JP3231577B2 - 溶融金属の真空処理設備およびその操業方法 - Google Patents
溶融金属の真空処理設備およびその操業方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、溶鋼等の溶融金属の清
浄化や成分調整のために用いられる、ＲＨ、ＤＨ、ＶＯ
Ｄ、タンクデガッサー等の真空処理設備とその操業方法
に関するものである。
浄化や成分調整のために用いられる、ＲＨ、ＤＨ、ＶＯ
Ｄ、タンクデガッサー等の真空処理設備とその操業方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば、鉄鋼の分野では、溶鋼の脱水
素、脱窒素等の脱ガス、真空脱炭による清浄化や成分調
整のために、一般にＤＨ式真空脱ガス設備や、ＲＨ式真
空脱ガス設備、あるいはその他の溶鋼脱ガス設備が用い
られている。
素、脱窒素等の脱ガス、真空脱炭による清浄化や成分調
整のために、一般にＤＨ式真空脱ガス設備や、ＲＨ式真
空脱ガス設備、あるいはその他の溶鋼脱ガス設備が用い
られている。
【０００３】これらの真空脱ガス設備を用いての脱炭処
理時の、精錬反応の反応速度は一般に高真空度（低圧
力）ほど高いので、処理に入る時、以降の減圧時間すな
わち高真空度への到達時間を短縮するための処置がなさ
れている。すなわち、広く知られた真空処理槽から真空
排気装置の内容積の一部を大気圧から減圧しておく予備
排気である。
理時の、精錬反応の反応速度は一般に高真空度（低圧
力）ほど高いので、処理に入る時、以降の減圧時間すな
わち高真空度への到達時間を短縮するための処置がなさ
れている。すなわち、広く知られた真空処理槽から真空
排気装置の内容積の一部を大気圧から減圧しておく予備
排気である。
【０００４】この予備排気機能を備えたＲＨ式真空脱ガ
ス設備例を図４に示す。すなわち、図４に示すように、
溶鋼収容容器１の溶鋼２に浸漬された、溶鋼汲み上げ・
排出用の浸漬管３、４を下部に備えた真空処理槽５と、
この真空処理槽に合金供給管６を介して連通接続された
合金槽７と、真空処理槽５にダストセパレータ８を備え
た排気ダクト９を介して連通接続された真空排気装置１
０等から構成されている。ダストセパレータ８内には、
事前排気時に閉、処理開始時に開とする仕切弁１２を備
えている。
ス設備例を図４に示す。すなわち、図４に示すように、
溶鋼収容容器１の溶鋼２に浸漬された、溶鋼汲み上げ・
排出用の浸漬管３、４を下部に備えた真空処理槽５と、
この真空処理槽に合金供給管６を介して連通接続された
合金槽７と、真空処理槽５にダストセパレータ８を備え
た排気ダクト９を介して連通接続された真空排気装置１
０等から構成されている。ダストセパレータ８内には、
事前排気時に閉、処理開始時に開とする仕切弁１２を備
えている。
【０００５】この従来例における真空排気系は、概念的
には、図５に示すようになっており、真空排気装置１０
は、真空処理槽５に連通接続された、復圧弁１１ａを備
えた排気ダクト９から主仕切弁１２を経て復圧弁１１ｂ
を備えたダクト１３を介して連通可能に接続されてい
る。
には、図５に示すようになっており、真空排気装置１０
は、真空処理槽５に連通接続された、復圧弁１１ａを備
えた排気ダクト９から主仕切弁１２を経て復圧弁１１ｂ
を備えたダクト１３を介して連通可能に接続されてい
る。
【０００６】この真空排気装置１０を稼働して真空脱ガ
ス槽５で真空処理を行うに際しては、 主仕切弁１２、復圧弁１１ａを閉とし、真空排気装置
１０を運転してダクト１３および真空排気装置１０の部
分の容積Ｘｐｖ内の圧力をＰｐｖまで減圧する。 真空処理槽の準備が完了（浸漬管の浸漬が完了）した
時点で、ダクト９の復圧弁１１ａを閉にして、主仕切弁
１２を開にして真空処理を開始する。これによって、真
空処理槽５およびダクト１３の部分の容積Ｘｆが大気圧
Ｐａｔから釣り合い圧Ｐｅ1 に急速に減圧（逆に容積Ｘ
ｐｖは釣り合い圧Ｐｅ1 に急速に復圧）される。 その後、全容積（真空処理槽５、ダクト９，１３、真
空排気装置１０部）が、真空排気装置１０の排気能力と
真空処理槽５からの発生ガス量およびリーク量のバラン
スにて抽気され、処理圧力Ｐｔに減圧されていく。 必要な処理が完了すれば、真空排気装置の運転を止
め、復圧弁１１ａ、１１ｂを開とし大気圧に復圧する。 といった運転操作が行われるようになっている。
ス槽５で真空処理を行うに際しては、 主仕切弁１２、復圧弁１１ａを閉とし、真空排気装置
１０を運転してダクト１３および真空排気装置１０の部
分の容積Ｘｐｖ内の圧力をＰｐｖまで減圧する。 真空処理槽の準備が完了（浸漬管の浸漬が完了）した
時点で、ダクト９の復圧弁１１ａを閉にして、主仕切弁
１２を開にして真空処理を開始する。これによって、真
空処理槽５およびダクト１３の部分の容積Ｘｆが大気圧
Ｐａｔから釣り合い圧Ｐｅ1 に急速に減圧（逆に容積Ｘ
ｐｖは釣り合い圧Ｐｅ1 に急速に復圧）される。 その後、全容積（真空処理槽５、ダクト９，１３、真
空排気装置１０部）が、真空排気装置１０の排気能力と
真空処理槽５からの発生ガス量およびリーク量のバラン
スにて抽気され、処理圧力Ｐｔに減圧されていく。 必要な処理が完了すれば、真空排気装置の運転を止
め、復圧弁１１ａ、１１ｂを開とし大気圧に復圧する。 といった運転操作が行われるようになっている。
【０００７】このような予備排気機能を備えた真空脱ガ
ス設備でも、真空処理のサイクルタイムを短縮し生産性
