JP6645370B2 - Ladle gas spraying device and method for producing low nitrogen steel - Google Patents

Ladle gas spraying device and method for producing low nitrogen steel Download PDF

Info

Publication number
JP6645370B2
JP6645370B2 JP2016136353A JP2016136353A JP6645370B2 JP 6645370 B2 JP6645370 B2 JP 6645370B2 JP 2016136353 A JP2016136353 A JP 2016136353A JP 2016136353 A JP2016136353 A JP 2016136353A JP 6645370 B2 JP6645370 B2 JP 6645370B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nitrogen
gas
ladle
tapping
waterhole
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2016136353A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2018003145A (en
Inventor
敦 岡山
敦 岡山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP2016136353A priority Critical patent/JP6645370B2/en
Publication of JP2018003145A publication Critical patent/JP2018003145A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6645370B2 publication Critical patent/JP6645370B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Description

本発明は、溶鋼を取鍋に出鋼する際において、溶鋼への窒素の吸収を抑制するための取鍋用ガス吹付け装置、及び、この取鍋用ガス吹付け装置を用いた低窒素鋼の製造方法に関する。   The present invention relates to a ladle gas blowing device for suppressing absorption of nitrogen into molten steel when tapping molten steel to a ladle, and a low-nitrogen steel using the ladle gas blowing device. And a method for producing the same.

近年、鋼材に要求される材質特性が高度化しており、鋼材の靭性をはじめとする特性値の向上が求められている。鋼材に窒素が含まれていると鋼材特性が低下する場合があるため、意図的に窒素を添加する場合を除き、可能な限り鋼材中から排除することが求められている。
また、鋼材中から窒素を排除することが困難な場合には、TiやNbといった合金元素を添加して窒素を窒化物として固定することも行われている。しかしながら、合金元素を添加するため、製造コストの上昇を招くといった問題があった。さらに、粗大な窒化物を形成する場合や添加した合金自体が鋼材特性に影響を及ぼすおそれもあった。
よって、TiやNbといった合金元素を用いることなく窒素の影響を抑制するために、鋼中の窒素濃度の低減は大きな課題である。
In recent years, material properties required for steel materials have become more sophisticated, and there is a demand for improvement in characteristic values such as toughness of steel materials. If steel contains nitrogen, the properties of the steel may be degraded. Therefore, it is required to remove as much as possible from the steel except when intentionally adding nitrogen.
Further, when it is difficult to remove nitrogen from the steel material, alloy elements such as Ti and Nb are added to fix nitrogen as nitride. However, there is a problem that the production cost is increased due to the addition of the alloy element. Furthermore, there is a possibility that the case where coarse nitrides are formed or the added alloy itself may affect the properties of the steel material.
Therefore, in order to suppress the influence of nitrogen without using alloy elements such as Ti and Nb, reducing the nitrogen concentration in steel is a major issue.

通常、高炉−転炉法では、高炉で製造された炭素濃度4〜5%(質量比、以下、本明細書中において特に説明がないかぎり、濃度はすべて質量比である。)の溶銑を転炉で脱炭する。転炉では、大量の酸素を溶銑に吹き付けることで、溶銑中の炭素を2C+O=2COの反応で除去する。この反応が生じると、転炉内には大量のCOガスが生じるとともに、溶銑を撹拌するために、転炉底部から吹き込んでいる不活性ガスによる効果もあって、転炉吹錬終了時の窒素濃度は10ppm程度まで低下する。しかしながら、次工程に搬送するために転炉から取鍋に溶鋼を出鋼する際、溶鋼が大気と接触することで、溶鋼中の窒素濃度は上昇してしまう。 Normally, in the blast furnace-converter method, hot metal having a carbon concentration of 4 to 5% (mass ratio; hereinafter, all concentrations are mass ratios unless otherwise specified in the present specification) is produced in the blast furnace. Decarburize in the furnace. In the converter, carbon in the hot metal is removed by a reaction of 2C + O 2 = 2CO by blowing a large amount of oxygen onto the hot metal. When this reaction occurs, a large amount of CO gas is generated in the converter, and there is also the effect of the inert gas blown from the bottom of the converter to stir the hot metal. The concentration drops to about 10 ppm. However, when tapping molten steel from a converter to a ladle for transport to the next step, the nitrogen concentration in the molten steel increases due to the molten steel coming into contact with the atmosphere.

取鍋に出鋼された溶鋼は、多くの場合、次工程で真空脱ガス装置を使って減圧処理される。しかしながら、この時の脱窒反応速度が遅いため、脱窒量はわずかである。また、処理中も完全に大気からの空気リークを遮断することは困難であり、真空処理中は脱窒と吸窒が同時に生じ、結果として真空処理後に鋼中窒素濃度が上昇する場合もある。真空脱ガス装置での脱窒反応速度を改善する試みも多数行われているが、処理時間制約もあり、真空脱ガス装置だけを使って低窒素鋼を経済的、安定的に製造するには至っていない。   In many cases, the molten steel discharged into the ladle is decompressed using a vacuum degassing device in the next step. However, since the denitrification reaction rate at this time is slow, the amount of denitrification is small. Also, it is difficult to completely shut off the air leak from the atmosphere during the processing, and during the vacuum processing, denitrification and nitrogen absorption occur simultaneously, and as a result, the nitrogen concentration in the steel may increase after the vacuum processing. Many attempts have been made to improve the denitrification reaction rate in vacuum degassing equipment, but due to processing time restrictions, it is necessary to produce low-nitrogen steel economically and stably using only vacuum degassing equipment. Not reached.

このため、低窒素鋼を経済的、安定的に製造するには、転炉で10ppm程度まで低減した溶鋼を、吸窒させることなく取鍋に出鋼し、真空脱ガス装置では吸窒を抑制した状態を維持し、次工程である連続鋳造に移るのが理想である。
このような問題を解決すべく、以下に示すように、出鋼時の吸窒を抑制する手法が提案されている。
For this reason, in order to economically and stably produce low-nitrogen steel, molten steel reduced to about 10 ppm in a converter is output to a ladle without nitriding, and the vacuum degassing device suppresses nitriding. Ideally, the state is maintained and the process proceeds to the next step, continuous casting.
In order to solve such a problem, as described below, a method of suppressing nitrogen absorption during tapping has been proposed.

例えば、特許文献1では、低窒素化が難しいステンレス鋼を対象として、出鋼前から少なくとも出鋼完了までの間、取鍋内から取鍋外に向けて0.13×V(取鍋の内容積)(Nm/min)以上の流量のCOガス流を間断無く流出するに十分な量のCOガス発生性物質を取鍋内に存続させるか供給し続けることを特徴とする技術が提案されている。
特許文献2では、出鋼中に溶鋼を空気から遮断するためのガスとして3〜20容量%の酸素ガスを混合したアルゴンガスを用いることを特徴とする技術が提案されている。
For example, in Patent Literature 1, for stainless steel for which it is difficult to reduce nitrogen, 0.13 × V (from the inside of the ladle to the outside of the ladle from before the tapping to at least completion of tapping) Product) (Nm 3 / min) or more, a technique is characterized in that a sufficient amount of CO 2 gas generating substance is allowed to remain in or continue to be supplied to the ladle so as to allow a continuous flow of a CO 2 gas stream having a flow rate of (Nm 3 / min) or more. Proposed.
Patent Document 2 proposes a technique characterized by using argon gas mixed with 3 to 20% by volume of oxygen gas as a gas for shielding molten steel from air during tapping.

特許文献3では、転炉で脱窒された含Cr低窒素溶鋼を不活性ガスでシールしながら出鋼する技術が提案されている。
特許文献4では、出鋼流を傾斜させた取鍋の壁に沿わせて取鍋に受鋼するとともに、転炉等の製鋼炉の出鋼口に不活性ガスを供給して出鋼流に不活性ガスを混入させることを特徴とする技術が提案されている。
Patent Document 3 proposes a technique of tapping Cr-containing low-nitrogen molten steel denitrified in a converter while sealing with inert gas.
In Patent Document 4, the tapping flow is received by the ladle along the inclined wall of the ladle, and an inert gas is supplied to the tapping port of a steelmaking furnace such as a converter to change the tapping flow to the tapping flow. A technique characterized by mixing an inert gas has been proposed.

