(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二以上の真空脱ガス槽を備え、何れかを処理槽とし、残りを待機槽とする真空脱ガス設備の操業方法であって、前記二以上の真空脱ガス槽の内張り耐火煉瓦をマグネシアカーボン煉瓦とし、前記二以上の真空脱ガス槽の何れかを専用鋼種のための専用槽とし、少なくとも、その専用槽が待機槽となる待機期間中、真空脱ガス槽の内張り耐火煉瓦のスポーリングを防止し且つ前記専用鋼種の鋼が（Ａｌ＋Ｔｉ）≦２０ｐｐｍである場合に、保熱バーナを用いて当該専用槽の浸漬管から当該専用槽内を４００〜８００℃の雰囲気温度で保持する、ことを特徴とする真空脱ガス設備の操業方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二以上の真空脱ガス槽を備え、何れかを処理槽とし、残りを待機槽とする真空脱ガス設備の操業方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＲＨ法等のように、溶鋼を真空槽内に吸い上げて精錬する装置において、一つの真空排気装置に対して二つの真空脱ガス槽を備え、処理槽と待機槽として操業する真空脱ガス設備があり、そうしたものとしては例えば特公昭４５−４１４８２号公報や特開平６−７３４３０号公報に記載されるものがある。このうち、特公昭４５−４１４８２号公報に記載される真空脱ガス設備は、一つの架台上に二つの真空脱ガス槽を備え、その中央部に配設した真空排気装置側に並進移動可能とすることにより、待機槽と処理槽とを切り替えられるように構成されている。また、特開平６−７３４３０号公報に記載される真空脱ガス設備は、ターンテーブル上に二つの真空脱ガス槽を備え、それを回転移動させることで待機槽と処理槽とを切り替えるように構成されている。そして、これらの真空脱ガス設備では、待機期間中の待機槽の保守整備を行うことができると共に、例えば一方の真空脱ガス槽を極低炭素鋼用、他方の真空脱ガス槽を低炭素鋼用とするなど、溶製する鋼種に応じて使い分けるような使用方法も一部で行われていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の真空脱ガス設備の操業方法では、待機槽を放置するだけであるため、かえって真空脱ガス槽の寿命が短くなることが分かった。即ち、真空脱ガス槽が一つしかない真空脱ガス設備では、当該真空脱ガス槽は連続処理操業されることになり、冷却と加熱との繰り返しによる所謂ヒートショックが少ない。これに対し、待機槽と処理槽とを切り替える操業方法では、双方の真空脱ガス槽にヒートショックが繰り返し与えられ、例えば内張り耐火煉瓦にスポーリング等の欠陥が生じてしまい、槽寿命が短くなり、保守性はよくなったものの、保守コスト増加につながるという問題が生じる。
【０００４】
また、一方の真空脱ガス槽を溶製する鋼種の専用鋼種用脱ガス槽として操業する際、専用鋼種用脱ガス槽側は他方の真空脱ガス槽に比べ、専用鋼種の溶製チャンスまで待機させられることになって待機槽となる期間が長くなるため、ヒートショックが大きくなり、一層の槽寿命の短命、保守コスト増加という問題が生じる。
【０００５】
本発明は前記諸問題を解決すべく開発されたものであり、保守コストの低廉化を図ると共に、特定の鋼種の品質向上を可能とする真空脱ガス設備の操業方法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記諸問題を解決するため、本発明のうち請求項１に係る真空脱ガス設備の操業方法は、二以上の真空脱ガス槽を備え、何れかを処理槽とし、残りを待機槽とする真空脱ガス設備の操業方法であって、前記二以上の真空脱ガス槽の内張り耐火煉瓦をマグネシアカーボン煉瓦とし、前記二以上の真空脱ガス槽の何れかを専用鋼種のための専用槽とし、少なくとも、その専用槽が待機槽となる待機期間中、真空脱ガス槽の内張り耐火煉瓦のスポーリングを防止し且つ前記専用鋼種の鋼が（Ａｌ＋Ｔｉ）≦２０ｐｐｍである場合に、保熱バーナを用いて当該専用槽の浸漬管から当該専用槽内を４００〜８００℃の雰囲気温度で保持する、ことを特徴とするものである。
