JP3575066B2 - 溶融金属の真空脱ガス装置およびその使用方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は溶融金属の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】
溶融金属の脱ガスによる清浄化や成分調整等のために真空脱ガス装置が使用されており、たとえば溶鋼の真空脱ガス装置としてＲＨ式真空脱ガス装置あるいはＤＨ式真空脱ガス装置が広く知られている。
ＲＨ式真空脱ガス装置は、図４に示すように下部に２本の浸漬管１２を有し、これを取鍋３内の溶鋼２に浸漬する真空脱ガス槽１と、真空脱ガス槽１に合金鉄供給管１３を介して接続した２基の合金鉄ホッパ６と、真空脱ガス槽１にガスクーラ４を介装し排気ダクト５により接続した真空排気装置１１とを主要な構成としている。
【０００３】
合金鉄ホッパ６の上部には遮断弁７ｄを設けてあり、遮断弁７ｄを開にした状態として貯蔵ホッパ（図示せず）より合金鉄ホッパ６に合金鉄を受け入れるようになっている。真空脱ガス槽１内を減圧して真空脱ガスする際には、遮断弁７ｄは閉止してある。
真空排気装置１１は排気ダクト５に蒸気エゼクタ８ａ、８ｂ、８ｃ、復水器９ａ、蒸気エゼクタ８ｄ、復水器９ｂ、蒸気エゼクタ８ｅ、復水器９ｃ、蒸気エゼクタ８ｆ、復水器９ｄを順次配設してある。また復水器９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄで復水したドレンはホットウェル１０に集めるようになっている。
【０００４】
このＲＨ式真空脱ガス装置は、通常次の手順で運転される。溶鋼２を収容した取鍋３が脱ガス処理場に到着したら真空脱ガス槽１の下部に設けた浸漬管１２を溶鋼２に浸漬する。真空脱ガス装置１１のエゼクタ８ｆをまず作動に切り替え、次に適宜時間間隔をもってエゼクタ８ｅを作動に切り替えて真空脱ガス槽１および合金鉄ホッパ６を減圧させると、浸漬管１２を介して取鍋３内の溶鋼２が真空脱ガス槽１内に上昇する。
【０００５】
浸漬管１２の一方から環流用のアルゴンガスを吹き込むと、取鍋３内の溶鋼２が当該アルゴンガスを吹き込んだ浸漬管１２内を上昇して真空脱ガス槽１に入った後、他方の浸漬管１２を経由して取鍋３に戻ってくる。このような溶鋼２の浸漬管１２を介する取鍋３と真空脱ガス槽１間の循環により溶鋼２の真空脱ガス処理が開始される。
【０００６】
その後、蒸気エゼクタ８ｄ、８ｃ、８ｂ、８ａの順序で適宜時間間隔を置いて順次作動に切り換え、全ての蒸気エゼクタ８ａ〜８ｆを作動し、溶鋼２を真空脱ガス処理するに必要な真空度に到達させる。これで取鍋３内の溶鋼２は真空脱ガス槽１内の所定レベルに達し、取鍋３との間を環流することにより真空脱ガス処理される。
【０００７】
前記従来技術によれば、溶鋼２を収容した取鍋３が真空脱ガス処理場に到着した段階では、真空脱ガス槽１はもちろんのこと合金鉄ホッパ６および排気ダクト５は全て常圧（大気圧）下にあるため、蒸気エゼクタ８ａ〜８ｆを用いて所定の真空度に到達させるために時間が掛り、真空脱ガス装置の稼働率を低下させるばかりでなく、蒸気の使用量も増大するという問題点があった。
【０００８】
前記の従来技術（以下、従来法１という）の問題点を改良するため、日本鉄鋼協会発行、材料とプロセス（ＣＡＭＰ−ＩＳＩＪ）ｖｏｌ．７（１９９４）、２０１ 、２１６ に記載の報文には真空脱ガス槽を除く、合金鉄ホッパおよび排気ダクトを予め真空にしておくことにより脱ガス処理開始時点から所定の真空度に到達するまでの時間短縮を図るものが報告されている。
【０００９】
前記報文に報告された従来技術（以下、従来法２という）は、図５に示すようにガスクーラ４の排気側における排気ダクト５に遮断弁７ａ、合金鉄供給管１３と真空排気装置１１とを接続する排気ダクト５に遮断弁７ｂ、さらに合金鉄ホッパ６と真空脱ガス槽１とを接続する合金鉄供給管１３に遮断弁７ｃを配設するものであり、その他の機器は図４にしたがって説明したものと同様であるので同一符号を付して説明が重複するのを省略する。
【００１０】
従来法２は、通常次の手順で運転操作される。溶鋼２を収容した取鍋３が真空脱ガス処理場に到着予定時から所定時間前に遮断弁７ａ、７ｃ、７ｄを閉とすると共に、遮断弁７ｂを開放状態にして真空排気装置１１の蒸気エゼクタ８ｆ、８ｅを適宜時間間隔を置いて順次作動に切り替えて排気ダクト５および合金鉄ホッパ６内を所定の真空度に到達させておき、この状態に保持する。
【００１１】
