JP2010043343A - 溶融金属の真空精錬装置 - Google Patents

Abstract

【課題】真空蓋６の内部に中蓋９を設けた溶融金属の真空精錬装置において、中蓋９、特に合金材料投入用の開口部１３へのスプラッシュの付着をより一層減少させた溶融金属の真空精錬装置を提供する。
【解決手段】溶融金属撹拌用のガスを吹き込む羽口を備えた炉体の炉口部に、真空排気装置に接続したダクト７と合金投入孔８とを有する真空蓋６を被せ、前記真空蓋６の内部に、前記合金投入孔８から投入された合金材料を通過させる開口部１３を有する中蓋９を設けてなる溶融金属の真空精錬装置において、前記中蓋９の上面に、前記開口部１３を囲む可撓性耐火材１５を設け、前記可撓性耐火材１５の上面を前記真空蓋６の内面に当接させたことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、高炉、電気炉等で溶解した溶融金属を、真空下において精錬する溶融金属の真空精錬装置に関する。

炉体上部の炉口部に真空蓋を被せ、真空蓋に接続した真空排気装置で炉内を減圧し、炉体の側壁下部に設けた羽口からＡｒ等の不活性ガスを吹き込み溶融金属を撹拌しながら精錬する溶融金属の真空精錬装置は良く知られている（特許文献１参照）。この溶融金属の真空精錬装置では、溶融金属の成分を最終的に調整するため、精錬途中または精錬終期に、真空蓋の合金投入孔から、溶融金属に合金材料を添加する。

こうした溶融金属の真空精錬装置では真空精錬中の溶鋼スプラッシュの発生が激しく、地金やスラグが真空蓋の内面に付着するという問題があり、その問題を解決するために、真空蓋内に中蓋を吊り下げている。中蓋には合金材料を通過させるための開口部を設けているが、この開口部に地金やスラグが付着すると合金材料の添加が妨げられ、所望の合金組成の溶鋼を作ることが困難になる。そのため、開口部に地金やスラグがある厚さ以上付着し、合金材料の投入が困難になる前に、中蓋を交換している。この中蓋の交換には、時間とコストがかかるため、中蓋、特に開口部へのスプラッシュの付着を減少させ、中蓋の寿命を延ばすことが従来から検討されている。

このような観点から、特許文献１では、中蓋へのスプラッシュの付着を減少させるために、真空吸引手段に連なる排気ダクトを真空蓋の低い位置に取り付けることにより、中蓋の下面近傍におけるガスの流れ方向を水平より下向きにするとともに速度を低下させるということが行われている。

特開２００５−３４４２００号公報

しかし、特許文献１に記載された真空精錬装置では、中蓋へのスプラッシュの付着は減少するが、未だ不十分であった。そのため、開口部へのスプラッシュ付着により合金材料の投入が困難になったり、中蓋の交換を定期的に行わざるを得ない、という問題が依然としてあった。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、真空蓋の内部に中蓋を設けた溶融金属の真空精錬装置において、中蓋、特に合金材料投入用の開口部へのスプラッシュの付着をより一層減少させた溶融金属の真空精錬装置を提供することにある。

本発明者が検討した結果、特許文献１の発明でも中蓋の開口部にスプラッシュが付着するのは、中蓋と真空蓋との間にできた隙間により、中蓋内を下から上に向かって通過するガス流が発生するためである、ということが分かった。そこで本発明は、中蓋内を下から上に向かって通過するガス流を発生させないために、真空蓋の内面と中蓋の上面とをシールすることに着想してなされたものである。
即ち、請求項１に係る溶融金属の真空精錬装置は、溶融金属撹拌用のガスを吹き込む羽口を備えた炉体の炉口部に、真空排気装置に接続したダクトと合金投入孔とを有する真空蓋を被せ、前記真空蓋の内部に、前記合金投入孔から投入された合金材料を通過させる開口部を有する中蓋を設けてなる溶融金属の真空精錬装置において、前記中蓋の上面に、前記開口部を囲む可撓性耐火材を設け、前記可撓性耐火材の上面を前記真空蓋の内面に当接させたことを特徴とする。

