JP3533971B2 - 溶融金属の真空脱ガス装置およびその使用方法 - Google Patents

溶融金属の真空脱ガス装置およびその使用方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、溶融金属の真空
脱ガス操業の効率化を図る真空脱ガス装置およびその使
用方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】金属および合金を真空中で脱ガス処理し
特性を改善する設備として、RH真空脱ガス装置が使用
されている。RH真空脱ガス装置は、図1に示すよう
に、合金添加系Aおよび真空排気系Bからなっている。
図1において、1は真空脱ガス槽、18は吸上管、19
は排出管、2は真空弁、3は余剰合金排出弁、4はフィ
ーダータンク、5は添加ホッパ、6は合金槽、7は鍋、
8は鍋昇降装置、9はダストセパレータ、10はガスク
ーラ、11は遮断弁ボックス、12はダスト排出部であ
る。真空排気装置は、スチームエゼクタにより構成され
ている。13はブースタ、14はエゼクタ、15はコン
デンサ、16はホットウェル、17は直接水ポンプであ
る。
【0003】真空排気装置によって真空脱ガス槽1内を
減圧して真空化し、脱ガス槽1の下部に取付けた吸上管
18にアルゴン(Ar)等の不活性ガスを吹き込み、溶
融金属(溶鋼など)20を鍋7から逐次吸い上げ排出管
19により環流させながら連続的に脱ガスを行うように
なっている。
【0004】脱ガス作業が終了したら、真空から大気圧
に戻す復圧がなされる。復圧には、真空排気装置側は空
気を用い、一方、脱ガス槽1側は窒素等を用いる。脱ガ
ス槽1と真空排気装置との間には、両者を遮断する遮断
弁21が、ダストセパレータ9およびガスクーラ10と
共に図6に示すような遮断弁ボックス11内に設けられ
ている。遮断弁21は、脱ガス槽1内に残るCOガスと
空気との混合が原因で起こる爆発の防止作用、および、
窒素ガス等のコスト低減等を図る。ダストセパレータ
9、ガスクーラ10および遮断弁ボックス11により、
ダストを流速の変化によって取り除き、ダスト排出部1
2より排出する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来、脱ガスする溶融
金属20の入った鍋7を昇降装置8に配置し脱ガス作業
を実施するに当たり、脱ガス槽1を大気圧(760To
rr)から真空(0Torr)にするまでに、約60秒
と長い時間を必要としており操業効率が悪かった。従っ
て、この時間の短縮が課題となっている。
【0006】また、溶融金属の種類によっては、脱ガス
槽内の圧力を所望の真空度、例えば、100〜150T
orrに設定して脱ガスする操業もある。この場合に
は、従来は、脱ガス槽に外部から窒素ガス等を導入して
圧力を調整する方法が行なわれている。しかしながら、
使用される窒素ガス等のコストが高く経済上不利である
いった問題がある。
【0007】更に、脱ガスは断続的に実施されるため、
脱ガス操業を実施しないときには、真空排気装置も復圧
して稼動を停止する。しかしながら、真空排気装置は高
コストな蒸気等を使用するため、再稼動させるためには
エネルギーコストがかかるといった問題がある。
【0008】従って、この発明の目的は、上述の問題を
解決し、高効率且つ低コストの操業を実施することがで
きる溶融金属の真空脱ガス装置およびその使用方法を提
供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の方法の
発明は、真空脱ガス槽と真空排気装置との間に、主シリ
ンダ機構と前記主シリンダ機構の駆動力を補足するため
の介添シリンダ機構とによって開閉自在の遮断弁を設
け、前記真空脱ガス槽の圧力を真空化するに当たり、前
記真空排気装置の圧力をあらかじめ真空としておき、次
いで、前記主シリンダ機構の駆動力を前記介添シリンダ
によって補足しつつ前記遮断弁を開けて前記真空脱ガス
槽および前記真空排気装置の圧力を同圧とすることに特
徴を有するものである。
【0010】請求項2に記載の装置の発明は、真空脱ガ
ス槽と真空排気装置との間に遮断弁が設けられている溶
融金属の真空脱ガス装置において、前記遮断弁は、主シ
