JPH10265832A - 真空脱ガス装置における溶鋼加熱方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸上げ管及び吐出し管が連結された真空槽を
備えた真空脱ガス装置において、不活性ガスによる取鍋
内の溶鋼面の加圧を必要とせず、磁束発生手段のみを用
いて溶鋼の十分な加熱を行うことができること。 【解決手段】 吸上げ管３と吐出し管４の少なくともい
ずれか一方を囲繞するように配設された強磁性体よりな
る環状コア５と、この環状コア５に巻かれ交流電流が流
されて、取鍋１内から吸上げ管３、真空槽２、吐出し管
４を経て再び取鍋１に戻る循環する溶鋼による溶鋼リン
グＭＲと鎖交する磁束であって前記環状コア５を通る磁
束を発生させる通電コイル６とを有し、溶鋼リングＭＲ
を形成する溶鋼を誘導加熱することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、製鉄業において
溶鋼の脱ガス等に使用するＲＨ式の真空脱ガス装置にお
ける溶鋼加熱方法及びその溶鋼加熱装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】高い加工性が求められる自動車外板向け
薄鋼板や、溶接性の重要な船舶向け厚鋼板等の高級鋼板
を製造するためには、鋼中の非金属介在物や、Ｃ，Ｎ，
Ｈ等の溶存不純物元素濃度を低減する必要がある。この
ため、転炉で溶解した溶鋼を取鍋に収容し、この取鍋内
の溶鋼を真空槽内に吸い上げて真空と接触させ、溶鋼の
脱ガス（脱水素、脱酸、脱窒など）を行うようにした、
ＲＨ（Ruhrstal Hausen）式の真空脱ガス装置が広く用
いられている。

【０００３】このＲＨ式の真空脱ガス装置は、取鍋と、
取鍋の上方に配され、真空槽底部に浸漬管である吸上げ
管及び吐出し管が連結された真空槽とを備えており、吸
上げ管及び吐出し管の先端側を取鍋内の溶鋼中に浸漬
し、吸上げ管からこれに不活性ガス（例えばアルゴンガ
ス）を吹き込み気泡ポンプ（ガスリフトポンプ）の原理
で溶鋼を真空槽内に吸い上げ、真空槽内で溶鋼の脱ガス
を行い、脱ガスされた溶鋼を吐出し管から再び取鍋に戻
すようにしたものである。

【０００４】このようなＲＨ式の真空脱ガス装置では、
脱ガス処理中の溶鋼の温度低下を防ぎ、脱ガス処理後に
おける所要溶鋼温度を確保するために、脱ガス処理中の
溶鋼を加熱する必要がある。従来、このような真空脱ガ
ス装置における溶鋼の加熱方法の一例が特開昭６１−１
３０４１５号公報に提案されており、これを図５を用い
て説明する。

【０００５】図５は従来の溶鋼加熱方法を実施するため
の装置の要部の構成を示す断面図である。同図におい
て、５１は真空槽、５２は真空槽５１内に吸い上げられ
た溶鋼を誘導加熱する誘導コイルであり、真空槽５１の
外周面の鉄皮（図示省略）が誘導加熱溶解されることを
回避するため、誘導コイル５２を真空槽５１の内壁耐火
物内に埋設してある。また、５３は気密蓋、５４は気体
導入口、５５は吸上げ管、５６は吐出し管、５７は取
鍋、５８はスラグ、５９は環流用ガス吹込み用パイプ、
６０は気密空間である。

