JPS6021313A - 出鋼時、溶鋼の窒素吸収防止法 - 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】 技術分野 出で１ｉｆ１時溶鋼の窒素吸収防止法に関して、この明
に１１１書に述べる技術内容は、極低窒素鋼の製造を典
型的事例とする、製鋼精錬を経た溶鋼の出鋼取扱いの際
大気との接触に起因して従来不可避であった窒素吸収の
根絶を目脂した開発成果に関連し、製鋼精錬操業に附帯
した技術の分野に位置している。

問題点 極低窒素鋼の製造に当っては、一般に真空脱ガス装置で
脱ガス処理をして窒素を除くのみでは不十分であり、そ
の前工程においてすでにできるだけ低い窒素濃度の溶鋼
を得る必要がある。

特殊の例外を除くと、極低窒素鋼の製；ｒｉ′ｉであっ
ても純酸素音用いる一椴的な転炉製鋼法にて溶製した溶
鋼を真空脱ガス装置にて真空脱ガスし、蒙素礎度を低下
させるほかには、これまでに良い方法がなかった。

通常転炉イ゛δ錬終了時の品で１・９７素ｔｉｚｉ度は
１０〜１５ｐｐｍ程度であるが、転炉から取柄への出鋼
時に、溶鋼の大気との接触が避けられないため、大気中
の窒素によって、溶鋼の望素直度増加が生じる。

出６；４方法や出鋼時の脱酸方法の如何によっても異な
るが、窒素濃度の上昇は５〜１０　ｐｐｍに遂する場合
もあり、そのためＭ銅受入れ取鍋内にて窒素濃度は、は
ぼ１５〜２５　ｐｐｍにも上る。

もちろんその後、真讐脱ガス処理で脱窒素を図・るが、
水素などと異なυ窒素は脱ガスが困次１（なことはよく
知られている通９であり、真空脱ガス処理によって経済
的に窒素０度を大幅に低下させる技術は、現時点で未だ
確立されてはいない。

−万において最近目ざましい発展を遂げた底吹き転炉、
また実用段階に達した上底吹き転炉の如き底吹き吹錬に
よると、転炉吹錬終了時のり素濃度を、在米の上吹き転
炉よりも低い１０　ｐＩ）ｍ以下の窒素０度レベルとな
し得る場合もあり、従ってその後の出鋼工程での大気か
らの窒素の吸収が防止できれば上記の如き真空脱ガス処
理におけるか酷な負荷増大なしに容易に極低窒素溶鋼を
得ることができる筈である。

かような極低窒素鋼の要請については、たとえば冷延鋼
板の材料特性の向上を月相して窒素濃度が１５１）Ｐｍ
以下といった極低窒素鋼の経済的な製造法が熱望されて
いる。

発明の目的 転炉出鋼時の窒素吸収を有効に防止して、真空脱ガスに
長時間を要せず１０〜１５　ｐｐｍの窒素濃度の溶鋼を
容易に得ることが、この究明の目的である。

発明の端緒 さて転炉などの精錬炉から溶鋼受入れ取鍋中に溶鋼を出
鋼する際に溶鋼が大気と接触して大気中の窒素を吸収す
るのは次の二つの装置による。

■精錬炉から溶鋼受入れ取鍋へ向う注入流の大気との接
触界面を通した、大気中窒素の溶鋼中への吸収。

■落下流である注入流に随伴されて取鍋同浴鋼中に巻き
込まれ、取鍋内溶鋼浴中金浮上して浴上に離脱する気泡
からの窒素の吸収。

これら■、■の機構による窒素吸収過程に関連する窒素
の吸収防止法についてイ」）々の研究を行い、過熱水蒸
気がとくに有利に窒素吸収の防止に適合することを究明
し１、この発明の完成を導くことができた。

発明の構成 上記した発明目的は、次の事項を骨子とする手順によっ
て適切に成就される。

（Ｗ錬炉内の溶鋼を出鋼する際、大気に曝される溶鋼の
出鋼流の外周及び／又は該溶鋼の受入れ取鍋内における
浴面を過熱水蒸気でもって被包し、大気環境から遮蔽す
ることからなる出鋼時１溶鋼の窒素吸収防止方法。

