JP5143021B2 - デュプレクス真空槽を有する真空脱ガス装置 - Google Patents

Description

本発明は、連続的な真空脱ガス精錬操業を中断させる限界要因を除去して操業生産性を向上させ、真空槽の使用寿命を延長するとともに、全体的な製造コストを低減することが出来るデュプレクス真空槽を有する真空脱ガス装置に関する。

一般的に高炉を使用して鉄鉱石を還元、製錬して銑鉄を作製する工程を製銑といい、高炉の出銑口から排出された溶銑（溶融銑鉄）を転炉に移して精錬（不純物除去）し鋼を作製する工程を製鋼という。

このような製鋼工程は溶銑を溶鋼に作製する１次工程の転炉工程と、温度と成分を調整して溶鋼の品質を高めるための２次工程の炉外工程とに分けられる。

図１は一般の製鋼工程及び連鋳工程を図示した工程フロー図で、図示したように、溶鉱炉で鉄鉱石を溶かして製造した溶銑は溶銑予備処理工程で硫黄（Ｓ）とリン（Ｐ）成分を除去した後、炭素（Ｃ）成分除去のため転炉工程に移送して転炉１０に入れ酸素ランス１２を通して純酸素を取り入れることにより炭素成分を約０.０４重量％まで除去するが、このように炭素が除去された溶融鉄を溶鋼という。

転炉１０から出鋼された溶鋼は溶鋼昇温設備（Ｌａｄｌｅ Ｆｕｒｎａｃe：ＬＦ）のレードルファーネス２０を用いて低温出鋼により溶鋼に含有されているリン（Ｐ）の含有量を低める成分調整と溶鋼温度を昇温させる。

または、溶鋼昇温設備のＣＨＩＳ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｈｅａｔｉｎｇ Ｉｎ Ｓｎｏｒｋｅｌ）設備（またはＣＡＳ−ＯＢ設備）３０を用いて溶鋼昇温
及び効率を増大させながら溶鋼の微細成分を調整するが、これは外部空気と遮断されたスノーケル３１という密閉した容器を用いて溶鋼とアルミニウム及び酸素との化学的反応を通して溶鋼昇温を起こす新概念の炉外精錬設備である。

また、溶鋼は高清浄鋼を生産するための真空脱ガス精錬設備の一つであるＲＨ−ＯＢ（Ｒｈｅｉｎｓｔａｈｌ Ｈｕｔｔｅｎｗｅｒｋｅ ＆ Ｈｅｒａｕｓ Ｏｘｙｇｅｎ Ｂｌｏｗｉｎｇ）設備４０に移送され精錬が行われることが出来るが、これは溶鋼を真空槽４１に還流させながら溶鋼中に含有されたＣＯ、窒素、水素などのガスを取り出し、連続鋳造が可能であるよう温度を調節し、溶鋼成分を均質化する役割を担うまた異なる炉外精錬設備である。

上記のように転炉及び炉外精錬を経た精錬された溶鋼は連続鋳造設備５０に供給されタンディッシュ５１及びモールド５２を経てスラブを連続して鋳造することとなる。

一方、図２は一般の真空脱ガス精錬設備に備えられる真空槽を図示した側面図で、図示したように、真空槽４１はトップ部４１ａ、上部真空管４１ｂ、下部真空管４１ｃ及びスノーケル４１ｄで構成される。

このような構成を有する２つの真空槽１，２を用いて真空脱ガス精錬工程を行う設備のレイアウトは、図３（ａ）に図示したような日本型と図３（ｂ）に図示したようなヨーロッパ型が知られている。

ここで、真空槽１，２が溶鋼の真空脱ガス精錬操業のために溶鋼が満たされたレードル５が搭載されたレードル移動台車６の移動ラインに配置されることを処理位置といい、真空槽１，２が下部真空管及びスノーケルの取り替え及び修理作業のために修理用台車７，８の移動ライン上に配置されることを修理位置という。

即ち、真空脱ガス精錬設備で行われる従来の操業方法は図３（ａ）（ｂ）に図示したように、第２真空槽２の直下部にレードル５が位置するようレードル移動台車６を処理位置まで移動させ、レードル５の溶鋼に第２真空槽２の下部端が浸漬するようレードル５を上昇させた後、溶鋼に含まれた不純物を除去する作業を行う。

そして、溶鋼の脱ガス作業が終了すると上昇したレードル５は下降してレードル移動台車６上に安着し、レードル移動台車６は精錬された溶鋼を出鋼するため出鋼位置に移動する。

