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JP2005264264A - Method and apparatus for vacuum refining of molten steel - Google Patents

Method and apparatus for vacuum refining of molten steel Download PDF

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JP2005264264A
JP2005264264A JP2004080776A JP2004080776A JP2005264264A JP 2005264264 A JP2005264264 A JP 2005264264A JP 2004080776 A JP2004080776 A JP 2004080776A JP 2004080776 A JP2004080776 A JP 2004080776A JP 2005264264 A JP2005264264 A JP 2005264264A
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molten steel
vacuum
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vacuum chamber
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JP2004080776A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshihiko Higuchi
善彦 樋口
Kiyoto Fujiwara
清人 藤原
Koichi Torii
孝一 鳥井
Akira Kato
亮 加藤
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To apply a vacuum-refining to molten steel with the industrial scale while improving the service life of a refractory by preventing the damage to the refractory at the bottom of a vacuum vessel with the blowing of oxidizing gas from a top-blown lance without sacrificing the refining performance of vacuum-degassing etc., and restraining the sucking-up of slag and further, thermal-spalling crack caused by a large opening hole part in an immersion cylinder. <P>SOLUTION: One pair of immersion cylinders 13 arranged so as to communicate with the lower part of the vacuum vessel 12, is dipped into the molten steel 16 held in a ladle 15 set at the lower part of the immersion cylinder 13 and the vacuum-refining of the molten steel 16 is applied by blowing-stirring gas G into the molten steel 16 in the inner part of the immersion cylinder 13 to generate the circulation flow ascending/descending the inner part of the immersion cylinder 13. The immersion cylinder 13, in which at least the inner surface of the lower end opening hole part in the immersion cylinder 13 is formed as non-circular horizontal sectional shape almost along the outer-edge shape in an area where the circulation flow 20 exists is used to apply the vacuum-refining of the molten steel 16. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、溶鋼の真空精錬方法及び真空精錬装置に関し、例えば、真空雰囲気と接する溶鋼の表面に酸化性ガスを吹き付けながら行う溶鋼の真空精錬方法及び真空精錬装置に関する。   The present invention relates to a molten steel vacuum refining method and a vacuum refining apparatus, for example, a molten steel vacuum refining method and a vacuum refining apparatus performed while blowing an oxidizing gas onto the surface of the molten steel in contact with a vacuum atmosphere.

溶鋼の真空精錬方法として、例えばVOD法のように取鍋に収容された溶鋼の全体を真空雰囲気下に置いて脱ガス等を行う方法や、RH脱ガス法やDH脱ガス法等のように真空槽の下部に設けた浸漬管を取鍋に収容された溶鋼に浸漬し、真空槽の内部を真空雰囲気として真空精錬を行う方法等が知られている。   As a vacuum refining method for molten steel, for example, a method of degassing the whole molten steel accommodated in a ladle under a vacuum atmosphere, such as the VOD method, a RH degassing method, a DH degassing method, etc. A method is known in which a dip tube provided in the lower part of a vacuum chamber is immersed in molten steel accommodated in a ladle and vacuum refining is performed with the inside of the vacuum chamber as a vacuum atmosphere.

ここで、VOD法では、フリーボードを大きく確保できないために溶鋼横溢を生じる危険があることから溶鋼の撹拌力を増加させることが難しく、真空精錬能力に限界がある。また、DH脱ガス法では1本の浸漬管を溶鋼に浸漬した状態で取鍋又は浸漬管を下部に装着された真空槽のいずれかを機械的に高速で繰り返し昇降させる必要があるため、設備費が著しく嵩む。   Here, in the VOD method, it is difficult to increase the stirring power of the molten steel because there is a danger of overflowing the molten steel because a large free board cannot be secured, and the vacuum refining capacity is limited. In addition, in the DH degassing method, it is necessary to mechanically repeatedly move up and down either a ladle or a vacuum tank with a dip tube attached to the lower part with one dip tube immersed in molten steel. Expenses increase significantly.

これに対し、図10にその原理を模式的に示すRH脱ガス法では、同図に示すように、2本の浸漬管である上昇管1及び下降管2を下部に有する真空槽3を取鍋4に収容された溶鋼5に浸漬し、上昇管1から環流用ガスGを吹き込むことによって、溶鋼5を上昇管1を介して真空槽3の内部へ供給した後に下降管2から取鍋4へ戻すことにより、取鍋4及び真空槽3間で溶鋼の循環流を形成する。このように、このRH脱ガス法では、環流用ガスGの吹き込みにより溶鋼5の循環流を形成でき、上述したDH脱ガス法のように取鍋4又は真空槽3を機械的に高速で繰り返し昇降させる必要がないため、設備費の上昇を抑制でき、現在は広く利用されている。   On the other hand, in the RH degassing method schematically showing the principle in FIG. 10, as shown in the figure, a vacuum chamber 3 having two ascending pipes 1 and 2 as dip pipes is provided at the bottom. After the molten steel 5 is supplied to the inside of the vacuum chamber 3 through the rising pipe 1 by being dipped in the molten steel 5 accommodated in the pot 4 and blowing the circulating gas G from the rising pipe 1, the ladle 4 is supplied from the down pipe 2. By returning to, a circulating flow of molten steel is formed between the ladle 4 and the vacuum chamber 3. Thus, in this RH degassing method, a circulating flow of the molten steel 5 can be formed by blowing the circulating gas G, and the ladle 4 or the vacuum chamber 3 is mechanically repeated at high speed as in the DH degassing method described above. Since there is no need to raise or lower, the increase in equipment costs can be suppressed, and it is now widely used.

図11は、このRH脱ガス法において、さらに、真空槽3の内部に存在する溶鋼5の表面に酸化性ガスを吹き付ける状況を模式的に示す説明図である。同図に示すように、RH脱ガス法では、真空槽3における真空脱炭反応(C+O=CO)の酸素源として、又は溶鋼5中のAlと酸素との反応熱により溶鋼5を加熱する場合の酸素源として、真空槽3の内部の溶鋼5の表面に真空槽3の内部に配置された上吹きランス6から酸素ガスO2 を代表とする酸化性ガスを吹き付けることも広く行われている。 FIG. 11 is an explanatory view schematically showing a situation in which an oxidizing gas is further blown onto the surface of the molten steel 5 existing inside the vacuum chamber 3 in the RH degassing method. As shown in the figure, in the RH degassing method, the molten steel 5 is heated as an oxygen source for the vacuum decarburization reaction (C + O = CO) in the vacuum chamber 3 or by the reaction heat between Al and oxygen in the molten steel 5. As an oxygen source, an oxidizing gas typified by an oxygen gas O 2 is also widely sprayed from an upper blowing lance 6 disposed inside the vacuum chamber 3 on the surface of the molten steel 5 inside the vacuum chamber 3. .

一般的に、RH脱ガス法やDH脱ガス法等の真空脱ガス法を行う際に、真空環境下での脱ガス反応速度を確保するためには反応界面積を増大する必要があり、反応界面積を増大するためには真空槽3の内部における浴表面積を充分確保する必要がある。ここで、浴表面積を充分確保するために最も有利なのは、浴面の水平断面形状を円形とすることである。また、真空槽3の下部に設ける浸漬管の形状は真空槽3と同径の円形とすることが、設備構造的な観点から最も有利である。そこで、真空脱ガス法を行う真空脱ガス装置では、水平断面形状が円形である浴面を有する円形の真空槽の下部に、この真空槽と同径の円形の浸漬管を装着している。   Generally, when performing vacuum degassing such as RH degassing or DH degassing, it is necessary to increase the reaction interface area in order to ensure the degassing reaction rate in a vacuum environment. In order to increase the interface area, it is necessary to secure a sufficient bath surface area inside the vacuum chamber 3. Here, in order to ensure a sufficient bath surface area, it is most advantageous to make the horizontal cross-sectional shape of the bath surface circular. Further, it is most advantageous from the viewpoint of the equipment structure that the shape of the dip tube provided in the lower part of the vacuum chamber 3 is a circle having the same diameter as the vacuum chamber 3. Therefore, in a vacuum degassing apparatus that performs a vacuum degassing method, a circular dip tube having the same diameter as that of the vacuum chamber is attached to a lower portion of a circular vacuum chamber having a bath surface having a circular horizontal cross-sectional shape.

一方、このような従来から広く知られているDH脱ガス法やRH脱ガス法の脱ガス能力を高めて真空精錬を行うための発明がこれまでにも多数提案されている。
例えば、特許文献1には、取鍋に収容された溶鋼に大きな内径を有するシュノーケルを浸漬し、このシュノーケルの内部を減圧排気して溶鋼を内部に吸い上げながら、このシュノーケルの内部の下端部の内周面の全域からアルゴンガスを吹き込むことにより脱ガスを行う発明が開示されている。この発明では、溶鋼は、シュノーケルの内周壁面に添って上昇するアルゴンガスバブリングによってシュノーケルの内周壁面に沿う上昇流を形成し、この上昇量に見合う下降量でシュノーケルの中央部で下降流を形成するため、シュノーケルの内部に溶鋼の循環流が形成され、真空脱ガスが行われる。
On the other hand, many inventions have been proposed so far for performing vacuum refining by enhancing the degassing ability of the DH degassing method and the RH degassing method which are widely known.
For example, in Patent Document 1, a snorkel having a large inner diameter is immersed in molten steel accommodated in a ladle, and the inside of the snorkel is evacuated to suck up the molten steel. An invention is disclosed in which degassing is performed by blowing argon gas from the entire circumferential surface. In this invention, the molten steel forms an upward flow along the inner peripheral wall surface of the snorkel by the argon gas bubbling that rises along the inner peripheral wall surface of the snorkel, and the downward flow at the central portion of the snorkel corresponds to the increased amount. In order to form, a circulating stream of molten steel is formed inside the snorkel, and vacuum degassing is performed.

また、特許文献2には、減圧槽の主体部を形成する下向きに開口した筒体の内部の減圧時、吸い上げる溶融金属の量をできるだけ多くしておき、筒体の内部に吸い上げられた溶融金属に対して、羽口側の溶融金属には上昇流を与えるとともに対面側の溶融金属には下降流を与え、処理する溶融金属の全体を撹拌混合させるように偏って設置させた1以上の羽口から、撹拌兼精錬用ガスを溶融金属に吹き込むことにより、溶融金属を減圧精錬する発明が開示されている。   Further, in Patent Document 2, the amount of molten metal to be sucked up is reduced as much as possible at the time of depressurization inside the downwardly opened cylinder forming the main part of the decompression tank, and the molten metal sucked up inside the cylinder On the other hand, the molten metal on the tuyere side is given an upward flow and the molten metal on the facing side is given a downward flow, so that one or more wings are installed so as to be stirred and mixed with the whole molten metal to be treated An invention for refining molten metal under reduced pressure by blowing a gas for stirring and refining into the molten metal from the mouth is disclosed.

また、特許文献3には、上部に減圧排気口を設けた円筒容器の下部を溶鋼に浸漬し、円筒容器の内部を減圧することにより溶鋼を円筒容器の内部に吸上げながら、円筒容器の下端付近の内面側から溶鋼へ不活性ガスを吹込み、円筒容器の内部で溶鋼を上昇及び下降させる循環流を形成することにより真空脱ガスを行う発明が開示されている。   Further, in Patent Document 3, the lower end of the cylindrical container is formed by immersing the lower part of the cylindrical container provided with a vacuum exhaust port in the upper part into the molten steel and sucking the molten steel into the cylindrical container by reducing the pressure inside the cylindrical container. An invention in which an inert gas is blown into the molten steel from the inner surface side in the vicinity and vacuum degassing is performed by forming a circulating flow that raises and lowers the molten steel inside the cylindrical container is disclosed.

一方、真空槽を用いて真空雰囲気にある溶鋼の表面に酸化性ガスを吹き付ける発明として、以下に説明する発明も知られている。
特許文献4には、特許文献4に記載された発明を模式的に示す図12に示すように、円形の水平断面形状を有する真空槽7の内部の浴深さ及びRH溶鋼環流速度を規定して真空槽7の内部の溶鋼8の表面に取鍋9の炉底に設けられた羽口10から酸素ガスを吹き付けて真空脱炭を行う発明が開示されている。この発明によれば、真空槽7の内部の浴深さを0.4m以上と大きく設定することにより、吹き付けた酸素ガスが真空槽7の槽底を構成する耐火物を損傷することを防止できるとしている。
On the other hand, the invention described below is also known as an invention in which an oxidizing gas is sprayed onto the surface of molten steel in a vacuum atmosphere using a vacuum chamber.
In Patent Document 4, as shown in FIG. 12 schematically showing the invention described in Patent Document 4, the bath depth and the RH molten steel reflux velocity inside the vacuum chamber 7 having a circular horizontal cross-sectional shape are defined. An invention is disclosed in which vacuum decarburization is performed by blowing oxygen gas from a tuyere 10 provided at the bottom of a ladle 9 to the surface of molten steel 8 inside the vacuum chamber 7. According to the present invention, by setting the bath depth inside the vacuum chamber 7 as large as 0.4 m or more, it is possible to prevent the sprayed oxygen gas from damaging the refractory constituting the bottom of the vacuum chamber 7. It is said.

さらに、特許文献5には、特許文献5に記載された発明を模式的に示す図13に示すように、取鍋9の内径の0.4〜0.8倍の内径を有する1本の浸漬管7を取鍋9に収容された溶鋼8に浸漬し、取鍋9の内部の溶鋼8に、下部(底を含む)から攪拌ガスを吹き込むとともに上吹きランス6から酸化性ガスを吹き付ける発明が開示されている。   Furthermore, in Patent Document 5, as shown in FIG. 13 schematically showing the invention described in Patent Document 5, one immersion having an inner diameter 0.4 to 0.8 times the inner diameter of the ladle 9 An invention in which the tube 7 is dipped in the molten steel 8 accommodated in the ladle 9 and the stirring gas is blown into the molten steel 8 inside the ladle 9 from the lower part (including the bottom) and the oxidizing gas is blown from the upper blowing lance 6. It is disclosed.

特開平3−6317号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-6317 特開昭52−52109号公報JP 52-52109 A 特開平5−271748号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-271748 特開昭52−89513号公報JP-A-52-89513 特開昭61−37912公報JP-A-61-37912

しかしながら、上述した特許文献1〜3により開示された発明には、以下に列記する共通の課題がある。
第1の課題として、特許文献1〜3により開示された発明では、脱ガス処理に際して取鍋に収容された溶鋼の上部に存在するスラグを大量に浸漬管から吸い上げてしまい、吸い上げられたスラグによって浸漬管を構成する耐火物が早期に損傷する。
However, the inventions disclosed in Patent Documents 1 to 3 described above have the common problems listed below.
As a first problem, in the inventions disclosed in Patent Documents 1 to 3, a large amount of slag existing in the upper part of the molten steel accommodated in the ladle at the time of degassing is sucked up from the dip tube, and the sucked slag The refractory constituting the dip tube is damaged early.