を高位に安定させるための要求は高く、処理に入る時の
以降時間、すなわち高真空度への到達時間を短縮する努
力が続けられている。その一例が特開平５−２３０５１
８号公報等の発明である。
ス設備でも、真空処理のサイクルタイムを短縮し生産性
を高位に安定させるための要求は高く、処理に入る時の
以降時間、すなわち高真空度への到達時間を短縮する努
力が続けられている。その一例が特開平５−２３０５１
８号公報等の発明である。
【０００８】しかし、直近の品質要求の高度化に対応す
るための真空処理鋼の増加、真空処理後の成分高純化に
より、特開平５−２３０５１８号公報の発明を上回る方
法ないしはそれを併用することにより、一層の高真空度
到達時間の短縮が可能な方法が強く求められている。
るための真空処理鋼の増加、真空処理後の成分高純化に
より、特開平５−２３０５１８号公報の発明を上回る方
法ないしはそれを併用することにより、一層の高真空度
到達時間の短縮が可能な方法が強く求められている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、比較的短時
間で真空脱ガス処理を繰り返す溶鋼の真空脱ガス設備に
おいて、排気設備の性能、規模を大きくすることなく
目標の真空度まで短時間に到達させることができ、冶
金反応速度を増すことにより処理時間を短縮して、生産
性を向上するとともに、処理効率を向上させる、次回
処理時の動力（電力・蒸気）の消費量を低減させる等が
可能な真空処理設備および真空処理設備の操業方法を提
供するものである。
間で真空脱ガス処理を繰り返す溶鋼の真空脱ガス設備に
おいて、排気設備の性能、規模を大きくすることなく
目標の真空度まで短時間に到達させることができ、冶
金反応速度を増すことにより処理時間を短縮して、生産
性を向上するとともに、処理効率を向上させる、次回
処理時の動力（電力・蒸気）の消費量を低減させる等が
可能な真空処理設備および真空処理設備の操業方法を提
供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の第一の発明は、
溶融金属の真空処理設備である。すなわち、真空処理
槽、真空排気装置、およびそれらを連結する排気ダクト
等からなり、かつ真空排気装置から真空処理槽〜真空排
気装置間の排気ダクトの途中までを予備排気するのに用
いる主仕切弁（ＶＭ）を排気ダクトの途中に具備した溶
鋼等の溶融金属の真空処理設備において、前記主仕切弁
の真空排気装置側に位置する排気ダクトに仕切弁（Ｖ
Ｓ）を経て補助タンクに至る分岐路を設けたことを特徴
としている。
溶融金属の真空処理設備である。すなわち、真空処理
槽、真空排気装置、およびそれらを連結する排気ダクト
等からなり、かつ真空排気装置から真空処理槽〜真空排
気装置間の排気ダクトの途中までを予備排気するのに用
いる主仕切弁（ＶＭ）を排気ダクトの途中に具備した溶
鋼等の溶融金属の真空処理設備において、前記主仕切弁
の真空排気装置側に位置する排気ダクトに仕切弁（Ｖ
Ｓ）を経て補助タンクに至る分岐路を設けたことを特徴
としている。
【００１１】第二の発明は、第一の発明の溶融金属の真
空処理設備の操業方法として位置づけされる。すなわ
ち、上記真空処理設備を運転するにあたり、主仕切弁
（ＶＭ）を閉とし、かつ補助タンク用の仕切弁（ＶＳ）
を開とした状態で真空排気装置を運転して予備排気を行
ったのち、主仕切弁を開として真空処理槽の真空処理を
開始し、適当な時期に、補助タンク用の仕切弁を閉とす
ることを特徴とする。
空処理設備の操業方法として位置づけされる。すなわ
ち、上記真空処理設備を運転するにあたり、主仕切弁
（ＶＭ）を閉とし、かつ補助タンク用の仕切弁（ＶＳ）
を開とした状態で真空排気装置を運転して予備排気を行
ったのち、主仕切弁を開として真空処理槽の真空処理を
開始し、適当な時期に、補助タンク用の仕切弁を閉とす
ることを特徴とする。
【００１２】第三の発明は、第二の発明において、補助
タンク用の仕切弁（ＶＳ）を閉とする時期を、真空処理
槽の真空度が一時低下（圧力が増加）したのち、再度上
昇（圧力が減少）を開始するタイミングとすることを特
徴とする。
タンク用の仕切弁（ＶＳ）を閉とする時期を、真空処理
槽の真空度が一時低下（圧力が増加）したのち、再度上
昇（圧力が減少）を開始するタイミングとすることを特
徴とする。
【００１３】第四の発明は、第二の発明または第三の発
明において、次回の真空処理前に行う予備排気に要する
時間を少しでも短縮するために、補助タンク用の仕切弁
（ＶＳ）を閉としたのち、真空処理槽の真空処理が終了
してもそのまま補助タンクの仕切弁を閉とし、かつ補助
タンクに設置された復圧弁を開とせずに、補助タンクを
減圧状態に維持し、次回の真空処理に繋ぐことを特徴と
する。
明において、次回の真空処理前に行う予備排気に要する
時間を少しでも短縮するために、補助タンク用の仕切弁
（ＶＳ）を閉としたのち、真空処理槽の真空処理が終了
してもそのまま補助タンクの仕切弁を閉とし、かつ補助
タンクに設置された復圧弁を開とせずに、補助タンクを
減圧状態に維持し、次回の真空処理に繋ぐことを特徴と
する。
【００１４】第五の発明は、第二の発明または第三の発
明において、次回の真空処理前に行う予備排気に要する
時間を第四の発明よりさらに短縮するために、、真空処
理の真空処理が終了して復圧する前に、補助タンク用の
仕切弁（ＶＳ）を開と真空処理槽とを同じ真空度に均圧
