JPS6240102B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 製鋼冶金においては、脱ガス設備は製品の品質
向上に大きく寄与しており、脱ガス反応、H₂，
N₂，O₂とともに真空中での副原料の投入は、酸
化反応を伴わないために歩留りの向上、更に成分
の均一化、不純分の除去が期待でき、製品向上の
ための設備として不可欠なものになりつつある。
その脱ガス法のうち、真空槽を使用する槽脱ガス
（DH，RH脱ガス）法は、設備が大規模となる
が、受鋼した取鍋をそのまま容器内に納める取鍋
脱ガス法（レードル脱ガス法）は、簡便であり、
設備も単純化することができるため、広く使用さ
れている。

本発明は取鍋脱ガス設備に関するもので、詳し
くは前記した後者の脱ガス法による場合に前者の
脱ガス法の吸上管、加熱電極を用いて前者の利点
を活かすようにした取鍋脱ガス設備に関するもの
である。

従来の取鍋脱ガス法は、槽脱ガス法（DH，RH
脱ガス法）に比べ、装置が簡単で且つ運転費用も
安価なため広く使用されている。しかし、 真空容器中にて取鍋中の溶鋼表面の反応のた
めスラグを除去して使用しなければならず、断
熱層としてのスラグがないため受鋼後脱ガス設
備までの運搬中に多くの熱損失がある。又脱ガ
ス中も溶鋼表面から容器の内蓋への輻射損失は
大きく（計算の一例を示すと、受鋼後13分後に
70TON溶鋼の温度降下76℃に対し44℃を占め
る）、そのため、転炉又は電気炉等の溶解炉の
出鋼温度を高くする必要があり、これに起因し
て耐火物原単位を著るしく悪化させている。運
搬中にスラグがあつて脱ガス前にスラグを除去
させる方法でも、脱ガス時は真空と溶鋼が直接
触れる必要があるため、加熱していない天井を
有するときは溶鋼からの輻射による損失は避け
ることができない。

又、取鍋脱ガス法のほとんどは、溶鋼撹拌の
促進のため鍋底からポーラスプラグを通じて不
活性ガスを吹き込み気泡の発生により撹拌を行
つている。このガスの気泡は、温度が高くなり
且つ圧力が低くなる表面において著るしく撹拌
効果を発揮するが、取鍋中の溶鋼全体を考える
と底部の溶鋼に対し撹拌効果が少なく均一な成
分の溶鋼を作り難い。この点、槽脱ガス法の場
合は、エネルギーを有する溶鋼を槽から取鍋中
の溶鋼に吐出するので、又浸積管を溶鋼中に突
込み吸上げるので、取鍋中の溶鋼の撹拌が容易
である。

取鍋脱ガス法は、溶鋼が直接真空と触れる必
要があるため、副原料の投入は脱ガス後半に投
ずる必要があり、特に脱硫脱酸材のように反応
を活発に行うためには、スラグとの撹拌を多く
する方が望ましく、処理後半においてのみの撹
拌では歩留りが悪い。アルミニウム、シリコン
等は比重が小さく表面に浮き易いため、更に歩
留りが悪い。

鍋底からのポーラスプラグの数を増やし撹拌
能力を高めることを図つても、鍋底にはノズル
も設置されており、前記で述べたように表面
の撹拌が著るしい割合に比べ鍋底については全
体的な均一化の効果が少ない。

撹拌能力を高め且つ取鍋中の溶鋼全体を撹拌
する方法として、電磁撹拌等があるが、特殊非
磁性材取鍋を使用し且つ大規模な電力設備が必
要となる。

取鍋底部から不活性ガスを吹き込む場合は、
不活性ガス等を事前に用意できないので、運搬
して来た取鍋に不活性ガス管の取付け、処理後
の取外し、等の作業や、ポーラスプラグの保守
等、底部よりの不活性ガス吹込みにもとづく諸
作業が必要であり、この作業時間中に温度降下
を生ずる。

