JPH0448023A - 真空吸引式脱ガス方法 - 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］ 本発明は、多孔質部材を介して、溶融金属、溶融マット
及び溶融スラグ等の融体からガス相を生成する溶質成分
を除去し、又は回収する真空吸引式脱ガス方法に関し、
特に脱ガス成分が高濃度である融体に適用するのに好適
の真空吸引式脱ガス方法に関する。

［従来の技術］ 溶融金属、溶融マット及び溶融スラグ等の融体から、ガ
ス相を生成する溶質成分を除去し、又は回収する技術と
して、従来、ＲＨ法及びＤＨ法等の脱ガス法がある。こ
のＲＨ法及びＤＨ法は、真空下又は減圧下において溶湯
中に大量のアルゴンガスを吹き込み、溶湯中のガス成分
の分圧を低下させてこのガス成分を除去している。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、この従来のＲＨ法及びＤＨ法による脱ガ
ス法は、大量のアルゴンガスを使用するため、ランニン
グコストが高いという欠点がある。

また、脱ガス処理後の融体中におけるガス生成成分の濃
度の低減が十分ではないという欠点もある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
融体中のガス成分を大量のアルゴンガスを使用すること
なく容易に除去することができ、ランニングコストが低
く、融体中のガス生成成分の濃度を従来に比して更に低
減することができる真空吸引式脱ガス方法を提供するこ
とを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る真空吸引式脱ガス方法は、収納容器内の融
体の湯面を減圧下において前記融体中のガス成分の一部
をガス化させる第１の工程と、ガスを透過するが融体は
透過しない多孔質材料で成形され融体中に浸漬された仕
切り部材の内部を真空下又は減圧下において前記融体中
のガス又は前記融体と前記仕切り部材の成分との反応に
より生じたガスを吸引する第２の工程とを有することを
特徴とする。

［作用］ 本発明においては、先ず、融体を収納した容器を減圧下
に配置する等して、前記融体の湯面を減圧下におく。融
体中のガス成分が高濃度の場合は、融体の湯面を減圧下
におくことにより前記脱ガス成分が融体内でガス化して
ボイリングが発生する。

従って、極めて高効率でガス成分を除去することができ
る。この場合に、融体中にＡｒ及びＮ２等の不活性ガス
を供給して、不活性ガスの気泡を発生させることにより
、脱ガス効率をより一層向上させることができる。

この第１の工程において、融体中に浸漬しである多孔質
の仕切り部材の内部はボイリングを促進するため、常圧
のままにしておく。

次いで、上述の第１の工程により融体中のガス生成成分
の濃度が減少し、ボイリングが停止した後、多孔質仕切
り部材の内部を真空（又は減圧）にする。この仕切り部
材は、ガスを透過するが融体は透過しない多孔質材料に
より形成されている。

このため、この仕切り部材の他方の面を真空下又は減圧
下におくことにより、前記融体中に残留しているガス成
分又は前記融体と前記仕切り部材の多孔質材料の成分と
の反応により生じたガスは、仕切り部材を透過して融体
から分離される。これにより、融体中の脱ガス成分を極
めて低濃度にすることができる。

第２図は多孔質部材によるガス生成成分の分離の原理を
示す模式図である。仕切り部材１は、ガスのみを透過し
、溶融金属、溶融マット及び溶融スラグ等の融体は透過
しない多孔質材料からなる部材である。そして、この仕
切り部材１の一方の面に前記融体２を接触させ、他方の
面を真空又は減圧雰囲気３にした場合に、融体２と接触
した壁面では融体２の静圧に無関係に圧力が低下する。

このため、融体２中の不純物成分又は回収する価値があ
る有価成分であって、ガス相を生成するものは、容易に
仕切り部材１の壁面で核生成し、生成したガス４は仕切
り部材１を透過して融体２から分離される。

本願発明者等はこのような原理に基づいて融体中からガ
ス生成成分を除去できることに想到し、本発明を完成さ
せるに至ったものである。

而して、融体中に溶解しているガス生成成分は下記の反
応式により、ガスとなって除去される。

瓦＋瓦→ＮＱ　　　　　　　　・・・（１）比＋比→Ｈ
２・・・（２） ℃−十止→ＣＯ・・・（３） ｉ＋２迂→Ｓ０２　　　　　　　　・・・（４）また、
融体中の不純物が仕切り部材の多孔質材料成分と反応し
てガスとなった後、前記仕切り部材を透過して除去され
ることもある。

多孔質材料が酸化物（ＭＸＯア）の場合には、融体中の
炭素は下記反応式によりガスとなって除去される。

ｙｆ工＋Ｍ、ＯＹ（固体）→Ｘ牙＋ｙＣＯ・・・（５） また、多孔質材料が炭素で構成されているか、又は炭素
を１成分として含有している場合には、下記反応式によ
り融体中の酸素が除去される。

