JPH08311530A

JPH08311530A - 脱ガス精錬方法

Info

Publication number: JPH08311530A
Application number: JP11737295A
Authority: JP
Inventors: Akira Kamemizu; 晶亀水; Yoshikatsu Furuno; 好克古野; Junichi Fukumi; 純一福味; Koji Toyoda; 剛治豊田
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1995-05-16
Filing date: 1995-05-16
Publication date: 1996-11-26

Abstract

(57)【要約】【目的】ＲＨ脱ガス処理中における槽内への外気の侵
入を防ぎ、溶鋼の吸窒を防止することができる脱ガス精
錬方法を提供する。【構成】ＲＨ脱ガス下部槽と浸漬管との連結部より上
方の還流管耐火物内に還流管の溶鋼通流路を取り囲むよ
うにガス通路を形成し、脱ガス処理中において前記ガス
通路に不活性ガスを通流させ、還流管耐火物内を不活性
ガス雰囲気とし、還流管の溶鋼通流路を通過する溶鋼を
外気から遮断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＲＨ脱ガス槽の処理系
内への大気侵入を防ぎ、溶鋼の窒素ピックアップを防止
する脱ガス精錬方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、需要家の鋼材に対する品質の要求
は益々厳格化し、［Ｐ］，［Ｓ］を低減するだけでな
く、超音波探傷試験により発見される欠陥数の低減およ
び高［Ｎ］含有に起因する鋼の表面疵の低減による造管
性の向上、すなわち鋼板の曲げ加工性および溶接性の向
上等を目的として［Ｏ］，［Ｈ］，［Ｎ］等のガス成分
元素の低減を含めたより高純度の鋼材が要求されてきて
いる。

【０００３】このような要求に対処するため二次精錬法
の開発と進歩とによって製鋼プロセス全体の生産性は向
上し、製品の品質はさらに安定するとともに飛躍的に向
上し、鋼材に要求される諸特性や品質レベルは概ね満足
されるようになってきている。

【０００４】しかし、鋼材の低窒素化がますます進む今
日においては、ＲＨ脱ガス処理前の溶鋼中［Ｎ］が３０
ｐｐｍ以下、特に２５ｐｐｍ以下のレベルが要求され
る。このような低窒素領域では、脱［Ｎ］反応速度の律
速要因となる［Ｏ］及び［Ｓ］等の界面活性元素の影響
によって反応速度が極端に低下する。

【０００５】また、脱ガス処理中に浸漬管を構成する不
定形耐火物とシール金物との間に隙間が生じたり、ある
いは耐火物に目地切れや亀裂等が発生し、脱ガス槽の内
部と外部が連通すると、内外気圧差により大気が脱ガス
槽内に侵入し、溶鋼中［Ｎ］濃度が上昇する。

【０００６】特公平２−１９１６９号公報には、脱ガス
槽内への大気の侵入を抑止して溶鋼中［Ｎ］濃度の低減
を図るため、シール金物となる鉄芯をガス吹込み管に連
通した二重壁として構成し、この二重壁の下端部にガス
噴出孔を設けて先端耐火物内にアルゴンガス等の不活性
ガスを噴出させ、鉄芯と不活性ガスとによって外気の侵
入を遮断する方法が提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
浸漬管の構造は、スタッド等を多数植設した円筒状のシ
ール金物の内周に円周方向を複数個に分割した横迫り煉
瓦（以下、内巻煉瓦という）を内張りして内筒とし、こ
の内巻煉瓦とシール金物との間および外周には不定形の
キャスタブル耐火物を設けて外筒とし、さらに上昇管側
に用いる浸漬管には４〜３０本の還流用アルゴンガス吹
込み管が１段または上下２段に内外筒を貫通するように
設けられている。

【０００８】ところで、還流用アルゴンガス吹込み管を
連通させるためにはシール金物である鉄芯にも貫通孔を
設け、この貫通孔に不活性ガス吹込み管を貫通させた後
は溶接などの手段によって予め固着させてある。このた
め、シール金物である鉄芯を内外二重管壁とする構造で
は、外気が貫通孔内を通って内筒側に侵入しないように
するために溶接などの手段によって固着する作業が必要
になる。

