JPS61213316A - 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、取鍋自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Ｋよシ溶鋼を中空管
内に吸い上げたシ、吐出させたシして取鍋自溶鋼を攪拌
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、と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
の組成を得るた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、減圧したり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を行なって、溶鋼吐出流のエネルギ
ーを利用して、取鍋自溶鋼に攪拌、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り
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り決定される。

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
ストローク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シすること
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な圧力であ
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、溶鋼が中空管より完全に流出すると
、中空管内の加圧に用いられたガスが中空管下端より容
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起し、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表がるからである。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゛装による溶鋼の精錬
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シ
、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・圧バルブ１の下流に
ガス圧力緩衝用バッファタンクＴａ、さらＫその下流に
中空管ａ内の加圧操作用開閉バルブ■２が配設されてお
り、前記加圧配管系のバルブ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バルブ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ならびにバルブｖ４
＋■７を経て中空管ａに連設されている。同図において
バルブＶｓ　、　ＶａはそれぞれホッパＨＰ、　、　）
ｌＰｚ内の圧力を中空管内の圧力と均圧にするためのバ
ルブである。合金鉄ホッパＨｐｔ　Ｉ　ＨＦ２へ合金鉄
をそれぞれ供給するには、バルブｖ５１　Ｖ６を開いて
行なわれる。合金鉄ホッパＨＰ’ｌ　、　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。

次に上記従来行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、
減圧配管系のバルブ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バルブ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が吸上けられる。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、この所定時間だけバルブｖ２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ＷｔＣの表面を加圧す
ることＫよシ溶鋼Ｃ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Ｋして行なわれる。

合金鉄の予め計量された所要量がバルブｖ５゜および／
またはｖ６を開いてホッパＨＰ、　、　ＨＦ２内にそれ
ぞれ装入された後、前記バルブＶＳ　ｐ　Ｖ６を閉じて
外気から遮断する。次に上記ホッパｆｉＰ、　。

ＨＦ２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ＲＦＩ
　＃　ＨＦ２　ｓさらに上記両フィーダの下流側にそれ
ぞれ設けられたバルブ７４　＊　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＋　＋ＨＰ２内
の圧力と中空管ａ内の圧力を均圧にすることにより合金
鉄の供給が円滑に行なわれるように・ホッパＨＰ、　、
　ＨＦ２と中空管ａとの間には別途に均圧配管がそれぞ
れ設けられており、これら配管の途中にはそれぞれバル
ブＶｓ　、　’ＶＢ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ＨＰ＋　＋　ＨＦ２内の合金鉄を中空管ａ
Ｋ供給するＫは、バルブＶ４　＊　Ｖｓ　Ｉ　Ｖ７　＊
　ｖａを開にし、ロータリーフィーダＲＦ、　、　ＨＦ
２によシその都度の添加量ならびに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ＨＰ１　、１２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、バルブＶｓ　ｅ　ｖａを経て中空管ａ内のカス
カ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りの時間がかか）、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
シ低いことにより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
来方法によれは、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、従来方法にはなお解決さ
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ｌ−１浸漬中空管
１ｍ３２合金鉄ホッパ１ｍ’Ｘ２槽であり、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＋
２００　ｍ　ｋ１ｇ〜−６００ｍＨｇであるが、合金添
加時には＋５０ｍＫｇ　−−６００■Ｈｇ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Ｋまた加圧するに際し、上記開閉用バルブ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。

（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、改善した圧力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圧力
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、通常操業すなわち合金鉄無添加時
の操業の際に使用される加圧タンクのほかに合金鉄添加
時に使用される加圧タンクを設け、上記２つの加圧タン
クを併用することによって、従来方法において避けるこ
とのできなかった攪拌エネルギー不足分を補償するよう
加圧配管系の圧力を制御する方法である。

本発明によれば、ホッパＨＰ、および／またはＲＦ２　
Ｏバルブｖ３　、　Ｖ、を閉とし１．ｔｉｅパＨＰＩ　
。

ＲＦ２と中空管ａとを結ぶガス連通配管の途中に設けら
れたバルブｖｓ　、　ＶａならびにホッパＨＰ、、ＨＰ
２の下部にそれぞれ設けられたロータリーフィーダＲＦ
、　、　ＲＦ２と中空管ａとを結ぶ合金鉄供給配管の途
中に設けられたバルブｖ４１　Ｖ７を開とするタイミン
グで、かつＰＭ装置の加圧系配管路の加圧終了時点にお
いて、加圧タンクＴａ＋　ｓ　Ｔａｇ’を同時使用して
加圧を開始し、さらに加圧終了時点において減圧を開始
し、上記加圧、減圧を繰返しながら、合金鉄をＲＦ、お
よび／ｌたはＲＦ２よシ中空管ａ内の溶鋼中に添加する
。台金鉄添加が終了するとロータリーフィーダＲＦ、　
、　ＲＦ２を停止し、かつバルブＶ４　＋　ｖｓ　ｔ　
ｖｙ　ｌ　ｖｓを閉にし、加圧タンクＴａ１′の下流側
に設けられたバルブｖ２′を閉にして、加圧タンクＴａ
ｇ’の併用を止めた後、通常操業時すなわち合金鉄を添
加しない操業時には加圧タンクＴａ１のみを使用するシ
ーケンスとすることにょシ、従来方法による場合に避け
ることのできなかった攪拌エネルギー不足分を補償して
、目的とする溶鋼の充分な攪拌と必要量の合金鉄および
／または　。