すなわち、特許文献1〜3により開示された発明は、いずれも、円形の真空槽の下部に同径の円形の浸漬管を装着するため、浸漬管の下端部の水平断面積は必然的に真空槽と同程度に大きくなり、取鍋に収容された溶鋼の上部に存在するスラグを大量かつ不可避的に浸漬管の内部に吸い込んでしまう。このようにして、真空槽の内部に大量のスラグを吸い込んでしまうと、吸い込まれたスラグが浸漬管や真空槽の内壁の耐火物と接触して耐火物と反応することにより低融点化した化合物を形成するため、耐火物を溶損させたり、耐火物の表面に浸潤して耐火物の表層の特性を変化させ、耐火物の損耗速度を速めてしまう。したがって、耐火物の寿命が低下し、耐火物の補修コストが嵩むとともに、耐火物の補修サイクルが短縮するために真空脱ガス装置の実稼動時間率が低下して生産性が低下する。   That is, in the inventions disclosed in Patent Documents 1 to 3, since the circular dip tube having the same diameter is attached to the lower part of the circular vacuum tank, the horizontal sectional area of the lower end portion of the dip tube is inevitably vacuum. It becomes as large as the tank, and a large amount of slag existing in the upper part of the molten steel contained in the ladle is unavoidably sucked into the dip tube. In this way, if a large amount of slag is sucked into the inside of the vacuum tank, the sucked slag comes into contact with the refractory on the inner wall of the dip tube or the vacuum tank and reacts with the refractory to lower the melting point. Therefore, the refractory is melted or infiltrated into the surface of the refractory to change the characteristics of the surface of the refractory, thereby increasing the wear rate of the refractory. Therefore, the life of the refractory is reduced, the repair cost of the refractory is increased, and the repair cycle of the refractory is shortened, so that the actual operation time rate of the vacuum degassing device is lowered and the productivity is lowered.

第2の課題として、浸漬管の下端部の開口部が大きいため、脱ガス処理を終了した後の浸漬管の内壁を構成する耐火物の温度は急激に低下し易い。したがって、次ヒートでの吸い上げの際に高温の溶鋼に接触すると、耐火物に加えられる熱履歴(温度差)が大きくなって温度変化や温度勾配が大きく発生する。このため、温度変化に伴なう耐火物の膨張及び収縮が大きくなることに起因して、耐火物に亀裂が発生し、亀裂の進展によりスポール割れや剥離を引き起こし易くなるため、耐火物の寿命が低下する。したがって、耐火物の補修コストが嵩むとともに耐火物の補修サイクルが短縮するため、真空脱ガス装置の実稼動時間率が低下して生産性が低下する。   As a second problem, since the opening at the lower end of the dip tube is large, the temperature of the refractory constituting the inner wall of the dip tube after the degassing process is apt to drop rapidly. Therefore, when it contacts with high-temperature molten steel at the time of siphoning in the next heat, the thermal history (temperature difference) applied to the refractory is increased, and a temperature change and a temperature gradient are greatly generated. For this reason, since the expansion and contraction of the refractory accompanying the temperature change increase, cracks occur in the refractory, and it is easy to cause spall cracking and peeling due to the progress of the crack. Decreases. Accordingly, since the repair cost of the refractory increases and the repair cycle of the refractory is shortened, the actual operation time rate of the vacuum degassing apparatus is lowered and the productivity is lowered.

このように、特許文献1〜3により開示された発明によっては、耐火物の寿命が低下し、耐火物の補修コストが嵩むとともに、耐火物の補修サイクルが短縮するために真空脱ガス装置の実稼動時間率が低下して生産性も低下する。   As described above, depending on the invention disclosed in Patent Documents 1 to 3, the life of the refractory is reduced, the repair cost of the refractory is increased, and the repair cycle of the refractory is shortened. The operating time rate decreases and productivity also decreases.

一方、真空槽7の内部に収容された溶鋼8の表面に酸化性ガスを吹き付ける特許文献4又は特許文献5により開示された発明には、以下に説明する課題がある。
特許文献4により開示された発明では、特許文献4には真空槽7の浴深はいくらでも大きく取れるとも解される記載があるが、実際には真空槽7の槽底の煉瓦厚みや溶鋼8に浸漬される部分のフランジ厚み等を勘案すると、真空槽7の内部に収容された溶鋼8に酸素を吹き付ける場合の浴深さを0.4m以上確保すること自体、一般的には容易ではなく、特許文献4において望ましいとされる0.5mを確保することは設備コスト等を勘案すると現実には実現できない。このように、特許文献4により開示された発明は実際に行うことが難しいため、酸素を強く吹き付けた場合に発生する、真空槽7の槽底を構成する耐火物の損傷を解決することは事実上不可能である。
On the other hand, the invention disclosed in Patent Document 4 or Patent Document 5 in which an oxidizing gas is blown onto the surface of the molten steel 8 accommodated in the vacuum chamber 7 has the problems described below.
In the invention disclosed in Patent Document 4, although Patent Document 4 has a description that it can be understood that the bath depth of the vacuum chamber 7 can be increased as much as possible, in practice, the brick thickness at the bottom of the vacuum chamber 7 or the molten steel 8 Taking into account the flange thickness and the like of the part to be immersed, it is generally not easy to secure a bath depth of 0.4 m or more in the case of blowing oxygen to the molten steel 8 accommodated in the vacuum chamber 7, Securing 0.5 m, which is desirable in Patent Document 4, cannot be realized in reality in consideration of equipment costs and the like. Thus, since it is difficult to actually carry out the invention disclosed in Patent Document 4, it is a fact that the damage to the refractory constituting the bottom of the vacuum chamber 7 that occurs when oxygen is strongly blown is solved. It is impossible.

さらに、特許文献5により開示された発明では、真空槽7に槽底が存在しないために酸素を強く吹き付けても真空槽7の槽底を構成する耐火物の損傷は生じない。しかし、浸漬管7の径を取鍋9の径の0.4倍以上と大きく確保するため、取鍋9に収容された溶鋼8の上部に存在するスラグを大量に浸漬管7の内部へ吸い上げてしまうこととなり、上述したように吸い上げられたスラグによって浸漬管7を構成する耐火物が損傷し、やはり、耐火物の寿命が低下する。   Further, in the invention disclosed in Patent Document 5, since the tank bottom does not exist in the vacuum chamber 7, even if oxygen is strongly blown, the refractory constituting the tank bottom of the vacuum chamber 7 is not damaged. However, in order to ensure that the diameter of the dip tube 7 is as large as 0.4 times the diameter of the ladle 9, a large amount of slag present at the top of the molten steel 8 accommodated in the ladle 9 is sucked into the dip tube 7. Thus, the refractory constituting the dip tube 7 is damaged by the slag sucked up as described above, and the life of the refractory is also reduced.

このように、特許文献1〜5により開示されたいずれの発明によっても、真空脱ガス等の精錬能を犠牲にすることなく、上吹きランスから酸化性ガスを吹き付けることによる真空槽の槽底の耐火物の損傷を防止し、スラグの吸い上げを抑制し、さらには浸漬管の開口部が大きいことに起因する熱スポール割れを抑制することによって、耐火物の寿命を向上しながら、工業的規模で溶鋼を真空精錬することは不可能であった。   As described above, according to any of the inventions disclosed in Patent Documents 1 to 5, the bottom of the vacuum tank by blowing the oxidizing gas from the top blowing lance without sacrificing the refining ability such as vacuum degassing. On the industrial scale while improving the life of the refractory by preventing damage to the refractory, suppressing slag uptake, and further suppressing thermal spall cracking due to the large dip tube opening. It was impossible to vacuum refine the molten steel.

本発明の目的は、真空脱ガス等の精錬能を犠牲にすることなく、上吹きランスから酸化性ガスを吹き付けることによる真空槽の槽底の耐火物の損傷を防止し、スラグの吸い上げを抑制し、さらには浸漬管の開口部が大きいことに起因する熱スポール割れを抑制することによって、耐火物の寿命を向上しながら、工業的規模で溶鋼を真空精錬することができる溶鋼の真空精錬方法及び装置を提供することである。   The purpose of the present invention is to prevent damage to the refractory at the bottom of the vacuum chamber by blowing oxidizing gas from the top blowing lance without sacrificing refining capability such as vacuum degassing, and suppress slag suction Furthermore, by suppressing the heat spall cracking caused by the large opening of the dip tube, the molten steel vacuum refining method can improve the life of the refractory while vacuum refining the molten steel on an industrial scale. And providing an apparatus.

はじめに、本発明者らは、水平断面形状が円形の真空槽の下部に、水平断面形状が円形であって同径の浸漬管を装着して溶鋼の脱ガス処理を行うと、真空槽の内部に大量のスラグが吸い込まれることに起因して耐火物の寿命が低下することを防止するために、まず、浸漬管を取鍋に収容された溶鋼に浸漬する前に、取鍋の底部に設けた羽口から攪拌ガスを溶鋼に吹き込むことによって攪拌ガスが形成する上昇流によって羽口の直上部に位置する浴面の溶鋼を盛り上がらせてスラグが介在しない溶鋼の裸面を出現させ、出現した溶鋼の裸面に浸漬管を浸漬することによりスラグの吸い込みを抑制できるのではと考えた。   First, when the present inventors perform degassing treatment of molten steel by attaching a dip tube having a circular horizontal cross-section and the same diameter to the bottom of a vacuum tank having a circular horizontal cross-section, the inside of the vacuum tank In order to prevent the life of the refractory from deteriorating due to a large amount of slag being sucked into the ladle, first install the dip tube at the bottom of the ladle before dipping into the molten steel contained in the ladle. By blowing up the stirring gas from the tuyere into the molten steel, the molten steel on the bath surface located immediately above the tuyere was raised by the upward flow formed by the stirring gas, and the bare surface of the molten steel without slag appeared and appeared. We thought that slag inhalation could be suppressed by immersing the dip tube in the bare surface of the molten steel.

しかし、通常の250トン超クラスの溶鋼を処理する場合に用いられる真空槽の内径、すなわち浸漬管の内径は約2m程度であり、取鍋の底部に設けた羽口から吹き込まれる攪拌ガスによって直径が約2mもの大きさの溶鋼の裸面を形成することは難しい。また、この方法では、溶鋼の裸面を形成するために行うガス攪拌によってスラグが溶鋼に懸濁してしまうため、仮に所望の大きさの溶鋼の裸面を形成することができたとしても、懸濁したスラグが溶鋼とともに真空槽の内部に吸い上げられるおそれが高い。   However, the inner diameter of the vacuum tank used when processing molten steel of a class exceeding 250 tons, that is, the inner diameter of the dip tube is about 2 m, and the diameter is increased by the stirring gas blown from the tuyere provided at the bottom of the ladle. However, it is difficult to form a bare surface of molten steel having a size of about 2 m. Further, in this method, since the slag is suspended in the molten steel by the gas agitation performed to form the bare surface of the molten steel, even if it is possible to form the bare surface of the molten steel of a desired size, There is a high possibility that the turbid slag is sucked into the vacuum chamber together with the molten steel.

このように、水平断面形状が円形の真空槽の下部に同径の水平断面形状が円形の浸漬管を装着して溶鋼の脱ガス処理を行うことを前提としたのでは、スラグの吸い込みを抑制することは事実上困難である。   As described above, it is assumed that a dip tube with a circular horizontal cross-sectional shape of the same diameter is attached to the lower part of a vacuum tank with a circular horizontal cross-sectional shape, and degassing of molten steel is performed. It is virtually difficult to do.

次に、本発明者らは、真空槽へのスラグの吸い込み、及び浸漬管の内壁を構成する耐火物の温度変化による剥離をいずれも抑制するには、浸漬管の下端部の内側の水平断面積を小さくすることが有効ではないかと考え、円形の真空槽の下部に同じく円形であるものの真空槽よりも小径の浸漬管を設置することを検討した。この手段は、浸漬管の下端部の耐火物の内側の水平断面積が小さくなることから、浸漬管の径を小さくすればするほど、溶鋼に浸漬された浸漬管から吸い上げられるスラグの吸い込み量を低減することができ、浸漬管の内壁を構成する耐火物の剥離を確実に抑制できる。   Next, in order to suppress both the suction of the slag into the vacuum chamber and the peeling due to the temperature change of the refractory constituting the inner wall of the dip tube, the inventors have made a horizontal cross section inside the lower end of the dip tube. Considering that it would be effective to reduce the area, we examined the installation of a dip tube having a smaller diameter than that of the vacuum chamber, although it was also circular at the bottom of the circular vacuum chamber. This means that since the horizontal cross-sectional area inside the refractory at the lower end of the dip tube becomes smaller, the smaller the dip tube diameter, the more the slag sucked up from the dip tube immersed in the molten steel. It is possible to reduce, and the refractory constituting the inner wall of the dip tube can be surely suppressed.

しかし、この手段は、水平断面形状が円形の浸漬管の内径を小さくするものであるため、浸漬管の内部を流れる上昇流及び下降流の存在領域を必然的に狭めることとなる。このため、浸漬管の内部における溶鋼の上昇流及び下降流が互いに干渉するようになり、下降流の一部は取鍋には到達せずに上昇流に直接随伴して真空槽に導かれてしまう。このため、取鍋の内部における下降流の勢いが低下し、取鍋及び真空槽間の溶鋼の循環が不充分なものとなる。このため、脱ガス速度が悪化して溶鋼の成分調整が困難となる。特に、浸漬管の径Dと取鍋の径Do との比D/Do が0.5未満になるとこの傾向が顕著になる。   However, since this means reduces the inner diameter of the dip tube having a circular horizontal cross-sectional shape, the existence region of the upflow and the downflow flowing inside the dip tube is inevitably narrowed. For this reason, the upflow and downflow of the molten steel inside the dip tube interfere with each other, and a part of the downflow does not reach the ladle and is directly accompanied by the upflow and led to the vacuum chamber. End up. For this reason, the momentum of the downward flow in the ladle is reduced, and the circulation of the molten steel between the ladle and the vacuum chamber becomes insufficient. For this reason, a degassing speed | rate deteriorates and the component adjustment of molten steel becomes difficult. In particular, when the ratio D / Do between the diameter D of the dip tube and the diameter Do of the ladle becomes less than 0.5, this tendency becomes remarkable.

このように、円形の真空槽の下部にこの真空槽よりも小径の浸漬管を設置して真空脱ガス処理を行うことは、スラグ吸い上げ抑制による耐火物の寿命確保の点では確かに優れるものの、精錬性能の劣化は否めないため、実際の操業に適用することはできない。   Thus, it is certainly superior in terms of securing the life of the refractory by suppressing slag sucking up, by performing vacuum degassing treatment by installing a dip tube having a smaller diameter than this vacuum tank at the bottom of the circular vacuum tank, Since deterioration of refining performance cannot be denied, it cannot be applied to actual operations.

そこで、本発明者らは、真空槽及び浸漬管についてのこれまでの技術常識を前提とするのではなく、この技術常識を抜本的に覆した新規な技術思想を創作する必要性を痛感し、さらに鋭意検討を重ねた。   Therefore, the present inventors are not premised on the conventional technical common sense about the vacuum chamber and the dip tube, but are keenly aware of the need to create a new technical idea that drastically overturns this technical common sense, Furthermore, earnest examination was repeated.

