(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部にガス吹き込み用のプラグ、上部に取鍋底部側壁と同心円上に３本の通電加熱用電極を備えた精錬用取鍋であって、
前記プラグは前記精錬用取鍋の底部を２分割した一方に偏在させて複数配置され、かつ、
前記プラグが配置される取鍋底部側壁の内径（Ｄ）と該取鍋底部側壁と同心である前記プラグが配置される直径（ｄ）との関係が、
ｄ／Ｄ＝０．５０〜０．８０
を満足し、さらに、前記プラグが配置される直径（ｄ）と電極の中心を通る円の直径（Ａ）との関係が、
ｄ＞１．５Ａ
を満足することを特徴とする溶鋼の精錬用取鍋。
【請求項２】
プラグは受鋼の際の湯当たり部を外した位置に設置されていることを特徴とする請求項１記載の溶鋼の精錬用取鍋。
【請求項３】
プラグは２個配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の溶鋼の精錬用取鍋。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は転炉などで精錬された溶鋼をさらに脱硫などの目的で二次精錬するのに適した精錬用取鍋に係り、特に底部にガス吹き込み用のポーラスプラグ（以下単にプラグという）を有し、上部には通電加熱用電極を備えた精錬用取鍋に関する。
【従来の技術】
転炉で精錬された溶鋼は連続鋳造機などの造塊設備に送られるが、その前にS等の不純物を低減させ、あるいは合金成分の微調整などを図るためにいわゆる二次精錬に供されることが多い。特に、近年では耐HIC鋼、高張力鋼等においてS含有量が9ppm以下のいわゆるシングルppmオーダーの極低硫鋼が要求されるケースが増大しているので上記二次精錬に供される鋼の比率が高まっている。
【０００２】
かかる二次精錬用の設備として精錬用取鍋が広く利用されている。その一つとして図１に示すような円筒状の形状をした取鍋の底部にガス吹き込み用のプラグを有し、かつ、上部には二次精錬中の溶鋼の温度低下を補償するための通電加熱設備を有するものがある。このタイプの精錬用取鍋では、精錬用取鍋内に溶鋼を装入するとともにその上に溶融状態のフラックスを配し、溶鋼を底部から吹き込まれるガスによって撹拌するとともに、電極をフラックス中に浸漬・通電してジュール熱によって発熱させ、溶鋼の温度低下を補償、あるいはさらに積極的に加熱しながら脱硫などの精錬を行うようになっている。この通電加熱型精錬取鍋においては、ガスによる撹拌が極力強力に行われるとともに通電による加熱が制御された状態で行われる必要がある。
【０００３】
通常、この型の通電加熱型精錬取鍋においてはプラグは１本であり、単にガス吹き込み量を増大せしめると、溶鋼のスプラッシュが激しくなり、精錬取鍋の水冷蓋に地金付着や通電不良等のため操業困難に陥るという問題がある。また、精錬時間が比較的長いという問題がある。かかる問題を解決する手段として、通電加熱設備を有していないものもあるが、特開昭63-168253号公報、あるいは実開平2-16738号公報に開示された複数のプラグを用いるという手段が考えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの手段を利用し、プラグ１本当たりのガス吹き込み量を削減しても、ガス吹き込みによって取鍋中を上昇した溶鋼流が上面中心部で衝突して溶鋼表面中心部が大きく盛り上がって波打ち、そのため、その上に存在する溶融フラックス層が乱され、そこを流れる電流が不安定になり、制御困難になる。また、上記溶鋼流の衝突のため費やされるエネルギーロスが大きく、溶鋼の混合のために利用されるエネルギーがプラグ１本の場合に比して大きくなりがたい。これらの問題のため、上記手段はそのままでは採用しがたい。
【０００５】
本発明は、従来の通電加熱型精錬取鍋における問題点を解決することを目的としてなされたもので、溶鋼表面層の乱れを最小限に押さえながら、溶鋼の混合攪拌力を従来にくらべて格段に強化でき、したがって、脱硫などに要する取鍋精錬時間を大幅に短縮すること、あるいは脱硫限度などの精錬到達限度を格段に向上することのできる通電加熱型精錬取鍋を提案することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記課題を解決するために、通電加熱型精錬取鍋のプラグの配置条件について検討を行い、複数のプラグを取鍋底の中心に対して非対称に配置することの有利性に着目して本発明を完成した。具体的には、本発明に係る溶鋼の精錬用取鍋は、底部にガス吹き込み用のプラグ、上部に取鍋底部側壁と同心円上に３本の通電加熱用電極を備えた精錬用取鍋であって、前記プラグは前記精錬用取鍋の底部を２分割した一方に偏在させて複数配置され、かつ、前記プラグが配置される取鍋底部側壁の内径（Ｄ）と該取鍋底部側壁と同心である前記プラグが配置される直径（ｄ）との関係が、
