JP3496284B2 - 真空脱ガス槽内に挿入する水冷ランスおよびその閉塞防止方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、槽頂部に設けたランス
挿入口から水冷ランスを真空脱ガス処理中に槽内に挿入
し、酸素ガスを吹き込みつつ真空脱ガス処理することが
できる一方、非操業中に水冷ランスにより真空脱ガス槽
内に付着した地金を溶解、除去すると共に、槽内を予
熱、保温するようにした真空脱ガス槽内に挿入する水冷
ランスおよびその閉塞防止方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、ＲＨ式真空脱ガス装置は、真
空脱ガス槽の下部に設けた２本の浸漬管を取鍋内の溶鋼
に浸漬し、槽内を真空にして溶鋼を吸い上げ、一方の浸
漬管に不活性ガスを吹き込むことにより真空槽内に溶鋼
を上昇させ、他方の浸漬管から排出して、真空槽の減圧
下で脱ガスし、成分の調整を行うものである。

【０００３】ところで、真空脱ガス槽内で精錬中の溶鋼
脱炭能力の向上、待機中の槽内付着地金（凝固鉄）流し
を目的として純酸素吹きの水冷ランスを真空脱ガス槽内
に挿入することが行われている。このとき真空脱ガス槽
に対する水冷ランスの挿入位置を、中部槽の側面より挿
入するもの（実公昭55−55255 号公報参照）および真空
脱ガス槽の上蓋上面より挿入するもの（特開平１−2463
14号公報参照）が知られている。

【０００４】一方、真空脱ガス装置は取鍋に満たされた
溶鋼をバッチ式で処理するため、処理間隔が空くと浸漬
管、排気口など槽本体の開口部および槽鉄皮表面からの
熱放射により熱損失を生ずる。そのため、損失熱を補償
する技術として、電極加熱装置（特開昭55−138030号公
報参照）やバーナランス装置（特開昭58−185704号公報
および特開平４−56715 号公報参照）などを設ける場合
が多い。

【０００５】このようにＲＨ法等の真空脱ガス槽は、連
続操業するのではなく真空脱ガス処理を必要とする鋼種
のみを対象として使用するため間欠操業となる。このた
め前処理との時間的な間隔が生じた場合には、真空脱ガ
ス槽内の温度が低下するので、脱ガス槽は非操業中に加
熱されるのである。これは槽内耐火物を加熱することに
よって内壁に地金が付着しないようにすること、耐火物
のスポーリングを防止することおよび処理中の溶鋼温度
降下をできるだけ小さくすることを目的としている。真
空脱ガス槽内の加熱は前記のように槽内に黒鉛電極を挿
入して通電し、そのジュール熱により予熱または保熱す
る方式が知られている。

【０００６】黒鉛電極は、強度上に問題があり、操業中
にしばしば折損して落下し、溶鋼中に混入して成分外れ
や工程トラブルを生じることがあるばかりでなく、黒鉛
酸化防止のため多量の窒素ガスを槽内に送り込む必要が
あり、また高価な電力を消費するため経済性が劣る 真空脱ガス槽内に付着した地金が多い場合には、付着地
金が溶鋼中に落下して〔Ｃ〕が溶鋼にピックアップして
〔Ｃ〕外れとなるため、非操業中に黒鉛電極により加熱
して地金を溶解除去していた。しかしながら電極周辺部
以外の地金は除去することができず、脱ガス処理中の地
金溶解による〔Ｃ〕ピックアップが問題となっていた。

【０００７】このような問題を解決するため前記特開昭
58−185704号公報にはＲＨ等の真空脱ガス槽内にバーナ
ランスを挿入して地金を溶解除去する技術が開示されて
いる。すなわち図７に示すように真空脱ガス槽101 の槽
頂壁102 にランス挿入口103を設け、ランス挿入口103
の外側に開閉蓋104 を設ける。開閉蓋104 は、バーナラ
ンス105 を槽内に挿入する際に開放し、取り出した後に
閉とするもので、図８に示すように回動部材106 の先端
にその上部中央が装着されている。回動部材106 は、そ
の後端を脱ガス槽101 の槽頂壁102 上の架台107 の前端
にピン108 により回転可能に軸受されており、上部中央
がエアーシリンダ109 のピストンロッド先端とピン110
により回転可能に連結され、エアーシリンダ109 のピス
トン前後進により開閉操作を行う。エアーシリンダ109
は架台107 上にピン111 により回転可能に軸支してあ
る。112 はフレキシブルチューブである。

