JP2010132980A - Ｒｈ真空脱ガス槽天蓋への地金付着抑制方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、天蓋での付着地金の成長を抑制可能なＲＨ真空脱ガス槽天蓋への地金付着抑制方法を提供することを目的としている。
【解決手段】ＲＨ真空脱ガス槽の天蓋に溶鋼のスプラッシュによる付着物の形成を抑制する方法を新規に考えた。具体的には、前記天蓋の内表面を、不定形耐火物を用いて水平もしくは下に凸状に形成し、前記付着物の横方向流れを抑えて鉛直に滴下させ、固化・成長を妨げるようにしたのである。この場合、前記溶鋼を高Ｃｒ含有鋼としたり、あるいは前記不定形耐火物を高Ａｌ_２Ｏ_３質もしくはＡｌ_２Ｏ_３−ＭｇＯ系とすると一層効果がある。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＲＨ真空脱ガス槽天蓋への地金付着防止方法に係わり、詳しくは、転炉から出鋼した溶鋼をＲＨ真空脱ガス槽で再度精錬するに際して、その天井蓋（以下、天蓋という）の内側に溶鋼のスプラッシュが付着し、大塊の地金に成長するのを抑制する技術に関する。

一般に、転炉で酸素吹錬によって溶製した溶鋼は、取鍋へ一旦出鋼した後に連続鋳造機等にて鋳込まれ、鋼鋳片とされる。この鋼鋳片は、その後に圧延や各種の加工処理を経て鋼製品になる。また、近年は、鋼製品の高級化を図るため、「二次精錬」と称し、鋼鋳片に含まれる不純物成分をさらに種々の精錬手段を加えて除去することも行われている。この除去方法の一つに、ＲＨ真空脱ガス槽を利用する技術がある。転炉から出鋼した溶鋼を収容した取鍋を、ＲＨ真空脱ガス槽にセットし、酸素吹錬してさらなる脱炭を行ったり、減圧下での脱ガスを行うのである。

ここで、ＲＨ真空脱ガス槽１６は、図２に示すように、図示していない排気手段に連結され、減圧可能な空間を有する槽１（真空槽ともいう）と、取鍋２に保持した溶鋼３中へ浸漬され、その溶鋼３を前記槽１内に別途ノズル２５を介して吹き込む不活性ガス２２のドリフト・アップ力で吸い上げたり、再度取鍋２に降下させて循環流２３を形成させる上昇管４及び下降管５とで構成されている。そして、該槽１の側壁６及び天蓋７は、耐火レンガ８を積んで内張りして、１７００℃以上の高温に耐えるようになっている。また、その天蓋７は、耐火レンガ（材質は、ＭｇＯ−Ｃｒ_２Ｏ_３質耐火物等）８を安定した状態に積む都合で、アーチ状のレンガ積み構造をしているのが特徴である。

ところで、このＲＨ真空脱ガス槽１６で溶鋼３の酸素吹錬を行うと、図２に示したように、溶鋼３から飛散した液滴（以下、スプラッシュという）が該槽１に内張りされた耐火レンガ８の表面に付着し、地金と称する付着物９を形成する。

そこで、従来より、かかる付着物９を除去する技術の開発が行われ、図示していないが、側壁６の付着物９については、操業停止時に槽内に挿入した酸素ランス１０にアタッチメントとして取り付けたノズル（図示せず）より水平方向に酸素ジェットを吹き付け、溶断・滴下させることでほぼ対処できるようになった。

しかしながら、天蓋７内で成長した付着物９については、酸素ジェットを上向きにするとランス自体の溶損を起こすので、十分な対策がなく問題となっていた。ちなみに、Ｃｒを含有するステンレス鋼を主として溶製しているＲＨ真空脱ガス槽（１チャージあたりの処理量３３０トン）の約１７００チャージの場合の操業で約４０トンの塊状地金９が付着する。この付着物９は、溶鋼３の歩留りを低下するばかりでなく、落下すると耐火レンガ８を損傷したり、せっかく二次精錬が完了した溶鋼３中へ付着物９中の炭素等の不純物がピックアップされ、再びその濃度を高めてしまう原因にもなる。また、排気口１２を塞ぎ、減圧を不調にするので、操業自体が困難になる。

そのため、現在は、一定期間だけ操業したら、槽１より天蓋７を取り外し、図３に示すように、塊状地金（付着物９）の塊に酸素ジェットで溶解して貫通孔１３を複数開け、該貫通孔１３にワイヤ１４を通して、クレーン（図示せず）で吊り上げ、下ろしを行って地金塊９を槽１から除去するようにしている（図３では、まだ天蓋７は外していない）。ところが、このような除去作業には長時間を要し、ＲＨ真空脱ガス槽を利用する溶鋼の生産性を低下するばかりでなく、該作業を実際に行うと、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、作業者１５が火傷をしたり、ワイヤ１４が切断する等の危険を常に抱えていた。

