JPH0741828A - 溶鋼の真空精錬方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 真空処理装置内での地金付きを防止すること
ができ、連続して真空処理が可能であり、しかも溶鋼温
度の補償が可能な溶鋼の真空精錬方法を提供すること。 【構成】 溶鋼浴面上に酸素含有ガスを吹き付ける精錬
方法において、減圧下で溶鋼に炭素源を供給しながらバ
ーナーで溶鋼を加熱することを特徴とする溶鋼の真空精
錬方法、および溶鋼中に酸素含有ガスを吹き込む精錬方
法において、減圧下で溶鋼に炭素源を供給しながらバー
ナーで溶鋼を加熱することを特徴とする溶鋼の真空精錬
方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶鋼の真空精錬方法に
関する。さらに詳しくは、溶鋼の脱チッ素を行なうため
の溶鋼の真空精錬方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、溶鋼の品質向上のため、溶鋼は、
真空精錬などによって処理されるようになりつつある。
かかる真空精錬の代表的な方法としては、真空槽内に取
鍋内の溶鋼を吸い上げて真空と接触させ、真空精錬を行
なう吸上式真空精錬法（以下、ＲＨ法という）が知られ
ており、さらに溶鋼中に酸素ガスを吹き込む真空脱炭処
理方法（以下、ＲＨ−ＯＢ法という）が提案されている
（鉄と鋼、６３（１９７７）ｐ．２０６４〜２０６
９）。

【０００３】前記ＲＨ−ＯＢ法を採用したばあいには、
溶鋼の脱炭速度を大きくすれば、溶鋼の脱チッ素速度が
増大するという利点があるが、反面、脱炭処理を行なう
ため、溶鋼のスプラッシュが多くなり、真空槽内の耐火
物の地金付きが多くなるので、つぎの操作（チャージ）
を行なう前に、地金溶解処理という煩雑な操作を行なわ
なければならないという問題がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来技
術に鑑みてなされたものであり、地金付きを防止するこ
とができ、連続して真空処理が可能であり、しかも溶鋼
温度の補償が可能な溶鋼の真空精錬方法を提供すること
を目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、溶
鋼浴面上に酸素含有ガスを吹き付ける精錬方法におい
て、減圧下で溶鋼に炭素源を供給しながらバーナーで溶
鋼を加熱することを特徴とする溶鋼の真空精錬方法、お
よび溶鋼中に酸素含有ガスを吹き込む精錬方法におい
て、減圧下で溶鋼に炭素源を供給しながらバーナーで溶
鋼を加熱することを特徴とする溶鋼の真空精錬方法に関
する。

【０００６】

【作用および実施例】本発明の溶鋼の真空精錬方法にお
いては、溶鋼浴面上に酸素含有ガスを吹き付ける精錬方
法または溶鋼中に酸素含有ガスを吹き込む精錬方法にお
いて、減圧下で溶鋼に炭素源を供給しながらバーナーで
溶鋼を加熱することを特徴とする。

【０００７】以下、本発明の溶鋼の真空精錬方法を図面
にもとづいて説明する。

【０００８】図１および図３は、それぞれ本発明の溶鋼
浴面上に酸素含有ガスを吹き付ける溶鋼の真空精錬方法
の概略説明図である。

【０００９】図１は、減圧下で溶鋼に炭素源を供給しな
がらバーナーで溶鋼を加熱する際に、ランスを用いて酸
素含有ガスを溶鋼浴面上に吹き付けるばあいの概略説明
図である。

【００１０】図１において、取鍋１上には、真空処理装
置２が配置されており、取鍋１内に充填された溶鋼３
は、吸引口４から真空処理装置２内を脱気することによ
り、該真空処理装置２内に導入される。

【００１１】真空処理装置２内の圧力は、溶鋼３の精錬
効果を高めるために、１０ｍｍＨｇ以下、好ましくは５
ｍｍＨｇ以下、さらに好ましくは１ｍｍＨｇ以下の真空
度となるように調整することが望ましい。

