JPH0245689B2 - Funryushikitoribeseirensochinoatsuryokuseigyohoho - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、取鍋内溶鋼中に中空管の一端を浸
漬し、中空管内を交互に減圧、加圧することによ
り溶鋼を中空管内に吸い上げたり、吐出させたり
して取鍋内溶鋼を撹拌する噴流式取鍋精錬装置の
加圧制御方法に関する。

（従来の技術） 従来、転炉や電気炉などで一次精錬された溶鋼
は炉から取鍋に出鋼され、この取鍋内の溶鋼に合
金や脱酸剤が添加され酸素などの不純物の除去な
らびに目的とする鋼の組成を得るための成分調節
などを目的としていわゆる溶鋼の二次精錬が行な
われている。

上記二次精錬を行なう装置として脈動撹拌装置
（Pulsating Mixing装置）とも呼称される噴流式
取鍋精錬装置（以下PM装置と略称する）が知ら
れている。この装置は、耐火物で裏付けされた円
筒状の中空管の一端を取鍋内溶鋼中に浸漬した
後、中空管内を加圧したり減圧したりする操作を
交互に繰返すことにより、溶鋼の吸い上げと吐出
しを行なつて、溶鋼吐出流のエネルギーを利用し
て、取鍋内溶鋼に撹拌、脱酸、成分調整を施すこ
とを特徴とする装置である。この装置による溶鋼
の撹拌、脱酸および成分調整能力は加圧および減
圧の態様により左右され、上記態様は加圧・減圧
の圧力ストローク、浸漬される中空管の内径およ
び加圧−減圧サイクルの３つの因子に組み合せに
より決定される。すなわち脱酸速度定数と撹拌エ
ネルギー密度により決定される必要エネルギー
と、浸漬中空管内径および前記エネルギーとから
決定される加圧・減圧サイクルと、圧力ストロー
クとの関連により上記能力は決定されることが知
られている。この場合の加圧・ガス量は浸漬中空
管の内容積、排気配管内容積および合金鉄ホツパ
ー内容積とから決定されることになる。

しかしながら、常時合金鉄を添加する場合又は
添加しない場合には、必要ガス量を何れか一方の
場合に適合するように決定することができるが、
実際操業においては合金鉄を添加したり、あるい
はしなかつたりすることが多く行なわれているの
で何れか一方の場合だけに適したガス量に定める
ことはできない。前述のPM装置にあつては、溶
鋼吐出エネルギーを最大に利用するための浸漬中
空管内を加圧する圧力は加圧期に中空管内を下降
する溶鋼が中空管下端において停止するような圧
力である。その理由は、特公昭59−5834号公報に
も記載されているように、溶鋼が中空管より完全
に流出すると、中空管内の加圧に用いられたガス
が中空管下端より容器内の溶鋼中に噴出し、この
ガスが容器内の溶滓と溶鋼との界面を撹拌して溶
鋼の汚染が生じ、精錬効果が低減するばかりでな
く、上述のガス噴出によつて溶鋼が容器外へ噴出
して事故につながるからである。なお上記事故を
避けて安全性を確保するため、PM装置に代表さ
れる噴流式取鍋精錬装置にあつては、従来、合金
鉄の添加あるいは無添加の際にも同一加圧力の下
で溶鋼の吐出操作がなされていた。

ところで、合金鉄添加時に必要なガス量（この
場合にはガスにより加圧される容積は配管路内容
積を除外すれば浸漬中空管内容積に合金鉄ホツパ
ーの内容積を加えた容積となり、この容積を加圧
して最大の溶鋼撹拌エネルギーを得るに必要なガ
ス量）に対応するように撹拌エネルギーが最大と
なるように設定されると、合金鉄が添加されない
操業条件の場合には撹拌エネルギーは監大となつ
て溶鋼が容器の外に吹き出して大事故を引起しか
ねないので、安全性の観点から、PM装置による
溶鋼の精錬は、合金鉄が添加されない操業条件の
場合に必要なガス量を前提として得られる撹拌エ
ネルギー量に設定して、実際操業が行なわれてい
る。

（発明が解決しようとする問題点） 第５図は従来のPM装置全体を連結する配管路
図であり、中空管ａに連結される配管群は加圧配
管系と減圧配管系とからなり、加圧配管系には減
圧バルブ１の下流にガス圧力緩衝用バツフアタン
クTa、さらにその下流に中空管ａ内の加圧操作
用開閉バルブV₂が配設されており、前記加圧配
管系のバルブV₂の下流側から分岐して設けられ
た減圧配管系には減圧バルブV₉および排気用フ
アン１０が配設されている。上記加圧、減圧配管
系のほかに合金鉄ホツパHP₁，HP₂がそれぞれロ
ータリーフイーダRF₁，RF₂ならびにバルブV₄，
V₇を経て中空管ａに連設されている。同図にお
いてバルブV₅，V₈はそれぞれホツパHP₁，HP₂
内の圧力を中空管内の圧力と均圧にするためのバ
ルブである。合金鉄ホツパHP₁，HP₂へ合金鉄を
それぞれ供給するには、バルブV₃，V₆を開いて
行なわれる。合金鉄ホツパHP₁，HP₂は大気から
遮断されている。なお加圧配管系、減圧配管系の
圧力はそれぞれ圧力計P₂，P₃により測定される。