フラックスからなる精錬処理剤の添加による最適な精錬
を達成することができる。

第２図に本発明方法のシーケンスフローチャートを示す
。

以上に述べた本発明方法を要約すると、合金鉄添加時に
は中空管側容積が増加したことを確認しき後、加圧タン
クＴａｌ　、　Ｔａ１’の加圧完了を待って、加圧タン
クＴａ１と加圧タンクＴａ１’との併用を開始して、合
金鉄添加期間に生ずるホッパ内圧力の減少を補償して、
攪拌エネルギーを一定に維持しつつ加圧、減圧を繰返す
。さらに合金鉄の添加が完了すると、ホッパ内容積が増
加しなくなるため、加圧夕／りＴａ１のバルブｖ２′を
閉にすると一同時に、ホッパと中空管のそれぞれの圧力
を均圧にするバルブＶｓ　ｓ　ｖａおよびホッパから中
空管へ合金鉄を供給する管路の途中に設けられたバルブ
Ｖ４　、　Ｖ７を閉にして、加圧タンクＴａ１のみを用
いる操業に戻して、中空管内を加圧、減圧する操業を交
互に繰返して行なう。

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１
０％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、溶鋼２
５０，０００　Ｋｙに対し６００に２が添加された０ 同図よシ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　ｗｓＫｇ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一６００ｗＨｇである。すなわち従
来方法によれば、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。

次に本発明を実施例によって説明する。

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
１本発明によれば処理剤添加期間にあっても＋２００＋
ｗ＋Ｈｇ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１ｔｔｍ’ｔホッパ容積１ｍ
３としたとき、従来方法によればタンクＴａの圧力は１
．５Ｋｆ／ｃｍ　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ｙ
／ｃｎｒ２に、添加側には両タンクともｌ　、　５　Ｋ
９／１２ｔａ２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ば、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。

（，５脱酸が良好になる。

（ハ）成分調整が適確に精度良く行なわれ、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有利であ
シ、ムｒガスのバ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
ーチャートを示す図、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
間との関係を示す図、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。 ＶＴ　＋　Ｖｌ’・・・加圧バルブ＋　Ｔａ１１　Ｔａ
１・・・加圧タンク、　Ｖ２　、　ｖ２’・・・加圧バ
ルブ＋Ｖ５・・・合金鉄受入バルブｒ　Ｖ４・・・合金
鉄投入バルブｒ　ｖ５　＋　ｖｅ・・・均圧バルブ＋　
ＨＰ＋　＋　ＨＦ２・・・合金鉄ホッパ＋　ＲＨ＋　＋
　ＲＨ２・・・ロータリーフィーダｒ１６・・・合金鉄
受入バルブｒ　Ｖ７・・・合金鉄投入バルブｒ　ｐ、　
ｙ　ｈ′・・・加圧タンク圧力計、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＋　Ｖ９・・・減圧バル
ブ＋ＶＩＯ・・・真空圧力制御バルブ＋Ｐ３・・・減圧
計、　ＰＩＯ・・・真空制御装置、　Ｖ＋＋　ｅ　Ｖ＋
＋’・・・排気バルブ。

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、合金鉄を
   中空管を経て溶鋼中に添加するこ となしに溶鋼を攪拌する際には、中空管の浸漬端から加
   圧用ガスが噴出しない限度の最大圧力に１つのバッファ
   タンク内の圧力を設定し、前記バッファタンクと中空管
   との間に設けられた連通配管の途中に設けられた開閉バ
   ルブを開にして前記中空管内を加圧して、中空管内の溶
   鋼を中空管内から吐出させ、あるいは合金鉄を中空管を
   経て溶鋼中に添加しつつ溶鋼を攪拌する際には合金鉄ホ
   ッパと中空管との間に設けられたガス連通配管路および
   合金鉄をホッパから中空管内へ供給する配管路中にそれ
   ぞれ設けられた開閉バルブを開にしたタイミングにおい
   て、前記１つのバッファタンクの上流側で分岐し、下流
   側で合流するよう前記バッファタンクに併列に設けられ
   た他の１つのバッファタンクであつて前記１つのバッフ
   ァタンクと同一の圧力を有するバッファタンクのガスを
   前記１つのバッファタンク内のガスと合流させて中空管
   内を加圧することにより、合金鉄ホッパ内の合金鉄を中
   空管へ装入するとき生ずる前記ホッパ内の加圧容積変化
   に対応して生ずるホッパ内圧力の減少を補償しつつ、中
   空管内の溶鋼を吐出させ、次に、前記合金鉄を中空管を
   経て添加しな い場合もしくは添加する場合の何れの場合にあっても、
   中空管から溶鋼を吐出させた後には、中空管内を減圧し
   て溶鋼を中空管内へ吸い上げ； 中空管内の加圧力を所定圧に維持すること により最大攪拌エネルギーを用いて溶鋼を攪拌すること
   を特徴とする噴流式取鍋精錬装置の圧力制御方法。