JPH024651B2 - - Google Patents

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JPH024651B2
JPH024651B2 JP24677585A JP24677585A JPH024651B2 JP H024651 B2 JPH024651 B2 JP H024651B2 JP 24677585 A JP24677585 A JP 24677585A JP 24677585 A JP24677585 A JP 24677585A JP H024651 B2 JPH024651 B2 JP H024651B2
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JP
Japan
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exhaust gas
argon
vacuum degassing
equipment
gas
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JP24677585A
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English (en)
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JPS62107018A (ja
Inventor
Tsutomu Takahashi
Masaki Tateno
Shigetomi Noshita
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/10—Handling in a vacuum

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野 この発明は、真空脱ガス設備(環流式真空脱ガ
ス設備)より排気される排ガス中に含まれるアル
ゴンを安全に分離回収し、有効利用をはかるため
の真空脱ガス設備排ガスの処理方法に関する。 従来技術とその問題点 真空脱ガス設備は脱ガス処理以外に溶鋼品質の
向上、成分的中率の向上、合金歩留りの向上、溶
鋼温度の均一化等を目的として使用されている。 脱ガスの原理は周知の通り真空脱ガス法であ
り、溶鋼を環流させることによつて真空に接する
溶鋼の表面積を大きくし、脱ガス効果を高めてい
る。溶鋼を環流させる手段は、不活性ガスを浸漬
管(2本)の一方に吹込み、エアリフトポンプの
原理を利用している。この場合使用する不活性ガ
スとしては、アルゴンや窒素があげられるが、溶
鋼への窒素侵入を防止するため、現在ではほとん
どアルゴンが使用されている。 また、脱ガス処理と同時に、真空脱ガス設備で
は処理中の一時期を利用して酸素を吹込み脱炭、
昇温等を行なうため、真空槽は酸素吹込み管を有
している。この酸素吹込み管は真空槽内の溶鋼浴
面近傍に設置されているため、通常は不活性ガス
で冷却している。この場合の冷却用不活性ガス
も、前記と同じ理由によりアルゴンが使用されて
いる。 このように、現在の真空脱ガス設備では、非常
に高価なアルゴンが大量に使用されている。にも
かかわらず、真空脱ガス設備で使用されたアルゴ
ンは排ガスと共に大気放散され、有効利用されて
いないのが実情で、真空脱ガス設備による溶鋼の
処理コストが高くついている。 一方、他の製鋼設備の中で、アルゴンを大量に
使用するものとしては、例えば連続鋳造設備のタ
ンデイツシユがあげられる。タンデイツシユでは
溶鋼表面が撹拌されることにより大気と接する面
積が増大するため、不活性ガスにより大気と遮断
し酸化等を防止する必要がある。この場合も、前
記の真空脱ガス設備と同様溶鋼の窒化を防止する
ため、不活性ガスとしてアルゴンが使用されてい
る。しかも、ここで使用されるアルゴンは通常高
純度のものであるため、鋳片製造コストが高くつ
