JP5786470B2 - Vacuum refining method for molten steel - Google Patents
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本発明は、溶鋼の真空精錬方法に関し、詳しくは、フラックスを搬送用ガスとともに噴射可能で且つバーナー機能を有する上吹きランスを用い、この上吹きランス下方に形成させたバーナー火炎中を通すことによって加熱したフラックスを搬送用ガスとともに真空槽内の溶鋼浴面に吹き付けて添加し、該フラックスにより溶鋼の脱硫処理或いは脱酸処理などを行う真空精錬方法に関する。 The present invention relates to a method for vacuum refining of molten steel, and more specifically, by using an upper blowing lance capable of injecting a flux together with a carrier gas and having a burner function, and passing through a burner flame formed below the upper blowing lance. The present invention relates to a vacuum refining method in which a heated flux is sprayed and added to a molten steel bath surface in a vacuum tank together with a carrier gas and the molten steel is desulfurized or deoxidized using the flux.
鋼材の品質向上を目的として、溶鋼は、転炉などで精錬された後、更にＲＨ真空脱ガス装置などの真空脱ガス設備で処理されている。特に、近年では、溶鋼中硫黄濃度の極低硫域への低下が要求されており、真空脱ガス設備の真空槽に配置した上吹きランスから脱硫剤を搬送用ガスとともに真空槽内の溶鋼に吹き付け、溶鋼を脱硫する精錬方法が広く行われている（例えば、特許文献１を参照）。この場合、脱硫用フラックスとしては、ＣａＯ−ＣａＦ2系フラックスやＣａＯ系フラックスが使用されている。 For the purpose of improving the quality of the steel material, the molten steel is refined in a converter or the like and further processed by a vacuum degassing facility such as an RH vacuum degassing apparatus. In particular, in recent years, it has been required to reduce the sulfur concentration in molten steel to an extremely low sulfur range, and the desulfurizing agent is transferred from the upper blow lance placed in the vacuum tank of the vacuum degassing equipment to the molten steel in the vacuum tank along with the transfer gas. A refining method for spraying and desulfurizing molten steel is widely performed (for example, see Patent Document 1). In this case, a CaO—CaF 2 flux or a CaO flux is used as the desulfurization flux.
真空槽内の溶鋼に脱硫用フラックスを添加すると、脱硫用フラックスによって溶鋼の顕熱が奪われ、溶鋼の温度が低下する。また、脱硫用フラックスを迅速に滓化させることで、脱硫反応が促進される。これらに対処するべく、特許文献２及び特許文献３には、上吹きランスにバーナー機能を備えさせ、上吹きランスから吹き付けるフラックスを、バーナー火炎内を通過させてバーナー火炎によって加熱し、加熱したフラックスを溶鋼浴面に吹き付ける精錬方法が提案されている。特許文献２及び特許文献３により、溶鋼の温度降下を少なくすることが可能となっている。
When the desulfurization flux is added to the molten steel in the vacuum chamber, the sensible heat of the molten steel is taken away by the desulfurization flux, and the temperature of the molten steel decreases. Further, the desulfurization reaction is accelerated by rapidly hatching the desulfurization flux. In order to deal with these problems,
しかしながら、バーナー機能を有する上吹きランスを用い、バーナー火炎によってフラックスを加熱しながら溶鋼浴面に吹き付ける場合、バーナーの火炎は、ＣＯ2やＨ2Ｏの酸化性ガスを主成分としており、これらのガスが溶鋼中のＡｌを酸化させ、溶鋼中のＡｌ濃度が低下して、還元反応である脱硫反応を阻害するという問題を発生する。また、Ａｌは高価であることから、Ａｌの酸化ロスは製造コストの上昇をもたらすという問題も発生する。 However, when a top lance having a burner function is used and the flux is heated by a burner flame and sprayed onto the molten steel bath surface, the burner flame is mainly composed of an oxidizing gas such as CO 2 or H 2 O. The gas oxidizes Al in the molten steel, and the concentration of Al in the molten steel is lowered, thereby causing a problem of inhibiting the desulfurization reaction that is a reduction reaction. In addition, since Al is expensive, there is a problem that the oxidation loss of Al increases the manufacturing cost.
即ち、バーナー火炎によってフラックスを加熱しながら溶鋼浴面に吹き付ける場合、バーナー火炎による溶鋼中のＡｌの酸化を抑制する必要があるが、上記の特許文献２及び特許文献３は、この点に関して何ら記載していない。
That is, when spraying the molten steel bath surface while heating the flux by the burner flame, it is necessary to suppress the oxidation of Al in the molten steel by the burner flame. However, the
また、バーナー機能を有する上吹きランスを用い、バーナー火炎によってフラックスを加熱しながら溶鋼浴面に吹き付ける場合、バーナーの燃焼熱を十分にフラックス及び溶鋼に着熱しようとして、バーナーの燃焼熱を強くすると、バーナーの燃焼熱が強くなりすぎて真空槽内壁に付着した地金が溶解し、溶解した地金が精錬中の溶鋼に混入し、付着地金に含有される炭素や硫黄によって精錬中の溶鋼の炭素濃度や硫黄濃度が上昇して成分規格値を外れてしまったりするという問題が発生する。 In addition, when using an upper blowing lance having a burner function and spraying the molten steel bath surface while heating the flux with a burner flame, if the burner's combustion heat is increased by trying to sufficiently heat the combustion heat of the burner to the flux and molten steel, The burner's combustion heat becomes too strong and the ingots attached to the inner wall of the vacuum chamber are melted, and the dissolved ingots are mixed into the molten steel being refined, and the molten steel being refined by the carbon and sulfur contained in the attached ingots. There is a problem that the carbon concentration and sulfur concentration of the product increase and the component specification value is deviated.
即ち、バーナー機能を有する上吹きランスを用いて溶鋼を精錬する際には、真空槽内壁の付着地金の溶解を抑えて、精錬中の溶鋼の炭素濃度や硫黄濃度のピックアップを防止することが好ましく、そのためには、吹き付け添加するフラックスの供給速度やフラックスのサイズに応じてバーナーの燃焼熱を調整することが必要となるが、上記の特許文献２及び特許文献３は、この点に関しても何ら記載していない。 That is, when refining molten steel using an upper blow lance having a burner function, it is possible to prevent the pickup of the carbon concentration and sulfur concentration of the molten steel during refining by suppressing the dissolution of the metal deposit on the inner wall of the vacuum chamber. Preferably, for this purpose, it is necessary to adjust the combustion heat of the burner according to the supply rate of the flux to be added by spraying and the size of the flux. Not listed.
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、フラックスを搬送用ガスとともに噴射可能で且つバーナー機能を有する上吹きランスを用い、上吹きランス下方にバーナー火炎を形成し、上吹きランスを介して搬送用ガスとともに吹き込むフラックスを、形成させたバーナー火炎中を通すことによって加熱し、加熱したフラックスを真空槽内の溶鋼浴面に吹き付けて溶鋼を精錬するにあたり、加熱したフラックスを高い歩留りで真空槽内の溶鋼に吹き付け添加することができると同時に、バーナー火炎による溶鋼中Ａｌの酸化を防止することができ、更には、バーナーの燃焼熱による真空槽内壁の付着地金の溶解を抑制して精錬中の溶鋼の炭素濃度や硫黄濃度のピックアップを防止することのできる、溶鋼の真空精錬方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to use an upper blowing lance capable of injecting flux together with a carrier gas and having a burner function, and to form a burner flame below the upper blowing lance. The flux blown together with the carrier gas through the upper blowing lance is heated by passing it through the burner flame formed, and heated to refine the molten steel by blowing the heated flux onto the molten steel bath surface in the vacuum chamber. Flux can be sprayed and added to the molten steel in the vacuum chamber at a high yield, and at the same time, oxidation of Al in the molten steel by the burner flame can be prevented, and further, the adhesion metal on the inner wall of the vacuum chamber due to the combustion heat of the burner Vacuum refining of molten steel that can prevent the pickup of carbon concentration and sulfur concentration of molten steel during refining by suppressing melting of steel It is to provide a.
