JP7258381B2

JP7258381B2 - 水素ガスを用いてｒｈ精錬効果を向上させる方法

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Publication number: JP7258381B2
Application number: JP2022029212A
Authority: JP
Inventors: 劉建華; 張碩; 何楊
Original assignee: University of Science and Technology of Beijing
Current assignee: University of Science and Technology of Beijing
Priority date: 2021-07-28
Filing date: 2022-02-28
Publication date: 2023-04-17
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Description

本発明は鉄鋼冶金の技術分野に属し、水素ガスを用いてＲＨ精錬効果を向上させる方法に関する。

ＲＨ精錬炉は最初に単一の脱気装置として、今日まで脱炭、脱気、温度制御、介在物除去などの様々な冶金機能を有する精錬装置が進んでいる。

しかしながら、従来のＲＨ精錬過程に以下の問題がある。

ＲＨ精錬過程に大きな温度降下が存在する。連続鋳造時に溶鋼温度が低すぎると、ノズル詰まりが発生しやすく、鋳造が中断されてしまい、鋳片表面にスラグ巻き込み、割れなどの欠陥が発生しやすい。従来の方法はアルミニウム発熱剤によって昇温するが、溶鋼の清浄度を悪化させやすい。

ＲＨ精錬脱炭技術の進化が高機能化しているが、科学技術の継続的な進歩に伴い、人々から炭素含有量の降下が要求されつづ、中国国内の製鋼所に依然として、製造される鋼材の炭素含有量が基準に達しないという問題がある。

ＲＨ精錬装置は溶鋼の循環流動を駆動することにより溶鋼の撹拌を促進し、介在物の衝突、重合、成長の除去を強化する。しかし、ＲＨ精錬後期に鋼中の介在物を除去する速度が著しく低下し、介在物を深く除去することを実現しにくい。

現在、水素ガスの吹き付けにより上記技術課題を解決することも言及されているが、水素ガスを吹き付けるタイミングを把握しにくい。例えば、「水素ガス吹きつけ法でＲＨ脱気装置における超低炭素鋼の脱炭速度を向上させる」及び「ＲＨに水素ガスを吹き付けて超低炭素鋼を製造する」において、水素ガスを吹き付けるタイミングは脱炭処理の後期であり、水素ガスと溶鋼中の溶存酸素との反応及び真空チャンバの上吹き酸素ガスとの二次燃焼放熱により溶鋼温度を共に高めることを想到しなく、脱炭反応を同時に促進し、脱炭エンド酸素を低下させ、脱酸素剤の使用量を減少させ、鋼中の脱酸生成物の数を低減することも想到しないことが明らかであるが、溶存水素は後々、介在物の除去過程において鋼中にも介在物を核として分散した大量の微細気泡を生成することができ、これらの微細気泡は分散分布しているため、衝突して鋼中の介在物を捕捉する効率が非常に高く、介在物の深くの除去を実現することができる。

かかる技術課題を解決するため、本発明は水素ガスを利用してアルゴンの代わりに水素ガスを上昇ガスとして上昇管に吹き付け、及び上昇ガスを水素ガスからアルゴンに切り替えるタイミングを制御することにより実現される。

本発明はＲＨ精錬過程に大きな温度降下が存在し、製造される鋼材の炭素含有量が基準に達しず、ＲＨ精錬の後期に鋼中の介在物を除去する速度が遅く、介在物の深く除去を効果的に行いにくいという技術課題を解決しようとする。

解題を解決するための手段

上記技術課題を解決するために、本発明は溶鋼の昇温、脱炭の促進、介在物の浮上の促進、溶鋼の清浄度の高め、一部のアルゴンの代替、精錬コストの低減を図るために、ＲＨ精錬途中にアルゴンの代わりに水素ガスを上昇ガスとして用い、真空脱炭を行い、上昇ガスをアルゴンに切り替え、真空脱ガス及び介在物除去を行い、最後にアルミニウムを添加して脱酸する、水素ガスを用いてＲＨ精錬効果を向上させる方法を提供する。

前記ＲＨ精錬途中にアルゴンの代わりに水素ガスを上昇ガスとして用い、水素ガスと溶鋼中の溶存酸素との反応及び真空チャンバの上吹き酸素ガスとの二次燃焼により放熱し、溶鋼温度を２～１０℃高め、アルミニウムの発熱剤の使用量を８～４０ｋｇ低減することが好ましい。

