JP7139878B2 - Ladle refining method for molten steel - Google Patents

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  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Description

本発明は、溶鋼の取鍋精錬方法に関する。 The present invention relates to a ladle refining method for molten steel.

鉄鋼材料の製造時、転炉で脱炭した溶鋼は、用途に応じて二次精錬される。かかる二次精錬では、製造する製品の規格に応じて、合金添加、昇温、還元、不純物元素の除去が行われる。 During the production of steel materials, the molten steel decarburized in the converter is subjected to secondary refining depending on the application. In such secondary refining, alloy addition, temperature elevation, reduction, and removal of impurity elements are performed according to the specifications of the product to be manufactured.

上記のような二次精錬の方法の一つに、溶鋼表面上に存在するスラグ層中に通電電極を浸漬させて通電加熱しながら、取鍋底部に設けられたポーラスプラグを通じて溶鋼内に不活性ガスを吹き込んで溶鋼を攪拌する方法がある。このような通電加熱を伴う二次精錬方法では、不活性ガスによる攪拌により、溶鋼とスラグとの間で精錬反応が生じる。 In one of the secondary refining methods as described above, while an energizing electrode is immersed in the slag layer existing on the surface of the molten steel and electrically heated, inert gas is introduced into the molten steel through a porous plug provided at the bottom of the ladle. There is a method of stirring molten steel by blowing gas. In such a secondary refining method involving electric heating, a refining reaction occurs between the molten steel and the slag by stirring with an inert gas.

かかる通電加熱を伴う二次精錬方法では、例えば以下の特許文献1に開示されているように、通電加熱によって取鍋の内壁面に設けられた耐火物を溶損しないように注意を払いながら、通電のための電極が配置されている。 In the secondary refining method involving such electric heating, for example, as disclosed in Patent Document 1 below, while paying attention not to melt the refractory provided on the inner wall surface of the ladle by electric heating, Electrodes are arranged for energization.

ここで、通電加熱を伴う二次精錬方法において、雰囲気中の窒素ガスが溶鋼と接触すると、溶鋼において窒素の吸収反応(以下、「吸窒反応」という。)が生じ、溶鋼中の窒素濃度が上昇してしまう。そのため、従来、吸窒反応を防止するための技術が各種提案されている。 Here, in the secondary refining method involving electric heating, when the nitrogen gas in the atmosphere comes into contact with the molten steel, a nitrogen absorption reaction (hereinafter referred to as "nitrogen absorption reaction") occurs in the molten steel, and the nitrogen concentration in the molten steel increases. it rises. Therefore, conventionally, various techniques have been proposed for preventing absorption and nitriding reactions.

例えば以下の特許文献2には、電極の下部に開口するガス通流道を形成し、かかるガス通流道を介して不活性ガスを吐出することで、溶鋼面上部を不活性ガス雰囲気とする技術が開示されている。 For example, in Patent Document 2 below, a gas flow path that opens at the bottom of an electrode is formed, and an inert gas is discharged through the gas flow path to create an inert gas atmosphere in the upper part of the molten steel surface. Techniques are disclosed.

また、以下の特許文献3には、二酸化炭素を取鍋蓋内に供給して、溶鋼と接する気相を二酸化炭素ガス雰囲気とし、溶鋼面上部のガス雰囲気を低窒素濃度とする技術が開示されている。 In addition, Patent Document 3 below discloses a technique in which carbon dioxide is supplied into the ladle lid to make the gas phase in contact with the molten steel a carbon dioxide gas atmosphere, and the gas atmosphere above the surface of the molten steel has a low nitrogen concentration. ing.

また、以下の特許文献4には、造滓剤を添加するとともに溶鋼を攪拌して、溶鋼熱により少なくとも造滓剤の一部を溶融させ、次いで電極を溶融造滓剤中に挿入してアーク加熱を行う低窒素化技術が開示されている。 Further, in Patent Document 4 below, a slag-forming agent is added and molten steel is stirred to melt at least part of the slag-forming agent by the heat of the molten steel. A low-nitrogenization technique using heating is disclosed.

特開2010-17756号公報JP 2010-17756 A 特開昭61-276684号公報JP-A-61-276684 特開平3-104814号公報JP-A-3-104814 特開平1-208413号公報JP-A-1-208413

しかしながら、上記特許文献2及び特許文献3に開示されている技術は、溶鋼面上部の雰囲気を低窒素化する技術であり、雰囲気を低窒素化するまでに吸窒が進行する場合がある。また、上記特許文献4に開示されている技術では、造滓剤を溶融させるために要する通電時間が長くなる場合があり、却って吸窒反応が進行してしまう場合がある。 However, the techniques disclosed in Patent Documents 2 and 3 are techniques for reducing nitrogen in the atmosphere above the molten steel surface, and nitrogen absorption may progress until the atmosphere is reduced in nitrogen. Further, in the technique disclosed in Patent Document 4, the energization time required for melting the slag-forming agent may become long, and the adsorption/nitrogenation reaction may rather proceed.

このように、上記特許文献2~特許文献4に開示されている技術は、より確実な吸窒反応の抑制という観点では、未だ改良の余地がある。 As described above, the techniques disclosed in Patent Documents 2 to 4 still have room for improvement from the viewpoint of more reliable suppression of nitrogen absorption reaction.

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、通電加熱を伴う取鍋精錬において、吸窒反応の発生をより確実に抑制することが可能な、溶鋼の取鍋精錬方法を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to more reliably suppress the occurrence of nitrogen absorption reaction in ladle refining accompanied by electric heating. , to provide a ladle refining method for molten steel.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行ったところ、吸窒反応は、(a)攪拌ガスの気泡が溶鋼表面で破泡する結果生じる溶鋼露出面、(b)未溶融のスラグ塊同士の隙間に存在する溶鋼露出面、(c)溶融スラグの偏在により局所的に被覆されていない溶鋼露出面、という3種類の溶鋼露出面にて進行することを見出した。かかる知見に基づき、溶鋼表面を全体にわたって溶融スラグにより被覆し、かつ、攪拌ガスの気泡が溶鋼表面で破泡しないようにすれば、吸窒反応の発生をより確実に抑制可能であるとの着想を得るに至った。本発明者らは、かかる着想に基づき更なる検討を行った結果、本発明を完成するに至った。
かかる検討結果に基づき完成された本発明の要旨は、以下の通りである。
The present inventors have made intensive studies to solve the above problems, and found that the absorption of nitrogen is caused by (a) the exposed surface of the molten steel resulting from the bursting of bubbles of the stirring gas on the surface of the molten steel, and (b) the unmelted steel surface. and (c) exposed molten steel surfaces that are not locally covered due to uneven distribution of molten slag. Based on this knowledge, it was conceived that the occurrence of nitriding reaction can be more reliably suppressed by covering the entire surface of the molten steel with molten slag and preventing the bubbles of the stirring gas from breaking on the surface of the molten steel. I got The present inventors have completed the present invention as a result of further studies based on this idea.
The gist of the present invention, which was completed based on the results of these studies, is as follows.

[1] 取鍋内の溶鋼の表面にスラグ層を形成し、電極を前記スラグ層に浸漬して通電し、前記取鍋の底部に配置されたガス吹込み用プラグから前記溶鋼にガスを吹き込む溶鋼の取鍋精錬方法において、
前記スラグ層に浸漬される前記電極の数量は、3本であり、
2本の前記ガス吹込み用プラグが前記取鍋の底部に配置され、
溶鋼表面における取鍋内径Ds[m]は2.5~4.7mであり、前記溶鋼の表面を前記取鍋の上方から見たときに、前記溶鋼表面での前記3本の電極の位置、又は、前記3本の電極の前記溶鋼表面への投影位置に外接し、かつ、直径が最小となる円である電極外接円の直径をD[m]としたときに、前記電極外接円の直径Dに対する前記取鍋内径Dの比D/Dが下記式(1)を満足し、
前記取鍋の内側底面を前記取鍋の上方から見たときに、
2本の前記ガス吹込み用プラグの中心のそれぞれは、前記取鍋の内側底面に投影された前記電極外接円の外側に位置し、
前記取鍋の内側底面に投影された前記電極外接円の中心を点Oとし、2本の前記ガス吹込み用プラグのうちの第1ガス吹込み用プラグの前記取鍋の内側底面における中心を点Aとし、2本の前記ガス吹込み用プラグのうちの第2ガス吹込み用プラグの前記取鍋の内側底面における中心を点Bとしたときに、点O及び点Aを通る直線OAと、点O及び点Bを通る直線OBのなす角θは、90度以上180度以下であり、
前記取鍋の内側底面の半径をRとしたとき、前記取鍋の内側底面において、2本の前記ガス吹込み用プラグそれぞれの中心と、前記取鍋の内壁面との距離は、0.1R以上であり、
前記溶鋼の表面における前記電極外接円の中心は、前記溶鋼の表面における取鍋の中心位置から0.1×Rまでの領域内に位置し、
前記第1ガス吹込み用プラグから前記溶鋼に吹き込まれるガスの流量Pは、0.3NL/min/t以上4.5NL/min/t以下であり、
前記第2ガス吹込み用プラグから前記溶鋼に吹き込まれるガスの流量Pは、0.3NL/min/t以上4.5NL/min/t以下であり、
流量Pに対する流量Pの比P/Pは、下記式(2)を満足する、溶鋼の取鍋精錬方法(但し、前記取鍋の底部内径が3968mm、電極の中心を通る円の直径が1300mm、である場合を除く)
1.8≦Ds/D≦3.5 式(1)
2.00/3.20≦P/P3.20/2.00 式(2)
[2] 前記スラグ層の厚みは、100mm以上である、[1]に記載の溶鋼の取鍋精錬方法。
[1] A slag layer is formed on the surface of molten steel in a ladle, an electrode is immersed in the slag layer and energized, and gas is blown into the molten steel from a gas blowing plug placed at the bottom of the ladle. In the molten steel ladle refining method,
The number of the electrodes immersed in the slag layer is three ,
two said gas injection plugs are placed at the bottom of said ladle,
The ladle inner diameter Ds [m] on the surface of the molten steel is 2.5 to 4.7 m, and when the surface of the molten steel is viewed from above the ladle, the three electrodes on the surface of the molten steel When the diameter of the electrode circumscribing circle, which is a circle that circumscribes the position or the projection position of the three electrodes onto the molten steel surface and has the smallest diameter, is D [m], the electrode circumscribes The ratio D S /D of the ladle inner diameter D s to the circle diameter D satisfies the following formula (1),
When the inner bottom surface of the ladle is viewed from above the ladle,
Each of the centers of the two gas injection plugs is located outside the circumscribed circle of the electrode projected on the inner bottom surface of the ladle,
Let the center of the electrode circumscribed circle projected on the inner bottom surface of the ladle be the point O, and the center of the first gas injection plug of the two gas injection plugs at the inner bottom surface of the ladle A straight line OA passing through points O and A when the center of the second gas blowing plug of the two gas blowing plugs on the inner bottom surface of the ladle is set to point B, and , the angle θ formed by the straight line OB passing through the point O and the point B is 90 degrees or more and 180 degrees or less,
When the radius of the inner bottom surface of the ladle is R, at the inner bottom surface of the ladle, the distance between the center of each of the two gas injection plugs and the inner wall surface of the ladle is 0.1R and
The center of the electrode circumscribed circle on the surface of the molten steel is located within a region of 0.1 × R from the center position of the ladle on the surface of the molten steel,
The flow rate PA of the gas blown into the molten steel from the first gas blowing plug is 0.3 NL/min/t or more and 4.5 NL/min/t or less,
The flow rate PB of the gas injected into the molten steel from the second gas injection plug is 0.3 NL/min/t or more and 4.5 NL/min/t or less,
The ratio P A /P B of the flow rate P A to the flow rate P B is a molten steel ladle refining method that satisfies the following formula (2) (however, the bottom inner diameter of the ladle is 3968 mm, and the circle passing through the center of the electrode except when the diameter is 1300 mm) .
1.8≦Ds/D≦3.5 Formula (1)
2.00/3.20 ≤ P A /P B3.20/2.00 Formula (2)
[2] The ladle refining method for molten steel according to [1], wherein the thickness of the slag layer is 100 mm or more.