このような真空脱ガス精錬操業中、日本型の場合、図３（ａ）に図示したように、待機位置にある第１真空槽１の下部真空管とスノーケルは修理用台車によって修理場９ａへ搬出、搬入され、真空槽移動台車３，４に固定された上部真空管は待機位置で直接修理することとなる。

また、ヨーロッパ型の場合、図３（ｂ）に図示したように、スノーケルは待機位置でスノーケル取り替え台車３ａ，４ａによって取り替えが行われる。下部真空管は待機位置で別途の油圧設備によって着脱され取り替えられたスノーケルと下部真空管及び上部真空管は修理用クレーン９によって修理場へ搬出、搬入される。

一方、待機位置で真空槽を修理する間、処理位置に配置された真空槽のスノーケルまたは下部真空管を新しいものに取り替えるか、スプレーガンニングマシーン（Ｓｐｒａｙ Ｇｕｎｎｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ）またはホットフレームガンニングマシーン（Ｈｏｔ Ｆｒａｍｅ Ｇｕｎｎｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ）を用いてスノーケルを補修する作業時に、脱ガス精錬作業を中断しなければならない。

これによって、上記スノーケル、下部真空管の取り替え作業及びスノーケル補修作業が長時間かかると、これは一日平均操業回数が２０ないし２８回に限定された真空脱ガス精錬設備の操業時間を短縮し、操業生産性を低下させるとともに製造コストを上昇させる主な原因として作用した。

従って、本発明は上記のような従来の問題点を解消するため提案されたもので、その目的は、連続的な脱ガス精錬操業を中断させる限界要因を除去して操業生産性を向上させ、真空槽の使用寿命を延長するとともに、全体的な製造コストを低減することが出来るデュプレクス真空槽を有する真空脱ガス装置を提供しようとする。

上記のような目的を達成すべく、技術的な構成として、本発明は、溶鋼に含まれた不純ガスを除去するよう溶鋼を還流させ溶鋼成分を均質化する真空脱ガス装置であって、底面から一定の高さを置いて水平に備えられるフロアーに一定間隔を置いて固定設置される第１、２真空槽と、上記溶鋼が満たされた第１、２レードルが搭載され、上記第１、２真空槽の直下部に配置される処理位置と精錬処理された溶鋼を出鋼する出鋼位置との間を往復移動するよう第１、２走行レールに沿って走行する第１、２レードル移動台車と、上記第１、２レードル内の溶鋼に上記第１、２真空槽の下部端を浸漬させるよう上記処理位置で第１、２レードルを昇下降させる第１、２リフティングシリンダと、を含むことを特徴とするデュプレクス真空槽を有する真空脱ガス装置を提供する。

好ましく、上記第１、２真空槽は第１、２ガスクーラーと連通連結され、上記第１、２ガスクーラーから延長される第１、２排気ダクトの間に真空器から延長された真空ダクトを配置し、上記第１排気ダクトと真空ダクトとの間または第２排気ダクトと真空ダクトとの間を連通連結するよう往復走行するスイッチングダクトを備える。

より好ましくは、上記スイッチングダクトは、ダクト台車にチェーン部材を介して連結される
（外２）

状の配管部材で、上記ダクト台車は水平レールに沿って往復走行するよう備えられる。

好ましくは、上記第１、２真空槽は合金鉄供給器と第１、２装入導管を介して連通連結され、上記装入導管が相互交差する地点には第１、２真空槽のいずれか一つを選択して合金鉄を供給することが出来るよう合金鉄供給流路を転換する分配器を備える。

好ましく、上記第１、２リフティングシリンダは、上記第１、２真空槽の直下部に該当する底面に一定の深さに掘られた第１、２ピット内にそれぞれ配置される。

本発明によると、底面から一定の高さに備えられたフロアー上に第１、２真空槽をそれぞれ備え、真空吸入力を発生させる真空器と第１、２真空槽との間を選択的に連結することにより、一側真空槽を用いて溶鋼に対する真空脱ガス処理工程が行われる間、待機中の残りの真空槽に対する設備補修及び取り替え作業を行うことが出来るため、連続的な脱ガス精錬操業を中断させるという従来のような限界要因を除去して操業生産性をより向上させ、真空槽の使用寿命を著しく延長すると同時に全体的な製造コストを低減することが出来るという効果が得られる。

以下、添付の図面を参照に本発明の好ましい実施例をより詳しく説明する。

図４は本発明によるデュプレクス真空槽を有する真空脱ガス精錬設備を図示した概略図で、図５は本発明によるデュプレクス真空槽を有する真空脱ガス精錬設備を図示した構成図で、図６は本発明によるデュプレクス真空槽を有する真空脱ガス精錬設備の正面図で、図７は本発明によるデュプレクス真空槽を有する真空脱ガス精錬設備の平面図である。

