JP2000119733A - 真空脱ガス装置用トップランス浸漬装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、トップランスを挿入して酸素ガス
を吹き込み、一方、非操業中においては、挿入したトッ
プランスで内部に付着した地金を溶解、除去すると共
に、予熱、保温も可能な真空脱ガス装置用トップランス
浸漬装置の改良に関する。 【解決手段】 トップランス外周壁と接触して装置内部
をシールするランスシール機構と、自在に開閉可能なゲ
ートで装置内部をシールするシールゲートと、前記ラン
スシール機構とシールゲートでシールして前記トップラ
ンスの先端部を格納することのできるシール室とを少な
くとも有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、装置の頂部に設け
たランス挿入口から真空脱ガス処理中に水冷ランスを装
置内に挿入し、酸素ガスを吹き込みつつ真空脱ガス処理
することができる一方、非操業中においては、水冷ラン
スにより真空脱ガス装置内に付着した地金を溶解、除去
すると共に、装置内を予熱、保温することのできる真空
脱ガス装置用のトップランス浸漬装置に関するものであ
る。

【０００２】ここで、この水冷ランスは、通常装置上方
から挿入されるためトップランスとも称される（以下で
は、単にランスとも呼ぶ。）。

【０００３】

【従来の技術】ＲＨ真空脱ガス装置は、真空脱ガス槽の
下部に設けた２本の浸漬管を取鍋内の溶鋼に浸漬し、槽
内を真空にして溶鋼を吸い上げ、一方の浸漬管に不活性
ガスを吹き込むことにより真空槽内に溶鋼を上昇させ、
他方の浸漬管から排出して、真空槽の減圧下で脱ガス
し、成分の調整を行うものである。

【０００４】ところで、このようなＲＨ真空脱ガス装置
に代表される真空脱ガス装置の真空脱ガス槽内で精錬中
の溶鋼の脱炭能力の向上、および、待機中の槽内に付着
した地金（凝固鉄）の地金流し等を目的としてトップラ
ンスを真空脱ガス槽内に挿入しての純酸素吹きが行われ
る。一方、真空脱ガス装置は取鍋に満たされた溶鋼をバ
ッチ式で処理するため、処理間隔が空くと浸漬管、排気
口など槽本体の開口部および槽鉄皮表面からの熱放射に
より熱損失を生ずる。そのため、トップランス装置は、
損失熱を補償する技術として設けられる場合もある。

【０００５】真空脱ガス装置は、連続操業するのではな
く真空脱ガス処理を必要とする鋼種のみを対象として使
用するため間欠操業となる。このため前処理との時間的
な間隔が生じた場合には、真空脱ガス槽内の温度が低下
するので、非操業中に加熱しておくのである。これは槽
内耐火物を加熱することによって内壁に地金が付着しな
いようにすること、耐火物のスポーリングを防止するこ
とおよび処理中の溶鋼温度降下をできるだけ小さくする
ことを目的としている。

【０００６】例えば、特開平1-159312号公報にはＲＨ真
空脱ガス装置内にトップランスを挿入して槽内に付着し
た地金を溶解除去する技術が開示されている。すなわ
ち、図６に示すようにＲＨ真空脱ガス装置１の頂部から
トップランス４を挿入し、該トップランス４に供給した
燃焼用ガス（例えばＬＮＧ）をＲＨ真空脱ガス装置１内
にて燃焼させ、燃焼ガスをＲＨ真空脱ガス装置１の上部
側面に設けた煙道31および下部に設けた浸漬管20の双方
に分配して外部へ排出する。この場合、煙道31を経て排
出される燃焼ガスの割合は、煙道31の下流に設けたダン
パ32によって行われる。

【０００７】上述のように、トップランスは、精錬中の
溶鋼脱炭のための酸素吹き付け、待機中の槽内に付着し
た地金の地金流しのための酸素吹き付け、非操業中に槽
内耐火物を加熱保温するための燃焼ガスの吹き付け等に
利用されている。日本鉄鋼協会発行の「材料とプロセス
Vol,7(1994) −241 」に記載の“ＲＨ多機能バーナ設備
の実機化" と題する報文にはＲＨ真空脱ガス装置内の地
金付着の防止と鋼種によらずに温度補償可能とするトッ
プランス（水冷ランス）による加熱技術ならびに脱炭促
進、溶鋼昇熱を可能とするものが報告されている。すな
わち図８に示すようにＲＨ真空脱ガス装置１内に挿入し
たトップランス４にＯ₂ およびＬＮＧ（液化天然ガス）
を供給し、真空下の槽内に取鍋21から吸引した溶鋼22の
トップランス４による加熱と耐火物加熱の両方を行うこ
とを可能とする。つまり、真空下でトップランス４によ
りＯ₂ を供給して酸素上吹きによるAl昇熱または酸素上
吹きによる脱炭促進を図る。また大気圧下のＬＮＧ燃焼
による耐火物加熱を行い地金付着を防止するというもの
である。

