JPS61213315A - 噴流式取鍋精錬装置の圧力制御方法 - 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】 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、加圧することによシ溶鋼を中空管
内に吸い上げたり、吐出させたりして取鍋内溶鋼を攪拌
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
組成を得るだ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攪拌装置（Ｐｕｌ
ｓａｔｉｎｇ　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
管の一端を取鍋内の溶鋼中に浸漬した後、中空管内を加
圧したシ減圧したシ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って、溶鋼吐出流のエ
ネルギーを利用して、取鍋内溶鋼に攪拌、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
溶鋼の攪拌、脱酸および成分調整能力は加圧および減圧
の態様によυ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つの因子の組み合せによシ決定される。すな
わち脱酸速度定数と攪拌エネルギー密度によシ決定され
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
ｒ＝−り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、排気系配管内容積および合金鉄ホッパー内容積と
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
金鉄を添加したシ、あるいはしなかった）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装置にあって
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々圧力である。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、溶鋼が中空管よシ完全に流出すると、中空
管内の加圧に用いられたガスが中空管下端よシ容器内の
溶鋼中に噴出し、このガスが容器内の溶滓と溶鋼との界
面を攪拌して溶鋼の汚染が生じ、精錬効果が低減するば
かシでなく、上述のガス噴出によっ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
取鍋精錬装置にあっては、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
ガスによシ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ッパーの内容積を加えた容
積となシ、この容積を加圧して最大の溶鋼攪拌エネルギ
ーを得るに必要なガス量）に対応するように攪拌エネル
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攪拌エネルギーは過大となっ
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攪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
系とからなシ、加圧配管系には減圧パルプ１の下流にガ
ス圧力緩衝用バッファタンクＴｅＬｓさらにその下流に
中空管ａ内の加圧操作用開閉パルプｖ２が配設されてお
シ、前記加圧配管系のパルプ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パルプｖ９および排気用
ファン１０が配設されている。上記加圧、減圧配管系の
ほかに合金鉄ホッパＨＰ＋　、　ＨＦ２がそれぞれロー
タリーフィーダＲＦ、　、　ＨＦ２なラヒニハルフｖ４
．ｖ７ヲ経て中空管ａに連設されている。同図において
パルプｖｓ　ｌ　ｖ８はそれぞれホッパＨＰ１ｇ　ＨＦ
２内の圧力を中空管内の圧力と均圧にするためのパルプ
である。合金鉄ホッパＨＰ、　、　ＨＦ２へ合金鉄をそ
れぞれ供給するには、パルプＶ５　＋　Ｖ６を開いて行
なわれる。合金鉄ホッパＨＰ１　ｒ　ＨＦ２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　＋　ＰＳにより測定される。

次に上記従来性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、
減圧配管系のパルプｖ９を開とし、排気ファン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パルプｖ２は閉鎖されているので、
圧力計Ｐ２の測定値が一６００■Ｈｇになると中空管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、この所定時間だけパルプ■２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
とによシ溶＃／４Ｃ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パルプＶＳｒおよび／
またはｖ６を開いてホッパＨＰ、　、　ｕｐ２内にそれ
ぞれ装入された後、前記パルプＶＳ　ｒ　Ｖ６を閉じて
外気から遮断する。次に上記ホッパＨＰ１＋ＨＰ２内の
合金鉄の中空管ａ内への供給は、両ホッパの下端部にそ
れぞれ設けられたロータリーフィーダＲＦ１．　ＨＦ２
　ｔさらに上記両フィーダの下流側にそれぞれ設けられ
たパルプＶ４　＊　Ｖ７が連結された配管内を経由して
行なわれるが、ホッパＨＰ、　、　ＨＦ２内の圧力と中
空管ａ内の圧力を均圧にすることＫよシ合金鉄の供給が
円滑に行なわれるように１ホツパｌ１ＰＩ　ｔ　Ｉ（Ｐ
２と中空管ａとの間には別途に均圧配管がそれぞれ設け
られてお夛、これら配管の途中にはそれぞれパルプＶ５
．　Ｖ６が設けられていることは前述のようである。

