JP6988361B2 - RH type vacuum degassing device - Google Patents
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Description
本発明は、溶鋼中に懸濁している介在物を除去する清浄化能力の高いRH式真空脱ガス処理装置に関する。 The present invention relates to an RH type vacuum degassing apparatus having a high cleaning ability for removing inclusions suspended in molten steel.
鋼材中の非金属介在物は鋼材性能を低下させるため、清浄度の高い鋼を製造するためには、溶鋼の精錬処理により非金属介在物を多く除去する必要がある。特に、精錬プロセスの最終工程では、RH式真空脱ガス処理装置が広く一般に用いられており、RH式真空脱ガス処理装置の清浄化能力を高めることによって、鋼材を高級化することができる。 Since non-metal inclusions in steel materials deteriorate the performance of steel materials, it is necessary to remove a large amount of non-metal inclusions by refining the molten steel in order to produce steel with high cleanliness. In particular, in the final step of the refining process, the RH type vacuum degassing treatment device is widely and generally used, and the steel material can be upgraded by increasing the cleaning capacity of the RH type vacuum degassing treatment device.
RH式真空脱ガス処理では、溶鋼中に懸濁している非金属介在物を凝集合体させ、その後、凝集合体した非金属介在物を取鍋スラグへ浮上させることによって非金属介在物を溶鋼から除去する。非金属介在物を凝集合体させ、取鍋スラグへ浮上させて除去するためには、溶鋼の攪拌動力密度または環流量を増加させる方法が有効であることが知られている。 In the RH vacuum degassing treatment, the non-metal inclusions suspended in the molten steel are agglomerated and coalesced, and then the non-metal inclusions that have been agglomerated and coalesced are levitated to the ladle slag to remove the non-metal inclusions from the molten steel. do. It is known that a method of increasing the stirring power density or the ring flow rate of the molten steel is effective for aggregating and coalescing the non-metal inclusions and floating them on the ladle slag for removal.
特許文献1には、環流量を150〜200t/minの範囲まで高める方法が提案されており、特許文献2には、環流量を高めるために下降管を上昇管の1〜1.4倍に大きくする方法が提案されている。さらに特許文献3には、RH式真空脱ガス処理中の攪拌動力密度を6WH/t以上にする方法が提案されている。
Patent Document 1 proposes a method of increasing the ring flow rate to the range of 150 to 200 t / min, and
一方、環流量が増加し過ぎると、真空槽内に付着した地金が汚染源として溶鋼に溶け込んでしまい、非金属介在物が溶鋼内に生成されてしまう可能性がある。そこで特許文献4には、RH式真空脱ガス処理の前半における環流量を180〜210t/minまで高め、後半における環流量を110〜140t/minに低下させる方法が提案されている。
On the other hand, if the ring flow rate increases too much, the bare metal adhering to the vacuum chamber may melt into the molten steel as a pollution source, and non-metal inclusions may be generated in the molten steel. Therefore,
従来の技術では、非金属介在物を除去するために、環流量を処理の前半と後半とで変化させる方法などが行われていた。その一方で、条件によっては自ずと介在物除去速度が制限されたり、処理時間が長くなってしまったりするという課題があった。 In the conventional technique, in order to remove non-metal inclusions, a method of changing the ring flow rate between the first half and the second half of the treatment has been performed. On the other hand, depending on the conditions, there are problems that the inclusion removal speed is naturally limited and the processing time becomes long.
本発明は前述の問題点を鑑み、非金属介在物を溶鋼から効率良く除去することが可能なRH式真空脱ガス処理装置を提供することを目的とする。 In view of the above-mentioned problems, it is an object of the present invention to provide an RH type vacuum degassing apparatus capable of efficiently removing non-metal inclusions from molten steel.
本発明者らは、環流量が同じであっても、介在物除去速度をより高めることを可能とするRH式真空脱ガス処理装置について検討した。即ち、非金属介在物は取鍋表面に浮上することで除去されるが、溶鋼の流速が大きいと、非金属介在物が浮上する前に浸漬管開口部を通過する溶鋼の流れに吸引されて再度取鍋の底部または真空槽内まで運ばれてしまう。但し、環流量を低減して開口部付近で溶鋼の流速を低下させた場合、取鍋内の攪拌が不十分となり、非金属介在物の取鍋表面への浮上除去速度が低下してしまう。そのため、環流量を低減することなく、開口部付近での溶鋼の流速を低下させる必要がある。 The present inventors have studied an RH type vacuum degassing treatment apparatus capable of further increasing the inclusion removal rate even if the ring flow rate is the same. That is, the non-metal inclusions are removed by floating on the surface of the ladle, but when the flow velocity of the molten steel is high, the non-metal inclusions are attracted to the flow of the molten steel passing through the opening of the immersion tube before the non-metal inclusions float. It will be carried to the bottom of the ladle or into the vacuum chamber again. However, when the flow rate of the molten steel is reduced in the vicinity of the opening by reducing the ring flow rate, the stirring in the ladle becomes insufficient, and the floating removal speed of the non-metal inclusions on the ladle surface decreases. Therefore, it is necessary to reduce the flow velocity of the molten steel in the vicinity of the opening without reducing the ring flow rate.
