JP4885061B2 - 取鍋 - Google Patents

Description

本発明は、金属溶湯を収容する溶湯収容部にガスを吹き込む吹込プラグ、前記吹込プラグに供給可能な蓄圧タンク、および前記蓄圧タンクから前記プラグへのガス供給を制御する制御ユニットを装着して成る取鍋に関するものである。

金属精錬の分野において、電気炉や転炉等の溶解炉を用いて行う１次精錬の後、金属溶湯（溶融金属：以下、溶湯という）から不純物を除去する、あるいは成分元素を添加するために２次精錬が行われている。この２次精錬として、取鍋に溶湯を取り出して行ういわゆる取鍋精錬が広く実施されている。

取鍋は、溶湯を収容し、またプラント内で運搬するための容器として構成され、取鍋の底部には、溶湯にアルゴンや窒素などの不活性ガス、酸素などの（用途に応じて異なる）ガスを吹込むための吹込プラグ（以下プラグという）が設けられている。取鍋精錬においては、プラントに設置されているガス源にプラグの配管を接続し、プラグから溶湯収容部に収容された溶湯にガスを吹き込むことにより、溶湯を攪拌する。

溶湯を収容した取鍋をプラント内で移送する際には、取鍋のプラグをガス源から切り離す必要が生じるが、プラグをガス源から切り離してしまうとガス源からガスを取鍋内の溶湯に供給することができず、取鍋内の溶湯がプラグの通路に侵入、固化して目詰まりを起す問題がある。

この点に鑑み、ガスを蓄圧した蓄圧タンクを取鍋外殻の底部や側面に取付け、取鍋の移送中、プラグをガス源から切り離している間でも、プラグにガス圧を印加できるようにした取鍋が知られている（下記の特許文献１）。このような取鍋によれば、取鍋の移送中も、プラグの通路中のガス圧が確保され、溶湯がプラグの通路に侵入して目詰まりを起すのを防止できる。
特開２００３−２３９０１０号公報

上述のような蓄圧タンク付きの取鍋には、蓄圧タンクとともに、制御ユニットが設けられる。制御ユニットは、蓄圧タンク廻りの配管、工場のガス源と配管を着脱するための制御弁、圧力調整用の安全弁や定流量弁、不純物を除去するためのフィルター、配管内の所定部位の圧力を測定するための圧力計などから構成される。制御ユニットは、蓄圧タンクとともに取鍋の外殻側面や底部などの所定位置に設けられる。

制御ユニットは、吹込プラグにつながる配管の断接制御や、圧力制御を行なうもので、蓄圧タンクとともに充分に保護される必要がある。たとえば、制御ユニットおよび蓄圧タンクに対する最も大きな脅威のひとつは溶湯を収容した取鍋が発生する熱であり、この熱によって制御ユニットや蓄圧タンクが容易に故障してしまっては、設備を効率よく稼働させることは困難である。

しかしながら、従来では、取鍋が発生する熱から、制御ユニットおよび蓄圧タンクを保護するための適切かつ洗練された構造が存在しなかった。

たとえば、余計な部材を多数追加することなく、簡単安価に制御ユニットおよび蓄圧タンクを効率よく断熱し、あるいはさらに冷却できる構成があれば、制御ユニットおよび蓄圧タンクを充分保護することができ、制御ユニットおよび蓄圧タンクの耐久性を向上させることができる。

本発明の課題は、上記の問題に鑑み、簡単安価かつ洗練された構造により取鍋に装着される制御ユニットおよび蓄圧タンクを保護できるようにすることにある。

上記課題を解決するため、本発明においては、金属溶湯を収容する溶湯収容部と、前記溶湯収容部に装着され前記溶湯収容部にガスを吹き込む吹込プラグと、前記溶湯収容部の外殻に装着された、外部のガス源と連通してガス源から供給されるガスを蓄積可能であるとともに前記吹込プラグに連通して前記吹込プラグにガスを供給可能な蓄圧タンク及び前記ガス源から前記吹込プラグへのガス供給を制御する制御ユニットを有する取鍋において、前記吹込プラグと連通する配管上に配置され、内部にガスを流通させることにより前記蓄圧タンクないし前記制御ユニットを冷却するよう前記蓄圧タンクないし前記制御ユニットと前記外殻との間に配置された冷却装置を有し、前記冷却装置は、外部のガス源から前記蓄圧タンクを介することなく前記吹込プラグへガスを供給する配管上に配置されている構成、
あるいは、金属溶湯を収容する溶湯収容部と、前記溶湯収容部に装着され前記溶湯収容部にガスを吹き込む吹込プラグと、前記溶湯収容部の外殻に装着された、外部のガス源と連通してガス源から供給されるガスを蓄積可能であるとともに前記吹込プラグに連通して前記吹込プラグにガスを供給可能な蓄圧タンク及び前記ガス源から前記吹込プラグへのガス供給を制御する制御ユニットを有する取鍋において、前記吹込プラグと連通する配管上に配置され、内部にガスを流通させることにより前記蓄圧タンクないし前記制御ユニットを冷却するよう前記蓄圧タンクないし前記制御ユニットと前記外殻との間に配置された冷却装置を有し、前記冷却装置は、前記蓄圧タンクから前記吹込プラグへガスを供給する配管上に配置されている構成を採用した。

