JPH0448024A

JPH0448024A - 真空吸引式脱ガス装置

Info

Publication number: JPH0448024A
Application number: JP15832290A
Authority: JP
Inventors: Masamichi Sano; 佐野　正道; Nobuo Miyagawa; 宮川　信夫; Kimiji Yamamoto; 君二山本
Original assignee: TYK Corp
Current assignee: TYK Corp
Priority date: 1990-06-16
Filing date: 1990-06-16
Publication date: 1992-02-18
Anticipated expiration: 2011-03-27
Also published as: JPH0830226B2

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】［産業上の利用分野コ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装置に関する
。

［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低減
することができる真空吸引式脱ガス装置を提供すること
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装置は、融体を収納した
収納容器と、この収納容器内の前記融体の場面を減圧下
におく減圧手段と、前記収納容器内の前記融体中に不活
性ガスを吹き込む不活性ガス吹き込み手段と、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前記収
納容器内の前記融体中に浸漬された有底筒杖の仕切り部
材と、この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吸引手段とを有
することを特徴とする。

［作用コ本発明においては、減圧手段が収納容器内の融体の場面
を減圧下におく。これは、例えば、融体を収納した収納
容器を減圧容器内に載置し、この減圧容器内を真空又は
減圧雰囲気にすることにより行なう。また、この場面の
減圧と同時に、不活性ガス吹き込み手段により前記収納
容器内の前記融体中に不活性ガスを吹き込む。そうする
と、融体中のガス生成成分はガス化して、不活性ガスの
気泡と共に融体の場面から例えば減圧容器内の雰囲気中
にυ［出される。また、本発明においては、融体中にガ
スを透過するが融体は透過しない多孔質材料で有底筒杖
に成形された仕切り部材が浸漬されている。そして、こ
の仕切り部材の内部は、吸引手段により真空吸引されて
真空又は減圧状態になっている。これにより、融体中の
ガス生成成分は仕切り部材を透過して仕切り部材の内部
に排出される。

このようにして、本発明においては、ガス生成成分は融
体がおかれている真空又は減圧雰囲気中に排出されると
共に、融体中に浸漬された仕切り部材を介して融体中か
ら除去される。従って、融体の脱ガス処理を高効率で行
なうことができる。

第３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＋、Ｎ−→Ｎｔ　　　　　　　　　・・・（１）上り
＋１Ｌ−Ｈ２・・・　（２） ℃工＋Ω−→ＣＯ・・・（３）１＋２Ω−→ＳＯ３・・・（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（ＭＸＯＹ）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。

ＹｆＬ＋Ｍｘ　Ｏ＋’　　（固体）−＋ｘ［＋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。

Ｕ＋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を価成分をガス化することによ
り行なわれる。

ｘＭ→Ｍ、（ガス）　　　　　　　　・・・（７）Ｍ　
Ｏｖ→Ｍｏｗ（ガス）　　　　　　・・・（８）ＭＳ、
→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
び融体を加熱することができる加熱手段を設けておいて
もよい。

多孔質材料としては、Ａｔ２０＋　、ＭｇＯ１ＣａＯ１
Ｓ　ｉｏ。、Ｆｅｎｔ　Ｏ＊　、Ｆｅａ　０４、Ｃｒ２
０ｚ　、ＢＮｌＳ　ｉ３Ｎ、並びに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、種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、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２０
０μｍ以下とすることが好ましい。

更にまた、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ことが好ま
しい。

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Ａｌ２Ｏ２又はＭｇＯ等とし、溶鉄中の
炭素の主酸化剤としてＦｅ　２０３　＋Ｆｅ３０４　＋
　ＭｎＯ，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Ｃａ　Ｏ＊　Ａ
　１２０　ａ　＋　Ｍ　ｇ　Ｏ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舎
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＋　Ｂ　ｔ、Ｓｅ、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　＋Ｓ　
ｂ　＋　Ｂ　ｓ　＋　Ｓ　ｅ　＋　Ｔ　ｅ　＋　Ｐ　ｂ
　、Ｃｄ　＋　Ｚ　ｎ等）を回収する場合にも、本発明
を適用することができる。

［実施例コ次に、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図は本発明の第１の実施例装置を示す模式的断面図
である。

融体２は収納容器５に収納されており、この収納容器５
は減圧容器１０内に載置されている。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９が設け
られており、この気泡発生器９には配管８ｂを介してＡ
ｒガス等の不活性ガスが供給されるようになっている。

