JP4772404B2 - 真空処理装置及びそのシール方法 - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、クロムを含有するステンレス鋼の溶鋼を減圧状態で処理する真空処理装置及びそのシール方法に関する。
従来から、例えば、クロムを含有するステンレス鋼の溶鋼の脱炭精錬では、クロムの酸化を抑制して脱炭を促進するための真空脱炭精錬法として、ＶＯＤ（Ｖａｃｕｕｍ Ｏｘｙｇｅｎ Ｄｅｃａｂｕｒｉｚａｔｉｏｎ）法が広く採用されている。
このＶＯＤ法は、真空処理槽とこれに載置する上蓋との間をシールし、真空処理槽内部の空気を外部から吸引して、真空度を１００〜０．１Ｔｏｒｒ程度とした減圧状態で精錬を行うことにより、溶鋼の脱炭を促進し、クロムの酸化を防止して、クロム歩留りの高い脱炭精錬を行う方法である。
しかし、このように良好な脱炭精錬を行うためには、真空処理槽と上蓋との間のシールを確実に行うことが重要である。
このＶＯＤ法は、真空処理槽とこれに載置する上蓋との間をシールし、真空処理槽内部の空気を外部から吸引して、真空度を１００〜０．１Ｔｏｒｒ程度とした減圧状態で精錬を行うことにより、溶鋼の脱炭を促進し、クロムの酸化を防止して、クロム歩留りの高い脱炭精錬を行う方法である。
しかし、このように良好な脱炭精錬を行うためには、真空処理槽と上蓋との間のシールを確実に行うことが重要である。
そこで、例えば、特許文献１には、真空処理槽の上端部に溝を形成し、この溝内に、例えば、シリコーンゴム又はネオプレーンゴムからなるシール部材（シールパッキン）を装着し、上蓋を真空処理槽側へ下降してシール部材と接触させることにより、真空処理槽と上蓋との間をシールする真空処理装置（真空取鍋脱ガス装置）が開示されている。
また、特許文献２には、真空処理槽（真空槽）の外周に環状溝を設け、この環状溝内に低融点金属を満たし、この低融点金属を誘導加熱又は抵抗電熱ヒータを用いて溶融させた後に、環状溝内に上蓋のフランジ部を浸漬し、溶融した低融点金属を凝固させることにより、真空処理槽内部を外気と遮断する真空処理装置（真空処理設備）が提案されている。なお、低融点金属としては、Ｂｉ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｓｎ、Ｔｅ、Ｐｂ、あるいはこれらの合金を使用している。
また、特許文献２には、真空処理槽（真空槽）の外周に環状溝を設け、この環状溝内に低融点金属を満たし、この低融点金属を誘導加熱又は抵抗電熱ヒータを用いて溶融させた後に、環状溝内に上蓋のフランジ部を浸漬し、溶融した低融点金属を凝固させることにより、真空処理槽内部を外気と遮断する真空処理装置（真空処理設備）が提案されている。なお、低融点金属としては、Ｂｉ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｓｎ、Ｔｅ、Ｐｂ、あるいはこれらの合金を使用している。
しかしながら、特許文献１に開示された真空処理装置では、例えば、真空処理槽から上蓋を除去する際に、シール部材の上方を上蓋が移動することで、溶鋼により加熱された上蓋からの輻射熱が直接シール部材に伝わり、シール部材の劣化又はシール部材への粉塵の付着が生じる。また、溶鋼の精錬の際に、溶鋼の熱がシール部材に伝わるため、シール部材の劣化が生じる。その結果、シール部材によるシール性が悪くなり、溶鋼の精錬の際、前記したクロムの酸化を防止できず、クロム歩留りの高い脱炭精錬の実施が阻害される。
また、特許文献２に開示された真空処理装置では、低融点金属を用いるため、上蓋内側の低融点金属が溶鋼熱を受けて蒸発したり、また真空度を５０〜０．１Ｔｏｒｒの高真空にすることで、低融点金属が真空処理槽内に吸引されて真空処理槽内部にこぼれ、低融点金属の損失が生じる問題がある。更に、上蓋のフランジ部に低融点金属の凝固体が付着するため、次回のシール作業に備えて凝固体を溶解し除去することに手間を要したり、また凝固体を除去しない場合はこの凝固体がシール性を阻害するという問題がある。
また、特許文献２に開示された真空処理装置では、低融点金属を用いるため、上蓋内側の低融点金属が溶鋼熱を受けて蒸発したり、また真空度を５０〜０．１Ｔｏｒｒの高真空にすることで、低融点金属が真空処理槽内に吸引されて真空処理槽内部にこぼれ、低融点金属の損失が生じる問題がある。更に、上蓋のフランジ部に低融点金属の凝固体が付着するため、次回のシール作業に備えて凝固体を溶解し除去することに手間を要したり、また凝固体を除去しない場合はこの凝固体がシール性を阻害するという問題がある。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、上蓋からの輻射熱、更には溶鋼熱によるシール部材の損耗又は品質劣化を抑制してシール部材の長寿命化を図り、溶鋼の精錬時における真空処理槽内部の真空度を長期にわたって安定させることが可能な真空処理装置及びそのシール方法を提供することを目的とする。
