JP6167862B2 - Molten metal cleaning method and molten metal cleaning apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、溶融金属内にガスを吹き込み、発生したガス気泡によって前記溶融金属中の不純物成分を除去する溶融金属の清浄化方法及び溶融金属の清浄化装置に関するものである。 The present invention relates to a molten metal cleaning method and an apparatus for cleaning molten metal, in which gas is blown into the molten metal and impurity components in the molten metal are removed by the generated gas bubbles.
近年、鋼材等の金属材料の高品質化の要求が高まっており、溶融金属中の不純物成分（例えば、水素、窒素、非金属介在物）を十分に除去することが求められている。
従来、溶融金属中の不純物成分を除去する方法としては、例えば特許文献１，２に示すように、溶融金属内に不活性ガス等を吹き込む方法が提案されている。この場合、ガスを吹き込むことによって発生したガス気泡の表面に、溶融金属中の不純物成分を付着させて浮上分離させることにより、溶融金属が清浄化される。
In recent years, there is an increasing demand for higher quality metal materials such as steel materials, and it is required to sufficiently remove impurity components (for example, hydrogen, nitrogen, non-metallic inclusions) in molten metal.
Conventionally, as a method for removing impurity components in a molten metal, for example, as shown in Patent Documents 1 and 2, a method of blowing an inert gas or the like into the molten metal has been proposed. In this case, the molten metal is cleaned by adhering the impurity component in the molten metal to the surface of the gas bubbles generated by blowing the gas and floating and separating it.
ここで、溶融金属中の不純物成分を効率良く除去するためには、ガス気泡と溶融金属中の不純物成分との接触を促進する必要がある。ここで、ガス気泡の数を増加するために吹き込むガス量を増加させた場合、溶融金属がガスによって撹拌されてしまい、せっかく浮上分離した不純物成分が溶融金属内に巻き込まれてしまうおそれがある。そこで、ガス流量を増加させることなくガス気泡の表面積を増加させるために、ガス気泡を微細化する方法が提案されている。 Here, in order to efficiently remove the impurity component in the molten metal, it is necessary to promote contact between the gas bubbles and the impurity component in the molten metal. Here, when the amount of gas blown in order to increase the number of gas bubbles is increased, the molten metal is agitated by the gas, and there is a possibility that the impurity component that has floated and separated is entrained in the molten metal. In order to increase the surface area of the gas bubbles without increasing the gas flow rate, a method for miniaturizing the gas bubbles has been proposed.
例えば特許文献１には、気泡が発生する部分と溶融金属との間に直流電流を印加することにより、この電流と気泡の上昇による溶融金属の流動によって生じる電磁力の作用により、気泡の微細化を図る方法が開示されている。
また、特許文献２においては、気泡が発生する部分と溶融金属との間に交流電流を印加することにより、周期的に変化するピンチ力によって気泡を分断することにより、気泡の微細化を図る方法が開示されている。
さらに、非特許文献１には、鋼の連続鋳造装置において、Ｈ型タンディッシュのトンネル部に発生する溶鋼流動を利用し、気泡径の微細化を図る方法が開示されている。
For example, in Patent Document 1, by applying a direct current between a portion where bubbles are generated and the molten metal, the bubbles are refined by the action of electromagnetic force generated by the flow of the molten metal due to the rising of the bubbles and the bubbles. A method for achieving this is disclosed.
Further, in Patent Document 2, by applying an alternating current between a portion where bubbles are generated and the molten metal, a method for minimizing the bubbles by dividing the bubbles by a periodically changing pinch force. Is disclosed.
Further, Non-Patent Document 1 discloses a method for reducing the bubble diameter by utilizing molten steel flow generated in a tunnel portion of an H-type tundish in a continuous casting apparatus for steel.
ところで、特許文献１及び特許文献２に記載された方法では、電磁力によって気泡を分断していることから、例えば電流密度２〜５Ａ／ｃｍ２といった大電流を印加する必要があり、電源装置が大型化して設置コストが上昇するとともに、電力消費量が増大して生産コストが上昇するといった問題があった。
また、非特許文献１に記載された方法では、溶鋼流動を確保するために適用範囲が限られており、他の設備に展開することができなかった。
By the way, in the method described in patent document 1 and patent document 2, since air bubbles are divided by electromagnetic force, it is necessary to apply a large current of, for example, a current density of 2 to 5 A / cm 2. There is a problem that the installation cost increases due to the increase in size and the power consumption increases and the production cost increases.