したのち、再度閉として補助タンクの真空度をそのまま
維持し、次回の真空処理に繋ぐことを特徴とする。これ
によって、補助タンク１５の圧力を、第四の発明の場合
よりも、高真空にすることができる。
明において、次回の真空処理前に行う予備排気に要する
時間を第四の発明よりさらに短縮するために、、真空処
理の真空処理が終了して復圧する前に、補助タンク用の
仕切弁（ＶＳ）を開と真空処理槽とを同じ真空度に均圧
したのち、再度閉として補助タンクの真空度をそのまま
維持し、次回の真空処理に繋ぐことを特徴とする。これ
によって、補助タンク１５の圧力を、第四の発明の場合
よりも、高真空にすることができる。
【００１５】なお、本発明は、従来の技術である前記特
開平５−２３０５１８号公報等の発明と併用することが
可能であり、それによって一層の効果を達成することが
できる。
開平５−２３０５１８号公報等の発明と併用することが
可能であり、それによって一層の効果を達成することが
できる。
【００１６】
【作用】本発明においては、排気設備の性能、規模を
大きくすることなく目標の真空度まで短時間に到達させ
ることができ、その結果、冶金反応速度を増すことに
より処理時間を短縮して、生産性を向させるとともに品
質を向上させる、次回処理時の動力（電力・蒸気）の
消費量を低減させる等が可能である。
大きくすることなく目標の真空度まで短時間に到達させ
ることができ、その結果、冶金反応速度を増すことに
より処理時間を短縮して、生産性を向させるとともに品
質を向上させる、次回処理時の動力（電力・蒸気）の
消費量を低減させる等が可能である。
【００１７】本発明者等は、真空処理槽の圧力を短時間
に目標圧力に減圧するための方法を見い出すために種々
検討、実験、解析を重ね、真空排気装置側のダクトに予
備排気容積を増加することにより、短時間に減圧、復圧
が可能であることを知見した。本発明は、この知見に基
づいて、さらに検討、実験、解析を重ね完成されたもの
である。
に目標圧力に減圧するための方法を見い出すために種々
検討、実験、解析を重ね、真空排気装置側のダクトに予
備排気容積を増加することにより、短時間に減圧、復圧
が可能であることを知見した。本発明は、この知見に基
づいて、さらに検討、実験、解析を重ね完成されたもの
である。
【００１８】以下に本発明について、その概念を図１に
基づいて説明する。図１は、本発明における溶鋼を処置
対象とする真空脱ガス設備の真空排気系の概念説明図で
ある。図１において、５は真空処理槽で、これには復圧
弁１１ａを備えた排気ダクト９が接続され、この排気ダ
クト９には、主仕切弁（ＶＭ）１２を介して、復圧弁１
１ｂを備えたダクト１３が接続されている。そしてこの
ダクト１３には、例えば蒸気エジェクター、ブースタ
ー、真空ポンプ等で構成された真空排気装置１０が接続
されている。
基づいて説明する。図１は、本発明における溶鋼を処置
対象とする真空脱ガス設備の真空排気系の概念説明図で
ある。図１において、５は真空処理槽で、これには復圧
弁１１ａを備えた排気ダクト９が接続され、この排気ダ
クト９には、主仕切弁（ＶＭ）１２を介して、復圧弁１
１ｂを備えたダクト１３が接続されている。そしてこの
ダクト１３には、例えば蒸気エジェクター、ブースタ
ー、真空ポンプ等で構成された真空排気装置１０が接続
されている。
【００１９】本発明においては、ダクト１３に仕切弁
（ＶＳ）１４を介して復圧弁（ＶＬＳ）１１ｃを備えた
補助タンク１５が接続され、予備排気容積を増加するた
めの構成を備えている。このように構成された本発明の
設備において、真空排気装置１０を稼働して真空処理槽
５で真空処理を行うに際しては、以下の方法で操業す
る。
（ＶＳ）１４を介して復圧弁（ＶＬＳ）１１ｃを備えた
補助タンク１５が接続され、予備排気容積を増加するた
めの構成を備えている。このように構成された本発明の
設備において、真空排気装置１０を稼働して真空処理槽
５で真空処理を行うに際しては、以下の方法で操業す
る。
【００２０】（１）の例（第一の発明に基づく基本操
作） 主仕切弁（ＶＭ）１２およびダクト１３の復圧弁１１
ｂを閉、ダクト１３の補助タンク１５用の仕切弁（Ｖ
Ｓ）１４を開とし、真空排気装置１０を運転して、ダク
ト１３および真空排気装置１０の部分の容積Ｘｐｖと補
助タンク１５の容積Ｘｔ内を圧力Ｐｐｖまで減圧する。 真空処理槽５の準備が完了（浸漬管の浸漬が完了）し
た時点で、排気ダクト９の復圧弁１１ａを閉にし、主仕
切弁（ＶＭ）１２を開にして真空処理を開始する。これ
によって真空処理槽５、排気ダクト９、ダクト１３、真
空排気装置１０および補助タンク１５の部分の全容積が
大気圧Ｐａｔから釣り合い圧Ｐｅ2に減圧される。 全容積（真空処理槽５、排気ダクト９、ダクト１３、
真空排気装置１０および補助タンク１５の部分）が、真
空排気装置１０の排気能力と真空処理槽５からの発生ガ
ス量およびリーク量のバランスにて抽気され、処理圧力
Ｐｔに減圧されていく。 必要な処理が完了すれば、真空排気装置１０の運転を
止め、復圧弁１１ｂを開とし大気圧Ｐａｔに復圧する。 といった運転操作が行われる。
作） 主仕切弁（ＶＭ）１２およびダクト１３の復圧弁１１
ｂを閉、ダクト１３の補助タンク１５用の仕切弁（Ｖ
Ｓ）１４を開とし、真空排気装置１０を運転して、ダク
ト１３および真空排気装置１０の部分の容積Ｘｐｖと補
助タンク１５の容積Ｘｔ内を圧力Ｐｐｖまで減圧する。 真空処理槽５の準備が完了（浸漬管の浸漬が完了）し
