JP3431597B2 - 溶鋼簡易脱ガス設備における脱ガス処理方法及び溶鋼撹拌装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は精錬容器内溶鋼の脱ガ
ス処理方法に関するものであり、精錬容器内溶鋼の脱水
素、脱窒素のために上記溶鋼を効率良く撹拌することが
でき、これによって脱ガス効率を高めて脱ガス処理時間
を短縮することができるものである。

【０００２】

【従来の技術】精錬容器内溶鋼の脱ガス処理方法とし
て、噴流式によるもの（特開昭５６−１２３３２０号公
報）、また、溶鋼撹拌方式によるものがある（特開昭６
３−１４００２９号公報、特開昭６３−１８３１１９号
公報）。この発明は上記従来の脱ガス処理方法のうちの
溶鋼撹拌方式によるものであるが、この溶鋼撹拌方式は
真空槽内に引き上げた溶鋼に不活性ガスを吹き込んで上
昇流を生じさせ、この上昇流によって同真空槽内での脱
ガスを行うものであり、その一例（特開昭６３−１４０
０２９号公報のもの）は図１に示すとおりである（以
下、これを「従来技術１」という）。上記従来技術１
は、精錬容器（具体的には取鍋）１内の溶鋼２に、真空
槽４下端の浸漬管（下端を解放したもの）５をスラグ層
３の下方まで浸漬してあり、この真空槽４の下部外周に
電磁撹拌装置８を配置している。また、上記浸漬管５に
対向する一対のノズルｎを設けてあって、このノズルｎ
にガス供給管９を接続している。また、真空槽４の上端
に合金貯蔵層７を設けると共に加減圧用配管６を接続し
ている。加減圧用配管６を真空源に切り換えて真空槽４
内を負圧にして精錬容器１内の溶鋼２を真空槽４内に引
上げ、引上げられた溶鋼に電磁撹拌装置８によって水平
方向の旋回力を与えて旋回流を生じさせる。このとき、
ガス供給管９に接続されたノズルｎから多量のアルゴン
ガスを吹き込んで脱ガス処理を行うものである。このも
のは、上記真空槽４内の溶鋼に強い旋回流を与え、加減
圧用配管６を真空源と加圧源に交互に切り換えて真空槽
４内の減圧、加圧を繰り返して（例えば、１３．５秒減
圧、１．５秒加圧）真空槽４内溶鋼のレベルを上下動さ
せて精錬容器内の溶鋼を撹拌するものである。また、従
来技術として図２に示すものがある。このものは真空槽
２４の下部２４ａに２つの浸漬管２５ａ，２５ｂを設
け、真空槽２４内の下部２４ａまで溶鋼を引き上げた状
態で浸漬管２５ａ内に不活性ガス（アルゴンガス）を吹
き込んで浸漬管２５ａ内に上昇流を生じさせ、他方の浸
漬管２５ｂから精錬容器１に還流させることで、縦の循
環流を生じさせて脱ガスを行うものである（以下これを
「従来技術２」という）。

【０００３】以上の従来技術１、従来技術２のいずれも
不活性ガスを吹き込んでその上昇力で溶鋼に上昇流を生
じさせるものであるが、所要の脱ガス能率を確保するた
めには多量の不活性ガスを吹き込むことが必要である。
また、従来技術１は、精錬容器１内の溶鋼の撹拌を真空
槽４内で溶鋼レベルを上下動させるものであるが、脱ガ
ス処理を行いながら真空槽４内の真空度を短時間で大幅
に変動させる（例えば１０秒間で真空槽４内の溶鋼レベ
ルを０ｍ〜１ｍの範囲で移動させるとしても真空度の変
動速度は極めて大きい）ことが容易でなく、そのための
設備は極めて大掛かりにならざるを得ない。また、上記
従来技術２は、不活性ガスによる上昇流によって精錬容
器１内の溶鋼を縦に循環させて脱ガスするものである
が、２つの浸漬管２５ａ，２５ｂを浸漬するものである
から、この浸漬管の内径は小径である（例えば内径ｄが
５００〜８００ｍｍ，外径Ｄが１０００〜１３００ｍ
ｍ）から、所定の能率で脱ガスを行うために必要な循環
流量を確保するためには、上記上昇流の流速をかなり高
速にせざるを得ない。このために浸漬管２５ａ，２５ｂ
内面の溶鋼との摩擦による摩耗が激しく耐久性が劣る。