【０００８】ここで、従来から用いられている（トップ
ランスを有する）ＲＨ真空脱ガス装置について説明す
る。図２に示すようにＲＨ真空脱ガス装置１の頂壁1aの
中央部に内外を貫通するランス挿入口２を設け、このラ
ンス挿入口２の外側にランスシール機構３を設ける。ラ
ンスシール機構３はトップランス４をランス挿入口２か
らＲＨ真空脱ガス装置１内に挿入したときに気密にシー
ルするものである。このようにしてランスシール機構３
を介してランス挿入口２からＲＨ真空脱ガス装置１内に
挿入されるトップランス４は、昇降フレーム５に取りつ
けたランスホルダ６に支持されている。

【０００９】そしてランス昇降駆動装置23を駆動すると
昇降フレーム５がランス昇降ガイド７に沿って昇降する
ので、これによってトップランス２がＲＨ真空脱ガス装
置１内にランス挿入口２からシール機構３を介して挿
入、挿出移動することができるようになっている。ラン
ス昇降ガイド７の下部には、トップランス４の位置をラ
ンス挿入口２のセンタに合わせながらガイドする位置決
めガイド８が設けてある。

【００１０】ランス昇降ガイド７は上下に配設された水
平支持フレーム９の先端部に固着して支持されており、
また水平支持フレーム９の後端部は架台10の上部に取り
つけた垂直軸11を支点としてランス旋回駆動装置24を駆
動することにより操業位置と待機位置との間を旋回自在
に支持されている。ＲＨ真空脱ガス装置１内での真空脱
ガス処理が終了したら槽内を大気圧に戻すと共にトップ
ランス４に供給していたＮ₂ ガスを停止する。引き続
き、溶鋼22の入った取鍋21を次工程の連続鋳造工場に搬
送する。そしてＲＨ真空脱ガス装置１内に地金が付着し
ている場合には、直ちにＲＨ真空脱ガス装置１の頂壁1a
に設けたランス挿入口２の近傍で槽内に臨んだ状態で待
機させたトップランス４を槽内の必要なレベルまで下降
させるためランス昇降駆動装置23を駆動する。

【００１１】ランス昇降駆動装置23を駆動すると、ラン
ス昇降ガイド７に沿って昇降フレーム５が下降するの
で、昇降フレーム５に取り付けたランスホルダ６に支持
されたトップランス４が下降することになる。トップラ
ンス４の下端が槽内の必要なレベル位置に達したらラン
ス昇降駆動装置23の駆動を停止する。ランスシール機構
は、図５に示すようにトップランス４とランス挿入口２
との間には下部管座27に装着したパッキン42と気体加圧
によって膨張しトップランス４に密着する上部管座28に
装着したゴムなどの中空弾性体で構成される膨張式密封
装置41で完全にシールする構造である。すなわちトップ
ランス４をランスシール機構３を介してランス挿入口２
から槽内に挿入する際には、膨張式密封装置41内の気体
加圧を解除しておきパッキン42を通過させて挿入する。
トップランス４がＲＨ真空脱ガス装置の頂壁1aの下面か
ら例えば 2.0ｍ以下程度の所定レベルまで降下したら、
膨張式密封装置41内を気体で加圧して膨張させ気密にシ
ールする。51と52は、この気体の減圧、加圧のための減
圧弁と加圧弁である。

【００１２】このようにパッキン42によるメカニカルシ
ールに加えて膨張式密封装置41の気体加圧によるシール
がなされているので、トップランス４が振動しても膨張
式密封装置41が容易に追従でき、真空脱ガス処理操業中
における完全なシールを達成できる。また、このランス
シール機構には、膨張式密封装置のランス外周部との接
触面積を大きくとり、パッキンを用いることなしに膨張
式密封装置だけでシールするタイプもある。

【００１３】一方、真空脱ガス装置のシールを行う別の
方式として、例えば図７に示す方式が知られている。こ
こでは、図７において、槽内を加熱し地金の除去を行う
場合について例示して、シール方式を説明する。真空脱
ガス装置１の槽内の加熱開始に際しては、図７に示すよ
うにまず上蓋33をシリンダ34により開動作させてランス
挿入口２を開放する。次にランス挿入口２にトップラン
ス４を挿入し、蓋35にフランジ36を密着させる。トップ
ランス４に点火してＲＨ真空脱ガス装置１の内部を加熱
する。この場合、保護用ガス供給管37からヘッダ38を介
してフランジ36に複数穿孔した噴出孔39からＮ₂ ガス等
の保護用ガスを噴出してシールを行うとともに、地金の
ランスへの付着を防止する。