特許文献5では、精錬炉の出鋼口の周囲に窒素ガスを含まないガスを噴出するガス噴出機を設けておき、精錬炉の出鋼する含Cr溶鋼を、ガス噴出機から噴出されたガスによってシールドすることを特徴とする技術が提案されている。
特許文献6では、上記と同様ステンレス鋼を対象として、脱炭炉から取鍋へ出鋼する際、出鋼流の下端付近に向けて、ステンレス溶鋼の出鋼前から出鋼完了までの間、純酸素ガスまたは窒素を含まず、酸素を20体積%以上含むガスを供給し、取鍋内へ供給されるガスの流量V(Nm/min)が、取鍋内容積T(m)に対してV>Tとなるように前記ガスを吹き付ける技術が提案されている。
In Patent Literature 5, a gas ejector that ejects a gas containing no nitrogen gas is provided around a tapping port of a refining furnace, and a Cr-containing molten steel that taps the refining furnace is discharged from the gas ejector. There has been proposed a technique characterized in that the shield is performed by using a shield.
In Patent Document 6, when tapping from a decarburizing furnace to a ladle for stainless steel in the same manner as described above, toward the vicinity of the lower end of the tapping flow, from before tapping of molten stainless steel until tapping is completed, A gas containing 20% by volume or more of oxygen without containing pure oxygen gas or nitrogen is supplied, and the flow rate V (Nm 3 / min) of the gas supplied into the ladle is changed to the ladle internal volume T (m 3 ). On the other hand, a technique of blowing the gas so that V> T is proposed.

特開平08−041525号公報JP 08-041525 A 特開平06−025730号公報JP-A-06-025730 特開昭60−026611号公報JP-A-60-026611 特開昭61−166911号公報JP-A-61-166911 特開2010−138446号公報JP 2010-138446 A 特開2012−207272号公報JP 2012-207272 A

長隆郎、岩田勝吉、井上道雄、「転炉出鋼時の溶鋼の酸素および窒素吸収の推算」、鉄と鋼、69(1983)、p.767−774Nagaro, Katsuyoshi Iwata, Michio Inoue, "Estimation of Oxygen and Nitrogen Absorption of Molten Steel at Converter Startup", Iron and Steel, 69 (1983), p. 767-774

しかしながら、上記した技術には問題点がある。吸窒が生じている場所は、上述の非特許文献1に記載されているように、溶鋼が転炉から取鍋内に出鋼される際に、出鋼流と取鍋内に貯留された溶鋼の湯面との衝突領域である滝壺部分であると考えられる。
このことを踏まえると、特許文献1のように、取鍋内全体の雰囲気を非窒素ガスで満たすには多量のガスが必要であり、経済的とは言い難い。
特許文献2のように、取鍋上部付近を通過する溶鋼流にアルゴンを吹き付けたとしても、溶鋼流付近は高熱であり、上昇気流が生じることから、出鋼流に巻き込ませるだけで滝壺近傍の窒素濃度を低減するのは困難である。
However, the above techniques have problems. As described in Non-Patent Document 1 above, the place where the nitriding occurred, when molten steel was tapped from the converter into the ladle, was stored in the tapping flow and the ladle. It is considered to be a waterhole that is a collision area with the molten steel surface.
In view of this, a large amount of gas is required to fill the entire atmosphere in the ladle with non-nitrogen gas, as in Patent Literature 1, which is not economical.
Even if argon is blown to the molten steel flow passing near the upper part of the ladle as in Patent Document 2, since the vicinity of the molten steel flow is high heat and an updraft is generated, the vicinity of the basin only by being involved in the tapping flow is generated. It is difficult to reduce the nitrogen concentration of the steel.

特許文献3では、取鍋内をAr置換した取鍋に、Arガスを吹き付けながら出鋼と記載されているものの、具体的にどの程度の流量をどの部分に吹き付けたか不明である。
特許文献4のように、出鋼孔付近から出鋼流に不活性ガスを巻き込ませたとしても、大気からの空気巻き込みで生じる滝壺の気泡中の窒素濃度を効率的に低減することはできない。
Patent Document 3 describes that tapping is performed while blowing Ar gas on a ladle in which the inside of the ladle has been replaced with Ar, but it is not clear what specific flow rate and which portion was blown.
Even if an inert gas is involved in the tapping flow from the vicinity of the tapping hole as in Patent Document 4, it is not possible to efficiently reduce the nitrogen concentration in the bubbles of the waterfall pot caused by the entrainment of air from the atmosphere. .

特許文献5のように、出鋼孔から非窒素ガスを吹き付けた場合、通常出鋼孔から取鍋内までは3〜5m程度離れているため、非窒素ガスは滝壺に届く前に拡散してしまう。
このため、特許文献6のように、ノズルを用いて滝壺に向けて直接ガスを吹き付ける手法は効率的であると考えられるが、高温の溶鋼が出鋼され、上昇気流が生じている取鍋内において、どのくらいの距離からどの程度の流速で吹き付ければ良いか、この文献には記載されていない。
As in Patent Document 5, when a non-nitrogen gas is blown from a tapping hole, since the distance from the tapping hole to the inside of the ladle is usually about 3 to 5 m, the non-nitrogen gas diffuses before reaching the waterhole. Would.
For this reason, it is considered that a method of directly blowing gas toward a waterhole using a nozzle as in Patent Document 6 is efficient. However, a ladle in which high-temperature molten steel is tapped and an updraft is generated. This document does not describe how far and at what flow rate the spraying should be performed.

本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、取鍋への出鋼時における大気からの窒素吸収を抑制することが可能な取鍋用ガス吹付け装置、及び、この取鍋用ガス吹付け装置を用いた低窒素鋼の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a point, and a gas spraying device for a ladle capable of suppressing absorption of nitrogen from the atmosphere during tapping into a ladle, and the ladle It is an object of the present invention to provide a method for producing low-nitrogen steel using a gas blowing device for industrial use.

本発明者らは、上記の課題を解決するために、転炉から溶鋼への出鋼中の吸窒挙動を検討した結果、吸窒が生じているのは、そのほとんどが出鋼流が取鍋内の溶鋼に入り込む滝壺部分であり、この部分の周囲の窒素濃度を低減することで吸窒を抑制できることを見出した。さらに、滝壺周囲の窒素濃度を低減するための手法をさらに検討した結果、ラバールノズルを用いて、一定量以上の非窒素ガスを一定以上の流速で滝壺に近い位置から吹き付けることで、滝壺周囲の窒素濃度を低減でき、出鋼時の吸窒を抑制可能であることが判明した。   The present inventors have studied the nitrogen absorption behavior during tapping from the converter to the molten steel in order to solve the above-mentioned problems. As a result, it was found that nitridation occurred mostly in the tapping flow. It was a waterhole that entered the molten steel in the pot, and it was found that nitriding could be suppressed by reducing the nitrogen concentration around this part. Furthermore, as a result of further studying a method for reducing the nitrogen concentration around the waterhole, a certain amount of non-nitrogen gas was blown at a certain flow velocity from a position close to the waterhole using a Laval nozzle. It was found that the surrounding nitrogen concentration could be reduced, and that nitrogen absorption during tapping could be suppressed.

この手法を用いることで、シール性の高い蓋といった設備や、大量の非窒素ガスを用いることなく出鋼時の吸窒を抑制でき、低窒素鋼を経済的に安定して溶製することができる。本発明は、出鋼時に取鍋内の溶鋼が出鋼流と接触している滝壺部分に向けて非窒素ガスを吹き付けられるガス吹付け装置を考案するとともに、吸窒を抑制するためにガス吹付け装置が具備すべきノズルの位置調整手段、ノズル形状、非窒素ガスの吹付け方を明確にすることで本発明を完成させた。   By using this method, it is possible to suppress nitrogen absorption during tapping without using equipment such as a lid with high sealing properties and a large amount of non-nitrogen gas, and it is possible to economically and stably produce low-nitrogen steel. it can. The present invention contemplates a gas spraying device that can blow non-nitrogen gas toward a waterhole where molten steel in a ladle is in contact with a tapping flow during tapping, and a gas blower for suppressing nitrogen absorption. The present invention has been completed by clarifying the nozzle position adjusting means to be provided in the spraying device, the nozzle shape, and the method of spraying non-nitrogen gas.

本発明は、上記知見に基づいて完成されたものであり、本発明に係る取鍋用ガス吹付け装置は、出鋼された溶鋼を受ける取鍋の上方に設けられた取鍋用ガス吹付け装置であって、非窒素ガスを吹き出すランスと、このランスの先端に設けられたラバールノズルと、前記ラバールノズルの先端位置を調整するノズル位置調整手段と、を有し、前記ノズル位置調整手段は、前記取鍋に向けて前記溶鋼が出鋼された際に、出鋼流と前記取鍋内に貯留された溶鋼の湯面との衝突領域である滝壺からの距離が2.0m以内となるように、前記ラバールノズルの先端位置を調整可能とされていることを特徴としている。   The present invention has been completed based on the above findings, and a gas spraying device for a ladle according to the present invention is a gas spraying device for a ladle provided above a ladle for receiving molten steel. A lance that blows out non-nitrogen gas, a Laval nozzle provided at the tip of the lance, and a nozzle position adjusting unit that adjusts a tip position of the Laval nozzle, and the nozzle position adjusting unit includes: When the molten steel is tapped toward the ladle, the distance from the waterfall, which is the collision region between the tapping flow and the molten steel surface of the molten steel stored in the ladle, is within 2.0 m. In addition, the tip position of the Laval nozzle can be adjusted.