なお、ＲＨ真空脱ガス槽１６の天蓋７は、上記したようにアーチ状であるが、いままでに開示されている文献（特許公報も含む）では、その付記した図面において水平な形状として模式的に記載されているものもあるが（例えば、特許文献１参照）、そのような水平形状のものはレンガ積みの都合で実在しない。
特開昭６２−１４８５５１号公報

本発明は、かかる事情に鑑み、天蓋での付着地金の成長を抑制可能なＲＨ真空脱ガス槽天蓋への地金付着抑制方法を提供することを目的としている。

発明者は、上記目的を達成するため鋭意研究を重ね、その成果を本発明に具現化した。すなわち、本発明は、ＲＨ真空脱ガス槽の天蓋として、該天蓋の内表面を、不定形耐火物を用いて水平もしくは下に凸状にしたものを使用することを特徴とするＲＨ真空脱ガス槽天蓋への地金付着抑制方法である。

この場合、前記溶鋼を高Ｃｒ含有鋼としたり、あるいは前記不定形耐火物を高Ａｌ_２Ｏ_３質もしくはＡｌ_２Ｏ_３−ＭｇＯ系とするのが好ましい。

本発明では、ＲＨ真空脱ガス槽の天蓋の内表面を、不定形耐火物を用いて水平もしくは下に凸状に形成するようにした。その結果、前記付着物は、横方向流れが抑えられ、ただちに鉛直に滴下するようになり、付着位置での固化・成長が妨げられるようになる。従って、作業者にとって危険作業の頻度が減少するばかりでなく、地金の崩落による耐火物の損傷や、炭素のピックアップが低減でき、また溶鋼歩留りの向上も達成できる。

以下、発明をなすに至った経緯をまじえ、本発明の最良の実施形態を説明する。

まず、発明者は、天蓋７のアーチ内に付着地金が成長して広がる状況を、１チャージの操業が終了する毎に観察した。そして、塊状地金９の除去作業時（図３及び図４参照）には、天蓋７を比較的容易に槽１より取り外すことができることを配慮すると、塊状地金９は、天蓋７の耐火レンガ８自体にはそれほど強力に付着しておらず、側壁６の上端側にその基盤があると推定した。さらに、この塊状地金９ができる原因は、天蓋７の形状がアーチ状になっているためか、天蓋内面の中央部分に付着した付着物９が側壁６と天蓋７との境界方向に流れて行き、最終的に側壁６の上端部に溜まり、肥大化して塊状になると考えた。

引き続いて、発明者は、上記考察に基づき、付着物９の成長抑制の対策について検討した。その結果、図１に示すように、ＲＨ真空脱ガス槽１６の天蓋７を形成する鉄皮１８の内面側に、アンカ１７を取り付けると共に、不定形耐火物１７を充填し、内表面２４を水平もしくは下に凸状に形成するのが良いと考えた。何故ならば、水平もしくは下に凸状な面に付着した溶融物２０は、横方向に流れるよりも、ただちに重力で液滴２１となって鉛直下方に滴下するものが多いと予想できるからである。つまり、飛散により天蓋７の内側耐火物表面に付着しても、その付着位置が水平もしくは下に凸状であると、その位置に留まらずに、むしろ自重で直ぐに落下するので、側壁の上端部に流れて溜まることもなく、固化・成長が妨げられ付着物となり難いはずである。

また、材料を不定形耐火物１７としたのは、従来のような耐火レンガ８では水平に施工したのでは、使用中の天蓋７からの落下を防止するのが難しいが、不定形耐火物１７であれば、天蓋７の鉄皮１８に多数本のアンカ１９を溶接し、そこに不定形耐火物施工することによって、その落下を防止できるからである。

さらに、本発明では、操業を普通鋼並びにＣｒ含有鋼で行い、前記不定形耐火物１７を高Ａｌ_２Ｏ_３質もしくはＡｌ_２Ｏ_３−ＭｇＯ系とするのが好ましい。普通鋼や、Ｃｒ含有鋼であっても、Ｃｒの含有量が３質量％以下の低合金鋼の真空脱ガス精錬においては、天蓋７に前述したほどの著しい地金の付着が見られることはまれである。これは、ＲＨ真空脱ガス槽１６の内面に付着する地金は、付着時には金属であっても、精錬を終えて溶鋼を取鍋に排出した後は、槽内が大気に曝されるために、一部が酸化して酸化物となるが、その酸化物は鉄の酸化物が主体であるため、その融点は地金そのものの融点よりも低い。

ＲＨ真空脱ガス槽１６の内側に地金がある程度付着すると、通常、天蓋７から酸素ランス１０またはバーナーランスを装入して、槽を加熱して地金を溶解除去する。このとき、天蓋７の内面も加熱されている側壁からの輻射熱を受けて高温となり、そこに付着した地金も酸化鉄もろとも溶解除去することができる。ただし、天蓋７の全鉄皮からの熱放散により溶解除去にも限界はある。

特に、Ｃｒを９質量％以上含有する耐火鋼やステンレス鋼では、付着した地金が大気に曝されたときに生成する酸化物はＣｒの酸化物が主体であり、このＣｒの酸化物は融点が２０００℃以上と極めて高温であるため、ランスからの酸素ジェットを直接受ける側壁の地金は溶解できても、そこからの輻射熱で間接に加熱されている天蓋の付着物は容易には溶解しない。このため、Ｃｒを９質量％以上含有する耐火鋼やステンレス鋼では酸素ランスもしくはバーナーランスを槽内に装入して槽を加熱して地金溶解作業を行っても、側壁に付着した地金の除去は可能である一方、天蓋７に付着した地金は除去されず、精錬チャージ数を重ねるに従って肥大を繰り返すことになる。

本願発明は、このような、通常の地金溶解作業では天蓋７の付着地金を到底除去することが困難である特にＣｒを９質量％以上含有する高Ｃｒ含有鋼を対象に精錬するＲＨ真空脱ガス槽に特に好適に利用することができるのである。なお、Ｃｒ含有量が３質量％超え９質量％未満の組成は、鋼としての実用性が乏しいので、通常、ＲＨ真空脱ガス槽１６を用いて量産されることはない。

上記した本発明の効果を確認するため、１３質量％Ｃｒを含有する低炭素ステンレス鋼を対象として、ＲＨ真空脱ガス槽１６を用いて脱炭する所謂「二次精錬」の操業を３ケ月にわたって行い、従来法による操業時のデータと比較した。二次精錬後の該溶鋼３の鉄以外の主な成分は、Ｃｒ：１３質量％、Ｃ：０．０２質量％、Ｐ：０．０１５質量％、Ｓ：０．００８質量％である。

まず、転炉（図示せず）から取鍋２へ３３０トンの該ステンレス溶鋼３を出鋼し、該取鍋２を図１記載のＲＨ真空脱ガス槽１６にセットし、本発明を適用して操業した。主な操業条件は、酸素吹錬前のステンレス溶鋼３の温度を１７００℃、上吹ランスからの脱炭用酸素吹き込み流量を１０〜３０ｍ^３（標準状態）／分、吹き込み時間３０分間、吹き込み終了後に添加する脱酸剤を金属アルミニウムとした。なお、天蓋７は、本発明に従い材質が高Ａｌ_２Ｏ_３質もしくはＡｌ_２Ｏ_３−ＭｇＯ系の不定形耐火物１７で、充填、スタンプ加工による方法で、内表面が水平もしくは下に凸状になるように製作したものである。

各チャージ（１ヒート）の操業を終了後に、天蓋７への飛散物の付着状況を必ず観察し、塊状地金９の有無を確認した。その結果、１５００チャージの精錬の経過後でも天蓋７にまったく付着物９は認められず、本発明が非常に有効であることが確認できた。これに対して、従来のアーチ状天蓋７を備えたＲＨ真空脱ガス槽１６に用いた操業では、５００チャージの精錬経過後に１０トン、１５００チャージの精錬経過後に４０トンもの塊状地金９の形成があった。

すなわち、本発明の利用で、作業者にとって危険作業の頻度が減少するばかりでなく、地金の崩落による耐火物の損傷や、炭素のピックアップが低減でき、また溶鋼歩留りの向上が期待できるのである。

本発明の実施に利用するＲＨ真空脱ガス槽の上部を拡大して模式的に示した図である。 従来のアーチ式天蓋を備えたＲＨ真空脱ガス槽での操業状況を示す模式図である。 塊状地金の除去作業を説明する模式図である。 上記塊状地金の除去作業で生じる危険を説明する図であり、（ａ）は、作業者の熱風による火傷の恐れ、（ｂ）はワイヤ切断の危険性を表現したものである。

符号の説明

１ 槽
２ 取鍋
３ 溶鋼（ステンレス溶鋼）
４ 上昇管
５ 下降管
６ 側壁
７ 天蓋
８ 耐火レンガ
９ 付着物（塊状地金）
１０ 酸素ランス
１１ 酸素ジェット
１２ 排気口
１３ 貫通孔
１４ ワイヤ
１５ 作業者
１６ ＲＨ真空脱ガス槽
１７ 不定形耐火物
１８ 鉄皮
１９ アンカ
２０ 溶融物
２１ 液滴
２２ 不活性ガス
２３ 循環流
２４ 内表面
２５ 上記不活性ガスの吹き込みノズル

Claims (3)

1. ＲＨ真空脱ガス槽の天蓋として、該天蓋の内表面を、不定形耐火物を用いて水平もしくは下に凸状にしたものを使用することを特徴とするＲＨ真空脱ガス槽天蓋への地金付着抑制方法。
2. 前記溶鋼を高Ｃｒ含有鋼とすることを特徴とする請求項１記載のＲＨ真空脱ガス槽天蓋への地金付着抑制方法。
3. 前記不定形耐火物を高Ａｌ_２Ｏ_３質もしくはＡｌ_２Ｏ_３―ＭｇＯ系とすることを特徴とする請求項１又は２記載のＲＨ真空脱ガス槽天蓋への地金付着抑制方法。

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