JPH09170015A - 精錬炉 - Google Patents

精錬炉

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JPH09170015A
JPH09170015A JP33155395A JP33155395A JPH09170015A JP H09170015 A JPH09170015 A JP H09170015A JP 33155395 A JP33155395 A JP 33155395A JP 33155395 A JP33155395 A JP 33155395A JP H09170015 A JPH09170015 A JP H09170015A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
molten steel
refining furnace
ladle
snorkel
inner diameter
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Pending
Application number
JP33155395A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroyuki Naito
博之 内藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】取鍋耐火物の溶損や溶鋼上のスラグの巻き込み
に起因する非金属介在物の残存が少ない清浄鋼の製造に
適し、かつ、合金鉄等を歩留りよく添加することができ
る精錬炉を提供する。 【解決手段】底部に不活性ガス吹き込み口6A 、6B を
備えた取鍋12を収容する精錬炉容器1と、アーク加熱用
電極5を有し、真空下で溶鋼11の加熱または脱ガスを行
う精錬炉であって、脱ガス時に溶鋼中に浸漬してその内
側に溶鋼の露出部分を確保するための円筒型耐火物(シ
ュノーケル)3を有し、このシュノーケルが、内径が取
鍋内径の1/4〜1/2で、溶鋼中への浸漬深さが溶鋼
の深さの1/3に調節できるように構成されている精錬
炉。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、非金属介在物の含
有量が低い清浄鋼の製造に適する二次精錬炉に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、軸受け鋼(ベアリング材)等に用
いられる清浄鋼においては、高い品質を有し、しかも低
コストであることが要求されている。そのため、疲労強
度、冷間加工性に大きな影響を及ぼす非金属介在物、特
にASTM法におけるB系介在物を減少させ、介在物含
有量の指標となる鋼中酸素濃度を下げることが求められ
ている。
【0003】従来、溶鋼のアーク加熱を行う二次精錬炉
としてはVAD設備が、また、溶鋼の脱ガスを行う二次
精錬炉としてはVADおよびVODに代表される設備が
使用されてきた。
【0004】しかし、これらの設備においては、脱ガス
処理の際、溶鋼の強い撹拌をともなうので、取鍋耐火物
の溶損を抑制し、あるいは溶鋼上のスラグの流動を制御
してその巻き込みを防止することは困難である。そのた
め、これら溶損耐火物やスラグに起因する非金属介在物
が溶鋼中に残存するのを回避することができない。
【0005】また、溶鋼の成分調整のために、合金鉄
や、アルミニウム等を添加する際、溶鋼上のスラグの層
を通過させなければならないので、スラグ中の酸化物と
の反応により、歩留りの低下を招くという問題もある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
問題を解決し、真空下でアーク加熱または脱ガスを行う
に際して、取鍋耐火物の溶損や溶鋼上のスラグの巻き込
みに起因する非金属介在物の残存が少ない清浄鋼の製造
に適し、さらには、合金鉄や、アルミニウム等を歩留り
を低下させずに添加することができる二次精錬炉(以
下、単に「精錬炉」ともいう)を提供することを課題と
してなされたものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者は、先に、真空
アーク精錬において、溶鋼中に円筒型耐火物を浸漬する
ことにより溶鋼表面に常時溶鋼が露出した裸湯部分を設
け、極低酸素濃度の清浄鋼を容易に製造できる方法を提
案した(特願平5−189478号)。
【0008】本発明者はこの精錬方法を基本として更に
検討を重ねた結果、後に詳述するが、溶鋼の清浄化を促
進する「スラグ巻き込み抑制効果」と「スラグ−溶鋼界
面増大効果」とのバランスから、溶鋼中に浸漬する円筒
型耐火物の円筒には溶鋼清浄化のための最適内径が存在
することを見いだした。更に、「スラグ巻き込み抑制効
果」と「スラグ−溶鋼反応促進効果」とのバランスか
ら、精錬時に円筒型耐火物を溶鋼中に浸漬するに際し、
溶鋼清浄化に対して最適な浸漬深さがあることも判明し
た。
【0009】本発明は上記の知見に基づいてなされたも
ので、その要旨は、下記の精錬炉にある。
【0010】底部に不活性ガス吹き込み口を備えた溶鋼
取鍋を収容する精錬炉容器と、アーク加熱用電極を有
し、真空下で溶鋼の加熱または脱ガスを行う精錬炉であ
って、脱ガス時に溶鋼中に浸漬してその内側に溶鋼の露
出部分を確保するための円筒型耐火物を有し、この円筒
型耐火物が、円筒の内径が取鍋内径の1/4〜1/2
で、溶鋼中への浸漬深さが溶鋼の深さの1/3になるよ
うに調節できるものであることを特徴とする精錬炉。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面を参照し
ながら説明する。
【0012】図1は、本発明の精錬炉の一例の構成を示
す図で、円筒型耐火物(以下、「シュノーケル」とい
う)が取鍋内の溶鋼に浸漬された状態を示している。こ
の図において、1が精錬炉容器で、この容器1内に溶鋼
11が満たされた取鍋12が収容されている。5が精錬炉容
器1の上方部に設けられた溶鋼を加熱するためのアーク
加熱用電極である。3がシュノーケルで、精錬炉容器蓋
部10に設けられた開口部13(図2参照)を通して昇降可
能な状態で保持されている。シュノーケル3の内側には
溶鋼露出部分2が確保されている。4と9はそれぞれ媒
溶材投入シュートおよび合金鉄投入シュートである。な
お、取鍋11の低部には不活性ガス吹き込み口6A 、6B
が設けられている。
【0013】シュノーケル3は、内径が取鍋内径の1/
4〜1/2であり、溶鋼中への浸漬深さを取鍋内に収容
された溶鋼の深さの1/3に調節できるように昇降機構
(図示せず)により保持されている。
【0014】シュノーケル3の内径を上記のように限定
する理由は以下のとおりである。
【0015】図3は、シュノーケルの内径が溶鋼の清浄
化に及ぼす影響を模式的に示す図である。横軸は取鍋の
内径を1とした場合のシュノーケルの内径であり、縦軸
は溶鋼の清浄化の程度(清浄化指数)で、矢印の方向が
清浄化の程度が高いことを表している。
【0016】図3中のは、前記の「スラグ巻き込み抑
制効果」を表す。これは、スラグの巻き込みが抑制され
ることによる溶鋼の清浄化効果で、溶鋼中に浸漬するシ
ュノーケルの内径が大きくなるに伴い、同じ脱ガス条件
(不活性ガス吹き込み条件)下では取鍋内の溶鋼が撹拌
されにくくなるので、スラグの巻き込みが抑制され、溶
鋼は清浄化される。従って、図示したように、右上がり
の曲線になる。また、同図中のは前記の「スラグ−溶
鋼界面増大効果」を表す。これは、取鍋内でスラグと溶
鋼が接する界面が増大するほどスラグと溶鋼の反応が促
進され、溶鋼が清浄化される効果で、溶鋼中に浸漬する
シュノーケルの内径が小さいほど取鍋内でスラグと溶鋼
が接する界面が増大するので、溶鋼は清浄化される。従
って、左上がりの曲線になる。
【0017】溶鋼の清浄化効果は、これらおよびの
効果が重ね合わされたものとみることができるので、図
中の+の曲線で表され、取鍋内径に対するシュノー
ケルの内径比が1/3のとき最大の清浄化効果が得られ
る。シュノーケルの内径が取鍋内径の1/3の近傍で
は、およびの効果はいずれも急激に変化することは
なく、従って+の効果も比較的ゆるやかなので、シ
