JPH0448026A - 真空吸引式連続脱ガス装置 - 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連続脱ガス装置に
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、大量のアルゴンガスを溶湯中に吹き込むので、溶
湯からスプラッシュが発生し昌＜、装置の壁面等に地金
が付着し、その除去作業が煩雑である。更に、このスプ
ラッシュが発生するため、装置を大型にせざるを得す、
装置コストも高い。

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、容品に除去することができ、融体の脱ガスを簡素
な装置で低コストで実施することができる真空吸引式連
続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連続脱ガス装置は、ガスを透過
するが融体は透過しない多孔質材料により成形された多
孔質部材の一方の面を融体に接触させ、他方の面を真空
又は減圧下におい゛て前記融体中のガス又は前記融体と
前記多孔質部材の成分との反応により生じたガスを前記
融体から分離する真空吸引式連続脱ガス装置において、
前記多孔質部材の内部に配設されたパイプ状の心材と、
この心材内に冷却媒体を通流させる冷却手段とを有する
ことを特徴とする。なお、融体の温度の低下を防止する
ため、外部加熱を行う加熱手段（たとえばプラズマ加熱
）を有することが好ましい。

［作用コ 第４図は本発明の原理を示す模式図である。多孔質部材
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、この多孔質部材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硼値があ
る有価成分であって、ガス相を生成するものは、容易に
多孔質部材１の壁面で核生成し、生成したガス４は多孔
質部材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＋、Ｎ−→Ｎ２　　　　　　　　　　・・・（１）上
Ｌ＋上Ｌ＝８２　　　　　　　　　　　　　　　　　・
・・　（２）Ｕ＋迂→ＣＯ・・・（３） ｉ＋２Ω−→ＳＯ２・・・（４） また、融体中の不純物が多孔質部材の成分と反応してガ
スとなった後、前記多孔質部材を透過して除去されるこ
ともある。

多孔質部材が酸化物（Ｍ、ＯＹ）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。

Ｙ　ｆ、＋　Ｍ　ｘ　Ｏｙ　　（固体）→Ｘｌ１ｉＬ＋
ＹＣＯ・・・（５） また、多孔質部材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）
ＭＯＹ−ＭＯ，（ガス）　　　　　川（８）ＭＳ、→Ｍ
ＳＹ　（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
有価成分が融体中がら除去され、又は回収される。

多孔質部材の材質としては、Ａｌ２Ｏ２、Ｍｇ０ｔ　Ｃ
ａ０ＸＳ　ｉ０２　、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅａ　Ｏａ　、Ｃ
ｒ２０Ｇ　、ＢＮＮ　Ｓ　１３Ｎ４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。

而して、本発明においては、これらの材料を多孔質部材
に成形する場合に、多孔質部材の強度を補強するために
、多孔質部材の内部に心材を配置する。しかし、連続的
に脱ガス操作を行なう場合に、多孔質部材内の温度が上
昇して、多孔質部材の内部に配置された心材が軟化し、
又は溶融して多孔質部材が破壊される虞れがある。そこ
で、本発明においては、パイプ状の材質で心材を形成し
、冷却手段により、この心材内に気体又は液体等の冷却
媒体を通流させる。これにより、心材の軟化及び溶融が
回避され、多孔質部材の破壊を防止して、連続的に融体
の脱ガス操作を行なうことができる。また、多孔質部材
のピンホール内に融体が侵入した場合には、この融体は
冷却媒体が通流する心材により冷却されて凝固し、それ
以上奥まで融体が侵入することを防止できる。

多孔質部材内の真空（又は減圧）空間へ融体が侵入して
も、真空配管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部材の上部に設置し、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
にするのが良い。

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ＡｌｚＯａ又はＭｇＯ等とし、溶鉄中の
炭素の主酸化剤としてＦｅＱＯａ＋Ｆ　ｅ　３０４１　
Ｍ　ｎ　Ｏ＋　Ｓ　ｓ　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
いる杖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ＣａＣＬ　Ａｒ
１０３　、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。