そこで、本発明者らは、環流量を低減せずに、開口部付近で溶鋼の流速を低下させる方法として、浸漬管の下端の開口部を上部に対して拡幅し、断面積を拡大する方法を見出した。環流量は浸漬管を介した上昇流又は下降流の流路の中で最も細くなっている箇所の内径によって決まるため、例えば浸漬管の下端の開口部のみが拡幅されたとしても、環流量は変化しない。したがって、従来よりも非金属介在物が溶鋼の流れに吸引されずに取鍋表面に浮上しやすくなり、非金属介在物を溶鋼から効率良く除去することができる。 Therefore, as a method of reducing the flow velocity of molten steel in the vicinity of the opening without reducing the ring flow rate, the present inventors have widened the opening at the lower end of the immersion pipe with respect to the upper portion to expand the cross-sectional area. I found. Since the ring flow rate is determined by the inner diameter of the narrowest part of the ascending or descending flow path through the immersion tube, for example, even if only the opening at the lower end of the immersion tube is widened, the ring flow rate is widened. It does not change. Therefore, the non-metal inclusions are more likely to float on the surface of the ladle without being sucked by the flow of the molten steel, and the non-metal inclusions can be efficiently removed from the molten steel.
本発明は、このような検討の結果なされたもので、その要旨は以下のとおりである。
(1)上昇流の円筒状の形状の浸漬管と下降流の円筒状の形状の浸漬管との流路を介して溶鋼を環流させて溶鋼の脱ガス処理を行うRH式真空脱ガス処理装置であって、
前記上昇流と下降流の両浸漬管内にストレート部とテーパー部とが設けられており、前記テーパー部の底面の開口部の断面積が前記ストレート部での断面積よりも大きくなるようにし、
前記テーパー部の底面の開口部の断面積が、前記浸漬管を介した上昇流又は下降流の流路の最小の断面積の1.1〜2.8倍であることを特徴とするRH式真空脱ガス処理装置。
(2)前記開口部の断面積が、前記上昇流又は下降流の流路において最大の断面積であることを特徴とする上記(1)に記載のRH式真空脱ガス処理装置。
The present invention has been made as a result of such studies, and the gist thereof is as follows.
(1) RH type vacuum degassing treatment device that performs degassing treatment of molten steel by circulating molten steel through the flow path between the cylindrically shaped immersion pipe of the ascending flow and the cylindrical immersion pipe of the descending flow. And,
A straight portion and a tapered portion are provided in both the ascending flow and the descending flow immersion pipes, so that the cross-sectional area of the opening on the bottom surface of the tapered portion is larger than the cross-sectional area of the straight portion.
The RH type is characterized in that the cross-sectional area of the opening on the bottom surface of the tapered portion is 1.1 to 2.8 times the minimum cross-sectional area of the flow path of the ascending or descending flow through the dipping pipe. Vacuum degassing equipment.
(2) The RH type vacuum degassing treatment apparatus according to (1) above, wherein the cross-sectional area of the opening is the maximum cross-sectional area in the flow path of the ascending flow or the descending flow.
本発明によれば、環流量を下げないようにして清浄化能力を高めることができる。これにより、清浄化に要する処理時間を短縮したり、環流ガス量を削減したりすることができ、処理コストを削減できる。 According to the present invention, the cleaning ability can be enhanced without lowering the ring flow rate. As a result, the processing time required for cleaning can be shortened, the amount of recirculated gas can be reduced, and the processing cost can be reduced.
