JPH05214430A - 溶鋼の真空精錬方法 - Google Patents

溶鋼の真空精錬方法

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JPH05214430A
JPH05214430A JP3840792A JP3840792A JPH05214430A JP H05214430 A JPH05214430 A JP H05214430A JP 3840792 A JP3840792 A JP 3840792A JP 3840792 A JP3840792 A JP 3840792A JP H05214430 A JPH05214430 A JP H05214430A
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JP
Japan
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molten steel
gas
vacuum
refining
bubble
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JP3840792A
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Inventor
Kenichiro Miyamoto
健一郎 宮本
Shinya Kitamura
信也 北村
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、極低炭素領域まで脱炭速度を低下
させることなく精錬が可能となる極低炭素鋼の効率的な
精錬方法を提供する。 【構成】 転炉、電気炉などの精錬炉より出鋼された取
鍋内溶鋼に大径の直胴形状の容器を浸漬するとともに該
直胴浸漬槽内を減圧し、鋼浴の底部からガス体を供給し
ガス体による気泡活性面の形成とガスリフトによる溶鋼
循環機能を併用する溶鋼の精錬方法において、浸漬槽内
真空面からガス体吹き込み位置までの深さH(m)、ガ
ス吹き込み位置の浸漬槽内真空面への投影点から浸漬管
壁面までの最短距離a(m)、最長距離b(m)をH/
aを3〜8、b/aを1.2〜2とすることにより、溶
鋼中炭素濃度を6ppm以下といった値まで低下させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、極低炭素領域まで脱炭
速度を低下させることなく精錬が可能となる極低炭素鋼
の効率的な精錬方法に関する。
【0002】
【従来の技術】極低炭素鋼の減圧脱炭方法としては、R
H、DHが広く用いられている。しかし、炭素濃度を2
0ppm以下に低下させる場合には脱炭速度が停滞し、
長時間を要するという問題があった。これを解決するた
めには、通常RHにおける環流用Arガス流量の増加や
浸漬管径の拡大、あるいはDHにおける槽昇降速度の増
加等による溶鋼還流速度の増大といった方法がとられて
いる。しかしながら、これらの方法のうち、環流用Ar
ガス流量の増加は耐火物の寿命の低下を招くため限界が
あり、浸漬管径の増大は寸法制約上の限界があり、槽昇
降速度の増加も溶鋼の追従性からの限界がある。
【0003】また、材料とプロセス、第3巻(199
0)p.168においてはRHにおける槽内へのArガ
ス吹き込みによる反応界面積の増大方法が提示されてい
るが、極低炭素濃度域において効果を得るためには50
Nl/(ton・min)以上という大量のガス吹き込
みが必要であり、槽内で激しいスプラッシュを発生させ
るため、操業性を著しく損ねるという問題がある。さら
に、特開昭57−200514号公報によれば、RHに
おいて環流用のガスを取鍋の底部より吹き込む方法が示
されているが、極低炭素濃度領域で効果を出すために大
量のガスを導入した場合には浸漬管耐火物下端部に気泡
が衝突するため耐火物損耗が激しいという問題を有して
いる。
【0004】これに対して、特開昭53−67605号
公報には、円筒形の管を浸漬し管内を減圧する減圧精錬
炉が提示されているが、この方法では処理中に管内溶鋼
