JPH0551626A

JPH0551626A - 真空脱ガス装置による極低炭、極低窒素鋼の溶製法

Info

Publication number: JPH0551626A
Application number: JP21503991A
Authority: JP
Inventors: Kanji Aizawa; 完二相沢; Hirohide Uehara; 博英上原; Yoshihide Kato; 嘉英加藤
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1991-08-27
Filing date: 1991-08-27
Publication date: 1993-03-02

Abstract

(57)【要約】【目的】脱ガス槽の下部に設けた浸漬管の溶鋼に浸漬さ
れない大気露出部分から空気が侵入するのを防止すると
共に効率よく極低炭、極低窒素鋼を溶製する。【構成】浸漬管１の耐火物多孔体５が溶鋼７に浸漬され
ない部分を囲い２で包囲し、囲い２の中にシール用ガス
導入管４から水蒸気もしくは水蒸気と不活性ガスとの混
合ガスを主成分とするシールガスを供給して、耐火物多
孔体５からの空気侵入を遮断する。空気の遮断により溶
鋼の吸窒が防止されると共に、水蒸気の分解により生じ
る酸素、水素により溶鋼の脱炭が促進される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、溶鋼中のガス成分、
特に溶鋼中の窒素、炭素を低減するための真空脱ガス装
置による極低炭、極低窒素鋼の溶製法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】真空脱ガス法は、鋼中の水素等の気体を
脱ガス処理によって除去する目的で開発されたものであ
るが、最近では溶鋼の脱酸、脱炭、成分調整など、その
用途は急速に拡大している。真空脱ガスで処理される溶
鋼は、鋼種によって窒素の混入を極度に嫌うものがあ
る。窒素は鋼の靭性を低下させるためであり、最近では
極低炭素鋼の炭素とともに加工性を低下させる要因とし
てその低減が求められている。この窒素の混入は、その
殆どが空気中に含まれる窒素からくる。鋼をＲＨ脱ガス
槽により脱ガス処理する場合は、脱ガス槽下部の一対の
上昇側および下降側浸漬管を溶鋼中に浸漬し、浸漬管に
より溶鋼を外気から遮断しつつ、脱ガス処理する。

【０００３】真空脱ガス装置は脱ガス処理中、密封され
ていて、溶鋼の環流を起こさせるために浸漬管部から溶
鋼内に気体を吹込んでいるが、この場合の気体はアルゴ
ンガスであり、窒素を混入させるものではない。そこで
本発明者らは、窒素混入の原因となる空気が侵入する経
路を調べたところ、脱ガス処理中に耐火物が露出してい
る唯一の場所である浸漬管外周からであることがわかっ
た。

【０００４】浸漬管は、一般に円筒状芯金の内周および
外周とその下端を耐火物で覆って構成される。このよう
に耐火物が覆われていること、および円筒状芯金の存在
で従来は浸漬管外周部からの空気の侵入はないと思われ
ていた。しかし、真空脱ガス装置は通常の工業窯炉と異
なり、脱ガス処理中は脱ガス槽内の気圧が 0.2〜200mmH
g程度まで減圧されるという特殊条件下となる。このた
め、浸漬管の外周に空気が吸引され、耐火物組織の亀
裂、微細な気孔、耐火物と芯金間の間隙等を通り、しか
も芯金が埋設されていてもその下端を迂回して溶鋼中に
混入するものと思われる。

【０００５】従来の脱ガス処理における窒素ピックアッ
プ防止技術として、特開昭60−174815号公報に記載され
た発明がある。これによれば、浸漬管の先端近傍内部に
不活性ガスを吹込みつつ脱ガス処理するので、浸漬管を
介して系内に大気が侵入しなくなるというものである。
しかしながら、浸漬管先端部の溶損が進行すると、浸漬
管内部に設けた不活性ガス通路が損傷を受け、使用初期
から末期に至るまで同じように窒素ピックアップを防止
することができない。

