JPH10204521A - 溶鋼の真空精錬用容器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 真空槽内壁面の地金付着を防止し、取鍋内の
溶鋼攪拌を向上させ、脱硫及び吸窒防止を効率よくでき
る溶鋼の真空精錬用容器を提供することを目的とする。 【解決手段】 上部に酸素ランス用と浸漬ランス用の挿
入用の開孔部を有し、側壁上部に排気管７を備え、下部
が溶鋼浸漬部よりなる真空槽８と、前記真空槽８の側壁
に嵌合固着された被覆蓋２２よりなり、更に、被覆蓋２
２は天井部２３とシールジャケット部２４とからなるも
のである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、溶鋼中の炭素、
硫黄等を効率よく除去し、吸窒を防止する溶鋼の真空精
錬用容器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の溶鋼中の炭素、硫黄及び窒素等を
除去する溶鋼の真空精錬方法としてはＶＯＤ法とＲＨＯ
Ｂ真空脱ガス法がある。

【０００３】ＶＯＤ法は、図２に示すように転炉または
電気炉で精錬された溶鋼１を取鍋２に受けた後、ＶＯＤ
装置３内に収容し、排気管７から装置３内のガスをエジ
ェクター（図示せず）で吸引し、取鍋２の底部のガス吹
込み管６から不活性ガスを吹込み、装置３の上部から酸
素ランス４を挿入して溶鋼１の表面に酸素５を吹きつけ
て溶鋼中の脱炭、脱酸素をする方法である。

【０００４】ＲＨＯＢ真空脱ガス法は、図３に示すよう
に真空槽８の下部に浸漬上昇管９と浸漬下降管１０を設
け、浸漬上昇管９と浸漬下降管１０を取鍋２内の溶鋼１
中に浸漬して、真空槽８内を減圧して、取鍋２内の溶鋼
１を吸い上げ、浸漬上昇管９のガス吹込管６より不活性
ガスを溶鋼１中に吹込むことにより、溶鋼１を取鍋２と
真空槽８内を循環させながら、真空槽８内の溶鋼１に上
部より又は溶鋼中に酸素を吹き付け脱炭し、更に脱硫剤
を添加し脱硫を行う方法である。（特開平４−１８３８
１４号公報）

【０００５】ＶＯＤ法では溶鋼１中の炭素が極めて低い
領域でも脱炭速度は比較的高い値を示すが、取鍋２のボ
イリングが激しいのでフリーボード１１を大きく取る必
要があり、設備の規模に比しヒートサイズが小さくなり
生産性は悪い。このため、最近ではＲＨＯＢ真空脱ガス
法が主流となっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ＲＨＯＢ真空脱ガス法
で溶鋼を脱炭する場合、特開平４−１８３８１４号公報
に開示されているように溶鋼中の炭素が０．００５％以
上では、図３（ａ）に示すように酸素ランス４からの酸
素を真空槽８内の溶鋼１の表面に吹付け、溶鋼１の脱炭
処理を行うが、溶鋼１中の炭素が０．００５％未満にな
ると上記の方法では脱炭速度が低下するので、図３
（ｂ）に示すように、酸素ランス４を溶鋼１中に浸漬さ
せながら酸素を溶鋼１中に吹込む。この場合真空槽８内
の溶鋼深さＢ（４００〜６００ｍｍ）が浅いために、真
空槽８内の壁面にスプラッシュが付着して付着地金とな
り、これが再溶解して溶鋼１中の炭素が増加して極低炭
素鋼ができないという問題があった。

【０００７】また、ＲＨＯＢ真空脱ガス法で溶鋼を脱硫
する場合、転炉で精錬された溶鋼１を脱炭した後、真空
槽８の上部の原料ホッパ２８から脱酸剤と昇熱剤として
のアルミニュームと脱硫剤とを添加して、溶鋼１の上部
から酸素ランス４より酸素を表面に吹付けて脱硫剤を溶
解しながら脱硫する。

【０００８】しかしこの脱硫方法では、溶鋼１の攪拌に
限界があった。このため真空槽８内に添加した脱硫剤が
取鍋２内の深い位置まで到達できず、取鍋内の溶鋼１の
攪拌も不十分で脱硫効率が低下し、脱硫処理時間が掛か
るという問題があった。

