JPH06145769A - 極低窒素鋼の溶製方法 - Google Patents
極低窒素鋼の溶製方法Info
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- JPH06145769A JPH06145769A JP30563292A JP30563292A JPH06145769A JP H06145769 A JPH06145769 A JP H06145769A JP 30563292 A JP30563292 A JP 30563292A JP 30563292 A JP30563292 A JP 30563292A JP H06145769 A JPH06145769 A JP H06145769A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、溶鋼に減圧・真空処理を施して、
短時間に極低濃度まで効率的かつ経済的に脱窒処理する
方法を提供する。 【構成】 循環型真空槽を、溶鋼を収容した取鍋上部に
設置して、取鍋内溶鋼の一部を該真空槽に導入して溶鋼
の脱窒精錬を実施するに当り、大気圧と取鍋内溶鋼表面
直上の圧力との差を０．２〜２．０ａｔｍの範囲に制御
し、かつ真空槽内圧力を２００ｍｍＨｇ以下に排気す
る。更に、脱窒効果を向上させるために、真空槽内部の
溶鋼にＡｒガスを吹込むと同時に誘導加熱・攪拌を併用
することを特徴とする。
短時間に極低濃度まで効率的かつ経済的に脱窒処理する
方法を提供する。 【構成】 循環型真空槽を、溶鋼を収容した取鍋上部に
設置して、取鍋内溶鋼の一部を該真空槽に導入して溶鋼
の脱窒精錬を実施するに当り、大気圧と取鍋内溶鋼表面
直上の圧力との差を０．２〜２．０ａｔｍの範囲に制御
し、かつ真空槽内圧力を２００ｍｍＨｇ以下に排気す
る。更に、脱窒効果を向上させるために、真空槽内部の
溶鋼にＡｒガスを吹込むと同時に誘導加熱・攪拌を併用
することを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、溶鋼に含有されている
窒素［Ｎ］を極く微量まで除去し、極低窒素鋼を溶製す
るための効率的、かつ簡便で安価な溶鋼の溶製方法に関
するものである。
窒素［Ｎ］を極く微量まで除去し、極低窒素鋼を溶製す
るための効率的、かつ簡便で安価な溶鋼の溶製方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】鋼に含まれる窒素は、自動車用薄鋼板、
飲料缶用薄鋼板として使用する鋼板の場合には、加工性
向上、時効防止等のために、また極細線スチール・コー
ド用の鋼の場合は伸延性向上のために、極微量であるこ
とが要求される。一般に、製鉄業においては、溶鋼の脱
窒処理を、例えば、第３版鉄鋼便覧II製銑製鋼編６７１
〜６８５ページに示されているような、各種の減圧精錬
設備を用いて実施している。この場合には、以下の反応
によって発生するＣＯガス気泡による気・液界面を脱窒
反応サイトとして利用している。
飲料缶用薄鋼板として使用する鋼板の場合には、加工性
向上、時効防止等のために、また極細線スチール・コー
ド用の鋼の場合は伸延性向上のために、極微量であるこ
とが要求される。一般に、製鉄業においては、溶鋼の脱
窒処理を、例えば、第３版鉄鋼便覧II製銑製鋼編６７１
〜６８５ページに示されているような、各種の減圧精錬
設備を用いて実施している。この場合には、以下の反応
によって発生するＣＯガス気泡による気・液界面を脱窒
反応サイトとして利用している。
【０００３】 ［Ｃ］＋［Ｏ］＝ＣＯ(gas) ………………………………………（１） ｙ［Ｃ］＋Ｆｅx Ｏy ＝ｙＣＯ(gas) ＋ｘ［Ｆｅ］……………（２） 即ち、溶鋼の窒素［Ｎ］は気・液界面で（３）式の反応
によって除去され、脱窒速度式は（４）式で示される。 ［Ｎ］＝１／２Ｎ2 (gas) …………………………………………（３）
によって除去され、脱窒速度式は（４）式で示される。 ［Ｎ］＝１／２Ｎ2 (gas) …………………………………………（３）
【０００４】
【数１】
【０００５】しかし、鉄と鋼、第７３年第１１号１５５
９〜１５６６頁に記載されているように、前記（３）式
で示される脱窒反応の速度は、［Ｏ］と［Ｓ］濃度の増
加と共に極端に小さくなる。ただし、従来から良く知ら
れているように、溶鋼の脱炭速度を大きくすると溶鋼の
脱窒速度は増大する。例えば、本発明者らの一人は、鉄
と鋼、第７４年第３号４４１〜４４８頁で、鉄鉱石供給
速度を大きくすると、脱炭速度が大きくなり、結果とし
て鉄鉱石供給速度にほぼ比例して脱窒速度が増大するこ
とを明らかにしている。しかし、［Ｃ］濃度が低下し、
脱炭反応が活発に進行しなくなると、［Ｏ］濃度が増加
して脱窒速度が極めて小さくなり、安定して極低窒素鋼