前記目的に沿う第１の発明に係る真空処理装置は、溶鋼を入れた精錬鍋を内部に配置する真空処理槽と、該真空処理槽にシール部材を介して載置される上蓋とを有し、前記真空処理槽に該上蓋を載置し、該真空処理槽内部を減圧状態にして前記溶鋼の精錬を行う真空処理装置において、
前記真空処理槽の上端部には、その底に前記シール部材が配置された断面凹状のフランジ部が設けられ、しかも該フランジ部の溝内の底部分は、前記真空処理槽に前記シール部材を介して前記上蓋を載置した際に、該上蓋の下端フランジ部が当接する部分であり、かつ前記真空処理槽内に配置された前記フランジ部の内周側壁及び該真空処理槽外に配置された前記フランジ部の外周側壁がそれぞれ、前記上蓋の下端フランジ部とは間隔をあけて配置され、
前記真空処理槽の外側には、前記上蓋が該真空処理槽に未載置の状態で前記フランジ部内へ水を供給する水供給手段が設けられている。
前記真空処理槽の上端部には、その底に前記シール部材が配置された断面凹状のフランジ部が設けられ、しかも該フランジ部の溝内の底部分は、前記真空処理槽に前記シール部材を介して前記上蓋を載置した際に、該上蓋の下端フランジ部が当接する部分であり、かつ前記真空処理槽内に配置された前記フランジ部の内周側壁及び該真空処理槽外に配置された前記フランジ部の外周側壁がそれぞれ、前記上蓋の下端フランジ部とは間隔をあけて配置され、
前記真空処理槽の外側には、前記上蓋が該真空処理槽に未載置の状態で前記フランジ部内へ水を供給する水供給手段が設けられている。
第１の発明に係る真空処理装置において、前記フランジ部の前記外周側壁の上端位置は、該フランジ部の前記内周側壁の上端位置よりも低く、しかも前記シール部材の上端位置よりも高くなっていることが好ましい。
第１の発明に係る真空処理装置において、前記フランジ部の下側には、該フランジ部の冷却手段が設けられていることが好ましい。
第１の発明に係る真空処理装置において、前記フランジ部の下側には、該フランジ部の冷却手段が設けられていることが好ましい。
前記目的に沿う第２の発明に係る真空処理装置のシール方法は、溶鋼を入れた精錬鍋を真空処理槽内部に配置し、該真空処理槽の上端部に設けられた断面凹状のフランジ部の底に配置したシール部材を介して、前記真空処理槽に上蓋を載置し、減圧状態にした前記真空処理槽内部で前記溶鋼の精錬を行う真空処理装置のシール方法において、
前記フランジ部の溝内の底部分は、前記真空処理槽に前記シール部材を介して前記上蓋を載置した際に、該上蓋の下端フランジ部が当接する部分であり、かつ前記真空処理槽内に配置された前記フランジ部の内周側壁及び該真空処理槽外に配置された前記フランジ部の外周側壁がそれぞれ、前記上蓋の下端フランジ部とは間隔をあけて配置され、前記上蓋が前記真空処理槽に未載置の状態では、前記フランジ部内に水を供給し、該フランジ部内の水の液面位置を、前記シール部材の上端位置よりも高くしている。
前記フランジ部の溝内の底部分は、前記真空処理槽に前記シール部材を介して前記上蓋を載置した際に、該上蓋の下端フランジ部が当接する部分であり、かつ前記真空処理槽内に配置された前記フランジ部の内周側壁及び該真空処理槽外に配置された前記フランジ部の外周側壁がそれぞれ、前記上蓋の下端フランジ部とは間隔をあけて配置され、前記上蓋が前記真空処理槽に未載置の状態では、前記フランジ部内に水を供給し、該フランジ部内の水の液面位置を、前記シール部材の上端位置よりも高くしている。
第２の発明に係る真空処理装置のシール方法において、前記溶鋼の精錬中は、前記フランジ部内に水を供給して前記シール部材の冷却を行うことが好ましい。
第２の発明に係る真空処理装置のシール方法において、前記上蓋の上昇又は下降に応じて、前記フランジ部内への水の供給量及び前記フランジ部内からの水の排出量のいずれか一方又は双方を制御することにより、前記フランジ部内の水の液面位置を調整することが好ましい。
第２の発明に係る真空処理装置のシール方法において、前記上蓋の上昇又は下降に応じて、前記フランジ部内への水の供給量及び前記フランジ部内からの水の排出量のいずれか一方又は双方を制御することにより、前記フランジ部内の水の液面位置を調整することが好ましい。
