JP2971646B2 - ガス分析装置 - Google Patents
ガス分析装置Info
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- JP2971646B2 JP2971646B2 JP3300417A JP30041791A JP2971646B2 JP 2971646 B2 JP2971646 B2 JP 2971646B2 JP 3300417 A JP3300417 A JP 3300417A JP 30041791 A JP30041791 A JP 30041791A JP 2971646 B2 JP2971646 B2 JP 2971646B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、製鉄業で使用される溶
鋼の真空脱ガス装置内の酸素、水素、一酸化炭素、二酸
化炭素などのガスの濃度を測定する真空脱ガス装置内の
ガス分析装置に関するものである。
鋼の真空脱ガス装置内の酸素、水素、一酸化炭素、二酸
化炭素などのガスの濃度を測定する真空脱ガス装置内の
ガス分析装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から製鉄業において、鋼中に含有さ
れた水素、窒素、酸素等の除去を目的として、さらに鋼
中の炭素の含有量を極く低くするために、真空脱ガス法
が利用されている。その一例として、ＲＨ脱ガス装置の
一例を図３に示す。図３において、５１は溶鋼５２を入
れた取鍋、５３は溶鋼５２中に浸漬した２本の管５４ー
１、５４ー２を有する真空容器、５５は真空容器５３の
上部に設けた脱ガス口５６と連結した真空排気装置であ
る。
れた水素、窒素、酸素等の除去を目的として、さらに鋼
中の炭素の含有量を極く低くするために、真空脱ガス法
が利用されている。その一例として、ＲＨ脱ガス装置の
一例を図３に示す。図３において、５１は溶鋼５２を入
れた取鍋、５３は溶鋼５２中に浸漬した２本の管５４ー
１、５４ー２を有する真空容器、５５は真空容器５３の
上部に設けた脱ガス口５６と連結した真空排気装置であ
る。
【０００３】上述した構成の装置において、２本の管５
４ー１、５４ー２を溶鋼５２中に入れた状態で、真空排
気装置５５を作動させ、真空容器５３内を真空にして溶
鋼５２を吸い上げ、そのあと、一方の管５４ー２にある
吹き込み口５４−２ａからアルゴンガス等の不活性ガス
を吹き込む。すると、不活性ガスの気泡とともに溶鋼５
２は真空容器５３の上部に吸い上げられて飛び散り、自
重で溶鋼面に落下するまでの間にガスが吸い取られ、溶
鋼５２中の不純物が除去された状態で他方の管５４ー１
から取鍋５１に戻って、ＲＨ法が終了する。
４ー１、５４ー２を溶鋼５２中に入れた状態で、真空排
気装置５５を作動させ、真空容器５３内を真空にして溶
鋼５２を吸い上げ、そのあと、一方の管５４ー２にある
吹き込み口５４−２ａからアルゴンガス等の不活性ガス
を吹き込む。すると、不活性ガスの気泡とともに溶鋼５
２は真空容器５３の上部に吸い上げられて飛び散り、自
重で溶鋼面に落下するまでの間にガスが吸い取られ、溶
鋼５２中の不純物が除去された状態で他方の管５４ー１
から取鍋５１に戻って、ＲＨ法が終了する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＲＨ脱ガス法では、最終的な脱ガス操作終了時の判断
を、一定時間毎に取鍋５１中の溶鋼５２をサンプリング
（採取）しその組成を分析して決めていたため、必要時
間以上に脱ガス操作を行ってしまう問題があった。すな
わち、溶鋼組成の連続測定ができないため、サンプリン
グした直後に不純物等の除去が終了しても、次のサンプ
リング後組成がわかるまでは脱ガス操作を連続してしま
うからである。
ＲＨ脱ガス法では、最終的な脱ガス操作終了時の判断
を、一定時間毎に取鍋５１中の溶鋼５２をサンプリング
（採取）しその組成を分析して決めていたため、必要時
間以上に脱ガス操作を行ってしまう問題があった。すな