【０００４】

【解決しようとする課題】そこで、この発明は、真空槽
内溶鋼を積極的に縦に撹拌することで、真空槽内の溶鋼
の真空槽壁面に対する流速を速くすることなしに精錬容
器内溶鋼を撹拌及び脱ガスが向上させられるように、溶
鋼撹拌法を工夫することをその課題とするものである。

【０００５】

【課題解決のために講じた手段】

【解決手段１】上記課題解決のための解決手段１は、精
錬容器内の溶鋼に、真空槽下端の浸漬管を浸漬し、真空
槽によって溶鋼の脱ガスを行う溶鋼簡易脱ガス設備にお
ける脱ガス処理方法を前提として、次の（イ）（ロ）に
よって構成されるものである。 （イ）上記真空槽下端の浸漬管内面に撹拌フィンを設
け、上記真空槽を旋回させて当該真空槽内溶鋼を撹拌し
て縦の循環流を生じさせること、（ロ）上記真空槽内を
真空源によって減圧状態に保持して、精錬容器１内の溶
鋼の脱ガスを行うこと。

【０００６】

【作用】真空槽下端の浸漬管内面の撹拌フィンによって
真空槽内の溶鋼が積極的に縦に撹拌され、縦方向に循環
されるから、真空槽内の高い真空度によって能率的に脱
ガスが行われ、また上記縦の循環流によって真空槽外の
溶鋼が撹拌されるので、精錬容器内の溶鋼全体の脱ガス
が推進される。また、真空槽内はほぼ一定の真空度に継
続して維持されるから、真空槽内の圧力を変動させてそ
の溶鋼レベルを上下動させる方式などに比して、脱ガス
能率が各段に優れている。浸漬管の内径は従来技術２の
浸漬管に比して２倍程度になるので、所要の縦の循環量
を確保するために必要な循環流速は従来技術２における
循環流速の１／４〜１／３程度にすることができるの
で、溶鋼の縦の循環流による浸漬管内壁面の摩耗は極め
て少ない。

【０００７】

【実施態様１】この実施態様１は上記真空槽の旋回速度
が５〜１０回／分で、真空槽内溶鋼に流速０．１〜０．
２ｍ／秒の縦の循環流を生じさせるようにしたことで
る。

【作用】真空槽内の溶鋼は撹拌フィンによって撹拌され
て旋回しながら縦に循環されるが、真空槽の旋回速度が
５〜１０回／分で、真空槽内溶鋼に流速０．１〜０．２
ｍ／秒の縦の循環流を生じさせるようにしたことによ
り、真空槽内溶鋼の真空槽内面に対する流速を真空槽内
壁面の摩耗を低減できる程度に抑制しつつ、脱ガス効率
を可及的に高くすることができる。

【０００８】

【実施態様２】この実施態様２は、真空槽内の溶鋼の一
部を真空槽に設けた循環用孔を介して真空槽の外側に流
出させ、これによって真空槽の外側の溶鋼を撹拌するこ
とである。

【作用】真空槽内の溶鋼の一部が、真空槽の回転に伴う
遠心力によって上記循環用孔から真空槽の外に流出し、
この流れが精錬容器の内壁面に当たり、当該内壁面に沿
って下降して鍋底に達し、その後、再び真空槽に向かっ
て上昇するから、精錬容器内の溶鋼が全体的によく撹拌
される。

【０００９】

【実施態様３】実施態様３は、解決手段１における上記
真空槽の旋回方向を間欠的に正逆転させることである。

【作用】上記真空槽の旋回方向を間欠的に正逆転させて
上記撹拌フィンによる縦方向の循環方向が正逆転させる
ので、真空槽内外の溶鋼がよく撹拌され、真空槽内の溶
鋼全体の脱ガスが均等になされて脱ガス処理が一層促進
される。

【００１０】

【解決手段２】上記課題解決のための解決手段２は、精
錬容器内の溶鋼に上記浸漬管を浸漬し、当該真空槽を負
圧にして溶鋼を引き上げた状態で脱ガス処理を行う、溶
鋼簡易脱ガス設備における脱ガス処理装置を前提とし
て、次の（イ）（ロ）によって構成されるものである。 （イ）上記真空槽を軸受で旋回自在に支持させ、これを
駆動装置で旋回駆動するようにしたこと、 （ロ）上記真空槽下端の浸漬管内面に撹拌フィンを設け
たこと。

