JPH0617112A - 極低炭素鋼の溶製装置および方法 - Google Patents

極低炭素鋼の溶製装置および方法

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JPH0617112A
JPH0617112A JP17434592A JP17434592A JPH0617112A JP H0617112 A JPH0617112 A JP H0617112A JP 17434592 A JP17434592 A JP 17434592A JP 17434592 A JP17434592 A JP 17434592A JP H0617112 A JPH0617112 A JP H0617112A
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Japan
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molten steel
concentration
steel
ladle
mass
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JP17434592A
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Akito Kiyose
清瀬明人
Hironori Goto
後藤裕規
Muneyasu Nasu
那須宗泰
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 真空脱ガス処理により、極低炭素鋼を効率的
かつ経済的に溶製する方法を提供する。 【構成】 溶鋼を装入した取鍋を真空槽内に装入し、減
圧下で溶鋼に浸漬したランスに設置したガス噴出口より
不活性ガスを溶鋼中に吹込むことにより溶鋼の脱炭処理
をおこなう減圧脱ガス装置において、浸漬深さを変更で
きる浸漬管を設置したことを特徴とする極低炭素鋼の溶
製装置、および、[C]濃度が0.003mass%以
上では浸漬管を溶鋼に浸漬し、0.003mass%未
満では、浸漬管を浸漬しない極低炭素鋼の溶製方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、溶鋼を装入した取鍋全
体を真空槽内に装入し、減圧下において溶鋼の脱ガス処
理を実施する装置(以下、取鍋型脱ガス装置と記す)に
おいて、溶鋼中の炭素(以下、[C]と記す)の含有量
を極微量、例えば、0.0015mass%以下まで除
去し、極低炭素鋼を溶製するための効率的かつ経済的な
装着および方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】取鍋型脱ガス炉は、例えば、R.J.F
ruehan編”VACUUM DEGASSING
OF STEEL”(AIME,1990),p.23
〜p.27に示されているように、図2に示す通り、溶
鋼2を装入した取鍋3全体を真空槽内1に装入し、減圧
下で、取鍋底部に設置したポーラスプラグより不活性ガ
スを溶鋼に吹込み、溶鋼の脱炭、脱水素、脱窒などの脱
ガス処理を行なう装置である。
【0003】図中4は真空槽上蓋、9は排気管、10は
ポーラスプラグを示す。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】後述するように、減圧
下における溶鋼の脱炭は、脱炭処理開始から[C]濃度
が0.003mass%以上の[C]濃度範囲では、溶
鋼内部からのCO気泡発生を伴う脱炭が主体となってい
ることが知られている。このCO気泡は主として溶鋼
と、溶鋼との濡れ性が悪い物質、例えば、取鍋耐火物と
の界面において発生する。取鍋型脱ガス炉では、そのよ
うなCO気泡発生場所は、溶鋼と取鍋耐火物との界面に
限られる。
【0005】取鍋型脱ガス炉では、鍋底に設置したポー
ラスプラグよりガスを吹込むことが一般に行われている
が、その場合の溶鋼のマクロな流れは、図3(a)に示
すごとく、取鍋内溶鋼表面に付近の取鍋耐火物/溶鋼界
面において下向きになっており、図4(a)に示すよう
に、耐火物表面で発生したCO気泡の耐火物表面からの
離脱、浮上を妨げるためCO気泡発生による脱炭を阻害
している。そのため、[C]濃度が0.003mass
%以上の[C]濃度領域では、脱炭速度が小さく、到達
[C]濃度が高い。[C]を極低炭素濃度まで低減する
ためには、処理時間を延長しなければならず、脱炭処理
中の温度降下が大きい、したがって、前工程において溶
鋼温度を高めにしておくか、脱炭処理後に、溶鋼の加熱
工程が必要であり、不経済的である。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
有利に解決するためになされたものであり、その要旨
は、図1を用いて説明すると、(1)真空槽1内に溶鋼
2を装入した取鍋3を入れ、真空槽上蓋4を真空槽1に
被せ、減圧下において、溶鋼2に浸漬したランス5に設
けたガス噴出口6より不活性ガスを溶鋼2に吹込んで溶
鋼2の脱ガス処理を実施する真空脱ガス装置において、
真空槽上蓋4に設置した浸漬管昇降装置7により昇降が
可能で、かつ、溶鋼への浸漬が可能である浸漬管8を設
けたことを特徴とする極低炭素鋼の溶製装置および、
(2)減圧下において、溶鋼2を装入した取鍋3を真空
槽1に入れ、溶鋼中に浸漬したランス5に設置したガス
噴出口6より不活性ガスを溶鋼2中に吹込んで溶鋼2の
脱炭処理を実施するにあたり、[C]濃度が0.003
mass%以上の[C]濃度領域で浸漬管8を溶鋼2に
浸漬して溶鋼2の脱炭処理を行い、[C]濃度が0.0
03mass%未満の[C]濃度領域で浸漬管8を溶鋼
2に浸漬することなく脱炭処理を行うことを特徴とする
極低炭素鋼の溶製装置である。図1において9は排気管
を示す。
【0007】
【作用】以下、本発明について詳細に述べる。一般に、
減圧下での溶鋼の脱炭反応は、大きくつぎの3種類に分
類される。すなわち、 (A)耐火物/溶鋼界面で[C]と溶鋼中の酸素(以
下、[O]と記す)との反応。この場合はCO気泡の発
生を伴う。 (B)減圧雰囲気に曝されている溶鋼自由表面での、
[C]と[O]との反応。 (C)溶鋼中に吹込まれたアルゴン気泡と溶鋼との界面
で起こる[C]と[O]との反応。 とに分類される。これらの反応の内、[C]濃度が0.