従ってホッパ”Ｐ１＋　ＨＦ２内の合金鉄を中空管ａＫ
供給するには、／＜Ａ／ブＶ４ｒ　Ｖｓ　ｒ　Ｖｙ　＊
　Ｗｅ　を開にし、ロータリーフィーダＲＦ、　、　Ｈ
Ｆ２にょシその都度の添加量ならび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。

従って中空管ａ内を減圧する際減圧所要時間が微増して
も合金鉄の添加量は前記微増の影響を受けないので、何
ら支障は生じないが、中空管ａ内を加圧する際にはホッ
パＨＰ＋　、　ＨＦ２内と中空管ａ内の加圧ガスはそれ
ぞれ連通しているので、加圧されるホッパ内容積が加圧
時間の微増によって相当増加することになるので、ホッ
パおよび中空管内の圧力は低下し、この圧力低下を補償
するため、／＜　Ａ／　７’　Ｖｓ　、　Ｖａを経て中
空管ａ内のガスがホッパ内に流入してホッパ内が中空管
内と同一圧力になるまでにはそれなシの時間がかかり、
同一圧力になるまでの間はホッパ内を加圧する圧力は中
空管内の圧力よシ低いことによシ合金鉄の中空管内への
移動速度かにぶって合金鉄添加量が不足するに至る。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
にはな訃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。

したがって、合金鉄を添加する場合には上記の如くに設
定された攪拌エネルギーによっては溶鋼の攪拌、脱酸お
よび成分調整等の能力が不充分となる。一般に用いられ
ているＰＭ装置にあっては加圧タンク１ｍ３．浸漬中空
管１ｍ３．廿金鉄ホッハ１ｍＸ２槽であシ、通常操業の
場合すなわち合金鉄無添加時には浸漬中空管内圧力は＋
２００ｓｍＨｇ〜−６００ｗｒ　ｋｌｇ　”Ｔ：あるが
、合金添加時には＋５゜■Ｈｇ〜−６００　ｍ　ｆｉｇ
となシ、十分な攪拌エネルギーが得られない状況が見ら
れる。

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らざるを得
ないという問題点も残っていた０ （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攪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って、特許請求の範囲記載の制
御方法を提供することによっ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
て、合金鉄添加時に合金鉄ホッパ内のガス容積が増加す
るタイミングを検出し、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、合金鉄添加時にホッパ内のガス容積が増加する
ことによシ、ホッパ内の圧力が低下するのを補償し得る
圧力を予め加算した値に設定して、通常操業時に得られ
る攪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によシ、前記諸問題を解決すると七
ができる。

本発明によれば、ホッパＨＰｔ系にあってはパルプｖ３
を閉、パルプＶ４１　ｖｓを開のタイミングおよび／ま
たはホッパＨＰｚ系にあってはパルプｖ６を閉、パルプ
Ｖ７　＋　ｖａを開のタイミングで、かつＰＭ装置が加
圧終了時点で、加圧タンクＴａの圧力をＰ１２通常操業
時圧力をＦｌｙ合金鉄添加によシ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Ｐ：
値を設定して、ｐ、　　＝　　ｐ、　　＋　ΔＰ 加圧タンクＴａを加圧し、合金鉄添加終了時す々わちロ
ータリーフィダーＲＦ１および／またはｐＦｚの閉時に
タンクＴａ内圧力Ｐ；を通常操業時圧力Ｐ１設定値に戻
してからパルプＶ４　＋　ＶｓおよびＶ７　＋ｖ８を閉
にする。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ッファタンクＴａが用いら
れている。このタンクＴａはその人口配管と出口配管に
それぞれ設けられた開閉パルプＶｌ　ｍ　Ｖ２とバッフ
ァタンク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パルプＶ＋
＋とが設けられている。同図中■はバッファタンクＴａ
の圧力検出用圧力計である。

バッファタンク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シ、合金鉄
添加ホッパＨＰ、　、　ＨＦ２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、パルプ■２を閉の状態でパルプｖ
１が開にされると、バッファタンク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ＰＩに指示され、所定圧を超える圧力は
、大気への開放パルプ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ャートチアル。

