JP5285982B2

JP5285982B2 - 真空脱ガス精錬処理中の停電対応方法

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Publication number: JP5285982B2
Application number: JP2008181444A
Authority: JP
Inventors: 陵平鈴木
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2008-07-11
Filing date: 2008-07-11
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2028-07-11
Also published as: JP2010018858A

Description

本発明は、例えば、ＲＨ精錬装置において、取鍋内の溶鋼の真空脱ガス精錬処理を行っている際に停電が発生した時の真空脱ガス精錬処理中の停電対応方法に関するものである。

従来より、溶鋼を還流させることで当該溶鋼の脱ガスを行うものとしてＲＨ精錬装置ががあり、このＲＨ精錬装置は、取鍋内の溶鋼に浸漬させる浸漬管を有する真空脱ガス槽を備えたものである。
このようなＲＨ精錬装置では、真空脱ガス精錬処理を行う際に、真空脱ガス槽を真空引きすることによって当該真空脱ガス槽を数ｔｏｒｒ程度の真空にすることになるが、真空引きをする設備等の不具合によって、真空脱ガス槽内の真空度の異常が発生することがある。このように、真空脱ガス槽内の真空度の異常を検知するものとして特許文献１に示すものがある。

特許文献１は、真空脱ガス処理設備において、真空発生装置系とそれに続くダストセパレーター系及び合金添加装置系に、それぞれ真空度計を設置し、真空脱ガス処理の操業パターンに応じ、それぞれ特定された真空度計の計測値を相互に比較し、その値が予め定められた値を超えたときに、比較した真空度計間の排気系の何れかの箇所に、大気との間にリークが発生していると判断する技術である。
特開平８−１７０１１６号公報

特許文献１では、真空脱ガス精錬処理中に真空度計間の排気系の何れかの箇所に大気との間にリークが発生していることが判断して、ＲＨ精錬装置への無駄なエネルギーの投入や目標真空度への到達遅れを解消することができる。
このように、特許文献１の技術では、真空脱ガス精錬処理中に真空引きをする設備等の不具合が発生した場合は対応は行えるものの、真空脱ガス精錬処理を行っている際に停電が発生することを想定していないことから、不具合時の対応は行えても停電発生時の対応をすることは困難であった。

そこで、本発明は、真空脱ガス精錬処理を行っている際に停電が発生したときに、他にトラブルを発生することなく容易にスタンバイの状態に復帰させることができる真空脱ガス精錬処理中の停電対応方法を提供することを目的とする。

即ち、本発明における課題解決のための技術的手段は、取鍋内の溶鋼に浸漬させる浸漬管を有する真空脱ガス槽を備えたＲＨ装置を用いて、前記取鍋内の溶鋼の真空脱ガス精錬処理を行っている際に停電が発生した時の対応方法であって、停電後に前記真空脱ガス槽内の真空度を電力不要で動作する真空計で測定し、この真空計で測定した真空度が、６５０ｔｏｒｒ以上大気圧以下の範囲に達した際に、前記真空脱ガス槽の浸漬管を取鍋から引き抜く点にある。
発明者は、真空脱ガス精錬処理中の停電の対応方法について様々な角度から検証を行った。

真空脱ガス精錬処理中に、何らかの原因によって突然、停電が発生することがある。通常、停電が発生した際には、真空脱ガス精錬処理を速やかに中止し、ＲＨ精錬装置の周囲の安全性を確保するという理由から、真空脱ガス槽と取鍋とを分離する、即ち、真空脱ガス槽の浸漬管を溶鋼から引き抜いて、スタンバイの状態に復帰させる必要がある。
停電した直後は、真空脱ガス槽内も真空に近い状態であるため、このような真空に近い状態で取鍋と真空脱ガス槽との切り離しを行うと、溶鋼が真空によって真空脱ガス槽内に引き込まれる恐れがあり、かえって非常に危険である。そこで、停電後に、例えば、不活性ガスなどの吹き込みにより真空脱ガス槽内が昇圧されるのを待ち、取鍋と真空脱ガス槽との切り離しを行うことも考えられるが、取鍋と真空脱ガス槽との切り離しのタイミングが遅ければ、取鍋内の溶鋼が外部へと吹きこぼれる恐れがあるので、これも危険である。

ここで、停電が発生してからの経過時間を基に、真空脱ガス槽内の真空度（真空脱ガス槽内の圧力）を予測して、この真空度（真空脱ガス槽内の圧力）が大気圧に近い状態となったときに、取鍋と真空脱ガス槽との切り離しを行うことが考えられるが、経過時間では真空脱ガス槽内の圧力を正確に把握することができず、この方法を用いることは安全性が確実だとは言えない。
そこで、発明者は、取鍋と真空脱ガス槽との切り離しの際の安全な真空度（真空脱ガス槽内）を実験等により調査した上で、停電後に前記真空脱ガス槽内の真空度を電力不要で動作する真空計で測定し、この真空計で測定した真空度が、６５０ｔｏｒｒ以上大気圧以下の範囲に達した際に、真空脱ガス槽の浸漬管を取鍋から引き抜くことを見出した。

