JPS63266017A - 取鍋内溶鋼の昇熱精錬方法 - 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、取鍋内溶鋼昇熱精錬方法、特に掻低硫、極低
酸素鋼を溶製するための取鍋内溶鋼昇熱精錬方法に関す
る。

（従来の技術） 近年に至り、いわゆる炉外精錬が転炉の負担軽減、製鋼
の効率化等の観点から普及しているが、その場合の１つ
の問題点は、転炉等で溶製した溶鋼を外部に取り出した
ときにみられる温度低下の補償である。また同様の問題
は連続鋳造法においてもみられる。したがって、取鍋内
溶鋼の昇熱に関しては、炉外精錬そして連続鋳造におい
てその実用的な方法の開発が強（望まれている。

特開昭５４−１４９３１３号、同５９−８９７０８号、
同６１−２３５５０６号に示されるように、ＡＱ塊など
の発熱剤とともに取鍋内溶鋼に酸素ガスを吹精すること
により昇熱させる方法は公知である。しかしながら、こ
れらはいずれも取鍋の底部に設置されたポーラスプラグ
からの小流量アルゴンによる撹拌であるため、撹拌力は
非常に弱＜、溶鋼酸化を防止するため、酸素供給速度を
制限する必要がある。

例えば、特開昭５４−１４９３１３号においては、酸素
流１２８０１７分で１．５分で６５℃、あるいは酸素流
量５００　ｆｉ　／分で１．５分で１７５℃上昇すると
記載されているが、これらはそれぞれ５０ｋｇ、１００
　ｋｇの溶鋼量であ・す、単なるルツボ実験に過ぎず、
実際の精錬については何一つ示唆するものがない。

また、特開昭５９−８９７０８号においては、酸素８０
ＯＮｒｒｒ／ｈｒをｔ９１ｉ１１００　　）ンに吹精し
く８Ｎｎ（バｏｎ／ｈｒ）、ポーラスプラグからのアル
ゴン２００　Ｉｔ　／１Ｉｌｉｎの撹拌により、５℃／
ｌｌｌ１ｎの昇熱速度を得ているが、撹拌アルゴン流量
が低いため、昇熱速度も低いものになっている。

また、特開昭６１−２３５５０６号では、溶鋼３５０　
Ｔｏｎに酸素３０００　Ｎ　Ｉ　／ｈｒを吹精しく８．
６　Ｎｎ？／Ｔｏｎ／ｈｒ）、ポーラスプラグからはア
ルゴン５００　β／ｗａｉｎを吹き込んで撹拌して、や
はり５℃／ｍｉ’ｎの昇熱速度を得ているが、同様の理
由で昇熱速度は低く、酸素反応効率は悪い、さらに、送
酸速度が０．２５　Ｎｒｒｒ／Ｔｏｎ−ｓｉｎ　（１５
Ｎ　ｎ？／Ｔｏｎ−ｈｒ）を超えると、発熱剤であるへ
ｑ塊は溶鋼表面上で酸化発熱してしまうため、熱効率が
極めて悪化すると述べられている。

これは、ポーラスプラグからのアルゴンによる弱撹拌の
条件下では避けられない。

また、特開昭５４−１４９３１３号に示されるように、
昇熱後に造滓剤を添加し、脱硫する方法も知られている
が、ポーラスプラグからのアルゴンによる撹拌では撹拌
力不足のため、除滓を必要とし、しかもその場合、仮に
除滓を実施しても、〔Ｓ〕〈１０　ＰＰＭを得ることは
不可能である。さらに造滓剤をインジェクションするた
めのランスが別に必要であり、設備の複雑化あるいは熱
ロスの面からも好ましくない。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は、取鍋内ｔｆｉｔｉ４の撹拌力を高める
ことにより発熱剤の効率的な利用を図り、十分な昇熱速
度を確保する方法を提供することである。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、上述のような問題を解決するための研究
を重ねたところ、次のような知見を得た。

