JPH0448025A

JPH0448025A - 真空吸引式脱ガス装置

Info

Publication number: JPH0448025A
Application number: JP15832490A
Authority: JP
Inventors: Masamichi Sano; 佐野　正道; Nobuo Miyagawa; 宮川　信夫; Kimiji Yamamoto; 君二山本
Original assignee: TYK Corp
Current assignee: TYK Corp
Priority date: 1990-06-16
Filing date: 1990-06-16
Publication date: 1992-02-18
Anticipated expiration: 2011-03-27
Also published as: EP0462537A1; CA2044725A1; JPH0830227B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野コ本発明は多孔質部材を介して、溶融金属、溶融マット及
び溶融スラグ等の融体から、ガス相を生成する溶質成分
を除去し、又は回収する真空吸上式脱ガス装置に関し、
特に融体浴の深さが浅い場合に好適の真空吸引式脱ガス
装置に関する。

［従来の技術］溶融金属、溶融マット及び溶融スラグ等の融体から、ガ
ス相を生成する溶質成分を除去し、又は回収する技術と
して、従来、ＲＨ法及びＤＨ法等の脱ガス法がある。こ
のＲＨ法及びＤＨ法は、真空下又は減圧下において溶湯
中に大量のアルゴンガスを吹き込み、溶湯中のガス成分
の分圧を低下させてこのガス成分を除去している。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、この従来のＲＨ法及びＤＨ法による脱ガ
ス法は、大量のアルゴンガスを使用するため、ランニン
グコストが高いという欠点がある。

また、大量のアルゴンガスを溶湯中に吹き込むので、溶
湯からスプラッシュが発生し易く、装置の壁面等に地金
が付着し、その除去作業が煩雑である。更に、このスプ
ラッシュが発生するため、装置を大型にせざるを得す、
装置コストも高い。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
融体中のガス成分を大量のアルゴンガスを使用すること
なく、容易に除去することができ、融体の脱ガスを簡素
な装置で低コストで実施することができる真空吸引式脱
ガス装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明に係る真空吸引式脱ガス装置は、融体を収納した
収納容器と、ガスを透過するが融体は透過しない多孔質
材料により形成されその１部分が前記収納容器内の前記
融体に浸漬された多孔質部材と、前記融体の湯面上の部
分の前記多孔質部材を真空又は減圧状態におき前記融体
中のガス又は前記融体と前記多孔質部材の成分との反応
により生じたガスを前記多孔質部材を介して吸引する吸
引手段とを有することを特徴とする。

［作用コ第３図は本発明の原理を示す模式図である。多孔質部材
１は、ガスのみを透過し、溶融金属、溶融マット及び溶
融スラグ等の融体は透過しない多孔質材料からなる部材
である。そして、この多孔質部材１の一方の面に前記融
体２を接触させ、他方の面を真空又は減圧雰囲気３にし
た場合に、融体２と接触した壁面では融体２の静圧に無
関係に圧力が低下する。

このため、融体２中の不純物成分又は回収する価値があ
る有価成分であって、ガス相を生成するものは、容易に
多孔質部材１の壁面で核生成し、生成したガス４は多孔
質部材１を透過して融体２から分離される。

本願発明者等はこのような原理に基づいて融体中からガ
ス成分を除去できることに想到し、本発明を完成させる
に至ったものである。

而して、融体中に溶解しているガス生成成分は下記の反
応式により、ガスとなって除去される。

瓦＋凡″Ｎ２　　　　　　　　　　・・・（１）比＋比
→Ｈ２・・・（２）ＬＬ十店→ＣＯ・・・　（３）ｉ＋　２　ｆＬ−’　Ｓ　Ｏ２・・・（４）また、融体
中の不純物が多孔質部材の成分と反応してガスとなった
後、前記多孔質部材を透過して除去されることもある。

多孔質部材が酸化物（ＭＸ　ＯＹ　）の場合には、融体
中の炭素は下記反応式によりガスとなって除去される。

ｙＬ十Ｍｘ　Ｏｖ□（固体）→ｘＭ−＋ｙＣＯ・・・　
（５）また、多孔質部材が炭素で構成されているか、又は炭素
を１成分として含有している場合には、下記反応式によ
り融体中の酸素が除去される。