上記課題を解決するための本発明の要旨は以下のとおりである。
（１）粉粒状のフラックスを搬送用ガスとともに噴出することが可能で、且つ、燃料ガス及び酸素ガスを同時に噴出してランスの下方で火炎を形成することが可能な上吹きランスを、真空脱ガス設備の真空槽の頂部に、該頂部を貫通させて配置し、燃料ガス及び酸素ガスを同時に噴出して真空槽内で火炎を形成し、前記フラックスを火炎内を通過させて加熱し、加熱したフラックスを真空槽内の溶鋼に吹き付けて溶鋼を減圧下で精錬する溶鋼の真空精錬方法において、粉粒状のフラックスを噴射する上吹きランスの出口径をＤ（ｍｍ）、上吹きランスの先端から真空槽内の溶鋼湯面までの距離であるランス高さをＨ（ｍｍ）とすると、出口径Ｄとランス高さＨとが下記の（１）式の関係を満足するように、出口径Ｄ及びランス高さＨのうちの何れか一方または双方を調整することを特徴とする、溶鋼の真空精錬方法。
３５≦Ｈ／Ｄ≦５０ ……（１）
（２）前記燃料ガスの発熱量をＱ（ＭＪ／ｍｉｎ）、前記粉粒状フラックスの供給速度をＳ（ｋｇ／ｍｉｎ）、前記粉粒状フラックスの平均粒径をＲ（μｍ）とすると、燃料ガスの発熱量Ｑと粉粒状フラックスの供給速度Ｓと粉粒状フラックスの平均粒径Ｒとが下記の（２）式の関係を満足するように、燃料ガスの発熱量Ｑ、粉粒状フラックスの供給速度Ｓ、粉粒状フラックスの平均粒径Ｒのうちの何れか１種または２種以上を調整することを特徴とする、上記（１）に記載の溶鋼の真空精錬方法。
Ｑ／Ｓ＜８．０×Ｒ-0.2 ……（２）
The gist of the present invention for solving the above problems is as follows.
(1) An upper blow lance capable of jetting a powdery flux together with a carrier gas and simultaneously jetting fuel gas and oxygen gas to form a flame below the lance is vacuum-released. At the top of the vacuum tank of the gas equipment, the top is penetrated, fuel gas and oxygen gas are ejected simultaneously to form a flame in the vacuum tank, and the flux is heated by passing through the flame, heating In the vacuum refining method for molten steel, which is sprayed on the molten steel in the vacuum tank to refine the molten steel under reduced pressure, the outlet diameter of the upper blowing lance for injecting the particulate flux is D (mm), from the tip of the upper blowing lance Assuming that the lance height, which is the distance to the molten steel surface in the vacuum chamber, is H (mm), the outlet diameter D so that the outlet diameter D and the lance height H satisfy the relationship of the following equation (1). And lance height H Re or the other or and adjusting both the vacuum refining method of molten steel.
35 ≦ H / D ≦ 50 (1)
(2) When the calorific value of the fuel gas is Q (MJ / min), the supply rate of the particulate flux is S (kg / min), and the average particle size of the particulate flux is R (μm), the fuel gas The calorific value Q of the fuel gas, the feed rate of the granular flux, so that the calorific value Q, the feed rate S of the particulate flux, and the average particle size R of the particulate flux satisfy the relationship of the following equation (2): The method for vacuum refining of molten steel according to (1) above, wherein any one or more of S and the average particle size R of the granular flux are adjusted.
Q / S <8.0 × R −0.2 (2)
本発明によれば、フラックスを搬送用ガスとともに噴射可能で且つバーナー機能を有する上吹きランスを用い、該上吹きランスの下方に形成させたバーナー火炎中を通すことによって加熱したフラックスを搬送用ガスとともに真空槽内の溶鋼浴面に吹き付けて溶鋼を精錬するにあたり、ランス高さＨとフラックスを噴射する上吹きランスの出口径Ｄとの比であるＨ／Ｄを３５〜５０の範囲に制御するので、加熱したフラックスを高い歩留りで真空槽内の溶鋼に吹き付け添加することができると同時に、バーナー火炎による溶鋼中Ａｌの酸化を防止することができる。 According to the present invention, an upper blowing lance capable of injecting the flux together with the conveying gas and having a burner function is used, and the heated flux is passed through the burner flame formed below the upper blowing lance. At the same time, when refining the molten steel by spraying on the molten steel bath surface in the vacuum chamber, the ratio H / D, which is the ratio of the lance height H and the outlet diameter D of the upper blowing lance for injecting the flux, is controlled in the range of 35-50. Therefore, the heated flux can be sprayed and added to the molten steel in the vacuum chamber at a high yield, and at the same time, the oxidation of Al in the molten steel by the burner flame can be prevented.
以下、本発明を具体的に説明する。先ず、本発明に至った経緯を説明する。 Hereinafter, the present invention will be specifically described. First, the background to the present invention will be described.
本発明者らは、フラックスを搬送用ガスとともに噴射可能で、且つバーナー機能を有する上吹きランスを用い、上吹きランスの下方に形成されるバーナー火炎で加熱したフラックスを搬送用ガスとともに真空槽内の溶鋼浴面に吹き付けて溶鋼を精錬する真空精錬方法において、加熱したフラックスを高い歩留りで溶鋼に吹き付け添加すると同時に、バーナー火炎による溶鋼中Ａｌの酸化を防止する方法を見出すことを目的に、検討・研究を行った。 The inventors use an upper blowing lance capable of injecting the flux together with the carrier gas and having a burner function, and the flux heated by the burner flame formed below the upper blowing lance together with the carrier gas in the vacuum chamber. In the vacuum refining method of refining molten steel by spraying on the surface of the molten steel, the aim is to find a method to prevent the oxidation of Al in the molten steel by the burner flame while simultaneously adding the heated flux to the molten steel with a high yield・ Research conducted.
この目的のために、ＲＨ真空脱ガス装置の真空槽の頂部に、該真空槽頂部を貫通させて配置した上吹きランスから脱硫用フラックスを真空槽内の溶鋼に噴射して溶鋼を脱硫処理する真空精錬において、上吹きランスの先端と真空槽内の溶鋼浴面との距離であるランス高さを変更した脱硫試験を行い、そのときの溶鋼中Ａｌの酸化ロス量及び溶鋼の脱硫率を調査した。この場合、脱硫用フラックスの添加量は全ての試験で一定とした。従って、脱硫用フラックスの溶鋼への添加歩留りが高い場合は、溶鋼の脱硫率が高くなる。 For this purpose, desulfurization treatment is performed by injecting a desulfurization flux onto molten steel in the vacuum chamber from an upper blowing lance disposed at the top of the vacuum chamber of the RH vacuum degassing apparatus through the vacuum chamber top. In vacuum refining, a desulfurization test was performed by changing the lance height, which is the distance between the tip of the top blowing lance and the molten steel bath surface in the vacuum tank, and the amount of Al oxidation loss in the molten steel and the desulfurization rate of the molten steel were investigated. did. In this case, the amount of desulfurization flux added was constant in all tests. Therefore, when the yield of adding the desulfurization flux to the molten steel is high, the desulfurization rate of the molten steel is increased.
その結果、ランス高さが小さくなると、バーナーの燃焼ガスと溶鋼との反応により、溶鋼中Ａｌの酸化ロス量が多くなり、逆に、ランス高さが大きくなると、溶鋼中Ａｌの酸化ロス量は少なくなるものの、フラックスの添加歩留りが低くなり、溶鋼の脱硫率が低下することが分った。また、ランス高さが小さくなると、フラックスの添加歩留りは高くなるが、溶鋼中Ａｌが酸化して少なくなることから、還元反応である脱硫反応が阻害されることも分った。 As a result, when the lance height decreases, the amount of Al oxidation loss in the molten steel increases due to the reaction between the burner combustion gas and the molten steel. Conversely, when the lance height increases, the amount of Al oxidation loss in the molten steel increases. It was found that the flux addition yield was reduced but the desulfurization rate of the molten steel was reduced, although it was reduced. It was also found that when the lance height was reduced, the flux addition yield was increased, but Al in the molten steel was oxidized and decreased, so that the desulfurization reaction as a reduction reaction was inhibited.