を溶製することは極めて困難である。
９〜１５６６頁に記載されているように、前記（３）式
で示される脱窒反応の速度は、［Ｏ］と［Ｓ］濃度の増
加と共に極端に小さくなる。ただし、従来から良く知ら
れているように、溶鋼の脱炭速度を大きくすると溶鋼の
脱窒速度は増大する。例えば、本発明者らの一人は、鉄
と鋼、第７４年第３号４４１〜４４８頁で、鉄鉱石供給
速度を大きくすると、脱炭速度が大きくなり、結果とし
て鉄鉱石供給速度にほぼ比例して脱窒速度が増大するこ
とを明らかにしている。しかし、［Ｃ］濃度が低下し、
脱炭反応が活発に進行しなくなると、［Ｏ］濃度が増加
して脱窒速度が極めて小さくなり、安定して極低窒素鋼
を溶製することは極めて困難である。
【０００６】従って、溶鋼に含有される窒素を安定して
効率よく、かつ迅速に極低窒素濃度まで除去する脱窒処
理方法の提供が急がれているのが現状である。
効率よく、かつ迅速に極低窒素濃度まで除去する脱窒処
理方法の提供が急がれているのが現状である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、極低窒素溶
鋼溶製のための、効率よく安定した、しかも経済的な溶
鋼の脱窒方法を提供することを目的とするものである。
鋼溶製のための、効率よく安定した、しかも経済的な溶
鋼の脱窒方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】本発明の要旨とするとこ
ろは下記のとおりである。 （１） 循環型減圧・真空槽を、溶鋼を収容した取鍋上
部に設置して、取鍋内溶鋼の一部を該減圧・真空槽に導
入して脱炭させながら溶鋼の脱窒精錬を実施するに当た
り、大気圧と、取鍋内溶鋼表面直上の圧力との差を０．
２〜２．０（ａｔｍ）の範囲に制御し、槽内圧力を２０
０ｍｍＨｇ以下に排気し、脱炭速度あるいは単位時間当
たりに換算した溶鋼の脱炭量を０．００５ｍａｓｓ％／
ｍｉｎ以上とし、かつ溶鋼の酸素濃度［Ｏ］を０．０３
０ｍａｓｓ％以下に制御し、溶鋼の炭素濃度［Ｃ］を
０．０１０ｍａｓｓ％以上に保持しつつ、溶鋼に酸化性
ガスを直接吹込むことを特徴とする極低窒素鋼の溶製方
法。
ろは下記のとおりである。 （１） 循環型減圧・真空槽を、溶鋼を収容した取鍋上
部に設置して、取鍋内溶鋼の一部を該減圧・真空槽に導
入して脱炭させながら溶鋼の脱窒精錬を実施するに当た
り、大気圧と、取鍋内溶鋼表面直上の圧力との差を０．
２〜２．０（ａｔｍ）の範囲に制御し、槽内圧力を２０
０ｍｍＨｇ以下に排気し、脱炭速度あるいは単位時間当
たりに換算した溶鋼の脱炭量を０．００５ｍａｓｓ％／
ｍｉｎ以上とし、かつ溶鋼の酸素濃度［Ｏ］を０．０３
０ｍａｓｓ％以下に制御し、溶鋼の炭素濃度［Ｃ］を
０．０１０ｍａｓｓ％以上に保持しつつ、溶鋼に酸化性
ガスを直接吹込むことを特徴とする極低窒素鋼の溶製方
法。
【０００９】（２） 前項１記載の方法において、減圧
・真空槽内の溶鋼を低周波誘導攪拌・加熱することを特
徴とする極低窒素鋼の溶製方法。 （３） 前項１または２記載の方法において、溶鋼の
［Ｃ］濃度を０．０１０ｍａｓｓ％以上に保持するため
に、炭素源としてコークス、石炭あるいは炭化水素系ガ
スの１種もしくは２種以上を溶鋼に連続的に或いは断続
的に供給することを特徴とする極低窒素鋼の溶製方法。
・真空槽内の溶鋼を低周波誘導攪拌・加熱することを特
徴とする極低窒素鋼の溶製方法。 （３） 前項１または２記載の方法において、溶鋼の
［Ｃ］濃度を０．０１０ｍａｓｓ％以上に保持するため
に、炭素源としてコークス、石炭あるいは炭化水素系ガ
スの１種もしくは２種以上を溶鋼に連続的に或いは断続
的に供給することを特徴とする極低窒素鋼の溶製方法。
【００１０】以下、図面に基づいて本発明を説明する。
【００１１】
【作用】図１は、本発明を実施するための装置の代表例
を示す図面である。５は循環型減圧・真空槽、３は溶鋼
１を収容し取鍋、１０は加圧空間であり、取鍋シール縁
４と真空槽鍔６との間のシール機構１５を介して大気と
隔絶されている。この空間はガス導入管１１からガスを
導入することで、任意の圧力に加圧することができる。
真空槽５内の溶鋼２は真空槽外周部に設置したコイル１
６により誘導加熱・攪拌される。８は真空槽の深層部の
円周方向に設置した複数個のガス吹込みノズル、９は真
空槽底部に設置したガス吹込みプラグである。
を示す図面である。５は循環型減圧・真空槽、３は溶鋼
１を収容し取鍋、１０は加圧空間であり、取鍋シール縁
４と真空槽鍔６との間のシール機構１５を介して大気と
隔絶されている。この空間はガス導入管１１からガスを
導入することで、任意の圧力に加圧することができる。
真空槽５内の溶鋼２は真空槽外周部に設置したコイル１
６により誘導加熱・攪拌される。８は真空槽の深層部の
円周方向に設置した複数個のガス吹込みノズル、９は真
