JPS6217008B2

JPS6217008B2 -

Info

Publication number: JPS6217008B2
Application number: JP1696180A
Authority: JP
Inventors: Keizo Kitamuro
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1980-02-14
Filing date: 1980-02-14
Publication date: 1987-04-15
Also published as: JPS56116816A

Description

【発明の詳細な説明】製鋼冶金において、脱ガス設備は、製品の品質
向上及び副原料の歩留りの向上に大きく寄与して
おり、脱ガス反応、H₂、N₂、O₂とともに真空中
での副原料の投入は、酸化反応を伴わないために
歩留りの向上が図れ、更に、脱ガスは、成分の均
一化、不純物の除去が期待でき、製品の品質向上
のための設備として不可欠なものになりつつあ
る。一方、連続鋳造の普及に伴いその温度制御
（昇温、冷却）も厳しく必要となり、溶解炉とは
別に加熱装置を有する脱ガス設備が精錬炉として
重要になつて来た。

上記の脱ガスの方法のうち、受鋼した取鍋をそ
のまま容器内に納めて脱ガスする取鍋脱ガス（レ
ードル脱ガス）法は、温度制御機能がないため現
在ではアーク炉を併用して用いている。更にこの
アーク加熱装置を有する取鍋脱ガス装置でも、溶
鋼の撹拌装置として電磁撹拌装置を有するもの
と、不活性ガスにて撹拌する方法を採用したもの
とがある。

前者の電磁撹拌装置を有する方式においては、
大容量の電磁誘導設備が必要なこと、及び取鍋を
非磁性材（例えば、SUS）製のものとする必要が
あること、又加熱−脱ガスを続けて行う場合、脱
ガス時に溶鋼表面が直接真空に触れる必要がある
ため、スラグは邪魔な存在であり努めて除去する
必要があり、そのため一般にはスラグを用いない
でアーク加熱するため炉壁にアークの輻射による
アークスポツトを生じ易く耐火物の寿命を著しく
短かいものにすること、等の欠点がある。

一方、後者のガス撹拌においては、主に鍋底よ
りポーラスプラグを用いて不活性ガスを取鍋内に
導入し、その温度、圧力による気体の膨張により
溶鋼の撹拌を行うものである。そのため、非常に
簡便であり設備も単純化できて設備費も安価なも
のとなるため、広く使用されている。しかし、次
のような多くの欠点を有している。

鍋底より溶鋼中に不活性ガスを投入すると、
溶鋼表面程エネルギーが大きく、通電加熱の
際、表面の波立ちが大きくてアークの安定が難
しくなり安定した通電が得難い。

鍋底にはスライデイングノズル等があるた
め、不活性ガスの吹き込み位置は、中央で且つ
１個所とする例が多いが、中央位置はアーク加
熱と脱ガス時に相反する効果を有する。即ち、
アーク加熱時は、取鍋耐火物の保護から極力中
央に熱源を集中した方がよいが、ノズルより吹
き込まれた不活性ガスは、電極の下にガス吹き
込み位置があると、溶鋼表面が安定し難く安定
した通電をすることが難しい。一方、脱ガス時
は、ガス吹き込み位置が極力中央にある方が均
一な撹拌に有効である。

電磁撹拌の場合と同様、スラグについてもア
ーク加熱時と脱ガス時には相反する効果を有す
る。即ち、アーク加熱時において取鍋内溶鋼表
面にスラグがある場合は、アークをシールドし
取鍋耐火物のアークによるホツトスポツトを生
じ難くすると同時に、スラグの温度を上げスラ
グ中の一酸化鉄（FeO）の低減を図ることによ
り脱硫反応あるいは脱酸反応に有利な還元性ス
ラグを生成することができるのに対し、脱ガス
を行うときは溶鋼面を真空下に露出させる必要
があるため、上記スラグは除去する必要があ
り、スラグ除去の一工程を設けなければ脱ガス
が不可能となる。しかし、加熱−脱ガスの工程
途中にスラグ除去の工程を設けることは、複雑
となるばかりでなく重複したステツプが必要と
なり、処理に多くの時間を要する欠点がある。

不活性ガスを吹き込む場合、ほとんど鍋底か
ら行われるが、この気泡は、温度が高くなり且
つ圧力が低くなる取鍋内溶鋼表面においては著
しく撹拌効果を高めるが、取鍋中の溶鋼全体に
ついて考えると、底部の溶鋼に対しては撹拌効
果が少なく全体的に均一な成分、温度の溶鋼を
造り難い。

