JPH1192811A - 溶融金属の精錬方法 - Google Patents

溶融金属の精錬方法

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JPH1192811A
JPH1192811A JP24873497A JP24873497A JPH1192811A JP H1192811 A JPH1192811 A JP H1192811A JP 24873497 A JP24873497 A JP 24873497A JP 24873497 A JP24873497 A JP 24873497A JP H1192811 A JPH1192811 A JP H1192811A
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JP
Japan
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stirring
impeller
time
ladle
ppm
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Withdrawn
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JP24873497A
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English (en)
Inventor
Yoshihiko Higuchi
善彦 樋口
Masaki Miyata
政樹 宮田
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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)
  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の目的は、低硫黄目標濃度(5ppm )を
通常処理時間内(15min 以内)で実現できる溶銑脱硫
方法を提案する。 【解決手段】インペラーを高速攪拌すると垂直方向の流
れが発生することに着目して、円周方向流れを電磁攪拌
に、フラックスの分散をインペラー攪拌に特化すること
により従来困難であった浴全体の均一攪拌を実現でき、
溶銑の低硫黄化(5ppm 以下)が短時間に可能となる。
インペラー攪拌の立ち上げ時、停止時に電磁攪拌をそれ
ぞれ正転・反転させることにより更に時間短縮も可能と
なる。インペラー径Dと取鍋径Doとの比、D/Doを
0.1〜0.5に、回転磁界の回転数を100〜100
0rpm にすることによりフラックス分散、浴全体の均一
攪拌を一層実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶融金属を効果的
に攪拌することが必要な精錬方法に関する。以下、本発
明に関わる精錬方法を溶銑脱硫にもとづいて説明する。
【0002】
【従来の技術】近年、転炉・連続鋳造の能率があがって
きており、溶銑脱硫工程が律速段階となり溶銑の脱硫処
理時間を短縮するニーズが高まってきている。更に、製
品の多様化・高品質化の要請に応えるために低硫化(目
標5ppm 以下)が望まれており、溶銑脱硫処理の一層の
高速化が求められている。
【0003】通常目標硫黄濃度が20ppm 程度の処理で
あっても、一般的に使用されているインペラー攪拌で
は、定常回転数に達するのに時間がかかり、処理後に必
要な測温および分析用サンプル採取をこの回転運動が停
止するまで待つ必要があり処理時間が長いのが現状であ
る。脱硫処理は、溶融金属全体の攪拌を優先するため回
転羽根の直径を大きくしており攪拌動力の制約(設備
費、電力原単位等)から回転数が大きくとれず、回転渦
中心の窪み部にたまった脱硫フラックスを溶銑中へ分散
させる効果が低くなり低硫化(目標5ppm )は限られた
時間内では困難であった。単純に回転羽根を小さくして
回転数を大きく取ると、溶銑全体の混合攪拌が弱くな
り、浴内に硫黄の濃度分布が生じ脱硫効率が低下する。
