JP4054865B2 - Molten steel recirculation degassing equipment structure - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は溶鋼環流式脱ガス設備構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
溶鋼を減圧雰囲気を利用して脱ガス処理を行なう真空脱ガス法は、脱炭、脱水素、脱酸のみならず、非金属介在物の減少、成分調整による品質の向上を可能とし、なかでもRH法は大容量の脱ガス処理に適合するものとして広く使用されている(例えば実開昭62−36054号、特開昭52−68811号、特開平1−198418号の各公報参照)。
【0003】
上記RH法と称される脱ガス設備は、上記公報にもみられるように図10(A)、(B)を参照すると脱ガス槽1の底部1aに2本の環流管21 ,22 およびこれに接続された浸漬管3,3を有し、これら浸漬管3,3を図11のように取鍋等の溶融金属容器4内に浸漬し、脱ガス槽1を真空にして一方の環流管21 に繋がる浸漬管3からArガスを吹き込んで溶鋼を脱ガス槽1内に流入飛散させることにより脱ガスを行なうようになされたもので、脱ガスされた溶鋼は自重により他方の環流管22 、浸漬管3を通じて容器4内に排出される。
【0004】
従来の上記脱ガス設備としては、一般に前記図10(A),(B)に示したように脱ガス槽1の底部1aに2本の環流管21 ,22 が該槽1の中心Oに対し直径線上対称位置に設けられており、これら環流管21 ,22 の内周の前記中心Oから最も離間した位置の上方部の脱ガス槽1の耐火物ライニング5は溶鋼の流動にさらされて先行損傷するため他よりも内方に張り出すように厚く形成されてオーバーハング状に構成されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかして上記従来の技術では、前述の脱ガス処理を行なったとき耐火物ライニング5はスラグによる溶損、溶鋼流による摩耗、スポーリング等によって損傷が進むため、前述のように厚く形成されているが、この場合には図13〜図16に示すように溶鋼の上昇する側の環流管21 から下降側の環流管22 へ向けて流れる溶鋼6と側壁耐火物ライニング5との間にスラグ溜り7ができ、このスラグ溜り7に溜るスラグによって耐火物ライニング5が強い溶損を受けやすいうえ、この耐火物ライニング5のオーバーハング部分で溶鋼流に渦流9,9が発生し、これにより耐火物ライニング5の摩耗が著しい。
【0006】
また上昇側の環流管21 では、溶鋼上昇のためのガスが吹き込まれるので激しい流動が発生し、図15、図16に示すようにオーバーハング状に張り出している耐火物ライニング5に溶鋼流が激突してその耐火物の損傷が大きく、特に近年では精錬処理の需要の増大のため環流速度を高める要求からガスの吹き込み量も多くなり、そのため耐火物の損傷度合いも一層大きくなる傾向にある。
【0007】
さらに精錬処理用として酸素を脱ガス槽1の真上または側部から槽内に吹き込む場合、図12に示すように脱ガス槽1の底部敷の中央部1aに向かってランスパイプ8により酸素が吹き込まれるが、この酸素による急激な発熱により図17に示すように底部敷の中央部1aが異常損傷することが起こる。
【0008】
一方、脱ガス槽1の側壁耐火物ライニング5の炉内面に加わる溶鋼の圧力分布(炉内面に垂直方向の力)および剪断力分布(炉内面に沿う方向の力)をみると、図18に圧力分布を、図19に剪断力分布を示すように、上昇側の環流管21 側の端部1b部分の圧力が高く、かつその圧力の加わる領域が広く、剪断力は中央部から両側部にかけて広い範囲に及び、著しく高いものとなっていた。
【0009】
本発明は上記従来の技術における問題点に着目し、これを改善することを課題としてなされたもので、第1の課題は、溶鋼を効率よく脱ガス処理し、単純な構成により耐用性の高い溶鋼環流式脱ガス設備を提供することであり、第2の課題は、脱ガス、低炭素鋼、清浄鋼、成分の微調整、スラグ精錬等の溶鋼処理において適正な環流速度、環流量を得ることにある。さらに第3の課題は、脱ガス槽の耐火物のスラグによる溶損、溶鋼による摩耗損傷、スポーリング損傷を低減するようにしたことにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する手段として本発明は、溶鋼中にガスを吹き込んで環流させることにより脱ガスを行なう溶鋼環流式脱ガス設備において、脱ガス槽の底部中心位置に下降用の環流管を設置し、この環流管を中心としてこの中心から所要距離離間しかつその周辺に2本以上の上昇用の環流管を配設したことを特徴とする。
