの、大幅な向上は見込められなかった。また、特許文献３，４に記載の技術は、高真空化で脱炭が促進される鋼種に対し、高真空化というアクションをとったものではない。一方、上記（６）の構成によれば、Ｃｒ濃度の高い溶鋼を脱炭処理する際においても、高い真空度で且つ高い脱炭速度で脱炭処理をすることができる。
(6) In any one of the constitutions (1) to (5), the
Here, when decarburizing using a molten steel having a high Cr concentration of 10.5 mass% or more as represented by stainless steel, it is understood that the higher the degree of vacuum, the more the de-C is promoted compared to de-Cr. Therefore, it is preferable that the decarburization treatment is performed at a high degree of vacuum. That is, when the Cr concentration of the molten steel is high, the degree of vacuum affects the decarburization rate even under the condition where the amount of acid supplied is constant. On the other hand, in the decarburization processes described in
（７）本発明の一態様に係る真空脱ガス装置１は、減圧させた真空槽４内で溶鋼３を還流する真空脱ガス装置１であって、真空槽４内に設けられる上吹きランス９と、上吹きランス９から溶鋼３に酸素を吹きつける脱炭処理を行う際に、真空槽４から発生する排ガスの流量及び排ガスのガス成分濃度の少なくとも一方を測定する測定部１０と、流量及びガス成分濃度の少なくとも一方に基づいて、上吹きランス９のランス高さＨ及び真空槽４の真空度を調整する制御部１１と、を備える。
上記（７）の構成によれば、上記（１）の構成と同様な効果を得ることができる。
(7) A
According to the configuration of (7) above, the same effect as the configuration of (1) can be obtained.
次に、本発明者らが実施した実施例について説明する。実施例では、第１〜第３の実施形態と同様な真空脱ガス装置１を用いて、溶鋼３に対して脱炭処理を含む真空脱ガス処理を施した。真空脱ガス処理を行う前の溶鋼３の炭素濃度は、０．５ｍａｓｓ％程度とした。上吹きランス９には、スロート径ｄ１が３０ｍｍ、出口径ｄ２が６０ｍｍのものを用いた。送酸量は、１９００Ｎｍ３／ｈで一定とした。また、いずれの条件においても、脱炭処理開始時の初期条件は、真空度が９０Ｔｏｒｒ、ランス高さＨが５０００ｍｍとした。さらに、脱炭処理を行う時間は４８分とし、１０分おきに溶鋼３のサンプルを採取し、サンプルの炭素濃度を測定した。
Next, examples implemented by the present inventors will be described. In the examples, the vacuum degassing process including the decarburization process was performed on the
表１に真空度及びランス高さの条件、並びに後述する真空脱ガス処理を通しての総脱炭量及び評価について示す。表１に示すように、実施例では、条件１〜条件４の４条件で真空脱ガス処理を行った。
Table 1 shows the conditions of the degree of vacuum and the lance height, and the total decarburization amount and evaluation through the vacuum degassing process described later. As shown in Table 1, in the examples, the vacuum degassing treatment was performed under four conditions of
条件１は、脱炭処理中の真空度及びランス高さＨを一定とした比較例である。
条件２は、ランス高さＨ及び真空度を溶鋼３の炭素濃度に応じて変化させた条件であり、ランス高さＨ及び真空度を制御する監視パラメータとして、上記の第２の実施形態と同様に排ガスの流量を用いた。条件２では、排ガスの流量をリアルタイムで測定し、その測定結果に応じてランス高さＨ及び真空度を調整した。
条件３は、ランス高さＨ及び真空度を溶鋼３の炭素濃度に応じて変化させた条件であり、ランス高さＨ及び真空度を制御する監視パラメータとして、上記の第１の実施形態と同様に測定された排ガスの流量及びＣＯ濃度から求められる溶鋼３の脱炭量を用いた。条件３では、測定される排ガスの流量及びＣＯ濃度から脱炭量をリアルタイムで算出し、その算出結果に応じてランス高さＨ及び真空度を調整した。
条件４は、ランス高さＨ及び真空度を溶鋼３の炭素濃度に応じて変化させた条件であり、ランス高さＨ及び真空度を制御する監視パラメータとして、上記第３の実施形態と同様に、処理中に採取された溶鋼３のサンプルを分析して得られた溶鋼３の炭素濃度を用いた。条件４では、１０分おきに採取されるサンプルの炭素濃度の分析結果に応じて、ランス高さＨ及び真空度を調整した。
また、条件２〜条件４におけるランス高さＨ及び真空度は、予めランス高さＨと真空度とを各々変更して操業した実績から、各条件での設備への地金の付着の有無を確認し、炭素濃度に応じて地金の付着が生じる直前の条件を最適条件として用いた。
図３に、条件２で用いた排ガスの流量に対する、ランス高さＨ及び真空度の条件をそれぞれ示す。図３に示すように、ランス高さＨは、排ガスの流量に対して、線形に変動するように調整を行った。また、真空度は、排ガスの流量に対して、段階的に変動するように調整を行った。
In addition, the lance height H and the degree of vacuum in the