【０００８】非操業中にエアーシリンダ109 により開閉
蓋104 を開動作したのち、電動モータ113 を巻戻してバ
ーナランス105 を昇降ガイド114 に沿って下降させ、ラ
ンス挿入口103 から槽内に挿入する。付着地金115 にバ
ーナランス105 の先端部が到達すると酸素ガス供給管11
6 から酸素ガスを供給し噴射ノズルから酸素を水平放射
状に噴射することにより、付着地金115 を溶解除去す
る。

【０００９】付着地金115 の除去作業が終了したらバー
ナランス105 を槽外に出して所定位置に停止させ、次の
地金除去動作まで待機させておく。開閉蓋104 はバーナ
ランス105 を槽外に取り出したのち、直ちにエアーシリ
ンダ109 により閉動作してランス挿入口103 を密閉す
る。また日本鉄鋼協会発行の「材料とプロセスVol,7(19
94) −241 」に記載の”ＲＨ多機能バーナ設備の実機
化”と題する報文にはＲＨ脱ガス槽内の地金付着の防止
と鋼種によらずに温度補償可能とするバーナランス（水
冷ランス）による加熱技術ならびに脱炭促進、溶鋼昇熱
を可能とするものが報告されている。すなわち図９に示
すように真空脱ガス槽101 内に挿入したバーナランス10
5 にO₂および LNG（液化天然ガス）を供給して真空下の
バーナランス105 による溶鋼加熱および耐火物加熱を行
うことを可能とすると共に大気圧下のバーナランス105
による耐火物加熱を行い地金付着を防止する。また真空
下でバーナランス105 によりO₂を供給して酸素上吹きに
よるAl昇熱または酸素上吹きによる脱炭促進を図るとい
うものである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術のうち前
者のバーナランスによる地金の除去手段では、ランス挿
入口の開閉蓋による開閉動作とそれに続くバーナランス
の真空脱ガス槽内への挿入操作が必要である。このため
ランスのハンドリング作業に時間を要するので、短サイ
クルの連続的脱ガス処理を行う場合には、前処理との間
隔ではバーナランスを十分に使用できなくなる。したが
ってバーナランスの使用頻度が低下しやすくなり、脱ガ
ス槽に付着した地金が成長し、ついにはランス挿入口を
閉塞してしまいバーナランスの使用を困難にしてしまう
ことも少なくないのが実状であった。

【００１１】純酸素吹きランスから酸素ガスを吹き出
し、地金の酸化、溶解による槽内地金流しを行う手段で
は脱ガス処理終了後時間が経過して槽内温度が低下した
状態ではランスから吹き出す酸素ガスによる地金の酸
化、溶解による効果が得られない上、地金流し効果が得
られている場合でも槽内耐火物寿命を低下させる原因と
なる。また、この欠点を補い、かつ槽温度の低下を防ぐ
目的で保温用バーナランスを取付ける場合には、脱ガス
槽に純酸素吹きランスおよび保温用バーナランスの２本
のランスを取付けることが必要になる。

【００１２】このため２本のランスに対する酸素、燃焼
用ガス、冷却水などの用役、ランスの昇降機能など共通
する部分が多いにもかかわらず個別に設ける必要があ
り、槽上蓋のランス挿入用シール孔が増え、リークなど
の操業上の問題が発生する危険性が高い上、設備構成が
複雑になる点で問題があった。また前記の多機能バーナ
ランスでは真空脱ガス槽内での脱ガス処理中、とくに脱
炭処理中に溶鋼スプラッシュに伴うバーナランスのガス
吹き込み口への地金付着による閉塞が生じやすく、万
一、ガス吹き込み口が閉塞すると爆発等のトラブル発生
にもつながり非常に危険である。

【００１３】本発明は、前記従来技術の問題点を解消
し、真空脱ガス槽内に挿入した単一の水冷ランスを用い
て溶鋼精錬中の溶鋼脱炭促進、槽内の保温および槽内に
付着した地金流しが可能な多機能な水冷ランスを提供す
ることを目的とするものである。また、本発明は、真空
脱ガス槽中に多機能な水冷ランスを挿入して溶鋼の真空
脱ガス処理中にランスノズルに、スプラッシュにより飛
散した溶鋼が付着してノズルが閉塞するのを防止するこ
とができる水冷ランスを提供することを目的とするもの
である。

