JP2009024207A - 取鍋 - Google Patents

Abstract

【課題】吹込プラグから吹き込まれるガスによる冷却での目詰まりを抑制すること。蓄圧タンクからの吹込プラグへのガス供給時間を長くできるようにすること。
【解決手段】金属溶湯を収容する取鍋本体１１と、取鍋本体１１に装着され取鍋本体１１にガスを吹き込む吹込プラグ１４と、取鍋本体１１の外殻に装着され外部のガス源と連通してガス源から供給されるガスを蓄積し吹込プラグ１４と連通してガスを供給する蓄圧タンク２０と、取鍋本体１１の外殻に装着され蓄圧タンク２０から吹込プラグ１４へのガスの供給を制御する制御ユニット３０と、吹込プラグ１４と連通する配管上に配置され、内部にガスを流通させることによりガスを加熱する加熱装置４０と、を有することを特徴とする取鍋。
【選択図】図３

Description

本発明は、金属溶湯を収容する溶湯収容部にガスを吹き込む吹込プラグ、前記吹込プラグに供給可能な蓄圧タンク、および前記蓄圧タンクから前記吹込プラグへのガス供給を制御する制御ユニットを装着して成る取鍋に関するものである。

金属精錬の分野において、電気炉や転炉等の溶解炉を用いて行う１次精錬の後、金属溶湯（溶融金属：以下、溶湯という）から不純物を除去する、あるいは成分元素を添加するために２次精錬が行われている。この２次精錬として、取鍋に溶湯を取り出して行ういわゆる取鍋精錬が広く実施されている。

取鍋は、溶湯を収容し、またプラント内で運搬するための容器として構成され、取鍋の底部には、溶湯にアルゴンや窒素などの不活性ガス、酸素などの（用途に応じて異なる）ガスを吹込むための吹込プラグが設けられている。取鍋精錬においては、プラントに設置されているガス源に吹込プラグの配管を接続し、吹込プラグから溶湯収容部に収容された溶湯にガスを吹き込むことにより、溶湯を攪拌する。

溶湯を収容した取鍋をプラント内で移送する際には、取鍋の吹込プラグをガス源から切り離す必要が生じるが、吹込プラグをガス源から切り離してしまうとガス源からガスを取鍋内の溶湯に供給することができず、取鍋内の溶湯が吹込プラグの通路に侵入、固化して目詰まりを起す問題がある。

この点に鑑み、ガスを蓄圧した蓄圧タンクを取鍋外殻の底部や側面に取付け、取鍋の移送中、吹込プラグをガス源から切り離している間でも、吹込プラグにガス圧を印加できるようにした取鍋が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このような取鍋によれば、取鍋の移送中も、吹込プラグの通路中のガス圧が確保され、溶湯が吹込プラグの通路に侵入して目詰まりを起すのを防止できる。
特開２００３−２３９０１０号公報

上述のような蓄圧タンク付きの取鍋でも、吹込プラグや吹込プラグ近傍の溶湯がガスにより冷却されて吹込プラグ通路内で固化して目詰まりを起こす問題があった。また、移送中や鋳造中のようにガス源から切り離されている間は、蓄圧タンクからのガスが吹込プラグに供給されるが、その間蓄圧タンクへのガスの補充がないため、取鍋の使用状況によっては工程途中で吹込プラグへのガス供給ができなくなることがあった。

本発明の課題は、上記の問題に鑑み、ガスの冷却による目詰まりを抑制することにある。また、本発明の課題は蓄圧タンクからの吹込プラグへのガス供給時間を長くできるようにすることにある。

上記課題を解決するための本発明は、金属溶湯を収容する取鍋本体と、前記取鍋本体に装着され前記取鍋本体にガスを吹き込む吹込プラグと、前記取鍋本体の外殻に装着され外部のガス源と連通してガス源から供給されるガスを蓄積し前記吹込プラグと連通してガスを供給する蓄圧タンクと、前記取鍋本体の外殻に装着され前記蓄圧タンクから前記吹込プラグへのガスの供給を制御する制御ユニットと、前記吹込プラグと連通する配管上に配置され、内部にガスを流通させることによりガスを加熱する加熱装置と、を有することを特徴とする取鍋である。