と管外溶鋼とを混合させることを目的として、複数回、
減圧/復圧を繰り返すため、溶鋼反応表面積が高真空下
にさらされる時間が短く、極低炭素鋼の溶製の場合には
長時間を要するという問題がある。一方、特開昭51−
55717号公報においては、円筒形の管を浸漬し管内
を減圧した上で取鍋底部のポーラスれんがよりArガス
を吹き込む減圧精錬炉が提示されている。しかし、これ
らで示されているような、円筒形の浸漬管に溶鋼を吸い
上げ、取鍋底部に設けたガス吹き込み孔から不活性ガス
を導入する方式のみでは、安定して極低炭素領域まで脱
炭できないため実用化には至っていなく、また、この方
法のみでは、処理中のスプラッシュ発生も安定して抑制
できず、また、転炉スラグを巻き込むため、高清浄度鋼
の安定した溶製も難しいという問題がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】以上で示したように、
材料とプロセス、第3巻(1990)p.168に示さ
れた方法の場合には、激しいスプラッシュを生じるとい
う問題点があり、また、特開昭57−200514号公
報に示された方法には耐火物損耗が激しいという問題点
を有していた。さらに、特開昭53−67605号公報
に示された方法では、処理中に減圧/復圧を繰り返すた
めに溶鋼反応表面積が高真空下にさらされる時間が短
く、極低炭素鋼溶製の場合には長時間を要するという問
題があつた。さらに、特開昭53−67605号公報や
特開昭51−55717号公報に示された方法で、溶鋼
の環流改善を積極的に図っても、安定して極低炭素領域
まで脱炭することができない上に、処理中のスプラッシ
ュ発生も安定して抑制できず、また、高清浄度鋼の安定
した溶製も難しいという問題があった。
【0006】従って、本発明の目的とするところは、激
しいスプラッシュの発生、耐火物損耗、清浄度の低下と
いう問題を起こすことなく、しかも、短時間処理で極低
炭素領域まで脱炭速度を低下させずに効率的な精錬を可
能とすることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、先に述べ
た従来技術である、円筒形の浸漬槽に溶鋼を吸い上げ、
取鍋底部に設けたガス吹き込み孔から不活性ガスを導入
する方法に基づいて、種々の条件を変化させた試験を実
施したが、安定した極低炭素領域までの脱炭を行うこと
ができなかった。そこで、さらに研究を続行したとこ
ろ、減圧下での脱炭を促進するための基本的な要因は、
従来提唱されていた溶鋼の環流速度や、吹き込まれた不
活性ガスの滞留時間ではなく、気泡活性面であるという
新しい知見を得た。本発明はこの知見に基づきなされた
ものである。
【0008】その要旨とするところは、転炉、電気炉な
どの精錬炉より出鋼された取鍋内溶鋼に大径の直胴形状
の容器を浸漬するとともに該直胴浸漬槽内を減圧し、鋼
浴の底部からガス体を供給しガス体による気泡活性面の
形成とガスリフトによる溶鋼循環機能を併用する溶鋼の
精錬方法において、浸漬槽内真空面からガス体吹き込み
位置までの深さH(m)、ガス吹き込み位置の浸漬槽内
真空面への投影点から浸漬管壁面までの最短距離a
(m)、最長距離b(m)をH/aを3〜8、b/aを
1.2〜2とし、且つ真空槽内に溶鋼全表面積の10%
以上の気泡活性面を形成することにより、溶鋼中炭素濃
度を6ppm以下といった値まで低下させることにあ
る。
【0009】
【作用】本発明は以下に記載する気泡活性面を広くする
ことに立脚している。つまり、主要な反応位置である真
空下に暴露されている自由表面での反応を促進するに
は、この自由表面積を大きくすることが必要である。一
方、自由表面積は鋼浴内に吹き込まれた不活性ガス気泡
が浮上し、表面で破裂した瞬間が最も大きくなり、これ
が気泡活性面の意味するところである。
【0010】ここで、表面直下での不活性ガス気泡は浮
上中に取り込まれたCOガスが含まれているため、CO
分圧が比較的高く脱炭反応が進行しにくくなっているの
に対し、このガス気泡が破裂した瞬間に、表面は真空槽
雰囲気の非常に低いCO分圧となり、急速に脱炭反応が
進行する。このため、気泡が破裂した部分の炭素濃度は
