JPH0254714A

JPH0254714A - Ｒｈ真空精錬における酸素付加方法

Info

Publication number: JPH0254714A
Application number: JP20715888A
Authority: JP
Inventors: Shohei Korogi; 興梠　昌平; Yoshiyasu Shirota; 城田　良康
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1988-08-19
Filing date: 1988-08-19
Publication date: 1990-02-23

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、ＲＨ真空精錬において、脱炭反応の促進、
昇熱などのために酸素を真空槽内に吹き込む方法に関す
る。

（従来の技術）鋼の脱ガスおよび二次精錬の主要な方法として、ＲＨ真
空精錬法は既に広く普及し、その複機化化が進められて
いる。ＲＨ法の主たる機能は下記の（１）〜（１ｖ）で
ある。

（ｉ）真空中で溶鋼を処理することにより、脱炭、脱水
素、脱酸等の脱ガス反応を行わせる。

（ｉｉ　）脱炭については、鋼中酸素だけでは脱炭に不
足な場合は、酸素を供給しながら真空中で脱炭する（Ｒ
Ｈ−ＯＢ法）。

（ｉｉｉ　）　ＡＩ、　Ｓｔ等を溶鋼に添加し、酸素を
供給して溶鋼の昇熱を行う。

（ｉｖ）ＲＨ真空槽内に、脱燐剤、脱硫剤等を添加して
脱燐、脱硫を行う　（ＲＨ−ＲＨ法）。

当初、ＲＨ法は（ｉ）だけを目的とする単機能ＲＨとし
て普及したが、最近では（ｉ）を基本とし、（ｉｉ）〜
（ｉｖ　）の機能のひとつ以上を兼ね備えた、いわゆる
複機能ＲＨになりつつある。

複機能ＲＨでは、酸素、および場合によってフラックス
（脱燐剤、脱硫剤等）の真空槽内への供給が必要である
。そして、その供給方法としては下記、（ａ）と（ｂ）
の方法が知られている（例えば、「鉄と鋼」第７３年（
１９８７）第１６号、１１〜１２頁参照）。

（ａ）ＲＨ同真空槽内固定式〇ランスを設置する方法。

この方法は、第１図（イ）に示すように、ＲＨ真空槽１
の槽壁に設けた固定ノズル２を通して酸素を槽内の溶鋼
面の上部から吹付ける上吹法と、第１図（ロ）に示すよ
うに、溶鋼面より下部の槽壁に設けた固定ノズル３から
浴面下に酸素を吹き込むディンプ法が知られている。

（ｂ）ＲＨ浸漬管の下方に、酸素または／およびフラッ
クスを吹こむためのランスを装入する方法。

この方法は、第１図（ハ）に示すように、溶鋼還流用の
上昇管４の下方に＾ｒ冷却の浸漬ランス５を挿入して、
酸素、および必要に応じてフラックスを吹き込むもので
ある。

これら従来の酸素供給法には、それぞれ下記のような問
題点がある。

まず、前記（ａ）のＲＨ同真空槽内固定式のランスを設
置する方法では、酸素を吹き込まない場合でもランスの
溶損、閉塞を防止する必要から冷却用ガスを流しておく
必要があった。ところが、この冷却用ガスが真空槽内に
放出されるため、排気系の負担が増大し、ＲＨ本来の機
能である脱ガスを行わせる際に早期に高真空化できず、
脱ガス反応速度が低下するという問題点がある。

一方、（ｂ）のＲＨ浸漬管の下方にランスを装入する方
法では、脱ガス反応時には、酸素供給用ランスを撤去で
きるため真空槽内に不要な冷却用ガスを導入してしまう
ことはないが、ランスは溶鋼中に浸漬されるためランス
の消耗が激しく、その補修、取り替えのコストが高くな
り、結局、ＲＨ処理コストが増大する。また、浸漬管下
方に、ランスを装入するスペースが必要であるため、処
理する溶鋼量が少ない場合には、ランスが装入できず、
ＲＨの特徴である小ロフト処理能力が損なわれる。

（発明が解決しようとする課題）本発明の課題は、ＲＨ真空精錬における真空槽内への酸
素付加の新しい方法を提供することにあり、直接的な目
的は、従来の酸素付加法の前記の問題点を解決し、ＲＨ
本来の機能である脱ガス機能を低下させることな（、し
かも、大きなコストの増加なしに、真空槽内に酸素を付
加する方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段）本発明の要旨は１．ｒＲＨ真空槽の上部から同真空槽内
に昇降可能なランスを挿入し、そのランスから真空槽内
の溶鋼面に酸素を吹きつけることを特徴とするＲＨ真空
精錬における酸素付加方法ｊにある。

