(57)【要約】【課題】  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比して格段に強化し、脱硫などに要する取鍋精錬時間を大幅に短縮し、脱硫限度を格段に向上した取鍋精錬用の取鍋を提案する。【解決手段】  取鍋の底部にガス吹込み用のポーラスプラグを複数持ち、取鍋の平均内径Ｄと取鍋内の鋼浴高さＨとの関係で、鋼浴高さＨを平均内径Ｄで除した値が０．９〜１．１を満足し、かつ、取鍋の下部内径Ｄ2と上部内径Ｄ1の差を鋼浴高さＨで除した値が１２０〜１４０を満足する取鍋精錬用の取鍋とすることにより、脱硫に要する時間を大幅に短縮し、かつ、脱硫限度を大幅に向上した。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
取鍋の底部に撹拌ガス吹込み用のポーラスプラグを複数持ち、取鍋の大きさを取鍋内の鋼浴高さＨを取鍋の平均内径Ｄで除した値が０．９〜１．１を満足し、かつ、取鍋の下部内径Ｄ2と上部内径Ｄ1の差を取鍋内の鋼浴高さＨで除した値が１２０〜１４０を満足するものとしたことを特徴とする取鍋精錬用の取鍋。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願の発明は取鍋精錬における溶鋼の精錬反応を効率化しうる取鍋の形状、特に取鍋の平均内径と取鍋内に収容しうる溶鋼の高さすなわち取鍋内の鋼浴の高さの関係を一定の範囲に規定し、さらに取鍋の下部内径と上部内径の差と取鍋内の鋼浴の高さとの関係を一定の範囲に規定した底部から撹拌ガス吹き込みを行う取鍋精錬用の取鍋に関する。
【背景技術】
【０００２】
転炉や電気炉から取鍋に出鋼した溶鋼をさらに二次精錬として取鍋中で精錬する取鍋精錬は、アークにより加熱しながら還元精錬などを行う炉外精錬法であり、温度の低下と関係なく合金成分の調整ができ、ＲＨ脱ガスとの併用することにより充分な炉外精錬である。
【０００３】
この従来の取鍋精錬用の取鍋により、取鍋の上部に二次精錬中の溶鋼の温度低下を上部からの電極による加熱を行い、取鍋底部にガス吹き込みようのポーラスプラグを設けた取鍋で、合金の微調整を図っている。
【０００４】
ところで、この従来の取鍋精錬用の取鍋として、溶鋼表面の乱れを最小限に押えながら、溶鋼の混合撹拌力を従来に比して格段に強化し、脱硫などに要する取鍋精錬時間を大幅に短縮し、あるいは脱硫限度などの精錬到達限度を格段に向上させた取鍋として、加熱電極による通電加熱型の取鍋の底部を２分割し、その一方に偏在させた複数の底部ガス吹き込み用のポーラスプラグを配置した取鍋精錬用の取鍋が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−４０４１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、転炉や電気炉などから取鍋に出鋼された溶鋼に対して脱硫などの目的のために二次精錬による脱硫能を上記の従来の取鍋に比してさらに高めることである。このために、溶鋼表面層の乱れを最小限に抑えながら、溶鋼の混合攪拌力を強化し、脱硫などに要する取鍋精錬時間を短縮するとともに脱硫性能を向上して一層優れた溶鋼に精錬できる取鍋を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明者らは、底部からのガスバブリングによる取鍋精錬における撹拌の強さは、撹拌エネルギー密度εを用いてε＝０．０２８５ＱＴｌｏｇ（１＋Ｈ／１４．８）／Ｗｇで示されることを見出している。ここでＱ：ガス流量、Ｔ：溶鋼温度、Ｈ：鋼浴高さ、Ｗｇ：溶鋼質量を示す。また撹拌エネルギー密度の増加と共に脱硫能は高くなるため、適切な取鍋の形状を取ることにより、適正な鋼浴高さＨ、撹拌力が得られ、取鍋における還元精錬を効率化することができる。
【０００８】
上記の課題を解決するための本発明の手段は、取鍋の底部に撹拌ガス吹込み用のポーラスプラグを複数持ち、取鍋の平均内径Ｄと取鍋内の鋼浴高さＨとの関係で鋼浴高さＨを平均内径Ｄで除した値が０．９〜１．１を満足し、かつ、取鍋の下部内径Ｄ2と上部内径Ｄ1の差を鋼浴高さＨで除した値が１２０〜１４０を満足する精錬用取鍋である。この取鍋精錬用の取鍋とすることで、脱硫に要する時間を大幅に短縮すると共に、脱硫性能も大幅に高めたことである。
【発明の効果】
【０００９】
取鍋精錬における脱硫処理において、底部に撹拌ガス吹き込み用のポーラスプラグを有し、かつ大きさを本発明の手段とした取鍋を用いることで脱硫に要する時間を大幅に低減し、かつ極めて鋼中の［Ｓ］濃度の低い鋼を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本は発明の実施の形態について、図および表を参照して説明する。電気炉から出鋼した取鍋中の１５０ｔの溶鋼に対して、酸化スラグを除去した後、取鍋の底部のポーラスプラグからＡｒなどの不活性ガスを吹き込むことで、溶鋼を撹拌しながらＡｌ滓、ＣａＯを投入して脱硫、脱酸を行った。この方法において、大きさの異なる数種の精錬用の取鍋を用いた精錬を行い、鋼中の［Ｓ］濃度に対する脱硫処理時間について調査した。この調査における鋼材はＪＩＳのＳＵＪ２の表１に示す化学成分の軸受鋼を対象とした。