請求項１〜３記載の真空処理装置は、真空処理槽の上端部に断面凹状のフランジ部を設け、このフランジ部内へ水を供給する水供給手段を設けているので、上蓋を真空処理槽に未載置の状態でフランジ部内に水を供給し、その水の液面位置をシール部材の上端位置よりも高くすることにより、真空処理槽から上蓋を除去する際に、シール部材の上方を上蓋が移動しても、上蓋からの輻射熱によるシール部材の劣化又はシール部材への粉塵の付着を抑制できる。
これにより、従来よりも長期に渡って、溶鋼の精錬時における真空処理槽内部の真空度を安定させることができるため、例えば、脱炭精錬による脱炭反応を良好に進行させることができ、更に、精錬過程でのクロムの酸化を防止して、クロム歩留りの高い脱炭精錬を実施できる。
これにより、従来よりも長期に渡って、溶鋼の精錬時における真空処理槽内部の真空度を安定させることができるため、例えば、脱炭精錬による脱炭反応を良好に進行させることができ、更に、精錬過程でのクロムの酸化を防止して、クロム歩留りの高い脱炭精錬を実施できる。
特に、請求項２記載の真空処理装置は、フランジ部の外周側壁の上端位置を、フランジ部の内周側壁の上端位置よりも低くすることで、例えば、フランジ部に水が溜まった状態で真空処理槽に上蓋を載置しても、真空処理槽内への水の流れ込みを抑制、更には防止できる。
また、フランジ部の外周側壁の上端位置を、フランジ部の内周側壁の上端位置と、シール部材の上端位置に対して設定することで、例えば、上蓋が真空処理槽に未載置の状態で、フランジ部内へ連続的に水を供給し続けても真空処理槽内部へ水を流入させることなく、しかもフランジ部内に水を滞留させることなくシール部材を水に浸漬できる。
また、フランジ部の外周側壁の上端位置を、フランジ部の内周側壁の上端位置と、シール部材の上端位置に対して設定することで、例えば、上蓋が真空処理槽に未載置の状態で、フランジ部内へ連続的に水を供給し続けても真空処理槽内部へ水を流入させることなく、しかもフランジ部内に水を滞留させることなくシール部材を水に浸漬できる。
請求項３記載の真空処理装置は、フランジ部の下側にフランジ部の冷却手段が設けられているので、フランジ部の更なる冷却が可能になり、溶鋼熱によるシール部材の損耗又は品質劣化を更に抑制できる。
請求項４〜６記載の真空処理装置のシール方法は、上蓋を真空処理槽に未載置の状態で、フランジ部内の水の液面位置をシール部材の上端位置よりも高くし、シール部材を水に浸漬する。これにより、真空処理槽から上蓋を除去する際に、シール部材の上方を上蓋が移動しても、上蓋からの輻射熱によるシール部材の劣化又はシール部材への粉塵の付着を抑制できる。
請求項５記載の真空処理装置のシール方法は、溶鋼の精錬中にフランジ部内に水を供給してシール部材の冷却を行うことで、溶鋼の熱によるシール部材の損耗又は品質劣化を抑制できる。
請求項６記載の真空処理装置のシール方法は、上蓋の上昇又は下降に応じてフランジ部内の水の液面位置の調整を行うので、状況に応じたシール部材の冷却が可能になり、シール部材の損耗又は品質劣化を更に抑制できる。
請求項６記載の真空処理装置のシール方法は、上蓋の上昇又は下降に応じてフランジ部内の水の液面位置の調整を行うので、状況に応じたシール部材の冷却が可能になり、シール部材の損耗又は品質劣化を更に抑制できる。
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の一実施の形態に係る真空処理装置の一部省略側断面図、図２は同真空処理装置の真空処理槽の平面図、図３は同真空処理装置の真空処理槽と上蓋との接触部分の拡大図、図４（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ同真空処理装置の使用状態の説明図である。
ここで、図１は本発明の一実施の形態に係る真空処理装置の一部省略側断面図、図２は同真空処理装置の真空処理槽の平面図、図３は同真空処理装置の真空処理槽と上蓋との接触部分の拡大図、図４（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ同真空処理装置の使用状態の説明図である。
図１〜図４に示すように、本発明の一実施の形態に係る真空処理装置１０は、溶鋼を入れた取鍋（精錬鍋の一例）１１を内部に配置する真空処理槽１２と、真空処理槽１２にＯリング（シール部材の一例）１３を介して載置される上蓋１４とを有するものであり、真空処理槽１２の上端部には、その底にＯリング１３が配置された断面凹状のフランジ部１５が設けられ、真空処理槽１２の外側には、フランジ部１５内へ水を供給する水供給手段１６が設けられている。以下、詳しく説明する。
