JPH0372015A - 溶融金属の精錬方法 - Google Patents

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） 本発明は、取鍋等の精錬用容器内において、溶融金属の
脱りん、脱硫、脱ガスをより効率よ〈実施できる精錬方
法に関するものである。

（従来の技術） 溶融金属の精錬に際し、脱りん、脱硫、脱ガスの速度を
向上させるための手段としては、大きく攪拌することが
有効であるため、従来からガス攪拌やインペラー攪拌等
が採用されていた。

しかし、ガス攪拌において攪拌力を増強するにはガス流
量の増加や真空系の設置が必要である。

また、ガス攪拌は場面の揺動が激しいため、フリーボー
ドを高くする必要があるが、フリーボードを高くしても
スプラッシュのために地金の付着が著しいなどの問題が
あり、必然的に攪拌力の大きさに制限がある。

また、インペラー攪拌では、ガスの吹込みは不要である
が、耐火物製のインペラーを高温の溶融金属中に挿入し
て高速で回転するため耐久性に問題があり、インペラー
の頻繁な交換が必要であった。そのため、比較的低温（
１３００〜１５００“Ｃ）の溶融合層では適用例がある
ものの、１５５０″Ｃ以上の溶融金属では適用できない
。

そこで、これらの問題を克服するための手段として電磁
攪拌を利用するものが提案されている。

その第１は、例えば特開昭５８−３４１２５号公報に開
示されているように、容器底部に移動磁界装置を設置す
ると共に、該部分にガス体又はガスと精錬剤の混合物を
供給し、移動磁界の溶鉄流動力によってガス気泡を微細
化して分散させることによる精錬（脱ガス、脱介在物、
脱硫、脱りん）効果を狙ったものである。

また第２は、特開昭５３−１０２２１２号公報、同６２
−１２７４１７号公報、同６２−２３５４１６号公報、
同６２−２３８３２１号公報、同６２−２８７０１１号
公報、同６３−４５３１６号公報等に開示されているよ
うに、容器外周に回転磁界装置を設置し、容器内の熔融
金属を回転させて攪拌混合を行うものである。

この攪拌方法では溶融金属は剛体運動をしており、介在
物の凝集等については良好である。また、スラグメタル
の混合を促進する場合は、邪魔板や邪魔棒を溶融金属内
に設置してスラグの巻込みを強制的に引き起こさせるこ
とにより極めて良好な反応速度が得られる。

（発明が解決しようとする課Ｂ） しかしながら、前記した電磁攪拌を利用するものは次の
ような問題がある。

■　容器底部に移動磁界を印加する方法一般に工業的に
用いられる容器は、溶融金属が非常に高温であるという
理由から、鉄製容器の内側に耐火煉瓦を張った状態で用
いられる。

特に容器の底部は、溶融金属の流出を防ぐ必要があるた
めに厚みを大きく（通常３０ｃｍ以上）とり、しかも鉄
皮があるために移動磁界の磁束を容器内の溶融金属まで
到達させるためには移動磁界の周波数を１〜５　Ｈｚと
小さくする必要がある。移動磁界の電磁力によって攪拌
される溶融金属の流速は、移動磁界の周波数と磁極の極
間距離に比例するため、前記したように周波数を低下さ
せた場合、磁束の移動と溶融金属の移動との間のすべり
を考慮すると、溶融金属の流速を０．８ｒａ／ｓｅｃ以
上とすることは極めて困難である。

また、容器底部に移動磁界を印加する場合、電磁力によ
る回転連動が容器間の溶融金属の上部に伝達するまでの
時間が著しく長くなり、処理時間の延長につながる。

更に、容器底部へ移動磁界を設ける場合は、磁界の印加
面積及び印加半径が大きくとれないため回転力のトルク
が十分に得られないという問題がある。

■　容器外周に回転磁界印加装置を設置する方法この方
法によってスラグメタルの攪拌を促進し、溶融金属の脱
硫・脱りんを高効率に行うためには、先に挙げた一連の
発明から判るように邪魔板・邪魔棒が必要であり、これ
らの邪魔部材は反応性の高い脱硫又は脱りんフラックス
と激しく衝突するために著しく高い溶損速度を示す。

また、容器の内壁耐火物も高速で移動するフラックスと
長時間接触するため、非常に速く溶損し、取鍋補修時間
の増加や、取鍋の保有数増加などの問題が生しる。

本発明は上記した従来の問題点を解決するためになされ
たものであり、従来にない強攪拌力を有効に溶融金属に
印加することにより、溶融金属の脱りん・脱硫・脱ガス
を短時間に行なえる方法を提供することを目的としてい
る。

（課題を解決するための手段） 本発明者は、先ず溶融金属の流速立上がり時間ｔｏを調
査すべく、取鍋内に回転磁界を印加後の溶融金属表面の
流速が定常値になるまでの立上がり時間ｔｏを測定した
ところ、底部へ電磁力を印加した場合は、外周へ印加し
た場合よりも１０倍以上の時間がかかり、処理時間の点
から不適当であることがわかった。

これは、底部への電磁力印加が溶融金属のごく一部にし
か作用しないため、底部の回転力が上部へ伝達するのに
時間がかかるためである。

次に溶融金属の脱硫速度を調査すべく、回転磁界印加中
の取鍋的溶融金属の流速が定常になった後に、上方から
脱硫フラックス１０ｋｇ／ＴＯＮ（８０％Ｃａｂ、２０
％ｃａｐｚ）を投入し、脱硫速度を測定した。