【００１２】なお取鍋１および真空処理装置２内の溶鋼
３全体を充分に精錬するために、ガス導入パイプ５を用
いて、たとえばアルゴンガスなどの不活性ガスを浸漬管
６内に吹き込み、ガスリフトポンプの原理で溶鋼３を循
環させることが好ましい。

【００１３】真空処理装置２の上方には、ランス７およ
び炭素源供給パイプ８が設けられており、ランス７に設
けられたバーナーにより、溶鋼３が加熱され、また該ラ
ンス７から酸素含有ガスが溶鋼浴面上に吹き付けられ
る。

【００１４】ランス７には、酸素含有ガス用パイプ９お
よび燃料用パイプ１０が設けられている。

【００１５】酸素含有ガス用パイプ９から、燃料を燃焼
させるためおよび溶鋼浴面上に酸素を供給するために、
酸素含有ガスがランス７内に導入される。

【００１６】酸素含有ガスとしては、酸素ガスをはじ
め、たとえばアルゴンガスなどの不活性ガスを含有した
酸素ガスを用いることができる。

【００１７】また、燃料用パイプ１０からは燃料ガスが
ランス７内に導入され、ランス７の先端に設けられたバ
ーナーから燃焼ゾーンが形成され、該燃焼ゾーンによっ
て溶鋼３が加熱される。

【００１８】酸素含有ガスに含有された酸素は、前記し
たように、燃料を燃焼させる際に消費されるので、溶鋼
浴面上に酸素を供給するために、燃料を燃焼させるのに
必要な量以上の酸素をランス７内に供給する必要があ
る。たとえば、燃料としてＬＮＧを用いたばあいには、
メタン１モルに対して酸素２モルが消費されるため、供
給される酸素量を２モルよりも多くする必要がある。溶
鋼浴面上への酸素含有ガスの投射量は、溶鋼中のチッ素
含量などによって異なるので一概には決定することがで
きず、通常目的とする脱チッ素率となるまで投射するこ
とが好ましい。

【００１９】なお、溶鋼３の浴面上からランス７の先端
までの距離（以下、ランス高さという）は、とくに限定
がないが、通常２〜６ｍの範囲内であることが好まし
い。

【００２０】本発明に用いることができるランス７の一
実施態様を図２に示す。

【００２１】図２は、本発明に用いることができるラン
ス７の先端部における概略説明図である。

【００２２】図２において、１１は燃料ガス導入孔、１
２は酸素含有ガス導入孔、１３はバーナーである。図２
では、燃料ガス導入孔１１は４カ所設けられたばあいの
例が示されているが、該燃料ガス導入孔１１は、たとえ
ば２、３カ所設けられていてもよく、さらに５カ所以上
設けられていてもよい。

【００２３】なお、図２に示されたランス７において、
スロート径ａおよび出口径ｂは、とくに限定がないが、
通常スロート径ａが１０〜３０ｍｍ程度、出口径ｂが５
０〜９０ｍｍ程度であればよい。

【００２４】図１において、真空処理装置２の上方に
は、炭素源供給用パイプ８が設けられており、該炭素源
供給用パイプ８から炭素源が溶鋼３に供給される。

【００２５】前記炭素源の具体例としては、たとえばコ
ークス、石炭、銑鉄などがあげられるが、本発明はかか
る例示のみに限定されるものではない。前記炭素源の平
均粒子径は、通常１〜１５ｍｍ程度であればよい。

【００２６】炭素源の添加量は、目的とする脱チッ素
量、最終炭素濃度などによって異なるので一概には決定
することができず、通常目的とするチッ素濃度となるま
で添加することが好ましい。

【００２７】かくして減圧下で溶鋼に炭素源を供給しな
がら、溶鋼浴面上にランスを用いて酸素含有ガスを吹き
付け、バーナーで溶鋼を加熱することにより、溶鋼の脱
チッ素処理を行なうことができる。

