JPH08269534A - 溶鋼の真空脱ガス処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 環流式脱ガス槽の溶鋼環流量を増大して、脱
ガス速度の向上を図る。 【構成】 脱ガス槽１を下方に延長して下向きに開口し
た外側浸漬筒５を設け、この外側浸漬筒５の内部に同心
に上下方向に開口した内側浸漬筒４を配設し、これら浸
漬筒４、５を取鍋６内の溶鋼18中に浸漬する。内側浸漬
筒４に設けた環流ガス吹き込み口７からアルゴンガスを
吹き込んで溶鋼を上昇させる上昇流路とする一方、内側
浸漬筒４と外側浸漬筒５との間を溶鋼の下降流路とす
る。 【効果】 内側浸漬筒４と外側浸漬筒５によって断面積
の大きい上昇流路および下降流路が形成され、溶鋼の環
流量を増大できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、取鍋内の溶鋼を脱ガス
槽内に導く上昇流路および脱ガス槽内から溶鋼を取鍋に
排出する下降流路を有する溶鋼の真空脱ガス処理装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】溶鋼を取鍋精錬する手段としては、ＡＯ
Ｄ、Ｖ−ＫＩＰなど各種タイプのものが知られている。
鋼材の高級化ならびにその需要の増加に伴い真空脱ガス
処理を要する鋼種、量は増加する傾向にあり、その処理
に要する時間を短縮して脱ガス処理能力の向上および転
炉温度低下による鉄鋼製造コスト低減が強く望まれる状
況にある。そこで真空脱ガス処理を行うに際し、ＲＨ式
真空脱ガス装置が多く用いられている。

【０００３】このＲＨ式真空脱ガス装置は、図９および
図10に示すように一対の上昇側の浸漬管Ａおよび下降側
の浸漬管Ｂを有し、この浸漬管Ａ、Ｂを取鍋Ｃ内の溶鋼
Ｄに浸漬し、脱ガス槽Ｅ内を、排気口Ｇから図示しない
減圧装置により排気して減圧することにより溶鋼Ｄを吸
い上げる。そしてガス吹込み口Ｆを備えた上昇側の浸漬
管Ａに、該ガス吹込み口Ｆより環流ガス（Arガス等の不
活性ガスを使用）を吹き込むことにより、そのガス浮上
力を利用して溶鋼Ｄを上昇させ脱ガス槽Ｅに導き、下降
側の浸漬管Ｂより下降させて溶鋼Ｄを循環、脱ガス処理
するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述のようにＲＨ式真
空脱ガス装置は、溶鋼の上昇側の浸漬管Ａおよび下降側
の浸漬管Ｂを脱ガス槽Ｅの下部に並列して２本設置する
ため、浸漬管Ａ、Ｂはそれらの耐火物の厚みを加味する
と浸漬管Ａ、Ｂの内径は脱ガス槽Ｅの内径に対して１／
２以下になる。このため浸漬管Ａ、Ｂの断面積は脱ガス
槽Ｅの断面積の１／４より小さくなる。一方、脱ガス槽
Ｅの内径は自ずと取鍋Ｃの内径に制約を受けることにな
る。

【０００５】ところで、一般に脱ガス反応効率を向上さ
せるための手段として浸漬管の内径を拡大し、これによ
って溶鋼の環流量を増大するのが有効であることが知ら
れているが、前記のような事情から上昇側、下降側の浸
漬管Ａ、Ｂの内径拡大による脱ガス能力の向上は限界に
達しているのが実態である。本発明はこのような事情に
かんがみてなされたものであり、脱ガス槽の下部に設け
る上昇流路と下降流路とを同心円状に配置することに着
目し、種々実験を重ねた結果により達成されたものであ
り、その要旨とするところは下記の通りである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明
は、取鍋内の溶鋼を脱ガス槽内に導く上昇流路および脱
ガス槽内から溶鋼を取鍋に排出する下降流路を有する溶
鋼の真空脱ガス処理装置において、前記脱ガス槽を下方
に延長して下向きに開口した外側浸漬筒を設け、この外
側浸漬筒の内部に同心に上下方向に開口した内側浸漬筒
を配設し、これら浸漬筒を取鍋内の溶鋼中に浸漬し、前
記内側浸漬筒内の溶鋼流路および内側浸漬筒と外側浸漬
筒との間の溶鋼流路の一方を上昇流路、他方を下降流路
とすることを特徴とする溶鋼の真空脱ガス処理装置であ
る。

