JP2590365B2 - 溶融金属中の非金属介在物の分離除去方法 - Google Patents
溶融金属中の非金属介在物の分離除去方法Info
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- JP2590365B2 JP2590365B2 JP63107533A JP10753388A JP2590365B2 JP 2590365 B2 JP2590365 B2 JP 2590365B2 JP 63107533 A JP63107533 A JP 63107533A JP 10753388 A JP10753388 A JP 10753388A JP 2590365 B2 JP2590365 B2 JP 2590365B2
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- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、浸漬させた注入ノズルを用いて上方から溶
融金属を流入させ、重力方向下部より溶融金属を流出さ
せる容器内での溶融金属中の非金属介在物の分離除去方
法に関するものである。
融金属を流入させ、重力方向下部より溶融金属を流出さ
せる容器内での溶融金属中の非金属介在物の分離除去方
法に関するものである。
従来から溶融金属中の多くの非金属介在物が、中間容
器の流入口から流出口へ短絡する流速の大きな短い流れ
（ショートサーキットまたはショートパスと呼ばれる）
に巻き込まれて流出することが知られている。この対策
として、中間容器を大型化し、ショートサーキットの妨
げとなるような堰を多段に設けることによって、ショー
トサーキットの消滅を図り、非金属介在物の流出を防止
する手段が採られている。
器の流入口から流出口へ短絡する流速の大きな短い流れ
（ショートサーキットまたはショートパスと呼ばれる）
に巻き込まれて流出することが知られている。この対策
として、中間容器を大型化し、ショートサーキットの妨
げとなるような堰を多段に設けることによって、ショー
トサーキットの消滅を図り、非金属介在物の流出を防止
する手段が採られている。
しかしながら、堰を多段に設けても、このような効果
は十分とは言えず、浮上による分離の比較的容易な大型
の非金属介在物が流出する傾向にあった。また、中間容
器内での溶融金属の見掛けの滞留時間が短ければ（すな
わち高生産性操業を行った場合には）この浮上による分
離の比較的容易な大型の非金属介在物の流出が増大し
た。
は十分とは言えず、浮上による分離の比較的容易な大型
の非金属介在物が流出する傾向にあった。また、中間容
器内での溶融金属の見掛けの滞留時間が短ければ（すな
わち高生産性操業を行った場合には）この浮上による分
離の比較的容易な大型の非金属介在物の流出が増大し
た。
近年、容器内の溶融金属に水平回転流を与え、溶融金
属に働く遠心力と非金属介在物に働く遠心力の差を利用
して、非金属介在物を回転中心部に集中させて除去する
方法が開発された（特開昭58-22317）。
属に働く遠心力と非金属介在物に働く遠心力の差を利用
して、非金属介在物を回転中心部に集中させて除去する
方法が開発された（特開昭58-22317）。
この方法によると、溶融金属と非金属介在物に働く遠
心力の差を十分得ようとすると、高い回転数で溶融金属
を回転させる必要があり、例えば溶鋼を半径20cmの位置
で重力と同程度の遠心力を得るように回転させるとすれ
ば、70rpmの回転数を要する。このような高回転数で溶
融金属を回転させた場合、容器の耐火物の溶損による外
来性の非金属介在物を著しく増加させ、また上面からの
空気酸化量が増加する等の弊害が生じた。
心力の差を十分得ようとすると、高い回転数で溶融金属
を回転させる必要があり、例えば溶鋼を半径20cmの位置
で重力と同程度の遠心力を得るように回転させるとすれ
ば、70rpmの回転数を要する。このような高回転数で溶
融金属を回転させた場合、容器の耐火物の溶損による外
来性の非金属介在物を著しく増加させ、また上面からの
空気酸化量が増加する等の弊害が生じた。
本発明は前述のような欠点を克服し、安価でかつ効率
的な溶融金属中の非金属介在物の分離除去方法を提供し
ようとするものである。
的な溶融金属中の非金属介在物の分離除去方法を提供し
