JP2003239010A - 取鍋用蓄圧ボンベ式ガス吹込み装置を備えた取鍋。 - Google Patents
取鍋用蓄圧ボンベ式ガス吹込み装置を備えた取鍋。Info
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Abstract
き、耐久性の向上、長寿命化に一層有利な、蓄圧ボンベ
式ガス吹込み装置およびそれを備えた取鍋を提供する。 【解決手段】 取鍋1の側面、または底部に着脱可能に
設けられる蓄圧式ガス吹込み装置5を備えた取鍋であっ
て、前記蓄圧式ガス吹込み装置は、取鍋に、独立したガ
ス供給源4からガス吹込みプラグ3を介してガス吹込み
を行うガスの経路である主配管8と、前記主配管を通し
てガスを蓄圧する機能を有する蓄圧ボンベ7と、前記主
配管を通してガス吹込みの開始と同時に、または前記ガ
ス吹込み中に、前記蓄圧ボンベにガスを蓄圧し、前記主
配管を通してガス吹込みの終了と同時に前記蓄圧ボンベ
に蓄圧されたガスのガス吹込みに切り替える機能を有す
る制御部6とを備える。
Description
ガス吹込み装置およびそれを備えた取鍋に関する。
取鍋に移し替えた際には、取鍋精錬が行われる。取鍋
は、溶融金属を収容するための収容室が形成されてい
る。通常、取鍋の底部には、溶融金属にガスを吹込み可
能な吹込通路をもつ吹込プラグが埋設されている。
置されているガス源に接続される。次に、吹込プラグの
吹込通路を通して溶融金属にガスが吹き込まれる。ガス
を吹き込むことで溶融金属の攪拌が行われ、溶融金属の
取鍋精錬が行われる。
した取鍋を次工程に移送する際には、工場に固定して設
置されているガス源から切り離すことになる。その間は
ガス源からガスを取鍋内の溶融金属に供給することがで
きない。そのため、この間は、取鍋内の溶融金属が吹込
プラグの吹込通路に侵入しやすい状態となる。そして、
吹込通路に侵入した溶融金属が固化すると、吹込プラグ
の吹込通路が詰まるため不具合を誘発しやすい。
圧した蓄圧ボンベを取鍋の鍋底または鍋横に取付けたボ
ンベ搭載型取鍋が用いられるようになった。この方法に
よれば、溶融金属を収容した取鍋をガス源から切り離し
て次工程に移送する際に、蓄圧ボンベ内のガスを放出す
ることができる。
を取鍋の吹込プラグの吹込通路に供給することができる
ので、吹込プラグの吹込通路におけるガス背圧が確保さ
れる。従って、溶融金属が吹込プラグの吹込通路に侵入
することを抑え、吹込プラグの吹込通路の詰まり等によ
る不具合を抑えることが可能になった。
取鍋内にガスを吹き込んで溶鋼等の攪拌に利用される吹
込プラグについても生産性向上とコスト削減が強く要求
され、高耐用、高品質が強く望まれてきている。
と、例えば以下のようなものが挙げられる。 (1)高耐用であること。 (2)高いガス吹込み成功率を備えること。 (3)冶金的反応や攪拌力を満足するガス吹込み特性を
備えること。
スリットプラグ(貫通孔タイプ)とパブリングの信頼性
を重視したポーラスプラグがあるが、それぞれの特徴を
有しており操業条件によって使い分けされている。
と異なり緻密質キャスタブルで製造される。多孔質であ
るポーラスプラグと比べ、低気孔率・高強度のため耐溶
損性に極めて優れている。また、吹込みガス流量の設計
も自在で、大流量が可能など多くの利点を有している。
現状では、ポーラスプラグの方が一般的である。その理
由として、スリットプラグは地金浸透によりスリットが
閉塞しやすく、それにともなってガス吹込み不良が発生
することがあげられる。
受ける。その際、プラグ内部の地金を除去するため、酸
素洗浄が行われるのが一般的である。ここで、プラグ裏
面全体からガスを吹くポーラスプラグに比べ、薄いスリ
ットからガスを吹くスリットプラグは、地金の除去がポ
ーラスプラグのそれと較べて難しい。そのため、酸素洗
浄時間を比較すると、スリットプラグの方が時間を要し
ている。
工場内に固定して設置されたガス源を用いて圧力、流量
を充分に確保した状態でガスを流す場合と異なり、溜め
られるガス容積には限界がある。そのため、蓄圧ボンベ