【0004】特公昭59−29083号公報では、溶融
鉄を収納した容器を回転磁界中に入れて溶融鉄(溶銑)
を回転させ、回転力により生成した溶融鉄表面の回転渦
中心の窪みにスラグを置き、溶融鉄中の不純物と反応さ
せてスラグ中に分離除去する方法が提案されている。
【0005】この回転磁界を利用して攪拌するいわゆる
電磁攪拌方式の狙いは、溶融鉄表面の窪みにスラグを集
めることにより、反応性の高いスラグと取鍋などの耐火
物との反応を回避することである。従って、電磁攪拌方
式は、溶融鉄を円周方向に回転できるが、窪み部に溜ま
ったスラグを四方に分散できないという欠点があり、効
率的な方法とは言い難い。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、例え
ば低硫黄目標濃度(5ppm 以下) を通常処理時間内(1
5min 以内)で実現できる溶銑脱硫を行う精錬方法を提
案することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】インペラーを高速攪拌す
ると垂直方向の流れが発生してフラックス(スラグ)の
分散がよくなることに着目して、円周方向流れを電磁攪
拌に、フラックスの分散をインペラー攪拌に特化するこ
とにより従来困難であった浴全体の均一攪拌を実現でき
溶銑の低硫黄化(5ppm 以下)が短時間に可能となる。
インペラー攪拌の立ち上げ時に事前に電磁攪拌を同方向
に正転させ、停止時に反転させることにより更なる時間
短縮も可能となる。
【0008】取鍋内でインペラー攪拌と電磁攪拌を行う
場合、インペラー径Dと取鍋径Doとの比、D/Doを
0.1〜0.5に、回転磁界の回転数を100〜100
0rpm にすることによりフラックス分散、浴全体の均一
攪拌を一層速やかに実現できる。インペラー攪拌と電磁
攪拌の相乗効果により、溶銑中硫黄濃度を5ppm 以下に
効率的に低減することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】図1に基づいて本発明を取鍋脱硫
に適用した場合について説明する。図1は、取鍋1の外
側に配備した回転磁界発生装置(以降電磁攪拌装置とい
う)2と回転羽根3を動かすインペラー駆動装置4で構
成される。
【0010】電磁攪拌装置は取鍋内溶銑を水平方向に回
転可能で、回転方向を正転および反転させることができ
る。インペラー攪拌装置および電磁攪拌装置の各特性調
査結果とその組み合わせの効果について詳述する。
【0011】実験に用いた250t溶銑を収容する取鍋
は直径約4mで、インペラーの羽根は羽根数4枚、羽根
直径が1〜1.4mとした。現有インペラー駆動装置を
用いてインペラー回転数(N)とインペラーの羽根の
[直径/取鍋直径](D/Do)の関係を調査した。
【0012】現状の羽根AはD/Do=0.35でN=
100rpm であり、試作した羽根BはD/Do=0.3
でN=150rpm 、羽根CはD/Do=0.25でN=
200rpm となった。
【0013】これらA,B,Cタイプの羽根の脱硫能力
を評価する方法として下記に定義する脱硫速度定数
(K)を使用した。 (K)={ln([S]o/[S]f)}/T (min -1) [S]o:処理前硫黄濃度(ppm )、[S]f:処理後
硫黄濃度(ppm )、T:処理時間(min ) 例えば処理前[S]=200ppm を、通常処理時間12
min で、通常目標[S]=20ppm に低下させるために
はK≧0.19min -1必要であり、通常処理時間で極低
硫目標[S]=5ppm に低下させるためにはK≧0.3
1min -1が必要となる。
【0014】現状設備では、羽根Aで脱硫速度定数
(K)が0.19min -1、羽根Bは0.16min -1、羽
根Cは0.13min -1であった。羽根が小さくなるほど
Kが小さくなるのは、取鍋内溶銑全体の攪拌混合が弱く
なり、溶銑の取鍋内壁に近い部分が硫黄濃度が高く、取
鍋中心部で硫黄濃度が低くなり取鍋内で濃度分布が生
じ、効率的な脱硫処理ができなくなるからである。
【0015】回転羽根A,B,Cが回転開始後に定常回