以上説明したように本発明によれば、通電加熱を伴う取鍋精錬において、吸窒反応の発生をより確実に抑制することが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to more reliably suppress the occurrence of nitrogen absorption reaction in ladle refining accompanied by electric heating.

本発明の実施形態に係る取鍋精錬設備を取鍋の深さ方向に切断した際の断面を模式的に示した断面図である。It is a sectional view showing typically a section at the time of cutting ladle refining equipment concerning an embodiment of the present invention in the depth direction of a ladle. 同実施形態に係る取鍋精錬設備を取鍋の深さ方向に切断した際の断面を模式的に示した断面図である。It is a sectional view showing typically a section at the time of cutting ladle refining equipment concerning the embodiment in the depth direction of a ladle. 同実施形態に係る取鍋精錬設備の溶鋼高さHにおける水平断面を模式的に示した断面図である。It is sectional drawing which showed typically the horizontal cross section in the molten-steel height H of the ladle refining equipment which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る取鍋精錬方法を説明するための説明図である。It is an explanatory view for explaining the ladle refining method according to the same embodiment. 同実施形態に係る取鍋精錬方法を説明するための説明図である。It is an explanatory view for explaining the ladle refining method according to the same embodiment. 同実施形態に係る取鍋精錬方法を説明するための説明図である。It is an explanatory view for explaining the ladle refining method according to the same embodiment. 同実施形態に係る取鍋精錬方法を説明するための説明図である。It is an explanatory view for explaining the ladle refining method according to the same embodiment. 同実施形態に係る取鍋精錬方法を説明するための説明図である。It is an explanatory view for explaining the ladle refining method according to the same embodiment. 同実施形態に係る取鍋精錬方法を説明するための説明図である。It is an explanatory view for explaining the ladle refining method according to the same embodiment. 同実施形態に係る取鍋精錬方法を説明するための説明図である。It is an explanatory view for explaining the ladle refining method according to the same embodiment. 同実施形態に係る取鍋精錬方法を説明するための説明図である。It is an explanatory view for explaining the ladle refining method according to the same embodiment. 同実施形態に係る取鍋精錬方法を説明するための説明図である。It is an explanatory view for explaining the ladle refining method according to the same embodiment.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また、図中の各構成要素の比率、寸法は、実際の各構成要素の比率、寸法を表すものではない。 Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. In the present specification and drawings, constituent elements having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, thereby omitting redundant description. Also, the ratios and dimensions of each component in the drawings do not represent the actual ratios and dimensions of each component.

(溶鋼の取鍋精錬方法について)
以下に、本発明の実施形態に係る溶鋼の取鍋精錬方法について、図1~図12を参照しながら詳細に説明する。図1及び図2は、本実施形態に係る取鍋精錬設備を取鍋の深さ方向に切断した際の断面を模式的に示した断面図である。図3は、本実施形態に係る取鍋精錬設備の溶鋼高さHにおける水平断面を模式的に示した断面図である。図4~図12は、本実施形態に係る取鍋精錬方法を説明するための説明図である。
(About ladle refining method of molten steel)
Hereinafter, a ladle refining method for molten steel according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 12. FIG. FIG.1 and FIG.2 is sectional drawing which showed typically the cross section at the time of cutting the ladle refining equipment which concerns on this embodiment in the depth direction of a ladle. FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a horizontal cross section at the molten steel height H of the ladle refining equipment according to the present embodiment. 4 to 12 are explanatory diagrams for explaining the ladle refining method according to the present embodiment.

<取鍋精錬設備について>
まず、図1及び図2を参照しながら、本実施形態に係る溶鋼の取鍋精錬方法(以下、単に、「取鍋精錬方法」ともいう。)に用いられる取鍋精錬設備について説明する。なお、以下では、便宜的に、図1及び図2に示した座標系を用いて説明を行うものとする。
<About ladle refining equipment>
First, with reference to FIGS. 1 and 2, the ladle refining equipment used in the ladle refining method for molten steel according to the present embodiment (hereinafter also simply referred to as the “ladle refining method”) will be described. In addition, below, the coordinate system shown in FIG.1 and FIG.2 shall be used for description for convenience.

本実施形態に係る取鍋精錬方法で用いられる取鍋精錬設備1は、図1に模式的に示したように、所定の容量の取鍋10を少なくとも有している。かかる取鍋10の大きさ(容量)については、特に限定されるものではなく、公知の各種の取鍋を用いることが可能である。 The ladle refining equipment 1 used in the ladle refining method according to the present embodiment has at least a ladle 10 with a predetermined capacity, as schematically shown in FIG. The size (capacity) of the ladle 10 is not particularly limited, and various known ladles can be used.

また、取鍋10の底部には、ガス吹込み用プラグの一例としてのポーラスプラグ20が2本設けられている。かかるポーラスプラグ20は、取鍋10の内部に保持される溶鋼30中に所定の不活性ガスを吹き込んで、溶鋼30を攪拌するためのガス吐出口として用いられる。かかるポーラスプラグ20については、以下で詳述するようなガス流量を実現することが可能なものであれば、公知の各種のポーラスプラグを使用することが可能である。 Also, two porous plugs 20 as an example of gas injection plugs are provided at the bottom of the ladle 10 . Such a porous plug 20 is used as a gas discharge port for blowing a predetermined inert gas into the molten steel 30 held inside the ladle 10 to stir the molten steel 30 . Various known porous plugs can be used as the porous plug 20 as long as the gas flow rate described in detail below can be achieved.

なお、本実施形態では、例えば図1に示したように、取鍋10の形状を模式化して示しているが、取鍋の詳細な構造についても、特に限定されるものではない。例えば、本実施形態に係る取鍋精錬方法に用いられる取鍋は、二次精錬が終了した後の溶鋼を外部に取り出すための溶鋼取出し口を有していてもよいし、その他の構造物が設けられていてもよい。 In addition, in this embodiment, for example, as shown in FIG. 1, the shape of the ladle 10 is schematically illustrated, but the detailed structure of the ladle is not particularly limited. For example, the ladle used in the ladle refining method according to the present embodiment may have a molten steel outlet for taking out the molten steel after the secondary refining is completed, or may have other structures. may be provided.

取鍋10の内部には、溶鋼30が保持されており、溶鋼30の表面(z軸正方向側の表面)には、CaO、SiO、Al、FeO等を含むスラグ層40が浮いた状態で存在している。また、スラグ層40には、取鍋精錬工程で添加される各種のフラックス(造滓剤)が存在していてもよい。かかるスラグ層40は、フラックス層と呼ばれることもある。 Molten steel 30 is held inside the ladle 10, and a slag layer 40 containing CaO, SiO 2 , Al 2 O 3 , FeO, etc. is formed on the surface of the molten steel 30 (surface on the z-axis positive direction side). It exists in a floating state. Also, the slag layer 40 may contain various fluxes (slag-forming agents) added in the ladle refining process. Such a slag layer 40 is sometimes called a flux layer.

ここで、本実施形態において、図1に模式的に示したように、取鍋10の底面Eの位置を便宜的にz軸方向の原点(z=0)の位置とする。また、溶鋼30の高さHは、図1に模式的に示したように、溶鋼30及びスラグ層40を取鍋10の内部に出鋼して静置した後における、溶鋼30の表面の位置とする。 Here, in the present embodiment, as schematically shown in FIG. 1, the position of the bottom surface E of the ladle 10 is conveniently the position of the origin (z=0) in the z-axis direction. In addition, as schematically shown in FIG. 1, the height H of the molten steel 30 is the position of the surface of the molten steel 30 after the molten steel 30 and the slag layer 40 are tapped inside the ladle 10 and allowed to stand still. and

また、用いる取鍋10の底面E(z=0)の位置における取鍋10の半径を、R[m]と表すこととし、溶鋼表面(z=H)における取鍋10の内径を、Ds[m]と表すこととし、スラグ層40の厚みを、d[mm]と表すこととする。 In addition, the radius of the ladle 10 at the position of the bottom E (z = 0) of the ladle 10 to be used is represented as R [m], and the inner diameter of the ladle 10 at the molten steel surface (z = H) is Ds [ m], and the thickness of the slag layer 40 is d [mm].

取鍋10内に保持された溶鋼30に対して、本実施形態に係る取鍋精錬方法を適用する場合、2本又は3本の電極50が、スラグ層40の内部に浸漬される。本実施形態では、3本の電極50がスラグ層40の内部に浸漬されている場合を説明するが、電極50の本数は、2本であってもよい。 When applying the ladle refining method according to the present embodiment to the molten steel 30 held in the ladle 10 , two or three electrodes 50 are immersed inside the slag layer 40 . In this embodiment, three electrodes 50 are immersed inside the slag layer 40, but the number of electrodes 50 may be two.

本実施形態に係る取鍋精錬方法に用いられる電極は、特に限定されるものではなく、公知の各種の素材を用いた電極を用いることが可能であるが、炭素製の電極(カーボン電極)を用いることが簡便である。また、電極の形状や大きさについても、特に限定されるものではなく、公知の各種の電極を適宜利用することが可能である。 The electrode used in the ladle refining method according to the present embodiment is not particularly limited, and electrodes using various known materials can be used, but carbon electrodes (carbon electrodes) are used. It is convenient to use. Also, the shape and size of the electrodes are not particularly limited, and various known electrodes can be appropriately used.

ただし、電極50のスラグ層40への浸漬深さは、溶鋼30に接触しないような深さであることが好ましい。特に電極50にカーボン電極を用いる場合に、電極50が溶鋼30に接触してしまうと、溶鋼30が有している熱により、カーボン電極が溶解してしまう可能性がある。カーボン電極が溶解すると、溶鋼30中に溶解した炭素が混入して、溶鋼30の炭素含有量が変化してしまう可能性がある。また、その他の素材を用いた電極を用いる場合であっても、電極が溶鋼30に接触してしまうと、電極の溶解が発生する可能性がある。そのため、溶鋼30に接触しないような深さまで電極を浸漬させることで、溶鋼30への不純物の混入を防止することが可能となる。 However, it is preferable that the electrode 50 is immersed in the slag layer 40 to a depth such that the electrode 50 does not come into contact with the molten steel 30 . In particular, when a carbon electrode is used as the electrode 50, if the electrode 50 comes into contact with the molten steel 30, the heat of the molten steel 30 may melt the carbon electrode. When the carbon electrode melts, the molten steel 30 may be mixed with the dissolved carbon and the carbon content of the molten steel 30 may change. Further, even when electrodes made of other materials are used, if the electrodes come into contact with the molten steel 30, there is a possibility that the electrodes will melt. Therefore, by immersing the electrodes to such a depth that they do not come into contact with the molten steel 30, it is possible to prevent impurities from entering the molten steel 30.