その結果、後述する図1に示すように、円形の水平断面形状を有する真空槽の下部に、一本の浸漬管の少なくとも下端開口部の内面がこの下端開口部において循環流が存在する領域の外縁形状に略沿った非円形の水平断面形状を有する浸漬管を真空槽に連通させて一つ配置して、浸漬管の内部を流れる上昇流及び下降流の存在領域を狭めないようにしながら溶鋼の真空精錬を行えば、精錬性能を低下させずに、上吹きランスから酸化性ガスを吹き付けることによる真空槽の槽底の耐火物の損傷を防止でき、スラグの真空槽への吸い上げを抑制でき、さらに浸漬管の開口部が大きいことに起因する熱スポール割れを抑制でき、耐火物の寿命を向上しながら工業的な規模で溶鋼を真空精錬できるという、新規かつ重要な技術思想を創作でき、本発明を完成した。   As a result, as shown in FIG. 1 to be described later, at the lower part of the vacuum tank having a circular horizontal cross-sectional shape, the inner surface of at least the lower end opening of one dip tube is a region where the circulating flow exists in the lower end opening. A dip tube having a non-circular horizontal cross-sectional shape substantially along the outer edge shape is placed in communication with the vacuum chamber, and the molten steel is kept from narrowing the existence region of the upflow and the downflow flowing inside the dip tube. If vacuum refining is performed, damage to the refractory at the bottom of the vacuum tank caused by blowing oxidizing gas from the top blowing lance can be prevented without degrading the refining performance, and slag suction can be suppressed. In addition, it is possible to create a new and important technical idea that heat spall cracking due to the large opening of the dip tube can be suppressed, and that the molten steel can be vacuum refined on an industrial scale while improving the life of the refractory, Main departure It was completed.

本発明は、水平断面形状が円形である真空槽の下部に連通して設けられる一本の浸漬管を、この一本の浸漬管の下方に配置された取鍋に収容された溶鋼に浸漬し、攪拌ガスをこの一本の浸漬管の内部の溶鋼に吹き込んでこの一本の浸漬管の内部を上昇及び下降する循環流を生じさせることにより溶鋼の真空精錬を行う際に、一本の浸漬管の少なくとも下端開口部の内面が、下端開口部において循環流が存在する領域の外縁形状に略沿った非円形の水平断面形状を有することを特徴とする溶鋼の真空精錬方法である。   According to the present invention, a single dip tube provided in communication with the lower part of a vacuum tank having a circular horizontal cross-sectional shape is immersed in molten steel accommodated in a ladle disposed below the single dip tube. When a vacuum smelting of molten steel is performed by blowing a stirring gas into the molten steel inside the single dip tube to create a circulating flow that rises and falls inside the single dip tube. The molten steel vacuum refining method is characterized in that at least an inner surface of a lower end opening of a pipe has a non-circular horizontal cross-sectional shape substantially along an outer edge shape of a region where a circulating flow exists in the lower end opening.

この本発明に係る溶鋼の真空精錬方法では、非円形の水平断面形状が、円形を一の方向へ偏平させた長円形状であることが望ましい。この場合に、長円形状が、一の方向へ向けた長径を形成する長径部と、この長径よりも短いとともに一の方向と交差する少なくとも一の方向へ向けた少なくとも一つの短径を形成する短径部とを有する形状であることが、望ましい。   In the vacuum refining method for molten steel according to the present invention, it is desirable that the non-circular horizontal cross-sectional shape is an oval shape obtained by flattening a circular shape in one direction. In this case, the oval shape forms a long diameter portion that forms a long diameter in one direction, and at least one short diameter that is shorter than the long diameter and that extends in at least one direction that intersects the one direction. A shape having a short diameter part is desirable.

また、これらの本発明に係る溶鋼の真空精錬方法では、攪拌ガスの流量が処理溶鋼1トン当たり3NL/min以上15NL/min以下であることが望ましい。
また、これらの本発明に係る溶鋼の真空精錬方法では、真空槽の内部に昇降可能に配置されるランスの下端とこの真空槽の内部に存在する溶鋼の表面との間の鉛直方向の距離Hと、浸漬管の短径の長さSとの比(H/S)が2以上8以下となるようにこのランスを昇降させながら、このランスから酸化性ガスを真空槽に収容された溶鋼に吹付けることが望ましい。
Further, in the molten steel vacuum refining method according to the present invention, it is desirable that the flow rate of the stirring gas is 3 NL / min or more and 15 NL / min or less per ton of the processed molten steel.
Further, in these methods of vacuum refining of molten steel according to the present invention, a vertical distance H between the lower end of a lance arranged to be movable up and down in the vacuum chamber and the surface of the molten steel existing in the vacuum chamber. Then, while raising and lowering this lance so that the ratio (H / S) of the short diameter of the dip tube to 2 or more and 8 or less, the oxidizing gas is transferred from this lance to the molten steel contained in the vacuum chamber. It is desirable to spray.

さらに、これらの本発明に係る溶鋼の真空精錬方法では、真空槽の内部に昇降可能に配置されるランスの下端とこの真空槽の内部に存在する溶鋼の表面との間の鉛直方向の距離Hと、真空槽の内径の長さVとの比(H/V)が3以下となるようにこのランスを昇降させながら、このランスから酸化性ガスを真空槽に収容された溶鋼に吹付けることが望ましい。   Furthermore, in these vacuum steel refining methods according to the present invention, the vertical distance H between the lower end of the lance arranged to be movable up and down in the vacuum chamber and the surface of the molten steel existing in the vacuum chamber. Then, while raising and lowering this lance so that the ratio (H / V) to the length V of the inner diameter of the vacuum chamber is 3 or less, oxidizing gas is sprayed from this lance onto the molten steel contained in the vacuum chamber. Is desirable.

別の観点からは、本発明は、上昇及び下降を繰り返す溶鋼の循環流を内部に発生する一本の浸漬管と、この一本の浸漬管の上部に連通して配置されて循環流に脱ガス処理を行う真空槽と、攪拌ガスをこの一本の浸漬管の内部の溶鋼に吹き込むことにより循環流を生じさせる攪拌ガス導入装置とを備える溶鋼の真空精錬装置であって、一本の浸漬管の少なくとも下端開口部の内面が、下端開口部において循環流が存在する領域の外縁形状に略沿った非円形の水平断面形状を有することを特徴とする溶鋼の真空精錬装置である。   From another point of view, the present invention relates to a single dip pipe that internally generates a circulating flow of molten steel that repeatedly rises and descends, and is arranged in communication with the upper part of the single dip pipe so as to be removed from the circulating flow. A molten steel vacuum smelting apparatus comprising a vacuum tank for performing gas treatment and a stirring gas introducing device for generating a circulating flow by blowing a stirring gas into the molten steel inside the single dip tube. The molten steel vacuum refining apparatus is characterized in that at least an inner surface of a lower end opening of a pipe has a non-circular horizontal cross-sectional shape substantially along an outer edge shape of a region where a circulating flow exists in the lower end opening.

この本発明に係る溶鋼の真空精錬装置では、非円形の水平断面形状が、円形を一の方向へ偏平させた長円形状であることが望ましい。この場合に、長円形状が、一の方向へ向けた長径を形成する長径部と、この長径よりも短いとともに一の方向と交差する少なくとも一の方向へ向けた少なくとも一つの短径を形成する短径部とを有する形状であることが望ましい。   In the vacuum refining apparatus for molten steel according to the present invention, it is desirable that the non-circular horizontal cross-sectional shape is an oval shape obtained by flattening a circular shape in one direction. In this case, the oval shape forms a long diameter portion that forms a long diameter in one direction, and at least one short diameter that is shorter than the long diameter and that extends in at least one direction that intersects the one direction. A shape having a short diameter portion is desirable.

また、これらの本発明に係る溶鋼の真空精錬装置では、長径の長さLと短径の長さSとの比(L/S)が1.5以上であることが望ましい。
また、これらの本発明に係る溶鋼の真空精錬装置では、水平断面において、浸漬管の下端開口部の外縁形状が、真空槽の外縁形状に包囲されることが望ましい。
Further, in the vacuum refining apparatus for molten steel according to the present invention, it is desirable that the ratio (L / S) of the length L of the major axis to the length S of the minor axis is 1.5 or more.
Further, in the molten steel vacuum refining apparatus according to the present invention, it is desirable that the outer edge shape of the lower end opening of the dip tube is surrounded by the outer edge shape of the vacuum chamber in the horizontal section.

また、これらの本発明に係る溶鋼の真空精錬装置では、攪拌ガス導入装置が長径部に設けられることが望ましい。
さらに、これらの本発明に係る溶鋼の真空精錬装置は、真空槽の内部に昇降可能に配置されて、酸化性ガスを該真空槽の内部に存在する溶鋼に吹付けるためのランスを備えることが望ましい。
Moreover, in these molten steel vacuum refining apparatuses according to the present invention, it is desirable that the stirring gas introducing apparatus is provided in the long diameter portion.
Furthermore, the vacuum refining apparatus for molten steel according to the present invention includes a lance that is disposed so as to be movable up and down inside the vacuum chamber and sprays an oxidizing gas onto the molten steel existing inside the vacuum chamber. desirable.

本発明に係る溶鋼の真空精錬方法及び装置によれば、(i)取鍋に収容された溶鋼の上部に存在するスラグを大量に浸漬管から吸い上げることを防止できるために吸い上げられたスラグによって浸漬管を構成する耐火物が早期に損傷することを防止でき、(ii)脱ガス処理を終了した後において浸漬管の内壁を構成する耐火物に発生する亀裂に起因したスポール割れや剥離を抑制でき、耐火物の寿命の低下を防止でき、さらに(iii)低廉な設備コストで確実に実施できる。   According to the method and apparatus for vacuum refining of molten steel according to the present invention, (i) immersion by slag sucked up in order to prevent a large amount of slag present at the top of the molten steel contained in the ladle from being sucked up from the dip tube It is possible to prevent the refractory constituting the pipe from being damaged early, and (ii) it is possible to suppress spall cracking and peeling due to cracks generated in the refractory constituting the inner wall of the dip pipe after the degassing treatment is completed. Further, it is possible to prevent the life of the refractory from being reduced, and (iii) it can be reliably carried out at a low equipment cost.

このように、本発明に係る溶鋼の真空精錬方法及び装置によれば、真空脱ガス等の精錬能を犠牲にすることなく、上吹きランスから酸化性ガスを吹き付けることによる真空槽の槽底の耐火物の損傷を防止し、スラグの吸い上げを抑制し、さらには浸漬管の開口部が大きいことに起因する熱スポール割れを抑制することによって、耐火物の寿命を向上しながら、工業的規模で溶鋼を真空精錬することができる。   Thus, according to the method and apparatus for vacuum refining of molten steel according to the present invention, without sacrificing refining ability such as vacuum degassing, the bottom of the vacuum tank by blowing oxidizing gas from the top blowing lance. On the industrial scale while improving the life of the refractory by preventing damage to the refractory, suppressing slag uptake, and further suppressing thermal spall cracking due to the large dip tube opening. Molten steel can be vacuum refined.

また、本発明によれば、真空槽に収容された溶鋼に酸化性ガスを導入することにより、耐火物損耗速度を悪化させずに酸化性ガスと溶鋼中の各元素との反応効率を向上することができる。   Further, according to the present invention, by introducing an oxidizing gas into the molten steel accommodated in the vacuum chamber, the reaction efficiency between the oxidizing gas and each element in the molten steel is improved without deteriorating the refractory wear rate. be able to.

以下、本発明に係る溶鋼の真空精錬方法及び装置を実施するための最良の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本実施の形態における溶鋼の真空精錬装置11の構造を、一部を透視して簡略化した状態で示す斜視図である。また、図2(a)は図1に示す真空精錬装置11の垂直断面図であり、図2(b)は図1におけるA−A断面図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the best mode for carrying out a method and apparatus for vacuum refining molten steel according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing the structure of a molten steel vacuum refining apparatus 11 according to the present embodiment in a simplified state with a partial perspective. 2A is a vertical sectional view of the vacuum refining apparatus 11 shown in FIG. 1, and FIG. 2B is a sectional view taken along line AA in FIG.

図1及び図2に示すように、本実施の形態の真空精錬装置11は、真空槽12と、浸漬管13と、攪拌ガス導入装置14と、ランス17とを備える。そこで、この真空精錬装置11の構成要素である真空槽12、浸漬管13、攪拌ガス導入装置14及びランス17を、以下に順次説明する。   As shown in FIGS. 1 and 2, the vacuum refining device 11 of the present embodiment includes a vacuum chamber 12, a dip tube 13, a stirring gas introducing device 14, and a lance 17. Therefore, the vacuum tank 12, the dip tube 13, the stirring gas introducing device 14, and the lance 17 which are components of the vacuum refining device 11 will be sequentially described below.

[真空槽12、ランス17]
本実施の形態で用いる真空槽12は、円形の水平断面形状を有する筒状体であって、内壁に耐火煉瓦が装着されている。この真空槽12の内径はVである。
[Vacuum chamber 12, lance 17]
The vacuum chamber 12 used in the present embodiment is a cylindrical body having a circular horizontal cross-sectional shape, and a refractory brick is mounted on the inner wall. The inner diameter of the vacuum chamber 12 is V.

本実施の形態では、この真空槽12自体は慣用されるものを用いればよく、このような真空槽は当業者にとっては周知であることから、真空槽12に関する説明は省略する。
また、真空槽12の上面12aの中央部にはシール装置18が装着されており、このシール装置18を介してランス17が設けられている。ランス17は、図示しない昇降機構により真空槽12に対して昇降自在に設けられている。本実施の形態では、ランス17は、酸化性ガスを真空槽12の内部に存在する溶鋼に吹付けるために配置されており、これにより、後述する脱炭処理及び加熱処理の効率を高めるものである。
In the present embodiment, the vacuum chamber 12 itself may be a conventional one, and such a vacuum chamber is well known to those skilled in the art, and thus the description of the vacuum chamber 12 is omitted.
A sealing device 18 is attached to the center of the upper surface 12 a of the vacuum chamber 12, and a lance 17 is provided through the sealing device 18. The lance 17 is provided so as to be movable up and down with respect to the vacuum chamber 12 by a lifting mechanism (not shown). In this Embodiment, the lance 17 is arrange | positioned in order to spray oxidizing gas on the molten steel which exists in the inside of the vacuum chamber 12, and this raises the efficiency of the decarburization process and heat processing which are mentioned later. is there.

ランス17自体は慣用されるものを用いればよく、このようなランスは当業者にとっては周知であることから、ランス17に関する説明は省略する。
本実施の形態の真空槽12及びランス17は、以上のように構成される。
As the lance 17 itself, a conventional one may be used. Since such a lance is well known to those skilled in the art, a description of the lance 17 is omitted.
The vacuum chamber 12 and the lance 17 of the present embodiment are configured as described above.

[浸漬管13]
この真空槽12の下端の槽底には浸漬管13が一つ装着されている。本実施の形態では、浸漬管13は、真空槽12の水平断面形状である円形(図1においては二点鎖線で示す)を、少なくとも一の偏平方向(図示例では両矢印で指示する方向)へ偏平させて得られる長円形状の水平断面形状を有しており、真空槽12に連通して配置される。
[Immersion tube 13]
One dip tube 13 is attached to the bottom of the vacuum chamber 12. In the present embodiment, the dip tube 13 has a circular shape (indicated by a two-dot chain line in FIG. 1) that is a horizontal cross-sectional shape of the vacuum chamber 12, and at least one flat direction (a direction indicated by a double arrow in the illustrated example). It has an oval horizontal cross-sectional shape obtained by flattening and is connected to the vacuum chamber 12.