【０００９】更に、ＲＨＯＢ真空脱ガス装置の浸漬管の
構造は図４に示すように円筒形の鉄皮１４を挟んで内側
と外側は耐火物層１５で構成されているが下部の鉄皮１
４の無い部分の耐火物層１５を通して浸漬管１６の内部
の溶鋼１中へ空気が浸入し、溶鋼１中の窒素が高くなる
という問題があった。

【００１０】本発明は上記の課題を解消するためになさ
れたものであって、真空槽内壁面の地金付着を防止し、
取鍋内の溶鋼の攪拌を向上させ、脱炭、脱硫及び吸窒防
止を効率よくできる溶鋼の真空精錬用容器を提供するこ
とを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めの溶鋼の真空精錬用容器は、上部に酸素ランスと浸漬
ランスの挿入用の開孔部を有し、側壁上部に排気管を備
え、下部が溶鋼浸漬部よりなる真空槽と、前記真空槽の
側壁に嵌合固着された被覆蓋よりなることを特徴とする
とするものである。更に、前記容器において被覆蓋は天
井部とシールジャケット部とからなることを特徴とする
するものである。

【００１２】本発明者らは、従来の溶鋼の脱ガス方法の
欠点を解消すべく詳細に検討を重ねた結果、脱硫効率を
上げるためには取鍋底部の溶鋼を循環させることが必要
であることを見出した。

【００１３】本発明の溶鋼の真空精錬用容器において
は、真空槽を貫通し取鍋底部近くまで挿入した浸漬ラン
スから不活性ガスを吹込むので、溶鋼ヘッドが高く不活
性ガスの気泡の浮力による溶鋼循環力が大きくなり、溶
鋼表面の気泡浮上領域では強い上向きの流れとなる。脱
炭反応は取鍋内の底部近傍に吹込まれたガスが浮上する
領域で、溶鋼上部から吹込まれる酸素が溶鋼表面の炭素
と反応してＣＯガスを発生し効率良くおこなわれる。

【００１４】この脱炭反応が終了した後、引き続いて浸
漬ランスから不活性ガスとともに脱硫剤を吹込む、不活
性ガスと脱硫剤が溶鋼中を上昇する時に硫黄と脱硫剤と
が反応して溶鋼が脱硫される。更に、不活性ガスととも
に浮上中の溶鋼内の硫黄と脱硫剤とが完全に反応しない
場合でも、表面まで浮上した溶鋼流は、一旦水平流とな
り真空槽の側壁部で下向流に変わる。この溶鋼の下向き
の流れに変わる時に溶鋼表面に浮上していた脱硫剤を巻
込み、脱硫剤と溶鋼が取鍋下部まで侵入するので溶鋼中
の硫黄が効率良く脱硫される。

【００１５】真空槽内部への空気進入の防止はその構造
上極めて困難なので、空気を真空槽の周囲より排除する
手段として真空槽と取鍋の間に傘状の被覆蓋とシールジ
ャケットを設けて、溶鋼を大気から遮断し、ここにアル
ゴンガス等の窒素を含まない不活性ガスを大気圧よりも
僅かに高くなるように吹き込む。さらに被覆蓋を天井部
とシールジャケット部からなる構造とすればシールジャ
ケット部が取鍋の上部に確実に接触するので密閉性が向
上する。これにより溶鋼と接する雰囲気を酸素が１％以
下に保持することができる。このため本発明の真空精錬
用容器を用いて真空処理することにより、空気が真空槽
の耐火物を経由して侵入しないので、溶鋼への吸窒が防
止できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。

【００１７】図１は本発明の実施の形態を示す溶鋼の真
空精錬用容器２１の縦断面図である。真空精錬用容器２
１は取鍋２に受鋼された溶鋼１中に真空槽８の下部を浸
漬して静止する。真空槽８は排気管７と連通する図示し
ない排気装置により排気され、溶鋼１は真空槽８内の真
空度に応じて、所定レベルまで吸い上げられる。

【００１８】そして、真空槽８を貫通して上部から浸漬
ランス１２を取鍋２の底部近傍まで浸漬させる。浸漬ラ
ンス１２の先端から攪拌用ガス（アルゴンガス）を溶鋼
１中に吹込む。浸漬ランス１２から吹込まれる攪拌用ガ
スは溶鋼１中で気泡２５となる。真空槽８内が減圧され
ているので、溶鋼１中の気泡２５の浮力が増大し、取鍋
１内の溶鋼が真空槽８内の溶鋼１の表面に向かって高速
で上昇する。その時、溶鋼１は上昇する気泡２５より攪
拌され溶鋼循環量が増大する。