ようとするものである。
本発明は、浸漬させた注入ノズルを用いて上から溶融
金属を流入させ、重力方向下部より溶融金属を流出させ
る実質的に円筒の容器の外周より磁力を与え、水平回転
流によって非金属介在物を分離除去する方法において、
該容器内の見掛けの滞留時間ｔ（min）を下記の式
（１）とするとともに、該水平回転流の回転数ｎ（rp
m）を下記の式（２）の範囲とし、実質的に非金属介在
物を回転中心に集中させず、容器内の流れ変化による滞
留時間の増加によりショートサーキットを消滅して非金
属介在物を浮上分離させると共に外来性非金属介在物を
低減させることを特徴とする溶融金属中の非金属介在物
の分離除去方法である。
金属を流入させ、重力方向下部より溶融金属を流出させ
る実質的に円筒の容器の外周より磁力を与え、水平回転
流によって非金属介在物を分離除去する方法において、
該容器内の見掛けの滞留時間ｔ（min）を下記の式
（１）とするとともに、該水平回転流の回転数ｎ（rp
m）を下記の式（２）の範囲とし、実質的に非金属介在
物を回転中心に集中させず、容器内の流れ変化による滞
留時間の増加によりショートサーキットを消滅して非金
属介在物を浮上分離させると共に外来性非金属介在物を
低減させることを特徴とする溶融金属中の非金属介在物
の分離除去方法である。
ｔ＝V/Q≦3.0 …（１） ここで、V:容器内の溶融金属量（kg） Q:容器への溶融金属の流入、流出量（kg/min） r:実質的に円筒の実質半径（cm） すなわち、いま同時に回転している溶融金属の密度を
ρM、非金属介在物の密度をρIとすると、単位体積当り
に働く溶融金属の遠心力はρMｒω2、非金属介在物に働
く遠心力はρIｒω2であるから、相対的にρMｒω2−ρ
Iｒω2＝Δρｒω2だけ、非金属介在物は回転中心に向
かって力を受ける。Δρは、溶融金属と非金属介在物の
物性値であるから、ここでは便宜上ｒω2を求心加速度
と呼ぶ。
ρM、非金属介在物の密度をρIとすると、単位体積当り
に働く溶融金属の遠心力はρMｒω2、非金属介在物に働
く遠心力はρIｒω2であるから、相対的にρMｒω2−ρ
Iｒω2＝Δρｒω2だけ、非金属介在物は回転中心に向
かって力を受ける。Δρは、溶融金属と非金属介在物の
物性値であるから、ここでは便宜上ｒω2を求心加速度
と呼ぶ。
〔作用」 電磁力によって、溶融金属に弱い水平回転流を付与す
ることによって、浸漬させた注入ノズルによって上から
流入し重力方向下部より流出する溶融金属の重力方向の
流れ場を変化させる。この効果により、ショートサーキ
ットを消滅させることが可能となり、ショートサーキッ
トによって巻き込まれていた非金属介在物の浮上分離を
促進することが可能となる。
ることによって、浸漬させた注入ノズルによって上から
流入し重力方向下部より流出する溶融金属の重力方向の
流れ場を変化させる。この効果により、ショートサーキ
ットを消滅させることが可能となり、ショートサーキッ
トによって巻き込まれていた非金属介在物の浮上分離を
促進することが可能となる。
非金属介在物の求心加速度が重力の加速度より小さい
時には、求心力によって非金属介在物が回転中心へ集中
分離する効果がほとんど期待できない。
時には、求心力によって非金属介在物が回転中心へ集中
分離する効果がほとんど期待できない。
本発明では、このような低回転数においても、ショー
トサーキットを消滅させる効果により、非金属介在物の
浮上分離を促進することを利用したものであり、求心力
によって非金属介在物を回転中心へ集中分離することの
できるような高回転数では、むしろ耐火物の溶損や上面
からの酸化による外来性の非金属介在物を多量に生成す
るため好ましくないと考えられる。
トサーキットを消滅させる効果により、非金属介在物の
浮上分離を促進することを利用したものであり、求心力
によって非金属介在物を回転中心へ集中分離することの
できるような高回転数では、むしろ耐火物の溶損や上面
からの酸化による外来性の非金属介在物を多量に生成す
るため好ましくないと考えられる。
すなわち、溶融金属の回転流速はｒωであり、また回
転数ωの増加に伴って、回転流の乱れが大きくなること
から、外来性の非金属介在物の増加原因となる溶湯上面
の空気酸化量や耐火物の溶損量は、見掛け上ｒω2の増
加に伴って大きくなる。