ｔｌ）撹拌用の専用バブリングランスを用い、アルゴン
流量をポーラススラグの場合の約１０倍程度流すことで
撹拌力の飛躍的な向上が可能であること、（２）撹拌力
が増大することにより、酸素供給速度の大幅向上が可能
となり、発熱剤の効率的な酸化燃焼により従来より約３
倍程度の高速昇熱が実現可能であること、 （３）耐火物コーティングした大型浸漬管を取鍋内温鋼
中にその上面の実質的部分を占めて浸漬させて溶鋼面上
に一定の空間を形成させることにより、スラグおよび溶
鋼が直接外気に触れる面積は極小となり、取鍋上面から
の放熱を低く抑えることが可能であること、 （４）前記大型浸漬管内に造滓剤を投入できるシュート
を設けることにより、昇熱後、浸漬管およびバブリング
ランスを溶鋼中に浸漬したままで、造滓剤添加あるいは
パウダーインジェクションの脱硫処理がただちに可能で
あり、短時間処理また大幅な熱放散防止が可能であるこ
と、および（５）以上の相乗的効果として、脱硫処理後
におけるスラグ中の低級酸化物濃度あるいは鋼中酸素濃
度は非昇熱処理鋼と同レベルであり、鋼中Ｃ３）も１０
　ｐｐ＋ｎ以下とすることができること。

かくして、本発明の要旨とするところは、取鍋内溶鋼に
その溶鋼面の実質的部分を覆う大型浸漬管を浸漬させ、
前記溶鋼面上に一定の空間を形成させること、溶鋼中源
（浸漬させたバブリングランスを通してガスバブリング
により溶鋼を撹拌しながらバブリングガスに同伴させて
発熱剤を供給すること、前記大型浸漬管内の空間におい
て任意の高さに昇降可能な酸素ランスから溶鋼面に酸素
ガスを吹き付けること、あるいは溶鋼中に酸素ガスを吹
き込むこと、酸素ガスの吹き込みによる溶鋼の昇熱前後
に前記大型浸漬管内にあって溶鋼中に造滓剤を投入する
こと、および前記バブリングランスから新たにパウダー
インジェクションをすることからなる、取鍋内溶鋼の昇
熱精錬方法である。

このように、従来パウダーインジェクション処理鋼は、
インジェクション処理中の温度降下が６０℃〜７０℃と
大きく、その分の熱確保だけのためにＲ１１−ＯＢ処理
をせざるを得す、そのため処理工程が一つ増えることに
なり、時間的ロスが大きく、問題となっていたが、本発
明ではインジェクション装置に高速送酸機能を付与し、
高速昇熱を実現することでＲ１１−ＯＢ処理が省略可能
となる。さらに、昇熱時に大型浸漬管、ランス等の耐火
物に蓄熱させることで、インジェクション処理中の温度
降下を４０〜５０℃にまで減少させ、加えて転炉出鋼温
度の低下をも実現可能とするものである。

（作用） 次に、本発明の方法について添付図面を参照してさらに
詳述する。

第１図ｆａ＋および第１図（ｂｌはそれぞれ本発明を実
施するための装置の略式説明図である。

第１図に示す昇熱精錬装置は、大型浸漬管１、溶鋼撹拌
用バブリング（パウダーインジェクション）ランス２、
酸素ランス３、合金あるいは造滓剤投入管４、そしてフ
ード５に接続した集塵機（図示せず）より構成されてい
る。第１図（ａ）の装置は、供湯直上から送酸できると
いう点で有利であるが、バブリングランス構造上複雑に
ならざるを得ない。なお、バブリングランス２は従来の
ものと同様の構造であってもよい。

第１図世）の装置は、第１図（ａｌの変更例で、これに
よれば、設備上単純な構造が可能であり、昇熱速度も第
１図（ａｌの場合に比較して５〜１０％の低下にとどめ
ることができる。

第１図（ｂｌにおいて取鍋自溶鋼の上面にその実質的部
分を覆うように円筒状の大型浸漬管１を設置する。溶鋼
面上には一定の空間が形成される。浸漬管１の側面には
合金あるいは造滓剤投入管４が、上方には排煙、ダスト
吸引用の集塵機（図示せず）に接続したフード５がそれ
ぞれ浸漬管ｌの上下昇降に追随する構造となって設けら
れている。また、浸漬管ｌとは独立して任意の高さに昇
降する酸素ランス３が浸漬管１の内部空間に設置されて
いる。特に第１図に′ｂ）においては、取鍋溶鋼を撹拌
し、またパウダーを鋼中にインジェクションする目的で
、鍋底直上まで浸漬するバブリングランス２が設置され
ている。この場合のバブリングランス２も第１図ｆａ＋
の場合と同様に従来型のものであってもよい。