【００１４】さらに本発明は、真空脱ガス槽中における
溶鋼の真空脱ガスが終了した後に、水冷ランスを迅速に
槽内に挿入し、地金流しまたは保熱のための加熱を開始
することができると共に、加熱中に水冷ランスのノズル
に地金が付着するのを防止することができる水冷ランス
の閉塞防止方法を提供することを目的とするものであ
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の請求項１記載の本発明は、真空脱ガス槽内に挿入する
水冷ランスにおいて、水冷ランスの中心部に位置する酸
素供給筒の先端部に設けた超音速で酸素ガスを溶鋼に吹
き付けるラバールノズルと、このラバールノズルの外周
に沿って配設された複数本の燃焼用ガスノズルと、これ
ら燃焼用ガスノズルを包囲する最外周に配設された燃焼
用エアノズルとを具備し、前記ラバールノズルに通じる
酸素供給筒に純酸素、空気およびパージ用窒素の３種
を、また前記燃焼用ガスノズルに通じる燃焼用ガス供給
筒に燃焼用ガスおよびパージ用窒素の２種を、さらに前
記燃焼用エアノズルに通じる燃焼用エア供給筒に燃焼用
エアおよびパージ用窒素の２種を、それぞれ切り換えて
供給するのを可能にし、真空脱ガス槽内での溶鋼脱炭能
力向上、槽内の保温および付着地金の除去を単一の水冷
ランスで実施できるように構成したことを特徴とする真
空脱ガス槽内に挿入する水冷ランスである。

【００１６】

【００１７】 請求項２記載の本発明は、真空脱ガス槽
内で水冷ランスを使用しない場合は、ランスをランス挿
入口の近傍まで引き上げ槽内に臨ませた状態で待機させ
ると共に、当該水冷ランスの中心部に位置するラバール
ノズル、ラバールノズルの外周に沿って配設された複数
本の燃焼用ガスノズルおよびこれら燃焼用ガスノズルを
包囲する最外周に配設された燃焼用エアノズルから不活
性ガスを吹き出すことにより、操業中の溶鋼スプラッシ
ュに伴うノズルへの地金付着による閉塞を防止すること
を特徴とする真空脱ガス槽内に挿入する水冷ランスの閉
塞防止方法である。

【００１８】 請求項３記載の本発明は、ラバールノズ
ル、燃焼用ガスノズルおよび燃焼用エアノズルから不活
性ガスを15〜40ｍ／秒の線速度で吹き出すことを特徴と
する請求項２記載の真空脱ガス槽内に挿入する水冷ラン
スの閉塞防止方法である。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の構成および作用を実施例に基
いて詳細に説明する。本発明をＲＨ式真空脱ガス装置に
適用すると図５に示すように真空脱ガス槽23の頂壁23ａ
の中央部に内外を貫通するランス挿入口24を設け、この
ランス挿入口24の外側にランスシール機構25を設ける。
ランスシール機構25は水冷ランス１をランス挿入口24か
ら真空脱ガス槽23内に挿入したときに気密にシールする
ものである。このようにしてランスシール機構25を介し
てランス挿入口24から真空脱ガス槽23内に挿入される水
冷ランス１は、昇降フレーム26に取りつけたランスホル
ダ27に支持されている。

【００２０】そしてランス昇降駆動装置28を駆動すると
昇降フレーム26がランス昇降ガイド29に沿って昇降する
ので、これによって水冷ランス１が真空脱ガス槽23内に
ランス挿入口24からランスシール機構25を介して挿入、
挿出移動することができるようになっている。ランス昇
降ガイド29の下部には水冷ランス１の位置をランス挿入
口24のセンタに合わせながらガイドするランス位置決め
ガイド30が設けてある。

【００２１】ランス昇降ガイド29は上下に配設された水
平支持フレーム31の先端部に固着して支持されており、
また水平支持フレーム31の後端部は架台32の上部に取り
つけた垂直軸33を支点としてランス旋回駆動装置34を駆
動することにより操業位置と待機位置との間を旋回自在
に支持されている。ランスシール機構25は、図６に示す
ように水冷ランス１とランス挿入口24との間には下部管
座38に装着したグランドパッキン39と気体加圧によって
膨張し水冷ランス１に密着する上部管座40に装着したゴ
ムなどの中空弾性体41で完全にシールする構造である。
すなわち水冷ランス１をランスシール機構25を介してラ
ンス挿入口24から槽内に挿入する際には、中空弾性体41
内の気体加圧を解除しておきグランドパッキン39を通過
させて挿入する。水冷ランス１が槽頂壁23ａの下面から
2.0ｍ以下の所定レベルまで降下したら、中空弾性体41
内を気体で加圧して膨張させ気密にシールする。このよ
うなグランドパッキン39によるメカニカルシールに加え
て中空弾性体41の気体加圧によるシールがなされている
ので、水冷ランス１が振動しても中空弾性体41が容易に
追従でき、真空脱ガス処理操業中における完全なシール
を達成できることになる。