本発明の真空脱ガス装置１００は図４ないし図７に図示したように、レードルに入っている溶鋼に含まれたＣＯ、窒素、水素などのような不純ガスを除去するよう溶鋼を真空雰囲気で還流させ高清浄鋼を製造する工程を、スノーケル、真空槽の取り替え作業または補修作業が行われる間にも操業を中断することなく連続して行うことが出来るため、これは第１、２真空槽１１０，１２０、第１、２レードル移動台車１３０，１４０及び第１、２リフティングシリンダ１５０，１６０を含んで構成される。

第１、２真空槽１１０，１２０は第１、２レードル移動台車１３０，１４０が走行する底面を基準としてこれから一定の高さ（Ｈ）を置いて底面と並ぶよう水平に備えられるフロアー１０１に一定の間隔を置いて固定設置される真空設備である。

このような第１、２真空槽１１０，１２０は従来と同様にトップ部４１ａ、上部真空管４１ｂ、下部真空管４１ｃ及びスノーケル４１ｄを含んで構成される。

ここで、フロアー１０１は、第１、２真空槽１１０，１２０の各下部真空管４１ｃが下部に露出するよう底面に垂直に設置された垂直構造物上に備えられる水平構造物である。

これによって、下部真空管４１ｃの下部に備えられる浸漬管と脱ガス精錬時に第１、２レードル１３５，１４５の上部を覆うスノーケルはフロアー１０１の下部に位置する反面、溶鋼の真空脱ガス時に外部へ排出される高温排ガスを冷却し排ガスに含まれた粉塵を除去する第１、２ガスクーラー１１１，１１２を介して真空器１０２と連結される上部真空管４１ｂはフロアー１０１の上部に位置する。

第１、２レードル移動台車１３０，１４０は上記溶鋼が一定量満たされた第１、２レードル１３５，１４５がそれぞれ搭載され、第１、２真空槽１１０，１２０の直下部を通過するよう一定の間隔を置いて相互配置される第１、２走行レール１３６，１４６上に配置される。

これによって、第１、２レードル移動台車１３０，１４０は、第１、２真空槽１１０，１２０の直下部に配置され第１、２レードル１３５，１４５に入っている溶鋼を真空雰囲気で還流させながら脱ガス作業を行う処理位置と脱ガス処理された溶鋼を出鋼する出鋼位置との間を往復走行する。

第１、２リフティングシリンダ１５０，１６０は、第１、２レードル移動台車１３０，１４０が第１、２真空槽１１０，１２０の直下部に配置される処理位置に停車するとき、第１、２レードル１３５，１４５内の溶鋼に第１、２真空槽１１０，１２０の下部端が浸漬するよう第１、２レードル移動台車１３０，１４０上に搭載された第１、２レードル１３５，１４５のみ直上部に上昇させるか、脱ガス処理された溶鋼を出鋼させるため、第１、２レードル１３５，１４５が第１、２レードル移動台車１３０，１４０上に載せられるよう上昇した第１、２レードル１３５，１４５のみ下降復帰させるシリンダ部材である。

ここで、第１、２リフティングシリンダ１５０，１６０は、第１、２真空槽１１０，１２０の直下部に該当する底面に一定の深さに掘られた第１、２ピット１５５，１６５内にそれぞれ配置される。

一方、第１、２真空槽１１０，１２０は還流ガスを取り入れて溶鋼を還流させる過程で溶鋼の脱ガス及び鋼中介在物の除去により溶鋼の高純度と高清浄化を成すと同時に、需要者が求める溶鋼の成分を調整することが出来るよう合金鉄供給器１０３と第１、２装入導管１０４ａ，１０４ｂを介して連通連結され、装入導管１０４ａ，１０４ｂが相互交差する地点には真空脱ガス操業を行う第１、２真空槽１１０，１２０のいずれか一つを選択して合金鉄を供給することが出来るよう合金鉄供給流路を折り返す分配器１０４を備える。

これによって、合金鉄供給器１０３から排出される合金鉄は第１、２装入導管１０４ａ，１０４ｂを経て第１、２真空槽１１０，１２０に装入され真空脱ガスとなる溶鋼に投入されることが出来る。