前記真空脱炭は、真空槽中の水素が溶鋼に析出した分散微細水素気泡により、鋼中の炭素と酸素との反応動力学を促進し、脱炭速度を５％～２０％高めることが好ましい。

前記上昇ガスをアルゴンに切り替えることは真空脱炭を１０～２５分行った後、又は脱炭が完全に完了すると発生することが好ましい。

前記真空脱ガスは真空処理により溶鋼に溶存した水素を脱着することであり、前記介在物除去は溶存水素を脱着する時に溶鋼に介在物を核として分散微細気泡を生成し、微細気泡が衝突して鋼中の介在物を捕捉し、介在物の重合成長を促進し、介在物の浮上の除去を促進し、全酸素含有量を１０％～３５％低減することであることが好ましい。

ステップ１：取鍋台車は溶鋼受け箇所に走行した後に、ＲＨ精錬装置上昇管及びＲＨ精錬装置下降管をＲＨ精錬装置取鍋の溶鋼内に挿入するようにＲＨ精錬装置取鍋を持ち上げることと、
ステップ２：ＲＨ上昇管エア吹出装置によりＲＨ精錬装置上昇管内に水素ガス上昇ガスを吹き込み、同時に真空システムを起動し、真空引きして、溶鋼の液位を上げることと、
ステップ３：ＲＨ処理ステーションに入る溶鋼の初期炭素含有量及び酸素含有量に基づいて上吹き酸素を必要とするか否か及び上吹き酸素ガス量を選択することと、
ステップ４：酸素吹きつけを必要とすれば、ＲＨ精錬装置真空チャンバランスは酸素を上吹き、上吹き酸素が完了した後、ＲＨ真空チャンバの真空度を高めて、真空脱炭を行なう一方、酸素吹きつけを必要としなければ、３～５分を経てＲＨ真空チャンバの真空度を高めて、真空脱炭を行なうことと、
ステップ５：真空脱炭を１０～２５分行なった後に上昇ガスをアルゴンに切り替え、真空処理により脱ガスを行ない、介在物を除去することと、
ステップ６：脱炭が完了した後、アルミニウムを添加して脱酸し、真空処理を５～２０分継続し、真空破壊して真空処理を完了することと、
を含むことが好ましい。

前記ＲＨ精錬装置上昇管から溶鋼に水素ガスを吹き付ける流量は５０～３００ｍ^３／ｈであり、上昇ガスとしてのアルゴンの使用量を６４～１４３ｍ^３低減することが好ましい。

二つの放熱領域及び介在物除去領域を含み、前記二つの放熱領域において、一方は溶鋼表面近傍の脱炭放熱領域であり、他方はＲＨ精錬装置上昇管の先端近傍の放熱領域であることが好ましい。

ステップ２の真空引きの真空度は５～１５Ｋｐａであり、ステップ４の真空度は６７Ｐａであることが好ましい。

ステップ６の脱炭が完了した後、溶存酸素が９８～２００ｐｐｍであり、アルミニウムを８～２０ｋｇ添加して脱酸し、真空処理を５分間継続し、真空破壊して真空処理を完了し、エンドカーボンが０．０００６～０．０００９％であり、全酸素含有量が６．３～８．５ｐｐｍに低下することが好ましい。

本発明の実施例より提供される上記技術内容は少なくとも以下の有益な効果を有する。
（１）本発明はＲＨ精錬途中にアルゴンの代わりに水素ガスを上昇ガスとして用い、水素ガスと溶鋼中の溶存酸素との反応及び真空チャンバの上吹き酸素ガスとの二次燃焼放熱により溶鋼温度を高める。
（２）本発明は真空槽中の水素が溶鋼に析出した分散微細水素気泡により、鋼中の炭素と酸素との反応動力学を促進し、鋼中の溶存水素と溶存酸素の反応により、脱炭エンド酸素を低下させ、脱酸素剤の使用量を減少させ、鋼中の脱酸生成物の数を低減する。
（３）本発明は一定の時間脱炭した後、上昇ガスをアルゴンに切り替え、真空処理により溶鋼に溶存した水素を除去する。溶存水素を脱着する時に溶鋼に介在物を核として分散微細気泡を生成し、微細気泡が衝突して鋼中の介在物を捕捉し、介在物の重合成長を促進し、介在物の浮上の除去を促進する。

本発明の実施例における技術内容をより明確に説明するために、以下に実施例の説明に必要な図面を簡単に説明し、以下に記載の図面は本発明のいくつかの実施例に過ぎず、当業者にとって、創造的労働をしない前提で、さらにこれらの図面に基づいて他の図面を取得することができることは明らかである。