空槽底部に設置したガス吹込みプラグである。
【００１２】すなわち、主な反応部である真空槽５内
に、より多くの溶鋼を常時供給するために、取鍋溶鋼上
部の空間１０をシール機構１５を介して大気と隔離し、
空間１０を加圧することにより、真空槽５内に、（６）
式で示される圧力差ΔＰに比例した高さまで溶鋼２を吸
引・押上げる。すなわち、真空槽５内の溶鋼高さを大き
くして、気泡の溶鋼内滞留時間τを増加させ、かつ真空
槽５内に導入された溶鋼２を誘導攪拌することで、気泡
の微細化をはかるとともに、気泡分散を達成してさらな
る気泡滞留時間τの増大をはかり、かつ同時に誘導加熱
の効果を最大限に享受するように構成したものである。
に、より多くの溶鋼を常時供給するために、取鍋溶鋼上
部の空間１０をシール機構１５を介して大気と隔離し、
空間１０を加圧することにより、真空槽５内に、（６）
式で示される圧力差ΔＰに比例した高さまで溶鋼２を吸
引・押上げる。すなわち、真空槽５内の溶鋼高さを大き
くして、気泡の溶鋼内滞留時間τを増加させ、かつ真空
槽５内に導入された溶鋼２を誘導攪拌することで、気泡
の微細化をはかるとともに、気泡分散を達成してさらな
る気泡滞留時間τの増大をはかり、かつ同時に誘導加熱
の効果を最大限に享受するように構成したものである。
【００１３】一般に、前記脱窒反応速度定数ｋN は
（５）式で記述したＣＯの利用効率、あるいは吹込みガ
スの利用効率ηgas が大きい時ほど大きくなる。すなわ
ち、発生ＣＯ気泡径、吹込みＡr 気泡径ｒが小さいほ
ど、滞留時間τが長いほどηgas が大きくなり、脱窒反
応速度が向上する。
（５）式で記述したＣＯの利用効率、あるいは吹込みガ
スの利用効率ηgas が大きい時ほど大きくなる。すなわ
ち、発生ＣＯ気泡径、吹込みＡr 気泡径ｒが小さいほ
ど、滞留時間τが長いほどηgas が大きくなり、脱窒反
応速度が向上する。
【００１４】
【数２】
【００１５】ここで、 Ｒ：気体定数、Ｔ：溶融合金温
度、ｋov：脱ガス速度定数 Ｋ：反応の平衡定数
度、ｋov：脱ガス速度定数 Ｋ：反応の平衡定数
【００１６】
【数３】
【００１７】Ｈ ：真空槽内の溶鋼の高さ（ｍｍ） Ｌ ：取鍋溶鋼面からの真空槽内槽底までの高さ
（ｍｍ） Ｐtotal ：真空槽内圧力（ｍｍＨｇ） ρMetal ：溶鋼密度（ｇ／ｃｍ3 ） ΔＰ ：大気と空間１０との圧力差（ａｔｍ） さらに、気泡分散・微細化効果は誘導攪拌による溶鋼表
面速度Ｖm に依存し、Ｖm の値が２０ｃｍ／ｓ以上で有
効である。Ｖm とは、電磁攪拌だけを実施した時の溶鋼
表面の速度を示すものである。このＶm の値は、溶鋼に
対して不溶な粒子、例えば耐火物粒子あるいは類似の酸
化物粒子を投入し、その移動速度を測定することで決定
できる値であり、誘導攪拌強度の指標である。
（ｍｍ） Ｐtotal ：真空槽内圧力（ｍｍＨｇ） ρMetal ：溶鋼密度（ｇ／ｃｍ3 ） ΔＰ ：大気と空間１０との圧力差（ａｔｍ） さらに、気泡分散・微細化効果は誘導攪拌による溶鋼表
面速度Ｖm に依存し、Ｖm の値が２０ｃｍ／ｓ以上で有
効である。Ｖm とは、電磁攪拌だけを実施した時の溶鋼
表面の速度を示すものである。このＶm の値は、溶鋼に
対して不溶な粒子、例えば耐火物粒子あるいは類似の酸
化物粒子を投入し、その移動速度を測定することで決定
できる値であり、誘導攪拌強度の指標である。
【００１８】このことにより、溶鋼環流用Ａr と発生Ｃ
Ｏ気泡内へのＮ2 の吸収量が増大し、脱窒速度が増大す
る。ただし、ΔＰの値をあまり大きく採ると、真空槽内
の溶鋼量が大きくなりすぎて溶鋼の循環が阻害され、見
掛け上、反応速度が低下する。したがって、ΔＰの値
は、０．２〜２．０（ａｔｍ）の範囲に制御する。吹込
みＡr の膨張による気・液界面積増加効果を十分に活用
するためには、真空槽内の圧力は高真空ほど有利であ
る。したがって、実質的な真空度は２００ｍｍＨｇ以下
の真空度を確保すべきである。
Ｏ気泡内へのＮ2 の吸収量が増大し、脱窒速度が増大す
る。ただし、ΔＰの値をあまり大きく採ると、真空槽内
の溶鋼量が大きくなりすぎて溶鋼の循環が阻害され、見
掛け上、反応速度が低下する。したがって、ΔＰの値
は、０．２〜２．０（ａｔｍ）の範囲に制御する。吹込
みＡr の膨張による気・液界面積増加効果を十分に活用
するためには、真空槽内の圧力は高真空ほど有利であ
る。したがって、実質的な真空度は２００ｍｍＨｇ以下
の真空度を確保すべきである。
【００１９】すなわち、本発明の技術的思想の根源は、
（３）式に従って溶鋼を脱窒処理するに当たり、酸素源
を溶鋼に供給して溶鋼の酸素濃度［Ｏ］をできうる限り
低濃度に抑制しながら［Ｃ］と反応させ、脱炭速度を大
きくして、脱炭反応によるＣＯ気泡発生量を多くし、単
位溶鋼重量当たりの気・液界面積を増大し、脱窒反応サ
イトの増加をはかるとともに、ＣＯ気泡および吹込みＡ
