JP4003133B2 - Apparatus and method for charging additive into molten steel - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、取鍋中の溶鋼中に快削元素を含有する粒状の添加剤を投入・溶解させて快削鋼を製造する添加剤の溶鋼への投入装置及びその投入方法に関し、更に詳しくはホッパーに一時的に貯留される鉛(Pb)粒などの粒状の添加剤をロータリーバルブを介して取鍋中の溶鋼に投入して快削鋼を製造するための溶鋼への添加剤の投入装置及びその添加剤の投入方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
鋼材の被削性向上を目的として、イオウ(S)、カルシウム(Ca)、鉛(Pb)、ビスマス(Bi)などの元素(快削元素)を添加した快削鋼が広く用いられている。これら快削元素の中でも特にPb、Biは母材中に均一に分布することで切屑破砕性等が向上する上、母材強度への影響が少ないことから、Pb、Biを添加した鋼材は広範囲の用途に用いられている。
【0003】
溶鋼中への快削元素の投入は、快削元素からなる、又は快削元素を含有する添加剤を用いて行われるものであり、鋼材にこのような添加剤を投入・添加する方法としては、例えばCAS法(Composition Adjusting Process by Sealed Argon Bubbling)が用いられている。図3はCAS法により添加剤としてPb粒を投入するための投入装置の概略を示した模式図である。図に示されるように投入装置は、Pb粒を貯留するためのものであってその底部に開閉可能なゲート2を備えるPbホッパー1と、このPbホッパー1の下方に配設され、Pbホッパー1から供給されるPb粒24を一時的に貯留する秤量ホッパー3と、この秤量ホッパー3の底部に配設される開閉弁51と、この開閉弁51の開閉を操作する動力源であるエアシリンダー50と、この開閉弁51の排出側に配設され、中心線23を中心に例えば矢印bの方向に回転可能に構成される旋回シュート15と、この旋回シュート15の先端に接続される浸漬管16とを備える。
【0004】
そして、Pbホッパー1からPb粒24がゲート2を通じて秤量ホッパー3に供給され、その後、Pbホッパー3の底部の開閉弁51、旋回シュート15、浸漬管16を通じて溶鋼中に投入される。この際、秤量ホッパー3の底部に配設される開閉弁51の開閉を繰り返すことにより、所定の単位時間当たりの投入量(以下、投入速度と記す)で投入すると共に浸漬管16の先端を溶鋼中に浸して投入することにより溶鋼19の表面に浮遊するスラグ22をカットして露出する裸湯に直接Pb粒が投入されるようにする。さらに、投入操作中は旋回シュート15を回転させること、及び取鍋17の底部に設けられるポーラスプラグ18からArガスを吹き込んでその気泡20により溶鋼19を撹拌し、投入されたPbの濃度が均一となるようにするものである。
【0005】
このような構成によれば、簡単な設備でPb粒を投入することができるため、低い製造コストで鉛快削鋼を製造することができるという利点を有する。しかしながらPbは比重が大きく、かつ溶鋼中への溶解度が低いことから、溶鋼中に溶解・拡散せずに残ったPbが沈降・凝集し、大きなPb粒を形成すると、これが鋳造時に鋳片、鋼塊中に混入して不良品となる。これを防止するために取鍋17の底の近傍の溶鋼は投入後に抜取り孔21より抜き取る必要があり、その分だけ歩留りが低下する。
【0006】
本発明者らは、安価なPb粒を添加剤として投入する方法で製造される鉛快削鋼の歩留りの向上を図るべく研究を行った結果、ある程度の大きさのPb粒を添加剤として用いたとしても、Pb粒の投入速度を低速かつ一定に維持することでPb快削鋼の歩留りを向上させることができることを知見したものである。しかしながら、前述のエアシリンダーと開閉ゲートとを組み合わせた構成では、Pbの投入速度は開閉ゲートの開閉周期により調整されるが、低速かつ一定に維持するための微調整は困難なため、その結果歩留りにばらつきが生じることになる。また、上記開閉ゲートを用いる構成では、Pb粒がゲートにより潰され、結合して巨大なPb粒となって溶鋼に投入されるという問題点もある。
【0007】
鉛快削鋼の製造コストを増加させずに歩留りの向上を図る方法としては、例えば、市販の粒径1〜5μm程度の亜酸化Pbを粒径0.5〜5.0mmの大きさの顆粒状に固めたものを添加剤として用い、溶鋼が入れられた取鍋の底部に設けられるポーラスプラグからArガスを吹き込み、このArガスの気泡により溶鋼表面のスラグが押しのけられて現れた裸湯に、Pbホッパーに貯留された前記顆粒状の亜酸化Pbに炭酸カルシウムを2〜8重量%の範囲で混合した混合粉をPbシュートから自然落下方式により投入する方法が提案されている(特許文献1参照)。
【0008】
この方法によれば、顆粒状の亜酸化Pbに炭酸カルシウムを混合することによりPbの溶鋼中への均一溶解を促進して歩留りの向上を図ることができ、また、従来より用いられる自然落下方式の簡易な投入設備をそのまま用いてPb快削鋼を製造することができるため、製造コストの増加を抑制することができる。しかしながら、自然落下方式ではPbの投入速度を一定にすることが困難で、歩留りを安定させることが困難である。また、炭酸カルシウムは含有量を増加させると母材に悪影響を与えることも懸念される。
【0009】
他方、添加剤として粒状のPbを用いない方法としては、ワイヤーフィーダ法やパウダーインジェクション法などがある。ワイヤーフィーダ法は、シース管内にPb粉末を充填したワイヤーを溶鋼中に所定速度で投入・添加することによりPbを投入するという方法である。また、パウダーインジェクション法は、例えばPbO粉末にキャリアとしてCaOを混合した混合粉をキャリアガスにより溶鋼内に吹き込むことで溶鋼にPbを投入・添加するという方法である(ワイヤーフィーダ法やパウダーインジェクション法の詳細については非特許文献1参照)。しかしながら、これら非特許文献1に記載の方法では、歩留りの向上を図ることができるものの、前記の方法及び構成に比較して高価なPb粉末やPbO粉末を使うため製造コストが大幅に上昇する。
【0010】
このため、快削鋼などの製造コストの上昇を抑制しつつ、溶鋼への均一な投入並びに歩留りの安定的向上を図ることができる溶鋼への添加剤の投入装置が望まれていた。
【0011】
【特許文献1】
特開2000−178632号公報
【非特許文献1】
梶岡博幸 鉄鋼技術の流れ2 取鍋精錬法 地人書館
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、特に溶鋼への快削元素の添加剤として安価なPb粒などを用い、均質な組成の快削鋼が得られると同時に製造コストを上昇させることなく歩留りの向上及び安定を図ることができるPb粒からなる添加剤の投入装置及び投入方法を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するため、請求項1に係る発明は、取鍋中の溶鋼へ投入される添加剤の投入装置であって、溶鋼への溶解度が低く、溶鋼より比重が重い元素を含む粒状添加剤が貯留されるホッパーと、該ホッパーに一時的に貯留された添加剤を送り出すロータリーバルブと、該ロータリーバルブの下方に配設され、ロータリーバルブから送り出された添加剤の経路の開閉を切替可能なバタフライ弁とを備え、前記ロータリーバルブのロータの羽根の先端とロータを収納するケーシングの内面との隙間を前記添加剤の粒径の2〜10倍としたことを要旨とするものである。
【0014】
かかる構成によれば、例えば快削元素としてPbのような溶鋼への溶解度が低く比重が大きい元素を含む粒状の添加剤が秤量ホッパー内に一時的に貯留された状態で、ロータリーバルブのロータの回転速度を調整してバタフライ弁を開放すると、粒状の添加剤は投入速度が低速かつ一定に維持されて取鍋中の溶鋼へ投入される。ここでロータリーバルブのロータの羽根の先端とケーシング内面の隙間が添加剤の粒径の2〜10倍程度とされていることから、この隙間から添加剤が不用意に流出することを防止して一定の投入速度での添加剤の投入を達成すると共に、添加剤が不用意にロータとケーシングの内面に噛み込まれて巨大な添加剤の粒を生成することを防止する。