【０００７】請求項２記載の本発明は、内側浸漬筒内に
環流ガスを吹き込んで溶鋼を上昇させる上昇流路とする
一方、内側浸漬筒と外側浸漬筒との間を溶鋼の下降流路
とすることを特徴とする請求項１記載の溶鋼の真空脱ガ
ス処理装置である。請求項３記載の本発明は、内側浸漬
管を外側浸漬管に固定具を用いて支持させることを特徴
とする請求項１又は２記載の溶鋼の真空脱ガス処理装置
である。

【０００８】請求項４記載の本発明は、内側浸漬筒を固
定具を用いて取鍋に支持させることを特徴とする請求項
１又は２記載の溶鋼の真空脱ガス処理装置である。請求
項５記載の本発明は、内側浸漬筒を脱ガス槽内の上方よ
り固定具を用いて昇降自在に支持することを特徴とする
請求項１又は２記載の溶鋼の真空脱ガス処理装置であ
る。

【０００９】請求項６記載の本発明は、内側浸漬筒およ
び外側浸漬筒にそれぞれ設けた芯金に冷却媒体を流す冷
却通路を配設したことを特徴とする請求項１、２、３、
４又は５記載の溶鋼の真空脱ガス処理装置である。

【００１０】

【作用】前述のように本発明では、脱ガス槽を下方に延
長して外側浸漬筒を設け、この外側浸漬筒の内部に同心
に内側浸漬筒を配設し、これら浸漬筒を取鍋内の溶鋼中
に浸漬し、内側浸漬筒内および内側浸漬筒と外側浸漬筒
との間に構成される溶鋼流路の一方を上昇流路、他方を
下降流路としてある。

【００１１】このため本発明によれば、脱ガス槽の下部
に一対の上昇側浸漬管および下降側浸漬管を配設する従
来のＲＨ式の場合に比較して上昇流路および下降流路の
断面積を大幅に拡大することが可能になり、溶鋼の環流
量増大により脱ガスの反応効率の向上が達成できる。以
下、本発明の構成、作用および効果を図面に基づいて説
明する。

【００１２】図１は本発明の構成を示す縦断面図であ
り、図２は図１のＡ−Ａ矢視を示す横断面図である。こ
こでは内側浸漬筒４側を溶鋼の上昇流路として示した。
本発明では図１および図２に示すように脱ガス槽１は、
槽鉄皮２の内側に槽耐火物３をライニングした構造であ
り、脱ガス槽１の下部には、当該脱ガス槽１を下方に延
長して下向きに開口した外側浸漬筒５を設けてある。こ
の外側浸漬筒５の内部に同心に上下方向に開口した内側
浸漬筒４が配設してある。脱ガス槽１は取鍋６に対して
若干偏心して配置してあるが、これは脱ガス槽１と取鍋
６とのなす間隙が広い部分から取鍋６内の溶鋼サンプリ
ング等を容易に行うための場所Ｂを確保するためであ
る。

【００１３】これら内側浸漬筒４および外側浸漬筒５
は、取鍋６内の溶鋼18中に浸漬してあり、内側浸漬筒４
に設けた環流ガス吹き込み口７からアルゴンガス、窒素
ガス等の環流ガスを吹き込んで内側浸漬筒４を溶鋼18の
上昇流路とする。一方、内側浸漬筒４と外側浸漬筒５と
の間を溶鋼18の下降流路とするものである。この上昇流
路、下降流路は逆であっても構わない。その場合、環流
ガス吹き込み口は外側浸漬筒もしくは内側浸漬筒の外側
に取り付けられる。なお、内側浸漬筒４を溶鋼18の上昇
流路とした方が、浸漬してある溶鋼18の表面の浮遊スラ
ブ巻込みがなく、より好ましい。

【００１４】図３および図４に示すように内側浸漬筒４
を固定具８を用いて脱ガス槽１に支持させる。環流ガス
吹き込み口７に供給する環流ガスは、炉外に設けた環流
ガス供給管９を脱ガス槽１内に引き込み、固定具８およ
び内側浸漬筒４を経由して環流ガス吹き込み口７に導く
ようにする。なお固定具８および内側浸漬筒４、ならび
に外側浸漬筒５はいずれも溶鋼18中に浸漬される部分
は、芯金の周囲を耐火物で被覆した耐熱構造となってい
る。