からガスを吹込プラグに吹き込むときには、ガス圧力は
低く、ガス流量は少なくなる。
少ない場合、吹込プラグの吹込通路のガス背圧を高く保
てない。そのため、溶融金属の侵入を防ぐ方法として
は、必ずしも充分な効果を発揮できなかった。
場合の蓄圧方法やガス吹込方法を改良すること、および
吹込プラグへのガス吹込みの信頼性を向上させることに
ついて検討した。検討結果から、吹込プラグヘの溶融金
属の侵入を一層抑制でき、耐久性も合わせて向上させる
ことができて吹込プラグの長寿命化に一層有利な、蓄圧
ボンベ式ガス吹込み装置およびそれを備えた取鍋を提供
できることとなった。
に、本発明の第1の態様は、取鍋の側面、または底部に
着脱可能に蓄圧式ガス吹込み装置が設けられた取鍋であ
って、前記蓄圧式ガス吹込み装置は、取鍋に、独立した
ガス供給源からガス吹込みプラグを介してガス吹込みを
行うガスの経路である主配管と、前記主配管を通してガ
スを蓄圧する機能を有する蓄圧ボンベと、前記主配管を
通してガス吹込みの開始と同時に、または前記ガス吹込
み中に、前記蓄圧ボンベにガスを蓄圧し、前記主配管を
通してガス吹込みの終了と同時に前記蓄圧ボンベに蓄圧
されたガスのガス吹込みに切り替える機能を有する制御
部とを備える。
れた蓄圧ボンベ式ガス吹込み装置を備えたことを特徴と
する取鍋である。 (a) 取鍋に吹込みプラグを介してガス吹込みを行う
ためのガスを溜める蓄圧ボンベと、(b)前記蓄圧ボン
ベに蓄圧されるガスが所定の圧力以上に上昇しないよう
圧力を調整するための安全弁と、(c) 吹込プラグに
吹込むガスがガスの供給源に逆流しないように、前記ガ
ス供給源に接続された主配管に設けられた逆止弁と、
(d)前記吹込プラグに吹込むガスの流入を調整するた
めの開閉弁と、(e)前記蓄圧ボンベ式ガス吹込み装置
を前記ガス供給源と切り離したとき、蓄圧ボンベのガス
が前記主配管を通して流出することを防ぐために、前記
主配管から分岐した配管に設けられた逆止弁と、(f)
前記蓄圧ボンベからガスを放出する際に、所定のガス圧
力に減圧するための減圧弁と、前記減圧後のガス圧力を
表示するための圧力計と、前記減圧後のガス流量を表示
すための流量計と、(g)前記ガス流量を調節するため
の流量調整弁と、前記吹込プラグ方向に流れるガスが前
記蓄圧ボンベ側に逆流しないように、前記主配管に接続
されて設けられた逆止弁と、(h)前記主配管に設けら
れた弁、または前記蓄圧ボンベにガスを蓄圧したり、前
記蓄圧されたガスを放出できるようにガス経路に設けら
れた弁を切替えて、前記吹込みプラグに吹きこむガスの
流量、圧力を調整する機能を有する制御部。
鋼、溶銑、溶銅、溶融アルミニウムなどの溶融金属用で
あることを特徴とする蓄圧ボンベ式ガス吹込み装置を設
けた取鍋である。
ついて以下に説明する。吹込みプラグの吹込通路等への
溶融金属の侵入は、取鍋の移動中、待機中、溶融金属の
鋳込み中といった、通常のガス吹込みを行わない時に、
溶融金属の静圧によって発生する。このとき、溶融金属
の静圧以上の圧力で、吹込プラグからガスを流し続けれ
ば、吹込プラグへの溶融金属の侵入は軽減できる。
施の形態においては、蓄圧ボンベ式ガス吹込み装置を備
えた取鍋1を用いる。取鍋1は、高温の溶融金属(一般
的には溶鋼、溶銑)2を保持し、取鍋底部には取鍋1内
の溶融金属2にガスを吹込むための吹込プラグ3が設け
られている。
不活性ガス、例えば、アルゴンガスまたは窒素ガスが用
いられる。工場には、必要箇所にガス供給源4が固定し
て配置されており、ガス供給源4に接続してガスが使用
可能となっている。
み装置5が取付けられている。蓄圧ボンベ式ガス吹込み
装置5は、例えば取鍋1の底に固定具により着脱可能に
設けられる。本発明では、蓄圧ボンベ式ガス吹込み装置
5は図1で示したように、制御部6と蓄圧ボンベ7とで
構成され、通常のガス吹込みを行う際のガスの経路であ
る主配管8に対して、並列に位置するように設けられて
いる。また、蓄圧ボンベ式ガス吹込み装置5は、ガス供
給と同時に蓄圧ボンベ7に蓄圧できる機能を備えてい
る。
6を通過する際に圧力と流量が制御可能となっているの