【０００９】さらに、鉄芯の貫通孔と還流用アルゴンガ
ス吹込み管との間に隙間が生じないように両者を密着さ
せる必要があるので、作業が煩雑になるだけでなく、シ
ール用としてアルゴンガスなどを二重管壁間に吹き込む
シール用ガス吹き込み管も２〜４本さらに必要になり、
通常の２倍以上の作業時間と手間を要するなどの問題が
ある。

【００１０】また、二重管壁間にアルゴンガスを吹き込
むと鉄芯全体が冷却されるので、耐火物との熱膨張差を
吸収することができなくなり、繰り返し使用するうちに
耐火物が鉄芯から剥離し、さらに目地切れおよび亀裂な
どの欠陥の発生が助長される。このような間隙や欠陥な
どに溶鋼が侵入すると、いわゆる地金差しが起こり、内
巻煉瓦が脱落するなどの事故を生じる。

【００１１】さらに、二重管壁の下端部に吐出孔を設け
て先端耐火物内にアルゴンガスなどを吐出させるように
なっているため、不活性ガスが浸漬管の外周に浮上して
溶鋼湯面を泡立たせ、これによってスラグが飛散し、飛
散したスラグが浸漬管の非浸漬部の外周面およびフラン
ジに多数付着する。

【００１２】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであって、ＲＨ脱ガス処理中における槽内への外
気の侵入を防ぎ、溶鋼の吸窒を防止することができる脱
ガス精錬方法を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決するために鋭意研究を進め、実験を繰り返して
検討した結果、脱ガス槽内への大気侵入を有効に防ぎ、
溶鋼中［Ｎ］を低減する方法の開発に成功した。

【００１４】本発明に係る脱ガス精錬方法は、ＲＨ脱ガ
ス下部槽と浸漬管との連結部より上方の還流管耐火物内
に還流管の溶鋼通流路を取り囲むようにガス通路を形成
し、脱ガス処理中において前記ガス通路に不活性ガスを
通流させ、還流管耐火物内を不活性ガス雰囲気とし、還
流管の溶鋼通流路を通過する溶鋼を外気から遮断するこ
とを特徴とする。

【００１５】この場合に、不活性ガスを下降管側耐火物
内に限って通流させることが好ましい。また、各還流管
に不活性ガスを毎時５〜５０Ｎｍ³ の流量範囲でそれぞ
れ通流させることが好ましい。さらに、加圧した不活性
ガスを耐火物内部ガス通路に供給することが望ましい。

【００１６】

【作用】本発明に係る脱ガス精錬方法においては、脱ガ
ス処理中に浸漬管耐火物の内部ガス通路に不活性ガスを
通流させると、ガス通路から耐火物の開気孔に不活性ガ
スがすみずみまで行き渡り、還流管の溶鋼通流路のまわ
りが不活性ガス雰囲気で覆われる。このため、還流管内
を通流する溶鋼は外気から遮断され、溶鋼の吸窒が有効
に防止されるとともに、浸漬管の寿命が延長され、浸漬
管の非浸漬部の外周およびフランジにスラグや地金が飛
散するのを防ぐことができる。

【００１７】

【実施例】以下、添付の図面を参照しながら本発明の実
施例について説明する。図１に示すように、ＲＨ脱ガス
装置１０の直下に取鍋（図示せず）が搬入され、下部槽
１１の浸漬管２４，２５が取鍋内の未脱酸溶鋼５のなか
に浸漬されている。取鍋はリフター（図示せず）の上に
載置され、昇降されうるようになっている。一方、ＲＨ
脱ガス装置１０は建屋のフレーム（図示せず）に固定さ
れている。下部槽１１は鉄皮１６で覆われ、鉄皮１６に
耐火物１８が内張りされている。耐火物１８は耐火煉瓦
を多層に積み重ね、目地に不定形耐火物を充填したもの
である。

