JP3528948B2 - 真空精錬用取鍋の蓋 - Google Patents
真空精錬用取鍋の蓋Info
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- C21C7/10—Handling in a vacuum
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
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Description
れる真空精錬にて使用する取鍋上に載置されて取鍋の開
口部を覆う蓋に関する。 【0002】溶鋼の二次精錬で用いるVOD設備は、二
次精錬中に、減圧雰囲気下の真空容器内に設置された取
鍋の内部で生じる、バブリングガス、脱炭、脱酸または
脱窒等の発泡によって、溶鋼あるいはスラグが真空容器
内へ飛散、そして堆積するのを防止し、また処理中の鋼
浴放散熱を抑制するため、取鍋に蓋を載置するのが通例
である。 【0003】 【従来の技術】この蓋は、耐火物にて形成するのが一般
的であり、「鉄鋼便覧第3版 製銑・製鋼」(発行:丸
善)の第712 頁の表13.19には、天井耐火物材として、
不焼成Mg−Crと黒鉛の組み合わせが示され、この表と対
応する図13・111 には、上吹きランスの挿入孔の構成材
が黒鉛であり、その他は不焼成Mg−Crである、耐火物の
使用区分が示されている。ここに示された取鍋蓋は、熱
伝導度が1.5 kcal/mH℃程度の断熱レンガに分類される
耐火物である不焼成Mg−Crを、挿入孔周りを除く天井の
ほぼ全域に施工したものである。 【0004】一方、取鍋蓋の製造およびメンテナンスの
費用低減を達成するため、例えば特開平6−10031 号公
報に開示の水冷構造蓋が採用されつつある。すなわち、
水冷チューブにより蓋を形成し、チューブ内に冷却水を
常時流通させることで、チューブを熱的に保護し、半永
久使用を原理的に可能としたものである。 【発明が解決しようとする課題】 【0005】しかしながら、上記鉄鋼便覧に開示の蓋を
用いた場合、取鍋蓋における、特に溶鋼面からの輻射熱
の著しい蓋中心部から径方向に半径の70〜80%までの部
分は、処理中に急激に熱せられる一方、非処理時間に冷
却される、熱サイクルを繰り返し受けるため、スポーリ
ングが発生し易く、耐火物寿命が短くなるという問題が
あった。なお、熱サイクルによるスポーリングに強い、
例えば挿入孔材質の黒鉛を天井全域に施工すれば、熱ス
ポーリング損耗は防止可能であるが、近年増加している
極低炭素域の溶製において、処理中の黒鉛溶出による脱
炭不良が発生し、しかも、上吹き酸素使用時に、取鍋の
鋼浴面と蓋との間の空間で不可避的に生じる二次燃焼に
よって、黒鉛質が溶損して耐火物寿命が短くなるという
問題が生ずる。 【0006】また、特開平6−10031 号公報に開示の水
冷構造蓋の場合には、鋼浴放散熱が、処理中は低温に保
たれる水冷チューブを介して、冷却水に殆ど全て奪われ
るため、処理中の溶鋼温度降下が著しく、処理に必要な
熱補償が増加して、処理コストが膨大になるという致命
的問題を有していた。 【0007】そこで、本発明の目的は、上述した問題を
解決し、熱サイクルによるスポーリングに対する耐久性
に優れた耐火物寿命の長い取鍋の蓋を提供するところに
ある。 【0008】 【課題を解決するための手段】本発明は、炭素含有量が
5 wt %未満の耐火物の脱炭速度と比べて 80 %以上に当る
速度で、鋼浴炭素濃度を 100 ppm 未満の極低炭素域まで
溶鋼を真空精錬するための取鍋上に載置する蓋であっ
て、炭素を5wt%以上15 wt %以下含有するMg O−C質
耐火物から成ることを特徴とする真空精錬用取鍋の蓋で
ある。 【0009】 削除 【0010】 【発明の実施の形態】図1に示すように、取鍋の蓋1
は、取鍋2上に載置されて、その開口部を覆うものであ
り、円盤の中心部に、例えば黒鉛製の円環で区画された
上吹きランスの挿入孔3を有し、この挿入孔3と外縁の
金枠4との間に耐火物を張り合わせて成る。 【0011】ここで、上記耐火物として、炭素を5wt%
以上で含有する耐火物を用いることが、蓋1に優れた耐
熱スポーリング性を付与するのに肝要である。すなわ
ち、耐火物の耐熱スポーリング性は、昇温あるいは冷却
過程での温度むらに起因すると考えられる。耐火物の熱
伝導度が上昇すると、耐火物内部での熱拡散も上昇し、
局所的な高温域あるいは低温域が生じにくくなるから、
耐熱スポーリング性を改善するには、熱伝導度が高いこ