スラグ層40中に浸漬された電極50に所定の電力を投入することで、電極50の先端部と溶鋼30との間でアークプラズマが発生し、更に、溶鋼30を介して、発生したアークプラズマ間が通電される。かかるアークプラズマ及び通電によって発生する熱により、スラグが加熱及び溶融され、溶鋼30とスラグ層40との間で各種の精錬反応が進行するようになる。 By applying a predetermined power to the electrode 50 immersed in the slag layer 40, arc plasma is generated between the tip of the electrode 50 and the molten steel 30, and the generated arc plasma is generated through the molten steel 30. is energized. The slag is heated and melted by the heat generated by the arc plasma and energization, and various refining reactions proceed between the molten steel 30 and the slag layer 40 .

また、上記のような通電とともに、取鍋の底部に設けられたポーラスプラグ20からアルゴン等の不活性ガスを、以下で詳述するような流量で吐出させることで、図2に示したような、溶鋼30中に不活性ガスの気泡60が生じる。気泡60が上昇する気泡上昇領域61は、ポーラスプラグ20からの不活性ガスの流量によって変化する。この気泡60によって、溶鋼30中に流れが生じ、例えば、図2の矢印で示したような溶鋼の流動に乗って、溶融したスラグが溶鋼表面を移動する。これにより、溶鋼表面におけるガス気泡の破泡を防止しながら未溶融状態のスラグの溶融を促進することができ、また、溶融したスラグが溶鋼30の表面の全体を覆うようになる。その結果、取鍋10内の雰囲気中に存在する窒素ガスと、溶鋼30と、の接触を遮断することができる。その結果、溶鋼30における吸窒反応の反応速度を、より確実に低減することができる。 In addition to the above-described energization, by discharging an inert gas such as argon from the porous plug 20 provided at the bottom of the ladle at a flow rate as described in detail below, as shown in FIG. , inert gas bubbles 60 are generated in the molten steel 30 . A bubble rising region 61 where the bubbles 60 rise changes depending on the flow rate of the inert gas from the porous plug 20 . These bubbles 60 cause a flow in the molten steel 30, and, for example, the molten slag moves on the surface of the molten steel along with the flow of the molten steel as indicated by the arrows in FIG. As a result, it is possible to promote the melting of the unmelted slag while preventing gas bubbles from breaking on the surface of the molten steel, and the molten slag covers the entire surface of the molten steel 30 . As a result, contact between the nitrogen gas present in the atmosphere inside the ladle 10 and the molten steel 30 can be cut off. As a result, the reaction rate of the nitriding reaction in the molten steel 30 can be reduced more reliably.

なお、上記のように、電極50と溶鋼30との間に発生するアークプラズマを用いて、スラグの加熱及び溶融が実現されることから、電極50は、電極50の先端部で発生したアークプラズマが溶鋼30に到達可能な深さまで、スラグ層40中に浸漬されることが好ましい。 As described above, the arc plasma generated between the electrode 50 and the molten steel 30 is used to heat and melt the slag. is preferably immersed in the slag layer 40 to a depth that allows it to reach the molten steel 30 .

<取鍋精錬方法の詳細について>
次に、図3~図12を参照しながら、本実施形態に係る取鍋精錬方法について、詳細に説明する。
<Details of the ladle refining method>
Next, the ladle refining method according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 12. FIG.

本実施形態に係る取鍋精錬方法では、図2及び図3に示したように、取鍋10内に存在するスラグ層40に対して、2本又は3本の電極50が浸漬される。なお、以下では、スラグ層40に対して、3本の電極50が浸漬される場合を例に挙げて、説明を行うものとする。 In the ladle refining method according to this embodiment, two or three electrodes 50 are immersed in the slag layer 40 existing in the ladle 10, as shown in FIGS. In addition, below, the case where the three electrodes 50 are immersed with respect to the slag layer 40 shall be mentioned as an example, and shall be demonstrated.

[取鍋内径と電極外接円の直径との比率]
本実施形態に係る取鍋精錬方法では、例えば図3に模式的に示したように、2本又は3本の電極50の浸漬位置に基づき規定される電極外接円Cに着目する。この電極外接円Cは、溶鋼30の表面(z=Hの面)を取鍋10の上方(z軸方向正方向側)から見たときに、溶鋼30の表面での2本もしくは3本の電極50の位置、又は、かかる2本もしくは3本の電極50の溶鋼30の表面への投影位置に外接し、かつ、直径が最小となる円である。
[Ratio between ladle inner diameter and electrode circumscribed circle diameter]
In the ladle refining method according to the present embodiment, for example, as schematically shown in FIG. This electrode circumscribed circle C is two or three lines on the surface of the molten steel 30 when viewed from the surface of the molten steel 30 (z = H plane) from above the ladle 10 (positive direction in the z-axis direction). It is a circle that circumscribes the position of the electrode 50 or the projection position of the two or three electrodes 50 onto the surface of the molten steel 30 and has the smallest diameter.

本実施形態に係る取鍋精錬方法において、溶鋼30の表面における電極外接円Cの中心は、取鍋の底面Eの半径をR[m]としたときに、溶鋼30の表面における取鍋10の中心位置から0.1×Rまでの領域内に位置することが好ましい。通常、電極は、電極と取鍋との位置関係がこの要件を満足するように配置されている。電極外接円Cの中心が上記の領域内に位置することで、取鍋10内に存在するスラグ層40を、伝熱の偏りが生じることを抑制しながら、より均等に加熱することが可能となる。
In the ladle refining method according to the present embodiment, the center of the electrode circumscribed circle C on the surface of the molten steel 30 is the ladle 10 on the surface of the molten steel 30 when the radius of the bottom surface E of the ladle is R [m]. It is preferably positioned within a region from the center position of to 0.1×R. The electrodes are usually arranged so that the positional relationship between the electrodes and the ladle satisfies this requirement. By positioning the center of the electrode circumscribed circle C within the above region, the slag layer 40 present in the ladle 10 can be heated more evenly while suppressing uneven heat transfer. Become.

また、電極外接円Cにおける2本又は3本の電極50のそれぞれの位置については、特に限定されるものではないが、電極外接円Cの中心に対して、なるべく均等に配置されていることが好ましい。 Further, the positions of the two or three electrodes 50 on the electrode circumscribed circle C are not particularly limited, but it is preferable that they are arranged as evenly as possible with respect to the center of the electrode circumscribed circle C. preferable.

ここで、取鍋中のスラグは、取鍋の内壁面に近づくほど温度が低下して未溶融のスラグが残存しやすくなる。そのため、本発明者らは、先だって言及したような知見に基づき、効率良くスラグを加熱及び溶融させるためには、通電加熱によりスラグの溶融を促進させるとともに、電極からの輻射熱により取鍋壁面を加熱することで、溶鋼表面を全面にわたって加熱することが重要であるとの知見を得るに至った。電極によりスラグが加熱される領域である電極加熱領域にて効率良くスラグを加熱溶融させつつ、電極からの輻射熱を取鍋壁面に伝達させるためには、取鍋の内径と、電極の浸漬位置と、の関係を適切に設定することが重要である。そこで、本発明者らは、電極外接円Cの最小直径Dと、溶鋼30の表面(z=Hの位置)における取鍋10の内径Dsと、が満たすべき関係について、通常用いられる取鍋の内径の範囲内にある様々な内径Ds(Ds:2.5~4.7m)を有する取鍋10に着目し、溶鋼単位量あたりの電極50への投入電力及び通電時間を、一般的な取鍋精錬工程を考慮して、それぞれ、0.5~2.0kW/t、3~60分とした上で、鋭意検討を行った。その結果、取鍋内径Dsに対する電極外接円の直径Dの比(Ds/D)が、以下の式(101)を満足する場合に、電極によりスラグが加熱される領域である電極加熱領域にて効率良くスラグを加熱溶融させつつ、電極からの輻射熱を取鍋壁面に伝達させることが可能となるとの知見を得るに至った。 Here, the temperature of the slag in the ladle decreases as it approaches the inner wall surface of the ladle, and unmelted slag tends to remain. Therefore, based on the knowledge mentioned above, the present inventors have found that in order to efficiently heat and melt the slag, the melting of the slag is promoted by electric heating, and the ladle wall surface is heated by the radiant heat from the electrode. By doing so, it has been found that it is important to heat the entire surface of the molten steel. In order to efficiently heat and melt the slag in the electrode heating area, which is the area where the slag is heated by the electrode, and to transmit the radiant heat from the electrode to the ladle wall surface, the inner diameter of the ladle and the immersion position of the electrode , is important to set appropriately. Therefore, the present inventors have investigated the relationship that should be satisfied between the minimum diameter D of the electrode circumscribed circle C and the inner diameter Ds of the ladle 10 on the surface of the molten steel 30 (at z=H). Focusing on the ladle 10 having various inner diameters Ds (Ds: 2.5 to 4.7 m) within the inner diameter range, the input power and energization time to the electrode 50 per unit amount of molten steel are In consideration of the pot refining process, we made a thorough study with 0.5 to 2.0 kW/t and 3 to 60 minutes, respectively. As a result, when the ratio (Ds/D) of the diameter D of the electrode circumscribing circle to the inner diameter Ds of the ladle satisfies the following formula (101), in the electrode heating region, which is the region where the slag is heated by the electrode We have found that it is possible to efficiently heat and melt the slag while transferring the radiant heat from the electrode to the ladle wall surface.

1.8 ≦ Ds/D ≦3.5 ・・・式(101) 1.8 ≤ Ds/D ≤ 3.5 Expression (101)

スラグ層40に浸漬された電極50に電力が投入されると、電極外接円Cの内側の領域のスラグ及び溶鋼が加熱される。比率(Ds/D)が、上記式(101)を満足することで、スラグ及び溶鋼が加熱される領域(加熱領域)の大きさが、取鍋10の内径Dsに対して適切な大きさとなり、スラグが効率良く加熱溶融される。加えて、2本又は3本の電極50からの輻射熱が、取鍋10の内壁まで確実に伝播して、取鍋10の内壁近傍の領域のスラグを加熱して、未溶融のスラグ(スラグ塊)の残存を抑制することが可能となる。その結果、溶鋼とスラグとの間で精錬反応がより一層生じやすくなり、各種精錬反応速度を向上させることが可能となる。 When power is applied to the electrode 50 immersed in the slag layer 40, the slag and molten steel in the region inside the electrode circumscribed circle C are heated. When the ratio (Ds/D) satisfies the above formula (101), the size of the region (heating region) where the slag and molten steel are heated becomes an appropriate size with respect to the inner diameter Ds of the ladle 10. , the slag is efficiently heated and melted. In addition, the radiant heat from the two or three electrodes 50 reliably propagates to the inner wall of the ladle 10, heats the slag in the area near the inner wall of the ladle 10, and unmelted slag (slag mass ) can be suppressed. As a result, the refining reaction occurs more easily between the molten steel and the slag, and various refining reaction speeds can be improved.