Ω−＋Ｃ（固体）→ＣＯ・・・（６）更に、融体中の蒸気圧が高い有価成分（Ｍ）の分離回収
は下記反応式により前記有価成分をガス化することによ
り行なわれる。

ｘＭ−Ｍｘ　　（ガス）　　　　　　　　・・・（７）
ＭＯＹ−ＭＯＹ　　（ガス）　　　　　　・・・（８）
Ｍ　Ｓ　ｖ→ＭＳｖ　　（ガス）　　　　　　・・・（
９）このようにして、融体中のＮ、Ｈ，Ｃ，Ｏ及びＳ等
の不純物成分及び有価成分が融体中から除去され、又は
回収される。

本願の第１発明においては、多孔質部材の１部分を収納
容器内の融体中に浸漬し、湯面上の部分の前記多孔質部
材を真空又は減圧状態におく。そうすると、多孔質部材
は融体を透過しないため、この多孔質部材が有している
細孔の内部が真空又は減圧状態になる。そして、融体中
のガス又は多孔質部材の成分と融体との反応により生成
したガスは、多孔質部材の細孔を通過し、融体から分離
される。その後、このガスは前記多孔質部材を介して、
吸引手段により吸引される。このようにして、融体中の
脱ガス成分を融体から分離することができる。

また、本願の第２発明においては、筒状の緻密質部材の
下端部に多孔質部材が嵌入されており、この緻密質部材
から露出した部分の多孔質部材が収納容器内の融体中に
浸漬されている。そして、前記緻密質部材の内部を真空
又は減圧状態にすると、融体中のガス又は多孔質部材の
成分と融体との反応により生成したガスは、多孔質部材
の細孔を通過し、緻密質部材の内部に放出される。その
後、このガスは吸引手段により吸引される。このように
して、融体中の脱ガス成分を融体から分離することがで
きる。この場合に、前記多孔質部材は前記緻密質部材か
ら露出した部分が前記融体中に浸漬されていればよいた
め、収納容器内の融体深さが比較的浅くても、融体の脱
ガス処理が可能である。

更に、本願第１及び第２発明においては、対象とする融
体中の不純物又は有価成分に応じて、これらの不純物又
は有価成分と反応する多孔質部材中の成分の濃度を調整
することにより、融体中の不純物又は有価成分と多孔質
部材との反応速度を制御することもできる。

なお、雰囲気及び収納容器への放熱による融体の温度の
低下、多孔質部材を融体に浸漬することによる融体の温
度の低下及び多孔質部材の成分と融体との吸熱反応によ
る融体の温度の低下等に起因する不都合の発生を回避す
るために、多孔質部材に通電するか、予め多孔質部材に
抵抗線を埋設しこの抵抗線に通電するか又は外部加熱（
例えば、プラズマ加熱）する等の方法により多孔質部材
及び融体を加熱することができる加熱手段を設けておい
てもよい。

多孔質材料としては、Ａｌ２Ｏ５、ＭｇＯ１Ｃａｂｓ　
Ｓ　ｉｏｚ　、Ｆｅｚ　０３　、Ｆｅａ　Ｏａ、Ｃｒａ
　Ｏ＊　、ＢＮＮ　Ｓ　ｉａ　Ｎ４並びにＳｉＣ及びＣ
等の金属酸化物、金属非酸化物及び炭素並びにこれらの
混合物等、種々のものを使用することができるが、融体
の主成分と反応しないものが好ましい。このように、主
成分と反応しないことにより、融体と接触する多孔質部
材の溶損が防止される。

また、ガスのみを透過させ、融体は透過させないように
するため、融体に濡れにくい多孔質材料の仕切り部材を
使用する。更に、仕切り部材の気孔率は、４０％以下に
することが好ましい。更にまた、仕切り部材の融体への
濡れ性によっても異なるが、仕切り部材の気孔径は約２
００μｍ以下とすることが好ましい。