ｄ／Ｄ＝０．５０〜０．８０
を満足し、さらに、前記プラグが配置される直径（ｄ）と電極の中心を通る円の直径（Ａ）との関係が、
ｄ＞１．５Ａ
を満足するものである。
【０００７】
また、上記発明を実施するに当たっては、プラグは転炉からの受鋼の際の湯当たり部を外した位置に設置されていることとを好適とし、さらにプラグは２個配置されていることを好適とする。なお、この場合において上記２個のプラグは中心角３０〜１５０°の扇形領域内に配置するのが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面にしたがい本発明に係る精錬用取鍋について具体的に説明する。図１は本発明に係る通電加熱型精錬取鍋の側断面図である。ここに示すように、本発明の通電加熱型精錬取鍋は、耐火物がライニングされた円筒状の取鍋側壁１Ａとその底部に填め込まれた円盤状の取鍋底１Ｂからなる取鍋本体１と該本体１の上部を覆う水冷蓋２を貫通してその中心領域に取鍋底部側壁と同心円上に配置され、本体内に上下自在に調整できる黒鉛製の３本の電極５Ａ、５Ｂ、５Ｃおよび前記取鍋底１Ｂを貫通して複数個（この場合２個）填め込まれたポーラスプラグ３Ａ、３Ｂよりなる。前記電極５Ａ、５Ｂ、５Ｃは受鋼した溶鋼Ｍ上に浮遊する溶融フラックスＦ内に深さ自在に浸漬され、給電装置(図示しない)によって通電されフラックスＦをジュール熱によって加熱する。また、ポーラスプラグ３Ａ、３Ｂはガス配管４Ａ、４Ｂに接続され、溶鋼Ｍ内に底部からアルゴンなどの不活性ガスを送り込み溶鋼Ｍを攪拌するようになっている。
【０００９】
図２は、本発明のポーラスプラグ３の取鍋底における配置を取鍋側壁１Ａ、電極５Ａ，５Ｂ，５Ｃとの関係において示した説明図である。本発明においてプラグ３は複数個配置されるが、それらは取鍋底１Ｂを２分割した半円の一方（何れにとるかは自由であるが、この場合は斜線を施した部分にとってある）に偏在させて配置される。これによりプラグプラグ３から吹き込まれるガスにより上昇する溶鋼流が、鋼浴上面中心部において衝突して盛り上がってフラックスＦの存在状態を不安定にすることが避けられる。したがって電極５からフラックスＦを通って流れる電流による加熱が円滑に行われ制御不能になることはない。
【００１０】
プラグ３は、また、取鍋側壁１Ａの底部の内周との同心円である１１および１２で仕切られた範囲内に複数配置される。上記同心円の内側境界１１の直径は、取鍋底部の側壁の内径をＤとしたとき、
ｄ／Ｄ≧０．５０・・・（１）
によって定められ、一方、同心円の外側境界１２の直径は、
ｄ／Ｄ≦０．８０・・・（２）
により定められる。これによりプラグ３から吹き込まれるガスにより上昇する溶鋼流が鋼浴上面に達したとき、取鍋側壁１Ａに沿って下降する流れと取鍋本体１の比較的中心側を通って下降する流れに分岐し、溶鋼の攪拌が好適に行われるようになる。
【００１１】
さらに、プラグ３の存在位置は、電極５の中心を通る円の直径Ａとの関係において、
ｄ＞１．５Ａ・・・（３）
を満足する必要がある。プラグから吹き込まれるガスによって上昇する溶鋼流が直接電極に当たり電極を異常に損耗したりあるいは溶鋼が電極黒鉛により加炭されるのを防止するためである。
【００１２】
したがって、プラグ３の取鍋底１Ａにおける設置位置は、取鍋底１Ｂを２分割した半円の一方であってかつ上記（１）〜（３）式の条件を満足する範囲となる。かかる位置にプラグを配置することによって、後に実施例で示されるように、強力でしかも溶融フラックス層の安定を乱さない攪拌流を得ることができる。
【００１３】
なお、上記場合において、複数プラグ３は、取鍋側壁１Ａの内周との同一同心円上に配するのが一般的であるが、必ずしもそのようにする必要はなく、上記内側境界と外側境界によって仕切られた領域内で一方をやや内側に他方をやや外側に配することも可能である。また、プラグ間の距離を均一にとる必要もない。さらに複数のプラグにガスを供給するガス配管はそれぞれ独立とし、各プラグから噴出するガス量を独立に制御することもできる。これにより取鍋内の攪拌状態をより好ましい方向に制御できる。
【００１４】