【００１１】

【作用】解決手段２によって解決手段１の脱ガス処理方
法を効果的に実施することができる。

【００１２】

【実施態様１】この実施態様１は、上記真空槽本体部を
旋回自在にし、固定された真空槽上部と真空槽本体部と
をロータリージョイントで連結し、上記上部を真空源に
連通させたことである。

【作用】真空槽本体部は旋回するが、真空槽上部は固定
されているのでこれに真空源を接続する管継ぎ手の構
造、ランス（不活性ガスを真空槽下端の浸漬管の溶鋼内
に導く管）の取付構造を従来どおりの簡単なものにする
ことができる。

【００１３】

【実施態様２】この実施態様２は、上記真空槽本体部に
浸漬管を取外し自在に取り付けたことである。

【作用】取鍋の溶鋼内で旋回する浸漬管及び当該浸漬管
に設けた撹拌フィンなどが摩耗損傷したとき浸漬管を真
空槽本体から容易に取り外せるので、その補修、交換を
簡単容易に行うことができる。

【００１４】

【実施態様３】この実施態様３は、上記真空槽本体部外
周にスプロケットを設け、チェンを介して駆動モータで
真空槽を旋回駆動するようにしたことである。

【作用】真空槽は溶鋼によって高温に熱せられるが、チ
ェンは耐熱性が高く、また自然空冷されるので、チェン
駆動装置を用いることにより、当該旋回駆動装置の耐久
性が高い。

【００１５】

【実施態様５】実施態様５は上記解決手段２における真
空槽下端の浸漬管にその内外を連通させる循環用孔を設
けたことである。

【作用】浸漬管が回転すると、浸漬管内の溶鋼は連れ回
りして緩やかに回転する。この回転によって浸漬管の内
壁面近傍の溶鋼が遠心力を受け、上記循環用孔から浸漬
管の外側へ流出する。循環用孔から浸漬管の外へ流出し
た溶鋼は、精錬容器の内壁面に当たり当該内壁面に沿っ
て下降して底部に達し、再び浸漬管に向かって上昇す
る。以上の循環流によって、浸漬管の内外の溶鋼が十分
撹拌されるので、精錬容器内の溶鋼が全体としてほぼ均
一に脱ガスされる。

【００１６】

【実施の形態】次いで、図面を参照しつつ実施の形態に
ついて説明する。この実施の形態は、容量２００トンの
取鍋（精錬容器）１を用いて溶鋼の脱ガスを行う例であ
り、真空槽１０の本体部１１の下端にフランジ継ぎ手１
２によって浸漬管１３が取外し自在に取り付けられてお
り、また、本体部１１の上端をロータリージョイント１
４を介して上部１５に連結している。このロータリージ
ョイント１４は旋回自在の継ぎ手であり、その摺動面に
耐熱シールを介在させてシールしてある。上部１５は真
空源に連通していて、その上端にランス孔１６があっ
て、ランス１７がシールされた状態で上下動可能に挿入
されている。ランス１７を設けることは脱ガス処理装置
において従来周知のことである。そして、このランス１
７の下端は浸漬管１３内の溶鋼レベルの直ぐ上部まで達
している。本体部１１の中央外周に鉄鋼製スプロケット
１８が嵌着されており、このスプロケット１８と減速機
２０の駆動ピニオン２１とに鉄鋼製チェン１９が巻き掛
けられている。減速機２０は出力７５ｋｗの電動モータ
２２で駆動され、これによって真空槽本体部１１が１０
回／分の旋回速度で駆動される。浸漬管１３の下部内面
に撹拌フィン２３が設けられている。上記撹拌フィン２
３は、旋回することによって真空槽の軸方向流れを生じ
るフィンであって、上下方向に捻られているものであ
り、４つの撹拌フィンが周方向に所定の間隔で配置され
ている。なお、浸漬管１３は鉄製心材１３ｘからリブ材
を半径方向内外に突設し、このリブ部材を包み込むよう
にセメント層１３ｙを積層し、これを焼成して硬化させ
て製作されたものであり、内径が２５００ｍｍ，外径が
３５００ｍｍの筒体である。また、この浸漬管１３の内
面に設けた撹拌フィン２３は高さ１０００ｍｍ、周方向
幅５００ｍｍ、半径方向長さ３００ｍｍで、緩やかな旋
回運動によって浸漬管１３の内壁面に沿った強い縦方向
の流れを生じるように大きく捻られているものであり、
等間隔に４つ設けられている。取鍋１に２００トンの溶
鋼を入れた状態で、その溶鋼レベル面から約１５００ｍ
ｍ下方の深さまで浸漬管１３が浸漬される。真空槽１０
内は略０．０５トール程度まで減圧されて、この真空槽
１０内に略１．３〜１．５ｍほど引き上げられた状態に
保持される。この状態でチェン駆動装置で真空槽１０を
毎分１３回で旋回させながら、ランス１７によって真空
槽１０内の溶鋼上面に向けて酸素が吹き付けられる。こ
のとき、真空槽１０内の溶鋼に概略０．２ｍ／秒の流速
の縦の循環流が生じて、上下方向に撹拌される。この循
環流は取鍋１の底まで達し、底部から真空槽１０内の溶
鋼の上部まで循環する。そしてこの循環流は取鍋１の底
部で横方向にも広がるので、取鍋１内の溶鋼はこの循環
流によって横方向にも撹拌される。