また、この精錬方法においては、粉粒状のフラックスを搬送用ガスとともにバーナー火炎中を通過させて、火炎でフラックスを加熱し、加熱したフラックスを溶鋼に吹き付けるので、火炎の熱がフラックスを介して溶鋼に伝達され、溶鋼を効率良く加熱することが可能であり、フラックスの溶鋼への添加歩留りが高くなるに伴って、バーナーによる溶鋼の加熱効率が向上することも分った。 Further, in this refining method, the powdery granular flux is passed through the burner flame together with the carrier gas, the flux is heated by the flame, and the heated flux is sprayed onto the molten steel, so that the heat of the flame is transferred to the molten steel via the flux. It has been found that the molten steel can be efficiently heated, and the heating efficiency of the molten steel by the burner is improved as the yield of flux added to the molten steel increases.
そこで、フラックスを噴射する上吹きランスの出口径をＤ（ｍｍ）、ランス高さをＨ（ｍｍ）とし、ランス高さＨと出口径Ｄとの比であるＨ／Ｄを因子として、Ｈ／Ｄと、溶鋼中Ａｌの酸化ロス量及び溶鋼の脱硫率との関係を整理した。その結果、溶鋼中Ａｌの酸化ロス量及び溶鋼の脱硫率はＨ／Ｄによって制御することができ、出口径Ｄとランス高さＨとが下記の（１）式の関係を満足する場合に、溶鋼中Ａｌの酸化が抑制され、且つ、溶鋼の脱硫率が高くなることを知見した。
３５≦Ｈ／Ｄ≦５０ ……（１）
Ｈ／Ｄが３５未満の場合は、バーナーの燃焼ガスと溶鋼との反応によって溶鋼中Ａｌの酸化ロス量が多くなり、一方、Ｈ／Ｄが５０を超える場合は、フラックスの添加歩留りが低くなり、溶鋼の脱硫率が低下する。
Therefore, the outlet diameter of the upper lance that injects the flux is D (mm), the lance height is H (mm), and the ratio H / D, which is the ratio of the lance height H to the outlet diameter D, is H / D. The relationship between D and the amount of oxidation loss of Al in molten steel and the desulfurization rate of molten steel was arranged. As a result, the oxidation loss amount of Al in the molten steel and the desulfurization rate of the molten steel can be controlled by H / D, and when the outlet diameter D and the lance height H satisfy the relationship of the following formula (1): It has been found that the oxidation of Al in the molten steel is suppressed and the desulfurization rate of the molten steel is increased.
35 ≦ H / D ≦ 50 (1)
When H / D is less than 35, the amount of Al oxidation loss in the molten steel increases due to the reaction between the burner combustion gas and the molten steel. On the other hand, when H / D exceeds 50, the flux addition yield decreases. The desulfurization rate of the molten steel decreases.
本発明は、上記検討結果に基づくもので、粉粒状のフラックスを搬送用ガスとともに噴出することが可能で、且つ、燃料ガス及び酸素ガスを同時に噴出してランスの下方で火炎を形成することが可能な上吹きランスを真空脱ガス設備の真空槽の頂部に、該頂部を貫通させて配置し、燃料ガス及び酸素ガスを同時に噴出して真空槽内で火炎を形成し、前記フラックスを火炎内を通過させて加熱し、加熱したフラックスを真空槽内の溶鋼に吹き付けて溶鋼を減圧下で精錬する溶鋼の真空精錬方法において、粉粒状のフラックスを噴射する上吹きランスの出口径Ｄとランス高さＨとが上記の（１）式の関係を満足するように、出口径Ｄ及びランス高さＨのうちの何れか一方または双方を調整することを特徴とする。 The present invention is based on the above examination results, and it is possible to eject a particulate flux together with a carrier gas, and simultaneously form fuel flame and oxygen gas to form a flame below the lance. A possible top blowing lance is arranged at the top of the vacuum tank of the vacuum degassing equipment, penetrating the top, and fuel gas and oxygen gas are simultaneously ejected to form a flame in the vacuum tank, and the flux is introduced into the flame. In a vacuum refining method for molten steel in which the heated flux is sprayed onto the molten steel in the vacuum tank and the molten steel is refined under reduced pressure, the outlet diameter D and the lance height of the upper blowing lance for injecting granular flux Either or both of the outlet diameter D and the lance height H are adjusted so that the height H satisfies the relationship of the above-described expression (1).
本発明は、ＲＨ真空脱ガス装置、ＤＨ真空脱ガス装置などの真空脱ガス設備における減圧雰囲気下の溶鋼浴面に上吹きランスからフラックスを吹き付け添加して行う真空精錬に適用することができる。フラックスを吹き付け添加して行う真空精錬としては、溶鋼の脱硫処理及び溶鋼中の酸化物系非金属介在物の除去を目的とした溶鋼の脱酸処理が挙げられる。使用するフラックスとしては、通常、溶鋼の脱硫処理では、ＣａＯ系フラックス、ＣａＯ−ＣａＦ2系フラックスが使用され、溶鋼の脱酸処理では、ＭｇＯ系フラックス、ＣａＯ系フラックスが使用される。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to vacuum refining performed by adding a flux from an upper blowing lance to a molten steel bath surface in a reduced pressure atmosphere in a vacuum degassing facility such as an RH vacuum degassing apparatus or a DH vacuum degassing apparatus. Vacuum refining performed by spraying and adding flux includes desulfurization treatment of molten steel and deoxidation treatment of molten steel for the purpose of removing oxide-based nonmetallic inclusions in the molten steel. As the flux to be used, a CaO-based flux and a CaO—CaF 2 -based flux are usually used in the desulfurization treatment of molten steel, and a MgO-based flux and a CaO-based flux are used in the deoxidation treatment of the molten steel.
また、本発明者らは、上吹きランスの出口径Ｄとランス高さＨとが上記の（１）式の関係を満足する条件の下で、バーナーの燃焼熱による真空槽内壁の付着地金の溶解を抑制して精錬中の溶鋼の炭素濃度や硫黄濃度のピックアップを防止することを検討した。 In addition, the present inventors have also found that the adhering metal on the inner wall of the vacuum chamber due to the combustion heat of the burner under the condition that the outlet diameter D of the top blowing lance and the lance height H satisfy the relationship of the above formula (1). We studied to prevent the pickup of carbon concentration and sulfur concentration of molten steel during refining by suppressing melting of steel.
ところで、上記の上吹きランスは、本来、真空槽の内壁に付着した地金を溶解するために開発された装置である。つまり、この上吹きランスは真空槽内壁面と平行な方向に伸びる鉛直方向の火炎を形成することから、火炎と平行な位置関係となる真空槽内壁に付着した地金はバーナー火炎と相対し、これにより、付着地金はバーナー火炎の燃焼熱を効率的に着熱して加熱・溶解するが、形成されるバーナー火炎に対して鉛直方向下方で相対する溶鋼をバーナー燃焼熱で加熱することは、従来、効率的でなかったが、上記のように、上吹きランスの出口径Ｄとランス高さＨとの関係を最適化することでフラックスを介して加熱することが可能となった。しかしながら、バーナー加熱中の溶鋼中の炭素濃度や硫黄濃度のピックアップの問題に対してはいまだ改善の余地がある。 By the way, the above-mentioned top blowing lance is an apparatus originally developed for melting the metal that has adhered to the inner wall of the vacuum chamber. That is, since this top blowing lance forms a vertical flame extending in a direction parallel to the inner wall surface of the vacuum chamber, the metal attached to the inner wall of the vacuum chamber in a positional relationship parallel to the flame is opposed to the burner flame, As a result, the adhering metal efficiently heats and burns and burns the combustion heat of the burner flame, but heating the molten steel facing the formed burner flame vertically downward with the burner combustion heat, Although not efficient in the past, as described above, the relationship between the outlet diameter D of the top blowing lance and the lance height H can be optimized to heat the flux through the flux. However, there is still room for improvement with respect to the problem of picking up the carbon concentration and sulfur concentration in the molten steel during burner heating.