Moreover, in the method described in the nonpatent literature 1, in order to ensure molten steel flow, the application range was limited and it was not able to be developed to other facilities.
本発明は、前述した状況に鑑みてなされたものであって、微細なガス気泡を溶融金属内に安定して発生させることができ、溶融金属中の不純物成分を効率良く除去することが可能な溶融金属の清浄化方法及び溶融金属の清浄化装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described situation, and it is possible to stably generate fine gas bubbles in the molten metal and to efficiently remove impurity components in the molten metal. An object is to provide a molten metal cleaning method and a molten metal cleaning apparatus.
上記課題を解決するために、本発明者らが鋭意検討した結果、溶融金属内にガスを吹き込むガスノズルと溶融金属に浸漬された電極との間に所定の電圧を印加することにより、耐火物で構成されたガスノズル表面の溶融金属に対する濡れ性が向上し、発生するガス気泡が微細化されるとの知見を得た。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have conducted intensive research. As a result, a predetermined voltage is applied between a gas nozzle that blows gas into the molten metal and an electrode immersed in the molten metal. The knowledge that the wettability to the molten metal on the surface of the configured gas nozzle was improved and the generated gas bubbles were refined was obtained.
本発明は、上述の知見に基づいてなされたものであって、本発明に係る溶融金属の清浄化方法は、溶融金属内にガスを吹き込み、発生したガス気泡によって前記溶融金属中の不純物成分を除去する溶融金属の清浄化方法であって、前記溶融金属内に前記ガスを吹き込むガスノズルの電気抵抗値が、２．０×１０ −１ Ω以上とされており、前記溶融金属中に電極を浸漬し、この電極と前記ガスノズルとの間に０．５Ｖ以上の電圧を印加することを特徴としている。 The present invention has been made on the basis of the above-described knowledge, and the method for cleaning a molten metal according to the present invention blows gas into the molten metal, and the impurity components in the molten metal are generated by the generated gas bubbles. A method for cleaning a molten metal to be removed, wherein an electric resistance value of a gas nozzle for blowing the gas into the molten metal is 2.0 × 10 −1 Ω or more, and an electrode is immersed in the molten metal A voltage of 0.5 V or more is applied between the electrode and the gas nozzle .
この構成の溶融金属の清浄化方法によれば、前記溶融金属内に前記ガスを吹き込むガスノズルと、前記溶融金属に浸漬された電極との間に、０．５Ｖ以上の電圧を印加しているので、ガスノズルの表面において溶融金属との濡れ性が向上し、ガスノズルの表面において溶融金属との接触角が小さくなる。すると、ガスノズル表面に発生したガス気泡は、そのガスノズル表面側部分がガスノズル表面側に向かうに従い順次断面積が小さくなるような形状となり、大きく成長する前にガスノズル表面から離脱し易くなる。よって、溶融金属中を浮上するガス気泡が微細化され、溶融金属中の不純物成分を効率良く除去することが可能となる。
また、前記ガスノズルの電気抵抗値が２．０×１０ −１ Ω以上と比較的大きく設定されているので、大型の電源装置を用いることなく、前記ガスノズルと前記電極との間に印加する電圧を０．５Ｖ以上とすることができる。また、通電される電流を小さく抑えることが可能となる。ここで、ガスノズルの電気抵抗値２．０×１０ −１ Ωは、直径１０ｃｍ、長さ５ｃｍのノズルにおける抵抗値である。
According to the molten metal cleaning method of this configuration, a voltage of 0.5 V or more is applied between the gas nozzle that blows the gas into the molten metal and the electrode immersed in the molten metal. The wettability with the molten metal is improved on the surface of the gas nozzle, and the contact angle with the molten metal is reduced on the surface of the gas nozzle. Then, the gas bubbles generated on the surface of the gas nozzle have a shape such that the cross-sectional area gradually decreases as the gas nozzle surface side portion moves toward the gas nozzle surface side, and is easily separated from the gas nozzle surface before it grows large. Therefore, the gas bubbles that float in the molten metal are miniaturized, and the impurity components in the molten metal can be efficiently removed.
In addition, since the electric resistance value of the gas nozzle is set to be relatively large as 2.0 × 10 −1 Ω or more, the voltage applied between the gas nozzle and the electrode can be set without using a large power supply device. It can be set to 0.5 V or more. In addition, it is possible to reduce the energized current. Here, the electric resistance value 2.0 × 10 −1 Ω of the gas nozzle is a resistance value in a nozzle having a diameter of 10 cm and a length of 5 cm.