図１、図３に示すように、真空処理槽１２は、内壁が複数の耐火物１７で構成され、その内側底部には、取鍋１１を載置する支持台１８が設置されている。また、真空処理槽１２の側部には、真空処理槽１２内の空気を吸引して、真空処理槽１２内部を減圧状態にする排気ダクト１９が設けられている。
図１〜図３に示すように、真空処理槽１２の上端部には、環状となったフランジ部１５が設けられている。このフランジ部１５は溝型となっており、その平坦となった底部分に複数（ここでは、２つ）の環状溝部２０が同心円状に形成され、ここに、例えば、シリコーンゴムで構成される弾性を備えたＯリング１３が配置されている。なお、Ｏリング１３は複数配置しているが１本でもよい。
図１〜図３に示すように、真空処理槽１２の上端部には、環状となったフランジ部１５が設けられている。このフランジ部１５は溝型となっており、その平坦となった底部分に複数（ここでは、２つ）の環状溝部２０が同心円状に形成され、ここに、例えば、シリコーンゴムで構成される弾性を備えたＯリング１３が配置されている。なお、Ｏリング１３は複数配置しているが１本でもよい。
フランジ部１５の溝内の底部分は、真空処理槽１２に上蓋１４を載置した際に、上蓋１４の下端フランジ部２１（例えば、幅が３００ｍｍ以上５００ｍｍ以下程度）が当接する部分であり、これにより、真空処理槽１２のフランジ部１５にＯリング１３を介して上蓋１４が載置される。
フランジ部１５の半径方向の内側端部と外側端部には、内周側壁２２と外周側壁２３がそれぞれ設けられ、真空処理槽１２に上蓋１４を載置した際には、内周側壁２２が真空処理槽１２内に、外周側壁２３が真空処理槽１２外に、それぞれ配置される。このとき、内周側壁２２と下端フランジ部２１との間隔、及び外周側壁２３と下端フランジ部２１との間隔は、例えば、それぞれ５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下（ここでは、１００ｍｍ）程度あいている。
図３に示すように、フランジ部１５の外周側壁２３の上端位置Ｕ１は、フランジ部１５の内周側壁２２の上端位置Ｕ２よりも、例えば、５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下（ここでは、１３０ｍｍ）程度低く、自由状態でのＯリング１３の上端位置Ｕ３よりも、例えば、１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下（ここでは、２０ｍｍ）程度高くなっている。
フランジ部１５の半径方向の内側端部と外側端部には、内周側壁２２と外周側壁２３がそれぞれ設けられ、真空処理槽１２に上蓋１４を載置した際には、内周側壁２２が真空処理槽１２内に、外周側壁２３が真空処理槽１２外に、それぞれ配置される。このとき、内周側壁２２と下端フランジ部２１との間隔、及び外周側壁２３と下端フランジ部２１との間隔は、例えば、それぞれ５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下（ここでは、１００ｍｍ）程度あいている。
図３に示すように、フランジ部１５の外周側壁２３の上端位置Ｕ１は、フランジ部１５の内周側壁２２の上端位置Ｕ２よりも、例えば、５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下（ここでは、１３０ｍｍ）程度低く、自由状態でのＯリング１３の上端位置Ｕ３よりも、例えば、１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下（ここでは、２０ｍｍ）程度高くなっている。
図２、図４（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、真空処理槽１２の外側に設けられる水供給手段１６は、水の貯留槽２４と、この貯留槽２４と水源とを接続する送水管２５と、この送水管２５に設けられ貯留槽２４への水の供給量を調整する給水弁２６と、フランジ部１５の外周側壁２３と貯留槽２４とを接続する送水樋２７とを有している。この、水供給手段１６は、真空処理槽１２の外側周囲に略等間隔に複数箇所（ここでは６箇所）設けられているが、１箇所でもよい。
また、真空処理槽１２の外側には、フランジ部１５内の水を排出する排出手段２８が設けられている。
