JPS61111748A - 溶融金属容器における気泡の微細化および分散方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はタンディツシュ、取鍋等の溶融金属容器内にお
いて、溶融金桐中にガスを吹込み、その気泡作用によっ
て溶融金属中の介在物除去あるいは脱ガス等の処理を行
なう場合、この処理の効率同上のための気泡の微細化お
よび分散方法に関するものである。

（従来技術〕 溶融金属、例えば転炉あるいは電気炉等で＃製さｔた溶
鋼中には種々の介在物が混入しておｐ・、例えば連続鋳
造の場合においてはこれらの介在物が混入した溶鋼を鋳
型内に流し込むと、鋳片に介在物欠陥が発生し、圧延に
よって得られる鋼材の強度や加工性を著しく阻害するお
それが犬である。

このため、溶製された溶鋼をタンディツシュ、あるいは
取鍋等の浴融金属容器内【こ入れ、この溶融金属容器の
底部のポーラスプラグあるいは溶鋼中１こ浸漬したラン
スからアルゴンガス、窒素カス等のガスヲ浴鋼中１こ吹
込み、このガスによる気泡の上昇流全生成して溶鋼中の
介在物を吸着しその浮上分離を促進することによシ介在
物を除去することが試みられている。

又、真空脱ガスの場合等においては前記ガス導入による
気泡は介在物除去と併せ、溶鋼を環流（移送りさせる手
段としても用いられている。あるいは酸素吹込みによ）
混銑車や溶銑鍋での脱珪脱燐、転炉やＲＨ設備での脱炭
も行われている。これら−ずれの場合においても気泡作
用を効果的）こ得るためには、気泡を微細化し、均−Ｅ
こ分散させる必要がある。

第７図は連続鋳造Ｅこおけるタンディツシュ内の溶鋼中
の介在物除去の１例を示すものであシ、この場合におい
てタンディツシュ底部のポーラスプラグ１から溶鋼Ｓ中
への吹込みガス流量を小さくすれば第７図（ａ）のよう
に微細気泡３が分散して発生するが、この場合、充分な
気泡作用を得ることはできない。といって吹込みガス流
量を大きくすると、第７図（ｂ）のよう１こ大気泡５が
密集した状態で浮上してしまい、この場合も又充分な気
泡作用を得ることはできなくなる。なお、第７図におい
て、Ｉａはガス供給管、１４はガス流量調節弁を示して
いる。

一般的に云って吹込みガス流量が小さい場合、ガス圧力
が低いのでポーラスプラグの吐出面に点数する通気性の
高い箇所から優先的にガスが出るが、これらの箇所はお
互いに離れているため気泡の合体は避けられる。しかし
、この場合は気泡発生量は当然少く、充分な気泡は得ら
れない。一方吹込みガス流量を大きくした場合はガス圧
力が高くなるので、ポーラスプラグの吐出面全体からガ
スが出るようになシ、近接した箇所から出たガスが合体
して大気泡が出来やすくなる。そして、この大気泡が上
昇する際、第７図（ｂ）における気泡と溶鋼が混合して
いる領域Ｉの比重ρ工は溶鋼のみの領域■の比重ρＬよ
シも小さい。従って、同一水平面で比べた場合、領域■
の圧力Ｐ工は領域■の圧力ＰＬよりも小さくなる。この
圧力差により領域■の気泡は更に密集しやすくなる。こ
の場合、気泡発生量は多くできるが、大気泡を生成する
ため気泡が偏在し、しかも気泡の表面積が小さくなるの
で溶鋼との接触が充分でなく気泡作用は充分ではない。

このような問題を解決するためＧこ、例えば特公昭５９
−１０８６４ではポーラスプラグの表面上に気孔の吐出
面が所定の気孔径及び気孔間隔で整然と並ぶ貫通孔式耐
大物層を形成し、近接した気泡の合体を防ぐという方法
がとられている。

この発明においては生成気泡は静力学的な条件を前提と
しているが、ガス流量が増加すると生成気泡径は増大す
ることが知られておフ、溶鋼単位重量当りのガス流量を
増してタンディツシュの全幅にわたる気泡カーテン全形
成するためには、タンディツシュＥこ設置するポーラス
プラグの個数を増すかあるいは１個のポーラスプラグの
面積を広くして単位面積当シのガス流量を制御する必要
がある。