リンダ機構と前記主シリンダ機構の駆動力を補足するた
めの介添シリンダ機構とによって開閉自在に設けられて
おり、前記真空排気装置の圧力を真空にしてから前記遮
断弁を開けるときに、前記介添シリンダ機構によって前
記主シリンダ機構の駆動力を補足することに特徴を有す
るものである。
【0011】請求項3に記載の装置の発明は、前記遮断
弁に円環状の突出部が設けられ、一方、前記遮断弁によ
って閉塞される真空排気装置側の配管の出入口部に前記
突出部が嵌挿される円環状の溝が設けられ、前記溝内に
は円環状のパッキンが嵌め込まれており、前記突出部を
前記溝内に嵌め込むことにより前記遮断弁を閉じたとき
のシール性を高めることに特徴を有するものである。
【0012】請求項4に記載の装置の発明は、真空脱ガ
ス槽と真空排気装置との間に遮断弁が設けられている溶
融金属の真空脱ガス装置において、前記遮断弁は、主シ
リンダ機構と前記主シリンダ機構の駆動力を補足するた
めの介添シリンダ機構とによって開閉自在に設けられて
おり、前記真空排気装置の圧力を真空にしてから前記遮
断弁を開けるときに、前記介添シリンダ機構によって前
記主シリンダ機構の駆動力を補足可能であり、且つ、
記遮断弁が設けられている遮断弁ボックスと前記真空排
気装置側の配管とを導通する導通管が、前記配管の出入
口部とは別途に設けられており、および、前記導通管の
途中に圧力調整弁が設けられており、前記遮断弁を閉
じ、前記圧力調整弁を調整することにより、前記真空脱
ガス槽の圧力を所望の圧力に調整可能であることに特徴
を有するものである。
【0013】
【0014】脱ガス槽と真空排気装置との間に遮断弁を
設けて両者間を遮断し、真空排気装置側をあらかじめ真
空としておき(プレ真空の実施)、溶融金属入り鍋を脱
ガス槽に配置する。そして、遮断弁を開ければ、圧力は
瞬時にほぼ半分の380Torrとなり、真空排気装置
側と脱ガス槽側とは同圧になる。遮断弁をはさんで真空
排気装置側と脱ガス槽側との容積比はほぼ1:1の構成
であるから、脱ガス槽側が大気圧で760Torrであ
っても、真空排気装置側はプレ真空の実施により真空
(0Torr)となっているからである。従って、38
0Torrから真空化を開始することができる。760
Torrから真空化を開始していたのでは脱ガス槽内を
真空とするまでに約60秒かかるが、380Torrか
ら開始すればこの時間は約10〜20秒程度と少なくな
る。
【0015】遮断弁ボックスに遮断弁介添用のシリンダ
機構を設けて主シリンダ機構の駆動力不足を補足するこ
とにより、遮断弁をはさんだ両側の圧力差により動きが
重くなった遮断弁の開閉を円滑に実施することができ
る。
【0016】遮断弁ボックスと真空排気装置側の配管と
をバイパスで導通する複数の導通管を配管の出入口部と
別途に設け、導通管のそれぞれに圧力調整弁を設け、遮
断弁を閉じ圧力調整弁を調整することにより真空脱ガス
槽内の圧力を調整することができる。
【0017】脱ガス操業が終了した後も、真空排気装置
の真空状態をそのまま保持することにより、断続的に行
われる脱ガス操業において、真空排気装置を大気圧から
真空に稼動するためのエネルギーが節約される。また、
上記のプレ真空による操業効率が向上する。
【0018】
【発明の実施の形態】次に、この発明の実施の形態を、
図面を参照しながら説明する。
【0019】[実施の形態1]図6に示すように、遮断
弁ボックス11内の遮断弁21は、主シリンダ機構22
によって開閉するようになっているが、遮断弁21をは
さんだ両側の圧力差(大気圧と真空)により遮断弁21
の動きが重くなりこれを開けるにはかなりの駆動力を必
要とする。従って、図3、4に示すように、遮断弁ボッ
クス11に介添シリンダ機構23を設け、該介添シリン
ダ機構23によって遮断弁21を配管24の出入口部2
4aから引き離すことにより、主シリンダ機構22の駆
動力不足を補足し、遮断弁21の開閉を円滑に実施する
ことができる。
【0020】また、図5に示すように、遮断弁21に円
環状の突出部21aを設け、一方、真空排気装置側の配
管24の出入口部24aに突出部21aが嵌挿される円
環状の溝27を設け、溝27内に円環状のパッキン25
を嵌め込み、複数の押付けボルト26によってパッキン