ここに、溶鋼流又は浴を被包する過熱水蒸気はシ゛環境
大気に対する溶鋼の接触を遮蔽するわけであるが、この
挙動は溶銅と接触するガス中窒素分圧を過熱水蒸気でも
って希釈低減する作用に加えて溶鋼温度の下に次式 による分解反応を生じて生成ガスが溶鋼中に吸収され、
溶鋼流表面、溶鋼浴面の酸素温度が上昇することがとく
に有利に寄与すると考えられる。

すなわち溶鋼の窒素吸収速度は、溶鋼中に溶存する酸素
濃度に依存し酸素温度が高いほど窒素の吸収が有効に抑
ｆｌｔｌ）　ｉれることは、よく知られているとおりで
あるからである。

そして上記の過熱水蒸気を用いる出鋼管理を行った取鍋
内の溶鋼は必要に応じて真空脱ガス処理によって、脱窒
素を所期するのと比べてはるかに容易に脱酸素、脱水素
が筒便に行えるので格別な支障は例も伴わない。

溶鋼の出鋼流の外周に対し、また取鍋に受入れた溶鋼浴
面に対して、それぞれ上記の被包を行うのは、最も望ま
しいがそれらの一万のみを行ってもそれなｐＫ有効な窒
素吸収の防止が図れるので、低冒累鋼に所期する許容窒
素一度の如何では外周または浴面のうち片方についての
水蒸気被包を省略することができる。

まず第１図につき、前者を省略する実施態様を、具体例
で示す。

この例では、出鋼に先立って溶鋼の受入れ取鍋１の上面
に、好ましくは薄鉄板（１朋厚み程度）製のカバー２を
かぶせ、これを貫通する過熱水蒸気配管３から、水蒸気
４を取鍋中に予め吹込んで取鍋内の環境大気を過熱水蒸
気でもって置換する。

なおこの際受入れ取鍋砂その最初の使用のように冷いと
き結露のおそれがあるので十分に予熱するがくり返し使
用の場合は予熱の必要はない。

その後、カバーを取９付けた１丑で過熱水蒸気の吹込み
を継続しながら受入れ取鍋１上にて転炉の出鋼孔から転
炉の傾動によって溶鋼を出鋼する。

出鋼と同時にカバー２は出鋼流で溶解し、取鍋への溶鋼
注入が始まる。なおこの際第２図のように転炉の出鋼孔
５の周囲に設置しプこリング状の水蒸気吹出し管６から
も過熱水蒸気の環状流全噴出させて出鋼流７の外周を過
熱水蒸気４′で被包し、環境大気が出鋼流と接触するの
を遮蔽するのが、よジのぞましく、このとき上記の第１
図について示した先行置換は省略してもよい。

第３図には、リング状の水蒸気吹出し管６の詳細を示し
、その吐出し口は下向きスリット又は、多数の下向き孔
の何れでもよく、この吹出し管６は、転炉の出鋼孔５の
１わりに固着してもまた、出鋼孔５と適合する位１紅に
て別途に保持□してもよい。

以上のようにして出鋼を継続し、出ｆｔ’］が完了する
まで過熱水蒸気の噴出も継続する。この出４９．Ｍに対
する常法に従う合金剤添加は竺したる支障なしに行われ
得る。

過熱水蒸気による溶鋼の大気遮蔽は、窒素の暇収防止に
極めて効果的であり、その理由はすでにのべたとお９で
ある。

すなわち過熱水蒸気により予め受入れ取鍋１円から大気
がパージされているとさ、受入れ取鍋１円の溶鋼浴面は
大気から遮蔽されるので、出ぐ）・１流によしんば大気
が随伴しても浴面下にはもはやａ人し得す、この点出鋼
流を包囲する過熱水蒸気ｔの噴出流のみを用いる場合で
も、それによって取鍋同浴鋼浴面の大半がｇ蔽されｉｆ
ｆるので、はぼ同様な寄与がもたらされる。