【００２２】図１は、本発明の水冷ランスを示す縦断面
図であり、図２は図１のＡ−Ａ矢視を示す平面図であ
り、また図３は図１のＢ−Ｂ矢視を示す断面図である。
図１、図２および図３に示すように銅鋳物構造の水冷ラ
ンス１は中心部に位置する酸素供給筒２の先端部にスロ
ート部を有し先広がり形状のラバールノズル２ａが設け
てある。そして中心部のラバールノズル２ａを包含する
酸素供給筒２と外筒１ａとにより形成される空間にはラ
バールノズル２ａの外周に沿って等分に少くとも４個の
燃焼用ガスノズル３ａが配設してあり、この燃焼用ガス
ノズル３ａは燃焼用ガス供給筒３に接続してある。また
４個の燃焼用ガスノズル３ａを包囲する最外周には４分
割された円弧状の開口を有する燃焼用エアノズル４ａが
配設してあり、この燃焼用エアノズル４ａは燃焼用エア
供給筒４に接続してある。さらに、燃焼用ガスノズル３
ａおよび燃焼用エアノズル４ａを除く酸素供給筒２と外
筒１ａとにより形成される空間は、冷却水通路５となっ
ている。なお図３において仕切４ｂは先端部のみはカッ
トしてあり、水冷ランス１に設けた内側の冷却水通路５
を流れる冷却水が先端部に達したのち内側の冷却水通路
５から外側の冷却水通路５に導入するのを可能にしてい
る。

【００２３】一方、図４に示すように水冷ランス１には
純酸素吹き付け、およびバーナ加熱の両方に必要な用役
ガスを供給する必要がある。このため、水冷ランス１の
中心部に位置する酸素供給筒２の上端部に設けた酸素供
給口７には酸素導入管６が接続してある。この酸素導入
管６には、上流側から遮断弁８ａ、流量計９ａ、調節弁
10ａおよび逆止弁11ａが配設されている。

【００２４】また水冷ランス１の外皮を形成する外筒１
ａの上部には、燃焼用ガス筒３および燃焼用エア筒４に
それぞれ接続される燃焼用ガス供給口11および燃焼用エ
ア供給口12が配設してある。燃焼用ガス供給口11には燃
焼用ガス導入管13が接続してあり、この燃焼用ガス導入
管13には上流側から遮断弁８ｂ、流量計９ｂ、調節弁10
ｂおよび逆止弁11ｂが配設してある。

【００２５】燃焼用エア供給口12には燃焼用エア導入管
15が接続してあり、この燃焼用エア導入管15には上流側
から空気ブロア14、遮断弁８ｃ、流量計９ｃおよび調節
弁10ｃが配設してある。なお燃焼用エア導入管15から分
岐した保炎用エア導入管15ａは酸素導入管６に逆止弁11
ａの下流側位置で接続してあり、この保炎用エア導入管
15ａには上流側から遮断弁８ｄ、流量計９ｄ、調節弁10
ｄおよび逆止弁11ｄが配設してある。

【００２６】さらにパージ用窒素ガス導入管16は、途中
から３本の分岐管16ａ、16ｂ、16ｃに分岐され、各分岐
管16ａ、16ｂ、16ｃは、それぞれ酸素導入管６、燃焼用
ガス導入管13および燃焼用エア導入管15に接続してあ
る。そして、各分岐管16ａ、16ｂ、16ｃにはそれぞれ上
流側から遮断弁８ｅ、８ｆ、８ｇ、流量計９ｅ、９ｆ、
９ｇ、調節弁10ｅ、10ｆ、10ｇおよび逆止弁11ｅ、11
ｆ、11ｇが配設してある。

【００２７】さらに水冷ランス１には冷却水通路５に通
ずる給水口17および排水口18が設けてあり、給水口17お
よび排水口18にはそれぞれ給水管19および排水管20が接
続してあると共に給水管19には流調弁21が配設してあ
る。なお、酸素導入管６、燃焼用ガス導入管13、燃焼用
エア導入管15、給水管19および排水管20にはフレキシブ
ルホース22ａ〜22ｅが介在して接続されており、水冷ラ
ンス１が昇降するのを可能にしている。