【００１８】下部槽１１の下端部には１対の環流管２３
が設けられ、各環流管２３には浸漬管２４，２５がフラ
ンジ継手２２によりそれぞれ着脱可能に取り付けられて
いる。一方の浸漬管２４は上昇管の一部をなすものであ
り、他方の浸漬管２５は下降管の一部をなすものであ
る。なお、下部槽１１及び環流管２３は鉄皮１６で覆わ
れている。また、環流管２３には耐火煉瓦３３が内張り
されている。

【００１９】一方、浸漬管２４，２５は、フランジ継手
２２の部分を除き、耐火物３２で外周部が覆われてい
る。耐火物３２は不定形耐火物からなり、この内側にフ
ランジ２２に支持された鉄芯２９が設けられている。鉄
芯２９は適所に耐火物係止金物３０を備え、耐火物係止
金物３０によって内張煉瓦３１が脱落しないように互い
に連結支持されている。これらの内張煉瓦３１，３３に
よって溶鋼通流路２４ａ，２５ａが形成されている。

【００２０】上昇管側の浸漬管２４にはガス吹込管２８
が外部から溶鋼通流路に貫通して取り付けられ、溶鋼通
流路２４ａ内にアルゴンガスが吹き込まれるようになっ
ている。ガス吹込管２８は圧力制御器を備えたガス供給
源（図示せず）に連通されており、ガス吹込管２８を介
して溶鋼通流路２４ａに加圧ガスが吹き込まれると、溶
鋼５は取鍋から下部槽１１内に吸い上げられるようにな
っている。一方、溶鋼５は他方の浸漬管２５を下降し、
下部槽１１から取鍋内に返戻されるようになっている。

【００２１】ガス通路４３が下部槽底部の耐火物３４の
内部に形成されている。底部耐火物３４は耐火煉瓦を積
み上げたものであり、浮き出し防止のために特殊な積層
構造が採用されている。ガス通路４３の上流側は下部槽
の底部鉄皮１６に開けられたガス入口４２に連通し、さ
らに管４１及び圧力制御弁（図示せず）並びに流量制御
弁（図示せず）を介してガス供給源４０に連通してい
る。ガス供給源４０にはアルゴンガス、ＣＯガス、ＣＯ
₂ ガス等が収容されている。

【００２２】図２に示すように、ガス通路４３の下流側
は２つに分岐し、各分岐路がリング状通路４４，４５に
それぞれ連通している。一方のリング状通路４４は上昇
側溶鋼通流路２４ａの周囲の耐火物３３を取り囲むよう
に耐火物１８，３４の内部に設けられ、他方のリング状
通路４５は下降側溶鋼通流路２５ａの周囲の耐火物３３
を取り囲むように耐火物１８，３４の内部に設けられて
いる。

【００２３】また、一方のリング状通路４４は側壁に開
口するガス出口４６を介して排気装置（図示せず）に連
通し、他方のリング状通路４５も側壁に開口するガス出
口４７を介して排気装置（図示せず）に連通している。
一方のガス出口４６と他方のガス出口４７とは下部槽の
軸中心に１８０°振り分け配置されている。

【００２４】なお、ガス入口４２及びガス出口４６，４
７は、本実施例に示した位置のみに限られることなく、
ガス入口のほうを下部槽の側壁に設け、ガス出口のほう
を下部槽の底部に設けるようにしてもよい。また、本実
施例では耐火物パージ用のガス通路を上昇管及び下降管
の両方に設けた場合について説明したが、これらのいず
れか一方のみに耐火物パージ用のガス通路を設けてもよ
い。さらに、ガス通路４３，４４，４５内を通流するガ
スが耐火物の隙間などを介して内周面側に流出するのを
防止するため、ガス通路４３，４４，４５の底面側を除
く上面側、側面側には金属製の外壁（図示せず）を周設
してある。