図1における拡大図に示すように、本実施の形態では、この真空精錬装置11の浸漬管13は、水平断面において、偏平方向へ向けた長さがLの長径を形成する一対の半円状の長径部13a、13aと、この長径の長さLよりも短いとともに偏平方向と交差する少なくとも一の方向(図示例では偏平方向と90°交差する一の方向)へ向けた長さがSの短径を形成する直線状の短径部13b、13bとを有する。   As shown in the enlarged view in FIG. 1, in this embodiment, the dip tube 13 of the vacuum refining device 11 has a pair of semicircular shapes that form a major axis with a length L in the flat direction in a horizontal section. The length of the long diameter portions 13a and 13a is shorter than the length L of the long diameter and at least one direction intersecting the flat direction (in the illustrated example, one direction intersecting the flat direction by 90 °) is S. It has linear short diameter portions 13b and 13b forming a short diameter.

また、本実施の形態では、上述した長径の長さLと短径の長さSとの比(L/S)は1.5以上であることが望ましい。以下、この理由を説明する。
本発明者らは、水モデルを用いて、浸漬管13の長径の長さLが真空槽12の内径Vを超えない範囲で、長径の長さLと短径の長さSとの比(L/S)を種々変更して、脱ガス速度を測定した。この際、水平断面形状が円形である浸漬管(比(L/S)=1)での脱ガス速度を1.0とし、その相対値を用いて脱ガス速度指数として求めた。比(L/S)=1の場合における浸漬管の内径Dと取鍋の内径Do との比は0.45とした。得られた脱ガス速度指数を図4にグラフで示す。
In the present embodiment, it is desirable that the ratio (L / S) between the length L of the major axis and the length S of the minor axis is 1.5 or more. Hereinafter, the reason will be described.
The present inventors use a water model to determine the ratio of the major axis length L to the minor axis length S within a range where the major axis length L of the dip tube 13 does not exceed the inner diameter V of the vacuum chamber 12 ( L / S) was varied and the degassing rate was measured. At this time, the degassing rate in a dip tube (ratio (L / S) = 1) having a circular horizontal cross-sectional shape was set to 1.0, and the degassing rate index was obtained using the relative value. The ratio of the inner diameter D of the dip tube to the inner diameter Do of the ladle when the ratio (L / S) = 1 was 0.45. The resulting degassing rate index is shown graphically in FIG.

図4にグラフで示すように、比(L/S)が1.5未満では、浸漬管13の長径の長さLが短過ぎるため、浸漬管13の内部における溶鋼16の上昇流及び下降流からなる循環流20(図1及び図2(a)において白抜き矢印で示す)が干渉し易くなり、下降流の勢いが低下して取鍋15の内部における溶鋼16の混合及び、取鍋15と真空槽12との間の溶鋼16の混合がいずれも不十分となって脱ガス速度が低下するため、後述するように真空槽12の内部に配置したランス17 から真空槽12の内部の溶鋼16に酸化性ガスを吹き込む場合にはAl反応効率も低下してしまう。   As shown in the graph of FIG. 4, when the ratio (L / S) is less than 1.5, the length L of the major axis of the dip tube 13 is too short, so the upward flow and the downward flow of the molten steel 16 inside the dip tube 13. The circulating flow 20 (shown by the white arrow in FIGS. 1 and 2A) is likely to interfere, and the momentum of the downward flow is reduced to mix the molten steel 16 inside the ladle 15 and the ladle 15 Since the mixing of the molten steel 16 between the vacuum chamber 12 and the vacuum chamber 12 becomes insufficient, the degassing speed is reduced, so that the molten steel inside the vacuum chamber 12 is moved from the lance 17 disposed inside the vacuum chamber 12 as described later. When oxidizing gas is blown into 16, the Al reaction efficiency also decreases.

以上の理由により、本実施の形態では、長径の長さLと短径の長さSとの比(L/S)を1.5以上とした。
なお、比(L/S)が5.0を超えると、浸漬管13の内部における溶鋼16の上昇流及び下降流の分離は良好であるが、浸漬管13の短径の長さSが短過ぎるため、下降流の流域幅も小さくなり、取鍋15に収容された溶鋼16を十分に混合できなくなって脱ガス速度が低下するとともに、真空槽12の内部に配置したランス17から真空槽12の内部の溶鋼16に酸化性ガスを吹き込む場合にはAl反応効率も低下してしまう。
For the above reason, in this embodiment, the ratio (L / S) of the length L of the major axis to the length S of the minor axis is set to 1.5 or more.
When the ratio (L / S) exceeds 5.0, separation of the upward flow and downward flow of the molten steel 16 inside the dip tube 13 is good, but the short diameter length S of the dip tube 13 is short. Therefore, the basin width of the downward flow is also reduced, the molten steel 16 accommodated in the ladle 15 cannot be sufficiently mixed, the degassing speed is reduced, and the lance 17 disposed in the vacuum chamber 12 to the vacuum chamber 12. When oxidizing gas is blown into the molten steel 16 inside, the Al reaction efficiency is also lowered.

このような観点から、比(L/S)の好ましい範囲は1.85以上5.0以下であり、同様の観点から2.0以上4.5以下であることがより好ましい。
さらに、この真空精錬装置11では、図1における拡大図に示すように、水平断面における浸漬管13の外縁形状は、水平断面における真空槽12の外縁形状に包囲される。これにより、浸漬管13の下端開口部の水平断面積は真空槽12の下端開口部の水平断面積よりも小さく構成されているため、溶鋼16換言すればスラグを吸い込む浸漬管13の下端開口部の面積を、確実に小さくして、スラグの吸い上げ量を低減することができる。
From such a viewpoint, the preferable range of the ratio (L / S) is 1.85 or more and 5.0 or less, and more preferably 2.0 or more and 4.5 or less from the same viewpoint.
Furthermore, in this vacuum refining apparatus 11, as shown in the enlarged view in FIG. 1, the outer edge shape of the dip tube 13 in the horizontal section is surrounded by the outer edge shape of the vacuum chamber 12 in the horizontal section. Thereby, since the horizontal cross-sectional area of the lower end opening part of the dip tube 13 is configured to be smaller than the horizontal cross-sectional area of the lower end opening part of the vacuum chamber 12, in other words, the lower end opening part of the dip pipe 13 that sucks molten steel 16. The area of the slag can be reliably reduced to reduce the amount of slag sucked up.

図1中の拡大図や図2(b)に明確に示すように、本実施の形態の浸漬管13の下端開口部の内面の形状は、公知の浸漬管における円形とは異なり、この下端開口部において溶鋼16の循環流20が存在する領域(図1の拡大図におけるハッチングをしていない部分)の外縁形状に略沿った長円形状、すなわち非円形の水平断面形状を有する。このため、本実施の形態の浸漬管13の内面は、その下端開口部の内面も含めて、循環流20が存在する領域の外縁形状に略沿った非円形の水平断面形状を有する。   As clearly shown in the enlarged view in FIG. 1 and FIG. 2 (b), the shape of the inner surface of the lower end opening of the dip tube 13 of the present embodiment is different from the circular shape in the known dip tube, and this lower end opening. 1 has an oval shape substantially along the outer edge shape of the region where the circulating flow 20 of the molten steel 16 exists (the portion not hatched in the enlarged view of FIG. 1), that is, a non-circular horizontal cross-sectional shape. For this reason, the inner surface of the dip tube 13 of the present embodiment has a non-circular horizontal cross-sectional shape substantially including the outer edge shape of the region where the circulating flow 20 exists, including the inner surface of the lower end opening.

すなわち、本実施の形態の浸漬管13を概念的に説明すると、図1及びその拡大図において二点鎖線で示す公知の円形の水平断面形状を有する浸漬管から、内部における溶鋼16の循環流20には干渉しないデッドスペースD1 、D2 (図1及びその拡大図にハッチングして示した領域)を圧縮して、水平断面形状が長円形状を有する非円形の浸漬管13としたものである。 That is, conceptually describing the dip tube 13 of the present embodiment, the circulating flow 20 of the molten steel 16 inside from a dip tube having a known circular horizontal cross-sectional shape indicated by a two-dot chain line in FIG. 1 and its enlarged view. The dead spaces D 1 and D 2 (hatched areas shown in FIG. 1 and its enlarged view) that are not interfering with each other are compressed into a noncircular dip tube 13 having an oval horizontal cross-sectional shape. is there.

本実施の形態の浸漬管13の「長円形状」とは、円形を少なくとも一の方向へ偏平させた形状を意味しており、より具体的に説明すると、浸漬管13の内部における溶鋼16の循環流20が存在する領域の外縁形状に略沿う内面形状を有することによりこの循環流20の形成を阻害しない形状を意味する。浸漬管13の内面の水平断面形状は、このような形状であればよく、そのような形状は無数に考えられるが、これらは、浸漬管13の内部における溶鋼16の循環流20が存在する領域の外縁形状に略沿う内面形状を有することによりこの循環流20の形成を阻害しない形状である限り、全て本発明に包含されるものである。   The “oval shape” of the dip tube 13 of the present embodiment means a shape obtained by flattening a circle in at least one direction. More specifically, the shape of the molten steel 16 inside the dip tube 13 is described. By having an inner surface shape that substantially conforms to the outer edge shape of the region where the circulating flow 20 exists, it means a shape that does not hinder the formation of the circulating flow 20. The horizontal cross-sectional shape of the inner surface of the dip tube 13 may be such a shape, and such shapes can be considered innumerable, but these are regions where the circulating flow 20 of the molten steel 16 exists in the dip tube 13. As long as it has a shape that does not impede the formation of the circulating flow 20 by having an inner surface shape that substantially conforms to the outer edge shape of the present invention, all are included in the present invention.

図3(a)及び図3(b)は、いずれも、本実施の形態の浸漬管13の「非円形の水平内面形状」の一例を示す説明図である。本実施の形態の浸漬管13は、例えば図2(a)や図3(b)に示すような長方形を両側から二つの半円でそれぞれ挟み込んでなる長円形状や、図3(a)に示すような楕円形状、さらにはこれらを適宜組み合わせた形状等の水平断面形状を有することが例示される。これらの形状はあくまでも例示であり、これら以外の水平断面形状であっても構わないことはいうまでもない。   FIG. 3A and FIG. 3B are explanatory diagrams showing an example of “non-circular horizontal inner surface shape” of the dip tube 13 of the present embodiment. The dip tube 13 of the present embodiment has, for example, an oval shape in which a rectangle as shown in FIGS. 2A and 3B is sandwiched between two semicircles from both sides, as shown in FIG. Examples thereof include an elliptical shape as shown, and a horizontal cross-sectional shape such as a combination of these as appropriate. These shapes are merely examples, and it goes without saying that other horizontal cross-sectional shapes may be used.

浸漬管13について上述した以外の構成は、この種の浸漬管として慣用されるものと同じでよく、当業者にとっては特段の説明を要さないと考えられることから、浸漬管13についてのこれ以上の説明は省略する。   The configuration other than that described above for the dip tube 13 may be the same as that conventionally used as this type of dip tube, and it is considered that no special explanation is required for those skilled in the art. Description of is omitted.

本実施の形態の浸漬管13は、以上のように構成される。
[攪拌ガス導入装置14]
さらに、この真空精錬装置11では、浸漬管13の一方の長径部13aに攪拌ガス導入装置14が設けられる。この攪拌ガス導入装置14により攪拌ガス又は環流ガスGが浸漬管13の内部に吹き込まれて溶鋼16の循環流20が形成される。攪拌ガスGの吹き込み位置は本実施の形態のように浸漬管13に限定されるものではなく、溶鋼16の循環流20を形成することができる位置であればよく、特定の位置には限定されない。例えば、取鍋15に収容された溶鋼16の内部や取鍋15の底部から吹き込むようにしてもよい。
The dip tube 13 of the present embodiment is configured as described above.
[Stirring gas introduction device 14]
Further, in this vacuum refining device 11, a stirring gas introduction device 14 is provided on one long diameter portion 13 a of the dip tube 13. By this stirring gas introducing device 14, the stirring gas or the circulating gas G is blown into the immersing tube 13 to form a circulating flow 20 of the molten steel 16. The blowing position of the stirring gas G is not limited to the dip tube 13 as in the present embodiment, and may be a position where the circulating flow 20 of the molten steel 16 can be formed, and is not limited to a specific position. . For example, you may make it blow from the inside of the molten steel 16 accommodated in the ladle 15 or the bottom part of the ladle 15.

ただし、攪拌ガスGを取鍋15の底部から吹き込むと、取鍋15の内部に収容された溶鋼16中で気泡となり、浮力により上昇する際に気泡の一部は水平方向へ分散し、取鍋15や溶鋼16の条件によっては水平方向へも分散しながら上昇した気泡が浸漬管13の内部に入りきらなくなる。これにより、取鍋15に収容された溶鋼の表面で浴面が揺動したり、スラグ粒や溶鉄粒が飛散したり、最悪の場合にはスラグや溶鉄が取鍋15から横溢して操業を中断せざるを得なくなることもある。   However, when the stirring gas G is blown from the bottom of the ladle 15, bubbles are formed in the molten steel 16 accommodated in the ladle 15, and some of the bubbles are dispersed in the horizontal direction when rising due to buoyancy. Depending on the conditions of 15 and molten steel 16, the bubbles that rise while being dispersed in the horizontal direction may not be able to fully enter the dip tube 13. As a result, the bath surface oscillates on the surface of the molten steel accommodated in the ladle 15, slag particles or molten iron particles scatter, or in the worst case, slag or molten iron overflows from the ladle 15 and operates. Sometimes it is necessary to interrupt.

また、取鍋15の底部から攪拌ガスを吹込むと、転炉で溶製された溶鋼16を収容した取鍋15は、取鍋15の底部のガス吹込み羽口に溶鋼16が接したまま、かつ、ガスを吹き込まれることなく真空精錬処理される位置まで搬送され、ここでガス配管を接続された後に初めて攪拌ガスを吹き込まれることとなる。この際、ガス配管を接続して圧力を付与しても、羽口に差し込んで凝固した溶鋼16が羽口に固着して羽口を閉塞し、溶鋼16の内部に攪拌ガスを導入することができなくなる事態が発生することもある。このような場合には、取鍋15内の溶鋼は真空処理されることなく、本来組まれていた工程から逸脱したバックアップ工程で処理されることとなる。このため、当然のことながら、予定していた鋳込みは変更され、生産工程の組み直しを余儀なくされ、生産阻害が発生するという実際の操業上では大きな問題を生じる。   Moreover, when stirring gas is blown in from the bottom part of the ladle 15, the ladle 15 which accommodated the molten steel 16 melt | dissolved in the converter leaves the molten steel 16 in contact with the gas blowing tuyere of the bottom part of the ladle 15 And it is conveyed to the position where the vacuum refining process is performed without blowing gas, and the stirring gas is blown for the first time after the gas pipe is connected here. At this time, even if the gas pipe is connected and pressure is applied, the molten steel 16 inserted into the tuyere and solidified adheres to the tuyere and closes the tuyere, and the stirring gas can be introduced into the molten steel 16. Sometimes it becomes impossible to do so. In such a case, the molten steel in the ladle 15 is processed in a backup process that deviates from the originally assembled process without being subjected to vacuum processing. For this reason, as a matter of course, the planned casting is changed, the production process is forced to be reassembled, and a serious problem arises in actual operation that production hindrance occurs.

