JPS58167718A - 金属溶湯の真空脱ガス方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、金属溶湯とくに溶鋼の真空脱ガス方法、およ
びそれに使用する装置の改良に関する。

高級鋼を製造するための精錬技術の一つとして、真空脱
ガス、ことにＲＨ真空脱ガスが実施されている。　この
方法は、真空容器の底部に垂下して設けた２本の管を取
鍋内の溶鋼中に浸漬し、真空ポンプを作動させて溶鋼を
真空容器内に吸い上げ、一方の管（上昇管）にアルゴン
のような不活性ガスを吹き込んで、その部分の溶鋼の見
掛は比重を小さくして上昇させ、他方の管（下降管）を
通じて取鍋内へ戻すことにより溶鋼を環流させ、真空容
器内で脱ガスを行なうものである。

この真空脱ガスにおいては、溶鋼の環流を円滑に実現す
ることがプロセスの成否を決定するので、操業に当って
は、溶鋼の環流量を正確に把握することが重要である。

一般に、溶鋼を上昇させる不活性ガス吹き込み量を増大
すれば、環流量は増大する。　いま、内径Ｒ（ｔＭ）の
上昇管Ｑ（ｚ／分）のガス　を吹き込むとき、溶鋼環流
量Ｖ　（ｔ　／ｍｉｎ　）　　は、比例定数なＫとして
、 Ｖ−ＫＲ”。±　　　　　（１） となることが知られている。

しかし、これは他の条件を一定に保ってはじめて成立す
る関係であって、実際の操業に当っては、長時間の処理
につれて管内面の耐火物の浸食による内径の拡大や変形
、付着物による狭あい化、さらには真空装置内部での環
流路の形状の変化など、複雑な因子が作用するから、不
活性ガスの吹き込み量だけで溶鋼の環流量を管理するこ
とはできない。

そこで、溶鋼の環流量を知る方策が求められている。　
これまでにもいくつかの提案があり、たとえば特開昭５
５−１４１５１５号公報には、環流がひきおこす真空容
器の振動の諸要素を測定して、環流量を知ることが開示
されている。

本発明者らは、より直接的に溶鋼の環流量を監視するこ
とを企てて研究の結果、溶湯の表面の流速と環流量との
間に一定の比例関係があり、従って表面の流速を知るこ
とにより環流が所期のとおり正常に行なわれているか否
かを判断できること、また表面の温度ムラ、すなわち場
所による温度の若干の高低の差が、溶湯の流れにつれて
、限られた距離の間ではあまり大きな変化なく移動する
ので、その移動の速さをとらえることにより、溶湯の表
面の流速が測定できることを見出し、さらに、上記の温
度ムラを発生させる要因のひとつに・不活性ガス吹き込
み量の微少な変動があり、従ってガス吹き込み量を意図
的に変化させることにより、温度ムラが助長されて測定
が容易になることをも知って、本発明に至った。

図面を参照して説明すれば、本発明の真空脱ガス方法は
、第１図に示すように、とりべ２内の金属溶湯３を不活
性ガスたとえばアルゴンＡｒの吹き込みにより上昇管１
２を通して真空容器１内に導入し下降管１３から戻すこ
とにより環流させ、その間に真空条件下に置き脱ガスを
行なう方法において、不活性ガスの吹き込み量を、仮に
定めた標準量を中心にして所定の範囲内で変動させるこ
とにより、金属溶湯の表面における温度ムラの発生を助
長し、金属溶湯の流れ方向の複数点たとえば２点（Ｐ工
およびＰ２）における表面の温度（Ｔ工およびＴ２）を
一定の時間にわたって測定し、相互相関法または空間フ
ィルター法を用いた解析により温度のピーク（Ｔ　およ
びＴ２．）またｐ はボトム（ＴよｈおよびＴ２ｂ）、またはその両方がＰ
ｏ　とＰ２の間を移動するに要した時間を知って表面の
流速■１−２を算出し、Ｖ□−２が所定の値を下回らな
いように環流用不活性ガスの吹き込みの標準量を調節す
ることを特徴とする。

標準量を中心とする不活性ガスの吹き込み量の変動は、
その振幅と周期とが、金属溶湯の表面の流速に実質的な
影響を与えない限度内の、ランダムな変化となるように
えらぶとよい。　もちろん、規則的な変化であってもよ
い。

実操業のめやすを示せば、給湯□が鋼の場合によく用い
られる、容量７０　トン程度のとりべと組み合わせる真
空脱ガス装置において代表的なアルゴンガス吹き込みの
標準量は、２００〜５０ＯＮ♂／ｍｉｎであり、これを
上下として変動させる幅は５〜５０％、周期は１０〜６
０秒が適当である。　このようなガス吹き込み量の時間
の経過に伴う変化の一例を、第２図に示す。　その他の
場合も、適切な条件の採択により、環流が標準量のガス
の吹き込みに対応して行なわれる限度内で、温度ムラを
、測定に好都合なように助長することができる。