【００２８】本発明による操業に際しては、図５に示す
ように真空脱ガス槽23の下部に設けた２本の浸漬管35を
取鍋36内の溶鋼37中に浸漬し、一方の浸漬管35内にArガ
スを吹き込んでガスリフトポンプの原理で取鍋36内の溶
鋼37を真空脱ガス槽23に導き、真空にさらして真空脱ガ
ス処理するときに水冷ランス１をランスシール機構25を
介して水冷ランス１を鎖線で示すように真空脱ガス槽23
に挿入した状態として真空脱ガス処理を行う。この場
合、給水管19に配設した流調弁21の開度を調節しつつ必
要量の冷却水を給水口17を介して水冷ランス１の冷却水
通路５に供給し、冷却水通路５を通って水冷ランス１を
冷却した冷却水は排水口18を介して排水管20に導かれて
排水される。

【００２９】このようにして冷却水により冷却された水
冷ランス１を真空脱ガス槽に挿入した状態として真空脱
ガス処理する際には、遮断弁８ａを開の状態として流量
計９ａにより酸素導入管６内を流れる酸素ガスの流量を
測定しながら、脱炭反応の促進に必要な所定流量となる
ように調節弁10ａを調節し、酸素供給口７を介して純酸
素ガスを水冷ランスの中心部に位置する酸素供給筒２に
供給する。このようにして酸素供給筒２に供給された酸
素ガスはスロート部を有し先広がり形状のラバールノズ
ル２ａを通過するときに超音速となって、真空脱ガス槽
内の溶鋼に吹き付けられ精錬中の脱炭が促進される。

【００３０】このとき、燃焼用ガス導入管13に配設した
遮断弁８ｂは閉止してあると共に燃焼用エア導入管15お
よび保炎用エア導入管15ａにそれぞれ配設した遮断弁８
ｃ、８ｄは閉止してあり、空気ブロア14は停止してあ
る。一方、パージ用窒素ガス導入管16から分岐した分岐
管16ａ、16ｃにそれぞれ配設した遮断弁８ｅ、８ｇを開
の状態とする。そして流量計９ｅにより分岐管16ａ内を
流れるパージ用窒素ガスの流量を測定しながら所定の小
流量となるよう調節弁10ｅを調節し、分岐管16ａに接続
された燃焼用ガス導入管13、燃焼用ガス供給口11を介し
てパージ用窒素ガスを燃焼用ガス筒３に供給する。この
ようにして燃焼用ガス筒３に供給された小流量のパージ
用窒素ガスは先端部の燃焼用ガスノズル３ａから吹き出
し、当該部分にスプラッシュが付着して目詰りするのを
防止する。

【００３１】また流量計９ｇにより分岐管16ｃ内を流れ
るパージ用窒素ガスの流量を測定しながら所定の小流量
となるように調節弁10ｇを調節し、分岐管16ｃに接続さ
れた燃焼用エア導入管15および燃焼用エア供給口12を介
してパージ用窒素ガスを燃焼用エア筒４に供給する。こ
のようにして燃焼用エア筒４に供給された小流量のパー
ジ用窒素ガスは、先端部の燃焼用エアノズル４ａから吹
き出て当該部分にスプラッシュが付着して閉塞すること
がないように防止する。

【００３２】逆に真空脱ガス処理終了後に、水冷ランス
１を脱ガス槽内に挿入した状態として脱ガス槽内に付着
した地金流しまたは槽内保熱を行う場合には、燃焼用エ
ア導入管15および保炎用エア導入管15ａにそれぞれ配設
された遮断弁８ｃ、８ｄを開とすると共に空気ブロア14
を運転する。また燃焼用ガス導入管13に配設した遮断弁
８ｂを開の状態とすると共にパージ用窒素ガス導入管16
から分岐した分岐管16ａ、16ｂ、16ｃにそれぞれ配設し
た遮断弁８ｅ、８ｆ、８ｇは全て閉の状態とする。

【００３３】そして前述の手順に準じて酸素導入管６に
槽内地金流し、もしくは槽内保熱に必要な所定流量とな
るように純酸素ガスを供給すると共に流量計９ｄにより
保炎用エア導入管15ａ内を流れる空気の流量を測定しな
がら保炎に必要な所定流量となるように調節弁10ｄを調
節し、保炎用エア導入管15ａと接続した酸素導入管６に
供給する。