まず、本発明における撹拌は、鍋底近傍まで浸漬させた
バブリングランス２からのアルゴンバブリングを用いる
ことで大流量のアルゴンガスが撹拌用に使用でき、溶鋼
撹拌力、ひいては発熱剤供給速度の大幅な増加を可能と
するのである。その結果、溶鋼過酸化を起こすことなく
、高速酸素吹精が可能となり、超高速゛昇熱を初めて可
能とするのである。なお、出鋼後、取鍋中の溶鋼に酸素
吹精を行い昇熱する方法は、前述の特開昭５９−８９７
０８号および同６１−２３５５０６号にも示されている
が、それらの場合、撹拌は取鍋底部に設置されたポーラ
スプラグからの小流量アルゴンによるものであり、撹拌
力は非常に弱く、溶鋼の過酸化を防止するには十分でな
かった。

第２図は、送酸速度と昇熱速度との関係を示すグラフで
ある。図示データは第１図ｔｂ＋に示す装置を使って２
５０トンの溶鋼を処理したときのものであって、アルゴ
ン流量は４　Ｎｎ（／ｗｉｎであった。

本発明にあっては、第２図に示すように、送酸速度は、
６〜１８８ｍ”／Ｔｏｎ−ｈｒの範囲内にあって、昇熱
速度に比例するため、好適ａ様にあっては、６〜１８　
Ｎｎ？／Ｔｏｎ−ｈｒの範囲に制限するａ　６　Ｎｍ３
／Ｔ。

ｎ−ｈｒ未溝では、相対的な放熱速度が増加し、昇熱効
率が悪化するためであり、一方、１８８ｍ３／Ｔａｎ・
ｈｒを超えると昇熱前後での各成分濃度の変動が大きく
なり、制御性に欠けるようになる。

第３図は、同様に昇熱速度と撹拌用アルゴン流量との関
係を示すグラフである。酸素流量は１６　Ｎｒｒｒ／Ｔ
ｏｎ　−ｈｒであった。第３図からも明らかなように、
送酸速度が大きくなるにつれ、大撹拌化の効果は明らか
であり、アルゴン４８ｍ″／ｗｉｎ、酸素１６Ｎｍ３／
Ｔｏｎ　　−ｈｒの場合で、最高１３℃／ｍｔｎの昇熱
速度が得られており、かかる昇熱速度は従来技術では実
現できなかったことである。

なお、好適態様にあって、撹拌用アルゴン流量は１〜６
Ｎｍ’／ｗｉｎであるが、これは、ｌＮｍ３／ｓ＋ｉｎ
未満ではランス吐出孔内への溶鋼差し込みの危険がある
ためであり、一方、６８ｍ３／ｌｌ１ｉｎを超えるアル
ゴンを流してもそれ以上の効果は見られないためである
。

次に、本発明によれば、バブリングランス２からのアル
ゴンの吹込みにより強撹拌が実現されるため、昇熱後直
ちに脱硫処理に入っても、十分にスラグを還元すること
ができ、除滓が不必要である。ここに、第４閏は、第２
図および第３図の場合と同様にして行った酸素吹錬の前
後におけるスラグ中の（ＦｅＯ＋Ｍｎ０）　Ｉの変化を
示すグラフであり、第４図に示すように、スラグの還元
が十分行われているのが分かる。その結果、熱ロス防止
、また効率よい脱硫が可能となる。

第５図は第４図と同様の鋼中（Ｓ）の変化を示すグラフ
であり、これからも分かるように、処理後の（Ｓ）濃度
として１０ｐｐｍ以下を安定して実現している。

なお、すでに述べたように、特開昭５４−１４９３１３
号には昇熱後に造滓剤を添加して脱硫する方法が開示さ
れているが、その場合、ポーラスプラグからのアルゴン
による弱撹拌であるため、昇熱時生成した酸化性スラグ
が還元されず、脱硫精錬前に除滓することが必要となる
。しかし、これには多大な熱ロスを伴うため、前段階で
昇熱した効果が半減してしまう。

本発明における脱硫用造滓剤の添加タイミングは酸素吹
精前後のいずれでもよく、脱硫反応自体には特に影響し
ない。しかも、副次的な効果として通常のパウダーイン
ジェクション中の温度降下が第６図に示すように著しく
低減可能である。第６図は、第４図および第５図のデー
タを得たときの溶鋼温度変化をパウダーインジェクショ
ンの前後で測定し、グラフで示したものである。このよ
うに温度低下が少ないのは前述したように前工程の昇熱
中に大型浸漬管あるいは取鍋が十分に加熱され、蓄熱す
るためであると考えられる。