た時点で、排気ダクト９の復圧弁１１ａを閉にし、主仕
切弁（ＶＭ）１２を開にして真空処理を開始する。これ
によって真空処理槽５、排気ダクト９、ダクト１３、真
空排気装置１０および補助タンク１５の部分の全容積が
大気圧Ｐａｔから釣り合い圧Ｐｅ2に減圧される。 全容積（真空処理槽５、排気ダクト９、ダクト１３、
真空排気装置１０および補助タンク１５の部分）が、真
空排気装置１０の排気能力と真空処理槽５からの発生ガ
ス量およびリーク量のバランスにて抽気され、処理圧力
Ｐｔに減圧されていく。 必要な処理が完了すれば、真空排気装置１０の運転を
止め、復圧弁１１ｂを開とし大気圧Ｐａｔに復圧する。 といった運転操作が行われる。
【００２１】この発明では、予備減圧（排気）容積が補
助タンク分大きいため、補助タンク１５を備えていない
ときの釣り合い圧Ｐｅ1 に比べて圧Ｐｅ2 ＜圧Ｐｅ1 と
なり、処理初期から高真空度に到達させることができ
る。
助タンク分大きいため、補助タンク１５を備えていない
ときの釣り合い圧Ｐｅ1 に比べて圧Ｐｅ2 ＜圧Ｐｅ1 と
なり、処理初期から高真空度に到達させることができ
る。
【００２２】すなわち、式（１）と式（２）を比較すれ
ば、Ｐｐｖを同じとすればＸｔが大なほどＰｅ2 が小と
なること、また少なくともＸｔ＞０なら圧Ｐｅ2 ＜圧Ｐ
ｅ1となることが理解できる。 Ｐｅ1 ＝（Ｘｆ×Ｐａｔ＋Ｘｐｖ×Ｐｐｖ）／（Ｘｆ＋Ｘｐｖ） （１） Ｐｅ2 ＝｛Ｘｆ×Ｐａｔ＋（Ｘｐｖ＋Ｘｔ）×Ｐｐｖ｝／ （Ｘｆ＋Ｘｐｖ＋Ｘｔ） （２）
ば、Ｐｐｖを同じとすればＸｔが大なほどＰｅ2 が小と
なること、また少なくともＸｔ＞０なら圧Ｐｅ2 ＜圧Ｐ
ｅ1となることが理解できる。 Ｐｅ1 ＝（Ｘｆ×Ｐａｔ＋Ｘｐｖ×Ｐｐｖ）／（Ｘｆ＋Ｘｐｖ） （１） Ｐｅ2 ＝｛Ｘｆ×Ｐａｔ＋（Ｘｐｖ＋Ｘｔ）×Ｐｐｖ｝／ （Ｘｆ＋Ｘｐｖ＋Ｘｔ） （２）
【００２３】（２）の例（第二の発明） 上記（１）の例において、初めに主仕切弁（ＶＭ）１２
を閉とし、かつ補助タンク１５用の仕切弁（ＶＳ）１４
を開とした状態で、真空排気装置１０を運転して予備排
気を行った状態で主仕切弁１２を開とし、真空処理槽５
の真空処理を開始した後、適当な時期に、補助タンク１
５用の仕切弁１４を閉とし、以降の抽気減圧容積を真空
処理槽５＋排気ダクト９＋ダクト１３＋真空排気装置１
０とすることにより、補助タンク１５の分だけ容積を少
なくし、以後の減圧速度を向上させることができる。こ
の場合には、圧Ｐｅ2 は上記（１）の場合と変わらない
まま、圧Ｐｔまでの時間は（１）の例の場合に比して短
縮できる。
を閉とし、かつ補助タンク１５用の仕切弁（ＶＳ）１４
を開とした状態で、真空排気装置１０を運転して予備排
気を行った状態で主仕切弁１２を開とし、真空処理槽５
の真空処理を開始した後、適当な時期に、補助タンク１
５用の仕切弁１４を閉とし、以降の抽気減圧容積を真空
処理槽５＋排気ダクト９＋ダクト１３＋真空排気装置１
０とすることにより、補助タンク１５の分だけ容積を少
なくし、以後の減圧速度を向上させることができる。こ
の場合には、圧Ｐｅ2 は上記（１）の場合と変わらない
まま、圧Ｐｔまでの時間は（１）の例の場合に比して短
縮できる。
【００２４】すなわち、容積＝Ｘ、圧力＝Ｐ、実効排気
速度＝Ｃ｛＝（真空排気装置能力Ｄ）−（リークを含む
発生ガス量Ｇ）｝とすれば、排気時間ｔは式（３）、式
（４）で表現される。（例えば朝倉書店「真空工学ハン
ドブック」参照） ｄＰ／ｄｔ＝−（Ｃ／Ｘ）×Ｐ （３） 式（３）をＣ一定として積分すると、Ｐ1 からＰ2 まで
排気する時間ｔは、式（４）で表現される。 ｔ＝（Ｘ／Ｃ）×ln（Ｐ1 ／Ｐ2 ） （４） 補助タンクの容積Ｘｔを切り離すことは式（４）のＸを
小とすることであるから、結果として排気時間ｔが減少
する。
速度＝Ｃ｛＝（真空排気装置能力Ｄ）−（リークを含む
発生ガス量Ｇ）｝とすれば、排気時間ｔは式（３）、式
（４）で表現される。（例えば朝倉書店「真空工学ハン
ドブック」参照） ｄＰ／ｄｔ＝−（Ｃ／Ｘ）×Ｐ （３） 式（３）をＣ一定として積分すると、Ｐ1 からＰ2 まで
排気する時間ｔは、式（４）で表現される。 ｔ＝（Ｘ／Ｃ）×ln（Ｐ1 ／Ｐ2 ） （４） 補助タンクの容積Ｘｔを切り離すことは式（４）のＸを
小とすることであるから、結果として排気時間ｔが減少
する。
【００２５】（３）の例（第三の発明） 上記（２）の例において、補助タンク１５用の仕切弁
（ＶＳ）１４を閉とする時期を、真空処理槽５の真空度
が一時低下（圧力が増加）した後、再度上昇（圧力が減
少）を開始するタイミングとする。
（ＶＳ）１４を閉とする時期を、真空処理槽５の真空度
が一時低下（圧力が増加）した後、再度上昇（圧力が減
少）を開始するタイミングとする。
【００２６】すなわち、上記（２）の例において、真空
処理槽５の内圧がＰａｔからＰｅ2へと急に高真空にな
るため、図３に示すように、真空処理槽５内での脱ガス
等の冶金反応が一時急速に起こる。その結果、真空排気
装置１０の排気能力を発生ガス量が上回って、一時的に
全容積（真空処理槽５、排気ダクト９、ダクト１３、真
空排気装置１０および補助タンク１５）の圧力が増加す
る場合がある。
処理槽５の内圧がＰａｔからＰｅ2へと急に高真空にな
るため、図３に示すように、真空処理槽５内での脱ガス
等の冶金反応が一時急速に起こる。その結果、真空排気
装置１０の排気能力を発生ガス量が上回って、一時的に
全容積（真空処理槽５、排気ダクト９、ダクト１３、真