この排出手段２８は、フランジ部１５の外周側壁２３の下方に設けられ、外周側壁２３を超えて溢れ出す水を回収するための排水溝２９と、排水溝２９の底部に取付けられ、溢れ出した水を排水枡３０へ流す排水管３１とを有している。この排水管３１は、排水溝２９の底部に１箇所取付けられているが、複数箇所であってもよい。また、排水管３１を介して回収した水は、再度貯留槽２４へ送ってフランジ部１５へ供給することも可能である。
また、真空処理槽１２の外側には、フランジ部１５内の水を排出する排出手段２８が設けられている。
この排出手段２８は、フランジ部１５の外周側壁２３の下方に設けられ、外周側壁２３を超えて溢れ出す水を回収するための排水溝２９と、排水溝２９の底部に取付けられ、溢れ出した水を排水枡３０へ流す排水管３１とを有している。この排水管３１は、排水溝２９の底部に１箇所取付けられているが、複数箇所であってもよい。また、排水管３１を介して回収した水は、再度貯留槽２４へ送ってフランジ部１５へ供給することも可能である。
真空処理槽１２のフランジ部１５の下側には、このフランジ部１５の下面３２が構成要素の一部となる下側冷却水流路（冷却手段の一例）３３が設けられている。この下側冷却水流路３３には、ポンプ（図示しない）により供給管（図示しない）を介して冷却水が供給され、この冷却水がフランジ部１５の下面３２に接触しながら流れている。
また、上蓋１４の下端フランジ部２１の上側には、この下端フランジ部２１の上面３４が構成要素の一部となる上側冷却水流路３５が設けられている。この上側冷却水流路３５には、ポンプ（図示しない）により供給管３６を介して冷却水が供給され、この冷却水が下端フランジ部２１の上面３４に接触しながら流れている。
また、上蓋１４の下端フランジ部２１の上側には、この下端フランジ部２１の上面３４が構成要素の一部となる上側冷却水流路３５が設けられている。この上側冷却水流路３５には、ポンプ（図示しない）により供給管３６を介して冷却水が供給され、この冷却水が下端フランジ部２１の上面３４に接触しながら流れている。
なお、下側冷却水流路３３及び上側冷却水流路３５を流れる冷却水は、排水管（図示しない）を介して外部へ排出される構成となっている。
この下側冷却水流路３３及び上側冷却水流路３５に冷却水を流すことで、真空処理槽１２のフランジ部１５及び上蓋１４の下端フランジ部２１の熱変形を防止しながら、Ｏリング１３の冷却も実施できる。
また、上蓋１４の下端部内側には、下端フランジ部２１の内側面と間隔を有して配置され、真空処理槽１２のフランジ部１５の内周側壁２２と隙間を開けて、上から被さった状態で配置される突出部３７が設けられている。これにより、真空処理槽１２の減圧の際に、真空処理槽１２のフランジ部１５の内周側壁２２側に残存する水が、真空処理槽１２内へ蒸発する速度を遅くすることができる。また、これにより、短時間での大量蒸発を防止することができ、排気ガス中の水分濃度の上昇を抑制できるので、例えば、排ガス中のダストが排気ダクトへ付着することを防止でき、付着による圧損で真空排気に支障をきたすことを防止できる。
この下側冷却水流路３３及び上側冷却水流路３５に冷却水を流すことで、真空処理槽１２のフランジ部１５及び上蓋１４の下端フランジ部２１の熱変形を防止しながら、Ｏリング１３の冷却も実施できる。
また、上蓋１４の下端部内側には、下端フランジ部２１の内側面と間隔を有して配置され、真空処理槽１２のフランジ部１５の内周側壁２２と隙間を開けて、上から被さった状態で配置される突出部３７が設けられている。これにより、真空処理槽１２の減圧の際に、真空処理槽１２のフランジ部１５の内周側壁２２側に残存する水が、真空処理槽１２内へ蒸発する速度を遅くすることができる。また、これにより、短時間での大量蒸発を防止することができ、排気ガス中の水分濃度の上昇を抑制できるので、例えば、排ガス中のダストが排気ダクトへ付着することを防止でき、付着による圧損で真空排気に支障をきたすことを防止できる。
続いて、本発明の一実施の形態に係る真空処理装置のシール方法について、前記した真空処理装置１０を参照しながら説明する。
まず、図１、図２に示すように、溶鋼を入れた取鍋１１を真空処理槽１２内部の支持台１８に配置する。このように、上蓋１４が未載置の状態では、図４（Ａ）に示すように、フランジ部１５内の水の液面位置を、自由状態にあるＯリング１３の上端位置よりも高くし、Ｏリング１３が浸漬する位置まで水を供給する。これにより、取鍋１１が真空処理槽１２の上方を移動する際に、例えば、粉塵の付着、又はスプラッシュによる溶鋼微粒子の侵入によって生じるＯリング１３の摩耗又は損耗を抑制できる。なお、給水弁２６は開状態となってフランジ部１５内へ水を常時流しているが、停止してもよい。また、フランジ部１５内へ供給された水は、フランジ部１５の内周側壁２２と外周側壁２３の高さの違いから、真空処理槽１２内部へ流れ込むことなく、外周側壁２３を超えて溢れ出し、排水溝２９へ流れ出す。