等の問題がある。

これに対し、槽脱ガス法は、上記した取鍋脱ガ
ス法における如き問題は少ないが、槽を設けるこ
とにより規模が大きくなり、設備費が増加し、又
機高さが高くなつて建屋の制限等の問題もある。
更に、槽内の耐火物寿命は長い割りに吸上管等の
寿命が短かく、取替えに際しては耐火物継ぎ目か
らの溶鋼の洩れ、吸上管と真空槽との気密保持に
多大の労力を要するという問題もある。

本発明は、取鍋脱ガス設備において槽脱ガス方
式の利点を活かし、運搬中の温度降下の防止、取
鍋中溶鋼の撹拌能力のアツプと均一化、脱ガス中
における温度降下防止、等を可能としようとする
もので、処理されるべき溶鋼が入れられた取鍋を
真空容器内に収納し、該真空容器の天井部に該天
井部を加熱する加熱装置を設置し、且つ上記溶鋼
中に挿入させる吸上管をガイドバーを介して上下
方向に変位可能に支持せしめ、該吸上管孔内下端
部に開口する不活性ガス用導管を上記ガイドバー
内部を通して上記真空容器外部の不活性ガス供給
源に接続せしめ、該導管より吹出された不活性ガ
スが孔内を上昇することにより順次溶鋼を吸い上
げ、該溶鋼が吐溢する吸上管上部にて溶鋼真空面
と接触せしめ脱ガス作用を行うことを特徴とする
ものである。

以下、本発明の取鍋脱ガス設備を図面を参照し
て説明する。

処理されるべき溶鋼が入つている取鍋１を収納
させた真空容器２の上部に、排気口４を有する耐
火物５を内張した上蓋３を被着して真空容器２を
密閉し、容器２下部に接続した排気管６を通して
排気することにより容器２と上蓋３からなる密閉
容器内が真空にされるようにし、且つ上記上蓋３
の内面に張られた耐火物５を加熱しておいて溶鋼
の温度降下を防止するための抵抗加熱用電極７
を、上蓋３の内側に設置する。又上蓋３には、任
意の数の吸上管昇降用開口８を設けると共に、架
台９を設置し、取鍋１内の溶鋼中に位置させる吸
上管１０と一体のガイドバー１１を、上記上蓋３
の開口８より外部に突出させ、架台９上の駆動装
置１２のギヤ１３にラツク１４を介し噛合させて
支持させ、駆動装置１２によりガイドバー１１を
介して吸上管１０が上昇、下降できるようにし、
且つガイドバー１１と開口８部上端との間には、
シール装置１５を設け、ガイドバー１１が上昇下
降しても気密が保持できるようにする。

上記吸上管１０は、詳細を第２図、第３図に示
すように、強度上から円筒状に配した芯金１６を
耐熱上から耐火物１７で覆つて内部に孔１８を形
成してなり、上端部の１個所にガイドバー１１の
下端を固定して該ガイドバー１１にて吸上管１０
が支持される構成とし、且つガイドバー１１の下
端部にも耐火物１９を被覆してガイドバーを熱か
ら保護できるようにし、更に吸上管１０には、孔
１８の下端部において円周上任意に分けられて開
口する任意の数の小径の不活性ガス用導管２０を
埋設し、該不活性ガス用導管２０を、上記ガイド
バー１１の内部を通して外部の不活性ガス供給源
に接続し、該不活性ガス用導管２０を通して吸上
管１０内部に不活性ガスが吹き出され、この不活
性ガスが孔１８内を上昇する、いわゆるガスリフ
ト作用により溶鋼が孔１８内を吸い上げられるよ
うにする。尚、溶鋼が吸い上げられて真空面と触
れることにより脱ガスが行われ、吸い上げられた
溶鋼が取鍋１内に落下することにより撹拌が行わ
れるが、撹拌を強化させようとすればそれだけ不
活性ガスの投入量が増し、スプラツシユが大量に
飛散して上蓋３の天井部等に付着する。これは上
蓋に設けてある副原料添加口（図示せず）や測
温、サンプリングのための開口部を塞ぎ、その機
能を麻痺させてしまうことになる。又排気口４は
ガス吸引のためスプラツシユが多く飛び易く、従
つて排気口４の通路に付着すると圧損が増大し、
取鍋上面の真空度を低下させることになる。その
ため、吸上管１０に設ける孔１８を傾斜させて排
気口、測温口等のない方向に向けるとか、図示の
如く排気口、測温口等の方向に耐火物２１による
遮蔽板を設ける等により、スプラツシユの方向、
溶鋼の吐出する方向を一方向とするようにすれば
よく、吸上管１０を複数配列させる場合は、第１
図の如くスプラツシユ、溶鋼の吐出する方向を対
向させ互に干渉させることにより飛散のエネルギ
ーを減ずるようにする。更に、排気口４その他の
開口部の位置を、スプラツシユの飛散する方向の
逆の方向に設置することも考えられる。