ュノーケルの内径が取鍋内径の1/4〜1/2の範囲内
であれば、良好な清浄化効果が得られる。
【0018】本発明の精錬炉において、シュノーケル
が、溶鋼中への浸漬深さが溶鋼の深さの1/3になるよ
うに調節できるものであることとするのは、以下に述べ
るように、その深さが溶鋼の清浄化に対して最適な浸漬
深さであることによるものである。
【0019】図4は、シュノーケルの溶鋼中への浸漬深
さが溶鋼の清浄化に及ぼす影響を模式的に示す図であ
る。横軸は溶鋼の深さを1とした場合のシュノーケルの
浸漬深さであり、縦軸は図3の場合と同様に溶鋼の清浄
化の程度(清浄化指数)を表す。
【0020】図4中のは、図3の場合と同様に「スラ
グ巻き込み抑制効果」を表す。溶鋼中へのシュノーケル
の浸漬深さが深くなるにしたがって取鍋内の溶鋼が撹拌
されにくくなるので、スラグの巻き込みが少なく、溶鋼
は清浄化される。しかし、この効果はシュノーケルの浸
漬深さが取鍋に収容された溶鋼の深さの1/3になるま
でで、1/3を超えると清浄化の促進効果は飽和する。
従って、図示したように、最初は右上がりで、途中から
平坦な曲線になる。また、同図中のは、「スラグ−溶
鋼反応促進効果」を表す。これは、取鍋内でスラグと溶
鋼の反応が促進され、溶鋼が清浄化される効果で、溶鋼
中へのシュノーケルの浸漬深さが浅いほど取鍋内におけ
る溶鋼の撹拌が容易に行われるので、スラグと溶鋼の反
応が促進され、溶鋼は清浄化される。従って、左上がり
の曲線になる。
【0021】溶鋼の清浄化効果は、図3の場合と同様
に、これらおよびの効果が重ね合わされたものとみ
ることができるので、図中の+の曲線で表され、溶
鋼中へのシュノーケルの浸漬深さが溶鋼の深さに対して
1/3のとき最大の清浄化効果が得られる。
【0022】シュノーケルの取り付け位置は特に限定さ
れないが、脱ガス促進の観点から、取鍋11の低部に設け
られた不活性ガス吹き込み口6A または6B の直上部に
配置するのが好ましい。
【0023】この精錬炉により溶鋼の精錬を行うには、
まず、慣用の転炉あるいは電気炉等で精錬して所定の範
囲の組成に入るように溶製した溶鋼を取鍋12に移し、こ
の取鍋12を精錬炉容器1内の所定の位置に配置する。次
いで、精錬炉容器蓋部10を取り付け、この蓋部10に設け
られている開口部13の上方にシュノーケル3を配設す
る。次に、取鍋12の底部に設けられた不活性ガス吹き込
み口6A 、6B からAr等の不活性ガスを吹き込み、溶
鋼表面にスラグ11等の浮遊物がない溶鋼露出部分2を形
成させた後、シュノーケル3を開口部13を通して降下さ
せ、溶鋼露出部分2に所定の深さまで浸漬してシュノー
ケル3の内側に溶鋼露出部分2を確保する(図1に示し
た状態)。なお、シュノーケルの浸漬とともに、精錬炉
容器内を密閉状態とする。また、媒溶材は、媒溶材投入
シュート4によりシュノーケル3の外側の溶鋼表面へ投
入する。
【0024】次いで、アーク加熱用電極5により溶鋼11
を加熱し、合金鉄やアルミニウムを溶鋼中に投入して溶
鋼成分を調整する。合金鉄等の投入はシュノーケル3が
取り付けられている位置の上方部に設けられた合金鉄投
入シュート9を介して行う。
【0025】合金鉄等はシュノーケル3の内側の溶鋼露
出部分2に投入され、スラグ8とは接触しないので、ス
ラグ中の酸化物との反応による合金鉄等の歩留りの低下
を回避することができる。
【0026】その後、精錬炉容器1内を例えば5Torr以
下に減圧し、シュノーケル3の下方部側に設けられた不
活性ガス吹き込み口6A 、6B からAr等のガスを吹き
込む。精錬中、シュノーケル3内に溶鋼露出部分2を確
保しておけるので、前記従来の設備において行われるよ
うな大量の不活性ガスの吹き込みによる強い撹拌によら
ずとも、図1中に矢印で示した対流7により溶鋼を循環
させ、溶鋼露出部分2を通して脱ガスを効率よく行うこ
とができる。
【0027】さらに、対流7により溶鋼が強撹拌される
ので、溶鋼11中の非金属介在物の凝集肥大化が進行す
る。溶鋼11中のこれらの非金属介在物は、精錬炉容器1
内を大気圧とし、取鍋底部に設けられている不活性ガス
吹き込み口6A 、6B からのAr等の不活性ガスの吹き