上記構成によれば、吹込プラグと連通した冷却装置に冷媒として精錬用のガスを流通させ、冷却装置により蓄圧タンクないし制御ユニットを冷却することができる。これにより、取鍋が発生する高熱から蓄圧タンクないし制御ユニットを保護することができ、蓄圧タンクないし制御ユニットの故障を防止できる。

また、上記構成によれば、格別の冷媒を用意する必要がなく、取鍋精錬に必要なガスを用いて蓄圧タンクないし制御ユニットの冷却を行なうことができ、余計な部材を多数追加することなく、簡単安価かつ洗練された構造により蓄圧タンクないし制御ユニットを保護することができる。

なお、冷却装置が外部のガス源から蓄圧タンクを介することなく吹込プラグへガスを供給する配管上に配置されている場合には、多量のガスが冷却装置に流れ冷却装置の加熱が抑制されるため冷却効果は高くなる。

一方、冷却装置が蓄圧タンクから吹込プラグへガスを供給する配管上に配置されている場合には、冷却装置が蓄熱体として機能し、蓄圧タンクから吹込プラグに送られるガスを加熱し加熱されたガスが吹込プラグに送られることになる。このため吹込プラグがガスにより冷却されることが抑制され、溶湯金属の冷却による凝固が抑制され吹込プラグの目つまりが一層抑制される。

以下、発明を実施するための最良の形態の一例として、制御ユニットおよび蓄圧タンクを断熱し、あるいはさらに冷却する手段を設けた取鍋に関する実施例を示す。

図１（ａ）、（ｂ）は、本発明を採用した取鍋の構造を示すもので、図１（ａ）は取鍋１０を側面から、図１（ｂ）は取鍋１０を上面からそれぞれ示している。

図示の取鍋１０は、金属溶湯を収容できるよう上部が開放されたほぼバケツ状の容器として構成されている。取鍋１０の基本構造は任意であるが、たとえば、強度を確保するため金属などから構成された外殻と、その内部に画成された耐熱材料からなる溶湯収容部のような２重構造とする。

取鍋１０の上端の周縁の一部には、スラグを取り出すための注ぎ口１３が形成されている。取鍋１０の側面の両端には、取鍋１０を回動自在に支持するための支軸１２、１２が設けられており、支軸１２、１２を介して取鍋１０を傾斜させることにより、注ぎ口１３から溶湯を注ぎ出すことができる。

取鍋１０の底部には、プラントのガス源（不図示）または後述の蓄圧タンク（以下タンクという）からガスを吹き込むためのプラグ１１及び溶湯を取り出す開閉弁（図示せず）が設けられている。

取鍋１０の側面の一部には、タンク２０および制御ユニット３０が装着されている。

本実施例においては、取鍋１０の外殻と、タンク２０および制御ユニット３０の間には、図１（ｂ）に示すように、冷却装置４０、および断熱材５０が配設されている。

本実施例の冷却装置４０は、プラントのガス源（不図示）からのガスを内部に流通させることにより、断熱材５０、さらにその外側のタンク２０および制御ユニット３０を冷却する（あるいはこれらタンク２０および制御ユニット３０が過熱しないように断熱する）ためのものである。

本実施例では、冷却装置４０は、外部のガス源からタンク２０ないしプラグ１１へガスを供給する配管上に配置する。

すなわち、プラントのガス源からの配管は、まず冷却装置４０と連通した供給口３１に装着される。その後、配管は、タンク２０、およびタンク２０と並列に接続された制御ユニット３０を経て、プラグ１１に接続される。なお、図１（ａ）において符号３５は、制御ユニット３０内の逆止弁の位置を示している。

図２（ａ）〜（ｃ）は制御ユニット３０周りの構造を、図３は、本実施例の取鍋の配管の構成を示している。

冷却装置４０は、図２（ａ）に示すように、供給口３１と排出口４１の間に供給口３１から供給されるガスが流通できるよう連通した多数の配管を配設して成る。冷却装置４０は、冷却機能を考慮し、各種合金材その他の熱伝導に優れた材質から構成するのが好ましい。