鍋底からのポーラスプラグの数を増やし撹拌
能力を高めることを図つても、炉底にはノズル
も設置されており、スペース上多くを期待でき
ない。又上記で述べたように表面の撹拌が著
しい割合いに比べ鍋底については全体的な均一
化の効果が少ない。

鍋底からのガスの吹き込みは、運搬して来た
取鍋に不活性ガス管の取付け、取外し等の作業
を必要とし且つ不活性ガス管は事前には用意で
きないのでこの作業時間に温度降下を来たす。

以上述べたように、現在の取鍋脱ガス装置は、
温度制御機能がないことからアーク炉と併用して
用いるが、この際、スラグの存在が相反する効果
を持ち、同一の設備で連続して処理することが難
しい状態である。

そこで、本発明は、かかる問題を解決し、アー
ク加熱及び脱ガスを同一設備で連続して行い精錬
炉としての必要且つ充分な機能を発揮することが
できるようにしようとするもので、溶鋼を入れた
取鍋の上方に上蓋を位置させて取鍋上方を真空に
する排気装置に連絡し、上記上蓋に電極貫通用孔
を設け、該電極貫通用孔に通して大気雰囲気で溶
鋼を加熱するための加熱用電極を備えると共に該
加熱用電極を抜いた後の電極貫通用孔を小蓋にて
気密に閉塞できるようにし、且つ溶鋼中に挿入さ
せ不活性ガスを吹き出させて溶鋼を下方より吸い
上げ吐溢させる吸上管を、外部の駆動装置で昇降
可能に支持させたことを特徴とするものである。

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。

第１図に示す如く、処理されるべき溶鋼が入つ
ている取鍋１を真空容器２に収納し、該真空容器
２の上部には、電極貫通用孔４を有し且つ耐火物
５を内張りした上蓋３を被着して、上蓋３にて真
空容器２を密閉し、容器２の下部に接続した排気
管６を通して排気することにより容器２と上蓋３
からなる密閉容器内が真空にされるようにし、且
つ上記上蓋３の電極貫通用孔４には、真空容器２
の外側に設置せる旋回式の電極支持装置７に保持
させた任意数の加熱用電極８を貫通させ、該電極
８を下降させ溶鋼との間でアークを発生すること
により大気雰囲気において溶鋼を加熱できるよう
にすると共に、アーク加熱後は電極８を真空容器
２外へ引き出して電極貫通用孔４を第２図の如く
小蓋９でシールし、上蓋３の内側を大気と遮断で
きるようにする。又上記上蓋３には、任意の数の
吸上管昇降用開口１０を設けると共に吸上管支持
用の架構１１を設け、取鍋１内の溶鋼中に挿入さ
せられる吸上管１２を、その上端に連結したガイ
ドバー１３を介し架構１１上の駆動装置１４によ
り上昇、下降させるようにし、且つガイドバー１
３と開口１０部間にシール装置１５を設け、ガイ
ドバー１３が昇降しても気密が保持できるように
する。

