JP2016079463A - 真空脱ガス槽内の地金除去装置及び地金除去方法 - Google Patents

Abstract

【課題】真空脱ガス槽の内面に付着した地金を効率的に除去することができる真空脱ガス槽内の地金除去装置及び地金除去方法を提供する。
【解決手段】本発明の真空脱ガス槽内の地金除去装置は、昇降機構により真空脱ガス槽１の内部にバーナー８を垂下させ、軸線のまわりに旋回させて真空脱ガス槽内に付着した地金を除去する装置である。バーナー８は円柱状の外面形状を有し、その内部に形成されたガス流路を軸線に対して傾斜させ、下面の偏心位置に開口させた噴射口からバーナーフレームを斜め下方に噴射する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＲＨ方式の二次精錬に用いられる真空脱ガス槽内に付着した地金を除去する地金除去装置及び地金除去方法に関するものである。

ＲＨ方式の二次精錬に用いられる真空脱ガス槽は、真空槽本体の下側に下部槽と浸漬管とを備え、浸漬管を溶鋼中に浸漬して真空吸引し、循環流動させながら脱炭等の二次精錬を行う設備であり、高級鋼のニーズが高まるに連れて処理量が増加している。この真空脱ガス槽の下部槽は溶鋼により浸食されるため、定期的な交換が必要である。しかし真空槽本体と下部槽との接続部には大量の地金が付着しているため、下部槽を分離するためには地金除去を行う必要がある。

このために、昇降機構により真空脱ガス槽の内部にバーナーを垂下させ、真空脱ガス槽内に付着した地金を除去することが従来から行われている。しかし垂直下向きにバーナーフレームが形成され、バーナーフレームが地金付着部分を集中的に加熱することはできないので、地金除去作業に２〜３時間を要し、作業性が悪かった。

そこで例えば特許文献１には、先端を曲折させたバーナーを使用してバーナーフレームを地金付着部位に集中させ、地金除去を行うことが記載されている。しかしこのようにバーナーの先端を曲折させると、真空脱ガス槽の天井部のバーナー挿入孔の直径を必要以上に大きくしなければならないので、真空処理時のシール性が悪化する。このため脱ガス速度や脱炭速度が低下し、処理時間が延びてしまうという問題がある。またこのバーナーは水冷構造を備えているが、バーナーの先端を曲折させると冷却水路もまがった構造となり、製作が難しくなって製作コストが高くなるという問題もある。

一方、特許文献２には、ランスの先端に周方向に酸素を均一に噴射することができるアッタッチメントを取付け、高温の真空脱ガス槽の内壁に酸素を吹き付けて地金と反応させ、その反応熱で地金を除去する方法が記載されている。この方法はＲＨ処理中や処理終了直後の槽内温度が高温の場合に有効である。しかし下部槽を交換するために真空脱ガス槽を処理位置から移動させた後は温度が下がり過ぎ、酸素を吹き付けても酸化反応が連続的に進行せず、着火するに至らないため適用することができないという問題があった。

特開平５−５１６２２号公報 特開２００８−１７９８５５号公報

従って本発明の目的は上記した従来の問題点を解決し、真空脱ガス槽の天井部のバーナー挿入孔の拡径が不要であり、バーナーの製作コストも安価であり、処理位置から移動させた真空脱ガス槽の内面に付着した地金を効率的に除去することができる真空脱ガス槽内の地金除去装置及び地金除去方法を提供することである。

上記の課題を解決するためになされた本発明の真空脱ガス槽内の地金除去装置は、昇降機構により真空脱ガス槽の内部にバーナーを垂下させ、軸線のまわりに旋回させて真空脱ガス槽内に付着した地金を除去する装置であって、前記バーナーは円柱状の外面形状を有し、その内部に形成されたガス流路を軸線に対して傾斜させ、下面の偏心位置に開口させた噴射口からバーナーフレームを斜め下方に噴射するものであることを特徴とするものである。

なお、前記バーナーのガス流路の軸線に対する傾斜角θは、真空脱ガス槽の内径をＲ、昇降機構により垂下させたバーナーの下端から真空脱ガス槽の地金付着部までの距離をＦＬとしたとき、θ=（１８０／π）ｓｉｎ^−１（Ｒ／ＦＬ）の式による計算値の±７°の範囲にあるものとすることが好ましい。

前記ガス流路は、一定径のスロート部の先端にテーパ状部を備えたものであり、スロート部の直径をＤ、その長さをＬ、スロート部とテーパ状部との合計長さをＬＬとしたとき、Ｌ＞１.５ＤまたはＬＬ＞３.５Ｄであることが好ましく、テーパ状部の拡がり角度αは、内圧によるガスの断熱膨張を確保できる角度とすることが好ましい。

