JP2002363634A - 真空脱ガス処理における真空度異常検知判定方法および厚板の内部品質改善方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 真空脱ガス処理時の正確な真空槽内真空度の
制御と、厚板内部品質の改善方法を提案する。 【解決手段】 内部を真空に維持された真空槽内に、溶
融金属を吸い上げて真空雰囲気と接触させて真空脱ガス
処理を施すに当り、該真空槽内を予め設定した圧力に維
持するための排気系圧力を連続して測定し、その測定値
と設定値とを比較することにより、リークの発生または
排気系詰まりを正確に判定し、内部品質の良好な厚板の
製造に資する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶融金属の真空脱ガス
処理において、真空槽内の真空度を制御する際に、真空
槽の真空度異常を検知し、その原因を判定する方法と、
この方法を利用した厚板の内部品質改善方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】溶融金属の清浄化や成分調整等を目的と
して、真空脱ガス処理が行われている。例えば、溶鋼を
真空脱ガス処理するには、ＲＨ式真空脱ガス法やＤＨ式
真空脱ガス法のいずれかが適用されることが多い。この
真空脱ガス処理は、図１に示すＲＨ式の場合、溶鋼１を
収容した容器２の上方に配置される真空槽３の内部に、
その下部に設けた２本の浸漬管３ａ及び３ｂを介して、
溶鋼１を循環導入して該真空槽３内の真空雰囲気と接触
させて、ガスや不純物元素を除去するものである。さら
に、真空槽３には、排気ダクト４から連続する排気系５
が接続され、真空槽３内を所定の真空度に維持するため
の排気が行われる。

【０００３】また、図１において、符号６は酸素ガス吹
込ランス、符号７は合金鉄シューター、符号８は圧力
計、符号９は付着地金である。なお、ＤＨ式真空脱ガス
法では、１本の浸漬管によって溶鋼を引き上げるが、真
空雰囲気に溶鋼を晒す基本は、ＲＨ式真空脱ガス法と同
様である。

【０００４】かかる真空脱ガス処理においては、真空槽
３内を所定の真空度に維持することが必要不可欠である
ことから、該真空槽３内の真空度を監視して設定した真
空度から逸脱しないように制御することが肝要である。
そこで、真空槽３内の雰囲気の一部を、排気ダクト４に
設けた圧力計８に導いて圧力を測定し、その測定結果に
基いて、真空槽３内の真空度を管理していた。

【０００５】また、特開平８−１７０１１６号公報に
は、真空槽に接続する、真空発生装置系と、これに続く
ダストセパレーター系及び合金添加系のそれぞれの系に
真空度計を設置し、各真空度計による測定値を、真空脱
ガス処理の操業パターンに応じて各々設定された真空度
と比較して、その比較結果によって、真空度異常をまね
く原因となったリーク箇所を特定することが開示されて
いる。

【０００６】しかしながら、いずれの場合も、真空槽３
の排気ダクト４以降の排気系や、合金添加系（合金鉄シ
ューター）など、真空槽３の外側において真空度の測定
を行うことから、溶鋼と直接接触する真空槽内の真空度
の変動を正確に検知するのが難しいという問題があっ
た。

【０００７】すなわち、真空槽の外側の排気系などにお
いて測定した真空度の値は、その系内でのリークに起因
した圧力変動の検知に有効であるが、例えば図１に示し
た排気系において、真空槽３との接続箇所である排気ダ
クト４の入側（真空槽側）に、真空槽３内の溶鋼が飛翔
してそのまま凝固して付着物９となったような場合に
は、真空槽３内の真空度の正確な検知が不能になる。な
ぜなら、この付着物９が真空槽３から排気系へ導かれる
排気の通過を阻害する結果、排気系における真空度があ
まり変動しないのに対して、真空槽内の真空度は急激に
低下することになるからである。従って、排気系におけ
る真空度と実際の真空槽内の真空度との間に差が生じる
結果、真空槽内の真空度制御を正確に行うことができな
くなるのである。

【０００８】また、上述した従来技術では、各系毎に真
空度計を設けることから、そのメンテナンス負荷が大き
いことも問題である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、真
空槽内の真空度を制御するに当り、該真空槽と排気系と
の間に代表される継ぎ目からのリークに起因した真空槽
内真空度の変動は勿論、排気ダクトの入側の付着物によ
る排気能力の低下に起因した真空槽内真空度の変動を正
確に検知し、該真空度の変動がいずれに起因するかをも
判定し得る方法について提案することを目的とする。

