JPH0371484B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、真空脱ガス槽の内部の保温、予熱あ
るいは真空脱ガス槽の耐火物表面に付着した地金
およびスラグの溶解除去のための加熱方法および
装置に関する。特に溶鋼処理のための吸上式真空
精錬法に使用されるDHあるいはRH真空脱ガス
槽の加熱方法および装置に関する。

（従来の技術） 真空精錬法が近年普及しているが、その１方式
に吸上式と呼ばれ、真空炉の下部に溶融金属の流
通管を備えた真空脱ガス槽を使つた方法がある。
吸上式であるため待機時の冷却防止、炉内壁、特
に上記流通管（これは「吸上管」、「浸漬管」など
と呼ばれるが、以下便宜上「浸漬管」と総称す
る）内壁には地金、スラグの付着が問題となる。

すなわち、周知のように近年、高度の真空下に
おける溶鋼の真空脱ガス精錬の比率が高まつてい
る。しかし脱ガス槽自体にはいくつかの弱点があ
る。例えば、非操業時に待機している際に脱ガス
槽耐火物の温度が低下し、次回の操業時において
耐火物への抜熱により溶鋼温度が降下し、脱ガス
槽の耐火物表面に地金やスラグが付着する。この
ため転炉における出鋼温度を高くせざるを得な
い。これは、転炉、取鍋および脱ガス槽の耐火物
の寿命を短くすると共に、円滑な脱ガス操業を妨
げている。

従来において保温や予熱を目的とする場合は例
えば第１図に示す加熱方式が採用されている。こ
の方式では、例えばRH真空脱ガス槽（以下、単
に「脱ガス槽」という）１に設けらた上昇側およ
び下降側の二つの浸漬管２，２′の下方にそれぞ
れ下部バーナー３，３′を配置し、これらの下部
バーナー３，３′からの燃焼ガスを脱ガス槽１の
内部に導入して耐火物を保温あるいは予熱し、燃
焼ガスを煙道４および継ぎ合せ部５においてこれ
に連結した煙突６を介して外部へ排出する。また
これとは別に脱ガス槽の内部に挿入した電極によ
り加熱して保温する方法も実用化されている。

他方、脱ガス槽の内部の耐火物の表面に付着し
た地金およびスラグを溶解除去することを目的と
する場合は、第２図に示すように脱ガス槽１の頂
部から純酸素ランス７ａを昇降装置により内部に
挿入するか、または小径のカロライジングパイプ
を入力により挿入し、地金と純酸素との反応熱に
より地金を溶解除去する方法が実用化されてい
る。加熱期間中、煙道４は継ぎ合せ部５において
移動台車に取付けた蓋５′によつて閉じられてい
る。溶解した地金等は下方に設けた受け台８によ
つて捕集される。

更に、保温・予熱と地金およびスラグの溶解除
去の両方を目的とする技術としては、特開昭54−
4811号公報に開示されている方法がある。これ
は、脱ガス槽の上部からバーナーを脱ガス槽内に
挿入し、燃焼ガスを脱ガス槽の内部において下方
に向かわせ、専ら浸漬管を介して排ガスを外部へ
放出する方法である。

この方式は第３図に示すように、脱ガス槽１の
頂部に保護筒２０を設け、その内部に上部バーナ
ー７を昇降自在に設ける。この加熱装置はバーナ
ー挿入孔２２の蓋２３の上に載置した環状部材２
４と、この部材２４と係合させるようにバーナー
７の外周に取り付けた係止リング２５とによつて
構成され、上部バーナー７の周囲は環状部材２４
によつてシールし、加熱が終了して該バーナー７
を上昇させる時には係止リング２５が環状部材２
４に係合して共に取外され、また脱ガス処理時に
は保護筒２０の側面に枢支した上蓋２７によつて
バーナー挿入孔２２は閉塞できるようになつてい
る。

（発明が解決しようとする課題） 従来の脱ガス槽の保温・予熱ないし地金および
スラグの溶解除去のための加熱方式の欠点は次の
通りである。

第１図に示した下部バーナーによる加熱方式
は、下部バーナー３，３′および浸漬管２，２′と
のすき間からの侵入空気の防止が困難なため熱効
率が悪く、脱ガス槽１の内部の温度は一般に800
〜1000℃程度にしか上がらない。従つて保温効果
は小さく、溶鋼温度の降下を抑制する効果は小さ
い。また当然のことながら付着地金やスラグを溶
解除去することはできない。保温効果が小さい理
由は、脱ガス操業時の槽内温度が1600℃前後にも
達するのに対し、保温時の温度が800〜1000℃と
低いためである。従つて例えば250トン程度の溶
鋼を脱ガス操業する場合、脱ガス操業前の溶鋼の
保有熱量のうち約1400Mcal程度の熱量が脱ガス
操業時に脱ガス槽および浸漬管の耐火物へ抜熱さ
れる。この結果、溶鋼温度は約27℃も低下する。

電極加熱による方法もこれとほヾ同様の保温効
果しかなく、電極周辺のごく限られた範囲内への
地金やスラグの付着を防止できるに過ぎない。ま
た電極加熱による方法では、電極が何らかの原因
で折損して溶鋼中に落下し、溶鋼の品質外れを引
き起す場合がある。従つて例えば極低炭素鋼の脱
ガス操業時には電極を取り外すなどの処理を要す
る場合もあり、手間がかかる。また、電極加熱方
法では、電源設備などに多大な投資を必要とし、
かつ電極の消耗および多量の電力消費のためラン
ニングコストも高い。