で、操業に合わせたガス圧力やガス流量に容易に変更で
きるようになっている。
は、通常のガス供給終了と同時に、蓄圧ボンベ5からの
ガス吹込みに自動的に切り替わるようになっている。ま
た、どの場所でもガス吹込みが行えるよう、鍋の側面ま
たは底部に制御部6と蓄圧ボンベ7を取り付けて使用す
ることができる。
ガス吹込み装置について説明する。ガス供給源4に接続
された主配管8は逆止弁31を備えており、ガスは吹込
プラグ3方向に流れてガス供給源4方向に逆流しないよ
うになっている。このようにして、ガスは開閉弁38を
通して吹込プラグ3に送られる。
圧ボンベ式ガス吹込み装置5がガス供給源4に接続され
ているときは、制御部6の逆止弁32を通して常に、蓄
圧ボンベ7にガスが供給されるようになっている。
主配管8から分岐した配管途中で制御部6に設けられた
逆止弁32を通して蓄圧ボンベ7にガスが溜められる。
逆止弁32は、ガスが蓄圧ボンベ7には、所定の圧力以
上に上昇しないよう圧力が制御され、かつ安全弁39が
設けられている。
源4と切り離されたときは、蓄圧ボンベ7からのガス
は、この逆止弁32を通じ主配管8を通して系外への流
出が防がれる。
ガスは制御部6に設けられた減圧弁33によって、所定
のガス圧力に減圧される。減圧後のガスの圧力は、圧力
計34により表示される。また、ガスの流量は、流量計
35により表示される。その後、ガスは流量調整弁3
6、逆止弁37を経て主配管8にいたる。
に設けるもので、例えば、ニードル弁などを用いること
ができる。逆止弁37は、主配管8の方から、ガスが流
入しないように設けるものである。このようにして、ガ
スは開閉弁38を通して吹込プラグ3に送られる。
する。本発明の蓄圧ボンベ式ガス吹込装置5は、ガス供
給源からガスが供給されて吹込プラグから大量のガスが
流れている通常のガス吹込み時に、蓄圧できるようにな
っている。すなわち、ガス供給源の圧力と吹込プラグを
ガスが通過する際に必要な圧力とには圧力差が生じるの
で、この圧力差分がタンクへ蓄圧されることになる。
10×105Paとし、約2×105Paで吹込プラグに
450l/分の割合でガスを吹き込む通常のガス吹込み
の際に、蓄圧ボンベに蓄圧されるガスの圧力を示したも
のである。図の横軸は、時間(秒)であり、縦軸は圧力
(Pa)を示した。これから、約20秒間でほぼガス供
給源の圧力にまで蓄圧されることが分かる。
通気性に左右される。すなわち、通気性の高い吹込プラ
グを用いた場合は蓄圧速度が低下し、通気性の低い吹込
プラグを用いた場合は蓄圧速度が上昇する。いずれにし
ても、ほぼ元圧までの蓄圧が可能である。
が、蓄圧ボンベ7に蓄圧される。蓄圧ボンベ7に蓄圧さ
れるガスの圧力は、ガス供給源4の圧力よりも低い範囲
で適宜選択すれば良い。例えば4×105Pa〜10×
105Paにすれば良いが、これに限定されるものでは
ない。
吹込みについて説明する。ガス供給源の圧力を約10×
105Paとして、蓄圧ボンベに蓄圧されたガスを吹込
プラグを通して放出させた場合のガス圧力変化を示した
ものである。図の横軸は、時間(分)であり、左縦軸は
圧力(Pa)を示した。右縦軸は、ガス吹込み量(リッ
ター/分)を示した。また、ガス吹込み量の変化は四角
形で示した。同様に、タンクの元圧である1次圧力を丸
印で示し、吹込プラグ前の圧力である2次圧力を三角形
で示した。
値を示しており、この値が約23分間維持されている。
その後は、タンク圧(1次圧)の低下により流量、2次
圧ともに下降をはじめ、約40分間のガス吹込みを行っ
た後停止した。
1に収容されている溶融金属金属の容量等に応じて適宜
選択できる。例えば、1〜20リッター/分とすること
ができる。吹込時間は、例えば、5分〜60分にするこ
とができる。ただし、単位時間当りのガス吹込み量、吹
込時間はこれらに限定されるものではない。
足りないときは、ガス源4に接続部を接続することによ
り、ガス源4から蓄圧ボンベ7に高圧のガスを蓄圧する
蓄圧操作を行うことが望ましい。
3に係る1形態であるスリットプラグの略図を示した。