【００２８】図３は、減圧下で溶鋼に炭素源を供給しな
がらバーナーで溶鋼を加熱する際に、酸素含有ガス吹き
付け用ランスを用いて酸素含有ガスを溶鋼浴面上に吹き
付けるばあいの概略説明図である。

【００２９】図３と図１とを対比すれば明らかである
が、図３に示される酸素含有ガス吹き付け用ランス１４
が用いられていない点を除外すれば、図３に示された構
成は、図１に示された構成と同一となる。

【００３０】図３においては、酸素含有ガス用パイプ９
からは、燃料用パイプ１０から導入された燃料ガスを燃
焼するのに必要な量の酸素ガスが導入される。また、酸
素含有ガス吹き付け用ランス１４からは、溶鋼３に必要
とされる量の酸素含有ガスが供給される。酸素含有ガス
としては、前記したものと同様のものを用いることがで
き、該酸素含有ガスの投射量は、前記したように、溶鋼
中のチッ素含有量などによって異なるので一概には決定
することができず、通常目的とする脱チッ素量となるま
で投射することが好ましい。

【００３１】その他の条件は、図１に示された装置を用
いるばあいと同様であればよい。

【００３２】かくして減圧下で溶鋼浴面上に酸素含有ガ
ス吹き付け用ランスから酸素含有ガスを吹き付け、溶鋼
に炭素源を供給しながら、バーナーで溶鋼を加熱するこ
とにより、溶鋼の脱チッ素処理を行なうことができる。

【００３３】図４は、本発明の溶鋼中に酸素含有ガスを
吹き込む溶鋼の真空精錬方法の概略説明図である。

【００３４】図４において、真空処理装置２内には、図
１に示された真空処理装置２と同様に、溶鋼３が導入さ
れる。

【００３５】取鍋１および真空処理装置２内の溶鋼３全
体を充分に精錬させるために、ガス導入パイプ５を用い
て、たとえばアルゴンガスなどの不活性ガスを浸漬管６
内に吹き込み、ガスリフトポンプの原理で溶鋼を循環さ
せることが好ましい。

【００３６】真空処理装置２の上方には、図１に示され
た真空処理装置２と同様に、ランス７および炭素源供給
パイプ８が設けられている。

【００３７】ランス７には、酸素含有ガス用パイプ９お
よび燃料用パイプ１０が設けられている。

【００３８】酸素含有ガス用パイプ９から、燃料を燃焼
させるために、酸素含有ガスがランス７内に導入され
る。

【００３９】酸素含有ガスとしては、前記したように、
酸素ガスをはじめ、たとえばアルゴンガスなどの不活性
ガスを含有した酸素ガスを用いることができる。

【００４０】燃料用パイプ１０からは燃料ガスがランス
７内に導入され、ランス７の先端に設けられたバーナー
から燃焼ゾーンが形成され、該燃焼ゾーンによって溶鋼
３が加熱される。

【００４１】ランス高さは、前記したように、とくに限
定がないが、通常２〜６ｍｍの範囲内であることが好ま
しい。

【００４２】ランス７としては、たとえば図２に示され
るものを用いることができる。

【００４３】図４において、真空処理装置２の上方に
は、炭素源供給用パイプ８が設けられ、該真空処理装置
２の溶鋼３が充填された部分には、溶鋼３内に酸素吹き
込みを行なうための酸素吹き込みパイプ１５が設けられ
ている。

【００４４】前記炭素源の種類、平均粒子径、添加量な
どは、図１に示された装置を用いるばあいと同様であれ
ばよい。

【００４５】真空処理装置２に設けられた酸素吹き込み
パイプ１５は、図４に示されるように、該真空処理装置
２の側面の２カ所に設けられていてもよく、また３か所
以上に設けられていてもよい。

【００４６】酸素吹き込みパイプ１５から溶鋼３内に吹
き込まれる酸素量は、溶鋼３中のチッ素含量などによっ
て異なるので一概には決定することができず、通常目的
とする脱チッ素量となるまで吹き込むことが好ましい。