ここで、本発明に係る溶融金属の清浄化方法においては、前記電極と前記ガスノズルとの間の電流密度が、０．３Ａ／ｃｍ２以下とされていることが好ましい。
この場合、電流密度が０．３Ａ／ｃｍ２以下とされているので、前記ガスノズルと前記電極との間に大電流が流れることがなく、エネルギー消費量を抑えて生産コストを削減することができる。また、大型の電源装置が不要となり、設置コストを低く抑えることが可能となる。
Here, in the molten metal cleaning method according to the present invention, it is preferable that a current density between the electrode and the gas nozzle is 0.3 A / cm 2 or less.
In this case, since the current density is 0.3 A / cm 2 or less, a large current does not flow between the gas nozzle and the electrode, and energy consumption can be suppressed and production cost can be reduced. . In addition, a large power supply device is not required, and the installation cost can be kept low.
また、本発明に係る溶融金属の清浄化装置は、溶融金属内にガスを吹き込み、発生したガス気泡によって前記溶融金属中の不純物成分を除去する溶融金属の清浄化装置であって、前記溶融金属が貯留される容器と、貯留された前記溶融金属内にガスを吹き込むガスノズルと、前記溶融金属中に浸漬された電極と、前記電極と前記ガスノズルとの間に電圧を印加する電源装置と、を有し、前記ガスノズルの電気抵抗値が、２．０×１０−１Ω以上とされており、前記電源装置は、前記電極と前記ガスノズルとの間に０．５Ｖ以上の電圧を印加する構成とされていることを特徴としている。 The molten metal cleaning device according to the present invention is a molten metal cleaning device that blows a gas into the molten metal and removes impurity components in the molten metal by the generated gas bubbles. A container in which gas is stored, a gas nozzle that blows gas into the stored molten metal, an electrode immersed in the molten metal, and a power supply device that applies a voltage between the electrode and the gas nozzle. The gas nozzle has an electric resistance value of 2.0 × 10 −1 Ω or more, and the power supply device applies a voltage of 0.5 V or more between the electrode and the gas nozzle. It is characterized by being.
この構成の溶融金属の清浄化装置によれば、容器内に貯留された溶融金属内にガスを吹き込むガスノズルの電気抵抗値が２．０×１０−１Ω以上とされるとともに、前記ガスノズルと前記電極との間に０．５Ｖ以上の電圧を印加する電源装置を備えているので、ガスノズルの表面において溶融金属との濡れ性が向上し、微細なガス気泡を発生させることができ、溶融金属中の不純物成分を効率良く除去することが可能となる。
また、ガスノズルの電気抵抗値が２．０×１０−１Ω以上とされているので、前記ガスノズルと前記電極との間を通電する電流を小さくすることができる。
According to the molten metal cleaning device of this configuration, the electrical resistance value of the gas nozzle that blows gas into the molten metal stored in the container is 2.0 × 10 −1 Ω or more, and the gas nozzle and the Since a power supply device that applies a voltage of 0.5 V or more between the electrodes is provided, the wettability with the molten metal is improved on the surface of the gas nozzle, and fine gas bubbles can be generated. It is possible to efficiently remove the impurity component.
Moreover, since the electric resistance value of the gas nozzle is 2.0 × 10 −1 Ω or more, the current flowing between the gas nozzle and the electrode can be reduced.
上述のように、本発明によれば、微細なガス気泡を溶融金属内に安定して発生させることができ、溶融金属中の不純物成分を効率良く除去することが可能な溶融金属の清浄化方法及び溶融金属の清浄化装置を提供することが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to stably generate fine gas bubbles in the molten metal, and to efficiently remove the impurity components in the molten metal. And a molten metal cleaning device can be provided.
以下に、本発明の実施形態である溶融金属の清浄化方法及び溶融金属の清浄化装置について、添付した図面を参照して説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, a molten metal cleaning method and a molten metal cleaning apparatus according to embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited to the following embodiment.