、Ω−＋Ｃ（固体）→ＣＯ・・・（６）更に、融体中の
蒸気圧が高い有価成分（Ｍ）の分離回収は下記反応式に
より前記有価成分をガス化することにより行なわれる。

ｘＭ＋Ｍｘ　　（ガス）　　　　　　　　・・・（７）
Ｍ　Ｏｖ→ＭＯＹ　（ガス）　　　　　　・・・（８）
ＭＳｙ→ＭＳＹ　　（ガス）　　　　　　・・・（９）
このようにして、融体中のＮ、Ｈ，Ｃ，Ｏ及びＳ等の不
純物成分及び有価成分が融体中から除去され、又は回収
される。

この場合に、本発明においては、対象とする融体中の不
純物又は有価成分に応じて、これらの不純物又は有価成
分と反応する仕切り部材中の成分の濃度を調整すること
により、融体中の不純物又は有価成分と仕切り部材中の
成分との反応速度を制御することも可能である。

なお、雰囲気及び収納容器への放熱による融体の温度の
低下、仕切り部材を融体に浸漬することによる融体の温
度、の低下及び仕切り部材の成分と融体との吸熱反応に
よる融体の温度の低下等に起因する不都合の発生を回避
するために、仕切り部材に通電するか、予め仕切り部材
に抵抗線を埋設しこの抵抗線に通電するか又は外部加熱
（例えば、プラズマ加熱）等の方法により、仕切り部材
及び融体を加熱してもよい。

多孔質材料としては、Ａｒ１０ｓ　、Ｍｇ０１ＣａＯ１
ＳｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、Ｃｒａ　０３　、
ＢＮ％　Ｓ　ｊ＊　Ｎ４　′Ｉｒ！、びにＳｉＣ及びＣ
等の金属酸化物、金属非酸化物及び炭素並びにこれらの
混合物等、柾々のものを使用することができるが、融体
の主成分と反応しないものが好ましい。このように、主
成分と反応しないことにより、融体と接触する仕切り部
材の溶損が防止される。

また、ガスのみを透過させ、融体は透過させないように
するため、融体に濡れにくい多孔質材料の仕切り部材を
使用する。更に、多孔質の仕切り部材の気孔率は、４０
％以下にすることが好ましい。

更にまた、仕切り部材の融体への濡れ性によって異なる
が、仕切り部材の気孔径は約２００μｍ以下とすること
が好ましい。

多孔質浸漬管へ融体が侵入しても、真空系へ融体が入る
のを防止するため、圧力損失が小さいフィルタを多孔質
浸漬管上部に設置し、侵入した融体をこのフィルタで凝
固させ、トラップするようにする。

次に、本発明を融体からのガス生成成分の除去回収に適
用した用途例について説明する。

■　先ず、本発明を、溶鉄から炭素、窒素又は水素を除
去する脱炭素、脱窒素及び脱水素の工程に使用すること
ができる。

溶鉄中の炭素の除去に不法を使用する場合、前記仕切り
部材の主成分はＡｆ２０３又はＭｇＯ等とし、溶鉄中の
炭素の主酸化剤としてＦｅ２Ｏ＊＋Ｆｅ３０４　＋　Ｍ
ｎＯ，Ｓ　ｉ　０２等を配合する。これらの主酸化剤の
配合割合を高くすることにより、溶鉄中の酸素の除去速
度を増加させることができる。しかし、主酸化剤の配合
割合をあまり高くすると、仕切り部材の融点の低下又は
機械的強度の低下等を招き、また特に溶鉄中の炭素濃度
が低い場合には溶鉄中の酸素濃度が増加するため、目的
に応じて主酸化剤の配合割合を既に確立されている状態
図を参考にして決定する。

