JP5402342B2 - レードルノズルの詰まり防止方法 - Google Patents
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ここで、「レードルノズル詰まり」とは、レードルノズル内の付着物のためにその有効断面積が減少してしまった結果、溶鋼鍋羽口の下部にあって溶鋼鍋からタンディッシュへの溶鋼注入制御用の鍋ノズル上部に取り付けているスライディングノズルの開口率が100%となっても、タンディッシュへの溶鋼供給量が連続鋳造のスループットに追従できない状態をいう。
ノズル詰まり抑制には溶鋼を撹拌し、介在物をスラグ中に浮上・分離させることが重要であり、浸漬ノズル詰まりに対しては、タンディッシュの溶鋼出口から浸漬ノズルの吐出孔までの間で不活性ガスを溶鋼中に吹き込むことが一般的に行われていて(特許文献1)、一定の効果を発揮している。一方レードルノズル詰まりに対しては、例えば特許文献2では溶鋼をAl脱酸した後、REMを一定量添加することで解決できるとしている。しかしこの方法は高価なREMを用いるため、コスト悪化を招き、またREM添加することで溶鋼中に生成した酸化物がレードルノズルに付着し、かえってレードルノズル詰まりを助長するといった問題があった。そのためレードルノズル詰まりに対してはこれまで、RH環流時間の延長により溶鋼中介在物を浮上・分離する手法が多く実施されてきた。
[Al]>0.030質量%の場合:
t=0.043×T.[O](ppm)+α ・・・(1’)
[Al]≦0.030質量%の場合:
t=0.043×T.[O](ppm)+100×(0.03−[Al])+α ・・・(2’)
[Al]:溶鋼中sol.Al濃度(質量%)
T.[O]:溶鋼中トータル酸素濃度(ppm)
t:T.[O]分析用サンプルの採取後、溶鋼環流を止めるまでの時間(分)
tはRH処理における環流ガス流量1.0〜3.0Nm3/minの範囲、溶鋼200〜350tの範囲で共通
α:定数(1.0 ≦α≦2.0)
本発明に係る分析方法に求められる短時間かつ高精度分析を実現するために、本発明で組み合わせる要素技術の内、迅速かつ再現性の高い試料前処理方法として、真空アークプラズマ処理を選択した。例えば、特許文献3に開示された金属中成分分析用試料の調整方法及び装置を適用すればよい。予め真空に保った試料前処理装置1内に、隔離バルブ4を介して、真空度をほとんど変化させることなく、処理前試料投入口3から試料を挿入することができる。その後、真空アークプラズマ処理により、試料表面の酸化皮膜を数秒で除去する。該装置では、試料を自動搬送するため、試料形状を円柱またはブロック(直方体)に限定する。試料は、試料台に載置して処理するため、試料台と接する面は処理されない。そこで、試料を反転させて処理する必要がある。つまり、ひとつの試料に対して、少なくとも2回は放電する必要がある。放電回数が増えると、試料が長時間加熱されることになり、一旦、酸化皮膜除去された試料表面は再び酸化されてしまう。したがって、試料表面の酸化皮膜を確実、正確かつ再現性良く除去し、精錬操業上必要とされる分析精度を確保するため、下記の条件でアークプラズマ処理する必要がある。
なお、処理時に真空度が一定値に保持されるよう、真空排気バルブとガス導入バルブの開閉を制御する圧力制御機構を有することがなお好ましい。
(c)処理時間:一つの試料に対して、合計の処理時間は0.2秒以上1.2秒以下とする。
処理後の試料は、大気と接触させることなく、分析装置2に配置した前処理済試料投入口5を通じて、最終的に黒鉛るつぼに投入する。試料前処理チャンバーと分析装置の試料投入口は真空または不活性ガスで内部を置換した連結管8で連結する。不活性ガス種としては、空気との比重差を考慮して、連結管内を確実にガス置換して、処理後の試料の再酸化を防止する観点、さらには経済的な観点から、Arが好ましい。特許文献3に開示された装置構成では、前処理済試料は払い出された後、別置きの酸素分析装置に移送される。しかし、本発明の目的では迅速性が要求されることから、試料前処理装置1と酸素分析装置2を、それぞれ鉛直上下に配置し、連結管8内を自由落下させて、試料を移送する方法、すなわち図2のような装置構成を採用した。
(1)連続鋳造法によるアルミキルド鋼製造時において、200〜350tの溶鋼をRH装置を用いて処理するに際し、溶鋼脱酸用Alを添加した後に溶鋼中トータル酸素濃度を分析するためのサンプルを採取し、該溶鋼に含まれるトータル酸素濃度とAl濃度とを溶鋼環流中に分析するに際して、前記溶鋼中トータル酸素濃度の酸素分析方法として、鉄鋼試料を黒鉛るつぼに入れて不活性ガス中で加熱融解し、発生した一酸化炭素または二酸化炭素のいずれかひとつあるいは両方の赤外線吸収度から該試料中の酸素濃度を測定する方法であって、該試料表面の酸化皮膜を除去、清浄化する前処理として真空アークプラズマ処理をアークプラズマ放電開始時の真空度を5Pa以上35Pa以下かつ、アークプラズマ出力電流を15A以上55A以下とする条件下において、溶鋼から採取した鋼塊に対して、高さ1.5mm以上7mm以下、表面積Sと体積Vの比(S/V)が1.05以上1.30以下となるように機械加工して得た小片を試料とし、前記アークプラズマ放電を前記試料に、合計4回以下であって、かつ合計処理時間として0.2秒以上1.2秒以下施した後、該試料を大気と接触させることなく、直接、分析時の温度よりも高い温度で加熱、清浄化した後、分析する温度に下げて待機させた黒鉛るつぼへ投入する鉄鋼中酸素分析方法を用い、前記トータル酸素濃度と前記Al濃度値をもとに以下に示す(i)、(ii)式の範囲内で該溶鋼環流を終了するよう調整することを特徴とするレードルノズル詰まり防止方法。