図１は本発明の水素ガスを用いてＲＨ精錬効果を向上させる方法の概略図。

本発明が解決しようとする技術課題、技術内容及び利点をより明確にするために、以下に図面及び具体的な実施例を参照して詳細に説明する。

本発明は溶鋼の昇温、脱炭の促進、介在物の浮上の促進、溶鋼の清浄度の高め、一部のアルゴンの代替、精錬コストの低減を図るために、ＲＨ精錬途中にアルゴンの代わりに水素ガスを上昇ガスとして用い、真空脱炭を行い、上昇ガスをアルゴンに切り替え、真空脱ガス及び介在物除去を行い、最後にアルミニウムを添加して脱酸する、水素ガスを用いてＲＨ精錬効果を向上させる方法を提出する。

特に、前記ＲＨ精錬途中にアルゴンの代わりに水素ガスを上昇ガスとして用い、水素ガスと溶鋼中の溶存酸素との反応及び真空チャンバの上吹き酸素ガスとの二次燃焼により放熱し、溶鋼温度を２～１０℃高め、アルミニウムの発熱剤の使用量を８～４０ｋｇ低減する。

特に、前記真空脱炭は、真空槽中の水素が溶鋼に析出した分散微細水素気泡により、鋼中の炭素と酸素との反応動力学を促進し、脱炭速度を５％～２０％高める。

特に、前記上昇ガスをアルゴンに切り替えることは真空脱炭を１０～２５分行った後、又は脱炭が完全に完了すると発生する。

特に、前記真空脱ガスは真空処理により溶鋼に溶存した水素を脱着することであり、前記介在物除去は溶存水素を脱着する時に溶鋼に介在物を核として分散微細気泡を生成し、微細気泡が衝突して鋼中の介在物を捕捉し、介在物の重合成長を促進し、介在物の浮上の除去を促進し、全酸素含有量を１０％～３５％低減する。

特に、ステップ１：取鍋台車は溶鋼受け箇所に走行した後に、ＲＨ精錬装置上昇管及びＲＨ精錬装置下降管をＲＨ精錬装置取鍋の溶鋼内に挿入するようにＲＨ精錬装置取鍋を持ち上げることと、
ステップ２：ＲＨ上昇管エア吹出装置によりＲＨ精錬装置上昇管内に水素ガス上昇ガスを吹き込み、同時に真空システムを起動し、真空引きして、溶鋼の液位を上げることと、
ステップ３：ＲＨ処理ステーションに入る溶鋼の初期炭素含有量及び酸素含有量に基づいて上吹き酸素を必要とするか否か及び上吹き酸素ガス量を選択することと、
ステップ４：酸素吹きつけを必要とすれば、ＲＨ精錬装置真空チャンバランスは酸素を上吹き、上吹き酸素が完了した後、ＲＨ真空チャンバの真空度を高めて、真空脱炭を行なう一方、酸素吹きつけを必要としなければ、３～５分を経てＲＨ真空チャンバの真空度を高めて、真空脱炭を行なうことと、
ステップ５：真空脱炭を１０～２５分行なった後に上昇ガスをアルゴンに切り替え、真空処理により脱ガスを行ない、介在物を除去することと、
ステップ６：脱炭が完了した後、アルミニウムを添加して脱酸し、真空処理を５～２０分継続し、真空破壊して真空処理を完了することと、
を含む。

特に、前記ＲＨ精錬装置上昇管から溶鋼に水素ガスを吹き付ける流量は５０～３００ｍ^３／ｈであり、上昇ガスとしてのアルゴンの使用量を６４～１４３ｍ^３低減する。

特に、二つの放熱領域及び介在物除去領域を含み、前記二つの放熱領域において、一方は溶鋼表面近傍の脱炭放熱領域であり、他方はＲＨ精錬装置上昇管の先端近傍の放熱領域である。

特に、ステップ２の真空引きの真空度は５～１５Ｋｐａであり、ステップ４の真空度は６７Ｐａである。

特に、ステップ６の脱炭が完了した後、溶存酸素が９８～２００ｐｐｍであり、アルミニウムを８～２０ｋｇ添加して脱酸し、真空処理を５分間継続し、真空破壊して真空処理を完了し、エンドカーボンが０．０００６～０．０００９％であり、全酸素含有量が６．３～８．５ｐｐｍに低下する。

具体的には、水素ガスを用いてＲＨ精錬効果を向上させる方法について以下の実施例及び図面を組み合わせて説明する。

中国国内のある製鋼所の１５０ｔＲＨ精錬装置は、ＲＨ処理ステーションに入る溶鋼の初期温度が１６３０℃を求め、ＲＨ処理ステーションに入る溶鋼の実際温度が１６１０℃であり、ＲＨ処理ステーションに入る溶鋼の初期炭素含有量が０．０３８％であり、ＲＨ処理ステーションに入る溶鋼の初期酸素の含有量が５５０ｐｐｍであり、ターゲット炭素の含有量が０．００１％である。