【００２５】次に、上記の脱ガス装置を用いて未脱酸溶
鋼を脱ガス精錬する場合について説明する。脱ガス装置
１０の内部を真空排気しながら、ガス吹込管２８を介し
て浸漬管２４の溶鋼通流路にアルゴンガスを吹き込み、
溶鋼５を下部槽１１と鍋との間で循環させる。脱ガス装
置１０の内部は真空排気により所定の減圧雰囲気にされ
ているので、下部槽１１に吸い上げられた溶鋼５は吹き
込みガスのスプラッシュにより脱ガス精錬される。この
とき、耐火物内部のガス通路４３，４４，４５にアルゴ
ンガスを毎時５〜５０Ｎｍ³ ／Ｈｒの流量範囲で連続通
流させる。このときのガス供給圧力を供給側の圧力計表
示で０．１〜１．０ＭＰａの範囲に制御する。なお、本
実施例ではアルゴンガスを耐火物内部通路に通流させた
例について説明したが、ＣＯガスやＣＯ₂ ガス等のよう
に脱ガス処理系内にリークしたとしても有害とならない
ガス種を用いてもよい。耐火物内部通路４３，４４，４
５へのアルゴンガスの通流により下部槽耐火物１８，３
４の開気孔がアルゴンガスに置換され、溶鋼通流路２４
ａ，２５ａの周囲耐火物１８，３３，３４が不活性ガス
雰囲気となる。これにより下部槽耐火物１８，３４が不
活性ガスパージされ、脱ガス処理系内に外気が実質的に
侵入しなくなる。

【００２６】ちなみに従来型ＲＨ設備用浸漬管では、内
巻煉瓦として例えばマグネシア・クロム、高アルミナ質
などからなり、所定の内径と肉厚寸法を有した横迫り形
状または縦迫り形状とし、ＲＨ設備用浸漬管の大きさに
合わせて円周方向を複数個に分割した所定形状の煉瓦で
構成されている。該内巻煉瓦は、外周面にスタッドなど
を所定数植設して上端部をフランジに固着し、下端部内
周面に支持受け金具を設けて円筒状に形成した鋼鉄性の
シール金物の内側に配設して内筒とし、内巻煉瓦とシー
ル金物との間およびシール金物の外周にはキャスタブル
耐火物などの不定形耐火物を配設して外筒とした２層構
造とし、該内・外筒を貫通させた還流用のＡｒ吹込み管
を複数本配設して強固に連結させた一体構造物として形
成されている。しかし、従来型ＲＨ設備用浸漬管では急
熱、急冷を繰り返しながら使用中に外筒を形成する不定
形耐火物および内筒を形成する内巻煉瓦に亀裂、目地切
れなどが発生したり、あるいは変形などによってシール
金物と不定形耐火物とが剥離して隙間が生じ、外周面と
内周面とが連通した状態となると、ＲＨ設備の槽外の圧
力（即ち大気圧＝０．１ＭＰａ）と下部槽内の圧力（１
３〜３９９Ｐａ）との圧力差によって、溶鋼に浸漬され
ていない上方の不定形耐火層からシール金物の下端、還
流管煉瓦後面を通り稼働中に外気がＲＨ下部槽内に侵入
し、溶鋼が吸窒するようになり、［Ｎ］濃度が増大して
いた。

【００２７】図３は横軸に処理時間（分）をとり、縦軸
に溶鋼中窒素濃度［Ｎ］（ｐｐｍ）をとって、脱ガス処
理中における溶鋼中窒素濃度［Ｎ］の変化につき調べた
結果を示す特性線図である。図中にて、曲線Ａ，Ｂは比
較例として従来方法を用いて処理した結果をそれぞれ示
し、曲線Ｃ，Ｄは実施例として上記実施例方法を用いて
処理した結果をそれぞれ示す。１ヒート当たり３００ト
ンのＲＨ脱ガス設備において処理を行なった。なお、耐
火物パージガスとしてＡｒガスを毎時３０Ｎｍ³ の流量
で下降管側通路４５内へ導入した。図から明らかなよう
に、本実施例の方法によれば溶鋼に全く吸窒が生じない
ので、処理開始から５分以後においては溶鋼中の［Ｎ］
濃度を大幅に低減することができた。また、不活性ガス
通過室に金属製の外壁を設けたことによって、ガス室内
に吹き込んだ不活性ガスが還流管耐火物内周側へ流出す
ることもなかった。さらに、不活性ガスによる煉瓦の極
端な冷却もなく、還流管寿命は従来と同等であった。