【００１０】また、本発明の別の目的は、前記の方法に
よって得られる真空槽内真空度の検知結果を製品、特に
厚板における偏析の抑制に利用する方法を提案すること
にある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされたものであって、その要旨は以下の
とおりである。すなわち、内部を真空に維持された真空
槽内に、溶融金属を吸い上げて真空雰囲気と接触させて
真空脱ガス処理を行うに当り、該真空槽内を予め設定し
た設定圧力に維持するための排気を行う、その排気系に
おける圧力を連続して測定し、該測定圧力と前記設定圧
力とを比較し、測定圧力が設定圧力をこえる場合はリー
クの発生と判定し、一方測定圧力が設定圧力以下の場合
は、さらに数チャージ毎に真空槽内の圧力を直接測定
し、そして該直接測定した圧力値が前記設定圧力値をこ
えた時点にて、排気系詰まりとの判定を下すことを特徴
とする真空脱ガス処理における真空度異常検知判定方法
である。

【００１２】また、本発明は、真空脱ガス処理を経た溶
鋼を素材として厚板を製造するに当り、前記真空度異常
検知判定方法によって真空度異常が検知された時期に、
真空脱ガス処理を経た溶鋼については脱水素不良と判定
し、該溶鋼から製造した厚板において脱水素処理を施す
ことを特徴とする厚板の内部品質改善方法である。

【００１３】ここで、前記脱水素不良の判定は、真空度
異常時期に真空脱ガス処理を経た全てのチャージにわた
って下すことが、厚板の内部品質を改善するのに好適で
ある。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、本発明の真空脱ガス処理に
おける真空度異常検知判定方法について、図２を参照し
て詳しく説明する。まず、図１に示した真空脱ガス処理
と同様、真空槽３内の雰囲気の一部を、排気ダクト４に
設けた圧力計８に導く、圧力測定を定期的、例えばチャ
ージ毎に行う。そして、この圧力計８での測定値（測定
圧力）が、各操業毎に設定される真空槽内真空度（以
下、単に「設定値」という）を超える場合は、真空槽内
で真空度異常が発生したものと判断する。この場合は、
真空槽３内および排気ダクト４の圧力が共に増加した訳
であるから、排気ダクト４以降の排気系においてリーク
が発生したものと判定できる。

【００１５】一方、圧力計８での測定圧力の値が設定値
以下である場合は、真空槽３内での真空度が所定範囲に
維持されていると仮定できるが、この場合には、数チャ
ージ、好適には５〜１０チャージに１回、例えば図２に
示すプローブ挿し込み口１０からガスサンプリングプロ
ーブ（図示せず）を介して槽内に真空度計を挿入し、真
空槽４内からガスの圧力を直接測定する。そして、この
直接測定によって得た測定圧力の値（以下、単に「測定
値」という）が前記設定値をこえた場合は、圧力計８に
よる測定値が設定値以下であり、排気系でのリークは発
生していないから、真空槽と排気ダクトとの間に前記付
着物９が発生したと判断できるため、排気系詰まりとの
判定を下すことになる。

【００１６】以上のように、真空度異常を検知し、その
原因をも判定可能であるから、得られた情報に基いて、
設備点検並びに補修を、容易かつ確実に実施することが
可能である。

【００１７】ところで、真空脱ガス処理において除去す
るガスや不純物元素は様々であるが、不可避に混入する
水素についても、真空脱ガス処理によって除去してい
る。この水素は、製鋼段階で十分に低減されていない場
合は、製品、特に厚板製品において板厚中心付近での偏
析をまねいて不良品となることから、所定範囲内に抑制
する必要がある。従来は、溶鋼から採取したサンプルの
分析によって、該サンプルの水素量が許容範囲であれ
ば、そのチャージの溶鋼は全て圧延工程へと廻してい
た。

【００１８】しかしながら、一般にサンプル分析という
のは、図３に示すように、採取後の冷却条件によって大
きく変化することからわかるように、同一チャージ内で
あっても操業条件の変化によって水素量が許容範囲を外
れる場合がある。例えば、図４に示すように同一チャー
ジの溶鋼から製造した各種の厚さの厚板について、サン
プルによる水素分析値と製品における水素偏析に起因し
た不良の発生との間では、とくに強い相関があるとは限
らない。そのため、サンプルによる水素分析に基づい
て、水素偏析に起因した不良の発生を予測し防止するこ
とは困難であったのである。

【００１９】ここに、発明者らが鋭意研究したところ、
溶鋼中の水素量は、真空脱ガス処理における真空度と良
く相関しており、真空度が設定値から外れない限り水素
量が増加することはなく、換言すると、真空度が変動し
た場合に水素量が増加することが判明した。