また、第１、２真空槽１１０，１２０は溶鋼の真空脱ガス時に外部へ排気される排気ガスに含まれた粉塵を除去することが出来るよう第１、２ガスクーラー１１１，１１２と連通連結され、第１、２ガスクーラー１１１，１１２から延長される第１、２排気ダクト１１１ａ，１１２ａの間には一定の強さの真空吸入力を発生させる真空器１０２から延長された真空ダクト１１３を配置し、第１、２排気ダクト１１１ａ，１１２ａと真空ダクト１１３の直上部には第１、２真空槽１１０，１２０の操業状態によって第１排気ダクト１１１ａと真空ダクト１１３または第２排気ダクト１１２ａと真空ダクト１１３との間を連通連結するよう往復走行するスイッチングダクト１１４を備える。

このようなスイッチングダクト１１４はダクト台車１１６にチェーン部材を介して連結される
（外３）

状の配管部材で、ダクト台車１１６は第１、２真空槽１１０，１２０の上部に備えられる水平レール１１５に沿って往復走行するよう備えられる。

構成の本発明の装置１００に備えられた第１真空槽１１０と第２真空槽１２０のいずれか一つを選択してレードル内の溶鋼に対して不純ガスを除去する脱ガス工程を、操業を中断することなく連続して進行しようとする場合、クレーンを用いて溶鋼が満たされた第１レードル１３５を第１レードル移動台車１３０上に安着する。

次に、第１レードル移動台車１３０は第１レードル１３５が第１真空槽１１０の直下部に配置する処理位置に位置するよう第１走行レール１３６に沿って一定距離移動させた後停車させる。

そして、処理位置に停車した第１レードル移動台車１３０上の第１レードル１１０は、第１真空槽１１０の直下部と対応する第１ピット１５５に備えられた第１リフティングシリンダ１５０の上昇作動によって一定の高さが上昇する。

これによって、上昇する第１レードル１３５の溶鋼には第１真空槽１１０の下部端である浸漬腕４２が浸漬する。

一方、第１真空槽１１０を用いた第１レードル１３５の溶鋼に対する真空脱ガス作業を行うためには、真空器１０２の作動時に発生する真空吸入力を第１真空槽１１０の内部空間に伝達できるよう上記第１真空槽と真空器を相互連通させなければならない。

即ち、水平レール１１５に沿って往復走行するよう備えられたダクト台車１１６を移動させ、ダクト台車１１６に連結されたスイッチングダクト１１４を第１真空槽１１０と連結された第１ガスクーラー１１１から延長された第１排気ダクト１１１ａと真空器１０２から延長された真空ダクト１１３の直上部に位置させる。

このような状態でスイッチングダクト１１３を下降させると第１真空槽１１０は第１ガスクーラー１１１、第１排気ダクト１１１ａ、スイッチングダクト１１４及び真空ダクト１１３を介して真空槽１０２と連通連結される。

これによって、真空器１０２のウォータリングポンプ（図示せず）を駆動させエジェクタ、ブースタを通して真空吸入力を真空ダクト１１３に伝達すると、真空ダクト１１３とスイッチングダクト１１４を介して連通連結された第１排気ダクト１１１ａを通してレードル１３５の溶鋼に下部端が浸漬された第１真空槽１１０の下部まで真空吸入力が伝達されるため、第１レードル１３５内の溶鋼を強制に吸い上げる。

これと同時に第１レードル１３５の下部に還流ガスを供給して還流させながら溶鋼の高純度及び高清浄化を成して溶鋼成分を調整する。

また、溶鋼の成分を調整するために合金鉄を第１真空槽を通して第１レードル内に投入する作業は、合金鉄供給器１０３と連結された第１、２装入導管１０４ａ，１０４ｂの交差地点に備えられた分配器１０４を用いて合金鉄が真空脱ガス工程が行われる第１真空槽１１０に投入されるよう供給経路を転換させる。

そして、第１レードル１３５の溶鋼に対する真空脱ガス工程が終了すると、真空器１０２の作動を中断して第１真空槽１１０の内部圧を大気圧状態に転換した後、上昇完了した第１リフティングシリンダ１５０を下降復帰させ第１レードル１３５を第１レードル移動台車１３０上に安着し、これを出鋼位置に移動させ後工程に出鋼することが出来るよう第１走行レールに沿って移動させる。

一方、上記のように第１真空槽１１０を用いて第１レードル１３５に対する真空脱ガス処理作業及び出鋼が３回ないし４回繰り返して行われる間、隣接する第２真空槽１２０に対しては上下部真空管またはスノーケルを取り替える作業を行うか、スプレーガンニングマシーンまたはホットフレームガンニングマシーンを用いて真空槽を補修する作業を行うこととなる。