また、後述するポーラスプラグ20からの不活性ガスの吐出により、例えば、図4の矢印で模式的に示したような溶鋼流が生じ、溶融したスラグが、かかる溶鋼流に乗って溶鋼30の表面を流動する。上記のような比率(Ds/D)の適正化に伴うスラグの溶融促進効果と、溶融スラグの流動と、が相乗的に機能し、溶鋼30の表面は、スラグ層40によって被覆されるようになる。 Further, by discharging the inert gas from the porous plug 20 described later, for example, a molten steel flow as schematically shown by the arrow in FIG. to flow. The slag melting promotion effect and the molten slag flow associated with the optimization of the ratio (Ds/D) as described above function synergistically so that the surface of the molten steel 30 is coated with the slag layer 40. Become.

ここで、比率(Ds/D)が、1.8未満となる場合には、図5に模式的に示したように、溶鋼表面(z=Hの位置)における取鍋10の内径Dsに対して、電極外接円C1の直径Dが相対的に大きくなりすぎる。その結果、加熱領域の範囲が広くなり、電極50間でのスラグの加熱に関して温度偏差が顕著となって、図5に模式的に示したように、電極と電極との間の領域のスラグが比較的低温の低温スラグ42Aとなり、低温スラグ42Aにおいて、未溶融のスラグ(スラグ塊)が発生してしまう。 Here, when the ratio (Ds/D) is less than 1.8, as schematically shown in FIG. Therefore, the diameter D of the electrode circumscribed circle C1 becomes relatively too large. As a result, the range of the heating area is widened, and the temperature deviation in heating the slag between the electrodes 50 becomes remarkable. As schematically shown in FIG. 5, the slag in the area between the electrodes A relatively low-temperature low-temperature slag 42A is formed, and unmelted slag (slag mass) is generated in the low-temperature slag 42A.

また、比率(Ds/D)が、3.5を超える場合には、図6に模式的に示したように、溶鋼表面(z=Hの位置)における取鍋10の内径Dsに対して、電極外接円C2の直径Dが相対的に小さくなりすぎる。その結果、加熱領域の範囲が狭くなり、通電加熱により加熱されるスラグの量が減少し、スラグ全体を適切に加熱することができない。また、電極50と取鍋10の内壁面との間の距離が大きくなるため、電極50からの輻射熱が取鍋10の内壁面まで伝播しにくくなり、取鍋10の内壁面近傍の温度が低下して、内壁近傍に位置するスラグが低温スラグ42Bとなり、低温スラグ42Bにおいて、未溶融のスラグ(スラグ塊)が発生してしまう。 Also, when the ratio (Ds/D) exceeds 3.5, as schematically shown in FIG. The diameter D of the electrode circumscribed circle C2 becomes relatively too small. As a result, the range of the heating region is narrowed, the amount of slag heated by electric heating is reduced, and the entire slag cannot be heated appropriately. In addition, since the distance between the electrode 50 and the inner wall surface of the ladle 10 increases, the radiant heat from the electrode 50 is less likely to propagate to the inner wall surface of the ladle 10, and the temperature near the inner wall surface of the ladle 10 decreases. Then, the slag positioned near the inner wall becomes the low-temperature slag 42B, and unmelted slag (slag mass) is generated in the low-temperature slag 42B.

なお、スラグが低温となった部分、及び、未溶融のスラグが残存した部分は、溶融状態のスラグと比較して黒色が強いため、目視により、かかる部分が存在しているか否かを、容易に判断することができる。 In addition, since the part where the slag has become low temperature and the part where unmelted slag remains are more black than the slag in the molten state, it is easy to visually check whether or not such a part exists. can be judged.

加熱領域における効率の良いスラグの加熱、及び、取鍋内壁面近傍の領域における未溶融スラグの発生の抑制を、より確実に実現するために、上記比率(Ds/D)は、2.0以上であることが好ましく、2.1以上であることがより好ましい。また、電極加熱領域における効率の良いスラグの加熱、及び、取鍋内壁面近傍の領域における未溶融スラグの発生の抑制を、より確実に実現するために、上記比率(Ds/D)は、3.2以下であることが好ましく、3.0以下であることがより好ましい。 In order to more reliably realize efficient slag heating in the heating region and suppression of unmelted slag in the region near the inner wall surface of the ladle, the ratio (Ds / D) is 2.0 or more. and more preferably 2.1 or more. In addition, in order to more reliably realize efficient slag heating in the electrode heating region and suppression of unmelted slag in the region near the inner wall surface of the ladle, the ratio (Ds / D) is 3 0.2 or less, and more preferably 3.0 or less.

ここで、溶鋼30の表面における取鍋10の内径は、溶鋼30及びスラグ層40を取鍋10の内部に出鋼して静置した後において、取鍋10の内径を実際に計測することで、特定することができる。また、電極外接円Cの直径及び中心は、電極50の幾何学的な配置状態から特定することが可能である。 Here, the inner diameter of the ladle 10 on the surface of the molten steel 30 is obtained by actually measuring the inner diameter of the ladle 10 after the molten steel 30 and the slag layer 40 are tapped inside the ladle 10 and allowed to stand still. , can be specified. Also, the diameter and center of the electrode circumscribed circle C can be specified from the geometric arrangement of the electrodes 50 .

[ポーラスプラグ20の中心の位置]
本実施形態に係る取鍋精錬方法においては、取鍋10の底部には複数のポーラスプラグ20が設けられる。本実施形態に係る取鍋精錬方法においては、図7に模式的に示したように、取鍋10の底面Eを取鍋10の上方から見たときに、取鍋10の底面Eにおける、第1ポーラスプラグ20Aの中心A、及び第2ポーラスプラグ20Bの中心Bが、電極外接円Cの外側に位置することを前提とする。電極外接円Cの半径(D/2)に対する、図7に示した、鉛直方向から取鍋10の底面Eに投影された電極外接円Cの中心Oと第1ポーラスプラグ20Aの中心Aとの距離OA(r)の比をr/(D/2)とする。同様に、例えば、電極外接円Cの半径(D/2)に対する、図7に示した、中心Oと、第2ポーラスプラグ20Bの中心Bとの距離OB(r)の比をr/(D/2)とする。r/(D/2)及びr/(D/2)がいずれも1超である場合、第1ポーラスプラグ20Aの中心及び第2ポーラスプラグ20Bの中心は、いずれも電極外接円の外側に位置していることを意味する。
[Center position of porous plug 20]
In the ladle refining method according to this embodiment, a plurality of porous plugs 20 are provided at the bottom of the ladle 10 . In the ladle refining method according to the present embodiment, as schematically shown in FIG. It is assumed that the center A of the first porous plug 20A and the center B of the second porous plug 20B are positioned outside the circumscribed circle C of the electrode. The center O of the electrode circumscribed circle C projected onto the bottom surface E of the ladle 10 from the vertical direction and the center A of the first porous plug 20A shown in FIG. Let r A /(D/2) be the ratio of the distances OA (r A ). Similarly, for example, the ratio of the distance OB (r B ) between the center O and the center B of the second porous plug 20B shown in FIG. (D/2). When both r A /(D/2) and r B /(D/2) are greater than 1, both the center of the first porous plug 20A and the center of the second porous plug 20B are outside the electrode circumscribed circle. means that it is located in

上記した第1ポーラスプラグ20A、及び第2ポーラスプラグ20Bを上記の位置に配置する場合、取鍋10の底面Eを取鍋10の上方から見たときに、中心O及び中心Aを通る直線OAと、中心O及び中心Bを通る直線OBと、のなす角θが、90度以上180度以下となるように、第1ポーラスプラグ20A及び第2ポーラスプラグ20Bは位置する必要がある。言い換えると、第1ポーラスプラグ20A及び第2ポーラスプラグ20Bは、取鍋10の底面Eを、中心Oをとおり、直線OAに垂直な直線で分割した際に、中心Aと中心Bとが異なる側に存在するように配置される。角θが、90度以上180度以下となるように、第1ポーラスプラグ20A及び第2ポーラスプラグ20Bが位置することで、例えば、図4に示したように、第1ポーラスプラグ20Aから吹き込まれる不活性ガスにより形成される溶鋼及び、第2ポーラスプラグ20Bから吹き込まれる不活性ガスにより形成される溶鋼は、電極50の方へ流れ、電極50近傍の電極加熱領域やその近傍で、これらの溶鋼流が衝突することになる。この溶鋼流が衝突する領域でフラックスは溶融されるため、溶融したスラグは、滞留することなく溶鋼流によって搬送される。また、溶鋼流は、取鍋内溶鋼の下方に向かう流れの他に、衝突前の溶鋼流の進行方向と概ね直角方向に向かう流れも発生する(搬出流)。当該搬出流は、図4に模式的に示したように、電極で加熱された高温スラグを、2つのガス吹き込み用プラグを結ぶ線に直角の方向に搬送することとなる。また、搬出流は取鍋内壁と衝突することにより取鍋内壁に沿った流れを生み出す。そのため、電極近傍で溶融された高温スラグを溶鋼表面全体に供給することが可能となる。その結果、スラグの搬送が溶鋼表面の全体におよび、溶鋼表面がスラグによってより一層迅速に被覆される。 When the above-described first porous plug 20A and second porous plug 20B are arranged at the above-described positions, when viewed from above the ladle 10, a straight line OA passing through the center O and the center A is the bottom surface E of the ladle 10 and a straight line OB passing through the center O and the center B, the first porous plug 20A and the second porous plug 20B must be positioned so that the angle θ between them is 90 degrees or more and 180 degrees or less. In other words, the first porous plug 20A and the second porous plug 20B are located on different sides of the center A and the center B when the bottom surface E of the ladle 10 is divided by a straight line passing through the center O and perpendicular to the straight line OA. are arranged to exist in the By positioning the first porous plug 20A and the second porous plug 20B so that the angle θ is 90 degrees or more and 180 degrees or less, for example, as shown in FIG. The molten steel formed by the inert gas and the molten steel formed by the inert gas blown from the second porous plug 20B flow toward the electrode 50, and the molten steel melts in the electrode heating region near the electrode 50 and in the vicinity thereof. The currents will collide. Since the flux is melted in the region where this molten steel flow collides, the molten slag is carried by the molten steel flow without staying. In addition to the downward flow of the molten steel in the ladle, the molten steel flow also occurs in a direction generally perpendicular to the traveling direction of the molten steel flow before collision (carry-out flow). The outflow, as schematically shown in FIG. 4, conveys the hot slag heated by the electrodes in a direction perpendicular to the line connecting the two gas injection plugs. Also, the carry-out flow collides with the inner wall of the ladle to create a flow along the inner wall of the ladle. Therefore, it becomes possible to supply the hot slag melted in the vicinity of the electrode to the entire surface of the molten steel. As a result, the slag is transported over the surface of the molten steel, and the surface of the molten steel is coated with the slag more quickly.