上記吸上管１２は、その詳細を第３図、第４図
に示す如く、強度上の面から円筒状に配した芯金
１６を、耐熱上の面から耐火物１７で覆つて、内
部に孔１８を形成してなり、上端部の１個所にガ
イドバー１３の下端を固定して、該ガイドバー１
３にて吸上管１２が支持される構成とし、且つ上
記吸上管１２には、円周上に任意の数に分けて孔
１８の下端部内面に開口させた不活性ガス用導管
１９を埋設し、該不活性ガス用導管１９を上記ガ
イドバー１３の内部を通して外部の不活性ガス供
給源に接続し、又ガイドバー１３の下端部には、
吸上管１２を溶鋼中に没入するときの保護のため
耐火物２０を被覆してガイドバー１３を熱から保
護できるようにしてあり、ガイドバー１３に設け
たラツク２１と駆動装置１４側のギヤ２２との噛
合により駆動装置１４によつてガイドバー１３を
介し吸上管１２を溶鋼中に挿入した状態とした
後、上記不活性ガス用導管１９を通して吸上管１
２の内部下方より不活性ガスを吹出させることに
より、不活性ガスが孔１８内を上昇する、いわゆ
るガスリフト作用により取鍋１の深い位置にある
冷たい溶鋼が吸上管１２内を吸い上げられて吸上
管１２上面よりあふれるようにしてある。尚、吸
上管１２をある角度だけ回転させることを可能に
できる。この場合の機構を示すと第５図の如くな
る。回転駆動装置２６にて歯車２７及びこれとか
み合つた歯車２７′を回転させる。この歯車２
７′はガイドバー１３と直接結合されており、こ
の歯車をまわすことによりガイドバー１３及びこ
れに結合された吸上管１２を回転させる。このガ
イドバー１３は昇降台２８に取付けられた軸受２
９のまわりをまわる。又昇降台２８は駆動装置１
４を支持させた固定柱３０にガイドローラ３１を
介して昇降自在に装着されており、駆動装置１４
のギヤ２２と噛合するラツク２１′が昇降台２８
に固定してあり、吸上管の昇降は固定柱３０に沿
つて昇降台２８を昇降させることにより行われ
る。又吸上管１２により吸い上げられた溶鋼が真
空面に触れることによつて脱ガスが行われ、吸上
管１２上方よりあふれた溶鋼が溶鋼中に落下する
ことによつて撹拌が行われるが、この撹拌を強化
させようとすればそれだけ不活性ガスの投入量が
増し、スプラツシユが大量に飛散して上蓋３の天
井部に付着することになる。これは上蓋に設けて
ある副原料投入口（図示せず）や測温、サンプリ
ングのための開口部を塞ぎ、その機能を麻痺させ
てしまうことになる。又排気口２３（第１図参
照）はガス吸引のためスプラツシユが飛び易く、
従つてスプラツシユが排気口の通路に付着すると
圧損が増大し、取鍋上面の真空度を低下させるこ
とになる。そのため、吸上管１２に設けた孔１８
を傾斜させて排気口、測温口等のない方向に向け
るとか、図示の如く排気口、測温口等の方向に耐
火物２４（第３図参照）による遮蔽板を設ける等
により、スプラツシユの方向、溶鋼の吐出する方
向を一方向とするようにすればよく、吸上管１２
を複数配列させる場合は、スプラツシユ、溶鋼の
吐出する方向を対向させて互に干渉させるように
することにより飛散のエネルギーを減ずるように
する。又排気口２３その他の開口部の位置を、ス
プラツシユの飛散する方向の逆の方向に設けるこ
とも考えられる。このようにすれば機高を低くで
きる。

本発明の精錬設備は、上記の如き構成としてあ
るので、先ず、加熱用電極８を真空容器２の上蓋
３上方に位置させ、上蓋３の電極貫通用孔４を通
して電極８を降下させ、第１図の如く保持させ
る。次に、取鍋１内の溶鋼との間でアークを発生
させ、大気の雰囲気で溶鋼を加熱する。この間、
吸上管１２は溶鋼中に挿入して、不活性ガスを吸
上管１２の内部下方より吹き出させ、この不活性
ガスのガスリフトにより下方の溶鋼を吸い上げて
吸上管１２上面よりあふれさせる。この際、ガイ
ドバー１３を回転させ吸上管１２からのあふれ出
る方向を変えれば、溶鋼表面の波立ちを少なくす
ることができる。

上記加熱用電極８による加熱により溶鋼が所定
の温度に達した後は、上蓋３の天井部も電極８に
よる加熱により昇温しているので、溶鋼の輻射に
よる損失は少ない。加熱完了後は、電極８を引き
上げて上蓋３より抜き出し、旋回させて容器２よ
り離し、次の加熱のために待機させる。

加熱用電極８が抜き出されると、電極貫通用孔
４を第２図の如く小蓋９により塞いでシールし大
気と遮断する。吸上管１２は引き続き溶鋼中に挿
入されており、多量の不活性ガスを送り込むこと
により多量の溶鋼が下方より吸上管１２により吸
い上げられる。真空容器２内は、排気管６、排気
口２３を通じて排気されて真空にされているの
で、上記吸上管１２により吸い上げられて吸上管
１２上方よりあふれる溶鋼は、容器２内の真空に
よりH₂、N₂、O₂のガスを放出し脱ガスされる。
溶鋼は不活性ガスの真空面での膨張あるいは溶鋼
中の酸素の減圧下でのCO反応で吸上管１２上部
で活発なボイリング現象を呈し、脱ガス効果を高
める。

上記吸上管１２上部よりあふれ脱ガスされた溶
鋼は、再び溶鋼表面のスラグ面に落下し、スラグ
と激しく撹拌されて、特に脱硫、脱酸反応が行わ
れ、更に目的に応じた溶鋼となつて鍋中に戻る。
これらを連続的に繰返し、順次溶鋼中の鋼は清浄
化される。

