JP7568919B2 - Refining equipment and method for producing low-nitrogen steel - Google Patents
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Description
本発明は、精錬装置及び低窒素鋼の製造方法に関する。 The present invention relates to a refining apparatus and a method for producing low-nitrogen steel.
鋼の精錬方法は、加熱設備や真空設備の有無によって、幾つかの方式に分類される。LF精錬は、電極で溶鋼を加熱しながら大気圧下で精錬を行う精錬方法である。 Steel refining methods are classified into several methods depending on whether or not heating and vacuum equipment is used. LF refining is a refining method in which molten steel is heated with electrodes and refined under atmospheric pressure.
LF精錬では、外気からの吸窒抑制が重要な課題となる。特開平1-208413号公報には、アーク加熱取鍋精錬によって低窒素鋼を製造する方法が開示されている。同公報には、造滓剤を添加すると共に溶鋼を攪拌して、溶鋼熱により少なくとも造滓剤の一部を溶融し、次いで電孤棒の電極部を溶融造滓剤中に挿入してアーク加熱を行うことが開示されている。この方法は、造滓剤を前もって溶融させておき、溶融スラグ中に電極を浸漬することでオープンアークによる窒素プラズマの発生を抑制し、これによって溶鋼中への窒素の吸収を抑制しようとするものである。 In LF refining, suppressing nitrogen absorption from the outside air is an important issue. JP 01-208413 A discloses a method for producing low-nitrogen steel by arc-heated ladle refining. The publication discloses that a slag former is added and the molten steel is stirred to melt at least a part of the slag former using the heat of the molten steel, and then the electrode part of an electric arc rod is inserted into the molten slag former to perform arc heating. This method aims to suppress the generation of nitrogen plasma by open arcs by melting the slag former in advance and immersing the electrode in the molten slag, thereby suppressing the absorption of nitrogen into the molten steel.
特開2008-266759号公報には、電極加熱装置を用いた取鍋精錬における窒素ピックアップ防止方法が開示されている。同公報には、鍋口から周囲へ漏出したダスト濃度が予め定めた範囲内になるように、鍋内発生含塵ガスの吸引量を制御することが記載されている。 JP 2008-266759 A discloses a method for preventing nitrogen pickup in ladle refining using an electrode heating device. The publication describes controlling the amount of suction of dust-containing gas generated inside the ladle so that the dust concentration leaking from the ladle mouth to the surrounding area falls within a predetermined range.
LF精錬に関するものではないが、大気圧下で溶鋼を精錬する技術に関するものとして、特許第3804143号公報には、ステンレス鋼用溶銑を取鍋攪拌する際の雰囲気制御方法が開示されている。同公報には、攪拌用不活性ガスとは別にシール用ガスを取鍋空間内に供給し、取鍋攪拌時の雰囲気を制御することが記載されている。 Although not related to LF refining, Japanese Patent No. 3804143 discloses a method of controlling the atmosphere when stirring molten pig iron for stainless steel in a ladle as a technology for refining molten steel under atmospheric pressure. The publication describes supplying a sealing gas into the ladle space in addition to the stirring inert gas to control the atmosphere during stirring in the ladle.
大気圧下で溶鋼を精錬する別の技術に関するものとして、特許第5082417号公報、特許第5505432号公報、特許第5979029号公報、及び特許第6645374号公報には、低窒素鋼の溶製方法が開示されている。これらの公報には、(1)大気圧下において取鍋内溶鋼にCaO系フラックスを添加する工程、(2)取鍋蓋を設置し、取鍋内溶鋼中に攪拌ガスを吹き込んで蓋の内側への大気の侵入を抑制しながら攪拌すると共に、溶鋼に酸化性ガスを供給し、生成した酸化物をCaO系フラックスと混合してカバースラグを形成する工程、(3)酸化性ガスの供給を停止し、取鍋内溶鋼中に攪拌ガスを吹き込んで脱硫及び介在物除去を行う工程、を順次実施することが記載されている。 As another technique for refining molten steel under atmospheric pressure, Japanese Patent Publication Nos. 5,082,417, 5,505,432, 5,979,029, and 6,645,374 disclose a method for producing low-nitrogen steel. These publications describe the sequential implementation of the following steps: (1) adding CaO-based flux to molten steel in a ladle under atmospheric pressure; (2) installing a ladle lid and injecting stirring gas into the molten steel in the ladle to stir the steel while preventing air from entering the inside of the lid, while also supplying oxidizing gas to the molten steel and mixing the oxides formed with the CaO-based flux to form a cover slag; and (3) stopping the supply of oxidizing gas and injecting stirring gas into the molten steel in the ladle to desulfurize and remove inclusions.
