JPH055575B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、溶融金属中に浮遊する介在物を除
去する溶融金属の清浄化方法に関する。

〔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、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。

最も一般的な方法としては、常圧下で溶器の
溶器の底から溶融金属中に不活性ガスをバブリン
グすることにより、ガス気泡に介在物をトラツプ
させ、浮上後これを除去する方法である。又溶
融金属の流れに酸化カルシウム等からなるフイル
タを挿入し、該フイルタで介在物を除去する方法
も実施されている。更に介在物を吸着できる酸
化カルシウム等の固体物を投入することで介在物
を除去する方法もある。そして、介在物が密度
差で浮上若しくは沈降することで除去する方法が
実施されることもある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

高級材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、こ
のような溶融金属の超清浄化を上記の各種方法で
達成しようとすれば、次のような問題を生じるこ
とになる。

の方法では、ガスバブリング領域が、容器底
面のガス吹込み口から上方にすり鉢状に広がる領
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
や、バブリングによりできる気泡径が大きい場合
には、該気泡が浮上する際、溶融金属はその周り
を迂回するように下方に向う流れを生じるため、
その流れといつしよに微細介在物は気泡を避けて
移動し、微細介在物は気泡にトラツプされにくい
といつた問題がある。

の方法では、使用されるフイルタとして、微
細な介在物を除去できるものを用いた場合、すぐ
につまつて除去不能となることが多い。

又の方法では、固体物の介在物除去効率が低
下した場合、これを回収する必要が生じるが、そ
の回収に手間がかかり、回収効率が悪いといつた
問題がある。

更にの方法では、微細介在物はその粒径が小
さいため、浮上又は沈降に時間がかかり、効率が
悪い。

本発明は従来技術のこのような問題を解決する
ためなされたもので、溶鋼や非鉄金属（例えばア
ルミ）等の溶融金属中から、微細介在物をも除去
できる方法を提供し、それによつて溶融金属の超
清浄化を達成せんとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

そのため、本発明は、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ツプ
せしめて、浮上後これを除去するようにしたこと
を基本的特徴とするものである。

本発明の開発に当つては、上記した従来技術の
改良が繰り返し行なわれたが、結局良い結果が得
られず、この種技術分野の枠を超えて目的物の清
浄化技術について広い範囲で検討が繰り返えされ
た。このような本発明者等の鋭意研鑚の結果、汚
水処理プロセスで使用されているフローテーシヨ
ン技術を基礎に上記構成からなる本発明が創案さ
れた。

溶融金属中の大きな介在物は、最初のバブリン
グで、気泡にトラツプされて浮上し、除去され
る。又加圧状態にされた溶融金属に対しバブリン
グが行なわれるため、該溶融金属の攪拌と共にこ
れに万遍無く多量のガスが溶け込む。その後の急
速な減圧により、溶け込んでいたガスは微細なガ
ス気泡となつて該溶融金属全域から発生し、この
時微細な介在物はガス気泡にトラツプされて浮上
し、除去されることになる。

以上の本発明法は、加圧容器を用いたバツチ処
理及びＵ字型容器を用いた連続処理等により実施
することができる。

第１図ａ乃至ｄは、加圧容器１を用いた場合の
例を示している。まず同図ａに示すように加圧容
器１に溶融金属２を注ぐ、その後同図ｂに示すよ
うに、容器１を密閉状態にして加圧し、該容器１
底面よりバブリングを行なう。その後調圧弁３を
調整するが、同図ｅに示すように、大気開放した
容器１ａに加圧状態のままの溶融金属２を移すこ
とにより、急速に減圧する。最後に同図ｄに示す
ように、浮上した介在物４を除去する。尚、前記
調圧弁３等により減圧を行なう場合、例えば
10atm→7atm→4atm→1atmというように複数段
階に分けて減圧すれば、そのたびに微細気泡が発
生するため、より効果的である。

第２図は、Ｕ字型容器１０を用いた場合の例を
示している。該容器１０底部の連通流路１２にガ
スバブリング部が設けられている。そしてこのよ
うな容器１０では、まず一の上端開口１１から溶
融金属２を連続的に投入する。すると該溶融金属
２は、該容器１０内を下降しながらその自重によ
つて次第に加圧されることになる。底部側に達し
た溶融金属２は十分に加圧された状態にあり、そ
こへ連通流路１２のガスバブリング部よりバブリ
ングが行なわれる。その後連通流路１２より、他
方の上端開口１３に向かつて容器１０内を溶融金
属２が流れる。この上昇に伴なつて該溶融金属２
は急速に減圧され、前記のバブリングにより溶け
込んでいたガスが微細なガス気泡となつて溶融金
属２中に現われ、介在物をトラツプしながら浮上
する。従つて前記開口１３側に浮いた介在物４を
除去しながら、そこから連続的に溶融金属を取り
込む。