この請求項１の発明によれば、中蓋の上面に開口部を囲むようにして設けられた可撓性耐火材を、真空蓋の内面に当接させ、真空蓋と中蓋を確実にシールしたため、中蓋の開口部内及び開口部付近のガスが、水平より上向きに流れ中蓋の上を通ってダクトの方向へ流れようとしても、真空蓋の内面に当接した可撓性耐火材で遮られる。よって、開口部内及び開口部付近のガスは下向きに流れるから、スプラッシュが中蓋へ向かって進む速度が遅くなり、中蓋の下面や開口部へのスプラッシュの付着がより減少する。
なお、可撓性耐火材とは、セラミックファイバ等の繊維状高温断熱材である。

請求項２に係る溶融金属の真空精錬装置は、請求項１に係る溶融金属の真空精錬装置において、前記中蓋が、その周縁より中央に向かって次第に溶融金属の表面から遠ざかる笠形状を呈する笠部を有し、前記笠部の上端面上に前記可撓性耐火材を載置したことを特徴とする。

この請求項２の発明によれば、笠部の下端部においては、開口部の直径を真空蓋の合金投入孔の直径よりも大きくできるため、スプラッシュ付着により合金投入孔の添加が妨げられる問題を低減できる。笠部の上端部における開口部の直径は、真空蓋内面へのスプラッシュの付着を防止するため、真空蓋の合金投入孔の直径と略等しくする必要があるが、笠部の上部における開口部は溶融金属の湯面との距離が遠くなっているから、この部分へのスプラッシュの付着を低減できる。また、笠部の上端面上に前記可撓性耐火材を載置したため、真空蓋の合金投入孔から投入された合金材料が中蓋の上面に堆積することを防止できる。よって、溶融金属の成分調整をスムーズに行うことができる。

本発明によれば、中蓋、特に開口部へのスプラッシュの付着を減少させ、中蓋の寿命を延ばすことができる。

以下、図１乃至図４に示す第１実施形態により、この発明の実施の形態を説明する。図１は、溶融金属の真空精錬装置の概略縦断面図である。図１に示すように、炉体１の側面下部には、Ａｒガス等のガスを吹き込む羽口２が設けられており、この羽口２からのガスにより炉体１内の溶融金属３やスラグ４を撹拌する。真空蓋６は炉体１上部の炉口部５に被せられており、その側面には、図示しない真空排気装置に接続するダクト７が設けられている。また、真空蓋６の上面中央には、合金材料を投入するための合金投入孔８が設けられている。真空蓋６の内部には、中蓋９が吊り下げられている。

図２は、真空蓋６及び中蓋９の部分を拡大した縦断面図である。中蓋９は、図２に示されるように、中蓋本体１０と中蓋吊具２０とからなり、中蓋本体１０は、その上面及び側面の鋼板に不定形耐火物を張設した構造である。中蓋本体１０は、その中央部に合金材料を通過させる開口部１３を有し、周縁より中央に向かって次第に溶融金属の表面から遠ざかる笠形状を呈する笠部１１と、笠部１１の下端から外方へ延びる環状の鍔部１２とからなる。
笠部１１は、その上端に環状の上端面１４を有し、上端面１４の内径は、真空蓋６の合金材料投入孔８の内径と略等しくなっている。また、中蓋９はその開口部１３の軸芯が合金投入孔８の軸芯と略一致するように吊下げられている。
なお、中蓋吊具２０は鍔部１２上面の円周方向等間隔３箇所に設けられている。

図２に示すように、上端面１４の開口部１３側端部には、短筒状のカラー１６が立設されており、該カラー１６の外側には、該カラー１６と同じ高さを有する短筒状のカラー１７が立設されている。そして、カラー１６とカラー１７との間には、矩形断面を有する可撓性耐火材（カオウール）１５が載置されている。