【０００６】この従来の溶鋼加熱方法では、気密蓋５３
により真空槽５１と取鍋５７との間を気密にして、この
気密空間６０にアルゴンガスを導入することにより取鍋
５７内の溶鋼浴面を加圧し、この加圧押上げによって真
空槽５１内の溶鋼高さを、真空吸引力で決まる値より高
く保持し、つまり通常の真空脱ガス処理時よりも高くな
るように加圧し、この真空槽内溶鋼高さに対応させて真
空槽５１壁面内に設置した誘導コイル５２に交流電流を
流すことで真空槽５１内の溶鋼に渦電流を発生させ、こ
の渦電流によるジュール熱により真空槽５１内の溶鋼を
誘導加熱するようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし前述した従来の
真空脱ガス装置における溶鋼加熱方法では、真空槽５１
壁面内に誘導コイル５２を設置し、この真空槽５１壁面
内に設置した誘導コイルにより真空槽５１内の溶鋼を誘
導加熱するようにしたものであるから、溶鋼の十分な誘
導加熱を行うべく真空槽５１内の溶鋼高さを誘導コイル
５２の上端位置に対応する位置程度まで高めるために、
真空槽５１と取鍋５７との間を気密にして気密空間６０
を形成するための気密蓋５３や、取鍋５７内の溶鋼面を
加圧すべく気密空間６０に不活性ガス（アルゴン）を導
入する手段などを設ける必要があって、誘導コイル５２
の他に多くの設備が必要であるという欠点がある。ま
た、これら多くの設備の保守点検や、脱ガス処理ごとに
行う気密蓋５３のセットに手間がかかるという欠点もあ
る。

【０００８】そこでこの発明は、吸上げ管及び吐出し管
が連結された真空槽を備えた真空脱ガス装置において、
不活性ガスによる取鍋内の溶鋼面の加圧を必要とせず、
磁束発生手段のみを用いて溶鋼の十分な加熱を行うこと
ができる、真空脱ガス装置における溶鋼加熱方法及びそ
の溶鋼加熱装置を提供することをその課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
め、この発明による真空脱ガス装置における溶鋼加熱方
法は、取鍋内の溶鋼中に浸漬される吸上げ管及び吐出し
管が連結された真空槽を備えた真空脱ガス装置における
溶鋼加熱方法において、取鍋内から吸上げ管、真空槽、
吐出し管を経て再び取鍋に戻る循環する溶鋼による溶鋼
リングに対し、吸上げ管と吐出し管の少なくともいずれ
か一方の部位で前記溶鋼リングと鎖交する磁束を発生さ
せることにより、溶鋼リングを形成する溶鋼を誘導加熱
することを特徴とするものである。

【００１０】また、この発明による真空脱ガス装置用の
溶鋼加熱装置は、取鍋内の溶鋼中に浸漬される吸上げ管
及び吐出し管が連結された真空槽を備えた真空脱ガス装
置において、吸上げ管と吐出し管の少なくともいずれか
一方を囲繞するように配設された強磁性体よりなる環状
コアと、この環状コアに巻かれ交流電流が流されて、取
鍋内から吸上げ管、真空槽、吐出し管を経て再び取鍋に
戻る循環する溶鋼による溶鋼リングと鎖交する磁束であ
って前記環状コアを通る磁束を発生させる通電コイルと
を有し、溶鋼リングを形成する溶鋼を誘導加熱すること
を特徴とする真空脱ガス装置用の溶鋼加熱装置である。

【００１１】この発明による真空脱ガス装置における溶
鋼加熱方法及び真空脱ガス装置用の溶鋼加熱装置では、
取鍋内から吸上げ管、真空槽、吐出し管を経て再び取鍋
に戻る循環する溶鋼によって形成される溶鋼リングを、
１個の電気的閉回路（巻数１の電気的コイル）と見做せ
ることを利用して、吸上げ管と吐出し管の少なくともい
ずれか一方の部位で前記溶鋼リングと鎖交し、時間的に
変化する磁束（交流磁界）を発生させることにより、電
磁誘導作用によって溶鋼リングにこれに沿う誘導電流が
流れ、この溶鋼リングに流れる誘導電流によるジュール
熱によって、溶鋼リングを形成する溶鋼を誘導加熱する
ことができる。

【００１２】真空脱ガス装置用の溶鋼加熱装置では、そ
れぞれ、環状コアが変圧器の鉄心、環状コアに巻かれた
通電コイルが変圧器の１次側コイル、溶鋼リングが変圧
器の巻数１の２次側コイルに相当する。したがって、通
電コイルを巻いた環状コアを吸上げ管と吐出し管の少な
くともいずれか一方を囲繞するように配設し、通電コイ
ルに交流電流を流し、磁路である環状コアの内部を通る
磁束であって溶鋼リングと鎖交する磁束を発生させるこ
とにより、変圧器の２次側コイルに相当する溶鋼リング
には、前記磁束の時間的変化の割合に等しい誘導起電力
が発生して、この誘導起電力によって前記磁束の変化を
さまたげる向きに誘導電流が流れる。この溶鋼リングに
流れる誘導電流によるジュール熱によって、溶鋼リング
を形成する溶鋼を誘導加熱することができる。