この構成の取鍋用ガス吹付け装置によれば、ラバールノズルを用いているので、十分な流速を確保することができ、取鍋内の上昇気流等に阻害されずに、滝壺に向けて非窒素ガスを吹付けることができる。
そして、出鋼流と前記取鍋内に貯留された溶鋼の湯面との衝突領域である滝壺からの距離が2.0m以内となるように、前記ラバールノズルの先端位置を調整するノズル位置調整手段を備えているので、滝壺の周囲に非窒素ガスを十分に供給することができ、溶鋼への窒素の吸収を抑制することができる。
According to the ladle gas spraying device having this configuration, since the Laval nozzle is used, a sufficient flow velocity can be secured, and the ladle nozzle is not disturbed by the rising air currents in the ladle and is not directed toward the waterhole. Nitrogen gas can be blown.
Nozzle position adjustment for adjusting the tip position of the Laval nozzle such that the distance from the waterfall, which is the collision area between the tapping flow and the molten steel surface of the molten steel stored in the ladle, is within 2.0 m. Since the means is provided, a sufficient amount of non-nitrogen gas can be supplied around the waterhole, and the absorption of nitrogen into molten steel can be suppressed.

本発明に係る低窒素鋼の製造方法は、上述の取鍋用ガス吹付け装置を用いた低窒素鋼の製造方法であって、前記滝壺からの距離が2.0m以内となるように前記ラバールノズルの先端位置を調整するとともに、前記ラバールノズルの出口におけるガス流速を350m/s以上、ガス流量を5Nm/min以上として、非窒素ガスを前記滝壺に向けて吹き付けることにより、前記溶鋼への窒素の吸収を抑制することを特徴としている。 The method for producing low-nitrogen steel according to the present invention is a method for producing low-nitrogen steel using the above-described ladle gas blowing device, wherein the distance from the waterhole is within 2.0 m. The tip position of the Laval nozzle is adjusted, the gas flow rate at the outlet of the Laval nozzle is set to 350 m / s or more, and the gas flow rate is set to 5 Nm 3 / min or more. It is characterized by suppressing nitrogen absorption.

この構成の低窒素鋼の製造方法によれば、ラバールノズルの先端位置が滝壺から2.0m以内に配置され、さらに、ガス流速が350m/s以上と十分に速く、ガス流量が5Nm/min以上と十分に多いことから、滝壺の周囲に非窒素ガスを十分に供給することができ、溶鋼への窒素の吸収を抑制することができる。 According to the method for producing low-nitrogen steel having this configuration, the tip of the Laval nozzle is located within 2.0 m from the waterhole, and the gas flow rate is 350 m / s or more, which is sufficiently fast, and the gas flow rate is 5 Nm 3 / min. As described above, since there is a sufficient amount, non-nitrogen gas can be sufficiently supplied to the periphery of the waterhole, and absorption of nitrogen into molten steel can be suppressed.

ここで、本発明に係る低窒素鋼の製造方法においては、非窒素ガスとして、CO,Ar,Oのうちの一種又は二種以上を用いることが好ましい。
この場合、滝壺の周囲において窒素ガスを十分に除去することができ、溶鋼への窒素の吸収を抑制することができる。
Here, in the method for producing low-nitrogen steel according to the present invention, it is preferable to use one or more of CO 2 , Ar, and O 2 as the non-nitrogen gas.
In this case, the nitrogen gas can be sufficiently removed around the waterhole, and the absorption of nitrogen into the molten steel can be suppressed.

本発明によれば、取鍋への出鋼時における大気からの窒素吸収を抑制することが可能な取鍋用ガス吹付け装置、及び、この取鍋用ガス吹付け装置を用いた低窒素鋼の製造方法を提供することが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the gas spraying apparatus for ladle which can suppress nitrogen absorption from air at the time of tapping to a ladle, and the low nitrogen steel using this gas spraying apparatus for ladle Can be provided.

ノズルからガスを吹き込んだ場合のガス拡散挙動の計算結果を示す図である。It is a figure showing a calculation result of gas diffusion behavior at the time of injecting gas from a nozzle. 本発明の一実施形態である取鍋用ガス吹付け装置を備えた、取鍋への出鋼設備の概略説明図である。(a)が正面図、(b)が側面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is the schematic explanatory drawing of the tapping equipment to a ladle provided with the gas spraying apparatus for ladles which is one Embodiment of this invention. (A) is a front view, (b) is a side view. 取鍋への出鋼開始からの経過時間と吸窒量との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the elapsed time from the start of tapping to a ladle and the amount of nitrogen absorption. 転炉から取鍋への出鋼作業と取鍋用ガス吹付け装置の動作を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows operation | work of the tapping operation | work from a converter to a ladle and the gas spraying apparatus for ladles. 実施例におけるノズル出口のガス流速Vと吹付けガス流量Qとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the gas flow velocity V of the nozzle outlet in Example, and the blowing gas flow volume Q.

以下、本発明の実施の形態について、添付した図面を用いて具体的に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings.

窒素濃度の低い低窒素鋼(例えば窒素濃度0.0035質量%以下)を溶製する場合、高炉あるいは電気炉から搬送された炭素濃度の高い溶鉄を転炉などの精錬炉に装入し、酸素吹錬により所定の炭素濃度まで脱炭して溶鋼にする。酸素吹錬中は、2C+O=2COの反応が生じることで、転炉内には多量のCOガスが発生することから、溶鉄と接している気相中の窒素濃度は著しく低下する。加えて、攪拌により炉底より非窒素ガスを吹き込むことで、溶鉄は強攪拌され、結果として溶鋼から窒素が抜けていく脱窒反応が生じ、転炉処理後の溶鋼中窒素濃度は10ppm程度まで低下する。転炉処理後の溶鋼は、転炉から取鍋に出鋼され、その後は二次精錬等で成分、温度調整され、鋳造プロセスに供される。その後、加熱、圧延、熱処理、表面処理などの工程を経て製品として出荷される。 When smelting low-nitrogen steel with a low nitrogen concentration (for example, nitrogen concentration of 0.0035 mass% or less), molten iron with a high carbon concentration transported from a blast furnace or an electric furnace is charged into a refining furnace such as a converter, and oxygen is removed. It is decarbonized to a predetermined carbon concentration by blowing to form molten steel. During the oxygen blowing, a reaction of 2C + O 2 = 2CO occurs, so that a large amount of CO gas is generated in the converter, so that the nitrogen concentration in the gas phase in contact with the molten iron is significantly reduced. In addition, by blowing non-nitrogen gas from the furnace bottom by stirring, the molten iron is vigorously stirred, resulting in a denitrification reaction in which nitrogen is released from the molten steel, and the nitrogen concentration in the molten steel after the converter treatment is reduced to about 10 ppm. descend. The molten steel after the converter processing is output from the converter to a ladle, and thereafter the components and temperature are adjusted by secondary refining and the like, and then subjected to a casting process. After that, it is shipped as a product through processes such as heating, rolling, heat treatment, and surface treatment.

転炉といった精錬炉からの出鋼時は、炉体を傾動させ、炉体側面もしくは炉口、炉底から溶鋼を取鍋内に注入する。出鋼中は、炉体が徐々に傾動していき、それに合わせて取鍋位置も移動する。また、出鋼中には成分調整に必要な合金や造滓剤の一部または全部がシュートから投入される。この時、出鋼流が取鍋内の溶鋼と接する部分では、落下してくる出鋼流に周囲の気相が巻き込まれ、いわゆる滝壺を形成する。この滝壺を形成する気泡群は大気中の窒素が多く含まれているため、酸素吹錬後に10ppmまで低下した溶鋼中の窒素濃度は大気中窒素濃度と平衡する400ppm以上に向けて増加することになる。   At the time of tapping from a refining furnace such as a converter, the furnace body is tilted, and molten steel is poured into the ladle from the side of the furnace body, the furnace port, or the furnace bottom. During tapping, the furnace body gradually tilts, and the ladle position moves accordingly. Also, during tapping, part or all of the alloy or slag-making agent required for component adjustment is introduced from the chute. At this time, in a portion where the tapping stream contacts the molten steel in the ladle, the surrounding gas phase is involved in the falling tapping stream, forming a so-called waterhole. Since the bubbles forming this waterhole contain a large amount of nitrogen in the atmosphere, the nitrogen concentration in the molten steel, which has dropped to 10 ppm after oxygen blowing, must increase to 400 ppm or more, which is in equilibrium with the nitrogen concentration in the atmosphere. become.