【０００６】また、特開昭61−295315号公報、あるいは
特開平２−228416号公報には、浸漬管の外周をアルゴン
ガスあるいは不活性ガスでガスシールする方法が示され
ている。この方法では浸漬管の損耗に関係なく、外周か
らの空気の混入を防ぐことができるが、シール用の高価
なアルゴンガスが多量に必要であり、費用が嵩むことに
なる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】かかる点に鑑み本発明
が解決しようとしている課題は、高価なアルゴンガス等
の不活性ガスを用いずあるいは極力低減して大気中の窒
素の吸収を防止することができるとともに、より効率的
に脱ガス処理を行うことができる真空脱ガス処理装置に
よる極低炭、極低窒素鋼の溶製法を提供することを目的
とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明は、円筒状芯金の内周および外周を耐火物で被
覆してなる上昇側浸漬管および下降側浸漬管を備えた真
空脱ガス装置による極低炭、極低窒素鋼の溶製法におい
て、真空脱ガス処理中に前記の上昇側浸漬管および／ま
たは下降側浸漬管の少なくとも耐火物多孔体が溶湯に浸
漬されない露出部分を囲いで包囲し、当該囲い内に水蒸
気もしくは水蒸気と不活性ガスの混合ガスを主成分とす
るガスを供給して前記耐火物多孔体の露出部分をガスで
覆い、大気との接触を遮断してガスシールすることを特
徴とする真空脱ガス装置による極低炭、極低窒素鋼の溶
製法である。

【０００９】なお、本発明では、水蒸気もしくは水蒸気
と不活性ガスの混合ガスを、浸漬管耐火物を介して積極
的に溶鋼中に混入させるようにするのが好ましい。

【００１０】

【作用】図１に示すように、脱ガス処理中に脱ガス槽
９の下部に接合フランジ８を介して接続された浸漬管１
の外周を囲い２で覆ってやって、水蒸気もしくは水蒸気
と不活性ガスの混合したシールガス３をガス導入管４を
用いて浸漬管耐火物５の周囲に送り込んでガスシールす
ると、囲い２の内側には空気６が侵入できなくなるの
で、取鍋14内の溶鋼７への窒素の混入を防ぐことができ
る。シールガスとして水蒸気を含んだものを用いる理由
は、従来溶鋼との反応性がなく、鋼品質を低下させるこ
ともないことから、多用されてきたアルゴンガスより容
積単価にして数十分の１と安いことによる。

【００１１】また液体状の水と異なり、加熱に伴う容積
変化は不活性ガスと同オーダーであり、気化に伴う爆発
的膨張（水蒸気爆発）は起こらずしかも浸漬管耐火物５
の内部等は高温であり液化する心配がなく、従って爆裂
等もなく安全であること。加えて、水蒸気を混入させる
ことにより次のような脱ガス処理を促進させる効果があ
ることが主な理由である。すなわち、鋼中に取り込まれ
た水蒸気は、水素と酸素に分解する（ H₂O→２Ｈ＋Ｏ）
が、酸素は鋼中の炭素と結合して一酸化炭素となり、気
泡として浮上し、真空排気系から除去されることで極低
炭素鋼溶製時の脱炭を助ける。また、鋼中に残った酸素
もAl添加により除去できる。

【００１２】一方、水素は従来は脱ガス処理によってむ
しろ除去すべきものと考えられていたが、比較的容易に
除去できることと、減圧された溶鋼表面近傍でしか脱炭
反応が起こらなくなる極低炭領域ではCO気泡発生核とな
りやはり脱炭反応を助ける。従って、むしろ積極的に水
蒸気を溶鋼に混入させてもよい。また混合する不活性ガ
スとしては、アルゴンガス、ヘリウム等の鋼品質を低下
させないものが好ましい。

【００１３】

【実施例】以下、本発明方法の実施例を図１に示す装置
例に基づいて説明する。図１において、浸漬管１は接合
フランジ８によって脱ガス槽９の下端に着脱自在に取付
けられている。13はＯリングを示す。この浸漬管１は、
骨格としての円筒状芯金10の外周および内周と下端を浸
漬管耐火物５で被覆してなる。浸漬管耐火物５は不定形
耐火物、定形耐火物を問わないが、一般には外周、内周
ともに不定形耐火物にするか、または外周を不定形耐火
物、内周を定形耐火物で構成される。