【００１５】なお、図５に示すように内側浸漬筒４を固
定具８を用いて外側浸漬筒５に支持させるようにしても
よい。また図６に示すように内側浸漬筒４の下部に接続
した固定具８を取鍋６の上端に載置して支持させること
もできる。さらには、図７に示すように内側浸漬筒４の
上部に固定具８を接続し、この固定具８を槽内で昇降す
ることによって内側浸漬筒４の高さを調整するようにす
ることも可能である。

【００１６】ここで内側浸漬筒４を脱ガス槽１内の上方
から昇降可能な固定具８で支持、固定する場合には内側
浸漬筒４の高さ方向のレベルを任意に設定、移動できる
ため、脱ガス処理開始後に脱ガス槽１内の減圧度（真空
度）が低くなり、槽内溶鋼面のレベルが十分でなくなっ
た時には、内側浸漬筒４を下げることによりその上端面
を槽内溶鋼面18Ａより下方に位置させることができる。
その結果、溶鋼18の環流による脱ガス処理を効率よく継
続できるので脱ガス処理時間の短縮が図れる。

【００１７】もちろん、内側浸漬筒４により形成される
上昇流路の断面積および内側浸漬筒４と外側浸漬筒５と
のなす間隙断面積とは、溶鋼環流量が最大となるような
寸法とし、一般的には両者が同等の面積になるようにす
るのが望ましい。なお、内側浸漬筒４および外側浸漬筒
５ならびに固定具８の耐火物内部に埋設されている芯金
の周りに設けた冷却通路に冷却媒体として空気等の気体
を通して冷却してもよいが、気体に水滴を混合した冷却
媒体を供給してフォグ冷却することによって寿命を図る
ようにするのが好適である。フォグ冷却は気体冷却に比
べて、蒸発潜熱による抜熱が大きいため、芯金の冷却が
十分に行われ、耐火物の割れを防止することができる。
また冷却通路への液滴の付着がないと共に蒸発時の体積
膨張が小さいので水蒸気爆発の危険性が少なく、また単
位抜熱量当りのコストが小さい利点がある。

【００１８】ここで内側浸漬筒４と、これを支持する固
定具８とをフォグ冷却する場合を図８に従って説明する
が、このフォグ冷却は外側浸漬筒５のフォグ冷却にも同
様にして適用できるのは云うまでもない。内側浸漬筒４
は芯金10の周りに耐火物11を配置した一般的な構造であ
るが、さらに芯金10の周壁に半割りのパイプを固着して
冷却通路12を形成したものであり、冷却通路12は固定具
８の耐火物11内を経由して脱ガス槽１の外に引き出され
ている。

【００１９】冷却通路12の一方の開口12Ａから冷却媒体
を導入し、この冷却媒体は内側浸漬筒４内の冷却通路12
に案内されて芯金10に沿って移動した後、他方の開口12
Ｂから大気中に放出される。一方、冷却媒体はフォグ供
給配管13を介してフォグ発生器14から供給される。フォ
グ発生器14は、その内部に配設したフォグ発生ノズル15
に浄水および気体を導き、フォグ発生ノズル15の先端で
浄水を気体により微細化して発生させたフォグを、その
水滴径に応じてフォグ発生器14内で分級して大きな水滴
はフォグ発生器14の下部に沈降させ、小さな水滴径たと
えば10μｍ以下のフォグを冷却媒体としてフォグ供給配
管13に送り込む。フォグ発生器14の下部に沈降した大径
の水滴はドレン抜き16を開くことによって排水溝17へと
導かれる。

【００２０】次に本発明の作用を図１および図２に従っ
て説明する。脱ガス槽１の下部に設けた内側浸漬筒４お
よび外側浸漬筒５を取鍋６内の溶鋼18中に浸漬する。こ
のとき、内側浸漬筒４および外側浸漬筒５はそれぞれ前
述のようにしてフォグ冷却してある。脱ガス槽１内を排
気により真空にして取鍋６内の溶鋼18を脱ガス槽１内に
上昇させた状態として、内側浸漬筒４に設けた環流ガス
吹き込み口７から環流用ガスとしてArガスを吹き込む
と、ガスリフトポンプの原理により取鍋６内の溶鋼18は
内側浸漬筒４内を上昇して脱ガス槽１内に導かれる。