【００１９】真空槽８の上部から挿入された酸素ランス
４の先端から酸素５を真空槽８内の溶鋼１の表面に吹付
けることにより溶鋼の脱炭反応が促進される。

【００２０】溶鋼の脱硫については、溶鋼１中に浸漬さ
れた浸漬ランス１２から攪拌用ガスと脱硫剤（生石灰）
とを一緒に溶鋼１中に吹込む。攪拌用ガスは気泡２５と
なり溶鋼１中を上昇する際に溶鋼と脱硫剤とが反応して
溶鋼中の硫黄が除去される。更に、溶鋼１の表面では溶
鋼１中を上昇してきた気泡２５が破裂する時にも脱硫剤
が溶鋼中に巻き込まれる。真空槽８内の溶鋼表面では溶
鋼１の流れは水平方向の流れに変わり、その後真空槽８
の側壁に当たって下向きの流れとなる。この下向きの流
れに乗って脱硫剤は取鍋の底部まで拡散され溶鋼１が更
に脱硫される。

【００２１】真空槽８下部の耐火物１５を通して溶鋼２
中へ空気が浸入するのを防止するために真空槽８側壁の
周囲に被覆蓋２２が設けられている。この被覆蓋２２は
天井部２３とシールジャケット部２４とから構成され、
天井部２３は真空槽８の側壁に傘状に取り付けられ、そ
の円周部から昇降可能なシールジャケット部２４（シー
ルジャケットの長さは１０００〜１５００ｍｍ）を取鍋
２の上端部に接するように設置する、これにより被覆蓋
２２で覆われた部分は大気から遮断される。またこの被
覆蓋２２で覆われた部分へはバルブ３０から不活性ガス
の吹込パイプ２５を介してアルゴンガスを吹込み、被覆
蓋２２で覆われた部分の空気をパージしその雰囲気を不
活性ガスに保持するので、空気の侵入が防止される。

【００２２】傘状の被覆蓋２２は完全な機密性はない
が、アルゴンガスを吹き込んでいるので酸素濃度は溶鋼
の真空処理時でも安定して１％以下を維持することがで
きる。

【００２３】なお、真空槽下部の溶鋼１に浸漬する部分
にはアルミナキャスタブルの耐火物からなる保護層２６
（アルミナキャスタブルの耐火物）を設けたのは、取鍋
２の表面に浮上しているスラグ２９がこの耐火物（マグ
ネシア煉瓦）に付着してビルトアップするのを防止する
ためである。

【００２４】

【実施例】図１に示すような溶鋼の真空精錬用容器を使
用して操業を行った。 転炉で精錬された成分は
〔Ｃ〕：０．０４％、〔Ｍｎ〕：０．１０％、〔Ｐ〕：
０．００３％、〔Ｓ〕：０．００４％、〔Ｏ〕：４００
〜６００ｐｐｍ、〔Ｎ〕：１３〜１６ｐｐｍ、温度が１
６６０℃の溶鋼１が取鍋２に２５０トン出鋼された。

【００２５】なお、取鍋２の寸法は、内径が４０００ｍ
ｍφ、高さが４０００ｍｍであった。内径が２０００ｍ
ｍφの真空精錬用容器２１の真空層下部をこの取鍋２の
溶鋼１に５００〜８００ｍｍ浸漬した。

【００２６】溶鋼中の窒素の低減と窒素のピックアップ
の防止のために、傘状の被覆蓋２２のシールジャケット
部２４を取鍋２の上部に接触するまで下降しこの傘状の
被覆蓋２２の内部に不活性ガスの吹込みパイプ２７を介
してバルブ３０を開とし、アルゴンガスを吹込んだ。被
覆蓋２２内部の圧力が大気圧より約０．１気圧程度高く
なるように、バルブの調節を行った。真空精錬用容器２
１の真空槽８内部を０．６〜１．０トールに減圧し、真
空槽上部から浸漬ランス１２を挿入し、先端が取鍋２溶
鋼中に底部から約５００〜１０００ｍｍになるように浸
漬させ、浸漬ランス１２の先端からアルゴンガスを溶鋼
１中に１０〜１５Ｎｍ³/min で吹込みながら、更に、真
空槽８の上部から酸素ランス４を挿入して溶鋼１の表面
に酸素５を１５〜２０Ｎｍ³/min で１０分間吹付けた。