取鍋内を真空排気してから精錬を行う技術に関するものとして、特開2006-111950号公報には、鍛鋼品用溶鋼の真空脱水素処理方法が開示されている。同公報には、取鍋を蓋で覆うと共に、蓋に設けられたAr吹きつけ用ランスの吹きつけ口からスラグ表面までの距離を800~3000mmとし、該吹きつけ口からスラグ表面へArを流量15~200Nm3/hrで吹きつけ、且つ、取鍋底部に設けられた底吹き羽口からArを流量1500~12500NL/hrで吹き込むことが記載されている。 As a technique for performing refining after evacuating the inside of a ladle, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-111950 discloses a vacuum dehydrogenation method for molten steel for steel forgings. This publication describes that the ladle is covered with a lid, the distance from the nozzle of an Ar blowing lance provided on the lid to the slag surface is set to 800 to 3000 mm, Ar is blown from the nozzle onto the slag surface at a flow rate of 15 to 200 Nm3 /hr, and Ar is blown from a bottom blowing tuyeres provided at the bottom of the ladle at a flow rate of 1500 to 12500 NL/hr.
LF精錬では近年、脱硫・脱酸に加えて、高いレベルでの窒素の低減が求められている。これを実現するためには、脱硫性能等を低下させずに吸窒を抑制できることが好ましい。一方、LF精錬における吸窒抑制に関する報告は、それほど多くなされていない。 In recent years, in addition to desulfurization and deoxidization, there has been a demand for a high level of nitrogen reduction in LF refining. To achieve this, it is preferable to be able to suppress nitrogen absorption without reducing desulfurization performance, etc. However, there have not been many reports on the suppression of nitrogen absorption in LF refining.
本発明の課題は、LF精錬において、脱硫性能等に影響する操業条件を大きく変えることなく、吸窒を抑制できる精錬装置を提供することである。本発明の他の目的は、LF精錬において、脱硫性能等に影響する操業条件を大きく変えることなく、吸窒を抑制できる低窒素鋼の製造方法を提供することである。 The object of the present invention is to provide a refining apparatus capable of suppressing nitrogen absorption in LF refining without significantly changing the operating conditions that affect desulfurization performance, etc. Another object of the present invention is to provide a method for producing low-nitrogen steel capable of suppressing nitrogen absorption in LF refining without significantly changing the operating conditions that affect desulfurization performance, etc.
本発明の一実施形態による精錬装置は、電極によって溶鋼及びスラグを加熱するLF精錬用の精錬装置であって、前記溶鋼及び前記スラグを収容する取鍋と、前記取鍋の開口を覆うように配置される蓋と、前記取鍋の底部に設けられ、前記溶鋼にガスを底吹きするための底吹ガス導入部材と、を備え、前記蓋は、前記スラグにガスを吹き付けるためのパージガス導入口を有し、前記パージガス導入口は、平面視において、前記底吹ガス導入部材と、前記取鍋の中心から見て前記底吹ガス導入部材よりも奥側にある前記取鍋の炉壁との間に配置される。 The refining apparatus according to one embodiment of the present invention is a refining apparatus for LF refining that heats molten steel and slag with electrodes, and includes a ladle that contains the molten steel and the slag, a lid that is arranged to cover the opening of the ladle, and a bottom blowing gas introduction member that is provided at the bottom of the ladle and that blows gas from the bottom into the molten steel. The lid has a purge gas introduction port for blowing gas into the slag, and the purge gas introduction port is arranged between the bottom blowing gas introduction member and the furnace wall of the ladle that is located behind the bottom blowing gas introduction member when viewed from above.
本発明の一実施形態による低窒素鋼の製造方法は、上記の精錬装置を用いた低窒素鋼の製造方法であって、前記パージガス導入口から前記スラグに不活性ガスを供給する。 The method for producing low-nitrogen steel according to one embodiment of the present invention is a method for producing low-nitrogen steel using the above-mentioned refining apparatus, in which an inert gas is supplied to the slag from the purge gas inlet.