本発明の取鍋脱ガス設備は、上記したような構
成としてあるので、今、溶鋼の処理に際しては、
真空容器２内を排気して真空にしながら吸上管１
０を取鍋１内の溶鋼中に挿入し、吸上管１０下部
の不活性ガス用導管２０より不活性ガスを吹き出
させる。不活性ガスは吸上管１０の孔１８を上昇
し、このガスリフトの原理により吸上管１０下方
の溶鋼は吸い上げられて吸上管１０上方よりあふ
れ、真空面と接触させられて脱ガスが行われる。
このとき、当然にH₂，N₂，O₂等のガスは排気口
４、排気管６を経て除去される。吸上管１０上方
よりあふれた溶鋼は、取鍋１内の溶鋼表面のスラ
グ面に落下し、スラグと激しく撹拌されて特に脱
硫、脱酸反応が行われた後、溶鋼中に戻される。
この際、ガスの膨張は温度、圧力差によるので、
その効果は、第４図に示す脱ガス中の状態よりも
第５図に示す如く吸上管１０を溶鋼中に没入させ
る方が大きく、取鍋１中の溶鋼全体の撹拌均一化
を図ることができる。そのため、処理末期におい
て溶鋼の成分均一化を図る場合には第５図のよう
な使い方をすることが望ましい。この場合、吸上
管１０は耐火物１７で構成されているので、損傷
は少ない。第４図、第５図中、２２はスラグであ
る。

上記の溶鋼の吸上げ時、一般には溶鋼温度から
上蓋３の耐火物５の輻射により溶鋼温度が降下す
るが、本発明では、上蓋３に抵抗電極７による加
熱装置があつて上蓋３の耐火物を加熱しているの
で、耐火物５の温度が高く、従つて溶鋼の温度降
下を防止でき、又脱ガス中に飛散するスプラツシ
ユに対しても上記耐火物５で上蓋３を保護でき
る。

上記の脱ガス中や撹拌の際には、適宜吸上管１
０を昇降させるが、溶鋼が吸上管１０上方よりあ
ふれるのにヘツドが大きいと吸い上げられる量が
減少するので、あまり吸上管１０の位置を高くす
ることはできない。しかし、上蓋３の副原料添加
口から上記吸上管上方よりあふれる溶鋼に副原料
（造滓材）を投入するときは、吸上管１０を若干
高くした方がよい。即ち、吸上管１０の位置を高
くすると、溶鋼の吸上量は若干少なくなるが、位
置のエネルギーが増して副原料が溶鋼に巻き込ま
れて取鍋１中に深く入るので、反応が活発にな
り、歩留りがよくなる。吸上管１０の昇降は、駆
動装置１２によりガイドバー１１を介して行う。