実施例 ここに公称能力２８０トンの底吹き転炉において、出鋼
時の窒素吸収防止実験を行った結果は次のとおりであっ
た。

実験に用いた水蒸気シール法は、第２図に示すところに
準拠した。

十分に予熱した受入れ取鍋ｌには、出鋼に先立って薄鉄
板製のカバー２をかぶせ、３００〜４０００の過熱水蒸
気を３〜ｓ　ｔｃｇ／ｍｉｎの供給速度をもって、取鍋
内に吹込み、内部空気をパージした。

転炉からの出鋼の際その出鋼孔５を取囲むリング状の水
蒸気吹出し管６を用いこれに転炉のトラニオンを通し鉄
皮外表面に添わせた固定配管全弁してやは９３〜ＢＨ／
ｍｉｎの供給速度で過熱水蒸気を出鋼の直前に噴出させ
、出鋼流７′ｆ：過熱水蒸気で包囲した。

この実験（２０チヤージ）に用いた溶鋼は倒れも冷延鋼
板用の低炭素アルミキルド銅でアク、出鋼時の合金添加
は、アル、ヨ二１ニームのみであった。

転炉内から、また取鍋カニら採取した溶鋼サンプルの分
析値の代表例を表１に示すが、出鋼直前の転炉内の溶鋼
温度は１６２０〜１ｅ！８０℃また出鋼所要時間は５〜
８分であった。

表１　溶鋼組成　（重ｉ、ｔ　９つ この実験における窒素吸収防止実験については、表２に
示すとおりであり、ここに比較例として、従来の慣例に
て何らのシールを行わない場合と、この発明における配
管を利用するアルゴンガスシール（アルゴンガスの全使
用量は１１０〜１８ＯＮｍＢ　）を行った場合と対比し
た。

表２　窒素（ＩＪｇ上昇風（２０チヤ一ジ平均ｔｐｐｍ
　）窒素濃度上昇量はシールなしで、６−１　ｐｐｍ＋
アルゴンガスシールでは、４．１　ｐｐｍとなり、これ
らに比較して、この発明では１゜４　ｐｐｍにとどまり
、水蒸気シールの効果が著しいことが明らかである。

引続き受入れ取鍋１円へのみの過熱水蒸気４の吹込みと
、出鋼流へのリング状の吹出し管６からの過熱水蒸気４
′のみの噴出との２方法について、止揚した併用の過熱
水蒸気４．４′の吹込みと成績を比較した結果を表３に
示す。

表３　窒素濃度上昇ｆｊｃ　（ｐｐｍ　、　２０チヤー
ジの平均〕出鋼流あるいは取鍋のみのシールにおいても
、窒素濃度の上昇は２．６〜ｓ、ｓ　ｐｐｍにとどまっ
て１アルゴンガスによる併用法における４゜１．　ｐｐ
ｍ　（表２参照）の濃度上昇よりも僅小に抑制され、過
熱水蒸気シール法による有効な窒素吸収の防止効果が明
らかである。

もちろんこの発明においては、水蒸気を多−；ｊｌ：に
使用するために出鋼時の窒素吸収は防止される一万、前
述の（１）式の反応によって溶鋼の水素０度が上昇する
が、溶鋼中の水素濃度上昇はたかだか５〜７　ｐｐｍで
あって、冷延鋼板用の溶鋼では、層重の品質劣化を生ず
る恐れはないし、捷た水素は窒素と異なって、真空脱ガ
ス処理によって容易に除去可能であるので、とくに低水
素４度が８装な場合には、真空脱ガス処理を行えば何ら
問題はない。

発明の効果 この発明によると、製鋼精ｅｌｆ経た溶鋼がその出鋼操
作に従来不可避に随伴した環境大気との接触による窒素
濃度の不所望な上昇を適切かつイ■効に抑制することが
できるので、低窒素鋼の出鋼取扱い上の管理のみにて、
従来困難な真空脱ガス処理の負担増加なく有利に低窒素
溶鋼の出鋼が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はこの発明の実施態様を例示した説明図
であり、 第８因は要部詳細図である。 特許出願人　川崎製鉄株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　精錬炉内の溶鋼を出鋼する際、大気に曝される溶鋼
   の出鋼流の外周及び／又は該溶鋼の受入れ取鍋内におけ
   る浴面を、過熱水蒸気でもって被包し大気環境から遮蔽
   することを特徴とする出鋼時、溶鋼の窒素吸収防止方法
   。