図１に示すように、取鍋台車は溶鋼受け箇所に走行した後にＲＨ精錬装置取鍋８を所定の浸漬深さに上げる。

ＲＨ上昇管エア吹出装置６はＲＨ精錬装置上昇管７によってＲＨ真空チャンバ２に吹き込まれたＨ_２の流量が３００ｍ^３／ｈであり、同時に真空システムを起動し、８０００Ｐａまで真空引きしてＲＨ精錬装置真空チャンバランス１によって酸素を吹き付け、酸素を９４ｍ^３吹き付ける。ここで、放熱領域５において、主に水素ガスと溶鋼中の溶存酸素との放熱反応が発生する。脱炭放熱領域３において、主に水素気泡が発生して炭素と酸素との反応動力学を促進し、主に水素ガス及び上吹き酸素ガスの二次燃焼が発生する。

上吹き酸素が完了した後、ＲＨ真空チャンバ２の真空度を到達真空度６７Ｐａまでに高めて、さらに真空脱炭を行なう。

２０分間脱炭した後に上昇ガスをアルゴンに切り替え、真空処理によりＲＨ真空チャンバ２、ＲＨ精錬装置上昇管７、ＲＨ精錬装置下降管４で溶鋼に溶存した水素を脱出し、ＲＨ精錬装置下降管４の介在物除去領域９で介在物を除去する。

脱炭が完了した後に、溶存酸素は９８ｐｐｍとなり、アルミニウムを１０ｋｇ添加して脱酸素を行なう。

真空処理を５分間継続し、真空破壊して真空処理を完了する。エンドカーボンは０．０００８％である。

精錬周期内に溶鋼温度を６℃高め、全酸素含有量を６．５ｐｐｍまで低下させ、脱炭速度を５％～２０％向上させ、合計でアルゴン使用量を１２５ｍ^３減少させ、アルミニウムの使用量を２８ｋｇ低減する。

中国国内のある製鋼所の１２０ｔＲＨ精錬装置は、ＲＨ処理ステーションに入る溶鋼の初期温度が１６３０℃を求め、実際のＲＨ処理ステーションに入る溶鋼の温度が１６１２℃であり、ＲＨ処理ステーションに入る溶鋼の初期炭素含有量が０．０４％であり、ＲＨ処理ステーションに入る溶鋼の初期酸素の含有量が５３２ｐｐｍであり、ターゲット炭素の含有量が０．００１％である。

ＲＨ上昇管エア吹出装置６はＲＨ精錬装置上昇管７によってＲＨ真空チャンバ２に吹き込まれたＨ_２の流量が３００ｍ^３／ｈであり、同時に真空システムを起動し、８０００Ｐａまで真空引きしてＲＨ精錬装置真空チャンバランス１によって酸素を吹き付け、酸素を８５ｍ^３吹き付ける。ここで、放熱領域５において、主に水素ガスと溶鋼中の溶存酸素との放熱反応が発生する。脱炭放熱領域３において、主に水素気泡が発生して炭素と酸素との反応動力学を促進し、主に水素ガス及び上吹き酸素ガスの二次燃焼が発生する。

脱炭が完了した後に、溶存酸素は１１０ｐｐｍとなり、アルミニウムを８ｋｇ添加して脱酸素を行なう。

真空処理を５分間継続し、真空破壊して真空処理を完了する。エンドカーボンは０．０００７％である。

精錬周期内に溶鋼温度を８℃高め、全酸素含有量を７．８ｐｐｍまで低下させ、脱炭速度を５％～２０％向上させ、合計でアルゴン使用量を１０２ｍ^３減少させ、アルミニウムの使用量を２３ｋｇ低減する。

中国国内のある製鋼所の１５０ｔＲＨ精錬装置は、ＲＨ処理ステーションに入る溶鋼の初期温度が１６３０℃を求め、実際のＲＨ処理ステーションに入る溶鋼の温度が１６２０℃であり、ＲＨ処理ステーションに入る溶鋼の初期炭素含有量が０．０４５％であり、ＲＨ処理ステーションに入る溶鋼の初期酸素の含有量が５２３ｐｐｍであり、ターゲット炭素の含有量が０．００１％である。