【００２０】従って、前記した真空度異常の検知判定方
法を利用することによって、真空度の変動が把握される
ため、これに基づいて、真空度異常が生じた操業につい
ては、水素含有量が増加している前提の下で、当該チャ
ージでの溶鋼から製造した製品については、脱水素処理
を行うことによって、製品での偏析起因の不良の発生を
回避することを可能とした。

【００２１】すなわち、真空度異常検知判定方法によっ
て真空度異常が検知された時期に、真空脱ガス処理を経
た溶鋼については脱水素不良と判定し、該溶鋼から製造
した厚板において脱水素処理を施すこととした。この脱
水素処理としては、所謂、脱水素焼鈍を実施すればよ
く、炉を使用して行なうか、あるいは、製品に徐冷処理
を施す方法などが有利に採用できる。なお、真空度異常
を検知した場合は、検知された時期の真空脱ガス処理を
経た溶鋼を含め、前回の真空度異常検知判定により、異
常なしと判定された時期以降の真空脱ガス処理を経た溶
鋼から製造した製品について全て脱水素処理を行なうこ
とにして、全製品の保証を行なうものとする。

【００２２】なお、前記脱水素不良の判定は、真空度異
常時期に真空脱ガス処理を経た全てのチャージにわたっ
て下すことが、製品での偏析起因の不良の発生率を減少
するのに有効である。

【００２３】

【実施例】比較例 １５０Ｐａ以下の高真空にて行う溶鋼の真空脱ガス処理
において、図１に示したように、圧力計８における圧力
測定を行って、真空槽内真空度が設定値内と判定された
チャージの溶鋼のみから厚板（４０mm厚）を製造した。
その結果、厚板製品における１／２厚みに生じる面積性
偏析不良の発生率は０．３％であった。

【００２４】発明例 同様に、１５０Ｐａ以下の高真空にて行う溶鋼の真空脱
ガス処理において、図２に示したように、圧力計８にお
ける圧力測定に併せて、ガスサンプリングプローブ１０
を介して、真空槽４から直接採取したガスの圧力測定
を、５チャージに１回行って、真空槽内真空度が設定値
内と判定されたチャージの溶鋼のみから厚板（４０mm
厚）を、比較例と同チャージ分製造した。その結果、厚
板製品における１／２厚みに生じる面積性偏析不良の発
生は皆無であった。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、真
空度異常を検知し、その原因をも判定可能であるから、
得られた情報に基いて、設備点検並びに補修を、容易か
つ確実に実施することが可能である。また、この方法に
よって得られる真空槽内真空度の検知結果を製品におけ
る偏析の抑制に利用することによって、製品における偏
析不良の発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 真空脱ガス処理装置を示す図である。

【図２】 本発明に用いる真空脱ガス処理装置を示す図
である。

【図３】 冷却条件によるサンプル分析値の変化を示す
図である。

【図４】 サンプル分析値と偏析不良の発生との関係を
示す図である。

【符号の説明】

１ 溶鋼 ２ 容器 ３ 真空槽 ３ａ，３ｂ 浸漬管 ４ 排気ダクト ５ 排気系 ６ 酸素ガス吹積パイプ ７ 合金鉄シューター ８ 圧力計 ９ 付着物 １０ プローブ挿し込み口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野村 寛 岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 Ｆターム(参考） 4K013 BA09 CE01 CE02 CE08 FA04

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融金属を真空槽内に吸い上げて真空脱
   ガス処理を行うに当り、該真空槽内を設定圧力に維持す
   るために排気する、その排気系における圧力を測定し、
   該測定圧力と前記設定圧力とを比較し、測定圧力が設定
   圧力をこえる場合はリークの発生と判定し、一方、測定
   圧力が設定圧力以下の場合は、さらに数チャージ毎に真
   空槽内の圧力を直接測定し、そして、該直接測定の圧力
   値が前記設定圧力値をこえた時点を、排気系詰まりとの
   判定を下すことを特徴とする真空脱ガス処理における真
   空度異常検知判定方法。
2. 【請求項２】 真空脱ガス処理を経た溶鋼を素材として
   厚板を製造するに当り、請求項１に記載の方法によって
   真空度異常が検知された時期に、真空脱ガス処理を経た
   溶鋼については脱水素不良と判定し、該溶鋼から製造し
   た厚板において脱水素処理を施すことを特徴とする厚板
   の内部品質改善方法。
3. 【請求項３】 脱水素不良の判定は、真空度異常時期に
   真空脱ガス処理を経た全てのチャージにわたって下すこ
   とを特徴とする請求項２に記載の厚板の内部品質改善方
   法。