また上記の課題を解決するためになされた本発明の真空脱ガス槽内の地金除去は、円柱状の外面形状を有し、その内部に形成されたガス流路を軸線に対して傾斜させ、下面の偏心位置に開口させた噴射口からバーナーフレームを斜め下方に噴射するバーナーを、昇降機構により真空脱ガス槽の内部に所定高さまで垂下させ、真空脱ガス槽の内部の地金付着の多い方向に旋回させてセットし、支燃性ガスと燃料ガスを噴出させてバーナーフレームを形成し、地金を溶融除去することを特徴とするものである。

なお、バーナーの垂下高さ、旋回方向、支燃性ガスと燃料ガスの供給量を経時的に記憶させてパターン化しておき、地金の付着状況を確認したオペレータがパターンを入力すると、その後は自動で地金除去を行うようにすることができる。

本発明によれば、円柱状の外面形状を有するバーナーを真空脱ガス槽の内部に垂下させて地金の除去を行うので、真空脱ガス槽の天井部のバーナー挿入孔の拡径は不要である。バーナーは内部のガス流路を軸線に対して傾斜させた構造であるので、冷却水路を湾曲させる必要がなく、安価に製作することができる。

本発明によれば、バーナーを真空脱ガス槽の内部の地金付着の多い方向に旋回させてセットし、支燃性ガスと燃料ガスを噴出させてバーナーフレームを形成して地金を溶融除去するので、処理位置から移動させて温度の低下した真空脱ガス槽の内面に付着した地金を、効率的に除去することができる。地金の付着状態をパターン化しておけば、オペレータが地金の付着状況を確認してパターンを入力するだけで、その後は自動で地金除去を行わせることができる。

真空脱ガス槽の下部槽の交換手順の説明図である。 地金除去状態を示す断面図である。 位置関係の説明図である。 バーナーの構造を示す断面図である。

以下に本発明の実施形態を説明する。
先ず図１により、真空脱ガス槽の下部槽の交換手順を説明する。図１において１は真空脱ガス槽であり、２はその真空槽本体、３は下方に浸漬管４を備えた下部槽、５は転炉等の溶鋼を装入する取鍋である。ＲＨ処理の完了後、真空脱ガス槽１は取鍋５の位置から地金除去位置に移動され、地金除去が行なわれる。次に地金洗い材処理が行われ、浸漬管４が取り外され、下部槽３の交換が行われる。真空槽本体２と下部槽３との接続部付近には地金６が付着しているため、十分に除去しておかないと下部槽３を分離することができない。このため従来は２〜３時間を掛けて地金除去を行っていた。

本発明においても、図２に示すように真空脱ガス槽１の天井部の中心に形成されたバーナー挿入孔７からバーナー８を挿入し、地金除去が行なわれる。バーナー８は図示を略した昇降機構によって所定の高さ位置まで挿入され、旋回される。この昇降機構及び旋回機構はランスの昇降・旋回機構と同一の公知のものである。前記したように、従来は垂直下向きにバーナーフレームを噴射する通常のバーナーが用いられてきたのであるが、本発明では、円柱状の外面形状を有するが、下面の噴射口からバーナーフレームを斜め下方に噴射するバーナー８が用いられる。

図４に本発明で用いられるバーナー８の構造を示す。図示のようにこのバーナー８はバーナー挿入孔７から挿入可能な円柱状の外面形状を有するものであり、特許文献１のバーナーのように先端が屈曲していないので、バーナー挿入孔７を拡径する必要はない。

外周部には冷却水の循環水路９が形成され、高温の真空脱ガス槽１の内部で使用可能な水冷構造となっている。

中央部にはガス流路１０が形成されている。このガス流路１０は、上方のストレート部１１と、先細の縮径部１２と、一定径のスロート部１３と、その先端に形成された先端が拡径するテーパ状部１４とから構成されている。これらのうち、一定径のスロート部１３とテーパ状部１４とは垂直の中心軸線に対して角度θで傾斜させてあり、バーナー下面の偏心位置に開口させた噴射口１５からバーナーフレームを斜め下方に噴射するようになっている。なお図４に示すように、ガス流路１０の上方のストレート部１１から支燃性ガスである酸素が供給され、テーパ状部１４の両側の燃料ガス供給路１６から燃料ガスであるＬＰＧが供給される。燃料は必ずしもＬＰＧに限定されず、ＬＮＧ等のその他の燃料ガスを使用することもできる。

このガス流路の軸線に対する傾斜角θは、図３に示されるように真空脱ガス槽１の内径をＲ、昇降機構により垂下させたバーナーの下端から真空脱ガス槽１の地金６の付着部までの距離をＦＬとしたとき、θ=（１８０／π）ｓｉｎ^−１（Ｒ／ＦＬ）の式による計算値の±７°の範囲とする。この範囲を外れるとバーナーフレームが正しく地金６の付着部に到達しなくなるからである。

次に、スロート部１３の直径をＤ、その長さをＬ、スロート部１３とテーパ状部１４との合計長さをＬＬとしたとき、Ｌ＞１.５ＤまたはＬＬ＞３.５Ｄとする。このような形状はバーナーフレームを鉛直下向き方向から角度θで傾斜させた方向へ直線的に安定させるためである。