転数ωの増加に伴って、回転流の乱れが大きくなること
から、外来性の非金属介在物の増加原因となる溶湯上面
の空気酸化量や耐火物の溶損量は、見掛け上ｒω2の増
加に伴って大きくなる。
第５図はこのことを説明するグラフであって、（ａ）
図は回転数ωと求心加速度ｒω2との関係を示し、
（ｂ）図は最大求心加速度と流出する非金属介在物量
（曲線Ａ）、外来性の非金属介在物量（曲線Ｂ）及び求
心力によって分離されない非金属介在物量（曲線Ｃ）と
の関係を示した。
図は回転数ωと求心加速度ｒω2との関係を示し、
（ｂ）図は最大求心加速度と流出する非金属介在物量
（曲線Ａ）、外来性の非金属介在物量（曲線Ｂ）及び求
心力によって分離されない非金属介在物量（曲線Ｃ）と
の関係を示した。
流出する非金属介在物量（曲線Ａ）は外来性の非金属
介在物量（曲線Ｂ）と分離されない非金属介在物量（曲
線Ｃ）との合計であり、最大求心加速度が適切なとき低
い値となることがわかる。
介在物量（曲線Ｂ）と分離されない非金属介在物量（曲
線Ｃ）との合計であり、最大求心加速度が適切なとき低
い値となることがわかる。
以下に本発明を具体的に説明する。
第１図は円筒状の中間容器１の周囲に回転磁場発生装
置２を配設し、注入口より重力方向下部に配設した溶融
金属に浸漬させた注入ノズル３から溶融金属５を注入
し、注入口より重力方向下部に配設した流出ノズル流出
ノズル４から排出させる中間容器を示したものである。
置２を配設し、注入口より重力方向下部に配設した溶融
金属に浸漬させた注入ノズル３から溶融金属５を注入
し、注入口より重力方向下部に配設した流出ノズル流出
ノズル４から排出させる中間容器を示したものである。
第１図に示すような中間容器において、円筒型の回転
磁場発生装置２を作動させた場合、磁場の存在する円柱
の領域にあるすべての溶融金属は円周方向に力を受け
る。この結果、容器内の溶融金属は水平回転運動を始
め、この結果、溶融金属の自由表面が放物線状になり、
重力方向にも流れが発生する。
磁場発生装置２を作動させた場合、磁場の存在する円柱
の領域にあるすべての溶融金属は円周方向に力を受け
る。この結果、容器内の溶融金属は水平回転運動を始
め、この結果、溶融金属の自由表面が放物線状になり、
重力方向にも流れが発生する。
この流れ場により、回転磁場を与えない第２図の溶融
金属の入口から出口への流れ６に比べて流入口に入った
溶融金属が第３図に示すように回転しながら水平方向に
拡がる流れ７となる。この結果、流入口から流出口に至
る流速の速いショートサーキットが消滅し、ショートサ
ーキットに巻き込まれて流出していた非金属介在物の浮
上になる分離が可能となる。
金属の入口から出口への流れ６に比べて流入口に入った
溶融金属が第３図に示すように回転しながら水平方向に
拡がる流れ７となる。この結果、流入口から流出口に至
る流速の速いショートサーキットが消滅し、ショートサ
ーキットに巻き込まれて流出していた非金属介在物の浮
上になる分離が可能となる。
従来の中間容器に設けられる堰にも、ショートサーキ
ットを消滅させる効果があると言われている。しかしな
がら、中間容器に堰を設けても、流速の速い領域と流速
の非常に遅い領域に分れ、依然として、流速の速い領域
を通る溶融金属中の非金属介在物を巻き込んで流出する
傾向にあった。
ットを消滅させる効果があると言われている。しかしな
がら、中間容器に堰を設けても、流速の速い領域と流速
の非常に遅い領域に分れ、依然として、流速の速い領域
を通る溶融金属中の非金属介在物を巻き込んで流出する
傾向にあった。
一方、電磁力によって水平回転流を付与することによ
り、流入流が両横方向に拡がり、ショートサーキットで
流入口から流出口へ至る流速の速い流れを完全に消滅さ
せることができる。
り、流入流が両横方向に拡がり、ショートサーキットで
流入口から流出口へ至る流速の速い流れを完全に消滅さ
せることができる。
この効果は、回転流によって生じる求心力が極めて小
さい30rpmという低い回転数でも十分得られる。この場
合、半径30cmのところの求心力は重力の0.3倍程度と見
積もられる。
さい30rpmという低い回転数でも十分得られる。この場
合、半径30cmのところの求心力は重力の0.3倍程度と見
積もられる。
回転流によって生じる求心力によって非金属介在物を