【００１４】トップランス４により付着地金の除去作業
が終了したらトップランス４を槽外に出して所定位置に
停止させ、次の地金除去動作まで待機させると共に、た
だちにシリンダ34により上蓋33の閉動作を行いランス挿
入口２を密閉する。ただし、この保護用ガスによるシー
ルは、図５で説明した方式としてもよいことは言うまで
もない。また、一方、図５において、トップランスを抜
き去った際にＲＨ真空脱ガス装置を密閉するため、図７
に示すような上蓋33を設けるようにしておくこともでき
る。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】前記図７において説明
したトップランス４を用いた地金の除去手段では、ラン
ス挿入口の上蓋33による開閉動作とそれに続くトップラ
ンス４のＲＨ真空脱ガス装置１内への挿入操作が必要で
ある。このためトップランス４のハンドリング作業に時
間を要する。特に短サイクルの連続的脱ガス処理を行う
場合には、前処理との間隔ではトップランスを十分に使
用できない。したがってトップランスの使用頻度が低下
し、真空脱ガス装置に付着した地金が成長し、ついには
ランス挿入口２を閉塞してトップランスの使用を困難に
してしまう問題がある。

【００１６】一方、図５において説明したようなランス
シール機構では、短サイクル化は実現できるものの、装
置内部の真空を保つためにトップランスを引き抜くこと
ができないこととなり、トップランスの先端部が常に槽
内にあることとなり、ランス先端に地金が成長し、ガス
の噴射口を詰まらせてしまうこととなる。そのため、上
述のように保護用ガスを常時噴射してランス先端に地金
が付着しないようにするのであるが、真空脱ガス装置の
排気能力にも限界があり、常時供給される保護用ガスを
排気しきれないという問題がある。特に、既設の真空脱
ガス装置を改造してトップランスを増設したような場合
に、この排気能力不足が顕著である。

【００１７】また、特開平8-176646号公報に開示された
トップランスは、トップランス先端に地金が付着しても
ガス噴出口を塞がれることのないように、ガス噴出口を
ランスの先端部ではなく、ランス外周部の側壁に配置す
るようにしている。しかし、これではガス噴射口が横向
きとなるため、溶鋼へ酸素を吹き付ける場合はその酸素
供給効率が極めて低くなると言う問題がある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決すべくなされたのであって、通常の待機状態ではラン
スを真空脱ガス装置から引き抜く必要がなく、精錬中の
溶鋼脱炭のための酸素吹き付け、待機中の槽内に付着し
た地金の地金流しのための酸素吹き付け、非操業中に槽
内耐火物を加熱するための燃焼ガスの吹き付け等の処理
を短サイクルで行えるようにしたものであり、また、待
機中において、保護ガスをほとんど用いることなくラン
ス先端への地金の付着を防止することを可能とした。

【００１９】すなわち、本発明は、上方から装置内部に
挿入するトップランスを有する真空脱ガス装置用トップ
ランス浸漬装置であって、トップランス外周壁と接触し
て装置内部をシールするランスシール機構と、自在に開
閉可能なゲートで装置内部をシールするシールゲート
と、前記ランスシール機構とシールゲートでシールして
前記トップランスの先端部を格納することのできるシー
ル室とを少なくとも有する真空脱ガス装置用トップラン
ス浸漬装置によって上記課題を解決したのである。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１に基づき、本発明の真空脱ガ
ス装置用トップランス浸漬装置について説明する。本発
明の真空脱ガス装置用トップランス浸漬装置は、図５に
おいてすでに説明した従来の真空脱ガス装置のランスシ
ール機構３の下部に開閉シリンダ62によって開閉自在と
したシールゲート61を設け、そのシールゲート61とラン
スシール機構３でシールすることができるシール室63を
設けたものである。

【００２１】このように構成することで、図１（ａ）に
示すように、トップランス４の退避時にはランス先端部
をシール室63に格納することができ、ランス挿入時に
は、図１（ｂ）に示すように、シールゲート61を開くこ
とで直ちにトップランス４を槽内に挿入することができ
る。本発明によって、ランス退避時にランス先端が真空
脱ガス装置の槽内において剥き出しのままとなることが
なくなり、ランス先端を有効に保護することができるよ
うになった。

【００２２】ここで、シールゲート63の槽内側に地金が
付着すると、シールゲート開閉のための摺動に支障をき
たすこととなる。そのため、ここでは図示しないが、シ
ールゲート63の槽内側にパージ機構を設け、Ｎ₂ ガス等
でパージするようにしてもよい。また、スクレーパを設
けてシールゲート63の開閉時に付着した地金を掻き取る
ようにしてもよい。