本発明によれば、ガスが取鍋本体を熱源とする加熱装置で加熱されるため、吹込プラグがガスにより冷却されることが抑制され、溶湯の冷却による凝固が抑制され吹込プラグの目詰まりが抑制される。

ここで、前記加熱装置が前記蓄圧タンクから前記吹込プラグへガスを供給する配管上に配置されているようにするとよい。

本発明によれば、ガスが加熱装置で加熱されるため、吹込プラグの冷却が抑制されるだけでなく、ガスの容量が増え蓄圧タンクからの吹込プラグへのガス供給時間が長くなる。

また、前記加熱装置が、外部のガス源から前記蓄圧タンクを介することなく前記吹込プラグへガスを供給し且つ前記蓄圧タンクから前記吹込プラグへガスを供給する配管上に配置されているようにするとよい。

ガス源から蓄圧タンクを介することなく吹込プラグへガスを供給する場合も、ガスが加熱装置で加熱され、吹込プラグがガスにより冷却されることが抑制される。

また、前記加熱装置が前記蓄圧タンクないし前記制御ユニットと前記外殻との間に配置されているようにするとよい。

加熱装置は、取鍋本体の外殻からの熱伝導でガスを加熱するので、ガスによって冷却され、外殻と反対側の加熱装置は低温になる。したがって、蓄圧タンクないし制御ユニットが外殻の高熱に曝されることがなくなり、熱による故障を防ぐことができる。

また、前記加熱装置は、ガス源からガスが供給される供給口から前記蓄圧タンクを介さずに前記吹込プラグに至る長さの配管より長い配管部を有するようにするとよい。

本発明によれば、加熱装置を備えない場合に供給口から蓄圧タンクを介さずに吹込プラグに至る配管で加熱される温度の２倍以上の温度にガスが加熱されるので、吹込プラグがガスにより冷却されることが抑制され、溶湯の冷却による凝固が抑制され吹込プラグの目詰まりが一層抑制される。

ガスが取鍋本体を熱源とする加熱装置で加熱されるため、吹込プラグがガスにより冷却されることが抑制され、溶湯の冷却による凝固が抑制され吹込プラグの目詰まりが抑制される。

加熱装置が蓄圧タンクから吹込プラグへガスを供給する配管上に配置されている場合には、ガスが加熱装置で加熱されるため、吹込プラグの冷却が抑制されるだけでなく、ガスの容量が増え蓄圧タンクからの吹込プラグへのガス供給時間が長くなる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。

（実施形態１） 図１は、本発明を採用した取鍋の構造を示すもので、取鍋１０の側面視図である。図２は、図１におけるＡ矢視図であり、取鍋１０の下面視図である。

図示の取鍋１０は、溶湯を収容できるよう上部が開放されたほぼバケツ状の取鍋本体１１を有している。取鍋本体１１の基本構造は任意であるが、たとえば、強度を確保するため金属などから構成された外殻と、その内部に画成された耐熱材料からなる溶湯収容部のような２重構造とする。

取鍋本体１１の上端の周縁の一部には、スラグを取り出すための注ぎ口１３が形成されている。取鍋本体１１の側面の両端には、取鍋本体１１を回動自在に支持するための支軸１２、１２が設けられており、支軸１２、１２を介して取鍋本体１１を傾斜させることにより、注ぎ口１３からスラグ及び溶湯を注ぎ出すことができる。

取鍋本体１１の底部には、プラントのガス源（不図示）または後述の蓄圧タンクからガスを吹き込むための吹込プラグ１４及び溶湯を取り出す開閉弁（図示せず）が設けられている。

１５は、リング状の高台で、その内側の取鍋本体１１の下面には、蓄圧タンク２０が装着されている。本実施形態においては、取鍋本体１１の下面（外殻）と蓄圧タンク２０の間には加熱装置４０が配設されている。

取鍋本体１１の側面の一部には、制御ユニット３０が装着されている。本実施形態においては、取鍋本体１１の外殻と制御ユニット３０の間には、図２に示すように、断熱材５０が配設されている。断熱材５０は、耐熱樹脂や多孔質の焼成材など断熱効果の高い材質から構成する。

本実施形態の加熱装置４０は、取鍋本体１１の下面（外殻）に配設されているので、高温の取鍋本体１１からの熱伝導により加熱装置４０の内部の配管が高温になる。吹込プラグ１４に供給するガスをその高温配管内部に流通させることでガスは加熱される。