【００１７】

【他の実施例】図４に示す他の実施例は、浸漬管１３の
内外の溶鋼の循環を浸漬管１３を工夫して進するもの
で、浸漬管１３を上記実施例のものよりも小径の外径２
５００ｍｍ、内径１５００ｍｍとし、内面に２つの撹拌
フィン２３を設け、撹拌フィンの回転方向直前で上下方
向のほぼ中央部（浸漬管１３の外側の溶鋼湯面より若干
下方）において、浸漬管１３に直径３００ｍｍの複数の
循環用孔２４を等間隔に設けている。浸漬管１３が回転
すると、撹拌フィン２３によって縦方向（下方向）の流
れを生じる。このとき、浸漬管１３の内壁面近傍の溶鋼
が撹拌フィンと浸漬管１３とにより連れ回りし、遠心力
を受けて、その一部が浸漬管１３上記循環用孔２４を経
て浸漬管１３の外へ流出する。浸漬管１３の外へ流出し
た溶鋼は取鍋１の内壁面に当たり、当該内壁面に沿って
下降して鍋底に達し、再び浸漬管１３の内部に向かって
上昇する。この溶鋼の循環流によって浸漬管１３の内外
の溶鋼が撹拌されるので、脱ガス処理が全体としてほぼ
均一に促進される。

【００１８】また、上記両実施例における旋回駆動手段
は、耐熱性が高く、耐久性に優れたものであればよいの
であるから、歯車伝動装置、金属ベルト装置あるいは金
属ケーブル（ワイヤロープなど）による伝動装置を用い
ることもできる。なお、浸漬管内に不活性ガスを吹き込
むことは必ずしも必要ではないが、撹拌フィンによる撹
拌を行いつつ不活性ガスを浸漬管内に吹き込むことによ
って脱ガス処理が一層促進され、処理時間を短縮できる
ことはいうまでもない。その場合は取鍋の底から不活性
ガスを吹き込むようにすればよく、また、その吹き込み
量は前記の従来技術における場合の１／２以下で十分に
効果がある。

【００１９】

【発明の効果】以上述べたように、この発明は、真空槽
下端の浸漬管に撹拌フィンを設けて、真空槽内の真空度
をほぼ一定にしたままで、上記撹拌フィンを旋回させて
真空槽１０内、または真空槽１０内外の溶鋼に縦の循環
流を生じさせ、この縦の循環流により脱ガスを推進する
とともに精錬容器内溶鋼の撹拌するものであるから、真
空槽内真空制御が設備及び真空制御が簡単であり、ま
た、溶鋼の縦の循環流による浸漬管の内壁面の摩耗を大
幅に低減してその耐久性を大幅に向上させることができ
る。また、撹拌フィンにより撹拌しつつ不活性ガスを吹
き込むことによって脱ガス能率を向上させることができ
るが、この場合の不活性ガスの吹き込み量は従来のもの
に比して著しく少量でよいから、吹き込まれた不活性ガ
スの上昇による真空槽内の溶鋼の上昇流速は、真空槽内
壁面の摩耗を促進しない程度に抑制される。