【００１３】このように本発明の方法及び装置による
と、磁束発生手段のみを用いて溶鋼の十分な加熱を行う
ことができ、不活性ガスによる取鍋内の溶鋼面を加圧す
る必要がなく、構成が簡素化されて、取鍋内の溶鋼面の
加圧をも必要とする従来の誘導加熱によるものに比べて
低コストで真空脱ガス装置における溶鋼加熱を行うこと
ができる。

【００１４】また、誘導加熱時に溶鋼リングを形成する
溶鋼に電磁力が働き、攪拌作用が生じるので、真空脱ガ
ス装置の吐出し管の耐火物からなる内壁への溶鋼中のア
ルミナの付着を少なくすることができ、アルミナの付着
による吐出し管閉塞をなくして脱ガス処理の中断のない
安定した操業を行えるとともに、吐出し管内壁耐火物の
寿命を従来より延ばすことができる。また、従来は誘導
コイルを真空槽の内壁耐火物内に埋設していたので、万
一、誘導コイルの周囲の耐火物に亀裂が入った場合、誘
導コイルが溶鋼に直接晒されて溶けてしまうという危険
性があったが、この発明による溶鋼加熱装置では、通電
コイルが巻かれた環状コアを浸漬管の外側に配設しても
溶鋼を誘導加熱できるので、環状コア及び通電コイルが
溶鋼で溶かされる危険性がない。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照しながら説明する。図１はこの発明によ
る溶鋼加熱方法を実施するための、真空脱ガス装置に適
用された溶鋼加熱装置の一例を示す断面図、図２は図１
のＡ−Ａ線断面図である。

【００１６】図１及び図２に示すように、ＲＨ式の真空
脱ガス装置は、転炉からの真空処理すべき溶鋼が収容さ
れた取鍋１と、真空引き用の排気ダクト２ｂを有し、取
鍋１の上方に位置される真空槽２と、真空槽２の底部に
着脱可能に配設された吸上げ管３及び吐出し管４とによ
り構成されている。

【００１７】断面円形をなす前記取鍋１は外壁を形成す
る鉄皮と内壁を形成する耐火物とにより構成されてい
る。同じく、真空槽２は外壁を形成する鉄皮と内壁を形
成する耐火物とにより構成されている。また、断面円形
をなす吐出し管４は、この例では図１に示すように、取
鍋１内の溶鋼中に浸漬される先端部が耐火物よりなり、
中間部が耐火物の間に鉄皮４ａを挟んだ３重管構造を有
し、さらに基端部が内側の耐火物と外側の鉄皮４ａとか
らなる２重管構造を有した構成とされている。吸上げ管
３もこれと同構造である。

【００１８】この真空脱ガス装置の吐出し管４の基端部
の外側には、吐出し管４を囲繞するように強磁性体より
なる環状コア５が配設されている。つまり、吐出し管４
の外側にこれと同芯的に環状コア５が配設されている。
矩形断面で平面視「ロ」字状をなす環状コア５には、こ
の例では２個の通電コイル６が巻かれている。環状コア
５、通電コイル６、及び通電コイル６に交流電流を供給
する図示しない通電制御装置は、溶鋼加熱装置を構成し
ている。

【００１９】次に前記装置を用いて行うこの発明の溶鋼
加熱方法を説明する。真空槽２に連結された吸上げ管３
及び吐出し管４を取鍋１内の溶鋼中に浸漬し、真空槽２
内を真空引きすると、取鍋１内の溶鋼が真空槽２内に吸
い上げられる。そして、吸上げ管３の先端部に接続され
た環流用ガス吹込みノズル（図示省略）からアルゴンガ
ス気泡Ｇを吹き込むと、気泡ポンプの原理により、取鍋
１内から吸上げ管３、真空槽２、吐出し管４を経て再び
取鍋１に戻る循環する溶鋼による溶鋼リングＭＲが形成
される。このようにして溶鋼を循環させ、真空槽２内で
溶鋼の脱ガス処理（真空処理）が行われる。