【００２７】脱炭処理後の溶鋼成分は、〔Ｃ〕：０．０
００４％、〔Ｍｎ〕：０．１０％，〔Ｐ〕：０．００３
％、〔Ｓ〕：０．００４％、〔Ｏ〕：２５０〜３５０ｐ
ｐｍ、〔Ｎ〕：１２〜１５ｐｐｍ、溶鋼温度は１６５０
℃であった。

【００２８】脱炭処理に引続いて脱硫処理を行った。真
空精錬用容器２１の操業条件は、前述の脱炭条件と同一
とした。真空精錬用容器２１の上部の原料ホッパ２８か
ら真空槽８内の溶鋼１表面に脱酸剤及び昇熱剤としてア
ルミニュウム（２．０Ｋｇ／ｔ）と脱硫剤（焼石灰＝
２．０Ｋｇ／ｔ）とを投入し、真空槽８の上部から酸素
ランス４を挿入して溶鋼１の表面に酸素５を１５〜２０
Ｎｍ³/min 吹き付けながら，昇熱剤として投入したアル
ミニュムを燃焼させながら脱硫剤（焼石灰）を溶解し
た。

【００２９】なお、同時に浸漬ランス１２の先端からは
アルゴンガス１０〜１５Ｎｍ³/min）と脱硫剤（６．５
Ｋｇ／ｔ）を一緒にして溶鋼１中に吹込み脱硫を行っ
た。

【００３０】この溶鋼の脱硫処理時間は８分であった。
脱硫処理後の溶鋼成分は、〔Ｃ〕：０．０００４％、
〔Ｍｎ〕：０．１０％，〔Ｐ〕：０．００３％、
〔Ｓ〕：４ｐｐｍ、〔Ｏ〕が３０ｐｐｍ、〔Ｎ〕：１１
〜１４ｐｐｍ、溶鋼温度は１５９０℃であった。

【００３１】脱硫処理後、溶鋼成分の調整と溶鋼中の介
在物を浮上させるために、原料ホッパ２８から合金鉄を
投入して、浸漬ランス１２の先端からはアルゴンガス
（８〜１０Ｎｍ³/min ）を８分間吹込み、溶鋼成分の調
整と均一化及び介在物の浮上を行った。

【００３２】この時の溶鋼成分は、〔Ｃ〕：０．０００
４％、〔Ｍｎ〕：０．１０％，〔Ｐ〕：０．００３％、
〔Ｓ〕：４ｐｐｍ、〔Ｏ〕：３０ｐｐｍ、〔Ｎ〕：１０
〜１２ｐｐｍ、溶鋼温度は１５９０℃が得られた。

【００３３】本実施例の全溶鋼処理時間は合計で２４分
であった。比較例として、転炉で〔Ｃ〕：０．０４％、
〔Ｍｎ〕：０．１０％、〔Ｐ〕：０．００３％、
〔Ｓ〕：０．００２％、〔Ｏ〕：４００〜６００ｐｐ
ｍ、〔Ｎ〕：１３〜１６ｐｐｍの溶鋼を精錬し、１６６
０で、２５０トンの溶鋼１を取鍋２に出鋼した。 この
溶鋼を真空槽８の内径：２ｍ、上昇浸漬管９及び下降浸
漬管１０の内径：０．７ｍの２５０トンのＲＨＯＢ真空
脱ガス装置で処理を行った。

【００３４】なお、取鍋２の寸法は、内径が４０００ｍ
ｍφ、高さが４０００ｍｍであった。取鍋２の溶鋼１内
に上昇浸漬管９及び下降浸漬管１０を５００〜８００ｍ
ｍ深さになるように溶鋼１内に浸漬した。

【００３５】真空槽８の内部を０．６〜１．０トールに
減圧し、真空槽８の上部から酸素ランス１２を挿入し、
浸漬上昇管８の中間部先端からアルゴンガスを溶鋼１中
に８〜１０Ｎｍ³/Ｈｒ吹込みながら、更に、真空槽８の
上部から酸素ランス５を真空槽８内に挿入して、真空槽
８内の溶鋼１表面に酸素５を１５〜２０Ｎｍ³/min で１
４分間吹付けた。