一方、溶鉄中の窒素の除去に不法を使用する場合、前記
仕切り部材には、安定な酸化物、例えばＣａｂ、Ａｌ２
Ｏ３＋　ＭｇＯ等を使用する。

また、溶鉄中の炭素及び窒素を同時に除去するために不
法を使用する場合、溶鉄中の炭素及び窒素の目標濃度に
応じて前記主酸化剤の配合割合を変化させる。

■　また、本発明を、溶鋼中から酸素を除去する脱酸工
程にも適用することができる。

■　更に、本発明は溶融アルミニウム中から水素を除去
する脱水素工程にも適用することができる。

■　更にまた、本発明を、溶融シリコンの脱炭素、脱窒
素及び脱水素に適用することができる。

■　一方、本発明により、溶融船中の亜鉛を回収するこ
とができる。

■　溶融銅マットから硫黄及び酸素を除去する脱硫黄・
脱酸素の工程に本発明を適用することもできる。

■　そして、溶融鋼マット又はニッケルマット中の有価
金属（Ａｓ＋　Ｓｂ＋　Ｂｉｔ　Ｓｅｔ　Ｔｅ＋Ｐｂ、
Ｃｄ等）の回収にも本発明を適用することができる。

■　更に、溶融スラグ中から有価金属（Ａ　ｓ　＊Ｓｂ
＋　Ｂｉｔ　Ｓｅｔ　Ｔｅ、Ｐｂ＋　ＣｃＬ　Ｚｎ等）
を回収する場合にも、本発明を適用することができる。

［実施例］ 次に、本発明の実施例について添付の図面を参照して説
明する。

第１図は本発明の実施例方法を示す模式的断面図である
。

先ず、融体２が収納された収納容器５を減圧容器６内に
載置する。減圧容器６は配管１２を介して適宜の真空吸
引ポンプ（図示せず）に接続されている。減圧容器６内
には脱ガス部材８がその下半部を融体２に浸漬して配置
されている。この脱ガス部材８は下端が閉塞した円筒状
をなし、融体２内に浸漬される下半部は、仕切り部材８
ａにより成形されている。この仕切り部材８ａは、ガス
は透過するが、溶融金属、溶融スラグ及び溶融マット等
の融体２は侵入できないような細孔を有する多孔質の材
料で成形されている。また、脱ガス部材８の下半部はガ
スを透過しない緻密質の部材８ｂにより形成されている
。この仕切り部材８ａと緻密質部材８ｂとは夫々別個に
作成した後、両者を接合して一体化してもよいし、多孔
質材料で脱ガス部材８の全体を作成した後、緻密質部材
８ｂの部分にガスを透過しない緻密質材料をコーティン
グする等の方法により、この部分をガス非透過性にして
もよい。

この融体２の上に露出するガス非透過性の緻密質部材８
ｂの上端部には連結部材９が固定されており、配管１０
がこの連結部材９に、脱ガス部材８と連通ずるようにし
て連結されている。この配管１０は、バルブ１１を介し
て配管１２に接続されている。

また、収納容器５の底部には底吹きポーラスレンガから
なる気泡発生器７が設けられており、必要に応じてこの
気泡発生器７に外部からＡｒガス等の不活性ガスを供給
することにより、融体２に不活性ガスの気泡を発生させ
るようになっている。

第１の工程においては、先ず、バルブ１１を閉じ、脱ガ
ス部材８内を常圧に保持し、減圧容器６内を適宜の真空
吸引ポンプにより減圧する。そうすると、融体２中のガ
ス成分が高濃度の場合、ガス成分がガス化して融体２中
にボイリングが発生する。このようにして、融体２中の
脱ガス成分は減圧雰囲気中に排出される。このとき、減
圧容器６及び収納容器５が大きく、スプラッシュ生成が
問題にならない場合には、気泡発生器７にＡｒガス等の
不活性ガスを供給して、融体２中に不活性ガスの気泡を
発生させる。これにより、融体２中のガス成分の除去を
更に一層効率的に行なうことができる。融体２中にガス
成分のボイリングが発生しなくなるまで、上述の操作を
行なう。

次いで、第２の工程に移り、バルブ８を開にする。そう
すると、脱ガス部材８の内部は、配管１０、バルブ１１
及び配管１２を介して前記真空ポンプに接続され、真空
又は減圧状態になる。これにより、融体２中に残留して
いたガス生成成分が脱ガス部材８の仕切り部材８ａを透
過して脱ガス部材８内に排出され、融体２中から除去さ
れる。

本実施例においては、上述の如く、先ず、融体２が収納
された容器５を減圧雰囲気中に載置すると共に、必要に
応じて不活性ガスを融体２中に供給して、融体２中のガ
ス成分の濃度を低減し、その後、多孔質材料からなる仕
切り部材８ａの内面側を真空又は減圧状態にして融体２
中のガス成分を除去するため、極めて高効率で融体中の
ガス成分を除去することができると共に、融体中のガス
成分の濃度を極めて低くすることができる。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明によれば、収納容器内の融体
の湯面を減圧下において融体中のガス成分のボイリング
を発生させ、その後仕切り部材の内部を真空下又は減圧
下において前記融体中のガス又は前記融体と前記多孔質
材料との反応により生じたガスを吸引するから、融体中
のガス生成成分の分離を極めて高効率で行なうことがで
き、融体中の溶質成分の濃度を極めて低い濃度にまで低
下させることができる。

そして、大量のアルゴンガスを吹き込む従来の脱ガス法
と異なり、本発明はアルゴンガスを吹き込まないか、又
は融体攪拌用に少量のアルゴンガスを吹き込めば足り、
ランニングコストを著シく低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例方法を示す模式的断面図、第２
図は本発明方法における脱ガスの原理を説明するための
模式図である。 １．８ａ；仕切り部材、２：融体、３；真空又は減圧雰
囲気、４；ガス、５；収納容器、６；減圧容器、７；気
泡発生器、８；脱ガス部材、８ｂ；緻密質部材、９；連
結部材、１０，１２；配管、１１；バルブ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）収納容器内の融体の湯面を減圧下において前記融
   体中のガス成分の一部をガス化させる工程と、ガスを透
   過するが融体は透過しない多孔質材料で成形され融体中
   に浸漬された管状の仕切り部材内部を真空下又は減圧下
   において前記融体中のガス又は前記融体と前記仕切り部
   材の成分との反応により生じたガスを吸引する工程とを
   有することを特徴とする真空吸引式脱ガス方法。
2. （２）前記仕切り部材は電気的に加熱されていることを
   特徴とする請求項１に記載の真空吸引式脱ガス方法。