JPH09143544A - 溶鋼の脱水素方法 - Google Patents
溶鋼の脱水素方法Info
- Publication number
- JPH09143544A JPH09143544A JP31090395A JP31090395A JPH09143544A JP H09143544 A JPH09143544 A JP H09143544A JP 31090395 A JP31090395 A JP 31090395A JP 31090395 A JP31090395 A JP 31090395A JP H09143544 A JPH09143544 A JP H09143544A
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- Japan
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- molten steel
- reduced pressure
- area
- gas
- inert gas
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- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、溶鋼の簡便な脱水素方法を提供す
るものであり、溶鋼の精錬方法に広く適用し得る。 【解決手段】 溶鋼の単位重量あたりの静止面積０．０
０６ｍ2 ／ｔの面を５０〜３００ｔｏｒｒの減圧下に晒
し、該溶鋼面を通過するように不活性ガスを溶鋼静止表
面積あたり４５０Ｎｌ／ｍｉｎ／ｍ2 を吹き込み、単位
静止溶鋼表面積あたりの撹拌エネルギーを０．５Ｗ／ｍ
2 以上の条件で脱ガス処理を行う。
るものであり、溶鋼の精錬方法に広く適用し得る。 【解決手段】 溶鋼の単位重量あたりの静止面積０．０
０６ｍ2 ／ｔの面を５０〜３００ｔｏｒｒの減圧下に晒
し、該溶鋼面を通過するように不活性ガスを溶鋼静止表
面積あたり４５０Ｎｌ／ｍｉｎ／ｍ2 を吹き込み、単位
静止溶鋼表面積あたりの撹拌エネルギーを０．５Ｗ／ｍ
2 以上の条件で脱ガス処理を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は低水素溶鋼を得る溶
鋼の脱水素精錬方法に関する。
鋼の脱水素精錬方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】鋼材の使用環境厳格化に対応するため、
鋼の高純度化の必要性は益々高まりつつあるが、その
上、精錬コストの低減も同時に望まれている。鉄鋼中の
不純物元素として水素は鋼板の水素性内部欠陥の発生と
密接に関わり、例えば厚板の構造用鋼では１ｐｐｍ以下
に低減することが望まれている。従来、このような低水
素溶鋼を得るために、ＲＨ法に代表される真空脱ガス装
置を用いて処理する方法が広く採用されている。しか
し、これらの真空脱ガス法では、巨大な真空槽を１ｔｏ
ｒｒ以下の高真空に保つための巨大な排気装置を用いる
ので、設備費用も莫大なものとなり、電力、蒸気等のラ
ンニングコストも高くなり、使用する耐火物も安定なも
のが要求されるために高温焼成が必要なＭｇＯ・Ｃｒ2
Ｏ3 のダイレクトボンドレンガ等高価な耐火物を用いる
必要があり、耐火物コストも高いのが現状である。
鋼の高純度化の必要性は益々高まりつつあるが、その
上、精錬コストの低減も同時に望まれている。鉄鋼中の
不純物元素として水素は鋼板の水素性内部欠陥の発生と
密接に関わり、例えば厚板の構造用鋼では１ｐｐｍ以下
に低減することが望まれている。従来、このような低水
素溶鋼を得るために、ＲＨ法に代表される真空脱ガス装
置を用いて処理する方法が広く採用されている。しか
し、これらの真空脱ガス法では、巨大な真空槽を１ｔｏ