わち、溶鋼組成の連続測定ができないため、サンプリン
グした直後に不純物等の除去が終了しても、次のサンプ
リング後組成がわかるまでは脱ガス操作を連続してしま
うからである。
【０００５】本発明の目的は上述した課題を解決して、
最終的な脱ガス操作終了時の判断を的確にでき、真空脱
ガス操作の時間を短縮するのに用いることができる真空
脱ガス装置内のガス分析装置を提供しようとするもので
ある。
最終的な脱ガス操作終了時の判断を的確にでき、真空脱
ガス操作の時間を短縮するのに用いることができる真空
脱ガス装置内のガス分析装置を提供しようとするもので
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明のガス分析装置
は、真空容器と真空排気装置とを備える溶鋼の真空脱ガ
ス装置に取り付けられるガス分析装置であって、前記真
空容器もしくは前記真空容器から前記真空排気装置への
配管の途中より分岐配管にて真空ポンプへと続く管路を
設け、さらに前記真空ポンプの下流にガス濃度測定装置
を設けたことを特徴とするものである。
は、真空容器と真空排気装置とを備える溶鋼の真空脱ガ
ス装置に取り付けられるガス分析装置であって、前記真
空容器もしくは前記真空容器から前記真空排気装置への
配管の途中より分岐配管にて真空ポンプへと続く管路を
設け、さらに前記真空ポンプの下流にガス濃度測定装置
を設けたことを特徴とするものである。
【０００７】
【作用】上述した構成において、本発明のガス分析装置
では、真空容器から真空排気装置へ流れるガスもしくは
真空容器中のガスのガス濃度を調べることにより、溶鋼
中の脱ガス操作が終了する時点すなわちそれ以上脱ガス
操作を行っても意味のない時点で、調べたガス濃度が臨
界に達し一定となる事実に基づいて、脱ガス操作の終了
時を正確に求めることができる。すなわち、真空脱ガス
装置の真空容器から真空排気装置へ流れるガスもしくは
真空容器内のガスを別の真空ポンプによりさらに吸引
し、ガス濃度を連続測定して脱ガス操作の終了時を判断
している。
では、真空容器から真空排気装置へ流れるガスもしくは
真空容器中のガスのガス濃度を調べることにより、溶鋼
中の脱ガス操作が終了する時点すなわちそれ以上脱ガス
操作を行っても意味のない時点で、調べたガス濃度が臨
界に達し一定となる事実に基づいて、脱ガス操作の終了
時を正確に求めることができる。すなわち、真空脱ガス
装置の真空容器から真空排気装置へ流れるガスもしくは
真空容器内のガスを別の真空ポンプによりさらに吸引
し、ガス濃度を連続測定して脱ガス操作の終了時を判断
している。
【０００８】
【実施例】図１は本発明の真空脱ガス装置内のガス分析
装置の一例の構成を示すブロック図である。図１に示す
例において、１は溶鋼２を保持する取鍋、３は真空脱ガ
ス装置の本体をなす２つの管４ー１、４ー２を有する真
空容器、５は管路６ー１、６ー２およびダストキャッチ
ャー７を介して真空容器３と接続する真空排気装置であ
り、これらの構成および動作は上述した従来のものと同
様である。
装置の一例の構成を示すブロック図である。図１に示す
例において、１は溶鋼２を保持する取鍋、３は真空脱ガ
ス装置の本体をなす２つの管４ー１、４ー２を有する真
空容器、５は管路６ー１、６ー２およびダストキャッチ
ャー７を介して真空容器３と接続する真空排気装置であ
り、これらの構成および動作は上述した従来のものと同
様である。
【０００９】本実施例のガス分析装置は、真空容器から
真空排気装置への配管に設けられたダストキャッチャー
７の入り口または出口に元弁１２、管路１３および第１
のサンプル遮断弁１４を介して真空ポンプ用ダストフィ
ルタ１５を接続するとともに、この真空ポンプ用ダスト
フィルタ１５に第２のサンプル遮断弁１６、管路１７お
よびブースターポンプ１８を介してオイルフリー型のド
ライ真空ポンプ１９を接続する。さらに、このドライ真
空ポンプ１９に、管路２０、ダイヤフラムポンプ２１お
よび分析計用フィルタ２２を介してガス濃度測定装置２