【図面の簡単な説明】

【図１】は従来の脱ガス処理装置の模式断面図である。

【図２】は他の従来の脱ガス処理装置の模式断面図であ
る。

【図３】（ａ）は実施例の模式断面図であり、（ｂ）は
図（ａ）におけるＸ−Ｘ断面図である。

【図４】（ａ）は他の実施例の模式断面図であり、
（ｂ）は図（ａ）におけるＸ−Ｘ断面図である。

【図５】（ａ）は図３におけるＡ−Ａ矢視図であり、
（ｂ）は図３の要部の縦断面図である。

【実施例の符号の説明】

１：取鍋（精錬容器） １０：真空槽 １１：真空槽の本体部 １２：フランジ継ぎ手 １３：浸漬管 １３ｘ：鉄製心材 １３ｙ：セメント層 １４：ロータリージョイント １５：真空槽の上部 １６：ランス孔 １７：ランス １８：スプロケット １９：チェン ２０：減速機 ２１：駆動ピニオン ２２：電動モータ ２３：撹拌フィン ２４：循環用孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開2002−30331（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−270733（ＪＰ，Ａ) 特開2002−194421（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−247521（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−246034（ＪＰ，Ａ) 実開 昭51−16703（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭51−18304（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C21C 7/10

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】精錬容器内の溶鋼に、真空槽下端の浸漬管
   を浸漬し、真空槽によって溶鋼の脱ガスを行う溶鋼簡易
   脱ガス設備における脱ガス処理方法において、 上記真空槽下端の浸漬管内面に撹拌フィンを設け、上記
   真空槽を旋回させて当該真空槽内の溶鋼を撹拌して縦の
   循環流を生じさせ、 上記真空槽内を真空源によって減圧状態に保持して、当
   該真空槽内溶鋼の脱ガスを行う脱ガス処理方法。
2. 【請求項２】上記真空槽の旋回速度が５〜１０回／分
   で、これによる真空槽内溶鋼に流速０．１〜０．２ｍ／
   秒の縦の循環流を生じさせる請求項１の脱ガス処理方
   法。
3. 【請求項３】真空槽内の縦の循環流の一部を真空槽に設
   けた循環用孔を介して真空槽の外側に流出させ、これに
   よって真空槽の外側の溶鋼を撹拌する請求項１又は請求
   項２の脱ガス処理方法。
4. 【請求項４】上記真空槽の旋回方向を間欠的に正逆転さ
   せて、縦の循環流の循環方向を間欠的に反転させる請求
   項１の脱ガス処理方法。
5. 【請求項５】精錬容器内の溶鋼に、下端を解放した真空
   槽下端の浸漬管を浸漬し、当該真空槽を負圧にして脱ガ
   スを行う溶鋼簡易脱ガス設備における脱ガス処理装置に
   おいて、 上記真空槽を軸受で旋回自在に支持させ、これを駆動装
   置で旋回駆動するようにし、 上記真空槽下端の浸漬管内面に撹拌フィンを設けてい
   て、当該撹拌フィンの旋回により真空槽内の溶鋼に縦の
   循環流を生じさせるようにした溶鋼撹拌装置。
6. 【請求項６】上記真空槽本体部を旋回自在にし、固定さ
   れた真空槽上部と真空槽本体とをロータリージョイント
   で連結し、上記上部を真空源に連通させている請求項５
   の溶鋼撹拌装置。
7. 【請求項７】上記真空槽下端に浸漬管を取外し自在に取
   付けた請求項５の溶鋼撹拌装置。
8. 【請求項８】上記真空槽本体部の外周にスプロケットを
   設け、チェンを介して駆動モータで真空槽を旋回駆動す
   るようにした請求項５の溶鋼撹拌装置。
9. 【請求項９】精錬容器内の溶鋼に真空槽下端の浸漬管を
   浸漬し、当該真空槽を減圧して脱ガスを行う脱ガス処理
   装置において、 上記真空槽本体部の浸漬管に、内外を連通させる循環用
   孔を設けている請求項５の溶鋼撹拌装置。
10. 【請求項１０】上記浸漬管内の溶鋼に不活性ガスを吹き
    込むようにした請求項１または請求項３の脱ガス処理方
    法。
11. 【請求項１１】請求項５または請求項９の溶鋼撹拌装置
    を用いたものであって上記浸漬管内の溶鋼に不活性ガス
    を吹き込む脱ガス処理装置。