ＲＨ上昇管エア吹出装置６はＲＨ精錬装置上昇管７によってＲＨ真空チャンバ２に吹き込まれたＨ_２の流量が３００ｍ^３／ｈであり、同時に真空システムを起動し、８０００Ｐａまで真空引きしてＲＨ精錬装置真空チャンバランス１によって酸素を吹き付け、酸素を９９ｍ^３吹き付ける。ここで、放熱領域５において、主に水素ガスと溶鋼中の溶存酸素との放熱反応が発生する。脱炭放熱領域３において、主に水素気泡が発生して炭素と酸素との反応動力学を促進し、主に水素ガス及び上吹き酸素ガスの二次燃焼が発生する。

２３分間脱炭した後に上昇ガスをアルゴンに切り替え、真空処理によりＲＨ真空チャンバ２、ＲＨ精錬装置上昇管７、ＲＨ精錬装置下降管４で溶鋼に溶存した水素を脱出し、ＲＨ精錬装置下降管４の介在物除去領域９で介在物を除去する。

脱炭が完了した後に、溶存酸素は１２４ｐｐｍとなり、アルミニウムを１０ｋｇ添加して脱酸素を行なう。

真空処理を５分間継続し、真空破壊して真空処理を完了する。エンドカーボンは０．０００６％である。

精錬周期内に溶鋼温度を８℃高め、全酸素含有量を８．５ｐｐｍまで低下させ、脱炭速度を５％～２０％向上させ、合計でアルゴン使用量を１１５ｍ^３減少させ、アルミニウムの使用量を２８ｋｇ低減する。

中国国内のある製鋼所の１５０ｔＲＨ精錬装置は、ＲＨ処理ステーションに入る溶鋼の初期温度が１６３０℃を求め、実際のＲＨ処理ステーションに入る溶鋼の温度が１６１０℃であり、ＲＨ処理ステーションに入る溶鋼の初期炭素含有量が０．０４２％であり、ＲＨ処理ステーションに入る溶鋼の初期酸素の含有量が５２０ｐｐｍであり、ターゲット炭素の含有量が０．００１％である。

ＲＨ上昇管エア吹出装置６はＲＨ精錬装置上昇管７によってＲＨ真空チャンバ２に吹き込まれたＨ_２の流量が３００ｍ^３／ｈであり、同時に真空システムを起動し、８０００Ｐａまで真空引きしてＲＨ精錬装置真空チャンバランス１によって酸素を吹き付け、酸素を１１５ｍ^３吹き付ける。ここで、放熱領域５において、主に水素ガスと溶鋼中の溶存酸素との放熱反応が発生する。脱炭放熱領域３において、主に水素気泡が発生して炭素と酸素との反応動力学を促進し、主に水素ガス及び上吹き酸素ガスの二次燃焼が発生する。

１８分間脱炭した後に上昇ガスをアルゴンに切り替え、真空処理によりＲＨ真空チャンバ２、ＲＨ精錬装置上昇管７、ＲＨ精錬装置下降管４で溶鋼に溶存した水素を脱出し、ＲＨ精錬装置下降管４の介在物除去領域９で介在物を除去する。

脱炭が完了した後に、溶存酸素は１００ｐｐｍとなり、アルミニウムを１０ｋｇ添加して脱酸素を行なう。

精錬周期内に溶鋼温度を６℃高め、全酸素含有量を７．８ｐｐｍまで低下させ、脱炭速度を５％～２０％向上させ、合計でアルゴン使用量を９５ｍ^３減少させ、アルミニウムの使用量を２３ｋｇ低減する。

中国国内のある製鋼所の１５０ｔＲＨ精錬装置は、ＲＨ処理ステーションに入る溶鋼の初期温度が１６３０℃を求め、実際のＲＨ処理ステーションに入る溶鋼の温度が１６１０℃であり、ＲＨ処理ステーションに入る溶鋼の初期炭素含有量が０．０３８％であり、ＲＨ処理ステーションに入る溶鋼の初期酸素の含有量が５８０ｐｐｍであり、ターゲット炭素の含有量が０．００１％である。

ＲＨ上昇管エア吹出装置６はＲＨ精錬装置上昇管７によってＲＨ真空チャンバ２に吹き込まれたＨ_２の流量が３００ｍ^３／ｈであり、同時に真空システムを起動し、８０００Ｐａまで真空引きしてＲＨ精錬装置真空チャンバランス１によって酸素を吹き付け、酸素を５９ｍ^３吹き付ける。ここで、放熱領域５において、主に水素ガスと溶鋼中の溶存酸素との放熱反応が発生する。脱炭放熱領域３において、主に水素気泡が発生して炭素と酸素との反応動力学を促進し、主に水素ガス及び上吹き酸素ガスの二次燃焼が発生する。

