(57)【要約】【課  題】真空脱ガス処理を行なうにあたって、簡便な手段で取鍋内の溶鋼の均一攪拌を促進するとともに、溶鋼浴面の変動を抑制し、真空脱ガス処理に要する時間の短縮および均一な品質の溶鋼の溶製を図れる方法を提供する。【解決手段】真空脱ガス槽の上昇側浸漬管と下降側浸漬管とを取鍋内の溶鋼に浸漬させ、溶鋼を環流することにより真空脱ガス処理を行なう真空脱ガス処理方法において、真空脱ガス処理中に取鍋の上方から上吹きランスを溶鋼に浸漬し、下降側浸漬管の側部の溶鋼にガスを噴射する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空脱ガス槽の上昇側浸漬管と下降側浸漬管とを取鍋内の溶鋼に浸漬させ、前記溶鋼を環流することにより真空脱ガス処理を行なう真空脱ガス処理方法において、前記真空脱ガス処理中に前記取鍋の上方から上吹きランスを前記溶鋼に浸漬し、前記下降側浸漬管の側部の溶鋼にガスを噴射することを特徴とする真空脱ガス処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、取鍋内の溶鋼を均一に攪拌し、真空脱ガス処理に要する時間の短縮および均一な品質の溶鋼の溶製を可能とする真空脱ガス処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、鋼材の高品質化のニーズが高まるにつれて、溶鋼の高清浄度化，高純度化が要求されている。そこで、転炉で脱炭処理を施した溶鋼を取鍋に出鋼し、さらに真空脱ガス槽を用いて真空脱ガス処理を施し、溶鋼の高清浄度化，高純度化を図る方法が広く採用されている。
【０００３】
真空脱ガス処理を行なう際の取鍋と真空脱ガス槽の配置を、断面図として図３に模式的に示す。ただし図３では、取鍋１と真空脱ガス槽３に内張りされた耐火物は図示を省略する。
真空脱ガス槽３の下部には上昇側浸漬管５と下降側浸漬管６が配設されており、その上昇側浸漬管５と下降側浸漬管６を取鍋１内の溶鋼２に浸漬する。次いで、真空脱ガス槽３の上部に設けられる排気ダクト４から真空脱ガス槽３内のガスを吸引して、真空脱ガス槽３内を減圧する。
【０００４】
真空脱ガス槽３内が減圧されることによって、取鍋１内の溶鋼２が真空脱ガス槽３内に吸い上げられる。上昇側浸漬管５には不活性ガス７の吹込みノズルが設けられており、上昇側浸漬管５の溶鋼２に不活性ガス７が吹込まれる。不活性ガス７は気泡となって溶鋼２内を浮上する。その結果、上昇側浸漬管５内の溶鋼２の比重が相対的に減少し、下降側浸漬管６内の溶鋼２の比重は上昇側浸漬管５側に比べて大きくなる。
【０００５】
溶鋼２に比重差を付与することによって、取鍋１内の溶鋼２が上昇側浸漬管５を通って真空脱ガス槽３内に上昇し、さらに真空脱ガス槽３内の溶鋼２は下降側浸漬管６を通って取鍋１に下降する。このようにして溶鋼２が取鍋１から真空脱ガス槽３を経て再び取鍋１へ環流する間に、真空脱ガス槽３内で溶鋼２の真空脱ガス処理（すなわち不純物の除去）を行なう。
【０００６】
ところが取鍋１内の溶鋼２は均一に流動せず、下降側浸漬管６の側部（とりわけ下降側浸漬管６側面と取鍋１内面との間）には溶鋼２が滞留する領域（以下、溶鋼滞留域という）が存在する。そこで真空脱ガス処理を行なう際に、取鍋１内の溶鋼２を均一に攪拌する技術が種々提案されている。
たとえば特許文献１には、取鍋底にガス吹き込み口を設けてガスを吹き込むことによって、溶鋼を攪拌する技術が提案されている。この技術は、取鍋底からガスを吹き込むので大きな攪拌力を得ることが可能である。しかしながら攪拌力が大きい故に、溶鋼浴面の変動が大きくなり、上昇側浸漬管や下降側浸漬管を取り付けている水冷フランジが溶鋼と接触し、その結果、水蒸気爆発を起こす危険性が高いという問題があった。
【０００７】
