JP5285983B2

JP5285983B2 - 真空度昇降中の停電時対応方法

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Publication number: JP5285983B2
Application number: JP2008181445A
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: JP2010018859A

Description

本発明は、例えば、ＲＨ精錬装置において、真空脱ガス槽内の真空度を変化させている際に停電が発生した時の真空度昇降中の停電時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精錬装置というものがあり、このＲＨ精錬装置は、真空脱ガス精錬時に真空可能となる真空脱ガス槽と、この真空脱ガス槽の浸漬管が装入される取鍋と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略数ｔｏｒｒ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、即ち、検知して、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できるものの、真空脱ガス槽内の真空度（真空脱ガス槽内の圧力）を昇圧又は減圧を行っている際に停電が発生した状態を想定していないことから、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、真空脱ガス槽内の真空度の変化をさせ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度昇降中の停電時対応方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は、次の手段を講じた。
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精錬装置で、前記真空脱ガス槽内の真空度を変化させている際に停電が発生した時の真空度昇降中の停電時対応方法であって、停電時には、前記真空脱ガス槽内の真空度が大気圧以上とならないようにガスを排気すると共に、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〜大気圧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、真空度を変化させているとき、即ち、真空脱ガス槽の圧力を上げたり又は下げたりしているときの停電時対応方法について様々な角度から検証を行った。
通常、溶鋼の真空脱ガス精錬処理を行うために、真空脱ガス精錬処理の前には真空引きをすることによって真空脱ガス槽内の真空度を上げる。また、真空脱ガス精錬処理の後には、取鍋を真空脱ガス槽から切り離すために真空度を下げる。
このように、真空度を昇降している際に、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、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、溶鋼が装入された取鍋とを出来るだけ早く分離する必要がある。

しかしながら、真空度を昇降しているときに停電が突然発生すると、真空脱ガス槽内の真空度（真空脱ガス槽内の圧力）がどの程度であるか分からないことが多い。例えば、停電の発生時に真空脱ガス槽内が真空に近い状態で、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、非常に危険である。
また、真空脱ガス槽内の圧力が大気圧の近い状態で突然停電が起こる恐れがある。このように、真空脱ガス槽内の圧力が大気圧付近であるときに停電が発生した場合は、真空脱ガス槽内の圧力が直ちに大気圧を超え、取鍋と真空脱ガス槽との切り離しの前に、取鍋内の溶鋼が外部へと吹きこ溢れる恐れがある。

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（真空脱ガス槽内の圧力）を実験等により調査した上で、停電時に真空脱ガス槽内のガスを排気し、排気中の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、測定した真空度が６５０ｔｏｒｒ〜大気圧の範囲に達した際に、前記真空脱ガス槽の浸漬管を取鍋（溶鋼）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。

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、真空脱ガス槽内の真空度の変化をさせ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。
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を作動油によって作動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の上部には第１外部排気口２３が設けられ、この第１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、第１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。

ダストセパレータ６の上部には第１外部排気口２３とは異なる第２外部排気口２６が設けられている。この第２外部排気口２６と第３ガス経路２５との間には、両者を連通するダクトや配管等から構成された第４ガス経路２７が設けられている。第４ガス経路２７には、ダストセパレータ６、即ち、当該ダストセパレータ６と連通する真空脱ガス槽４の真空度（真空脱ガス槽４内の圧力）が大気圧以上となったときに開状態となる第３開閉弁２８が設けられている。
この第３開閉弁２８は大気側への流通のみを許容する逆止弁構造であって、第４ガス経路２７又は第２外部排気口２６内に開閉自在に設けられた板部材３０と、第４ガス経路２７又は第２外部排気口２６内に固定された固定部材３１とを備えている。板部材３０の一端（上端）が軸部３２に枢支され、他端（下端）は自由端となっていて、閉鎖時に他端が固定部材３１に当接するものとなっている。真空脱ガス槽４の真空度（真空脱ガス槽４内の圧力）が大気圧以上となったときに、板部材３０の下端が外側へと移動して開状態となり、真空脱ガス槽４の真空度（真空脱ガス槽４内の圧力）が大気圧未満であるときは、板部材３０の下端が内側へと移動して固定部材３１に当接し閉状態となる。

また、ダストセパレータ６には不活性ガス（例えば、窒素ガス）を吹き込む吹き込み口３３が設けられ、この吹き込み口３３に不活性ガスを吹き込むための配管３４が接続され、この配管３４には第４開閉弁３５が設けられている。この第４開閉弁３５は、真空脱ガス槽４内が真空状態であるときは閉状態となっていて、真空脱ガス精錬後又は真空脱ガス精錬前には開状態になる。
以下、真空脱ガス精錬処理の方法と、真空度（真空脱ガス槽４内の圧力）を昇圧中のとき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を開いて吹き込み口１５から不活性ガス（例えば、Ａｒガス）を吹き込み、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を開状態にして第１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内の圧力を大気圧から徐々に略数ｔｏｒｒにした後、溶鋼２内に存在する水素等のガス成分を除去して真空脱ガス精錬処理を行う。