本実施形態である溶融金属の清浄化方法は、図１に示す鋼の連続鋳造設備１０において、溶鋼中の不純物成分を除去するために適用される。
図１に示す鋼の連続鋳造設備１０は、図１に示すように、取鍋１１と、ロングノズル１２と、タンディッシュ１３と、浸漬ノズル１４と、鋳型１５と、を備えている。この鋼の連続鋳造設備１０は、取鍋１１によって転炉（図示無し）から溶鋼を移送し、ロングノズル１２を介して溶鋼をタンディッシュ１３に移し、このタンディッシュ１３において介在物等の不純物成分を浮上分離した後、浸漬ノズル１４を介して鋳型１５内に溶鋼を供給し、鋳片１を連続的に鋳造する構成とされている。
The molten metal cleaning method according to this embodiment is applied to remove impurity components in molten steel in the steel
As shown in FIG. 1, the steel
そして、本実施形態である溶融金属の清浄化装置２０は、図２に示すように、上述のタンディッシュ１３内の溶鋼３に含まれる不純物成分を除去するものである。
この溶融金属の清浄化装置２０は、溶鋼３が貯留される容器（本実施形態においては、タンディッシュ１３）と、貯留された溶鋼３内にガスを吹き込むガスノズル２１と、溶鋼３中に浸漬された電極２２と、ガスノズル２１と電極２２との間に電圧を印加する電源装置２３と、を備えている。
And the molten
The molten
本実施形態では、図２に示すように、ガスノズル２１は、タンディッシュ１３の底部に配置されており、ロングノズル１２と浸漬ノズル１４との間に位置している。すなわち、ロングノズル１２から浸漬ノズル１４に向けて流れる溶鋼３に対してガスを吹き込むように構成されている。
ここで、ガスノズル２１の電気抵抗値が、２．０×１０−１Ω以上とされている。電気抵抗を２．０×１０−１Ω以上とすることで、０．３Ａ／ｃｍ２以下の電流で０．５Ｖ以上の電圧とすることが容易となる。なお、ガスノズル２１の電気抵抗値は、０．０５Ω以上とされていることが好ましく、１Ω以上とされていることがさらに好ましい。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the
Here, the electric resistance value of the
本実施形態では、ガスノズル２１は、酸化物と黒鉛とを含有する多孔質耐火材（いわゆる、ポーラスプラグ）で構成されており、多孔質耐火材における黒鉛の含有量が１０ｍａｓｓ％以下とされている。具体的には、アルミナと黒鉛とを含有するＡＧ質の多孔質耐火材、あるいは、ジルコニアと黒鉛とを含有するＺＧ質の多孔質耐火材等において、黒鉛の含有量が１０ｍａｓｓ％以下とされている。
また、ガスノズル２１を構成する多孔質耐火材の平均気孔径は、１μｍ以上１２０μｍ以下の範囲内とされている。
In the present embodiment, the
Moreover, the average pore diameter of the porous refractory material constituting the
そして、電源装置２３は、ガスノズル２１と電極２２との間に０．５Ｖ以上の電圧を印加する構成とされている。０．５Ｖ以上の電圧を印加すると、ガスノズルの表面において溶融金属との濡れ性が向上し、ガスノズルの表面において溶融金属との接触角が小さくなり、前述したように溶融金属中に生成するガス気泡が微細化される。吹き込み気泡の径を５ｍｍ以下とすることで、鋼中の不純物を効率よく除去することが可能となる。０．５Ｖ以下では濡れ性の向上が顕著に得られず、気泡の径は５ｍｍ以下には微細化されない。ここで、電源装置２３によってガスノズル２１と電極２２との間に印加される電圧は、１Ｖ以上とされていることが好ましく、５Ｖ以上とされていることがさらに好ましい。また、印加される電圧は１００V以下が望ましい。通常の多孔質耐火物に１００V以上の電圧を印加すると、電流が大きくなり、そのための電源装置や電力のコストが高くなる。
なお、この電源装置２３は、直流電源装置であってもよいし、交流電源装置であってもよい。
The
The