ｒｒ以下の高真空に保つための巨大な排気装置を用いる
ので、設備費用も莫大なものとなり、電力、蒸気等のラ
ンニングコストも高くなり、使用する耐火物も安定なも
のが要求されるために高温焼成が必要なＭｇＯ・Ｃｒ2
Ｏ3 のダイレクトボンドレンガ等高価な耐火物を用いる
必要があり、耐火物コストも高いのが現状である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述のよう
な諸問題を解決し、従来の真空脱ガス設備を不要とした
安価な溶鋼の脱水素方法を提供する。
な諸問題を解決し、従来の真空脱ガス設備を不要とした
安価な溶鋼の脱水素方法を提供する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、１００〜３０
０ｔｏｒｒの減圧下に晒されている溶鋼の単位重量あた
りの面積を０．００６〜０．０１２ｍ2 ／ｔとし、該減
圧下にさらされた溶鋼面を通過するように不活性ガスを
溶鋼単位重量あたり２．８Ｎｌ／ｍｉｎ以上吹き込み、
該減圧下にさらされた溶鋼の静止面積あたりの撹拌エネ
ルギーε／Ａを０．５ｗ／ｃｍ2 以上とすることを特徴
とする溶鋼の脱水素方法。
０ｔｏｒｒの減圧下に晒されている溶鋼の単位重量あた
りの面積を０．００６〜０．０１２ｍ2 ／ｔとし、該減
圧下にさらされた溶鋼面を通過するように不活性ガスを
溶鋼単位重量あたり２．８Ｎｌ／ｍｉｎ以上吹き込み、
該減圧下にさらされた溶鋼の静止面積あたりの撹拌エネ
ルギーε／Ａを０．５ｗ／ｃｍ2 以上とすることを特徴
とする溶鋼の脱水素方法。
【０００５】ただし、εは（１）式にて定義される溶鋼
面の撹拌エネルギー、Ａは減圧下にさらされた溶鋼の静
止面積である。
面の撹拌エネルギー、Ａは減圧下にさらされた溶鋼の静
止面積である。
【０００６】 ε＝０．００６１８ Ｑｇ Ｔ ｌｎ（Ｐ0 ／Ｐt ） （１） ここで、Ｑｇ：ガス吹き込み速度（Ｎｌ／ｍｉｎ）、 Ｔ：溶鋼温度（Ｋ）、 Ｐ0 ：吹き込み位置での圧力（ａｔｍ）、 Ｐt ：減圧下にさらされた溶鋼面での圧力（ａｔｍ）で
ある。
ある。
【０００７】
【発明の実施の形態】溶鋼の脱水素反応機構として従来
の知見では溶鋼内部から溶鋼−ガス界面への水素の物質
移動が反応速度を律速する要因として挙げられている。
の知見では溶鋼内部から溶鋼−ガス界面への水素の物質
移動が反応速度を律速する要因として挙げられている。
【０００８】しかし、本願発明者らは、減圧下における
溶鋼の脱水素速度に関する詳細な反応機構の検討を行
い、脱水素速度はガス相の水素分子の物質移動が律速段
階となり得ることを明らかとした。その結論として１０
０〜３００ｔｏｒｒの減圧下において、ガス吹き込みや
吹き付けを行わない時の脱水素反応は溶鋼側の物質移動
過程、及びガス相の物質移動過程の混合律速であること
を明らかとした。ガス相中の物質移動速度は（２）式で
表され、ガス側の物質移動係数は（３）式で表される。
従来の高真空を利用した脱水素処理はガス側の物質移動
を促進する方法として高真空を利用している技術であ
る。即ち、（３）式のガス中の水素ガス分子の拡散係数
溶鋼の脱水素速度に関する詳細な反応機構の検討を行
い、脱水素速度はガス相の水素分子の物質移動が律速段
階となり得ることを明らかとした。その結論として１０
０〜３００ｔｏｒｒの減圧下において、ガス吹き込みや
吹き付けを行わない時の脱水素反応は溶鋼側の物質移動
過程、及びガス相の物質移動過程の混合律速であること
を明らかとした。ガス相中の物質移動速度は（２）式で
表され、ガス側の物質移動係数は（３）式で表される。
従来の高真空を利用した脱水素処理はガス側の物質移動
を促進する方法として高真空を利用している技術であ
る。即ち、（３）式のガス中の水素ガス分子の拡散係数
