JPH0417630A - 溶融金属の介在物除去方法 - 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〕 この発明は、溶融金属中にｄ、遊する介在物を除去する
溶融金属の介在物除去方法に関する。 〔従来の技術〕 溶融金属中に浮遊する介在物（例えば溶鋼中のアルミナ
系介在物）は、系外に除去されずに金属が凝固してしま
うと、製品品質欠陥の原因となるため、その低減・除去
方法が種々提案されている。 その中で比較的効率が良いとして多用されている方法に
、常圧下で浴面下から溶融金属中に不活性ガスをバブリ
ングすることで、ガス気泡に介在物をトラップさせ、浮
上後これを除去する方法がある（以下、従来法という）
。 どころが、高級斗４製造を目的とした場合、溶鋼中のト
ータル酸素量は１５ｐｐｍ以下に抑える必要があるが、
Ｊ−記の方法によってはこのような溶融金属の超清浄化
を達成し得ないという問題があり、新たな手段の開発が
望まれていた。 即ち、従来のガスバブリング法では、バブリング領域が
容轡底面のガス吹込み口から上方に摺り錦秋に広がる領
域だけであり、しかも吹込み方法の制約から容器全域か
らバブリングすることは難しいという問題があった。又
、バブリングによりできる気泡の大きさが大きいという
ことが原因となり、該気泡が浮上する際、溶融金属はそ
の周りを迂回するように流れ、その流れと一緒に微細介
在物もこの気泡を避けて移動するため、微細介在物は気
泡にトラップされにくいといった問題もある。 そのため本発明者等は、次のような提案を行なった（特
開平１−４７０５５５号）。その提案内容は、加圧状態
にした溶融金属を、それに可溶なガスでバブリングして
該溶融金属中にガスを溶解せしめ、その後急速に減圧し
て溶融金属中に微細ガス気泡を発生させ、溶融金属中に
浮遊する介在物をバブリングによるガス気泡及び減圧に
より発生した微細ガス気泡にトラップせしめて、浮上後
これを除去するというものである（以下、この方法を加
圧減圧法という）６ 溶融金属中の通常の介在物は最初のバブリングでトラッ
プされ浮上せしめられることになる。他方、このバブリ
ングは加圧した溶融金属に対して行なわれるため、バブ
リングガスが多量に溶融金属中に溶は込むことになる。 その後の急速な減圧で、溶融金属中に溶は込んでいたガ
スが微細なガス気泡となって溶融金属全域から発生する
。この時、微細な介在物は該ガス気泡にトラップされて
浮上する。 〔発明が解決しようとする問題点〕 このように溶融金属中の介在物を除去するには、優れた
方法であるが、溶湯内部からのガス生成、介在物を伴フ
た浮上分離除去のさらなる効率を高め、本法の特徴であ
る迅速脱酸効果を最大限に発揮するための条件はその時
点では見い出されていなかった。このような条件の１つ
として発明者らは浴容器形状の最適化がさらに有効であ
ることを見い出した。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、微細ガス気泡を生成させる目的で前記容器形
状の最適化から発展して更に真空にさらす溶湯の形状を
規定したものである。 すなわち、浴中から充分な量のガスを生成せしぬると共
に、浴中に分散する微細介在物のように、その生成気泡
も微細化し、且つ分散させることが、該微細介在物の除
去に有効であることから、その条件を満たす溶湯形状に
ついて最適化を図った。 一般に、介在物を核とする気泡発生の可能性は。 ｃｒｅｖｉｓ（割れ目）での気泡発生と同様に考えられ
る。 すなわち静止浴中での気泡の安定性については、一般に
均一核生成と同様に下式（１）に基づいて議論される。 Ｐｏ　＋　ｐｇｈ　＋−”≦ｐ　）＋２−−−−−−−
−−　（１）Ｐｏ：雰囲気圧力　　　　　　σ：　表面
張力Ｐ均：ガス分圧　　　　　　　ρ：　液体密度ｒ　
：生成する気泡半径　　　ｇ：　重力加速度ｈ　：気泡
の発生する深さ ２σ ｒを大きくして□を無視したとしても、生成気泡の安定
性は、浴深とＰ　Ｎ２で整理される。浴深の大きいとこ
ろでも気泡が安定であるためには、大きなＰ）１２が必
要であり、同じＰ８□の場合には、浴深が小さいほど、
気泡が安定である。言い換えれば、適当な浴深を選べば
、浴中全域で生成気泡が安定な条件に制御できることが
わかる。 予め可溶ガスを溶解せしめた取鍋内の溶融金属をそのま
ま表面を真空減圧して脱ガス処理する方法としては、取
鍋内の溶融金属表面をそのまま減圧して脱ガスする方法
と、取鍋内の溶融金属の一部を別の槽に取り出してから
、該槽内を真空にし、かつ、元に残った取鍋内の溶融金
属と循環環流せしめることで、全体の溶湯を脱ガスする
方法とがある。例えば、前者には、ＶＡＤで代表される
取鍋脱ガス法があり、後者には、ＲＨ，ＤＨで代表され
る環流脱ガス法がある。 すなわち、取鍋脱ガス法においては、溶融金属を収納し
ている容器である取鍋の受湯部形状をま真空にして、Ｐ
Ｏを無視できるような状態とし、た環流脱ガス法におい
ては、溶融金属を取り出１゜受ける真空槽の溶湯受湯部
分の形状を最適化し。 該受湯部で真空ｔ：さらされたことＬこより、予め溶解
されている可溶ガスがガスＩＡ、泡となって生成する部
分につき７これを該受湯部浴中全域にわたるようにする
。それにより、該受湯部でのガス気泡による介在物の除
去効率は向上し、さら１・こ迅速に脱酸が完了できるよ
うになる。 なお、受湯部形状を最適化する指標としては。 受湯部分の浴面の表面積Ａ（、−ｆｆｌ）と浴体積ｖ（
ｙ）の比Ａ／Ｖをとると良く整理される。そして、この
比はあまり高くとると受湯部耐火物使用量が膨大となり
、さらに、受湯時の熱ロスも大きくなり、不利となるの
で、ｍ湯量に応じて制限され、その上限は１０３ＷＴと
した（Ｗ：真空にさらされる部分の溶融金属の重量）、
又この比の下限を決定するに当り、次の様な実験から十
の結果を得たので、以下実施例どして説明する。 〔実施例〕 まず転炉で溶製した溶＠　５０ｔｏｎに、該炉底部から
Ｎ２ガスを３００ＯＮＩ２　／ｍｉｎで４分間吹込んだ
。その徐これをＶＡＤ設備内に移し、更に０゜５ｔｏｒ
ｒまで減圧した。そしてＮ２の微細ガス気泡が発生汗。 上する１５分間の放置時間中、Ａｒガスを８ＯＮＱ　／
＋ｍｉｎで吹込み続けた。 下表は上記の処理と通常のＶＡＤ数帽による取鍋浴面脱
ガス法を同種の溶鍛に対して実施した時の取鍋形状（取
鍋の径り及び取鍋受湯深さＨ）と真空に保たれる部分の
溶融金属の体積に対する真空にさらされる浴面の表面積
の比Ａ／Ｖとを示している。 又図面は上記２例の揚台の溶鋼中のＴ・