図３は、カラー１６、１７及び可撓性耐火材１５の部分の水平断面図である。図３に示すように、可撓性耐火材１５は、長さがカラー１６の外周長さよりも長く、カラー１６の外周に沿って巻かれ、両端部は横方向に重複するようにして載置されている。なお、可撓性耐火材１５の厚さ（開口部１３の軸芯方向と直交する方向の長さ）は、カラー１６の外周とカラー１７の内周との間隔の１／２（２分の１）よりも若干厚くなっているため、可撓性耐火材１５の重なり合った両端部は、カラー１６、１７により互いに圧縮されている。
可撓性耐火材１５の高さ（開口部１３の軸芯方向長さ）は、中蓋９を真空蓋６内に吊下げた時の収縮代を考慮し、カラー１６、１７の高さよりも高くなっている。
このように、可撓性耐火材１５はカラー１６とカラー１７の間に載置されているため、上端面１４上から外れることはない。また、可撓性耐火材１５の重複した両端部はカラー１６とカラー１７との間で互いに圧縮されているため、この両端部同士の間には隙間はできない。よって、可撓性耐火材１５の上端面を真空蓋６の内面に当接させたとき、真空蓋６の内面と上端面１４とを確実にシールすることができる。

図４は、中蓋９の吊下げ構造を示す縦断面図である。真空蓋６の上面には、円周方向等間隔３箇所に貫通孔４０が設けてあり、その貫通孔４０を囲むように、中蓋支持部４１が設けてある。中蓋支持部４１は、真空蓋６の上面に固定された短管４２、該短管４２の上端に固定されたフランジ４３、該フランジ４３にネジにより固定されたカバー４４からなる。
中蓋吊具２０は、鍔部１２の上面に固着された一対の支持板２１、２２、支持板２１、２２の間に固定された軸２３、軸２３に係合する中蓋吊金具２４とからなる。
中蓋吊金具２４は、軸部２５と、軸部２５の一端に設けられ、軸２３に係合するボス部２６と、軸部２５の他端に設けられた一対の支持片２７、２８とからなっている。軸部２５の上部には、後述する連結杆４６を通すための透孔２９が設けられている。また、支持片２７、２８には、ピン挿入孔３０、３１が設けてある。

次に、中蓋９の交換方法について説明する。先ず、中蓋９を吊下げた真空蓋６を炉体１の上部から退避させ、所定の中蓋交換位置に移動させる。次に、カバー４４を取り外し、図示しない中蓋昇降装置で中蓋昇降用吊金具４８を下降させ、中蓋昇降用吊金具４８の先端を支持片２７、２８の間に通す。中蓋昇降用吊金具４８の先端には、ピン挿入孔３０、３１と略等しい径の孔４９が設けられており、ピン挿入孔３０、３１と孔４９に図示しないピンを通し、中蓋昇降用吊金具４８と中蓋９を連結する。その次に、中蓋昇降装置で中蓋昇降用吊金具４８及び中蓋９を少しだけ上昇させ、連結杆４６を抜き、中蓋昇降装置で中蓋９を下降させる。その後、ピンを抜いて使い終わった中蓋９を真空蓋６の下部から退避させた後、新しい中蓋９を真空蓋９の下部に配置する。なお、新しい中蓋９のカラー１６、１７の間には、新しい可撓性耐火材１５が載置されている。次に、中蓋昇降用吊金具４８の先端を中蓋吊具２０の支持片２７、２８の間に通し、ピン挿入孔３０、３１と孔４９に図示しないピンを通して中蓋昇降用吊金具４８と中蓋９を連結する。次に、中蓋９を、可撓性耐火材１５の上面が真空蓋６の内面に当接するまで上昇させた後、透孔２９に連結杆４６を通し、該連結杆４６の両端をフランジ４３で支持する。その後、ピンを抜いて中蓋昇降用吊金具４８と中蓋９との連結を解除し、中蓋昇降用吊金具４８を上昇させた後、フランジ４３にカバー４４を被せてネジにより固定する。