脱硫速度は、底部へ電磁力を印加する方法が邪魔板なし
で外周へ電磁力を印加する方法の２０倍、邪魔板ありで
外周へ電磁力を印加する方法の２倍の値を得た。邪魔板
ありの場合の外周への電磁力印加は脱硫速度が大きくな
ると底部への電磁力印加の方が優れているという結果が
得られた。これは底部へ電磁力を印加した場合には、第
５図に示すようにスラグＳが取鍋１の中央へ集められ、
さらに中心に集中した渦によって溶融金属４中の全体へ
分散しているためと考えられる。

これに対し、外周への電磁力印加は邪魔板６をつけてス
ラグＳを分散させても、溶融金属４の流れが剛体運動で
あるため、第６図に示すように分散したスラグＳが溶融
金属の上部にしか分散しないため脱硫速度が劣ったと考
えられる。

なお、このことは脱ガスについても同様で、スラグの代
わりに気泡が巻込まれる。

本発明は上記した調査の結果得られた知見に基ついてな
されたものであり、その第１は、精錬用容器内の溶融金
属に該容器の外側面から回転磁界を印加し、溶融金属を
攪拌することによって精錬する電磁攪拌による精錬方法
において、容器の外側面から容器内の溶融金属に印加す
る電磁力又は磁界の移動方向を、容器の上部側に対して
下部側を反対方向とすると共に、更に溶融金属に精錬剤
を供給することを要旨とするものである。

また第２の本発明は、前記第１の本発明方法において、
溶融金属の全体又は一部を減圧状態となすことを要旨と
するものである。

更に第３の本発明は前記第１又は第２の本発明方法にお
いて、電磁攪拌に加えてガス攪拌を併用することを要旨
とするものである。

本発明において容器の外周に設けた電磁力印加装置によ
って印加する電磁力の移動方向を上部側に対して下部側
を反対とするのは、上部の回転磁界で生成した集中渦に
たまったスラグ又はガスを上部と反対方向の下部の回転
磁界によって強力に分散できるからである。

（実　施　例） 以下本発明方法を添付図面に示す実施例に基づいて説明
する。

そのＩ） 第１図は取鍋ｌの外周部に、その上下方向に２分割した
回転移動磁界印加装置（以下「印加装置」と略す）２１
及び２□を設置した例を示したものであり、これら上下
の印加装置２Ｉ及び２□からの回転移動磁界が反対の方
向となるように印加した。

この状態下において下記の条件で脱硫処理をしたところ
第２図に示すように底部から攪拌した時の２倍、外周か
ら同一方向で攪拌したときの４倍の脱硫速度を得た。

〔脱　硫　条　件〕

取　　　　鍋：　２５０ＴＯＮ 電磁場電磁カニ　３００ｋｗ　ｘ　２ 溶鋼温度：　１６２０°Ｃ フランクス：８０％Ｃａｂ、　２０％ＣａＦｇ　　１０
ｋｇ／ＴＯＮその２） その１）と同し印加装置２１及び２□を設置した２５０
ＴＯＮ取鍋１を第３図に示すように減圧可能なチェンバ
ー３に導入後Ｉ　Ｔｏｒｒまで減圧した。

そしてその後、３００に−の電力を２つの印加装置２１
及び２□に印加して１０〜２０分間脱炭処理を行った。

更に脱炭処理中に、取鍋１内の溶鋼４にＡｒガスのバブ
リング（２Ｎ　ｍ　”／ｗｉｎ）を追加して実施した。

なお第３図中、５はランスを示す。

これらの場合について夫々サンプリングにより脱ガス速
度定数を求めた結果を第４図に示す。

この第４図よりわかるように、ガス攪拌を併用すること
により７分間の処理にて炭素濃度２０ｐｐｍの極低炭素
鋼を溶製できた。

（発明の効果） 以上説明したように本発明方法により、溶融金属の脱り
ん、脱硫、脱ガスの処理効率を著しく高めることが可能
となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法に使用する回転移動磁界印別装置を
用いて処理中の場面形状の説明図、第２図は処理中の硫
黄濃度の移動を示す図、第３図は第２及び第３の本発明
方法の説明図、第４図は処理中の炭素濃度の時間的変化
を示す図、第５図は底部に電磁力を印加させたときのス
ラグの分散挙動を示す図、第６図は外周部に電磁力を印
加させたときの第５図と同様の図である。 １は取鍋、２Ｉ及び２□は回転移動磁界印加装置、３は
チェンバー、４は溶鋼、５はランス。 第５ ６８−

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）精錬用容器内の溶融金属に該容器の外側面から回
   転磁界を印加し、溶融金属を攪拌することによって精錬
   する電磁攪拌による精錬方法において、容器の外側面か
   ら容器内の溶融金属に印加する電磁力又は磁界の移動方
   向を、容器の上部側に対して下部側を反対方向とすると
   共に、更に溶融金属に精錬剤を供給することを特徴とす
   る溶融金属の精錬方法。
2. （２）請求項１記載の精錬方法において、溶融金属の全
   体又は一部を減圧状態となすことを特徴とする溶融金属
   の精錬方法。
3. （３）請求項１又は２記載の精錬方法において、電磁攪
   拌に加えてガス攪拌を併用することを特徴とする溶融金
   属の精錬方法。