【００３４】このようにして酸素導入管６に供給された
純酸素と保炎用エア導入管15ａに供給された空気とは混
合されて低圧の酸素富化空気となり酸素供給口７を介し
て水冷ランス１の中心部に位置する酸素供給筒２に供給
され、先端部のラバールノズル２ａから低圧の酸素富化
空気となって流れ、これによって保炎性を高める。ま
た、流量計９ｂにより燃焼用ガス導入管13内を流れるＣ
ＯＧ、ＬＰＧなどの燃焼用ガスの流量を測定しながら燃
焼に必要な所定流量となるように調節弁10ｂを調節し、
燃焼用ガス導入管13から燃焼用ガス供給口11を介して燃
焼用ガスを燃焼用ガス筒３に供給する。

【００３５】さらに流量計９ｃにより燃焼用エア導入管
15内を流れる燃焼用空気の流量を測定しながら燃焼に必
要な流量になるように調節弁10ｃを調節し、燃焼用エア
導入管15から燃焼用エア供給口12を介して燃焼用空気を
燃焼用エア筒４に供給する。このようにして燃焼用ガス
筒３に供給された燃焼用ガスは先端部の燃焼用ガスノズ
ル３ａから吹き出し、また燃焼用エア筒４に供給された
燃焼用空気は先端部の燃焼用エアノズル４ａから吹き出
すので両者が混合して燃焼する際の燃焼熱と前述のラバ
ールノズル２ａからの酸素富化空気による保炎性とによ
って槽内地金の溶解による地金流しまたは槽内の保熱を
図る。

【００３６】なお、場合によってはパージ用窒素ガス導
入管16から分岐した分岐管16ｂから酸素導入管６に窒素
ガスを供給し、酸素富化空気とすることも可能である。
表１には前述の脱ガス処理中の純酸素吹き付けと槽内地
金流し、槽内保熱とにおけるラバールノズル部、燃焼用
ガスノズル部、燃焼用エアノズル部、およびランス冷却
部に対する用役ガスと冷却水の供給状況をまとめて示し
ている。

【００３７】

【表１】

【００３８】 表１に示すように水冷ランスから脱ガス
処理中に純酸素吹き付け時には、ラバールノズル部から
精錬用の大量の酸素を噴出する一方、燃焼用ガスノズル
部と燃焼用エアノズル部からパージ用窒素を小流量流
し、スプラッシュの付着を防止する。また槽内地金流し
または槽内保熱の場合には、ラバールノズル部に低圧の
酸素富化空気を流し、保炎性、耐熱性を高めるものであ
る。

【００３９】ところで、真空脱ガス槽内の溶鋼の真空脱
ガス処理に際し、鋼種により水冷ランスから酸素ガスを
吹き出すことなく真空脱ガス処理を行う場合も多くあ
る。このような操業に際しては、真空脱ガス槽23の底部
に設けた２本の浸漬管35を取鍋36内の溶鋼37中に浸漬
し、一方の浸漬管35内にArガスを吹き込んでガスリフト
ポンプの原理で取鍋36内の溶鋼37を真空脱ガス槽23内の
真空にさらして真空脱ガスを行う操業中には、図１に点
線で示すように水冷ランス１を頂壁23ａから２ｍ以内の
ランス挿入口24の近傍まで引上げ槽内に臨ませた状態と
して待機させておくものである。このとき前述のように
水冷ランス１の冷却水通路５に冷却水を流して冷却させ
てあるのはもちろんである。

【００４０】そしてランス挿入口24の近傍まで引き上げ
て待機している水冷ランス１に用役ガスを供給する配管
系のうち、酸素導入管６に配設した遮断弁８ａ、燃焼用
ガス導入管13に配設した遮断弁８ｂ、燃焼用エア導入管
15に配設した遮断弁８ｃおよび保炎用エア導入管15ａに
配設した遮断弁８ｄはいずれも閉止してあると共に空気
ブロア14も停止してある。

【００４１】一方、パージ用窒素ガス導入管16の途中か
ら分岐した３本の分岐管16ａ、16ｂ、16ｃにそれぞれ配
設した遮断弁８ｅ、８ｆ、８ｇはいずれも開の状態とす
る。そして各々の分岐管16ａ、16ｂ、16ｃに配設してあ
る流量計９ｅ、９ｆ、９ｇによりパージ用窒素ガスの流
量を測定しながら所定の流量となるようにそれぞれ調節
弁10ｅ、10ｆ、10ｇを調節し、分岐管16ａ、16ｂ、16ｃ
にそれぞれ接続された燃焼用ガス導入管13、酸素導入管
６および燃焼用エア導入管15から酸素供給筒２、燃焼用
ガス筒３および燃焼用エア筒４にパージ用窒素ガスを供
給する。