ここで、出鋼中に滝壺に向けて非窒素ガスを一定速度以上及び一定流量以上で吹き付ける。吹き付けられた非窒素ガスが滝壺近傍まで届いた場合、滝壺近傍の窒素濃度が低減することから、滝壺を形成する気泡群の中の窒素濃度も低減する。この時、滝壺近傍の窒素濃度が空気中の約半分になった場合、平衡する窒素濃度も約半分になるため、大きな吸窒抑制効果が得られる。一方で、非窒素ガスを一定速度よりも遅く吹き付けた場合、出鋼時の溶鋼上面近傍には高温となることで生じる上昇気流が生じていることから、非窒素ガスは滝壺に届く前に拡散してしまい、滝壺周囲の窒素濃度を低減することはできない。   Here, during tapping, a non-nitrogen gas is blown toward the waterhole at a certain speed or higher and at a certain flow rate or higher. When the sprayed non-nitrogen gas reaches the vicinity of the waterhole, the nitrogen concentration in the vicinity of the waterhole is reduced, so that the nitrogen concentration in the bubbles forming the waterhole is also reduced. At this time, when the nitrogen concentration in the vicinity of the waterhole becomes approximately half that in the air, the equilibrium nitrogen concentration also becomes approximately half, so that a large nitrogen absorption suppression effect can be obtained. On the other hand, when the non-nitrogen gas is blown at a speed lower than a certain speed, the non-nitrogen gas will reach It diffuses and cannot reduce the nitrogen concentration around the basin.

そこで、出鋼時の滝壺近傍に非窒素ガスを吹き付けることを想定し、ノズルから吹き付ける非窒素ガス挙動を流動計算により再現することを試みた。計算領域をNで満たした状態とし、天井部より非窒素ガスを吹付け、その拡散する様子を再現した。吹き付けるガス種はAr、CO、Oとし、適宜これらを混合させた。雰囲気圧力は1atmとし、取鍋内を仮定して雰囲気温度は1000K、ガス温度はノズル出口で300Kとした。また、取鍋内は上向きに10m/sの上昇気流が生じていると仮定した。
図1は、Arガス流量5.0Nm/min、ノズル出口ガス流速384m/sとした時のArガス濃度分布であり、ノズル出口から2m程度離れるとArガス濃度が50%程度まで低減し、取鍋高さを想定した4m離れるとArガス濃度は20%以下まで低減することが分かる。これらの流動計算結果から、滝壺近傍に吹き付ける非窒素ガスの流速および流量を見積もり、実機試験により出鋼時の吸窒抑制効果を見積もった。
Therefore, assuming that non-nitrogen gas is blown near the waterhole during tapping, we tried to reproduce the behavior of non-nitrogen gas blown from the nozzle by flow calculation. The calculation region was filled with N 2 , and a non-nitrogen gas was blown from the ceiling to reproduce the diffusion. The gas species to be sprayed were Ar, CO 2 , and O 2, and these were appropriately mixed. The atmosphere pressure was set to 1 atm, the atmosphere temperature was set to 1000K, and the gas temperature was set to 300K at the nozzle outlet, assuming the inside of the ladle. Also, it was assumed that an upward airflow of 10 m / s was generated upward in the ladle.
FIG. 1 shows an Ar gas concentration distribution when the Ar gas flow rate is 5.0 Nm 3 / min and the gas flow rate at the nozzle outlet is 384 m / s. When the gas is about 2 m away from the nozzle outlet, the Ar gas concentration is reduced to about 50%. It can be seen that the Ar gas concentration decreases to 20% or less when the ladle height is assumed to be 4 m away. From the results of these flow calculations, the flow velocity and flow rate of non-nitrogen gas blown near the waterhole were estimated, and the effect of preventing nitrogen absorption during tapping was estimated by actual machine tests.

確実に滝壺まで非窒素ガスを到達させるためには、ガス流速がノズル出口で350m/s以上であることが好ましい。ガス流速が足りない場合、非窒素ガスを吹き付けたとしても、滝壺周囲に生成する上昇気流に押し戻されるため、非窒素ガスが滝壺に到達しないためである。このようなガス流速を得るには、通常のストレートノズルでは困難であり、ラバールノズルを用いる必要がある。なお、ガス流速は、ノズル出口で380m/s以上であることが好ましく、400m/s以上であることがさらに好ましい。   In order to ensure that the non-nitrogen gas reaches the waterhole, the gas flow rate at the nozzle outlet is preferably 350 m / s or more. If the gas flow rate is insufficient, even if the non-nitrogen gas is blown, the non-nitrogen gas is pushed back by the upward airflow generated around the waterhole, so that the non-nitrogen gas does not reach the waterhole. Obtaining such a gas flow rate is difficult with a normal straight nozzle, and requires the use of a Laval nozzle. The gas flow rate at the nozzle outlet is preferably at least 380 m / s, more preferably at least 400 m / s.

また、滝壺周囲の窒素濃度を低減するには、吹き付ける非窒素ガスのガス流量が5Nm/min以上であることが好ましい。非窒素ガス流量が少ない場合、ガスが滝壺近傍まで到達した場合であっても直ちに拡散し、出鋼流によって巻き込まれる気泡に含まれる窒素濃度を十分に下げられない。なお、非窒素ガスのガス流量は、7Nm/min以上であることが好ましく、10Nm/min以上であることがさらに好ましい。
非窒素ガスのガス流量を決めると、ラバールノズル形状と圧力によりガス流速が決まるので、必要なガス流速およびガス流量に応じてラバールノズルの内径や形状を決めれば良い。
Further, in order to reduce the nitrogen concentration around the waterhole, the gas flow rate of the non-nitrogen gas to be blown is preferably 5 Nm 3 / min or more. When the flow rate of the non-nitrogen gas is small, even if the gas reaches the vicinity of the waterhole, the gas is immediately diffused, and the nitrogen concentration in the bubbles entrained by the tapping flow cannot be sufficiently reduced. The gas flow rate of non-nitrogen gas, is preferably 7 Nm 3 / min or more, more preferably 10 Nm 3 / min or more.
When the gas flow rate of the non-nitrogen gas is determined, the gas flow rate is determined by the shape and pressure of the Laval nozzle. Therefore, the inner diameter and shape of the Laval nozzle may be determined according to the required gas flow rate and gas flow rate.

加えて、更に滝壺周囲の窒素濃度を低減するには、ラバールノズル先端から滝壺までの距離が2.0m以内とすることが必要である。流動計算結果に対して、Ar度が50%となる距離を一つの基準として考えた場合、ラバールノズル先端から滝壺までの距離が2.0mより離れた条件では、ガス流速を高めた条件であっても、Arガスは拡散してしまい、Ar濃度が50%となる位置が2.0mよりも極端に伸びることは無い。一方で、ガス流量を増やすことで、Ar濃度が50%となる位置は2.0mよりも伸びていくが、ガス流速を維持した状態でガス流量を増やすためにはノズル径を同じにしたままでガス吹込み圧力を高める必要があるが、ガスの圧力を高めるのには限度があり、大量のガスの圧力を高めるにはコストが掛かる。   In addition, in order to further reduce the nitrogen concentration around the basin, the distance from the tip of the Laval nozzle to the basin must be within 2.0 m. Assuming that the distance at which the Ar degree is 50% is considered as one criterion for the flow calculation result, the condition where the distance from the tip of the Laval nozzle to the waterhole is greater than 2.0 m is a condition where the gas flow velocity is increased. However, the Ar gas is diffused, and the position where the Ar concentration becomes 50% does not extend extremely beyond 2.0 m. On the other hand, by increasing the gas flow rate, the position where the Ar concentration becomes 50% extends beyond 2.0 m. However, in order to increase the gas flow rate while maintaining the gas flow rate, the nozzle diameter is kept the same. However, there is a limit to increasing the gas pressure, and increasing the pressure of a large amount of gas is costly.