次に、テーパ状部１４の拡がり角度αは、内圧によるガスの断熱膨張を確保できる角度とすることが好ましい。この断熱膨張を確保できる角度は内圧に応じて一義的に決まる角度である。

さらに図３に示されるように、バーナー８の先端から地金６の最大付着位置までの距離であるバーナーの垂下高さＨは、バーナーフレーム長をＦＬとしたとき、Ｈ=ＦＬｃｏｓ（πθ／１８０）の式による計算値から±０.５ｍの範囲とすることが好ましい。すなわち、バーナー８が決まればそのバーナーフレーム長ＦＬもほぼ決定されるので、バーナー８の先端高さが上記のＨとなるように真空脱ガス槽１の内部にバーナー８を垂下させればよいこととなる。

本発明の真空脱ガス槽内の地金除去装置は、上記の構造のバーナ―８を備えたものであり、地金除去位置に移動された真空脱ガス槽１の内部にバーナー８を垂下させ、バーナーフレームが地金付着の多い方向に向くように旋回させてセットする。このときのバーナーの垂下高さＨと旋回角度は、オペレータが目視確認した地金付着状況に応じて決定する。その後に支燃性ガスと燃料ガスをバーナー下面の偏心位置に開口させた噴射口１５から噴出させてバーナーフレームを形成し、地金を溶融除去する。本発明によればバーナーフレームを地金付着位置に正確に向けることができるので、従来よりも地金除去に要する時間を３０分以上短縮することができる。

このようにオペレータがバーナー８の高さや旋回角度を手動で調整するほか、バーナーの垂下高さＨ、旋回方向、支燃性ガスと燃料ガスの供給量を経時的に記憶させてパターン化しておき、地金の付着状況を確認したオペレータがパターンを入力すると、その後は昇降機構及び旋回機構がそのパターンに応じて地金除去を自動的に行うようにすることもできる。このためには昇降機構及び旋回機構にシーケンサーを加えて自動制御を行なわせればよい。

以上に説明したように本発明によれば、処理位置から移動させた真空脱ガス槽１の内面に付着した地金を効率的に除去することができる。しかも真空脱ガス槽１の天井部のバーナー挿入孔７の拡径が不要であり、バーナーの製作コストも安価である。

１ 真空脱ガス槽
２ 真空槽本体
３ 下部槽
４ 浸漬管
５ 取鍋
６ 地金
７ バーナー挿入孔
８ バーナー
９ 循環水路
１０ ガス流路
１１ ストレート部
１２ 縮径部
１３ スロート部
１４ テーパ状部
１５ 噴射口
１６ 燃料ガス供給路

Claims (6)

1. 昇降機構により真空脱ガス槽の内部にバーナーを垂下させ、軸線のまわりに旋回させて真空脱ガス槽内に付着した地金を除去する装置であって、前記バーナーは円柱状の外面形状を有し、その内部に形成されたガス流路を軸線に対して傾斜させ、下面の偏心位置に開口させた噴射口からバーナーフレームを斜め下方に噴射するものであることを特徴とする真空脱ガス槽内の地金除去装置。
2. 前記バーナーのガス流路の軸線に対する傾斜角θは、真空脱ガス槽の内径をＲ、昇降機構により垂下させたバーナーの下端から真空脱ガス槽の地金付着部までの距離をＦＬとしたとき、θ=（１８０／π）ｓｉｎ^−１（Ｒ／ＦＬ）の式による計算値の±７°の範囲にあるものとしたことを特徴とする請求項１記載の真空脱ガス槽内の地金除去装置。
3. 前記ガス流路は一定径のスロート部の先端にテーパ状部を備えたものであり、スロート部の直径をＤ、その長さをＬ、スロート部とテーパ状部との合計長さをＬＬとしたとき、Ｌ＞１.５ＤまたはＬＬ＞３.５Ｄであることを特徴とする請求項１または２記載の真空脱ガス槽内の地金除去装置。
4. テーパ状部の拡がり角度αは、内圧によるガスの断熱膨張を確保できる角度としたことを特徴とする請求項３記載の真空脱ガス槽内の地金除去装置。
5. 円柱状の外面形状を有し、その内部に形成されたガス流路を軸線に対して傾斜させ、下面の偏心位置に開口させた噴射口からバーナーフレームを斜め下方に噴射するバーナーを、昇降機構により真空脱ガス槽の内部に所定高さまで垂下させ、真空脱ガス槽の内部の地金付着の多い方向に旋回させてセットし、支燃性ガスと燃料ガスを噴出させてバーナーフレームを形成し、地金を溶融除去することを特徴とする真空脱ガス槽内の地金除去方法。
6. バーナーの垂下高さ、旋回方向、支燃性ガスと燃料ガスの供給量を経時的に記憶させてパターン化しておき、地金の付着状況を確認したオペレータがパターンを入力すると、その後は自動で地金除去を行うことを特徴とする請求項５記載の真空脱ガス槽内の地金除去方法。