【００１４】上昇側の浸漬管１にはArガス導入管12が埋
設してあり、導入管12を通して脱ガス槽９外から導かれ
たArガスが上昇側の浸漬管１の内面に吹き込まれ取鍋14
内の溶鋼７を脱ガス槽９内に導き、ここで溶鋼７の脱ガ
スを行った後、下降側の浸漬管１を介して取鍋14に環流
される。以上からなる浸漬管１の外周に囲い２を設け
る。囲い２は耐熱性のものであれば材質を問わないが、
耐久性、経済性などの点で金属製が好ましい。ＲＨ式真
空脱ガス装置のように浸漬管１が二つある場合は、一つ
囲いで両方を包囲してもよいが、浸漬管１の着脱あるい
はその補修の邪魔になりやすいので、それぞれの浸漬管
１の別々の囲い２を設けるのが好ましい。囲い２の取付
け個所も浸漬管１の着脱や補修に邪魔にならないように
接合フランジ８に取付けるのが好ましい。シール用ガス
導入管４は囲い２に接続し、囲い２と浸漬管耐火物５外
周との間に水蒸気もしくは水蒸気と不活性ガスからなる
シールガス３を導入できるようにしている。

【００１５】なお、場合によっては水蒸気もしくは水蒸
気と不活性ガスからなる混合ガスを導入できるようにす
るのは上昇側浸漬管または下降側浸漬管のいずれか一方
だけにすることも可能である。図２は、横軸に脱ガス処
理前の溶鋼中窒素含有量をとり、縦軸に脱ガス処理後の
窒素含有量をとって、本発明法のシールをしたときと従
来法とを比較したものである。図中黒丸は本発明のシー
ル方法を用い、 150〜200 ℃の過熱水蒸気を浸漬管１本
当たり300Nl／min 送り込んでシールした場合を示す。

【００１６】溶鋼ヒートサイズはいずれも 275〜295 ｔ
で、ＲＨ脱ガス槽の溶鋼環流量は 180ｔ／min である。
図２から明らかなように、本発明の方法を用いれば、浸
漬管耐火物を介して空気中の窒素を吸収するのを防ぐこ
とができ、従来達成困難であった 10ppm以下のレベルま
で溶鋼中の窒素を低減することができた。また、安価な
水蒸気を用いたので、シールガスコストも極めて安く抑
えることができた。また、キルド処理後の水素、酸素レ
ベルも従来と比べて差のないレベルであった。

【００１７】図３は、水蒸気をより積極的に溶鋼中に吸
収させ、脱炭速度の変化を調査した結果である。白丸が
本発明の結果である。浸漬管耐火物をより多孔質なもの
に変え、水蒸気のシールガス量を1000Nl／min に増した
場合であるが、本発明によれば従来に比べ極低炭域で脱
炭速度の向上による到達Ｃ値の低下が認められる。

【００１８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明では安価な水
蒸気を用いて浸漬管耐火物の周囲をシールし、空気中の
窒素の混入を防止したので、極低窒素域での窒素のピッ
クアップを防止できる。また、水蒸気の特性を利用し
て、より積極的に水蒸気を浸漬管耐火物を介して溶鋼中
に混入させながら脱ガス処理することにより、高純度の
極低炭素鋼が溶製できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る真空脱ガス装置の断面図
である。

【図２】処理前の溶鋼中Ｎと処理後の溶鋼中Ｎとの関係
を本発明と従来とを比較して示すグラフである。

【図３】ＲＨ脱ガス処理時間と溶鋼中Ｃとの関係を本発
明と従来とを比較して示すグラフである。

【符号の説明】

１浸漬管２囲い３シールガス４ガス導入管５浸漬管耐火物６空気７溶鋼８接合フランジ９脱ガス槽 10 芯金 11 スラグ 12 Arガス導入管 13 Ｏリング 14 取鍋

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ２７Ｄ 7/06 Ｂ 8825−4Ｋ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒状芯金の内周および外周を耐火物で
被覆してなる上昇側浸漬管および下降側浸漬管を備えた
真空脱ガス装置による極低炭、極低窒素鋼の溶製法にお
いて、真空脱ガス処理中に前記の上昇側浸漬管および／
または下降側浸漬管の少なくとも耐火物多孔体が溶湯に
浸漬されない露出部分を囲いで包囲し、当該囲い内に水
蒸気もしくは水蒸気と不活性ガスの混合ガスを主成分と
するガスを供給して前記耐火物多孔体の露出部分をガス
で覆い、大気との接触を遮断してガスシールすることを
特徴とする真空脱ガス装置による極低炭、極低窒素鋼の
溶製法。
【請求項２】水蒸気もしくは水蒸気と不活性ガスの混
合ガスを、浸漬管耐火物を介して積極的に溶鋼中に混入
させる請求項１記載の極低炭、極低窒素鋼の溶製法。