次に純酸素フランスないしはカロライジングパ
イプを用いて地金やスラグを溶解除去する方法で
は、脱ガス槽内のスラグ成分が多い部分、特に槽
内上部において大きな欠点を有する。測ち、純酸
素とスラグとの反応では純酸素と地金との反応と
相違して溶解可能な温度に達しない。従つてスラ
グ成分が多い槽内上部ではこれを溶解除去するこ
とは困難である。さらに脱ガス槽内の頂部に付着
する地金やスラグに対しては構造上の理由から純
酸素を吹きつけることが難しい。即ち、極めて高
度の密封性を要求される脱ガス槽に設けるランス
ないしはカロライジングパイプの挿入口の大きさ
は小さいことが望ましいことと、ランスおよびカ
ロライジングパイプが高い剛性を有するのでこれ
らの挿入口周辺は死角となる傾向にることのため
である。また、酸素による地金やスラグの除去状
況は、地金やスラグを完全に除去しようとすれば
耐火物表面を損傷するため、これを防ごうとすれ
ば若干の地金やスラグが残存し、以降の脱ガス処
理時に地金やスラグが再び付着しやすいという欠
点も有する。

また、純酸素ランス方式はランスの水冷が不可
欠であるから、冷却水の軟水化設備、高圧給水ポ
ンプ設備、排水処理設備およびこれらに関する電
気設備、地金と酸素が激しく酸化反応するときの
発煙を処理するための集塵設備等の諸設備を必要
とし、これらに多額の投資を必要とする欠点もあ
る。純酸素ランス方式は一般に10〜60分程度の短
時間で地金の除去を完了するという利点な点もあ
るが、その反面、脱ガス槽の耐火物の保温は本来
の目的ではなく、その保温効果は著しく小さい。
カロライジングパイプを用いて手作業で行う場合
の保温効果も同様に小さく、また、高熱、発塵の
環境での作業となるので作業者に対する安全衛生
にも問題がある。

一方、特開昭54−4811号公報に開示された方式
では、第１図に示した方式に比較し熱効率は幾分
向上するもののなお幾つかの問題点がある。即
ち、この方式では脱ガス槽内部の高さ方向の温度
に大きな差が生じる。これは、低温の脱ガス槽の
内壁面に接触した高温燃焼ガスがその保有熱を失
つて下降し脱ガス槽の下部の浸漬管を経て順次、
排気されるからである。このような高温燃焼ガス
の一方向流れを、高さ９〜12ｍ程度の脱ガス槽の
上部から下部へ向つて形成させているため、燃焼
ガスはその保有熱を内壁耐火物や地金等へ渡して
保有熱を失いながら下降する。従つて必然的に脱
ガス槽の上部と下部との温度差は大きくなる。例
えば高さ10ｍの脱ガス槽における実験では、コー
クスガス（以下Ｃガスという）300Nm³／Ｈと、
酸素濃度を40％に調整した空気とを供給して１時
間継続して燃焼させた場合、バーナー先端から約
１ｍの位置における脱ガス槽の上部槽の雰囲気温
度は1650℃、脱ガス槽の下部槽の雰囲気温度は
1410℃、浸漬管の内部の雰囲気温度は1180℃であ
つた。この実験では、脱ガス槽の上部槽内壁に付
着していた地金やスラグは溶解することができた
が、溶解した地金やスラグは下部槽内まで滴下し
た所で下部槽内壁に既に付着していた地金の表面
で大部分は凝固してしまつた。従つて一部を除き
地金およびスラグを外部へ排出することはできな
かつた。

同様に実験において、Ｃガスの流量をさらに増
し500Nm³／Ｈにすることを試みた。この結果は、
上部槽内壁の温度が1730℃、下部槽内壁温度が
1550℃、浸漬管から排出する排ガスの温度が1240
℃となり、１時間で約４トンの地金とスラグを溶
解し排出した。しかし溶解落下中の地金の一部が
浸漬管内周壁上で凝固して次第に内径を狭め、つ
いにはほとんど閉塞するに至つたため加熱を中止
した。

このように特開昭54−4811号公報に開示された
加熱方式では脱ガス槽内部の高さ方向の温度差が
大きくなつて槽内全域の地金を安定して溶解する
ことは困難であり、かつ脱ガス槽上部の耐火物温
度が局部的に高くなり過ぎる事による悪影響が懸
念される。燃料を増加供給して高温に加熱する場
合でも脱ガス槽内部の高さ方向の温度差は解消さ
れない。また専ら浸漬管から排出される多量かつ
高温の燃焼ガスにより周辺環境に悪影響を与える
問題がある。さらに浸漬管の内径が閉塞状態に至
つた場合は脱ガス槽内の圧力が一層高まつて燃焼
が不安定となり、最悪の場合はガス爆発のおそれ
がある。このような問題は、槽内上部ならびに煙
道を閉塞状態に保持して、燃焼ガスを専ら浸漬管
を介して排気するという方法自体に原因があると
考えられる。

また、脱ガス槽内の地金を溶解するためには脱
ガス槽内の雰囲気温度は1300℃以上、好ましくは
1500℃程度以上の高温が必要であるから第３図に
示す環状部材２４を蓋２３の上に載置するのみで
耐熱性およびシール性に問題がある。すなわち構
造上から上部バーナー７の外周と環状部材２４と
は隙間を有するからシール性に問題があり高温ガ
スの噴出を招いたり、環状部材２４が熱変形し蓋
２３とのシール性が悪化して高温ガスの噴出を招
くことにより蓋２３の熱変形や蓋２３の上部への
ダスト付着の可能性が大きい。このため蓋２３と
上蓋２７の密封性が悪化し、高度な密封性を要求
される脱ガス槽にとつて致命的な欠陥となる場合
がある。