込みにより浮上させ、除去することができる。
【0028】上記のように、真空下でアーク加熱または
脱ガスを行うに際して本発明の精錬炉を使用すれば、取
鍋耐火物の溶損や溶鋼上のスラグの巻き込みに起因する
非金属介在物の残存が少なく、酸素濃度の低い清浄鋼を
製造することができる。また、合金鉄やアルミニウム等
を歩留りを低下させずに添加することも可能である。
【0029】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【0030】図1に示した構成を有する本発明の精錬炉
(能力:70ton )を用い、表1に示す処理条件で、表
2に示す組成の数種類の溶鋼について二次精錬を行い、
精錬後の全酸素濃度、ASTM法におけるB系介在物お
よび合金鉄等の歩留まりを調査した。なお、比較のため
に、従来の精錬炉、すなわちシュノーケルが取り付けら
れていない精錬炉を用いた場合についても同様の調査を
行った。
【0031】全酸素濃度分析用の試料には、160mm
角の鋼材(角材)を熱間圧延した後、冷間で13mmφ
に鍛伸し、6mmφに削りだしたものを使用した。ま
た、ASTM法によるB系介在物の評価用試料として
は、160mm角の鋼材を熱間圧延した後、冷間で65
mmφに鍛伸したものを用い、その表面と、半径Rの1
/2の部位(R/2部位)と、中心部について顕微鏡に
よる調査を行った。
【0032】調査結果を表3に示す。この結果から明ら
かなように、本発明の精錬炉を使用した場合は、従来の
精錬炉を使用した場合に比べて全酸素濃度の著しい低減
が認められた。また、合金鉄等の歩留りも大幅に向上し
た。
【0033】ASTM法によるB系介在物は、従来の精
錬炉を使用した場合、最大1.5級まで検出されたのに
対し、本発明の精錬炉を使用した場合は、表面、R/2
部位および中心部のいずれにおいても0級であった。
【0034】
【表1】
【0035】
【表2】
【0036】
【表3】
【0037】
【発明の効果】真空アーク加熱または脱ガスを行う二次
精錬において本発明の精錬炉を使用すれば、酸素濃度が
低く、非金属介在物の少ない清浄度の高い鋼を製造する
ことが可能である。また、合金鉄やアルミニウムの歩留
りを高め、かつ安定化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の精錬炉の一例の構成を示す図である。
【図2】図1に示した本発明の精錬炉の一部の拡大斜視
図である。
【図3】シュノーケルの内径が溶鋼の清浄化に及ぼす影
響を模式的に示す図である。
【図4】シュノーケルの溶鋼中への浸漬深さが溶鋼の清
浄化に及ぼす影響を模式的に示す図である。
【符号の説明】
1:精錬炉容器 2:溶鋼露出部分 3:シュノーケル 4:媒溶材投入シュート 5:アーク加熱用電極 6A 、6B :不活性ガス吹き込み口 7:溶鋼対流 8:スラグ 9:合金鉄投入シュート 10:精錬炉容器蓋部 11:溶鋼 12:取鍋 13:開口部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】底部に不活性ガス吹き込み口を備えた溶鋼
    取鍋を収容する精錬炉容器と、アーク加熱用電極を有
    し、真空下で溶鋼の加熱または脱ガスを行う精錬炉であ
    って、脱ガス時に溶鋼中に浸漬してその内側に溶鋼の露
    出部分を確保するための円筒型耐火物を有し、この円筒
    型耐火物が、円筒の内径が取鍋内径の1/4〜1/2
    で、溶鋼中への浸漬深さが溶鋼の深さの1/3になるよ
    うに調節できるものであることを特徴とする精錬炉。
JP33155395A 1995-12-20 1995-12-20 精錬炉 Pending JPH09170015A (ja)

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JP33155395A JPH09170015A (ja) 1995-12-20 1995-12-20 精錬炉

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