【００２３】また、シール室63は図４に示すような配管
を設けるようにしてもよい。このように配管すること
で、シール室63の内部圧を大気圧と槽内圧とに自由に切
り替えることができる。すなわち、シール室がランスシ
ール機構３とシールゲート61とでシールされている状態
で、開閉弁71を開、72を閉とすることでシール室63内部
を大気圧とすることができる。また、開閉弁71を閉、72
を開とすることでシール室63内部を槽内と同じレベルの
真空状態とすることができる。

【００２４】通常、ランス先端がシール室に格納されて
いる待機状態ではシール室内は、大気圧とする。ランス
を槽内に挿入してガス噴射を行う場合は、開閉弁71を
閉、72を開としてシール室63内を槽内の真空と同じレベ
ルの真空状態とし、次にシールゲート61を開け、トップ
ランス４をランス挿入口２から槽内に挿入するのであ
る。そして、ガス噴射が完了した後は、上記と逆の手順
でランス先端をシール室63に格納し再び待機状態とす
る。

【００２５】このようにすることで、通常の待機状態で
はランスを引き抜いてしまう必要がなく、また、その待
機状態でランス先端に地金が付着することもない。図３
は、本発明の別の実施形態を示す部分断面図であり、ラ
ンスシール機構３をランス外周面との接触面積を大きく
した膨張式密封装置41としたものであり、接触面積を大
きくとることによって図１で用いているパッキン42の使
用を不要としている。

【００２６】

【実施例】本発明を適用したＲＨ真空脱ガス装置と従来
型のＲＨ真空脱ガス装置の操業中の到達真空度の比較を
行った。従来型のＲＨ真空脱ガス装置においては、ラン
ス先端への地金付着を防止するため、パージガスとして
ランス口から常時240 Ｎｍ³ ／lのＮ₂ ガスを吹き込ん
でいる。そのため、到達真空度は約２Torr止まりであっ
た。

【００２７】一方、本発明のＲＨ真空脱ガス装置では、
シールゲートに付着する地金を防止するためのパージ用
としてＮ₂ ガスを用いている。しかし、その吹き込み量
は30Ｎｍ³ ／ｌであり、到達真空度は0.5Torr 以下とす
ることができた。

【００２８】

【発明の効果】本発明によって、ランス先端への地金付
着を確実に防止することができるようになった。また、
パージガスの吹き込み量を大幅に削減できることから、
槽内の真空度を大きく向上させることができ、ＲＨ真空
脱ガス処理の効率化を実現できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の真空脱ガス装置用トップランス浸漬装
置の部分断面図であり、（ａ）はシールゲートを閉じた
状態を示しており、（ｂ）はシールゲートを開いてラン
スを挿入した状態を示す。

【図２】（ＲＨ）真空脱ガス装置の説明図である。

【図３】本発明の真空脱ガス装置用トップランス浸漬装
置の別の形態を示す部分断面図である。

【図４】本発明の真空脱ガス装置用トップランス浸漬装
置のシール室を説明する模式図である。

【図５】従来の真空脱ガス装置用トップランス浸漬装置
の部分断面図である。

【図６】従来の（ＲＨ）真空脱ガス装置の加熱状態を説
明する模式図である。

【図７】従来の（ＲＨ）真空脱ガス装置の加熱状態を説
明する部分断面図である。

【図８】従来の（ＲＨ）真空脱ガス装置を説明する模式
図である。

【符号の説明】 １ （ＲＨ）真空脱ガス装置 1a （ＲＨ）真空脱ガス装置の頂壁 ２ ランス挿入口 ３ ランスシール機構 ４ ランス（トップランス） ５ 昇降フレーム ６ ランスホルダ ７ ランス昇降ガイド ８ 位置決めガイド ９ 水平支持フレーム 10 架台 11 垂直軸 20 浸漬管 21 取鍋 22 溶鋼 23 ランス昇降駆動装置 24 ランス旋回駆動装置 27 下部管座 28 上部管座 31 煙道 32 ダンパ 33 上蓋 34 シリンダ 35 蓋 36 フランジ 37 保護用ガス供給管 38 ヘッダ 39 噴出孔 41 膨張式密封装置 42 パッキン 51 減圧弁 52 加圧弁 61 シールゲート 62 開閉シリンダ 63 シール室 71、72 開閉弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上方から装置内部に挿入するトップラン
   スを有する真空脱ガス装置用トップランス浸漬装置であ
   って、トップランス外周壁と接触して装置内部をシール
   するランスシール機構と、自在に開閉可能なゲートで装
   置内部をシールするシールゲートと、前記ランスシール
   機構とシールゲートでシールして前記トップランスの先
   端部を格納することのできるシール室とを少なくとも有
   する真空脱ガス装置用トップランス浸漬装置。