以上の理由により、本実施の形態では、取鍋15の羽口開口率を心配することなく、かつ、吹込みガスGが浸漬管13外の取鍋15の表面で離脱することによるスプラッシュや浴面の揺動等も心配することなく操業するために、浸漬管13の下部に攪拌ガス導入装置14を設けた。これにより、浸漬管13から吹き込みガスGを吹き込めば、吹き込まれた全ての気泡は浸漬管13の内部を上昇し、真空槽12の内部における溶鋼16の浴面から真空雰囲気へ離脱するため、取鍋15に収容された溶鋼16の表面で浴面が揺動したり、スラグ粒や溶鉄粒が飛散することを、確実に防止できる。   For the above reasons, in the present embodiment, the splash or bath is not caused by worrying about the tuyere opening ratio of the ladle 15 and the blown gas G is detached from the surface of the ladle 15 outside the dip tube 13. In order to operate without worrying about surface fluctuations or the like, a stirring gas introducing device 14 was provided below the dip tube 13. As a result, if the blowing gas G is blown from the dip tube 13, all of the blown bubbles rise inside the dip tube 13 and are released from the bath surface of the molten steel 16 inside the vacuum chamber 12 to the vacuum atmosphere. It is possible to reliably prevent the bath surface from oscillating on the surface of the molten steel 16 accommodated in the pan 15 and the scattering of slag particles and molten iron particles.

図2(a)に示すように、浸漬管13から攪拌ガスGを吹き込む場合には、浸漬管13の内部の全周に均一に吹き込むよりも、長径方向に粗密分布を持たせるようにして吹き込むこと、具体的には、図2(a)における浸漬管13の左側部分のガス導入量を右側部分のガス導入量よりも大きく、あるいは、その逆にすることが望ましい。当然のことだが、左側部分からのみ(あるいは、逆に右側部分からのみ)攪拌ガスを導入するようにしてもよい。これにより、左側部分が右側部分よりも気泡密度が大きくなるか、あるいはその逆となるようにガスを導入することができるため、図2(a)中に矢印で示すように、浸漬管13の内部で長径方向(図2(a)の左右方向)に大きな溶鋼流ループを形成できる。したがって、真空槽12と取鍋15との間で、活発な溶鋼の循環流20を形成できる。   As shown in FIG. 2A, when the stirring gas G is blown from the dip tube 13, it is blown so as to have a dense distribution in the major axis direction, rather than being blown uniformly around the entire circumference of the dip tube 13. Specifically, it is desirable that the amount of gas introduced into the left portion of the dip tube 13 in FIG. 2A is larger than the amount of gas introduced into the right portion or vice versa. As a matter of course, the stirring gas may be introduced only from the left part (or conversely from the right part). As a result, the gas can be introduced so that the bubble density on the left side portion is larger than that on the right side portion or vice versa, so that as shown by the arrow in FIG. A large molten steel flow loop can be formed inside in the major axis direction (left-right direction in FIG. 2A). Therefore, an active molten steel circulating flow 20 can be formed between the vacuum chamber 12 and the ladle 15.

ここで、本実施の形態のように吹き込みガスGを吹き込みながら真空脱ガス処理を行う場合、吹き込みガスGの気泡の表面における脱ガス反応の観点から最適なガス流量範囲が存在する。図5は、上述した脱ガス速度指数に攪拌ガス流量が与える影響の一例を示すグラフである。   Here, when the vacuum degassing process is performed while blowing the blowing gas G as in the present embodiment, there is an optimum gas flow rate range from the viewpoint of the degassing reaction on the surface of the bubbles of the blowing gas G. FIG. 5 is a graph showing an example of the influence of the stirring gas flow rate on the above-described degassing rate index.

図5に示すグラフから、攪拌ガス流量が処理溶鋼1トン当たり3NL/min未満であると脱ガス速度指数は小さくなる。これは、溶鋼16の循環流20が弱まって後述するAl反応効率が低下するためだけでなく、脱ガス反応サイトであるガス気泡の生成個数が減少するためであると考えられる。攪拌ガス流量が3NL/min未満であると、溶鋼16の循環速度の絶対値が小さくなるため、Al反応効率が低下してしまう可能性がある。このため、攪拌ガス流量は処理溶鋼1トン当たり3NL/min以上であることが望ましい。   From the graph shown in FIG. 5, when the stirring gas flow rate is less than 3 NL / min per ton of the processed molten steel, the degassing rate index becomes small. This is considered not only because the circulating flow 20 of the molten steel 16 is weakened and the Al reaction efficiency, which will be described later, is lowered, but also because the number of gas bubbles that are degassing reaction sites is reduced. If the stirring gas flow rate is less than 3 NL / min, the absolute value of the circulating speed of the molten steel 16 becomes small, and the Al reaction efficiency may be reduced. For this reason, it is desirable that the stirring gas flow rate is 3 NL / min or more per ton of the molten steel to be treated.

一方、攪拌ガス流量が処理溶鋼1トン当たり15NL/minを超えて大きくしても、Al反応効率の向上効果が飽和して脱ガス速度は向上しなくなる。攪拌ガス流量を15NL/minを超えて増大させ過ぎても脱水素速度が向上しないのは、気泡同士の合体により気泡径が増大してトータルの反応界面積が効果的に増加しないためである。一方、攪拌ガス流量をむやみに増加すると、攪拌ガス気泡が溶鋼16の表面で破泡する際に溶鋼16の表面から溶鉄粒が飛散しランス17に付着してしまうという、いわゆる、地金付き現象が発生し、ランス17が損傷し易くなったり、あるいは真空系に負荷がかかる。地金がランス17の先端のノズルに付着すると、実質のノズル形状が変化する。また、高温の溶鉄粒が付着するとランス17の先端が熱変形する。これらの現象により、ランス17が本来有するジェット特性を発揮できなくなる。したがって、環流ガス流量は処理溶鋼1トン当たり15NL/min以下とすることが望ましい。   On the other hand, even if the stirring gas flow rate exceeds 15 NL / min per ton of the processed molten steel, the effect of improving the Al reaction efficiency is saturated and the degassing speed is not improved. The reason why the dehydrogenation rate does not improve even if the stirring gas flow rate is increased more than 15 NL / min is that the bubble diameter increases due to the coalescence of bubbles and the total reaction interface area does not increase effectively. On the other hand, when the flow rate of the stirring gas is increased excessively, when the stirring gas bubbles break off on the surface of the molten steel 16, the molten iron particles are scattered from the surface of the molten steel 16 and adhere to the lance 17, so-called metal phenomenon. Occurs, the lance 17 is easily damaged, or a load is applied to the vacuum system. When the bare metal adheres to the nozzle at the tip of the lance 17, the substantial nozzle shape changes. Further, when high-temperature molten iron particles adhere, the tip of the lance 17 is thermally deformed. Due to these phenomena, the jet characteristics inherent to the lance 17 cannot be exhibited. Therefore, it is desirable that the reflux gas flow rate be 15 NL / min or less per ton of the processed molten steel.

本発明に係る真空精錬装置11は、以上のように構成される。次に、この真空精錬装置11を用いて溶鋼の精錬を行う状況を説明する。
本実施の形態では、水平断面形状が円形である真空槽12の下部に、少なくとも下端開口部の内面が、下端開口部において循環流20が存在する領域の外縁形状に略沿った非円形の水平断面形状を有する浸漬管13を一本装着し、この浸漬管13を、取鍋15に収容された溶鋼16に浸漬し、浸漬管13の下部に装着した攪拌ガス導入装置14から攪拌ガスを浸漬管13の内部の溶鋼16に吹き込むことによって浸漬管13の内部で上昇及び下降する溶鋼16の循環流20を形成しながら、溶鋼16の真空精錬を行う。
The vacuum refining apparatus 11 according to the present invention is configured as described above. Next, the situation where the molten steel is refined using the vacuum refining apparatus 11 will be described.
In the present embodiment, at the lower part of the vacuum chamber 12 having a circular horizontal cross-sectional shape, at least the inner surface of the lower end opening is a non-circular horizontal that is substantially along the outer edge shape of the region where the circulating flow 20 exists in the lower end opening. One dip tube 13 having a cross-sectional shape is attached, the dip tube 13 is immersed in molten steel 16 accommodated in a ladle 15, and the stirring gas is immersed from the stirring gas introduction device 14 attached to the lower portion of the dip tube 13. The molten steel 16 is vacuum smelted while forming a circulating flow 20 of the molten steel 16 that rises and falls inside the dip tube 13 by blowing into the molten steel 16 inside the tube 13.

本実施の形態では、このように、長円形状の水平断面形状を有する浸漬管13を用いて溶鋼16を真空槽12へ吸い上げるため、取鍋15に収容された溶鋼16の上部に存在するスラグを真空槽12に吸い込む量を、円形の水平断面形状を有する従来の浸漬管を用いる場合に比較すると、上述した図1及びその拡大図にハッチングして示した領域であるデッドスペースD1 、D2 から流入する分だけ低減することができる。 In this embodiment, in order to suck up the molten steel 16 to the vacuum chamber 12 using the dip tube 13 having an oval horizontal cross-sectional shape in this way, the slag existing above the molten steel 16 accommodated in the ladle 15 is used. Is compared with the case where a conventional dip tube having a circular horizontal cross-sectional shape is used, the dead spaces D 1 and D which are the hatched regions in FIG. 1 and the enlarged view thereof are compared. It can be reduced by the amount flowing in from 2 .

また、本実施の形態では、浸漬管13に短径部13b、13bを設けて浸漬管13の水平断面積を真空槽12の水平断面積よりも小さく設定しているものの、浸漬管13に長径部13a、13aを設けているため、浸漬管13の内部を上昇及び下降する溶鋼16の循環流20を、長径部13aに攪拌ガス吹き込み装置14を設けることによって長径方向、すなわち浸漬管13の偏平方向に略一致させることにより、この循環流20の形成を殆ど阻害せずに確保できる。このため、浸漬管13の内部における溶鋼16の上昇流及び下降流が互いに干渉することを防止でき、これら上昇流及び下降流を確実に分離して真空脱ガス等の精錬能を充分に確保することができる。   Moreover, in this Embodiment, although the short diameter parts 13b and 13b are provided in the dip tube 13, and the horizontal cross-sectional area of the dip tube 13 is set smaller than the horizontal cross-sectional area of the vacuum chamber 12, the long diameter is set in the dip tube 13. Since the portions 13a and 13a are provided, the circulating flow 20 of the molten steel 16 that rises and falls inside the dip tube 13 is provided in the long diameter direction, that is, the flat shape of the dip tube 13 by providing a stirring gas blowing device 14 in the long diameter portion 13a. By making it substantially coincide with the direction, the formation of the circulating flow 20 can be ensured with almost no hindrance. For this reason, it is possible to prevent the upflow and downflow of the molten steel 16 inside the dip tube 13 from interfering with each other, and the upflow and downflow are reliably separated to sufficiently secure the refining ability such as vacuum degassing. be able to.

また、本実施の形態では、真空槽12の内部に昇降可能に配置されるランス17の下端と、真空槽12に収容された溶鋼16の表面との間の鉛直方向の距離Hと、浸漬管13の短径Sとの比(H/S)が2以上8以下となるようにランス17を昇降させながら、ランス17から酸素等の酸化性ガスを真空槽12に収容された溶鋼16に吹付けながら、真空精錬を行うことが望ましい。この理由を説明する。   In the present embodiment, the vertical distance H between the lower end of the lance 17 that can be moved up and down inside the vacuum chamber 12 and the surface of the molten steel 16 accommodated in the vacuum chamber 12, and the dip tube 13, while raising and lowering the lance 17 so that the ratio (H / S) to the minor axis S is 2 or more and 8 or less, an oxidizing gas such as oxygen is blown from the lance 17 to the molten steel 16 accommodated in the vacuum chamber 12. It is desirable to perform vacuum refining while attaching. The reason for this will be explained.

真空環境下で例えば酸素等の酸化性ガスを溶鋼16の表面に吹き付けながら精錬を行う一つの目的に、溶鋼16中の炭素と酸化性ガスとを反応させてC+(1/2)O2 =COという反応により溶鋼16中の炭素を除去する、いわゆる脱炭処理がある。この脱炭処理を行う場合には、吹き付ける酸化性ガスと溶鋼16中の炭素との反応を促進すること、すなわち脱炭効率を向上させることが精錬上重要である。脱炭効率が低ければ脱炭処理時間が長くなり、生産性の低下や処理コストの増大につながるからである。 For one purpose of refining while blowing an oxidizing gas such as oxygen on the surface of the molten steel 16 in a vacuum environment, the carbon in the molten steel 16 reacts with the oxidizing gas to obtain C + (1/2) O 2 = There is a so-called decarburization process in which carbon in the molten steel 16 is removed by a reaction called CO. When performing this decarburization treatment, it is important for refining to promote the reaction between the oxidizing gas to be sprayed and the carbon in the molten steel 16, that is, to improve the decarburization efficiency. This is because if the decarburization efficiency is low, the decarburization processing time becomes long, leading to a decrease in productivity and an increase in processing cost.

また、真空環境下で例えば酸素等の酸化性ガスを溶鋼16の表面に吹き付ける精錬を行うもう一つの目的に、溶鋼16中のAlと酸化性ガスとを反応させて2Al+(3/2)O2 =Al2 3 という発熱反応により溶鋼16の温度を上昇させる、いわゆる加熱処理がある。この加熱処理を行う場合には、吹き付ける酸化性ガスと溶鋼16中のAlとの反応を促進してAl反応効率を高めることが重要となる。Al反応効率が低いと、溶鋼16中のMnやFe等が吹き付けた酸化性ガスと反応して、MnOやFeO等といったいわゆる低級酸化物が生成する。これらの低級酸化物は、取鍋スラグの酸素ポテンシャルを高めるため、真空精錬処理後の鋳込み待ち中あるいは鋳込み中にゆっくりと溶鋼16中のAlと反応して介在物であるAl2 3 を生成させるため、鋼の清浄性が低下する。したがって、Al反応効率を高める必要がある。 For another purpose of refining by blowing an oxidizing gas such as oxygen to the surface of the molten steel 16 in a vacuum environment, the Al in the molten steel 16 reacts with the oxidizing gas to produce 2Al + (3/2) O. There is a so-called heat treatment in which the temperature of the molten steel 16 is raised by an exothermic reaction of 2 = Al 2 O 3 . When this heat treatment is performed, it is important to enhance the Al reaction efficiency by promoting the reaction between the oxidizing gas to be sprayed and Al in the molten steel 16. When the Al reaction efficiency is low, it reacts with the oxidizing gas sprayed by Mn, Fe, or the like in the molten steel 16 to produce a so-called lower oxide such as MnO or FeO. In order to increase the oxygen potential of the ladle slag, these lower oxides react slowly with Al in the molten steel 16 during or after casting to form Al 2 O 3 as inclusions. Therefore, the cleanliness of the steel is reduced. Therefore, it is necessary to increase the Al reaction efficiency.