【0015】
この場合において、請求項2に記載のように、前記添加剤が、Pb、Bi及びその化合物であれば、快削鋼としての均質性は良好なものとなり、市販の安価な添加剤をそのまま用いることができるため、製造コストの低廉化も図れる。
【0016】
また、請求項3に記載のように、前記バタフライ弁は、その内部に添加剤の経路と直角方向に架設される弁軸と、該弁軸に一体に固着されて弁軸の軸線を中心に回転可能な弁体とを備え、該弁体は弁軸を中心に回転することにより下方に向かって開放する部分を有し、前記ロータリーバルブから前記バタフライ弁に至る添加剤の経路は略垂直に立設される管路により構成され、前記管路内部のうち、前記バタフライ弁の弁体が下方に向かって開放しない部分を含む一側の上方には、管路の断面の一部を閉塞する閉塞部材が配設されてなり、該閉塞部材の上面は閉塞されない一側に向かって下降する傾斜面が形成されておれば、バタフライ弁が閉じている状態においては、ロータリーバルブから送り出された、あるいはロータリーバルブのロータの羽根の先端とケーシング内面との隙間から流出した添加剤は、バタフライ弁の弁体の下方に向かって回転する一側に偏らせて堆積させることができ、このため添加剤が弁体上に堆積した場合であっても、小さい力で弁体を操作できる。
【0017】
更に請求項4に記載の発明は、取鍋中の溶鋼への添加剤の投入方法であって、取鍋中の溶鋼に溶鋼への溶解度が低く、溶鋼より比重が重い元素を含む粒状添加剤を投入するに際し、ホッパーに一時的に貯留される粒状の添加剤をロータの羽根の先端とロータを収納するケーシングの内面との間に形成される隙間が添加剤の粒径の2〜10倍のロータリーバルブのロータを回転させて送り出し、ロータリーバルブの下方に設けられるバタフライ弁を開放して取鍋中の溶鋼に投入するようにしたことを要旨とするものである。
【0018】
これに本発明の目的は達成されるものであるが、添加剤を投入する際においてロータリーバルブを回転させて添加剤を投入するときに、添加剤の投入速度を小さくすることができる。そして溶鋼に添加剤を投入するときに旋回シュートを回転させると共に不活性ガスを吹き込んで溶鋼を撹拌するようにすれば、溶鋼に対する溶解性の低い添加剤であっても均一に溶解させることができ、また、添加剤はバタフライ弁の下方に開放する一側に偏って落下堆積するため、バタフライ弁を開放するときに小さい力で開放することができ、安定した溶鋼への添加剤の投入が行われることになる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。本発明者らは、添加剤として安価なPb粒を用い、投入速度を低速かつ一定に維持する構成としてロータリーバルブを適用することについて研究を行った結果、ロータリーバルブのロータの羽根の先端とケーシング内面との隙間(以下、ケーシングの隙間と記す)を使用するPb粒径に合わせて最適化を図ると共に、Pb粒の漏出防止のための構成を付加することにより、安価で歩留りの安定的向上を図ることができる投入装置及び投入方法を発明したものである。なお、従来の構成と同一の部分については同一の符号を付して用いる。
【0020】
図1は本発明の一実施の形態に係るPb粒からなる添加剤の投入装置の構成を示した模式図である。なお図1は模式図であり、各部の寸法は現実の寸法の比率を示すものではない。図1に示すように本実施の形態に係る添加剤の投入装置は、Pb粒24を貯留するためのものであって底部に開閉ゲート2を備えるPbホッパー1と、このPbホッパー1の下方に配設され、Pbホッパー1からPb粒24の供給を受けて一時的に貯留する秤量ホッパー3と、秤量ホッパー3に一時的に貯留されるPb粒24を所定の投入速度で送り出すためのロータリーバルブ8と、ロータリーバルブ8の吐出管7側に接続され、Pb粒24の経路を断続するバタフライ弁11と、バタフライ弁11を通過したPb粒24を浸漬管16に導くための経路であって、その上端がバタフライ弁11の下端側に配設され、下端が円運動をするように回転可能に構成される旋回シュート15と、旋回シュート15の下端側に接続される浸漬管16とを備える。また、ロータリーバルブ8とバタフライ弁11との間の管路9には、経路の一部を閉塞する閉塞部材10が設けられる。
【0021】
各部について詳しく記すと、Pbホッパー1は添加剤であるPb粒24を大量に貯留しておくための容器であり、その底部には排出口を有し、この排出口には開閉ゲート2が設けられて通常は閉塞した状態に維持される。このPbホッパー1の底面は排出口(開閉ゲート2)に向かって傾斜面が形成され、Pbホッパー1内に貯留されるPb粒24はこの排出口(開閉ゲート2)を通じて排出され、秤量ホッパー3にPb粒24を供給し得るように構成される。この開閉ゲート2は排出口の開閉を切り替えることができるものであればその構造は限定されるものではなく、例えばスライド式、バタフライ式など各種のゲートを用いることができる。
【0022】
秤量ホッパー3は、Pb粒24を秤量するために前記Pbホッパー1からPb粒24の供給を受けて一時的に貯留するための容器であり、その底部にはPb粒の排出口が形成され、その排出口に向かって傾斜面が形成されてPb粒が排出口から排出されるように構成される。そしてこの排出口にはロータリーバルブ8が接続されて秤量ホッパー3内のPb粒を送り出すように構成される。この秤量ホッパー3は少なくとも1回の投入操作で投入する量のPb粒を貯留できるだけの容量を有することが望ましい。
【0023】
秤量ホッパー3の排出口に配設されるロータリーバルブ8は、基本的には粉状物や粒状物を搬送するのに一般的に用いられるロータリーバルブと同一の構造を有するものである。具体的には、複数の羽根を有し回転することによりPb粒を掻き出すようにして送り出すロータ6と、このロータ6を囲繞するように収納するケーシング4と、このケーシング4から延設され、Pb粒24をロータ6へ導入する導入管5と、ロータ6から送り出されたPb粒を吐出する吐出管7とを備える。そして、このロータリーバルブ8の導入管5は秤量ホッパー3の排出口に、吐出管7はバタフライ弁11側の管路9にそれぞれ接続される。
【0024】
このロータリバルブ8のケーシングの隙間は、添加剤であるPb粒の粒径の2〜10倍となるように構成されるものが望ましい。
【0025】
すなわちPbは極めて軟らかい材料であるため、このケーシングの隙間が小さい場合には、ロータ6が回転した際にケーシングの隙間にPb粒が噛み込まれて複数のPb粒が結合し巨大なPb粒を生成するおそれがある。このような巨大なPb粒が溶鋼内に投入されると、大きい速度で沈降し、かつ溶解・拡散しにくいことから、取鍋17の底部に溜まって歩留りの低下やばらつきを生じさせる原因となる。また、噛み込まれたPbにより目詰まりを起こし、ロータリーバルブ8の動作不良を引き起こしかねない。
【0026】
一方、ケーシングの隙間が大きい場合には、秤量ホッパー3に一時的に貯留されると、Pb粒24がケーシングの隙間から流出してPb粒の漏れが生じ、その結果Pb粒の投入速度を低速かつ一定に維持することが困難となり、やはり歩留りの低下やばらつきの原因となる。
【0027】
本発明者らは、ロータリーバルブの適用に際し、Pb粒の結合による巨大なPb粒の生成を防止するためには、ケーシングの隙間がPb粒の粒径の2倍以上であることが望ましく、またケーシングの隙間からPb粒が流出することを防止するためには、Pb粒の粒径の10倍以下であることが望ましいことを知見したものであり、これによりケーシングの隙間を添加剤の粒径の2〜10倍とするものである。
【0028】
ロータリーバルブ8の吐出管7の下端には略垂直に立設される管路9が接続され、この管路9の下端にはバタフライ11弁が配設される。このような構成によればロータリーバルブ8から送り出されたPb粒は自然落下により管路9を通じてバタフライ弁11に送られることとなる。
【0029】