中央に集中させる効果が期待できる回転数、すなわち、
求心加速度が重力加速度以上の回転数、例えば、具体的
には、半径ｒ（cm）の円筒容器で、 ｒ（２πn/60）2≧980 なる条件を満足する回転数ｎ（rpm）では溶融金属と非
金属介在物の密度差によって生じる求心力によって非金
属介在物を分離する効果が期待できる。しかし余り大き
いと耐火物の溶損や上面からの空気酸化によって生成さ
れる非金属介在物量が急増するため、却って好ましくな
い。このような容器内での非金属介在物の生成は、最大
の求心加速度（最大径での求心加速度）が概ね重力加速
度以下では十分に小さい。結局第５図に示すようにトー
タルの非金属介在物の流出量がもっとも小さくなる領域
が存在することが分った。
中央に集中させる効果が期待できる回転数、すなわち、
求心加速度が重力加速度以上の回転数、例えば、具体的
には、半径ｒ（cm）の円筒容器で、 ｒ（２πn/60）2≧980 なる条件を満足する回転数ｎ（rpm）では溶融金属と非
金属介在物の密度差によって生じる求心力によって非金
属介在物を分離する効果が期待できる。しかし余り大き
いと耐火物の溶損や上面からの空気酸化によって生成さ
れる非金属介在物量が急増するため、却って好ましくな
い。このような容器内での非金属介在物の生成は、最大
の求心加速度（最大径での求心加速度）が概ね重力加速
度以下では十分に小さい。結局第５図に示すようにトー
タルの非金属介在物の流出量がもっとも小さくなる領域
が存在することが分った。
また、本発明方法で使用する回転磁場発生装置は、求
心力で非金属介在物を中央へ分離する方法に比べて低い
回転数が良いので、小さな容量で良く、設備費が極めて
小さくなるという利点がある。
心力で非金属介在物を中央へ分離する方法に比べて低い
回転数が良いので、小さな容量で良く、設備費が極めて
小さくなるという利点がある。
浴直径600mm,浴深さ300mmの円筒型の中間容器におい
て、200kg/minの溶鋼流量で実験を行った。
て、200kg/minの溶鋼流量で実験を行った。
上記条件で、回転磁場発生装置を作動させない場合と
作動させた場合での流出量の非金属介在物量を測定し
た。結果を第４図に示した。回動磁場発生回路を作動さ
せた場合の溶鋼上面は、ほぼ水平回転運動をしており、
回転数は約40rpmであった。このときの最大の求心加速
度は重力加速度の0.54倍である。磁場発生装置を作動さ
せた場合、100μｍ径以上の大型の非金属介在物の流出
量が著しく小さくなることが明らかである。一方、回転
数が70rpmのとき、すなわち最大求心加速度が重力加速
度の1.64倍のときには、40rpm時より流出割合はかえっ
て増加することがわかる。
作動させた場合での流出量の非金属介在物量を測定し
た。結果を第４図に示した。回動磁場発生回路を作動さ
せた場合の溶鋼上面は、ほぼ水平回転運動をしており、
回転数は約40rpmであった。このときの最大の求心加速
度は重力加速度の0.54倍である。磁場発生装置を作動さ
せた場合、100μｍ径以上の大型の非金属介在物の流出
量が著しく小さくなることが明らかである。一方、回転
数が70rpmのとき、すなわち最大求心加速度が重力加速
度の1.64倍のときには、40rpm時より流出割合はかえっ
て増加することがわかる。
本発明によれば、中間容器において回転電磁力によっ
て溶融金属に水平回転流を生ぜしめ、小さい回転数で非
金属介在物の浮上分離を容易に行うことができる。
て溶融金属に水平回転流を生ぜしめ、小さい回転数で非
金属介在物の浮上分離を容易に行うことができる。
第１図は本発明方法の実施に用いる装置を模式的に示す
（ａ）平面図、（ｂ）縦断面図、第２図は水平回転流の
ない場合、第３図は水平回転流を付与した場合の溶融金
属の重力方向の流れを模式的に示した容器の縦断面図、
第４図は本発明方法と従来方法による非金属介在物の流
出割合を調査した実験の結果を示す棒グラフ、第５図は
本発明の作用を説明するグラフである。 １……容器 ２……回転磁場発生装置 ３……注入ノズル ４……流出ノズル ５……溶融金属 ６……ショートサーキットの流れ ７……横方向への溶融金属の流れ
（ａ）平面図、（ｂ）縦断面図、第２図は水平回転流の
ない場合、第３図は水平回転流を付与した場合の溶融金
属の重力方向の流れを模式的に示した容器の縦断面図、