【０００７】
本発明の真空脱ガス設備の操業方法では、二以上の真空脱ガス槽の内の何れかを専用鋼種処理用の専用槽とし、残りをその他の鋼種の処理槽とする。この分離した形態により、製造鋼種の組合せ（プロミックス）による真空脱ガス槽切り替え頻度は増えるものの、待機槽に与えるヒートショックを軽減することができる。即ち、専用鋼種は製造量も製造頻度も比較的少ないため、その他の鋼種の処理槽側の待機時間は専用槽と比べて短くて済み、大気中に著しく冷却されることがなく、待機から処理再開時のヒートショックは専用槽に比べて少なく、そのため内側耐火レンガのスポーリングによる寿命低下は抑制される。
【０００８】
一方、専用鋼種を処理する専用槽の真空脱ガス槽は使用頻度が他方に比べて少なくなり、待機槽となる度合いが多くなるが、待機槽となる待機期間中、槽内を４００〜８００℃の雰囲気温度で保持し、当該専用鋼種の製造チャンスまで待機させる。これにより、専用槽の待機中のヒートショックをなくし、その内張り耐火煉瓦のスポーリングによる寿命低下を回避することができる。なお、保持温度が４００℃未満では内張り耐火煉瓦のスポーリングが激しく、８００℃を超えると温度保持コストが嵩みすぎてしまう。
【０００９】
更に、近年、真空脱ガス槽の内張り耐火煉瓦としてマグネシアカーボン煉瓦が使用されるようになっている。この煉瓦は、マグネシアクロム煉瓦に比べて、耐熱物の再使用が可能なため、多く利用されつつあるが、この煉瓦を真空脱ガス槽の内張りとして使用する場合には、特に４００℃未満の雰囲気温度ではマグネシアカーボン煉瓦の損耗速度が大きくなり、真空脱ガスによる真空脱炭処理時の限界が低下するという問題も発生する。これに対し、前述のように真空脱ガス槽内を４００℃以上の雰囲気温度に保持する本発明では、このマグネシアカーボン煉瓦の損耗を抑制防止し、脱炭限界の問題も回避することができる。
【００１０】
また、特定の専用鋼種は、Ｃ含有量等で区分するのではなく、製造鋼種の純度向上観点から真空脱ガス槽の使用方法を決定するものを考慮し、特に方向性電磁鋼板（方向性珪素鋼板とも呼ばれる）のように不純物元素、特にＡｌ及びＴｉを嫌う鋼種を選択した。
二つの真空脱ガス槽を有する真空脱ガス設備では、特開平６−７３４３０号公報に記載されているように、真空脱ガス槽を順次切り替えて使用できるため、地金除去等の手入れは容易であるが、ＡｌやＴｉ等の不純物元素を嫌う鋼種では、手入れのみでそれらを除去することができず、真空脱ガス処理時にＡｌやＴｉ等のピックアップ現象が生じる。更に、これらの元素は、真空脱ガス処理でも除去できず、真空脱ガス処理に引き続いて行われる連続鋳造に供することができない。
【００１１】
従って、製造鋼種の純度向上の観点から真空脱ガス槽の使用方法を決定することが好ましく、前述のように方向性電磁鋼板鋼種専用に使用するものとする。この方向性電磁鋼板は、変圧器や発電機の鉄心材料として使用されるものであり、最も重要な特性として、高磁束密度、且つ低鉄損であることが要求される。そのため、製造時に、結晶方位をゴス方位と呼ばれる状態にする必要がある。つまり、｛１００｝面を〈００１〉方位に高度に集積させるのである。
【００１２】
このような二次結晶の集積を促進させるためには、一次結晶の成長を選択的に抑制するインヒビターと呼ばれる析出分散相を鋼中に均一且つ適正な大きさで形成させるのが一般的である。このインヒビターとしてＭｎＳｅ、ＭｎＳといったＭｎ化合物を用いるとき、前記Ａｌ及びＴｉ量を低減する必要がある（特開平９−２７９２４６号公報参照）。
【００１３】