炭素濃度や硫黄濃度のピックアップ防止の検討の結果、バーナー燃焼熱の溶鋼への着熱を向上させると同時に、バーナー燃焼熱による真空槽内壁の付着地金の溶解を抑制するためには、バーナー燃焼熱に対するフラックスの供給速度及びフラックスの平均粒径を調整することが好ましいとの知見を得た。 As a result of investigations to prevent pickup of carbon and sulfur concentrations, burner combustion is used to improve the heat of burner combustion heat to the molten steel and at the same time suppress dissolution of the metal in the vacuum chamber inner wall due to burner combustion heat. It was found that it is preferable to adjust the supply rate of the flux with respect to heat and the average particle size of the flux.
尚、真空槽内壁の付着地金はそれ以前に処理した溶鋼のスプラッシュを起源としており、付着地金の炭素濃度及び硫黄濃度は、溶銑のように高くはなく、脱硫処理や脱炭処理の施された溶鋼レベルの濃度である。従って、真空槽内壁の付着地金が溶解して精錬中の溶鋼に溶け込んでも、溶鋼の炭素濃度や硫黄濃度が上昇しなければ問題にはならないが、極低炭素鋼や極低硫鋼では、精錬中の溶鋼の方が付着地金よりも炭素濃度或いは硫黄濃度が大幅に低く、付着地金が溶解することで炭素濃度或いは硫黄濃度が上昇する。特に、極低炭素極低硫鋼では、脱ガス設備で、真空脱炭処理を行った後に、フラックスを使用した脱硫処理を実施することから、脱硫処理中での付着地金の溶解は、溶鋼中炭素濃度のピックアップをもたらすことになる。一方、付着地金中の硫黄の影響については、極低炭素極低硫鋼や極低硫鋼の脱硫処理中での付着地金の溶解は、溶鋼中の硫黄濃度の上昇をもたらすが、同時に脱硫処理を実施しているので、脱硫率の低下という形態を呈することになる。但し、最悪の場合には、溶鋼中硫黄濃度の上昇をもたらす。 The adhesion metal on the inner wall of the vacuum chamber originates from the splash of molten steel processed before that, and the carbon concentration and sulfur concentration of the adhesion metal are not as high as hot metal and are subjected to desulfurization treatment and decarburization treatment. It is the concentration of the molten steel level. Therefore, even if the adhering metal on the inner wall of the vacuum chamber melts and melts into the molten steel during refining, it does not matter if the carbon concentration or sulfur concentration of the molten steel does not increase, but in extremely low carbon steel or extremely low sulfur steel, Molten steel during refining has a significantly lower carbon concentration or sulfur concentration than the adhering metal, and the carbon concentration or sulfur concentration increases as the adhering metal dissolves. In particular, in ultra-low carbon ultra-low sulfur steel, vacuum decarburization processing is performed in a degassing facility, and then desulfurization processing using flux is performed. This will result in a medium carbon concentration pickup. On the other hand, regarding the influence of sulfur in the ingot metal, dissolution of the ingot metal during the desulfurization treatment of ultra-low carbon ultra-low sulfur steel and ultra-low sulfur steel causes an increase in the sulfur concentration in the molten steel. Since the desulfurization treatment is performed, the desulfurization rate is reduced. However, in the worst case, the sulfur concentration in the molten steel is increased.
上記知見に基づき、ＲＨ真空脱ガス装置における極低炭素極低硫鋼の脱硫処理において、バーナー火炎の燃焼熱、フラックスの平均粒径及びフラックスの供給速度を種々変更した試験を実施し、バーナー燃焼熱の溶鋼への着熱、及び、脱硫処理中での溶鋼の炭素濃度のピックアップの発生の有無を調査した。 Based on the above knowledge, in the desulfurization treatment of ultra-low carbon ultra-low sulfur steel in RH vacuum degassing equipment, tests were conducted with various changes in the combustion heat of the burner flame, the average particle size of the flux, and the supply rate of the flux. The presence or absence of heat pick-up on the molten steel and the pickup of the carbon concentration of the molten steel during the desulfurization process was investigated.
これらの試験から、平均粒径の大きいフラックスを使用した場合には、フラックスはバーナー火炎で加熱されにくく、バーナー火炎は温度が高いまま真空槽内を反転し、上部の排気ダクトに向かい、その際に真空槽に付着した地金を溶解して炭素濃度が上昇する恐れがあること、また、フラックスの供給速度が小さい場合には、加熱対象となるフラックスが少なく、バーナー火炎は温度が高いまま真空槽内を反転し、上部の排気ダクトに向かい、その際に真空槽内壁に付着した地金を溶解して炭素濃度が上昇する恐れがあることが分った。 From these tests, when a flux with a large average particle size is used, the flux is difficult to be heated by the burner flame, and the burner flame is reversed in the vacuum chamber while the temperature is high, and is directed to the upper exhaust duct. There is a risk that the carbon concentration may increase due to dissolution of the metal in the vacuum chamber, and when the flux supply rate is low, the flux to be heated is small and the burner flame remains at a high temperature in a vacuum. It turned out that the inside of the tank was reversed and headed to the upper exhaust duct, and at that time, the metal concentration on the inner wall of the vacuum tank could be dissolved to increase the carbon concentration.
つまり、平均粒径の大きいフラックスを使用した場合やフラックスの供給速度が小さい場合には、溶鋼への着熱効率が低く、バーナー燃焼熱は真空槽内壁の付着地金の溶解に供され、精錬中の溶鋼の炭素濃度や硫黄濃度が上昇する恐れのあることが分った。換言すれば、平均粒径の大きいフラックスを使用した場合やフラックスの供給速度が小さい場合には、フラックスの平均粒径やフラックスの供給速度に応じてバーナーの燃焼熱を制限する必要があるとの知見を得た。 In other words, when a flux with a large average particle size is used or when the supply rate of the flux is low, the efficiency of heat application to the molten steel is low, and the burner combustion heat is used to dissolve the ingot metal on the inner wall of the vacuum chamber. It has been found that the carbon concentration and sulfur concentration of molten steel may increase. In other words, when a flux with a large average particle size is used or when the flux supply rate is low, it is necessary to limit the combustion heat of the burner according to the average particle size of the flux or the supply rate of the flux. Obtained knowledge.