第４図は本発明方法と従来方法による非金属介在物の流
出割合を調査した実験の結果を示す棒グラフ、第５図は
本発明の作用を説明するグラフである。 １……容器 ２……回転磁場発生装置 ３……注入ノズル ４……流出ノズル ５……溶融金属 ６……ショートサーキットの流れ ７……横方向への溶融金属の流れ
フロントページの続き (72)発明者 藤井 徹也 千葉県千葉市川崎町１番地 川崎製鉄株 式会社技術研究本部内 (56)参考文献 特開 昭58−22317（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−73812（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】浸漬させた注入ノズルを用いて上から溶融
金属を流入させ、重力方向下部より溶融金属を流出させ
る実質的に円筒の容器の外周より磁力を与え、水平回転
流によって非金属介在物を分離除去する方法において、
該容器内の見掛けの滞留時間ｔ（min）を下記の式
（１）とするとともに、該水平回転流の回転数ｎ（rp
m）を下記の式（２）の範囲とし、実質的に非金属介在
物を回転中心に集中させず、容器内の流れ変化による滞
留時間の増加によりショートサーキットを消滅して非金
属介在物を浮上分離させると共に外来性非金属介在物を
低減させることを特徴とする溶融金属中の非金属介在物
の分離除去方法。 ｔ＝V/Q≦3.0 …（１） ここで、V:容器内の溶融金属量（kg） Q:容器への溶融金属の流入、流出量（kg/min） r:実質的に円筒の実質半径（cm）
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63107533A JP2590365B2 (ja) | 1988-05-02 | 1988-05-02 | 溶融金属中の非金属介在物の分離除去方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63107533A JP2590365B2 (ja) | 1988-05-02 | 1988-05-02 | 溶融金属中の非金属介在物の分離除去方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01279706A JPH01279706A (ja) | 1989-11-10 |
| JP2590365B2 true JP2590365B2 (ja) | 1997-03-12 |
Family
ID=14461602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63107533A Expired - Fee Related JP2590365B2 (ja) | 1988-05-02 | 1988-05-02 | 溶融金属中の非金属介在物の分離除去方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2590365B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102070999B1 (ko) * | 2018-06-01 | 2020-01-29 | 경북대학교 산학협력단 | 전도성 액체의 배수 시스템 및 방법 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5822317A (ja) * | 1981-07-29 | 1983-02-09 | Godo Seitetsu Kk | 溶鋼の非金属介在物除去法 |
| JPS6173812A (ja) * | 1984-09-20 | 1986-04-16 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | 清浄鋼の製造方法および装置 |
-
1988
- 1988-05-02 JP JP63107533A patent/JP2590365B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01279706A (ja) | 1989-11-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |