JP2004256881A

JP2004256881A - 真空脱ガス槽の浸漬管

Info

Publication number: JP2004256881A
Application number: JP2003050533A
Authority: JP
Inventors: Hirofumi Enokido; 浩文榎戸; Michihiro Kuwayama; 道弘桑山
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2003-02-27
Filing date: 2003-02-27
Publication date: 2004-09-16

Abstract

【課題】本発明は、寿命が従来より長い真空脱ガス槽の浸漬管を提供することを目的としている。
【解決手段】外側円筒鉄板、内側円筒鉄板及び底板からなり、内部に冷却ガスを流す芯金を内蔵し、その周囲を耐火物で覆った真空脱ガス槽の浸漬管である。そして、外側円筒鉄板及び／又は内側円筒鉄板の冷却ガス流路側の壁面に、鉛直方向に延伸したフィンを複数個設けるようにした。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空脱ガス槽の浸漬管に係わり、詳しくは、該浸漬管の溶損を抑制するための構造改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、鋼材の高級化を求める要求が高まり、従来の転炉や電炉による精錬だけでは、その要求を実現することができなくなった。そして、かかる事情に対処するため、転炉や電炉から出鋼した溶鋼の組成をさらに厳密に調整したり、有害不純物成分を一層低減する技術（炉外精錬とか二次精錬と称する）が開発され、実用化されている。特に、減圧下で溶鋼の脱ガス、成分調整、脱炭、脱酸等を行う真空精錬は、その効果が大きく多用されている。
【０００３】
その一つに、真空脱ガス槽を利用する技術がある。例えば、所謂ＲＨ方式の真空脱ガス槽を用いる場合で説明すると、図３に示すように、取鍋１に保持した溶鋼２へ、それぞれ上昇管３及び下降管４と称する二本の浸漬管を備え、一定内容積を有する槽６をセットし、該浸漬管を介して取鍋１と減圧にした槽６内との間で溶鋼２を環流させて脱ガスを図ると共に、シュート７を介して種々の合金鉄を投入して成分を調整したり、図示していないランスを介して酸素ガスを吹き込み脱炭したり、脱酸を行うものである。なお、溶鋼を環流させるには、上昇管３に環流用ガス８を吹き込む必要がある。
【０００４】
ところで、このような溶融金属の真空精錬に用いられる真空脱ガス槽の浸漬管は、図示していない芯金の上に耐火物を施工して構成されているが、高温の溶融金属に接触させるので、化学的な侵食や熱スポーリング等が生じ、耐火物の強度低下や減肉により比較的短期間で使用に耐えなくなる。そのため、従来より芯金に工夫を凝らし、浸漬管の耐火物を冷却することが行われている。例えば、芯金を二重構造にしてその間隙に冷却ガスとして空気、窒素、アルゴン、二酸化炭素、炭化水素等を供給する技術（特許文献１参照）、また、空気と噴霧水との混合凝気体を通過させ、水の気化反応抜熱現象を利用する技術（特許文献２参照）、さらには、ガス流体供給して且つ内周円筒鉄板と外周円筒鉄板の間隙に金属板（邪魔板）を介挿した構造の浸漬管（特許文献３参照）や、ガス流量を処理時間率、侵漬管内径の関数で規定した冷却方法（特許文献４参照）がある。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６１−２５３３１８号公報
【特許文献２】
特開平６−２２８６２８号公報
【特許文献３】
特公平６−２９４５４号公報
【特許文献４】
特開平８−２１８１１３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１記載の芯金を二重構造にして二重管間隙部に冷却ガスを供給したり、特許文献２記載の空気と噴霧水の混合凝気体又は冷却水とを供給する冷却方法では、二重管の内側、外側で温度差が生じる。その原因は、浸漬管の周囲を流れる溶鋼の流動が該浸漬管の内側と外側で異なることに起因している。また、二重管の内側（浸漬管の内面側に対応）と外側（浸漬管の外面側に対応）に施工したそれぞれの耐火物厚みや耐火物材質が異なる場合には、さらに温度差が大きくなる。従って、二重管の外側と内側に膨張差が生じ、二重管に亀裂が入るばかりでなく、該亀裂は耐火物にも伝播する。そのため、耐火物中の亀裂を通って、浸漬管の表面から前記した冷却ガスが溶鋼中に噴出することになり、溶鋼が飛散して操業トラブルにつながる。また、溶鋼の還流量を低下させる事態が起きる場合には、溶鋼の品質低下になる。さらに、当然のことながら、浸漬管はガス噴出が起きた時点で使用不能となる。
【０００７】
本発明は、かかる事情に鑑み、寿命が従来より長い真空脱ガス槽の浸漬管を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
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。
【０００９】
すなわち、本発明は、外側円筒鉄板、内側円筒鉄板及び底板からなり、内部に冷却ガスを流す芯金を内蔵し、その周囲を耐火物で覆った真空脱ガス槽の浸漬管において、前記外側円筒鉄板及び／又は内側円筒鉄板の冷却ガスの流路側の壁面に、鉛直方向に延伸したフィンを複数個設けたことを特徴とする真空脱ガス槽の浸漬管である。この場合、前記真空脱ガス槽がＲＨ真空脱ガス槽であるのが好ましい。