一方、真空環境下で酸化性ガスを溶鋼16の表面に吹き付ける際に、酸化性ガスジェットと真空槽12の耐火物の内壁との距離が近過ぎると、耐火物の内壁の損傷が著しくなることが知られている。このため、真空槽12の水平断面形状を楕円のように部分的に酸化性ガスジェットと耐火物の内壁との距離が近くなる形状よりも、円形もしくは円形に近い形状とする必要がある。   On the other hand, when the oxidizing gas is sprayed on the surface of the molten steel 16 in a vacuum environment, if the distance between the oxidizing gas jet and the inner wall of the refractory in the vacuum chamber 12 is too short, damage to the inner wall of the refractory becomes significant. It has been known. For this reason, it is necessary to make the horizontal cross-sectional shape of the vacuum chamber 12 into a circular shape or a shape close to a circular shape rather than a shape in which the distance between the oxidizing gas jet and the inner wall of the refractory is partially reduced like an ellipse.

本実施の形態では、上述したように、少なくとも下端開口部の内面が、下端開口部において循環流20が存在する領域の外縁形状に略沿った非円形の水平断面形状を有する浸漬管13を用いるため、このような浸漬管13を用いる効果として、単にスラグの吸い上げ量を低減できるというだけではなくて、浸漬管13の内部で長径方向に流れのループが形成され易くなるために、真空槽12及び取鍋15それぞれの内部における溶鋼16の循環流20が活発なものとなり、これにより、上述した脱炭効率又はAl反応効率がいずれも向上する。   In the present embodiment, as described above, the dip tube 13 having a non-circular horizontal cross-sectional shape in which at least the inner surface of the lower end opening substantially conforms to the outer edge shape of the region where the circulating flow 20 exists in the lower end opening is used. Therefore, as an effect of using such a dip tube 13, not only can the amount of slag sucked up be reduced, but a flow loop is easily formed in the major axis direction inside the dip tube 13. And the circulating flow 20 of the molten steel 16 in each of the ladle 15 becomes active, and this improves both the decarburization efficiency or the Al reaction efficiency described above.

本実施の形態で、真空槽12の内部の溶鋼16に例えば酸素等の酸化性ガスを供給する方法としては、真空槽12の側面の浸漬羽口から溶鋼16の内部に酸化性ガスをインジェクションする方法、真空槽12の側壁の非浸漬羽口から溶鋼16の表面に酸化性ガスを吹き付ける方法、さらには真空槽12の内部に昇降可能に配置されたランスに装着したノズルから酸化性ガスを溶鋼16の表面に吹き付ける方法等を適宜採用すればよい。   In the present embodiment, as a method for supplying an oxidizing gas such as oxygen to the molten steel 16 inside the vacuum chamber 12, the oxidizing gas is injected into the molten steel 16 from the immersion tuyere on the side surface of the vacuum chamber 12. Method, a method in which oxidizing gas is sprayed onto the surface of the molten steel 16 from the non-immersed tuyere of the side wall of the vacuum chamber 12, and the oxidizing gas is further melted from a nozzle mounted on a lance disposed inside the vacuum chamber 12 so as to be movable up and down. What is necessary is just to employ | adopt the method etc. which spray on the surface of 16 suitably.

しかし、真空槽12の内部に昇降可能に配置されたランスに装着したノズルから酸化性ガスを溶鋼16の表面に吹き付ける方法は、他の方法と比較すると、以下のメリットがある。   However, the method of spraying the oxidizing gas onto the surface of the molten steel 16 from the nozzle mounted on the lance that can be moved up and down inside the vacuum chamber 12 has the following advantages as compared with other methods.

すなわち、真空槽12の側壁羽口から酸化性ガスを溶鋼16に供給すると、羽口は溶鋼16と接しているか溶鋼16の極近傍に存在するため、酸化性ガスを供給する必要がない場合でも羽口の健全性を維持するために大量のパージガスを流す必要がある。大量のパージガスを流すと、真空精錬に必要な高真空状態が得難くなるため、真空精錬性能が低下する。また、浸漬羽口の場合に顕著であるが、パージガスが気泡となって真空槽12の内部の溶鋼16を上昇して溶鋼16の表面で気泡が破裂する際に溶鉄粒を吹き上げるスプラッシュと呼ばれる現象が発生し、この溶鉄粒が真空槽12の側壁に付着成長する、いわゆる地金付が発生し操業上問題となる。非浸漬羽口でも程度の差はあるものの同様の問題がある。   That is, when the oxidizing gas is supplied to the molten steel 16 from the side wall tuyere of the vacuum chamber 12, the tuyere is in contact with the molten steel 16 or exists in the very vicinity of the molten steel 16, so that it is not necessary to supply the oxidizing gas. In order to maintain the integrity of the tuyere, it is necessary to flow a large amount of purge gas. When a large amount of purge gas is flowed, it becomes difficult to obtain a high vacuum state necessary for vacuum refining, so that the vacuum refining performance decreases. In addition, as is noticeable in the case of the immersion tuyere, a phenomenon called splash in which the purge gas blows up into the molten steel 16 inside the vacuum chamber 12 and blows up molten iron particles when the bubbles burst on the surface of the molten steel 16 is generated. And the molten iron particles adhere to and grow on the side wall of the vacuum chamber 12, so-called bulging occurs, which causes an operational problem. There are similar problems with non-immersed tuyere, albeit to varying degrees.

一方、昇降可能なランス17を真空槽12の内部に配置して酸化性ガスを吹き付ける方法では、酸化性ガスを吹き付ける必要がない場合には、ランス17を上方へ引き上げて必要最低限のパージガスを導入すればよいため、上述した問題を回避することができる。   On the other hand, in the method in which the lance 17 that can be moved up and down is arranged inside the vacuum chamber 12 and the oxidizing gas is sprayed, if it is not necessary to spray the oxidizing gas, the lance 17 is lifted upward to generate the minimum necessary purge gas. Since it may be introduced, the above-described problem can be avoided.

また、本実施の形態で用いる浸漬管13を水平断面形状が円形の真空槽12の下部に装着して真空槽12の内部に昇降自在に配置されたランス17から酸化性ガスを真空槽12内の溶鋼に吹き付けることは過去に例がないため、ランス17の条件を検討した。   Further, the immersing tube 13 used in the present embodiment is attached to the lower portion of the vacuum chamber 12 having a circular horizontal cross-sectional shape, and the oxidizing gas is supplied from the lance 17 disposed in the vacuum chamber 12 so as to be movable up and down. Since there is no example in the past of spraying the molten steel, the condition of the lance 17 was examined.

先ず、 ランス17の高さHと浸漬管13の短径Sとの比(H/S)を種々変更してAl反応効率に与える影響を調査した。結果を図6にグラフで示す。
図6にグラフで示すように、比(H/S)の値が2以下と小さい場合、ランス17の高さは小さく、酸化性ガスジェットは相対的に動圧が高い状態で溶鋼16の表面に到達し、溶鋼16中のAlとの反応性が高くなる。また、この場合、短径の長さSが相対的に大きいために真空槽12に到達した溶鋼16の上昇流が真空槽12の浴表面で水平流に移行した際に、酸化性ガスジェット直下に供給される溶鋼流20が増加するため、酸化性ガスジェットと溶鋼16中のAlとの反応性が高くなる。
First, the effect on the Al reaction efficiency was investigated by variously changing the ratio (H / S) between the height H of the lance 17 and the minor axis S of the dip tube 13. The results are shown graphically in FIG.
As shown in the graph of FIG. 6, when the value of the ratio (H / S) is as small as 2 or less, the height of the lance 17 is small, and the surface of the molten steel 16 is in a state where the oxidizing gas jet has a relatively high dynamic pressure. The reactivity with Al in the molten steel 16 is increased. In this case, since the length S of the minor axis is relatively large, when the upward flow of the molten steel 16 reaching the vacuum chamber 12 shifts to a horizontal flow on the bath surface of the vacuum chamber 12, it is directly below the oxidizing gas jet. Since the molten steel flow 20 supplied to the steel increases, the reactivity between the oxidizing gas jet and Al in the molten steel 16 increases.

しかし、比(H/S)が増加するにつれて、ランス17の高さは高くなり相対的にジェット動圧は低い状態で溶鋼16の表面に到達するため、あるいは、短径が相対的に小さくなりジェットの直下への溶鋼流20の供給が低下するため、酸化性ガスと溶鋼16中のAlとの反応性が低下し、比(H/S)が8を超えると急激に反応性は低下する。   However, as the ratio (H / S) increases, the height of the lance 17 increases and the jet dynamic pressure reaches the surface of the molten steel 16 with a relatively low state, or the minor axis becomes relatively small. Since the supply of the molten steel flow 20 immediately below the jet is lowered, the reactivity between the oxidizing gas and Al in the molten steel 16 is lowered, and when the ratio (H / S) exceeds 8, the reactivity is rapidly lowered. .

以上から、Al反応効率を確保するには比(H/S)を8以下として操業することが有効であることがわかる。また、比(H/S)を低下させ過ぎるとランス17の高さが低下し、上吹きジェットによるスプラッシュが発生して真空槽12の内部に地金付きが増加することと、ランス17自体への地金付及び溶鋼16面からの輻射熱によりランス17の変形等が発生する。このため、比(H/S)は2以上を確保することが有効である。   From the above, it can be seen that it is effective to operate at a ratio (H / S) of 8 or less in order to ensure Al reaction efficiency. Further, if the ratio (H / S) is reduced too much, the height of the lance 17 is lowered, a splash due to the upper blowing jet is generated, and the amount of metal attached to the inside of the vacuum chamber 12 is increased. The deformation of the lance 17 occurs due to the bulging of the metal and the radiant heat from the surface of the molten steel 16. Therefore, it is effective to secure a ratio (H / S) of 2 or more.

また、同時に真空槽12の槽底の耐火物の寿命指数と、比(H/S)との関係を調べた。真空槽12の槽底の耐火物の損耗速度を測定し、煉瓦積み時の煉瓦厚みを損耗速度で割ることにより計算寿命を算出し、槽底耐火物寿命指数として算出した。槽底耐火物寿命指数は、比(H/S)=2.0での計算寿命を基準値1.0としたときの相対値である。結果を図7にグラフで示す。   At the same time, the relationship between the life index of the refractory at the bottom of the vacuum chamber 12 and the ratio (H / S) was examined. The wear rate of the refractory at the bottom of the vacuum chamber 12 was measured, the calculated life was calculated by dividing the brick thickness at the time of brickworking by the wear rate, and calculated as the bath refractory life index. The tank bottom refractory life index is a relative value when the calculated life at a ratio (H / S) = 2.0 is 1.0. The results are shown graphically in FIG.

比(H/S)の値が例えば1程度と小さい場合は、ランス17の高さHが低く酸化性ガスジェットの水平方向の広がりが小さいか、あるいは、浸漬管13の短径Sが大きく損耗される可能性のある真空槽12の槽底の存在領域が狭いために、槽底の耐火物の寿命指数は高位に維持される。   When the value of the ratio (H / S) is as small as about 1, for example, the height H of the lance 17 is low and the horizontal spread of the oxidizing gas jet is small, or the short diameter S of the dip tube 13 is large and wears. Since the existence area of the bottom of the vacuum chamber 12 that may be used is narrow, the life index of the refractory at the bottom of the chamber is maintained at a high level.

しかし、比(H/S)の値が高くなると、ランス17の高さHが高く酸化性ガスジェットの水平方向の広がりが大きいか、あるいは、浸漬管13の短径Sが小さく真空槽12の槽底領域が広い。したがって、比(H/S)の増加に伴ない槽底の耐火物の寿命指数は低下し、比(H/S)の値が8を超えると急激に低下する。   However, when the value of the ratio (H / S) is increased, the height H of the lance 17 is high and the horizontal spread of the oxidizing gas jet is large, or the short diameter S of the dip tube 13 is small and the vacuum chamber 12 The tank bottom area is wide. Accordingly, as the ratio (H / S) increases, the life index of the refractory at the bottom of the tank decreases, and when the value of the ratio (H / S) exceeds 8, it rapidly decreases.

以上から、比(H/S)の値が2以上8以下となるように操業することが、酸化性ガスの反応効率を高位に維持するとともに真空槽12の槽底耐火物の寿命を確保するために有効である。   From the above, operating so that the value of the ratio (H / S) is 2 or more and 8 or less maintains the reaction efficiency of the oxidizing gas at a high level and ensures the lifetime of the bottom refractory of the vacuum chamber 12. It is effective for.

さらに、本実施の形態では、真空槽12の内部に昇降可能に配置されるランス17の下端と、真空槽12の内部の溶鋼16の表面との間の鉛直方向の距離(H)と、真空槽12の内径(V)との比(H/V)が3以下となるようにランスを昇降させながら、ランスから酸化性ガスを真空槽12に収容された溶鋼16に吹付けることが望ましい。以下、この理由を説明する。   Further, in the present embodiment, the vertical distance (H) between the lower end of the lance 17 that is disposed so as to be movable up and down inside the vacuum chamber 12 and the surface of the molten steel 16 inside the vacuum chamber 12, and the vacuum While raising and lowering the lance so that the ratio (H / V) to the inner diameter (V) of the tank 12 is 3 or less, it is desirable to spray oxidizing gas from the lance onto the molten steel 16 accommodated in the vacuum tank 12. Hereinafter, the reason will be described.

上述したように、酸化性ガスを吹き付けて行う精錬の反応効率と、真空槽12の槽底の耐火物の寿命とに関しては、比(H/V)が支配的であるが、ある条件により真空槽12の側壁の耐火物の損耗が著しくなることがわかった。真空槽12の側壁の耐火物は真空槽12の寿命を決定して、生産性及び耐火物コストを左右する重要な因子である。   As described above, the ratio (H / V) is dominant with respect to the reaction efficiency of the refining performed by blowing the oxidizing gas and the life of the refractory at the bottom of the vacuum chamber 12, but depending on certain conditions, the vacuum It was found that the wear of the refractory on the side wall of the tank 12 was significant. The refractory on the side wall of the vacuum chamber 12 determines the life of the vacuum chamber 12 and is an important factor that affects the productivity and the refractory cost.

上吹きした酸化性ガスは、溶鋼16との発熱反応を引き起こし、溶鋼16の表面に高温領域を形成する。攪拌ガスや真空槽12へのリークガス、あるいは、反応による生成ガスさらには溶鋼16と未反応の上吹き酸化性ガス等は、基本的に、真空槽12の上部の排気系から排出されるものの、その一部は上吹きガスジェットに巻込まれて酸化性ガスジェットともに溶鋼16の表面の高温領域に吹き付けられる。これらの巻込まれたガスは、高温領域を通過することによりガス温度が上昇し、さらに一部は再び酸化性ガスジェットに巻込まれる。   The oxidizing gas blown up causes an exothermic reaction with the molten steel 16 and forms a high temperature region on the surface of the molten steel 16. The stirring gas, the leak gas to the vacuum chamber 12, or the gas produced by the reaction, or the molten steel 16 and the unreacted top blown oxidizing gas are basically discharged from the exhaust system above the vacuum chamber 12, A part of the gas is entrained in the upper blowing gas jet and is blown to the high temperature region on the surface of the molten steel 16 together with the oxidizing gas jet. When these entrained gases pass through the high temperature region, the gas temperature rises, and a part of them is again entrained in the oxidizing gas jet.