特開昭５４−１２６６３２号Ｅこは前者の例が、特公昭
５９−１０８６３には後者の例が述べである。

（発明が解決しようとする問題点〕 ところで、一般にポーラスプラグは通気性を高めるため
１こ気孔率が通常の内張シ用耐火物に比べて大きくなっ
ている。従って、ポーラスプラグの強度及び耐食性は通
常の内張Ｑ用耐火物よりも劣ることが多い。また、ポー
ラスプラグは一般に溶融金属容器鉄皮の外側から挿入さ
れるので、内張す用耐火物とポーラスプラグの間の目地
は鉄皮の外側まで通じていることになる。ゆえに、ポー
ラスプラグの個数がふえたシ、あるいは１個のポーラス
プラグの面積が広くなると、それだけポーラスプラグの
溶損や目地開きによる湯もれ事故の可能性が大となる。

本発明は上記従来のポーラスプラグＥこおける欠点を解
消しつつ、ポーラスプラグからの吹込みガスによる気泡
の微細化、分散性を効果的１こ確保するため番こなさ扛
たものである。

（問題点を解決するための手段〕 本発明は、溶融金属容器内【こ浴融金属を収容し、溶融
金属容器の底部蚤こ設けたポーラス耐火物あるいは溶融
金属に浸漬したランスのガス吐出口から溶融金属中にガ
スを吹込み、気泡を形成するに際して、該ポーラス耐火
物のガス吐出口あるいは該ランスのガス吐出口上部番こ
耐火性多孔質フィルターヲ設け、該吐出口からの吹込み
ガスを該耐火性多孔質フィルター経由で溶融金属中に吹
込むことを特徴とする溶融金属容器内Ｇこおける気泡の
微細化および分散方法である。

（作用〕 溶融金属容器の底部またはこれの近くから容器門番こ、
ガス吐出口より不活性ガスを吹き込むと、吹き込まれた
ガスは溶融金属中を気泡となって上昇する。このとき、
気泡は耐火性多孔質フィルターを通過する。ガス吐出口
の吐出面積よりも十分に広い流出面積をもったフィルタ
ーから、気泡は上方番こ流出する、すなわち単位流出面
積当シよシ小さな流量で流出する。この結果、気泡は微
細となシ、かつフィルター面全面にわたって均一【こ分
散シてフィルターから流出する。

（実施例〕 以下本発明を実施するための装置例と共に説明する。

第１図は本発明をタンディツシュにおいて実施した場合
金示し、タンディツシュ底部に設置されたポーラスプラ
グの上部をこ耐火性多孔質フィルターを設けた場合を示
す。

第１図（−ａ）　＋こおいて、１はポーラスプラグでガ
ス供給源に接続されたガス供給管１ａが接続されている
。２はタンディツシュ底部内張用耐火物、４はタンディ
ツシュの鉄皮、６はタンディツシュ側壁２′との間）こ
第１図（ｂ）　ｌこ示すごとくクサビ状レンガ６′ヲ打
ち込むことによシ固定された堰、７は該層６に設けた溶
鋼通路、８ａは耐火性多孔質フィルター（以下単にフィ
ルターという〕で、堰６に取付けられたフィルター固定
用耐火物８ｂｉこ適宜の間隔で嵌入配設されている。

フィルター固定用耐火物８ｂの両端は閉塞されておシ堰
６とによってガス集合室９全形成している。

かくしてタンディツシュに溶鋼ｓｌ流入させガス供給管
］ａによシアルボンガス全ポーラスプラグ１１こ供給し
、ポーラスプラグ１からアルゴンガスを吹込むと、アル
ゴンガスはガス集合室９に浸入した溶鋼Ｓ′内に通入さ
れ大気泡となり、この溶鋼Ｓ′の上面とフィルター８ａ
の下面間で集合して空隙部９”ｉ形成する。

・　ここで、空隙部下面からフィルター上面までの高さ
をＨ（ｃｒｎ）、溶鋼密度をρ（ｇ／／７）とするとＨ
ρ（ｇ／ｃｄ）がフィルター材質に固有なガス吐出限界
圧力差を超えた場合、フィルター上面からガスが吐出さ
れる。

この時、フィルター上面の総面積をポーラスプラグ上面
の面積より広くとれば、単位面積当りのガス流量はフィ
ルターの方がポーラスプラグよシも小さくなるので、気
泡の合体が避けられ、微細な気泡を生成し、均−に分散
させることができる。