そして、バーナー燃焼熱による真空槽内壁の付着地金の溶解を防止するべく、燃料ガスの発熱量と、粉粒状フラックスの供給速度と、粉粒状フラックスの平均粒径との関係を、試験結果において整理した結果、バーナー燃焼熱による真空槽内壁の付着地金の溶解を防止するためには、これら３つの因子の燃料ガスの発熱量、粉粒状フラックスの供給速度、粉粒状フラックスの平均粒径を、下記の（２）式の関係を満足する範囲に制御することが好ましいことが分った。つまり、下記の（２）式の関係を満足するように、燃料ガスの発熱量、粉粒状フラックスの供給速度、粉粒状フラックスの平均粒径のうちの何れか１種または２種以上を調整することが好ましいことが分った。
Ｑ／Ｓ＜８．０×Ｒ-0.2 ……（２）
フラックスを使用する溶鋼の真空精錬においては、通常、使用する粉粒状フラックスの平均粒径Ｒが決まり、それに応じて粉粒状フラックスの供給速度Ｓが定まることから、これらの条件に応じて（２）式の範囲内で燃料ガスの発熱量Ｑを設定すればよい。その際に、本発明においては、（２）式左辺のＱ／Ｓ（ＭＪ／ｋｇ）の下限値を規定する理由はないが、本発明はバーナーの燃焼熱を溶鋼に着熱させることを目的としており、Ｑ／Ｓが（２）式で算出される値よりも低くなり過ぎると、バーナー燃焼熱の溶鋼への着熱が期待できなくなるので、Ｑ／Ｓの下限値として、（２）式で算出される値よりも１．０ＭＪ／ｋｇ低い値、望ましくは（２）式で算出される値よりも０．５ＭＪ／ｋｇ低い値を下限値とすることが好ましい。
Then, in order to prevent dissolution of the ingot metal adhering to the inner wall of the vacuum chamber due to the burner combustion heat, the relationship between the calorific value of the fuel gas, the supply rate of the particulate flux, and the average particle size of the particulate flux is as follows. As a result of the arrangement, in order to prevent dissolution of the metal deposit on the inner wall of the vacuum chamber due to burner combustion heat, the calorific value of the fuel gas, the supply rate of the particulate flux, and the average particle size of the particulate flux are determined by these three factors. It has been found that it is preferable to control within the range satisfying the relationship of the following expression (2). That is, one or more of the calorific value of the fuel gas, the supply rate of the particulate flux, and the average particle size of the particulate flux are adjusted so as to satisfy the relationship of the following expression (2). It has been found that this is preferable.
Q / S <8.0 × R −0.2 (2)
In vacuum refining of molten steel using flux, the average particle size R of the granular flux to be used is usually determined, and the supply rate S of the granular flux is determined accordingly, so that depending on these conditions (2) The calorific value Q of the fuel gas may be set within the range of the equation. In this case, in the present invention, there is no reason to define the lower limit value of Q / S (MJ / kg) on the left side of the formula (2), but the present invention aims to heat the combustion heat of the burner to the molten steel. If Q / S is too lower than the value calculated by equation (2), it is impossible to expect the burner combustion heat to reach the molten steel. Therefore, as the lower limit value of Q / S, equation (2) It is preferable that the lower limit value is a value that is 1.0 MJ / kg lower than the value calculated by (1), preferably 0.5 MJ / kg lower than the value calculated by the equation (2).
本発明において、上吹きランスに設置される、フラックスを噴射するためのノズルは、ストレート形状のノズルであっても、また、末広がりのラバールノズルであってもどちらでも構わないが、効率良く精錬するためには、ラバールノズルを用いることが好ましい。 In the present invention, the nozzle for injecting the flux installed in the upper blowing lance may be either a straight nozzle or a divergent Laval nozzle, but for efficient refining. It is preferable to use a Laval nozzle.
以上説明したように、本発明によれば、バーナー機能を有する上吹きランスを用い、該上吹きランスの下方に形成させたバーナー火炎中を通すことによって加熱したフラックスを搬送用ガスとともに真空槽内の溶鋼浴面に吹き付けて溶鋼を精錬するにあたり、ランス高さＨとフラックスを噴射する上吹きランスの出口径Ｄとの比であるＨ／Ｄを３５〜５０の範囲に制御するので、加熱したフラックスを高い歩留りで真空槽内の溶鋼に吹き付け添加することができると同時に、バーナー火炎による溶鋼中Ａｌの酸化を防止することが実現され、更に、（２）式を満足するように、フラックスの供給速度Ｓ、フラックスの平均粒径Ｒ、バーナーの燃焼熱Ｑのうちの何れか１種または２種以上を調整した場合には、上記効果に加えて、バーナーの燃焼熱Ｑを効率的に溶鋼に着熱しつつ、バーナーの燃焼熱Ｑによる真空槽内壁の付着地金の溶解を抑制することができ、精錬中の溶鋼の炭素濃度や硫黄濃度のピックアップを防止することが実現される。 As described above, according to the present invention, the upper blowing lance having the burner function is used, and the flux heated by passing through the burner flame formed below the upper blowing lance together with the carrier gas in the vacuum chamber. When refining the molten steel by spraying on the molten steel bath surface, the ratio H / D, which is the ratio of the lance height H and the outlet diameter D of the upper blowing lance that injects the flux, is controlled in the range of 35 to 50, so that heating was performed. The flux can be sprayed and added to the molten steel in the vacuum chamber at a high yield, and at the same time, it is realized to prevent the oxidation of Al in the molten steel by the burner flame. Further, to satisfy the formula (2), When any one or more of the supply speed S, the average particle size R of the flux, and the combustion heat Q of the burner is adjusted, in addition to the above effects, the burner combustion The heat Q can be efficiently applied to the molten steel while the burner's combustion heat Q can suppress the dissolution of the metal in the inner wall of the vacuum chamber and prevent the pick-up of the carbon concentration and sulfur concentration of the molten steel during refining. Is realized.
フラックスを搬送用ガスとともに噴射可能で且つバーナー機能を有する上吹きランスを真空槽の頂部に備えたＲＨ真空脱ガス装置における極低硫鋼の脱硫処理において、脱硫用フラックスを噴射する上吹きランスの出口径Ｄ及びランス高さＨを種々変更した試験を実施し、溶鋼中Ａｌの酸化ロス量、及び、溶鋼の脱硫率を調査した。 In the desulfurization treatment of ultra-low sulfur steel in an RH vacuum degassing apparatus having a top blowing lance having a burner function capable of jetting a flux together with a carrier gas, a top blowing lance for jetting a desulfurization flux The test which changed the exit diameter D and the lance height H variously was implemented, and the oxidation loss amount of Al in molten steel, and the desulfurization rate of molten steel were investigated.
溶銑段階で予め脱硫処理した溶銑を転炉で脱炭吹錬して溶製し、取鍋への出鋼時にＡｌ脱酸した溶鋼をＲＨ真空脱ガス装置に搬送した。ＲＨ真空脱ガス装置では、減圧下での脱硫処理及び脱ガス精錬を行った。使用した上吹きランスは、フラックスの供給経路と、燃料ガスであるＬＮＧの供給経路と、燃料ガス燃焼用の酸素ガスの供給経路とが、別々に設置された上吹きランスであり、上吹きランスの下端先端部で燃料ガスと酸素ガスとが混合されて火炎を形成し、この火炎を通ってＡｒガスを搬送用ガスとするフラックスが噴出されるように構成されている。 The hot metal previously desulfurized in the hot metal stage was decarburized and blown in a converter and melted, and the molten steel that had been deoxidized at the time of steel removal to the ladle was transported to the RH vacuum degasser. In the RH vacuum degassing apparatus, desulfurization treatment and degassing refining were performed under reduced pressure. The used top blowing lance is a top blowing lance in which a supply path for flux, a supply path for LNG as a fuel gas, and a supply path for oxygen gas for fuel gas combustion are separately installed. The fuel gas and the oxygen gas are mixed at the lower end tip of the gas to form a flame, and a flux using Ar gas as a carrier gas is ejected through the flame.
脱硫用フラックスとしては、平均粒径が約２００μｍのＣａＯ−ＣａＦ2系脱硫剤を使用し、フラックスの供給速度は１００ｋｇ／ｍｉｎの一定とし、脱硫剤の原単位は溶鋼トンあたり３〜４ｋｇとし、脱硫処理時間がほぼ同一になるようにした。 As the desulfurization flux, a CaO—CaF 2 desulfurization agent having an average particle size of about 200 μm is used, the flux supply rate is constant at 100 kg / min, and the basic unit of the desulfurization agent is 3 to 4 kg per ton of molten steel, The desulfurization treatment time was made almost the same.
