JPH04505480A - ガスによる溶湯の処理方法及びそのための装置 - Google Patents

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】 ガスによる溶湯の処理方法及びそのための装置本発明は！転炉内での溶湯ｌ待に 金属溶湯ｔのガス処理方法に関するものでありｔ特に！ガスと溶湯との接触を強 化しかつ一層効果的にしかつガスと溶湯との効果的混合を行う方法に関する。更 に！本発明はこのような処理方法を実施するための装置に関する。

製鋼の際にｔ例えば銑鉄書屑鉄又は海綿鉄は９興なる炉９転炉又は同じような装 置の中で溶融される。溶湯の炭素含有量は＠湯のＮ鎖又は脱炭により減少されツ 特定の過程の場合には酸素ガスが溶湯へ導入される。他の理由で？ガス／粉末混 合物を溶湯へ導入することもできる。溶湯がガスで処理される大多数の過程にお いて？特に必要なことは１溶湯のできるだけ大きい部分がガスと接触するように ガスと溶湯との効果的混合を行うことである。ガス自体が！最大限にガスと溶湯 との完全な混合を行う際に役立たなければならない。

ＡＯＤ過程（アルゴン酸素脱炭）によりステンレス鯛を製造する場合ｔガスは９ 転炉内に配置された複数のノズルを介して溶湯へ導入される。これらのノズルは 蒸発器を介して！ガスが液体状態で入っている貯蔵容器に接続されている。この 貯ｍ容器は通常Ｉ　１６又は２５バールの動作圧力を持つ加圧容器から成る。

圧力損失のため＋　２５バールの動作圧力はノズルの低温端部において約１５バ ールの最大圧力を与える。実際上書この圧力は嘗過程が最適値で実施され得ない からｔ約１２バールも低い。ノズルの場所における転炉内診水圧は約４バールで ありう従って供給されるガス流の有効圧力差は僅か約８バールである。

８バールの大きさの圧力は、溶湯へ供給されるガスがこの溶湯の表面の方へ比較 的大きいガス泡の形で泡立つようにさせる。低い圧力のため？これらの泡はｔノ ズルが位置している壁の比較的近くに生ずる。こうして聾装置は２相系！即ち不 連続な泡の形の気相及び溶湯の分離した均質塊の形の液相で動作しシこれらの２ つの相は互いに分離したままである。

本発明は？ガスをずっと高い圧力で供給することができ！それによって一層効果 的な過程を行うための一層大きい刺激と改善された条件とを与えかつ現代の技術 と関連づけられる特定の問題を除去しかつ過程を一層確実にすることが可能であ る場合に１ガスが一層良好に溶湯へ導入されかつこの溶湯と混合され得ることを 実現させることに基づいている。

現在基準とされている圧力より高い圧力！基準圧力の少なくとも２倍！なるべ（ １０〜２０倍の高さの圧力を使用する場合はツ溶湯中へ深く浸透しかつこの溶湯 により霧化されてｌ溶湯だけに包囲される審ガスと溶湯との乳濁液状の微細混合 物を含む噴流区域が得られるようにするガス噴流が生ぜしめられる。噴流区域内 の比接触表面積は非常に大きくかつこの噴流区域に接する溶融材料は噴流により 連行されかつそれと混合されすそのことは９更に溶湯中の乱流及びガスとそれと の混合を助長する。

その結果倉ガスと溶湯との効果的接触により混合過程が非常に効果的になる。

現在の技術における比較的低い圧力の使用の結果９ノズルにつち打ち効果が生じ ！その結果ｌ耐火内張りに機械的疲労及び摩耗が生ずる。

このつち打ち効果は！高い圧力が使用される場合に除去される。高い圧力はノズ ルの直径をかなり増大させる。他方またｔこのことは！疲労の結果として又は何 か他の理由で欠陥が生じて！ノズルが転炉内の取付は部品からもぎ取られる場合 にツ高圧ノズルを使用する際に生ずる穴が非常に小さくなり！それによって損傷 の危険を減少させることを意味する。