003mass%以上の領域では(A)の反応が主体で
あることが明らかにされている。この領域では、溶鋼内
部からCO気泡発生が起こり得る深さHの範囲は(1)
式で表わされる。
【0008】
【数1】
【0009】ここで、Kは反応[C]+[O]=CO
(g)の平衡定数、P0 は真空槽内圧力、ρは溶鋼密
度、gは重力加速度である。
【0010】[C]濃度が0.005mass%未満の
[C]濃度領域では、(A)の反応の割合が[C]濃度
の低下とともに小さくなり、[C]濃度が0.003m
ass%以下の[C]濃度領域では、(B)あるいは
(C)の反応が主体となって脱炭反応が起こる。
【0011】本発明は、(A)の反応による脱炭を促進
し、脱炭処理時間の短縮と到達[C]濃度の低減を図る
ものである。
【0012】(A)の反応において重要なことはCO気
泡が取鍋耐火物/溶鋼界面で発生していることである。
したがって、耐火性材料よりなる浸漬管を溶鋼中に浸漬
することによりCO気泡の発生場所を増加することがで
き、脱炭速度を大きくすることができる。耐火物/溶鋼
界面でのCO気泡発生をより詳細に検討した結果、耐火
物表面での微小な空孔において、CO気泡が成長し、C
O気泡の浮力が、溶鋼/耐火物間の界面張力に基づく力
より大きくなったときにCO気泡は耐火物表面から離脱
し、溶鋼中を浮上することを解明した。したがって、図
4(b)に示すように、CO気泡の浮上方向に溶鋼を流
すことにより、CO気泡の耐火物表面からの離脱を促進
することができ、脱炭速度を大きくすることができる。
取鍋耐火物/溶鋼界面付近において、上向きの溶鋼流を
形成するためにも、浸漬管の溶鋼への浸漬が効果的であ
る。すなわち、溶鋼に浸漬管を浸漬することにより、溶
鋼流は図3(b)に示すような流れとなり、取鍋耐火物
/溶鋼界面付近において、溶鋼流は上向きとなる。
【0013】[C]濃度が0.003mass%未満の
[C]濃度領域では、(B)あるいは(C)の反応が主
体となっている。(B)の反応と(C)の反応のどちら
が主体となっているかは明確ではないが、減圧雰囲気に
さらされている溶鋼表面積が大きいほど脱炭には有利に
なると考えられる。浸漬管が溶鋼に浸漬していると、浸
漬管の横断面積に相当する分の反応界面積が小さくな
る。したがって、[C]濃度が0.003mass%未
満の[C]濃度領域では、浸漬管を溶鋼に浸漬しない方
が脱炭には有利である。
【0014】浸漬管の溶鋼中への浸漬深さについて述べ
る。浸漬管は(1)式で示されるCO発生が可能な浴深
に浸漬すればよい。それ以上の深さまでむやみに浸漬す
ると、取鍋内の溶鋼全体の混合を悪化し、脱炭反応を阻
害することが懸念される。通常の溶鋼の脱ガス処理にお
いてはCO気泡発生深さは高々500mm程度である。
したがって、浸漬管の浸漬深さも最大500mm程度が
望ましい。
【0015】[C]濃度が0.003mass%以上の
[C]濃度領域において脱炭反応を促進するためには、
(1)式のCO気泡発生深さを深くすることが有効であ
る。CO気泡発生深さを深くするためには、(1)式よ
り、[O]濃度を高くする、あるいは、真空槽内の圧力
を下げることが有効である。したがって、本発明の装置
および方法で脱炭処理を実施する際は、[O]濃度を高
めにし、槽内圧力を低減することが望ましい。
【0016】本発明の装置および方法において、不活性
ガスの吹込みは、取鍋底部に設置したポーラスプラグを
用いてもよく、CO気泡発生を伴う脱炭反応の促進効果
は同等である。
【0017】
【実施例】初期成分が[C];0.03mass%、
[Si];0.1mass%以下、[Mn];0.01
〜0.5mass%、[P];0.005〜0.02m
ass%、[S];0.003〜0.02mass%、