なお、本発明の目的を達成する上で重要な役割を持つ空
隙部９′を形成するため１こは、ポーラスプラグからの
ガスがフィルター以外から漏出しないようにする必要が
ある。

本例におけるフィルター構造は、この条件全満足するた
め第２図の分解図１こ示すような構造を採用している。

また、本例におけるフィルターは第３図のようにタンデ
ィツシュ１３の底部に１セツト配設したが、このような
フィルターをタンディツシュの長手方向に複数セット並
設して広範囲Ｅこ亘って気泡カーテンを形成させること
ができる。なお、図１こおいて１５は浸漬ノズルを示し
ている。

第４図は本発明を実施するための他の装置例を示し、こ
の例においてはランス會タンティッシュ内の溶鋼容器こ
浸漬してランスの先端のガス吐出口から溶鋼中にガスを
吹込んで気泡を生成するようにしたものである。

第４図１こおいて、１０はガス吹込用のランスで、上部
にはガス供給源に接続されたガス供給ホースが接続され
ておシ、このランス１０の内部には該ガス供給ホースか
らのガスの流通路１１が設けられてお）、この流通路１
１は先端で分岐し複数のガス吐出口１２を形成している
。

ランス１０の下部昏こけガス吐出口１２の上部にガス集
合室９を形成するよう１こ耐火性物質からなる下部開放
の箱型のフィルター固定用耐火物８ｂが取付けられてい
る。

このフィルター固定用耐火物８１）の上部１こは複数の
耐火性多孔質フィルター（以下フィルターという。）８
ａが嵌入配設されている。

カクシテタンディッシュに溶鋼Ｓを流入させ、ランス１
０ヲタンデイツシユ内の溶鋼Ｓ中１こ浸漬し、その先端
をタンディツシュ底面昏こ近接して位置させる。そして
、ガス供給ホースによシアルボンがスをランス１旧こ供
給し、ランス１０のガス吹込口１２からガス集合室９内
Ｉこ侵入した溶鋼Ｓ′中に通人する。

通人されたガスは一旦溶鋼Ｓ′中において大気泡５を生
成し上昇するが、ガス集合室９１こおいて一定の圧力１
こなるまで停滞し空隙部９′ヲ形成する。

ここで空隙部９′下面からフィルター上面までの高さｆ
　Ｉ−１ｌ−１（、溶鋼密度をρ（ｇ／ｍ　）とすると
Ｈρ（ｇ／ｃａ　）がフィルター材質【こ固有なガス吐
出限界圧力差を超えた場合、フィルター上面からガスが
吐出される。

この時フィルター上面の総面積をランス１０のガス吐出
口１２の総面積より広くとれば単位面積当シのガス流量
はフィルター８ａの方がランス１０よシも小さくなるの
で、気泡の合体が避けられて第４図のように微細気泡３
を均一に分散させることができる。

なお、本発明の目的を達成する上で重要な役割を持つ空
隙部９′を形成するためｌこは、フィルター固定用耐火
物８ｂは第５図に示す立体図のような構造を有しておＱ
１１ｌ図のポーラスプラグを用いた場合の例と同様ラン
ス１０のガス吐出口からのガスがフィルター８ａ以外か
ら漏出しないような構造になっている。

本例においてはフィルター固定用耐火物８ｂは、第６図
のようにタンディツシュ１３の長手方向に１セツト配置
したが同様【こして複数のセットを並べて配置して広範
囲に亘って気泡カーテンを形成するようにしても良い。

本例１こおいては、ランスを用いるのでタンディツシュ
底部番こポーラスプラグあるいは堰等を設置する必要が
ないのでタンディツシュ底部の構造が簡易で強固である
から、損傷昏こよる湯洩れ事故等の心配が少ない。

連続鋳造用タンディツシュにおいて本発明を実施した例
について述べる。

溶鋼に適用するに先立って水モデルテストヲ行い適正条
件を定めた。まず、従来のポーラスゲラグを用いてガス
吐出面の単位面積（ｃｆｌ）消たり０．５Ｎ々−でバブ
リングを行ったが、直径５調以上の気泡が多数密集して
発生した。次【こ総ガス流量は同じで耐火性多孔質フィ
ルターを用いてガス吐出面の単位面積Ｃ，ｃＪ　）当た
シ０．０５Ｎθ−以下Ｆこなるようにバブリングを行っ
たところ、直径２ｍ以下の気泡が多数分散して発生し気
泡カーテンを形成した。次【こ、この耐火性多孔質フィ
ルターを３％で連続鋳造する溶鋼浴深さ１２００　ｔｒ
ａｎのタンディツシュ底部に設置してアルゴンガス’ｆ
ｒ、　約５５　”、４バブリングしたところ（フィルタ
ーのガス吐出面で０．０５　ｔ／、ｔｓ、、ｇ　）、直
径１００　μｒｒｌＪ、上１７）　ｊＦ在物全はぼ５０
％以上除去することが小米た。これは従来のポーラスプ
ラグのみによる場合に比し介在物の除去効率は２０〜３
０％向上したことを示す。