【００１１】
【表１】
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【００１２】
電気炉の溶製条件としては電気炉の出鋼温度を１６００℃一定とした。さらに、精錬に用いたＣａＯ、ＣａＦ2、Ａｌ滓などの造滓材の量も一定とした。取鍋精錬における脱硫処理時間と鋼中の［Ｓ］濃度の関係について、本発明の例として取鍋の鋼浴高さＨを取鍋の平均内径Ｄで除した値を１．０とした精錬用の取鍋を使用した場合を□でグラフに示し、比較例として取鍋内の鋼浴高さＨを取鍋の平均内径Ｄで除した値を１．３とした精錬用の取鍋を使用した場合を○でグラフに示し、これらのグラフをそれぞれ図１に示す。なお、図１のグラフにおいて縦軸は鋼中の［Ｓ］濃度を％で示し、横軸は脱硫処理時間を分で示す。
【００１３】
図１において、本発明の取鍋の鋼浴高さＨを取鍋の平均内径Ｄで除した値を１．０とした精錬用の取鍋を使用し、脱硫処理時間を４５分とした場合の鋼中の［Ｓ］濃度は質量％で０．００２％となった。これに対し、比較例の取鍋内の鋼浴高さＨを取鍋の平均内径Ｄで除した値を１．３とした精錬用の取鍋を使用し、脱硫処理時間を４５分とした場合の鋼中の［Ｓ］濃度は０．００８％であった。仮に、この比較例のグラフに示す傾向で脱硫処理をして、［Ｓ］濃度を本発明の０．００２％すると、グラフの傾向から少なくともさらに２０分の脱硫処理を必要とする。したがって、本発明は比較例に比して優れた脱硫効果を示すことが判明した。
【００１４】
さらに、取鍋内の鋼浴高さＨを取鍋の平均内径Ｄで除した値を０．７〜１．３の間で０．２きざみとした４条件下において、取鍋の下部内径Ｄ2と上部内径Ｄ1の差を鋼浴高さＨで除した値をそれぞれ１００、１３０、１５０と３条件で変化させた取鍋により、脱硫処理を４５分間実施したときの鋼中の［Ｓ］濃度を表２に示した。
【００１５】
【表２】
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【００１６】
この表２から、取鍋内の鋼浴高さＨを取鍋の平均内径Ｄで除した値を０．７、０．９、１．１、１．３の４条件とした場合は、いずれも取鍋の下部内径Ｄ2と上内径Ｄ1の差を鋼浴高さＨで除した値の１００、１３０、１５０の中で、１３０のものの鋼中の［Ｓ］の濃度が他の値のものに比して低くなった。特に、取鍋内の鋼浴高さＨを取鍋の平均内径Ｄで除した値が０．９と１．１のものはいずれも鋼中の［Ｓ］の濃度は０．００２％と最も低く、最も優れていた。
【００１７】
同様に、鋼種をＳ３５Ｃの中炭素鋼について、取鍋内の鋼浴高さＨを取鍋の平均内径Ｄで除した値を０．７〜１．３の間で０．２きざみとした４条件下において、取鍋の下部内径Ｄ2と上部内径Ｄ1の差を鋼浴高さＨで除した値をそれぞれ１００、１３０、１５０と３条件で変化させた取鍋により、脱硫処理を４５分間実施したときの鋼中の［Ｓ］濃度を表３に示した。
【００１８】
【表３】
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【００１９】
この表３から、取鍋内の鋼浴高さＨを取鍋の平均内径Ｄで除した値を０．７、０．９、１．１、１．３の４条件とした場合は、いずれも取鍋の下部内径Ｄ2と上内径Ｄ1の差を鋼浴高さＨで除した値の１００、１３０、１５０の中で、１３０のものの鋼中の［Ｓ］の濃度が他の値のものに比して低くなった。特に、取鍋内の鋼浴高さＨを取鍋の平均内径Ｄで除した値が０．９と１．１のものはいずれも鋼中の［Ｓ］の濃度は０．０１１％と最も低く、最も優れていた。
【００２０】
さらに同様に、鋼種をＳＣＭ４２０のクロムモリブデン鋼について、取鍋内の鋼浴高さＨを取鍋の平均内径Ｄで除した値を０．７〜１．３の間で０．２きざみとした４条件下において、取鍋の下部内径Ｄ2と上部内径Ｄ1の差を鋼浴高さＨで除した値をそれぞれ１００、１３０、１５０と３条件で変化させた取鍋により、脱硫処理を４５分間実施したときの鋼中の［Ｓ］濃度を表４に示した。
【００２１】
【表４】
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【００２２】
この表４から、取鍋内の鋼浴高さＨを取鍋の平均内径Ｄで除した値を０．７、０．９、１．１、１．３の４条件とした場合は、いずれも取鍋の下部内径Ｄ2と上内径Ｄ1の差を鋼浴高さＨで除した値の１００、１３０、１５０の中で、１３０のものの鋼中の［Ｓ］の濃度が他の値のものに比して低くなった。特に、取鍋内の鋼浴高さＨを取鍋の平均内径Ｄで除した値が１．１のものは鋼中の［Ｓ］の濃度は０．００６％と最も低くて最も優れ、取鍋内の鋼浴高さＨを取鍋の平均内径Ｄで除した値が０．９のものは鋼中の［Ｓ］の濃度は０．００８％と次いで低く、このものも優れていた。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】縦軸は鋼中の［Ｓ］濃度を％で示し、横軸は脱硫処理時間を分で示す本発明例と比較例の鋼中の［Ｓ］濃度と脱硫処理時間の関係を示すグラフである。
【図１】
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