[Al];0.002mass%以下で重量が300ト
ンの溶鋼を図1に示す実施例取鍋型脱ガス装置を用いて
脱炭処理を実施した。溶鋼2中にランス5を浸漬し、ガ
ス噴出口6よりArガスを溶鋼2中に毎分1000N1
吹込み、[C]濃度が0.003mass%以上の
[C]濃度領域では、浸漬管8を溶鋼2中に浸漬し、
[C]濃度が0.003mass%未満の[C]濃度領
域では、浸漬管8を溶鋼2に浸漬せずに脱炭処理をおこ
なったときの[C]濃度の経時変化を図5に示す。メニ
スカス部の取鍋内径は3900mmで、浸漬管は内径2
000mm、外形2800mmで、耐火性材料よりな
る。浸漬管の浸漬深さは500mmである。
【0018】図5中比較例1は、浸漬管8を溶鋼2に浸
漬しない場合である。比較例2は、浸漬管8を溶鋼2中
に浸漬したままの場合である。
【0019】本発明の方法の場合は、比較例1に比べて
[C]濃度が0.003mass%以上の[C]濃度領
域において脱炭速度が大きく、比較例2に比べて、
[C]濃度が0.003mass%未満の[C]濃度領
域において脱炭速度が大きくなった。20分の脱炭処理
後の[C]濃度は、比較例では0.0017mass%
であるのに対して本発明の方法では、0.0012ma
ss%まで達した。
【0020】
【発明の効果】本発明の方法により、取鍋型脱ガス装置
において、脱炭時間を延長することなく、[C]濃度が
0.0015mass%以下の極低炭素鋼を容易に溶製
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例装置を示す図。
【図2】取鍋型脱ガス装置の概要を示す図。
【図3】(a),(b)は、取鍋内の溶鋼流れを概略的
に示す図。
【図4】(a),(b)は、耐火物表面におけるCO気
泡の離脱と溶鋼流れを模式的に示す図。
【図5】実施例および比較例における[C]濃度の経時
変化を示す図。
【符号の説明】
1…真空槽 2…溶鋼 3…取鍋 4…真空槽上蓋 5…ランス 6…ガス噴出口 7…浸漬管昇降装置 8…浸漬管 9…排気管 10…ポーラスプ
ラグ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 真空槽(1)内に溶鋼(2)を装入した
    取鍋(3)を入れ、真空槽上蓋(4)を真空槽(1)に
    被せ、減圧下において、溶鋼(2)に浸漬したランス
    (5)に設けたガス噴出口(6)より不活性ガスを溶鋼
    (2)に吹込んで溶鋼(2)の脱ガス処理を実施する真
    空脱ガス装置において、真空槽上蓋(4)に設置した浸
    漬管昇降装置(7)により昇降が可能で、かつ、溶鋼へ
    の浸漬が可能である浸漬管(8)を設けたことを特徴と
    する極低炭素鋼の溶製装置。
  2. 【請求項2】 減圧下において、溶鋼(2)を装入した
    取鍋(3)を真空槽(1)に入れ、溶鋼中に浸漬したラ
    ンス(5)に設置したガス噴出口(6)より不活性ガス
    を溶鋼(2)中に吹込んで溶鋼(2)の脱炭処理を実施
    するにあたり、[C]濃度が0.003mass%以上
    の[C]濃度領域で浸漬管(8)を溶鋼(2)に浸漬し
    て溶鋼(2)の脱炭処理を行い、[C]濃度が0.00
    3mass%未満の[C]濃度領域で浸漬管(8)を溶
    鋼(2)に浸漬することなく脱炭処理を行うことを特徴
    とする極低炭素鋼の溶製方法。
JP17434592A 1992-07-01 1992-07-01 極低炭素鋼の溶製装置および方法 Withdrawn JPH0617112A (ja)

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Effective date: 19991005