なお、これまでは全ガス吐出面が平面のみを成している
場合を例にあげてきた。これ以外【こ例えばガス吐出面
全フィルター固定用耐火物上面に対して凸又は凹状にし
て新た１こ設けた側面からもガスが出るようＧこすれば
実質上ガス吐出面の面積がよシ広くなるので単位面積当
たシのガス流量は一１２一 層減少し、更に微細な気泡を得ることができる。

（発明の効果） 本発明においては溶融金属容器内において、広範囲に亘
って微細な気泡を均−Ｅこ分散させることができるので
、溶融金属中における気泡作用を効率的に確保し、溶融
金属中の介在物の除去効率あるいは溶融金属の環流（移
送〕効率や酸素吹込みにおける反応効率を向上させるこ
とができる〇又、本発明Ｅこおいては、溶融金属容器の
底部にポーラスプラグを配設することが必須の条件では
なく、ポーラスプラグを配設する場合でも広範囲に亘っ
てポーラスプラグを配設する必要がないので、溶融金属
容器の特ｔこ底部の強度の低下全抑制することができ湯
洩れ等の事故の発生を防止することができる。

更に、ガスを一度溶融金属中に吐出してガス温度を溶融
金属温度に近づけてからフィルターを通して微細化する
ので気泡の上昇中Ｇこおける熱膨張を抑制し、微細気泡
を安定的に確保できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（、ａ）は本発明を実施するための気泡発生装置
の一例を示し、ポーラスプラグと耐火性多孔質フィルタ
ーの組合せによる気泡発生装置の断面説明図、第１図（
１））はフィルターのタンディツシュへの固定方法を示
す断面説明図、第２図は第１図の気泡発生装置【こおけ
る堰と耐火性多孔質フィルターの組立構造を示す斜視分
解説明図、第３図は第１図の気泡発生装置をタンディツ
シュ底部昏こ配設した例を示す斜視説明図、第４図は本
発明を実施するための気泡発生装置の他の例を示し、ラ
ンスと耐火性多孔質フィルターの組合せＧこよる気泡発
生装置の断面説明図、第５図は第４図の気泡発生装置１
こおけるランスと耐火性多孔質フィルターの組立構造を
示す斜視説明図、第６図は第４図の気泡発生装置をタン
ディツシュ底部Ｇこ位置させた例を示す斜視説明図、お
よび第７図はポーラスプラグから溶融金属中１こガス全
吹込んだ場合の気泡の発生状況を示す断面説明図で、第
７図（ａ）は吹込みガス流量が小さい場合の気泡発生状
況を示す説明図、第７図（、ｂ）は吹込みガス流量が太
きい場合の気泡発生状況を示す説明図である。 １・・・ポーラスプラグ、２・・・タンディツシュ内張
耐火物、３・・・微細気泡、４・・・タンディツシュ鉄
皮、５・・・大気泡、６・・・堰、６′・・・クザビ状
レンガ、７・・・溶鋼通路、８ａ・・・耐火性多孔質フ
ィルター、８１）・・・フィルター固定用耐火物、９・
・・ガス集合室、９′・・・空隙部ｓ　１０・・・ラン
ス、１１・・・ガス流通路、１２・・・ガス吐出口、１
３・・・タンディツシュ、１４・・・ガス流伝調整弁、
１５・・・浸漬ノズル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 溶融金属容器内に溶融金属を収容し、溶融金属容器の底
   部に設けたポーラス耐火物あるいは溶融金属に浸漬した
   ランスのガス吐出口から溶融金属中にガスを吹込み、気
   泡を形成するに際して、該ガス吐出口からの吹込みガス
   を該吐出口の上部に設けた耐火性多孔質フィルターを経
   て溶融金属中に吹込むことを特徴とする溶融金属容器内
   における気泡の微細化および分散方法。