断熱材５０は、図２（ｂ）に示すように、冷却装置４０と制御ユニット３０の間に配設する。断熱材５０は、耐熱樹脂や多孔質の焼成材など断熱効果の高い材質から構成する。

図２（ｂ）、（ｃ）の制御ユニット３０は、図３に示すような配管および各構成部材をフレーム３６内に収容してなるものである。フレーム３６は、ボルト３６１、３６１、３６１、３６１を介して、断熱材５０、および冷却装置４０とともに共締めで取鍋１０に固定される。

図２（ｂ）、（ｃ）では、制御ユニット３０の構成部材としては、冷却装置４０の排出口４１と接続される供給口３２、タンク２０との接続口３３、プラグ１１への接続口３４の各接続点、および、圧力計３０２、３０５のみを符号付きで示している。

ここで、本実施例の取鍋の配管の構造を図３により詳細に説明する。

図３は、冷却装置４０〜制御ユニット３０〜プラグ１１の間の配管の構成を詳細に示している。ここでは、上述の各部材を同一符号により示すとともに、図２（ｃ）の供給口３２、接続口３３、接続口３４の各接続点の位置を１点鎖線で示してある。

本実施例では、プラントのガス源に接続される供給口３１の直後に冷却装置４０が配置される。

冷却装置４０の下流側の配管には制御ユニット３０が設けられる。制御ユニット３０は冷却装置４０の下流側に近くに設けられた不純物を除去するためのフィルター３０７を含む。

フィルター３０７の下流において、配管は、タンク２０を有する配管と、取鍋１０に向かう配管に分岐する。タンク２０を有する配管と、タンク２０を介さず取鍋１０に向かう配管は図示のように並列の接続関係となっている。

取鍋１０に向かう配管には逆止弁３５１が、取鍋１０に向かう配管には逆止弁３５２がそれぞれ配設されている。逆止弁３５１、３５２、あるいは後述の逆止弁３５３はボール弁などから構成され、矢印の方向へのみガスの流通を許容するように構成されている。

逆止弁３５１を経た配管は、タンク２０へ向かう配管と、プラグ１１へ向かう配管に分岐する。プラグ１１へ向かう配管には、まず安全弁３０１が配置される。この安全弁３０１の下流には、さらにプラントのガス源またはタンクからの供給ガス圧を測定する圧力計３０２、不純物除去用のフィルター３０３、圧力調整弁３０４、圧力調整後の供給ガス圧を測定する圧力計３０５、プラグ１１へのガス圧印加を制御するニードルバルブ３０６、及び逆止弁３５３が配置されている。

逆止弁３５３を経た配管は、逆止弁３５２下流の位置において取鍋１０に向かう配管に合流している。

以上の配管構成において、取鍋１０に溶湯を収容し、供給口３１を不図示のガス源と接続した状態において、ガス源からガス圧を印加すると、まず冷却装置４０にガスが流れ込み、冷却装置４０を出たガスは制御ユニット３０に入る。そして、まずフィルタ３０７で不純物を除去され、タンク２０を含む配管とタンク２０を含まない配管に分かれる。タンク２０を含む配管に流れるガスは逆止弁３５１を介してタンク２０にガスが蓄積（蓄圧）されるとともに、さらに分岐して安全弁３０１、圧力計３０２、フィルター３０３、圧力調整弁３０４、圧力計３０５、ニードルバルブ３０６、及び逆止弁３５３を通ってプラグ１１に流れる。

タンク２０を含まない配管に流れるガスは逆止弁３５２を介して直接プラグ１１にガス圧が印加され、取鍋精錬が行われる。この際のガス圧は、プラントのガス源側で制御される。

また、上記構成においては、ガス源から直ちに冷却装置４０内をガスが流通することになる。この冷却装置４０内を流通するガスは冷媒として機能し、これにより、冷却装置４０を介して断熱材５０、さらにその外側に配置されたタンク２０および制御ユニット３０を冷却することができる。

従って、本実施例によれば、取鍋１０が発生する高熱からタンク２０および制御ユニット３０を保護することができ、タンク２０および制御ユニット３０の故障を防止する。

本実施例の冷却装置４０には、格別の冷媒を用意する必要がなく、取鍋精錬に必要なガスを用いてタンク２０および制御ユニット３０の冷却を行なうことができる。すなわち、余計な部材を多数追加することなく、簡単安価かつ洗練された構造により取鍋に装着されるタンク２０および制御ユニット３０を保護することができる。