【０００９】
【数１】
【００１０】はほぼ圧力に反比例して増加するので、例
えば大気圧の７６０ｔｏｒｒの場合に対し１ｔｏｒｒの
場合は拡散係数が７６０倍大きいことになる。
えば大気圧の７６０ｔｏｒｒの場合に対し１ｔｏｒｒの
場合は拡散係数が７６０倍大きいことになる。
【００１１】
【数２】
【００１２】また、ｋｇは次式で表される。
【００１３】
【数３】
【００１４】これに対し、本発明は、反応界面積あたり
の撹拌力ε／Ａを０．５ｗ／ｃｍ2以上とすることによ
り、溶鋼側の物質移動速度を十分高めておくと同時に、
溶鋼−ガス界面を不活性ガスを通過させることによりガ
ス側の物質移動を高めることにより、従来高真空処理で
しか困難であるとされていた溶鋼の脱水素処理を１００
〜３００ｔｏｒｒというメカニカルポンプでも排気が可
能な圧力で可能としたものである。（２）、（３）式の
物質移動速度はガスが静止している中を水素分子が拡散
する時に当てはまる式であるが、界面を通過するように
不活性ガスを流すと、界面を通じてのガスの流れが生
じ、水素分子もこれにより移動することになる。従って
ある程度の不活性ガスを流すことにより高真空と同等の
脱水素速度が得られることを見出した。
の撹拌力ε／Ａを０．５ｗ／ｃｍ2以上とすることによ
り、溶鋼側の物質移動速度を十分高めておくと同時に、
溶鋼−ガス界面を不活性ガスを通過させることによりガ
ス側の物質移動を高めることにより、従来高真空処理で
しか困難であるとされていた溶鋼の脱水素処理を１００
〜３００ｔｏｒｒというメカニカルポンプでも排気が可
能な圧力で可能としたものである。（２）、（３）式の
物質移動速度はガスが静止している中を水素分子が拡散
する時に当てはまる式であるが、界面を通過するように
不活性ガスを流すと、界面を通じてのガスの流れが生
じ、水素分子もこれにより移動することになる。従って
ある程度の不活性ガスを流すことにより高真空と同等の
脱水素速度が得られることを見出した。
【００１５】
【実施例】実施例１は上底吹き転炉で粗精錬した溶鋼
を、図１に示す底吹き機能を有する取鍋１に出鋼した
後、Ｓｉ、Ａｌを添加して脱酸し、Ａｒガスをガス吹き
込み羽口６から底吹きしつつスラグが排出された溶鋼３
の表面部分に内径１．４５ｍのシールフード２をかぶせ
た後、シールフード２内をメカニカルポンプ４で１００
ｔｏｒｒの真空度に保ちつつ、アルゴンガスを取鍋の底
に設けた羽口６より８３４Ｎｌ／ｍｉｎの速度で吹き込
みながら脱水素処理を行った例である。図中５は不活性
ガス（アルゴン）ホルダーを示す。
を、図１に示す底吹き機能を有する取鍋１に出鋼した
後、Ｓｉ、Ａｌを添加して脱酸し、Ａｒガスをガス吹き
込み羽口６から底吹きしつつスラグが排出された溶鋼３
の表面部分に内径１．４５ｍのシールフード２をかぶせ
た後、シールフード２内をメカニカルポンプ４で１００
ｔｏｒｒの真空度に保ちつつ、アルゴンガスを取鍋の底
に設けた羽口６より８３４Ｎｌ／ｍｉｎの速度で吹き込
みながら脱水素処理を行った例である。図中５は不活性
ガス（アルゴン）ホルダーを示す。
【００１６】この時の溶鋼の静止表面積はπ×（１．４
５／２）2 ＝１．６５ｍ2 である。従って、溶鋼静止面
積あたりのガス吹き込み量は５０５Ｎｌ／ｍｉｎ／ｍ2
である。また、単位溶鋼静止面積あたりの攪拌エネルギ
ーε／Ａは２．０ｗ／ｃｍ2である。また溶鋼量は２７
０ｔである。水素濃度は処理前６ｐｐｍから２０分後に
０．７ｐｐｍまで脱水素処理出来た。
５／２）2 ＝１．６５ｍ2 である。従って、溶鋼静止面
積あたりのガス吹き込み量は５０５Ｎｌ／ｍｉｎ／ｍ2
である。また、単位溶鋼静止面積あたりの攪拌エネルギ
ーε／Ａは２．０ｗ／ｃｍ2である。また溶鋼量は２７
０ｔである。水素濃度は処理前６ｐｐｍから２０分後に
０．７ｐｐｍまで脱水素処理出来た。