以下、図面を参照しながら本発明によるRH式真空脱ガス処理装置について述べる。
図1は、RH式真空脱ガス処理装置の例を示しており、図1(a)は、本実施形態に係るRH式真空脱ガス処理装置の例を示し、図1(b)は、従来のRH式真空脱ガス処理装置の例を示している。
図1に示すように、浸漬管を除くRH式真空脱ガス処理装置の構成は広く一般に用いられる構成でよい。以下、図1(a)に示す浸漬管2の具体的な構造について説明する。
Hereinafter, the RH type vacuum degassing treatment apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an example of an RH type vacuum degassing treatment apparatus, FIG. 1A shows an example of an RH type vacuum degassing treatment apparatus according to the present embodiment, and FIG. 1B shows a conventional example. An example of the RH type vacuum degassing treatment apparatus is shown.
As shown in FIG. 1, the configuration of the RH type vacuum degassing treatment device excluding the immersion tube may be a widely generally used configuration. Hereinafter, the specific structure of the
浸漬管2は円筒状の形状であり、浸漬管2の耐火物厚みは200〜350mmが望ましい。浸漬管2の耐火物の厚みが200mmより小さいと、浸漬管の内側に設けられている形状を維持するための芯金への熱影響が大きくなり、処理前後の温度変化により変形してしまう場合がある。一方、350mmより大きいと、耐火物コストが高くなることに加え、取鍋内に浸漬管を収容する必要があることから内径が小さくなってしまう場合がある。
The
上昇流側の浸漬管2に設けられる環流ガス吹き込み羽口3の位置は、浸漬管の下端部4である底面から150〜600mmの高さにあることが望ましい。底面から150mmより低い位置では、底面からの熱影響が大きくなることで羽口に繋がる配管が変形してしまう場合がある。また、底面から600mmより高い位置では、環流ガスを吹き込む羽口と湯面との距離が近くなり、環流ガスの気泡により脱ガス処理が不十分になる場合がある。
It is desirable that the position of the recirculation
図2は、浸漬管2の拡大図である。本実施形態においては、浸漬管2にテーパー部5が設けられている。浸漬管2内に設けるテーパー部5は、浸漬管2のどの位置に設けてもよいが、底面の開口部7の断面積がストレート部6での断面積よりも大きくなるようにする必要があり、底面の開口部7の断面積が最も大きくなることが望ましい。また、テーパー部5の長さは100mm以上が望ましい。100mm未満では、浸漬管内での圧損が大きくなり、環流量が低下してしまう場合があるからである。図1(a)及び図1(b)を比較すると、このようにテーパー部5を設けることにより、従来よりも非金属介在物8が溶鋼の流れに吸引されずに取鍋表面に浮上しやすくなり、非金属介在物8を溶鋼から効率良く除去することができる。
FIG. 2 is an enlarged view of the
また、図1(a)に示す例では、ストレート部6での流路の断面積が最小で、開口部7における断面積がそれより大きくなっているが、このような形状に限定されず、上昇流又は下降流の流路において開口部7の断面積が最小にならなければよい。つまり、環流量は、浸漬管を介した上昇流又は下降流の流路の中の最小の断面積によって決まるため、それよりも開口部7の断面積が大きければ、開口部付近での溶鋼の流速を小さくすることができる。つまり、ストレート部のように流路の断面積が最小で一定である範囲を必ず設ける必要はない。
Further, in the example shown in FIG. 1A, the cross-sectional area of the flow path in the
次に、底面の開口部7の断面積をどの程度大きくすればより効果が得られるかを確認するため、図1(a)に示すような浸漬管2の下端の開口部7を拡幅したRH式真空脱ガス処理装置1を使用した時の清浄度への影響を、300トンの溶鋼を用いて調査した。調査方法は以下のとおりである。
Next, in order to confirm how much the cross-sectional area of the opening 7 on the bottom surface should be increased to obtain a more effective effect, the RH in which the opening 7 at the lower end of the dipping
取鍋9に収容したC濃度が0.04〜0.3質量%、Si濃度が0.05〜0.4質量%、Mn濃度が0.5〜1.8質量%、Al濃度が0.01〜0.08質量%、T.O濃度が0.0040〜0.0045質量%、その他に合金成分や不純物成分が合計で2質量%以下である300トンの溶鋼10に、真空槽11に取り付けられた浸漬管2を浸漬した。真空槽11内を67〜1330Paまで真空排気しながら、片方の浸漬管2内面に設けられた環流ガス吹き込み羽口3から環流ガスを合計1.5〜2.0Nm3/min導入し、溶鋼10の環流を開始した。18〜20分の環流後、RH式真空脱ガス処理を終了した。処理の前後で、溶鋼中に懸濁する酸化物からなる非金属系介在物8の量の指標となるT.O濃度の変化を測定した。
The C concentration contained in the
ここで、図1(a)に示すRH式真空脱ガス処理装置1に設けられた浸漬管2は円筒状の形状であり、ストレート部6の内側直径が650mmまたは750mmで、耐火物厚みは280mmとした。また、底面から高さ150〜200mmまでの範囲にテーパーを付与し、浸漬管2の下端部4における耐火物厚みを80〜280mmとした。なお、下端部4の耐火物厚みが280mmである例は、比較のためにテーパーを付与しない条件である。環流ガス吹き込み羽口3は底面から高さ300〜400mmに設けた。そして、溶鋼中の処理前のT.O濃度と処理後のT.O濃度とを測定した。