r 気泡の溶鋼内滞留時間を長くして、一つの気泡に吸収
させるＮ2 ガス量を多くする点にある。さらに、誘導攪
拌によって、気泡の分散と気泡の微細化をはかり、脱窒
速度を向上させるものである。
（３）式に従って溶鋼を脱窒処理するに当たり、酸素源
を溶鋼に供給して溶鋼の酸素濃度［Ｏ］をできうる限り
低濃度に抑制しながら［Ｃ］と反応させ、脱炭速度を大
きくして、脱炭反応によるＣＯ気泡発生量を多くし、単
位溶鋼重量当たりの気・液界面積を増大し、脱窒反応サ
イトの増加をはかるとともに、ＣＯ気泡および吹込みＡ
r 気泡の溶鋼内滞留時間を長くして、一つの気泡に吸収
させるＮ2 ガス量を多くする点にある。さらに、誘導攪
拌によって、気泡の分散と気泡の微細化をはかり、脱窒
速度を向上させるものである。
【００２０】この時、脱炭反応を継続的に進行させるこ
とと、溶鋼温度の低下を極力低減するために、［Ｏ］源
として酸化性ガスを溶鋼に直接吹込み、［Ｃ］濃度を確
保するために、場合によっては溶鋼に炭素源を供給し
て、溶鋼とＣＯガス気泡とが接する気・液界面積を増大
せしめると同時に［Ｏ］濃度の増加を抑制する。この
時、脱炭で消費される［Ｃ］の一部あるいは全てを黒
鉛、コークス、石炭あるいは炭化水素系ガスで補う。供
給されたこれらの炭素源は溶鋼に［Ｃ］として溶解し、
供給される酸化性ガスと反応してＣＯガス気泡を発生
し、継続的に［Ｏ］濃度の上昇を抑え、脱窒反応に対す
る［Ｏ］の悪影響を除去しつつ脱窒を促進させる。
とと、溶鋼温度の低下を極力低減するために、［Ｏ］源
として酸化性ガスを溶鋼に直接吹込み、［Ｃ］濃度を確
保するために、場合によっては溶鋼に炭素源を供給し
て、溶鋼とＣＯガス気泡とが接する気・液界面積を増大
せしめると同時に［Ｏ］濃度の増加を抑制する。この
時、脱炭で消費される［Ｃ］の一部あるいは全てを黒
鉛、コークス、石炭あるいは炭化水素系ガスで補う。供
給されたこれらの炭素源は溶鋼に［Ｃ］として溶解し、
供給される酸化性ガスと反応してＣＯガス気泡を発生
し、継続的に［Ｏ］濃度の上昇を抑え、脱窒反応に対す
る［Ｏ］の悪影響を除去しつつ脱窒を促進させる。
【００２１】この時、脱炭に伴う溶鋼スプラッシュ量を
極力少量にし、かつ反応容器に付着して凝固する鋼の量
（以下、地金と記述する）を少なくして、効率良く溶鋼
を脱窒処理するためには、真空槽内の圧力を５〜３０ｍ
ｍＨｇの範囲に制御するのが好ましい。さらに、脱炭反
応で発生するＣＯガスを真空槽内に酸素ガスを供給して
燃焼させることにより、溶鋼温度の低下を極力低減で
き、かつ真空槽耐火物温度を確保し得るので、前記付着
地金量が軽減できる。
極力少量にし、かつ反応容器に付着して凝固する鋼の量
（以下、地金と記述する）を少なくして、効率良く溶鋼
を脱窒処理するためには、真空槽内の圧力を５〜３０ｍ
ｍＨｇの範囲に制御するのが好ましい。さらに、脱炭反
応で発生するＣＯガスを真空槽内に酸素ガスを供給して
燃焼させることにより、溶鋼温度の低下を極力低減で
き、かつ真空槽耐火物温度を確保し得るので、前記付着
地金量が軽減できる。
【００２２】酸化性ガスと炭素源を連続的に溶鋼に供給
して脱炭反応を継続的に行わしめる場合、酸化性ガス中
の酸素Ｏの添加速度Ｆｏ（ｍｏｌ／ｍｉｎ）と炭素源中
の炭素Ｃの添加速度Ｆｃ（ｍｏｌ／ｍｉｎ）の比を以下
の範囲で添加することが好ましい。 ０．５≦（Ｆｃ／Ｆｏ）≦１．５ ０．５＞（Ｆｃ／Ｆｏ）の場合には酸素源が過剰にな
り、やがて炭素源が不足して、［Ｏ］濃度が上昇し、脱
窒反応が阻害される。（Ｆｃ／Ｆｏ）＞１．５の場合に
は溶鋼の［Ｃ］濃度が上昇し、不経済である。
して脱炭反応を継続的に行わしめる場合、酸化性ガス中
の酸素Ｏの添加速度Ｆｏ（ｍｏｌ／ｍｉｎ）と炭素源中
の炭素Ｃの添加速度Ｆｃ（ｍｏｌ／ｍｉｎ）の比を以下
の範囲で添加することが好ましい。 ０．５≦（Ｆｃ／Ｆｏ）≦１．５ ０．５＞（Ｆｃ／Ｆｏ）の場合には酸素源が過剰にな
り、やがて炭素源が不足して、［Ｏ］濃度が上昇し、脱
窒反応が阻害される。（Ｆｃ／Ｆｏ）＞１．５の場合に
は溶鋼の［Ｃ］濃度が上昇し、不経済である。
【００２３】本発明の範囲における脱炭反応は酸素源の
供給律速であるから、脱炭速度Ｖｃは、酸化性ガスの供
給速度で一義的に決る。したがって、Ｖｃの値を０．０
０５［ｍａｓｓ％／ｍｉｎ］以上を確保するために添加
する酸素源の添加速度は、（２）式で示されるような脱
炭反応式にしたがって化学量論的に決定できる。酸化性
ガスは一般には、酸素ガスが好ましいが、炭酸ガス単独
でもよく、これらのガスの混合物でもよい。さらにこれ
らのガスに水蒸気が含有されていても、効果は同じであ
る。
供給律速であるから、脱炭速度Ｖｃは、酸化性ガスの供
給速度で一義的に決る。したがって、Ｖｃの値を０．０
０５［ｍａｓｓ％／ｍｉｎ］以上を確保するために添加