直線OAと直線OBのなす角θが90度未満の場合、第1ポーラスプラグ20Aと第2ポーラスプラグ20Bとの距離が短くなり、これらのポーラスプラグ20周辺の溶鋼流が強くなる。その結果、図8に模式的に示したように、第1ポーラスプラグ20A及び第2ポーラスプラグ20Bが配置された位置とは、反対側にスラグが偏ってしまい、電極50近傍の電極加熱領域にスラグを、安定的に供給することができなくなる。これにより、溶鋼30が溶融スラグで覆われずに露出した溶鋼露出面が生じる。その結果、この溶鋼露出面にて溶鋼30と雰囲気中の窒素とが接触してしまう。 When the angle θ formed by the straight lines OA and OB is less than 90 degrees, the distance between the first porous plug 20A and the second porous plug 20B becomes short, and the molten steel flow around these porous plugs 20 becomes strong. As a result, as schematically shown in FIG. 8, the slag is biased to the side opposite to the position where the first porous plug 20A and the second porous plug 20B are arranged, and the electrode heating region near the electrode 50 Slag cannot be stably supplied. As a result, a molten steel exposed surface is produced in which the molten steel 30 is exposed without being covered with molten slag. As a result, the molten steel 30 and nitrogen in the atmosphere come into contact with each other on the exposed surface of the molten steel.

また、取鍋10の底面Eの半径をRとしたとき、複数のポーラスプラグ20の中心と、取鍋10の底面Eにおける取鍋10の内壁面との距離は、0.1R以上である。例えば、取鍋の底面Eの半径Rに対する、中心Oと、取鍋10の底面Eにおける第1ポーラスプラグ20Aの中心Aとの距離(r)の比をr/Rとすると、r/Rが、0.9以下である場合、第1ポーラスプラグ20Aの中心Aと、前記取鍋の内側底面における内側面との距離は、0.1R以上であることを意味する。第2ポーラスプラグ20Bについても同様に、例えば、取鍋の底面Eの半径Rに対する、中心Oと、取鍋10の底面Eにおける第2ポーラスプラグ20Bの中心Bとの距離(r)との比をr/Rとすると、r/Rが、0.9以下である場合、第2ポーラスプラグ20Bの中心Bと、前記取鍋の内側底面における内側面との距離は、0.1R以上であることを意味する。 Further, when the radius of the bottom surface E of the ladle 10 is R, the distance between the center of the plurality of porous plugs 20 and the inner wall surface of the ladle 10 at the bottom surface E of the ladle 10 is 0.1R or more. For example, if the ratio of the distance (r A ) between the center O and the center A of the first porous plug 20A at the bottom E of the ladle 10 to the radius R of the bottom E of the ladle is r A /R, then r A When /R is 0.9 or less, it means that the distance between the center A of the first porous plug 20A and the inner surface of the inner bottom surface of the ladle is 0.1R or more. Similarly for the second porous plug 20B, for example, the distance (r B ) between the center O and the center B of the second porous plug 20B on the bottom surface E of the ladle 10 with respect to the radius R of the bottom surface E of the ladle Assuming that the ratio is r B /R, when r B /R is 0.9 or less, the distance between the center B of the second porous plug 20B and the inner surface of the inner bottom surface of the ladle is 0.1R. means greater than or equal to

ポーラスプラグ20の中心と、取鍋10の底面Eにおける取鍋10の内側面との距離が0.1R未満である場合、当該ポーラスプラグ20から吐出される不活性ガスの気泡の浮上挙動が取鍋10の内壁によって乱れるため、溶鋼30の流れが乱れる。その結果、図9に模式的に示したように、例えば、低温スラグ42Cにおける未溶融のスラグが溶鋼30の表面を移動する。この未溶融のスラグの移動の際に、例えば、未溶融のスラグの塊にひびが入る等して隙間が生じ、当該隙間に生じる溶鋼露出面にて、溶鋼30と雰囲気中の窒素とが接触してしまう。 When the distance between the center of the porous plug 20 and the inner surface of the ladle 10 at the bottom E of the ladle 10 is less than 0.1R, the inert gas bubbles discharged from the porous plug 20 float. Since it is disturbed by the inner wall of the pot 10, the flow of the molten steel 30 is disturbed. As a result, for example, unmelted slag in the low-temperature slag 42C moves on the surface of the molten steel 30, as schematically shown in FIG. When the unmelted slag moves, for example, a crack occurs in the unmelted slag mass, creating a gap. Resulting in.

なお、例えば、転炉からの出鋼流を直接受ける湯あたりブロック等の構造物が取鍋の底部に設けられる場合、ポーラスプラグは、当該構造物を避けるように設けられることが好ましい。例えば、取鍋10の底部の中央近傍には、転炉からの出鋼流を受けるための湯あたりブロックが配置されることがある。そのため、第1ポーラスプラグ20A及び第2ポーラスプラグ20Bを、中心軸Ca及び中心軸Cbが電極外接円Cの中心Oからの距離がD/2×1.0超、D/2×1.1未満の領域に位置するように配置すると、第1ポーラスプラグ20A及び第2ポーラスプラグ20Bは、湯あたりブロックの位置と重なる場合がある。よって、例えば、第1ポーラスプラグ20A及び第2ポーラスプラグ20Bは、第1ポーラスプラグ20Aの中心軸Caと外接円中心Oとの距離、及び第2ポーラスプラグ20Bの中心軸Cbと外接円中心Oとの距離が、それぞれD/2×1.1以上の位置に配置することが好ましい。 In addition, for example, when a structure such as a hot water contact block that directly receives the tapping flow from the converter is provided at the bottom of the ladle, the porous plug is preferably provided so as to avoid the structure. For example, in the vicinity of the center of the bottom of the ladle 10, there is a case where a hot water contact block is arranged for receiving the stream of tapped steel from the converter. Therefore, the first porous plug 20A and the second porous plug 20B are arranged such that the central axis Ca and the central axis Cb are arranged such that the distance from the center O of the electrode circumscribed circle C is more than D/2×1.0 and D/2×1.1. If arranged so as to be located in the area below the hot water, the first porous plug 20A and the second porous plug 20B may overlap the position of the hot water contact block. Therefore, for example, the first porous plug 20A and the second porous plug 20B are the distance between the central axis Ca of the first porous plug 20A and the circumscribed circle center O, and the distance between the central axis Cb of the second porous plug 20B and the circumscribed circle center O are preferably arranged at positions where the distance between them is D/2×1.1 or more.

なお、本実施形態では、ポーラスプラグが2本の場合を説明したが、ポーラスプラグの本数は2本に限定されず、取鍋内に、溶鋼流がなるべく均等に流れるように配置されれば、3本以上のポーラスプラグが設けられてもよい。例えば、3本のポーラスプラグが配置される場合、それぞれのポーラスプラグは、電極外接円の外側であって、取鍋の中心において回転対称の位置に配置されることが好ましい。 In this embodiment, the case of using two porous plugs has been described, but the number of porous plugs is not limited to two. Three or more porous plugs may be provided. For example, when three porous plugs are arranged, each porous plug is preferably arranged outside the circumscribed circle of the electrode and rotationally symmetrical with respect to the center of the ladle.

ここで、図1に示したように、溶鋼30の表面における第1のポーラスプラグ20Aの中心軸Caの位置及び第2のポーラスプラグ20Bの中心軸Cbの位置を定める場合は、取鍋10の底面におけるポーラスプラグ20の設置位置及び設置角度と、溶鋼30の高さHと、から、幾何学的に特定することが可能である。 Here, as shown in FIG. It can be specified geometrically from the installation position and installation angle of the porous plug 20 on the bottom surface and the height H of the molten steel 30 .

[攪拌用ガスの流量]
本実施形態に係る取鍋精錬方法において、ポーラスプラグ20から吐出される、攪拌用ガスの一例としての不活性ガスの流量Pを、溶鋼1トンあたりの毎分のノルマルリットル[NL/min/t]を単位として表記する。この際、第1ポーラスプラグ20Aから吐出される不活性ガスの流量P、及び第2ポーラスプラグ20Bから吐出される不活性ガスの流量Pは、0.3NL/min/t以上4.5NL/min/t以下である必要がある。また、第2ポーラスプラグ20Bから吐出される不活性ガスの流量Pに対する、第1ポーラスプラグ20Aから吐出される不活性ガスの流量Pの比である流量比P/Pは、以下の式(102)を満たす必要がある。
[Flow rate of stirring gas]
In the ladle refining method according to the present embodiment, the flow rate P of the inert gas as an example of the stirring gas discharged from the porous plug 20 is set to normal liters per minute per ton of molten steel [NL/min/t ] as a unit. At this time, the flow rate P A of the inert gas discharged from the first porous plug 20A and the flow rate P B of the inert gas discharged from the second porous plug 20B are 0.3 NL/min/t or more and 4.5 NL. /min/t or less. The flow rate ratio P A /P B , which is the ratio of the flow rate P A of the inert gas discharged from the first porous plug 20A to the flow rate P B of the inert gas discharged from the second porous plug 20B, is given below. (102) must be satisfied.

0.61≦P/P≦1.66・・・式(102) 0.61≦P A /P B ≦1.66 Expression (102)

流量P及び流量Pが上記の範囲内となることで、溶鋼30の表面(z=Hの位置)において、ガス気泡の破泡を生じさせずに、電極外接円Cの内側のスラグと電極外接円Cの外側のスラグの置換が促進され、電極外接円Cの内側で加熱されたスラグが溶鋼表面全体に行き渡り、電極外接円Cの外側に存在する比較的低温のスラグが電極外接円Cの内部に搬送される。これにより、適切な溶鋼30の流れを取鍋10の全体にわたって生じさせることが可能となる。その結果、溶鋼30の表面の全体を、通電加熱により生じた溶融スラグで被覆することが可能となり、溶鋼30と雰囲気中の窒素ガスとの接触をより確実に抑制することが可能となる。これにより、溶鋼30における吸窒反応の発生を、より確実に抑制することができる。 When the flow rate P A and the flow rate P B are within the above ranges, the slag inside the electrode circumscribed circle C and The replacement of the slag outside the electrode circumscribing circle C is promoted, the slag heated inside the electrode circumscribing circle C spreads over the entire surface of the molten steel, and the relatively low-temperature slag existing outside the electrode circumscribing circle C C is transported inside. This allows a suitable molten steel 30 flow to occur throughout the ladle 10 . As a result, the entire surface of the molten steel 30 can be covered with molten slag generated by electric heating, and contact between the molten steel 30 and nitrogen gas in the atmosphere can be more reliably suppressed. Thereby, the occurrence of nitrogen absorption reaction in the molten steel 30 can be suppressed more reliably.