３を接続するとともに、管路２４を介して排気弁２５を
接続し、この排気弁２５をガス排気口と接続し、さらに
管路２０と管路２４との間に背圧弁２６を設けて構成し
ている。また、真空ポンプ用ダストフィルタ１５には、
管路２７およびパージ弁２８を介してパージタンク２９
を接続している。
真空排気装置への配管に設けられたダストキャッチャー
７の入り口または出口に元弁１２、管路１３および第１
のサンプル遮断弁１４を介して真空ポンプ用ダストフィ
ルタ１５を接続するとともに、この真空ポンプ用ダスト
フィルタ１５に第２のサンプル遮断弁１６、管路１７お
よびブースターポンプ１８を介してオイルフリー型のド
ライ真空ポンプ１９を接続する。さらに、このドライ真
空ポンプ１９に、管路２０、ダイヤフラムポンプ２１お
よび分析計用フィルタ２２を介してガス濃度測定装置２
３を接続するとともに、管路２４を介して排気弁２５を
接続し、この排気弁２５をガス排気口と接続し、さらに
管路２０と管路２４との間に背圧弁２６を設けて構成し
ている。また、真空ポンプ用ダストフィルタ１５には、
管路２７およびパージ弁２８を介してパージタンク２９
を接続している。
【００１０】上述した構成の装置において、実際の測定
は、ガス分析装置の運転開始信号とともに、元弁１２を
開、第１のサンプル遮断弁１４および第２のサンプル遮
断弁１６を開、パージ弁２８を閉、排気弁２５を閉の状
態にし、この状態でブースターポンプ１８、真空ポンプ
１９およびダイヤフラムポンプ２１の運転を開始する
と、真空容器３内のガスをダストフリーの状態でガス濃
度測定装置２３へ送給できる。このとき、ブースターポ
ンプ１８の上流側は真空状態であり、また真空ポンプ１
９の下流側は大気圧状態となるため、従来から公知の構
造の酸素計、水素計、一酸化炭素計、二酸化炭素計等を
ガス濃度測定装置として使用できる。
は、ガス分析装置の運転開始信号とともに、元弁１２を
開、第１のサンプル遮断弁１４および第２のサンプル遮
断弁１６を開、パージ弁２８を閉、排気弁２５を閉の状
態にし、この状態でブースターポンプ１８、真空ポンプ
１９およびダイヤフラムポンプ２１の運転を開始する
と、真空容器３内のガスをダストフリーの状態でガス濃
度測定装置２３へ送給できる。このとき、ブースターポ
ンプ１８の上流側は真空状態であり、また真空ポンプ１
９の下流側は大気圧状態となるため、従来から公知の構
造の酸素計、水素計、一酸化炭素計、二酸化炭素計等を
ガス濃度測定装置として使用できる。
【００１１】また、この実施例では運転周期に合わせて
パージ操作を考え、第１のサンプル遮断弁１４を閉、第
２のサンプル遮断弁１６を閉、排気弁２５を開の状態に
してパージタンク２９から例えば窒素ガスをパージガス
として流すことによりパージ効果が得られるよう構成し
ている。ここでのパージ操作は密閉状態のダストフィル
タ内を約１torr状態から約７６０torr（大気圧）までの
気体の圧力変化を利用して実施している。なお、パージ
に使用するガスとしては、窒素ガスまたはアルゴンガス
が安全であるため好ましい。さらにまた、管路１３、真
空ポンプ用ダストフィルタ１５に真空検出装置３０−
１，３０−２を設定し、その信号に応じてフィルタの目
詰まり状態の検出及び真空ポンプの排気弁２５の開度を
制御するようにも構成している。
パージ操作を考え、第１のサンプル遮断弁１４を閉、第
２のサンプル遮断弁１６を閉、排気弁２５を開の状態に
してパージタンク２９から例えば窒素ガスをパージガス
として流すことによりパージ効果が得られるよう構成し
ている。ここでのパージ操作は密閉状態のダストフィル
タ内を約１torr状態から約７６０torr（大気圧）までの
気体の圧力変化を利用して実施している。なお、パージ
に使用するガスとしては、窒素ガスまたはアルゴンガス
が安全であるため好ましい。さらにまた、管路１３、真
空ポンプ用ダストフィルタ１５に真空検出装置３０−
１，３０−２を設定し、その信号に応じてフィルタの目
詰まり状態の検出及び真空ポンプの排気弁２５の開度を