【００２１】脱ガス槽１内に導かれた溶鋼18は脱炭反応
などの脱ガス処理がなされて、内側浸漬筒４と外側浸漬
筒５との間を通って取鍋６に環流される。このようにし
て溶鋼18が取鍋６と脱ガス槽１間の環流をくり返すこと
により所望の真空精錬がなされる。脱ガス槽１内におけ
る溶鋼18の脱ガス速度の向上には前述のように単位時間
当りの溶鋼18の環流量を増加させるのが効果的である。
したがって上下方向に開口した円形断面の内側浸漬筒４
および脱ガス槽１を下方に延長して下向きに開口した外
側浸漬筒５を同心円状に設置した真空脱ガス処理装置で
は、下記の（式１）に示すＲＨ脱ガスでの溶鋼環流量か
ら推定されるように、とくに内側浸漬筒４の内径Ｄの拡
大すなわちその断面積の拡大により溶鋼環流量の増大を
図ることができる。

【００２２】 Ｑ＝ 3.8×10^-3×Ｄ^1.4 ×Ｇ^0.31×Ｈ^0.5 ×0.9 … （式１） Ｑ：溶鋼環流量（ｔ／min ） Ｄ：内側浸漬筒の内径（cm） Ｇ：吹き込み環流ガス流量（Nl／min ） Ｈ：脱ガス槽内浴面とガス吹き込み口までの距離（cm） このため内側浸漬筒４と外側浸漬筒５とは脱ガス槽１に
対し、その内側断面形状が円形の場合には、内側浸漬筒
４、外側浸漬筒５および脱ガス槽１を同心円状に設置
し、かつ外側浸漬筒４の内径と脱ガス槽１の内径とを同
一にすることにより達成できる。この場合、通常のＲＨ
脱ガスと異なりＲＨ脱ガス槽での敷部全域が内側浸漬筒
４の内断面となるため敷耐火物が不要であり、耐火物コ
ストも低減される。

【００２３】本発明に係る溶鋼の真空脱ガス処理装置
は、ＲＨ式真空脱ガス処理装置で実施されているような
周知の各種手段たとえば脱ガス槽内に挿入可能なランス
から酸化性ガスや精錬用粉体を浴鋼浴面に吹き付けて精
錬したり、浸漬ランスから溶鋼浴内に精錬ガスや精錬剤
をインジェクションして精錬する等の手段をそのまま適
用できるのは云うまでもない。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の実施例を従来例と比較して説
明する。図１および図２に示す本発明例に係る真空脱ガ
ス処理装置および図９および図10に示す従来例に係るＲ
Ｈ式真空脱ガス処理装置により、それぞれヒートサイズ
250 ｔで溶鋼の脱炭処理を行い極低炭素鋼を精錬した。
いずれの場合にも処理前の鋼中炭素濃度Ｃ₀ ＝300ppm、
処理後の鋼中炭素濃度Ｃ＝ 10ppmであった。その時の精
錬条件を表１に示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】脱ガス槽内における脱炭は減圧下でCOガス
分圧を低下させ〔Ｃ〕＋〔Ｏ〕→CO（ガス）なる反応を
促進する原理で進行する。鋼中炭素の移動律速領域では
取鍋と脱ガス槽をそれぞれ完全混合槽と仮定した脱炭モ
デルから以下のように記述できる。 Ｃ＝Ｃ₀ exp （−Ｋ・ｔ） … （式２） Ｋ＝（Ｑ／Ｗ）・ａｋ／｛（Ｑ／ 420）＋ａｋ｝ … （式３） （式１）および（式２）において、 Ｋ ：脱炭速度定数（min ^-1） ｔ ：脱ガス処理時間（min ） Ｗ ：取鍋内の溶鋼量（ｔ） ａｋ：容量係数（ｍ³ ／ｔ）＝ 0.2（ｍ³ ／ｔ） したがって、表１における従来例の脱炭速度係数Ｋ
₀ は、（式３）を用いて次のようになる。すなわちＱ＝
169、Ｗ＝ 250、ａｋ＝ 0.2を（式３）に代入すると、 Ｋ₀ ＝（ 169／250 ）× 0.2／｛（ 169／420 ）＋ 0.
2｝＝ 0.224（min ^-1） （式２）においてＣ₀ ＝300ppm、Ｃ＝10ppm 、Ｋ₀ ＝
0.224であるからして従来例の脱ガス処理時間ｔ＝ 15.2
minとなる。