第1ポーラスプラグ20Aから吐出される不活性ガスの流量P、又は第2ポーラスプラグ20Bから吐出される不活性ガスの流量Pが、0.3NL/min/t未満である場合には、図10に模式的に示したように、溶鋼30内へと吐出される不活性ガスの流量が少なすぎて、溶融スラグを搬送する流動を形成することができず、溶鋼30の表面に未溶融のスラグが残存する。その結果、溶鋼30と雰囲気中の窒素ガスとが接触しうる部分が残存して、溶鋼30の吸窒反応が進行してしまう。流量P及び流量Pは、1.0NL/min/t以上であることが好ましく、1.4NL/min/t以上であることがより好ましい。 When the flow rate P A of the inert gas discharged from the first porous plug 20A or the flow rate P B of the inert gas discharged from the second porous plug 20B is less than 0.3 NL/min/t, As schematically shown in FIG. 10, the flow rate of the inert gas discharged into the molten steel 30 is too small to form a flow that conveys the molten slag, and the surface of the molten steel 30 is unmelted. of slag remains. As a result, there remains a portion where the molten steel 30 and the nitrogen gas in the atmosphere can come into contact with each other, and the nitriding reaction of the molten steel 30 progresses. The flow rate P A and the flow rate P B are preferably 1.0 NL/min/t or more, more preferably 1.4 NL/min/t or more.

一方、第1ポーラスプラグ20Aから吐出される不活性ガスの流量P、又は第2ポーラスプラグ20Bから吐出される不活性ガスの流量Pが、4.5NL/min/tを超える場合には、図11に模式的に示したように、気泡上昇領域61が拡大し、不活性ガスの気泡が溶鋼30の表面で破泡して、溶鋼30が雰囲気に露出する.その結果、雰囲気中の窒素ガスが溶鋼30に巻き込まれてしまう。これにより、溶鋼30における吸窒反応の発生を抑制することができない。流量P及び流量Pは、3.0NL/min/t以下であることが好ましく、2.5NL/min/t以下であることがより好ましい。 On the other hand, when the flow rate P A of the inert gas discharged from the first porous plug 20A or the flow rate P B of the inert gas discharged from the second porous plug 20B exceeds 4.5 NL/min/t , as schematically shown in FIG. 11, the bubble rising region 61 expands, the inert gas bubbles break on the surface of the molten steel 30, and the molten steel 30 is exposed to the atmosphere. As a result, nitrogen gas in the atmosphere is involved in the molten steel 30 . As a result, the occurrence of nitrogen absorption reaction in the molten steel 30 cannot be suppressed. The flow rate P A and the flow rate P B are preferably 3.0 NL/min/t or less, more preferably 2.5 NL/min/t or less.

また、流量比P/Pが式(102)を満足する場合、先立って説明したように、第1ポーラスプラグ20Aから吹き込まれる不活性ガスにより形成される溶鋼流と、第2ポーラスプラグ20Bから吹き込まれる不活性ガスにより形成される溶鋼流とは、電極50近傍で衝突することになる。この溶鋼流が衝突する領域でフラックスは溶融され、溶融したスラグは、滞留することなく溶鋼流によって搬送される。また、第1ポーラスプラグ20Aから吹き込まれる不活性ガスにより形成される溶鋼流と、第2ポーラスプラグ20Bから吹き込まれる不活性ガスにより形成される溶鋼流とが衝突することで生じる搬出流によって、電極近傍で溶融された高温スラグを溶鋼表面全体に供給することが可能となる。流量比P/Pは、好ましくは0.7以上、より好ましくは0.75以上である。また、流量比P/Pは、好ましくは1.42以下であり、より好ましくは1.33以下である。 Further, when the flow rate ratio P A /P B satisfies the formula (102), as described above, the molten steel flow formed by the inert gas blown from the first porous plug 20A and the second porous plug 20B The molten steel stream formed by the inert gas blown in from the electrode 50 collides with it in the vicinity of the electrode 50 . The flux is melted in the region where this molten steel flow collides, and the molten slag is carried by the molten steel flow without staying. In addition, the carry-out flow generated by the collision of the molten steel flow formed by the inert gas blown from the first porous plug 20A and the molten steel flow formed by the inert gas blown from the second porous plug 20B causes the electrode It becomes possible to supply hot slag melted in the vicinity to the entire molten steel surface. The flow ratio P A /P B is preferably 0.7 or more, more preferably 0.75 or more. Also, the flow rate ratio P A /P B is preferably 1.42 or less, more preferably 1.33 or less.

/Pが、0.61未満である場合、例えば、第1ポーラスプラグ20Aから吹き込まれる不活性ガスの流量が第2ポーラスプラグ20Bから吹き込まれる不活性ガスの流量に対して比較的小さい。そのため、第1ポーラスプラグ20Aから電極50に向かう溶鋼流が、第2ポーラスプラグ20Bから電極50に向かう溶鋼流が弱くなってしまうため、電極50近傍の電極加熱領域で双方の溶鋼流が衝突せず、電極加熱領域外で双方の溶鋼流は衝突する。これにより、図12に模式的に示したように、第1ポーラスプラグ20Aから吹き込まれる気泡上昇領域61G側に、スラグ層40が偏り、より高温である電極外接円Cの内部にスラグが搬送されなくなり、未溶融のスラグが残存する。 When P A /P B is less than 0.61, for example, the flow rate of the inert gas blown from the first porous plug 20A is relatively small with respect to the flow rate of the inert gas blown from the second porous plug 20B. . Therefore, the molten steel flow from the first porous plug 20A toward the electrode 50 becomes weaker than the molten steel flow from the second porous plug 20B toward the electrode 50, so that the two molten steel flows collide in the electrode heating region near the electrode 50. Instead, both molten steel streams collide outside the electrode heating area. As a result, as schematically shown in FIG. 12, the slag layer 40 is biased toward the bubble rising region 61G blown from the first porous plug 20A, and the slag is transported inside the electrode circumscribed circle C, which has a higher temperature. and unmelted slag remains.

/Pが、1.67超である場合、P/Pが0.61未満である場合とは反対に、例えば、第2ポーラスプラグ20Bから吹き込まれる不活性ガスの流量が第1ポーラスプラグ20Aから吹き込まれる不活性ガスの流量に対して比較的小さい。そのため、第2ポーラスプラグ20Bから電極50に向かう溶鋼流が、第1ポーラスプラグ20Aから電極50に向かう溶鋼流が弱くなってしまうため、電極50近傍の電極加熱領域で双方の溶鋼流が衝突せず、電極加熱領域外で双方の溶鋼流は衝突する。これにより、第2ポーラスプラグ20B側に、スラグ層40が偏り、より高温である電極外接円Cの内部にスラグが搬送されなくなり、未溶融のスラグが残存する。 When P A /P B exceeds 1.67, contrary to the case where P A /P B is less than 0.61, for example, the flow rate of the inert gas blown from the second porous plug 20B is the highest. It is relatively small compared to the flow rate of the inert gas blown from the one-porous plug 20A. Therefore, the molten steel flow from the second porous plug 20B toward the electrode 50 becomes weaker than the molten steel flow from the first porous plug 20A toward the electrode 50, so that the two molten steel flows collide in the electrode heating region near the electrode 50. Instead, both molten steel streams collide outside the electrode heating area. As a result, the slag layer 40 is biased toward the second porous plug 20B, and the slag is no longer transported inside the electrode circumscribing circle C where the temperature is higher, leaving unmelted slag.

なお、溶鋼30の高さ(図1における高さH)と、溶鋼30の表面における不活性ガスの気泡60の大きさ(面積)及び破泡時の衝撃力の大きさとの間には、所定の関係が成立する。すなわち、溶鋼30の高さHが高くなるほど、溶鋼30の表面における不活性ガスの気泡60の大きさは大きくなるが、破泡時の衝撃力は相対的に小さくなり、溶鋼30の高さHが低くなるほど、溶鋼30の表面における不活性ガスの気泡60の大きさは小さくなるが、破泡時の衝撃力は相対的に大きくなる。しかしながら、第1ポーラスプラグ20Aから吐出される不活性ガスの流量P、又は第2ポーラスプラグ20Bから吐出される不活性ガスの流量Pを0.3NL/min/t以上4.5NL/min/t以下の範囲内とすることで、一般的な操業における溶鋼30の高さHにおいて、溶鋼30が雰囲気と接触するほどの破泡を生じさせることなく、適切な溶鋼30の流れを生じさせることができる。 Note that there is a predetermined distance between the height of the molten steel 30 (height H in FIG. 1), the size (area) of the inert gas bubbles 60 on the surface of the molten steel 30, and the magnitude of the impact force when the bubbles break. relationship is established. That is, as the height H of the molten steel 30 increases, the size of the inert gas bubbles 60 on the surface of the molten steel 30 increases, but the impact force when the bubbles break becomes relatively small. is smaller, the size of the inert gas bubble 60 on the surface of the molten steel 30 is smaller, but the impact force when the bubble is broken is relatively larger. However, if the flow rate P A of the inert gas discharged from the first porous plug 20A or the flow rate P B of the inert gas discharged from the second porous plug 20B is set to 0.3 NL/min/t or more and 4.5 NL/min. / t or less, at the height H of the molten steel 30 in general operation, the molten steel 30 does not cause bubble breakage to the extent that the molten steel 30 contacts the atmosphere, and an appropriate flow of the molten steel 30 is generated. be able to.

ここで、不活性ガスの流量は、ポーラスプラグ20に対して不活性ガスを供給する配管に設置されたバルブ等といった各種の弁体の開閉等を制御することで、所望の値に制御することが可能である。 Here, the flow rate of the inert gas can be controlled to a desired value by controlling the opening and closing of various valve elements such as valves installed in the piping that supplies the inert gas to the porous plug 20. is possible.

また、不活性ガスの吹き込み時間(溶鋼30の攪拌時間と捉えることもできる。)は、特に限定するものではないが、例えば、2分以上60分以下とすることが好ましい。不活性ガスの吹き込み時間を上記の範囲内とすることで、溶鋼30の表面全体を、溶融スラグによってより確実に被覆することが可能となる。 In addition, the inert gas blowing time (which can also be regarded as the stirring time of the molten steel 30) is not particularly limited, but is preferably set to 2 minutes or more and 60 minutes or less, for example. By setting the blowing time of the inert gas within the above range, the entire surface of the molten steel 30 can be more reliably covered with the molten slag.

[スラグ層40の厚み]
本実施形態に係る取鍋精錬方法において、図1に模式的に示したスラグ層40の厚みdは、100mm以上であることが好ましい。ここで、スラグ層40の厚みdは、溶鋼30及びスラグ層40を取鍋10の内部に出鋼して静置した後、必要に応じてフラックスを添加した後、通電及び不活性ガスの吹き込み前におけるスラグ層40の厚みとする。
[Thickness of slag layer 40]
In the ladle refining method according to the present embodiment, the thickness d of the slag layer 40 schematically shown in FIG. 1 is preferably 100 mm or more. Here, the thickness d of the slag layer 40 is obtained by tapping the molten steel 30 and the slag layer 40 inside the ladle 10 and standing still, adding flux as necessary, and then energizing and blowing an inert gas. Let it be the thickness of the slag layer 40 before.

スラグ層40の厚みdを100mm以上とすることで、溶鋼30の雰囲気への露出をより確実に抑制することができ、溶鋼30における吸窒反応をより確実に防止することができる。スラグ層40の厚みdの上限値については、特に規定するものではない。ただし、スラグフォーミングの抑制等といった操業の容易さの確保という観点から、スラグ層40の厚みdは、250mm以下とすることが好ましい。 By setting the thickness d of the slag layer 40 to 100 mm or more, the exposure of the molten steel 30 to the atmosphere can be more reliably suppressed, and the absorption and nitriding reaction in the molten steel 30 can be more reliably prevented. The upper limit of the thickness d of the slag layer 40 is not particularly specified. However, the thickness d of the slag layer 40 is preferably 250 mm or less from the viewpoint of ensuring ease of operation such as suppression of slag foaming.