制御するようにも構成している。
【００１２】以下、各部材についてさらに詳細に説明す
る。真空ポンプ１９は真空脱ガス装置内の真空度（最高
で約１torr）より高い真空度を連続的に維持出来るもの
が必要である。真空ポンプ１９内で吸引したガスに他の
成分（気体）が混入しない方式が必要で、ガス置換（応
答）の速いドライ真空ポンプが適当である。さらに、ブ
ースターポンプ１８は真空ポンプ１９の排気速度（ガス
吸引量）を大きくするためのもので、ガス濃度測定装置
に必要な圧力レベルでのガス量が確保出来る能力のもの
を選定する。ここで、圧力レベルでのガス量とは、排気
速度×（真空脱ガス装置内圧力（torr）／ガス濃度測定
装置に必要な圧力（torr））から計算される値である。
ただし、真空ポンプで必要なガス吸引量が確保できる場
合はプースターポンプが不要なこともある。
る。真空ポンプ１９は真空脱ガス装置内の真空度（最高
で約１torr）より高い真空度を連続的に維持出来るもの
が必要である。真空ポンプ１９内で吸引したガスに他の
成分（気体）が混入しない方式が必要で、ガス置換（応
答）の速いドライ真空ポンプが適当である。さらに、ブ
ースターポンプ１８は真空ポンプ１９の排気速度（ガス
吸引量）を大きくするためのもので、ガス濃度測定装置
に必要な圧力レベルでのガス量が確保出来る能力のもの
を選定する。ここで、圧力レベルでのガス量とは、排気
速度×（真空脱ガス装置内圧力（torr）／ガス濃度測定
装置に必要な圧力（torr））から計算される値である。
ただし、真空ポンプで必要なガス吸引量が確保できる場
合はプースターポンプが不要なこともある。
【００１３】また、好ましい構成部材として真空ポンプ
用ダストフィルタを取り付けている。真空ポンプ用ダス
トフィルタ１５は、真空脱ガス装置から出るダスト（主
に鉄粉；０．１〜２００μm ）が真空ポンプ１９内に入
らないよう取り除くためのフィルタであり、真空ポンプ
の性能を連続的に維持するためには、約１μm 以上のダ
ストを取り除く構造となっている。溶鋼から出るガスは
１０００℃以上の高温でダストフィルタ部においても１
００℃以上（サンプリング配管長さにより異なる）が推
定されるため高温に耐えられるフィルタでなくてはなら
ない。さらに、真空ポンプの性能を生かすため、ダスト
フィルタの圧力損失はできるだけ小さくする必要があ
り、フィルタの表面積が大きいものを選定する必要があ
る。これらの条件を満足するものとして、セラミックフ
ィルタまたは金属メッシュフィルタが適当で、本実施例
では高表面積ハニカム形状セラミックフィルタを使用し
ている。
用ダストフィルタを取り付けている。真空ポンプ用ダス
トフィルタ１５は、真空脱ガス装置から出るダスト（主
に鉄粉；０．１〜２００μm ）が真空ポンプ１９内に入
らないよう取り除くためのフィルタであり、真空ポンプ
の性能を連続的に維持するためには、約１μm 以上のダ
ストを取り除く構造となっている。溶鋼から出るガスは
１０００℃以上の高温でダストフィルタ部においても１
００℃以上（サンプリング配管長さにより異なる）が推
定されるため高温に耐えられるフィルタでなくてはなら
ない。さらに、真空ポンプの性能を生かすため、ダスト
フィルタの圧力損失はできるだけ小さくする必要があ
り、フィルタの表面積が大きいものを選定する必要があ
る。これらの条件を満足するものとして、セラミックフ
ィルタまたは金属メッシュフィルタが適当で、本実施例
では高表面積ハニカム形状セラミックフィルタを使用し
ている。
【００１４】図２は上述したセラミックフィルタの断面
を示す図であり、このセラミックフィルタは多孔質薄壁
３５からなる複数の貫通孔の端部を封じ材３６で交互に
封じた構造を有している。そして、図示のように、ガス
入り口側から入ったガスは貫通孔を介して多孔質薄壁３
５を通過してガス出口側からフィルタ外へ流れ出ること
により、高表面積の多孔質薄壁３５で除塵することがで
きる。
を示す図であり、このセラミックフィルタは多孔質薄壁