溶鋼２を収容した取鍋３が到着し真空脱ガス槽１の下部に設けた浸漬管１２を浸漬し、その一方から環流用のアルゴンガスを吹き込む。次にガスクーラ４の排気側における排気ダクト５に配設された遮断弁７ａを開動作すると共に、合金鉄ホッパ６と真空脱ガス槽１とを接続する合金鉄供給管１３に配設した遮断弁７ｃを開状態にして合金鉄の投入を可能にする。
【００１２】
その後、蒸気エゼクタ８ｄ、８ｃ、８ｂ、８ａを適宜時間間隔を置いて順次作動し、溶鋼２を真空脱ガス処理するに必要な真空度に到達させ、溶鋼２の環流による脱ガス処理を行う。真空脱ガス処理完了後は全ての蒸気エゼクタ８ａ〜８ｆの作動を停止すると共に遮断弁７ａ、７ｂ、７ｃを閉じ、ガスクーラ４に設けた復圧弁（図示せず）を開き窒素ガスを供給して真空脱ガス槽１を窒素ガスで復圧する。
【００１３】
図２に前述の従来法１および従来法２の処理による真空排気装置の蒸気使用量および真空度（Ｔｏｒｒ）の時間推移を比較して示している。
図２に示すように従来法１ではＡ時点で真空脱ガス槽１はもちろん合金鉄ホッパ６および排気ダクト５は７６０Ｔｏｒｒ （トール）の常圧にあるが、まず蒸気エゼクタ８ｆから作動を開始し順次蒸気エゼクタ８ｅ、８ｄ、８ｃ、８ｂと作動させＣ時点で蒸気エゼクタ８ａを作動させ全ての蒸気エゼクタ８ａ〜８ｆの作動により目標とする真空度に到達させる。そしてＤ時点で溶鋼２の真空脱ガス処理を終了するのでここで蒸気エゼクタ８ａ〜８ｆを停止し全系統を復圧して常圧に戻し、取鍋３の交換補修に入り、次回の脱ガス処理に備える。この場合の脱ガス処理時間はＡ〜Ｄとなる。
【００１４】
これに対して従来法２では真空脱ガス処理前に蒸気エゼクタ８ｆ、８ｅを作動し、Ａ時点の常圧からＢ時点までの斜線で示す蒸気使用量による事前立ち上げ運転により排気ダクト５および合金鉄ホッパ６はあらかじめ減圧してある。真空脱ガス槽１の減圧による脱ガス処理開始は、蒸気エゼクタ８ｄの作動を開始するＢ時点からである。引き続き蒸気エゼクタ８ｃ、８ｂを順次作動し、蒸気エゼクタ８ａの作動開始後に目標とする真空度に到達しＤ時点で真空脱ガス処理を終了するので脱ガス処理時間はＢ〜Ｄとなる。脱ガス処理終了後は、蒸気エゼクタ８ａ〜８ｆを停止し全系統を復圧して常圧に戻し、取鍋３の交換補修に入り、次の脱ガス処理に備える。
【００１５】
このように従来法１では真空脱ガス処理時間はＡ〜Ｄであったのに対し、従来法２では事前立ち上げ運転により真空脱ガス処理時間はＢ〜Ｄとなり、従来法１よりも事前立ち上げ時間Ａ〜Ｂだけ脱ガス処理時間を短縮できるというメリットが得られる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、真空排気装置１１の蒸気エゼクタ８ａ〜８ｆを作動するための蒸気使用量は斜線部の事前立ち上げ蒸気量が必要であるため従来法１と従来法２とは同じであり、大量の蒸気を必要とすることになる。
事前立ち上げのタイミングを誤るか、真空脱ガス装置の運転開始が予定より遅れると減圧状態を保持するＡ時点からＢ時点までの時間が延長し、却って従来法２の方が蒸気使用量が多くなる可能性もある。
【００１７】
本発明は前述の事情をかんがみてなされたものであり、真空脱ガス処理時間を短縮し、稼動率向上および脱ガス処理能力向上を達成し、これによって処理コストを低減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を目的とするものである。
【００１８】
【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、真空脱ガス槽と真空排気装置間の排気ダクトにガスクーラを介装した溶融金属の真空脱ガス装置において、複数基の真空脱ガス槽がそれぞれ備えた合金鉄ホッパから個別に取り出した排気ダクトの各々に遮断弁を配設し、その下流側で１つの排気ダクトにまとめて１基の真空排気装置に接続し、かつ前記複数基の真空脱ガス槽から個別に取り出した排気ダクトの各々にガスクーラを介装すると共に、該ガスクーラの排気側における排気ダクトにそれぞれ遮断弁を配設し、その下流側で１つの排気ダクトにまとめて一基の真空排気装置に接続したことを特徴とする溶融金属の真空脱ガス装置である。
【００１９】
請求項２記載の本発明は、真空脱ガス槽と真空排気装置間の排気ダクトにガスクーラを介装した溶融金属の真空脱ガス装置の使用方法において、複数基の真空脱ガス槽がそれぞれ備えた合金鉄ホッパから個別に取り出した排気ダクトの各々に遮断弁を配設し、その下流側で１つの排気ダクトにまとめて１基の真空排気装置に接続し、かつ前記複数基の真空脱ガス槽から個別に取り出した排気ダクトの各々にガスクーラを介装すると共に、各ガスクーラの排気側における排気ダクトにそれぞれ配設した遮断弁を順次切り換えることにより複数基の真空脱ガス槽を順番に使用し、該真空脱ガス槽からの排気を、前記遮断弁の下流側で１つにまとめた排気ダクトを介して一部排気装置が作動を継続する１基の真空排気装置に導く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である。