【００４７】かくして減圧下で溶鋼に炭素源を供給しな
がら、溶鋼中に酸素吹き込みパイプから酸素を吹き込
み、バーナーで溶鋼を加熱することにより、溶鋼の脱チ
ッ素処理を行なうことができる。

【００４８】本発明の溶鋼の真空精錬方法によれば、バ
ーナーにより溶鋼が加熱されるため、溶鋼温度の低下が
抑制され、真空処理装置内の耐火物の表面温度を地金が
付着しない温度以上に維持させることができるので、地
金の付着を防ぐことができ、したがって、従来のように
処理待機中の地金溶解処理という煩雑な操作を不要にす
ることができる。

【００４９】また、本発明においては、脱チッ素が行な
われる際には、脱炭が並行して進行するが、処理中に炭
素源が溶鋼中に供給されるので、溶鋼の脱チッ素化をよ
り迅速に行なうことができる。

【００５０】さらに、本発明においては、処理中に溶鋼
に酸素が補給されるので、その補給速度、すなわち酸素
吹き込み速度でも脱炭速度を制御することができる。ま
た、酸素含有ガスに変更したばあいには、吹き付け界面
の酸素濃度を低下させることが可能であり、脱炭ととも
に進行する脱チッ素反応を制御することができる。

【００５１】つぎに、本発明の溶鋼の真空精錬方法を実
施例にもとづいてさらに詳細に説明するが、本発明はか
かる実施例のみに限定されるものではない。

【００５２】実施例１〜５ 転炉にて溶製した溶鋼１００トンを使用した。この溶鋼
中に含有されたチッ素濃度は６０ｐｐｍであり、溶鋼温
度は約１６３０℃であった。

【００５３】この溶鋼を入れた取鍋１を真空処理設備で
あるＲＨに移動し、溶鋼の脱炭脱チッ素処理を行なっ
た。

【００５４】使用したＲＨの全体構成は３通りであり、
図１の装置（以下、装置Ａという）、図３の装置（以
下、装置Ｂという）または図４の装置（以下、装置Ｃと
いう）に示される構造を有する。これら装置Ａ〜Ｃに
は、それぞれ真空処理装置２の頂部の中央から図２に示
された形状を有するランス７が挿入されており、ランス
高さを表１に示すようにそれぞれ調整した。ランス７と
してスロート径ａが１８ｍｍ、出口径ｂが８０ｍｍで燃
焼ガス導入孔が３カ所設けられた形状のものを使用し
た。

【００５５】真空処理にあたっては、ＲＨの浸漬管６を
取鍋１の溶鋼に浸漬するとともに、浸漬管６から還流用
ガス（アルゴンガス）を吹き込み、併せて真空排気装置
を運転し、溶鋼３を真空処理槽２内で循環させて真空に
さらした。処理の到達真空度は１ｍｍＨｇ以下であっ
た。

【００５６】処理開始から１分間経過後に酸素流量２５
４Ｎｍ³ ／ｈｒ、ＬＮＧ流量１１４Ｎｍ³ ／ｈｒの条件
でバーナー吹きを行ない、処理開始から２分間経過後に
表１に示す炭素源を徐々に添加すると同時に酸素ガスの
吹き付けまたは吹き込みを表１に示す酸素量で行なっ
た。なお、表１において、装置Ｂを用いたばあいには、
燃焼に供されなかった酸素量（過剰量）を記載した。

【００５７】つぎに、処理開始から２分間経過時に炭素
源および酸素ガスの吹き付けまたは吹き込みを停止し、
溶鋼の最終成分調整を行ない、処理開始から３０分間経
過時にバーナー吹きおよび真空処理を終了した。

【００５８】このようにして脱炭脱チッ素処理が施され
たが、このときの溶鋼の脱チッ素量、脱炭量、真空処理
装置内の地金付き指数および溶鋼の温度低下幅を以下の
方法にしたがって調べた。その結果を表１に示す。