このため、経済的に滝壺周囲の窒素濃度を低減するには、ラバールノズル先端から滝壺までの距離が2.0m以内であることが必要である。また、ラバールノズル先端から滝壺までの距離は1.5m以内であることがより望ましい。一方で、溶鋼湯面に近づき過ぎるとラバールノズル先端が熱によって変形してしまうことから、ラバールノズル先端から滝壺までの距離は1.0m以上離れていることが望ましい。   Therefore, in order to economically reduce the nitrogen concentration around the waterhole, the distance from the tip of the Laval nozzle to the waterhole must be within 2.0 m. Further, it is more desirable that the distance from the tip of the Laval nozzle to the waterhole is within 1.5 m. On the other hand, if the Laval nozzle tip is deformed by heat when it is too close to the molten steel surface, the distance from the Laval nozzle tip to the waterhole is desirably 1.0 m or more.

吸窒が生じる場所は出鋼流と湯面が接する部分に生じる滝壺であることから、ガス吹付け装置は、非窒素ガスを吹き付けるためのランスを具備するとともに、出鋼に伴って移動する滝壺の動きに合わせてラバールノズルの先端位置を調整できるノズル位置調整手段を具備していることが必要である。この時、上記したように確実に滝壺周囲の窒素濃度を低減するため、ラバールノズル先端から滝壺までの距離が2.0m以内になることが必要である。出鋼の際、ランス先端は溶鋼との距離が近くなることから、水冷構造にすることが好ましい。   Since the place where the nitrogen absorption occurs is a waterfall that occurs at the part where the tapping flow and the molten metal surface are in contact, the gas spraying device has a lance for blowing non-nitrogen gas and moves with tapping. It is necessary to provide nozzle position adjusting means capable of adjusting the tip position of the Laval nozzle in accordance with the movement of the waterhole. At this time, in order to surely reduce the nitrogen concentration around the basin as described above, the distance from the tip of the Laval nozzle to the basin must be within 2.0 m. At the time of tapping, since the distance between the lance tip and the molten steel is short, it is preferable to use a water-cooled structure.

ここで、図2に、本実施形態である取鍋用ガス吹付け装置10を備えた取鍋20への出鋼設備を示す。
本実施形態においては、図2に示すように、転炉30の下方側に取鍋20が配設されており、転炉30から取鍋20へと溶鋼が出鋼される構成とされている。なお、取鍋20は、移動可能な台車21の上に配置されている。
Here, FIG. 2 shows a tapping facility for a ladle 20 provided with the ladle gas blowing device 10 according to the present embodiment.
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the ladle 20 is provided below the converter 30, and the molten steel is tapped from the converter 30 to the ladle 20. . In addition, the ladle 20 is arrange | positioned on the movable cart 21.

そして、本実施形態である取鍋用ガス吹付け装置10は、転炉30のトラニオン31を設置してある作業床32と同程度の高さに配設された支持架台11と、この支持架台11に支持されたランス12と、ランス12の先端に配設されたラバールノズル13と、ラバールノズル13の先端位置を調整するノズル位置調整手段15と、を備えている。   The ladle gas blowing device 10 according to the present embodiment includes a support base 11 disposed at a height substantially equal to a work floor 32 on which the trunnion 31 of the converter 30 is installed. A lance 12 supported by the lance 12, a Laval nozzle 13 disposed at the tip of the lance 12, and nozzle position adjusting means 15 for adjusting the position of the tip of the Laval nozzle 13 are provided.

ノズル位置調整手段15は、ランス12をその長さ方向に最大10m程度移動可能とするとともに、ランス12の仰角を調整可能とされている。さらに、支持架台11を水平方向に回転させることが可能とされている。
このように、ランス12の長さ方向位置および仰角を調整することで、出鋼中の取鍋20内の湯面の上昇に伴う滝壷の上昇に合わせて、ラバールノズル13先端の高さ位置を調整できるように構成されている。さらに、ランス12の長さ方向位置および水平方向の回転を組み合わせることで、出鋼中に前後に動く出鋼流2に合わせてラバールノズル13先端位置を調整可能とされている。
よって、出鋼中において、ラバールノズル13の先端位置を滝壺からの距離が2.0m以内の範囲内に調整することが可能となる。
The nozzle position adjusting means 15 is capable of moving the lance 12 up to about 10 m in its length direction and adjusting the elevation angle of the lance 12. Further, the support base 11 can be rotated in the horizontal direction.
In this way, by adjusting the longitudinal position and the elevation angle of the lance 12, the height position of the tip of the Laval nozzle 13 is adjusted according to the rise of the waterfall pot accompanying the rise of the molten metal level in the ladle 20 during tapping. It is configured to be able to. Furthermore, by combining the longitudinal position and the horizontal rotation of the lance 12, the tip position of the Laval nozzle 13 can be adjusted in accordance with the tapping flow 2 that moves back and forth during tapping.
Therefore, during tapping, it is possible to adjust the tip position of the Laval nozzle 13 within a range of 2.0 m or less from the waterhole.

ここで、非窒素ガスを滝壺周辺に吹き付ける期間は、出鋼前から出鋼後まで継続的であることが望ましい。しかしながら、出鋼時の吸窒が生じるのは主に滝壺であり、出鋼開始直後はまだ取鍋内に溶鋼が十分に満たされていないことから、十分な滝壺は生成していない。出鋼中の吸窒量の経時変化は図3に示すように、ある程度取鍋内に溶鋼が満たされてくると急激に吸窒量は増加する。   Here, the period during which the non-nitrogen gas is blown around the waterhole is preferably continuous from before tapping to after tapping. However, nitriding occurs at the time of tapping mainly at the waterfall basin. Immediately after the start of tapping, the ladle is not yet sufficiently filled with molten steel, so that a sufficient waterfall basin has not been generated. As shown in FIG. 3, the temporal change of the nitrogen absorption during tapping increases rapidly when the ladle is filled with molten steel to some extent.

このため、滝壺周辺への非窒素ガス吹き付け開始時間は、出鋼を開始してから15秒から20秒後であっても発明の効果は十分に得られる。その後、取鍋内に大きな滝壺が生じるだけ溶鋼が満たされ、かつ、転炉から取鍋内までの落下距離がまだ大きい、出鋼前半に最大値を示すが、中期から末期に掛けては取鍋内に溶鋼が満たされることで落下距離が短くなるに従って吸窒量は減少する。しかしながら、中期から末期に掛けても依然として吸窒が生じていることから、出鋼が終わるまで継続的に非窒素ガスを吹き付けることが望ましい。特に、合金元素を添加した後には、吸窒されやすくなる場合があることから、出鋼が終わるまで非窒素ガスを吹き付けることが望ましい。   For this reason, the effect of the invention can be sufficiently obtained even when the start time of blowing the non-nitrogen gas around the waterhole is 15 seconds to 20 seconds after the start of tapping. Thereafter, the ladle is filled with molten steel just enough to create a large waterhole, and the fall distance from the converter to the ladle is still large, showing the maximum value in the first half of tapping, but from the middle to the end, As the ladle is filled with molten steel, the amount of nitrogen absorption decreases as the falling distance decreases. However, since nitrogen absorption still occurs even during the middle to late stages, it is desirable to continuously blow a non-nitrogen gas until the end of tapping. In particular, it is desirable to blow a non-nitrogen gas until the end of tapping, since after the addition of the alloying element, nitrogen absorption may occur easily.

具体的な動作について、図4を用いて説明する。
まず、図4<1>に示すように、出鋼開始の時点では、ランス12を待機位置に配置しておき、非窒素ガスの吹付けを実施しない。
次に、図4<2>に示すように、出鋼を開始してから15秒から20秒後には、取鍋20内に溶鋼1が貯留され、出鋼流2が溶鋼1の湯面と衝突する滝壺が形成される。この時点までには転炉30が十分に傾転され、ランス12を待機位置から取鍋20の中へ降下させても転炉鉄皮と干渉しないだけの隙間ができている。そこで、ノズル位置調整手段15によってランス12を移動させてラバールノズル13の先端が滝壺から2.0m以内の位置とし、非窒素ガスの吹付けを開始する。
次に、図4<3>に示すように、出鋼が継続されると取鍋20内の溶鋼1の湯面が上昇する。取鍋20内の溶鋼1の湯面の上昇にしたがい、ノズル位置調整手段15によってランス12を移動させ、ラバールノズルの先端位置を滝壺から2.0m以内に保持しながら、非窒素ガスの吹付けを実施する。
A specific operation will be described with reference to FIG.
First, as shown in FIG. 4 <1>, at the time of the start of tapping, the lance 12 is arranged at the standby position, and the non-nitrogen gas is not sprayed.
Next, as shown in FIG. 4 <2>, 15 to 20 seconds after the start of tapping, molten steel 1 is stored in ladle 20, and tapping flow 2 is brought into contact with the molten metal surface of molten steel 1. A colliding waterhole is formed. By this time, the converter 30 has been sufficiently tilted, and a gap is formed that does not interfere with the converter steel bar even when the lance 12 is lowered from the standby position into the ladle 20. Then, the lance 12 is moved by the nozzle position adjusting means 15 so that the tip of the Laval nozzle 13 is located within 2.0 m from the waterhole, and the blowing of non-nitrogen gas is started.
Next, as shown in FIG. 4 <3>, when tapping is continued, the molten metal level of the molten steel 1 in the ladle 20 rises. As the molten metal surface of the molten steel 1 in the ladle 20 rises, the lance 12 is moved by the nozzle position adjusting means 15 to spray the non-nitrogen gas while maintaining the tip of the Laval nozzle within 2.0 m from the waterhole. Is carried out.