本発明によれば、脱硫性能等に影響する操業条件を大きく変えることなく、吸窒を抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress nitrogen absorption without significantly changing the operating conditions that affect desulfurization performance, etc.
本発明者らは、LF精錬において外気からの吸窒を抑制する方法を検討し、以下の知見を得た。 The inventors have investigated methods to suppress nitrogen absorption from the outside air during LF refining and have obtained the following findings.
精錬中の溶鋼は通常、表面がスラグによって覆われており、外気から遮断されている。一方、精錬中の溶鋼には取鍋の底部から攪拌ガスが底吹きされており、この攪拌ガスが溶鋼から離脱する際、付近のスラグが掻き分けられて溶鋼露出面が形成される場合がある。この溶鋼露出面はプルームアイと呼ばれ、このプルームアイに外気が接触することで吸窒が起こる場合がある。 During refining, the surface of molten steel is usually covered with slag and is isolated from the outside air. However, stirring gas is blown into the molten steel from the bottom of the ladle during refining, and when this stirring gas leaves the molten steel, it may push aside the nearby slag, forming an exposed surface of the molten steel. This exposed surface of the molten steel is called the plume eye, and when outside air comes into contact with this plume eye, nitrogen absorption may occur.
プルームアイの発生を抑制する方法としては、スラグ厚みの調整、及び攪拌ガスの流量の制御等が挙げられる。一方、スラグの炉壁付着の問題等のため、十分なスラグ厚みを確保できない場合がある。また、脱硫速度を確保するため、攪拌ガスの流量を小さくできない場合がある。これらの操業条件が変動しても吸窒を抑制できるようにするためには、プルームアイが発生した状況であっても吸窒を抑制できるようにすることが好ましい。 Methods for suppressing the occurrence of plume eyes include adjusting the slag thickness and controlling the flow rate of the stirring gas. However, due to issues such as slag adhesion to the furnace walls, it may not be possible to ensure sufficient slag thickness. Also, in order to ensure the desulfurization speed, it may not be possible to reduce the flow rate of the stirring gas. In order to be able to suppress nitrogen absorption even when these operating conditions fluctuate, it is preferable to be able to suppress nitrogen absorption even in situations where plume eyes have occurred.
本発明者らは、数値流体解析を行って、LF精錬に用いられる精錬装置の内外のガスの流れを計算した。その結果、外気は取鍋-蓋間の隙間から流入し、蓋内のガスは電極-蓋間の隙間から排出されることが分かった。この一方向のガスの流れは、煙突効果による上昇気流によって生成したものと考えられる。煙突効果とは、煙突下部の空気取り入れ口から外部の低温高密度の空気を煙突内に引き入れながら、高温低密度の空気が上昇する現象である。 The inventors performed computational fluid analysis to calculate the gas flows inside and outside the refining equipment used in LF refining. As a result, they found that outside air flows in through the gap between the ladle and the lid, and gas inside the lid is exhausted through the gap between the electrode and the lid. This unidirectional gas flow is thought to be generated by an updraft caused by the chimney effect. The chimney effect is a phenomenon in which high-temperature, low-density air rises while low-temperature, high-density air from the outside is drawn into the chimney through the air intake at the bottom of the chimney.
すなわち、LF精錬に用いられる精錬装置では、装置の最外周に位置する取鍋-蓋間の隙間から、装置の中心付近に位置する電極-蓋間の隙間に向かうガスの流れが発生している。侵入する外気の流量は、集塵流量をゼロにした場合であっても現実的なパージガスの流量の10倍以上と見積もられ、蓋内全体を不活性ガスで置換することは困難である。また、集塵流量の低減による効果も限定的と考えられる。 In other words, in the refining equipment used for LF refining, a gas flow occurs from the gap between the ladle and the lid, located at the outermost periphery of the equipment, toward the gap between the electrode and the lid, located near the center of the equipment. The flow rate of the invading outside air is estimated to be more than 10 times the realistic flow rate of purge gas, even if the dust collection flow rate is set to zero, making it difficult to replace the entire inside of the lid with inert gas. In addition, the effect of reducing the dust collection flow rate is thought to be limited.