【００２０】そして、環状コア５に巻かれた通電コイル
６に交流電流を流すと、環状コア５内部を通る磁束（交
流磁界）であって溶鋼リングＭＲと鎖交する磁束が発生
し、変圧器における巻数が１の２次側コイルと見做せる
溶鋼リングＭＲには、前記磁束の変化を妨げる向きに誘
導電流が流れる。循環する溶鋼よりなる溶鋼リングＭＲ
は、これに流れる前記誘導電流によるジュール熱によっ
て誘導加熱される。

【００２１】ところで、環状コア５の周囲には、溶鋼リ
ングＭＲ以外にも導電体として吐出し管４の鉄皮４ａ、
真空槽底部鉄皮２ａが存在する。しかし、これらの鉄皮
４ａ，２ａは、耐火物によって溶鋼リングＭＲと電気的
に絶縁されており、磁路である環状コア５を通る磁束が
鎖交する電気的閉回路を形成しておらず、吐出し管４の
鉄皮４ａなどにはほとんど誘導電流は流れない。この結
果、通電コイル６への投入電力は、無駄なく有効に、前
記磁束が鎖交する唯一の電気的閉回路を形成している溶
鋼リングＭＲの誘導加熱に使用される。

【００２２】なお、吐出し管４の鉄皮４ａ、真空槽底部
鉄皮２ａの材料は、通電コイル６の巻かれた強磁性体よ
りなる環状コア５が作りだす磁場を打ち消さないよう
に、磁気誘発の程度が強磁性体に比べ少ないステンレス
鋼などの常磁性体とすることが望ましい。また、通電コ
イル６に流す交流電流の周波数は、商用周波数（５０，
６０Ｈｚ）とすることもできるが、通電コイル６での電
力損失を少なくして誘導加熱の効率を高めるため、Ｄ
^-0.5（Ｄ：浸漬管３，４の内径）に比例して３００〜３
０００Ｈｚと商用周波数よりも高周波数とすることが望
ましい。

【００２３】この例の図１，２に示す装置を使用し、表
１に示す実施条件での溶鋼加熱によると、溶鋼加熱なし
の場合と比較して、脱ガス処理後の取鍋内溶鋼温度が約
８℃上昇するので、脱ガス処理前目標温度を予め数度低
く設定しておくことが可能となる。また、溶鋼リングＭ
Ｒに働く電磁力による溶鋼攪拌作用により、吐出し管４
の内壁耐火物への溶鋼中のアルミナの付着を少なくする
ことができ、アルミナの付着による吐出し管４の閉塞を
なくして脱ガス処理の中断のない安定した操業を行える
とともに、吐出し管内壁耐火物の寿命を従来より約２０
％延ばすことができた。なお、この例では通電コイル６
が巻かれた環状コア５を吐出し管４側に配設するように
したが、吸上げ管３側に配設しても同様の効果が得られ
る。

【００２４】

【表１】

【００２５】図３はこの発明による溶鋼加熱方法を実施
するための、真空脱ガス装置に適用された溶鋼加熱装置
の他の例を示す断面図、図４は図３のＢ−Ｂ線断面図で
ある。なお、真空脱ガス装置自体は先の例と同一構造で
あるのでその説明は省略し、両浸漬管（吸上げ管、吐出
し管）の外側周りに環状コアを配設した構造の溶鋼加熱
装置についてのみ説明する。

【００２６】図３及び図４に示すように、真空脱ガス装
置の両浸漬管（吸上げ管３、吐出し管４）の基端部の外
側には、各浸漬管３，４を囲繞するように強磁性体より
なる環状コア１５が配設されている。環状コア１５は、
図４に示すように、矩形断面で平面視「山」字状をなす
２個の三脚型コア１５ａ，１５ｂをその各脚端面同士で
突き合わせて環状にしてなるものであり、浸漬管３，４
の交換等に際して便利なように分離可能な構造になされ
ている。この環状コア１５に、この例では吸上げ管３に
対応して２個の通電コイル１６Ａ、吐出し管に対応して
２個の通電コイル１６Ｂ合計４個の通電コイルが巻かれ
ている。そして、各通電コイル１６Ａ，１６Ｂには、図
４において、環状コア１５の中央脚部を通る磁束が同一
方向になるように交流電流が流されるようになってい
る。このような例においても、先の例と同じく、溶鋼リ
ングＭＲを形成する溶鋼を誘導加熱することができる。