また、溶鋼３中に浸漬される電極２２は、上述のガスノズル２１との間に０．５Ｖ以上の電圧が印加される程度の電気抵抗値を有するものであればよく、黒鉛を含有する耐火物、鋼材等で構成することが可能である。ただし、溶鋼３中に浸漬されることから、溶鋼３に対して溶損し難い材料で構成することが好ましい。
Moreover, the
次に、上述した本実施形態である溶融金属の清浄化装置２０を用いた溶融金属の清浄化方法について説明する。
電源装置２３を用いて、タンディッシュ１３内の溶鋼３中に浸漬した電極２２とガスノズル２１との間に０．５Ｖ以上の電圧を印加する。このとき、ガスノズル２１と電極２２との間の電流密度は０．３Ａ／ｃｍ２以下とされている。なお、ガスノズル２１と電極２２との間の電流密度は、０．１Ａ／ｃｍ２以下であることが好ましく、０．０５Ａ／ｃｍ２以下であることがさらに好ましい。
Next, a molten metal cleaning method using the molten
A voltage of 0.5 V or more is applied between the
そして、ガスノズル２１からタンディッシュ１３内の溶鋼３に向けてガスを吹き込む。本実施形態では、不活性ガスの１種であるＡｒガスを吹き込む構成とされている。ここで、Ａｒガスの吹き込み量は、タンディッシュ１３を流れる溶鋼３の流量が２ｔｏｎ／ｍｉｎ以上１０ｔｏｎ／ｍｉｎ以下の範囲内において、２×１０−３Ｎｍ３／ｓ以上２×１０−２Ｎｍ３／ｓ以下の範囲内とされている。
Then, gas is blown from the
このとき、タンディッシュ１３内の溶鋼３中に浸漬した電極２２とガスノズル２１との間に０．５Ｖ以上の電圧を印加していることから、ガスノズル２１の表面において溶鋼３との濡れ性が向上することになる。すなわち、ガスノズル２１の表面において溶鋼３の接触角θが小さくなる。
At this time, since a voltage of 0.5 V or more is applied between the
ここで、ガスノズル２１の表面と溶鋼３との濡れ性が悪い場合には、図３（ａ）に示すように、溶鋼３とガスノズル２１表面との接触角θが大きいため、オリフィス２１ａからガスノズル２１の表面に供給されることによって発生したＡｒガスの気泡３０は、ガスノズル２１の表面側に向かうに従い順次広がる（ガスノズル２１の表面に平行な断面積が順次大きくなる）ような形状となる。このため、ガスノズル２１の表面でガス気泡３０が大きく成長して浮力が十分に確保されるまで、ガスノズル２１の表面でオリフィス２１ａからＡｒガスが供給されることになり、ガス気泡３０の気泡径が大きくなってしまう。
Here, when the wettability between the surface of the
一方、ガスノズル２１の表面と溶鋼３との濡れ性が良い場合には、図３（ｂ）に示すように、溶鋼３とガスノズル２１表面との接触角θが小さいため、オリフィス２１ａからガスノズル２１表面に供給されることによって発生したＡｒガスの気泡３０は、そのガスノズル２１表面側部分がガスノズル２１の表面側に向かうに従い順次狭くなる（ガスノズル２１の表面に平行な断面積が順次小さくなる）ような形状となる。このため、ガス気泡３０が大きく成長する前にガスノズル２１表面から浮上分離しやすくなり、気泡径が小さくなる。
On the other hand, when the wettability between the surface of the
なお、日本金属学会誌第５６巻第４号（１９９２）のｐ．４２２−４２９には、気泡に働く浮力と表面張力との静的な釣り合いから、気泡径ｄｂが下記の式で表されることが記載されている。
上述の式を、溶鋼３に適用して算出したガスノズル２１表面における溶融金属（溶鋼３）に対する濡れ性（接触角θ）とガス気泡径ｄｂとの関係を図４に示す。
この図４からも、ガスノズル２１表面における溶鋼３に対する濡れ性が向上することで、ガス気泡３０の気泡径が微細化されることが分かる。
It should be noted that p. The 422-429, the static balance between the buoyancy and surface tension acting on the bubble, the bubble diameter d b have been described to be expressed by the following formula.