本発明者らは、種々の検討の結果、平面視においてプルームアイと炉壁との間になる位置にパージガス導入口を設け、不活性ガスをスラグ面に吹き付けることで、炉壁側から侵入した外気がプルームアイに向かう流れを妨げ、外気とプルームアイとの接触を抑制できることを見出した。 After extensive investigation, the inventors discovered that by providing a purge gas inlet between the plume eye and the furnace wall in a plan view and spraying an inert gas onto the slag surface, it is possible to prevent outside air entering from the furnace wall side from flowing toward the plume eye, thereby suppressing contact between the outside air and the plume eye.
本発明は、以上の知見に基づいて完成された。以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。 The present invention has been completed based on the above findings. Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same or corresponding parts in the drawings are given the same reference numerals and their description will not be repeated. The dimensional ratios between the components shown in each drawing do not necessarily represent the actual dimensional ratios.
[精錬装置]
図1は、本発明の一実施形態による精錬装置1の構成を模式的に示す断面図である。精錬装置1は、電極によって溶鋼及びスラグを加熱するLF精錬用の精錬装置である。
[Refining Equipment]
1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a refining apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. The refining apparatus 1 is an apparatus for LF refining in which molten steel and slag are heated by electrodes.
精錬装置1は、取鍋11、蓋12、電極13、及び底吹ガス導入部材であるポーラスプラグ14を備えている。蓋12は、パージガス導入口12aを有している。図1では便宜上、電極13、ポーラスプラグ14、及びパージガス導入口12aが同一断面内にあるように図示しているが、図1はあくまでも模式図であり、これらの部材の正確な位置関係を示したものではない。電極13、ポーラスプラグ14、及びパージガス導入口12aは、同一断面内になくてもよい。
The refining apparatus 1 comprises a
取鍋11は、溶鋼21及びスラグ22を収容する。
The
蓋12は、取鍋11の開口を覆うように、取鍋11の上部に配置される。蓋12には、パージガス導入口12aに加えて、電極13を挿入するための孔が形成されている。
The
電極13は、溶鋼21を加熱する。電極13は、例えば人造黒鉛電極であり、アーク加熱によって溶鋼21及びスラグ22を加熱する。電極13は通常、取鍋11の耐火物の損耗を低減するため、取鍋11の炉壁11aから離れた位置に配置される。すなわち、電極13は通常、平面視において取鍋11の中心付近に配置される。
The
本明細書において、「平面視」とは、鉛直方向の上方から鉛直方向と平行に見ることを意味する。平面視における各構成要素間の位置関係は、各構成要素を図1における直線A-A’の位置で取鍋11を水平に切断したとして、その切断面上に投影したときの位置関係に相当する。
In this specification, "plan view" means a view parallel to the vertical direction from above. The positional relationship between each component in plan view corresponds to the positional relationship when each component is projected onto the cut surface of
ポーラスプラグ14は、取鍋11の底部に設けられている。ポーラスプラグ14は、溶鋼21にガスを底吹きして溶鋼21を攪拌する。ポーラスプラグ14は、平面視において電極13と離れた位置に配置されることが好ましい。これは、ポーラスプラグ14から吹き込まれるガスが電極13に供給されると、電圧が変動して電極13の損耗の原因になるためである。上述のとおり、電極13は通常、平面視において取鍋11の中心付近に配置される。そのため、ポーラスプラグ14は、平面視において取鍋11の中心から離れた位置に配置されることが好ましい。
The
パージガス導入口12aは、スラグ22にガスを吹き付ける。パージガス導入口12aは、より正確には、平面視において、ポーラスプラグ14と、取鍋11の中心から見てポーラスプラグ14よりも奥側にある取鍋11の炉壁11aとの間に配置される。パージガス導入口12aのより好ましい配置については後述する。
The
[低窒素鋼の製造方法]