まず、図１、図２に示すように、溶鋼を入れた取鍋１１を真空処理槽１２内部の支持台１８に配置する。このように、上蓋１４が未載置の状態では、図４（Ａ）に示すように、フランジ部１５内の水の液面位置を、自由状態にあるＯリング１３の上端位置よりも高くし、Ｏリング１３が浸漬する位置まで水を供給する。これにより、取鍋１１が真空処理槽１２の上方を移動する際に、例えば、粉塵の付着、又はスプラッシュによる溶鋼微粒子の侵入によって生じるＯリング１３の摩耗又は損耗を抑制できる。なお、給水弁２６は開状態となってフランジ部１５内へ水を常時流しているが、停止してもよい。また、フランジ部１５内へ供給された水は、フランジ部１５の内周側壁２２と外周側壁２３の高さの違いから、真空処理槽１２内部へ流れ込むことなく、外周側壁２３を超えて溢れ出し、排水溝２９へ流れ出す。
そして、待機位置にある上蓋１４を処理位置である真空処理槽１２の上方まで移動した後、下降させる。このとき、給水弁２６を閉状態にして、フランジ部１５内への水の供給を停止する。これにより、フランジ部１５内の水の液面位置は、フランジ部１５の外周側壁２３の上端位置程度に調整される。
図４（Ｂ）に示すように、上蓋１４の下端フランジ部２１が、真空処理槽１２のフランジ部１５内の水に浸漬する際、フランジ部１５内の水が外周側壁２３を超えて溢れ出し、排水溝２９へと流れ出す。このとき、真空処理槽１２の内側へ移動する水は、内周側壁２２の高さによって、真空処理槽１２内へ溢れ出すことなく滞留する（斜線部参照）。
図４（Ｂ）に示すように、上蓋１４の下端フランジ部２１が、真空処理槽１２のフランジ部１５内の水に浸漬する際、フランジ部１５内の水が外周側壁２３を超えて溢れ出し、排水溝２９へと流れ出す。このとき、真空処理槽１２の内側へ移動する水は、内周側壁２２の高さによって、真空処理槽１２内へ溢れ出すことなく滞留する（斜線部参照）。
そして、図４（Ｃ）に示すように、Ｏリング１３を介して、真空処理槽１２のフランジ部１５に上蓋１４の下端フランジ部２１を載置した後、排気ダクト１９を介して真空処理槽１２内の空気を外部から吸引して排気し、真空処理槽１２内の真空度を、例えば、０．１Ｔｏｒｒ以上１００Ｔｏｒｒ以下程度に維持して、溶鋼の精錬を行う。このとき、給水弁２６を開状態にして、フランジ部１５内への水の供給を開始し、フランジ部１５の冷却を行うことで、Ｏリング１３を冷却する。また、下側冷却水流路３３及び上側冷却水流路３５にも冷却水を流し、フランジ部１５の下面３２及び下端フランジ部２１の上面３４を冷却する。
これによって、真空処理槽１２のフランジ部１５及び上蓋１４の下端フランジ部２１の冷却を実施して、その変形を防止しながら、Ｏリング１３の冷却も実施でき、溶鋼熱によるＯリング１３の損耗又は品質劣化を抑制できる。
これによって、真空処理槽１２のフランジ部１５及び上蓋１４の下端フランジ部２１の冷却を実施して、その変形を防止しながら、Ｏリング１３の冷却も実施でき、溶鋼熱によるＯリング１３の損耗又は品質劣化を抑制できる。
溶鋼の精錬が終了した後、吸気ダクト（図示しない）を開状態にし、真空処理槽１２内部に空気を供給する。そして、真空処理槽１２内部を復圧した後、上蓋１４を上昇させる。このとき、フランジ部１５内に水を供給し続けてもよいが、例えば、真空処理槽１２内部の復圧中は、水の供給を停止し、上蓋１４の上昇開始と共に、フランジ部１５内への水の供給を開始してもよい。また、真空処理槽１２のフランジ部１５と上蓋１４の下端フランジ部２１の冷却は引き続き行うことが望ましい。
これにより、上蓋１４を前記した処理位置まで上昇させる間（例えば、１分以内程度）に、図４（Ａ）に示すように、フランジ部１５内に水が供給され、フランジ部１５内の水の液面位置を、Ｏリング１３の上端位置よりも高い位置（例えば、１５ｍｍ程度）に調整する。
これにより、上蓋１４を前記した処理位置まで上昇させる間（例えば、１分以内程度）に、図４（Ａ）に示すように、フランジ部１５内に水が供給され、フランジ部１５内の水の液面位置を、Ｏリング１３の上端位置よりも高い位置（例えば、１５ｍｍ程度）に調整する。
そして、処理位置まで上昇させた上蓋１４を、待機位置まで移動させる。
