JPH08333618A - 極低炭素鋼の溶製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 極低炭素鋼を溶製するため効率の良い真空脱
炭精錬法を提供する。 【構成】 ＲＨ真空脱ガス処理装置を使用して溶鋼を脱
炭精錬し極低炭素鋼を溶製するに際して、上昇管４近傍
の真空槽１の側壁の下方部に、上昇管に向けて配置した
羽口１１より不活性ガスを上昇環流溶鋼に向けて吹き込
むことを特徴とする極低炭素鋼の溶製方法である。 【効果】 本発明により生産性かつ信頼性高く１０ｐｐ
ｍ以下の極低炭素鋼を溶製することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＲＨ真空脱ガス法にお
ける極低炭素鋼の溶製方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、冷延鋼板、表面処理鋼板の用途多
様化や材質向上要求に応えるため、連続焼鈍材の需要が
増しており、極低炭素鋼の生産量が増大している。この
ため、生産性の高い極低炭素鋼の溶製技術の開発が要請
されている。

【０００３】この対策として、ＲＨ真空脱ガス法におけ
る極低炭素鋼の溶製方法においては、溶鋼攪拌力の増大
や溶鋼環流量の増大が効果的であり、浸漬管径や環流用
ガス吹き込み量を増大させる技術が報告されている。

【０００４】しかしながら、浸漬管径の増大には設備上
限界がある。また環流用ガス吹込み量を増大しても、炭
素濃度が２０〜３０ｐｐｍを越える領域までは、溶鋼環
流量並びに溶鋼攪拌力の増大により、脱炭反応促進効果
が認められるが、その増加傾向は次第に鈍化して飽和状
態に到り、２０〜３０ｐｐｍ以下の脱炭反応停滞域にお
いて脱炭反応は停滞する。また、環流用ガス吹き込み量
の増大は浸漬管耐火物や真空槽耐火物の損耗増大を招
き、耐火物コスト上昇等の問題を派生する。

【０００５】上記問題点の解消策として、特開平２−２
１３４１０号公報には、上昇管からの環流用ガス吹き込
みに加えて、脱ガス真空槽の側壁に設けた羽口（これを
サイド・インジェクション用羽口という）から溶鋼中に
不活性ガスを吹き込む方法（これをサイド・インジェク
ション法という）により、溶鋼に有効な攪拌を与え、ガ
ス−メタル反応界面積の増大を図って、前述の脱炭反応
停滞域を解消して脱炭反応を促進する方法が開示されて
いる。

【０００６】また、文献１（ＣＡＭＰ−ＩＳＩＪ，ｖｏ
ｌ．３（１９９０）１６４）には、サイド・インジェク
ション法において、１／８規模の小型ＲＨ装置を用いて
水モデル実験を実施し、サイド・インジェクション用羽
口の設置個数の影響を調査した結果が報告されている。

【０００７】この結果、同一ガス吹き込み量において、
羽口個数は１個より８個または１６個の方が脱炭速度が
大きい、言い換えると、ガスを分散させて吹き込む方が
大きな脱炭促進効果が得られることが開示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】特開平２−２１３４１
０号公報の技術では、単に、サイド・インジェクション
法による脱炭促進効果が開示されているのみであり、脱
炭反応の促進を図るための最適な羽口設置位置に関する
示唆はなされていない。

【０００９】一方、サイド・インジェクション法では、
真空槽内における溶鋼に与える攪拌エネルギーが増大す
るため、ＲＨ耐火物、特に下部槽耐火物は機械的磨耗に
よる損傷が増大する。この結果、下部槽の寿命は低下し
て交換頻度が増し、生産性の低下並びに精錬コストの増
大を招く。

【００１０】このため、文献１では、羽口位置の選定に
あたり下部槽の寿命を低下させないことを優先してお
り、サイド・インジェクション用羽口は上昇管と下降管
とを結ぶ直線に対して直角に位置する側壁に設けられて
いる。この結果、前述の従来技術と同様に、脱炭反応の
促進を図るための最適な羽口設置位置に関する示唆はな
されていない。

【００１１】本発明は、上記問題点を解決するために提
案されたものであって、サイド・インジェクション法を
実施するにあたり、脱炭反応の促進を図れる最適な羽口
位置を設定することにより、生産性かつ信頼性の高い極
低炭素鋼の溶製方法を提案するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、ＲＨ真空脱ガ
ス処理装置を使用して溶鋼を脱炭精錬し極低炭素鋼を溶
製するに際して、上昇管近傍の真空槽側壁の下方部に、
上昇管に向けて配置した羽口より不活性ガスを上昇環流
溶鋼に向けて吹き込むことを特徴とする極低炭素鋼の溶
製方法である。