表面温度の測定点は、上昇管と下降管のそれぞれの中心
を結ぶ線の中はどから少し下降管よりのあたりが適当で
ある。　測定手段によって多少は異なるが、両点ともあ
る領域をもっており、温度はその領域の表面温度の平均
値として与えられる。

−例をあげれば、第３図に示すような大きさと距離をも
っている。（図において、矢印は溶湯の流れ方向をあら
れす。） 両点における温度Ｔ工およびＴ２の変化を記録した一例
が、第４図に示すグラフであって、ある測定時間内にお
ける温度のボトムが、Ｔ□ｂおよびＴ　　として、約０
．１秒間のずれで点Ｐ□およｂ びＰ　を通過していることがわかる。　　Ｐ工とＰ２の
距離は、第２図にみるとおり１８０ｓｕ＋であるから、
表面の流速は、 １８０　Ｕ７０．１秒＝　１８００　ｗ／秒つまり秒速
１８０ｃｒｎ　ということになる。

この流速は、前記した工業的実施の例において、標準的
な値である。　その他の場合においても、金属溶湯の種
類、使用装置のディメンションや要求される脱ガスの度
合などに応じて、必要ならば若干の実験を行１５−”２
ことにより、当業者は、■ｌ−２の下限となる基準値を
決定することができ、かつそれにもとづいて、不活性ガ
ス吹き込みの標準量を求めることができる。

具体的にいえば、まず新たに製作した真空脱ガス装置に
ついて、特定の溶湯を対象にして真空脱ガスを行ない、
不活性ガスの吹き込み量と、■、−２との関係を測定し
てグラフに示す。　次に、真空脱ガスに際して最少限必
要な環流量は、鋼種や処理時間などにもとづいて定めら
れ、それをみたすに必要な不活性ガスの吹き込み量は、
前掲の式（１）により与えられる。　すると、その不活
性ガス吹き込み量に対応するＶｌ−２の値が、前記のグ
ラフから求められるわけである。

実操業において、測定されたＶ□−２の値が、上のよう
にして求めた基準値を下回らないように！流用の不活性
ガスの吹き込み標準量を調節するには、金属溶湯の表面
の温度を継続的に測定してｖｌ−２を継続的に定め、そ
の変化傾向をみて、基準値を下回る可能性があるときは
、不活性ガス流量を増加させるように、逆に、基準値を
大きく上回るときは不活性ガス流量を低下させるように
、不活性ガス流量調節手段を制御して、ガス吹き込み標
準量を自動的に調節するとよい゛。

なお、以上の説明においては、不活性ガス吹き込みの標
準量と溶湯の環流量との間に一定の比例関係が保たれる
定常的な場合だけをとりあげてきたが、真空脱ガス処理
の効果を高くするためには、環流が順調であるだけでな
く、循環する溶湯ととりべ内の溶湯とがよく混合され、
未処理のものがとりべに滞留しないようにはかる必要が
ある。

これを実現するには、不活性ガス吹き込みの標準量を、
時々著しく大きく、または小さく、金属溶湯の環流の定
常状態が一時的に破られる程度まで変動させる操作を加
えるとよい。

本発明の真空脱ガス方法は、以上説明した、表面の流速
にもとづいて不活性ガス吹き込みの標準量をコントロー
ルし正しい環流速度を確保する効果だけでなく、流速を
積分することによって、所定ののべ環流量が達成され、
従って所期の脱ガスが行なわれたであろうことを決定で
きる。　従来は、のべ環流量を知る適切な手段に乏しか
ったため、安全をはかつて、長時間の操業をせざるを得
なかった。　溶湯の温度低下や耐火物の溶損を含めて、
その間の損失は無視できないものであったが、それが本
発明により回避できる。

また、流速の低下から、真空、容器を補修すべき時期を
的確に知ることができる。

はじめに述べたように、本発明は上記の真空脱ガス方法
の実施に用いる装置をも包含する。　その装置は、第１
図に示すように、真空ポンプ■。

をそなえ、下部に金属溶湯の上昇管１２および下降管１
３を有する真空容器１１からなり、上昇管に不活性ガス
吹き込みノズル１４を設けた真空脱ガ３装置１において
、不活性ガスの吹き込み量をある標準値を中心にして所
定の振幅と周期において変動させるための手段、金属溶
湯の流れ方向の２点における表面の温度を測定する手段
１５、表面温度の変化により表面の流速を求め、その値
を用いてあらかじめ与えられた式により、環流量または
必要な不活性ガス吹き込み標準量を算出する演算手段Ｃ
ａｌ　　、およびその結果の表示手段Ｉｎｄ、を付加し
たことを特徴とする。