このバタフライ弁11は管路14の開閉を切り替えるためのものであり、一般的な構造を有するバタフライ弁を適用できるものである。その構造の概略を説明すると、管路14内に管路の方向に直角に架設され、その軸線を中心として回転可能な弁棒13と、この弁棒13に一体に固着されて弁棒13の回転に伴って管路14内を回転する板状の弁体12とを備え、図示しない動力源により弁体12が回転して管路14の開閉を切り替えられるように構成される。そして垂直に立設される管路内で弁体12が水平状態にある場合には管路14を閉鎖し、弁棒13を中心に弁体12の一側が上方に向かい、他の一側が下方に向かうように矢印aの向きに回転することにより管路14を開放するように配設される。なお、このバタフライ弁11はPb粒の投入を行わないときには管路14を閉鎖した状態に維持される。
【0030】
このような構成とすることにより、Pbホッパー1内のPb粒24を秤量ホッパー3に供給に供給する際、仮にPb粒が前記ケーシングの隙間から流出した場合であっても、バタフライ弁11によりせき止められるため、Pb粒が旋回シュート15及び浸漬管16を通じて不用意に外部へ漏出することを防止する。
【0031】
また、前記ロータリーバルブ8とバタフライ弁11の間の略垂直に立設される管路9には、当該管路内の断面の一部を閉塞する閉塞部材10が配設される。この閉塞部材10は、バタフライ弁11の弁体12が弁軸13を中心に一側が下方に、他の一側が上方に向かって矢印aの向きに回転して管路14を開放する際に、上方側に向かって開放する一側を閉塞するように配設される。このような構成とすることにより、ロータリーバルブ8から落下したPb粒はこの閉塞部材10により管路9の閉塞されない側に集められ、バタフライ弁11の弁体12の下方へ向かって開放する一側に偏って落下する。このため、バタフライ弁11が閉じている場合には、Pb粒は弁体12の下方に向かって開放する一側に偏って堆積し、弁体12上にPb粒が堆積している状態からでも均一に堆積した場合に比較して小さい力で弁体12を回転させてバタフライ弁11を開放することができ、バタフライ弁11の回転動力源を小型化することができる。
【0032】
この閉塞部材10はまた、上面側、すなわちロータリーバルブ8側の面は傾斜面となっており、ロータリーバルブ8から落下してきたPb粒はこの傾斜面上を流落して堆積しないように構成されることが望ましい。
【0033】
なお、バタフライ弁11の弁体12が下方に向かって開放する一側にPb粒24を堆積させてバタフライ弁の動作に必要な力を小さくする構成としては、前記閉塞部材10を配設する構成のほか、部分的に小径の管路を組み込み、当該小径の管路の中心をバタフライ弁11の弁体12の下方側へ開放する一側に偏らせて配設する構成や、管路の中間に漏斗状の部材を設け、漏斗下部の排出口がバタフライ弁11の弁体12の下方側へ開放する一側の上方に位置するように配設する構成などを適用することができるものであり、要はロータリバルブ8から送り出されたPb粒がバタフライ弁11の弁体12上に少なくとも下側に向かって開放する側に重心が位置するように偏って堆積させることができる構成であれば前記閉塞部材を配設する構成や径の細い管路を用いる構成に限られるものではない。
【0034】
そして、秤量ホッパー3、ロータリーバルブ8、バタフライ弁11及びロータリーバルブ8とバタフライ弁11との間の管路9を一体的に構成することにより投入装置の小型化を図ることができる。
【0035】
旋回シュート15は、バタフライ弁11を通過したPb粒を浸漬管16に送るための経路であり、その上端側は漏斗状に開口部が広がってバタフライ弁11の下端側に位置するように配設され、バタフライ弁11を通過したPb粒を漏れることなく受け入れるように構成される。また下端側は浸漬管16の上端に接続され、上端と下端の間の経路は上端側から下端側に向かって傾斜して配設される。このため、バタフライ弁11を通過したPb粒はこの旋回シュート15の傾斜面を流落して浸漬管15に導かれる。そしてバタフライ弁11を通過したPb粒を受ける上端を回転中心(中心線23)として下端側が水平面内を円周運動(矢印bの向きに回転する運動)をするように構成される。なお、旋回シュート15の傾斜部分は管路であっても上面が開放した経路であっても良い。
【0036】
浸漬管16はその上端は旋回シュート15の下端に接続され、下端はPb粒を投入するときに溶鋼中に浸される。そして旋回シュート15の円周運動に伴って円周運動をする。
【0037】
このような構成を有するPb粒の投入装置を用いて溶鋼にPb粒を投入する操作手順は次の通りである。
【0038】
まずPb粒24を秤量するため、Pbホッパーの底部に設けられる開閉ゲート2を開放してPb粒24を落下させる。このPb粒の粒径は0.05〜3.0mmの範囲にあることが望ましく、更に0.7mm以下にあることが望ましい。
【0039】
落下したPb粒はロータリーバルブ8のロータ6より上方及び秤量ホッパー3内に一時的に貯留される。この際、一時的に貯留されたPb粒の一部がロータリーバルブ8のケーシングの隙間から漏れて吐出管7側に流出する場合もあり得るが、このケーシングの隙間はPb粒の粒径の10倍以下であるため、流出するPb粒の量が少なく抑えられて、大量のPb粒がバタフライ弁11の弁体12上に堆積することが防止される。したがって、投入操作においてバタフライ弁11を開放した際、大量のPb粒が一時に投入されて投入速度が不均一となることを防止し、歩留りの向上を図ることができる。また、投入操作前は、吐出管7側に接続されるバタフライ弁11が閉鎖しているため、旋回シュート15及び浸漬管16を経て外部に漏れ出すことがない。
【0040】
そしてロータリーバルブ8のロータ6を所定の速度で回転させると共にバタフライ弁11を開放すると、ロータリーバルブ8のロータより上方あるPb粒が、ロータ6の回転速度に応じた投入速度で吐出管7側に送り出され、開放されたバタフライ弁11、旋回シュート15及び浸漬管16を通じて溶鋼中に投入される。そして投入操作中においてもケーシングの隙間からのPb粒の流出が防止されるため、投入速度が不均一になること、特にケーシングの隙間からの流出分が加わることにより投入速度が大きくなることが防止され、歩留りの向上と均一化を図ることができる。この際、従来例と同じく浸漬管16の先端を溶鋼に浸すことにより露出している裸湯に直接Pb粒を投入し、またPb粒の投入操作中には旋回シュートを回転させると共に取鍋の底部に設けられるポーラスプラグ18からArガスなどの不活性ガスを吹き込んでその気泡20により溶鋼を撹拌してPbが溶鋼内に均一に拡散して溶解するようにする。
【0041】
【実施例】
最後に本発明に係る添加剤の投入装置の効果を確認するために行った実験について記す。実験はS45Cに0.08重量%Pbの鉛快削鋼を製造するものである。投入するPb粒は粒径が0.3〜0.7mmの範囲にあるものを用い、25kg毎分の投入速度で投入した。ケーシングの隙間は約2mmに設定している。
【0042】
図2は、実験結果の頻度率(%)を示したグラフで、この頻度率(%)は、実験を行った回数のうち、Pb歩留りがそれぞれの区間に現れた頻度(回数)を百分率で示したものである。図に示されるように、従来の投入装置を用いた場合にはPb歩留りは60〜95%の間に分布しているのに対し、本発明に係る装置によればPb歩留りは70〜95%の間に表れており、Pb歩留りのばらつきが小さくなっていることが確認されたものである。また従来の投入装置によれば、Pb歩留りは75〜80%の区間に最も多く表れているのに対し、本発明に係る投入装置を用いた場合には80〜85%の区間に最も多く現れており、歩留りが全体として向上している。
【0043】
このように本発明に係る投入装置によれば、従来の投入装置に比較してPb歩留りのばらつきを防止すると共に、その向上を図ることができるという効果を奏するものである。
【0044】
以上、本発明の一実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態及び実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。例えば、適用する添加剤は前記Pb粒に限られるものではなく、このほか公知の各種添加剤の投入に適用することができる。また、ロータリーバルブは各種あるが、ケーシングの隙間が所定の範囲に構成されるものであれば、開放型、ポケット型、ヘリカル型などいずれのタイプを用いても良く、タイプが限定されるものではない。また、本実施の形態においては快削鋼を製造する目的で添加剤(快削元素)を投入・添加する例を示しているが、その他の目的で添加される各種元素の投入装置として用いることも可能である。