空排気装置１０および補助タンク１５）の圧力が増加す
る場合がある。
【００２７】この圧力増加は、同一のガス発生量であれ
ば、全容積が大きい程圧力増加代が少ないため、補助タ
ンク１５を加えた大容積とする。これは、Ｐ×Ｖ＝一定
の法則によりＶが大きいほどＰの変化量が小さくなるこ
とに起因する。その後、減圧に転じた時点で仕切弁（Ｖ
Ｓ）１４を閉とし、以降の減圧排気時間を短くするため
に、抽気減圧容積を少なくする。｛前述の式（３）、式
（４）、およびその説明を参照｝
ば、全容積が大きい程圧力増加代が少ないため、補助タ
ンク１５を加えた大容積とする。これは、Ｐ×Ｖ＝一定
の法則によりＶが大きいほどＰの変化量が小さくなるこ
とに起因する。その後、減圧に転じた時点で仕切弁（Ｖ
Ｓ）１４を閉とし、以降の減圧排気時間を短くするため
に、抽気減圧容積を少なくする。｛前述の式（３）、式
（４）、およびその説明を参照｝
【００２８】すなわち、補助タンク１５用の仕切弁（Ｖ
Ｓ）１４を閉とする時期を、真空処理槽５の真空度が一
時低下（圧力が上昇）した後、再度上昇（圧力が減少）
を開始するタイミングとすることが有効である。
Ｓ）１４を閉とする時期を、真空処理槽５の真空度が一
時低下（圧力が上昇）した後、再度上昇（圧力が減少）
を開始するタイミングとすることが有効である。
【００２９】（４）の例（第四の発明） 上記（２）または（３）の例において、次回の真空処理
を行う予備排気に要する時間を少しでも短縮するため
に、補助タンク１５用の仕切弁（ＶＳ）を閉とし、補助
タンク１５を閉としたのち、真空処理槽５の真空処理が
終了しても、次回の真空処理前に行う予備排気開始まで
そのまま補助タンク１５用の仕切弁（ＶＳ）１４を閉と
し、補助タンク１５を減圧状態に維持して、次回の真空
処理で、真空排気装置１０の運転を開始したのち、仕切
弁（ＶＳ）１４を開とすることにより、圧Ｐｐｖまでの
到達時間を短縮することができる。容積Ｘｔが大気圧よ
り低い圧力のＰｅ2 ないしはＰｅ2 ＋αにあれば、当然
圧Ｐｐｖまでの到達時間が短くなる。これにより次回の
予備排気時の所要電力、蒸気等が節減できる。
を行う予備排気に要する時間を少しでも短縮するため
に、補助タンク１５用の仕切弁（ＶＳ）を閉とし、補助
タンク１５を閉としたのち、真空処理槽５の真空処理が
終了しても、次回の真空処理前に行う予備排気開始まで
そのまま補助タンク１５用の仕切弁（ＶＳ）１４を閉と
し、補助タンク１５を減圧状態に維持して、次回の真空
処理で、真空排気装置１０の運転を開始したのち、仕切
弁（ＶＳ）１４を開とすることにより、圧Ｐｐｖまでの
到達時間を短縮することができる。容積Ｘｔが大気圧よ
り低い圧力のＰｅ2 ないしはＰｅ2 ＋αにあれば、当然
圧Ｐｐｖまでの到達時間が短くなる。これにより次回の
予備排気時の所要電力、蒸気等が節減できる。
【００３０】（５）の例（第五の発明） 上記（４）の例において、真空処理終了・復圧直前に再
度、補助タンク１５用の仕切弁１４を開とし、均圧後、
再度閉とし、補助タンク１５の減圧程度をより高真空に
する。
度、補助タンク１５用の仕切弁１４を開とし、均圧後、
再度閉とし、補助タンク１５の減圧程度をより高真空に
する。
【００３１】上記（２）または（３）において、次回の
真空処理前に行う予備排気に要する時間を上記の場合よ
りさらに短縮するために、真空処理槽５の真空処理が終
了して復圧する前に、補助タンク１５用の仕切弁１４
（ＶＳ）を開として補助タンク１５と真空処理槽５とを
同じ真空度に均圧したのち、再度閉として補助タンク１
５の真空度をそのまま維持し、次回の真空処理に繋ぐ。
これによって、補助タンク１５の圧力を上記（４）の例
の場合より高真空度にすることができる。
真空処理前に行う予備排気に要する時間を上記の場合よ
りさらに短縮するために、真空処理槽５の真空処理が終
了して復圧する前に、補助タンク１５用の仕切弁１４
（ＶＳ）を開として補助タンク１５と真空処理槽５とを
同じ真空度に均圧したのち、再度閉として補助タンク１
５の真空度をそのまま維持し、次回の真空処理に繋ぐ。
これによって、補助タンク１５の圧力を上記（４）の例
の場合より高真空度にすることができる。
【００３２】すなわち、上記（２）または（３）の例に
おいて、上記（１）の例の操作の直前に仕切弁１４
（ＶＳ）を開とし、圧Ｐｅ2 とＰｔの釣り合い圧Ｐｅ3
（＜Ｐｅ2 ）に均圧した後、再度仕切弁（ＶＳ）１４を
開として、次回処理時の予備排気時まで補助タンク１５
の圧をＰｅ3 （若干リークがあればＰｅ3 ＋β）のまま
保持して補助タンク１５の減圧の程度をより高真空（低
圧力）とする。この場合、上記（４）の例の場合より予
備排気開始時の圧が一層低くなっており、（４）の例の
場合よりさらに予備排気時間を短縮できる。
おいて、上記（１）の例の操作の直前に仕切弁１４
（ＶＳ）を開とし、圧Ｐｅ2 とＰｔの釣り合い圧Ｐｅ3
（＜Ｐｅ2 ）に均圧した後、再度仕切弁（ＶＳ）１４を
開として、次回処理時の予備排気時まで補助タンク１５
の圧をＰｅ3 （若干リークがあればＰｅ3 ＋β）のまま
保持して補助タンク１５の減圧の程度をより高真空（低
圧力）とする。この場合、上記（４）の例の場合より予
備排気開始時の圧が一層低くなっており、（４）の例の
場合よりさらに予備排気時間を短縮できる。
【００３３】この操作を行うと、その分時間が延長する
が、脱酸後は脱ガスを目的としない成分調整・介在物浮
上等があるために、真空処理を続行する場合には、全処