【００３６】脱炭処理後の溶鋼成分は、〔Ｃ〕；０．０
０１５％、〔Ｍｎ〕：０．１０％、〔Ｐ〕：０．００３
％、〔Ｓ〕：０．００４％、〔Ｏ〕：２５０〜３５０ｐ
ｐｍ、〔Ｎ〕：１４〜１７ｐｐｍ、溶鋼温度は１６５０
℃であった。

【００３７】脱炭処理に引続いて脱硫処理を行った。真
空槽８の操業条件は、前述の脱炭条件と同一とした。真
空槽８の上部から真空槽８内の溶鋼１表面にアルミニュ
ム（２．０Ｋｇ／ｔ）と脱硫剤の焼石灰等（９．０Ｋｇ
／ｔ）とを投入し、浸漬上昇管８の中間部先端からアル
ゴンガスを溶鋼１中に吹込みながら、真空槽８の上部か
ら酸素ランス４を真空槽８内に挿入して溶鋼１の表面に
酸素５を１５〜２０Ｎｍ³/min 吹き付けながら，昇熱剤
として投入したアルミニュムを燃焼させながら脱硫剤
（焼石灰）を溶解した。この溶鋼の脱硫処理時間は１２
分であった。

【００３８】脱硫処理後の溶鋼成分は、〔Ｃ〕：０．０
０１５％、〔Ｍｎ〕：０．１０％、〔Ｐ〕：０．００３
％、〔Ｓ〕：７ｐｐｍ、〔Ｏ〕：３０ｐｐｍ、〔Ｎ〕：
１６〜１９ｐｐｍ、溶鋼温度は１５９０℃が得られた。

【００３９】溶鋼の脱硫処理後、成分調整と介在物を浮
上させるために、真空槽８の上部から合金鉄を投入し
て、浸漬上昇管９の中間部からからはアルゴンガス（８
〜１０Ｎｍ³/min ）を吹込み、成分の調整と介在物の浮
上を行った。この溶鋼の処理時間は８分であった。

【００４０】成分調整と介在物を浮上処理を行なった後
の溶鋼成分は、〔Ｃ〕：０．００１４％、〔Ｍｎ〕：
０．２０％、〔Ｐ〕：０．００３％、〔Ｓ〕：６ｐｐ
ｍ、〔Ｏ〕：３０ｐｐｍ、〔Ｎ〕：１７〜２０ｐｐｍ、
溶鋼温度は１５９０℃であった。

【００４１】比較例の全溶鋼処理時間は合計で３４分で
あった。本発明装置で処理した場合、従来のＲＨ−ＯＢ
法に比して８分短い処理時間で、高い脱炭、脱酸素、脱
窒率を上げることができた。

【００４２】

【発明の効果】本発明により、短い時間の処理で極めて
高い脱炭及び脱硫が可能で、かつ吸窒が防止できる。ま
た酸素ランスは溶鋼に浸漬しないので真空槽の内壁に地
金付着も発生せず、工業上極めて優れた効果を奏するも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態を示す溶鋼の真空精錬用
容器の縦断面図である。

【図２】 従来のＶＯＤ装置の縦断面図である。

【図３】 従来のＲＨＯＢ真空脱ガス方法を示す図で、
（ａ）は溶鋼中の〔Ｃ〕が０．００５％以上の操業状態
を示し、（ｂ）は溶鋼中の〔Ｃ〕が０．００５％未満の
操業状態を示す。

【図４】 従来のＲＨＯＢ真空脱ガス方法の真空槽内溶
鋼への空気の浸入の経路を示す模式図である。

【符号の説明】

１ 溶鋼 ２ 取鍋 ４ 酸素ランス ５ 酸素 ８ 排気管 １２ 浸漬ランス ２１ 真空精錬用容器 ２２ 被覆蓋 ２３ 天井部 ２４ シールジャケット部 ２５ 気泡 ２６ 保護層 ２７ 吹込パイプ ２８ 原料ホッパ ２９ スラグ ３０ バルブ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上部に酸素ランスと浸漬ランスの挿入用の
   開孔部を有し、側壁上部に排気管を備え、下部が溶鋼浸
   漬部よりなる真空槽と、前記真空槽の側壁に嵌合固着さ
   れた被覆蓋よりなることを特徴とする溶鋼の真空精錬用
   容器。
2. 【請求項２】被覆蓋は天井部とシールジャケット部とか
   らなることを特徴とする請求項１に記載の溶鋼の真空精
   錬用容器。