同図よシ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、加圧完了を待って、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
鉄投入時補償補償分だけ増加させ、中空管内の加圧と減
圧を交互に繰シ返す。

さらに合金鉄投入完了時には合金鉄ホッパ容積増加によ
る圧力補償分を減少させるため、均圧パルプと投入パル
プ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。一般に加圧期は１秒以下の短
時間であるのに対し、減圧排気期は３秒程度であシ、排
気ガス流量と比較して加圧ガス流量は１０倍以上もある
ので、加圧用ガス流量を１０％程度増大すれば、同一の
加圧速度が得られる。

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
方法によった場合の中空管内の圧力と時間経過との関係
を示す圧力値チャートである。

前記処理の際使用した精錬用処理剤（合金鉄および／ま
たはフラックスからなる）は整粒生石灰であシ、溶１９
２５０，０００　Ｋ９に対し６００に９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＋２００ｍＨｇに到達しないが、無添加時には＋２
００−Ｈｇに到達し、また目標最低圧は添加、無添加の
いずれの時にも一６００ｍＨｇである。すなわち従来方
法によれは、処理剤添加期間には中空管内の加圧力が不
足するので、溶鋼の攪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図の圧力値チャートに示すように
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図の圧力値チャ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っても＋２００−
Ｋｇ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。

なお加圧タンクＴａの内容積１−、ホッパ容積１　ｍ３
としたとき、従来方法によればタンクＴａの圧力は１．
５にＰ／ＣｌｌＩ２と一定値に制御されるが、本発明方
法によれば、処理剤（合金鉄等）無添加期には１．５に
ｔ／Ｃｍ２に、添加期には２　Ｋｙ／Ｃｍ２に制御する
。

（発明の効果） 以上詳述したように本発明によれは、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。

し→　成分調整が適ＪｉＫ精度良く行なわれ、活性成分
の利用歩留が向上する。

（ロ）　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熱★利であ
シ、Ａｒガスのノくブリング法に匹敵する。

（へ）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
ーチャート、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どの関
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。 ｖｌ・・・加圧パルプ、Ｔａ・−・加圧タンク、Ｐｌ・
・・加圧タンクの圧力計＋　Ｖ２・−・中空管加圧パル
プｔ　Ｖ！ｌ　＋ｖ６・・・ホッパへの合金鉄受入れパ
ルプ＋　ｖａ　ｌ　Ｖ７・・・ホッパからの合金鉄払出
しパルプ、　Ｖｓ　、　ＶＢ・・・均圧パルプ、　ＨＰ
１＊　ＨＦ２・・・合金鉄ホッパ、　ＲＦ　ｔ　＊　Ｒ
Ｆ　２・・・ロータリーフィーダ＋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、■、・・・減圧パルプ
ｔ　ｖｔｏ・・・真空制御パルプ、ｐｓ・・・減圧針、
　ＰＩＯ・・・真空制御装置、ｖｌｌ・・・リークパル
プ。

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、次に吐出させる操作を繰返してその吐出流エネ
   ルギーを利用して取鍋内溶鋼を攪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
   をガス加圧する連通配管路中に配 設されたバッファタンク内の圧力を、下記圧力（Ｐ＿１
   ）に下記圧力（ΔＰ）を付加した圧力になるように設定
   し、 但し、圧力（Ｐ＿１）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）は合金鉄を中空管を介し て溶鋼内に添加するための合金鉄ホ ッパと中空管との間を結ぶ合金鉄添 加配管路を経て合金鉄を中空管へ装 入するとき生ずる前記ホッパ内の加 圧容積増加分に対応して生ずる中空 管内圧力の減少を補償するために増 圧されるべき予め求めた増圧分の圧 力； 前記ホッ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ッ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パル
   プを閉にして前記ガス連通管路中に設けられた開閉バル
   ブを開にして合金鉄を中空管内の溶鋼に添加せずに中空
   管を加圧する時の何れの時にも、中空管内の圧力を一定
   に維持しつつ溶鋼を攪拌、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。