脱炭が完了した後に、溶存酸素は１１０ｐｐｍとなり、アルミニウムを１０ｋｇ添加して脱酸素を行なう。

精錬周期内に溶鋼温度を８℃高め、全酸素含有量を７．２ｐｐｍまで低下させ、脱炭速度を５％～２０％向上させ、合計でアルゴン使用量を１０３ｍ^３減少させ、アルミニウムの使用量を２６ｋｇ低減する。

中国国内のある製鋼所の１５０ｔＲＨ精錬装置は、ＲＨ処理ステーションに入る溶鋼の初期温度が１６３０℃を求め、実際のＲＨ処理ステーションに入る溶鋼の温度が１６１０℃であり、ＲＨ処理ステーションに入る溶鋼の初期炭素含有量が０．０３８％であり、ＲＨ処理ステーションに入る溶鋼の初期酸素の含有量が５７０ｐｐｍであり、ターゲット炭素の含有量が０．００１％である。

ＲＨ上昇管エア吹出装置６はＲＨ精錬装置上昇管７によってＲＨ真空チャンバ２に吹き込まれたＨ_２の流量が３００ｍ^３／ｈであり、同時に真空システムを起動し、８０００Ｐａまで真空引きしてＲＨ精錬装置真空チャンバランス１によって酸素を吹き付け、酸素を１０５ｍ^３吹き付ける。ここで、放熱領域５において、主に水素ガスと溶鋼中の溶存酸素との放熱反応が発生する。脱炭放熱領域３において、主に水素気泡が発生して炭素と酸素との反応動力学を促進し、主に水素ガス及び上吹き酸素ガスの二次燃焼が発生する。

脱炭が完了した後に、溶存酸素は２００ｐｐｍとなり、アルミニウムを２０ｋｇ添加して脱酸素を行なう。

真空処理を５分間継続し、真空破壊して真空処理を完了する。エンドカーボンは０．０００９％である。

精錬周期内に溶鋼温度を９℃高め、全酸素含有量を８．１ｐｐｍまで低下させ、脱炭速度を５％～２０％向上させ、合計でアルゴン使用量を１０５ｍ^３減少させ、アルミニウムの使用量を１８ｋｇ低減する。

中国国内のある製鋼所の１５０ｔＲＨ精錬装置は、ＲＨ処理ステーションに入る溶鋼の初期温度が１６３０℃を求め、実際のＲＨ処理ステーションに入る溶鋼の温度が１６１０℃であり、ＲＨ処理ステーションに入る溶鋼の初期炭素含有量が０．０３５％であり、ＲＨ処理ステーションに入る溶鋼の初期酸素の含有量が５５０ｐｐｍであり、ターゲット炭素の含有量が０．００１％である。

ＲＨ上昇管エア吹出装置６はＲＨ精錬装置上昇管７によってＲＨ真空チャンバ２に吹き込まれたＨ_２の流量が３００ｍ^３／ｈであり、同時に真空システムを起動し、８０００Ｐａまで真空引きしてＲＨ精錬装置真空チャンバランス１によって酸素を吹き付け、酸素を７０ｍ^３吹き付ける。ここで、放熱領域５において、主に水素ガスと溶鋼中の溶存酸素との放熱反応が発生する。脱炭放熱領域３において、主に水素気泡が発生して炭素と酸素との反応動力学を促進し、主に水素ガス及び上吹き酸素ガスの二次燃焼が発生する。

１５分間脱炭した後に上昇ガスをアルゴンに切り替え、真空処理によりＲＨ真空チャンバ２、ＲＨ精錬装置上昇管７、ＲＨ精錬装置下降管４で溶鋼に溶存した水素を脱出し、ＲＨ精錬装置下降管４の介在物除去領域９で介在物を除去する。

精錬周期内に溶鋼温度を５℃高め、全酸素含有量を７．７ｐｐｍまで低下させ、脱炭速度を５％～２０％向上させ、合計でアルゴン使用量を８０ｍ^３減少させ、アルミニウムの使用量を２５ｋｇ低減する。

中国国内のある製鋼所の１２０ｔＲＨ精錬装置は、ＲＨ処理ステーションに入る溶鋼の初期温度が１６３０℃を求め、実際のＲＨ処理ステーションに入る溶鋼の温度が１６１０℃であり、ＲＨ処理ステーションに入る溶鋼の初期炭素含有量が０．０３２％であり、ＲＨ処理ステーションに入る溶鋼の初期酸素の含有量が６１０ｐｐｍであり、ターゲット炭素の含有量が０．００１％である。