【００２０】
請求項３記載の本発明は、各ガスクーラの排気側における排気ダクトにそれぞれ配設した遮断弁または該遮断弁および複数基の真空脱ガス槽にそれぞれ配設した合金鉄ホッパから個別に取り出した排気ダクトの各々に配設した遮断弁を用いて、真空脱ガス槽を使用する前から前記排気ダクトまたは該排気ダクトおよび合金鉄ホッパを排気して減圧しておくことを特徴とする請求項２記載の溶融金属の真空脱ガス装置の使用方法である。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明を溶鋼のＲＨ式真空脱ガス装置に適用した場合の構成および作用を実施例に基づいて説明する。
本発明は、図１に示すように２基の真空脱ガス槽１Ａおよび１Ｂが１基の真空排気装置１１を共有すると共に、各々の真空脱ガス槽１Ａ、１Ｂから個別に取り出した排気ダクト５にそれぞれガスクーラ４Ａ、４Ｂを介装し、各ガスクーラ４Ａ、４Ｂの排気側における排気ダクト５にそれぞれ遮断弁７ａを配設してある。
【００２２】
また２基の真空脱ガス槽１Ａ、１Ｂがそれぞれ備えた２つの合金鉄ホッパ６から個別に取り出した排気ダクト５、具体的には合金鉄ホッパ６に接続した合金鉄供給管１３に配設した遮断弁７ｃの上流側から取り出した排気ダクト５に遮断弁７ｂを配設するものである。両真空脱ガス槽１Ａ、１Ｂの各々に配設してある遮断弁７ａ〜７ｄの配置そのものは図５に示した場合と同様になっているので重複した説明は省略する。
【００２３】
本発明法は、次の手順で運転操作される。
ここでは真空脱ガス槽１Ｂの運転を停止し、真空脱ガス槽１Ａの運転を開始して真空脱ガス槽を１Ｂから１Ａに切り替える場合について説明する。
真空脱ガス槽１Ｂの運転中には真空脱ガス槽１Ａの遮断弁７ａ、７ｃ、７ｄは閉止されていると共に遮断弁７ｂは開放状態であるので真空脱ガス槽１Ａの排気ダクト５および合金鉄ホッパ６内は真空を保持している。真空脱ガス槽１Ｂによる溶鋼の真空脱ガス処理が終了したら遮断弁７ａ、７ｃを閉止すると共に真空脱ガス槽１Ｂおよびガスクーラ４Ｂを復圧する一方、蒸気エゼクタ８ａ〜８ｄの作動を停止するが蒸気エゼクタ８ｅ、８ｆは作動を継続したままとして真空脱ガス槽１Ａの排気ダクト５および合金鉄ホッパ６内を所定の真空度に保持する。
【００２４】
真空脱ガス槽１Ａの浸漬管１２を取鍋３内に収容した溶鋼２に浸漬したら、次にガスクーラ４Ａの排気側における排気ダクト７ａを開動作して真空脱ガス槽１Ａ内を減圧し、浸漬管１２を介して取鍋３内の溶鋼２を槽内に上昇させる。それと共に排気ダクト７ａを開動作すると共に、合金鉄ホッパ６と真空脱ガス槽１Ａとを接続する合金鉄供給管１３に配設した遮断弁７ｃを開状態にして合金鉄の投入を可能にする。
【００２５】
浸漬管１２の一方にアルゴンガスを吹き込んで溶鋼２の環流を開始すると共に引き続き蒸気エゼクタ８ｄ、８ｃ、８ｂ、８ａを適宜時間間隔を置いて順次作動し、溶鋼２を真空脱ガス処理するに必要な真空度に到達させ、溶鋼２の真空脱ガス処理を行う。真空脱ガス槽１Ａによる真空脱ガス処理終了後は、蒸気エゼクタ８ａ〜８ｄの作動を停止するのみで蒸気エゼクタ８ｅ、８ｆは作動を継続し、次に運転する真空脱ガス槽１Ｂの遮断弁７ｂをそのまま開状態として排気ダクト５および合金鉄ホッパ６を所定の真空度に保持する。
【００２６】
図３に本発明法の処理による真空排気装置の蒸気使用量および真空度（Ｔｏｒｒ）の時間推移を示している。
図３に示すように本発明法では、Ｂ時点で真空脱ガス槽１Ｂによる真空脱ガス処理が終了したら直ちに蒸気エゼクタ８ａ〜８ｄを停止するが蒸気エゼクタ８ｅ、８ｆは作動したままとしてある。このため真空脱ガス槽１Ａの排気ダクト５および合金鉄ホッパ６は常に所定の真空度に保持されているので、真空脱ガス槽１Ａの運転開始に際し、蒸気エゼクタ８ｄ〜８ａまでを適宜時間間隔を置いて順次作動に切り替えＣ時点で全ての蒸気エゼクタ８ａ〜８ｆを作動し溶鋼２を真空脱ガス処理するに必要な真空度に到達される。したがって図２に示すように切り替えに伴う斜線で示す立ち上がりのための蒸気量が不要とすることができることになる。
【００２７】