なお、真空脱ガス槽の真空度とは、理想的な真空（圧力ゼロの状態）にどの程度接近しているかを示す目安であり、具体的には、真空脱ガス槽内の気体の圧力で表す。真空度が高いということは、真空脱ガス槽内の圧力が低いことを意味していて、真空度の定義は、岩波理化学辞典第４版１９８７年Ｐ６２６に記載されている内容と同じである。
ただし、以下の説明では、説明の便宜上、真空度を真空脱ガス槽の圧力と同じように表現することがある。

本発明によれば、真空脱ガス精錬処理を行っている際に停電が発生したときに、他にトラブルを発生することなく容易にスタンバイの状態に復帰させることができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
図１は、ＲＨ精錬装置の全体構成図を示している。
ＲＨ精錬装置（真空脱ガス装置）１は、溶鋼２を還流させることで当該溶鋼２の真空脱ガス精錬処理を行うものであって、溶鋼２が装入された取鍋３と、真空脱ガス精錬時に真空状態となって溶鋼２内の脱ガスを行う真空脱ガス槽４と、ガスを冷却するガスクーラ５と、ダストセパレータ６とを備えている。また、ＲＨ精錬装置１は、真空脱ガス槽４を真空にするための真空ポンプ３７を備えている。

ＲＨ精錬装置１の取鍋３は、転炉又は電気炉から出鋼された溶鋼２が装入されるもので、真空脱ガス槽４の直下に配置されている。取鍋３の下方には、当該取鍋３を真空脱ガス槽４の下側の位置にて昇降させる昇降装置７が設けられている。この昇降装置７は、取鍋３を載置するテーブル８と、このテーブル８を作動油によって動作して昇降させる昇降駆動部９で構成されている。
なお、この昇降装置７は、取鍋３を転炉から真空脱ガス槽４の直下に搬送する台車に具備させてもよいし、この台車とは別に真空脱ガス槽４の直下のフロアに直接設けた形態であってもよい。

昇降駆動部９には、当該昇降駆動部９に作動油を供給するための油圧配管１１が接続され、この油圧配管１１の経路には昇降駆動部９への作動油の量等を制御するための制御弁１０が設けられている。この制御弁１０には、当該制御弁１０及び昇降駆動部９に作動油を供給するための油圧ポンプ１２が接続されている。油圧ポンプ１２から昇降駆動部９までの油圧経路（油圧配管１１）には、当該油圧経路の作動油を排出するための排出弁１３が設けられている。この排出弁１３は通常は閉鎖状態となっていて、手動で開くことにより、油圧経路内の作動油、即ち、昇降駆動部９の作動油を外部に排出するものとなっている。油圧経路内の作動油を排出することによって、昇降駆動部９は、テーブル８が下降するように動作するものとなっており、電力無しでテーブル８を下降させることができる。

真空脱ガス槽４の下部には、取鍋３内の溶鋼２に浸漬させる２本の浸漬管１４が設けられており、この浸漬管１４の一方にはＡｒガス等の不活性ガスを吹き込む吹き込み口１５が設けられている。この吹き込み口１５には不活性ガスを吹き込むための配管１６が接続され、この配管１６には第１開閉弁１７が設けられている。
真空脱ガス槽４の上部には、当該真空脱ガス槽４のガスを排気する排気口１８が設けられている。真空脱ガス槽４の排気口１８は、ダクトや配管等の第１ガス経路１９を介してガスクーラ５に連通している。第１ガス経路１９には、電力により動作して真空度を計測することができる第１真空計２０が設けられると共に、電力不要で動作（停電時でも動作）して真空度を計測することができる非電力式の第２真空計２１が設けられている。第１真空計２０は、例えば、圧力発信計や絶対圧力計（シロ産業製のＷＰＡＶＧ１３４Ｃ等）で構成され、第２真空計２１は、例えば、水銀式Ｕ字形マノメータで構成されている。

ガスクーラ５とダストセパレータ６との間には、ダクトや配管等から構成された第２ガス経路２２が設けられ、当該第２ガス経路２２を介してガスクーラ５とダストセパレータ６とが連通している。ダストセパレータ６の上部には外部排気口２３が設けられ、この外部排気口２３の周辺には当該外部排気口２３を遮断可能な第２開閉弁２４が設けられている。また、外部排気口２３にはダクトや配管等から構成された第３ガス経路２５が設けられ、当該第３ガス経路２５によって外部に排気が行えるようになっている。なお、第３ガス経路２５に真空引きするための真空ポンプ３７が設けられている。

