(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空脱ガス槽を構成する下部槽の内張り耐火物のうち溶鋼接触部をC含有量が2〜4mass%のマグネシアカーボンれんがとし、残余の部分をC含有量が6〜8mass%のマグネシアカーボンれんがとすることを特徴とする真空脱ガス槽の構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は溶鋼の真空脱ガス処理に用いられる真空脱ガス槽、特にRH真空脱ガス槽の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
炭素(C)含有量の低い鋼を溶製するためには、従来からRH脱ガス槽やDH脱ガス槽が用いらている。これらの脱ガス槽には溶鋼が繰り返し導き入れられるので、槽の内張り耐火物は厳しい熱条件に曝されるとともに、槽下部の溶湯に接する部分では直接溶湯による侵食を受ける。このような厳しい条件に耐えられる耐火物としてC含有量が3〜9mass％のマグネシアカーボンれんがが真空脱ガス槽の内張り耐火物として用いられ、槽寿命の延長、さらに極低炭素鋼の溶製を可能にしている。
【０００３】
たとえば、特開平9-104915号公報には、1400℃の大気雰囲気中に4時間暴露した後の酸化脱炭層の厚さが5mm以下のマグネシアカーボンれんがを一部あるいは全部に内張りしたRH脱ガス糟の耐火物内張り、あるいはれんがの一面以上を金属板あるいはマグネシアカーボンれんがを一部あるいは全面に内張りしたRH脱ガス槽の耐火物内張りが提案されており、槽寿命の延長に寄与している。また、特開平9-41031号公報には、80〜98.5wt%のMgOと0.3〜5wt%のCaB6と、1〜10wt%の炭素原料とを含有し、この炭素原料中には1〜8wt%の膨張黒鉛が含有され、残部が不純物からなる耐火れんがを内張りとして用いる真空脱ガス容器が提案されており、極低炭素鋼の溶製を可能にしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら従来の提案により真空脱ガス槽の槽寿命の延長あるいは極低炭素鋼の溶製が可能となるが、これらの双方を満足することはできない。また、耐火物コストも必ずしも低くならないという問題がある。本発明はこれら従来技術の問題点を解決することを目的とし、脱炭反応の障害にならず、かつ真空脱ガス槽の槽寿命が長く経済的である真空脱ガス槽の構造を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は真空脱ガス槽の構造を、真空脱ガス槽を構成する下部槽の内張り火物のうち溶鋼接触部をC含有量が2〜4mass%のマグネシアカーボンれんがとし、残余の部分をC含有量が6〜8mass%のマグネシアカーボンれんがとすることにより上記課題を解決する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施形態に基づき詳細に説明する。図1は本発明の適用される真空脱ガス装置の全体構成の概略を示す断面図である。このように真空脱ガス槽は、上部槽A、中部槽B、下部槽Cからなっている。中部槽Bを省いて上部槽Aと下部槽Cからなる場合もある。この下部糟Cには還流管20、さらにその下部には浸漬管30が取り付けられている。したがって、下部槽C内には上記浸漬管30、還流管20を通って溶鋼が導き入れられ、その下部は上昇してくる溶鋼に直接曝される溶鋼接触部10Bとなる。これに対し、下部槽Cの上部及び上部槽Aは溶鋼に直接曝されず、溶鋼の放射熱に曝される。
【０００７】
このような構造の真空脱ガス槽において、本発明では、図２に示すように、上記下部槽Cの溶鋼非接触部10Aと溶鋼接触部10Bの内張り耐火物14、15を使い分ける。すなわち、溶鋼接触部10Bの内張り耐火物15をC含有量が質量比で5mass%未満のマグネシアカーボンれんがとし、溶鋼非接触部10Aの内張り耐火物14を含有量が質量比で5〜9mass%のマグネシアカーボンれんがとするのである。上部槽A及び中部槽Bの内張りれんがは、溶鋼の放射熱による急激な温度変化に耐えるものである限り材質を規定する必要がないが、下部槽Cの溶鋼非接触部10Aの内張り耐火物14と同じC含有量が5〜9mass%のマグネシアカーボンれんがとするのが耐熱スポーリング性の面から好ましい。
【０００８】
この下部槽Cの溶鋼非接触部10Aと溶鋼接触部10Bは共通の鉄皮11を有し、鉄皮11の内側には永久張り耐火物12、13が張り込まれている。内張り耐火物14、15は、これら永久張り耐火物12、13の内側にライニングされており、溶鋼の影響を直接受けることになる。このうち溶鋼非接触部10Aは主として溶鋼からの輻射熱と真空脱ガス操業の際に溶鋼から発せられるスプラッシュに曝される部分であり、溶鋼流に直接洗われることはない。これに対し、溶鋼接触部10Bは還流エネルギーの大きさにもよるが、溶鋼流に直接洗われる部分である。
【０００９】
溶鋼接触部10Bの内張り耐火物15をC含有量が5mass%未満のマグネシアカーボンれんがとするのは、極低炭素鋼を真空脱ガス処理によって溶製することを考慮したものである。すなわち、C含有量が5mass%を超えると溶鋼に曝されたときの耐スポーリング性は向上するものの、耐火物中のCが溶鋼中の酸素と反応してCOとなり劣化するとともに溶鋼の脱炭を妨げ、一方、Cが低すぎると溶鋼流に直接洗われたときにスポーリングを生じやすく、かえって耐火物損耗量が大きくなるからである。このような観点から溶鋼接触部10Bの内張り耐火物15は、好ましくはC含有量2〜4mass%のマグネシアカーボンれんがとするのがよい。
【００１０】