このようにして溶鋼２の環流による真空脱ガス処理を行いＤ時点で真空脱ガス処理を終了するため遮断弁７ａ、７ｃを閉止するが、遮断弁７ｂは開のままとして排気ダクト５および合金鉄ホッパ６内は必要な真空度を保持したとする。その後、真空脱ガス槽１Ａおよびガスクーラ４Ａを復圧して常圧に戻し、取鍋３の交換補修に入る。このように本発明では、２基の真空脱ガス槽１Ａ、１Ｂを交互に運転し、一方を運転している間を利用して取鍋交換、補修を行うので１基ずつを交替させる連続した運転が可能になり、真空脱ガス装置の稼動率 １００％が達成されることになる。これは、従来法１の装置を２式備えた場合に匹敵する生産性を発揮でき、設備投資額の抑制すなわち設備減価償却コストが低減できる。
【００２８】
ヒートサイズ ２５０ｔ／ｃｈの溶鋼を取鍋に収容してＲＨ式真空脱ガス装置により処理前後の溶鋼成分は差がない同一鋼種を同条件で従来法１（予備排気なし）、従来法２（予備排気あり）および本発明法により真空脱ガス処理した。従来法１および従来法２に使用した１基の真空脱ガス槽プロフィルは本発明の２基の真空脱ガス槽のプロフィルは全く同一とし、１基の真空排気装置の排気能力も同一のものを使用した。従来法１、従来法２および本発明法により溶鋼の真空脱ガス処理を行った際の蒸気使用原単位、処理コストおよび生産性を従来法１を指標として表１に比較して示した。
【００２９】
【表１】
【００３０】
表１に示すように本発明法によれば従来法１、従来法２に比較して蒸気原単位および処理コストを低減することができるばかりでなく生産性を倍増することができる。
前記実施例では真空脱ガス槽を２基とする場合について説明したが３基またはそれ以上の複数基とすることも場合によって可能である。また排気ダクト５および合金鉄ホッパ６を常時必要な真空度に保持する場合について説明したが、排気ダクト５だけを必要な真空度に常時保持しておくようにすることもできる。さらに本発明は脱ガス槽の形式を問わず適用でき、たとえばＲＨ式の他にＤＨ式真空脱ガス装置においても好適であり、前述したような効果が得られるのはいうまでもない。
【００３１】
なお真空排気装置は溶鋼用として広く用いられている蒸気エゼクタ式を前提として説明したが、電動機を利用した真空ポンプ式でも省エネルギが図れるのはもちろんである。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、複数基の真空脱ガス槽から個別に取り出した排気ダクトの各々にガスクーラを介装すると共に、該ガスクーラの排気側における排気ダクトにそれぞれ遮断弁を配設し、その下流側で１つの排気ダクトにまとめて１基の真空排気装置に接続してあるので、真空脱ガス槽およびガスクーラ以外の真空排気の必要な部所を真空脱ガス処理前より減圧、真空下におくことにより、真空処理開始後の真空排気速度を大きくすることができる。そのため真空脱ガス槽内を所定の真空度に到達させるまでの時間が短縮され、これによって蒸気使用原単位の低下、稼動率の向上、生産性アップおよび処理コストの低減が達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の装置全体を示す説明図である。
【図２】従来法１および従来法２の蒸気使用量、真空度の時間推移を示す線図である。
【図３】本発明法の蒸気使用量、真空度の時間推移を示す線図である。
【図４】従来法１の装置全体を示す説明図である。
【図５】従来法２の装置全体を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 真空脱ガス槽（ＲＨ式）
２ 溶鋼
３ 取鍋
４ ガスクーラ
５ 排気ダクト
６ 合金鉄ホッパ
７ 遮断弁
８ 蒸気エゼクタ
９ 復水器
１０ ホットウェル
１１ 真空排気装置
１２ 浸漬管
１３ 合金鉄供給管
【産業上の利用分野】
本発明は溶融金属の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】
溶融金属の脱ガスによる清浄化や成分調整等のために真空脱ガス装置が使用されており、たとえば溶鋼の真空脱ガス装置としてＲＨ式真空脱ガス装置あるいはＤＨ式真空脱ガス装置が広く知られている。
ＲＨ式真空脱ガス装置は、図４に示すように下部に２本の浸漬管１２を有し、これを取鍋３内の溶鋼２に浸漬する真空脱ガス槽１と、真空脱ガス槽１に合金鉄供給管１３を介して接続した２基の合金鉄ホッパ６と、真空脱ガス槽１にガスクーラ４を介装し排気ダクト５により接続した真空排気装置１１とを主要な構成としている。
【０００３】
合金鉄ホッパ６の上部には遮断弁７ｄを設けてあり、遮断弁７ｄを開にした状態として貯蔵ホッパ（図示せず）より合金鉄ホッパ６に合金鉄を受け入れるようになっている。真空脱ガス槽１内を減圧して真空脱ガスする際には、遮断弁７ｄは閉止してある。