本発明の目的は上記のような従来技術における
種々の問題点を解決し、第一に地金およびスラグ
の両方を脱ガス槽の全域にわたつて安定して安全
に溶解除去することができ、第二に付着地金の酸
化を可及的最小に抑制して回収することができ、
第三に非操業時の保温効果を大きく向上させて脱
ガス操業時の溶鋼温度の降下を最小限度に抑制す
ることができ、第四に熱変形やダスト付着により
密封性を損なうことのない脱ガス槽の加熱方法お
よび装置を提供することである。

（課題を解決するための手段） かくして本発明にかかる方法の要旨とするとこ
ろは、真空脱ガス槽の頂部にバーナーを挿入し該
バーナーに供給した燃料を真空脱ガス槽内にて燃
焼せしめ、燃焼ガスを前記脱ガス槽の上部側面に
設けられた煙道および下部に設けられた浸漬管の
双方に分配して外部へ排出し、例えば前記脱ガス
槽および浸漬管の内部の雰囲気温度を1300℃以
上、好ましくは1500℃以上以上に保持することを
特徴とする脱ガス槽の加熱方法である。

さらに、本発明は、その別の面からは、脱ガス
槽の頂部の開口部に昇降自在に装入されるバーナ
ーと、 前記脱ガス槽の上部側面に設けれた煙道と、 前記脱ガス槽の下部に開孔する浸漬管と、 前記煙道を介して排出される燃焼ガスの分量を
調節し、これにより前記浸漬管を介して排出され
るガス量と煙道を介して排出されるガス量の分配
比率を調節するダンパーと、 を備える真空脱ガス槽の加熱装置である。

本発明は、さらに別の面からは、前記脱ガス槽
がRH真空脱ガス槽であり、前記浸漬管に分配さ
れ導かれた燃焼ガスは該浸漬管ないしは浸漬管の
下方に配置したバツグ等の容器に連絡した排気連
絡管を介し、前記煙道からの燃焼ガスと合流して
煙突または集塵設備へ導かれる真空脱ガス槽の加
熱方法であり、その場合の排気連絡管は、浸漬管
の開孔に対向する開孔を有し前記容器を上昇させ
た場合に該容器をほぼ密閉することができる蓋に
一端を嵌脱でき他端を前記煙道等に連絡できるよ
うに構成してもよく、あるいは浸漬管の開孔に対
向する開孔を有し前記容器を上昇させた場合に該
容器をほぼ密閉することのできる蓋に固定した排
気管とに一端において嵌脱できるように構成され
てもよい。

（作用） 次に、添付図面を参照して本発明をさらに具体
的に説明する。

第４図ａおよびｂは本発明の実施例を説明する
略式説明図である。

本発明においては脱ガス槽１の頂部に設けた上
部バーナー７からの燃焼ガスを煙道４および浸漬
管２，２′の双方に分配して煙突６を経て外部へ
排出している。これにより脱ガス槽内において下
向きおよび上向きの二方向ガス流が同時に形成さ
れる。浸漬管２，２′からの燃焼ガスは移動台車
１２に設けたシリンダー１１に支持された適宜容
器（例：バツグ）１０を経て排出される。

第４図ａ，ｂにおいてガス流れは矢印で示す。
即ち、燃焼ガスの流れは、まず火炎を形成して脱
ガス槽内の中心部を下方に向つて進む。この際、
脱ガス槽内を上向きに進むガス流れ等による流体
摩擦や浮力などの影響で次第に速度を減じ燃焼ガ
スとなつて下部槽内に達する。燃焼ガスの一部は
上向きに進むガス流に随伴されたり下部槽内底部
に衝突して方向を転回して内壁面に沿うように上
向きに進み煙道とこれに連結した煙突を経て外部
へ排出される。煙道４を経て排出される燃焼ガス
の割合は煙道の下流に設けたダンパー１４ａの開
度調整によつて調節できる。方向を転回しなかつ
た燃焼ガスは浸漬管を介して外部へ排出される。

脱ガス槽内における燃焼ガスの浮力などの影響
により浸漬管からの燃焼ガス排出が円滑でない場
合は不完全燃焼になる傾向にあるが、本発明によ
る排気装置を設けることによりこの問題を解決す
ることができる。

第４図ｂに示す本発明の好適態様によれば前記
容器１０と煙突６との間には排気連結管１３が設
けられ、浸漬管２，２′を経て排出された燃焼ガ
スはこの排気連結管１３を経て煙突６に送られ、
煙道４からの燃焼ガスと合流して排出される。こ
の場合、燃焼ガスを煙道および浸漬管の双方に所
定割合で分配することは、第４図に示すダンパー
１４ａないし１４ｂの開度調整により行うことが
できる。この際、ダンパー１４ａの手前の煙突水
平部の圧力を圧力計１６により検知してダンパー
１４ａ，１４ｂの開度を調節することにより燃焼
ガスを煙道４および浸漬管２，２′に適度の割合
に分配することが好ましい。分配は、槽内の圧
力、装置各部の温度などを考慮して行うことが好
ましい。また、この圧力検知の検出値が通常時の
検出値より異常に高くなつた場合は浸漬管２，
２′が閉塞状態に至つたものと判断してダンパー
開度を開の方向に調節することができる。

1300℃以上、好ましくは1500℃以上の温度に脱
ガス槽を加熱保持するためには高カロリーの燃
料、例えば液化石油ガスを用いる。あるいはＣガ
スと酸素濃度を30〜60％程度に調整された空気と
を供給し混合させて燃焼させてもよい。また燃料
供給量を増加してもよい。

このような燃焼ガスの継続的な二方向の流れの
形成により均一な温度分布が次のように実現され
る。

バーナーからの火炎に近い部分、即ち脱ガス槽
の比較的上部の内壁は火炎から強い輻射伝熱を受
けることとなる。一方、内壁に沿つて下部から上
方へ向かう燃焼ガス流は内壁の耐火物や地金等に
熱を渡して、次第に低温となる。従つて上部にお
けるガス流から内壁への伝熱量は下部における伝
熱量より小さい。このように火炎からの輻射伝熱
の不均一をガス流の対流伝熱が平準化する。よつ
て脱ガス槽の内壁温度はほぼ均一になる。

