JPS63145708A - 溶融金属の精錬方法 - 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） 本発明は精錬容器内において精錬フラックスと溶融金属
の接触混合を促進し、溶融金属中の不純物元素を迅速か
つ高純度域まで低減すべく溶融金属の精錬方法に関する
ものである。

（従来の技術） 溶融金属の精錬技術においては鋼材中の不純物を極力除
去することが強（望まれており、と（に極低Ｐ鋼、極低
Ｓｗ４、あるいは極低０鋼を得る技術ではその要求が強
い。

従来ｐ、ｓ、ｏの如き不純物元素は、具体的に精錬フラ
ックスとの反応や精錬フラックスへの吸着により除去さ
れ、あるいは溶融金属を攪拌し、精錬フラックスと該金
属の接触混合を促進することにより除去されている。

このうちとくに溶融金属を攪拌する方式のものについて
は、溶融金属中の不純物元素を極限まで除去するのに有
利であるが、以下のような問題があった。すなわち精錬
容器に収容した）容融合属を攪拌する場合は対象物が高
温融体であるから化学工業界で用いられているような機
械的な攪拌が困難であり、一般的に気泡攪拌が適用され
ている。

ところがこのような気泡攪拌において攪拌力を大きくし
ようとすると、すなわち溶融金属の精錬効果を上昇させ
ようとすると溶融金属から、４脱する際の気泡によるス
プラッシュが大きくなり操業が著しく困難となる不利が
あった。

これに対し電磁力の利用により溶融金属を攪拌する方法
においては上述したような気泡に起因したスプラッシュ
の如く問題を回避して大きな′攪拌力を投入することが
可能であり最近各種プロセスで利用される傾向にある。

電磁力を利用して溶融金属を回転攪拌し精錬フラックス
と溶融金属の接触、混合を困ったものとして例えば特開
昭５３−１０２２１２号公報に開示された溶融鉄の精錬
法が知られている。

（発明が解決しようとする問題点） ところで当該技術について本発明者らが詳細に検討した
結果、単なる回転攪拌では攪拌の際に投入した精錬フラ
ックスは、溶融金属の回転によって生じる凹部に留まる
だけであり、十分な精錬効果を発揮しないことが判明し
、回転攪拌によって溶融金属の精錬を促進するためには
、当該技術に開示されている如く溶融金属の水平回転流
の方向を乱す邪魔板を容器内の側壁に設けることがとく
に必要であることがわかった。しかしながら、この邪魔
板は耐火物製であるため溶融金属の非攪拌時には１１１
錬フラツクスとの接触によって韻傷したり回転攪拌開始
時には急激な溶融金属の接触に伴う熱衝撃によって損傷
する不利があり、実操業では適用できないのが現状であ
った。

本発明は精錬容器に収容した溶融金属を回転攪拌し、こ
こに精錬フラックスを添加することによって精錬する際
の従来の問題を解消しかつ該金属中の不純物元素を極力
低減できる効果的な精錬方法を提案することを目的とし
ている。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、溶融金属の精錬の際、該金属に添加する
精錬フラックスを前述した如き邪魔板を設けることなし
にいかに溶融金属中に分散させ該フラックスとの接触、
混合を促進させるかについて検討した結果として溶融金
属の回転流によって生じる精錬フラックス集積部の流れ
を乱すことが非常に有利であることを知見するに到った
。

すなわち、本発明は、外周部に回転磁界発生装置を設け
た精錬容器内に溶融金属を収容し、この溶融金属に水平
回転を与えつつ精錬フラックスを添加し該フラックスと
の接触混合により溶融金属を精錬する方法において、水
平回転で生じた精錬フラックス集積部の溶融金属に該フ
ラックスとの接触混合を促進すべく容器底部に乱流強撹
拌を導くことを特徴とする溶融金属の精錬方法である。