このように、酸化性ガスジェットをランス17から上吹きすると、真空槽12のランス17の下方領域に高温ガス領域が形成され、形成されたこの高温ガス領域が真空槽12の側壁の耐火物の寿命に悪影響を与えるものと推定される。   As described above, when the oxidizing gas jet is blown upward from the lance 17, a high temperature gas region is formed in the lower region of the lance 17 of the vacuum chamber 12, and the formed high temperature gas region is formed of the refractory on the side wall of the vacuum chamber 12. Presumed to have a negative effect on lifespan.

そこで、これらの高温ガス領域が極力悪影響を及ぼさない条件を指標(H/R)を用いて検討した。Hは上述したランス17の下端の溶鋼16の表面からの高さであり、Rはランス中心軸から真空槽12の内壁までの距離である。この指標(H/R)を用いて真空槽12の側壁耐火物の寿命指数を求めた。真空槽12の側壁耐火物の損耗速度を測定し、煉瓦積み時の煉瓦厚みを損耗速度で割ることにより計算寿命を算出した。指数は比(H/V)が4である時の計算寿命を基準値1.0としたときの相対値である。なお、Vは真空槽12の内径を示す。結果を図8にグラフで示す。   Therefore, the conditions under which these high-temperature gas regions do not adversely affect as much as possible were examined using an index (H / R). H is the height of the lower end of the lance 17 from the surface of the molten steel 16, and R is the distance from the center axis of the lance to the inner wall of the vacuum chamber 12. Using this index (H / R), the life index of the side wall refractory of the vacuum chamber 12 was determined. The wear rate of the side wall refractory in the vacuum chamber 12 was measured, and the calculated life was calculated by dividing the brick thickness at the time of brickwork by the wear rate. The index is a relative value when the calculated life when the ratio (H / V) is 4 is 1.0. V indicates the inner diameter of the vacuum chamber 12. The results are shown graphically in FIG.

図8にグラフで示すように、比(H/V)の値が例えば1.0程度と小さい場合、ランス17の高さHが小さく周囲の雰囲気ガスの巻込み量が小さく、あるいは、真空槽12の内径Vが大きく排気されるガスの割合が高い。このため、真空槽12の内壁に接触するガスの温度は相対的に低く、側壁耐火物の寿命も相対的に高位に維持される。   As shown in the graph of FIG. 8, when the value of the ratio (H / V) is as small as about 1.0, for example, the height H of the lance 17 is small and the amount of surrounding ambient gas is small, or the vacuum chamber The ratio of the gas to be exhausted with a large inner diameter V of 12 is high. For this reason, the temperature of the gas in contact with the inner wall of the vacuum chamber 12 is relatively low, and the lifetime of the side wall refractory is maintained at a relatively high level.

これに対し、比(H/V)の値が大きくなると、ランス17の高さHが大きく周囲の雰囲気ガスの巻込み量が大きい、あるいは、真空槽12の内径Vが小さく排気されるガスの割合が低い。したがって、真空槽12の内壁に接触するガスの温度は相対的に高く、側壁耐火物の寿命も相対的に低位となる。そして、比(H/V)の値が3を超えると側壁耐火物の寿命の低下は著しくなる。   On the other hand, when the value of the ratio (H / V) increases, the height H of the lance 17 is large and the amount of surrounding atmospheric gas is large, or the inner diameter V of the vacuum chamber 12 is small and the exhausted gas The rate is low. Therefore, the temperature of the gas in contact with the inner wall of the vacuum chamber 12 is relatively high, and the lifetime of the side wall refractory is also relatively low. And when the value of ratio (H / V) exceeds 3, the lifetime of a side wall refractory will fall remarkably.

このため、比(H/V)の値が3以下となるようにして操業することが、真空槽12の側壁耐火物の寿命を確保するためには望ましい。
本実施の形態によれば、下端開口部の面積が縮小化された上述した浸漬管13を用いるため、浸漬管13の下端部の水平断面積は必然的に真空槽12よりも小さくなり、取鍋15に収容された溶鋼16の上部に存在するスラグの、浸漬管13の内部への吸い込み量を低減できる。このため、耐火物の損耗速度の上昇を抑制でき、耐火物の延命を図ることができ、耐火物の補修コストの上昇を抑制できるとともに、耐火物の補修サイクルを長期化できるために真空脱ガス装置の実稼動時間率を向上でき生産性を向上できる。
For this reason, in order to ensure the lifetime of the side wall refractory of the vacuum chamber 12, it is desirable to operate so that the value of the ratio (H / V) is 3 or less.
According to this embodiment, since the above-described dip tube 13 in which the area of the lower end opening is reduced is used, the horizontal sectional area of the lower end portion of the dip tube 13 is necessarily smaller than that of the vacuum chamber 12, and The amount of slag that is present in the upper part of the molten steel 16 accommodated in the pan 15 can be reduced in the dip tube 13. For this reason, it is possible to suppress an increase in the wear rate of the refractory, to extend the life of the refractory, to suppress an increase in the repair cost of the refractory, and to extend the repair cycle of the refractory, thereby degassing the vacuum. The actual operation time rate of the equipment can be improved and the productivity can be improved.

また、本実施の形態によれば、下端開口部の面積が縮小化された上述した浸漬管13を用いるため、脱ガス処理を終了した後の浸漬管の内壁を構成する耐火物の温度の急激な低下を抑制できる。したがって、次ヒートでの吸い上げの際に高温の溶鋼に接触した際に耐火物に加えられる熱履歴(温度差)が小さくなり温度変化や温度勾配が小さくなる。このため、温度変化に伴なう耐火物の膨張及び収縮が小さくなり、耐火物の亀裂や、この亀裂の進展によるスポール割れや剥離を生じ難くなるため、耐火物の延命を図ることができる。したがって、耐火物の補修コストを抑制できるとともに耐火物の補修サイクルを長期化できるため、真空脱ガス装置の実稼動時間率を向上でき生産性を向上できる。   Further, according to the present embodiment, since the above-described dip tube 13 in which the area of the lower end opening is reduced is used, the temperature of the refractory constituting the inner wall of the dip tube after the degassing process is rapidly increased. Reduction can be suppressed. Therefore, the heat history (temperature difference) applied to the refractory when contacting the high-temperature molten steel at the time of sucking in the next heat is reduced, and the temperature change and the temperature gradient are reduced. For this reason, the expansion and contraction of the refractory accompanying the temperature change are reduced, and it becomes difficult to cause cracking of the refractory and to cause spall cracking and peeling due to the progress of the crack, so that the life of the refractory can be extended. Therefore, since the repair cost of the refractory can be suppressed and the repair cycle of the refractory can be extended, the actual operation time rate of the vacuum degassing apparatus can be improved and the productivity can be improved.

また、本実施の形態は、略述すると、形状を円柱型から長円型に変更した浸漬管13を製作するだけで行うことができるので、簡単に実際に行うことができ、極めて実用的である。   Moreover, since this embodiment can be performed simply by manufacturing the dip tube 13 whose shape has been changed from a cylindrical shape to an oval shape, it can be performed easily and is extremely practical. is there.

このように、本実施の形態によれば、真空脱ガス等の精錬能を犠牲にすることなく、ランス17から酸化性ガスを吹き付けることによる真空槽12の槽底の耐火物の損傷を防止し、スラグの吸い上げを抑制し、さらには浸漬管13の下端開口部が大きいことに起因する熱スポール割れ等を抑制することによって、耐火物の寿命及び脱ガス速度をいずれも向上しながら溶鋼16の真空精錬を行うことができる。   Thus, according to the present embodiment, damage to the refractory at the bottom of the vacuum chamber 12 caused by blowing oxidizing gas from the lance 17 can be prevented without sacrificing refining capability such as vacuum degassing. Further, by suppressing the suction of slag, and further suppressing the thermal spall cracking caused by the large opening at the lower end of the dip tube 13, the life of the refractory and the degassing rate are both improved. Vacuum refining can be performed.

また、本実施の形態によれば、真空槽12に収容された溶鋼16に酸化性ガスを導入することにより、耐火物損耗速度を悪化させずに酸化性ガスと溶鋼16中の各元素との反応効率を向上することができる。   Moreover, according to this Embodiment, by introduce | transducing oxidizing gas into the molten steel 16 accommodated in the vacuum chamber 12, oxidizing gas and each element in the molten steel 16 are not deteriorated without deteriorating the refractory wear rate. Reaction efficiency can be improved.

さらに、本発明を実施例を参照しながら具体的に説明する。
転炉で吹錬した240トンの溶鋼を、図1に示す取鍋15に出鋼し、図1に示す浸漬管13(長径L/短径S=1.8m、2.6m)と浸漬管13を下部に備えた真空槽12からなる真空精錬装置11を用いて溶鋼の真空精錬を行った。
Further, the present invention will be specifically described with reference to examples.
240 tons of molten steel blown in a converter are put into a ladle 15 shown in FIG. 1, and the dip tube 13 (long diameter L / short diameter S = 1.8 m, 2.6 m) and dip tube shown in FIG. Vacuum smelting of the molten steel was performed using a vacuum smelting apparatus 11 comprising a vacuum tank 12 provided with a lower part 13.

真空槽12の上方には、合金を添加する合金添加口及び真空用排気ダクト(いずれも図示しない)を設けてあり、真空用排気ダクトは所定の真空排気装置に接続されている。なお、本発明例及び比較例のいずれにおいても攪拌ガス(あるいは環流ガス)流量を2.0Nm3 /min(8.3Nl/min・ton)とした。 Above the vacuum chamber 12, an alloy addition port for adding an alloy and a vacuum exhaust duct (both not shown) are provided, and the vacuum exhaust duct is connected to a predetermined vacuum exhaust device. In both the inventive examples and the comparative examples, the stirring gas (or reflux gas) flow rate was 2.0 Nm 3 / min (8.3 Nl / min · ton).

本発明例の浸漬管13及び比較例の浸漬管それぞれの下端開口部の水平断面を図9(a)及び図9(b)にそれぞれ示す。
本発明例及び比較例ともに、図の左側の円弧部の側面に浸漬管下端から0.3mの高さの位置に、攪拌ガス導入用羽口を12本設けた。左側円弧部の羽口導入開き角度θは本発明例及び比較例のいずれにおいても180 度開いた半円状とし、羽口間角度は16度とした。なお、羽口はステンレス製の単管を用いた。
9A and 9B show horizontal cross sections of the lower end openings of the dip tube 13 of the present invention and the dip tube of the comparative example, respectively.
In both the inventive example and the comparative example, twelve stirring gas introducing tuyere were provided on the side surface of the arc portion on the left side of the drawing at a position 0.3 m from the lower end of the dip tube. The tuyere introduction opening angle θ of the left arc portion is a semicircular shape opened 180 degrees in both the present invention example and the comparative example, and the tuyere angle is 16 degrees. The tuyere used a single tube made of stainless steel.

なお、比較例は、浸漬管の内径Dと取鍋の内径D0 との比D/D0 を0.45としたA−1と、比D/D0 を0.6としたA−2の2種類により試験した。また、従来のRH真空脱ガスRHを使用した試験を比較例Bとした。 In the comparative example, the ratio D / D 0 between the inner diameter D of the dip tube and the inner diameter D 0 of the ladle is 0.41, and the ratio D / D 0 is 0.6. The two types were tested. A test using a conventional RH vacuum degassing RH was designated as Comparative Example B.

以上の前提のもと、実施例1では、転炉で炭素濃度0.04質量%まで吹錬した溶鋼16を取鍋15に出鋼し、真空脱水素処理を行った。本発明例及び比較例A、Bいずれも攪拌ガス(あるいは環流ガス)流量を2.0Nm3 /min(8.3Nl/min・ton)とし、脱水素速度を測定した。耐火物の寿命は真空槽12の耐火物厚みを耐火物損耗速度で割ることにより算出し、比較例Bでの耐火物損耗速度を1.0 とした相対値で示した。試験の結果を表1にまとめて示す。 Under the above premise, in Example 1, the molten steel 16 blown to a carbon concentration of 0.04% by mass in the converter was put into the ladle 15 and subjected to vacuum dehydrogenation treatment. In both the inventive examples and comparative examples A and B, the flow rate of stirring gas (or reflux gas) was 2.0 Nm 3 / min (8.3 Nl / min · ton), and the dehydrogenation rate was measured. The life of the refractory was calculated by dividing the thickness of the refractory in the vacuum chamber 12 by the refractory wear rate, and was expressed as a relative value with the refractory wear rate in Comparative Example B being 1.0. The test results are summarized in Table 1.

Figure 2005264264
Figure 2005264264

表1から、浸漬管13を本発明例の形状とすることにより比較例A、B以上の脱水素速度を得ることができることがわかる。また、比(L/S)を最適な範囲とすることにより脱水素速度をさらに向上できることがわかる。   From Table 1, it can be seen that a dehydrogenation rate higher than that of Comparative Examples A and B can be obtained by setting the dip tube 13 to the shape of the present invention. Moreover, it turns out that a dehydrogenation rate can further be improved by making ratio (L / S) into the optimal range.

また、本発明例によれば、耐火物寿命指数も比較例A、Bのいずれに対しても改善できることがわかる。これは、比較例Aの浸漬管を本発明例の浸漬管に置換することにより取鍋スラグの真空槽12内持込量が減少し、スラグによる耐火物損耗が減少したためと考えられる。また、比較例A、Bと比較しても耐火物寿命指数が増加したのは、本発明法の浸漬管13を用いることにより、スラグの取鍋15への排出が促進されたためと考えられる。   Moreover, according to the example of this invention, it turns out that a refractory life index | exponent can also be improved with respect to any of the comparative examples A and B. This is considered to be because the amount of ladle slag brought into the vacuum chamber 12 was reduced by replacing the dip tube of Comparative Example A with the dip tube of the present invention example, and refractory wear due to slag was reduced. The reason why the refractory life index increased compared to Comparative Examples A and B is considered to be that the discharge of slag into the ladle 15 was promoted by using the dip tube 13 of the present invention method.

上述した前提のもと、転炉で炭素濃度0.04質量%まで吹錬した溶鋼16を取鍋15に出鋼し、真空脱炭処理を行った。本発明例及び比較例のいずれも攪拌ガス(あるいは環流ガス)流量を2.0Nm3 /min(8.3Nl/min・ton)とし、炭素濃度が20ppm未満となるまでの脱炭時間を測定した。試験結果を表2にまとめて示す。 Under the premise described above, the molten steel 16 blown to a carbon concentration of 0.04% by mass in the converter was taken out into the ladle 15 and vacuum decarburized. In both the inventive example and the comparative example, the flow rate of stirring gas (or reflux gas) was 2.0 Nm 3 / min (8.3 Nl / min · ton), and the decarburization time until the carbon concentration was less than 20 ppm was measured. . The test results are summarized in Table 2.