【００２８】なお、上記実施例では不活性ガスの通過室
を下部槽と浸漬管の連結部より上方の還流管側耐火物内
としたが、これは通常１００〜２００ヒートの使用回数
で交換が必要になる浸漬管にこのような構造を持たせる
ことは経済的ではなく、逆に浸漬管よりも耐用回数が長
い下部槽内に設ければ、下部槽の耐用回数の間は半永久
的に使用可能であるという点を考慮したからである。

【００２９】また、不活性ガスの流量範囲を毎時５〜５
０Ｎｍ³ に限定したのは、毎時５Ｎｍ³ 未満のガス流量
では外気の侵入を十分に防ぐことができないからであ
り、一方、毎時５０Ｎｍ³ を上回るガス流量ではガス通
過室から不活性ガスと大気が還流管耐火物の内周面に漏
洩し溶鋼への吸窒が生じたり、還流管煉瓦を極端に急冷
するため煉瓦のスポーリングなどの現象が生ずるためで
ある。

【００３０】さらに、不活性ガスを下降管側耐火物内に
限って通過させることもあるのは、本発明者らの長年の
研究から、上述のような浸漬管を通じた大気の侵入は、
下降管側のみで生ずることが明らかになったためであり
（日本鉄鋼協会第１２７回講演大会論文集「材料とプロ
セス」ｐ．２４３「ＲＨにおける吸窒防止技術」参
照）、大気の侵入が発生する下降管側耐火物内に限って
不活性ガスを通過させることにより、不活性ガスの節約
が可能になる。

【００３１】

【発明の効果】本発明方法によれば、稼働中に浸漬管外
筒を形成する不定形耐火物および内筒を形成する内巻煉
瓦に亀裂、目地切れなどが発生したり、あるいはシール
金物との間に隙間が生じて連通した状態になったとして
も、還流管耐火物内で侵入した大気を吸引、排気するこ
とができ、その結果として溶鋼の［Ｎ］ピックアップを
完全に防止することができる。また、溶鋼湯面の泡立ち
によって生じるスラグの飛散も防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る脱ガス精錬方法に用いら
れたＲＨ脱ガス下部槽を示す縦断面図。

【図２】ＲＨ脱ガス下部槽の横断面図。

【図３】脱ガス処理時間と溶鋼中［Ｎ］濃度との関係に
つき実施例と比較例とを対比して示す特性線図である。

【符号の説明】

１１…下部槽、１８，２５，３３，３４…耐火物、２３…環流管、２４，２５…浸漬管、４０…ガス供給源、４３，４４，４５…ガス通路、４２…ガス入口、４６，４７…ガス出口。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者豊田剛治東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＲＨ脱ガス下部槽と浸漬管との連結部よ
り上方の還流管耐火物内に還流管の溶鋼通流路を取り囲
むようにガス通路を形成し、脱ガス処理中において前記
ガス通路に不活性ガスを通流させ、還流管耐火物内を不
活性ガス雰囲気とし、還流管の溶鋼通流路を通過する溶
鋼を外気から遮断することを特徴とする脱ガス精錬方
法。
【請求項２】不活性ガスを下降管側耐火物内に限って
通流させることを特徴とする請求項１記載の脱ガス精錬
方法。
【請求項３】各還流管に不活性ガスを毎時５〜５０Ｎ
ｍ³ の流量範囲でそれぞれ通流させることを特徴とする
請求項１記載の脱ガス精錬方法。