明細書の前文に述べたような方法は特に９本発明により、ガスが少なくとも１つ の高圧噴流の形で溶湯へ供給されかつ噴流の圧力がこの溶湯中の噴流区域内のガ ス又は溶湯の微細混合を行うほどに大きいことを特徴としている。

ガス噴流は＋　２０〜２００バール穿なるべく７０〜１３０パールの範囲内の圧 力を持つのが好ましい。

実際上の理由で１この圧力用の圧力容器を処理ガス貯ｍ容器として使用すること は不適当である。代案は、ガスを液状で貯蔵しかつこの液状ガスを蒸発器を介し てノズルへ供給することである。しかし気化したガスの必要な圧力上昇を行うた めに実際的でない大きさの多段圧縮機のｒｓ６１Ｉを必要としかつ大量のエネル ギーが冷却される必要がある。

これらの問題は本発明による方法の更なる開発により解決され、この方法は、ガ スが液状で入っている貯蔵容器に接続された蒸発器から溶湯ヘガスを供給するこ と及びガス噴流内の所属のガス圧力を得るように２貯蔵容器と蒸−発器との間の 導管内ｔこ接続されたクライオポンプによって蒸発器の入口側圧力を増大させる ことを特徴としている。

液体を蒸発させる前に液体状態のガスの圧力を上もブるためし；クライオポンプ を使用することはν他の分野の範囲で公知である。しかしこの技術を９例えば冶 金分野の範囲で使用することはｔ以前に提案されていなかったしｔ又ｔこのよう な適用しこよりもたらされる重要な利点も本発明より前し；実現されな力）つた 。

例えば歌州特許出原公開第００９９０３７号明細書はツボンプによって蒸発器の 上流の圧力を増大させる方法を教示しており！所要負荷圧力と蒸発器の下流で得 られる圧力との圧力差がクライオポンプの運転の際に利用される。負荷は、１５ パールの大きさのツ比較的適度な圧力（本発明の場合も１５バール）で駆動され るようになっている。

本発明により溶湯をガスで処理する際に使われる装置の特別な特徴は９以下の装 置の請求の範囲に記載されている。

本発明を添付の図面により以下に詳細に説明する。

図１は？公知技術により構成された装置を概略的に示している。

図２は９本発明により度更された同装置を概略的に示している。

図面の図１は、＃Ｉを製造しかつ溶湯浴又は溶湯２を入れるための転炉ｌを概略 的に示している。この転炉は軸線３の周りに傾けられ得る。

例えば金ｇ溶湯２を脱炭する目的で酸素ガスを供給するために使われるガス管４ は！転炉の一方の側に取り付けられた複数のノズル５に接続されており！これら のノズルのうちの１つだけが示されている。使用されるガス源は貯蔵容器６であ り！この貯蔵容器には液体状態のガスが入っておりｔこの液状ガスｌヨーノズル ５へ供給される前に蒸発器７で蒸発せしめられる。

貯蔵容器６内の圧力が２５バールの大きさであればツノズル５の低温端部におけ る圧力は精々約１５バールであり２通常。

僅か１２バールである。更に、ノズルの場所における静水圧が約４バールであれ ばう有効動作圧力は優か約８／ｆ−Ｊしである。

この結果、ガスは＋Ｗ渦中に認められるほどの乱流を生ぜしめることなしに！比 較的大きい！不連続なガス泡の形で溶湯の表面の方へ上昇する。

図２は！本発明により変更されかつクライオポンプ９が貯蔵容器６と蒸発器７と の間の管路に組み込まれている装置を示している。これによって？ノズル５の低 温端部におけるガス圧力は！簡単なかつ費用効果的なやり方で１図１の実施例に より得られる圧力に関してかなり増大され９少なくとも２倍にされ得る。こうし て圧力は２０バールを超え！おおよそ２００パールにもなる。実際上の提出で＋ 　７０〜＋３０の大きさの圧力を選ぶことが好まれる。