次に、精錬装置1を用いた低窒素鋼の製造方法の一例を説明する。まず、取鍋11内に溶鋼21及び副原料等を投入する。副原料の溶融によって、スラグ22が形成される。電極13によって溶鋼21及びスラグ22を加熱する。ポーラスプラグ14から不活性ガスを底吹きし、溶鋼21及びスラグ22を攪拌する。不活性ガスは、通常はArガスが用いられる。これによって、溶鋼21の脱硫及び脱酸が行われる。必要に応じて、合金元素を添加して、成分の調整等を行ってもよい。
[Method of manufacturing low-nitrogen steel]
Next, an example of a method for producing low nitrogen steel using the refining apparatus 1 will be described. First,
精錬中の溶鋼21は通常、表面がスラグ22によって覆われており、外気から遮断されている。しかし、ポーラスプラグ14から底吹きされるガスが溶鋼21から離脱する際、付近のスラグ22が掻き分けられて、溶鋼露出面であるプルームアイ21aが形成される場合がある。プルームアイ21aは、平面視においてポーラスプラグ14とほぼ同じ位置に形成される。プルームアイ21aに外気が接触すると、吸窒が起こる場合がある。
During refining, the surface of the
本実施形態では、蓋12に形成されたパージガス導入口12aから、不活性ガスをスラグ22に吹き付ける。不活性ガスは、通常はArガスが用いられる。
In this embodiment, an inert gas is sprayed onto the slag 22 from a
精錬装置1では、図1に白抜きの矢印で示すように、外気が取鍋11と蓋12との間の隙間から流入し、蓋12と電極13と間の隙間から排出される。パージガス導入口12aから不活性ガスを吹き付けることによって、取鍋11と蓋12との間の隙間から流入する外気がプルームアイ21aに向かうのを妨げ、外気とプルームアイ21aとが接触するのを抑制することできる。これによって、プルームアイ21aが存在する状況であっても吸窒を抑制することができ、窒素含有量の低い鋼を製造することができる。
In the refining apparatus 1, as shown by the open arrows in FIG. 1, outside air flows in through the gap between the
図2は、取鍋11の炉壁11a、ポーラスプラグ14、パージガス導入口12a、及びプルームアイ21aの平面視における位置関係を模式的に示す図である。上述のとおり、パージガス導入口12aは、平面視において、ポーラスプラグ14と、取鍋11の中心c0から見てポーラスプラグ14よりも奥側にある取鍋11の炉壁11aとの間に配置される。
Figure 2 is a diagram showing the positional relationship of the
取鍋11の中心c0、ポーラスプラグ14、及びパージガス導入口12aは、平面視において必ずしも同一直線上になくてもよい。パージガス導入口12aは、炉壁11a側から流入する外気がプルームアイ21aに向かうのを妨げることができる位置であればよい。取鍋11の中心c0からポーラスプラグ14の中心までの距離やプルームアイ21aの大きさにも依存するが、平面視において取鍋11の中心c0とポーラスプラグ14の中心を結ぶ直線と、取鍋11の中心c0とパージガス導入口12aの中心とを結ぶ直線とがなす角θは、好ましくは20°以下であり、より好ましくは10°以下であり、さらに好ましくは5°以下である。
The center c0 of the
パージガス導入口12aは、取鍋11の中心c0からの距離の観点では、平面視において、取鍋11の中心c0からポーラスプラグ14の中心までの距離をr1、取鍋11の中心c0からパージガス導入口12aの中心までの距離をr2、取鍋11の中心c0から炉壁11aまでの距離をr3として、r1<r2<r3となる位置に配置される。
In terms of distance from the center c0 of the
パージガス導入口12aをポーラスプラグ14の直上に配置すると、パージガス導入口12aから吹き付けるガスが周囲の外気を巻き込んでプルームアイ21aに接触することにより、吸窒抑制効果が十分に得られない場合がある。そのため、パージガス導入口12aは、平面視において、ポーラスプラグ14の中心よりも炉壁11a寄りに配置する。パージガス導入口12aは、プルームアイ21aの外周よりも炉壁側に設置することが好ましい。プルームアイ21aが平面視において円形である場合、その直径は、操業条件にもよるが、例えば、約300~400mmである。従って、r2の大きさは、好ましくはr1+150mm以上であり、より好ましくはr1+200mm以上であり、さらに好ましくはr1+300mm以上であり、さらに好ましくはr1+500mm以上である。
If the
パージガス導入口12aから供給する不活性ガス(以下、単に「パージガス」という。)の流量は、小さすぎると外気を遮る効果が十分に得られない場合があり、大きすぎると外気を巻き込むことで却ってプルームアイ21aを汚染してしまう場合がある。
If the flow rate of the inert gas (hereinafter simply referred to as "purge gas") supplied from the
パージガスの流量は、スラグ22面上でのパージガスの平均流速vArが、下記の式(1)を満たすように決定することが好ましい。 The flow rate of the purge gas is preferably determined so that the average flow velocity vAr of the purge gas on the surface of the slag 22 satisfies the following formula (1).