上記の基本的な条件に加えて、プラグの配置位置は取鍋底部のいわゆる湯当たり部１３、すなわち転炉から溶鋼を受鋼する際溶鋼が直接当たる範囲、を外して設置することが好ましい。この湯当たり部の位置（範囲）操業条件によって異なり必ずしも一定ではないが、例えばプラグを２本配置する場合について説明すると、図３に示すように第１のプラグ３Ａを取鍋吊り手６を結ぶ線を基準に転炉出鋼口側からほぼ１／６Ｄ離れた線上に配置し、第２のプラグ３Ｂは、取鍋吊り手６を結ぶ線の中心からほぼ１／４Ｄだけ離れた位置に置くのがよい。取鍋側壁１Ａの外周に対して同心円上の位置に２本のプラグを配する場合、前記第１のプラグの配置位置を基準にすると第２のプラグの配置位置はほぼ３０〜１５０°の扇形の範囲に内に収めるのがよい。
【００１５】
【実施例１】
図３に示す諸元を有する通電加熱型精錬取鍋を用い、１本のプラグ当たり0.0026Nm3/min/t-steelのアルゴンガスを吹込みながら脱硫を目的とした取鍋精錬を多数行った。対象鋼はAlキルド鋼であった。脱硫剤はCaO：50%、Al2O3：30%、SiO2：8%、MgO：12%（重量比）の組成を有するものを22.0kg/t-steel用いた。なお、比較例（従来法）として、プラグ１本を備えた通電加熱型精錬取鍋を用いた。脱硫剤は本発明例と同じであり、ガス吹き込み量は本発明に比べ少量であった。
【００１６】
本発明装置を用いて処理前S濃度（重量比）が30ppmの鋼を処理した場合、図４に示す▲１▼の曲線にしたがい脱硫が進行した。これに対し比較例では▲２▼の曲線にしたがって進行した。これらの曲線から処理前S濃度が30ppmの鋼を60分間処理した場合の到達S濃度を比較すると、従来法では10ppmであったのに対し本発明装置を用いた場合には6ppmとなった。また、S濃度を10ppmに低下させるのに要する処理時間は従来法では60分を要したが、本発明装置を用いた場合には33分であった。
【００１７】
図５は、種々の処理前S濃度を有する鋼を上記と同じ条件により60分間処理した場合の処理前S濃度と処理後S濃度の関係図である。ここに示すように本発明装置を用いた場合には、約80%の脱硫率が達成された。これに対し、従来例では脱硫率は約65%にとどまった。
【００１８】
なお、本発明例では従来例に比してガス吹き込み量が多かったが、電極直下での溶鋼の盛り上がりあるいはフラックス層の乱れはなく、通電加熱を円滑に行うことができた。また、スプラッシュの発生やそれに伴う水冷蓋への地金付も認められなかった。
【００１９】
【実施例２】
実施例１と同一の通電加熱型精錬取鍋を用い、極低脱硫鋼を得る目的でAlキルド鋼に対して取鍋精錬を行った。操業条件はアルゴンガス吹き込み量を１本のプラグ当たり0.0033Nm3/min/t-steelと増量し、脱硫剤使用量をは27.0kg/t-steelとした。その結果、30分処理後の平均脱硫率は88%に達し、処理前S濃度が30ppmの鋼を30分処理後において3ppmのS濃度とすることができた。この場合においても通電加熱を妨げる電極直下でのフラックス層の乱れやスプラッシュの発生などは認められなかった。
【００２０】
【発明の効果】
本発明により通電加熱型精錬取鍋を用いることにより、電極直下のスラグ層の乱れを生ずることなく極めて強力な溶鋼攪拌を行い得る。それにより、通電加熱を円滑に制御しながら、脱硫等の二次精錬処理を速やかに行うことができ脱硫時間の短縮や限度の切り下げを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る通電加熱型精錬取鍋の側断面図である。
【図２】  ポーラスプラグの取鍋底における配置を取鍋側壁、電極との関係において示した説明図である。
【図３】  実施例において用いた通電加熱型精錬取鍋の諸元を示す配置図である。
【図４】  本発明装置を用いた場合の脱硫処理時間と鋼中S濃度ととの関係図である。
【図５】  本発明装置を用いた場合の処理前S濃度と処理後S濃度の関係図である。
【符号の説明】
１：取鍋本体
１Ａ：取鍋側壁
１Ｂ：取鍋底
２：水冷蓋
３Ａ，３Ｂ：ポーラスプラグ
４Ａ，４Ｂ：ガス配管
５Ａ，５Ｂ，５Ｃ：加熱電極
６：吊り手
１１：同心円の内側境界
１２：同心円の外側境界
１３：湯当たり部
Ｍ：溶鋼
Ｆ：溶融フラックス
Ｄ：取鍋側壁の内径
ｄ：プラグが配置される同心円の直径
Ａ：電極の中心を通る円の直径
【図１】
0003721872.tif 000002
【図２】
0003721872.tif 000003
【図３】
0003721872.tif 000004
【図４】
0003721872.tif 000005
【図５】
0003721872.tif 000006