ミクロ的には瞬間的に非常に低くなる。
【0011】今、瞬間的に非常に濃度が低下した領域
へ、周囲の、まだ炭素濃度の高い領域から炭素が移動す
る速度をvとする。例えば、vよりも次の気泡が同一の
場所で破裂するまでの時間間隔(t)が短い場合には、
濃度が低くなった状態のままで再び反応が起こるため、
脱炭量は少なくなってしまう。これは気泡活性面の利用
効率として見ると非常に低くなり、所定の脱炭量を得る
には大量の気泡つまり、大量のガス流量が必要となる。
これに対して、vよりも、次の気泡が同一の場所で破裂
するまでの時間間隔(t)が十分に長い場合には、一
旦、高い濃度へ戻った後に次の気泡による反応が生じる
ため、気泡活性面の利用効率は高くなる。しかし、気泡
は常に同一の位置に浮上してくるため、気泡活性面の利
用効率を高くするためには個々の気泡の浮上間隔を長く
する必要がある。これは、非常にゆっくりとした速度で
しか気泡を吹き込めず、ガス流量が小さくなり脱炭速度
が大きくできないことにつながる。
【0012】そこで、本発明者は気泡活性面の利用効率
を高くしつつ、比較的多量のガスを吹き込める方法とし
て、吹き込まれた気泡により浴中に形成される気泡塔に
旋回運動をさせる方法を発明した。この方法によれば、
気泡が表面で破裂する領域である気泡活性面の位置が時
々刻々と変化するため、1つの気泡が破裂した場所と同
一の場所で他の気泡が破裂するまでの時間間隔は十分に
長くなる上に気泡の浮上位置が変化するため、個々の気
泡の浮上間隔が短くとも気泡活性面の利用効率は低下し
ない。
【0013】このように、気泡塔を高速で旋回させるた
めの条件を種々の実験で検討した結果、浸漬槽内真空面
からガス体吹き込み位置までの深さをH(m)、ガス体
吹き込み位置の浸漬槽内真空面への投影点から浸漬管壁
面までの最短距離をa(m)、最長距離をb(m)とし
た場合、H/aを3〜8、b/aを1.2〜2とするこ
とにより成し遂げられることを明らかにした。
【0014】図1は取鍋1の中の溶鋼3に大径の直胴形
状の容器、すなわち直胴浸漬槽2を浸漬し、これの内部
を減圧しつつ取鍋1の底部に設けたポーラスプラグ4よ
りArを吹き込んだ状況を示す断面図である。Mはガス
体吹き込み位置の浸漬槽内真空面への投影点であり、前
記a、b、Hはそれぞれ図示の通りである。また5、
5′は気泡であるが破線で示した5′は時間的変化を示
している。
【0015】図2は図1と同様のAr吹き込み中の取鍋
等の断面図であるが(a)、(b)、(c)は順次時系
列的変化を示している。破線で囲まれた6の部分は気泡
塔を、波線で示された部分7は気泡による活性面を示し
ている。取鍋底部の中心位置以外よりガス吹き込みを行
った場合、図2(a)の如く浮上する気泡に伴って、溶
鋼の循環流A1 、B1 が形成される。この時形成される
下降流は、初期はガス吹き込み位置の浸漬槽内真空面へ
の投影点Mと浸漬管2の壁面までの最長距離側(B1
のほうが大きく(速く)最短距離側(A1 )のほうは小
さい(遅い)。さらに形成された下降流が取鍋下端位置
近傍まで下降すると、浮上する気泡に伴って再び上昇流
を形成する。この下降流から上昇流へと転換する際、溶
鋼の流れB1 は浮上する気泡と衝突し、これにより気泡
は最短距離側の方へと反れるため気泡活性面の形成も初
期の位置より最短距離側に移動する(図2(b))。そ
して次の瞬間、最短距離側から下降してきた溶鋼流A2
により気泡は再度、衝突を受け逆側(最長距離側)へと
反れ、これに伴い気泡活性面も最長距離側へと移動する
(図2(c))。しかしながら、この時にも最長距離側
の下降流B2 が存在するため、次の瞬間にこの下降流が
取鍋下端近くに到達したとき(B3 )には再度、浮上気
泡と衝突を起こし、気泡活性面は最短距離側へと移動す
る。このことを繰り返すことにより浮上する気泡は旋回
流を形成することが可能となり、その結果個々の気泡の
浮上位置が変化し、気泡活性面の高利用効率を維持する
ことが可能となる。
【0016】上記状態を維持するための条件が3≦H/
a≦8、1.2≦b/a≦2であり、例えば、H/a<