以上説明したように、本実施形態に係る溶鋼の取鍋精錬方法によれば、電極の近傍で加熱されて溶融したスラグは、再凝固が抑制されるとともに、底吹き攪拌による溶鋼表面流動によって、溶鋼表面の全面を被覆し、溶鋼と蓋内に混入した大気中の窒素ガスとの反応を遮断する。これにより、本実施形態に係る溶鋼の取鍋精錬方法では、吸窒反応の速度を低減することができ、通電加熱を伴う取鍋精錬において、吸窒反応の発生をより確実に抑制することが可能となる。 As described above, according to the ladle refining method for molten steel according to the present embodiment, the slag that is heated and melted in the vicinity of the electrode is suppressed from re-solidifying, and the surface flow of the molten steel due to bottom-blown stirring causes It covers the entire surface of the molten steel and blocks the reaction between the molten steel and nitrogen gas in the atmosphere mixed in the lid. As a result, in the ladle refining method for molten steel according to the present embodiment, the speed of the nitrogen absorption reaction can be reduced, and in the ladle refining involving electric heating, the occurrence of the absorption nitrogen reaction can be more reliably suppressed. It becomes possible.

以上、本実施形態に係る溶鋼の取鍋精錬方法について、詳細に説明した。 The ladle refining method for molten steel according to the present embodiment has been described above in detail.

以下では、本発明例及び比較例を示しながら、本発明に係る溶鋼の取鍋精錬方法について、具体的に説明する。なお、以下に示す本発明例は、本発明に係る溶鋼の取鍋精錬方法のあくまでも一例にすぎず、本発明に係る溶鋼の取鍋精錬方法が下記に示す例に限定されるものではない。 Hereinafter, the method for ladle refining of molten steel according to the present invention will be specifically described while showing examples of the present invention and comparative examples. The examples of the present invention shown below are merely examples of the ladle refining method for molten steel according to the present invention, and the ladle refining method for molten steel according to the present invention is not limited to the examples shown below.

まず、転炉で脱炭処理を行った80~90tの溶鋼を、取鍋内に出鋼した。このとき、CaO、SiO、Al、FeOなどからなる転炉スラグが、約500kg流出した。出鋼中に、脱酸元素であるAl等の合金と、CaOを主体とする造滓剤(フラックス)とを、スラグ厚みdが50~250mmになるように添加した。なお、溶鋼表面の位置における取鍋内径(D)は、2.8mであった。 First, 80 to 90 tons of molten steel decarburized in a converter was tapped into a ladle. At this time, about 500 kg of converter slag composed of CaO, SiO 2 , Al 2 O 3 , FeO, etc. flowed out. During tapping, an alloy such as Al as a deoxidizing element and a slag forming agent (flux) mainly composed of CaO were added so that the slag thickness d would be 50 to 250 mm. The inner diameter (D S ) of the ladle at the surface of the molten steel was 2.8 m.

続いて、取鍋を通電加熱処理を行う処理位置に移送した。通電加熱開始時における溶鋼中のAl濃度は、0.03~0.10質量%であり、S濃度は、0.0020~0.0050質量%であり、N濃度は、0.0020~0.0024質量%であった。 Subsequently, the ladle was transferred to a treatment position where electric heating treatment was performed. The Al concentration in molten steel at the start of electric heating is 0.03 to 0.10% by mass, the S concentration is 0.0020 to 0.0050% by mass, and the N concentration is 0.0020 to 0.005%. 0024% by mass.

取鍋を通電加熱処理を行う処理位置へと移送した後、取鍋に容器蓋を取り付け、直径が320mmである通電用の電極3本を、溶鋼表面上のスラグ層中に下降した。3本の電極、第1ポーラスプラグ及び第2ポーラスプラグは、表1に示した条件で配置した。表1には、取鍋の内側底面の半径Rに対する、取鍋の底面に投影された電極外接円の中心Oと、取鍋の底面における第1ポーラスプラグの中心Aとの距離(r)の比r/Rを示した。r/Rが、0.9以下である場合、第1ポーラスプラグの中心Aと、取鍋の内側底面における内側面との距離は、0.1R以上であることを意味する。また、表1に、電極外接円Cの半径(D/2)に対する、距離OA(r)の比r/(D/2)を示した。r/(D/2)が1超である場合、第1ポーラスプラグの水平断面における中心は、電極外接円の外側に位置していることを意味する。同様に、第2ポーラスプラグについて、表1に、取鍋の内側底面の半径Rに対する、中心Oと取鍋の底面における第2ポーラスプラグの中心Bとの距離(r)との比r/R、及び、電極外接円の半径(D/2)に対する、距離OB(r)の比r/(D/2)を示した。 After the ladle was moved to the treatment position where the electric heating treatment was performed, a container cover was attached to the ladle, and three electrodes for electric current having a diameter of 320 mm were lowered into the slag layer on the surface of the molten steel. Three electrodes, the first porous plug and the second porous plug were arranged under the conditions shown in Table 1. Table 1 shows the distance (r A ) between the center O of the electrode circumscribed circle projected on the bottom surface of the ladle and the center A of the first porous plug at the bottom surface of the ladle with respect to the radius R of the inner bottom surface of the ladle. , the ratio r A /R was shown. When r A /R is 0.9 or less, it means that the distance between the center A of the first porous plug and the inner surface of the inner bottom surface of the ladle is 0.1R or more. Table 1 also shows the ratio r A /(D/2) of the distance OA (r A ) to the radius (D/2) of the circumscribed circle C of the electrode. When r A /(D/2) is more than 1, it means that the center of the horizontal cross section of the first porous plug is located outside the electrode circumscribed circle. Similarly, for the second porous plug, Table 1 shows the ratio of the distance (r B ) between the center O and the center B of the second porous plug at the bottom surface of the ladle to the radius R of the inner bottom surface of the ladle. /R and the ratio r B /(D/2) of the distance OB (r B ) to the radius (D/2) of the circumscribed circle of the electrode.

また、表1に示した条件で、取鍋底部の第1ポーラスプラグ及び第2ポーラスプラグから不活性ガス(Ar)を導入して攪拌しながら、通電による加熱処理を開始した。ここで、溶鋼の高さ(浴深)Hは、約2.0mであった。ここで、かかる加熱処理に際して、溶鋼単位量あたりの投入電力は、1.0~1.1kW/tとし、通電時間及びガス攪拌時間は、5分間とした。また、比較として、別途、通電を行わなかった場合についても実施した。なお、取鍋底部での取鍋の半径をR[m]が1.2とし、溶鋼30の表面における電極外接円Cの中心は、溶鋼30の表面における取鍋10の中心位置から0~0.1×R[m]の領域内に配置した。 In addition, under the conditions shown in Table 1, heat treatment by energization was started while introducing an inert gas (Ar) from the first porous plug and the second porous plug at the bottom of the ladle and stirring. Here, the molten steel height (bath depth) H was about 2.0 m. Here, in this heat treatment, the input electric power per unit amount of molten steel was set to 1.0 to 1.1 kW/t, and the energization time and gas stirring time were set to 5 minutes. In addition, for comparison, a case where no energization was performed was also conducted. Note that the radius of the ladle at the ladle bottom is R [m] is 1.2, and the center of the electrode circumscribed circle C on the surface of the molten steel 30 is 0 to 0 from the center position of the ladle 10 on the surface of the molten steel 30. .1×R[m].

通電前後でサンプル採取を行い、通電攪拌後のN濃度を評価した。かかる評価では、以下に示す試験No.18の通電前後での窒素濃度(質量%)の増分(吸窒量)を1.0とし、その他の条件を指数化した。指数の評価基準は、以下の通りである。
A:指数0.72未満
B:指数0.72以上0.94未満(評価がAのものよりN濃度は高いが実用可能)
C:指数0.94以上
Samples were collected before and after energization, and the N concentration after energization and stirring was evaluated. In this evaluation, Test No. shown below. The increment (nitrogen absorption amount) of nitrogen concentration (% by mass) before and after energization of No. 18 was set to 1.0, and other conditions were indexed. The index evaluation criteria are as follows.
A: Index less than 0.72 B: Index 0.72 or more and less than 0.94 (N concentration is higher than that of A, but practical)
C: index of 0.94 or more

得られた結果を、以下の表1に示した。なお、表中の下線を引いたパラメータは、本発明の範囲から外れていることを示している。 The results obtained are shown in Table 1 below. Note that the underlined parameters in the table are out of the scope of the present invention.

Figure 0007139878000001
Figure 0007139878000001

表1に示したように、試験条件が本発明の範囲内である試験No.1~No.10(No.3は参考例)の吸窒量評価は、「B」であった。特に、スラグ層の厚みdが100mm以上である試験No.13~No.16(No.13~16は参考例)の吸窒量評価は「A」であり、試験No.1~No.10の場合よりも吸窒量は低くなった。また、Ds/Dが好ましい範囲内にある試験No.11、及び試験No.12は、スラグ厚みが50mmでも吸窒量評価は「A」であった。 As shown in Table 1, test no. 1 to No. 10 (No. 3 is a reference example) was evaluated as "B". In particular, Test No. in which the thickness d of the slag layer is 100 mm or more. 13 to No. 16 (No. 13 to 16 are reference examples) , the evaluation of the amount of nitrogen absorption is "A", and the test No. 1 to No. The amount of nitrogen absorption was lower than in the case of No. 10. Moreover, test No. in which Ds/D is within the preferable range. 11, and test no. In No. 12, the evaluation of the amount of nitrogen absorption was "A" even though the slag thickness was 50 mm.

一方、試験条件が本発明の範囲から外れた試験No.17~No.29の吸窒量評価は、「C」であった。以下は、試験No.17~No.29のそれぞれの条件において、吸窒量が高かった理由である。 On the other hand, test no. 17 to No. No. 29 was rated as "C" in the evaluation of the amount of nitrogen absorption. Test no. 17 to No. This is the reason why the amount of nitrogen absorption was high under each condition of No. 29.

試験No.17の比較例は、D/Dが小さく、通電加熱される領域が大きいため、図5に模式的に示したように、電極間でのスラグ加熱に温度偏差が顕著となり、スラグに未溶融部が発生して、スラグ塊が残存した。 Test no. Comparative Example No. 17 has a small D S /D and a large area to be electrically heated. Therefore, as schematically shown in FIG. Part occurred and slag clumps remained.

試験No.18の比較例は、D/Dが大きく、通電加熱される領域が小さいため、通電加熱される領域に存在するスラグの割合が減少し、加熱されるスラグ量が減少してしまい、図6に模式的に示したように、取鍋壁面近傍まで溶融スラグが行き渡らなかった。 Test no. Comparative Example No. 18 has a large D S /D and a small area to be electrically heated. Therefore, the proportion of slag existing in the electrically heated area is reduced, and the amount of slag to be heated is reduced. As schematically shown in , the molten slag did not reach the vicinity of the ladle wall.