【0045】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明によれば、秤量ホッパー内のPb粒はロータリーバルブのロータの回転により送り出されるため、エアシリンダーと開閉ゲートの組合せに比較してPb粒の投入速度を低速かつ一定速度に維持することができ、また、ロータリーバルブのロータの羽根の先端とケーシング内面との間の隙間が添加剤の粒径に合わせて最適化されているため、この隙間から添加剤が漏出することが少なくなり添加剤の投入速度にばらつきが生じることを防止できる。更に、ロータリーバルブのロータの羽根の先端とケーシング内面との間の隙間に添加剤を噛み込んで巨大な添加剤の粒を生成することが少なくなり、巨大な添加剤が溶解せずに取鍋の底にたまって歩留りが低下することを防止する。このため快削鋼の歩留りの安定的な向上を図ることができる。
【0046】
また請求項2に記載のように、添加剤として、Pb、Bi及びその化合物を用いるものであれば、例えばPbを快削元素として鉛快削鋼を製造するときに、市販の安価なPb粒をそのまま添加剤として用いることができ、原料コストの上昇を抑制することができる。
【0047】
請求項3に記載の発明によれば、バタフライ弁が添加剤の経路を閉鎖している状態においては、ロータリーバルブから送り出された、あるいはロータリーバルブのロータの羽根の先端とケーシング内面との隙間から流出した添加剤は、バタフライ弁の弁体の下方に向かって回転する一側に偏らせて堆積することになる。このため、例えば重量の大きいPbからなる添加剤が弁体上に堆積した場合であっても小さい力でバタフライ弁を開放することができ、バタフライ弁の動力源を小型化することができる。
【0048】
請求項4に記載の発明によれば、秤量ホッパーに貯留される添加剤を投入するのにロータリーバルブを用いるため、添加剤を投入する際においてロータリーバルブを回転させて添加剤を投入するときに、添加剤の投入速度を小さくすることができる。そして溶鋼に添加剤を投入するときに旋回シュートを回転させると共に不活性ガスを吹き込んで溶鋼を撹拌するため、溶鋼に対する溶解性の低い添加剤であっても均一に溶解させることができる。また、添加剤はバタフライ弁の下方に開放する一側に偏って落下堆積するため、バタフライ弁を小さい力で開放することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施の形態に係る添加剤の投入装置の構成を示した模式図である。
【図2】 本発明の投入装置を用いた場合と、従来の方法を用いた場合との鉛快削鋼の歩留りの比較を示したグラフである。
【図3】 従来のCAS法による添加剤の投入装置の構成を示した模式図である。
【符号の説明】
3 秤量ホッパー
6 ロータ
8 ロータリーバルブ
11 バタフライ弁
17 取鍋
19 溶鋼
24 Pb粒
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an additive device for adding molten steel to a molten steel by adding and melting a granular additive containing a free-cutting element in the molten steel in a ladle, and a method for charging the additive. Additive feeding device for molten steel to produce free-cutting steel by adding granular additives such as lead (Pb) particles temporarily stored in the hopper to the molten steel in the ladle through a rotary valve And a method for charging the additive.
[0002]
[Prior art]
For the purpose of improving the machinability of steel materials, free-cutting steel to which elements (free-cutting elements) such as sulfur (S), calcium (Ca), lead (Pb), bismuth (Bi) are added is widely used. Among these free-cutting elements, in particular, Pb and Bi are uniformly distributed in the base material, so that the chip crushability is improved and the influence on the base material strength is small. Therefore, steel materials to which Pb and Bi are added are widely used. It is used for
[0003]
Free-cutting elements are introduced into molten steel using additives made of or containing free-cutting elements. As a method of adding and adding such additives to steel materials, For example, the CAS method (Composition Adjusting Process by Sealed Argon Bubbling) is used. FIG. 3 is a schematic diagram showing an outline of a charging apparatus for charging Pb grains as an additive by the CAS method. As shown in the figure, the charging device is for storing Pb grains, and is provided with a Pb hopper 1 having a gate 2 that can be opened and closed at the bottom thereof, and disposed below the Pb hopper 1. Weighing hopper 3 for temporarily storing Pb particles 24 supplied from, an open / close valve 51 disposed at the bottom of the weighing hopper 3, and an air cylinder 50 as a power source for operating the open / close valve 51. A turning chute 15 disposed on the discharge side of the on-off valve 51 and configured to be rotatable about the center line 23 in the direction of the arrow b, for example, and a dip tube 16 connected to the tip of the turning chute 15 With.