Here, the
ここで、テーパーの大きさの指標として、開口部7の断面積(Aa)とストレート部6での流路の断面積(At)との比Aa/Atを用いて評価を行った。ここで、テーパーを設けた場合の溶鋼中の処理前のT.O濃度と処理後のT.O濃度との変化率(処理後T.O濃度/処理前T.O濃度)をKと定義し、テーパーを設けていない場合の溶鋼中の処理前のT.O濃度と処理後のT.O濃度との変化率(処理後T.O濃度/処理前T.O濃度)をK0と定義する。図3には、変化率Kと変化率K0との比K/K0と、比Aa/Atとの関係を示す。
Here, as an index of the size of the taper, the evaluation is performed using the ratio A a / A t of the cross-sectional area (A a ) of the opening 7 and the cross-sectional area (A t ) of the flow path in the
図3に示したように、比Aa/Atが1より大きくなるほど比K/K0は小さくなった。比K/K0が小さくなるほど、処理後のT.O濃度は低くなることから、比Aa/Atが1より大きくなるほど処理中の溶鋼の清浄化能力が向上した。特に、比Aa/Atが1.1以上でその効果が顕著になった。これは、浸漬管の開口部を通過する溶鋼の流速が低下し、開口部周辺に懸濁している酸化物系介在物が、溶鋼流に吸引される割合が低下したためであると考えられる。 As shown in FIG. 3, the ratio K / K 0 became smaller as the ratio A a / A t became larger than 1. The smaller the ratio K / K 0, the more T.I. Since the O concentration is low, the cleaning ability of the molten steel being processed is improved as the ratio A a / A t is larger than 1. In particular, the ratio A a / A t is the effect became prominent at 1.1 or more. It is considered that this is because the flow velocity of the molten steel passing through the opening of the dipping tube decreased, and the ratio of the oxide-based inclusions suspended around the opening decreased to be sucked into the molten steel flow.
但し、図示しないが、比Aa/Atが2.8超になると比K/K0はほぼ一定値となり、効果は飽和してしまう。また、過度に開口部の断面積を拡大すると、開口部付近の溶鋼の流速が低下して非金属介在物の吸引を抑制する効果と、開口部が影響を及ぼす領域が増えてしまうことで吸引する非金属介在物を増加させる効果とが、つりあってしまうためであると考えられる。 However, although not shown, when the ratio A a / A t exceeds 2.8, the ratio K / K 0 becomes an almost constant value, and the effect is saturated. In addition, if the cross-sectional area of the opening is excessively expanded, the flow velocity of the molten steel near the opening will decrease, which will have the effect of suppressing the suction of non-metal inclusions, and the area affected by the opening will increase, resulting in suction. It is considered that the effect of increasing the amount of non-metal inclusions is balanced.
以上の試験結果から、開口部の断面積が、浸漬管を介した上昇流又は下降流の流路の最小の断面積(試験の場合はストレート部での流路の断面積)の1.1〜2.8倍であることが望ましい。 From the above test results, the cross-sectional area of the opening is 1.1 of the minimum cross-sectional area of the ascending or descending flow path through the immersion pipe (in the case of the test, the cross-sectional area of the flow path in the straight portion). It is desirable that it is ~ 2.8 times.
次に、本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。 Next, an example of the present invention will be described. The conditions in the examples are one condition example adopted for confirming the feasibility and effect of the present invention, and the present invention is based on this one condition example. Not limited. The present invention can adopt various conditions as long as the gist of the present invention is not deviated and the object of the present invention is achieved.
