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Info
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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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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。
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
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
[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。
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。
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。
[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。
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。
[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。
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。
[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。
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。
[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。
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。
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。
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。
変化を示す図。
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
ラグ
Claims (2)
- 【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。 - 【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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17434592A JPH0617112A (ja) | 1992-07-01 | 1992-07-01 | 極低炭素鋼の溶製装置および方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17434592A JPH0617112A (ja) | 1992-07-01 | 1992-07-01 | 極低炭素鋼の溶製装置および方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0617112A true JPH0617112A (ja) | 1994-01-25 |
Family
ID=15977021
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17434592A Withdrawn JPH0617112A (ja) | 1992-07-01 | 1992-07-01 | 極低炭素鋼の溶製装置および方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0617112A (ja) |
-
1992
- 1992-07-01 JP JP17434592A patent/JPH0617112A/ja not_active Withdrawn
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