第２図は、上記本発明の酸素付加方法を説明するための
、ＲＨ装置の概略断面図である。同図に示すように、真
空槽１の上部からランス６が昇降可能に挿入されている
。このランスは、例えば、ステンレス鋼に耐火物をコー
ティングした非冷却ランスでもよく、また製鋼用の上吹
き酸素ランスのような銅製の水冷ランスでもよい、この
ランスは、溶鋼への酸素供給が必要な時に、適当な高さ
まで下降させて鋼浴面へ酸素を吹きつけるのであランス
はストレートノズルランスであってもよいが、後述の理
由でラバールノズルランスが望ましい。また、ランスを
通して酸素だけでなくＡｒと脱硫剤、Ａｒ若しくは酸素
と脱燐剤と言うように酸素以外のガスやフラックスも供
給することができ、その場合は、酸素用と共用の流路ま
たは酸素用と他のガスおよびフラックス用の複数の流路
をもつ多孔ノズルランスとする。

真空槽へのランスの挿入は、第２図の６のように槽の頂
部（天井）から行ってもよく、また、同図に６°として
点線で示すように槽壁上部から斜めに挿入してもよい、
いずれにしても槽内を真空に保つ必要上、ランス挿入部
分のシールは重要であるが、そのためにはＶＯＤ炉等に
採用されている周知のシール機構が採用できる。また、
ランスの昇降機構も転炉操業で用いられているようなも
のでよい。

（作用）第３図は、ＲＨ真空精錬における脱炭処理時の排ガス量
の調査結果である。

使用した装置は、第１図（イ）に示した酸素吹き込み用
の固定ノズルを存するＲＨ装置であり、調査の基礎条件
は次のとおりである。

（＋）処理対象鋼：　　［Ｃ）　＜３０ｐｐｍの極低炭
素鋼、１８Ｐ。

（２）環流Ａｒ　：　２　Ｎｍ’／＋ｌ１ｎ（３）酸素
吹込みは行わず羽口冷却用Ａｒ（１６Ｐｍ’／ｎ＋ｉｎ
）のみ使用（４）空気リーク量：３５０〜４５０　ｋｇ／ｈ（図中
には４００　ｋｇ／ｈで表示）第３図には、溶鋼中の炭素含有量〔Ｃ］と、槽内のガス
量との関係を示した。図示のとおり、極低炭素鋼を溶製
するために高真空度が必要な領域である（Ｃ）　＜　０
．０３％の領域では、酸素吹込み用のノズルを冷却する
ためのＡｒ（上記（３）のＡｒ）が排ガスの大半を占め
ており、高真空化を阻害している。（なお、第３図の右
側縦軸が、排ガス量に対応する真空度である。）第３図の結果から、固定ノズルを無くし、その冷却のた
めの計吹込みを無くすれば、特に低炭素域での高真空化
が可能となる。本発明の方法では、ランスは水冷のもの
を使用でき、また非水冷のランスでも場面から離して使
用できるから、上記の冷却用ガスは全く必要としない。

即ち、ＲＨ真空槽上部より挿入した昇降可能なランスを
用いれば、酸素供給が不用な場合には、ランスを真空槽
内から撤去するか、真空槽内で発生ずるスプラッシュに
よるノズル閉塞の心配のない位置まで上昇退避させるこ
とができる。

更に、ラバールノズルのランスを使用すれば、ストレー
トノズルのランスよりも一層高い位置から吹き込みを行
っても所定のジェント動圧が得られるから、ランスと場
面間の距離を大きくすることができるため、ＲＨ真空槽
内で発生するスプラッシュによるランスの地金付きを避
けることができる。なお、ラバールノズルは単孔および
複孔（例えば３孔、４孔等）いずれでもよく、設備の容
量、処理溶鋼量、処理条件などに応して選択すればよい
。

以下、本発明の実施例と比較試験例とを掲げて本発明の
効果を具体的に説明する。

〔試験の基礎条件〕

浸漬管径：　４５０ｍｍ、還流Ａｒ　：　２Ｎｎ＋３／
ｍｉｎ、ＯＲＨ脱ガス装置を使用して製品規格ＣＣ）　
＜３０ｐｐｍ　（ＲＨ処理最終時目標［Ｃ）　＝１５ｐ
ｐｍ　）の極低炭素鋼を溶製した。処理量は２００ト、
／ｃｈ、で、転炉を１６５０±１０’Ｃで出鋼し、ＲＨ
処理開始温度は１６２０±５°Ｃとした。処理中の酸素
の供給流量は、全て２０００　Ｎｍ’／ｈｒ、に統一し
た。