ＲＨ上昇管エア吹出装置６はＲＨ精錬装置上昇管７によってＲＨ真空チャンバ２に吹き込まれたＨ_２の流量が２００ｍ^３／ｈであり、同時に真空システムを起動し、８０００Ｐａまで真空引きしてＲＨ精錬装置真空チャンバランス１によって酸素を吹き付け、酸素を３７ｍ^３吹き付ける。ここで、放熱領域５において、主に水素ガスと溶鋼中の溶存酸素との放熱反応が発生する。脱炭放熱領域３において、主に水素気泡が発生して炭素と酸素との反応動力学を促進し、主に水素ガス及び上吹き酸素ガスの二次燃焼が発生する。

脱炭が完了した後に、溶存酸素は１００ｐｐｍとなり、アルミニウムを８ｋｇ添加して脱酸素を行なう。

精錬周期内に溶鋼温度を５℃高め、全酸素含有量を６．９ｐｐｍまで低下させ、脱炭速度を５％～２０％向上させ、合計でアルゴン使用量を６４ｍ^３減少させ、アルミニウムの使用量を２０ｋｇ低減する。

中国国内のある製鋼所の１５０ｔＲＨ精錬装置は、ＲＨ処理ステーションに入る溶鋼の初期温度が１６３０℃を求め、実際のＲＨ処理ステーションに入る溶鋼の温度が１６１０℃であり、ＲＨ処理ステーションに入る溶鋼の初期炭素含有量が０．０４４％であり、ＲＨ処理ステーションに入る溶鋼の初期酸素の含有量が４８０ｐｐｍであり、ターゲット炭素の含有量が０．００１％である。

ＲＨ上昇管エア吹出装置６はＲＨ精錬装置上昇管７によってＲＨ真空チャンバ２に吹き込まれたＨ_２の流量が３００ｍ^３／ｈであり、同時に真空システムを起動し、８０００Ｐａまで真空引きしてＲＨ精錬装置真空チャンバランス１によって酸素を吹き付け、酸素を１０４ｍ^３吹き付ける。ここで、放熱領域５において、主に水素ガスと溶鋼中の溶存酸素との放熱反応が発生する。脱炭放熱領域３において、主に水素気泡が発生して炭素と酸素との反応動力学を促進し、主に水素ガス及び上吹き酸素ガスの二次燃焼が発生する。

精錬周期内に溶鋼温度を８℃高め、全酸素含有量を６．３ｐｐｍまで低下させ、脱炭速度を５％～２０％向上させ、合計でアルゴン使用量を１４３ｍ^３減少させ、アルミニウムの使用量を３０ｋｇ低減する。

以上から分かるように、本発明の実施例より提供される上記技術内容は、少なくとも以下の有益な効果を有する。

本発明はＲＨ精錬途中にアルゴンの代わりに水素ガスを上昇ガスとして用いることにより、ＲＨ精錬途中の溶鋼の温度補償を実現し、連続鋳造の順行を保証し、ノズルのノジュールを効果的に防止し、同時にアルミニウムの発熱剤の使用量を減少させ、溶鋼の清浄度を高める。真空槽中の水素が溶鋼に析出した分散微細水素気泡により、鋼中の炭素と酸素との反応動力学を促進する。溶存水素を脱着する時に溶鋼に介在物を核として生成された分散微細気泡によって、介在物の浮上の除去を促進する。脱炭終了後のアルミニウム脱酸剤の使用量を減少させ、脱酸介在数を低減する。アルゴンの代わりに水素ガスを用いることによって同時に製造コストを低減させる。

以上は本発明の好ましい実施形態であり、当業者にとって、本発明の上述した原理を逸脱しない限りにおいて種々の修正及び変更が可能であり、これらの修正及び変更も本発明の保護範囲と見なすべきことを指摘すべきである。

１ＲＨ精錬装置真空チャンバランス
２ＲＨ真空チャンバ
３脱炭放熱領域
４ＲＨ精錬装置下降管
５放熱領域
６ＲＨ上昇管エアー吹出装置
７ＲＨ精錬装置上昇管
８ＲＨ精錬装置取鍋
９介在物除去領域。