真空排気装置１１は排気ダクト５に蒸気エゼクタ８ａ、８ｂ、８ｃ、復水器９ａ、蒸気エゼクタ８ｄ、復水器９ｂ、蒸気エゼクタ８ｅ、復水器９ｃ、蒸気エゼクタ８ｆ、復水器９ｄを順次配設してある。また復水器９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄで復水したドレンはホットウェル１０に集めるようになっている。
【０００４】
このＲＨ式真空脱ガス装置は、通常次の手順で運転される。溶鋼２を収容した取鍋３が脱ガス処理場に到着したら真空脱ガス槽１の下部に設けた浸漬管１２を溶鋼２に浸漬する。真空脱ガス装置１１のエゼクタ８ｆをまず作動に切り替え、次に適宜時間間隔をもってエゼクタ８ｅを作動に切り替えて真空脱ガス槽１および合金鉄ホッパ６を減圧させると、浸漬管１２を介して取鍋３内の溶鋼２が真空脱ガス槽１内に上昇する。
【０００５】
浸漬管１２の一方から環流用のアルゴンガスを吹き込むと、取鍋３内の溶鋼２が当該アルゴンガスを吹き込んだ浸漬管１２内を上昇して真空脱ガス槽１に入った後、他方の浸漬管１２を経由して取鍋３に戻ってくる。このような溶鋼２の浸漬管１２を介する取鍋３と真空脱ガス槽１間の循環により溶鋼２の真空脱ガス処理が開始される。
【０００６】
その後、蒸気エゼクタ８ｄ、８ｃ、８ｂ、８ａの順序で適宜時間間隔を置いて順次作動に切り換え、全ての蒸気エゼクタ８ａ〜８ｆを作動し、溶鋼２を真空脱ガス処理するに必要な真空度に到達させる。これで取鍋３内の溶鋼２は真空脱ガス槽１内の所定レベルに達し、取鍋３との間を環流することにより真空脱ガス処理される。
【０００７】
前記従来技術によれば、溶鋼２を収容した取鍋３が真空脱ガス処理場に到着した段階では、真空脱ガス槽１はもちろんのこと合金鉄ホッパ６および排気ダクト５は全て常圧（大気圧）下にあるため、蒸気エゼクタ８ａ〜８ｆを用いて所定の真空度に到達させるために時間が掛り、真空脱ガス装置の稼働率を低下させるばかりでなく、蒸気の使用量も増大するという問題点があった。
【０００８】
前記の従来技術（以下、従来法１という）の問題点を改良するため、日本鉄鋼協会発行、材料とプロセス（ＣＡＭＰ−ＩＳＩＪ）ｖｏｌ．７（１９９４）、２０１ 、２１６ に記載の報文には真空脱ガス槽を除く、合金鉄ホッパおよび排気ダクトを予め真空にしておくことにより脱ガス処理開始時点から所定の真空度に到達するまでの時間短縮を図るものが報告されている。
【０００９】
前記報文に報告された従来技術（以下、従来法２という）は、図５に示すようにガスクーラ４の排気側における排気ダクト５に遮断弁７ａ、合金鉄供給管１３と真空排気装置１１とを接続する排気ダクト５に遮断弁７ｂ、さらに合金鉄ホッパ６と真空脱ガス槽１とを接続する合金鉄供給管１３に遮断弁７ｃを配設するものであり、その他の機器は図４にしたがって説明したものと同様であるので同一符号を付して説明が重複するのを省略する。
【００１０】
従来法２は、通常次の手順で運転操作される。溶鋼２を収容した取鍋３が真空脱ガス処理場に到着予定時から所定時間前に遮断弁７ａ、７ｃ、７ｄを閉とすると共に、遮断弁７ｂを開放状態にして真空排気装置１１の蒸気エゼクタ８ｆ、８ｅを適宜時間間隔を置いて順次作動に切り替えて排気ダクト５および合金鉄ホッパ６内を所定の真空度に到達させておき、この状態に保持する。
【００１１】
溶鋼２を収容した取鍋３が到着し真空脱ガス槽１の下部に設けた浸漬管１２を浸漬し、その一方から環流用のアルゴンガスを吹き込む。次にガスクーラ４の排気側における排気ダクト５に配設された遮断弁７ａを開動作すると共に、合金鉄ホッパ６と真空脱ガス槽１とを接続する合金鉄供給管１３に配設した遮断弁７ｃを開状態にして合金鉄の投入を可能にする。
【００１２】
その後、蒸気エゼクタ８ｄ、８ｃ、８ｂ、８ａを適宜時間間隔を置いて順次作動し、溶鋼２を真空脱ガス処理するに必要な真空度に到達させ、溶鋼２の環流による脱ガス処理を行う。真空脱ガス処理完了後は全ての蒸気エゼクタ８ａ〜８ｆの作動を停止すると共に遮断弁７ａ、７ｂ、７ｃを閉じ、ガスクーラ４に設けた復圧弁（図示せず）を開き窒素ガスを供給して真空脱ガス槽１を窒素ガスで復圧する。
【００１３】
図２に前述の従来法１および従来法２の処理による真空排気装置の蒸気使用量および真空度（Ｔｏｒｒ）の時間推移を比較して示している。