vairは、取鍋11と蓋12との間の隙間から流入する外気の平均流速であり、下記の式(2)及び(3)から算出できる。
V air is the average flow velocity of the outside air flowing in through the gap between the
ここで、Qairは給気流量、A1は取鍋11と蓋12との間の開口面積、A2は蓋12と電極13との間の開口面積、Cは流量係数(=0.7)、gは重力加速度、H2は蓋12の高さ、Tiは炉内平均温度、T0は外気温度である。
Here, Q air is the supply air flow rate, A 1 is the opening area between the
取鍋11、電極13、及び電極用の孔の各々が平面視において円形である場合、A1及びA2はそれぞれ、下記の式(4)及び(5)から算出することもできる。
When the
ここで、Diは取鍋11の内径、H1は取鍋11と蓋12との間の鉛直方向のクリアランス、D2は蓋12の電極用の孔の直径、Dcは電極の外径、nは電極の本数である。
Here, Di is the inside diameter of the
vArは、下記の式(6)及び(7)から算出できる。 vAr can be calculated from the following equations (6) and (7).
ここで、vAr’はスラグ22面上でのパージガスの中心流速、v0はパージガス導入口12aでのパージガスの出口流速、d0はパージガス導入口12aの内径、xはパージガス導入口12aの出口からスラグ22面までの距離である。
Here, v Ar ' is the central flow velocity of the purge gas on the surface of the slag 22, v 0 is the outlet flow velocity of the purge gas at the
なお、パージガスの流量QArとvArの関係は、v0=4QAr/(π・d0 2)から、下記の式(8)で与えられる。 The relationship between the flow rates Q Ar and v Ar of the purge gas is given by the following formula (8) where v 0 =4Q Ar /(π·d 0 2 ).
以上を整理して、パージガスの流量QArは、下記の式(9)を満たすことが好ましい。 In summary, it is preferable that the flow rate Q Ar of the purge gas satisfies the following formula (9).
取鍋11、電極13、及び電極用の孔の各々が平面視において円形である場合、Q0は、式(4)及び式(5)を用いて、下記のように表すこともできる。
When the
以上、本発明の一実施形態による精錬装置、及び低窒素鋼の製造方法を説明した。本実施形態による精錬装置1は、蓋12にパージガス導入口12aを有する。このパージガス導入口12aは、平面視において、ポーラスプラグ14と、取鍋11の中心から見てポーラスプラグ14よりも奥側にある取鍋11の炉壁11aとの間に配置される。この構成によれば、パージガス導入口12aから不活性ガスをスラグ22に吹き付けることによって、炉壁11a側から流入する外気がプルームアイ21aに接触するのを抑制し、溶鋼21の吸窒を抑制することができる。そのため、プルームアイ21aが存在する状況であっても吸窒を抑制することができ、窒素含有量の低い鋼を製造することができる。別の観点では、脱硫性能等に影響する操業条件を大きく変えることなく、吸窒を抑制することができる。
The above describes a refining apparatus and a method for producing low-nitrogen steel according to one embodiment of the present invention. The refining apparatus 1 according to this embodiment has a
上記の実施形態では、溶鋼21にガスを底吹きするための底吹ガス導入部材がポーラスプラグである場合を説明したが、底吹ガス導入部材は、ポーラスプラグでなくてもよく、溶鋼21にガスを底吹きできるものであれば任意である。
In the above embodiment, a case has been described in which the bottom blowing gas introduction member for bottom blowing gas into the
上記の実施形態では、取鍋11にポーラスプラグ14(底吹ガス導入部材)が一つだけ設けられている場合を説明したが、取鍋11に複数のポーラスプラグが設けられていてもよい。この場合、複数のポーラスプラグの少なくとも一つについて、平面視において当該ポーラスプラグと炉壁11aとの間にパージガス導入口が設けられていれば、当該ポーラスプラグによって形成されるプルームアイと外気との接触を抑制できるので、一定の吸窒抑制効果が得られる。もっとも、複数のポーラスプラグがある場合、複数のポーラスプラグの各々について、平面視において当該ポーラスプラグと炉壁11aとの間にパージガス導入口が設けられていることがより好ましい。また、一つのポーラスプラグに対して複数のパージガス導入口が設けられていてもよい。
In the above embodiment, the
精錬装置1は、パージガス導入口12aに加えて、さらに別のパージガス導入口を任意の箇所に備えていてもよい。
In addition to the
図1及び図2では、精錬装置1が3本の電極13を備える三相交流式であるように図示しているが、精錬装置1は、直流式であってもよい。
In Figures 1 and 2, the refining device 1 is illustrated as being of a three-phase AC type having three
以下、実施例によって本発明をより具体的に説明する。本発明はこれらの実施例に限定されない。 The present invention will be described in more detail below with reference to examples. The present invention is not limited to these examples.