３５からなる複数の貫通孔の端部を封じ材３６で交互に
封じた構造を有している。そして、図示のように、ガス
入り口側から入ったガスは貫通孔を介して多孔質薄壁３
５を通過してガス出口側からフィルタ外へ流れ出ること
により、高表面積の多孔質薄壁３５で除塵することがで
きる。
【００１５】さらに、 排気弁２５の開閉はこの実施例
ではフィルタ部の真空度により行っている。これは、大
気圧力における排気量は真空度に反比例するため、真空
ポンプの性能が一定とすると、真空度が下がる（大気圧
側）と排気量は増え、真空度が上がると排気量は減るか
らである。ここでは排気量が次のダイヤフラムポンプ２
１のガス吸引量に比べて少ない場合は排気弁２５を全
閉、多い場合（安全率は約２倍）は排気弁２５を全開と
している。測定状態で常時、排気量が分析計及びダイヤ
フラムポンプガス吸引量に比べ多い場合は排気弁を必要
としない場合もある。
ではフィルタ部の真空度により行っている。これは、大
気圧力における排気量は真空度に反比例するため、真空
ポンプの性能が一定とすると、真空度が下がる（大気圧
側）と排気量は増え、真空度が上がると排気量は減るか
らである。ここでは排気量が次のダイヤフラムポンプ２
１のガス吸引量に比べて少ない場合は排気弁２５を全
閉、多い場合（安全率は約２倍）は排気弁２５を全開と
している。測定状態で常時、排気量が分析計及びダイヤ
フラムポンプガス吸引量に比べ多い場合は排気弁を必要
としない場合もある。
【００１６】真空度を検出するための真空度検出装置３
０ー１、３０ー２としては、真空計（接点出力付）また
は真空スイッチが適当である。真空度検出装置はブース
ターポンプへと続く管路１３に少なくとも１つ設ければ
よい。ダストフィルターを用いた場合には、ダストフィ
ルタ１５の前と後に真空脱ガス装置の運転状態およびダ
ストフィルタ１５の目詰まりを確認するため二つ設ける
こともできる。なお、上述した実施例では設けなかった
が、真空ポンプ１９およびブースターポンプ１８のガス
吸引部にも真空ポンプの性能を確認するために真空度検
出装置を設けることも出来る。
０ー１、３０ー２としては、真空計（接点出力付）また
は真空スイッチが適当である。真空度検出装置はブース
ターポンプへと続く管路１３に少なくとも１つ設ければ
よい。ダストフィルターを用いた場合には、ダストフィ
ルタ１５の前と後に真空脱ガス装置の運転状態およびダ
ストフィルタ１５の目詰まりを確認するため二つ設ける
こともできる。なお、上述した実施例では設けなかった
が、真空ポンプ１９およびブースターポンプ１８のガス
吸引部にも真空ポンプの性能を確認するために真空度検
出装置を設けることも出来る。
【００１７】ダイヤフラムポンプ２１はガス濃度測定装
置２３に必要なサンプルガスを供給するために設けられ
ている。一般的に真空ポンプは吸気側の性能は保証して
いるが排気側の圧力等は保証されていないため、ダイヤ
フラムポンプ２１なしではガス濃度測定装置２３に十分
なサンプルガスが流れない場合がある。また、背圧弁２
６は、ダイヤフラムポンプ２１の出口側の圧力を一定に
するために設けられている。使用する分析計内にガス吸
引能力及び流量調整機能がある場合にはダイヤフラムポ
ンプ等を必要としない場合もある。さらに、分析用フィ
ルタ２２は、ガス濃度測定装置２３の保護用として用い
られ、特にろ過粒度に気を付ける必要がある。
置２３に必要なサンプルガスを供給するために設けられ
ている。一般的に真空ポンプは吸気側の性能は保証して
いるが排気側の圧力等は保証されていないため、ダイヤ
フラムポンプ２１なしではガス濃度測定装置２３に十分
なサンプルガスが流れない場合がある。また、背圧弁２
６は、ダイヤフラムポンプ２１の出口側の圧力を一定に
するために設けられている。使用する分析計内にガス吸
引能力及び流量調整機能がある場合にはダイヤフラムポ
ンプ等を必要としない場合もある。さらに、分析用フィ
ルタ２２は、ガス濃度測定装置２３の保護用として用い
られ、特にろ過粒度に気を付ける必要がある。