Figure 2005264264
Figure 2005264264

表2から、浸漬管12を本発明例の形状とすることにより脱炭時間が比較例A、Bいずれに対しても短縮できることがわかる。   From Table 2, it can be seen that the decarburization time can be shortened for both Comparative Examples A and B by making the dip tube 12 the shape of the present invention.

上述した前提のもと、本発明例の浸漬管13の、長径の長さと短径の長さとの比を2.6として、攪拌ガス(あるいは環流ガス)流量を変更して脱水素速度に及ぼす影響を調査した。試験の結果を表3にまとめて示す。   Under the above-mentioned assumption, the ratio of the major axis length to the minor axis length of the dip tube 13 of the present invention is set to 2.6, and the stirring gas (or reflux gas) flow rate is changed to affect the dehydrogenation rate. The impact was investigated. The test results are summarized in Table 3.

Figure 2005264264
Figure 2005264264

表3において、ガス流量を低下させ過ぎると脱水素速度が低下するのは、溶鋼循環速度が低下するとともに気泡生成数自体が減少して反応界面積が低下するからである。ガス流量を増大させ過ぎても脱水素速度が向上しないのは、気泡同士の合体により気泡径が増大してトータルの反応界面積が効果的に増加しないためである。   In Table 3, when the gas flow rate is lowered too much, the dehydrogenation rate is lowered because the molten steel circulation rate is lowered and the bubble generation number itself is reduced and the reaction interface area is lowered. The reason why the dehydrogenation rate does not improve even if the gas flow rate is increased excessively is that the bubble diameter increases due to the coalescence of bubbles and the total reaction interface area does not increase effectively.

上述した前提のもと、本実施例では、真空槽12の内部に配置したランス17の先端のノズルから、酸素ガスを真空槽12の内部の溶鋼16の浴面に吹き付けた。
なお、比較例Aでは浸漬管の内径Dと取鍋内径D0 の比D/D0 =0.42とし、浸漬管の内壁の開き角度180度の範囲に設けた12本の羽口から攪拌ガスを流した。
そして、試験の結果を表4にまとめて示す。
In the present embodiment, oxygen gas was sprayed onto the bath surface of the molten steel 16 inside the vacuum chamber 12 from the nozzle at the tip of the lance 17 disposed inside the vacuum chamber 12 under the above-described premise.
In Comparative Example A, the ratio D / D 0 = 0.42 between the inner diameter D of the dip tube and the ladle inner diameter D 0 , and stirring was performed from 12 tuyere provided in the range of an opening angle of 180 degrees on the inner wall of the dip tube. Gas was flushed.
The test results are summarized in Table 4.

Figure 2005264264
Figure 2005264264

表4に示すように、浸漬管13を本発明例の形状とすることによりAl反応効率が比較例A、Bのいずれに対しても向上することがわかる。   As shown in Table 4, it can be seen that the Al reaction efficiency is improved with respect to any of Comparative Examples A and B by making the dip tube 13 into the shape of the present invention.

また、比(H/S)の値が増加するにつれてAl反応効率は徐々に低下し、比(H/S)の値が8を超えると急激に低下することがわかる。これは、比(H/S)が増加するとランス17の高さH が増えて溶鋼16の表面に衝突するジェットが弱まるためである。   It can also be seen that the Al reaction efficiency gradually decreases as the ratio (H / S) value increases, and rapidly decreases when the ratio (H / S) value exceeds 8. This is because as the ratio (H / S) increases, the height H of the lance 17 increases and the jet impinging on the surface of the molten steel 16 weakens.

次に槽底耐火物寿命指数を比較した。真空槽12の槽底の耐火物損耗量を使用チャージ数で割り算し、比(H/S)が2.0での槽底耐火物寿命を1.0とした相対値で示した。   Next, the tank bottom refractory life index was compared. The amount of refractory wear at the bottom of the vacuum chamber 12 was divided by the number of charges used, and the relative value with the ratio (H / S) being 2.0 and the bottom refractory life being 1.0 was shown.

本発明例は、比較例Aに対して、槽底耐火物寿命指数が向上することがわかる。なお、比較例Bは、真空槽槽底が存在しないために槽底耐火物寿命指数は空欄としてある。
槽底耐火物の寿命は比(H/S)の増加とともにゆるやかに低下し、比(H/S)が8を超えると急激に低下することがわかる。これは、ランス17の高さが高くなりジェットの水平方向の広がりが大きくなって真空槽槽底領域に悪影響を与えるためである。
It turns out that the example of this invention improves a tank bottom refractory life index | exponent with respect to the comparative example A. FIG. In Comparative Example B, since there is no vacuum tank bottom, the tank bottom refractory life index is blank.
It can be seen that the life of the tank bottom refractory gradually decreases as the ratio (H / S) increases, and rapidly decreases when the ratio (H / S) exceeds 8. This is because the height of the lance 17 is increased and the horizontal spread of the jet is increased, which adversely affects the vacuum chamber bottom region.

実施例4と同様の試験を行い、真空槽12の側壁耐火物の寿命を調査した。側壁耐火物寿命指数は真空槽12の側壁の耐火物損耗量を使用チャージ数で割り算出し、H/V=4での槽底耐火物寿命を1.0とした相対値で示した。
そして、試験の結果を表5に示す。
The test similar to Example 4 was done and the lifetime of the side wall refractory of the vacuum chamber 12 was investigated. The side wall refractory life index was calculated by dividing the amount of refractory wear on the side wall of the vacuum chamber 12 by the number of charges used, and the relative value assuming that the bottom refractory life at H / V = 4 was 1.0.
Table 5 shows the test results.

Figure 2005264264
Figure 2005264264

比の値(H/V)の増加にともない側壁寿命指数は徐々に低下し、(H/V)が3を超えると急激に低下することがわかる。   It can be seen that as the ratio value (H / V) increases, the side wall life index gradually decreases, and when (H / V) exceeds 3, it rapidly decreases.

実施の形態における溶鋼の真空精錬装置の構造を、一部を透視して簡略化した状態で示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the vacuum refining apparatus of the molten steel in embodiment in the state simplified by seeing through a part. 図2(a)は図1に示す真空精錬装置の垂直断面図であり、図2(b)は図1におけるA−A断面図である。2A is a vertical sectional view of the vacuum refining apparatus shown in FIG. 1, and FIG. 2B is a sectional view taken along line AA in FIG. 図3(a)及び図3(b)は、いずれも、本実施の形態の浸漬管の「非円形の水平内面形状」の一例を示す説明図である。FIG. 3A and FIG. 3B are explanatory diagrams showing an example of “non-circular horizontal inner surface shape” of the dip tube of the present embodiment. 比(L/S)と脱ガス速度指数との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between ratio (L / S) and a degassing rate index | exponent. 脱ガス速度指数に攪拌ガス流量が与える影響の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the influence which the stirring gas flow volume has on a degassing speed index | exponent. 比(H/S)とAl反応効率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between ratio (H / S) and Al reaction efficiency. 比(H/S)と槽底耐火物寿命指数との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between ratio (H / S) and a tank bottom refractory life index. 比(H/V)と真空槽側壁耐火物寿命指数との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between ratio (H / V) and a vacuum chamber side wall refractory life index. 図9(a)及び図9(b)は、実施例1における本発明例の浸漬管及び比較例の浸漬管それぞれの下端開口部の水平断面を示す説明図である。FIG. 9A and FIG. 9B are explanatory views showing horizontal sections of lower end openings of the dip tube of the present invention example and the dip tube of the comparative example in Example 1. FIG. RH脱ガス法の原理を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the principle of RH degassing method typically. RH脱ガス法において真空槽の内部に存在する溶鋼の表面に酸化性ガスを吹き付ける状況を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the condition which sprays oxidizing gas on the surface of the molten steel which exists in the inside of a vacuum chamber in RH degassing method. 特許文献4に記載された発明を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the invention described in patent document 4 typically. 特許文献5に記載された発明を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the invention described in patent document 5 typically.

Claims (13)

水平断面形状が円形である真空槽の下部に連通して設けられる一本の浸漬管を、該一本の浸漬管の下方に配置された取鍋に収容された溶鋼に浸漬し、攪拌ガスを該一本の浸漬管の内部の溶鋼に吹き込んで該一本の浸漬管の内部を上昇及び下降する循環流を生じさせることにより溶鋼の真空精錬を行う際に、
前記一本の浸漬管の少なくとも下端開口部の内面は、該下端開口部において前記循環流が存在する領域の外縁形状に略沿った非円形の水平断面形状を有すること
を特徴とする溶鋼の真空精錬方法。
A single dip tube provided in communication with the lower part of the vacuum tank having a circular horizontal cross-sectional shape is immersed in a molten steel housed in a ladle disposed below the single dip tube, and stirring gas is supplied. When performing vacuum refining of the molten steel by blowing into the molten steel inside the single dip tube and generating a circulating flow that rises and falls inside the single dip tube,
The inner surface of at least the lower end opening of the one dip tube has a noncircular horizontal cross-sectional shape substantially along the outer edge shape of the region where the circulating flow exists in the lower end opening. Refining method.
前記非円形の水平断面形状は、円形を一の方向へ偏平させた長円形状である請求項1に記載された溶鋼の真空精錬方法。   The method for vacuum refining molten steel according to claim 1, wherein the non-circular horizontal cross-sectional shape is an oval shape obtained by flattening a circular shape in one direction. 前記長円形状は、一の方向へ向けた長径を形成する長径部と、該長径よりも短いとともに該一の方向と交差する少なくとも一の方向へ向けた少なくとも一つの短径を形成する短径部とを有する形状である請求項2に記載された溶鋼の真空精錬方法。   The ellipse shape has a long diameter portion that forms a long diameter in one direction, and a short diameter that is shorter than the long diameter and forms at least one short diameter in at least one direction intersecting the one direction. The method for vacuum refining molten steel according to claim 2, wherein the method has a shape having a portion. 前記攪拌ガスの流量は処理溶鋼1トン当たり3NL/min以上15NL/min以下である請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載された溶鋼の真空精錬方法。   The method for vacuum refining of molten steel according to any one of claims 1 to 3, wherein a flow rate of the stirring gas is 3 NL / min or more and 15 NL / min or less per 1 ton of the processed molten steel. 前記真空槽の内部に昇降可能に配置されるランスの下端と該真空槽の内部に存在する溶鋼の表面との間の鉛直方向の距離(H)と、前記浸漬管の短径の長さ(S)との比(H/S)が2以上8以下となるように該ランスを昇降させながら、該ランスから酸化性ガスを前記真空槽に収容された溶鋼に吹付ける請求項3又は請求項4に記載された溶鋼の真空精錬方法。   The vertical distance (H) between the lower end of the lance that can be moved up and down inside the vacuum chamber and the surface of the molten steel existing inside the vacuum chamber, and the length of the minor axis of the dip tube ( The oxidizing gas is sprayed from the lance to the molten steel accommodated in the vacuum tank while raising and lowering the lance so that the ratio (H / S) to S) is 2 or more and 8 or less. 4. The method for vacuum refining molten steel described in 4. 前記真空槽の内部に昇降可能に配置されるランスの下端と該真空槽の内部に存在する溶鋼の表面との間の鉛直方向の距離(H)と、該真空槽の内径の長さ(V)との比(H/V)が3以下となるように該ランスを昇降させながら、該ランスから酸化性ガスを前記真空槽に収容された溶鋼に吹付ける請求項3から請求項5までのいずれか1項に記載された溶鋼の真空精錬方法。   The distance (H) in the vertical direction between the lower end of the lance that can be moved up and down in the vacuum chamber and the surface of the molten steel existing in the vacuum chamber, and the length (V) of the inner diameter of the vacuum chamber The oxidizing gas is sprayed from the lance to the molten steel accommodated in the vacuum tank while raising and lowering the lance so that the ratio (H / V) to 3) or less The method for vacuum refining molten steel as described in any one of the above items. 上昇及び下降を繰り返す溶鋼の循環流を内部に発生する一本の浸漬管と、該一本の浸漬管の上部に連通して配置されて前記循環流に脱ガス処理を行う真空槽と、攪拌ガスを該一本の浸漬管の内部の溶鋼に吹き込むことにより前記循環流を生じさせる攪拌ガス導入装置とを備える溶鋼の真空精錬装置であって、
前記一本の浸漬管の少なくとも下端開口部の内面は、該下端開口部において前記循環流が存在する領域の外縁形状に略沿った非円形の水平断面形状を有すること
を特徴とする溶鋼の真空精錬装置。
A single dip tube that internally generates a circulating flow of molten steel that repeatedly rises and descends, a vacuum tank that is disposed in communication with the upper portion of the single dip tube and performs degassing treatment on the circulating flow, and stirring A molten steel vacuum smelting apparatus comprising a stirring gas introducing device that generates the circulation flow by blowing gas into the molten steel inside the one dip tube,
The inner surface of at least the lower end opening of the one dip tube has a noncircular horizontal cross-sectional shape substantially along the outer edge shape of the region where the circulating flow exists in the lower end opening. Refining equipment.
前記非円形の水平断面形状は、円形を一の方向へ偏平させた長円形状である請求項7に記載された溶鋼の真空精錬装置。   8. The molten steel vacuum refining apparatus according to claim 7, wherein the non-circular horizontal cross-sectional shape is an oval shape obtained by flattening a circular shape in one direction. 前記長円形状は、一の方向へ向けた長径を形成する長径部と、該長径よりも短いとともに該一の方向と交差する少なくとも一の方向へ向けた少なくとも一つの短径を形成する短径部とを有する形状である請求項8に記載された溶鋼の真空精錬装置。   The ellipse shape has a long diameter portion that forms a long diameter in one direction, and a short diameter that is shorter than the long diameter and forms at least one short diameter in at least one direction intersecting the one direction. The apparatus for vacuum refining molten steel according to claim 8, having a shape having a portion. 前記長径の長さ(L)と前記短径の長さ(S)との比(L/S)は1.5以上である請求項9に記載された溶鋼の真空精錬装置。   The molten steel vacuum refining apparatus according to claim 9, wherein a ratio (L / S) of the length (L) of the major axis to the length (S) of the minor axis is 1.5 or more. 水平断面において、前記浸漬管の前記下端開口部の外縁形状は、前記真空槽の外縁形状に包囲される請求項7から請求項10までのいずれか1項に記載された溶鋼の真空精錬装置。   11. The molten steel vacuum smelting apparatus according to claim 7, wherein an outer edge shape of the lower end opening of the dip tube is surrounded by an outer edge shape of the vacuum tank in a horizontal section. 前記攪拌ガス導入装置は前記長径部に設けられる請求項9から請求項11までのいずれか1項に記載された溶鋼の真空精錬装置。   The molten steel vacuum refining device according to any one of claims 9 to 11, wherein the stirring gas introducing device is provided in the long diameter portion. さらに、前記真空槽の内部に昇降可能に配置されて、酸化性ガスを該真空槽の内部に存在する溶鋼に吹付けるためのランスを備える請求項7から請求項12までのいずれか1項に記載された溶鋼の真空精錬装置。   Furthermore, it is arrange | positioned so that raising / lowering is possible inside the said vacuum chamber, The lance for spraying oxidizing gas on the molten steel which exists in the inside of this vacuum chamber is provided in any one of Claim 7-12. The vacuum refining equipment for molten steel described.
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