本実施例では、図1(a)に示すように、浸漬管にテーパーが設けられたRH式真空脱ガス処理装置を用いて、溶鋼の清浄化処理を行った。なお、比較のため、図1(b)に示すように、浸漬管にテーパーが設けられていないRH式真空脱ガス処理装置を用いた溶鋼の清浄化処理も行った。いずれも浸漬管は円筒状の形状のものを用いた。 In this embodiment, as shown in FIG. 1 (a), the molten steel was cleaned by using an RH type vacuum degassing device having a tapered dipping tube. For comparison, as shown in FIG. 1 (b), a cleaning treatment of molten steel was also performed using an RH type vacuum degassing treatment device having no taper on the immersion pipe. In each case, the immersion tube used was a cylindrical shape.
まず、C濃度が0.04〜0.3質量%、Si濃度が0.05〜0.4質量%、Mn濃度が0.5〜1.8質量%、Al濃度が0.01〜0.08質量%、T.O濃度が0.0040〜0.0045質量%、その他に合金成分や不純物成分が合計で2質量%以下である300トンの溶鋼が取鍋に収容し、溶鋼に対して浸漬管を浸漬した後、真空槽内を133〜1100Paまで減圧するとともに、上昇管に設置した環流ガス羽口からArガスを1800〜2000NL/minで吹き込み、環流を開始した。環流時間は20分間とした。試験では、浸漬管のストレート部の内側直径がそれぞれ550mm、650mm、750mmの試験条件および試験結果をそれぞれ表1、表2、表3に示す。 First, the C concentration is 0.04 to 0.3% by mass, the Si concentration is 0.05 to 0.4% by mass, the Mn concentration is 0.5 to 1.8% by mass, and the Al concentration is 0.01 to 0. 08% by weight, T.I. After 300 tons of molten steel having an O concentration of 0.0040 to 0.0045% by mass and a total alloy component and impurity component of 2% by mass or less is housed in a ladle and the immersion tube is immersed in the molten steel. The inside of the vacuum chamber was depressurized to 133 to 1100 Pa, and Ar gas was blown at 1800 to 2000 NL / min from the recirculation gas tuyere installed in the ascending pipe to start the recirculation. The recirculation time was 20 minutes. In the test, the test conditions and test results in which the inner diameters of the straight portion of the immersion tube are 550 mm, 650 mm, and 750 mm, respectively, are shown in Table 1, Table 2, and Table 3, respectively.
本発明例の試験No.2〜5、7〜10、12〜15は、テーパーを有さない比較例の試験No.1、6、11に比べ比K/K0は小さくなった。つまり、T.O濃度がより小さくなり、非金属介在物が溶鋼からより除去されたことが確認できた。このように、本発明が規定する浸漬管の形状を有するRH式真空脱ガス処理装置を用いることで、処理時の清浄化速度は高くなり、処理後のT.O濃度を低くすることができることが確認できた。 Test No. of the example of the present invention. 2 to 5, 7 to 10, 12 to 15 are the test Nos. Of Comparative Examples having no taper. The ratio K / K 0 was smaller than that of 1, 6 and 11. That is, T.I. It was confirmed that the O concentration became smaller and the non-metal inclusions were more removed from the molten steel. As described above, by using the RH type vacuum degassing treatment apparatus having the shape of the immersion tube specified by the present invention, the cleaning speed during the treatment is increased, and the T.I. It was confirmed that the O concentration could be lowered.
1 RH式真空脱ガス処理装置
2 浸漬管
3 羽口
4 下端部
5 テーパー部
6 ストレート部
7 開口部
8 非金属介在物
9 取鍋
10 溶鋼
11 真空槽
1 RH type vacuum
Claims (2)
前記上昇流と下降流の両浸漬管内にストレート部とテーパー部とが設けられており、前記テーパー部の底面の開口部の断面積が前記ストレート部での断面積よりも大きくなるようにし、
前記テーパー部の底面の開口部の断面積が、前記浸漬管を介した上昇流又は下降流の流路の最小の断面積の1.1〜2.8倍であることを特徴とするRH式真空脱ガス処理装置。 An RH type vacuum degassing device that recirculates molten steel through a flow path between an ascending cylindrical dipping tube and a descending cylindrical dipping tube to degas the molten steel. ,
A straight portion and a tapered portion are provided in both the ascending flow and the descending flow immersion pipes, so that the cross-sectional area of the opening on the bottom surface of the tapered portion is larger than the cross-sectional area of the straight portion.
The RH type is characterized in that the cross-sectional area of the opening on the bottom surface of the tapered portion is 1.1 to 2.8 times the minimum cross-sectional area of the flow path of the ascending or descending flow through the dipping pipe. Vacuum degassing equipment.
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