プラントのガス源からの配管は、供給口３１に装着される。その後、配管は、蓄圧タンク２０、および蓄圧タンク２０と並列に接続された制御ユニット３０を経て、吹込プラグ１４に接続される。なお、図１において符号３５は、制御ユニット３０内の逆止弁の位置を示している。

ここで、本実施形態の取鍋の配管の構造を図３により詳細に説明する。

図３は、供給口３１〜吹込プラグ１４の間の配管の構成を詳細に示している。本実施形態では、加熱装置４０を蓄圧タンク２０と制御ユニット３０の間の配管上に配置する。

すなわち、加熱装置４０は、蓄圧タンク２０から吹込プラグ１４へガスを供給する配管上に配置されている。図１および図３に示すように、ガス源と接続する供給口３１からの配管は、制御ユニット３０に入る。制御ユニツト３０のフィルター３０７を経由して蓄圧タンク２０へ向かう配管と吹込プラグ１４へ向かう配管に分岐する。蓄圧タンク２０を有する配管と、蓄圧タンク２０を介さず取鍋本体１１に向かう配管は図示のように並列の接続関係となっている。

蓄圧タンク２０に向かう配管には逆止弁３５１が、取鍋本体１１に向かう配管には逆止弁３５２がそれぞれ配設されている。逆止弁３５１、３５２、あるいは後述の逆止弁３５３はボール弁などから構成され、矢印の方向へのみガスの流通を許容するように構成されている。

逆止弁３５１を経た配管は、さらに、蓄圧タンク２０へ向かう配管と吹込プラグ１４に向かう配管に再分岐する。再分岐で蓄圧タンク２０へ向かう配管は、加熱装置４０を通り蓄圧タンク２０に連結されている。再分岐で吹込プラグ１４へ向かう配管には、まず安全弁３０１が配置される。この安全弁３０１の下流には、さらにプラントのガス源または蓄圧タンク２０からの供給ガス圧を測定する圧力計３０２、圧力調整弁３０３、圧力調整後の供給ガス圧を測定する圧力計３０４、吹込プラグ１４へのガス圧印加を制御するニードルバルブ３０５、及び逆止弁３５３が配置されている。逆止弁３５３を経た配管は、逆止弁３５２の下流の位置において取鍋本体１１に向かう配管に合流している。

加熱装置４０は、図３に示すように、供給口３１から供給されるガスが流通できるよう連通した多数の配管を配設して成る。加熱装置４０は、加熱機能を考慮し、各種合金材その他の熱伝導に優れた材質から構成するのが好ましい。

以上の配管構成において、取鍋本体１１に溶湯を収容し、供給口３１を不図示のガス源と接続した状態において、ガス源からガス圧を印加すると、まずガスは制御ユニット３０に入る。そして、まずフィルタ３０７で不純物を除去され、蓄圧タンク２０を含む配管と蓄圧タンク２０を含まない配管に分かれる。蓄圧タンク２０を含む配管に流れるガスは逆止弁３５１を介して加熱装置４０に流れ込み蓄圧タンク２０にガスが蓄積（蓄圧）されるとともに、さらに分岐して安全弁３０１、圧力計３０２、圧力調整弁３０３、圧力計３０４、ニードルバルブ３０５、及び逆止弁３５３を通って吹込プラグ１４に流れる。

蓄圧タンク２０を含まない配管に流れるガスは逆止弁３５２を介して直接吹込プラグ１４にガス圧が印加され、取鍋精錬が行われる。この際のガス圧は、プラントのガス源側で制御される。

また、上記構成においては、ガス源からのガスが加熱装置４０内を流通して蓄圧タンク２０に蓄圧されると共に、蓄圧タンク２０からガスが再び加熱装置４０内を流通することになる。したがって、供給口３１をプラントのガス源から切り離した状態において、蓄圧タンク２０から吹込プラグ１４に供給されるガスの温度は高温になり、吹込プラグ１４に供給するガス圧を低くしても溶湯の凝固が抑制され吹込プラグの目詰まりが抑制されると共に、ガスの容量が増え蓄圧タンクからの吹込プラグへのガス供給時間が長くなる。