尚、一般の製鋼プロセスでバブリング用ガスと
して用いられているものにはアルゴンガス等があ
るが、溶鋼にはほとんど溶けない。従つて本発明
で溶鋼の清浄化を行なう場合、溶鋼に可溶な窒素
や水素をバブリングガスに用いることが考えられ
る。後に溶鋼中に残留したガスを脱ガスすること
を考慮すると、水素が適当であるということにな
る。又設備的な制約から、加圧を行なう場合は常
圧より１〜10atm程度の圧力をかけることによ
り、又その後の減圧は該加圧状態より１〜10atm
程度（望ましくは複数段階に分けて）圧力を下げ
ることにより行なう。

〔実施例〕

以下本発明法の具体的実施例につき説明する。

最初に本発明者等は、第３図に示すような直径
２ｍ、高さ３ｍの加圧容器１を用いてバツチ処理
により本発明法を実施した。

まず、50tonの溶鋼２０を上記容器１に注湯す
る。そして該容器１にフタをし、内部雰囲気をア
ルゴンガスで置換する。その後、加圧容器１の底
から（Ar：70％，H₂：30％）の混合ガスを、
200／minの吹込み速度で20分間ガスバブリン
グする。この時、容器１内のガス圧力は3atmに
なるように調圧弁３で制御する。バブリング終了
後、大気圧にまで減圧し、発生したガス気泡が浮
上するまで約20分間放置する。最後に溶鋼２０を
次工程へ移動した。

又従来のガスバブリング法を比較例とするた
め、ほぼ同様な条件のもとで溶鋼50tonに対し、
ガス吹込み速度400／minで約40分間アルゴン
ガスをその中に吹込む実験も併せて行なつた。

第４図は、上記二つの溶鋼処理による溶鋼中の
トータル酸素量の変化の推移を示すグラフ図であ
る。同図によれば、処理前トータル酸素量が
80ppmあつた溶鋼が従来法では30ppmとなつたの
に対し、本発明法では15ppmとなり、本発明法の
方が溶鋼の清浄化効果において優れていることが
わかる。しかも、バブリングガス量は、従来法で
は400／min×40min＝16000、本発明法では
200／min×20min＝4000（但し、Arガス：
2800、H₂ガス：1200）となり、ガス量の大
幅な減少が可能となつて、ランニングコストを下
げることができた。

一方、本発明者等は上記実験と全く同じ条件で
本発明法を更に実施した。但し、減圧処理を２回
に分けて行ない、最終的に大気圧未満まで減圧し
た。即ち、可溶ガスのバブリング終了後、大気圧
まで減圧し、ガス気泡を発生浮上させた。その状
態で約10分間放置して、更に1torrまで調圧弁に
て加圧容器内を減圧した。そこでまた発生したガ
ス気泡が浮上するまで約15分間放置した。その結
果溶鋼中のトータル酸素量は80ppmから8ppmま
で減少し、より一層清浄化されることとなつた。
尚、このように減圧処理を最終的に大気圧未満の
かなり低い圧力まで行なつたことで、処理後に溶
鋼中に溶け残つている可溶ガス（H₂ガス）の脱
ガスを行なう必要がなくなつた。

更に、本発明者等は、第５図に示すようなＵ字
型容器１０を用いて、連続処理により本発明法を
実施した。

この容器１０各部の寸法は、高さH4ｍ、容器
入側部の直径E1ｍ、容器底部の連通路の長さL2
ｍ、該連通路の直径e₁30cm、ガスバブリング部Ａ
の領域長さG2ｍ、容器出側部の直径e₂10cmであ
り、容器出側部には、更に処理済み溶鋼２０の受
容器１０ａが連続して設けられている。

そして容器１０入側から、溶鋼２０を250t／hr
で連続投入し、又ガスバブリング部ＡからはAr
ガス：60％H₂ガス：40％の組成からなる混合ガ
スを200／minの速度で溶鋼２０中にバブリン
グした。この結果、入側でトータル酸素量80ppm
ある溶鋼が、出側の受容器１０ａ底部（気泡のな
いところ）に溜つたものを取り出して測定すると
12ppmとなつており、溶鋼の脱酸効果が更に高く
なつていることがわかる。

〔発明の効果〕

以上詳述した本発明に係る溶融金属の清浄化方
法によれば、溶融金属中に浮遊する微小介在物に
ついての除去効率も非常に高くなるため、溶融金
属の超清浄化が達成できるという優れた効果を有
している。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ乃至ｄは本発明法をバツチ処理で行な
う場合の処理手順を示す説明図、第２図は本発明
法を連続処理で実施する場合の処理状態を示す説
明図、第３図は本発明法をバツチ処理で実施した
時に用いた加圧容器の概略図、第４図は本実施例
り実施結果を示すグラフ図、第５図は連続処理に
より本発明法を実施した時に用いたＵ字型容器の
概略図である。 図中、１は加圧容器、１０はＵ字型容器、２は
溶融金属、２０は溶鋼、３は調圧弁、４は介在物
を各示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 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ツプせしめて、浮上後こ
   れを除去することを特徴とする溶融金属の清浄化
   方法。 ２ 前項記載の溶融金属の清浄化方法において、
   減圧を複数段階に分けて行なうことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の溶融金属の清浄化方
   法。