25を固定することにより、遮断弁21を閉じたときの
シール性(気密性)を高めることができる。
【0021】遮断弁21によって脱ガス槽1と真空排気
装置Bとを遮断し、真空排気装置側をあらかじめ真空と
しておき(プレ真空の実施)、主シリンダ機構22とと
もに介添シリンダ機構23を駆動して閉じている遮断弁
21を開くと、圧力は瞬時に大気圧のほぼ半分の380
Torrとなる。380Torrから真空化を開始すれ
ば、10〜20秒程度で脱ガス槽1を真空とすることが
できる。従って、作業能率が向上する。
【0022】[実施の形態2]溶融金属の種類によって
は、脱ガス槽内の圧力を所望の真空度、例えば、100
〜150Torrに設定して脱ガスする場合がある。こ
の場合、従来は、圧力調整のために外部から窒素ガス等
を導入する方法が行なわれているが、本発明は、ガス導
入をしないで圧力調整する。即ち、図7に示すように、
遮断弁ボックス11と配管24とをバイパスで導通する
複数の導通管28を設け、導通管28のそれぞれに圧力
調整弁29を設けている。導通管28の内径は配管入口
部24aの口径よりも小さく形成する。この導通管28
の内径と個数とは、変化させることができる。
【0023】遮断弁21を閉じ、圧力調整弁29の開閉
を調整することにより、脱ガス槽1の圧力を所望の数値
に設定することができる。
【0024】なお、図3に示す主シリンダ機構22およ
び介添シリンダ機構23によって遮断弁21の開度を調
整して圧力調整する方法も考えられるが微調整には適さ
ない。本発明によれば、導通管28は遮断弁21よりも
所定の小さい内径に形成されており、圧力の微調整に適
している。
【0025】また、本発明は、プレ真空の実施に用いる
介添シリンダ機構23を用いる実施の形態1と組み合わ
せることができる(図8参照)。
【0026】[参考例参考例 においては、図1に示す脱ガス装置において、脱
ガス処理の実施のために真空排気装置Bを稼動して真空
脱ガス槽1を真空とし、脱ガス処理が終了したら、閉じ
た遮断弁21を挟んで真空脱ガス槽1は復圧して大気圧
に戻すが、真空排気装置Bは復圧せずに真空状態を保持
する。
【0027】従来の真空排気装置は、脱ガスの実施に合
わせて真空化と復圧との繰り返しであったが、参考例
ように、真空排気装置側を脱ガス終了後も真空状態を保
持したままとすれば、断続的に行われる脱ガス操業にお
いて、真空排気装置を真空にするために稼動させるため
のエネルギーが節約され経済的に有利である。
【0028】更に、真空排気装置の真空状態を保持する
ことは実施の形態1において、プレ真空の実施の効率が
向上する。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、下記に示す有用な効果がもたらされる。 (1)脱ガス槽と真空排気装置との間に遮断弁を設けて
両者間を遮断し、真空排気装置側をあらかじめ真空とし
ておき、遮断弁を開けることにより脱ガス槽において瞬
時に大気圧の半分の大気圧が得られ、大気圧から真空化
を開始するよりも早い時間によって脱ガス槽を真空とす
ることができ、操業効率が向上する。 (2)介添用のシリンダ機構を設けることにより、脱ガ
ス槽側と真空排気装置側との大気圧と真空との圧力差に
より動きが重くなった遮断弁の主シリンダ機構の駆動力
不足を補足し開閉を円滑に実施することができる。 (3)導通管および圧力調整弁を設けることにより、脱
ガス槽内の圧力を所望の圧力に調整することができ、溶
融金属の成分調整を容易に実施することができる。 (4)真空排気装置の真空状態をそのまま保持すること
により、真空排気装置を大気圧から真空化するためのエ
ネルギーが節約され、また、プレ真空による操業効率が
向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態に係るRH真空脱ガス装
置の全体構成を示す説明図である。
【図2】この発明の実施の形態に係るRH真空脱ガス装
置の遮断弁ボックス、ガスクーラ、ダストセパレータを
示す説明図である。
【図3】この発明の実施の形態に係るRH真空脱ガス装
置の遮断弁ボックスおよび介添シリンダを示す断面図で
ある。
【図4】この発明の実施の形態に係る図3に示す遮断弁
ボックスの開き始めを示す断面図である。