なお、溶鋼接触部とは、真空脱ガス槽を構成する下部槽Cのうち、真空脱ガス操業により上昇した溶鋼により直接洗われる部分をいうが、溶鋼成分、脱ガス操業の種類（いわゆるキルド処理か、リムド処理か）によってその範囲が変動するので本発明ではその最大高さをとることにする。そして、下部槽Cのうち少なくとも上記溶鋼接触部10Bの内張り耐火物15をC含有量5mass%未満のマグネシアカーボンれんがとすることにより極低炭素鋼の溶製時のカーボンピックアップを抑止するのである。
【００１１】
溶鋼非接触部10Aの内張り耐火物14は、C含有量を5〜9mass%のマグネシアカーボンれんがとするのは、この部分は、直接溶鋼に洗われることがないので、専ら耐スポーリング性を考慮すればよいからである。耐スポーリング性の最も優れるのはC含有量が5〜9mass%、特にほぼ7mass%のときであり、これにより真空脱ガス過程における耐火物スポーリングを極めて少なくすることができる。これにより、耐火物損耗量の低減ができるとともに、スポーリングした耐火物が溶鋼中に落下して溶鋼に加炭作用をなすのを防止することができる。スポーリングしたマグネシアカーボンれんがはごく僅かでも大きな加炭作用をもたらすので、その阻止は極低炭素鋼の溶製のため非常に重要である。また、C含有量が5〜9mass%のマグネシアカーボンれんがは損耗速度が極めて低い。したがってその施工部分のれんが厚みを薄肉化でき、施工コスト低減が実現できる。
【００１２】
図4は、RH真空脱ガス槽を用いて溶鋼をリムド処理する際のれんが損耗量とマグネシアカーボンれんが中のC含有量の関係を溶鋼非接触部において求めた結果である。この図から、溶鋼非接触部においてはマグネシアカーボンれんが中のC含有量が高すぎてもあるいは低すぎてもれんが損耗量が大きくなり、RH真空脱ガス槽の寿命が短くなる等の問題が発生し、低炭素鋼、極低炭素鋼の安定溶製が妨げられることが明かである。C含有量が高い領域ではMgO＋C→Mg＋COの反応が高温・高真空下で生じてれんがを劣化することによるものと推察され、一方、C含有量が低い領域では熱スポーリングによる損耗進行によりれんが損耗量が大きくなると推察される。したがって、溶鋼非接触部で使用するマグネシアカーボンれんがは、C含有量が5〜9％の間が損耗量の点からみて長寿命であるということができる。なお、図4から分かるようにC含有量を6〜8mass%とするのが好ましい。
【００１３】
本発明で用いられるマグネシアカーボンれんがとは、マグネシアと炭素含有物質を混合して得られる耐火物であり、結合材としてフェノール樹脂、ピッチ等を含み、炭素の酸化防止剤としてAl、Si、CaB6等の金属元素を含む場合もある。C含有量は原料として用いるマグネシアと黒鉛の混合比を質量比で現したもの、すなわち
（原料黒鉛の質量）／（原料マグネシアの質量＋原料黒鉛の質量）
をいい、結合材に含まれるCは除外されたものである。
【００１４】
本発明にかかるRH脱ガス槽の特徴は上記のとおりであり、その他の点は従来公知のものと変わるところがない。すなわち、還流管20の耐火物21は溶鋼に接する耐火物であることを考慮してC含有量が質量比で5mass%未満、好ましくは2〜4mass%のマグネシアカーボンれんがとし、また、浸漬管30の耐火物はマグネシアクロマイトれんが、5mass%未満のマグネシアカーボンれんがあるいはこれらの複合れんがとして構築すればよい。
【００１５】
【実施例】
本発明例として図2に示す構造の真空脱ガス槽の下部槽を有するものを準備した。溶湯接触部10Bの内張り耐火物15はC含有量3mass%のマグネシアカーボンれんがとし、そのの施工厚を450mmとした。一方、溶鋼非接触部10Aの内張り耐火物14はC含有量7mass%のマグネシアカーボンれんがとし、その施工厚を360mmとした。比較例として下部槽の内張りれんがを溶鋼接触部、溶鋼非接触部ともにC含有量3mass%のマグネシアカーボンれんがとし施工厚を450mmとたものを準備した。
【００１６】
これらについて真空脱ガス操業を実施したところ、本発明例の場合は500チャージの寿命を有したのに対し、比較例の場合は溶綱非接触部の内張り耐火物が熱スポーリングによって損耗し、350チャージの寿命となった。また、本発明例の場合は真空脱ガス操業中における加炭事故の発生が実質皆無であったのに対し、比較例の場合はマグネシアカーボンれんがのスポーリングによる剥落のたびに加炭が生じそのため、操業時間の延長も生じた。
【００１７】
以上本発明をRH脱ガス槽に適用した場合について説明したが、本発明の技術的思想は、DH脱ガス装置にも適用できる。すなわち、DH脱ガス装置の内張り耐火物のうち溶湯に洗われる部分をC含有量が質量比で5％以下、好ましくは2〜4％のマグネシアカーボンれんがとし、溶湯が上昇しない部分はC含有量が質量比で5〜9mass%のマグネシアカーボンれんがとすればよい。
【００１８】
【発明の効果】
本発明は上記のように真空脱ガス槽の内張り耐火物を溶湯接触部と単に溶鋼の幅射熱を受ける部分、溶鋼非接触部とで使い分けた構造としたので、耐火物寿命の延命が可能な他、極低炭素鋼を溶製する際の加炭を効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の適用される真空脱ガス装置の全体構成を示す概略断面図である。
【図２】  本発明に係る真空脱ガス槽の構造の概略を示す断面図である。
【図３】  本発明の対比例である真空脱ガス槽の構造の概略を示す断面図である。
【図４】  RH真空脱ガス装置を用いて溶鋼を処理する際のれんが損耗量とマグネシアカーボンれんが中のC含有量との関係を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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