以下、真空脱ガス精錬処理の方法と、真空脱ガス精錬処理中に停電が発生した場合の対処方法について説明する。
ＲＨ精錬装置１において、溶鋼２の真空脱ガス精錬処理を行うには、まず、転炉から出鋼した溶鋼２が装入された取鍋３を、クレーンや台車等の搬送手段によって真空脱ガス槽４の直下に搬送する。そして、真空脱ガス槽４の直下のテーブル８に取鍋３を載置した状態で、油圧ポンプ１２を起動し、制御弁１０を介して昇降駆動部９に作動油を供給する。これにより、昇降駆動部９を駆動させてテーブル８を上昇させ、取鍋３の溶鋼２内に真空脱ガス槽４の浸漬管１４を浸漬させる。

次に、予め設定された還流量に対応して第１開閉弁１７を開き、吹き込み口１５から不活性ガス（例えば、Ａｒガス）を吹き込み、これにより、溶鋼２を真空脱ガス槽４と取鍋３との間で循環させる。
また、第２開閉弁２４を開状態にして外部排気口２３を開放し、真空ポンプ３７によって真空引きをすることで真空脱ガス槽４内の真空度を数ｔｏｒｒ程度にして、溶鋼２内に存在する水素等のガス成分を除去する。
このように、溶鋼２の真空脱ガス精錬処理では、吹き込み口１５から不活性ガスを吹き込みつつ、真空引きを行うことで処理を行う。真空脱ガス精錬処理中の真空度は第１真空計２０で計測して管理することになる。ここで、説明の便宜上、真空脱ガス槽４が真空状態になって真空引きを行いながら真空脱ガス精錬を行っていることを定常状態ということがある。

図２に示すように、このように定常状態である真空脱ガス精錬処理中に停電が発生すると、制御弁１０や油圧ポンプ１２等が停止し、昇降駆動部９、油圧ポンプ１２及び制御弁１０は電気的に動作しなくなり、昇降駆動部９は一時的に下降不能となる（Ｓ１）。
また、停電状態になると、安全性の観点から第１開閉弁１７が全開となって不活性ガスが吹き込み口１５から吹き込まれると共に、第２開閉弁２４が開状態から自動的に閉状態となって外部排気口２３を閉鎖する（Ｓ２）。なお、第１開閉弁１７は停電発生直後に自動的に開状態になるように設定されている。また、第２開閉弁２４は停電直後に自動的に閉状態になるように設定されている。

したがって、停電すると、油圧ポンプ１２及び制御弁１０が電気的に動作できない状態で、不活性ガスを真空脱ガス槽４内に供給することで、徐々に真空脱ガス槽４内の真空度が高くなる、即ち、真空脱ガス槽４内の圧力が徐々に上昇する（Ｓ３）。
このような状態において、本発明では、停電後に真空脱ガス槽４内の真空度（真空脱ガス槽４内の圧力）を電力不要で動作する第２真空計２１で測定し、この第２真空計２１で測定した真空度（真空脱ガス槽４内の圧力）が６５０ｔｏｒｒ以上大気圧以下の範囲に達した時に、真空脱ガス槽４と取鍋３とを分離する。なお、大気圧は、この実施形態では、７７０ｔｏｒｒとしている。

詳しくは、図２に示すように、停電が発生すると、真空脱ガス槽４内の真空度を第２真空計２１で測定し、真空脱ガス槽４内の真空度を作業員が監視する（Ｓ４）。
第２真空計２１の値が、６５０ｔｏｒｒ以上大気圧以下の範囲であるか否かを作業員が判定する（Ｓ５）。真空度（真空脱ガス槽４内の圧力）が、６５０ｔｏｒｒ以上大気圧以下の範囲でなければ、真空脱ガス槽４内に不活性ガスを入れ続け（第１開閉弁１７の全開を維持する）、真空脱ガス槽４内の真空度（真空脱ガス槽４内の圧力）が６５０ｔｏｒｒ以上大気圧以下の範囲になるのを待つ（Ｓ６）。

そして、真空度（真空脱ガス槽４内の圧力）が６５０ｔｏｒｒ以上大気圧以下の範囲になった時点で、作業員が閉鎖状態となっている排出弁１３を開いて、油圧経路内の作動油を外部に排出し、昇降駆動部９を素早く下降させて溶鋼２に浸漬した浸漬管１４を溶鋼２から引き抜く（浸漬管１４を取鍋３から引き抜く）、真空脱ガス槽４と取鍋３とを分離する（Ｓ７）。
真空脱ガス槽４と取鍋３とを分離する際は、第１開閉弁１７を手動等により閉状態にすることが好ましい。真空脱ガス槽４と取鍋３とを分離することで真空脱ガス処理のスタンバイの状態（真空脱ガス処理前の状態）に復帰させる（Ｓ８）。