図5(a)は、スリットプラグの縦断面図である。図5
(b)は、スリットプラグ横断面図である。図5(a)
に示すように、スリットプラグ51は、耐火物で円錐台
形状に形成されている。
が通過する吹込通路として複数個のスリット52を備え
ている。例えば、スリット52は、スリットプラグ51
の中心軸に平行に、スリットプラグ51を貫通するよう
に設けられている。
51の上端面53に溶融金属に接するように設けられた
上端開口部54と、下端面55にガス導入のために形成
された下端開口部56との間で貫通するように設けられ
る。
トプラグ51の上端面53に別な吹込プラグ、例えばポ
ーラスプラグ等を載頭し、該ポーラスプラグにガスを吹
き込むために設けられた上端開口部53と、下端面55
のガス導入のために形成された下端開口部56との間で
貫通するように設けられる。
グ51を貫通しているため、ガスが流れ易く、ガス通過
抵抗、圧損が少なくなる。
ト52は、互いに対向する2個の長片52xと、互いに
対向する2個の短片52yとを備えて、多数が放射状に
配置されている。上端開口部54、下端開口部56の開
口形状も同様に互いに対向する2個の長片52xと、互
いに対向する2個の短片52yとを備える。このよう
に、スリット52は細長い短冊状であるため、スリット
通路3の流路断面積をできるだけ大きく確保しつつ、ス
リット通路3への溶融金属の侵入を抑えるのに有利であ
る。
銅、溶融アルミニウムなどの溶融金属用に用いることが
できる。例えば、溶鋼の場合には、溶鋼の取鍋への受入
工程、2次精錬する取鍋精錬工程、取鍋精錬後の脱ガス
工程、取鍋1内の溶融金属を連続鋳造機のタンデイッシ
ュに注湯して、連続鋳造機で連続鋳造する連続鋳造工
程、連続鋳造終了後の排滓工程、ガス吹込プラグの酸素
洗浄工程等である。
錬工程、脱ガス工程、連続鋳造工程といった各工程を実
施する工場内のステーションに設置されているガス供給
源4に接続して、通常のガス吹込操作が実施される。こ
のとき、ガス供給源4から蓄圧ボンベ7へのガス蓄圧が
自動的に行われる。
を移送する移送工程、取鍋精錬工程から脱ガス工程に取
鍋1を移送する移送工程、脱ガス工程から連続鋳造工程
に取鍋1を移送する移行工程、溶融金属をタンデイッシ
ュに排出した後の取鍋1を傾斜させて、取鍋1内に残留
している滓を排出する排滓工程、滓を排出した後の取鍋
1の取鍋内や吹込プラグ3に酸素ガスを噴射して、溶鋼
等の付着物を溶融除去する洗浄工程が実施される。
の、受鋼工程、移送工程、排滓工程、洗浄工程のうち少
なくとも1回実施される。吹込プラグの詰まりを抑制す
るためには、これらの、受鋼工程、移送工程、排滓工
程、洗浄工程のすべての工程において、小容量ガス吹込
操作を実施することが望ましい。
い場合には、地金となる溶融金属が吹込プラグ3のスリ
ットへ侵入しやすいので、蓄圧ボンベ7からガスを吹込
プラグ3に供給しつつ、溶融金属を取鍋1に受けること
が望ましい。
いない場合には、蓄圧ボンベ7からガスを吹込プラグに
供給しつつ、取鍋1の溶融金属をタンデイッシュに出湯
することが望ましい。連続鋳造工程の終期には、取鍋1
内の溶融金属の量、つまり湯面の高さが減少するので、
吹込プラグ3に作用する溶融金属静圧も連続鋳造工程の
開始期に比較して小さくなる。このため、連続鋳造工程
の終期において、蓄圧ボンベ7から、ガスを吹込プラグ
3に供給すれば、スリット内の残留物を吹き出すことも
できる。
ボンベ7からガスを吹込プラグに供給すれば、スリット
内の残留物を吹き出すこともできる。
高さに応じて、単位面積当たりの溶融金属静圧が吹込プ
ラグ3に作用する。そのため、溶融金属は吹込プラグ3
のスリット内に侵入しようとする。しかし、吹込フラグ
3のスリットに作用する溶融金属静圧と同等以上のガス
背圧(単位面積当たりガス背圧)をスリットに作用させ
ることにより、スリットへの溶融金属の侵入は効果的に
抑制できることになる。
吹込プラグ3にガスが供給されるので、吹込プラグ3の
スリットへ溶融金属が侵入することを抑えることができ
る。すなわち、取鍋1の移送のためにガス供給源4から