更にまた、多孔質浸漬管へ融体が侵入しても、真空系へ
融体が入るのを防止するため、圧力損失が小さいフィル
タを多孔質浸漬管上部に設置し、侵入した融体をこのフ
ィルタで凝固させ、トラップするようにすることが好ま
しい。

次に、本発明を融体からのガス生成成分の除去回収に適
用した用途例について説明する。

■　先ず、本発明を、溶鉄から炭素、窒素又は水素を除
去する脱炭素、脱窒素及び脱水素の工程に使用すること
ができる。

溶鉄中の炭素の除去に不法を使用する場合、前記仕切り
部材の主成分はＡ！２０＊又はＭｇＯ等とし、溶鉄中の
炭素の主酸化剤としてＦｅｔＯ３＋Ｆｅａ　０４　＋　
ＭｎＯ，Ｓ　ｉｏａ等を配合する。これらの主酸化剤の
配合割合を高くすることにより、溶鉄中の酸素の除去速
度を増加させることができる。しかし、主酸化剤の配合
割合をあまり高くすると、仕切り部材の融点の低下又は
機械的強度の低下等を招き、また特に溶鉄中の炭素濃度
が低い場合には溶鉄中の酸素濃度が増加するため、目的
に応じて主酸化剤の配合割合を既に確立されている状態
図を参考にして決定する。

一方、溶鉄中の窒素の除去に不法を使用する場合、前記
仕切り部材には、安定な酸化物、例えばＣａｂ、Ａｌ１
０Ｇ　、ＭｇＯ等を使用する。

また、溶鉄中の炭素及び窒素を同時に除去するために不
法を使用する場合、溶鉱中の炭素及び窒素の目標濃度に
応じて前記主酸化剤の配合割合を変化させる。

■　また、本発明を、溶鋼中から酸素を除去する脱酸工
程にも適用することができる。

■　更に、本発明は溶融アルミニウム中から水素を除去
する脱水素工程にも適用することができる。

■　更にまた、本発明を、溶融シリコンの脱炭素、脱窒
素及び脱水素に適用することができる。

■　一方、本発明により、溶融船中の亜鉛を回収するこ
とができる。

■　溶融鋼マットから硫黄及び酸素を除去する脱硫黄番
脱酸素の工程に本発明を適用することもできる。

■　そして、溶融鋼マット又はニッケルマット中の符価
金属（Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓｅ、Ｔｅ。

Ｐｂ、Ｃｄ等）の回収にも本発明を適用することができ
る。

■　更に、溶融スラグ中からを価金属（Ａ　ｓ　＋Ｓｂ
＋　Ｂｉｔ　Ｓｅｔ　Ｔｅ＋　ｐｂ、ｃｄ、Ｚｎ等）を
回収する場合にも、本発明を適用することができる。

［実施例］次に、本発明の実施例について添付の図面を参照して説
明する。

第１図は本願の第１発明の実施例に係る真空吸引式脱ガ
ス装置を示す模式的断面図である。

融体２は収納容器５に収納されており、この融体２内に
多孔質部材６の下半部が浸漬されている。

この多孔質部材６は棒状体であり、この多孔質部材６は
ガスは透過するが、溶融金属、溶融スラグ及び溶融マッ
ト等の融体２は侵入できないような細孔を有していて、
この融体２は透過しない多孔質の材料で成形されている
。

この収納容器５は減圧容器（図示せず）内に載置されて
おり、この減圧容器内は真空ポンプにより真空吸引され
て、真空又は減圧状態になっている。

このように構成された真空吸引式脱ガス装置においては
、融体２は多孔質部材６に浸透しないが、多孔質部材６
の細孔に含まれているガスは減圧容器内に放出されるた
め、多孔質部材６の細孔内は真空又は減圧状態になる。