【００２７】また表１における本発明例の脱炭速度係数
Ｋ₁ は、Ｑ＝ 318、Ｗ＝ 250、ａｋ＝ 0.2を（式３）に
代入すると、 Ｋ₁ ＝（ 318／250 ）× 0.2／｛（ 318／420 ）＋ 0.
2｝＝ 0.266（min ^-1） （式２）においてＣ₀ ＝300ppm、Ｃ＝10ppm 、Ｋ₁ ＝
0.266であるからして本発明例の脱ガス処理時間ｔ＝ 1
2.8minとなる。また従来例の脱炭速度Ｋ₀ ＝ 0.224を基
準とする本発明例の脱炭速度Ｋ₁ の脱炭速度比Ｋ₁ ／Ｋ
₀ ＝ 1.2となる（表１参照）。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、脱
ガス槽を下方に延長して外側浸漬筒を設け、この外側浸
漬筒の内部に同心に内側浸漬筒を設ける構造としたので
取鍋から脱ガス槽への上昇流路および脱ガス槽から取鍋
への下降流路の断面積を大きくすることができる。その
結果、溶鋼の環流量が大幅に増大し、脱ガス槽内の反応
速度向上および脱ガス処理時間の短縮が達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る真空脱ガス装置を示す縦断面図で
ある。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視を示す横断面図である。

【図３】本発明に係る内側浸漬筒の支持手段を示す縦断
面図である。

【図４】図３のＡ−Ａ矢視を示す横断面図である。

【図５】本発明に係る内側浸漬筒の支持手段を示す縦断
面図である。

【図６】本発明に係る内側浸漬筒の支持手段を示す縦断
面図である。

【図７】本発明に係る内側浸漬筒の支持手段を示す縦断
面図である。

【図８】本発明に係る内側浸漬筒のフォグ冷却手段を示
す説明図である。

【図９】従来例に係るＲＨ式真空脱ガス装置を示す縦断
面図である。

【図10】図９のＡ−Ａ矢視を示す横断面図である。

【符号の説明】

１ 脱ガス槽 ２ 槽鉄皮 ３ 槽耐火物 ４ 内側浸漬筒 ５ 外側浸漬筒 ６ 取鍋 ７ 環流ガス吹き込み口 ８ 固定具 ９ 環流ガス供給管 10 芯金 11 耐火物 12 冷却通路 13 フォグ供給配管 14 フォグ発生器 15 フォグ発生ノズル 16 ドレン抜き 17 排水溝 18 溶鋼

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 取鍋内の溶鋼を脱ガス槽内に導く上昇流
   路および脱ガス槽内から溶鋼を取鍋に排出する下降流路
   を有する溶鋼の真空脱ガス処理装置において、前記脱ガ
   ス槽を下方に延長して下向きに開口した外側浸漬筒を設
   け、この外側浸漬筒の内部に同心に上下方向に開口した
   内側浸漬筒を配設し、これら浸漬筒を取鍋内の溶鋼中に
   浸漬し、前記内側浸漬筒内の溶鋼流路および内側浸漬筒
   と外側浸漬筒との間の溶鋼流路の一方を上昇流路、他方
   を下降流路とすることを特徴とする溶鋼の真空脱ガス処
   理装置。
2. 【請求項２】 内側浸漬筒内に環流ガスを吹き込んで溶
   鋼を上昇させる上昇流路とする一方、内側浸漬筒と外側
   浸漬筒との間を溶鋼の下降流路とすることを特徴とする
   請求項１記載の溶鋼の真空脱ガス処理装置。
3. 【請求項３】 内側浸漬筒を脱ガス槽または外側浸漬筒
   に固定具を用いて支持させることを特徴とする請求項１
   又は２記載の溶鋼の真空脱ガス処理装置。
4. 【請求項４】 内側浸漬筒を固定具を用いて取鍋に支持
   させることを特徴とする請求項１又は２記載の溶鋼の真
   空脱ガス処理装置。
5. 【請求項５】 内側浸漬筒を脱ガス槽内の上方より固定
   具を用いて昇降自在に支持することを特徴とする請求項
   １又は２記載の溶鋼の真空脱ガス処理装置。
6. 【請求項６】 内側浸漬筒および外側浸漬筒にそれぞれ
   設けた芯金に冷却媒体を流す冷却通路を配設したことを
   特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の溶鋼の真
   空脱ガス処理装置。