[Al]>0.030質量%の場合:
0.043×T.[O]+1.0 ≦ t ≦ 0.043×T.[O]+2.0 ・・・(i)
[Al]≦0.030質量%の場合:
0.043×T.[O]+100×(0.03−[Al])+1.0 ≦ t
≦ 0.043×T.[O]+100×(0.03−[Al])+2.0 ・・・(ii)
[Al]:溶鋼中sol.Al濃度(質量%)…(ただし0<[Al]<1.20)
T.[O]:溶鋼中トータル酸素濃度(ppm)
t:T.[O]分析用サンプルの採取後、溶鋼環流を止めるまでの時間(分)
但し、tの時間中の環流ガス流量は1.0〜3.0Nm 3 /min
本発明方法は、取鍋内溶鋼に2本足浸漬管を設置して真空槽内を真空排気し、片方の浸漬管から環流用不活性ガスを吹き込むRH脱ガス装置を用いて処理する際、脱酸後の溶鋼のサンプルのT.[O]とAl濃度から、最適なRH最終環流時間を決定し、処理を実施するものである。
しかし、従来はRHで脱酸用Alを添加した後の溶鋼中T.[O]濃度の値を、溶鋼環流完了前に正確に知る具体的な方法が知られていなかった。そのため、経験と勘に頼ってAl投入後の環流時間を決めるしかなく、このバラツキの存在を考慮して長目に環流時間をとらざるを得なかった。
その結果、図5に示すように、T.[O]≦30ppmでの環流時間が過剰な場合が多かった。図5は、脱酸処理後T.[O]と過剰環流時間との関係を示すグラフである。
0.043×T.[O]+1.0 ≦ t ≦ 0.043×T.[O]+2.0 ・・・(1)
[Al]≦0.030質量%の場合:
0.043×T.[O]+100×(0.03−[Al])+1.0 ≦ t
≦ 0.043×T.[O]+100×(0.03−[Al])+2.0 ・・・(2)
[Al]:溶鋼中sol.Al濃度(質量%)…(ただし0<[Al]<1.20)
T.[O]:溶鋼中トータル酸素濃度(ppm)
t:T.[O]分析用サンプルの採取後、溶鋼環流を止めるまでの時間(分)
本発明者らは、上述した知見をオンライン操業に反映させるために、T.[O]を短時間でかつ精度よく分析する方法として、前記した鉄鋼中酸素の迅速分析方法を使用した。
結果を表3に示す。なお、表3における溶鋼の成分濃度を示す「%」は質量%であり、表3に記載した成分の残部はFeおよび不純物である。
以上のことから、本発明によって環流時間ロスを最小にしつつ、レードルノズル詰まりを防止することができると言える。
3 処理前試料投入口 4 隔離バルブ
5 前処理済試料投入口 6 架台
7 リフター 8 連結管
9 前処理済試料途中取出口
Claims (1)
- 連続鋳造法によるアルミキルド鋼製造時において、200〜350tの溶鋼をRH装置を用いて処理するに際し、溶鋼脱酸用Alを添加した後に溶鋼中トータル酸素濃度を分析するためのサンプルを採取し、該溶鋼に含まれるトータル酸素濃度とAl濃度とを溶鋼環流中に分析するに際して、
前記溶鋼中トータル酸素濃度の酸素分析方法として、
鉄鋼試料を黒鉛るつぼに入れて不活性ガス中で加熱融解し、発生した一酸化炭素または二酸化炭素のいずれかひとつあるいは両方の赤外線吸収度から該試料中の酸素濃度を測定する方法であって、
該試料表面の酸化皮膜を除去、清浄化する前処理として真空アークプラズマ処理をアークプラズマ放電開始時の真空度を5Pa以上35Pa以下かつ、アークプラズマ出力電流を15A以上55A以下とする条件下において、
溶鋼から採取した鋼塊に対して、高さ1.5mm以上7mm以下、表面積Sと体積Vの比(S/V)が1.05以上1.30以下となるように機械加工して得た小片を試料とし、
前記アークプラズマ放電を前記試料に、合計4回以下であって、かつ合計処理時間として0.2秒以上1.2秒以下施した後、
該試料を大気と接触させることなく、直接、分析時の温度よりも高い温度で加熱、清浄化した後、分析する温度に下げて待機させた黒鉛るつぼへ投入する鉄鋼中酸素分析方法を用い、
前記トータル酸素濃度と前記Al濃度値をもとに以下に示す(1)、(2)式の範囲内で該溶鋼環流を終了するよう調整することを特徴とするレードルノズル詰まり防止方法。
[Al]>0.030質量%の場合:
0.043×T.[O]+1.0 ≦ t ≦ 0.043×T.[O]+2.0 ・・・(1)
[Al]≦0.030質量%の場合:
0.043×T.[O]+100×(0.03−[Al])+1.0 ≦ t
≦ 0.043×T.[O]+100×(0.03−[Al])+2.0 ・・・(2)
[Al]:溶鋼中sol.Al濃度(質量%)…(ただし0<[Al]<1.20)
T.[O]:溶鋼中トータル酸素濃度(ppm)
t:T.[O]分析用サンプルの採取後、溶鋼環流を止めるまでの時間(分)
但し、tの時間中の環流ガス流量は1.0〜3.0Nm 3 /min
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