100トン規模のアーク加熱を付与した取鍋型の精錬装置を用いて、吸窒抑制試験を実施した。具体的には、N含有量が0.0020~0.0030質量%の溶鋼を原料として、精錬後のS含有量が0.002~0.003質量%、Sol.Al含有量が0.05~0.06質量%となる条件でLF精錬を行い、精錬前後での窒素含有量の差を吸窒量(質量ppm)として求めた。 A 100-ton scale ladle-type refining equipment with arc heating was used to carry out a nitrogen absorption suppression test. Specifically, LF refining was carried out using molten steel with an N content of 0.0020-0.0030 mass% as the raw material under conditions such that the S content after refining was 0.002-0.003 mass% and the Sol. Al content was 0.05-0.06 mass%, and the difference in nitrogen content before and after refining was calculated as the amount of nitrogen absorption (ppm by mass).
副原料にて10kg/tのスラグを製造した後、合金成分の調整を行った。取鍋は、炉内径2720mmで、ポーラスプラグを取鍋の中心から640mmの距離の位置に設置した。このポーラスプラグから、Arガスを100NL/minで供給し、溶鋼とスラグとを攪拌した。交流電極からのアーク加熱により、溶鋼を1530℃から1590℃になるまで加熱した。処理時間は40分間とした。 After producing 10 kg/t of slag from the auxiliary materials, the alloy components were adjusted. The ladle had an inner diameter of 2720 mm, and the porous plug was placed at a distance of 640 mm from the center of the ladle. Ar gas was supplied from this porous plug at 100 NL/min to stir the molten steel and slag. The molten steel was heated from 1530°C to 1590°C by arc heating from the AC electrodes. The treatment time was 40 minutes.
パージガス導入口は、取鍋の中心から見て、平面視においてポーラスプラグと同一方向(図2においてθ=0°)の位置に、取鍋の中心からの距離を変えて設置した。このパージガス導入口から、0~750NL/minのアルゴンガスを鉛直下向きに供給した。 The purge gas inlets were installed at different distances from the center of the ladle, in the same direction as the porous plug when viewed from the center of the ladle (θ = 0° in Figure 2) in a plan view. Argon gas was supplied vertically downward from these purge gas inlets at rates of 0 to 750 NL/min.
この試験では、外気の平均流速vairは0.3m/s、Q0は160NL/minであった。 In this test, the average flow velocity of the outside air v air was 0.3 m/s and Q 0 was 160 NL/min.
それぞれの条件で10回の試験を実施し、平均値で吸窒量を評価した。結果を表1に示す。Arパージなしの条件(比較例1)と比較して、吸窒量が10%以上低減した場合について、吸窒抑制効果があったと評価した。 Ten tests were performed under each condition, and the amount of nitrogen absorption was evaluated as the average value. The results are shown in Table 1. When the amount of nitrogen absorption was reduced by 10% or more compared to the condition without Ar purging (Comparative Example 1), it was evaluated that there was an effect of suppressing nitrogen absorption.
Arパージ位置と吸窒量との関係、及びAr流量と吸窒量との関係をそれぞれ図3及び図4に示す。 The relationship between the Ar purge position and the amount of nitrogen absorbed, and the relationship between the Ar flow rate and the amount of nitrogen absorbed are shown in Figures 3 and 4, respectively.