く原因の一つとなつている。 なお、製造過程で発生する排ガスからアルゴン
を回収する技術として、AOD転炉から排出され
る吹込みガス中に含まれるアルゴンを回収する方
法(特開昭50−98404)、底吹き転炉で高クロム鋼
を溶製する際に発生する排ガスからアルゴンを回
収する方法(特開昭55−50419)が知られている
が、真空脱ガス設備より排気される排ガス中に含
まれるアルゴンを回収し有効利用する方法につい
ては見当らない。 そこで、この発明者らは、真空脱ガス設備から
排気される排ガス中に含まれるアルゴンを低コス
ト、高収率で回収する方法を先に提案した(特願
昭59−129525、特願昭59−138626)。その方法は、
排ガス中のアルゴン分離回収上好ましくない窒素
の成分を減少させるため、真空排気装置の凝縮器
用冷却水として溶解空気除去水を用い、また真空
脱ガス設備のシール用ガスとして二酸化炭素を用
いることを特徴としたものである。 この方法によれば、排ガス中の窒素成分比を下
げることができるので、排ガス中のアルゴンを高
収率で回収することができる効果を有する。とこ
ろが、操業しているうちに真空脱ガス槽の各種フ
ランジ部からのエアー漏れ込み量が増大する場合
があり、排ガス中の酸素濃度が上昇するため、排
ガスが爆発範囲内に入ることがある。これは、溶
鋼中の炭素と酸素から一酸化炭素が発生し、また
溶鋼中のH2等も発生することから爆発ガスとな
ることによる。こういう状況下でアルゴンを回収
することはきわめて危険なことであり、かかる危
険を避けるため従来は以下に示す対策をとつてい
た。 爆発範囲内のガスが排出された時は、N2等
の不活性ガスで希釈する。 爆発範囲内のガスが排出された時は、アルゴ
ン回収設備を停止させ、排ガスを放散させる。 しかるに、の場合は、次工程であるアルゴン
分離回収設備の処理ガス量の増大と、原料ガス中
アルゴン濃度の減少より、極端にアルゴン収率が
低下し、また設備費も高くつく。またの場合
は、アルゴン回収設備を停止させるため、その間
のアルゴン放散や、再起動時のアルゴン純度低下
等の問題を引き起こす。また、いずれの場合
も、排ガスが爆発範囲内にあるかどうかを判断す
るための酸素濃度測定を行なう必要があつた。 発明の目的 この発明は、従来の前記アルゴン回収方法にお
ける排ガス爆発の危険性の問題を解決するために
なされたもので、真空中で触媒を用い排ガス中の
O2を燃焼させることにより、爆発の危険をなく
して安全に排ガス中のアルゴンを回収し得る方法
を提案することを目的とするものである。 発明の構成 この発明に係る真空脱ガス設備排ガスの処理方
法は、排ガス処理設備の凝縮器用冷却水に溶解空
気除去水を用いて排ガス中のアルゴンを分離回収
する方法において、真空脱ガス設備内で触媒を用
い当該排ガス中のCOをO2と反応させて燃焼させ
た後、アルゴンを回収することを特徴とし、ま
た、前記溶解空気除去水に加えて、真空脱ガス設
備のシール用ガスとして二酸化炭素を用いる方法
において、前記と同様真空脱ガス設備内で触媒を
用い当該排ガス中のCOをO2と反応させて燃焼さ
せた後、アルゴンを回収することを特徴とするも
のである。 以下、この発明方法について詳細に説明する。 真空脱ガス法は、その原理図を第3図に示すご
とく、真空槽1の下部に吸上用と排出用の2本の
浸漬管2が取付けられており、吸上管2−1にア
ルゴン等の不活性ガスを吹込み、エアリフトポン
プの原理によつて取鍋3内の溶鋼4を逐次吸い上
げ連続的に脱ガスする方法であり、真空槽1内は
1〜100mmHgabsに保たれるため空気が侵入し易
く、空気中の窒素が排ガス中に多く含まれる。従
つて、排ガス中のアルゴンを回収する場合は、排
ガス中の窒素をあらかじめ低減させれば高収率で
アルゴンを回収できることになる。 そこでこの発明では、高収率で真空脱ガス設備
排ガス中のアルゴンを回収する方法として、排ガ
ス中の窒素成分比を下げる方法をとつた。 すなわち、排ガス中の窒素成分比を下げること