次に上記従来行なわれている中空管ａ内の圧力
制御による溶鋼の吸引、吐出の手順について説明
すると、まず、減圧配管系のバルブV₉を開とし、
排気フアン１０を作動させると減圧が開始され
る。この時加圧配管系のバルブV₂は閉鎖されて
いるので、圧力計P₂の測定値が−600mmHgになる
まで中空管ａ内に溶鋼ｃが吸上げられる。溶鋼ｃ
が所定レベルまで吸上げられた後に中空管ａ内に
加圧用ガスの供給を開始する。このためには、加
圧操作用開閉バルブV₂の開時間を予め定めてお
き、この所定時間だけバルブV₂を開とし、タン
クTaの加圧ガスが中空管ａ内に供給され、中空
管ａ内に吸上げられている溶鋼ｃの表面を加圧す
ることにより溶鋼ｃは中空管ａの浸漬端から吐出
される。

この際の合金鉄の添加は下記のようにして行な
われる。

合金鉄の予め計量された所要量がバルブV₃、
および／またはV₆を開いてホツパHP₁，HP₂内
にそれぞれ装入された後、前記バルブV₃，V₆を
閉じて外気から遮断する。次に上記ホツパHP₁，
HP₂内の合金鉄の中空管ａ内への供給は、両ホツ
パの下端部にそれぞれ設けられたロータリーフイ
ーダRF₁，RF₂、さらに上記両フイーダの下流側
にそれぞれ設けられたバルブV₄，V₇が連結され
た配管内を経由して行なわれるが、ホツパHP₁，
HP₂内の圧力と中空管ａ内の圧力を均圧にするこ
とにより合金鉄の供給が円滑に行なわれるよう
に、ホツパHP₁，HP₂と中空管ａとの間には別途
に均圧配管がそれぞれ設けられており、これらの
配管の途中にはそれぞれバルブV₅，V₈が設けら
れていることは前述のようである。

従つてホツパHP₁，HP₂内の合金鉄を中空管ａ
に供給するには、バルブV₄，V₅，V₇，V₈を開に
し、ロータリーフイーダRF₁，RF₂によりその都
度の添加量ならびに添加総量を制御して合金鉄の
払い出しが行なわれる。なおかかる添加は一般に
は吸上、吐出の操作周期とは関係なしに必要時期
に行なわれている。

従つて、前記合金鉄の添加が行われるときが、
中空管ａ内を減圧しているときに当たつていれ
ば、この場合は、ホツパ内圧と中空管内圧とは少
なくとも均圧となつているか中空管内圧側が低圧
となつているときであるから、圧力差が障害とな
つて合金鉄の流れが害されるようなことはない。
従つて、合金鉄の添加には特に支障は来さない。

ところが、中空管ａ内を所定の圧力で加圧する
ときに、前記合金鉄の添加が行われると、ホツパ
HP₁，HP₂と中空管ａとが連通した状態にあるた
めに、中空管容積の外にホツパ容積をも加わつた
空間を加圧しなければならないので、加圧時間が
長くなる。しかも、ホツパと中空管の内圧との均
圧が達成されるまでにかなりの時間がかかり、均
圧下になるまでの間はホツパ内圧力の方は中空管
内の圧力より低いため、その圧力差により、ホツ
パから中空管へ向かつて移動しつつある合金鉄は
ガス圧に対して向流に動くから抵抗を受け、それ
故に合金鉄の払い出し速度がにぶつて合金鉄添加
量の不足を招くことになる。

このように上記従来方法によれば、合金鉄添加
量の不足から派生して溶鋼の精錬不足などが生ず
るので、従来方法にはなお解決されなければなら
ない大きな問題点が残されていた。

したがつて、合金鉄を添加する場合には、上記
従来技術の如くに設定された撹拌エネルギーによ
つては溶鋼の撹拌力に不足を生じ、また合金鉄の
添加量の不足により脱酸および成分調整等の能力
が不十分となる。例えば、従来PM装置は、加圧
タンク１m³、浸漬中空管１m³、合金鉄ホツパ１m³
×２槽であるが、この装置の場合、合金鉄無添加
時には、浸漬中空管内圧力は＋200mmHg〜−600
mmHgであるが、合金鉄添加時には＋50mmHg〜−
600mmHgに下がり、それ故に上述したように十分
な撹拌エネルギーが得られない状況が見られた。