実施例1~3では、平面視において、ポーラスプラグと、取鍋の中心から見てポーラスプラグよりも奥側にある取鍋の炉壁との間にパージガス導入口を配置した。その結果、比較例1~3に対して吸窒量の低減が認められた。これは、パージガスによって外気を遮断したことによる効果であると考えられる。 In Examples 1 to 3, a purge gas inlet was placed between the porous plug and the furnace wall of the ladle, which is located behind the porous plug when viewed from the center of the ladle in a plan view. As a result, a reduction in the amount of nitrogen absorption was observed compared to Comparative Examples 1 to 3. This is thought to be due to the effect of blocking the outside air with the purge gas.
比較例2及び3では、平面視においてポーラスプラグと、取鍋の中心との間にパージガス導入口を配置した。その結果、Arパージなしの条件(比較例1)に対して吸窒量の低減は認めらなかった。 In Comparative Examples 2 and 3, a purge gas inlet was placed between the porous plug and the center of the ladle in a plan view. As a result, no reduction in the amount of nitrogen absorption was observed compared to the condition without Ar purging (Comparative Example 1).
実施例3~7では、Ar流量を変更して試験を実施した。その結果、実施例3で最も吸窒量が低減した。Arが外気を遮断する一方、外気を巻き込んだArパージ噴流によってプルームアイが汚染されるため、最適なAr流量範囲があるものと考えられる。 In Examples 3 to 7, tests were conducted with different Ar flow rates. As a result, Example 3 showed the greatest reduction in the amount of suctioned nitrogen. While Ar blocks outside air, the plume eye is contaminated by the Ar purge jet that draws in outside air, so it is believed that there is an optimal range for the Ar flow rate.
以上、本発明の実施の形態を説明した。上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。 The above describes an embodiment of the present invention. The above-mentioned embodiment is merely an example for carrying out the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and it is possible to carry out the above-mentioned embodiment by appropriately modifying it within the scope of the gist of the present invention.
1 精錬装置
11 取鍋
11a 炉壁
12 蓋
12a パージガス導入口
13 電極
14 ポーラスプラグ(底吹ガス導入部材)
21 溶鋼
21a プルームアイ
22 スラグ
Reference Signs List 1
21
Claims (3)
前記溶鋼及び前記スラグを収容する取鍋と、
前記取鍋の開口を覆うように配置される蓋と、
前記取鍋の底部に設けられ、前記溶鋼にガスを底吹きするための底吹ガス導入部材と、を備え、
前記蓋は、前記スラグにガスを吹き付けるためのパージガス導入口を有し、
前記底吹ガス導入部材は、平面視において前記取鍋の中心とは異なる位置に配置され、
前記パージガス導入口は、平面視において、前記底吹ガス導入部材と、前記取鍋の中心から見て前記底吹ガス導入部材よりも奥側にある前記取鍋の炉壁との間に配置され、
平面視において、前記取鍋の中心と前記底吹ガス導入部材の中心を結ぶ直線と、前記取鍋の中心と前記パージガス導入口の中心とを結ぶ直線とがなす角が、20°以下である、精錬装置。 A refining apparatus for LF refining in which molten steel and slag are heated by electrodes,
a ladle for containing the molten steel and the slag;
A lid disposed to cover the opening of the ladle;
a bottom blowing gas introducing member provided at a bottom of the ladle for bottom blowing gas into the molten steel,
The lid has a purge gas inlet for blowing gas onto the slag;
the bottom blowing gas introducing member is disposed at a position different from the center of the ladle in a plan view,
The purge gas inlet is disposed between the bottom blowing gas introducing member and a furnace wall of the ladle located on the rear side of the bottom blowing gas introducing member when viewed from a plane ,
A refining apparatus, wherein, in a plan view, an angle formed between a line connecting the center of the ladle and the center of the bottom blowing gas introduction member and a line connecting the center of the ladle and the center of the purge gas introduction port is 20° or less .
前記パージガス導入口から前記スラグに不活性ガスを供給する、低窒素鋼の製造方法。 A method for producing low nitrogen steel using the refining apparatus according to claim 1,
A method for producing low nitrogen steel, comprising: supplying an inert gas to the slag through the purge gas inlet.
前記不活性ガスの流量QArが、下記の式(1)を満たす、低窒素鋼の製造方法。
The method for producing low nitrogen steel, wherein the flow rate Q Ar of the inert gas satisfies the following formula (1):
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