【００１３】

【作用】本発明では、ＲＨ真空脱ガス装置を使用して溶
鋼を脱炭精錬し極低炭素鋼を溶製するに際して、サイド
・インジェクション法を実施する。

【００１４】その際に、本発明者らは、真空槽内溶鋼中
へのガス吹き込み方向が槽内の溶鋼流動挙動に及ぼす影
響を調査するため、小型ＲＨ実験装置（容量は実機の１
／８の大きさ）を用いて水モデル実験を実施した。

【００１５】図１は小型ＲＨ実験装置の真空槽の平面図
を示し、側壁の下方部円周上をほぼ１５度毎、水平方向
かつ同一平面上に配置されるサイド・インジェクション
用羽口位置を図示したもので、これらの羽口はいずれも
真空槽中心に向けて配置されている。

【００１６】図２は、上記サイド・インジェクション用
羽口群の中の１個の羽口から同一流量のＡｒガスを吹き
込んだ場合の、各羽口位置に対応した水の環流量を測定
した結果を示す。

【００１７】真空度は真空槽内水面上で１３０Ｔｏｒ
ｒ、真空槽内の上部空間で１００Ｔｏｒｒで実験した。
実験中は環流用ガス吹き込み量を上昇管より常時１５Ｎ
ｌ／ｍｉｎ吹き込んだ。また、サイド・インジェクショ
ン用羽口１個あたりの吹込みガス流量は、２．５及び
７．５Ｎｌ／ｍｉｎ／本の２水準で行い、水の環流量は
下降管の出口にプラペラ式流量計を設けて測定した。

【００１８】図２の中央に示した横点線は、サイド・イ
ンジェクション用羽口からガス吹込みを行わない場合、
即ち、環流用ガス吹き込み量１５Ｎｌ／ｍｉｎのみを吹
き込んだ場合であって、この場合の水の環流量は３０．
５Ｎｌ／ｍｉｎであった。

【００１９】図２より、上昇管近傍に配置した羽口群Ａ
−３、Ａ−２、Ａ−４よりガスを上昇環流に向けて吹込
んだ場合の環流量は、環流用ガスのみを吹き込んだ場合
に比較して増大している。上昇管及び下降管を結ぶ直線
に対して９０度の位置に配置した羽口群Ｂ−３、Ｄ−３
では、バラツキはあるものの環流用ガスのみを吹き込ん
だ場合と同等程度であった。

【００２０】一方、下降管近傍に配置した羽口群Ｃ−
３、Ｃ−２、Ｃ−４より下降環流に向けて吹込んだ場合
の環流量は、環流用ガス吹き込みのみの場合に比較して
更に低い結果を得た。

【００２１】上記実験結果より、サイド・インジェクシ
ョン用ガスは上昇環流に向かって吹込まれると、ガス気
泡の浮上方向と環流方向が一致するため水の環流量は促
進される。一方、サイド・インジェクション用ガスが下
降管に向かって吹込まれると、ガス気泡の浮上方向と環
流方向が反対となるため水の環流量は抑制されて減少す
ることが判った。

【００２２】本発明では、上昇管近傍の真空槽側壁の下
方部に、上昇管に向けて配置した羽口より不活性ガスを
上昇環流溶鋼に向けて吹き込むので、前述の作用によ
り、環流量の増大並びに溶鋼攪拌力の増大が図られて、
脱炭反応は促進される。

【００２３】

【実施例】

（ａ）羽口の配置およびＲＨ真空脱ガス装置の構成 図３は、本発明の一実施例であるＲＨ真空脱炭装置の真
空槽の側壁最下段に羽口を貫通して設け、この羽口より
不活性ガスを減圧下の槽内溶鋼中に吹き込み脱炭精錬を
実施している状況を示す概略側面図である。

【００２４】図４は、側壁最下段に設けた羽口の配置を
示す下部槽の断面図である。ここで、１はＲＨ真空槽本
体、２は合金ホッパー、３は排気管、４は上昇管、５は
下昇管、６は取鍋、７は溶鋼で容量３２０トンの溶鋼が
取鍋６内に入っている。８はスラグ、９は環流用ガス吹
き込み羽口、１０は環流用ガス吹き込み配管、１１は実
施例に用いるサイド・インジェクション用羽口、１２は
サイド・インジェクション用配管、１３は槽内の溶鋼
面、１４は比較例に用いるサイド・インジェクション用
羽口である。