はアルゴン回収率の向上につながるからである。 真空脱ガス設備排ガス中の窒素成分比を下げる
方法として、この発明では真空脱気装置により
凝縮器用冷却水中の溶解空気を除去する方法と、
真空脱ガス設備のシール用ガスとして二酸化炭
素を用いる方法を採用した。 真空脱ガス設備排ガスの凝縮器用冷却水は溶解
空気を持ち込むため、排ガス中に空気中の窒素の
混入を予儀なくされる。従つて、凝縮器用冷却水
中の溶解空気を除去することにより排ガス中の窒
素量を減じることができる。真空脱気装置により
溶解空気を除去された冷却水にて凝縮された排ガ
スは、いつたんホルダーに貯蔵された後アルゴン
分離装置によりアルゴンを分離回収する。 一方、真空脱ガス設備の各部シールには、従来
窒素が使用されている。このため、排ガス中には
侵入する空気中の窒素に加えてこのシール用ガス
も侵入していた。そのためこの発明では、前記シ
ール用ガスとして二酸化炭素を使用することとし
た。なおシール用ガスとして用いる二酸化炭素
は、前記アルゴン分離装置によりアルゴンを回収
した後の残りのガスを二酸化炭素分離装置により
酸化除湿して分離回収した二酸化炭素を用いるこ
とができる。これにより、真空脱ガス設備より排
気される排ガス中には侵入空気中の窒素のみとな
り、凝縮器用冷却水中の溶解空気除去効果と併せ
て排ガス中の窒素成分比を大幅に低下させること
ができる。 ところが、操業しているうちに真空脱ガス槽各
種フランジ部のパツキン老朽化等によりエアー漏
れ込み量が増大すると排ガス中の酸素濃度が上昇
するため、排ガス爆発の危険が生じる。この排ガ
ス爆発の危険を回避するため、この発明では真空
脱ガス設備内に触媒燃焼装置を設け、ここで排ガ
ス中のCOをO2と反応させて燃焼させる方法をと
つたのである。この場合、触媒燃焼装置は真空脱
気装置(ブースター)の一次側に設けるのが望ま
しい。すなわち、ブースター一次側の圧力は真空
に近く、爆発範囲が狭いか、あるいは爆発しない
条件となつているため、触媒で燃焼させても爆発
の危険はない。なお、触媒は特に限定するもので
はないが、白金やパラジウム等を用いるとよい。 第1図はこの発明方法を実施するための装置構
成例を示すフローシートである。 真空脱ガス工程において、取鍋3内の溶鋼4中
へ吸上管2−1、排出管2−2共に挿入した後、
真空槽1内を排気すると吸上管2−1内にアルゴ
ンガス5を吹込む。取鍋3内の溶鋼は吹込みガス
量の増加につれて次第に真空槽1内を環流する速
度を増し、脱ガスが進行する。その後、合金添加
装置6から溶鋼へ合金を添加する。また、脱ガス
処理と同時に、酸素吹込み管7より酸素を吹込み
脱炭、昇温等が行なわれる。 真空槽1の排気口8より強制吸引される排ガス
は、ブースター9の一次側で排気口8の内部に設
けた触媒燃焼装置27を通過する。このとき、排
ガス中のCOとO2が反応しCOが燃焼する。この
場合、一次側の圧力が真空に近く、第2図に示す
通り爆発範囲がきわめて狭いか、あるいは爆発し
ない条件となつているため、触媒で燃焼させても
爆発は起さない。 燃焼後の排ガスは、ブースター9を介して凝縮
器10に導入され、事前に溶解空気を除去された
冷却水により水洗される。凝縮器用冷却水は冷却
塔11からポンプ12により凝縮器13、エジエ
クター14およびポンプ15からなる真空脱気装
置に送られ、ここで溶解空気を除去される。凝縮
器10を出た排ガスはコンプレツサー16にて圧
縮されてガスホルダー17へ貯蔵される。この排
ガスはガスホルダー17からコンプレツサー18
へ送られ、ここでさらに圧縮されてアルゴン分離
装置19へ送られる。アルゴン分離装置は、例え
ば吸着剤を用いたもの等が公知である。このアル
ゴン分離装置19で分離回収されたアルゴン25
は、コンプレツサー20およびアルゴンホルダー
21に貯蔵される。そして、例えば連続鋳造設備
のタンデイツシユシール用ガスとして使用する。 一方、アルゴン回収後の排ガスは、アルゴン分
離装置19から二酸化炭素分離装置22に送ら