Claims

溶鋼の昇温、脱炭の促進、介在物の浮上の促進、溶鋼の清浄度を高め、一部のアルゴンの代替、精錬コストの低減を図るために、ＲＨ精錬途中にアルゴンの代わりに水素ガスのみを上昇ガスとして用い、真空脱炭を行い、上昇ガスをアルゴンに切り替え、真空脱ガス及び介在物除去を行い、最後にアルミニウムを添加して脱酸することを特徴とする水素ガスを用いてＲＨ精錬効果を向上させる方法。
前記ＲＨ精錬途中にアルゴンの代わりに水素ガスを上昇ガスとして用い、水素ガスと溶鋼中の溶存酸素との反応及び真空チャンバの上吹き酸素ガスとの二次燃焼により放熱し、溶鋼温度を２～１０℃高め、アルミニウムの発熱剤の使用量を８～４０ｋｇ低減することを特徴とする請求項１に記載の水素ガスを用いてＲＨ精錬効果を向上させる方法。
前記真空脱炭は、真空槽中の水素が溶鋼に析出した分散微細水素気泡により、鋼中の炭素と酸素との反応動力学を促進し、脱炭速度を５％～２０％高めることを特徴とする請求項１に記載の水素ガスを用いてＲＨ精錬効果を向上させる方法。
前記上昇ガスをアルゴンに切り替えることは真空脱炭を１０～２５分行った後、又は脱炭が完全に完了すると発生することを特徴とする請求項１に記載の水素ガスを用いてＲＨ精錬効果を向上させる方法。
前記真空脱ガスは真空処理により溶鋼に溶存した水素を脱着することであり、前記介在物除去は溶存水素を脱着する時に溶鋼に介在物を核として分散微細気泡を生成し、微細気泡が衝突して鋼中の介在物を捕捉し、介在物の重合成長を促進し、介在物の浮上の除去を促進し、全酸素含有量を１０％～３５％低減することを特徴とする請求項１に記載の水素ガスを用いてＲＨ精錬効果を向上させる方法。
ステップ１：取鍋台車は溶鋼受け箇所に走行した後に、ＲＨ精錬装置上昇管及びＲＨ精錬装置下降管をＲＨ精錬装置取鍋の溶鋼内に挿入するようにＲＨ精錬装置取鍋を持ち上げることと、
ステップ２：ＲＨ上昇管エア吹出装置によりＲＨ精錬装置上昇管内に水素ガス上昇ガスを吹き込み、同時に真空システムを起動し、真空引きして、溶鋼の液位を上げることと、
ステップ３：ＲＨ処理ステーションに入る溶鋼の初期炭素含有量及び酸素含有量に基づいて上吹き酸素を必要とするか否か及び上吹き酸素ガス量を選択することと、
ステップ４：酸素吹きつけを必要とすれば、ＲＨ精錬装置真空チャンバランスは酸素を上吹き、上吹き酸素が完了した後、ＲＨ真空チャンバの真空度を高めて、真空脱炭を行なう一方、酸素吹きつけを必要としなければ、３～５分を経てＲＨ真空チャンバの真空度を高めて、真空脱炭を行なうことと、
ステップ５：真空脱炭を１０～２５分行なった後に上昇ガスをアルゴンに切り替え、真空処理により脱ガスを行ない、介在物を除去することと、
ステップ６：脱炭が完了した後、アルミニウムを添加して脱酸し、真空処理を５～２０分継続し、真空破壊して真空処理を完了することと、
を含むことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の水素ガスを用いてＲＨ精錬効果を向上させる方法。
前記ＲＨ精錬装置上昇管から溶鋼に水素ガスを吹き付ける流量は５０～３００ｍ^３／ｈであり、上昇ガスとしてのアルゴンの使用量を６４～１４３ｍ^３低減することを特徴とする請求項６に記載の水素ガスを用いてＲＨ精錬効果を向上させる方法。
二つの放熱領域及び介在物除去領域を含み、前記二つの放熱領域において、一方は溶鋼表面近傍の脱炭放熱領域であり、他方はＲＨ精錬装置上昇管の先端近傍の放熱領域であることを特徴とする請求項６に記載の水素ガスを用いてＲＨ精錬効果を向上させる方法。
ステップ２の真空引きの真空度は５～１５Ｋｐａであり、ステップ４の真空度は６７Ｐａであることを特徴とする請求項６に記載の水素ガスを用いてＲＨ精錬効果を向上させる方法。
ステップ６の脱炭が完了した後、溶存酸素が９８～２００ｐｐｍであり、アルミニウムを８～２０ｋｇ添加して脱酸し、真空処理を５分間継続し、真空破壊して真空処理を完了し、エンドカーボンが０．０００６～０．０００９％であり、全酸素含有量が６．３～８．５ｐｐｍに低下することを特徴とする請求項６に記載の水素ガスを用いてＲＨ精錬効果を向上させる方法。