そして、脱硫剤の吹き付け前後に溶鋼から試料を採取し、脱硫処理中での溶鋼中Ａｌの酸化ロス量（Ａｌの酸化ロス量(kg/t)＝[脱硫処理前の溶鋼中Ａｌ濃度(質量％)−脱硫処理後の溶鋼中Ａｌ濃度(質量％)]×10）、及び、溶鋼の脱硫率（脱硫率(％)＝{[脱硫処理前の溶鋼中Ｓ濃度(質量％)−脱硫処理後の溶鋼中Ｓ濃度(質量％)]／脱硫処理前の溶鋼中Ｓ濃度(質量％)}×100）を調査した。表１に合計７ヒートの試験結果を示す。 Samples were taken from the molten steel before and after spraying the desulfurizing agent, and the amount of Al oxidation loss in the molten steel during desulfurization treatment (Al oxidation loss amount (kg / t) = [Al concentration in molten steel before desulfurization treatment (mass) %)-Al concentration in molten steel after desulfurization treatment (mass%)] x 10) and desulfurization rate of molten steel (desulfurization rate (%) = {[S concentration in molten steel (mass%) before desulfurization treatment-desulfurization treatment S concentration in molten steel (mass%)] / S concentration in molten steel (mass%) before desulfurization treatment} × 100) was investigated. Table 1 shows the test results for a total of 7 heats.
図１に、これら７ヒートにおける、Ｈ／Ｄと溶鋼中Ａｌの酸化ロス量との関係を示す。図１に示すように、Ｈ／Ｄが大きくなると、溶鋼中Ａｌの酸化ロス量が小さくなることが分った。これは、Ｈ／Ｄが小さい場合は、バーナーの燃焼ガスであるＣＯ2やＨ2Ｏが溶鋼中のＡｌと反応するためであり、Ｈ／Ｄを３５以上にすることで、溶鋼中Ａｌの酸化ロスを抑制できることが分った。 FIG. 1 shows the relationship between H / D and the amount of oxidation loss of Al in molten steel in these 7 heats. As shown in FIG. 1, it was found that the amount of oxidation loss of Al in molten steel decreases as H / D increases. This is because when H / D is small, CO 2 and H 2 O, which are burner combustion gases, react with Al in the molten steel, and by setting H / D to 35 or more, It was found that oxidation loss can be suppressed.
また、図２に、これら７ヒートにおける、Ｈ／Ｄと溶鋼の脱硫率との関係を示す。図２に示すように、Ｈ／Ｄが３５未満では、図１に示したように溶鋼中Ａｌの酸化ロス量が大きいことから、脱硫率が低下した。また、Ｈ／Ｄが５０を超える場合は、溶鋼へのフラックスの添加歩留りが低下することから、脱硫率が低下した。 Moreover, in FIG. 2, the relationship between H / D and the desulfurization rate of molten steel in these 7 heats is shown. As shown in FIG. 2, when H / D is less than 35, the amount of Al loss in molten steel is large as shown in FIG. Moreover, when H / D exceeded 50, since the addition yield of the flux to molten steel fell, the desulfurization rate fell.
以上の結果から、Ｈ／Ｄが３５以上５０以下の範囲になるように、上吹きランスの出口径Ｄ及びランス高さＨを調整することで、フラックスを効率的に溶鋼に添加することができ、且つ、溶鋼中Ａｌの酸化ロスを抑えて脱硫率を高位に維持できることが分った。 From the above results, the flux can be efficiently added to the molten steel by adjusting the outlet diameter D and the lance height H of the top blowing lance so that H / D is in the range of 35 to 50. In addition, it was found that the desulfurization rate can be maintained at a high level by suppressing the oxidation loss of Al in the molten steel.
尚、表１の評価欄には、溶鋼中Ａｌの酸化ロス量が０．２０ｋｇ／ｔ以下で、脱硫率が４０％以上の試験は「○」つまり「合格」、それ以外の試験は「×」つまり「不合格」として表示した。また、表１の備考欄には、本発明の範囲内の試験を「本発明例」、それ以外を「比較例」として表示した。 In the evaluation column of Table 1, the test in which the oxidation loss amount of Al in molten steel is 0.20 kg / t or less and the desulfurization rate is 40% or more is “◯”, that is, “pass”, and other tests are “×”. "In other words, it was displayed as" fail ". Further, in the remarks column of Table 1, tests within the scope of the present invention are displayed as “examples of the present invention”, and others are displayed as “comparative examples”.
バーナー機能を有し、脱硫用フラックスを噴射するノズルがラバールノズルである上吹きランスを真空槽の頂部に備えたＲＨ真空脱ガス装置における極低硫鋼の脱硫処理において、脱硫用フラックスを噴射する上吹きランスの出口径Ｄ及びランス高さＨを種々変更した試験を実施し、溶鋼中Ａｌの酸化ロス量、及び、溶鋼の脱硫率を調査した。 Injecting desulfurization flux in the desulfurization treatment of ultra-low sulfur steel in an RH vacuum degassing apparatus having an upper blowing lance with a burner function and a nozzle for injecting desulfurization flux being a Laval nozzle. The test which changed the exit diameter D and the lance height H of the blowing lance variously was implemented, and the oxidation loss amount of Al in molten steel, and the desulfurization rate of molten steel were investigated.
溶銑段階で予め脱硫処理した溶銑を転炉で脱炭吹錬して溶製し、取鍋への出鋼時にＡｌ脱酸した溶鋼をＲＨ真空脱ガス装置に搬送した。ＲＨ真空脱ガス装置では、減圧下での脱硫処理及び脱ガス精錬を行った。使用した上吹きランスは、フラックスの供給経路と、燃料ガスであるＬＮＧの供給経路と、燃料ガス燃焼用の酸素ガスの供給経路とが、別々に設置された上吹きランスであり、上吹きランスの下端先端部で燃料ガスと酸素ガスとが混合されて火炎を形成し、この火炎を通ってＡｒガスを搬送用ガスとするフラックスが噴出されるように構成されている。 The hot metal previously desulfurized in the hot metal stage was decarburized and blown in a converter and melted, and the molten steel that had been deoxidized at the time of steel removal to the ladle was transported to the RH vacuum degasser. In the RH vacuum degassing apparatus, desulfurization treatment and degassing refining were performed under reduced pressure. The used top blowing lance is a top blowing lance in which a supply path for flux, a supply path for LNG as a fuel gas, and a supply path for oxygen gas for fuel gas combustion are separately installed. The fuel gas and the oxygen gas are mixed at the lower end tip of the gas to form a flame, and a flux using Ar gas as a carrier gas is ejected through the flame.
脱硫用フラックスとしては、平均粒径が約１００μｍのＣａＯ系脱硫剤を使用し、フラックスの供給速度は１５０ｋｇ／ｍｉｎの一定とし、脱硫剤の原単位は溶鋼トンあたり３〜４ｋｇとした。上吹きランスから、ＬＮＧを７Ｎｍ3／ｍｉｎ、ＬＮＧ燃焼用の酸素ガスを１６Ｎｍ3／ｍｉｎ吹き込んで火炎を形成させた。そして、真空槽内の圧力を４〜８ｋＰａ（３０〜６０torr）とし、スロート径３６ｍｍのラバールノズルからＣａＯ系脱硫剤を噴射した。この条件においては、上吹きランスからの脱硫剤を含む噴流は、過膨張条件となるが、適正膨張や不足膨張の条件では、前記噴流の流速が速いために、バーナー火炎が不安定になり、バーナーの効果が小さくなることから、本実施例では、噴流速度の遅い過膨張条件を採用している。尚、適正膨張とは、ラバールノズルから噴射される噴流がラバールノズルのスカート部（広がり部）で適正（理想的）に膨張し、噴流が音速を超える状態になる条件のことで、過膨張とは、噴流が過剰に膨張しすぎ、その結果、流速が低下してしまう条件のことである。 As the desulfurization flux, a CaO-based desulfurization agent having an average particle diameter of about 100 μm was used, the supply rate of the flux was fixed at 150 kg / min, and the basic unit of the desulfurization agent was 3 to 4 kg per ton of molten steel. From the top blowing lance, LNG was blown at 7 Nm 3 / min and oxygen gas for LNG combustion was blown at 16 Nm 3 / min to form a flame. And the pressure in a vacuum tank was 4-8 kPa (30-60 torr), and the CaO type | system | group desulfurization agent was injected from the Laval nozzle with a throat diameter of 36 mm. In this condition, the jet containing the desulfurization agent from the top blowing lance is overexpanded, but under the conditions of proper expansion and underexpansion, the flow rate of the jet is high, and the burner flame becomes unstable. Since the effect of the burner is reduced, the present embodiment employs an overexpansion condition with a slow jet velocity. The proper expansion is a condition in which the jet flow from the Laval nozzle is appropriately (ideally) expanded at the skirt portion (spreading portion) of the Laval nozzle, and the jet flow exceeds the speed of sound. This is a condition where the jet is excessively expanded, resulting in a decrease in the flow velocity.