これにより、本実施形態である取鍋用ガス吹付け装置10によれば、ラバールノズル13を用いるとともに、ラバールノズル13の先端位置が滝壺から2.0m以内となるように、ラバールノズル13の先端位置を調整するノズル位置調整手段15を備えているので、十分な流速で非窒素ガスを滝壺に向けて吹き付けることができ、滝壺の周囲の窒素を十分に排除することにより、溶鋼への窒素の吸収を抑制することができる。よって、十分に窒素濃度が低減された高品質の低窒素鋼を製造することが可能となる。   Thus, according to the ladle gas spraying device 10 of the present embodiment, the Laval nozzle 13 is used, and the Laval nozzle 13 is positioned such that the distal end of the Laval nozzle 13 is within 2.0 m from the waterhole. Since the nozzle position adjusting means 15 for adjusting is provided, a non-nitrogen gas can be blown toward the waterfall at a sufficient flow rate, and by sufficiently removing nitrogen around the waterfall, nitrogen in the molten steel can be reduced. Absorption can be suppressed. Therefore, it is possible to manufacture high-quality low-nitrogen steel with a sufficiently reduced nitrogen concentration.

さらに、本実施形態である低窒素鋼の製造方法によれば、滝壺からの距離が2.0m以内となるようにラバールノズル13の先端位置を調整するとともに、ラバールノズル13の出口におけるガス流速を350m/s以上、ガス流量を5Nm/min以上として、非窒素ガスを滝壺に向けて吹き付けているので、滝壺の周囲に非窒素ガスを十分に供給することができ、溶鋼への窒素の吸収を抑制することができる。 Furthermore, according to the method for producing low-nitrogen steel according to the present embodiment, the position of the tip of the Laval nozzle 13 is adjusted so that the distance from the waterhole is within 2.0 m, and the gas flow rate at the outlet of the Laval nozzle 13 is set to 350 m. / S or more, the gas flow rate is 5 Nm 3 / min or more, and the non-nitrogen gas is blown toward the waterfall, so that the non-nitrogen gas can be sufficiently supplied around the waterfall and the nitrogen in the molten steel can be supplied. Absorption can be suppressed.

なお、非窒素ガスとしては、CO、Ar、Oのうち一種もしくは二種以上の混合ガスであることが望ましい。 Note that the non-nitrogen gas is desirably one or a mixed gas of two or more of CO 2 , Ar, and O 2 .

以上、本発明の実施形態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、滝壺周辺に吹き付けられた非窒素ガスは滝壺近傍で拡散するため、1本のランスでも吸窒抑制効果を得られるが、合金添加用のシュートと干渉しない範囲でランスを2本以上設置し、非窒素ガスを吹き付けたとしても何ら問題は無い。
また、本発明は、炭素鋼に非常に有効であるが、炭素鋼以外のステンレス鋼、合金鋼の溶製にも有効である。
さらに、転炉における操業形態について説明してきたが、AODのように炉口から取鍋へ出鋼する操業形態にも、本発明は適合する。
Although the embodiments of the present invention have been specifically described above, the present invention is not limited thereto, and can be appropriately modified without departing from the technical idea of the present invention.
For example, non-nitrogen gas blown around the waterhole diffuses near the waterhole, so even a single lance can provide the effect of preventing nitrogen absorption. However, two or more lances must be used within a range that does not interfere with the chute for alloy addition. There is no problem even if it is installed and non-nitrogen gas is blown.
The present invention is very effective for carbon steel, but is also effective for melting stainless steel and alloy steel other than carbon steel.
Further, although the operation mode in the converter has been described, the present invention is also applicable to an operation mode in which steel is tapped from a furnace opening to a ladle like AOD.

以下に示す本発明法および比較法の条件で、出鋼時の吸窒挙動評価試験を行い、発明の効果を確認した。
まず、高炉から搬送された溶銑(炭素含有量4.5%相当)を転炉に装入し、酸素吹錬を行った。転炉吹錬後の成分は[C]=0.03〜0.15%、[Si]=0.01〜0.05%、[Mn]=0.1〜0.4%、[P]=0.01〜0.03%、[N]=8〜12ppm、残部がFeおよび不可避的成分である。
Under the conditions of the method of the present invention and the comparative method described below, an evaluation test of nitrogen absorption behavior at the time of tapping was performed to confirm the effects of the invention.
First, hot metal (equivalent to a carbon content of 4.5%) transported from a blast furnace was charged into a converter, and oxygen blowing was performed. The components after converter blowing are [C] = 0.03 to 0.15%, [Si] = 0.01 to 0.05%, [Mn] = 0.1 to 0.4%, [P] = 0.01 to 0.03%, [N] = 8 to 12 ppm, the balance being Fe and unavoidable components.

処理量は300ton規模であり、出鋼時間は5分である。溶鋼を受ける取鍋の底から鍋の最上部までの高さは3.9mであり、事前に予熱されている。出鋼流は出鋼が始まってから終わるまでの間に、傾動した転炉の炉口を正面から見た場合、前後に動くため、出鋼流に合わせて取鍋台車を動かして受鋼する。
なお、非窒素ガスを吹き付けるランスは、出鋼流の側面から滝壺に向けて配置し、出鋼流の動きに合わせて前後に動かすことができる。また、ランス先端はストレートノズルもしくはラバールノズルとし、取鍋内に満たされていく溶鋼の湯面高さに合わせて、上下に動かすことができるように構成した。
The throughput is 300 ton and the tapping time is 5 minutes. The height from the bottom of the ladle for receiving molten steel to the top of the ladle is 3.9 m and is preheated in advance. In the tapping flow, when the furnace mouth of the tilted converter is viewed from the front from the start to the end of tapping, it moves back and forth, so the ladle trolley is moved according to the tapping flow to receive steel. .
In addition, the lance which blows non-nitrogen gas is arrange | positioned toward the waterhole from the side surface of the tapping flow, and can be moved back and forth according to the movement of the tapping flow. The tip of the lance is a straight nozzle or a Laval nozzle, and is configured so that it can be moved up and down in accordance with the level of molten steel filling the ladle.

発明の効果を確認するため、出鋼開始前の転炉内、出鋼完了後の取鍋内の溶鋼をサンプリングし、出鋼前後の窒素濃度の変化量Δ[N](ppm)を吸窒量として評価した。出鋼条件を表1に示す。なお、表1中のノズル出口のガス流速Vは実測することが困難であったことから、流動計算で求めたノズル出口位置の流速とした。   In order to confirm the effect of the present invention, the molten steel in the converter before the start of tapping and in the ladle after tapping was completed was sampled, and the amount of change in nitrogen concentration Δ [N] (ppm) before and after tapping was determined by nitriding. It was evaluated as an amount. Table 1 shows the tapping conditions. Since it was difficult to actually measure the gas flow velocity V at the nozzle outlet in Table 1, the flow velocity at the nozzle outlet position obtained by the flow calculation was used.

出鋼前は、ランスを伸ばすと転炉の炉体と干渉するため、ランスを上限位置まで引き上げた状態で待機させた。出鋼するため転炉を傾動させ始め、転炉がある程度傾くと、ランスを伸ばしても転炉の炉体と干渉しなくなるため、この時点からランスを伸ばし、出鋼孔から溶鋼が出るまでにランス先端が取鍋の中に入っている状態で待機した。出鋼開始した時点で滝壷の位置を探査し、ランスの長さ、仰角、水平回転角度を調整することでランス先端を滝壷に向け、同時にランスと滝壷間距離を適宜調整した。ノズル−滝壺間距離は、予め求めておいた出鋼時の湯面上昇速度を参照しながら、ランスの長さ、仰角、水平回転角度を調整することでノズル先端位置を合わせた。   Before tapping, when the lance was extended, it interfered with the furnace body of the converter, so the lance was raised to the upper limit position and kept on standby. Start tilting the converter to tap, and if the converter tilts to a certain extent, it will not interfere with the converter body even if the lance is extended, so extend the lance from this point until the molten steel comes out from the tap hole. I waited with the lance tip in the ladle. At the start of tapping, the position of the basin was investigated, and the lance length, elevation angle and horizontal rotation angle were adjusted so that the tip of the lance was directed toward the basin, and at the same time the distance between the lance and the basin was adjusted appropriately. The distance between the nozzle and the basin was adjusted by adjusting the length of the lance, the elevation angle, and the horizontal rotation angle with reference to the previously determined rate of rise of the molten metal level during tapping.