The above equation shows the relationship between the wettability to molten metal in the applied
FIG. 4 also shows that the bubble diameter of the
以上のように、タンディッシュ１３内の溶鋼３中に浸漬した電極２２とガスノズル２１との間に０．５Ｖ以上の電圧を印加することにより、ガスノズル２１の表面における溶鋼３に対する濡れ性が向上して、ガスノズル２１の表面と溶鋼３との接触角θが小さくなることから、ガスノズル２１から微細なガス気泡３０が発生する。
すると、溶鋼３中に含まれる水素、窒素、非金属介在物といった不純物成分が、ガス気泡３０の表面に付着したり、ガス気泡内部に吸収されたりして、ガス気泡３０とともにタンディッシュ１３の溶鋼３表面に浮上分離することになる。これにより、タンディッシュ１３内の溶鋼３が清浄化され、高品質な鋳片が製出される。
As described above, by applying a voltage of 0.5 V or more between the
Then, impurity components such as hydrogen, nitrogen, and nonmetallic inclusions contained in the
以上のような構成とされた本実施形態である溶融金属の清浄化方法及び溶融金属の清浄化装置２０によれば、溶鋼３中にＡｒガスを吹き込むガスノズル２１と溶鋼３中に浸漬された電極２２との間に０．５Ｖ以上の電圧を印加しているので、ガスノズル２１の表面において溶鋼３との濡れ性が向上し、溶鋼３との接触角θが小さくなる。このため、ガスノズル２１表面に発生するガス気泡３０の気泡径が小さくなり、ガスノズル２１から微細なガス気泡３０が溶鋼３中に吹き込まれる。これにより、溶鋼３中の不純物成分が微細なガス気泡３０に付着しやすくなったり、ガス気泡内部に吸収されやすくなり、溶鋼３中の不純物成分を効率良く除去することが可能となる。
According to the molten metal cleaning method and the molten
また、本実施形態では、ガスノズル２１の電気抵抗値が２．０×１０−１Ω以上と比較的大きく設定されているので、比較的小型な電源装置２３を用いても、ガスノズル２１と電極２２との間に印加する電圧を０．５Ｖ以上とすることができる。
さらに、ガスノズル２１と電極２２との間に大きな電流が流れることがなく、本実施形態では、ガスノズル２１と電極２２との間の電流密度が０．３Ａ／ｃｍ２以下とされているので、エネルギー消費量を抑えることができ、鋳片１の生産コストの削減を図ることが可能となる。
Further, in this embodiment, since the electric resistance value of the
Furthermore, no large current flows between the
また、本実施形態では、ガスノズル２１が、酸化物と黒鉛とを含有する多孔質耐火材（ポーラスプラグ）で構成されており、この多孔質耐火材における黒鉛の含有量が１０ｍａｓｓ％以下とされており、具体的には、アルミナと黒鉛とを含有するＡＧ質の多孔質耐火材、あるいは、ジルコニアと黒鉛とを含有するＺＧ質の多孔質耐火材で構成されているので、ガスノズル２１の電気抵抗値を２．０×１０−１Ω以上とすることができ、大型の電源装置を用いることなく、ガスノズルと電極との間に印加する電圧を０．５Ｖ以上とすることができる。
Moreover, in this embodiment, the
以上、本発明の実施形態である溶融金属の清浄化方法及び溶融金属の清浄化装置について具体的に説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、溶鋼中の不純物成分を除去するものとして説明したが、これに限定されることはなく、他の溶融金属に適用してもよい。
The molten metal cleaning method and the molten metal cleaning apparatus according to the embodiment of the present invention have been specifically described above, but the present invention is not limited to this, and departs from the technical idea of the invention. It is possible to change appropriately within the range not to be.
For example, although it demonstrated as what removes the impurity component in molten steel, it is not limited to this, You may apply to another molten metal.
また、本実施形態では、タンディッシュ内の溶鋼を清浄化するものとして説明したが、これに限定されることはなく、例えば図５に示す溶融金属の清浄化装置１２０のように、取鍋１１内の溶鋼３を対象としてもよい。この図５に示す溶融金属の清浄化装置１２０においては、溶鋼３が貯留される容器が取鍋１１とされており、この取鍋１１に貯留された溶鋼３へＡｒガス等を吹き込むガスノズル２１と、溶鋼３中に浸漬される電極２２と、ガスノズル２１と電極２２との間に０．５Ｖ以上の電圧を印加する電源装置２３と、を備えている。
Moreover, in this embodiment, although demonstrated as what cleans the molten steel in a tundish, it is not limited to this, For example, like the molten
さらに、本実施形態では、Ａｒガスを吹き込むものとして説明したが、これに限定されることはなく、他の不活性ガス等を用いてもよい。吹き込むガスは、溶融金属の組成に応じて適宜選択することが好ましい。
また、本実施形態では、ガスノズルを、酸化物と黒鉛とを含有し、黒鉛の含有量が１０ｍａｓｓ％以下とされた多孔質耐火材で構成したものとして説明したが、これに限定されることはなく、ガスノズルと電極との間に０．５Ｖ以上の電圧を印加できるものであればよく、具体的には、電気抵抗値が２．０×１０−１Ω以上とされていることが好ましい。例えば、ガスノズルの表面に酸化物等が付着することによって電気抵抗値が２．０×１０−１Ω以上とされたものであってもよい。
Furthermore, in this embodiment, although Ar gas was blown in, it was not limited to this, You may use other inert gas etc. The gas to be blown is preferably selected as appropriate according to the composition of the molten metal.