（作　用） まず最初に溶融金属を精錬容器に収容し回転攪拌によっ
て精錬する際、精錬フラックスを該金属中にいかに分散
させるかについて水モデル実験を行い、スラグ−メタル
間の物質移動速度、回転攪拌時における溶融金属の凹部
先端から容器底部までの高さくΔＨ）およびスラグの巻
き込み状況等を観察し、最適条件を調査した。水モデル
には実機５トン取鍋の１／４の平底よりなる容器を用い
、メタルシュミレータとして蒸留水を、スラグシュミレ
ータとして流動パラフィンを、またトレーサーとして安
息香酸を用いた。

水モデル実験において蒸留水を一定の回転速度（ｆ）で
回転攪拌する場合、静止状態にある水中高さくＺ、）と
容器内径（Ｄ）との比（Ｚ／Ｄ）を小さくするに従って
ΔＨが小さくなること、また（Ｚ／Ｄ）を一定として回
転速度（ｆ）を変化させるとΔＨが変化することが判っ
た。第１図は、回転速度の比を１とした場合（フルパワ
一時の回転速度を１とする）におけるΔＨとスラグ巻き
込み量頻度の関係を示すグラフである。ここで第１図に
おけるΔ■］は５トン取鍋に換算した値を示す。

第１図から平底になる容器を適用して回転攪拌する場合
、とくにΔＨ≧３０ｃｍとなるとスラグの巻き込み量が
減少する傾向にあり、またΔＨがＯ近傍においてはスラ
グの巻き込み量は多いが添加したフラックスにより容器
底部を直撃して現状の耐火物では溶損のおそれがあるこ
とが明らかとなった。

以上の結果から回転撹拌において精錬フラックスを溶融
金属中に分散させ該金属の精錬を促進するための最適条
件はΔ■（が５〜３０ｃｍとなる回転撹拌である。ここ
でΔＨは溶融金属を攪拌するときの回転速度（ｆ）と容
器内径（Ｄ）により決まる。

したがってΔ■１を上記の範囲内に管理するにはｆｘＤ
／Ｚ≧３０とするのが望ましい。

次に水モデル実験でとくに蒸留水を収容する容器の底部
を傾斜させた場合につきスラグの巻き込み状況を観察し
た。第２図は回転速度を一定とした場合における容器底
部の傾斜角度（θ）とスラグ巻き速量頻度の関係を示す
グラフである。第２図より傾斜角度（θ）を大きくする
ことによりスラグの巻き込み量が増加することがわかる
。これは凹部に集積したフラックスが傾斜に沿った水流
により引き込まれるものと考えられる。

ところで傾斜角度（θ）が５０°を超えると、容器の側
壁に沿って盛り上がった蒸留水が容器外に流出する問題
がある。

また、第３図は回転速度の比を１、容器内底部の傾斜角
度（θ）を３０°に設定して回転撹拌したときのΔＨと
スラグ巻き込み量頻度の関係を示すグラフである。傾斜
底になる容器を用いた場合には凹部に集積したフラック
スが傾斜に沿った水流によって引き込まれるため、すな
わち傾斜面において乱れ流れが起こるためにと（にΔＩ
］が５０を超えるまではスラグの巻き込み量が良好であ
った。

以上の結果から、このような精錬容器による回転撹拌に
よる最適条件は、傾斜角度（θ）が１０〜４５°、Δ１
１−５〜５５ｃｍである。Δ［Ｉを前記の範囲に管理す
るにはｆＸＤ／Ｚ≧１８とするのが望ましい。

本発明は精錬容器内に収容した溶融金属に回転流動を与
え、ここに精錬フラックスを添加して精錬する際、上述
した如き条件下で処理することにより精錬フラックス集
積部の溶融金属に強撹拌を導くことが可能で該フラック
スを溶融金属中に容易に分散でき高い精錬効果が得られ
るのである。

（実施例） 実施例１ 第４図に示す平底よりなる内径１ｍ、内側高さ１．８ｍ
の精錬容器ｌに表−１の化学組成よりなる溶鋼を４．０
トン収容し、この溶鋼に回転磁界発生装置２により水平
回転流を与えつつ精錬フラックス（７０〜７５％ＣａＯ
−２５〜３０％ＣａＦ、）を添加し３〜７分間脱硫処理
を行った。また比較のため単に回転攪拌を行った場合（
収容溶鋼量５トン）（Ａ）および精錬容器内の側壁に邪
魔板を設けて回転攪拌を行った場合（収容溶鋼量５トン
）（Ｂ）について同様の処理を行った。