出鋼の際、出鋼してから2分後に出鋼流に巻き込ませる形でAlを含む合金を投入した。表1に示したCおよびAl濃度は、出鋼完了後の取鍋内溶鋼の成分である。以下、Δ[N]が15ppm以下であった場合、発明の効果があったとし、Δ[N]が12ppm以下であった場合、優れた効果があったとし、Δ[N]が9ppm以下であった場合、特に優れた効果があったと判断した。   At the time of tapping, an alloy containing Al was fed in such a manner that it was involved in the tapping flow two minutes after tapping. The C and Al concentrations shown in Table 1 are components of the molten steel in the ladle after tapping is completed. Hereinafter, when Δ [N] is 15 ppm or less, it is determined that the effect of the present invention is obtained. When Δ [N] is 12 ppm or less, it is determined that an excellent effect is obtained. When there was, it was judged that there was a particularly excellent effect.

Figure 0006645370
Figure 0006645370

試験No.1(従来法)では、通常通りに転炉から取鍋に出鋼した結果、Δ[N]=23ppmであった。
以下、試験No.2からNo.23までは、全て出鋼中にガス吹付けランスから滝壺に向けて非窒素ガスを吹き付けた。なお、表中のノズル−滝壺間距離は出鋼初期から末期までの距離を示すが、最末期はランス昇降装置の上昇限である1.2mとなった。
Test No. In 1 (conventional method), Δ [N] = 23 ppm as a result of tapping the steel from the converter to the ladle as usual.
Hereinafter, Test No. 2 to No. 2 Up to 23, non-nitrogen gas was sprayed from the gas spray lance toward the waterhole during tapping. In addition, the distance between the nozzle and the waterhole in the table indicates the distance from the initial stage to the end stage of tapping. In the last stage, the distance was 1.2 m, which is the upper limit of the lance lifting device.

試験No.2からNo.4(比較法)は、ノズル出口流速が305〜422m/s、ガス流量が8〜12Nm/minの条件で非窒素ガスを滝壺に向けて吹き付けた。この時、試験No.2とNo.3はランスを取鍋上部位置に固定した状態で吹付けたため、ノズル−滝壺間距離は出鋼直後が5.0mであり、出鋼中に湯面高さに応じて短くなり、出鋼完了時は1.2mとなったが、Δ[N]は22ppmであり、発明の効果は認められなかった。また、試験No.4は出鋼中にノズル−滝壺間距離が2.5〜3.0mとなるように上下に動かし、出鋼完了時は1.2mとなったが、Δ[N]は21ppmであり、発明の効果は認められなかった。 Test No. 2 to No. 2 In No. 4 (Comparative method), a non-nitrogen gas was blown toward the waterhole at a nozzle outlet flow rate of 305 to 422 m / s and a gas flow rate of 8 to 12 Nm 3 / min. At this time, the test No. 2 and No. In No. 3, since the lance was sprayed with the lance fixed to the upper part of the ladle, the distance between the nozzle and the waterhole was 5.0 m immediately after tapping, and became shorter according to the level of the molten metal during tapping. At the completion, it was 1.2 m, but Δ [N] was 22 ppm, and the effect of the invention was not recognized. Test No. No. 4 was moved up and down during tapping so that the distance between the nozzle and the basin became 2.5 to 3.0 m, and when tapping was completed, it was 1.2 m, but Δ [N] was 21 ppm, No effect of the invention was observed.

試験No.5からNo.9(比較法)は、出鋼中にノズル−滝壺間距離を1.5〜2.0mに維持しながら、ガス流量が5〜10Nm/min、ランス先端にストレートノズルを用いてノズル出口流速が72〜310m/sの条件で非窒素ガスを滝壺に向けて吹き付けた結果、Δ[N]は17〜22ppmとなり、発明の効果は認められなかった。 Test No. 5 to No. 5 No. 9 (Comparative method) shows that the gas flow rate is 5 to 10 Nm 3 / min while the distance between the nozzle and the waterhole is maintained at 1.5 to 2.0 m during tapping, and the nozzle outlet is formed using a straight nozzle at the tip of the lance. As a result of spraying a non-nitrogen gas toward the waterhole at a flow rate of 72 to 310 m / s, [N] was 17 to 22 ppm, and the effect of the invention was not recognized.

試験No.10からNo.12(発明法)は、出鋼中にノズル-滝壺間距離を1.5〜2.0mに維持しながら、ランス先端にラバールノズルを用いてノズル出口流速が386m/s以上、ガス流量が3〜4Nm/minの条件で非窒素ガスを滝壺に向けて吹き付けた結果、Δ[N]は13〜15ppmとなり、発明の効果が認められた。
試験No.12までの結果から、出鋼中にノズル−滝壺間距離を1.5〜2.0mに維持しながら、ランス先端にラバールノズルを用いて非窒素ガスを吹き付けることで吸窒抑制効果が得られることが分かる。
Test No. 10 to No. No. 12 (Invention method), the nozzle exit flow rate is 386 m / s or more and the gas flow rate is 3 using a Laval nozzle at the tip of the lance while maintaining the distance between the nozzle and the basin at 1.5 to 2.0 m during tapping. As a result of spraying a non-nitrogen gas toward the waterhole under the condition of 44 Nm 3 / min, Δ [N] became 13 to 15 ppm, and the effect of the invention was recognized.
Test No. From the results up to 12, the nitrogen-absorbing effect can be obtained by blowing a non-nitrogen gas to the tip of the lance using a Laval nozzle while maintaining the distance between the nozzle and the waterfall at 1.5 to 2.0 m during tapping. You can see that.

試験No.13からNo.21(発明法)は、出鋼中にノズル−滝壺間距離を1.5〜2.0mに維持しながら、ガス流量が5Nm/min以上、ランス先端にラバールノズルを用いてノズル出口流速が350m/s以上の条件で非窒素ガスを滝壺に向けて吹き付けた結果、Δ[N]が7〜12ppmであり、優れた発明の効果が認められた。特に、試験No.19からNo.21まではΔ[N]が7〜9ppmであり、特に優れた発明の効果が得られた。 Test No. 13 to No. 13 No. 21 (Invention method), the gas flow rate is 5 Nm 3 / min or more, and the nozzle outlet flow rate is increased by using a Laval nozzle at the tip of the lance while maintaining the distance between the nozzle and the waterhole at 1.5 to 2.0 m during tapping. As a result of spraying a non-nitrogen gas toward the waterhole under a condition of 350 m / s or more, Δ [N] was 7 to 12 ppm, and an excellent effect of the invention was recognized. In particular, the test No. 19 to No. Up to 21, Δ [N] was 7 to 9 ppm, and particularly excellent effects of the invention were obtained.

試験No.22からNo.23(発明法)は、出鋼中にノズル−滝壺間距離を1.0〜1.5mに維持しながら、ガス流量が5Nm/min以上、ランス先端にラバールノズルを用いてノズル出口流速が350m/s以上の条件で非窒素ガスを滝壺に向けて吹き付けた結果、Δ[N]が7〜9ppmであり、特に優れた発明の効果が認められた。
試験No.23までの結果から分かるように、出鋼中にノズル−滝壺間距離を2.0m以下とした上で、ランス先端にストレートノズルを用いてガス流速を350m/s以上、ガス流量を5Nm/min以上として、非窒素ガスを滝壺に向けて吹き付けることで、優れた吸窒抑制効果が得られることが分かる。
Test No. No. 22 to No. 22. No. 23 (invention method) is that the gas flow rate is 5 Nm 3 / min or more and the nozzle outlet flow rate is increased by using a Laval nozzle at the tip of the lance while maintaining the distance between the nozzle and the waterfall at 1.0 to 1.5 m during tapping. As a result of spraying a non-nitrogen gas toward the waterhole under a condition of 350 m / s or more, Δ [N] was 7 to 9 ppm, and a particularly excellent effect of the invention was recognized.
Test No. As can be seen from the results up to 23, the distance between the nozzle and the waterhole during tapping was 2.0 m or less, and the gas flow rate was 350 m / s or more and the gas flow rate was 5 Nm 3 using a straight nozzle at the tip of the lance. It can be seen that an excellent nitrogen absorption control effect can be obtained by spraying a non-nitrogen gas toward the waterhole at a rate of / min or more.