する酸素源の添加速度は、（２）式で示されるような脱
炭反応式にしたがって化学量論的に決定できる。酸化性
ガスは一般には、酸素ガスが好ましいが、炭酸ガス単独
でもよく、これらのガスの混合物でもよい。さらにこれ
らのガスに水蒸気が含有されていても、効果は同じであ
る。
【００２４】本発明を実施するにあたり、溶鋼に添加す
る炭素源は黒鉛、コークス、石炭等の固体炭素源あるい
は炭化水素系ガスの１種もしくは２種以上を併用するこ
ともできる。さらに、酸化性ガスの一部を鉄鉱石、マン
ガン鉱石、ニッケル鉱石およびクロム鉱石等のような、
溶鋼に含有される炭素で容易に還元される酸化物で置き
換えてもよい。この場合、置き換え率は、溶鋼の温度低
下を極力小さくするために、全酸素量の３０ｍａｓｓ％
以下にすべきである。
る炭素源は黒鉛、コークス、石炭等の固体炭素源あるい
は炭化水素系ガスの１種もしくは２種以上を併用するこ
ともできる。さらに、酸化性ガスの一部を鉄鉱石、マン
ガン鉱石、ニッケル鉱石およびクロム鉱石等のような、
溶鋼に含有される炭素で容易に還元される酸化物で置き
換えてもよい。この場合、置き換え率は、溶鋼の温度低
下を極力小さくするために、全酸素量の３０ｍａｓｓ％
以下にすべきである。
【００２５】この時、溶鋼に添加するこれらの固体酸化
物の大きさは、その歩留りと反応性を確保するために
０．１〜３０ｍｍの範囲とすることが好ましい。本発明
は、現在の真空精錬設備、例えばＤＨ、ＲＨ、ＶＯＤ、
ＶＡＤ等の設備で溶鋼を脱窒する場合にも適用できる。
さらに、真空槽の深槽部に設置した複数個のガス吹込み
ノズル８あるいは真空槽底部に設置したガス吹込みプラ
グ９を用いて、ガスを真空槽内の溶鋼に分散して吹込む
ことにより、さらなる気・液反応界面積が増大でき、か
つ、吹込み気泡を溶鋼内に分散して合体を防止すること
で大きな脱ガス速度が得られる。
物の大きさは、その歩留りと反応性を確保するために
０．１〜３０ｍｍの範囲とすることが好ましい。本発明
は、現在の真空精錬設備、例えばＤＨ、ＲＨ、ＶＯＤ、
ＶＡＤ等の設備で溶鋼を脱窒する場合にも適用できる。
さらに、真空槽の深槽部に設置した複数個のガス吹込み
ノズル８あるいは真空槽底部に設置したガス吹込みプラ
グ９を用いて、ガスを真空槽内の溶鋼に分散して吹込む
ことにより、さらなる気・液反応界面積が増大でき、か
つ、吹込み気泡を溶鋼内に分散して合体を防止すること
で大きな脱ガス速度が得られる。
【００２６】
実施例１：（図２）〔脱炭速度あるいは単位時間当りの
脱炭量の規制〕 真空槽内圧力が１５０ｍｍＨｇ以下で、温度が１６５０
℃、重量が２５０トンである溶鋼の脱窒処理を、図１に
示すような減圧脱ガス炉で実施した。脱窒処理前の
［Ｃ］濃度は０．０１５〜０．５０ｍａｓｓ％の範囲で
あり、［Ｏ］濃度は０．０１〜０．０３ｍａｓｓ％の範
囲である。真空排気開始と共にガス供給管１１を介して
Ａrガス を導入し、空間１０の圧力と大気圧との差ΔＰ
の値を０．６（ａｔｍ）とした。同時に、真空槽内の深
層部に３カ所設置したガス吹込みノズル８、またはプラ
グ９からＡr ガスを真空槽内溶鋼に吹込んだ。
脱炭量の規制〕 真空槽内圧力が１５０ｍｍＨｇ以下で、温度が１６５０
℃、重量が２５０トンである溶鋼の脱窒処理を、図１に
示すような減圧脱ガス炉で実施した。脱窒処理前の
［Ｃ］濃度は０．０１５〜０．５０ｍａｓｓ％の範囲で
あり、［Ｏ］濃度は０．０１〜０．０３ｍａｓｓ％の範
囲である。真空排気開始と共にガス供給管１１を介して
Ａrガス を導入し、空間１０の圧力と大気圧との差ΔＰ
の値を０．６（ａｔｍ）とした。同時に、真空槽内の深
層部に３カ所設置したガス吹込みノズル８、またはプラ
グ９からＡr ガスを真空槽内溶鋼に吹込んだ。
【００２７】 用いた酸化性ガスは、酸素ガス、炭酸ガスの単独と、 酸素ガスに炭酸ガス（５０％）を加えた混合ガス、 酸素ガスに水蒸気（２０％）を加えた混合ガス である。溶鋼への酸化性ガスの供給は、真空槽内のノズ
ルを介して実施した。溶鋼の［Ｃ］濃度を０．０１ｍａ
ｓｓ％以上に保持するために供給した炭素源は黒鉛屑、
コークス、石炭の単独およびこれらの混合物であり、真
空槽内の溶鋼に供給した。
ルを介して実施した。溶鋼の［Ｃ］濃度を０．０１ｍａ
ｓｓ％以上に保持するために供給した炭素源は黒鉛屑、
コークス、石炭の単独およびこれらの混合物であり、真
空槽内の溶鋼に供給した。
【００２８】溶鋼の脱炭を実行せず、ΔＰ＝ゼロである
時の脱窒速度定数ｋN 0 （１／ｍａｓｓ％・ｍｉｎ）を
基準にし、酸化性ガスを吹込んで溶鋼を脱炭させつつ脱
窒した時の脱窒速度定数ｋN （１／ｍａｓｓ％・ｍｉ
ｎ）との比ｋN ／ｋN 0 と脱炭速度Ｖc ［ｍａｓｓ％／
ｍｉｎ］との関係を図２に示す。ｋN ／ｋN O の値はＶ
c が大きくなると増加する。しかし、Ｖc が０．００４