試験No.19の比較例及び試験No.21の比較例は、第1ポーラスプラグからの不活性ガスの流量又は第2ポーラスプラグからの不活性ガスの流量が過度に小さかったため、溶融スラグを搬送する流動を形成できず、溶鋼面上に存在するスラグ全体を溶融できなかった。 Test no. 19 comparative examples and test no. In Comparative Example No. 21, the inert gas flow rate from the first porous plug or the inert gas flow rate from the second porous plug was too small, so a flow for conveying the molten slag could not be formed, and It was not possible to melt the entire slag present.

試験No.20の比較例及び試験No.22の比較例は、第1ポーラスプラグからの不活性ガスの流量又は第2ポーラスプラグからの不活性ガスの流量が過度に大きかったため、図9に模式的に示したように、攪拌ガス気泡が溶鋼表面で破泡して窒素が溶鋼に巻き込まれ、吸窒反応が抑制できなかった。 Test no. 20 comparative examples and test no. In Comparative Example No. 22, the flow rate of the inert gas from the first porous plug or the flow rate of the inert gas from the second porous plug was excessively large, so that the stirring gas bubbles were generated as schematically shown in FIG. Bubbles broke on the surface of the molten steel, nitrogen was caught in the molten steel, and the nitriding reaction could not be suppressed.

試験No.23及び試験No.24は、P/Pが0.61未満又は1.66超であるため、図10に模式的に示したように、溶鋼流の小さいポーラスプラグが配置された方にスラグが偏り、通電加熱される領域へのスラグの搬送が滞る傾向がみられ、未溶融スラグが存在してしまい、吸窒反応が抑制できなかった。 Test no. 23 and test no. In No. 24, since P A /P B is less than 0.61 or more than 1.66, as schematically shown in FIG. There was a tendency for the slag to be transported to the heated area to be delayed, and unmelted slag was present, making it impossible to suppress the absorption of nitrogen.

試験No.25及び試験No.26は、第1ポーラスプラグ又は第2ポーラスプラグが取鍋壁面近傍に配置されたため、不活性ガスの気泡が溶鋼内を浮上する際、気泡が取鍋壁面と接触して、気泡の浮上挙動が不安定になったために、溶鋼の流れも不安定になった結果、図11に模式的に示したように、取鍋壁面にて冷却された未溶融スラグを搬送してしまった。 Test no. 25 and test no. 26, since the first porous plug or the second porous plug is arranged near the ladle wall surface, when the inert gas bubbles float in the molten steel, the bubbles come into contact with the ladle wall surface, and the floating behavior of the bubbles is Due to the instability, the flow of molten steel also became unstable, and as a result, as schematically shown in FIG.

試験No.27の比較例は、電極外接円Cの中心O及び中心Aを通る直線OAと、中心O及び中心Bを通る直線OBと、のなす角θが小さくなるように第1ポーラスプラグ及び第2ポーラスプラグが設置された例である。第1ポーラスプラグと第2ポーラスプラグとが取鍋の同じ側(言い換えると、取鍋の、中心O、中心A及び中心Bを含む面を、中心Oをとおり、直線OAに垂直な直線で分割した際に、中心Aと中心Bが同じ側に存在するように)設置されたため、溶融スラグの搬送方向に偏りが生じ、5分の処理時間では、図12に模式的に示したように、溶融スラグに被覆されない領域が残存した。 Test no. Comparative Example No. 27 has the first porous plug and the second porous plug so that the angle ? It is an example in which a plug is installed. The first porous plug and the second porous plug are on the same side of the ladle (in other words, the plane of the ladle containing the center O, center A and center B is divided by a straight line passing through the center O and perpendicular to the straight line OA. Since the center A and the center B were placed on the same side when the center A and the center B were on the same side), there was a deviation in the conveying direction of the molten slag. A region remained uncovered by the molten slag.

試験No.28の比較例及び試験No.29の比較例は、通電加熱しなかったことで、スラグの溶融が進まず、スラグ塊が残存した。 Test no. 28 comparative examples and test no. In Comparative Example No. 29, slag melting did not progress and slag clumps remained because no electrical heating was performed.

なお、上記実施例は、取鍋内径Dsが2.8mとなる取鍋を用いて検討した結果である。この知見に基づけば、取鍋内径Dsが2.5~3.0mとなる取鍋を用いる場合であっても、本実施例と同様の傾向が得られるものと考えられる。 The above examples are the results of examination using a ladle with a ladle inner diameter Ds of 2.8 m. Based on this knowledge, even when using a ladle with an inner diameter Ds of 2.5 to 3.0 m, it is considered that the same tendency as in this example can be obtained.

また、取鍋内径Dsが4.7m(取鍋内径の拡大に伴い、溶鋼量は350トンに増加させて検討した。)においても、本実施例と同様の傾向が得られた。そのため、本発明は、少なくとも、取鍋内径Dsが2.5~4.7mの範囲では効果が得られるものと考えられる。 Also, when the inner diameter Ds of the ladle was 4.7 m (the amount of molten steel was increased to 350 tons as the inner diameter of the ladle was increased), the same tendency as in this example was obtained. Therefore, the present invention is considered to be effective at least when the inner diameter Ds of the ladle is in the range of 2.5 to 4.7 m.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs can conceive of various modifications or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. It is understood that these also naturally belong to the technical scope of the present invention.

1 取鍋精錬装置
10 取鍋
20、20A、20B ポーラスプラグ
30 溶鋼
40 スラグ層
50 電極
41、41A、41B、41C、41D 高温スラグ
42、42A、42B、42C、42D 低温スラグ
60 気泡
61、61A、61B、61C、61D、61E、61F 気泡上昇領域
C、C1、C2 電極外接円
1 ladle refining device 10 ladle 20, 20A, 20B porous plug 30 molten steel 40 slag layer 50 electrode 41, 41A, 41B, 41C, 41D high temperature slag 42, 42A, 42B, 42C, 42D low temperature slag 60 bubbles 61, 61A, 61B, 61C, 61D, 61E, 61F bubble rising area C, C1, C2 electrode circumscribed circle

Claims (2)

取鍋内の溶鋼の表面にスラグ層を形成し、電極を前記スラグ層に浸漬して通電し、前記取鍋の底部に配置されたガス吹込み用プラグから前記溶鋼にガスを吹き込む溶鋼の取鍋精錬方法において、
前記スラグ層に浸漬される前記電極の数量は、3本であり、
2本の前記ガス吹込み用プラグが前記取鍋の底部に配置され、
溶鋼表面における取鍋内径Ds[m]は2.5~4.7mであり、前記溶鋼の表面を前記取鍋の上方から見たときに、前記溶鋼表面での前記3本の電極の位置、又は、前記3本の電極の前記溶鋼表面への投影位置に外接し、かつ、直径が最小となる円である電極外接円の直径をD[m]としたときに、前記電極外接円の直径Dに対する前記取鍋内径Dの比D/Dが下記式(1)を満足し、
前記取鍋の内側底面を前記取鍋の上方から見たときに、
2本の前記ガス吹込み用プラグの中心のそれぞれは、前記取鍋の内側底面に投影された前記電極外接円の外側に位置し、
前記取鍋の内側底面に投影された前記電極外接円の中心を点Oとし、2本の前記ガス吹込み用プラグのうちの第1ガス吹込み用プラグの前記取鍋の内側底面における中心を点Aとし、2本の前記ガス吹込み用プラグのうちの第2ガス吹込み用プラグの前記取鍋の内側底面における中心を点Bとしたときに、点O及び点Aを通る直線OAと、点O及び点Bを通る直線OBのなす角θは、90度以上180度以下であり、
前記取鍋の内側底面の半径をRとしたとき、前記取鍋の内側底面において、2本の前記ガス吹込み用プラグそれぞれの中心と、前記取鍋の内壁面との距離は、0.1R以上であり、
前記溶鋼の表面における前記電極外接円の中心は、前記溶鋼の表面における取鍋の中心位置から0.1×Rまでの領域内に位置し、
前記第1ガス吹込み用プラグから前記溶鋼に吹き込まれるガスの流量Pは、0.3NL/min/t以上4.5NL/min/t以下であり、
前記第2ガス吹込み用プラグから前記溶鋼に吹き込まれるガスの流量Pは、0.3NL/min/t以上4.5NL/min/t以下であり、
流量Pに対する流量Pの比P/Pは、下記式(2)を満足する、溶鋼の取鍋精錬方法(但し、前記取鍋の底部内径が3968mm、電極の中心を通る円の直径が1300mm、である場合を除く)
1.8≦Ds/D≦3.5 式(1)
2.00/3.20≦P/P3.20/2.00 式(2)
A slag layer is formed on the surface of molten steel in a ladle, an electrode is immersed in the slag layer and energized, and gas is blown into the molten steel from a gas blowing plug placed at the bottom of the ladle. In the pot refining method,
The number of the electrodes immersed in the slag layer is three ,
two said gas injection plugs are placed at the bottom of said ladle,
The ladle inner diameter Ds [m] on the surface of the molten steel is 2.5 to 4.7 m, and when the surface of the molten steel is viewed from above the ladle, the three electrodes on the surface of the molten steel When the diameter of the electrode circumscribing circle, which is a circle that circumscribes the position or the projection position of the three electrodes onto the molten steel surface and has the smallest diameter, is D [m], the electrode circumscribes The ratio D S /D of the ladle inner diameter D s to the circle diameter D satisfies the following formula (1),
When the inner bottom surface of the ladle is viewed from above the ladle,
Each of the centers of the two gas injection plugs is located outside the circumscribed circle of the electrode projected on the inner bottom surface of the ladle,
Let the center of the electrode circumscribed circle projected on the inner bottom surface of the ladle be the point O, and the center of the first gas injection plug of the two gas injection plugs at the inner bottom surface of the ladle A straight line OA passing through points O and A when the center of the second gas blowing plug of the two gas blowing plugs on the inner bottom surface of the ladle is set to point B, and , the angle θ formed by the straight line OB passing through the point O and the point B is 90 degrees or more and 180 degrees or less,
When the radius of the inner bottom surface of the ladle is R, at the inner bottom surface of the ladle, the distance between the center of each of the two gas injection plugs and the inner wall surface of the ladle is 0.1R and
The center of the electrode circumscribed circle on the surface of the molten steel is located within a region of 0.1 × R from the center position of the ladle on the surface of the molten steel,
The flow rate PA of the gas blown into the molten steel from the first gas blowing plug is 0.3 NL/min/t or more and 4.5 NL/min/t or less,
The flow rate PB of the gas injected into the molten steel from the second gas injection plug is 0.3 NL/min/t or more and 4.5 NL/min/t or less,
The ratio P A /P B of the flow rate P A to the flow rate P B is a molten steel ladle refining method that satisfies the following formula (2) (however, the bottom inner diameter of the ladle is 3968 mm, and the circle passing through the center of the electrode except when the diameter is 1300 mm) .
1.8≦Ds/D≦3.5 Formula (1)
2.00/3.20 ≤ P A /P B3.20/2.00 Formula (2)
前記スラグ層の厚みは、100mm以上である、請求項1に記載の溶鋼の取鍋精錬方法。 The ladle refining method of molten steel according to claim 1, wherein the thickness of the slag layer is 100 mm or more.
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