In the present embodiment, the gas nozzle is described as being composed of a porous refractory material containing an oxide and graphite and having a graphite content of 10 mass% or less. However, the present invention is not limited to this. However, it is only necessary that a voltage of 0.5 V or more can be applied between the gas nozzle and the electrode. Specifically, it is preferable that the electric resistance value is 2.0 × 10 −1 Ω or more. For example, the electrical resistance value may be 2.0 × 10 −1 Ω or more by attaching an oxide or the like to the surface of the gas nozzle.
以下に、本発明の効果を確認すべく、実施した実験結果について説明する。 In the following, the results of experiments conducted to confirm the effects of the present invention will be described.
図１に示す連続鋳造設備において、溶鋼深さ１００ｃｍ、容量４０ｔｏｎのタンディッシュを用いて、取鍋からロングノズルを介して移送された低炭素アルミキルド鋼からなる溶鋼を、浸漬ノズルを介して鋳型内に注湯して鋳造を実施した。なお、タンディッシュ内を流動する溶鋼量（スループット）は、２４０ｔｏｎ／ｈとした。 In the continuous casting facility shown in FIG. 1, a molten steel made of low carbon aluminum killed steel transferred from a ladle through a long nozzle using a tundish having a molten steel depth of 100 cm and a capacity of 40 tons is transferred into the mold through the immersion nozzle. Casting was carried out by pouring hot water. The amount of molten steel flowing in the tundish (throughput) was 240 ton / h.
このとき、図２に示すように、タンディッシュの底部に設置されたガスノズル（外径１０ｃｍ）からＡｒガスを吹き込んだ。なお、吹き込むＡｒガスの流量は、０．０１Ｎｍ３／ｓとした。ここで、表１に示すように、印加する電圧、電流密度、電源方式、ガスノズルを変更した。
At this time, as shown in FIG. 2, Ar gas was blown from a gas nozzle (
ガスノズルの上方の溶鋼に、鋼製のチルブロックを浸漬し、チルブロックの表面に凝固シェルを形成した。その凝固シェルをＸ線透過撮影することにより、凝固シェルに捕捉されたガス気泡の平均気泡径を測定した。測定結果を表１に示す。
また、浸漬ノズル上方の溶鋼をサンプリングし、ガス分析装置（ＬＥＣＯ社製）により、トータル酸素量を測定し、清浄度を評価した。評価結果を表１に示す。
A steel chill block was immersed in the molten steel above the gas nozzle to form a solidified shell on the surface of the chill block. By measuring the solidified shell by X-ray transmission, the average bubble diameter of the gas bubbles trapped in the solidified shell was measured. The measurement results are shown in Table 1.
Further, the molten steel above the immersion nozzle was sampled, and the total oxygen content was measured by a gas analyzer (manufactured by LECO) to evaluate the cleanliness. The evaluation results are shown in Table 1.
電極とガスノズルとの間に電圧を印加しなかった比較例１においては、平均気泡径が８ｍｍと比較的大きく、トータル酸素量が５０ｐｐｍと高かった。電圧を印加していないためガスノズル表面における溶鋼との濡れ性が悪く、ガス気泡の気泡径が大きくなったと推測される。そして、ガス気泡が粗大なため、酸化物等の非金属介在物を効率良く除去することができず、トータル酸素量が高くなったと推測される。 In Comparative Example 1 where no voltage was applied between the electrode and the gas nozzle, the average bubble diameter was relatively large at 8 mm and the total oxygen amount was as high as 50 ppm. Since no voltage is applied, the wettability with the molten steel on the gas nozzle surface is poor, and it is presumed that the bubble diameter of the gas bubbles has increased. And since gas bubbles are coarse, nonmetallic inclusions, such as an oxide, cannot be removed efficiently, and it is estimated that the total oxygen amount became high.
また、電極とガスノズルとの間に０．３Ｖの電圧を印加した比較例２においては、比較例１よりは改善されているものの、平均気泡径が６ｍｍと比較的大きく、トータル酸素量が４０ｐｐｍであった。ガスノズル表面における溶鋼との濡れ性が十分に改善されておらず、ガス気泡の気泡径が大きくなり、酸化物等の非金属介在物を効率良く除去することができなかったと推測される。 Further, in Comparative Example 2 in which a voltage of 0.3 V was applied between the electrode and the gas nozzle, although improved compared to Comparative Example 1, the average bubble diameter was relatively large at 6 mm and the total oxygen amount was 40 ppm. there were. It is assumed that the wettability with the molten steel on the surface of the gas nozzle has not been sufficiently improved, the bubble diameter of the gas bubbles has increased, and nonmetallic inclusions such as oxides have not been efficiently removed.