【００４２】このようにして酸素供給筒２、燃焼用ガス
筒３および燃焼用エア筒４に供給されたパージ用窒素ガ
スは、水冷ランス１の先端部に設けたラバールノズル２
ａ、燃焼用ガスノズル３ａおよび燃焼用エアノズル４ａ
から吹き出し、真空脱ガス中に真空脱ガス槽23内の溶鋼
37がスプラッシュして飛散した溶鋼が各ノズル２ａ、３
ａ、４ａの部分に付着して閉塞するのを防止する。

【００４３】 このとき、ラバールノズル２ａ、燃焼用
ガスノズル３ａおよび燃焼用エアノズル４ａから吹き出
すパージ用窒素ガスを15〜40ｍ／秒の線速度で吹き込む
ことにより真空脱ガス操業中に真空脱ガス槽23内で溶鋼
37がスプラッシュしても水冷ランス１の先端部に設けた
各ノズル２ａ、３ａ、４ａ内に飛び込んで地金として付
着するのを防止しながら脱炭処理して極低炭素鋼を溶製
した。真空脱ガス槽23内を真空状態にして脱ガス処理し
ている時、水冷ランス１はランスシール機構25を介して
槽内に挿入してあるので大気が槽内にリークするのを防
止できるため真空度に悪影響を及ぼすことがない。

【００４４】真空脱ガス処理中に水冷ランスから前記条
件でN₂ガスを吹き込んだにもかかわらず操業中における
真空脱ガス槽内の真空度は0.3 〜0.5 トール（Torr）の
範囲に保持することができ、脱ガス処理を効率よく行う
ことができた。脱ガス処理時間は25分であり、極低炭素
鋼の溶製としては短時間で溶製することができ、溶鋼の
到達〔Ｃ〕濃度は10ppｍであり、到達〔Ｈ〕濃度は0.6p
pmであった。

【００４５】脱ガス処理後に、水冷ランスの各ノズルを
点検したがスプラッシュによる地金の付着が全くなかっ
た。したがって本発明によれば、操業中に真空脱ガス槽
内に臨ませた状態で水冷ランスを待機させておくことが
できる。このため本発明では、真空脱ガス槽23内での真
空脱ガス処理が終了したら槽内を大気圧に戻すと共に、
前記遮断弁８ｅ、８ｆ、８ｇを開の状態から閉止状態に
して水冷ランス１の各ノズル２ａ、３ａ、４ａに供給し
ていたパージ用窒素ガスを停止する。引き続き、溶鋼37
の入った取鍋36を次工程の連続鋳造工場に搬送する。そ
して真空脱ガス槽23内に地金が付着している場合には、
直ちに真空脱ガス槽23の頂壁23ａに設けたランス挿入口
24の近傍で槽内に臨んだ状態で待機させた水冷ランス１
を槽内の必要なレベルまで下降させるためランス昇降駆
動装置28を駆動する。

【００４６】ランス昇降駆動装置28を駆動すると、ラン
ス昇降ガイド29に沿って昇降フレーム26が下降するの
で、昇降フレーム26に取り付けたランスホルダ27に支持
された水冷ランス１が下降することになる。水冷ランス
１の下端が槽内の必要なレベル位置に達したらランス昇
降駆動装置28の駆動を停止する。引き続き、前述の手順
により水冷ランス１から吹き出す燃焼火焔を用いて槽内
に付着した地金を加熱し、これを溶解させると、下方に
流れて除去される。このようにして真空脱ガス槽23内に
付着した地金が除去されたら、引き続き水冷ランス１に
よる真空脱ガス槽23内を加熱し、次の真空脱ガス処理に
備えて必要な温度に保熱する。

【００４７】本発明によれば、従来のように水冷ランス
を槽外に待機させる場合と比較して水冷ランスの使用頻
度が従来の１回／日から８回／日にアップすることがで
きた。本発明によれば真空脱ガス槽内に付着地金がなく
かつ保熱の良好な状態で真空脱ガス処理を行うことがで
きるため、真空脱ガス槽内の耐火物寿命を従来の700ヒ
ートから900 ヒートにアップすることができた。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、脱ガス
槽に挿入する水冷ランスを純酸素吹き付けとバーナ加熱
の両機能を満足する構造、システムとしたから脱ガス槽
上部のランス挿入用シール孔、シール設備およびランス
自体の昇降装置が１つに集約できるので設備費の低減が
達成できる。

【００４９】また本発明の方法によれば、真空脱ガス槽
内で水冷ランスを使用しない場合は、ランスをランス挿
入口の近傍まで引き上げ槽内で臨ませた状態で待機して
いると共に水冷ランスの先端部に設けたノズルから不活
性ガスが吹き出ししている。このため、操業中の溶鋼ス
プラッシュに伴うガス噴射口への地金付着による閉塞を
防止することができる。