実施例における回転攪拌条件はＺ／Ｄ＝０．８、溶融金
属の回転速度ｒを４５ｒｐｍに設定し、比較例における
条件はＺ／Ｄ＝１、溶融金属の回転速度ｆを４５ｒｐｍ
とした。

上記の処理における溶鋼の到達Ｓ　？ａ度値は本発明に
よる方法を適用した場合は５ｐｐｍ以下、（Ａ）の場合
１７ｐｐｍ、（Ｂ）の場合２　ｐｐｍであった。

第５図は脱硫速度の容量係数ｋｓを示すグラフである。

従来の単なる回転攪拌（Ａ）では回転速度を大きくして
もｋｓ＝ｏ、００６〜０．０１ｍ１ｎ−’と小さく、容
器内の側壁に邪魔板を設けた回転攪拌（Ｂ）ではｋｓ＝
０．４５〜１．０ｍ１ｎ　−’　と非常に高い値が得ら
れるが邪魔板の耐用性（０，６■鳳／ヒート）に問題が
あるため小ロットの精錬には対応できても工業的な生産
には採用ができないと考えられる。

本発明を適用した場合にはｋｓ　＝　０．３〜０．５ｍ
１ｎ　−’であり、（Ｂ）と比較して多少は劣るが容器
の耐火物の耐用性には何ら問題はなく　（容器底部の耐
火物の損耗量０．４■Ｗ１／ヒート）工業生産に適した
処理法であることが確かめられた。

実施例２ 第６図に示した精錬容器（内径Ｄ：１ｍ、内側高さＨ二
１．８　ｍ、傾斜角度θ：３０°）に実施例１と同様の
化学組成になる溶鋼を５トン収容し、溶鋼の脱硫および
脱酸処理を行った。

処理条件は、Ｚ／Ｄ＝１．０　、ン容融金属の回転速度
（ｆ　）　＝４５ｒｐｍに設定した。なお脱酸処理にお
けるフラックスは（７０〜７５％ＣａＯ−２５〜３０％
ＣａＦｚ）とした。

処理時間４〜７分における溶鋼の到達Ｓン農度及び□　
ＱＱ度はそれぞれ５　ｐｐｍ以下であった。

実施例２においては平底よりなる容器で回転撹拌した場
合よりも小さな回転速度でフラックスを分散させること
ができ、またこの時の容器内傾斜面における耐火物のｔ
Ｍ耗量は０．４〜０．４５１■／ヒートであり本発明に
よる精錬方法は工業的な生産に適した処理法であること
が確かめられた。

（発明の効果） 本発明によれば精錬容器内の耐火物の大きな損耗や損傷
を招くことなしに溶融金属と精錬フラックスとの接触、
混合を図り精錬効果の高い操業が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ΔＨとスラグ巻き込み最頻度の関係を示すグ
ラフ、 第２図は、傾斜角度θとスラグ巻き込み最頻度の関係を
示すグラフ、 第３図は、ΔＨとスラグ巻き込み最頻度の関係を示すグ
ラフ、 第４図は、実施例に用いた精錬容器の横断面図、第５図
は、脱硫速度の容量係数ｋｓと回転速度（ｆ）の関係を
示すグラフ、 第６図は実施例に用いた精錬容器の横断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、外周部に回転磁界発生装置を設けた精錬容器内に溶
   融金属を収容し、この溶融金属に水平回転を与えつつ精
   錬フラックスを添加し、該フラックスとの接触混合によ
   り溶融金属を精錬する方法において、 水平回転で生じた精錬フラックス集積部の 溶融金属に該フラックスとの接触混合を促進すべく容器
   底部に乱流強撹拌を導くことを特徴とする溶融金属の精
   錬方法。