また、減圧容器１０は真空吸引ポンプ（図示せず）に接
続されており、減圧容器１０内を減圧雰囲気にすること
ができるようになっている。

融体２には脱ガス部材６の下半部が浸漬されている。こ
の脱ガス部材６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、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
ような細孔を有していて、この融体２は透過しない多孔
質の材料で成形されている。この脱ガス部材６の下半部
の多孔質材料で成形された部分が仕切り部材６ａである
。

また、脱ガス部材６の上半部はガスを透過しない緻密質
の部材６ｂにより形成されている。この仕切り部材６ａ
と緻密質部材６ｂ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６
の全体を作成した後、緻密質部材６ｂ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６
ｂの上端部には連結部材７が固定されており、更に適宜
の真空ポンプ（図示せず）に連結された配管８ａがこの
連結部材７に、脱ガス部材６と連通ずるようにして連結
されている。

このように構成された真空吸引式脱ガス装置においては
、真空吸引ポンプにより減圧容Ｗｓ　１０内を減圧雰囲
気にすると共に、気泡発生器９にＡｒガス等を供給して
、融体２中に気泡を発生させる。

また、真空ポンプにより、配管８ａを介して脱ガス部材
６の内部を吸引し、脱ガス部材６の内部を真空又は減圧
状態にする。

これにより、融体２中の脱ガス成分は不活性ガスの気泡
と共に減圧容器１０内の減圧雰囲気中に排出されると共
に、脱ガス部材６の仕切り部材６ａを透過して脱ガス部
材６の内部に排出され、配管８ａを介して除去される。

このように、本実施例装置においては、融体２中の脱ガ
ス成分を減圧容器１０内の減圧雰囲気中に排出させると
共に、多孔質材料からなる仕切り部材６ａを介して融体
２中から除去するため、融体２の脱ガス処理速度が速い
と共に、融体中の脱ガス成分の濃度を極めて低くするこ
とができる。

また、不活性ガスは融体２を撹拌する程度に少量供給す
ればよいため、ランニングコストが低い。

第２図は本発明の第２の実施例装置を示す模式的断面図
である。

本実施例が第１の実施例と異なる点は脱ガス部材の形状
が異なることにあり、その他の構成は基本的には第１の
実施例と同様であるので、第２図において第１図と同一
物には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。

脱ガス部材１２は、多孔質材料からなる複数個（図では
３個）の有底円筒状の仕切り部材１２ａ及びこれらの仕
切り部材１２ａに連結したハウジング１２ｂにより構成
されている。そして、この脱ガス部材１２は真空ポンプ
（図示せず）に接続されており、この真空ポンプにより
内部が真空又は減圧状態に吸引されるようになっている
。

本実施例においては、多孔質材料からなる仕切り部材１
２ａと融体２との接触面積が大きいため、第１の実施例
に比して、融体２からのガス生成成分の除去効率が高い
という長所を有している。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、収納容器内に収納
した融体の湯面を減圧下におき、不活性ガス吹き込み手
段により融体中に不活性ガスを吹き込んで融体中の脱ガ
ス成分を前記減圧雰囲気中に排出させると共に、ガスを
透過するが融体は透過しない多孔質材料により有底筒状
に成形された仕切り部材を前記融体に浸漬させ、この仕
切り部材の内部を真空下又は減圧下において前記融体と
前記多孔質材料との反応により生じたガスを吸上するか
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融体を攪拌する程度
に少量供給すれば足り、ランニングコストを著しく低減
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例装置を示す模式的断面図
、第２図は本発明の第２の実施例装置を示す模式的断面
図、第３図は多孔質材料を利用した脱ガスの原理を示す
模式図である。１．６ａ、１２ａ；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、６．１２；脱
ガス部材、６ｂ、１２ｂ；緻密質部材、７；連結部材、
８ａ、８ｂ；配管、９；気泡発生器、１０；減圧容器

Claims

【特許請求の範囲】

（１）融体を収納した収納容器と、この収納容器内の前
記融体の湯面を減圧下におく減圧手段と、前記収納容器
内の前記融体中に不活性ガスを吹き込む不活性ガス吹き
込み手段と、ガスを透過するが融体は透過しない多孔質
材料で成形され前記収納容器内の前記融体中に浸漬され
た有底筒状の仕切り部材と、この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
引する吸引手段とを有することを特徴とする真空吸引式
脱ガス装置。
（２）前記仕切り部材を電気的に加熱する加熱手段を有
することを特徴とする請求項１に記載の真空吸引式脱ガ
ス装置。