FIG. 3 shows the conditions of the lance height H and the degree of vacuum with respect to the flow rate of the exhaust gas used in
図４に、条件４で用いた排ガスの流量に対する、ランス高さＨ及び真空度の条件をそれぞれ示す。図４に示すように、ランス高さＨは、溶鋼３の炭素濃度に対して、線形に変動するように調整を行った。また、真空度は、溶鋼３の炭素濃度に対して、段階的に変動するように調整を行った。
なお、条件３のランス高さＨ及び真空度についても、排ガスの流量及びＣＯ濃度から求められる溶鋼３の脱炭量を監視パラメータとして、条件２と同様な制御を行った。条件２における排ガスの流量は、溶鋼３の炭素濃度に相当するものである。このため、条件３では、溶鋼３の脱炭量が増加するにしたがって、図３の排ガスの流量に対するランス高さＨ及び真空度の変化と同じように、ランス高さＨ及び真空度を制御した。
FIG. 4 shows the conditions of the lance height H and the degree of vacuum with respect to the flow rate of the exhaust gas used in
The lance height H and the degree of vacuum in
実施例の結果として、条件１〜４における、脱炭処理時間に対する排ガスの流量を図５に示す。条件１では、脱炭処理の後半において、排ガスの流量低下がみられることから、脱炭速度の低下が確認された。一方、条件２〜４では、脱炭処理の後半においても排ガスの流量が増加し、脱炭速度が向上することが確認された。また、表１に示すように、脱炭処理における総脱炭量は、条件１に比べ、条件２が約１８％上昇し、条件３が約２１％上昇し、条件４が約１４％上昇することが確認できた。なお、条件４では、直接測定される溶鋼３の炭素濃度を参考したにも関わらず、条件２，３に比べて脱炭量がわずかに劣位になった。この理由は、サンプルの分析に数分程度の時間がかかることから、条件２，３に比べて、ランス高さＨ及び真空度の変更に遅れが生じたためと考えられる。
FIG. 5 shows the exhaust gas flow rate relative to the decarburization processing time in the
以上の結果より、本発明を適用することにより、脱炭速度が向上し、操業能率が向上することが確認された。また、実施例での条件では、スプラッシュによる地金付着も問題とならないことから、本発明によればスプラッシュの発生量を抑えつつも脱炭速度を向上させることができることが確認された。 From the above results, it was confirmed that by applying the present invention, the decarburization speed was improved and the operation efficiency was improved. Moreover, under the conditions in the example, since the adhesion of the metal due to the splash does not become a problem, it was confirmed that according to the present invention, the decarburization speed can be improved while suppressing the generation amount of the splash.
また、実施例のように排ガスの流量、脱炭量及び炭素濃度のいずれかを基準の監視パラメータとする場合、これらの監視パラメータは、溶鋼３の鋼種が同じであれば、処理時間に対して同じような変化曲線を描くことを確認した。つまり、例えば排ガス量と適正なランス高さＨとの相関、及び排ガス量と適正な真空度との相関を予め求めておくことで、操業中は排ガスの変化に応じて自動でランス高さＨ及び真空度を制御するように設備化できることが確認された。なお、実施例で用いた設備では、ランス高さＨは滑らかに上昇させることができたが、真空度は装置の性質上、段階的にしか上昇させることができなかったため、図４のように段階的に変化させるものとした。しかし、設備的に真空度も滑らかに調整可能であれば、ランス高さＨと同様に排ガスの流量に対して直線的に変化させてもよい。
In addition, when any one of the flow rate of exhaust gas, the amount of decarburization, and the carbon concentration is used as a reference monitoring parameter as in the embodiment, these monitoring parameters are equal to the processing time if the steel type of the
実施例で定めた条件はあくまで一例であり、例えば図３，４に示した関係図や、監視パラメータを変更すれば当然処理効率は変化する。しかし、それらすべての条件を網羅することは不可能であることから、操業データを基にランス高さと真空度を変更する手法であれば、いかなる方法でも本発明の範囲に属すると考える。 The conditions defined in the embodiments are merely examples. For example, if the relationship diagram shown in FIGS. 3 and 4 and the monitoring parameters are changed, the processing efficiency naturally changes. However, since it is impossible to cover all these conditions, any method that changes the lance height and the degree of vacuum based on operation data is considered to be within the scope of the present invention.