なお、フランジ部１５への水の供給は、次の溶鋼の処理まで連続的に行うことが好ましく、これにより、例えば、上蓋からの輻射熱、及びＯリング１３へのダストの付着を抑制でき、シール性を良好にできる。このとき、フランジ部１５の外周側壁２３から溢れ出した水は、排水溝２９を介して排水枡３０で回収し、再度送水管２５を介してフランジ部１５へ循環供給することが好ましい。
以上に示した方法を繰り返し行って溶鋼を精錬する。これにより、Ｏリング１３の損耗又は品質劣化を抑制してＯリング１３の長寿命化を図り、溶鋼の精錬時における真空処理槽１２内部の真空度を長期にわたって安定させることができる。
なお、フランジ部１５への水の供給は、次の溶鋼の処理まで連続的に行うことが好ましく、これにより、例えば、上蓋からの輻射熱、及びＯリング１３へのダストの付着を抑制でき、シール性を良好にできる。このとき、フランジ部１５の外周側壁２３から溢れ出した水は、排水溝２９を介して排水枡３０で回収し、再度送水管２５を介してフランジ部１５へ循環供給することが好ましい。
以上に示した方法を繰り返し行って溶鋼を精錬する。これにより、Ｏリング１３の損耗又は品質劣化を抑制してＯリング１３の長寿命化を図り、溶鋼の精錬時における真空処理槽１２内部の真空度を長期にわたって安定させることができる。
次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。
ここでは、Ｏリングによるシール性の評価を行うため、真空処理槽内の到達真空度と溶鋼の到達炭素量との関係を図５に、またＯリングの劣化状態を図６に、それぞれ示す。なお、図５において、実施例及び従来例に用いたＯリングの使用開始時（溶鋼の処理回数１回）は、真空処理槽内の到達真空度が０．７Ｔｏｒｒ程度、溶鋼の到達炭素量が１５ｐｐｍ程度であった。また、図６において、Ｏリングの使用開始時は、真空処理槽内の到達真空度が０．７Ｔｏｒｒ程度であった。なお、図５、図６に記載した到達真空度とは、真空処理槽内の真空度が最も高くなった状態での値を意味する。
ここでは、Ｏリングによるシール性の評価を行うため、真空処理槽内の到達真空度と溶鋼の到達炭素量との関係を図５に、またＯリングの劣化状態を図６に、それぞれ示す。なお、図５において、実施例及び従来例に用いたＯリングの使用開始時（溶鋼の処理回数１回）は、真空処理槽内の到達真空度が０．７Ｔｏｒｒ程度、溶鋼の到達炭素量が１５ｐｐｍ程度であった。また、図６において、Ｏリングの使用開始時は、真空処理槽内の到達真空度が０．７Ｔｏｒｒ程度であった。なお、図５、図６に記載した到達真空度とは、真空処理槽内の真空度が最も高くなった状態での値を意味する。
図５から明らかなように、水を貯留可能な溝型のフランジ部がない従来の真空処理装置のシール方法（従来例）では、溶鋼の処理回数の増加に伴って到達真空度及び到達炭素量が共に増加し、最終的には、溶鋼の処理回数１００００回程度で、到達真空度が４Ｔｏｒｒ程度、到達炭素量が７０ｐｐｍ程度になった。一方、本発明の実施例では、溶鋼の処理回数の増加に伴う到達真空度及び到達炭素量の増加量は少なく、従来のシール方法と同じ回数溶鋼を処理しても、到達真空度が１．５Ｔｏｒｒ程度、到達炭素量が３０ｐｐｍ程度であり、従来と比較してＯリングのシール性が非常に良好であることを確認できた。
また、図６から明らかなように、従来の真空処理装置のシール方法（従来例）では、溶鋼の処理回数の増加に伴って到達真空度が増加し、最終的には、溶鋼の処理回数１００００回程度で到達真空度が４．５Ｔｏｒｒ程度まで大幅に増加した。一方、本発明の実施例では、溶鋼の処理回数の増加に伴う到達真空度の増加量は少なく、従来のシール方法と同じ回数溶鋼を処理しても、到達真空度が１．３Ｔｏｒｒ程度であり、従来と比較してＯリングの劣化を大幅に抑制できることを確認できた。
以上のことから、本願発明の真空処理装置を使用して、そのシール方法を適用することで、上蓋からの輻射熱、更には溶鋼熱によるＯリングの損耗又は品質劣化を抑制してＯリングの長寿命化を図り、溶鋼の精錬時における真空処理槽内部の真空度を長期にわたって安定させることができることを確認できた。
以上のことから、本願発明の真空処理装置を使用して、そのシール方法を適用することで、上蓋からの輻射熱、更には溶鋼熱によるＯリングの損耗又は品質劣化を抑制してＯリングの長寿命化を図り、溶鋼の精錬時における真空処理槽内部の真空度を長期にわたって安定させることができることを確認できた。