また、燃焼ガスは煙道４および浸漬管２，２′
の双方に分配して排出しているので、たとえ浸漬
管内径部が地金等によつて閉塞状態になつても、
一般に、1.5〜２ｍ程度の内径を有する煙道４か
ら十分な量の排ガスを外部へ排出することができ
る。よつて脱ガス槽の内圧が極端に高くなつて燃
焼が不安定となることによりガス爆発が起こる危
険はない。

燃焼ガスを煙道４とこれに連結する煙突６を経
て外部へ排出するだけでなく浸漬管からも排出し
ており、かつ、浸漬管とバツグつまり容器との間
に僅かのすき間しかないように構成すれば、外部
への放熱は著しく小さいので脱ガス槽の下部や浸
漬管の温度を必要十分に高温とすることが容易で
ある。

従つて、溶解地金やスラグが円滑に浸漬管２，
２′から排出され、かつ、浸漬管の保温効果も大
きい。

地金およびスラグは、その大部が従来は円錐状
に近い逆つららの状態で容器に収容されていたの
が本発明装置に従えば容器内において溶融状態な
いしはシヤーベツト状の半溶融状態で収容される
ので、従来よりも多量の地金を同一容器１０内に
収容できる。なぜならば、従来は容器１０内から
地金およびスラグが上方向に逆つらら状に成長し
て高さを増し、浸漬管を閉塞するために同一容器
に多量収容することが困難であつた。

さらに、従来、浸漬管からの放炎や排ガスが脱
ガス槽下部鉄皮、フランジ、配管、配線等に悪影
響を与える可能性があつたが、本発明の好適態様
では容器１０を設けて浸漬管２，２′を密封状態
に置くことからその問題も解消できる。

すなわち、第４図ｂにおいて浸漬管２，２′の
開孔に対向する開孔１０ａ，１０ａを有し、容器
１０をシリンダ１１により上昇させた場合に該容
器１０をほヾ密閉することのできる蓋１０ｂをさ
らに設けて容器１０の密封状態を完全なものとし
ている。排気連絡管１３はこの開孔１０ａに浸漬
管２，２′と同様に嵌入されてもよく、あるいは
蓋１０ｂに予め垂直排気管１０ｃを立設してそれ
に一端を嵌着させるようにしてもよい。この様子
は第５図に略式で示す。

次に、本発明の別の態様によれば、煙道４ない
しは排気連絡管１３を通過する燃焼ガスのCO成
分を０〜10％の任意の濃度になるように燃焼調整
するが、その理由は、省エネルギーの見地から加
熱効率を可及的に大きくすることが望まれる場合
はCO成分を０％に近付け、加熱効率は多少犠牲
にしてでも回収地金の酸化を抑制したい場合は
CO成分が含有されるように空気比を小さくする。
CO成分に10％までの幅をもたせた理由は、酸化
反応する地金の成分や量、酸素富化した燃焼用空
気を供給した場合の燃焼生成ガス量の相違、ある
いは脱ガス槽内へ不活性ガス（例：窒素ガス）等
の保護用ガスを吹き込む場合の燃焼ガス量の相違
などのためである。最大10％とした理由は、10％
を超えると熱効率が著しく悪化するとともに、煙
道や排気管等におけるガス爆発のおそれがあるた
めである。CO成分がある場合は、煙突に設けた
バーナー等により燃焼してから外部へ排出するこ
とが望ましい。

CO成分は例えば排気連絡管１３に設けたCO分
析計１５によつて監視すればよい。

煙道の圧力を１〜20mm水柱とした理由は、１mm
水柱未満では、浸漬管とバツグのすき間等から大
気を吸引し、爆発や地金酸化量増加の可能性があ
るためである。また20mm水柱を超えると脱ガス槽
内から燃焼生成ガス排出が円滑でなくなり、ま
た、浸漬管内径の地金による閉塞を圧力計の指示
値の変化によつて察知することが難しくなるため
である。

第６図は、脱ガス操業位置での加熱を行う装置
の略式説明図である。

脱ガス操業位置において煙道４は伸縮管６０と
連結され、伸縮管６０の後方に位置するガスクー
ラー６１、遮断弁６２および図示しない真空発生
装置と連結される。

従つて、煙道４を経た燃焼ガスの排出は、遮断
弁６２を経て真空発生装置へ吸引させ、脱ガス操
業時における排気と同様に真空発生装置の排気筒
を介して行う事ができる。しかし真空発生装置の
運転コスト（例えば蒸気費）が問題となるような
場合は、煙道４とガスクーラー６１の間の管路に
排気管６３を設け、これを介して燃焼ガスを外部
へ排気するようにしてもよい。この場合には排気
管６３の途中には弁６４を、また排気管６３の先
端には蓋６５を設ける。

第６図に示すように脱ガス操業位置で加熱を行
なう場合、脱ガス操業終了後、脱ガス槽１を待機
位置まで移動させる必要がない。従つて脱ガス槽
１の温度が僅かしか低下しない時点でバーナー７
による加熱を開始することができる。よつて地金
やスラグの溶融除去に要する時間は、第４図ａ，
ｂに示した場合よりも短くてすむ。また溶解除去
した地金やスラグは溶湯６６を収容している取鍋
６７に収容することができるので溶鋼歩留が向上
する。

しかし第６図の実施例は第４図ａおよびｂに示
した装置よりも一般に設備費は高価となる。これ
は、脱ガス操業装置における脱ガス槽１の上方に
は通常は合金添加装置が配置されているので、本
発明におけるバーナー７の昇降装置と干渉しない
ように合金添加装置を移設するなどの改造が必要
となるからである。