以上により処理が終ると、吸上管１０を上蓋３
の上部まで引き上げる。

本発明の取鍋脱ガス設備は、以上述べた如き構
成、作用を有するので、、次の如き優れた効果を
奏し得る。

(i) スラグを完全に排出する必要がなく、運搬中
の温度降下が少なくてすむ。即ち、スラグの温
度降下は地金そのものを表面に出す場合に比べ
て少なくてよい。

(ii) 脱ガス中の温度降下は上蓋天井部の温度がほ
ぼ溶鋼遠度に近いため、天井部に対する輻射損
失がなく、取鍋耐火物への蓄熱と放熱であるた
め、計算上約1/2弱が助かる。槽脱ガス法に比
べても吸上管の耐火物への蓄熱が必要なく損失
が少なくてすむ。

(iii) 上記(i)，(ii)により温度降下が少ないため、出
鋼温度を低くすることができ、溶鋼炉の耐火物
の原単位を向上させることができる。

(iv) 短時間処理のためには、数本の吸上管を配置
することが容易にでき、その分だけ温度降下が
少なくてすむ。

(v) 吸上管を昇降させることができ、吸上管を完
全に溶鋼底部まで埋没させることにより、溶鋼
全体の撹拌をより一層行うことができて溶鋼の
成分の均一化を図ることができる。又吸上管の
長さをある程度長くすることにより、取鍋の底
部から溶鋼を吸い上げて表面に落すことができ
ることになり、取鍋全体の循環が可能で均一な
成分が期待できる。

(vi) 吸上管上面よりあふれる溶鋼に対し副原料を
投入することにより、位置のエネルギーにより
副原料はあふれた溶鋼とともに取鍋内の溶鋼中
に若干もぐり込み反応する。従つて出来たスラ
グとの撹拌力が著るしいため、原単位を減少す
ることができる。

(vii) 吸上管を構成する耐火物の中に不活性ガス用
導管を配管することにより、ガスリフト作用に
よる溶鋼の吸い上げが容易であるばかりでな
く、不活性ガス用導管に小径のO₂配管をする
ことが容易に可能で、O₂を同時に溶鋼中に吹
き込むことにより極低Ｃ鋼を容易に製造するこ
とができる。

(viii) 脱ガス中はガスの泡立ちと溶鋼の滴下のた
め、脱ガス効果は広い反応面積をとることがで
き、泡立ちによる大きな撹拌のため脱ガス反応
に関与する物質の物質移動係数を大きくするた
め顕著な効果をもたらす。

(ix) 槽脱ガス法のように寿命の短い吸上管と寿命
の長い内張り耐火物が一体になつているものと
異なり、互に分離しているため、交換を容易に
行うことができ、又気密とは関係なく取り替え
られるため設備稼動率も高くすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の取鍋脱ガス設備の断面図、第
２図は本発明の取鍋脱ガス設備における吸上管の
拡大断面図、第３図は第２図に示す吸上管の方
向矢視図、第４図は脱ガス中の状態図、第５図は
溶鋼全体の撹拌状態を示す説明図である。 １…取鍋、２…真空容器、３…上蓋、５…耐火
物、７…抵抗加熱用電極、１０…吸上管、１１…
ガイドバー、１６…芯金、１７…耐火物、２０…
不活性ガス用導管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 処理されるべき溶鋼が入れられた取鍋を真空
   容器内に収納し、該真空容器の天井部に該天井部
   を加熱する加熱装置を設置し、且つ上記溶鋼中に
   挿入させる吸上管をガイドバーを介して上下方向
   に変位可能に支持せしめ、該吸上管孔内下端部に
   開口する不活性ガス用導管を上記ガイドバー内部
   を通して上記真空容器外部の不活性ガス供給源に
   接続せしめ、該導管より吹出された不活性ガスが
   孔内を上昇することにより順次溶鋼を吸上げ、該
   溶鋼が吐溢する吸上管上部にて溶鋼を真空面と接
   触せしめ脱ガス作用を行うことを特徴とする取鍋
   脱ガス設備。