〔０〕の変化を
示すグラフ図である。同図によれば本発明例の方がＴ・
（０）を４ｐｐｍまで低減することができ。 取鍋浴面脱ガス法による従来例に比べ、脱酸効果が高い
ことがわかる。又、Ｔ・

〔０〕を２０ｐｐｍから６ｐｐ
ｍまで低減させるのに要する処理時間は、本発明例の方
が６分と従来例に比ベロ分速く、その除去効率の向上は
顕著なものとなった。 尚１本実施例では、溶鋼中の［Ｈ］についてもその減少
が著しいが２これは溶鋼中から生成する微細ガス気泡に
よる界面撹乱により脱Ｈ速度の向上が増大したものど思
われる。従って超清浄溶湯が従来より短時間のうちに得
られた。 ［発明の効果〕 以上詳述したように、本発明法によれば、取鍋浴面脱ガ
ス法による溶融金属の介在物除去効率を著しく高めるこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明法とＶＡＤ設＠を用いた従来の取鍋浴面
脱ガス法を実施した際の取鍋形状と溶鋼中のｌ゛・〔０
〕の変化を示すグラフ図である。 処理時間１分〕

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　可溶なガスを溶解せしめた取鍋内の溶融金属をそのま
   ま或いはそこから取り出された一部分の溶湯の浴面側を
   減圧して真空に保ち、該溶融金属の脱ガスを行なうと共
   にこの溶融金属中から溶解ガスを、微細ガス気泡として
   発生、浮上せしめて介在物の除去を図る溶融金属の介在
   物除去方法において、真空に保たれる部分の溶融金属体
   積に対する真空にさらされる浴面の表面積の割合を次式
   の範囲内に保つようにすることを特徴とする溶融金属の
   介在物除去方法。 １０＾３Ｗ＾４＾／＾５≧Ａ／Ｖ≧０．００３／Ｐ＿Ｎ
   ＿２Ｗ：真空にさらされる部分の溶融金属の重量ｋｇＶ
   ：〃〃の体積ｃｍ＾３ Ａ：〃浴面の表面積ｃｍ＾２ Ｐ＿Ｎ＿２：溶融金属中の〔Ｎ〕と平衡するＮ＿２ガス
   分圧ａｔｍ（Ｐ＿Ｎ＿２＝Ｋ′・〔Ｎ〕＾２）