転数まで達する時間を測定した結果、それぞれAは80
秒,Bは60秒,Cは40秒であった。脱硫処理が終わ
って回転羽根を引き抜いた後に測温・試料採取可能とな
るまでの時間を測定した結果、羽根A,B,Cに対して
それぞれAは60秒,Bは40秒,Cは30秒であっ
た。
【0016】上記インペラー攪拌と同様に電磁攪拌装置
にて脱硫速度定数を測定した。回転磁界の回転速度は2
00〜400rpm としたが、回転速度に関係なく脱硫速
度定数は0.12min -1であり、インペラー攪拌におけ
る羽根Cよりも悪い結果であった。
【0017】この理由は、前述の通り取鍋中心渦の窪み
部に溜まった脱硫用スラグの溶銑中への分散が不十分で
あるからである。さらに電磁攪拌装置に底吹きガスを組
み合わせたり、各種邪魔板を設置してスラグの分散化を
図ってみたが、脱硫速度定数は最大でも0.15min -1
までしか向上しなかった。
【0018】現有インペラー攪拌装置に電磁攪拌装置を
組み合わせて脱硫処理を行った。その際に、電磁攪拌の
印加電力は電磁攪拌単独で使用した場合の半分とした。
電磁攪拌の印加により、各羽根A,B,Cの回転数の限
界値はそれぞれA:100→130rpm 、B:150→
200rpm 、C:200→255rpm に上昇した。
【0019】脱硫速度定数(K)もそれぞれA:0.1
9→0.24min -1、B:16→0.28min -1、C:
0.13→0.35min -1に上昇した。径の小さい羽根
CでKの上昇差が大きい理由は、スラグの深さ方向の分
散が回転数に大きく依存し、羽根径が小さく羽根回転数
が大きい羽根Cではスラグの分散が活発となり、羽根径
が小さいために溶銑全体の攪拌が不十分であった欠点を
電磁攪拌の長所を生かして補うという併用の相乗効果が
発揮されたからである。
【0020】インペラー回転数が定常値に達するまでの
時間は羽根A,B,Cに対してそれぞれA:80→12
秒,B:60→9秒,C:40→6秒と短縮できた。脱
硫処理後に電磁攪拌を処理中の回転方向に対して反転さ
せた結果、測温・試料採取可能となるまでの時間はA,
B,Cとも一律10秒であった。
【0021】インペラー攪拌と電磁攪拌を併用すること
により、それぞれ単独で使用する場合よりも大幅に脱硫
速度定数を向上することが可能となり、羽根Cと電磁攪
拌を組合せたものは、目標濃度の20ppm 場合に処理時
間は約7min であり、通常法の12min と比較して5mi
n 短縮できた。
【0022】処理後の待ち時間も反転による減速効果で
約1min 短縮された。さらに、到達硫黄濃度は5ppm ま
で低下可能となり、低硫鋼ニーズにも十分対応できるよ
うになった。
【0023】インペラー攪拌と電磁攪拌併用時の[イン
ペラー径/取鍋径](D/Do)は0.1〜0.5が望
ましい。D/Doが0.1未満であるとインペラー回転
羽根の回転数を上げても、スラグの分散場所が局部的に
なり分散効果が低くなるからである。
【0024】D/Doが0.5を超えるとと電磁攪拌を
併用しても回転羽根の回転数が上がらないため、スラグ
の分散効果が同様に低くなるからである。電磁攪拌の回
転磁界の回転数は100〜1000rpm が望ましい。回
転数が100rpm 未満であると、溶銑全体の攪拌が十分
に行えないためであり、回転数が1000rpm を超える
と、取鍋容器の鉄皮への渦電流が過多となり鉄皮の過熱
を起こし鉄皮変形、鉄皮変形による耐火物の損耗等の支
障が発生するおそれがあるからである。
【0025】溶融金属を収容する容器は磁場を極力減衰
させない材質が好ましく、強度を確保するために非磁性
のオーステナイトステンレス鋼、高Mn鋼を用いてもよ
い。なお、溶銑脱硫処理例示したが、その他銅、アルミ
ニウムなどの溶融金属の精錬を行うに際して均一な攪拌
を必要とする場合に本発明に従ってインペラー攪拌と電
磁攪拌を併用することが有効であることは言うまでもな
い。
【0026】
【実施例】
(実施例1)予め脱硫フラックス(CaO:95%,C
aF2 :5%)2000kgを取鍋(鉄皮はオーステナ
イト系ステンレス鋼)に入れ置いて、溶銑250トン
(温度1350℃、成分は表1に示す)をトーピードカ