理時間は増加しない。これは脱ガスを目的としない場合
には、多少真空度が低下しても影響はないからである。
が、脱酸後は脱ガスを目的としない成分調整・介在物浮
上等があるために、真空処理を続行する場合には、全処
理時間は増加しない。これは脱ガスを目的としない場合
には、多少真空度が低下しても影響はないからである。
【００３４】
【実施例】以下に本発明の実施例を示す。この実施例
は、タンクデガッサー式真空脱ガス設備を用いて、高合
金鋼の脱炭、脱窒素処理を実施した場合のものである。
また、この実施例では、真空処理槽に前記図１で示した
ような構成を有する真空排気系を接続したものである。
は、タンクデガッサー式真空脱ガス設備を用いて、高合
金鋼の脱炭、脱窒素処理を実施した場合のものである。
また、この実施例では、真空処理槽に前記図１で示した
ような構成を有する真空排気系を接続したものである。
【００３５】すなわち、図２において、５は真空処理槽
で、これには復圧弁１１ａを備えた排気ダクト９が接続
され、また、ガスクーラー１６が配設されている。この
排気ダクト９には、主仕切弁（ＶＭ）１２を介して、復
圧弁１１ｂを備えたダクト１３が接続されている。そし
てこのダクト１３には、バグフィルター１７を介して、
エジェクター１８、コンデンサー１９、水封ポンプ２０
等で構成された真空排気装置１０が接続されている。
で、これには復圧弁１１ａを備えた排気ダクト９が接続
され、また、ガスクーラー１６が配設されている。この
排気ダクト９には、主仕切弁（ＶＭ）１２を介して、復
圧弁１１ｂを備えたダクト１３が接続されている。そし
てこのダクト１３には、バグフィルター１７を介して、
エジェクター１８、コンデンサー１９、水封ポンプ２０
等で構成された真空排気装置１０が接続されている。
【００３６】また、ダクト１３には補助仕切弁（ＶＳ）
１４を介して、復圧弁（ＶＬＳ）１１ｃを備えた補助タ
ンク１５が接続され、予備排気容積を増加するための構
成を備えている。
１４を介して、復圧弁（ＶＬＳ）１１ｃを備えた補助タ
ンク１５が接続され、予備排気容積を増加するための構
成を備えている。
【００３７】このように構成された真空排気系を接続し
た真空脱ガス設備を用いて、高合金鋼（溶鋼）の脱炭、
脱窒素処理を実施した。この場合の真空排気系の運転条
件と、実験の結果を表１、表２に、従来例（比較例）に
よる場合の結果とともに示す。
た真空脱ガス設備を用いて、高合金鋼（溶鋼）の脱炭、
脱窒素処理を実施した。この場合の真空排気系の運転条
件と、実験の結果を表１、表２に、従来例（比較例）に
よる場合の結果とともに示す。
【００３８】『操業条件』 対象鋼種：高合金鋼（処理前 Ｃ：０．０８％、Ｎ：
０．２１％） 処理時間：４min 処理量：５８．７〜６０．３t/heat 装置仕様 １）真空処理槽５：６０t/heat、底吹Ａｒ撹拌（１５Nm
3 /min） ２）エジェクター１８、コンデンサー１９：各１基、定
格蒸気消費量９．８t/hr ３）水封ポンプ：排気容量１００ｍ3 /min×３台（以上
の２）、３）を合わせた総合排気能力２５００kg/hr 、
３０Torr） ４）主仕切弁１２まで容積：７１ｍ3 ５）主仕切弁１２以降の容積：９４ｍ3 ６）補助タンク１５（含むダクト）の容積：３１〜２７
８ｍ3
０．２１％） 処理時間：４min 処理量：５８．７〜６０．３t/heat 装置仕様 １）真空処理槽５：６０t/heat、底吹Ａｒ撹拌（１５Nm
3 /min） ２）エジェクター１８、コンデンサー１９：各１基、定
格蒸気消費量９．８t/hr ３）水封ポンプ：排気容量１００ｍ3 /min×３台（以上
の２）、３）を合わせた総合排気能力２５００kg/hr 、
３０Torr） ４）主仕切弁１２まで容積：７１ｍ3 ５）主仕切弁１２以降の容積：９４ｍ3 ６）補助タンク１５（含むダクト）の容積：３１〜２７
８ｍ3
【００３９】
【表１】
【００４０】
【表２】
【００４１】表１のＡ１およびＡ２が従来の予備排気法
で操業した比較例であり、ＢとＣが本発明の第一の発明
の実施例である。比較例Ａ１およびＡ２と実施例ＢとＣ
と比較すると、真空処理開始すなわち真空主仕切弁ＶＭ
開後２分頃の圧力が実施例ＢとＣの方が低くなった。し
かし、開始後４分での真空度では差がなく、結果として
の処理後の溶鋼のカーボン、窒素も若干の改善（減少）
に止まった。そこで、釣り合い圧になった以降は補助タ
ンクの２７８ｍ3 の大容積を切り離して、その後の排気
容積を小として排気時間を短縮する実験を実施したのが
実施例Ｄである。
で操業した比較例であり、ＢとＣが本発明の第一の発明
の実施例である。比較例Ａ１およびＡ２と実施例ＢとＣ
と比較すると、真空処理開始すなわち真空主仕切弁ＶＭ
開後２分頃の圧力が実施例ＢとＣの方が低くなった。し
かし、開始後４分での真空度では差がなく、結果として
の処理後の溶鋼のカーボン、窒素も若干の改善（減少）
に止まった。そこで、釣り合い圧になった以降は補助タ
ンクの２７８ｍ3 の大容積を切り離して、その後の排気
容積を小として排気時間を短縮する実験を実施したのが
実施例Ｄである。
【００４２】本発明の第二の発明の実施例であるＤの結
果は、比較例Ａ１、Ａ２、実施例Ｂ、Ｃと比較すると、
処理開始後２〜３分頃の真空度が大幅に向上（低圧力
化）し、結果として溶鋼のカーボン、窒素は改善され
た。すなわち、比較例Ａ２で４．８分で得られた処理後
の溶鋼カーボン、窒素とほぼ同等の値が４．１分の処理