その反面、第１真空槽１１０の上下部真空管を取り替えたり、スノーケルを取り替え或いは補修しようとする場合、溶鋼が満たされた第２レードル１４５を第２真空槽１２０の直下部に該当する処理位置に位置させた後、第２真空槽の下部端が第２レードルの溶鋼に浸漬するよう第２リフティングシリンダによって第２レードルのみ上昇させる。

そして、第１排気ダクト１１１ａと真空ダクト１１３との間に組み立てられたスイッチングダクト１１４を分離し、分離されたスイッチングダクト１１４を位置移動させ第２排気ダクト１１２ａと真空ダクト１１４との間を連通連結するようにする。

このような場合、真空器１０２から発生した真空吸入力を第２真空槽１２０へ伝達して第２レードル１２０の溶鋼を吸い上げながら還流させることにより、溶鋼に含まれた不純ガスを除去する脱ガス処理工程を行うことが出来る。

また、第１、２装入導管１０４ａ，１０４ｂの交差地点に備えられた分配器１０４の選択的な供給経路の転換によって合金鉄供給器１０３から供給される合金鉄を第２真空槽１２０に供給して溶鋼成分を調節することとなる。

一方、上記のように第２真空槽１２０を用いて第２レードル１４５に対する真空脱ガス処理作業及び出鋼が行われる間にも隣接する他の第１真空槽１１０に対しては上下部真空管またはスノーケルを取り替える作業を行うか、スプレーガンニングマシーンまたはホットフレームガンニングマシーンを用いて真空槽を補修する作業を行うこととなる。

本発明は特定の実施例に関して図示し説明したが、以下の請求範囲により供えられる本発明の精神や分野を外れない範囲内で本発明が多様に改造及び変化できるということを当業界において通常の知識を有する者は容易に分かることを明らかにする。

一般の製鋼工程及び連鋳工程を図示した工程フロー図である。 一般の真空脱ガス精錬設備に備えられる真空槽を図示した側面図である。 （ａ）及び（ｂ）は従来の真空脱ガス精錬設備を図示した概略図である。 本発明によるデュプレクス真空槽を有する脱ガス精錬設備を図示した概略図である。 本発明によるデュプレクス真空槽を有する脱ガス精錬設備を図示した構成図である。 本発明によるデュプレクス真空槽を有する脱ガス精錬設備の正面図である。 本発明によるデュプレクス真空槽を有する脱ガス精錬設備の平面図である。

Claims (4)

1. 溶鋼に含まれた不純ガスを除去するよう溶鋼を還流させ溶鋼成分を均質化する真空脱ガス装置であって、
   底面から一定の高さを置いて水平に備えられるフロアーに一定間隔を置いて固定設置される第１、２真空槽と、
   前記溶鋼が満たされた第１、２レードルが搭載され、前記第１、２真空槽の直下部に配置される処理位置と精錬処理された溶鋼を出鋼する出鋼位置との間を往復移動するよう第１、２走行レールに沿って走行する第１、２レードル移動台車と、
   前記第１、２レードル内の溶鋼に前記第１、２真空槽の下部端を浸漬させるよう前記処理位置で第１、２レードルを昇下降させる第１、２リフティングシリンダと、を含み、
   前記第１、２真空槽は第１、２ガスクーラーと連通連結され、前記第１、２ガスクーラーから延長される第１、２排気ダクトとの間に真空器から延長された真空ダクトを配置し、前記第１、２排気ダクトと前記真空ダクトの直上部には前記第１排気ダクトと前記真空ダクトとの間または前記第２排気ダクトと前記真空ダクトとの間を連通連結するよう水平レールに沿って往復走行するダクト台車に連結されて水平に往復走行する配管部材であるスイッチングダクトを備える、
   連続的な真空脱ガスの精錬操業が可能なデュプレクス真空槽を有する真空脱ガス装置。
2. 前記スイッチングダクトは、前記ダクト台車にチェーン部材を介して連結される
   （外１）
   

   

   状であることを特徴とする請求項１に記載のデュプレクス真空槽を有する真空脱ガス装置。
3. 前記第１、２真空槽は、合金鉄供給器と第１、２装入導管を介して連通連結され、前記装入導管が相互交差する地点には前記第１、２真空槽のいずれか一つを選択して合金鉄を供給することが出来るよう合金鉄供給流路を転換する分配器を備えることを特徴とする請求項１に記載のデュプレクス真空槽を有する真空脱ガス装置。
4. 前記第１、２リフティングシリンダは、前記第１、２真空槽の直下部に該当する底面に一定の深さに掘られた第１、２ピット内にそれぞれ配置されることを特徴とする請求項１に記載のデュプレクス真空槽を有する真空脱ガス装置。

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