脱ガス槽の頂部に監視用テレビカメラ装置など
が設置されているなどのため、頂部の温度上昇を
局所的に抑制したい場合は、上部バーナーの外周
に更に外筒を設けて多重管を構成し、この外筒か
ら空気ないし不活性ガス（例：窒素ガス）等の保
護用ガスを温度上昇を抑制したい部分に向けて噴
出させて冷却すれば良い。

第７図および第８図は、本発明で使用されるバ
ーナーおよびその取付けの概要を示す。燃料のＣ
ガスは管７０から供給される。酸素濃度が約30〜
60％程度に調節された燃焼用空気は管７１から供
給される。保護用不活性ガス、例えば保護用窒素
は管７２から供給される。燃料の種類はＣガス以
外でもよい。燃焼用空気の酸素温度は21％程度で
もよいが短時間で高温に到達させるためには酸素
濃度を約30〜60％にすることが望ましい。

管７１から供給された燃焼用空気は分配弁７３
により一次燃焼用空気経路７１ａおよび二次燃焼
用空気経路７１ｂに所定の比率で分配される。一
次燃焼用空気経路７１ａを経た燃焼用空気は旋回
羽根７４により旋回流を生じてＣガスと混合して
旋回流火炎を形成する。一方、二次燃焼用空気経
路７１ｂを経た燃焼用空気は前記の火炎の同軸円
周部を形成するように供給され、燃焼速度が比較
的緩慢ないわゆる二段燃焼状態になつて長火炎を
形成する。一般に二次燃焼用空気経路７１ｂを経
る燃焼空気量を一次燃焼用空気経路７１ａを経る
空気量よりも多くすると長火炎形成に有利であ
る。

７５，７５′はスペーサー、７６はバーナータ
イル、７９はパイロツトバーナーである。

管７２から供給された保護用ガス（例：窒素ガ
ス）はバーナー先端外周孔７７から第８図におい
て矢印で示すように径方向にITV用窓１ａや目
視窓１ｂに向けて噴出する。ただし必要がない場
合は供給しなくともよい。即ちITV用窓１ａや
目視窓１ｂなどが耐熱上で問題がない場合、ある
いは、これらの部分に別の方法で冷却用ガスや冷
却用水を供給するなど耐熱対策が十分に講じられ
ている場合は必要ない。また前述したバーナー先
端外周孔７７から保護用ガスを供給する場合にお
いても、バーナー７による加熱時に常時継続的に
行うことは必ずしも必要ではない。例えば数分毎
に間欠的に供給したり、あるいはITV用窓１ａ
や目視窓１ｂの温度が危険温度以上にならないよ
う温度検知しながら流量調節することもできる。
保護用ガスは窒素ガスのような不活性ガスあるい
は他の冷却用ガス、例えば空気でもよい。

第８図に示すようにバーナー７は、まずその側
面に設けられた固定リング７８と脱ガス槽１の頂
部に突出するように設けられた開孔の先端部１ｄ
とを密着させる。次にバーナーに点火する。バー
ナー装置には図示しない自動点火装置および失火
検知警報装置を設けることが望ましい。

第９図は本発明で用いられるバーナー昇降設備
の概要に示す。バーナー７は指示棹８５に固定さ
れる。指示棹はワイヤー８６，８６でドラム８７
と連絡され、ドラム８７はこれと同軸直線上に設
けた減速機８８を介して電動機８９と連結されて
いる。電動機８９の駆動によりドラム８７が回転
しバーナー７が昇降する。バーナーの指示棹８５
の両端は床９０，９１に固定された支柱９２，９
２に沿つて摺動する。

なお、第７図、第８図、第９図において管７
０，７１，７２，７９は図示しないフレキシブル
ホースと連絡され、それぞれ燃料、燃焼用空気、
保護用ガス、燃料と空気の混合ガスが供給される
ようになつている。

第１０図は上部バーナー７の脱ガス槽１への好
適取付け機構の詳細を示す。脱ガス槽１の頂部に
設けられたバーナー挿入孔２２の蓋２３と、バー
ナー７に固定し蓋２３に密着して載置できるフラ
ンジ２８と、このフランジ２８に複数個穿孔した
噴出孔３０と、この噴出孔３０に支燃性ガスある
いは窒素ガスなどの保護用ガスを導く配管３２お
よび導通路３３により構成する。バーナー７は図
示しないウインチ等により昇降する。上蓋２７は
シリンダー３５によりバーナー挿入孔２２を閉塞
できるようになつている。

第１１図および第１２図はそれぞれ第１０図の
Ａ−Ａ断面図およびＢ−Ｂ切断面図である。

また第１０図を一部拡大した示す第１３図に示
すように、バーナー７の先端付近７′に測温体例
えば熱電対３８を接合もしくは密着させてもよ
い。熱電対３８は噴出孔３０、導通路３３を貫通
して外部に導く。

脱ガス槽の加熱開始に際しては、まず、脱ガス
槽１に頂部に設けたバーナー挿入孔２２にバーナ
ー７を挿入した蓋２３にフランジ２８を密着させ
る。バーナー７に点火して脱ガス槽１の内部を加
熱する。この場合、バーナー内部に燃料および支
燃性ガスを供給することは当然であるが、それと
共にバーナー外筒の周辺にバーナー軸方向に向つ
て支燃性ガスあるいは窒素ガスなどの保護用ガス
を噴出する。噴出された前記のガスは第１０図に
矢印で示すようにバーナー７と耐火物１６とでな
る空間１７を下方に向つて流れ、バーナー７の外
筒および耐火物１６を冷却する。この冷却の目的
はバーナー７の過熱による損傷防止、バーナー７
の燃焼火炎の輻射による耐火物１６の過熱防止お
よび蓋２３およびフランジ２８の過熱や熱変形の
防止にある。さらに、バーナー７の挿入、抽出に
際し、蓋２３の上部の付着ダストを吹き飛ばす目
的も兼ね備える。