【００５９】（イ）脱チッ素量 処理前のチッ素濃度と処理後のチッ素濃度の差を脱チッ
素量とした。

【００６０】（ロ）脱炭量 処理前の炭素濃度と処理中の炭素源の投入量を溶鋼の炭
素濃度変化に換算した値の和から処理後の炭素濃度を差
し引いた値を脱炭量とした。

【００６１】（ハ）真空処理装置内の地金付き指数 真空処理装置の内径を処理前後で測定し、処理前後で大
差がないばあいを０とし、内径が小さくなっているばあ
いには、付着物の幅（ｃｍ）を１０で除した値を地金付
き指数とした。したがって、値が大きいほど地金付きが
大きいことになる。

【００６２】（ニ）溶鋼の温度低下幅 処理開始時の溶鋼温度および処理終了時の溶鋼温度をそ
れぞれ通常用いられる白金熱電体プローブによる温度測
定法で実測した。溶鋼の温度低下幅は、この処理前後の
温度差とした。

【００６３】比較例１〜２ 実施例５において、バーナー吹きおよび炭素源の供給を
行なわず、溶鋼中に吹き込む酸素量を表１に示すように
変更したほかは、実施例５と同様にして脱炭脱チッ素処
理を行なった。

【００６４】処理後の溶鋼の物性を実施例１〜５と同様
にして調べた。その結果を表１に示す。

【００６５】

【表１】

【００６６】表１に示された結果から、実施例１〜５の
精錬方法によれば、溶鋼に含まれたチッ素を約７５％以
上と大幅に除去することができることがわかる。

【００６７】また、実施例１〜５の精錬方法によれば、
処理中における真空処理装置内の地金付着がほとんどな
く、しかも溶鋼の温度低下幅を小さくすることができる
ことがわかる。

【００６８】

【発明の効果】本発明の溶鋼の真空精錬方法によれば、
真空処理装置内での地金付きを防止することができるの
で、従来のように、地金溶解処理という煩雑な操作をな
くすることができ、しかも連続して真空処理を行なうこ
とができるという効果が奏される。

【００６９】また、本発明の溶鋼の真空精錬方法によれ
ば、脱チッ素率にもすぐれており、処理時間の短縮化を
図ることができる。

【００７０】さらに、本発明の溶鋼の真空精錬方法によ
れば、溶鋼の温度補償が可能となり、転炉耐火物の寿命
が延びて製造コストを低減させることができ、しかも電
気炉のばあいには、冷鉄源の溶解を可能にするので、生
産性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の溶鋼浴面上に酸素含有ガスを吹き付け
る溶鋼の真空精錬方法の概略説明図である。

【図２】本発明の溶鋼の真空精錬方法に用いられるラン
スの先端部における概略断面図である。

【図３】本発明の溶鋼浴面上に酸素含有ガスを吹き付け
る溶鋼の真空精錬方法の概略説明図である。

【図４】本発明の溶鋼中に酸素含有ガスを吹き込む溶鋼
の真空精錬方法の概略説明図である。

【符号の説明】

３ 溶鋼 １３ バーナー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井口 雅夫 兵庫県姫路市広畑区富士町１番地 新日本 製鐵株式会社広畑製鐵所内 (72)発明者 福田 和久 兵庫県姫路市広畑区富士町１番地 新日本 製鐵株式会社広畑製鐵所内 (72)発明者 御福 浩樹 兵庫県姫路市広畑区富士町１番地 新日本 製鐵株式会社広畑製鐵所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶鋼浴面上に酸素含有ガスを吹き付ける
   精錬方法において、減圧下で溶鋼に炭素源を供給しなが
   らバーナーで溶鋼を加熱することを特徴とする溶鋼の真
   空精錬方法。
2. 【請求項２】 溶鋼中に酸素含有ガスを吹き込む精錬方
   法において、減圧下で溶鋼に炭素源を供給しながらバー
   ナーで溶鋼を加熱することを特徴とする溶鋼の真空精錬
   方法。