真空脱ガス精錬後は、開状態にした第２開閉弁２４を閉状態にして第１外部排気口２３を閉鎖し、第４開閉弁３５を閉鎖した状態から開いて吹き込み口３３からダストセパレータ６内に窒素ガスを供給する。このとき、真空脱ガス槽４の圧力は、第１開閉弁１７によるＡｒガスの吹き込みと、第４開閉弁３５による窒素ガスの吹き込みにより、真空状態から真空度が一挙に低くなる。
図２に示すように、このように真空脱ガス槽４内を、Ａｒガス及び窒素ガスにより昇圧中（昇圧状態）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は電気的には動作せず、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、第１開閉弁１７が全開となって不活性ガスを吹き込み口１５から吹き込むと共に、第４開閉弁３５が自動的に閉鎖して窒素ガスの供給を停止する（Ｓ２）。なお、停電時には、第１開閉弁１７は自動的に全開となり、第４開閉弁３５は自動的に閉状態になるように設定されている。
Ａｒガス及び窒素ガスによって真空脱ガス槽４内の圧力を昇圧中に停電が発生した場合においては、真空脱ガス槽４内の圧力が大気圧に近い状態で停電が発生する場合があり、このような場合は、取鍋３と真空脱ガス槽４とを切り離す前に、その真空度（真空脱ガス槽４内の圧力）が大気圧を超えてしまう恐れがある。真空度（真空脱ガス槽４内の圧力）が大気圧を超えると、取鍋３からの溶鋼２の吹き溢れが発生するため、このようなトラブルを防止するために、本発明では、昇圧中に停電した場合に真空脱ガス槽４内のガスを自動的に排気することとなっている。

また、本発明では、上記に加え、真空脱ガス槽４内の真空度を電力不要で動作する第２真空計２１で測定する。そして、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〜大気圧の範囲の時に、真空脱ガス槽４と取鍋３とを分離する。なお、大気圧は、後述するように、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、昇圧中に停電が発生し、真空脱ガス槽４内の圧力が大気圧よりも高くなってしまうと（Ｓ３：Ｙｅｓ）、第３開閉弁２８が自動的に開く構造であるため、これにより、真空脱ガス槽４内のガスを排出し（Ｓ４）、真空度（真空脱ガス槽４内の圧力）が大気圧よりも高くならないようにしている。一方で、真空脱ガス槽４内の圧力が大気圧よりも低い場合（Ｓ３：Ｎｏ）には、第３開閉弁２８が自動的に開くことはなく、閉鎖状態である。

また、昇圧中に停電が発生すると、真空脱ガス槽４内の真空度（真空脱ガス槽４内の圧力）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（Ｓ５）。そして、第２真空計２１の値が、６５０ｔｏｒｒ〜大気圧の範囲であるか否かを作業員が判定する（Ｓ６）。真空度（真空脱ガス槽４内の圧力）が、６５０ｔｏｒｒ〜大気圧の範囲でなければ、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〜大気圧の範囲になるのを待つ（Ｓ７）。

真空度（真空脱ガス槽４内の圧力）が、６５０ｔｏｒｒ〜大気圧の範囲になると、作業員が閉鎖状態となっている排出弁１３を開き、油圧配管１１内の作動油を外部に排出し、、昇降駆動部９を下降させて溶鋼２に浸漬した浸漬管を溶鋼２から引き出すことにより、真空脱ガス槽４と取鍋３とを分離する（Ｓ８）。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。
そして、ＲＨ精錬装置１を真空脱ガス処理前の状態に復帰させる（Ｓ９）。
図３は、真空度（真空脱ガス槽４内の圧力）を減圧中（下降中）のときに停電が発生した場合の対処方法を示したフローチャートの図である。

真空脱ガス精錬処理を開始する前であって、真空脱ガス槽４内の真空度（真空脱ガス槽４内の圧力）が大気圧から徐々に略数ｔｏｒｒに下降させている際に停電が発生した場合、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は電気的には動作せず、昇降駆動部９は一時的に下降不能となる（Ｓ２０）。
停電が発生すると、第１開閉弁１７が全開となって不活性ガスを吹き込み口１５から吹き込む（Ｓ２１）。
また、第２開閉弁２４が開状態から自動的に閉状態となって第１外部排気口２３を閉鎖すると共に、真空引きを停止する（Ｓ２２）。なお、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。

そして、下降中に停電が発生した場合も、真空脱ガス槽４内の圧力が大気圧よりも高くなってしまうと（Ｓ３：Ｙｅｓ）、第３開閉弁２８が自動的に開いて、真空脱ガス槽４内のガスを排出する（Ｓ４）。また、真空脱ガス槽４内の真空度（真空脱ガス槽４内の圧力）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（Ｓ５）。第２真空計２１の値が、６５０ｔｏｒｒ〜大気圧の範囲であるか否かを作業員が判定し（Ｓ６）、真空度（真空脱ガス槽４内の圧力）が、６５０ｔｏｒｒ〜大気圧の範囲でなければ、真空脱ガス槽４内に不活性ガスを入れ続け、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〜大気圧の範囲になるのを待つ（Ｓ７）。

真空度（真空脱ガス槽４内の圧力）が、６５０ｔｏｒｒ〜大気圧の範囲になると、昇圧と同様に真空脱ガス槽４と取鍋３とを分離（Ｓ８）し、ＲＨ精錬装置１を真空脱ガス処理前の状態に復帰させる（Ｓ９）。
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、真空脱ガス槽４内の圧力の昇圧又は減圧を行っている際に停電が発生し、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から分離したため、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から分離したため、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から分離したため、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。真空脱ガス槽の昇圧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。真空脱ガス槽の減圧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精錬装置で、前記真空脱ガス槽内の真空度を変化させている際に停電が発生した時の対応方法であって、
停電時には、前記真空脱ガス槽内の真空度が大気圧以上とならないようにガスを排気すると共に、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〜大気圧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度昇降中の停電時対応方法。