3の場合および1≦b/a<1.2の時はガス吹き込み
位置が中心に近すぎて、下降流速の大小(強弱)がほと
んど生じないため、気泡活性面の移動がほとんど起き
ず、上述の気泡活性面の利用効率を高く維持することが
困難となる。また、8<H/a、2<b/aの場合では
最短距離側に反れたガス流が浸漬管壁面に衝突したりあ
るいは浸漬管外へ流出するため、下降流の形成は一方向
のみとなり、気泡活性面の高利用効率の維持が困難とな
るばかりでなく耐火物損耗も激しくなる。
【0017】
【実施例】図1に示したように、取鍋1に浸漬管2を浸
漬してポーラスプラグ4からArガスを吹込み上昇気泡
5により溶鋼3を攪拌脱炭する175ton規模の真空
精錬装置を用いた場合の実施例を表1に示す。転炉での
吹止め炭素濃度は0.03〜0.04%とし、底吹きA
rガス流量は一律、300Nl/分にて20分間真空精
錬を行った。表1はこの結果を示す。これから明らかな
ように本法が極低炭素鋼の溶製に際し、非常に優れた方
法であることがわかる。
【0018】
【表1】
【0019】
【発明の効果】本発明を用いることにより、激しいスプ
ラッシュの発生、耐火物損耗、清浄度の低下という問題
を起こすことなく、しかも短時間処理で極低炭素濃度域
まで脱炭速度を低下させずに効率的に精錬を行うことが
可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法を実施するための装置の例を示す
断面図
【図2】本発明の原理を説明するための断面図で
(a)、(b)、(c)は時系列的変化を示す
【符号の説明】
1 取鍋 2 浸漬槽 3 溶鋼 4 ポーラスプラグ M ガス体吹き込み位置の浸漬槽内真空面への投影点

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 精錬炉より出鋼された取鍋内溶鋼に大径
    の直胴形状の容器を浸漬するとともに該直胴浸漬槽内を
    減圧し、鋼浴の底部からガス体を供給しガス体による気
    泡活性面の形成とガスリフトによる溶鋼循環機能を併用
    する溶鋼の精錬方法において、浸漬槽内真空面からガス
    体吹き込み位置までの深さH(m)、ガス体吹き込み位
    置の浸漬槽内真空面への投影点から浸漬管壁面までの最
    短距離a(m)、最長距離b(m)をH/aを3〜8、
    b/aを1.2〜2とし、且つ真空槽内に溶鋼全表面積
    の10%以上の気泡活性面を形成することを特徴とする
    溶鋼の真空精錬方法。
JP3840792A 1992-01-30 1992-01-30 溶鋼の真空精錬方法 Withdrawn JPH05214430A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1982004329A1 (en) * 1981-05-26 1982-12-09 Inc Gould Optical fiber apparatus including substrate ruggedized optical fibers
WO1982004328A1 (en) * 1981-05-26 1982-12-09 Inc Gould Substrate ruggedized optical fiber apparatus
US4810052A (en) * 1986-01-07 1989-03-07 Litton Systems, Inc Fiber optic bidirectional data bus tap
US5603749A (en) * 1995-03-07 1997-02-18 Bethlehem Steel Corporation Apparatus and method for vacuum treating molten steel
CN108546799A (zh) * 2018-03-16 2018-09-18 马鞍山钢铁股份有限公司 一种基于直筒真空精炼装置生产超低碳钢的方法

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Effective date: 19990408