また、本実施例では、取鍋１０とタンク２０および制御ユニット３０の間に、冷却装置４０、さらに断熱材５０を配置しており、より効果的にタンク２０および制御ユニット３０を取鍋１０の発生する高熱から保護することができ、上記の保護効果をより高めることができる。

さらに、本実施例ではガス源から供給されるガスは全て冷却装置４０を通過する。即ち、多量のガスが冷却装置に流れ冷却装置４０が冷却されるため、冷却装置４０による冷却効果は高くなる。

以上の実施例１では、冷却装置４０をガス源と接続される供給口３１の直後に配置している。この実施例１の構造では、取鍋１０を工程間で移動するなどの目的でガス源から供給口３１を切り離すと、供給口３１は開放状態となる。

そこで、本実施例では、ガス源から供給口３１を切り離した状態においても冷却装置４０中をガスが流通するようにし、取鍋１０の移動中においてもタンク２０および制御ユニット３０を取鍋１０の発生する高熱から保護することができるようにした構造を図４〜図６に示す。

図４〜図６は、それぞれ図１〜図３に対応しており、同一ないし相当する部材には同一の参照符号を付し、以下ではこれらについては特に必要なものを除いてはその詳細な説明を省略するものとする。

本実施例では、冷却装置４０をタンク２０と制御ユニット３０の間の配管上に配置する。

すなわち、図４（ａ）、および図６に示すように、ガス源と接続する供給口３１からの配管は、制御ユニット３０に入る。制御ユニツト３０のフィルター３０７を経由してタンク２０へ向かう配管とプラグ１１へ向かう配管に分岐する。

タンク２０へ向かう配管は逆止弁３５１を通り、さらに、タンク２０へ向かう配管とプラグ１１に向かう配管に再分岐する。細分岐でタンク２０へ向かう配管は、冷却装置４０を通りタンク２０に連結されている。細分岐でプラグ１１へ向かう配管は、安全弁３０１、圧力計３０２、フィルター３０３、圧力調整弁３０４、圧力計３０５、ニードルバルブ３０６及び逆止弁３５２を含み、この下流ではじめに分岐した配管と合流してプラグ１１に連結されている。

はじめに分岐してプラグに向かう配管は逆止弁３５２を通り、この下流でタンク２０に向かう配管と合流し、プラグ１１へと向かう。

本実施例でも、取鍋１０の外殻と、タンク２０および制御ユニット３０の間には、図４（ｂ）に示すように、冷却装置４０、および断熱材５０が配設されている。

図５（ａ）に示すように冷却装置４０それ自体の構造は実施例１と同様であるが、制御ユニット３０と接続される接続配管３９とタンク２０と接続される接続口４３を配管の両端に有する（図５（ｂ）、図６）。

図６に示されるように、本実施例の特徴は、制御ユニット３０の流入側において、冷却装置４０がタンク２０、および制御ユニット３０の間に配置されている点にある。

このような構成によれば、取鍋１０の供給口３１をプラントのガス源に接続した状態、および供給口３１をプラントのガス源から切り離した状態のいずれにおいても、ガスが冷却装置４０内を満たし、流通することになる。

これにより、取鍋１０の供給口３１をプラントのガス源に接続した状態はもちろん、取鍋１０の移動のために供給口３１をプラントのガス源から切り離した状態のいずれにおいても、冷却装置４０により、断熱材５０、さらにその外側に配置されたタンク２０および制御ユニット３０を冷却することができる。

従って、本実施例によれば、取鍋１０をガス源と接続した状態はもちろん、取鍋１０の移動中においても、取鍋１０が発生する高熱からタンク２０および制御ユニット３０を保護することができ、タンク２０および制御ユニット３０の故障を抑制する。

また、本実施例においては、冷却装置４０がタンク２０、および制御ユニット３０の間に配置されているので、冷却装置４０内の容量をガス貯蔵に供することができる。このため、みかけ上、タンク２０の容量を増加させたのと同様の効果を期待でき、より長時間、プラグ１１にガス圧を印加することができる。

また、本実施例においても、冷却装置４０に格別の冷媒を用意する必要がなく、取鍋精錬に必要なガスを用いてタンク２０および制御ユニット３０の冷却を行なうことができ、余計な部材を多数追加することなく、簡単安価かつ洗練された構造によりタンク２０および制御ユニット３０を保護することができる点は実施例１と同様である。また、冷却装置４０、さらに断熱材５０により、より効果的にタンク２０および制御ユニット３０を取鍋１０の発生する高熱から保護することができる効果についても実施例１と同様である。