取鍋1を分離したため、ガス供給源4のガスを吹込プラ
グ3に供給できなくても、吹込プラグ3のスリットの詰
まりを抑えることができる。
取り付けたものを用いて試験した。溶融金属は溶鋼であ
る。取鍋にはプラグが2本取り付けられるようになって
おり、比較のために一方に蓄圧ボンベ式ガス吹込み装置
を取り付け、通常行う酸素洗浄は行はなかった。もう、
一方は、蓄圧ボンベ式ガス吹込み装置は取り付けず、ス
リットプラグを酸素洗浄する通常の操業を行った。な
お、蓄圧タンクの容量は38リッターである。ガスの供
給圧は10×105Paであり、減圧弁の設定は3×1
05Paとした。また、蓄圧ボンベ式ガス吹込み装置の
蓄圧ボンベからの流量は10リッター/分に設定した。
溶融金属は溶鋼である。
455mmであったものが、通常の操業を行ったものは
スリットプラグの残寸が190mmとなった。本発明の
蓄圧ボンベ式ガス吹込み装置を用いたスリットプラグの
残寸は、315mmであった。従って、スリットプラグ
の溶損速度が半減しており、本発明の効果は著しいこと
がわかる。また、スリットプラグへの溶鋼の湿潤につい
て、本発明の蓄圧ボンベ式ガス吹込み装置を用いたもの
は、湿潤がほとんどなかったが、通常の操業を行ったも
のは、約50mmの湿潤が認められた。
備えた取鍋では、吹込プラグへの溶鋼の侵入を抑え、ガ
ス吹込み不良の低減に寄与できる。また、溶鋼の侵入を
抑えることで、酸素洗浄数を軽減できる。そのため、プ
ラグの寿命延長にも大いに効果がある。
吹込み装置を備えた取鍋である。
吹込み装置である。
吹込み装置のガス蓄圧時の時間に対する圧力変化を示し
た。
吹込み装置のガス放出時の時間に対するガス流量および
圧力変化を示した。
略図を示した。
Claims (3)
- 【請求項1】 取鍋の側面、または底部に着脱可能に蓄
圧式ガス吹込み装置が設けられた取鍋であって、 前記蓄圧式ガス吹込み装置は、取鍋に、独立したガス供
給源からガス吹込みプラグを介してガス吹込みを行うガ
スの経路である主配管と、 前記主配管を通してガスを蓄圧する機能を有する蓄圧ボ
ンベと、 前記主配管を通してガス吹込みの開始と同時に、または
前記ガス吹込み中に、前記蓄圧ボンベにガスを蓄圧し、
前記主配管を通してガス吹込みの終了と同時に前記蓄圧
ボンベに蓄圧されたガスのガス吹込みに切り替える機能
を有する制御部とを備える。 - 【請求項2】 下記部材で構成された蓄圧ボンベ式ガス
吹込み装置を備えたことを特徴とする取鍋。 (a) 取鍋に吹込みプラグを介してガス吹込みを行う
ためのガスを溜める蓄圧ボンベと、(b)前記蓄圧ボン
ベに蓄圧されるガスが所定の圧力以上に上昇しないよう
圧力を調整するための安全弁と、(c) 吹込プラグに
吹込むガスがガスの供給源に逆流しないように、前記ガ
ス供給源に接続された主配管に設けられた逆止弁と、
(d)前記吹込プラグに吹込むガスの流入を調整するた
めの開閉弁と、(e)前記蓄圧ボンベ式ガス吹込み装置
を前記ガス供給源と切り離したとき、蓄圧ボンベのガス
が前記主配管を通して流出することを防ぐために、前記
主配管から分岐した配管に設けられた逆止弁と、(f)
前記蓄圧ボンベからガスを放出する際に、所定のガス圧
力に減圧するための減圧弁と、前記減圧後のガス圧力を
表示するための圧力計と、前記減圧後のガス流量を表示
すための流量計と、(g)前記ガス流量を調節するため
の流量調整弁と、前記吹込プラグ方向に流れるガスが前
記蓄圧ボンベ側に逆流しないように、前記主配管に接続
されて設けられた逆止弁と、(h)前記主配管に設けら
れた弁、または前記蓄圧ボンベにガスを蓄圧したり、前
記蓄圧されたガスを放出できるようにガス経路に設けら
れた弁を切替えて、前記吹込みプラグに吹きこむガスの
流量、圧力を調整する機能を有する制御部。 - 【請求項3】 前記取鍋が、溶鋼、溶銑、溶銅、溶融ア
ルミニウムなどの溶融金属用であることを特徴とする請
求項1または2に記載の蓄圧ボンベ式ガス吹込み装置を
設けた取鍋。
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