さらにまた加圧するに際し、上記開閉バルブ
V₂の開時間を操作して加圧を行なうと加圧対象
物の内容積が次第に増加するので、必然的に時間
延長につながざるを得ないという問題点も残つて
いた。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、従来の噴流式取鍋精錬装置の中空管
内加圧制御方法によれば合金鉄添加時には撹拌エ
ネルギーが不足するという欠点を除去、改善した
制御方法を提供することを目的とするものであつ
て、特許請求の範囲記載の制御方法を提供するこ
とによつて前記目的を達成することができる。

すなわち本発明によれば、第１図に示すPM装
置を用い、まず、合金鉄を添加する時間を検出す
ると同時に、加圧タンクTaの圧力の設定値とし
て、通常操業、すなわち合金鉄無添加時の操業の
際の圧力に、合金鉄添加時に中空管の他にホツパ
の容積分も加わつた、いわゆる加圧容積増加分を
補償するための増圧分を加算した値に設定するこ
とにより、通常操業時に得られる撹拌エネルギー
と同等のエネルギーを維持できるよう圧力を制御
することで、前記諸問題を解決することができ
る。

本発明によれば、ホツパHP₁系にあつてはバル
ブV₃を閉、バルブV₄，V₅を開のタイミングおよ
び／またはホツパHP₂系にあつてはバルブV₆を
閉、バルブV₇，V₈を開のタイミングとなる合金
鉄添加時の加圧タンクTaの圧力をP′₁は、通常操
業時圧力をP₁、合金鉄添加により上述したよう
な補償されるべき圧力増加分をΔPとするとき、
下記の式を満足するように設定されなければなら
ない。

P′₁＝P₁＋ΔP このようにすれば、合金鉄の添加時も無添加時
も同等の圧力を中空管内に供給できる。

そして、合金鉄添加終了時、すなわちロータリ
ーフイダーRF₁および／またはRF₂を閉とした合
金鉄無添加時は、前記タンクTa内圧力P′₁を通常
操業時の圧力P₁設定値に戻してから、バルブV₄，
V₅およびV₇，V₈を閉にすると同時にV₂を開とす
る。上記本発明によるシーケンスによれば、操業
時の安全性の確保を前提とした極めて効率的な圧
力制御が達成される。

第１図においても従来の第５図に示す圧力制御
手段中の加圧手段として圧力緩衝用バツフアタン
クTaが用いられている。このタンクTaはその入
口配管と出口配管にそれぞれ設けられた開閉バル
ブV₁，V₂とバツフアタンクTa内の加圧ガスを大
気中に放散して、前記タンクTa内圧力を制御す
ることのできる開閉バルブV₁₁とが設けられてい
る。同図中P₁はバツフアタンクTaの圧力検出用
圧力計である。

バツフアタンクTa内の圧力制御手段は上述の
ように構成されているので、加圧値の変更は容易
であり、合金鉄添加ホツパHP₁，HP₂の閉鎖時に
おいては速やかに通常操業時の加圧力に変更する
ことができる。すなわち減圧期間には、バルブ
V₂を閉の状態でバルブV₁が開にされると、バツ
フアタンクTa内に加圧用ガス、例えば窒素ガス
を所定圧に到達するまで貯留する。この圧力は圧
力計P₁に指示され、所定圧を超える圧力は、大
気への開放バルブV₁₁を開として前記タンクTa内
のガスを放出させて調節する。また合金鉄添加時
の加圧力から通常操業時の加圧力への変更も同様
にして行なう。

第２図は本発明による噴流式取鍋精錬装置の圧
力制御方法のシーケンスフローチヤートである。
同図より判るように合金鉄添加時に浸漬管側容積
が増加したことを確認してから、加圧完了を待つ
て、次回の加圧エネルギーを得るための加圧タン
ク圧力設定値を合金鉄投入時圧力補償分だけ増加
させ、中空管内の加圧と減圧を交互に繰り返す。
さらに合金鉄投入完了時には合金鉄ホツパ容積増
加による圧力補償分を減少させるため、均圧バル
ブと投入バルブの閉指令を出すと同時にP₁′圧力
設定値から合金鉄投入時補償されるべき圧力増加
分を差し引いて通常の加圧エネルギーを得るため
のP₁圧力設定値に戻し、加圧と減圧を交互に繰
り返す。