このＡｌ及びＴｉ量は夫々１０ｐｐｍ以下とする必要があり、ここでは（Ａｌ＋Ｔｉ）≦２０ｐｐｍとした。このＡｌ及びＴｉは方向性電磁鋼板では不純物であり、好ましくはＡｌ≦５ｐｐｍ、Ｔｉ≦７ｐｐｍとして、（Ａｌ＋Ｔｉ）≦１０ｐｐｍとするのが望ましく、これらは厳格に管理すべきものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の真空脱ガス設備の操業方法の説明図であり、この実施形態では、図中の左方の真空脱ガス槽１Ｌが前記方向性電磁鋼板等の専用鋼種のための専用槽に相当する。従って、その他の鋼種は図中の右方の真空脱ガス槽（以下、一般槽とも記す）１Ｒで処理する。
【００１５】
前記二つの真空脱ガス槽１Ｌ、１Ｒは架台２に沿って図示左右方向に移動可能である。この架台２の中央部には真空排気装置３に接続された真空排気ダクト接続部４が配設されており、ここが処理位置に相当する。一方、この処理位置の図示両側は、夫々待機位置に相当する。つまり、前記図示左方の真空脱ガス槽１Ｌは図示左方の待機位置と処理位置との間で往復移動可能であり、図示右方の真空脱ガス槽１Ｒは図示右方の待機位置と処理位置との間で往復移動可能である。従って、図１ａは図示右方の真空脱ガス槽１Ｒを処理位置に移動して真空排気ダクト接続部４に接続し、方向性電磁鋼板等以外の鋼種に対して真空脱ガス処理を行っている。つまり、図示右方の真空脱ガス槽１Ｒが処理槽であり、図示左方の真空脱ガス槽１Ｌが待機槽となる。図１ｂは、切り替えのために、前記図示右方の真空脱ガス槽１Ｒを図示右方の待機位置に移動した状態である。そして、図１ｃは図示左方の真空脱ガス槽１Ｌを処理位置に移動して真空排気ダクト接続部４に接続し、方向性電磁鋼板等の専用鋼種に対して真空脱ガス処理を行っている。なお、この状態から図１ａの状態に切り替えるときには、前記図１ｂのように、図示左方の真空脱ガス槽１Ｌを待機位置に移動させればよい。
【００１６】
そして、本実施形態では、前記方向性電磁鋼板等用、つまり専用鋼種用の図示左方の真空脱ガス槽１Ｌの待機位置に保熱バーナ６が配設されている。この保熱バーナ６は、図１ａ或いは図１ｂに示すように、待機位置における専用鋼種用真空脱ガス槽１Ｌの浸漬管７から、当該待機期間中の専用鋼種用真空脱ガス槽１Ｌ内を所定の温度、即ち前述した４００〜８００℃の雰囲気温度で保持するためのものである。なお、保熱バーナ６にはコークス炉ガス燃焼用バーナを用いた。
【００１７】
この真空脱ガス設備を用いて行った本発明の実施例及び比較例について説明する。この実施例及び比較例の真空脱ガス操業条件は同じであり、代表的な条件を以下に示す。
ヒートサイズ：２９０ｔ
処理前溶鋼Ｃ含有量：０．０５〜０．０５５％
溶鋼温度：１６００〜１６０５℃
到達真空度：６０Ｐａ
酸素吹込みランスを装備
〈実施例１〉
図１に図示左方の前記保熱バーナを有する専用鋼種鋼用真空脱ガス槽を極低炭素鋼（Ｃ≦３５ｐｐｍ）の専用槽とし、図示右方の真空脱ガス槽を低炭素鋼、中炭素鋼、高炭素鋼等の残りの鋼種用の一般槽に設定し、専用槽待機位置での内部雰囲気温度制御には、前記浸漬管下方の保熱バーナを燃焼して所定の雰囲気温度に保持した。温度制御には、雰囲気温度が常時４００℃以上８００℃以下となるように予熱時間、予熱ガス流量を制御した。
【００１８】
〈比較例１〉
真空脱ガス槽の鋼種を実施例１と同じにしただけで、待機中の専用槽内の雰囲気温度は制御しない。
図２に、夫々の例における処理槽、待機槽のタイムスケジュールを示す。図２ａは前記実施例のタイムスケジュールであり、図２ｂは比較例のタイムスケジュールである。なお、浸漬管交換は、真空脱ガス槽が待機槽となったときに行った。また、図３には実施例と比較例とのＣ含有量合格率を示す。実施例は何れも専用槽が待機槽となる時間が長かったが、真空脱ガス処理における脱炭に問題がなく、１００％Ｃ含有量合格率を達成した。また、真空脱ガス槽の内張りマグネシアカーボン煉瓦のスポーリングもなかった。
【００１９】