また、本実施形態においては、加熱装置４０が蓄圧タンク２０と制御ユニット３０との間に配置されているので、加熱装置４０内の容量をガス貯蔵に供することができる。このため、みかけ上、蓄圧タンク２０の容量を増加させたのと同様の効果を期待でき、より長時間、吹込プラグ１４にガス圧を印加することができる。

また、本実施形態においては、図１に示すように、加熱装置４０は取鍋本体１１の下面（外殻）と蓄圧タンク２０の間に配設されている。加熱装置４０は、中を流通するガスを加熱することにより冷却されるので、蓄圧タンク２０を取鍋本体１１の発生する高熱から保護することができ、蓄圧タンク２０の故障を防止する。

また、本実施形態では、取鍋本体１１と制御ユニット３０の間に、断熱材５０を配置しており、制御ユニット３０を取鍋本体１１の発生する高熱から保護することができる。

また、加熱装置として本実施形態では多数のガス供給管を並列したものを使用したが、隣接するガス供給管を各隣接する端部でＵ字管で連結し、直列に繋いだものでも良い。さらには、各ガス供給管にフィンを溶接し、フィンで効果的に熱交換するものでも良い。

（実施形態２） 以上の実施形態１では、加熱装置４０が蓄圧タンク２０と制御ユニット３０の間に配置されている。供給口３１をガス源に接続した状態では、蓄圧タンク２０を介することなく吹込プラグ１４へガスを供給するため、ガスが加熱装置４０を通過しない。供給口３１から蓄圧タンク２０を介することなく吹込プラグ１４へ向かう配管は取鍋本体１４の外殻に配設されるので、その配管を通過する間にガスは加熱されるが、加熱温度が低いために、吹込プラグ１４やその近傍の溶湯がガスにより冷却されて吹込プラグ通路内で固化して目詰まりを起こす恐れがある。

そこで、本実施形態では、供給口３１をガス源に接続した状態の蓄圧タンク２０を介することなく吹込プラグ１４へガスを供給する場合でもガスが加熱装置４０を通過して常に十分に加熱されたガスが吹込プラグに供給されるようにした構造を図４〜図６に示す。

図４〜図６は、それぞれ図１〜図３に対応しており、同一ないし相当する部材には同一の参照符号を付し、以下ではこれらについては特に必要なものを除いてはその詳細な説明を省略するものとする。

本実施形態では、加熱装置４０を供給口３１から吹込プラグ１４へ直接向かう配管と蓄圧タンク２０から吹込プラグ１４へ向かう配管が合流する点と吹込プラグ１４との間に配置する。すなわち、加熱装置４０は、外部のガス源から蓄圧タンク２０を介することなく吹込プラグ１４へガスを供給し且つ蓄圧タンク２０から吹込プラグ１４へガスを供給する配管上に配置されている。図４〜図６に示すように、ガス源と接続する供給口３１からの配管は、制御ユニット３０に入る。制御ユニツト３０のフィルター３０７を経由して蓄圧タンク２０へ向かう配管と吹込プラグ１４へ向かう配管に分岐する。

蓄圧タンク２０へ向かう配管は逆止弁３５１を通り、さらに、蓄圧タンク２０へ向かう配管と吹込プラグ１４に向かう配管に再分岐する。再分岐で蓄圧タンク２０へ向かう配管は、蓄圧タンク２０に連結されている。再分岐で吹込プラグ１４へ向かう配管は、安全弁３０１、圧力計３０２、圧力調整弁３０３、圧力計３０４、ニードルバルブ３０５及び逆止弁３５３を含み、この下流ではじめに分岐した配管と合流して加熱装置４０を介して吹込プラグ１４に連結されている。

はじめに分岐して吹込プラグ１４に向かう配管は逆止弁３５２を通り、この下流で蓄圧タンク２０に向かう配管と合流し、加熱装置４０を介して吹込プラグ１４へと向かう。

加熱装置４０は、図６に模式的に示すように、制御ユニット３０から供給されるガスが流通できるよう連通した長尺の配管を配設して成る。そしてその長尺の配管の長さは、供給口３１から逆止弁３５２を通り加熱装置４０を介さずに吹込プラグ１４に至る長さの配管より長く設定されている。加熱装置４０の配管の長さをこのように設定することで、加熱装置を備えない場合に供給口から蓄圧タンクを介さずに吹込プラグに至る配管で加熱される温度の２倍以上の温度にガスが加熱されるので、吹込プラグ１４がガスにより冷却されることが抑制され、溶湯の冷却による凝固が抑制され吹込プラグの目詰まりが抑制される。