次に本発明を実施例について比較例と共に説明
する。

比較例 第４図は従来の噴流式取鍋精錬装置の中空管内
圧力制御方法によつた場合の中空管内の圧力と時
間経過との関係を示す圧力値チヤートである。

前記処理の際使用した精錬用処理剤（合金鉄お
よび／またはフラツクスからなる）は整粒生石灰
であり、溶鋼250000Kgに対し600Kgが添加された。

同図より判るように精錬用処理剤（以下単に処
理剤と称す）を添加期間には中空管内の加圧力
は、目標最高圧である＋200mmHgに到達しない
が、無添加時には＋200mmHgに到達し、また目標
最低圧は添加、無添加のいずれの時にも−600mm
Hgである。すなわち従来方法によれば、処理剤
添加期間には中空管内の加圧力が不足するので、
溶鋼の撹拌エネルギーは少なく、溶鋼の精錬効果
は低いことが判る。

実施例 本発明によれば、第３図の圧力値チヤートに示
すように処理剤添加期間も処理剤無添加期間と同
様の目標圧力値の加圧力が得られることが判る。

第４図と第３図の圧力値チヤートを比較して判
るように、本発明によれば処理剤添加期間にあつ
ても＋200mmHgまで中空管内を加圧することがで
き、かつ周期の影響は受けないが、従来方法によ
れば期間の周期が延長されている。

（発明の効果） 以上詳述したように本発明によれば、下記の冶
金特性が大幅に向上するので鋼材の材料上の信頼
性が増加し、産業への貢献が大きい。

(イ) 溶鋼の均一混合度が大きいので、鋼が均質化
される。

(ロ) 脱酸が良好になる。

(ハ) 成分調整が適確に精度良く行なわれ、活性成
分の利用歩留が向上する。

(ニ) 大型介在物が激減し、鋼の清浄度がRH処理
法に匹敵する位に向上するので、RH処理法の
代替として使用することができる。

(ホ) 作業性が軽便かつ良好であり、また処理中の
温度降下が少なく、RH法に比しこれらの点で
断然有利であり、Arガスのバブリング法に匹
敵する。

(ヘ) 操業コストの面ではArガスバブリング法よ
りはるかに有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施に用いられる噴流式取鍋
精錬装置の全体配管路図、第２図は本発明方法の
シーケンスフローチヤート、第３図は本発明方法
を実施するときの中空管内の圧力と経過時間との
関係を示す図、第４図は従来方法を実施するとき
の中空管内の圧力と経過時間との関係を示す図、
第５図は従来方法に用いられる噴流式取鍋精錬装
置の全体配管路図である。 V₁……加圧バルブ、Ta……加圧タンク、P₁…
…加圧タンクの圧力計、V₂……中空管加圧バル
ブ、V₃，V₆……ホツパへの合金鉄受入れバルブ、
V₄，V₇……ホツパからの合金鉄払出しバルブ、
V₅，V₈……均圧バルブ、HP₁，HP₂……合金鉄
ホツパ、RF₁，RF₂……ロータリーフイーダ、P₂
……中空管内圧力計、ａ……中空管、ｂ……取
鍋、ｃ……溶鋼、ｄ……シーケンス制御装置、
V₉……減圧バルブ、V₁₀……真空制御バルブ、P₃
……減圧計、PIC……真空制御装置、V₁₁……リ
ークバルブ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 取鍋内溶鋼中に中空管の一端を浸漬し、中空
   管内の減圧・加圧を交互に行うことにより、取鍋
   内溶鋼を中空管内に吸い上げたり吐出させたりす
   る操作を繰り返し、その吐出流エネルギーを利用
   して取鍋内溶鋼に撹拌するのに用いられる噴流式
   取鍋精錬装置の圧力制御方法において、 中空管内をガス加圧するに際し、連通配管路中
   に配設されたバツフアタンク内の圧力を、下記圧
   力P₁に下記圧力ΔPを付加した圧力； 圧力P₁は、中空管の溶鋼浸漬端から加圧用ガ
   スが噴出しない限度の最大圧力、 圧力ΔPは、合金鉄を、合金鉄ホツパと中空管
   との間を結ぶ合金鉄添加配管路を介して中空管内
   へ装入する際に、このホツパと中空管とが連通す
   ることによつて要加圧体積が増大することに伴
   い、該中空管内圧力の減少を補償する予め求めら
   れた増圧分の圧力、になるように設定し、 前記ホツパと中空管との間を結ぶ合金鉄添加配
   管路ならびに前記ホツパと中空管とを結ぶガス連
   通管路中にそれぞれ設けられた開閉バルブを開に
   して合金鉄を中空管内の溶鋼に添加しながら中空
   管を加圧する時、もしくは前記合金鉄添加配管路
   に設けられた開閉バルブを閉にして前記ガス連通
   管路中に設けられた開閉バルブを閉にして合金鉄
   を中空管内の溶鋼に添加せずに中空管を加圧する
   時のいずれの時にも、中空管内の圧力を一定に維
   持しつつ溶鋼を撹拌、精錬することができるよう
   にしたことを特徴とする噴流式取鍋精錬装置の圧
   力制御方法。