本発明は、図２に示すように、中蓋９の上面に開口部１３を囲むようにして載置した可撓性耐火材１５を、真空蓋６の内面に当接させたため、開口部１３内部及び開口部１３付近のガスは、矢印Ａの方向へは流れず、矢印Ｂの方向へのみ流れる。よって、スプラッシュが中蓋９へ向かって進む速度が遅くなるため、中蓋９、特に開口部１３へのスプラッシュの付着を低減でき、ひいては、中蓋９の寿命を延ばし、中蓋９の交換によるコスト的・時間的ロスを低減することができる。また、中蓋９が笠部１１を有しているため、溶融金属３と開口部１３の上部との距離が遠くなり、この部分へのスプラッシュの付着を減少させることができる。さらに、笠部１１の上端面１４に可撓性耐火材１５を載置したため、合金投入孔８から投入された合金材料が、中蓋９の上面に堆積することがない。よって、溶融金属３の成分調整を効率よく行える。

次に図５に示すこの発明の第２の実施形態を説明する。この例の真空精錬装置は、前記第１実施形態に比べて、中蓋の形状が異なるだけで、その他の構成は第１実施形態と同様であるので、図２、図４と同一または相当部分には同一符号を付して図示し、それらの部分の詳細な説明は省略する。

中蓋５０は、図５に示されるように、内部に合金材料を通すための開口部５３を有する筒状部５１と、筒状部５１の下端から外方へ延びる鍔部５２と、鍔部５２上面の円周方向等間隔３箇所に設けられた中蓋吊具５４とからなる。
筒状部５１の上端面５５には、第１実施形態と同様に、短筒状のカラー１６、１７が立設され、内側のカラー１６の外周には可撓性耐火材（カオウール）１５が載置されている。なお、可撓性耐火材１５の載置方法は第１実施形態と同様である。

中蓋５０は、開口部５３の軸芯が合金投入孔８の軸芯に略一致し、可撓性耐火材１５の上面が真空蓋６の内面に当接するように、中蓋吊具５４によって真空蓋６から吊り下げられている。

この例でも、筒状部５１の上端面５５に載置した可撓性耐火材１５を真空蓋６の内面に当接させているため、開口部５３内部のガスが矢印Ａの方向へは流れず、矢印Ｂの方向へのみ流れる。よって、スプラッシュが中蓋５０へ向かって進む速度が遅くなるため、中蓋５０、特に開口部５３へのスプラッシュ付着を低減でき、ひいては、中蓋５０の寿命を延ばし、中蓋５０の交換によるコスト的・時間的ロスを低減することができる。

この発明は上記の例に限定されるものではなく、可撓性耐火材として、カオウールではなく、ファイバフラックス等、その他のセラミックファイバを使用することもできる。また、可撓性耐火材の形状や固定方法も上記の例に限定されず、例えば可撓性耐火材の断面形状は丸でもよい。

溶融金属の真空精錬装置の概略縦断面図。 第１実施形態に係る溶融金属の真空精錬装置の、真空蓋部分の縦断面図。 カラー及び可撓性耐火材の部分の水平断面図。 中蓋の吊下げ構造を示す縦断面図。 第２実施形態に係る溶融金属の真空精錬装置の、真空蓋部分の縦断面図。

符号の説明

１・・・炉体、２・・・羽口、３・・・溶融金属、４・・・スラグ、５・・・炉口部、６・・・真空蓋、７・・・ダクト、８・・・合金投入孔、９・・・中蓋、１０・・・中蓋本体、１１・・・笠部、１２・・・鍔部、１３・・・開口部、１４・・・上端面、１５・・・可撓性耐火材（カオウール）、１６・・・カラー、１７・・・カラー、２０・・・中蓋吊具、５０・・・中蓋

Claims (2)

1. 溶融金属撹拌用のガスを吹き込む羽口を備えた炉体の炉口部に、真空排気装置に接続したダクトと合金投入孔とを有する真空蓋を被せ、前記真空蓋の内部に、前記合金投入孔から投入された合金材料を通過させる開口部を有する中蓋を設けてなる溶融金属の真空精錬装置において、
   前記中蓋の上面に、前記開口部を囲む可撓性耐火材を設け、前記可撓性耐火材の上面を前記真空蓋の内面に当接させたことを特徴とする溶融金属の真空精錬装置。
2. 前記中蓋が、その周縁より中央に向かって次第に溶融金属の表面から遠ざかる笠形状を呈する笠部を有し、前記笠部の上端面上に前記可撓性耐火材を載置したことを特徴とする請求項１記載の溶融金属の真空精錬装置。

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