【0011】
こうしたことにより、スラグが脱ガス槽の内周の耐火物ライニングに接しない中央部に集まり、その結果、耐火物ライニングのスラグ溶損が防がれ、耐用性が高められ、また上昇用の環流管が下降用の環流管の周りに複数本設置されることにより、上昇用環流管1本当りの溶鋼量を減少させることができるので上昇用環流管および脱ガス槽の側壁耐火物ライニングの下方部の溶鋼流による摩耗が低減される。また酸素吹きを行なった場合には、脱ガス槽の底部中央には下降用環流管が位置するので炉底耐火物がなく、底部敷の異常溶損がない。
【0012】
前記上昇用の環流管は、その内周を前記脱ガス槽の耐火物ライニングの内周面に外接する位置に配設することが溶鋼の流れをスムーズとし、耐火物ライニング部分の損傷を少なくするうえで好ましい。
【0013】
また、前記上昇用の環流管と下降用の環流管との断面積を、上昇用環流管の総断面積をSu、下降用環流管の断面積をSdとするときSu≦Sdとすることが環流量を増加させることができるので望ましい。
【0014】
さらに前記脱ガス槽の耐火物ライニングを前記上昇用環流管の内周が外接する位置から上方へはストレートとし、内周方向は凹凸を有しない平滑面とすることにより溶鋼の流れをスムーズとし、耐火物ライニングの溶鋼摩耗損傷を低減することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施の形態を参照して説明する。
図1は本発明の一実施形態における脱ガス槽10の縦断面図を示し、図2は平面図を示すもので、脱ガス槽10の底部11の中心Oと同心位置に下降用の環流管12が設けられ、この環流管12を中心としてその周辺に3本の上昇用の環流管13,13,13が同心円上に等角配置(120°間隔)として設けられている。
【0016】
上記上昇用の環流管13,13,13は、その内周が前記脱ガス槽10の内面を構成する耐火物ライニング14(ウエア耐火物)の内周面に外接する位置とされている。
【0017】
これら環流管12および13,13,13の水平断面形状は図示のように真円形とすることが最も構成しやすいので好ましいが、他に楕円形等、耐火物構造に適した形状を選択することは任意である。また上昇用環流管13,13,13の配置は、前記のように下降用環流管12に対し等距離離間しかつ円周方向等角配置とすることが構成上好ましいが、これ以外の配置構成を選択することは任意である。
【0018】
上記の構成法により、溶鋼の環流時に図3に示すようにスラグ15が脱ガス槽10の中央に集まり、脱ガス槽10の耐火物ライニング14に接することがないので耐火物ライニング14のスラグ溶損がない。また上昇用の環流管13,13,13は下降用の環流管12の周りに配設されていることにより、溶鋼中へのガスの吹き込みを各環流管13,13,13に分散して行なうことができ、その結果上昇用環流管13,13,13の1本当りの溶鋼流の流量を減少させることができることに併せ、溶鋼流が図4のように周辺から中央に向かって流れることになり、これらにより上昇用環流管13,13,13および脱ガス槽10の耐火物ライニング14下部の溶鋼による摩耗が低減される。
【0019】
さらに酸素吹きを行なう場合も、脱ガス槽10の底部11の中央には下降用の環流管12が位置しているので、底部敷が異常溶損することがない。
【0020】
前記脱ガス槽10の底部11の中央部に設けられる下降用の環流管12と、その周辺に周方向に等角配置として設けられる上昇用の環流管13,13,13との断面積を、下降用の環流管12の断面積をSdとし、上昇用の環流管13の総断面積をSuとするとき、Su≦Sdとされている。
【0021】
上記の関係とすることにより環流量を増大させるうえで好ましく、そのガス吹き込み量と環流量との水モデルによる実験結果を図5、図6に示している。すなわち上昇用の環流管13の内径をb、下降用の環流管12の内径をBとするとき、b寸法を20mmに一定とし、B寸法を20mm、34mm、50mmの3種によりガスの吹き込み量を変えたときの結果である。この結果からも下降用の環流管12の内径を上昇用の環流管13の内径より大きくすることにより環流量を増大させ得ることが明らかとなっている。
【0022】
前記脱ガス槽10の内面を構成する耐火物ライニング14(ウエア煉瓦)は、前記上昇用の環流管13,13,13の内周が外接する位置から上方へはストレートな面とされ、周方向へは凹凸を有しない平滑面とされている。