【００２５】上昇管径、下昇管径は共に７００ｍｍで、
環流用ガス吹き込み羽口９は、上昇管の側壁に水平方向
に貫通して１個設けられている。この環流用ガス吹き込
み羽口９には、環流用ガス吹き込み配管１０が接続さ
れ、これよりＡｒガスが吹き込まれる。

【００２６】サイド・インジェクション用羽口１１は、
上昇管側の真空槽側壁の最下段に貫通して水平方向に３
個設けられており、いずれも上昇管４の中心に向かって
配置されている。この羽口１１にはサイド・インジェク
ション用配管１２が接続され、Ａｒガスが上昇環流溶鋼
に向かって吹き込まれる。

【００２７】また、上昇管及び下降管を結ぶ直線に対し
て９０度の位置にはサイド・インジェクション用羽口１
４が３個設けられており、これらの羽口１４は真空槽の
中心に向かって配置されている。なお、実施例および比
較例共に、サイド・インジェクション用ガスの溶鋼中の
通過時間及び通過長さを長くし、ガスーメタル反応界面
積および攪拌力を増大させるため、羽口の高さは真空槽
側壁の最下段（下部槽の底部）に設置した。

【００２８】上記６個の羽口は、いずれも内径５ｍｍの
ステンレス製単管である。また槽内の溶鋼面１３は、減
圧下では下降管５の直上に比べ、上昇管４の直上で盛り
上がっている。

【００２９】（ｂ）極低炭素鋼の溶製結果 転炉にて１次精錬された溶鋼を上述したＲＨ脱ガス装置
を用いて極低炭素鋼を溶製した。図５は、脱炭処理に伴
う炭素濃度推移を実施例と比較例を比較して示す。

【００３０】転炉精錬終了時、３２０トンの溶鋼の炭素
濃度を４００ｐｐｍ前後に調整して出鋼し、脱ガス処理
を開始した。環流用ガス吹き込み量は処理開始より４０
００Ｎｌ／ｍｉｎの吹き込んだ。

【００３１】実施例では、８分経過した時点で炭素濃度
が１２〜１４ｐｐｍ前後まで脱炭されたのを確認した
後、上昇管近傍に設けた３個のサイド・インジェクショ
ン用羽口１１より合計２０００Ｎｌ／ｍｉｎのＡｒガス
を上昇環流溶鋼に向かって吹き込んだ。羽口１１からの
Ａｒガス吹き込み中の槽内真空度は２ｔｏｒｒ以下であ
った。

【００３２】この結果、１５分経過した時点で炭素濃度
は５〜６ｐｐｍまで脱炭され、安定して１０ｐｐｍ以下
の極低炭素鋼を溶製できた。

【００３３】一方、サイド・インジェクション用羽口１
４より合計２０００Ｎｌ／ｍｉｎのＡｒガスを吹き込ん
だ比較例では、１５分経過した時点でも炭素濃度は１０
ｐｐｍ前後に留まっており、それ以降、処理時間を延長
しても脱炭は停滞しており炭素濃度は低減していない。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、サイド・インジェクシ
ョン法を実施するにあたり、羽口より不活性ガスを上昇
環流溶鋼に向けて吹き込むので、溶鋼環流量の増大並び
に溶鋼攪拌力の増大が得られ、脱炭反応停滞域の解消が
可能となり、生産性かつ信頼性高く１０ｐｐｍ以下の極
低炭素鋼を溶製できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】小型ＲＨ実験装置の平面図を示し、真空槽側壁
に設けた羽口位置を示す図である。

【図２】羽口位置と水の環流量との関係を調査した結果
である。

【図３】本発明の一実施例であるＲＨ真空脱炭装置の真
空槽の側壁に貫通して設けた羽口より、Ａｒガスを上昇
環流に向けて吹き込んで脱炭精錬を実施している状況を
示す図である。

【図４】下部槽の最下段に設けた羽口の配置を示す断面
図である。

【図５】本発明法と従来法の溶鋼中炭素濃度推移を比較
して示した図である。

【符号の説明】

１ ＲＨ真空槽本体 ４ 上昇管 ５ 下降管 ９ 環流用ガス吹き込み羽口 １１ サイド・インジェクション用羽口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小松 喜美 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 (72)発明者 村井 剛 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 (72)発明者 山口 隆二 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 (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 (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＲＨ真空脱ガス処理装置を使用して溶鋼
   を脱炭精錬し極低炭素鋼を溶製するに際して、 上昇管近傍の真空槽側壁の下方部に、上昇管に向けて配
   置した羽口より不活性ガスを上昇環流溶鋼に向けて吹き
   込むことを特徴とする極低炭素鋼の溶製方法。