次に、本発明をさらに実施例に関連させて詳述する。

実施例 本発明による取鍋内溶鋼の昇熱法の具体的操作について
述べる０本例にあっては、第１図（ｂ）に示す装置を使
用して昇熱精錬作業を行った。

まず、大型浸漬管１を溶鋼内に浸漬させ、バブリングラ
ンス２を場面直上にまで下降し、３分間アルゴンガスパ
ージする。これは浸漬管１内の溶鋼面上の空間にあるガ
スをアルゴン置換することで、鋼中窒素の上昇を防止す
るのである。

次いで、バブリングランス２を鍋底直上まで浸漬させ、
溶ｗ４撹拌すると同時に一定量の酸化剤、例えば醇塊を
合金もしくは造滓剤投入口４から添加し、数分間撹拌す
る。

この時間は、投入ＡＱが溶鋼中均一な濃度になるまでで
あり、長時間撹拌する必要はない０次いで、前記浸漬管
１内の空間にあって、酸素ランス３を所定の高さまで下
降させ送酸を開始する。へＱ−酸素反応に必要な酸素を
吹錬後、大型浸漬管ｌの上方まで酸素ランス３を上昇さ
せ送酸を終了する。

なお、浸漬管の酸素ランス孔はシール弁にてシールを行
う。その後前記の投入口４から造滓剤を投入し、滓化の
ために数分撹拌した後バブリングランス２からパウダー
インジェクションを行う。

所定量のパウダーをインジェクションした後、さらに数
分のアルゴンバブリングを実施し最終的にバブリングラ
ンス２を浸漬管１の上方まで上昇させ、処理終了とした
。従って、バブリングランス２による溶鋼撹拌は、酸素
吹錬およびパウダーインジェクション中連続的に実施す
ることになる。

なお、前述したように造滓剤の投入時期は酸素吹錬前後
のいずれでもよい。

このようにして２５０Ｔの取鍋内溶鋼のＡＱ−３ｉキル
ド鋼の昇熱および脱硫精錬を行ったが、５分間の吹酸で
１５８０℃から１６４３℃まで６３℃の昇温ができた。

このときの成分変化は（Ｃ）　０．１５％から０．１４
％、（Ｓｔ）　０．２５％から０．２１％、　（Ｍｎ）
　１．２０％から１．１７％へとほとんど酸化されてい
なかった。また、〔Ｓ〕も処理前３３　ｐｐｍから処理
後８　ｐｐｍへ低下しており良好な脱硫率を得ており鋼
中酸素濃度についてもモールド中で１３　ｐｐｍと従来
法と同レベルであった。

他の実施例をも併せて第１表にその結果をまとめて記載
する。なお、従来法の撹拌ＡｒはＲＨ環流ガスに相当す
る。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば昇熱速度の改善は
著しく、また脱硫効果もすぐれている。

これは従来のポーラスプラグに代えて、浸漬ランスを使
用するとともに大型浸漬管を使って溶鋼面の実質的部分
を覆ったことによる相乗効果と考えられる。かくして本
発明によれば、炉外精錬あるいは連続鋳造における取鍋
での溶銅温度の低下を十分に補償できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｌおよび同Ｔｂｌは、本発明にかかる方法を
実施するための装置の略式説明図； 第２図ないし第６図は、本発明により得られる効果を示
すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 取鍋内溶鋼にその溶鋼面の実質的部分を覆う大型浸漬管
   を浸漬させ、前記溶鋼面上に一定の空間を形成させるこ
   と、溶鋼中深く浸漬させたバブリングランスを通してガ
   スバブリングにより溶鋼を撹拌しながらバブリングガス
   に同伴させて発熱剤を供給すること、前記大型浸漬管内
   の空間において任意の高さに昇降可能な酸素ランスから
   溶鋼面に酸素ガスを吹き付けること、あるいは溶鋼中に
   酸素ガスを吹き込むこと、酸素ガスの吹き込みによる溶
   鋼の昇熱前後に前記大型浸漬管内にあって溶鋼中に造滓
   剤を投入すること、および前記バブリングランスから新
   たにパウダーインジェクションをすることからなる、取
   鍋内溶鋼の昇熱精錬方法。