また、第１３図に示すように、バーナー先端付
近７′に測温体例えば熱電対３８を接合もしくは
密着させることにより、バーナー先端付近７′も
しくはその周辺の温度を検知し、冷却の必要時の
み例えば500℃以上となつた場合のみ冷却用の支
燃性ガスあるいは保護用ガスを噴出させる。前述
の500℃以上となる場合とは、例えば長時間の加
熱や酸素富化燃焼させた場合であり、また、500
℃以上とならない場合の例としては、バーナー内
に導かれた燃焼用二次空気がバーナー外筒の内周
を冷却するような構造のバーナーを用いて脱ガス
槽内を100〜1100℃程度に保熱する場合である。
冷却の不要時例えばバーナー先端付近７′もしく
はその周辺の温度が500℃以上にならない場合に
は冷却用の支燃性ガスあるいは窒素ガスなどの保
護用ガスを噴出しないことが望ましく、その理由
はこれらのガス燃焼に必要な支燃性ガス以外のガ
スであるから一般に熱効率の面で不利となるから
である。

ところで、脱ガス槽の高さは一般に９〜12ｍ程
度に及ぶ。よつて脱ガス槽内の温度を均一化する
ためには６〜８ｍ程度の長火炎の形成が望まし
い。従つて、先きに第７図に関連して一部述べた
ように、例えば二段燃焼方式を採用したバーナー
が好ましい。

第１４図は第１０図に示す本発明の好適態様で
使用されるパイプ型バーナー７″の概要を示す略
式断面図である。燃料のＣガスは管４０から供給
される。酸素濃度が約30〜60％程度に調節された
燃焼用空気は管４１および管４２から供給され
る。冷却用空気は管３３から供給される。燃料の
種類はＣガス以外でもよい。冷却用空気は空気以
外の窒素ガスなどの不活性ガスの冷媒でもよい。
燃焼用空気の酸素濃度は21％程度でもよいが短時
間で高温に到達させるためには酸素濃度を約30〜
60％程度にすることが望ましい。

管４１から供給された燃焼用空気（一次燃焼用
空気）は経路４４を経て旋回羽根４５により旋回
流を生じてＣガスと混合して旋回火炎流を形成す
る。一方、管４２から供給された燃焼用空気（二
次燃焼用空気）は経路４６からバーナータイル４
７の外周を経て前記火炎流の同軸円周部を形成し
燃焼速度が比較的緩慢ないわゆる二段燃焼状態と
なる。なお、第１０図と同一符号は同一部材を示
す。

（実施例） 次に本発明の実施例について添付図面を参照し
ながら詳細に説明する。

実施例 １ 本例では第４図ａに示す装置を使つて本発明を
実施した。

第１５図、本実施例における燃焼条件の一例を
示す。第１５図において横軸は加熱時間、縦軸は
ガス流量を示し、各グラフはそれぞれＣガス、酸
素濃度60％に調節した燃焼用空気、保護用窒素ガ
スの流量の加熱開始後の時間的変化を示す。

第１６図は第１５図に示した燃料条件で加熱し
た場合の温度変化を示すグラフである。横軸は加
熱時間、縦軸は温度であり、各グラフは脱ガス槽
各部ａ〜ｅの雰囲気温度の推移を示す。

煙突の下部の水平部ｅの温度が1200℃に達する
とバーナーに供給するＣガス流量を減少させる。
同時に減少したＣガス流量に比例させて酸素濃度
60％の燃焼用空気の流量も減少させる。このよう
にして煙突の下部の水平部ｅの温度を1200℃以下
に制御した。この結果、上部槽ａの雰囲気温度お
よび下部槽ｂの雰囲気温度は1600〜1700℃、浸漬
管ｃの雰囲気温度は1400〜1500℃を保持すること
ができた。

実施例 ２ 本例では第４図ｂに示す装置を使つて本発明を
実施した。

第４図ｂにおいて、待機位置にある脱ガス槽１
の側面上部に突設された煙道４は継合せ部５によ
り煙突６と連結された状態にある。この状態で脱
ガス槽１の頂部に設けられた開口から上部バーナ
ー７を挿入し、該バーナー７に燃料を供給して脱
ガス槽１の内部で燃焼させ、長さ約６〜８ｍ程度
の長火炎を脱ガス槽１の中心線に沿つて下向きに
形成せしめた。

この燃焼の結果発生した燃焼ガスの一部は脱ガ
ス槽１の底部に衝突するなどして上向きに反転
し、脱ガス槽１の内壁の円周方向にほぼ均等に分
布しながら内壁に沿うように上方に向つて進み、
煙突６のドラフトにより煙道４および煙突６を経
て外部に排出された。また他の燃焼ガスは浸漬管
２，２′を経て外部へ排出された。

バツグ（容器）１０の上部に浸漬管２，２′の
下部が挿入状態となるように、移動台車１２に設
けたシリンダー１１により、耐火物で内張りした
バツグ１０を上昇させており、浸漬管２，２′か
ら排出された燃焼ガスは、一端がバツグ１０の蓋
１０ｂに設けた開孔１０ａに緩く嵌合され他端が
煙突６に連結された排気連絡管１３を介して煙突
６に合流した。

この第４図ｂに示す装置を使つた実施例によれ
ば、浸漬管２，２′の内部の雰囲気温度は1500℃
以上に保持することが可能であり、滴下する地金
やスラグが浸漬管２，２′の内径を閉塞する惧れ
はなかつた。また高温の燃焼ガスを浸漬管２，
２′から直接外部に排出していないので周辺の環
境に対する悪影響を無くすことができた。