図２に示すように従来法１ではＡ時点で真空脱ガス槽１はもちろん合金鉄ホッパ６および排気ダクト５は７６０Ｔｏｒｒ （トール）の常圧にあるが、まず蒸気エゼクタ８ｆから作動を開始し順次蒸気エゼクタ８ｅ、８ｄ、８ｃ、８ｂと作動させＣ時点で蒸気エゼクタ８ａを作動させ全ての蒸気エゼクタ８ａ〜８ｆの作動により目標とする真空度に到達させる。そしてＤ時点で溶鋼２の真空脱ガス処理を終了するのでここで蒸気エゼクタ８ａ〜８ｆを停止し全系統を復圧して常圧に戻し、取鍋３の交換補修に入り、次回の脱ガス処理に備える。この場合の脱ガス処理時間はＡ〜Ｄとなる。
【００１４】
これに対して従来法２では真空脱ガス処理前に蒸気エゼクタ８ｆ、８ｅを作動し、Ａ時点の常圧からＢ時点までの斜線で示す蒸気使用量による事前立ち上げ運転により排気ダクト５および合金鉄ホッパ６はあらかじめ減圧してある。真空脱ガス槽１の減圧による脱ガス処理開始は、蒸気エゼクタ８ｄの作動を開始するＢ時点からである。引き続き蒸気エゼクタ８ｃ、８ｂを順次作動し、蒸気エゼクタ８ａの作動開始後に目標とする真空度に到達しＤ時点で真空脱ガス処理を終了するので脱ガス処理時間はＢ〜Ｄとなる。脱ガス処理終了後は、蒸気エゼクタ８ａ〜８ｆを停止し全系統を復圧して常圧に戻し、取鍋３の交換補修に入り、次の脱ガス処理に備える。
【００１５】
このように従来法１では真空脱ガス処理時間はＡ〜Ｄであったのに対し、従来法２では事前立ち上げ運転により真空脱ガス処理時間はＢ〜Ｄとなり、従来法１よりも事前立ち上げ時間Ａ〜Ｂだけ脱ガス処理時間を短縮できるというメリットが得られる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、真空排気装置１１の蒸気エゼクタ８ａ〜８ｆを作動するための蒸気使用量は斜線部の事前立ち上げ蒸気量が必要であるため従来法１と従来法２とは同じであり、大量の蒸気を必要とすることになる。
事前立ち上げのタイミングを誤るか、真空脱ガス装置の運転開始が予定より遅れると減圧状態を保持するＡ時点からＢ時点までの時間が延長し、却って従来法２の方が蒸気使用量が多くなる可能性もある。
【００１７】
本発明は前述の事情をかんがみてなされたものであり、真空脱ガス処理時間を短縮し、稼動率向上および脱ガス処理能力向上を達成し、これによって処理コストを低減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を目的とするものである。
【００１８】
【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、真空脱ガス槽と真空排気装置間の排気ダクトにガスクーラを介装した溶融金属の真空脱ガス装置において、複数基の真空脱ガス槽がそれぞれ備えた合金鉄ホッパから個別に取り出した排気ダクトの各々に遮断弁を配設し、その下流側で１つの排気ダクトにまとめて１基の真空排気装置に接続し、かつ前記複数基の真空脱ガス槽から個別に取り出した排気ダクトの各々にガスクーラを介装すると共に、該ガスクーラの排気側における排気ダクトにそれぞれ遮断弁を配設し、その下流側で１つの排気ダクトにまとめて一基の真空排気装置に接続したことを特徴とする溶融金属の真空脱ガス装置である。
【００１９】
請求項２記載の本発明は、真空脱ガス槽と真空排気装置間の排気ダクトにガスクーラを介装した溶融金属の真空脱ガス装置の使用方法において、複数基の真空脱ガス槽がそれぞれ備えた合金鉄ホッパから個別に取り出した排気ダクトの各々に遮断弁を配設し、その下流側で１つの排気ダクトにまとめて１基の真空排気装置に接続し、かつ前記複数基の真空脱ガス槽から個別に取り出した排気ダクトの各々にガスクーラを介装すると共に、各ガスクーラの排気側における排気ダクトにそれぞれ配設した遮断弁を順次切り換えることにより複数基の真空脱ガス槽を順番に使用し、該真空脱ガス槽からの排気を、前記遮断弁の下流側で１つにまとめた排気ダクトを介して一部排気装置が作動を継続する１基の真空排気装置に導く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である。
【００２０】
請求項３記載の本発明は、各ガスクーラの排気側における排気ダクトにそれぞれ配設した遮断弁または該遮断弁および複数基の真空脱ガス槽にそれぞれ配設した合金鉄ホッパから個別に取り出した排気ダクトの各々に配設した遮断弁を用いて、真空脱ガス槽を使用する前から前記排気ダクトまたは該排気ダクトおよび合金鉄ホッパを排気して減圧しておくことを特徴とする請求項２記載の溶融金属の真空脱ガス装置の使用方法である。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明を溶鋼のＲＨ式真空脱ガス装置に適用した場合の構成および作用を実施例に基づいて説明する。