【００５０】その結果、真空脱ガス処理後に、ランス挿
入口近傍の槽内に待機しているランスをただちに加熱作
業に移行させることができ、ランスの使用頻度が向上す
る。また真空脱ガス槽内に地金のない状態でかつ保温の
良好な状態で真空脱ガス処理を行うことができるので真
空脱ガス処理の効率を向上させることができると共に槽
内耐火物の寿命延長が達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る水冷ランスを示す縦断面
図である。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視を示す平面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ矢視を示す断面図である。

【図４】本発明の水冷ランスに用役ガスを供給する配管
手続を示すフロー図である。

【図５】本発明の実施例に係る装置を示す正面図であ
る。

【図６】本発明で使用するバーナランスのシール機構を
示す断面図である。

【図７】従来例に係る装置を一部断面で示す正面図であ
る。

【図８】従来例に係るランス挿入口の開閉蓋構造を示す
側面図である。

【図９】従来例に係る装置を示す概略側面図である。

【符号の説明】

１ 水冷ランス １ａ 外筒 ２ 酸素供給筒 ２ａ ラバールノズル ３ 燃焼用ガス筒 ３ａ 燃焼用ガスノズル ４ 燃焼用エア筒 ４ａ 燃焼用エアノズル ５ 冷却水通路 ６ 酸素導入管 ７ 酸素供給口 ８ 遮断弁 ９ 流量計 10 調節弁 11 燃焼用ガス供給口 12 燃焼用エア供給口 13 燃焼用ガス導入管 14 空気ブロア 15 燃焼用エア導入管 15ａ 保炎用エア導入管 16 パージ用窒素ガス導入管 17 給水口 18 排水口 19 給水管 20 排水管 21 流調弁 22 フレキシブルホース 23 真空脱ガス槽 24 ランス挿入口 25 ランスシール機構 26 昇降フレーム 27 ランスホルダ 28 ランス昇降駆動装置 29 ランス昇降ガイド 30 ランス位置決めガイド 31 水平支持フレーム 32 架台 33 垂直軸 34 ランス旋回駆動装置 35 浸漬管 36 取鍋 37 溶鋼 38 下部管座 39 グランドパッキン 40 上部管座 41 中空弾性体

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空脱ガス槽内に挿入する水冷ランスに
   おいて、水冷ランスの中心部に位置する酸素供給管の先
   端部に設けた超音速で酸素ガスを溶鋼に吹き付けるラバ
   ールノズルと、このラバールノズルの外周に沿って配設
   された複数本の燃焼用ガスノズルと、これら燃焼用ガス
   ノズルを包囲する最外周に配設された燃焼用エアノズル
   とを具備し、前記ラバールノズルに通じる酸素供給筒に
   純酸素、空気およびパージ用窒素の３種を、また前記燃
   焼用ガスノズルに通じる燃焼用ガス供給筒に燃焼用ガス
   およびパージ用窒素の２種を、さらに前記燃焼用エアノ
   ズルに通じる燃焼用エア供給筒に燃焼用エアおよびパー
   ジ用窒素の２種を、それぞれ切り換えて供給するのを可
   能にし、真空脱ガス槽内での溶鋼脱炭能力向上、槽内の
   保温および付着地金の除去を単一の水冷ランスで実施で
   きるように構成したことを特徴とする真空脱ガス槽内に
   挿入する水冷ランス。
2. 【請求項２】 真空脱ガス槽内で水冷ランスを使用しな
   い場合は、ランスをランス挿入口の近傍まで引き上げ槽
   内に臨ませた状態で待機させると共に、当該水冷ランス
   の中心部に位置するラバールノズル、ラバールノズルの
   外周に沿って配設された複数本の燃焼用ガスノズルおよ
   びこれら燃焼用ガスノズルを包囲する最外周に配設され
   た燃焼用エアノズルから不活性ガスを吹き出すことによ
   り、操業中の溶鋼スプラッシュに伴うノズルへの地金付
   着による閉塞を防止することを特徴とする真空脱ガス槽
   内に挿入する水冷ランスの閉塞防止方法。
3. 【請求項３】 前記ラバールノズル、燃焼用ガスノズル
   および燃焼用エアノズルから前記不活性ガスを15 〜 40 ｍ
   ／秒の線速度で吹き出すことを特徴とする請求項２記載
   の真空脱ガス槽内に挿入する水冷ランスの閉塞防止方
   法。