【００１８】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、真空脱ガス装置の真空容器内の真空状態のガ
スを別の真空ポンプによりさらに吸引し、ガス濃度測定
装置により真空容器中のガス濃度を連続的に測定できる
よう構成したため、脱ガス操作の終了時を正確に求める
ことができる。
によれば、真空脱ガス装置の真空容器内の真空状態のガ
スを別の真空ポンプによりさらに吸引し、ガス濃度測定
装置により真空容器中のガス濃度を連続的に測定できる
よう構成したため、脱ガス操作の終了時を正確に求める
ことができる。
【図１】本発明の真空脱ガス装置内のガス分析装置の一
例の構成を示すブロック図である。
例の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明で用いるセラミックフィルタの断面を示
す図である。
す図である。
【図３】ＲＨ脱ガス装置の一例の構成を示す図である。
３ 真空容器 ５ 真空排気装置 ７ ダストキャッチャー １４ 第１のサンプル遮断弁 １５ 真空ポンプ用ダストフィルタ １６ 第２のサンプル遮断弁 １８ ブースターポンプ １９ 真空ポンプ ２１ ダイヤフラムポンプ ２２ 分析計用フィルタ ２３ ガス濃度測定装置 ２５ 排気弁 ２８ パージ弁 ２９ パージタンク
Claims (1)
- 【請求項１】 真空容器と真空排気装置とを備える溶鋼
の真空脱ガス装置に取り付けられるガス分析装置であっ
て、前記真空容器もしくは前記真空容器から前記真空排
気装置への配管の途中より分岐配管にて真空ポンプへと
続く管路を設け、さらに前記真空ポンプの下流にガス濃
度測定装置を設けたことを特徴とする真空脱ガス装置に
取り付けられるガス分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3300417A JP2971646B2 (ja) | 1991-11-15 | 1991-11-15 | ガス分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3300417A JP2971646B2 (ja) | 1991-11-15 | 1991-11-15 | ガス分析装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05133852A JPH05133852A (ja) | 1993-05-28 |
| JP2971646B2 true JP2971646B2 (ja) | 1999-11-08 |
Family
ID=17884557
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3300417A Expired - Fee Related JP2971646B2 (ja) | 1991-11-15 | 1991-11-15 | ガス分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2971646B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4635227B2 (ja) * | 2001-08-14 | 2011-02-23 | Ｄｏｗａサーモテック株式会社 | ガス試料採取装置及び方法 |
| US8042378B2 (en) * | 2008-01-15 | 2011-10-25 | Japan Atomic Energy Agency | Gas amount measurement device |
-
1991
- 1991-11-15 JP JP3300417A patent/JP2971646B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05133852A (ja) | 1993-05-28 |
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