さらに、本実施例では、タンク２０からプラグ１１にガスが供給されるときに冷却装置４０を通る。冷却装置４０が加熱されているためタンク２０から供給されるガスは冷却装置で加熱され加熱されたガスがノズル１１に送られることになる。このためプラグ１１がガスにより冷却されることが抑制され、溶湯金属の冷却による凝固が抑制されプラグ１１の目つまりが一層抑制される。

なお、以上の２つの実施例において、断熱材５０は、冷却装置４０とタンク２０および制御ユニット３０の間に配置してある。しかしながら、断熱材５０と冷却装置４０の配置順を逆にする、すなわち、取鍋１０の外殻、断熱材５０、冷却装置４０、タンク２０および制御ユニット３０の順に配置するようにしてもよい。これにより、断熱材５０により取鍋１０の外殻と冷却装置４０を熱的に遮断でき、冷却装置４０により効率よくタンク２０および制御ユニット３０を冷却することができる。また、冷却装置４０内を流通するガスの温度が高くなり過ぎないように制御できるため、蓄圧タンクの蓄積効率アップを期待できる。

また、冷却装置として実施例では多数のガス供給管を並列したものを使用したが、隣接するガス供給間を各隣接する端部でＵ字管で連結し、直列に繋いだものでも良い。さらには、各ガス供給管にフィンを溶接し、フィンで熱を効果的に遮断するものでも良い。

本発明は、蓄圧タンクおよび制御ユニットを塔載した各種金属精錬用の取鍋に実施することができる。取鍋により精錬される金属の種類、精錬用のガスや、精錬において添加される成分元素などによって本発明が限定されるものでないことはいうまでもない。

本発明を採用した取鍋の側面図である。 本発明を採用した取鍋の上面図である。 本発明を採用した取鍋の冷却装置を示した説明図である。 本発明を採用した取鍋の制御ユニット部分の側面図である。 本発明を採用した取鍋の制御ユニット部分の正面図である。 本発明を採用した取鍋の配管構造を示した説明図である。 本発明を採用した取鍋の側面図である。 本発明を採用した取鍋の上面図である。 本発明を採用した取鍋の冷却装置を示した説明図である。 本発明を採用した取鍋の制御ユニット部分の側面図である。 本発明を採用した取鍋の制御ユニット部分の正面図である。 本発明を採用した取鍋の配管構造を示した説明図である。

符号の説明

１０ 取鍋
１１ プラグ
１２ 支軸
１３ 注ぎ口
２０ タンク
３０ 制御ユニット
３１、３２ 供給口
３３、３４、４３ 接続口
３６ フレーム
３９ 接続配管
４０ 冷却装置
４１ 排出口
５０ 断熱材
３０１ 安全弁
３０２、３０５ 圧力計
３０３ フィルター
３０４ 圧力調整弁
３０５ 圧力計
３０６ ニードルバルブ
３０７ フィルター
３５１ 逆止弁
３５２ 逆止弁
３６１ ボルト

Claims (2)

1. 金属溶湯を収容する溶湯収容部と、前記溶湯収容部に装着され前記溶湯収容部にガスを吹き込む吹込プラグと、前記溶湯収容部の外殻に装着された、外部のガス源と連通してガス源から供給されるガスを蓄積可能であるとともに前記吹込プラグに連通して前記吹込プラグにガスを供給可能な蓄圧タンク及び前記ガス源から前記吹込プラグへのガス供給を制御する制御ユニットを有する取鍋において、
   前記吹込プラグと連通する配管上に配置され、内部にガスを流通させることにより前記蓄圧タンクないし前記制御ユニットを冷却するよう前記蓄圧タンクないし前記制御ユニットと前記外殻との間に配置された冷却装置を有し、前記冷却装置は、外部のガス源から前記蓄圧タンクを介することなく前記吹込プラグへガスを供給する配管上に配置されていることを特徴とする取鍋。
2. 金属溶湯を収容する溶湯収容部と、前記溶湯収容部に装着され前記溶湯収容部にガスを吹き込む吹込プラグと、前記溶湯収容部の外殻に装着された、外部のガス源と連通してガス源から供給されるガスを蓄積可能であるとともに前記吹込プラグに連通して前記吹込プラグにガスを供給可能な蓄圧タンク及び前記ガス源から前記吹込プラグへのガス供給を制御する制御ユニットを有する取鍋において、
   前記吹込プラグと連通する配管上に配置され、内部にガスを流通させることにより前記蓄圧タンクないし前記制御ユニットを冷却するよう前記蓄圧タンクないし前記制御ユニットと前記外殻との間に配置された冷却装置を有し、前記冷却装置は、前記蓄圧タンクから前記吹込プラグへガスを供給する配管上に配置されていることを特徴とする取鍋。

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