【００２７】

【発明の効果】以上述べたように、この発明による真空
脱ガス装置における溶鋼加熱方法及び真空脱ガス装置用
の溶鋼加熱装置によると、吸上げ管及び吐出し管が連結
された真空槽を備えた真空脱ガス装置において、取鍋内
から吸上げ管、真空槽、吐出し管を経て再び取鍋に戻る
循環する溶鋼による溶鋼リングを、１個の電気的閉回路
と見做せることを利用して、吸上げ管と吐出し管の少な
くともいずれか一方の部位における前記溶鋼リングと鎖
交する磁束を発生させるようにしたものであるから、磁
束発生手段のみを用いて溶鋼の十分な加熱を行うことが
でき、不活性ガスによる取鍋内の溶鋼面を加圧する必要
がなく、構成が簡素化されて、取鍋内の溶鋼面の加圧を
も必要とする従来の誘導加熱によるものに比べて低コス
トで真空脱ガス装置における溶鋼加熱を行うことができ
る。また、誘導加熱時に溶鋼リングを形成する溶鋼に電
磁力が働き、攪拌作用が生じるので、真空脱ガス装置の
吐出し管の内壁耐火物への溶鋼中のアルミナの付着を少
なくすることができ、アルミナ付着による吐出し管閉塞
をなくして脱ガス処理の中断のない安定した操業を行え
るとともに、吐出し管内壁耐火物の寿命を従来より延ば
すことができる。

【００２８】また、従来は誘導コイルを真空槽の内壁耐
火物内に埋設していたので、万一、誘導コイルの周囲の
耐火物に亀裂が入った場合、誘導コイルが溶鋼に直接晒
されて溶けてしまうという危険性があったが、この発明
による溶鋼加熱装置では、環状コアに巻かれた通電コイ
ルを浸漬管の外側に配設しても溶鋼を誘導加熱できるの
で、磁束発生手段である環状コア及び通電コイルが溶鋼
で溶かされる危険性がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による溶鋼加熱方法を実施するため
の、真空脱ガス装置に適用された溶鋼加熱装置の一例を
示す断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】この発明による溶鋼加熱方法を実施するため
の、真空脱ガス装置に適用された溶鋼加熱装置の他の例
を示す断面図である。

【図４】図３のＢ−Ｂ線断面図である。

【図５】従来の溶鋼加熱方法を実施するための装置の要
部構成を示す断面図である。

【符号の説明】

１…取鍋 ２…真空槽 ２ａ…真空槽底部鉄皮 ２ｂ…
排気ダクト ３…吸上げ管 ４…吐出し管 ４ａ…鉄皮
５…環状コア ６…通電コイル １５…環状コア １
５ａ，１５ｂ…三脚型コア １６Ａ，１６Ｂ…通電コイ
ル ＭＲ…溶鋼リング

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 取鍋内の溶鋼中に浸漬される吸上げ管及
   び吐出し管が連結された真空槽を備えた真空脱ガス装置
   における溶鋼加熱方法において、 取鍋内から吸上げ管、真空槽、吐出し管を経て再び取鍋
   に戻る循環する溶鋼による溶鋼リングに対し、吸上げ管
   と吐出し管の少なくともいずれか一方の部位で前記溶鋼
   リングと鎖交する磁束を発生させることにより、溶鋼リ
   ングを形成する溶鋼を誘導加熱することを特徴とする真
   空脱ガス装置における溶鋼加熱方法。
2. 【請求項２】 取鍋内の溶鋼中に浸漬される吸上げ管及
   び吐出し管が連結された真空槽を備えた真空脱ガス装置
   において、 吸上げ管と吐出し管の少なくともいずれか一方を囲繞す
   るように配設された強磁性体よりなる環状コアと、この
   環状コアに巻かれ交流電流が流されて、取鍋内から吸上
   げ管、真空槽、吐出し管を経て再び取鍋に戻る循環する
   溶鋼による溶鋼リングと鎖交する磁束であって前記環状
   コアを通る磁束を発生させる通電コイルとを有し、溶鋼
   リングを形成する溶鋼を誘導加熱することを特徴とする
   真空脱ガス装置用の溶鋼加熱装置。