で得られた。さらに、実施例Ｃの減圧実績（図３）に注
目し、補助タンクを切り離すタイミング（補助仕切弁Ｖ
Ｓ閉完）を変更したのが、実施例Ｅ１、Ｅ２である。
果は、比較例Ａ１、Ａ２、実施例Ｂ、Ｃと比較すると、
処理開始後２〜３分頃の真空度が大幅に向上（低圧力
化）し、結果として溶鋼のカーボン、窒素は改善され
た。すなわち、比較例Ａ２で４．８分で得られた処理後
の溶鋼カーボン、窒素とほぼ同等の値が４．１分の処理
で得られた。さらに、実施例Ｃの減圧実績（図３）に注
目し、補助タンクを切り離すタイミング（補助仕切弁Ｖ
Ｓ閉完）を変更したのが、実施例Ｅ１、Ｅ２である。
【００４３】本発明の第三の発明の実施例であるこの実
施例Ｅ１、Ｅ２の結果は、比較例Ａ１、Ａ２および実施
例Ｂ〜Ｄに比し最良の冶金結果であった。例えば、同一
レベルの処理時間である比較例Ａ１が脱炭率５５．６
％、脱窒素率６９．２％であるのに比し、実施例Ｅ１、
Ｅ２とも脱炭率は６９％以上、脱窒素率は７４％以上と
大幅に向上した。
施例Ｅ１、Ｅ２の結果は、比較例Ａ１、Ａ２および実施
例Ｂ〜Ｄに比し最良の冶金結果であった。例えば、同一
レベルの処理時間である比較例Ａ１が脱炭率５５．６
％、脱窒素率６９．２％であるのに比し、実施例Ｅ１、
Ｅ２とも脱炭率は６９％以上、脱窒素率は７４％以上と
大幅に向上した。
【００４４】また、表２は本発明の第四の発明および第
五の発明の実施例とその比較例を示したものである。比
較例Ｘ１およびＸ２は、上記表１の実施例Ｅ１、Ｅ２の
操業方法にて処理が終了した後、補助タンク部２７８ｍ
3 の容積も大気復圧した。その後、次処理の予備排気を
行ったが、予備排気での到達真空度Ｐｐｖに到達するの
３．６分および３．４分を要した。
五の発明の実施例とその比較例を示したものである。比
較例Ｘ１およびＸ２は、上記表１の実施例Ｅ１、Ｅ２の
操業方法にて処理が終了した後、補助タンク部２７８ｍ
3 の容積も大気復圧した。その後、次処理の予備排気を
行ったが、予備排気での到達真空度Ｐｐｖに到達するの
３．６分および３．４分を要した。
【００４５】これに対して、補助タンク部２７８ｍ3 の
大気復圧を次処理開始まで行わなかったのが本発明の第
四の発明の実施例であるＹであり、到達真空度Ｐｐｖま
での排気時間が２．２分に短縮された。さらに、前回の
処理末期に補助仕切弁ＶＳの開による均圧を行い、その
後にＶＳを閉として次回処理まで補助タンク部を大気復
圧なしで保持したのが実施例Ｚ１、Ｚ２である。
大気復圧を次処理開始まで行わなかったのが本発明の第
四の発明の実施例であるＹであり、到達真空度Ｐｐｖま
での排気時間が２．２分に短縮された。さらに、前回の
処理末期に補助仕切弁ＶＳの開による均圧を行い、その
後にＶＳを閉として次回処理まで補助タンク部を大気復
圧なしで保持したのが実施例Ｚ１、Ｚ２である。
【００４６】本発明の第五の発明の実施例であるこの実
施例Ｚ１、Ｚ２の結果は、次回処理時の到達真空度Ｐｐ
ｖまでの排気時間が最短で、１．８分であった。従来法
である比較例Ｘ１およびＸ２に比し、１６〜１．８分短
縮できた。これは蒸気量９．８t/hr、２２０kw電動機３
台、さらにはコンデンサー・水封ポンプの用水３５０ｍ
3 /hr という大容量の用水を使用する本実施例設備にと
っては省エネルギー効果が大である。
施例Ｚ１、Ｚ２の結果は、次回処理時の到達真空度Ｐｐ
ｖまでの排気時間が最短で、１．８分であった。従来法
である比較例Ｘ１およびＸ２に比し、１６〜１．８分短
縮できた。これは蒸気量９．８t/hr、２２０kw電動機３
台、さらにはコンデンサー・水封ポンプの用水３５０ｍ
3 /hr という大容量の用水を使用する本実施例設備にと
っては省エネルギー効果が大である。
【００４７】なお、本発明は、上記の実施例に限定され
るものではなく、この真空排気系の構造、運転条件等
は、処理対象鋼種、処理種別、設備形式、構造、規模、
操業状件等に応じて、本発明の第一の発明から第五の発
明を満足する範囲内で変更されるものである。
るものではなく、この真空排気系の構造、運転条件等
は、処理対象鋼種、処理種別、設備形式、構造、規模、
操業状件等に応じて、本発明の第一の発明から第五の発
明を満足する範囲内で変更されるものである。
【００４８】例えば、タンクデガッサー等にて一組の排
気装置を使用し、交互にしようするための２槽の真空処
理槽を有する設備では、特に補助タンクを新設すること
なく、非処理側の真空処理槽を補助タンクとして使用す
ることで、本発明の効果を享受することができる。
気装置を使用し、交互にしようするための２槽の真空処
理槽を有する設備では、特に補助タンクを新設すること
なく、非処理側の真空処理槽を補助タンクとして使用す
ることで、本発明の効果を享受することができる。
【００４９】
【発明の効果】本発明においては、排気設備の性能、
規模を大きくすることなく目標の真空度まで短時間に到
達させることができ、冶金反応速度を増すことにより
処理時間を短縮して、生産性を向上させるとともに、処
理効率を向上させる、次回処理時の動力（電力・蒸気
等）の消費量を低減させることが可能である。
規模を大きくすることなく目標の真空度まで短時間に到
達させることができ、冶金反応速度を増すことにより
処理時間を短縮して、生産性を向上させるとともに、処
理効率を向上させる、次回処理時の動力（電力・蒸気
等）の消費量を低減させることが可能である。
【図１】本発明の真空処理設備における真空排気系の基
本構成例を概念的に示すフロー説明図。