そして、脱硫剤の吹き付け前後に溶鋼から試料を採取し、脱硫処理中での溶鋼中Ａｌの酸化ロス量（Ａｌの酸化ロス量(kg/t)＝[脱硫処理前の溶鋼中Ａｌ濃度(質量％)−脱硫処理後の溶鋼中Ａｌ濃度(質量％)]×10）、及び、溶鋼の脱硫率（脱硫率(％)＝{[脱硫処理前の溶鋼中Ｓ濃度(質量％)−脱硫処理後の溶鋼中Ｓ濃度(質量％)]／脱硫処理前の溶鋼中Ｓ濃度(質量％)}×100）を調査した。表２に合計１４ヒートの試験結果を示す。 Samples were taken from the molten steel before and after spraying the desulfurizing agent, and the amount of Al oxidation loss in the molten steel during desulfurization treatment (Al oxidation loss amount (kg / t) = [Al concentration in molten steel before desulfurization treatment (mass) %)-Al concentration in molten steel after desulfurization treatment (mass%)] x 10) and desulfurization rate of molten steel (desulfurization rate (%) = {[S concentration in molten steel (mass%) before desulfurization treatment-desulfurization treatment S concentration in molten steel (mass%)] / S concentration in molten steel (mass%) before desulfurization treatment} × 100) was investigated. Table 2 shows the total 14 heat test results.
表２に示すように、Ｈ／Ｄが３５以上５０以下の範囲になるように、上吹きランスの出口径Ｄ及びランス高さＨを調整することで、フラックスを効率的に溶鋼に添加することができ、且つ、溶鋼中Ａｌの酸化ロスを抑えて脱硫率を高位に維持できることが分った。 As shown in Table 2, the flux is efficiently added to the molten steel by adjusting the outlet diameter D and the lance height H of the top blowing lance so that H / D is in the range of 35 to 50. It has been found that the desulfurization rate can be maintained at a high level by suppressing the oxidation loss of Al in the molten steel.
尚、表２の評価欄には、溶鋼中Ａｌの酸化ロス量が０．２０ｋｇ／ｔ以下で、脱硫率が４０％以上の試験は「○」つまり「合格」、それ以外の試験は「×」つまり「不合格」として表示した。また、表２の備考欄には、本発明の範囲内の試験を「本発明例」、それ以外を「比較例」として表示した。 In the evaluation column of Table 2, the test in which the oxidation loss amount of Al in molten steel is 0.20 kg / t or less and the desulfurization rate is 40% or more is “◯”, that is, “pass”, and other tests are “×”. "In other words, it was displayed as" fail ". Further, in the remarks column of Table 2, tests within the scope of the present invention are indicated as “examples of the present invention”, and other cases are indicated as “comparative examples”.
実施例２で使用したＲＨ真空脱ガス装置における極低炭素極低硫鋼の脱硫処理において、上吹きランスの出口径Ｄ：１２５ｍｍ、ランス高さ：５０００ｍｍ、即ち、Ｈ／Ｄ＝４０の一定の条件下で、バーナー火炎の燃焼熱Ｑ、脱硫用フラックスの平均粒径Ｒ及び脱硫用フラックスの供給速度Ｓを種々変更した試験を実施し、ＲＨ真空脱ガス装置の真空槽内壁での付着地金の溶解状況の評価を、ＲＨ真空脱ガス装置から排出される排ガスの温度に基づいて調査した。これは、脱硫用フラックスの粒径が大きい場合や脱硫用フラックスの供給速度が小さい場合には、つまり、バーナーの燃焼熱がフラックスの熱容量に対して過剰の場合には、バーナーの燃焼熱の大半は溶鋼に伝達されず、温度が高い状態のまま排ガスとして排出され、その結果、真空槽内壁の付着地金の溶解が発生することから、排ガスの温度を測定することで、真空槽内壁の付着地金の溶解状況を間接的に把握することができるからである。 In the desulfurization treatment of the ultra-low carbon ultra-low sulfur steel in the RH vacuum degassing apparatus used in Example 2, the outlet diameter D of the top blow lance is 125 mm, the lance height is 5000 mm, that is, constant H / D = 40. Under various conditions, tests were conducted with various changes in the combustion heat Q of the burner flame, the average particle size R of the desulfurization flux, and the supply rate S of the desulfurization flux, and the adhesion metal on the inner wall of the vacuum chamber of the RH vacuum degasser The dissolution state was evaluated based on the temperature of the exhaust gas discharged from the RH vacuum degassing apparatus. This is because when the particle size of the desulfurization flux is large or when the supply rate of the desulfurization flux is low, that is, when the burner combustion heat is excessive with respect to the heat capacity of the flux, Is not transmitted to the molten steel, but is discharged as exhaust gas while the temperature is high. As a result, dissolution of the adhesion metal on the inner wall of the vacuum chamber occurs, so the adhesion of the inner wall of the vacuum chamber is measured by measuring the temperature of the exhaust gas. This is because the dissolution status of the bullion can be grasped indirectly.
溶銑段階で予め脱硫処理した溶銑を転炉で脱炭吹錬して溶製し、取鍋へ出鋼した溶鋼をＲＨ真空脱ガス装置に搬送した。ＲＨ真空脱ガス装置では、先ず、減圧下で脱炭処理を行って溶鋼中炭素濃度を０．００２質量％以下に調整し、その後、真空槽内の圧力を４〜８ｋＰａ（３０〜６０torr）とし、スロート径３６ｍｍのラバールノズルからＣａＯ系脱硫剤を噴射して脱硫処理を行った。尚、上吹きランスのフラックスの供給経路は、脱炭用酸素ガスの供給経路を兼ねており、脱炭処理の場合には酸素ガスを吹き付けることができるように構成されている。 The hot metal previously desulfurized in the hot metal stage was decarburized and blown in a converter and melted, and the molten steel delivered to the ladle was transported to the RH vacuum degasser. In the RH vacuum degassing apparatus, first, decarburization treatment is performed under reduced pressure to adjust the carbon concentration in the molten steel to 0.002% by mass or less, and then the pressure in the vacuum chamber is set to 4 to 8 kPa (30 to 60 torr). The desulfurization treatment was performed by injecting a CaO-based desulfurization agent from a Laval nozzle having a throat diameter of 36 mm. Note that the flux supply path of the top blowing lance also serves as a decarburization oxygen gas supply path, and is configured such that oxygen gas can be sprayed in the case of decarburization processing.
脱硫用フラックスとしては、平均粒径Ｒが、５０μｍ、１００μｍ、２００μｍ、２０００μｍのＣａＯ系脱硫剤を使用し、フラックスの供給速度Ｓは１００ｋｇ／ｍｉｎ及び１５０ｋｇ／ｍｉｎの２水準とし、脱硫剤の原単位は溶鋼トンあたり３〜４ｋｇとし、脱硫処理時間がほぼ同一になるようにした。燃料燃焼用の酸素ガスの供給量は、燃料ガスの不完全燃焼を防止することを目的としてバーナー燃料の化学量論比の１．１５倍とした。 As the desulfurization flux, a CaO-based desulfurization agent having an average particle size R of 50 μm, 100 μm, 200 μm, and 2000 μm is used, and the flux supply rate S is set to two levels of 100 kg / min and 150 kg / min. The unit was 3 to 4 kg per ton of molten steel so that the desulfurization time was almost the same. The supply amount of oxygen gas for fuel combustion was 1.15 times the stoichiometric ratio of the burner fuel for the purpose of preventing incomplete combustion of the fuel gas.