ー(高炉から製鋼工場への溶銑運搬車)から装入し、脱
硫ステーションに据え置いた。
【0027】据え置き後、速やかに取鍋内溶銑を電磁攪
拌し、インペラー攪拌装置の回転羽根を回転しながら溶
銑中に降下させ、[S]=20ppm まで脱硫処理を実施
した。脱硫処理後に回転羽根を溶銑中から引き上げなが
ら、電磁攪拌の回転方向を反転して取鍋内溶銑の回転運
動を速やかに停止し、測温プローブおよび試料サンプラ
ーを入れて温度測定および分析用試料採取を実施した。
【0028】
【表1】
【0029】表2に示すように、電磁攪拌を併用しない
場合、D=1.0mの羽根径が小さい場合は脱硫剤の分
散は比較的良好であるが、取鍋内溶鉄の混合が不十分と
なり脱硫処理には17.7min と長時間を要した。
【0030】D=1.4mと羽根径を大きくした場合に
は溶鉄の混合がD=1.0mの場合と比較して改善され
るが、脱硫剤の分散は改善されず、脱硫時間は全体で1
2.1min と短縮された。電磁攪拌のみの場合、溶銑の
混合は良好であったが、脱硫剤の分散が不十分であり処
理時間は19.2min と最も長時間であった。
【0031】
【表2】
【0032】インペラー攪拌と電磁攪拌を併用した場
合、いずれも脱硫時間は10.5分以下と短縮された。
羽根径比D/Doが0.55では若干処理時間が長いの
は、D/Doが大きすぎると電磁攪拌を併用しても回転
羽根の回転数が上がらず、スラグの分散効果が小さくな
るからである。D/Doが0.5を超えても本発明の効
果を有するが、D/Doは0.5以下が望ましい。
【0033】インペラー攪拌と併用した電磁攪拌の回転
磁界の回転数が1200rpm では、脱硫速度定数は良好
であり、脱硫時間も約7分と短かったが、この条件で連
続適用したところ、取鍋鉄皮の変形が著しく、約20ch
(チャージ)で取鍋補修となった。なお、回転磁界の回
転数が300rpm では、取鍋補修に至るまでのch数は5
0〜100chであった。
【0034】(実施例2)低硫鋼を対象に、処理時間1
5分で一定とした時の到達硫黄濃度[S]を調査した。
【0035】表3に示すように、インペラー攪拌のみの
場合、インペラー径を1.4mとした場合に到達硫黄濃
度[S]は10ppm まで低下した。インペラー攪拌と電
磁攪拌を併用した場合、到達硫黄濃度[S]は5ppm 以
下であった。
【0036】
【表3】
【0037】
【発明の効果】インペラー攪拌と電磁攪拌を併用するこ
とにより、高速インペラー攪拌ができるため窪み部に溜
まったフラックス(スラグ)を深さ方向に分散でき、同
時に浴全体の攪拌も電磁攪拌によりでき、通常の処理時
間内(15min 以内)で低硫黄濃度(5ppm 以下)の溶
銑も製造可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】インペラー攪拌と電磁攪拌を併用した装置を示
す概念図である。
【符号の説明】
1:取鍋 2:回転磁界発生装置 3:回転羽根、 4:インペラー駆動装置 5:フラックス(スラグ) 6:溶銑 D:インペラー径、Do :取鍋内径

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶融金属中へインペラーを浸漬回転し、
    該溶融金属を機械攪拌するに当たり、インペラーの浸漬
    前、浸漬中、引き抜き後の少なくとも1つの期間に該溶
    融金属を収容する容器の外側から回転磁界を印加するこ
    とにより該溶融金属を攪拌することを特徴とする溶融金
    属の精錬方法。
  2. 【請求項2】 前記容器が取鍋であって、インペラー径
    Dと取鍋径Doとの比、D/Doが0.1〜0.5であ
    り、回転磁界の回転数が100〜1000rpm であるこ
    とを特徴とする請求項1記載の溶融金属の精錬方法。
JP24873497A 1997-09-12 1997-09-12 溶融金属の精錬方法 Withdrawn JPH1192811A (ja)

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