表１は、本発明の真空脱ガス精錬処理中の停電対応方法を行った場合の結果をまとめたものである。即ち、表１の実施例では、ＲＨ精錬装置１での真空脱ガス精錬処理中の停電が発生し、昇降駆動部９、制御弁１０及び油圧ポンプ１２が電気的に動作しない状態で、取鍋３を真空脱ガス槽４から分離した。なお、この実施例では、転炉で溶鋼２を出鋼した際の溶鋼２温度が１６７０℃で、溶鋼２中の炭素濃度（［Ｃ］は０．０４０％）である溶鋼２をＲＨ精錬装置１で真空脱ガス精錬処理を行った。吹き込み口１５からは、Ａｒガスを２Ｎｍ³／分で吹き込み、真空脱ガス洗練処理では、合金添加等も行った。

実施例１では、真空槽内の真空度（真空脱ガス槽４内の圧力）、即ち、第２真空計２１の値が６５０ｔｏｒｒとなったときに取鍋３を真空脱ガス槽４から分離しているため、真空脱ガス槽４内の溶鋼２やスラグが排気口１８へと吸い込まれることもなくガスクーラ５やダストセパレータ６が溶鋼２等によって故障することもなかった（表１、評価「○」）。
実施例２及び実施例３では、第２真空計２１の値が７００ｔｏｒｒ又は７５０ｔｏｒｒとなったときに取鍋３を真空脱ガス槽４から分離しているため、実施例１と同様に真空脱ガス槽４内の溶鋼２やスラグが排気口１８へと吸い込まれることもなくトラブルが発生することもなかった（表１、評価「○」）。

実施例４では、第２真空計２１の値が略大気圧である７７０ｔｏｒｒとなったときに取鍋３を真空脱ガス槽４から分離しているため、実施例１と同様に真空脱ガス槽４内の溶鋼２が排気口１８へと吸い込まれることもなくトラブルが発生することもなかった（表１、評価「○」）。
一方で、第２真空計２１の値が６５０ｔｏｒｒ未満のときに、取鍋３を真空脱ガス槽４から分離すると、取鍋３と真空脱ガス槽４との分離が早かったために、真空脱ガス槽４内の溶鋼２が排気口１８へと吸い込まれてしまうというトラブルが発生した。また、第２真空計２１の値が７７０ｔｏｒｒを超えてから取鍋３を真空脱ガス槽４から分離すると、取鍋３と真空脱ガス槽４との分離が遅かったために、真空脱ガス槽４が高まり過ぎる影響により、取鍋３から溶鋼２の吹き溢れが発生した。

以上、本発明によれば、停電が発生して第１真空計２０による真空脱ガス槽４内の真空度が分からなくなっても、第２真空計２１によって真空脱ガス槽４内の真空度が分かり、真空度を監視して、タイミングよく取鍋３と真空脱ガス槽４との分離を行い、停電時の復帰をトラブルが発生させることなく、簡単に行うことができる。
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

例えば、上記実施形態では、取鍋３を下降させることで、当該取鍋３と真空脱ガス槽４とを分離するとしているが、真空脱ガス槽４を手動で動作するクレーン等（電力不要で動作するクレーン等）により上昇させることで、取鍋３と真空脱ガス槽４とを分離するようにしてもよい。

ＲＨ精錬装置の全体構成図を示した図である。真空脱ガス精錬処理中に停電が発生した場合の状態及び対処方法を示したフローチャート図である。

符号の説明

１ＲＨ精錬装置
２溶鋼
３取鍋
４真空脱ガス槽
５ガスクーラ
６ダストセパレータ
７昇降装置
８テーブル
９昇降駆動部
１４浸漬管
２１第２真空計

Claims

取鍋内の溶鋼に浸漬させる浸漬管を有する真空脱ガス槽を備えたＲＨ装置を用いて、前記取鍋内の溶鋼の真空脱ガス精錬処理を行っている際に停電が発生した時の対応方法であって、
停電後に前記真空脱ガス槽内の真空度を電力不要で動作する真空計で測定し、この真空計で測定した真空度が、６５０ｔｏｒｒ以上大気圧以下の範囲に達した際に、前記真空脱ガス槽の浸漬管を取鍋から引き抜くことを特徴とする真空脱ガス精錬処理中の停電対応方法。