また特許文献２には、取鍋を搭載した台車を回転させて、取鍋を連続的あるいは間欠的に回転させることによって、溶鋼を攪拌する技術が提案されている。しかしながら溶鋼を収容した取鍋の総重量は約５００ｔｏｎであり、それを搭載して回転させる台車は極めて大規模な設備となってしまう。その結果、設備の製作費や維持費が増大するという問題があった。
【０００８】
【特許文献１】
特開昭６３−２３８９４６  号公報
【特許文献２】
特開平５−２４７５２１号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のような問題を解消し、真空脱ガス処理を行なうにあたって、簡便な手段で取鍋内の溶鋼を均一に攪拌するとともに、溶鋼浴面の変動を抑制し、真空脱ガス処理に要する時間の短縮および均一な品質の溶鋼の溶製を図れる方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、真空脱ガス槽の上昇側浸漬管と下降側浸漬管とを取鍋内の溶鋼に浸漬させ、溶鋼を環流することにより真空脱ガス処理を行なう真空脱ガス処理方法において、真空脱ガス処理中に取鍋の上方から上吹きランスを溶鋼に浸漬し、下降側浸漬管の側部の溶鋼にガスを噴射する真空脱ガス処理方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明を適用する装置の例を示す側面図であり、真空脱ガス槽３の上昇側浸漬管５（隠れているため非図示）と下降側浸漬管６を取鍋１内の溶鋼２に浸漬させていない状態を示す。ただし図１では、取鍋１は断面図で示す。
取鍋１内の溶鋼２には上吹きランス９の先端部が浸漬され、シリンダー１０を駆動させることによって、上吹きランス９の先端部の深さを調整したり、あるいは必要に応じて上吹きランス９を退避させる。浸漬は溶鋼表層部とし、上吹きランス９の先端の浸漬深さは最大で１０００ｍｍ程度とするなど、適宜に決定して良いが、これに限るものではなく、もっと深くても良い。
【００１２】
真空脱ガス処理を行なう際には、上昇側浸漬管５と下降側浸漬管６を取鍋１内の溶鋼２に浸漬して、溶鋼２を取鍋１から真空脱ガス槽３に上昇させ、再び取鍋１へ環流させる。真空脱ガス槽３の上昇側浸漬管５と下降側浸漬管６を取鍋１内の溶鋼２に浸漬したときの、溶鋼２浴面近傍の断面図を図２に示す。ただし図２では、上吹きランス９は平面図で示す。
【００１３】
真空脱ガス処理を行なうにあたって、溶鋼２を環流させると、下降側浸漬管６の側部、とりわけ下降側浸漬管６側面と取鍋１に内張りされた耐火物８との間に溶鋼滞留域１１が生じる。そこで上吹きランス９からガス１２を溶鋼２に噴射して、気泡による攪拌（いわゆるガスバブリング）を行なうことで、溶鋼滞留域１１まで攪拌が及ぶようにし、溶鋼滞留域１１を消滅させ、あるいは無害化させてしまう。このとき上吹きランス９の先端は、下降側浸漬管６下端に比べて深い位置に浸漬させる。ガス１２を噴射する箇所は溶鋼滞留域１１であっても良いし、その他の箇所であっても効果的に攪拌が及ぶため、これに限るものではない。
【００１４】
本発明のガスバブリングは、ガス１２の気泡が上昇する作用によって溶鋼滞留域１１の溶鋼２を流動させるものであるから、ガス１２に過剰な流量を設定する必要はない。したがって溶鋼２浴面の変動を抑制しながら、溶鋼２を攪拌することが可能となる。
なおガス１２は、溶鋼２と反応しないガス（たとえばＮ２  ガス，Ａｒガス等の不活性ガス）を用いるのが好ましく、上昇側浸漬管５内の溶鋼２に吹込む不活性ガス７との供給源を共通化することも可能であり、小規模な改造で既存の設備を利用できる。
【００１５】
このようにして真空脱ガス処理を行なう際に本発明を適用すると、簡便な手段で取鍋内の溶鋼を安全かつ均一に攪拌することが可能であり、しかも溶鋼浴面の変動を抑制して脱ガス処理に要する時間を短縮し、均一な品質の溶鋼を効率良く溶製できる。