[0004]
Then, the Pb grains 24 are supplied from the Pb hopper 1 to the weighing hopper 3 through the gate 2, and then are put into the molten steel through the opening / closing valve 51, the turning chute 15, and the dip pipe 16 at the bottom of the Pb hopper 3. At this time, by repeatedly opening and closing the on-off valve 51 disposed at the bottom of the weighing hopper 3, the charging unit is charged at a predetermined amount per unit time (hereinafter referred to as charging rate) and the tip of the dip tube 16 is molten steel. The slag 22 floating on the surface of the molten steel 19 is cut by immersing it into the molten steel 19 so that the Pb grains are directly charged into the bare bath exposed. Further, during the charging operation, the turning chute 15 is rotated, and Ar gas is blown from the porous plug 18 provided at the bottom of the ladle 17 and the molten steel 19 is stirred by the bubbles 20 so that the concentration of the charged Pb is uniform. It is intended to be
[0005]
According to such a configuration, Pb grains can be introduced with simple equipment, and thus there is an advantage that lead free cutting steel can be manufactured at a low manufacturing cost. However, since Pb has a large specific gravity and low solubility in molten steel, Pb remaining without melting and diffusing in the molten steel settles and aggregates to form large Pb grains. It is mixed in the lump and becomes a defective product. In order to prevent this, the molten steel in the vicinity of the bottom of the ladle 17 needs to be extracted from the extraction hole 21 after the addition, and the yield decreases accordingly.
[0006]
As a result of researches aimed at improving the yield of lead-free-cutting steel manufactured by a method in which inexpensive Pb grains are added as an additive, the present inventors have used Pb grains of a certain size as an additive. Even if it exists, it was discovered that the yield of Pb free-cutting steel can be improved by keeping the charging speed of Pb grains low and constant. However, in the configuration in which the air cylinder and the open / close gate described above are combined, the Pb input speed is adjusted by the open / close cycle of the open / close gate, but it is difficult to make fine adjustments to maintain the speed at a low speed. Variation will occur. Further, in the configuration using the open / close gate, there is a problem that the Pb grains are crushed by the gate and combined to form huge Pb grains and put into the molten steel.
[0007]
As a method for improving the yield without increasing the production cost of the lead free cutting steel, for example, commercially available granules of suboxide Pb having a particle size of 1 to 5 μm and a particle size of 0.5 to 5.0 mm are used. As the additive, Ar gas was blown from a porous plug provided at the bottom of the ladle containing the molten steel, and the molten metal surface slag was pushed away by the Ar gas bubbles and appeared in the bare water A method has been proposed in which a mixed powder prepared by mixing calcium carbonate in a range of 2 to 8% by weight with the granular suboxide Pb stored in a Pb hopper is introduced from a Pb chute by a natural fall method (Patent Document 1). reference).
[0008]
According to this method, by mixing calcium carbonate with granular sub-oxide Pb, uniform dissolution of Pb in molten steel can be promoted, and the yield can be improved. Since the Pb free-cutting steel can be manufactured using the simple charging equipment as it is, an increase in manufacturing cost can be suppressed. However, in the natural fall method, it is difficult to make the Pb charging speed constant, and it is difficult to stabilize the yield. Moreover, there is a concern that calcium carbonate may adversely affect the base material when the content is increased.
[0009]
On the other hand, methods that do not use granular Pb as an additive include a wire feeder method and a powder injection method. The wire feeder method is a method in which Pb is charged by charging and adding a wire filled with Pb powder in a sheath tube into molten steel at a predetermined speed. In addition, the powder injection method is a method in which Pb is introduced and added to molten steel by blowing a mixed powder obtained by mixing CaO as a carrier into PbO powder into the molten steel with a carrier gas (for example, a wire feeder method or a powder injection method). For details, see Non-Patent Document 1.) However, although the method described in Non-Patent Document 1 can improve the yield, the manufacturing cost is significantly increased because an expensive Pb powder or PbO powder is used as compared with the above method and configuration.
[0010]
For this reason, there has been a demand for an apparatus for adding an additive to molten steel that can uniformly increase the molten steel and stably improve the yield while suppressing an increase in manufacturing cost of free-cutting steel and the like.
[0011]
[Patent Document 1]
JP 2000-178632 A
[Non-Patent Document 1]
Hiroyuki Sasaoka Iron and Steel Technology Flow 2 Ladle Refining Method Jinjinkan
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
The problem to be solved by the present invention is to use inexpensive Pb grains as an additive for free-cutting elements, particularly to molten steel, to obtain free-cutting steel with a uniform composition and at the same time without increasing the production cost. It is an object of the present invention to provide an addition device and an introduction method for an additive composed of Pb grains that can be improved and stabilized.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve such a problem, the invention according to claim 1 is an apparatus for adding an additive to be introduced into the molten steel in the ladle, and includes an element having a low solubility in the molten steel and a higher specific gravity than the molten steel. A hopper in which the granular additive is stored, a rotary valve that sends out the additive temporarily stored in the hopper, and a path of the additive that is disposed below the rotary valve and is sent out from the rotary valve. A switchable butterfly valve, wherein the gap between the tip of the rotor blade of the rotary valve and the inner surface of the casing housing the rotor is 2 to 10 times the particle size of the additive. is there.
[0014]
According to such a configuration, for example, a granular additive containing an element having a low solubility in molten steel such as Pb and a high specific gravity as a free-cutting element is temporarily stored in the weighing hopper, and the rotor of the rotary valve When the rotational speed is adjusted and the butterfly valve is opened, the granular additive is charged into the molten steel in the ladle while the charging speed is kept low and constant. Since the gap between the tip of the rotor blade of the rotary valve and the inner surface of the casing is about 2 to 10 times the particle size of the additive, prevent the additive from inadvertently flowing out from this gap. The addition of the additive at a constant charging speed is achieved, and the additive is prevented from being inadvertently caught in the inner surfaces of the rotor and the casing and generating enormous additive particles.
[0015]
In this case, as described in claim 2, if the additive is Pb, Bi or a compound thereof, the homogeneity as free-cutting steel is good, and a commercially available inexpensive additive is used as it is. Therefore, the manufacturing cost can be reduced.
[0016]
According to a third aspect of the present invention, the butterfly valve includes a valve shaft installed in a direction perpendicular to the additive path therein, and is integrally fixed to the valve shaft so as to be centered on an axis of the valve shaft. A rotatable valve body, the valve body having a portion that opens downward by rotating about the valve shaft, and the path of the additive from the rotary valve to the butterfly valve is substantially vertical. A part of the cross section of the pipe line is closed above the one side including the part where the valve body of the butterfly valve does not open downward. When the closing member is disposed, and the upper surface of the closing member is formed with an inclined surface that descends toward one side that is not closed, the butterfly valve is sent from the rotary valve in a closed state, Or the rotary valve low The additive that has flowed out of the gap between the tip of the blade and the inner surface of the casing can be biased and deposited on one side that rotates downward of the valve body of the butterfly valve, so that the additive is deposited on the valve body. Even when it is deposited, the valve element can be operated with a small force.
