JPS60218491A

JPS60218491A - 溶鋼の清浄化方法

Info

Publication number: JPS60218491A
Application number: JP59073923A
Authority: JP
Inventors: Teruyuki Nishitani; 西谷　輝行; Yukihiro Nakamura; 幸弘中村
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1984-04-14
Filing date: 1984-04-14
Publication date: 1985-11-01
Anticipated expiration: 2010-12-06
Also published as: JPH07113158B2

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】（産業上の利用分野）本発明は溶鋼中酸素をジルコニア系等の酸素イオン導電
性耐火物質層を介して電気化学的に溶鋼の清浄化を図る
方法に関するものである。

（従来技術）溶鋼中酸素は溶鋼中に溶存している自由酸素および酸化
物である非金属介在物に大別されるが、両者ともに品質
上問題とされている。特に、連続　□鋳造法の普及拡大
とともに、リムド鋼のキルド鋼による代替等が進行する
につれ、微小な具体的に例えば直径１００ミクロン以下
の介在物除去が課題となっている。上記した介在物は、
その大部分が脱酸生成物であり、具体的に例えば、Ａｔ
２０３．５ｉ０２、ＭｎＯ等およびその複合体である。

従来、介在物の溶鋼からの除去は、杷鍋、タンディツシ
ュ、連続鋳造用語型内における比重差による浮上分離に
よって行なわれ、　Ａｒガス吹込による浮上促進も広く
行なわれている。（例えは、実公昭５６−５３９６６）
Ｌかし、直径１００ミクロン以下のような微小介在物は
原理上、浮上分離に時間を要すること、低水準の溶存酸
素は炭素含有量が低い溶鋼では除去し難いことから品質
面からの要求が高いものの鉄鋼製造上の課題として残さ
れていた。本発明者等は上記課題に応えるべく、従来の
浮上分離とけ原理的に異なる新方法を探索した結果以下
に示す方法に至った。

（発明の構成）ジルコニア系耐火物質は酸素センサーとして工業製品化
されているように、イオン導電体として知られている。

第１図にジルコニア耐火物質３の両側に電極１．２を取
り付は電圧を印加した場合の酸素の移動を示す。

図において、カソード側では、 −０２＋　２ｅ−−→０２− アノード側では〇　−−→−０２＋２ｅ− という反応が生じ、ジルコニア耐火物質中を酸素イオン
が移動する。

したがって溶鋼側をカソードとしてジルコニア耐火物質
を介して電圧を印加すれば溶市中の酸素は原理的に除去
できることが判明した。

しかしながら、アート側に発生する酸素ガスはアノード
に付着したままであると分極現象を起し反応が急速に低
下する。また、発生期の酸素は反応性が激しく、アノー
ドとして使用される金属を腐食するという問題点のある
ことが、実験検討の結果判明した。

本発明者等は、原理的には従来の浮上分離とは全く異な
る新方法ではあるが、上記した分極現象およびアノード
の腐食という問題点から工業的なプロセス中に取り入れ
が困難であった不法を種々実験検討の結果、実現化に成
功した。

即ち、溶鋼側をカソードとして、酸素イオン導電耐火物
質を外表面に有するアノードを溶鋼中に浸漬して電圧を
印加し、溶鋼中の酸素を上記酸素イオン導電耐火物質を
通過させ、電気化学的にその内側に存在させた酸素との
反応性に富む物質へ移行させることを特徴とする溶鋼の
清浄化方法である。

この酸素との反応性に富む物質としては、酸素イオンま
たは酸素ガスと容易に反応する溶融金属あるいは還元ガ
スが考えられる。

（発明の作用、効果）本発明法について以下説明を行なう。

第２図は本発明法の一例を示す連続鋳造用タンディツシ
ュ中に浸漬された装置の断面図である。

図においてアノードは電極棒５および溶融金属６から成
りジルコニア１制火物質庵７を介して溶鋼１２中に設置
されている。一方、カソードは電極棒４を通じて溶鋼］
２自体により形成されている。即ち、ジルコニア層７の
両側にアノード、カソードが耐面して設置されている。

スイッチ１１を入れ、可変抵抗器ｌＯによりジルコニア
層７の間の電圧を調整１７、溶鋼１２より溶融金属６へ
酸素イオンを移動させる。移動量は簡単のため、イオン
輸率を１とするとファラデーの法則に従って計算できる
。

印加電圧は、ジルコニア層７の抵抗等を勘案して決定す
るが、ジルコニア耐火物質自体の電解を生じない範囲と
することが望ましい。ジルコニア層７の厚みは比抵抗値
および耐用性の観点から決定する。溶融金属１２は、高
温下で安定で移動して来る酸素イオンまたは酸素ガスと
容易に反応し、分極しないことが必要条件である。具体
的に例えば、炭素含有量の高い鉄、即ち溶銑やＡｇ、等
の脱酸剤およびこれらの脱酸剤を加えた溶鋼が好ましい
。