【００１７】実施例２は上底吹き転炉で粗精錬した溶鋼
１５０ｔを取鍋に出鋼後、スラグを排出した後、図２に
示すシールタンク７内で溶鋼３を脱水素処理した場合の
例である。この時のシールタンク内圧力は３００ｔｏｒ
ｒ一定に保持した。取鍋底に設けた３本の羽口６より各
々１０８４Ｎｌ／ｍｉｎのアルゴンガスを吹き込みつつ
脱水素処理を行った。取鍋の径は３．０ｍである。従っ
てこの場合の静止溶鋼表面積は７．１ｍ2 である。溶鋼
静止面積あたりのガス吹き込み量は４６０Ｎｌ／ｍｉｎ
／ｍ2 である。また、単位溶鋼静止面積あたりの攪拌エ
ネルギーε／Ａは１．０ｗ／ｃｍ2 である。水素濃度は
１５分の脱水素処理により、４ｐｐｍから０．８ｐｐｍ
まで低下した。
１５０ｔを取鍋に出鋼後、スラグを排出した後、図２に
示すシールタンク７内で溶鋼３を脱水素処理した場合の
例である。この時のシールタンク内圧力は３００ｔｏｒ
ｒ一定に保持した。取鍋底に設けた３本の羽口６より各
々１０８４Ｎｌ／ｍｉｎのアルゴンガスを吹き込みつつ
脱水素処理を行った。取鍋の径は３．０ｍである。従っ
てこの場合の静止溶鋼表面積は７．１ｍ2 である。溶鋼
静止面積あたりのガス吹き込み量は４６０Ｎｌ／ｍｉｎ
／ｍ2 である。また、単位溶鋼静止面積あたりの攪拌エ
ネルギーε／Ａは１．０ｗ／ｃｍ2 である。水素濃度は
１５分の脱水素処理により、４ｐｐｍから０．８ｐｐｍ
まで低下した。
【００１８】比較例１は、実施例１、２同様、上底吹き
転炉で粗精錬した溶鋼１４０ｔを取鍋に移し、脱酸後、
ＲＨ脱ガス装置を用いて脱水素精錬した例である。真空
槽の内径は１．９１ｍである。従ってこの場合の静止溶
鋼表面積は２．９ｍ2 である。溶鋼静止面積あたりのガ
ス吹き込み量は２７８Ｎｌ／ｍｉｎ／ｍ2 である。ま
た、単位溶鋼静止面積あたりの攪拌エネルギーε／Ａは
２．１ｗ／ｃｍ2 である。脱水素処理前の水素濃度は６
ｐｐｍであった。ＲＨ脱水素を２０ｍｉｎ間実施した
が、最終の水素濃度は０．６ｐｐｍであった。しかし、
使用した電力、蒸気使用量は溶鋼１ｔ当たり７．７ｋｗ
ｈ、２．４ｋｇに達し、実施例１、２に比較し、多くを
要した。
転炉で粗精錬した溶鋼１４０ｔを取鍋に移し、脱酸後、
ＲＨ脱ガス装置を用いて脱水素精錬した例である。真空
槽の内径は１．９１ｍである。従ってこの場合の静止溶
鋼表面積は２．９ｍ2 である。溶鋼静止面積あたりのガ
ス吹き込み量は２７８Ｎｌ／ｍｉｎ／ｍ2 である。ま
た、単位溶鋼静止面積あたりの攪拌エネルギーε／Ａは
２．１ｗ／ｃｍ2 である。脱水素処理前の水素濃度は６
ｐｐｍであった。ＲＨ脱水素を２０ｍｉｎ間実施した
が、最終の水素濃度は０．６ｐｐｍであった。しかし、
使用した電力、蒸気使用量は溶鋼１ｔ当たり７．７ｋｗ
ｈ、２．４ｋｇに達し、実施例１、２に比較し、多くを
要した。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【表２】
【００２１】
【発明の効果】本発明によれば、従来のＲＨ等高真空を
利用した精錬における莫大な真空排気設備を要せず、そ
れに伴う電力、蒸気等のランニングコスト、設備費用を
要せず低水素鋼が溶製可能になる。また、本発明は実施
例に示した設備のみならず、一般的な精錬装置において
ランスを介してガス吹き込みを実施しても良い。また、
簡単なメカニカルな真空ポンプを設置するのみで実施可
能であり、既にある精錬設備に多少の改造を加えて真空
ポンプを設置して実施することも可能である。
利用した精錬における莫大な真空排気設備を要せず、そ
れに伴う電力、蒸気等のランニングコスト、設備費用を
要せず低水素鋼が溶製可能になる。また、本発明は実施
例に示した設備のみならず、一般的な精錬装置において
ランスを介してガス吹き込みを実施しても良い。また、