【0023】
上記の構成は、上昇用の環流管13,13,13を下降用の環流管12を中心としてその周囲に配設したことと相俟って溶鋼の流れが前記図4のように脱ガス槽10の周辺から中央に向けての流れとなり、脱ガス槽10の耐火物ライニング14に溶鋼流が激突することがなく、またオーバーハング部分が存在しないので溶鋼流に渦流を生じず、これらの相乗作用により耐火物ライニング14の摩耗や損傷の発生が低減する。
【0024】
また側壁部の耐火物ライニング14の内面14aについては、溶鋼の圧力分布は図7に示すように上昇用の環流管13,13,13上部の部位14bの限られた範囲に「中」程度の圧力が掛る程度であり、また剪断力分布についても図8(A)に示すように表面の極く一部に高い剪断力が発生するのみであり、これらにより前記内面14aの部位14bの耐火物に加わるストレスは従来の図18、図19に示したものに比べ格段に小さいものとなっている。すなわち側壁耐火物ライニング14は溶鋼による剪断力および圧力のストレスが小さく、侵食損傷、溶鋼による摩耗損傷が抑制される。
【0025】
図9(A)〜(C)は本発明の形態例を列記するもので、図9(A)は上昇用の環流管13,13を2本とし、下降用の環流管12を間にしてその直径線上対称位置に設ける場合、図9(B)は前述の実施形態(上昇用の環流管13が3本の場合)であり、図9(C)は上昇用の環流管13が同心円上に等角配置(90°間隔)に4本とした場合を示す。
【0026】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、脱ガス槽の底部中央に下降用の環流管を設置し、その周辺に複数本の上昇用環流管を配置したことにより、上昇する溶鋼流およびスラグは脱ガス槽の耐火物ライニングに不必要に接しずに中央部へ集まり、その結果耐火物ライニングがスラグや溶鋼流により損耗を受けることを著しく低減することができる。
【0027】
また上昇用環流管を下降用環流管の周りに複数本設置したことにより、環流管1本当りの溶鋼量を減少することができ、上昇用の環流管および脱ガス槽の耐火物ライニングの下方部の溶鋼による摩耗を低減することが可能となる。
【0028】
また、溶鋼の環流量を増大させることができ、大量処理に際し特に有効である。また請求項4によれば、前述のように溶鋼流が中央へ集まることと相俟って流れをスムーズにし、耐火物ライニングを厚くせずとも溶鋼摩耗損傷を防ぐことができ、耐用性を高めることができる。また耐火物重量を従来より軽減することができるので、施工時の作業負荷も軽減され、さらに高耐用性と相俟って運用コストの削減も図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す縦断面図。
【図2】同、平面図。
【図3】同、溶鋼の流れおよびスラグ溜りの状況を示す縦断面図。
【図4】同、平面図。
【図5】実験モデルの説明図。
【図6】実験によるガス吹き込み量と環流量との関係を示すグラフ。
【図7】本発明における脱ガス槽の側壁部内面の圧力分布を示し、(A)は(B)の白矢視図。
【図8】同、剪断力を示し、(A)は(B)の白矢視図。
【図9】(A)〜(C)は上昇用環流管の本数および配置例を示す平面図。
【図10】従来の技術を示し、(A)は縦断面図、(B)は平面図。
【図11】従来の技術による使用上の不具合いを示す断面図。
【図12】酸素吹きを行なう場合の形態を示す断面図。
【図13】図10(A)による溶鋼の流れおよびスラグ溜りの状況を示す説明図。
【図14】同、平面図。
【図15】図10(A)による溶鋼流の状況を示す断面図。
【図16】図15における溶鋼流による耐火物ライニングの損耗状況を示す断面図。
【図17】従来の技術において酸素吹きによる不具合いを示す断面図。
【図18】従来の脱ガス槽側壁内面部の圧力分布を示し、(A)は(B)の白矢視図。
【図19】同、剪断応力分布を示し、(A)は(B)の白矢視図。
【符号の説明】
1、10 脱ガス槽
1a 底部
21 、22 環流管
3 浸漬管
4 溶融金属容器
5 耐火物ライニング
8 ランスパイプ
11 底部
12 下降用環流管
13 上昇用環流管
14 耐火物ライニング[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a molten steel reflux type degassing equipment structure.