【００１６】
【実施例】
図１に示す装置を用いて溶鋼２の真空脱ガス処理を行なった。その際、図４に示した上吹きランス浸漬位置ＧＢから溶鋼２に上吹きランス９を浸漬し、上吹きランス９の先端が下降側浸漬管６下端から  ５００ｍｍ下方に位置するようにシリンダー１０を操作した。さらに上吹きランス９からＡｒガスを流速３００Ｎ−ｌｉｔｅｒ／分で溶鋼滞留域１１に噴射した。
【００１７】
真空脱ガス処理を開始して  ３４０秒経過後、溶鋼２のＣ濃度の分布を調査した。その結果、図４にＳ１で示すサンプリング位置（浴面からの深さ５００ｍｍ  ）で測定した平均Ｃ濃度は  １００質量ｐｐｍ  であった。一方、溶鋼滞留域１１に相当するＳ２で示すサンプリング位置（浴面からの深さ３００ｍｍ  ）で測定した平均Ｃ濃度は  １３０質量ｐｐｍ  であった。
【００１８】
次に、図４に示したトレーサー投入位置ＴＲにトレーサー（すなわちＮｉ）を投入して、上記と同じ条件で真空脱ガス処理を行なった。その際、サンプリング位置Ｓ１，Ｓ２でＮｉ濃度を測定した。これを発明例とする。
一方、  比較例として、上吹きランス９を使用せず、Ａｒガスを噴射しない状態で真空脱ガス処理を行なった。その他の条件は発明例と同じであるから説明を省略する。
【００１９】
発明例のＮｉ濃度の推移を図５に示し、比較例のＮｉ濃度の推移を図６に示す。図５，６において、サンプリング位置Ｓ１のＮｉ濃度とサンプリング位置Ｓ２のＮｉ濃度とが一致したときに、取鍋１内の溶鋼２が均一に攪拌されたことを意味する。
図５，６から明らかなように、発明例では真空脱ガス処理を開始して１分５０秒後に溶鋼２が均一に攪拌されたのに対して、比較例では４分５０秒後に溶鋼２が均一に攪拌された。
【００２０】
つまり本発明によれば、真空脱ガス処理を行なうにあたって、取鍋１内の溶鋼２を短時間で均一に攪拌できることが確かめられた。
さらに、真空脱ガス処理の後工程の連続鋳造においても、従来は偏析に起因する不具合が１回／月程度の頻度で発生していたが、真空脱ガス処理に本発明を適用すると、連続鋳造における偏析に起因する不具合は皆無となった。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、真空脱ガス処理を行なうにあたって、簡便な手段で取鍋内の溶鋼を均一に攪拌するとともに、溶鋼浴面の変動を抑制し、真空脱ガス処理に要する時間を短縮するとともに、均一な品質の溶鋼を溶製できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する装置の例を示す側面図であり、取鍋は断面図で示す。
【図２】本発明を適用する装置の例を示す浴面近傍の断面図であり、上吹きランスは平面図で示す。
【図３】真空脱ガス処理を行なう際の取鍋と真空脱ガス槽の配置を模式的に示す断面図である。
【図４】Ｃ濃度測定位置と上吹きランス浸漬位置を模式的に示す平面図である。
【図５】発明例のＮｉ濃度の推移を示すグラフである。
【図６】比較例のＮｉ濃度の推移を示すグラフである。
【符号の説明】
１  取鍋
２  溶鋼
３  真空脱ガス槽
４  排気ダクト
５  上昇側浸漬管
６  下降側浸漬管
７  不活性ガス
８  耐火物
９  上吹きランス
１０  シリンダー
１１  溶鋼滞留域
１２  バブリングガス
Ｓ１  Ｃ濃度測定位置
Ｓ２  Ｃ濃度測定位置
ＣＬ１  取鍋中心線
ＣＬ２  真空脱ガス槽中心線
ＧＢ  上吹きランス浸漬位置
ＴＲ  トレーサー投入位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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