１ 真空脱ガス装置
２ 取鍋
３ 溶鋼
４ 真空槽
５ 上昇側浸漬管
６ 下降側浸漬管
７ ダクト
８ 副原料投入管
９ 上吹きランス
９１ 酸素供給路
９２ ノズル
１０ 測定部
１１ 制御部
Ｈ ランス高さ
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記真空槽から排出される排ガスの流量及び前記排ガスのガス成分濃度の少なくとも一方を測定し、
前記流量及び前記ガス成分濃度の少なくとも一方に基づいて、前記上吹きランスのランス高さ及び前記真空槽の真空度を調整することを特徴とする真空脱ガス方法。 In a vacuum degassing method for performing decarburization treatment by refluxing molten steel in a vacuum tank of a vacuum degassing apparatus and blowing oxygen to the molten steel from an upper blowing lance provided in the vacuum tank,
Measure at least one of the flow rate of exhaust gas discharged from the vacuum chamber and the gas component concentration of the exhaust gas,
A vacuum degassing method comprising adjusting a lance height of the upper blowing lance and a vacuum degree of the vacuum chamber based on at least one of the flow rate and the gas component concentration.
前記流量を測定し、
前記流量の減少に応じて、前記ランス高さを高くし、前記真空度を高くすることを特徴とする請求項１に記載の真空脱ガス方法。 When performing the decarburization process,
Measuring the flow rate,
2. The vacuum degassing method according to claim 1, wherein the lance height is increased and the degree of vacuum is increased in accordance with the decrease in the flow rate.
前記流量及び前記ガス成分濃度を測定し、
前記ガス成分濃度及び前記流量から前記溶鋼の脱炭量を算出し、
前記脱炭量の増加に応じて、前記ランス高さを高くし、前記真空度を高くすることを特徴とする請求項１に記載の真空脱ガス方法。 When performing the decarburization process,
Measuring the flow rate and the gas component concentration;
Calculate the decarburization amount of the molten steel from the gas component concentration and the flow rate,
The vacuum degassing method according to claim 1, wherein the lance height is increased and the degree of vacuum is increased in accordance with an increase in the decarburization amount.
前記溶鋼の炭素濃度を測定し、
前記炭素濃度の減少に応じて、前記上吹きランスのランス高さを高くし、前記真空槽の真空度を高くすることで、前記ランス高さ及び前記真空度を調整することを特徴とする真空脱ガス方法。 In a vacuum degassing method for performing decarburization treatment by refluxing molten steel in a vacuum tank of a vacuum degassing apparatus and blowing oxygen to the molten steel from an upper blowing lance provided in the vacuum tank,
Measuring the carbon concentration of the molten steel,
The lance height and the vacuum degree are adjusted by increasing the lance height of the upper blow lance and increasing the vacuum degree of the vacuum chamber according to the decrease in the carbon concentration. Degassing method.
前記真空度を５Ｔｏｒｒ以上の範囲で調整することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の真空脱ガス方法。 The lance height is adjusted within a range of 6000 mm or less,
The vacuum degassing method according to any one of claims 1 to 4, wherein the degree of vacuum is adjusted in a range of 5 Torr or more.
前記真空槽内に設けられる上吹きランスと、
前記上吹きランスから溶鋼に酸素を吹きつける脱炭処理を行う際に、前記真空槽から発生する排ガスの流量及び前記排ガスのガス成分濃度の少なくとも一方を測定する測定部と、
前記流量及び前記ガス成分濃度の少なくとも一方に基づいて、前記上吹きランスのランス高さ及び前記真空槽の真空度を調整する制御部と、
を備えることを特徴とする真空脱ガス装置。 A vacuum degassing device for refluxing molten steel in a vacuum chamber that has been decompressed,
An upper blowing lance provided in the vacuum chamber;
A measurement unit that measures at least one of a flow rate of exhaust gas generated from the vacuum chamber and a gas component concentration of the exhaust gas when performing decarburization treatment of blowing oxygen from the top blowing lance to molten steel;
Based on at least one of the flow rate and the gas component concentration, a controller that adjusts the lance height of the upper blowing lance and the vacuum degree of the vacuum chamber;
A vacuum degassing apparatus comprising:
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