[0017]
Furthermore, the invention described in claim 4 is a method for charging an additive to molten steel in a ladle, wherein the molten steel in the ladle is a granular additive containing an element having a low solubility in the molten steel and a higher specific gravity than the molten steel The gap formed between the tip of the rotor blade and the inner surface of the casing housing the rotor is 2 to 10 times the particle size of the additive. The rotary valve rotor is rotated and sent out, and the butterfly valve provided below the rotary valve is opened and put into molten steel in the ladle.
[0018]
Although the object of the present invention can be achieved, the charging rate of the additive can be reduced when the additive is charged by rotating the rotary valve. If the swirl chute is rotated when the additive is added to the molten steel and the molten steel is stirred by blowing an inert gas, even an additive having low solubility in the molten steel can be uniformly dissolved. In addition, since the additive drops and accumulates biased to one side that opens below the butterfly valve, it can be opened with a small force when the butterfly valve is opened, and the additive can be introduced into the stable molten steel. It will be.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. As a result of studying the application of a rotary valve as a configuration in which inexpensive Pb particles are used as an additive and the charging speed is kept low and constant, the inventors of the present invention have studied the tip of the rotor blade and the casing of the rotary valve. Stable improvement in yield at low cost by optimizing according to the Pb particle size using the gap with the inner surface (hereinafter referred to as the casing gap) and adding a structure to prevent Pb particle leakage The charging device and the charging method are invented. In addition, the same code | symbol is attached | subjected and used about the same part as the conventional structure.
[0020]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an additive charging apparatus composed of Pb grains according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a schematic diagram, and the dimensions of each part do not indicate the ratio of actual dimensions. As shown in FIG. 1, the additive charging apparatus according to the present embodiment is for storing Pb grains 24 and includes a Pb hopper 1 having an open / close gate 2 at the bottom, and a lower part of the Pb hopper 1. The weighing hopper 3 that is disposed and temporarily stores the Pb particles 24 supplied from the Pb hopper 1, and the rotary valve for sending out the Pb particles 24 temporarily stored in the weighing hopper 3 at a predetermined charging speed. 8, a butterfly valve 11 connected to the discharge pipe 7 side of the rotary valve 8 and intermittently passing the path of the Pb grains 24, and a path for guiding the Pb grains 24 passing through the butterfly valve 11 to the dip pipe 16, The upper end of the swirl chute 15 is disposed on the lower end side of the butterfly valve 11 and is configured to be rotatable so that the lower end of the butterfly moves. Provided. Further, a closing member 10 that closes a part of the path is provided in the pipe line 9 between the rotary valve 8 and the butterfly valve 11.
[0021]
When describing each part in detail, the Pb hopper 1 is a container for storing a large amount of Pb particles 24 as an additive, and has a discharge port at the bottom, and an open / close gate 2 is provided at the discharge port. And is normally kept closed. The bottom surface of the Pb hopper 1 is inclined toward the discharge port (opening / closing gate 2), and the Pb particles 24 stored in the Pb hopper 1 are discharged through the discharge port (opening / closing gate 2), and the weighing hopper 3 It is comprised so that the Pb grain 24 can be supplied to. The structure of the open / close gate 2 is not limited as long as the opening / closing of the discharge port can be switched, and various gates such as a slide type and a butterfly type can be used.
[0022]
The weighing hopper 3 is a container for receiving and temporarily storing the Pb particles 24 from the Pb hopper 1 in order to weigh the Pb particles 24, and a Pb particle discharge port is formed at the bottom thereof. An inclined surface is formed toward the discharge port so that the Pb particles are discharged from the discharge port. A rotary valve 8 is connected to the discharge port so that the Pb particles in the weighing hopper 3 are sent out. It is desirable that the weighing hopper 3 has a capacity sufficient to store an amount of Pb grains to be charged by at least one charging operation.
[0023]
The rotary valve 8 disposed at the discharge port of the weighing hopper 3 basically has the same structure as a rotary valve that is generally used for conveying powdery and granular materials. Specifically, the rotor 6 has a plurality of blades and rotates so as to scrape out the Pb particles, and the casing 4 that houses the rotor 6 so as to surround the rotor 6, and extends from the casing 4, Pb An introduction pipe 5 for introducing the grains 24 into the rotor 6 and a discharge pipe 7 for discharging the Pb grains sent out from the rotor 6 are provided. The introduction pipe 5 of the rotary valve 8 is connected to the discharge port of the weighing hopper 3, and the discharge pipe 7 is connected to the pipe line 9 on the butterfly valve 11 side.
[0024]
The gap between the casings of the rotary valve 8 is preferably configured to be 2 to 10 times the particle size of the Pb particles as the additive.
[0025]
That is, since Pb is an extremely soft material, when the gap between the casings is small, when the rotor 6 rotates, the Pb grains are caught in the gap between the casings, and a plurality of Pb grains are combined to form huge Pb grains. May generate. When such huge Pb grains are put into the molten steel, it settles at a high speed and is difficult to melt and diffuse, so that it accumulates at the bottom of the ladle 17 and causes a decrease in yield and variation. . Further, the biting Pb may cause clogging and cause malfunction of the rotary valve 8.
[0026]
On the other hand, when the gap between the casings is large, when temporarily stored in the weighing hopper 3, the Pb particles 24 flow out of the gap between the casings to cause leakage of the Pb particles, and as a result, the charging speed of the Pb particles is reduced. In addition, it is difficult to maintain a constant value, which also causes a decrease in yield and variation.
[0027]
When applying the rotary valve, the inventors of the present invention desirably have a casing gap of at least twice the particle size of the Pb particles in order to prevent the formation of huge Pb particles due to the bonding of the Pb particles. In order to prevent the Pb particles from flowing out of the gaps in the casing, it has been found that it is desirable that the particle size of the Pb particles be 10 times or less, and thus the gaps in the casing are reduced to the particle size of the additive. Of 2 to 10 times.
[0028]
A pipe line 9 erected substantially vertically is connected to the lower end of the discharge pipe 7 of the rotary valve 8, and a butterfly 11 valve is disposed at the lower end of the pipe line 9. According to such a configuration, the Pb particles sent out from the rotary valve 8 are sent to the butterfly valve 11 through the pipe line 9 by natural fall.
[0029]
This butterfly valve 11 is for switching the opening and closing of the pipeline 14, and can apply a butterfly valve having a general structure. The outline of the structure will be described. The valve rod 13 is installed in the pipeline 14 at a right angle to the direction of the pipeline, and is rotatable about the axis thereof. And a plate-like valve body 12 that rotates in the pipe line 14 as it rotates, and the valve body 12 is rotated by a power source (not shown) so that the opening and closing of the pipe line 14 can be switched. When the valve body 12 is in a horizontal state in a vertically installed pipe line, the pipe line 14 is closed, one side of the valve body 12 is directed upward with the valve rod 13 as the center, and the other side is downward. The pipe 14 is opened by rotating in the direction of the arrow a toward The butterfly valve 11 is maintained in a state in which the pipe line 14 is closed when the Pb particles are not charged.