これに対して、電極とガスノズルとの間に０．３Ｖの電圧を印加した本発明例１−８においては、平均気泡径が４ｍｍ以下と小さく、トータル酸素量も２７ｐｐｍ以下であった。また、電極とガスノズルとの間の電流密度が０．３Ａ／ｃｍ２以下とされていた。さらに、交流電源装置を用いた本発明例６−８においても、直流電源装置を用いた本発明例１−５と同様の効果が認められる。
電極とガスノズルとの間に５Ｖの電圧を印加するとともに電流密度が０．０５Ａ／ｃｍ２以下とされた本発明例６、電極とガスノズルとの間に１０Ｖの電圧を印加するとともに電流密度が０．０５Ａ／ｃｍ２以下とされた本発明例７においては、平均気泡径が一段と小さくなり、トータル酸素量も十分に低減されていた。
On the other hand, in Example 1-8 of the present invention in which a voltage of 0.3 V was applied between the electrode and the gas nozzle, the average bubble diameter was as small as 4 mm or less, and the total oxygen amount was 27 ppm or less. Moreover, the current density between the electrode and the gas nozzle was 0.3 A / cm 2 or less. Furthermore, also in Example 6-8 of the present invention using the AC power supply device, the same effects as those of Example 1-5 of the present invention using the DC power supply device are recognized.
Example 6 of the present invention in which a voltage of 5 V was applied between the electrode and the gas nozzle and the current density was 0.05 A / cm 2 or less, a voltage of 10 V was applied between the electrode and the gas nozzle, and the current density was 0 In Example 7 of the present invention, which was set to 0.05 A / cm 2 or less, the average bubble diameter was further reduced, and the total oxygen amount was sufficiently reduced.
以上のことから、本発明例によれば、ガスノズル表面における溶鋼に対する濡れ性を向上させてガスノズルから発生するガス気泡の気泡径を小さくすることができ、溶鋼中の不純物成分を効率良く除去することが可能であることが確認された。 From the above, according to the present invention example, it is possible to improve the wettability to the molten steel on the surface of the gas nozzle and reduce the bubble diameter of the gas bubbles generated from the gas nozzle, and to efficiently remove the impurity components in the molten steel. Is confirmed to be possible.
３ 溶鋼（溶融金属）
２０ 溶融金属の清浄化装置
２１ ガスノズル
２２ 電極
２３ 電源装置
3 Molten steel (molten metal)
20 Molten
Claims (3)
前記溶融金属内に前記ガスを吹き込むガスノズルの電気抵抗値が、２．０×１０ −１ Ω以上とされており、
前記溶融金属中に電極を浸漬し、この電極と前記ガスノズルとの間に０．５Ｖ以上の電圧を印加することを特徴とする溶融金属の清浄化方法。 A method for cleaning a molten metal, wherein a gas is blown into the molten metal, and impurity components in the molten metal are removed by the generated gas bubbles,
The electrical resistance value of the gas nozzle that blows the gas into the molten metal is 2.0 × 10 −1 Ω or more,
A method for cleaning molten metal, comprising immersing an electrode in the molten metal and applying a voltage of 0.5 V or more between the electrode and the gas nozzle .
前記溶融金属が貯留される容器と、貯留された前記溶融金属内にガスを吹き込むガスノズルと、前記溶融金属中に浸漬された電極と、前記電極と前記ガスノズルとの間に電圧を印加する電源装置と、を有し、
前記ガスノズルの電気抵抗値が、２．０×１０−１Ω以上とされており、
前記電源装置は、前記電極と前記ガスノズルとの間に０．５Ｖ以上の電圧を印加する構成とされていることを特徴とする溶融金属の清浄化装置。 A molten metal cleaning device that blows gas into the molten metal and removes impurity components in the molten metal by the generated gas bubbles,
A container that stores the molten metal, a gas nozzle that blows gas into the stored molten metal, an electrode immersed in the molten metal, and a power supply device that applies a voltage between the electrode and the gas nozzle And having
The electric resistance value of the gas nozzle is 2.0 × 10 −1 Ω or more,
The power supply device is configured to apply a voltage of 0.5 V or more between the electrode and the gas nozzle.
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