とが有利になる。この熱伝導度は、炭素含有量により大
きく変化し、例えばMgO 質耐火物の場合、500 ℃におけ
る熱伝導度は、MgO 耐火物で5kcal/mH℃、炭素を5wt
%含むMgO-C耐火物で9kcal/mH℃、炭素を10wt%含む
MgO-C耐火物で11kcal/mH℃、炭素を15wt%含むMgO-C
耐火物で16kcal/mH℃となる。同様に、1000℃では、Mg
O 耐火物で3.5 kcal/mH℃、炭素を5wt%含むMgO-C耐
火物で6.5 kcal/mH℃、炭素を10wt%含むMgO-C耐火物
で8kcal/mH℃、炭素を13wt%含むMgO-C耐火物で16kc
al/mH℃となる。 【0012】そこで、MgO 質耐火物の炭素含有量と耐熱
スポーリング性との関係を求めるため、耐熱スポーリン
グ性の指標として耐熱衝撃温度差を調査した。ここで、
耐熱衝撃温度差とは、耐火物を常温から急激にある温度
雰囲気に曝したときに、耐火物が破損や亀裂を発生しな
い最高温度と常温との温度差を意味し、耐熱スポーリン
グ性を評価する指標となる。その結果を図2に示す。 【0013】図2から、耐熱衝撃温度差は、耐火物中の
炭素含有量5wt%を境にして急激に大きくなり、さらに
20wt%以上で一層大きくなることが明らかである。つ
まり、炭素含有量が5wt%以上、好ましくは20wt%以
上の耐火物を用いることによって、その耐火物による蓋
の耐熱スポーリング性を改善することが可能になるので
ある。 【0014】ところで、蓋を構成する耐火物の炭素含有
量を増加することは、蓋の一部が脱炭処理中に溶損した
際に、溶鋼に炭素源を供給することになるから、脱炭を
阻害する、恐れがある。そこで、炭素含有量を種々に調
整したMgO-C耐火物製のるつぼを使用して、溶鋼の脱炭
処理を行った際の、平均脱炭速度について調査した。そ
の結果を図3に示す。図3から、耐火物の炭素含有量が
10wt%までは、脱炭速度の急激な低下はなく、また実際
の脱炭処理においては脱炭速度80%までは何ら支障のな
いことから、耐火物炭素含有量が15 wt%まで使用でき
ることが判明した。 【0015】これらの結果から、蓋に供する耐火物の炭
素含有量を5wt%以上として耐熱スポーリング性を改善
し、併せて脱炭速度の低下を回避するには、炭素含有量
を15 wt%以下に制限することが、有利であることが判
った。 【0016】 削除 【0017】 削除 【0018】 削除 【0019】 削除 【0020】なお、蓋における耐火物の組立て構造とし
ては、図1に示したように、耐火物のブロックをアーチ
状に組み上げる他、ブロックに突起状加工を施しはめ合
わせ式で組み上げる方式、半径方向で複数個のリング状
の独立アーチ部とし独立アーチ部ごとに上部より吊り組
み合わせる方法等があり、耐火物の炭素含有量別の耐火
物の構造に従って形成することができる。 【0021】 【実施例】160 t/チャージの溶鋼の二次精錬に供する
VOD設備において、主に鋼浴炭素濃度0.10wt%から30
ppm までの真空脱炭処理を行った。ここで、VOD設備
内の取鍋に、図1に示した、アーチ積み構造の耐火物に
よる蓋を使用した。なお、蓋の仕様およびMgO 質耐火物
の炭素含有量は、表1に示すとおりである。それぞれの
蓋を使用して脱炭処理を行って、蓋の耐火物が脱落する
までの寿命および脱炭処理の平均脱炭時間について測定
した結果を、表1に併記する。 【0022】 【表1】 【0023】表1から、本発明に従う蓋は、比較例の蓋
に比較して、寿命が格段に延びていることがわかる。 【0024】 【発明の効果】本発明によれば、取鍋の蓋を炭素含有量
が5wt%以上15 wt %以下の耐火物で形成して耐熱スポ
ーリング性を改善したから、寿命の長く、脱炭処理に悪
影響を与えることのない取鍋蓋を提案することができ
た。
係を示す図である。 【図3】 耐火物の炭素含有量と脱炭速度との関係を示
す図である。 【符号の説明】 1 蓋 2 取鍋 3 ランス挿入孔 4 金枠 5 内周部分 6 外周部分
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 炭素含有量が5 wt %未満の耐火物の脱炭
速度と比べて 80 %以上に当る速度で、鋼浴炭素濃度を 10
0 ppm 未満の極低炭素域まで溶鋼を真空精錬するための
取鍋上に載置する蓋であって、炭素を5wt%以上15 wt
%以下含有するMg O−C質耐火物から成ることを特徴と
する真空精錬用取鍋の蓋。
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