以上、本発明を、一実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の真空処理装置及びそのシール方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
また、前記実施の形態においては、上蓋の上昇又は下降に応じて、真空処理槽のフランジ部内への水の供給量を制御することにより、フランジ部内の水の液面位置を調整する場合について説明した。しかし、例えば、真空処理槽のフランジ部に排水弁を設け、フランジ部内からの水の排出量を制御することにより、フランジ部内の水の液面位置を調整することも、また水の給水量と排水量の両方を調整することも可能である。
また、前記実施の形態においては、上蓋の上昇又は下降に応じて、真空処理槽のフランジ部内への水の供給量を制御することにより、フランジ部内の水の液面位置を調整する場合について説明した。しかし、例えば、真空処理槽のフランジ部に排水弁を設け、フランジ部内からの水の排出量を制御することにより、フランジ部内の水の液面位置を調整することも、また水の給水量と排水量の両方を調整することも可能である。
１０：真空処理装置、１１：取鍋（精錬鍋）、１２：真空処理槽、１３：Ｏリング（シール部材）、１４：上蓋、１５：フランジ部、１６：水供給手段、１７：耐火物、１８：支持台、１９：排気ダクト、２０：環状溝部、２１：下端フランジ部、２２：内周側壁、２３：外周側壁、２４：貯留槽、２５：送水管、２６：給水弁、２７：送水樋、２８：排出手段、２９：排水溝、３０：排水枡、３１：排水管、３２：下面、３３：下側冷却水流路（冷却手段）、３４：上面、３５：上側冷却水流路、３６：供給管、３７：突出部
Claims (6)
- 溶鋼を入れた精錬鍋を内部に配置する真空処理槽と、該真空処理槽にシール部材を介して載置される上蓋とを有し、前記真空処理槽に該上蓋を載置し、該真空処理槽内部を減圧状態にして前記溶鋼の精錬を行う真空処理装置において、
前記真空処理槽の上端部には、その底に前記シール部材が配置された断面凹状のフランジ部が設けられ、しかも該フランジ部の溝内の底部分は、前記真空処理槽に前記シール部材を介して前記上蓋を載置した際に、該上蓋の下端フランジ部が当接する部分であり、かつ前記真空処理槽内に配置された前記フランジ部の内周側壁及び該真空処理槽外に配置された前記フランジ部の外周側壁がそれぞれ、前記上蓋の下端フランジ部とは間隔をあけて配置され、
前記真空処理槽の外側には、前記上蓋が該真空処理槽に未載置の状態で前記フランジ部内へ水を供給する水供給手段が設けられていることを特徴とする真空処理装置。 - 請求項１記載の真空処理装置において、前記フランジ部の前記外周側壁の上端位置は、該フランジ部の前記内周側壁の上端位置よりも低く、しかも前記シール部材の上端位置よりも高くなっていることを特徴とする真空処理装置。
- 請求項１及び２のいずれか１項に記載の真空処理装置において、前記フランジ部の下側には、該フランジ部の冷却手段が設けられていることを特徴とする真空処理装置。
- 溶鋼を入れた精錬鍋を真空処理槽内部に配置し、該真空処理槽の上端部に設けられた断面凹状のフランジ部の底に配置したシール部材を介して、前記真空処理槽に上蓋を載置し、減圧状態にした前記真空処理槽内部で前記溶鋼の精錬を行う真空処理装置のシール方法において、
前記フランジ部の溝内の底部分は、前記真空処理槽に前記シール部材を介して前記上蓋を載置した際に、該上蓋の下端フランジ部が当接する部分であり、かつ前記真空処理槽内に配置された前記フランジ部の内周側壁及び該真空処理槽外に配置された前記フランジ部の外周側壁がそれぞれ、前記上蓋の下端フランジ部とは間隔をあけて配置され、前記上蓋が前記真空処理槽に未載置の状態では、前記フランジ部内に水を供給し、該フランジ部内の水の液面位置を、前記シール部材の上端位置よりも高くしていることを特徴とする真空処理装置のシール方法。 - 請求項４記載の真空処理装置のシール方法において、前記溶鋼の精錬中は、前記フランジ部内に水を供給して前記シール部材の冷却を行うことを特徴とする真空処理装置のシール方法。
- 請求項４及び５のいずれか１項に記載の真空処理装置のシール方法において、前記上蓋の上昇又は下降に応じて、前記フランジ部内への水の供給量及び前記フランジ部内からの水の排出量のいずれか一方又は双方を制御することにより、前記フランジ部内の水の液面位置を調整することを特徴とする真空処理装置のシール方法。
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