れ、ここで排ガスを酸化除湿して二酸化炭素26
を分離回収し、コンプレツサー23および二酸化
炭素ホルダー24を経由して真空脱ガス設備へ再
循環させ、真空槽1の頂部、排気口部、合金添加
装置6のシール用ガスとして使用することができ
る。 実施例 第1表に示す成分を有する溶鋼を実際の真空脱
ガス設備により第2表に示す操業条件で脱ガス処
理し、その時排気された排ガスからアルゴンを回
収した場合において、正常時の排ガス成分を第3
表に示す。 ここで、真空脱ガス設備各部フランジ部のパツ
キン老朽化により大気漏れ込みが激しくなつた時
の排ガス成分を第4表に示す。この場合の排ガス
は明らかに爆発範囲に入つている。そこで、真空
槽より排気される排ガスを第1図に示す真空槽排
気口部に設けた触媒燃焼装置により燃焼させたと
ころ、第5表に示す排ガス成分とすることがで
き、爆発の危険を回避することができた。 また、回収したアルゴンの成分は、アルゴン85
%、窒素15%で、アルゴン回収量は真空脱ガス設
備でのアルゴン使用量0.3Nm3/Tに対し、
0.285Nm3/T回収され、アルゴン回収率95%で
あつた。 なお、比較のため、N2シールで、溶解空気除
去なしの場合の真空脱ガス設備排ガスの成分を第
6表に示す。
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】 発明の効果 以上説明ごとく、この発明方法によれば、真空
脱ガス設備排ガス中の窒素成分比を大幅に低下さ
せることができ、窒素含有量の少ないアルゴンを
高収率で回収することができるのみならず、真空
脱ガス設備各部のシール部の老朽化等により大気
が侵入し排ガスが爆発限界内に入るようなことが
あつても、真空中での触媒による燃焼により排ガ
ス中酸素濃度を下げることができるので、爆発を
回避し安全にアルゴンを回収することができる。 また、その回収したアルゴンは例えば連続鋳造
設備のタンデイツシユシール用ガスとして使用す
ることができるので、鋳片製造コストの低減をは
かることができる。また、真空脱ガス設備排ガス
中の二酸化炭素を真空脱ガス設備のシール用ガス
として循環使用することもできるので経済的であ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明方法を実施するための装置構
成例を示すフローシート、第2図はこの発明にお
ける減圧下のCOの爆発下限界を示す図、第3図
は真空脱ガス法の原理を示す概略図である。 1…真空槽、2…浸漬管、3…取鍋、4…溶
鋼、5,25…アルゴン、9…ブースター、1
0,13…凝縮器、11…冷却塔、19…アルゴ
ン分離装置、22…二酸化炭素分離装置、27…
触媒燃焼装置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 真空脱ガス設備排ガスの処理設備における凝
    縮器用冷却水に溶解空気除去水を用い、当該排ガ
    ス中のアルゴンを分離回収する方法において、前
    記真空脱ガス設備内で触媒を用い当該排ガス中の
    COをO2と反応させて燃焼させた後、アルゴンを
    回収することを特徴とする真空脱ガス設備排ガス
    の処理方法。 2 真空脱ガス設備排ガスの処理設備における凝
    縮器用冷却水に溶解空気除去水を用い、かつ真空
    脱ガス設備のシール用ガスとして二酸化炭素を用
    い、当該排ガス中のアルゴンを分離回収する方法
    において、真空脱ガス設備内で触媒を用い当該排
    ガス中のCOをO2と反応させて燃焼させた後、ア
    ルゴンを回収することを特徴とする真空脱ガス設
    備排ガスの処理方法。
JP24677585A 1985-11-01 1985-11-01 真空脱ガス設備排ガスの処理方法 Granted JPS62107018A (ja)

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