上記の大きさの圧力はＩ溶湯２中の噴流区域ｌＯを発生させｔこの区域内に溶湯 とガスとの乳濁液状の微細混合物が得られ！この混合物は溶湯とガスとの間に最 大接触表面積を生ぜしめかつ続いて起こる乱流の結果としてガスと溶湯との非常 に効果的な混合を引き起こす。ガスと浴湯とのこの完全な混合は嘗高速で噴流区 域ｌＯへ進む混合物がそれにより周囲の溶湯２を連行することによって行われる 。複数のこのようなノズル！例えば３つのノズルｔを使用する混合９各ノズルは ９図１の実施例のノズルより深＜溶湯中へ混合効果を生ぜしめ！それによって！ 全体的に見て！ガスと溶湯とのずっと効果的な混合及びガスと溶湯との一層効果 的な接触を生せしめる。

本発明による菅圧力を上げるクライオポンプの使用は、ポンプと転炉との間の装 置が小さい寸法の管及びノズルを必要とするだけであり、そのことは特にｔ費用 の面から！本発明による高圧系を一層弯益にする。一層低い圧力において生ずる ノズルに対するつち打ち効果は！前述の個所で説明されたように！本発明を実施 する場合に除去されるから９ノズル区域内の機械応力も減少される。従ってノズ ルの小さい寸法のため！発明的なノズル又はノズル装置のいかなる欠陥も！一層 大きい直径を持つ公知のノズルを使用する場合より小さい損傷危険を伴うにすぎ ない。このことは次の例により説明される。

ｇ５：　ステンレス鰐をａｌｌ！造するためのＡＯＤ転炉は液状ガス貯蔵容器と 蒸発器との間にクライオポンプを備えていたので！高圧側は１２０バールの圧力 において運転することができた。これによりノズルの直径を１２＋ａｍから１． ７５ｍｍに縮小することができた。それによって脱炭率は１３％増大された。飛 沫の形成は適度でありかつ不活性ガスの消費量は８％減少された。

本発明はう上述の個所で特にＷｔＩ４の際の金属溶湯の脱炭について説明された がツしかし発明的構想からそれることなしに！他の同じような分野の範囲で本発 明が適用されるように変更が行なえることをｔ当業者は理解するであろう。

補正書の写しく翻訳文）提出書 （特許法第１８４条の８） 平成３年１１月２１日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　少なくとも１つの高圧噴流の形でガスを溶湯へ供給しかつこの溶湯中の噴流 区域内のガスと溶湯との微細混合を行うほどに高い圧力を選ぶことを特徴とする ，転炉内において溶湯，特に金属浴湯をガスで処理する際に，ガスと溶湯との効 果的混合を行うようにガスと溶湯との接触を強化しかつ一層効果的にする方法。 ２　２０〜２００バール，なるべく７０〜１３０バールの範囲内の圧力を使用す ることを特徴とする，請求項に記載の方法。 ３　ガスが液体状態で入つている貯蔵容器に接続された蒸発器からガスを溶湯へ 供給し，貯蔵容器と蒸発器との間に延ひる管路の中に組み込まれた，いわゆるク ライオポンプによつて蒸発器への入口側圧力を増大させることにより噴流中の所 望ガス圧力を得るξとを特徴とする，請求項１又は２に記載の方法。 ４　装置が，溶湯（２）の中へ射出しかつ少なくとも１つの高圧噴流の形でガス を供給するために使われる少なくとも１つのノズル（５）を含んでおり，更に， 溶湯（２）中の噴流区域（１０）内のガスと溶湯との微細混合を行うほどに高い 値のガス圧力を生ぜしめるための手段（９）を含んでいることを特徴とする，ガ スと溶湯との接触を強化しかつ一層効果的にしかつガスとこの溶湯との効果的混 合を行うように，転炉（１）内において溶湯，特に金属溶湯（２）をガスで処理 する際に使用される装置。 ５　ノズル（５）が，ガスが液体状態で入つている貯蔵容器（６）と接続された 蒸発器（７）に接続されており，いわゆるクライオポンプ（９）が貯蔵容器（６ ）と蒸発器（７）との間に延びる管路の中に組み込まれていることを特徴とする ，請求項４に記載の装置。 ６　クライオポンプ（９）が，ノズル（５）へ供給されるガス圧力が２０〜２０ ０バール，なるべく７０〜１３０バールの大きさであるように，蒸発器（７）へ の入口側圧力を増大させるために使われることを特徴とする，請求項５に記載の 装置。