一方、比較例では、極低炭素鋼用の専用槽とした真空脱ガス槽で、真空脱ガス処理における脱炭に問題が発生し、不合格となる場合があった。即ち、槽切り替えの増加により、内張りマグネシアカーボン煉瓦にスポーリング発生が見られ、当該煉瓦中のＣの影響と見られる脱炭限界の低下により真空脱ガス処理時間の延長などが生じたほか、脱炭の制御を行ったがＣ含有量１００％の合格は困難であった。
【００２０】
次に、前記専用槽で、不純物の低減が必要な厳格な鋼種である方向性電磁鋼板を処理し、一般槽で、それ以外の鋼種を処理した例を示す。
操業条件は以下の通り。
転炉から取鍋に出鋼中、Ｓｉ添加用としてＦｅＳｉ合金を添加、ＣａＯを加えてＣａＯ／ＳｉＯ2 ：０．６〜２．０に調整し、ＲＨ脱ガス処理を行う。
【００２１】
〈実施例２〉
ＦｅＳｉ合金からＡｌ及びＴｉが持ち込まれると共に、Ａｌは地金からも持ち込まれるので、取鍋内スラグ塩基度を調整することによりＡｌ及びＴｉがスラグから溶鋼中に移行するのを防止して、ＲＨ脱ガス処理を施す。専用槽待機中は前記第１実施例と同様に保熱バーナによる雰囲気温度制御を実施する。
【００２２】
〈比較例２〉
塩基度調整等は実施例２と同様であるが、雰囲気温度の制御を行わない。
図４に実施例２及び比較例２の処理槽、待機槽のタイムスケジュールを示す。三日間程度の待機期間が多かった。なお、浸漬管交換は、真空脱ガス槽が待機槽となったときに行った。
【００２３】
本発明の実施例２の方向性電磁鋼板の化学成分は以下の通りであり、Ａｌは２ｐｐｍ、Ｔｉは５ｐｐｍであった。
方向性電磁鋼板用成分組成：
Ｃ：０．０４mass％、Ｓｉ：３．５１％、Ｍｎ：０．０５％、Ｓｅ：０．０３０％、Ｓｂ：０．０２５％、Ａｌ：０．０００２％、Ｔｉ：０．０００５％
これに対し、比較例２のＡｌは１３ｐｐｍ、Ｔｉは１１ｐｐｍであり、厳格材一級品に合格しなくなる場合があった。
【００２４】
図５に、二つの例における厳格材一級品合格率を示す。同図から明らかなように、本発明に実施例２が１００％厳格材一級品合格率を達成したのに対し、比較例２は約２０％が合格に至らなかった。
なお、前記実施形態では、待機期間中における専用槽のみについて雰囲気温度を制御するものとしたが、勿論、待機期間中の一般槽について雰囲気温度を制御してもよい。その場合の雰囲気温度は、前述したように４００〜８００℃が望ましい。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のうち請求項１に係る真空脱ガス設備の操業方法によれば、二以上の真空脱ガス槽の何れかを専用鋼種のための専用槽とし、少なくとも、その専用槽が待機槽となる待機期間中、当該専用槽内を４００〜８００℃の雰囲気温度で保持することとしたため、使用頻度の少ない専用槽の待機時間増加で生じる耐火煉瓦のスポーリング等の問題を回避することができ、保守コストの低廉化を図ることができる。
【００２６】
また、専用鋼種を（Ａｌ＋Ｔｉ）≦２０ｐｐｍの鋼としたことにより、品質の厳格な方向性電磁鋼板等の特定の鋼種の品質向上を可能にした。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の真空脱ガス設備の操業方法の一実施形態を示す概略使用説明図である。
【図２】実施例１及び比較例１の槽切り替えのタイムスケジュールである。
【図３】実施例１及び比較例１のＣ含有量合格率の説明図である。
【図４】実施例２及び比較例２の槽切り替えのタイムスケジュールである。
【図５】実施例２及び比較例２の厳格材一級品合格率の説明図である。
【符号の説明】
１Ｌ、１Ｒは真空脱ガス槽
２は架台
３は真空排気装置
４は真空排気ダクト接続部
６は保熱バーナ
７は浸漬管
【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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