本発明は、図１に示すように２基の真空脱ガス槽１Ａおよび１Ｂが１基の真空排気装置１１を共有すると共に、各々の真空脱ガス槽１Ａ、１Ｂから個別に取り出した排気ダクト５にそれぞれガスクーラ４Ａ、４Ｂを介装し、各ガスクーラ４Ａ、４Ｂの排気側における排気ダクト５にそれぞれ遮断弁７ａを配設してある。
【００２２】
また２基の真空脱ガス槽１Ａ、１Ｂがそれぞれ備えた２つの合金鉄ホッパ６から個別に取り出した排気ダクト５、具体的には合金鉄ホッパ６に接続した合金鉄供給管１３に配設した遮断弁７ｃの上流側から取り出した排気ダクト５に遮断弁７ｂを配設するものである。両真空脱ガス槽１Ａ、１Ｂの各々に配設してある遮断弁７ａ〜７ｄの配置そのものは図５に示した場合と同様になっているので重複した説明は省略する。
【００２３】
本発明法は、次の手順で運転操作される。
ここでは真空脱ガス槽１Ｂの運転を停止し、真空脱ガス槽１Ａの運転を開始して真空脱ガス槽を１Ｂから１Ａに切り替える場合について説明する。
真空脱ガス槽１Ｂの運転中には真空脱ガス槽１Ａの遮断弁７ａ、７ｃ、７ｄは閉止されていると共に遮断弁７ｂは開放状態であるので真空脱ガス槽１Ａの排気ダクト５および合金鉄ホッパ６内は真空を保持している。真空脱ガス槽１Ｂによる溶鋼の真空脱ガス処理が終了したら遮断弁７ａ、７ｃを閉止すると共に真空脱ガス槽１Ｂおよびガスクーラ４Ｂを復圧する一方、蒸気エゼクタ８ａ〜８ｄの作動を停止するが蒸気エゼクタ８ｅ、８ｆは作動を継続したままとして真空脱ガス槽１Ａの排気ダクト５および合金鉄ホッパ６内を所定の真空度に保持する。
【００２４】
真空脱ガス槽１Ａの浸漬管１２を取鍋３内に収容した溶鋼２に浸漬したら、次にガスクーラ４Ａの排気側における排気ダクト７ａを開動作して真空脱ガス槽１Ａ内を減圧し、浸漬管１２を介して取鍋３内の溶鋼２を槽内に上昇させる。それと共に排気ダクト７ａを開動作すると共に、合金鉄ホッパ６と真空脱ガス槽１Ａとを接続する合金鉄供給管１３に配設した遮断弁７ｃを開状態にして合金鉄の投入を可能にする。
【００２５】
浸漬管１２の一方にアルゴンガスを吹き込んで溶鋼２の環流を開始すると共に引き続き蒸気エゼクタ８ｄ、８ｃ、８ｂ、８ａを適宜時間間隔を置いて順次作動し、溶鋼２を真空脱ガス処理するに必要な真空度に到達させ、溶鋼２の真空脱ガス処理を行う。真空脱ガス槽１Ａによる真空脱ガス処理終了後は、蒸気エゼクタ８ａ〜８ｄの作動を停止するのみで蒸気エゼクタ８ｅ、８ｆは作動を継続し、次に運転する真空脱ガス槽１Ｂの遮断弁７ｂをそのまま開状態として排気ダクト５および合金鉄ホッパ６を所定の真空度に保持する。
【００２６】
図３に本発明法の処理による真空排気装置の蒸気使用量および真空度（Ｔｏｒｒ）の時間推移を示している。
図３に示すように本発明法では、Ｂ時点で真空脱ガス槽１Ｂによる真空脱ガス処理が終了したら直ちに蒸気エゼクタ８ａ〜８ｄを停止するが蒸気エゼクタ８ｅ、８ｆは作動したままとしてある。このため真空脱ガス槽１Ａの排気ダクト５および合金鉄ホッパ６は常に所定の真空度に保持されているので、真空脱ガス槽１Ａの運転開始に際し、蒸気エゼクタ８ｄ〜８ａまでを適宜時間間隔を置いて順次作動に切り替えＣ時点で全ての蒸気エゼクタ８ａ〜８ｆを作動し溶鋼２を真空脱ガス処理するに必要な真空度に到達される。したがって図２に示すように切り替えに伴う斜線で示す立ち上がりのための蒸気量が不要とすることができることになる。
【００２７】
このようにして溶鋼２の環流による真空脱ガス処理を行いＤ時点で真空脱ガス処理を終了するため遮断弁７ａ、７ｃを閉止するが、遮断弁７ｂは開のままとして排気ダクト５および合金鉄ホッパ６内は必要な真空度を保持したとする。その後、真空脱ガス槽１Ａおよびガスクーラ４Ａを復圧して常圧に戻し、取鍋３の交換補修に入る。このように本発明では、２基の真空脱ガス槽１Ａ、１Ｂを交互に運転し、一方を運転している間を利用して取鍋交換、補修を行うので１基ずつを交替させる連続した運転が可能になり、真空脱ガス装置の稼動率 １００％が達成されることになる。これは、従来法１の装置を２式備えた場合に匹敵する生産性を発揮でき、設備投資額の抑制すなわち設備減価償却コストが低減できる。
【００２８】
ヒートサイズ ２５０ｔ／ｃｈの溶鋼を取鍋に収容してＲＨ式真空脱ガス装置により処理前後の溶鋼成分は差がない同一鋼種を同条件で従来法１（予備排気なし）、従来法２（予備排気あり）および本発明法により真空脱ガス処理した。従来法１および従来法２に使用した１基の真空脱ガス槽プロフィルは本発明の２基の真空脱ガス槽のプロフィルは全く同一とし、１基の真空排気装置の排気能力も同一のものを使用した。従来法１、従来法２および本発明法により溶鋼の真空脱ガス処理を行った際の蒸気使用原単位、処理コストおよび生産性を従来法１を指標として表１に比較して示した。