［ｍａｓｓ％／ｍｉｎ］以上になると、ｋN ／ｋN O の
値の増加割合が急激に大きくなる。この関係は、用いる
酸化性ガスの種類と、供給した炭素源の種類の相違によ
る違いはなかった。
時の脱窒速度定数ｋN 0 （１／ｍａｓｓ％・ｍｉｎ）を
基準にし、酸化性ガスを吹込んで溶鋼を脱炭させつつ脱
窒した時の脱窒速度定数ｋN （１／ｍａｓｓ％・ｍｉ
ｎ）との比ｋN ／ｋN 0 と脱炭速度Ｖc ［ｍａｓｓ％／
ｍｉｎ］との関係を図２に示す。ｋN ／ｋN O の値はＶ
c が大きくなると増加する。しかし、Ｖc が０．００４
［ｍａｓｓ％／ｍｉｎ］以上になると、ｋN ／ｋN O の
値の増加割合が急激に大きくなる。この関係は、用いる
酸化性ガスの種類と、供給した炭素源の種類の相違によ
る違いはなかった。
【００２９】さらにΔＰの値を０．６（ａｔｍ）とした
場合と同じ条件で、誘導攪拌を併用した脱窒処理の結果
も併記した。誘導攪拌力は溶鋼表面流速として、２０ｃ
ｍ／ｓになるように制御した。ｋN ／ｋN O の値はＶc
が大きくなると増加する。しかし、Ｖc が０．００４
［ｍａｓｓ％／ｍｉｎ］以上になると、ｋN ／ｋN O の
値の増加割合が急激に大きくなる。この関係は、用いる
酸化性ガスの種類と、供給した炭素源の種類の相違によ
る違いはなかった。
場合と同じ条件で、誘導攪拌を併用した脱窒処理の結果
も併記した。誘導攪拌力は溶鋼表面流速として、２０ｃ
ｍ／ｓになるように制御した。ｋN ／ｋN O の値はＶc
が大きくなると増加する。しかし、Ｖc が０．００４
［ｍａｓｓ％／ｍｉｎ］以上になると、ｋN ／ｋN O の
値の増加割合が急激に大きくなる。この関係は、用いる
酸化性ガスの種類と、供給した炭素源の種類の相違によ
る違いはなかった。
【００３０】この時、１５ｍｉｎから２０ｍｉｎの本発
明の脱窒処理で、処理後の窒素濃度がいずれの場合でも
１０ｐｐｍ以下の極低窒素溶鋼の溶製ができた。 実施例２：（図３、図４） 〔雰囲気圧力の規制〕 真空槽内圧力が２００ｍｍＨｇ以下で、温度が１６５０
℃、重量が２５０トンである溶鋼の脱窒処理を、図１に
示すような減圧脱ガス炉で実施した。この時、ΔＰの値
を０．６（ａｔｍ）とした。［Ｃ］濃度は０．０１５〜
０．５０ｍａｓｓ％の範囲であり、［Ｏ］濃度は０．０
１〜０．０３ｍａｓｓ％の範囲、脱炭速度Ｖc の値は、
０．００５〜０．０１８ｍａｓｓ％／ｍｉｎの範囲であ
る。
明の脱窒処理で、処理後の窒素濃度がいずれの場合でも
１０ｐｐｍ以下の極低窒素溶鋼の溶製ができた。 実施例２：（図３、図４） 〔雰囲気圧力の規制〕 真空槽内圧力が２００ｍｍＨｇ以下で、温度が１６５０
℃、重量が２５０トンである溶鋼の脱窒処理を、図１に
示すような減圧脱ガス炉で実施した。この時、ΔＰの値
を０．６（ａｔｍ）とした。［Ｃ］濃度は０．０１５〜
０．５０ｍａｓｓ％の範囲であり、［Ｏ］濃度は０．０
１〜０．０３ｍａｓｓ％の範囲、脱炭速度Ｖc の値は、
０．００５〜０．０１８ｍａｓｓ％／ｍｉｎの範囲であ
る。
【００３１】 用いた酸化性ガスは、酸素ガス、炭酸ガスの単独と、 酸素ガスに炭酸ガス（５０％）を加えた混合ガス、 酸素ガスに水蒸気（２０％）を加えた混合ガス である。溶鋼への酸化性ガスの供給は、真空槽内のノズ
ルを介して実施した。溶鋼の［Ｃ］濃度を０．０１ｍａ
ｓｓ％以上に保持するために供給した炭素源は黒鉛屑、
コークス、石炭の単独およびその混合物であり、真空槽
内の溶鋼に供給した。この時、誘導攪拌力は溶鋼表面流
速として、２０ｃｍ／ｓになるように制御した。
ルを介して実施した。溶鋼の［Ｃ］濃度を０．０１ｍａ
ｓｓ％以上に保持するために供給した炭素源は黒鉛屑、
コークス、石炭の単独およびその混合物であり、真空槽
内の溶鋼に供給した。この時、誘導攪拌力は溶鋼表面流
速として、２０ｃｍ／ｓになるように制御した。
【００３２】真空槽内圧力０．１ｍｍＨｇ以下での脱窒
速度定数ｋN 0 と、各圧力下での脱窒速度定数ｋN の値
の比ｋN ／ｋN 0 と真空槽内圧力との関係を図３に示
す。ｋ N ／ｋN 0 の値は真空槽の圧力が７０ｍｍＨｇ以
上になると極端に低下し始める。この時、真空槽に付着
した、脱炭にともなう溶鋼スプラッシュ量指数Ｗ／Ｗo
（以下、地金量指数と記す）と雰囲気圧力との関係を図
４に示す。Ｗo は真空槽内圧力が１０ｍｍＨｇの時に付
着した地金量であり、Ｗは各圧力下での地金付着量であ
る。地金量指数は、真空槽内圧力が３ｍｍＨｇ以下にな
ると極端に増加する。したがって、脱窒処理は、真空槽
内圧力を１〜２００ｍｍＨｇ程度とし、好ましくは、３
〜５０ｍｍＨｇの範囲に制御することで、地金付着によ
る溶鋼歩留りを低下させることなく、効率的な脱窒処理
ができる。
速度定数ｋN 0 と、各圧力下での脱窒速度定数ｋN の値
の比ｋN ／ｋN 0 と真空槽内圧力との関係を図３に示