図5は、出鋼中のノズル−滝壺距離を1.5mから2.0mに維持した試験No.5からNo.21までのノズル出口のガス流速と吹付けガス流量の関係を表す。図5において、×印は本発明の効果が認められなかった条件、△印は本発明の効果が認められた条件、○印は優れた効果が認められた条件、◎印は特に優れた効果が認められた条件である。   FIG. 5 shows test No. 2 in which the distance between the nozzle and the waterhole during tapping was maintained from 1.5 m to 2.0 m. 5 to No. 5 The relationship between the gas flow rate at the nozzle outlet up to 21 and the flow rate of the blowing gas is shown. In FIG. 5, crosses indicate conditions under which the effects of the present invention were not recognized, Δ marks indicate conditions under which the effects of the present invention were recognized, 印 marks indicate conditions under which excellent effects were recognized, Is the recognized condition.

試験No.7、8(比較法)と試験No.18、20(発明法)の比較から、ノズル出口のガス流速Vは350m/s以上が望ましいことが分かる。
また、試験No.11、12(発明法)と試験No.13からNo.16(発明法)との比較から、吹付けガス流量Qは5Nm/min以上が望ましいことが分かる。
さらに、試験No.11、14、15、16、19、20に示すように、ガス種を変えた場合であっても吸窒抑制効果が認められるため、CO、Ar、Oのうち一種または二種以上の混合ガスを用いても非窒素ガスとして利用できることが分かる。
Test No. 7, 8 (Comparative method) and Test No. From the comparison between Nos. 18 and 20 (invention method), it is understood that the gas flow velocity V at the nozzle outlet is desirably 350 m / s or more.
Test No. Nos. 11 and 12 (invention method) and Test Nos. 13 to No. 13 From comparison with No. 16 (Invention method), it is understood that the spray gas flow rate Q is desirably 5 Nm 3 / min or more.
Further, the test No. As shown in 11, 14, 15, 16, 19, and 20, even when the gas type is changed, the effect of suppressing nitrogen absorption is recognized, so that one or more of CO 2 , Ar, and O 2 are used. It can be seen that even if a mixed gas is used, it can be used as a non-nitrogen gas.

以上から、経済的に(すなわち、歩留を維持しつつ)低窒素鋼を溶製するには、本発明条件を満たすことが望ましいことがわかる。   From the above, it can be seen that it is desirable to satisfy the conditions of the present invention in order to smelt low-nitrogen steel economically (that is, while maintaining the yield).

溶鉄の出鋼時の吸窒を防止できるため、低窒素鋼の製造方法において有益である。   Since it is possible to prevent nitrogen absorption during the tapping of molten iron, it is useful in a method for producing low-nitrogen steel.

1 溶鋼
2 出鋼流
10 取鍋用ガス吹付け装置
12 ランス
13 ラバールノズル
15 ノズル位置調整手段
20 取鍋
30 転炉
REFERENCE SIGNS LIST 1 molten steel 2 tapping flow 10 gas blowing device for ladle 12 lance 13 Laval nozzle 15 nozzle position adjusting means 20 ladle 30 converter

Claims (3)

出鋼された溶鋼を受ける取鍋の上方に設けられた取鍋用ガス吹付け装置であって、
非窒素ガスを吹き出すランスと、このランスの先端に設けられたラバールノズルと、前記ラバールノズルの先端位置を調整するノズル位置調整手段と、を有し、
前記ノズル位置調整手段は、前記取鍋に向けて前記溶鋼が出鋼された際に、出鋼流と前記取鍋内に貯留された溶鋼の湯面との衝突領域である滝壺からの距離が2.0m以内となるように、前記ラバールノズルの先端位置を調整可能とされていることを特徴とする取鍋用ガス吹付け装置。
A ladle gas spraying device provided above a ladle that receives tapping molten steel,
A lance that blows out non-nitrogen gas, a Laval nozzle provided at the tip of the lance, and a nozzle position adjusting unit that adjusts a tip position of the Laval nozzle,
The nozzle position adjusting means, when the molten steel is tapped toward the ladle, a distance from a waterhole, which is a collision area between a tapping flow and a molten steel surface stored in the ladle. Characterized in that the tip position of the Laval nozzle can be adjusted so that is within 2.0 m.
請求項1に記載された取鍋用ガス吹付け装置を用いた低窒素鋼の製造方法であって、
前記滝壺からの距離が2.0m以内となるように前記ラバールノズルの先端位置を調整するとともに、
前記ラバールノズルの出口におけるガス流速を350m/s以上、ガス流量を5Nm/min以上として、非窒素ガスを前記滝壺に向けて吹き付けることにより、前記溶鋼への窒素の吸収を抑制することを特徴と有する低窒素鋼の製造方法。
A method for producing low nitrogen steel using the ladle gas spraying device according to claim 1,
While adjusting the tip position of the Laval nozzle so that the distance from the waterhole is within 2.0 m,
The gas flow rate at the outlet of the Laval nozzle is 350 m / s or more, and the gas flow rate is 5 Nm 3 / min or more. By blowing a non-nitrogen gas toward the waterhole, the absorption of nitrogen into the molten steel is suppressed. And producing a low-nitrogen steel.
非窒素ガスとして、CO,Ar,Oのうちの一種又は二種以上を用いることを特徴とする請求項2に記載の低窒素鋼の製造方法。 As a non-nitrogen, CO 2, Ar, method for producing a low nitrogen steel according to claim 2, one or characterized by the use of two or more of the O 2.
JP2016136353A 2016-07-08 2016-07-08 Ladle gas spraying device and method for producing low nitrogen steel Active JP6645370B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016136353A JP6645370B2 (en) 2016-07-08 2016-07-08 Ladle gas spraying device and method for producing low nitrogen steel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016136353A JP6645370B2 (en) 2016-07-08 2016-07-08 Ladle gas spraying device and method for producing low nitrogen steel

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018003145A JP2018003145A (en) 2018-01-11
JP6645370B2 true JP6645370B2 (en) 2020-02-14

Family

ID=60947691

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016136353A Active JP6645370B2 (en) 2016-07-08 2016-07-08 Ladle gas spraying device and method for producing low nitrogen steel

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6645370B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6726437B1 (en) * 2020-05-29 2020-07-22 ダイヤモンドエンジニアリング株式会社 Mechanical stirring type desulfurization system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018003145A (en) 2018-01-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101418125B1 (en) Manufacture of ferroalloys
US20200340085A1 (en) Molten manganese-containing steel production method, holding furnace, and molten manganese-containing steel production equipment using holding furnace
US5902374A (en) Vacuum refining method for molten steel
JP5904237B2 (en) Melting method of high nitrogen steel
JP6645370B2 (en) Ladle gas spraying device and method for producing low nitrogen steel
JP7265136B2 (en) Melting method of ultra-low nitrogen steel
KR20190142355A (en) Solvent Method of High Manganese Steel and Manufacturing Method of High Manganese Steel
JP6806288B2 (en) Steel manufacturing method
JP6323688B2 (en) Desulfurization method for molten steel
JP6798342B2 (en) Low nitrogen steel melting method and gas spraying equipment
KR102100800B1 (en) Method of refining molten steel
JPH11315315A (en) Metallurgical reaction apparatus for treating molten metal under reduced pressure
CN111172355A (en) Induction heating single-nozzle vacuum refining furnace and clean steel smelting process
JP6485058B2 (en) Melting method of low nitrogen steel
JP7372546B2 (en) Melting furnace refining method
JP4035904B2 (en) Method for producing ultra-low carbon steel with excellent cleanability
JP2000119730A (en) Method for refining molten steel under reduced pressure
JP2018003132A (en) Refining method of molten iron
JP2940358B2 (en) Melting method for clean steel
JP2023003384A (en) Denitrification treatment method of molten steel
JP2022103576A (en) Refining apparatus and method for producing low-nitrogen steel
JP3731220B2 (en) Method for decarburizing and refining Cr-containing molten steel
JP2024516614A (en) Gas atomization of molten steel
EP3924525A1 (en) Steel decarburization using carbon dioxide
JP5777369B2 (en) How to prevent nitrogen absorption when melting stainless steel

Legal Events

Date Code Title Description
RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20181019

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190306

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20191210

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20191211

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20191223

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6645370

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151