本構成例を概念的に示すフロー説明図。
【図２】本発明の実施例の真空処理設備における真空排
気系の構成例を概念的に示すフロー説明図。
気系の構成例を概念的に示すフロー説明図。
【図３】本発明の実施例による真空処理槽内真空度の経
時変化を示す説明図。
時変化を示す説明図。
【図４】従来公知の真空処理設備と真空排気系の基本構
成例を概念的に示すフロー説明図。
成例を概念的に示すフロー説明図。
【図５】従来公知の真空処理設備の真空排気系の基本構
成例を概念的に示すフロー説明図。
成例を概念的に示すフロー説明図。
１ 溶鋼収容容器 ２ 溶鋼 ３ 浸漬管（溶鋼汲上用） ４ 浸漬管（溶鋼排出用 ５ 真空処理槽 ６ 合金供給管 ７ 合金槽 ８ ダストセパレーター ９ 排出ダクト １０ 真空排気装置 １１ａ、１１ｂ、１１ｃ 復圧弁 １２ 主仕切弁 １３ ダクト １４ （補助）仕切り弁 １５ 補助タンク １６ ガスクーラー １７ バグフィルター １８ エジェクター １９ コンデンサー ２０ 水封ポンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−157738（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−207820（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−247719（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−19728（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C21C 7/10
Claims (5)
- 【請求項１】 真空処理槽、真空排気装置、およびそれ
らを連結する排気ダクト等からなり、かつ真空排気装置
から真空処理槽〜真空排気装置間の排気ダクトの途中ま
でを予備排気するのに用いる主仕切弁（ＶＭ）を排気ダ
クトの途中に具備した溶鋼等の溶融金属の真空処理設備
において、前記主仕切弁の真空排気装置側に位置する排
気ダクトに仕切弁（ＶＳ）を経て補助タンクに至る分岐
路を設けたことを特徴とする溶融金属の真空処理設備。 - 【請求項２】 請求項１に記載の真空処理設備を運転す
るにあたり、主仕切弁（ＶＭ）を閉とし、かつ補助タン
ク用の仕切弁（ＶＳ）を開とした状態で真空排気装置を
運転して予備排気を行ったのち、主仕切弁を開として真
空処理槽の真空処理を開始し、適当な時期に、補助タン
ク用の仕切弁を閉とすることを特徴とする溶融金属の真
空処理設備の操業方法。 - 【請求項３】 補助タンク用の仕切弁（ＶＳ）を閉とす
る時期を、真空処理槽の真空度が一時低下（圧力が増
加）したのち、再度上昇（圧力が減少）を開始するタイ
ミングとすることを特徴とする請求項２に記載の溶融金
属の真空処理設備の操業方法。 - 【請求項４】 補助タンク用の仕切弁（ＶＳ）を閉とし
たのち、真空処理槽の真空処理が終了してもそのまま補
助タンクの仕切弁を閉とし、かつ補助タンクに設置され
た復圧弁を開とせずに、補助タンクを減圧状態に維持
し、次回の真空処理に繋ぐことを特徴とする請求項２又
は３に記載の溶融金属の真空処理設備の操業方法。 - 【請求項５】 真空処理の真空処理が終了して復圧する
前に、補助タンク用の仕切弁（ＶＳ）を開と真空処理槽
とを同じ真空度に均圧したのち、再度閉として補助タン
クの真空度をそのまま維持し、次回の真空処理に繋ぐこ
とを特徴とする請求項２または請求項３に記載の溶融金
属の真空処理設備の操業方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10364495A JP3231577B2 (ja) | 1995-04-27 | 1995-04-27 | 溶融金属の真空処理設備およびその操業方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10364495A JP3231577B2 (ja) | 1995-04-27 | 1995-04-27 | 溶融金属の真空処理設備およびその操業方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08295921A JPH08295921A (ja) | 1996-11-12 |
| JP3231577B2 true JP3231577B2 (ja) | 2001-11-26 |
Family
ID=14359489
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10364495A Expired - Fee Related JP3231577B2 (ja) | 1995-04-27 | 1995-04-27 | 溶融金属の真空処理設備およびその操業方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3231577B2 (ja) |
-
1995
- 1995-04-27 JP JP10364495A patent/JP3231577B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08295921A (ja) | 1996-11-12 |
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