す。ｋ N ／ｋN 0 の値は真空槽の圧力が７０ｍｍＨｇ以
上になると極端に低下し始める。この時、真空槽に付着
した、脱炭にともなう溶鋼スプラッシュ量指数Ｗ／Ｗo
（以下、地金量指数と記す）と雰囲気圧力との関係を図
４に示す。Ｗo は真空槽内圧力が１０ｍｍＨｇの時に付
着した地金量であり、Ｗは各圧力下での地金付着量であ
る。地金量指数は、真空槽内圧力が３ｍｍＨｇ以下にな
ると極端に増加する。したがって、脱窒処理は、真空槽
内圧力を１〜２００ｍｍＨｇ程度とし、好ましくは、３
〜５０ｍｍＨｇの範囲に制御することで、地金付着によ
る溶鋼歩留りを低下させることなく、効率的な脱窒処理
ができる。
【００３３】実施例３：（図５、図６） 〔［Ｃ］濃度
の規制〕と〔［Ｃ］濃度の確保の方法〕 真空槽内圧力２０ｍｍＨｇで、温度が１６５０℃、重量
が２５０トンである溶鋼の脱窒処理を、図１に示す減圧
脱ガス炉で実施した。この時、ΔＰの値は０．４（ａｔ
ｍ）である。
の規制〕と〔［Ｃ］濃度の確保の方法〕 真空槽内圧力２０ｍｍＨｇで、温度が１６５０℃、重量
が２５０トンである溶鋼の脱窒処理を、図１に示す減圧
脱ガス炉で実施した。この時、ΔＰの値は０．４（ａｔ
ｍ）である。
【００３４】図５に示すように、溶鋼に酸素ガスを供給
して脱炭させると、［Ｃ］濃度が０．０１０ｍａｓｓ％
未満になると、［Ｏ］濃度が増加し、［Ｎ］の除去反応
は進行しない。図６に示すように、炭素源を溶鋼に供給
し、脱炭速度をおよそ０．０１ｍａｓｓ％／ｍｉｎと
し、［Ｃ］濃度を０．０１〜０．０３ｍａｓｓ％に保持
することで、脱窒反応を阻害することなく極低窒素溶鋼
が溶製できる。
して脱炭させると、［Ｃ］濃度が０．０１０ｍａｓｓ％
未満になると、［Ｏ］濃度が増加し、［Ｎ］の除去反応
は進行しない。図６に示すように、炭素源を溶鋼に供給
し、脱炭速度をおよそ０．０１ｍａｓｓ％／ｍｉｎと
し、［Ｃ］濃度を０．０１〜０．０３ｍａｓｓ％に保持
することで、脱窒反応を阻害することなく極低窒素溶鋼
が溶製できる。
【００３５】この時、炭素源はコークス、あるいは石
炭、Ｃ2 Ｈ2 を用いた。コークス、あるいは石炭を用い
た時は、真空槽内の溶鋼に添加し、Ｃ2 Ｈ2 は酸素ガス
吹込み２重管ノズルの外管からランスを用いて溶鋼に吹
込んだ。したがって、［Ｏ］濃度を増加させずにＣＯガ
ス気泡を発生させ、脱窒反応を進行させるためには、
［Ｃ］濃度は０．０１０ｍａｓｓ％以上を確保する必要
がある。
炭、Ｃ2 Ｈ2 を用いた。コークス、あるいは石炭を用い
た時は、真空槽内の溶鋼に添加し、Ｃ2 Ｈ2 は酸素ガス
吹込み２重管ノズルの外管からランスを用いて溶鋼に吹
込んだ。したがって、［Ｏ］濃度を増加させずにＣＯガ
ス気泡を発生させ、脱窒反応を進行させるためには、
［Ｃ］濃度は０．０１０ｍａｓｓ％以上を確保する必要
がある。
【００３６】実施例４：（図７） 〔［Ｏ］濃度の規
制〕と〔［Ｏ］濃度の確保の方法〕 真空槽内圧力が１０ｍｍＨｇ以下で、温度が１６５０
℃、重量が２５０トンである溶鋼の脱窒処理を、図１に
示すような減圧脱ガス炉で実施した。脱炭速度Ｖ c は
０．０１〜０．０２ｍａｓｓ／ｍｉｎの範囲である。こ
の時、ΔＰの値は０．３（ａｔｍ）である。
制〕と〔［Ｏ］濃度の確保の方法〕 真空槽内圧力が１０ｍｍＨｇ以下で、温度が１６５０
℃、重量が２５０トンである溶鋼の脱窒処理を、図１に
示すような減圧脱ガス炉で実施した。脱炭速度Ｖ c は
０．０１〜０．０２ｍａｓｓ／ｍｉｎの範囲である。こ
の時、ΔＰの値は０．３（ａｔｍ）である。
【００３７】各圧力、各脱炭速度での脱窒速度定数ｋN
と、各圧力、各脱炭速度で［Ｏ］濃度が０．０１ｍａｓ
ｓ％の時に得られる脱窒速度定数ｋN 0.01との比ｋN ／
ｋN 0.01と［Ｏ］濃度との関係を図７に示す。ｋN ／ｋ
N 0.01の値は、［Ｏ］濃度が０．０３０ｍａｓｓ％超の
高濃度になると極端に減少し、脱窒しにくくなる。した
がって、効率良く溶鋼から脱窒するためには、［Ｏ］濃
度は０．０３０ｍａｓｓ％以下に制御する必要がある。
と、各圧力、各脱炭速度で［Ｏ］濃度が０．０１ｍａｓ
ｓ％の時に得られる脱窒速度定数ｋN 0.01との比ｋN ／
ｋN 0.01と［Ｏ］濃度との関係を図７に示す。ｋN ／ｋ
N 0.01の値は、［Ｏ］濃度が０．０３０ｍａｓｓ％超の
高濃度になると極端に減少し、脱窒しにくくなる。した
がって、効率良く溶鋼から脱窒するためには、［Ｏ］濃
度は０．０３０ｍａｓｓ％以下に制御する必要がある。
【００３８】
【発明の効果】本発明によれば、溶鋼の脱窒素が１０ｐ
ｐｍ以下の極低窒素濃度まで脱窒することが可能とな
り、極低窒素鋼の製造が容易になった。
ｐｍ以下の極低窒素濃度まで脱窒することが可能とな
り、極低窒素鋼の製造が容易になった。
【図１】本発明を実施するための脱ガス設備の一例を示
す図である。
す図である。