[0002]
[Prior art]
The vacuum degassing method, in which molten steel is degassed in a reduced-pressure atmosphere, allows not only decarburization, dehydrogenation, and deoxidation, but also reduces non-metallic inclusions and improves quality by adjusting the components, The RH method is widely used as being suitable for large-volume degassing treatment (see, for example, Japanese Utility Model Laid-Open Nos. 62-36054, 52-68811, and 1-198418).
[0003]
As shown in the above publication, the degassing equipment referred to as the RH method has two
[0004]
As the conventional degassing equipment, generally, as shown in FIGS. 10A and 10B, two
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, in the above-described conventional technology, the
[0006]
Also the rising side of the
[0007]
Further, when oxygen is blown into the tank from directly above or from the side of the
[0008]
On the other hand, when the pressure distribution (force in the direction perpendicular to the furnace inner surface) and the shear force distribution (force in the direction along the furnace inner surface) of the molten steel applied to the furnace inner surface of the side wall
[0009]
The present invention has been made with a focus on the above-mentioned problems in the prior art, and has been made to improve the problem. The first problem is that the molten steel is efficiently degassed, and has a simple structure and high durability. It is to provide molten steel recirculation degassing equipment. The second problem is to obtain an appropriate recirculation velocity and recirculation flow rate in molten steel processing such as degassing, low carbon steel, clean steel, fine adjustment of components, and slag refining. There is. A third problem is to reduce melting damage due to slag of the refractory in the degassing tank, wear damage due to molten steel, and spalling damage.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
As a means for solving the above problems, the present invention provides a descending reflux pipe at the center of the bottom of a degassing tank in a molten steel reflux degassing facility that performs degassing by blowing gas into the molten steel and circulating it. The present invention is characterized in that two or more ascending reflux tubes are arranged around the reflux tube at a required distance from the center.
[0011]
As a result, the slag gathers in the center of the degassing tank, not in contact with the refractory lining, and as a result, slag melting of the refractory lining is prevented, the durability is increased, and the rising reflux By installing a plurality of pipes around the descending reflux pipe, it is possible to reduce the amount of molten steel per ascending reflux pipe, so the bottom of the ascending reflux pipe and the side wall refractory lining of the degassing tank Wear due to the molten steel flow is reduced. Further, when oxygen is blown, there is no furnace bottom refractory because the descending reflux tube is located in the center of the bottom of the degassing tank, and there is no abnormal melting of the bottom.
[0012]
The ascending recirculation pipe has an inner circumference arranged at a position that circumscribes the inner circumference surface of the refractory lining of the degassing tank so that the flow of molten steel is smooth and the damage to the refractory lining is reduced. In addition, it is preferable.
[0013]
Further, the cross-sectional area of the ascending reflux pipe and the descending reflux pipe may be set such that Su ≦ Sd when the total sectional area of the ascending reflux pipe is Su and the sectional area of the descending reflux pipe is Sd. This is desirable because the ring flow rate can be increased.
[0014]
Furthermore, the refractory lining of the degassing tank is straight upward from a position where the inner circumference of the rising reflux pipe circumscribes, and the inner circumferential direction is a smooth surface without irregularities, thereby smoothing the flow of molten steel, The molten steel wear damage of the refractory lining can be reduced.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention will be described below with reference to embodiments shown in the drawings.