[0030]
With this configuration, when the Pb particles 24 in the Pb hopper 1 are supplied to the weighing hopper 3, the butterfly valve 11 prevents the Pb particles from flowing out of the casing. Therefore, the Pb particles are prevented from inadvertently leaking outside through the swivel chute 15 and the dip tube 16.
[0031]
Moreover, a closing member 10 that closes a part of the cross section in the pipe line is disposed in the pipe line 9 that is provided substantially vertically between the rotary valve 8 and the butterfly valve 11. When the valve body 12 of the butterfly valve 11 rotates in the direction of the arrow a by rotating the valve body 12 of the butterfly valve 11 around the valve shaft 13 in the direction of arrow a toward the lower side, the other side is opened. It arrange | positions so that the one side opened toward the upper side may be obstruct | occluded. With such a configuration, the Pb particles dropped from the rotary valve 8 are collected on the non-blocked side of the pipe line 9 by the closing member 10 and opened to the lower side of the valve body 12 of the butterfly valve 11. Will fall to the side. For this reason, when the butterfly valve 11 is closed, the Pb particles are accumulated in a biased direction toward the lower side of the valve body 12 and the Pb particles are deposited on the valve body 12. The butterfly valve 11 can be opened by rotating the valve body 12 with a small force compared with the case where the particles are uniformly deposited, and the rotational power source of the butterfly valve 11 can be reduced in size.
[0032]
The closing member 10 is also configured so that the upper surface side, that is, the surface on the rotary valve 8 side is an inclined surface, and the Pb particles falling from the rotary valve 8 flow down on the inclined surface and do not accumulate. It is desirable.
[0033]
In addition, the structure which arrange | positions the said obstruction | occlusion member 10 as a structure which accumulates the Pb grain 24 in the one side which the valve body 12 of the butterfly valve 11 opens toward the downward direction, and reduces force required for operation | movement of a butterfly valve. In addition, a configuration in which a small-diameter pipe is partially incorporated, and the center of the small-diameter pipe is arranged so as to be biased to one side that opens to the lower side of the valve body 12 of the butterfly valve 11, or in the middle of the pipe It is possible to apply a configuration in which a funnel-shaped member is provided on the upper side of the butterfly valve 11 so that the discharge port at the lower portion of the funnel is located above one side that opens to the lower side of the valve body 12 of the butterfly valve 11. The point is that the Pb particles fed from the rotary valve 8 can be deposited on the valve body 12 of the butterfly valve 11 so that the center of gravity is located at least on the side opening toward the lower side. Structure for disposing the blocking member Not limited to the structure using a thin pipe having or diameter.
[0034]
The dosing device can be downsized by integrally configuring the weighing hopper 3, the rotary valve 8, the butterfly valve 11, and the conduit 9 between the rotary valve 8 and the butterfly valve 11.
[0035]
The swivel chute 15 is a path for sending the Pb grains that have passed through the butterfly valve 11 to the dip tube 16, and the upper end side of the swivel chute 15 is disposed so that the opening extends in a funnel shape and is positioned on the lower end side of the butterfly valve 11. The Pb grains that have passed through the butterfly valve 11 are received without leaking. Further, the lower end side is connected to the upper end of the dip tube 16, and the path between the upper end and the lower end is disposed inclined from the upper end side toward the lower end side. For this reason, the Pb particles that have passed through the butterfly valve 11 flow down the inclined surface of the turning chute 15 and are guided to the dip tube 15. And the upper end which receives Pb grain which passed the butterfly valve 11 is made into the rotation center (center line 23), and a lower end side is comprised so that it may carry out the circumferential motion (movement rotating in the direction of arrow b) within a horizontal surface. The inclined portion of the turning chute 15 may be a pipe line or a path having an open upper surface.
[0036]
The upper end of the dip tube 16 is connected to the lower end of the turning chute 15, and the lower end is immersed in the molten steel when Pb grains are introduced. Then, along with the circumferential motion of the turning chute 15, the circumferential motion is performed.
[0037]
The operation procedure for introducing Pb grains into molten steel using the Pb grain introduction apparatus having such a configuration is as follows.
[0038]
First, in order to weigh the Pb particles 24, the open / close gate 2 provided at the bottom of the Pb hopper is opened to drop the Pb particles 24. The particle size of the Pb particles is preferably in the range of 0.05 to 3.0 mm, and more preferably 0.7 mm or less.
[0039]
The dropped Pb grains are temporarily stored above the rotor 6 of the rotary valve 8 and in the weighing hopper 3. At this time, a part of the temporarily stored Pb particles may leak from the gap in the casing of the rotary valve 8 and flow out to the discharge pipe 7 side. Since the amount is less than double, the amount of Pb particles flowing out is suppressed to be small, and a large amount of Pb particles is prevented from being deposited on the valve body 12 of the butterfly valve 11. Therefore, when the butterfly valve 11 is opened in the charging operation, it is possible to prevent a large amount of Pb particles from being charged at a time and make the charging speed non-uniform, thereby improving the yield. Further, since the butterfly valve 11 connected to the discharge pipe 7 side is closed before the closing operation, it does not leak to the outside through the turning chute 15 and the dip pipe 16.
[0040]
When the rotor 6 of the rotary valve 8 is rotated at a predetermined speed and the butterfly valve 11 is opened, the Pb particles above the rotor of the rotary valve 8 are moved to the discharge pipe 7 side at a charging speed corresponding to the rotational speed of the rotor 6. It is fed into the molten steel through the released butterfly valve 11, the turning chute 15 and the dip pipe 16. In addition, the Pb particles are prevented from flowing out of the gap between the casings even during the charging operation, so that the charging speed is not uniform, and in particular, the charging speed is prevented from increasing due to the addition of the outflow from the casing gap. Thus, the yield can be improved and uniformized. At this time, as in the conventional example, the Pb grains are directly poured into the bare bath exposed by immersing the tip of the dip tube 16 in molten steel, and the turning chute is rotated and the ladle of the ladle is rotated during the Pb grain charging operation. An inert gas such as Ar gas is blown from the porous plug 18 provided at the bottom, and the molten steel is stirred by the bubbles 20 so that Pb is uniformly diffused and melted in the molten steel.
[0041]
【Example】
Finally, an experiment carried out to confirm the effect of the additive charging apparatus according to the present invention will be described. The experiment is to produce 0.08 wt% Pb lead free cutting steel in S45C. The Pb grains to be charged were those having a particle size in the range of 0.3 to 0.7 mm, and were charged at a charging speed of 25 kg per minute. The gap between the casings is set to about 2 mm.