【００２９】
【表１】
表１に示すように本発明法によれば従来法１、従来法２に比較して蒸気原単位および処理コストを低減することができるばかりでなく生産性を倍増することができる。
前記実施例では真空脱ガス槽を２基とする場合について説明したが３基またはそれ以上の複数基とすることも場合によって可能である。また排気ダクト５および合金鉄ホッパ６を常時必要な真空度に保持する場合について説明したが、排気ダクト５だけを必要な真空度に常時保持しておくようにすることもできる。さらに本発明は脱ガス槽の形式を問わず適用でき、たとえばＲＨ式の他にＤＨ式真空脱ガス装置においても好適であり、前述したような効果が得られるのはいうまでもない。
【００３１】
なお真空排気装置は溶鋼用として広く用いられている蒸気エゼクタ式を前提として説明したが、電動機を利用した真空ポンプ式でも省エネルギが図れるのはもちろんである。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、複数基の真空脱ガス槽から個別に取り出した排気ダクトの各々にガスクーラを介装すると共に、該ガスクーラの排気側における排気ダクトにそれぞれ遮断弁を配設し、その下流側で１つの排気ダクトにまとめて１基の真空排気装置に接続してあるので、真空脱ガス槽およびガスクーラ以外の真空排気の必要な部所を真空脱ガス処理前より減圧、真空下におくことにより、真空処理開始後の真空排気速度を大きくすることができる。そのため真空脱ガス槽内を所定の真空度に到達させるまでの時間が短縮され、これによって蒸気使用原単位の低下、稼動率の向上、生産性アップおよび処理コストの低減が達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の装置全体を示す説明図である。
【図２】従来法１および従来法２の蒸気使用量、真空度の時間推移を示す線図である。
【図３】本発明法の蒸気使用量、真空度の時間推移を示す線図である。
【図４】従来法１の装置全体を示す説明図である。
【図５】従来法２の装置全体を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 真空脱ガス槽（ＲＨ式）
２ 溶鋼
３ 取鍋
４ ガスクーラ
５ 排気ダクト
６ 合金鉄ホッパ
７ 遮断弁
８ 蒸気エゼクタ
９ 復水器
１０ ホットウェル
１１ 真空排気装置
１２ 浸漬管
１３ 合金鉄供給管
Claims (3)
- 真空脱ガス槽と真空排気装置間の排気ダクトにガスクーラを介装した溶融金属の真空脱ガス装置において、複数基の真空脱ガス槽がそれぞれ備えた合金鉄ホッパから個別に取り出した排気ダクトの各々に遮断弁を配設し、その下流側で１つの排気ダクトにまとめて１基の真空排気装置に接続し、かつ前記複数基の真空脱ガス槽から個別に取り出した排気ダクトの各々にガスクーラを介装すると共に、該ガスクーラの排気側における排気ダクトにそれぞれ遮断弁を配設し、その下流側で１つの排気ダクトにまとめて１基の真空排気装置に接続したことを特徴とする溶融金属の真空脱ガス装置。
- 真空脱ガス槽と真空排気装置間の排気ダクトにガスクーラを介装した溶融金属の真空脱ガス装置の使用方法において、複数基の真空脱ガス槽がそれぞれ備えた合金鉄ホッパから個別に取り出した排気ダクトの各々に遮断弁を配設し、その下流側で１つの排気ダクトにまとめて１基の真空排気装置に接続し、かつ前記複数基の真空脱ガス槽から個別に取り出した排気ダクトの各々にガスクーラを介装すると共に、各ガスクーラの排気側における排気ダクトにそれぞれ配設した遮断弁を順次切り換えることにより複数基の真空脱ガス槽を順番に使用し、該真空脱ガス槽からの排気を、前記遮断弁の下流側で１つにまとめた排気ダクトを介して一部排気装置が作動を継続する１基の真空排気装置に導く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。
- 各ガスクーラの排気側における排気ダクトにそれぞれ配設した遮断弁または該遮断弁および複数基の真空脱ガス槽にそれぞれ配設した合金鉄ホッパから個別に取り出した排気ダクトの各々に配設した遮断弁を用いて、真空脱ガス槽を使用する前から前記排気ダクトまたは該排気ダクトおよび合金鉄ホッパを排気して減圧しておくことを特徴とする請求項２記載の溶融金属の真空脱ガス装置の使用方法。
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