【図5】遮断弁のパッキン部の実施例を示す断面図であ
る。
【図6】遮断弁および遮断弁ボックスを示す断面図であ
る。
【図7】この発明の実施の形態に係るRH真空脱ガス装
置の圧力調整弁を示す断面図である。
【図8】この発明の実施の形態に係るRH真空脱ガス装
置の介添シリンダ機構と組み合わせた圧力調整弁を示す
断面図である。
【符号の説明】
1 真空脱ガス槽 2 真空弁 3 余剰合金排出弁 4 フィーダータンク 5 添加ホッパ 6 合金槽 7 鍋 8 鍋昇降装置 9 ダストセパレータ 10 ガスクーラ 11 遮断弁ボックス 12 ダスト排出部 13 ブースタ 14 エゼクタ 15 コンデンサ 16 ホットウェル 17 ポンプ 18 吸上管 19 排出管 20 溶融金属 21 遮断弁 21a 突出部 22 主シリンダ機構 23 介添シリンダ機構 24 配管 24a 出入口部 25 パッキン 26 押付けボルト 27 溝 28 導通管 29 圧力調整弁 30 真空ポンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 日出 寛之 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 平5−230518(JP,A) 実開 昭61−191456(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C21C 7/10 F04B 37/16

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】真空脱ガス槽と真空排気装置との間に、主
    シリンダ機構と前記主シリンダ機構の駆動力を補足する
    ための介添シリンダ機構とによって開閉自在の遮断弁を
    設け、前記真空脱ガス槽の圧力を真空化するに当たり、
    前記真空排気装置の圧力をあらかじめ真空としておき、
    次いで、前記主シリンダ機構の駆動力を前記介添シリン
    ダによって補足しつつ前記遮断弁を開けて前記真空脱ガ
    ス槽および前記真空排気装置の圧力を同圧とすることを
    特徴とする溶融金属の真空脱ガス装置の使用方法。
  2. 【請求項2】真空脱ガス槽と真空排気装置との間に遮断
    弁が設けられている溶融金属の真空脱ガス装置におい
    て、前記遮断弁は、主シリンダ機構と前記主シリンダ機
    構の駆動力を補足するための介添シリンダ機構とによっ
    て開閉自在に設けられており、前記真空排気装置の圧力
    を真空にしてから前記遮断弁を開けるときに、前記介添
    シリンダ機構によって前記主シリンダ機構の駆動力を補
    足することを特徴とする溶融金属の真空脱ガス装置。
  3. 【請求項3】前記遮断弁に円環状の突出部が設けられ、
    一方、前記遮断弁によって閉塞される真空排気装置側の
    配管の出入口部に前記突出部が嵌挿される円環状の溝が
    設けられ、前記溝内には円環状のパッキンが嵌め込まれ
    ており、前記突出部を前記溝内に嵌め込むことにより前
    記遮断弁を閉じたときのシール性を高める請求項2記載
    の装置。
  4. 【請求項4】真空脱ガス槽と真空排気装置との間に遮断
    弁が設けられている溶融金属の真空脱ガス装置におい
    て、前記遮断弁は、主シリンダ機構と前記主シリンダ機
    構の駆動力を補足するための介添シリンダ機構とによっ
    て開閉自在に設けられており、前記真空排気装置の圧力
    を真空にしてから前記遮断弁を開けるときに、前記介添
    シリンダ機構によって前記主シリンダ機構の駆動力を補
    足可能であり、且つ、前記遮断弁が設けられている遮断
    弁ボックスと前記真空排気装置側の配管とを導通する導
    通管が、前記配管の出入口部とは別途に設けられてお
    り、および、前記導通管の途中に圧力調整弁が設けられ
    ており、前記遮断弁を閉じ、前記圧力調整弁を調整する
    ことにより、前記真空脱ガス槽の圧力を所望の圧力に調
    整可能であることを特徴とする溶融金属の真空脱ガス装
    置。
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