[0042]
FIG. 2 is a graph showing the frequency rate (%) of the experimental results. This frequency rate (%) is the percentage of the frequency (number of times) of the Pb yield appearing in each section among the number of times the experiment was performed. It is shown. As shown in the figure, the Pb yield is distributed between 60% and 95% when the conventional charging device is used, whereas the Pb yield is 70% to 95% according to the device of the present invention. It is confirmed that the variation in the Pb yield is small. In addition, according to the conventional charging device, the Pb yield appears most frequently in the 75 to 80% section, whereas when the charging device according to the present invention is used, the Pb yield appears most frequently in the 80 to 85% section. The yield is improved as a whole.
[0043]
As described above, according to the charging device according to the present invention, it is possible to prevent the variation in the Pb yield as compared with the conventional charging device, and to improve it.
[0044]
Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment and examples, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the additive to be applied is not limited to the Pb grains, and can be applied to the addition of various other known additives. There are various types of rotary valves, but any type such as open type, pocket type, and helical type may be used as long as the gap of the casing is configured within a predetermined range, and the type is not limited. Absent. In this embodiment, an example in which an additive (free cutting element) is added / added for the purpose of producing free-cutting steel is shown. Is also possible.
[0045]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, since the Pb particles in the weighing hopper are sent out by the rotation of the rotor of the rotary valve, the charging speed of the Pb particles is low and constant compared to the combination of the air cylinder and the open / close gate. In addition, the gap between the tip of the rotor blade of the rotary valve and the inner surface of the casing is optimized according to the particle size of the additive, so that the additive leaks from this gap. It is possible to prevent variation in the charging rate of the additive. Furthermore, the additive is less likely to bite into the gap between the tip of the rotor blade of the rotary valve and the inner surface of the casing to form huge additive particles, and the additive does not dissolve and the ladle is not dissolved. To prevent the yield from falling to the bottom. For this reason, the stable improvement of the yield of free-cutting steel can be aimed at.
[0046]
In addition, as described in claim 2, if Pb, Bi and a compound thereof are used as additives, for example, when producing lead free-cutting steel using Pb as a free-cutting element, commercially available inexpensive Pb grains Can be used as an additive as it is, and an increase in raw material cost can be suppressed.
[0047]
According to the third aspect of the present invention, in a state where the butterfly valve closes the route of the additive, it is fed from the rotary valve or from the gap between the tip of the rotor blade of the rotary valve and the inner surface of the casing. The additive that has flowed out is accumulated while being biased toward one side rotating downward of the valve body of the butterfly valve. For this reason, for example, even when an additive made of heavy Pb is deposited on the valve body, the butterfly valve can be opened with a small force, and the power source of the butterfly valve can be reduced in size.
[0048]
According to the invention described in claim 4, since the rotary valve is used for charging the additive stored in the weighing hopper, when the additive is charged by rotating the rotary valve when the additive is charged. In addition, the additive charging speed can be reduced. Then, when the additive is added to the molten steel, the swivel chute is rotated and the inert steel is blown to stir the molten steel. Therefore, even an additive having low solubility in the molten steel can be uniformly dissolved. Further, since the additive falls and accumulates biased to one side that opens below the butterfly valve, the butterfly valve can be opened with a small force.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an additive charging apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing a comparison of the yield of lead free-cutting steel when using the charging device of the present invention and when using a conventional method.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration of an additive charging apparatus according to a conventional CAS method.
[Explanation of symbols]
3 Weighing hopper
6 Rotor
8 Rotary valve
11 Butterfly valve
17 Ladle
19 Molten steel
24 Pb grains

Claims (4)

取鍋中の溶鋼へ投入される添加剤の投入装置であって、溶鋼への溶解度が低く、溶鋼より比重が重い元素を含む粒状添加剤が貯留されるホッパーと、該ホッパーに一時的に貯留された添加剤を送り出すロータリーバルブと、該ロータリーバルブの下方に配設され、ロータリーバルブから送り出された添加剤の経路の開閉を切替可能なバタフライ弁とを備え、前記ロータリーバルブのロータの羽根の先端とロータを収納するケーシングの内面との隙間を前記添加剤の粒径の2〜10倍としたことを特徴とする溶鋼への添加剤の投入装置。A device for adding an additive to be introduced into molten steel in a ladle, and a hopper in which a granular additive containing an element having a low solubility in molten steel and a higher specific gravity than molten steel is stored, and temporarily stored in the hopper A rotary valve that sends out the added additive, and a butterfly valve that is disposed below the rotary valve and can be switched to open and close the path of the additive sent from the rotary valve. An apparatus for adding an additive to molten steel, characterized in that the gap between the tip and the inner surface of a casing housing the rotor is 2 to 10 times the particle size of the additive. 前記添加剤が、Pb、Bi及びその化合物であることを特徴とする請求項1に記載の溶鋼への添加剤の投入装置。The said additive is Pb, Bi, and its compound, The injection | throwing-in apparatus of the additive to molten steel of Claim 1 characterized by the above-mentioned. 前記バタフライ弁は、その内部に添加剤の経路と直角方向に架設される弁軸と、該弁軸に一体に固着されて弁軸の軸線を中心に回転可能な弁体とを備え、該弁体は弁軸を中心に回転することにより下方に向かって開放する部分を有し、前記ロータリーバルブから前記バタフライ弁に至る添加剤の経路は略垂直に立設される管路により構成され、前記管路内部のうち、前記バタフライ弁の弁体が下方に向かって開放しない部分を含む一側の上方には、管路の断面の一部を閉塞する閉塞部材が配設されてなり、該閉塞部材の上面は閉塞されない一側に向かって下降する傾斜面が形成されることを特徴とする請求項1又は2に記載の溶鋼への添加剤の投入装置。The butterfly valve includes therein a valve shaft that is installed in a direction perpendicular to the additive path, and a valve body that is integrally fixed to the valve shaft and is rotatable about the axis of the valve shaft. The body has a portion that opens downward by rotating about the valve shaft, and the path of the additive from the rotary valve to the butterfly valve is constituted by a pipe that is erected substantially vertically, A closing member that closes a part of the cross section of the pipe line is disposed above the one side including the part where the valve element of the butterfly valve does not open downward in the pipe line. The apparatus for feeding additive to molten steel according to claim 1 or 2, wherein the upper surface of the member is formed with an inclined surface that descends toward one side that is not closed. 取鍋中の溶鋼に溶鋼への溶解度が低く、溶鋼より比重が重い元素を含む粒状添加剤を投入するに際し、ホッパーに一時的に貯留される粒状の添加剤を、ロータの羽根の先端とロータを収納するケーシングの内面との間に形成される隙間が添加剤の粒径の2〜10倍であるロータリーバルブのロータを回転させて送り出し、ロータリーバルブの下方に設けられるバタフライ弁を開放して取鍋中の溶鋼に投入するようにしたことを特徴とする溶鋼への添加剤の投入方法。When a granular additive containing an element having a low specific gravity and a higher specific gravity than the molten steel is added to the molten steel in the ladle, the granular additive temporarily stored in the hopper is added to the tip of the rotor blade and the rotor. Rotate the rotor of the rotary valve whose gap formed between the inner surface of the casing and the casing is 2 to 10 times the particle size of the additive, and send out the butterfly valve provided below the rotary valve. A method for adding an additive to molten steel, characterized in that the molten steel is introduced into the ladle in a ladle.
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