簡単なメカニカルな真空ポンプを設置するのみで実施可
能であり、既にある精錬設備に多少の改造を加えて真空
ポンプを設置して実施することも可能である。
【図１】本発明の実施例１を行うに好適な反応容器であ
る取鍋の横断面図。
る取鍋の横断面図。
【図２】本発明の実施例２を行うに好適な精錬装置の横
断面図。
断面図。
１…取鍋 ２…シールフード ３…溶鋼 ４…真空ポンプ ５…不活性ガスホルダー ６…ガス吹き込み羽口 ７…シールタンク
Claims (1)
- 【請求項１】 ５０〜３００ｔｏｒｒの減圧下に晒され
ている溶鋼の単位重量あたりの面積を０．００６ｍ2 ／
ｔ以上とし、該減圧下にさらされた溶鋼面を通過するよ
うに不活性ガスを溶鋼静止表面積あたり４５０Ｎｌ／ｍ
ｉｎ／ｍ2 以上吹き込み、該減圧下にさらされた溶鋼の
静止面積あたりの撹拌エネルギーε／Ａを０．５ｗ／ｃ
ｍ2 以上とすることを特徴とする溶鋼の脱水素方法 ただし、εは（１）式にて定義される溶鋼面の撹拌エネ
ルギー、Ａは減圧下にさらされた溶鋼の静止面積 ε＝０．００６１８ Ｑｇ Ｔ ｌｎ（Ｐ0 ／Ｐt ） （１） ここで、 Ｑｇ：ガス吹き込み速度（Ｎｌ／ｍｉｎ） Ｔ ：溶鋼温度（Ｋ） Ｐ0 ：吹き込み位置での圧力（ａｔｍ） Ｐt ：減圧下にさらされた溶鋼面での圧力（ａｔｍ）
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31090395A JPH09143544A (ja) | 1995-11-29 | 1995-11-29 | 溶鋼の脱水素方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31090395A JPH09143544A (ja) | 1995-11-29 | 1995-11-29 | 溶鋼の脱水素方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09143544A true JPH09143544A (ja) | 1997-06-03 |
Family
ID=18010778
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31090395A Pending JPH09143544A (ja) | 1995-11-29 | 1995-11-29 | 溶鋼の脱水素方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09143544A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100768323B1 (ko) * | 2006-06-30 | 2007-10-18 | 주식회사 포스코 | 마그네슘 용탕 내의 용존 수소함량 제어방법 |
| CN111504674A (zh) * | 2020-04-10 | 2020-08-07 | 南京钢铁股份有限公司 | 一种评估rh精炼炉真空脱氢能力的方法 |
-
1995
- 1995-11-29 JP JP31090395A patent/JPH09143544A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100768323B1 (ko) * | 2006-06-30 | 2007-10-18 | 주식회사 포스코 | 마그네슘 용탕 내의 용존 수소함량 제어방법 |
| CN111504674A (zh) * | 2020-04-10 | 2020-08-07 | 南京钢铁股份有限公司 | 一种评估rh精炼炉真空脱氢能力的方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20021029 |