【図２】ｋN ／ｋN 0 とＶc との関係を示す図である。
【図３】ｋN ／ｋN 0 と真空槽内圧力との関係を示す図
である。
である。
【図４】Ｗ／Ｗo と真空槽内圧力との関係を示す図であ
る。
る。
【図５】脱窒処理中の［Ｎ］、［Ｃ］、［Ｏ］濃度の経
時変化を示す図である。
時変化を示す図である。
【図６】脱窒処理中の［Ｎ］、［Ｃ］、［Ｏ］濃度の経
時変化を示す図である。
時変化を示す図である。
【図７】ｋN ／ｋN 0.01と［Ｏ］濃度との関係を示す図
である。
である。
１ 取鍋内溶鋼 ２ 減圧・真空槽内溶鋼 ３ 取鍋 ４ シール縁 ５ 減圧・真空槽 ６ 減圧・真空槽鍔 ７ 溶鋼環流用ガス吹込みノズル ８ 真空槽内溶鋼ガス吹込みノズル ９ 真空槽内溶鋼ガス吹込みプラグ １０ 加圧空間 １１ 加圧用ガス導入管 １２ 酸化性ガス吹付けランス １３ 取鍋溶鋼攪拌プラグ １４ ガス吹込みノズル １５ シール機構（シール・パッキン） １６ 誘導攪拌・加熱コイル
Claims (3)
- 【請求項１】 循環型減圧・真空槽を、溶鋼を収容した
取鍋上部に設置して、取鍋内溶鋼の一部を該減圧・真空
槽に導入して脱炭させながら溶鋼の脱窒精錬を実施する
に当たり、大気圧と、取鍋内溶鋼表面直上の圧力との差
を０．２〜２．０（ａｔｍ）の範囲に制御し、槽内圧力
を２００ｍｍＨｇ以下に排気し、脱炭速度あるいは単位
時間当たりに換算した溶鋼の脱炭量を０．００５ｍａｓ
ｓ％／ｍｉｎ以上とし、かつ溶鋼の酸素濃度［Ｏ］を
０．０３０ｍａｓｓ％以下に制御し、溶鋼の炭素濃度
［Ｃ］を０．０１０ｍａｓｓ％以上に保持しつつ、溶鋼
に酸化性ガスを直接吹込むことを特徴とする極低窒素鋼
の溶製方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の方法において、減圧・真
空槽内の溶鋼を低周波誘導攪拌・加熱することを特徴と
する極低窒素鋼の溶製方法。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の方法において、
溶鋼の［Ｃ］濃度を０．０１０ｍａｓｓ％以上に保持す
るために、炭素源としてコークス、石炭あるいは炭化水
素系ガスの１種もしくは２種以上を溶鋼に連続的に或い
は断続的に供給することを特徴とする極低窒素鋼の溶製
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30563292A JPH06145769A (ja) | 1992-11-16 | 1992-11-16 | 極低窒素鋼の溶製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30563292A JPH06145769A (ja) | 1992-11-16 | 1992-11-16 | 極低窒素鋼の溶製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06145769A true JPH06145769A (ja) | 1994-05-27 |
Family
ID=17947471
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30563292A Withdrawn JPH06145769A (ja) | 1992-11-16 | 1992-11-16 | 極低窒素鋼の溶製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06145769A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998025719A1 (de) * | 1996-12-11 | 1998-06-18 | Didier-Werke Ag | Verfahren zur verhinderung von clogging |
| JP2016069670A (ja) * | 2014-09-29 | 2016-05-09 | 新日鐵住金株式会社 | 合金の製造方法 |
-
1992
- 1992-11-16 JP JP30563292A patent/JPH06145769A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998025719A1 (de) * | 1996-12-11 | 1998-06-18 | Didier-Werke Ag | Verfahren zur verhinderung von clogging |
| JP2016069670A (ja) * | 2014-09-29 | 2016-05-09 | 新日鐵住金株式会社 | 合金の製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000201 |