FIG. 1 shows a longitudinal sectional view of a
[0016]
The ascending
[0017]
The horizontal cross-sectional shape of these
[0018]
With the above construction method, the
[0019]
Further, even when oxygen is blown, since the descending
[0020]
The cross-sectional areas of the descending
[0021]
The above relationship is preferable in increasing the ring flow rate, and experimental results based on a water model of the gas blowing amount and the ring flow rate are shown in FIGS. That is, when the inner diameter of the ascending
[0022]
The refractory lining 14 (wear brick) constituting the inner surface of the
[0023]
The above configuration is combined with the fact that the ascending
[0024]
Moreover, about the
[0025]
9 (A) to 9 (C) list examples of the present invention. FIG. 9 (A) has two ascending
[0026]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the descending reflux pipe is installed in the center of the bottom of the degassing tank, and a plurality of ascending reflux pipes are arranged in the vicinity thereof, so that the molten steel flow and the slag rising are It is possible to remarkably reduce the refractory lining from being worn by slag and molten steel flow as a result of gathering at the center without unnecessary contact with the refractory lining of the degassing tank.
[0027]
In addition, by installing a plurality of ascending reflux pipes around the descending reflux pipe, the amount of molten steel per reflux pipe can be reduced, and the bottom of the ascending reflux pipe and the refractory lining of the degassing tank It is possible to reduce wear due to molten steel in the part.
[0028]
In addition, the flow rate of the molten steel can be increased, which is particularly effective for mass processing. Further, according to the fourth aspect of the present invention, the flow of the molten steel is concentrated in the center as described above, and the flow can be made smooth and the wear damage of the molten steel can be prevented without increasing the thickness of the refractory lining, thereby improving the durability. be able to. Further, since the weight of the refractory can be reduced as compared with the conventional one, the work load at the time of construction can be reduced, and the operation cost can be reduced in combination with the high durability.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the same.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing the state of molten steel flow and slag accumulation.
FIG. 4 is a plan view of the same.
FIG. 5 is an explanatory diagram of an experimental model.
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the gas blowing amount and the ring flow rate according to the experiment.
FIG. 7 shows a pressure distribution on the inner surface of the side wall of the degassing tank in the present invention, and (A) is a white arrow view of (B).
FIG. 8 shows the shearing force, and (A) is a white arrow view of (B).
9A to 9C are plan views showing the number and arrangement examples of ascending reflux tubes.
10A and 10B show a conventional technique, in which FIG. 10A is a longitudinal sectional view, and FIG. 10B is a plan view.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a problem in use according to a conventional technique.
FIG. 12 is a cross-sectional view showing an embodiment when oxygen is blown.
FIG. 13 is an explanatory view showing the flow of molten steel and the state of slag accumulation according to FIG. 10 (A).
FIG. 14 is a plan view of the same.
FIG. 15 is a cross-sectional view showing a state of a molten steel flow according to FIG.
16 is a cross-sectional view showing the wear state of the refractory lining due to the molten steel flow in FIG.
FIG. 17 is a cross-sectional view showing a defect caused by oxygen blowing in a conventional technique.
FIG. 18 shows a pressure distribution on the inner surface of the side wall of a conventional degassing tank, (A) is a white arrow view of (B).
FIG. 19 shows shear stress distribution, (A) is a white arrow view of (B).
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記上昇用の環流管はその内周が前記脱ガス槽の側壁耐火物ライニングの内周面に外接する位置に配設されており、
前記上昇用の環流管と下降用の環流管との断面積が、上昇用環流管の総断面積をSu、下降用環流管の断面積をSdとするときSu≦Sdとされており、
前記脱ガス槽の側壁耐火物ライニングが前記上昇用環流管の内周が外接する位置から上方へはストレートとされ、内周方向は凹凸を有しない平滑面とされている
ことを特徴とする溶鋼環流式脱ガス設備構造。In a molten steel recirculation type degassing facility that performs degassing by blowing gas into the molten steel and circulating it, a descending recirculation pipe is installed at the center of the bottom of the degassing tank, and the center is required from this center. Two or more ascending reflux tubes are arranged at a distance and in the vicinity thereof ,
The rising reflux pipe is disposed at a position where the inner periphery circumscribes the inner peripheral surface of the side wall refractory lining of the degassing tank,
The cross-sectional area of the ascending and descending reflux pipes is Su ≦ Sd, where Su is the total sectional area of the ascending reflux pipe and Sd is the sectional area of the descending reflux pipe,
The side wall refractory lining of the degassing tank is straight upward from the position where the inner periphery of the ascending reflux pipe is circumscribed, and the inner peripheral direction is a smooth surface having no irregularities. Structure of the molten steel recirculation type degassing equipment.
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