【００１０】
本発明では、芯金に同質材料によるフィンを設け、冷却のための伝熱面積を広げ、その冷却性能が高まるようにしたので、耐火物の溶損速度が低下し、真空脱ガス槽の浸漬管寿命が従来より格段に延長できるようになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１２】
本発明に係る浸漬管の一本だけを拡大した縦断面を図１に示す。それは、前記槽６の鉄皮下端に取り付けたフランジ９に接続する芯金と、その周囲を覆う耐火物とで形成されている。そして、その芯金は、外側円筒鉄板１２、内側円筒鉄板１３及びドーナツ状の底板１４からなり、これら外側円筒鉄板１２、内側円筒鉄板１３及び底板１４が形成する空間１５に冷却ガス１６が供給できるよう、外側円筒鉄板１２には、冷却ガスの導入口１７及び排出口１８となる２本のパイプも備えてある。
【００１３】
なお、外側円筒鉄板１２、内側円筒鉄板１３及び底板１４の材質は、安価な普通炭素鋼であるが、冷却効果を配慮して銅を用いても良い。また、耐火物としては、通常、ハイ・アルミナ質レンガやマグクロ質レンガ等の耐火レンガ１９あるいは不定形のハイ・アルミナ質やマグクロ質等のキャスタブル２０が利用されている。
【００１４】
本発明の重要ポイントは、上記した従来から存在する浸漬管５の前記外側円筒鉄板１２の外壁、すなわち冷却ガスの流路側の壁面に、図１に示すように、鉛直方向に延伸したフィン１０を複数個設けたことである。これにより、芯金を冷却するための芯金の伝熱面積が広がり、その冷却性能が高まるからである。なお、外側円筒鉄板１２の内壁を主としたのは、そちら側の耐火物の方が内側円筒鉄板１３の内壁側の耐火物より溶鋼２の流動が激しく、侵食が大だからである。ただし、内側円筒鉄板の内壁、すなわち冷却ガスの流路側の壁面にフィン１０を取り付けると、浸漬管全体としての寿命は一層延長できるので、本発明では、図２の平面図に点線で示すように、フィン１０を内側円筒鉄板内壁に取り付けても良い。
【００１５】
【実施例】
まず、転炉から容量２００トンの取鍋に出鋼した溶鋼を、従来のフィンがない二重管構造で冷却ガスを供給する浸漬管を備えたＲＨ方式真空脱ガス槽で脱ガス処理を連続して多数チャージ行った。各チャージで浸漬管の温度を測定したところ、外側円筒鉄板１２の温度は平均して５５０℃、内側円筒鉄板１３の温度は４３０℃であった。このＲＨ真空脱ガス槽は、稼動後８５チャージ目の脱ガス処理で溶鋼が沸き出した（泡立った）ので、使用を中断した。そして、浸漬管を解体したところ、外側円筒鉄板１２と底板１４との溶接部に亀裂が入っており、そこから冷却ガス１６が洩れたことがわかった。
【００１６】
そこで、本発明に係る浸漬管を備えたＲＨ真空脱ガス槽とする改造を行った。その際、浸漬管の外周側に施工したの耐火物の厚みを１０９ｍｍ、内周側の厚みを１８５ｍｍとしたので、外周側の外側円筒鉄板１２の温度が内周側より高くなると予想された。そこで、伝熱計算を行い、冷却能を浸漬管の外周側と内周側で同等にするには、幅２０ｍｍ×長さ１４０ｍｍ×厚み１２ｍｍの鋼製のフィン１０を外側円筒鉄板１２の内壁に円周方向で等間隔に１８枚設ければ良いことになった。このような浸漬管を備えたＲＨ真空脱ガス槽で、前記従来例と同等の操業条件による脱ガス処理を再開した。その結果、チャージ毎の内側円筒鉄板１３と外側円筒鉄板１２の温度は、４３０℃で等しくなった。また、処理中に溶鋼２が沸くこともなく、円滑に操業ができた。そして、１１０チャージ目を終了した後に浸漬管の内周側及び外周側の耐火物厚みを測定したところ、いずれも５０ｍｍであったので、このＲＨ真空脱ガス槽の使用を停止し、浸漬管の補修を行うことにした。解体した浸漬管の内側円筒鉄板１３、外側円筒鉄板１２、底板１４及びフィン１０の変形は全く見られず、耐火物の補修だけで、再使用が開始できた。なお、上記実施例では、ＲＨ真空脱ガス槽を用いたが、本発明は、浸漬管が１本しかない所謂ＤＨ方式の真空脱ガス槽にも適用できることは、言うまでもない。また、溶融金属も鋼に限らず、銅、亜鉛、鉛、アルミニウム等の非鉄金属であっても良い。
【００１７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により、溶融金属の精錬に利用する真空脱ガス槽の浸漬管寿命を従来より格段に延長できるようになり、炉材コストの低減が期待される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る真空脱ガス槽の浸漬管を示す横断面図である。
【図２】本発明に係る真空脱ガス槽の浸漬管の一部を示す平断面図である。
【図３】一般的なＲＨ真空脱ガス槽の全体を示す横断面図である。
【符号の説明】
１取鍋
２溶鋼
３上昇管
４下降管
５浸漬管
６槽
７シュート
８環流用ガス
９フランジ
１０フィン
１１スラグ
１２外側円筒鉄板
１３内側円筒鉄板
１４底板
１５空間
１６冷却ガス
１７導入口
１８排出口
１９耐火レンガ
２０キャスタブル

Claims

外側円筒鉄板、内側円筒鉄板及び底板からなり、内部に冷却ガスを流す芯金を内蔵し、その周囲を耐火物で覆った真空脱ガス槽の浸漬管において、
前記外側円筒鉄板及び／又は内側円筒鉄板の冷却ガスの流路側の壁面に、鉛直方向に延伸したフィンを複数個設けたことを特徴とする真空脱ガス槽の浸漬管。
前記真空脱ガス槽がＲＨ真空脱ガス槽であることを特徴とする請求項１記載の真空脱ガス槽の浸漬管。