高温の物体の表面の温度を非接触的に測定する手段は種
々考案されているが、時々刻々変化する値を検出するに
は、たとえば表面の輝度の変化をフォトトランジスタの
組み合わせを利用して測定する装置が適当である。

所要の不活性ガス標準吹き込み量を実現するには、上記
の演算の結果を表示して、それに従って手動でパルプ１
６を操作して不活性ガス源Ａｒからのガス量を調節して
もよいが、自動調節を採用することもできる。

このようにして調節した不活性ガスの標準吹き込み量を
中心とする変動は、バイパスパルプ１７を、所定のシー
ケンスに従って（そのプログラムは制御装置Ｃｏｎｔｒ
、中に組み込んでおけばよい。）調節することにより実
現できる。　パルプ１６および１７の作用は、もちろん
１個のパルプで兼ねさせることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従って溶鋼の真空脱ガスを実施して
いる状況を示す、装置の説明的縦断面図である。 第２図ないし第４図は、溶鋼を対象に本発明を実施した
例を説明するためのものであって、第２図は不活性ガス
吹き込み量の時間の経過に伴う変化を示すグラフであり
、 第３図は表面温度を測定した２点の位置および広□さを
示す図であり、 第４図はそれぞれの測定点における表面温度の時間の経
過に伴う変化を示すグラフである。 １・・・・・・　真空脱ガス装置 １１・・・・・・真空容器 １２・・・・・・上昇管　１３・・・・・・下降管１４
・・・・・・　不活性ガス吹き込みノズル１５・・・・
・・　温度測定手段 １６・・・・・・　不活性ガス標準量調節パルプ１７・
・・・・・　不活性ガス変動量調節パルプ２・・・・・
・と　リ　べ　　　　３・・・・・・金属溶湯■　・・
・・・・　真空ポンプ　　　　Ａｒ・・・・・　不活性
ガス源Ｃａｌ・・・・・・演算手段　　　　Ｉｎｄ・・
・・・・表示手段Ｃｏｎ　ｔ　ｒ、・・・・・・不活性
ガス吹込量制御手段特許出願人　　大同特殊鋼株式会社 代理人　弁理士　　　須　　賀　　総　　夫才１図 牙２図 才８図 才 し〆 一 ］、１砂 （／−ゝ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属溶湯な不活性ガスの吹き込みにより上昇管を
   通して真空容器内に導入し下降管から戻すことにより環
   流させ、その間に真空条件下に置き脱ガスを行なう方法
   において、不活性ガスの吹き込み量を、仮に定めた標準
   量を中心にして所定の範囲内で変動させることにより、
   金属溶湯の表面における温度ムラの発生を助長し、金属
   溶湯の流れ方向の複数点における表面の温度を一定の時
   間にわたって測定し、相互相関法または空間フィルター
   法により表面の流速を算出し、表面の流速が所定の値を
   下回らないように環流用不活性ガスの吹き込みの標準量
   を調節することを特徴とする金属溶湯の真空脱ガス方法
   。
2. （２）金属溶湯の表面の温度の測定を継続的に行ない、
   表面の流速の変化傾向に応じて不活性ガス流量調節手段
   を制御してガス吹き込みの標準量を自動的に調節する特
   許請求の範囲第１項の方法。
3. （３）標準量を中心とする不活性ガスの吹き込み量の変
   動の振幅および周期を、金属溶湯の表面の゛流速に実質
   的な影蕃を与えない限度内のランダムな変化とする特許
   請求の範囲第１項の方法。
4. （４）不活性ガスの吹き込みの標準量を、金属溶湯の環
   流の定常状態が一時的に破られる程度まで変動させるこ
   とを伴う特許請求の範囲第１項の方法。
5. （５）金属溶湯が溶鋼である特許請求の範囲第１項ない
   し第４項のいずれかの方法。
6. （６）真空ポンプをそなえ、下部に金属溶湯の上昇管お
   よび下降管を有する真空容器からなり、上昇管に不活性
   ガス吹き込みノズルを設けた真空脱ガス装置において、
   不活性ガスの吹き込み量をある標準値を中心にして所定
   の振幅と周期において変動させるための手段、金属溶湯
   の流れ方向の複数点における表面の温度を測定する手段
   、表面温度の変化により表面の流速を求め、その値を用
   いてあらかじめ与えられた式により、環流量または必要
   な不活性ガス吹き込み標準量を算出する演算手段、およ
   びその結果の表示手段を付加したことを特徴とする金属
   溶湯の真空脱ガス装置。
7. （７）演算の結果にもとづき不活性ガスの吹き込みパル
   プを自動調節するように構成した特許請求の範囲第６項
   の装置。