そして、脱硫処理中の排ガスの温度に基づいて付着地金の溶解状況を評価した。但し、排ガス温度の基準は、溶鋼成分の分析結果に基づき決定した。排ガス温度が基準値以下の場合には、炭素、硫黄のピックアップは発生せず、一方、排ガス温度が基準値を超える場合には、炭素、硫黄のピックアップが発生することを確認している。尚、排ガス温度の基準値は常に一定ではなく、溶鋼成分の分析結果に基づいて決定される。 And the dissolution situation of the adhesion metal was evaluated based on the temperature of the exhaust gas during the desulfurization treatment. However, the standard of the exhaust gas temperature was determined based on the analysis result of the molten steel component. When the exhaust gas temperature is lower than the reference value, carbon and sulfur pickups are not generated. On the other hand, when the exhaust gas temperature exceeds the reference value, it is confirmed that carbon and sulfur pickups are generated. Note that the reference value of the exhaust gas temperature is not always constant and is determined based on the analysis result of the molten steel component.
表３に合計１６ヒートの試験結果（試験Ｎo.２２〜３７）を示す。尚、表３の排ガス温度評価の欄は、付着地金が溶解せず、炭素、硫黄のピックアップが発生しない試験を「○」とし、付着地金が溶解して、炭素、硫黄のピックアップが発生した試験を「△」としている。 Table 3 shows the total 16 heat test results (Test Nos. 22 to 37). In the column for exhaust gas temperature evaluation in Table 3, “○” indicates that the adhesion metal does not dissolve and carbon or sulfur pick-up does not occur, and the carbon and sulfur pick-up occurs because the adhesion metal dissolves. The test is “△”.
また、図３に、試験Ｎo.２２〜３７の合計１６ヒートの試験結果を、表３と同様に、炭素、硫黄のピックアップが発生しない試験を「○」とし、炭素、硫黄のピックアップが発生した試験を「△」として、横軸を粉粒状フラックスの平均粒径Ｒとし、縦軸をＱ／Ｓとして、溶鋼中の炭素濃度及び硫黄濃度のピックアップの有無を、Ｑ／Ｓと平均粒径Ｒとの関係で示す。 Also, in FIG. 3, the test results of test Nos. 22 to 37 for a total of 16 heats were set as “◯” for the test in which carbon and sulfur pickups were not generated, as in Table 3, and carbon and sulfur pickups were generated. With the test as “Δ”, the horizontal axis is the average particle size R of the particulate flux, the vertical axis is Q / S, and the presence / absence of pickup of the carbon concentration and sulfur concentration in the molten steel is expressed as Q / S and average particle size R. It shows in relation to.
図３に示すように、真空槽内壁の付着地金の溶解を防止するべく、排ガスの温度を基準値以下とするためには、フラックスの平均粒径Ｒが大きくなるほど、Ｑ／Ｓを小さくすることが重要であることが分った。そして、排ガスの温度が基準値以下であるか、基準値を超えるかの境界条件を回帰式で求めると、図３に示す、「Ｑ／Ｓ＝８．０×Ｒ-0.2」の式が得られた。 As shown in FIG. 3, in order to keep the temperature of the exhaust gas below the reference value in order to prevent dissolution of the metal deposit on the inner wall of the vacuum chamber, the Q / S is decreased as the average particle size R of the flux increases. I found it important. Then, when the boundary condition of whether the temperature of the exhaust gas is below the reference value or exceeds the reference value is obtained by a regression equation, the equation “Q / S = 8.0 × R −0.2 ” shown in FIG. 3 is obtained. It was.
即ち、真空脱ガス設備にてバーナー機能を有する上吹きランスを用いて溶鋼を精錬する際に、真空槽内壁の付着地金の溶解を防止するためには、燃料ガスの発熱量Ｑ、粉粒状フラックスの供給速度Ｓ、粉粒状フラックスの平均粒径Ｒを、上記（２）式の範囲内に制御する必要のあることが分った。 That is, when refining molten steel using an upper blowing lance having a burner function in a vacuum degassing facility, in order to prevent dissolution of the metal deposit on the inner wall of the vacuum chamber, the calorific value Q of the fuel gas, the granularity It has been found that it is necessary to control the supply rate S of the flux and the average particle size R of the granular flux within the range of the above formula (2).
Claims (1)
粉粒状のフラックスを噴射する上吹きランスの出口径をＤ（ｍｍ）、上吹きランスの先端から真空槽内の溶鋼湯面までの距離であるランス高さをＨ（ｍｍ）とすると、出口径Ｄとランス高さＨとが下記の（１）式の関係を満足するように、出口径Ｄ及びランス高さＨのうちの何れか一方または双方を調整するとともに、
前記燃料ガスの発熱量をＱ（ＭＪ／ｍｉｎ）、前記粉粒状フラックスの供給速度をＳ（ｋｇ／ｍｉｎ）、前記粉粒状フラックスの平均粒径をＲ（μｍ）とすると、燃料ガスの発熱量Ｑと粉粒状フラックスの供給速度Ｓと粉粒状フラックスの平均粒径Ｒとが下記の（２）式の関係を満足するように（但し、Ｒが１００μｍのときに、Ｑ／Ｓが２．７５ＭＪ／ｋｇとなる場合を除く）、燃料ガスの発熱量Ｑ、粉粒状フラックスの供給速度Ｓ、粉粒状フラックスの平均粒径Ｒのうちの何れか１種または２種以上を調整し、
平均粒径Ｒが２００μｍ以下の粉粒状フラックスを前記上吹きランスから搬送用ガスとともに噴出することを特徴とする、溶鋼の真空精錬方法。
３５≦Ｈ／Ｄ≦５０ ……（１）
８．０×Ｒ -0.2 −１．０≦Ｑ／Ｓ＜８．０×Ｒ -0.2 ……（２） An upper blowing lance capable of injecting powdery flux together with the carrier gas and simultaneously forming fuel flame and oxygen gas to form a flame below the lance is provided in the vacuum degassing facility. At the top of the vacuum chamber, the top is penetrated, fuel gas and oxygen gas are jetted out simultaneously to form a flame in the vacuum chamber, the flux is heated by passing through the flame, and the heated flux is In the vacuum refining method for molten steel, which is sprayed on the molten steel in the vacuum tank and refining the molten steel under reduced pressure,
When the outlet diameter of the top blowing lance for injecting the powdery flux is D (mm) and the lance height, which is the distance from the tip of the top blowing lance to the molten steel surface in the vacuum chamber, is H (mm), the outlet diameter While adjusting either one or both of the outlet diameter D and the lance height H so that D and the lance height H satisfy the relationship of the following formula (1) ,
When the calorific value of the fuel gas is Q (MJ / min), the supply rate of the granular flux is S (kg / min), and the average particle size of the granular flux is R (μm), the calorific value of the fuel gas Q, so that the supply rate S of the granular flux and the average particle size R of the granular flux satisfy the relationship of the following formula (2) (however, when R is 100 μm, Q / S is 2.75 MJ) / Excluding the case of / kg), adjusting any one or more of the calorific value Q of the fuel gas, the supply rate S of the granular flux, and the average particle size R of the granular flux,
A method for vacuum refining molten steel, characterized in that a granular flux having an average particle size R of 200 μm or less is ejected from the upper blowing lance together with a conveying gas .
35 ≦ H / D ≦ 50 (1)
8.0 × R −0.2 −1.0 ≦ Q / S <8.0 × R −0.2 (2)
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