JP4277819B2 - 溶鋼の加熱方法 - Google Patents
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Description
吸収された酸素の反応 :3[O]+2[Al]→Al2O3・・・(7)
Fe+x[O]→FeOx・・・(8)
このため、溶鋼加熱時の耐火物の損耗を低減するには、(8)式に示す反応を極力抑制し、(7)式に示す反応を推進すればよいこととなる。
A3≦t/T≦A4:2.7kPa≦P≦4.7kPa ・・・・・・・(2)
A5≦t/T≦A6:P≦1.3kPa ・・・・・・・(3)
ただし、A1=0.2、A2=0.55、A3=0.6、A4=0.75、A5=0.8、A6=1.0、5≦T≦12であり、tは加熱開始(酸素上吹き開始)からの経過時間(min)を示し、Tは総加熱処理時間(総酸素上吹き時間,酸素上吹き開始から酸素上吹き終了までの時間)(min)であり、Pは真空槽内の圧力(kPa)である。
本発明を、転炉、RH真空脱ガス装置及び連続鋳造機を用いて鋼を製造する場合を例にとって、説明する。
第一の因子は、酸素吸収速度である。前述したように、Alと反応できなかった、いわば余剰酸素がFeOxを形成する。余剰酸素は前述した比(V/Q)にもよるが、(7)式の反応速度を、(6)式の反応速度が上回った場合に発生する。つまり、(7)式の反応と(6)式の反応のバランスも重要となる。ここで、(6)式の反応速度は酸素流量の他に雰囲気圧力の影響を受ける。(6)式の反応速度は(9)式により示される。
(9)式においてkは速度定数であり、[O]eは平衡酸素濃度である。平衡酸素濃度[O]eは(10)式により示されるが、平衡酸素濃度[O]eは酸素分圧PO2が高いほど高くなる。すなわち、雰囲気圧力が高いほど、酸素吸収速度は大きくなる。
以上から、真空槽の内部の圧力(雰囲気圧力)を制御することにより(6)式の反応の速度を制御し、余剰酸素の発生を抑制することにより(8)式の反応を抑制できる。しかし、過度の制御は(7)式の反応の速度も低下させてしまう。
FeOx+(2/3)xAl→(x/3)Al2O3+Fe・・・(11)
(11)式の反応は、Al濃度が高い場合と撹拌が強い場合に早く進行する。溶鋼中Al濃度が低くなると、(11)式の反応はより速度が低下するため、撹拌をより強くする必要がある。しかし、RH真空脱ガス装置では、通常の取鍋精錬装置とは異なり、撹拌を自由に制御できない。真空槽内の撹拌を強めるには、より高真空として環流ガスによる撹拌を強める方法が最も簡便である。
/(基準条件イの反応効率)
耐火物寿命指数=(基準条件イでの損耗速度)/(各条件での損耗速度)
図1は、溶鋼加熱処理時間における真空槽内の雰囲気圧力制御パターンa〜fを、基準条件イとともに示すグラフであり、図2は、溶鋼加熱処理時間における真空槽内の雰囲気圧力制御パターンg〜jを示すグラフである。なお、溶鋼加熱処理時間は処理毎に異なるために処理時間の長さを用いるのは妥当ではないので、溶鋼加熱処理時間を、無次元時間=実時間{加熱開始(酸素上吹き開始)からの経過時間}/{総溶鋼加熱処理時間(純酸素上吹き時間)}として整理した。なお、本調査における溶鋼加熱処理時間は5〜12分である。
A3≦t/T≦A4:2.7kPa≦P≦4.7kPa・・・(2)
A5≦t/T≦A6:P≦1.3kPa・・・(3)
ただし、A1=0.2、A2=0.55、A3=0.6、A4=0.75、A5=0.8、A6=1.0であり、tは加熱開始(酸素上吹き開始)からの経過時間(min)を示し、Tは総加熱処理時間(総酸素上吹き時間)(min)であり、Pは真空槽内の圧力(kPa)である。
A5=0.96(V/Q)−0.95・・・(5)
これは、先に述べたように、比(V/Q)も余剰酸素の生成に影響するため、比(V/Q)に応じて真空槽の雰囲気の圧力変化を厳密に制御することにより、さらに効果が高まることを示している。
各雰囲気圧力への変更は、以下の手順で行うことが例示される。溶鋼の目標温度と現状温度測定値とから必要な温度上昇量を求める。現状温度は例えば消耗型熱電対等を用いて測定することができる。必要な温度上昇量を求めたら、これに応じて必要な総酸素量とAl量とが決定される。酸素量と温度上昇量との関係は、実績を基に求めておけばよい。設備の上吹き酸素流量が既知であるので、総酸素上吹き時間が計算される。これをTとする。次に、実処理時間tとTの比(t/T)を用いて(1)〜(3)式を満足するように雰囲気圧力を制御する。
番号1〜25の試料について反応効率指数及び耐火物損耗指数を求めた。結果を表1に併せて示す。
Claims (1)
- 二本の浸漬管と真空槽とを備えるRH真空脱ガス装置にて、Al濃度が0.01質量%以上0.1質量%以下である溶鋼の表面に酸素ガスを吹き付け、溶鋼中のAlと吹き付けた酸素ガスとを反応させることにより溶鋼を加熱する方法であって、吹き付ける前記酸素ガスの流量V(Nm3/min)と、前記溶鋼の環流量Q(ton/min)との比(V/Q)(Nm3/ton)を0.2以上0.5以下に調整し、かつ、加熱処理前の前記真空槽内の雰囲気圧力を5.3kPa以上として、(1)〜(3)式にしたがって前記真空槽の内部の圧力を段階的に変動させることを特徴とする溶鋼の加熱方法。
A1≦t/T≦A2:5.3kPa≦P≦13kPa ・・・・・・・(1)
A3≦t/T≦A4:2.7kPa≦P≦4.7kPa ・・・・・・・(2)
A5≦t/T≦A6:P≦1.3kPa ・・・・・・・(3)
ただし、A1=0.2、A2=0.55、A3=0.6、A4=0.75、A5=0.8、A6=1.0、5≦T≦12であり、
t:加熱開始(酸素上吹き開始)からの経過時間(min)
T:総加熱処理時間(総酸素上吹き時間)(min)
P:真空槽内の圧力(kPa)
である。
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