上蓋３には、副原料投入装置が設置されてい
て、吸上管１２により溶鋼が吸い上げられてあふ
れ出るところに向つて副原料（造滓材）が投入さ
れるが、この場合は、吸上管１２を駆動装置１４
により若干引き上げておく。これにより位置のエ
ネルギーが増して副原料が溶鋼に巻き込まれて取
鍋中に深く入るので、反応を活発にすることがで
きる。又吸上管１２は、脱ガス中は第６図のよう
に溶鋼中に挿入し上端部はスラグ２５よりも上方
に位置する状態にセツトされるが、処理末期に
は、第７図に示す如く吸上管１２を溶鋼中に没入
させ、取鍋中の溶鋼の成分の均一化を図るように
する。

尚、容器２を排して取鍋１にフランジをつけ上
蓋３のみで真空にするようにしてもよい。

以上述べた如く、本発明の精錬設備によれば、
次の如き優れた効果を奏し得る。

(i) 受鋼後スラグを完全に排出する必要がなく、
運搬中の温度降下が少なくてすむ。

(ii) 大気雰囲気でのアーク加熱もスラグ下におい
て加熱するため取鍋の耐火物の損傷を少なくす
ることができる。

(iii) スラグがアーク加熱により高温になるため、
スラグ中のFeOを減少させ、脱硫反応、脱酸反
応に有利な還元性スラグを生成することができ
る。

(iv) 加熱−脱ガスを同一設備で行うため、加熱時
の温度上昇により天井部や吸上管の耐火物の蓄
熱が進行しており、脱ガス時においての温度損
失が少なく、鋳造までの温度制御が正確にでき
る。

(v) 加熱中は温度の低い取鍋底部より溶鋼を吸い
上げ温度の高い表面に投入することにより、取
鍋中の温度の均一化が図れる。

(vi) 脱ガスはスラグの下の溶鋼を吸上管にて吸い
上げて真空面と接触させるため、スラグの除去
なしで脱ガスを行え、吸上管上面でのバブリン
グによる撹拌が著しいため脱ガス反応に関与す
る物質の移動係数を大とするため顕著な効果を
もたらす。

(vii) 短時間処理のためには任意の数の吸上管を配
置することが容易にできる。

(viii) 溶鋼は高温スラグ上に滴下されるため、スラ
グとの反応が著しい。又副原料も吸上管上面よ
りあふれる溶鋼と共に取鍋中の溶鋼中にもぐり
込み反応するため副原料の歩留りを向上させる
ことができる。

(ix) 吸上管の昇降、回転により、加熱時、脱ガス
時、副原料添加時、取鍋中の溶鋼の全体撹拌
時、と各々の目的に応じアーク面への波立ちを
少なくして取鍋中の溶鋼の循環、活発な真空下
での溶鋼の吐溢、副原料の溶鋼との活発な反
応、取鍋中全溶鋼の撹拌が容易にできる。

(x) 吸上管に不活性ガス用導管を配管することに
より、この不活性ガス用導管中に小径のO₂配
管が可能となり、これによりO₂を同時に溶鋼
中に吹込むことにより極低Ｃ鋼の製造が容易に
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の精錬設備の断面図、第２図は
本発明の精錬設備における上蓋のシール状態を示
す断面図、第３図は本発明の精錬設備における吸
上管の拡大断面図、第４図は第３図の方向矢視
図、第５図は本発明の他の実施例図、第６図は脱
ガス中の状態図、第７図は溶鋼全体の撹拌状態を
示す説明図である。１……取鍋、２……真空容器、３……上蓋、６
……排気管、８……加熱用電極、９……小蓋、１
２……吸上管、１３……ガイドバー、１４……駆
動装置、１８……孔、１９……不活性ガス用導
管。

Claims

【特許請求の範囲】

１溶鋼を入れた取鍋の上方に上蓋を位置させて
取鍋上方を真空にするよう排気装置に連絡し、上
記上蓋に電極貫通用孔を設け、該電極貫通用孔に
通して大気雰囲気で溶鋼を加熱するための加熱用
電極を備えると共に該加熱用電極を抜いた後の電
極貫通用孔を小蓋にて気密に閉塞できるように
し、且つ溶鋼中に挿入させ不活性ガスを吹き出さ
せて溶鋼を下方より吸い上げ吐溢させる吸上管
を、外部の駆動装置で昇降可能に支持させたこと
を特徴とする精錬設備。