煙道４とこれに連結した煙突６を経て外部に排
出される燃焼ガスと浸漬管２，２′を経て外部へ
排出される燃焼ガスの量配分はダンパー１４ａな
いしは１４ｂを開度調節によつてなされた。

脱ガス槽１の内壁に付着していた地金やスラグ
は次第に溶解滴下し、浸漬管２，２′を経て外部
に排出され、バツグ１０に収容された。

もしも地金やスラグが浸漬管２，２′に固着し
その内径が閉塞状態に至つた場合には、圧力計１
６の指示値が異常に高い値を示す。この場合はダ
ンパー１４ａの開度を開の方向へ調節する。

第１７図は、実施例２における燃焼条件の一例
を示す。第１７図において横軸は加熱時間、縦軸
はガス流量を示し、各グラフはそれぞれＣガス、
酸素濃度60％に調節した燃焼用空気、保護用空気
の流量の加熱開始後の時間的変化を示す。

第１８図は本例にあつて第１７図に示した燃焼
条件で加熱した場合の温度変化を示すグラフであ
る。横軸は加熱時間、縦軸は温度であり、各グラ
フは脱ガス槽各部ａ〜ｅ雰囲気温度の推移を示
す。

この結果、上部槽ａの雰囲気温度および下部槽
ｂの雰囲気温度は1600〜1700℃、浸漬管ｃ雰囲気
温度は1500〜1600℃に保持することができた。

実施例 ３ 本例では第４図ｂに示す装置を用いて脱ガス槽
１の内部に付着する地金を酸素富化燃焼により溶
解除去するに際し、第１０図に示すように冷却用
空気を噴出孔３０から噴出させた。噴出条件およ
びバーナー先端部の温度変化は第１９図にグラフ
で示す。噴出の開始はバーナー挿入時であり、蓋
２３の上部の付着ダストを吹き飛ばしながら下降
させた。槽内を加熱してからバーナーを槽内から
抽出するに際しては、バーナー先端が蓋の直上約
0.5メートルで停止させた状態で上蓋２７を閉め
たので、蓋２３の上部にダストが付着しなかつ
た。次に、引き続き先端が冷却されているバーナ
ー７は待機位置に移動して冷却用ガスの供給を停
止した。この実施例において、槽内加熱中に冷却
用空気300Nm³／Ｈを継続して噴出させた結果、
槽内の最高雰囲気温度1700℃の場合でもバーナー
先端部７′およびその周辺の温度は約500℃であつ
た。

また、第２０図は第１３図に示す装置すなわち
熱電対３８をバーナー７の先端部７′に密着させ
て測温した実施例を示し、この場合、酸素富化な
しの燃焼で予熱を目的とした加熱であつた。この
実施例においては、槽内加熱中にバーナー先端部
７′が次第に高熱となり約500℃に達した時点で冷
却用空気300Nm³／Ｈを噴出開始したところ、速
やかに約400℃に抑制することができた。

以上において説明したように、バーナー先端部
冷却によりバーナーの過熱損傷を防止できる。ま
た、バーナー挿入孔への高温ガスの進入を防止で
きるので蓋２３らフランジ２８の過熱変形を防止
でき、さらにフランジ２８の上部に付着するダス
ト吹き飛ばせることができるので蓋２３と上蓋２
７との密着性が損なわれなく脱ガス槽の密封性が
良好に保持できる。

さらに、冷却用ガスとして支燃性ガスを用いる
場合は、燃焼用支燃性ガス以外に槽内付着地金が
酸化反応するに要する支燃性ガスを随時補給する
ことが容易であり、また、冷却用ガスとして窒素
ガスを用いる場合は、槽内でのバーナー失火があ
つた場合に爆発防止用をパージガスとして作用す
るという利点もある。

本発明の適用は真空脱ガス槽に限らず、バーナ
ーを挿入し、かつバーナー周辺に空間を有する他
の設備にも適用できる。

（発明の効果） 以上の説明から分るように本発明は次のような
効果を有する。

第一は、脱ガス槽の保温の強化、およびこれに
伴う脱ガス操業時の溶鋼温度降下の抑制である。
例えば上述の実施例の場合、第１６図および第１
８図に示したように、従来の保温方法で800〜
1000℃に保持されていた上部槽および下部槽の内
部の雰囲気温度を1600〜1700℃、浸漬管の内部の
雰囲気温度を1400〜1600℃に保持することができ
た。この結果、従来は脱ガス操業時に平均27℃降
下していた溶鋼温度が平均17℃しか降下せず、10
℃の温度降下抑制効果があつた。これにより転炉
出鋼温度を10℃引き下げることができる。また待
機時と脱ガス操業時の脱ガス槽や浸漬管の温度差
が小さくなるのでスポーリングが緩和されて寿命
が延びる。この結果、転炉、取鍋、脱ガス槽およ
び浸漬管の耐火物コストを約10％低減することが
できた。

効果の第二は、脱ガス操業開始時における脱ガ
ス槽の内壁温度が従来よりも高温であるので、脱
ガス操業中における地金やスラグの付着量が減少
することである。たとえば従来は脱ガス操業１回
当りの地金やスラグの付着量が平均0.6トンであ
つたが、上述の実施例では平均0.3トンまで減少
した。この結果、脱ガス槽の連続使用回数が50％
向上した。

効果の第三は脱ガス槽の内壁に付着する地金と
スラグの両方を溶解除去できることである。脱ガ
ス槽の全域に亘つて安定して安全に地金、スラグ
を除去することができる。実施例１においては約
１時間で約12トンを除去することができた。