以上の説明と図６から、本実施形態の加熱装置４０は、制御ユニット３０と吹込プラグ１４の間に配置されていると云うこともできる。

すなわち、本実施形態の特徴の一つは、加熱装置４０が制御ユニット３０と吹込プラグ１４との間に配置されている点にある。

このような構成によれば、取鍋１０の供給口３１をプラントのガス源に接続した状態、および供給口３１をプラントのガス源から切り離した状態のいずれにおいても、ガスが加熱装置４０内を満たし、流通することになる。

これにより、取鍋１０の供給口３１をプラントのガス源に接続した状態はもちろん、取鍋１０の移動のために供給口３１をプラントのガス源から切り離した状態のいずれにおいても、吹込プラグ１４に供給されるガスを加熱装置４０により加熱することができる。

したがって、本実施形態によれば、取鍋１０をガス源と接続した状態はもちろん、取鍋１０の移動中においても、吹込プラグ１４に高温のガスを供給でき吹込プラグの目詰まりを抑制する。

供給口３１をプラントのガス源から切り離した状態において、蓄圧タンク２０から吹込プラグ１４に供給されるガスは加熱装置４０で加熱され高温になり、吹込プラグ１４に供給するガス圧を低くしても溶湯の凝固が抑制され吹込プラグの目詰まりが抑制されると共に、ガスの容量が増え蓄圧タンクからの吹込プラグへのガス供給時間が長くなる。

また、本実施形態においては、加熱装置４０が制御ユニット３０と吹込プラグ１４の間に配置されているので、加熱装置４０内の容量をガス貯蔵に供することができる。このため、みかけ上、蓄圧タンク２０の容量を増加させたのと同様の効果を期待でき、より長時間、吹込プラグ１４にガス圧を印加することができる。

なお、本実施形態でも、取鍋本体１１の外殻と制御ユニット３０の間には、図５に示すように、断熱材５０が配設されている。

本発明は、蓄圧タンクおよび制御ユニットを塔載した各種金属精錬用の取鍋に実施することができる。取鍋により精錬される金属の種類、精錬用のガスや、精錬において添加される成分元素などによって本発明が限定されるものでないことはいうまでもない。

実施形態１の取鍋の側面図である。 図１のＡ矢視図である。 実施形態１の取鍋の配管構造を示した説明図である。 実施形態２の取鍋の側面図である。 図４のＡ矢視図である。 実施形態２の取鍋の配管構造を示した説明図である。

符号の説明

１０ 取鍋
１１ 取鍋本体
１４ 吹込プラグ
２０ 蓄圧タンク
３１ 供給口
４０ 加熱装置

Claims (5)

1. 金属溶湯を収容する取鍋本体と、
   前記取鍋本体に装着され前記取鍋本体にガスを吹き込む吹込プラグと、
   前記取鍋本体の外殻に装着され外部のガス源と連通してガス源から供給されるガスを蓄積し前記吹込プラグと連通してガスを供給する蓄圧タンクと、
   前記取鍋本体の外殻に装着され前記蓄圧タンクから前記吹込プラグへのガスの供給を制御する制御ユニットと、
   前記吹込プラグと連通する配管上に配置され、内部にガスを流通させることによりガスを加熱する加熱装置と、を有することを特徴とする取鍋。
2. 前記加熱装置は、前記蓄圧タンクから前記吹込プラグへガスを供給する配管上に配置されている請求項１に記載の取鍋。
3. 前記加熱装置は、外部のガス源から前記蓄圧タンクを介することなく前記吹込プラグへガスを供給し且つ前記蓄圧タンクから前記吹込プラグへガスを供給する配管上に配置されている請求項１に記載の取鍋。
4. 前記加熱装置が前記蓄圧タンクないし前記制御ユニットと前記外殻との間に配置されている請求項１乃至３のいずれか１項に記載の取鍋。
5. 前記加熱装置は、ガス源からガスが供給される供給口から前記蓄圧タンクを介さずに前記吹込プラグに至る長さの配管より長い配管部を有する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の取鍋。

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