（実施例）第２図に示したように、真空層上部から水冷ラバールノ
ズルを挿入し、第４図（イ）に示す工程で処理した。即
ち、当初１８分はＡｒ還流だけで脱炭を行い、溶鋼温度
が１５９０°Ｃになったところで昇温用のＡｆを投入し
、ランスを所定位置まで下ろして酸素の吹き込みを開始
した。酸素吹き込みを３分間行い、以後酸素を止めて成
分調整と還流処理を行った。酸素吹き込み時以外は、ラ
ンスはスプラッシュの影響を受けない位置まで上昇させ
た。

この例では、後記の比較例におけるようなランス冷却用
ガスを使用しないので、所定の真空度に到達する時間が
短く、当初の脱炭時間がわずか１８分と短い。従って、
全処理時間も２８分と、高能率の処理になっている。

（比較例１）第１図（イ）に示した固定ノズルから酸素を吹き込む方
式を試験した。第４図（ロ）がその工程図である。この
場合、ノズル詰まりを防ぐためノズル外周から全工程中
１０８ｍ３／ｍｉｎ、のＡｒを吹き込んだ。そのため到
達真空度が低く、脱炭工程に２７分を要し、全処理時間
は３８分になった。

（比較例２）第１図（ロ）に示した溶鋼中への酸素吹き込み方式を試
験した。この場合はノズル溶損防止のために冷却用Ａｒ
は比較例１よりもなお多量の、１６Ｐｍ’／ｓｉｎ、を
全工程中吹き込む必要があった。そのため、到達真空度
も一層低く、脱炭に長時間を要した。更に、脱炭工程で
の溶鋼温度の低下も大きくなり、次の昇温にも時間を要
し、結局、全処理時間は４９分に及んだ。

第５図（ａ）および（ｂ）は、それぞれ上記各側におけ
る工程の進行に伴う真空度の変化と（Ｃ）の変化とをグ
ラフにした・ものである０本発明の実施例では、短時間
に高真空度が得られ、２０分程度で目標（ＣＮ５ｐｐ−
に達している。これらの試験結果から、本発明方法はＲ
Ｈ処理の高能率化に大きな効果があることが分かる。

次に、前記実施例の条件で、ランスの種類だけを変えた
試験を行い、ランスへの地金付着状況を調べた。

使用したランスの仕様と酸素吹き込み時、およびそれ以
外のランス退避（上昇）時のランスと場面間の距離を次
表に示す、なお、非水冷ランスというのは、二重管ラン
スで先端部１．０　＋ａｍのみ耐火物をコーティングし
たランスであり、酸素付加のときだけ内管に酸素、外管
にＡｒを流すものである。

（以下、余白）第６図に各ランスの地金付指数を示した。なお、地金付
指数は、銅製ストレートノズル水冷ランスでの酸素付加
時１分光たりの地金付１（ｋｇ）を１として、他のラン
ス使用時（酸素付加時）の１背当たりの地金付！（ｋｇ
）で表す。

ラバールノズルランスは、場面からの距離をストレート
ノズルランスよりも大きくして酸素吹き込みを行うこと
ができるため、ランスへの地金付きは大幅に低減する。

また、単孔ラバールランスと３孔ラバールランスでは、
３孔ラバールランスの方が地金付がわずかに減少してい
る。単孔と３孔の選択は、ＲＨ槽への酸素シェアドの当
たり方等を総合的に見て決定すべきである。

（発明の効果）本発明の方法によれば、ＲＨ脱ガス装置の真空槽内に、
真空度を低下させる余分のガスを入れる必要がないため
、実施例に示したように処理の効率が著しく高まる。水
冷ランスは、耐火物製浸漬ランスより高価であるが、本
発明の方法によれば地金付等による損傷は殆どなく、消
耗品である浸漬ランスを用いる場合に較べてランニング
コストはかえって大幅に下がる０本発明は昇熱と脱ガス
などを行う複機能ＲＨの操業において実益が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ＲＨ処理における酸素付加の従来例を説明す
る略式断面図、第２図は、本発明の酸素付加方法を説明する略式断面図
、第３図は、ＲＨ真空槽内のガス量の変化と真空度の変化
を示すグラフ、第４図は、本発明の実施例および比較試験例のＲＨ脱ガ
ス処理工程図、第５図は、同じく真空度とＣＣ）の変化を示すグラフ、第６図は、本発明方法で使用するランスの種類ごとの地
金付着状況を示す図、である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ＲＨ真空槽の上部から同真空槽内に昇降可能なラ
ンスを挿入し、そのランスから真空槽内の溶鋼面に酸素
を吹きつけることを特徴とするＲＨ真空精錬における酸
素付加方法。
（２）昇降可能なランスとして水冷ランスを用いる特許
請求の範囲第１項記載の酸素付加方法。
（３）昇降可能なランスとしてラバールノズルランスを
用いる特許請求の範囲第１項または第２項記載の酸素付
加方法。