また、付着地金の酸化を可及的最小に抑制して
回収することができる。

このように、本発明の真空脱ガス槽の加熱方法
によれば、転炉出鋼温度の引き下げ、耐火物コス
トの低減、脱ガス槽への地金やスラグの付着の抑
制および付着した地金やスラグの脱ガス槽全域に
亘る溶解除去について顕著な効果がある。さらに
設備費は純酸素ランス方式あるいは電極加熱方式
の２分の１ないし３分の１程度と廉価である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、従来の加熱装置の一例
を示す模式的断面図；第３図は、従来の加熱装置
のバーナー取付機構の略式説明図；第４図ａおよ
びｂは、本発明にかかる真空脱ガス槽の略式説明
図；第５図は、第４図の排気連絡管の別の連結態
様を示す略式部分説明図；第６図は、本発明によ
る加熱方法の別の態様の略式説明図；第７図は、
本発明において使用するバーナーの構造の略式説
明図；第８図は、バーナーの取付機構の略式説明
図；第９図は、バーナーの昇降装置の略式説明
図；第１０図は、実施例で使用したバーナーの取
付けの概要を示す断面図；第１１図および第１２
図は、第１０図のそれぞれ線Ａ−Ａに沿う横断
面、および線Ｂ−Ｂに沿う横断面；第１３図は、
第１０図に示すバーナーの先端測温機構を示す脱
ガス槽上部の部分断面図；第１４図は、本発明に
おいて利用できる別のバーナーの構造の概要を示
す略式断面図；第１５図および第１６図は実施例
１における燃焼加熱条件および加熱状況をそれぞ
れ示すグラフ；第１７図および第１８図は、実施
例２における燃焼加熱条件例および脱ガス槽各部
の温度推移をそれぞれ示すグラフ；および第１９
図および第２０図は、実施例３の結果をそれぞれ
示すグラフである。 １：脱ガス槽、２，２′：浸漬管、３，３′：下
部バーナー、４：煙道、６：煙突、７：バーナ
ー、１０：容器、１４ａ，１４ｂ：ダンパー、１
５：CO分析計、１６：圧力計、２８：フランジ、
３０：噴出孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 真空脱ガス槽の頂部にバーナーを挿入し該バ
   ーナーに供給した燃料を真空脱ガス槽内にて燃焼
   せしめ、燃焼ガスを前記真空脱ガス槽の上部側面
   に設けられた煙道および下部に設けられた浸漬管
   の双方に分配して外部へ排出することを特徴とす
   る真空脱ガス槽の加熱方法。 ２ 前記脱ガス槽がRH真空脱ガス槽であり、前
   記浸漬管に分配され導かれた燃焼ガスは該浸漬管
   または該浸漬管の下方に配置した容器に連絡した
   排気連絡管を経て、前記煙道からの燃焼ガスと合
   流して煙突または集塵設備へ導かれることを特徴
   とする請求項１記載の加熱方法。 ３ 前記煙道および／または排気連絡管を通過す
   る燃焼ガスのCO成分を０〜10％の任意の濃度に
   なるように燃焼調整しながら排出することを特徴
   とする請求項１または２記載の加熱方法。 ４ 前記煙道内の燃焼ガスの圧力を１〜20mm水柱
   に調節することを特徴とする請求項１ないし３の
   いずれかに記載の加熱方法。 ５ 真空脱ガス槽の頂部の開口部に昇降自在に装
   入されるバーナーと、 前記真空脱ガス槽の上部側面に設けた煙道と、 前記真空脱ガス槽の下部に開孔する浸漬管と、 前記煙道を介して排出される燃焼ガスの分量を
   調節し、これにより前記浸漬管を介して排出され
   るガス量と煙道を介して排出されるガス量の分配
   比率を調節するダンパーと、 を備える真空脱ガス槽の加熱装置。 ６ 前記バーナー内部に燃料および支燃性ガスを
   供給すると共にバーナー外筒の周辺にバーナー軸
   方向に向つて支燃性ガスあるいは保護用ガスを噴
   出する手段をさらに備えた請求項５記載の真空脱
   ガス槽の加熱装置。 ７ 前記バーナーの先端部付近に測温体を設ける
   とともに、該測温体による検知温度に応じ前記支
   燃性ガスあるいは保護用ガスの噴出量を増減する
   手段をさらに備えた請求項６記載の真空脱ガス槽
   の加熱装置。 ８ 前記真空脱ガス槽がRH真空脱ガス槽であつ
   て、前記浸漬管ないしは浸漬管の下方に配置した
   容器と前記煙道もしくはその下流の煙突とを連絡
   した排気連絡管をさらに備えた請求項５〜７のい
   ずれかに記載の加熱装置。 ９ 前記排気連絡管および／または煙突の少なく
   とも１以上の個所に設けたCOガス分析計と、前
   記煙道に設けた圧力計と、煙道および／または排
   気連絡管の少なくとも１以上の個所に設けたダン
   パーとの少なくとも１種をさらに備える請求項５
   〜８のいずれかに記載の加熱装置。 １０ 前記真空脱ガス槽がRH真空脱ガス槽であ
   り、浸漬管の下方に配置した容器および該容器の
   昇降装置と浸漬管の開孔に対向する開孔を有し前
   記容器を上昇させた場合に該容器をほぼ密閉する
   ことができる蓋とをさらに備え、 前記排気連絡管を前記蓋に一端を嵌脱でき他端
   を前記煙道等に連絡できるように構成したことを
   特徴とする請求項８または９に記載の加熱装置。 １１ 前記真空脱ガス槽がRH真空脱ガス槽であ
   つて、浸漬管の開孔に対向する開孔を有し前記容
   器を上昇させた場合に該容器をほぼ密閉すること
   のできる蓋と前記蓋に固定した排気管とを備え、
   前記排気連絡管が前記排気管に一端において嵌脱
   できるように構成されている請求項８または９に
   記載の加熱装置。