これにより、融体２中のガス又は多孔質部材の成分と融
体との反応により生成したガスは多孔質部材６の細孔を
通過し、減圧容器内の真空又は減圧雰囲気中に放出され
る。

そして、このガスは前記真空ポンプに吸引されて、減圧
容器内から除去される。

第２図は本願の第２発明の実施例に係る真空吸引式脱ガ
ス装置を示す模式的断面図である。

融体２は収納容器５に収納されている。多孔質部材６ａ
は棒状体であり、筒状の緻密質部材８の下端部に液密的
に嵌入されている。多孔質部材６ａはガスは透過するが
、溶融金属、溶融スラグ及び溶融マット等の融体２は侵
入できないような細孔を有していて、この融体２は透過
しない多孔質の材料で成形されている。また、緻密質部
材８はガスを透過しない緻密質の部材により成形されて
おり、適宜の真空ポンプ（図示せず）に接続されている
。

このように構成された真空吸引式脱ガス装置においては
、緻密質部材８の内部を真空又は減圧状態にすると、多
孔質部材６ａの細孔内は真空又は減圧状態になる。これ
により、融体２中のガス生成成分は多孔質部材６ａの細
孔を通過して緻密質部材８内にυＦ出される。そして、
このガス生成成分は前記真空ポンプに吸引されて、回収
又は排気される。

本実施例においても、緻密質部材８から露出した部分の
多孔質部材６ａが融体２中に浸漬されていればよく、融
体基の深さが浅い場合も、融体の脱ガス処理が可能であ
る。

［発明の効果コ以上説明したように本発明によれば、ガスを透過するが
融体は透過しない多孔質材料により成形された多孔質部
材の１部分を融体中に浸漬し、湯面上の部分の前記多孔
質部材を真空又は減圧下において、前記融体中のガス又
は前記融体と前記多孔質部材との反応により生じたガス
を前記多孔質部材を介して吸引手段により吸引するか、
又はその下端部に多孔質部材が嵌入された筒状の緻密質
部材の下端部を融体中に浸漬すると共に前記緻密質部材
の内部を真空又は減圧状態にし、前記融体中のガス又は
前記融体と前記多孔質部材との反応により生じたガスを
前記多孔質部材を介して吸上手段により吸引するから、
ガス相を生成する融体中の溶質成分を容易に真空又は減
圧雰囲気中に移動させることができる。

そして、大量のアルゴンガスを吹き込む従来の脱ガス法
と異なり、本発明はアルゴンガスを吹き込まないか、又
は溶湯攪拌用に少量のアルゴンガスを吹き込めば足り、
アルゴンガスの使用原単位を著しく低減することができ
る。また、アルゴンガスの使用量が極めて少ないことか
ら、スプラッシュの発生が抑制され、装置の壁面への地
金の付着を低減することができる。従って、本発明によ
り、装置の小型化により装置コストを低減することがで
きると共に、装置のランニングコストの著しい低減を実
現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願の第１発明の実施例に係る真空吸引式説ガ
ス装置を示す模式的断面図、第２図は本願の第２発明の
実施例に係る真空吸引式脱ガス装置を示す模式的断面図
、第３図は本発明の原理を示す模式図である。Ｌ　６＋　８ａ；多孔質部材、２；融体、３；真空又は
減圧雰囲気、４：ガス、５；収納容器、８；緻密質部材

Claims

【特許請求の範囲】

（１）融体を収納した収納容器と、ガスを透過するが融
体は透過しない多孔質材料により形成されその１部分が
前記収納容器内の前記融体に浸漬された多孔質部材と、
前記融体の湯面上の部分の前記多孔質部材を真空又は減
圧状態におき前記融体中のガス又は前記融体と前記多孔
質部材の成分との反応により生じたガスを前記多孔質部
材を介して吸引する吸引手段とを有することを特徴とす
る真空吸引式脱ガス装置。
（２）融体を収納した収納容器と、筒状の緻密質部材と
、ガスを透過するが融体は透過しない多孔質材料により
形成され前記緻密質部材の下端部に嵌入されて前記収納
容器内の前記融体中に浸漬される多孔質部材と、前記緻
密質部材の内側を真空又は減圧状態にし前記融体中のガ
ス又は前記融体と前記多孔質部材の成分との反応により
生じたガスを前記多孔質部材を介して吸引する吸引手段
とを有することを特徴とする真空吸引式脱ガス装置。
（３）前記多孔質部材を電気的に加熱する加熱手段を有
することを特徴とする請求項１又は２に記載の真空吸引
式脱ガス装置。