連続的に長時間使用する場合には、これらの溶融金属が
酸素で飽和されると、分極することが考えられるため、
炭素あるいはＡ１！等の脱酸剤を必要に応じ添加する必
要がある。

絶縁用高耐食性耐火層８は、スラグ層１３やスラグ層と
接する溶鋼表面は酸素含有レベルが高く、しかも大気か
らの供給があるためこれを絶縁し、スラグに対して高耐
食性の耐火層を設けることが望ましい。直流電諒９は大
電流低電圧を旨とし単位時間当りの脱酸歌によって容量
を決定する。

本装置は取鍋、タンディツシュ、鋳型のいずれに設置し
ても効果が上げられるが、第３図にタンディツシュ１４
内に設置した場合の例を上方より見た断面で示す。ジル
コニア系耐火物質層マと一体化した多数のアノードが溶
鋼１２中に設置され。

図においては４段の配列とガって効率的に脱酸操作が行
なわれている。ジルコニア層マの接触面積が小さい場合
にはＡｒの吹込による攪拌が望ましい。

第４図は、第２図とは別の態様を示すアノードの部分図
の一例である。図において、アノードは黒鉛電極１５お
よび多孔質炭素層１７より形成され、還′元性ガスが酸
素イオン導電耐火物質層１８の内表面にラセン状溝１６
を通して均一に分散され、分極現象が生じない構造とな
っている。まだ、還元性ガスは、ガス導入孔１９から連
続的に供給され、ガス導出孔２０から排出され、溶鋼中
より除去された酸素ガスが連続的に系外へ出されるよう
になっている。

（実施例）次に本発明の実施例について示す。

実施例−１容量５Ｔ、溶−通過速度２　Ｔ１５）−のタンディツシ
ュに延溶鋼接触面積１ｒ／？のジルコニア系耐火物質層
を有する装置を用いて溶鋼の脱酸を行なった。

ジルコニア系耐火物質層の内側には溶銑を入れ、また脱
酸剤のＡ９を添加した。その結果は以下のよ上記実験は
、未脱酸＠（自由酸素５０　ｐｐｍ　）を用いて実施し
たが、電流量の増加とともに脱酸素も増加し、微小介在
物も大巾に低域しだ。また実験中もほとんど分極現象は
見られなかった。実験後、ジルコニア系耐火物質層の周
囲には、非金属介在物の集積が見られ、脱酸のみならず
集積効果もあることが判明した。

実施例−２実施例−１と同様な条件で、アノード側の酸素との反応
性に富む溶融金属の代わシに、第４図に示したような還
元ガスを連続的に供給、排出できる装置を用いて溶鋼の
脱酸を行なった。実験結果は、実施例−１の結果とほぼ
同様であシ、実験中の分極現象もほとんどなかった。実
験後多孔質炭素層の酸化もほとんどなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図はジルコニア耐火物質のイオン導電性についての
原理図、第２図は本発明の一例で、連続鋳造用タンディ
ツシュ中に浸漬された装置の断面図、第３図はタンディ
ツシュ内に設置された場合の平面図、第４図は第２図と
異なるアノードの部分図の一例である。１・・・力、ンード　２・・・アノード３・・・ジルコ
ニア耐火　４・・・電極棒（カソード物質　用）５・・・電極棒（アノード　６・・・俗融金属用）　７
・・・ジルコニア耐火物８・・・絶縁用高１ｌｌＩ４食性材　質層料　９・・・
直流電源１０・・・可変抵抗　１１・・・スイッチ１２・・・溶
鋼　１３・・・スラグ１４・・・タンディツシュ　１５・・・黒鉛電極１６・
・・ラセン状溝　１７・・・多孔質炭素層１８・・・酸
素イオン導電　１９・・・ガス導入孔耐火物質層　２ｏ
・・・ガス導出孔第　１　目第２図第３　目４／２第４凶

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　溶鋼側をカソードとして、酸素イオン導電耐火
物質を外表面に有するアノードを溶鋼中に浸漬して電圧
を印加し、溶鋼中の酸素を上記酸素イオン導電４火物質
を通過させ、電気化学的にその内側に存在させた酸素と
の反応性に富む物質へ移行させることを特徴とする溶鋼
の清浄化方法。
（２）上記の酸素との反応性に富む物質が、酸素イオン
または酸素ガスと容易に反応する溶融金属である特許請
求の範囲第１項記載の溶鋼の清浄化方法。
（３）上記の酸素との反応性に富む物質が、酸素ガスの
還元ガスである特許請求の範囲第１項記載の俗調の清浄
化方法。