■　溶融鋼マットから硫黄及び酸素を除去する脱硫黄Ｏ
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　ｉ、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　＋Ｓｂ
＋　Ｂｉｔ　Ｓｅ＋　Ｔｅ＋　ｐｂ、ｃａ、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の実施例に係る真空吸上式連続脱
ガス装置を示す模式的断面図である。

多孔質材料からなる円筒状の融体通流管１５は、真空容
器１４内を貫通して配設されている。そして、この融体
通流管１５の両端部には融体通流配管１５ａが接続され
ている。

真空容器１４は適宜の真空ポンプに接続されており、真
空容器１４内は真空状態に保持されている。

融体通流管１５は多孔質材料により成形されており、こ
の融体通流管１５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
な細孔ををしている。また、この融体通流管１５の管壁
には、パイプ状の心材１６がコイル状に埋設されている
。そして、この心材１６の内部には、気体又は液体等の
冷却媒体が通流するようになっている。

このように構成された真空吸引式連続脱ガス装置におい
ては、融体２が通流管１５内を通流し、真空容器１４内
を通過するときに、融体２の通流管１５に接触する部分
がこの多孔質材料からなる通流管１５を介して真空状態
に曝される。これにより、この真空容器１４内を通流す
る間に融体２中のガス又は融体２との多孔質部材との反
応によって生じたガスが除去され、融体２からのガス生
成成分の除去の連続的な処理が可能である。

この場合に、本実施例においては、通流管１５内に埋設
された心材１６に冷却媒体が通流しているため、融体２
からの熱による心材１６の軟化及び溶融が防止される。

従って、−長時間に亘る脱ガス処理が可能である。また
、例えば融体通流管１５にピンホールがあり、このピン
ホールを介して融体２が心材１６の近傍に侵入してきた
場合に、融体２が降温されて凝固するため、融体２が真
空雰囲気側に侵入することを防止できるという効果もあ
る。

第２図は本発明の第２の実施例に係る真空吸引式連続脱
ガス装置を示す横断面図である。

箱型の容器２０内には、複数個（図示例は３個）の板状
の堰２１が相互に平行に適長間隔をおいて配置されてい
る。各層２１にはその幅方向の一方の端部にその厚さ方
向に貫通する複数個の融体通過孔２２が堰２１の高さ方
向に配列されて穿孔されている。また、この各層２１に
はその高さ方向に貫通する複数個（図示例は５個）のガ
ス吸引孔２３が堰２１の幅方向に配列されて形成されて
いる。更に、堰２１にはバイブ状の心材２４が埋設され
ている。この堰２１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は侵入できないよう
な細孔を有していて、この融体は透過しない多孔質の材
料で成形されている。また、容器２０には、融体２の入
口２０ａと出口２０ｂとが設けられている。

このように構成された真空吸引式連続脱ガス装置におい
ては、融体２は入口２０ａから容器２０内に入り、堰２
１によりその通流軌跡を規制される。この融体２は堰２
１の融体通過孔２２を通過して図中矢印にて示すように
容器２０内を平面視でジグザグ状に通流する。一方、堰
２１に設けられたガス吸引孔２３は配管（図示せず）を
介して真空状態に保持されており、融体２は堰２１によ
りその通流軌跡を規制されて通流する間に、堰２１を介
して真空状態に曝される。これにより、融体２中のガス
生成成分が除去される。この場合に、堰２１内には冷却
用液体又は冷却用気体が通流する心材２４が埋設されて
いるため、心材２４の軟化又は溶融が防止される。従っ
て、装置の連続運転が可能である。また、堰２１を構成
する多孔質材料にピンホールがあって、このピンホール
を介して融体２が堰２１中に侵入してきた場合は、心材
２４の近傍で融体２が冷却されて凝固するため、融体２
がガス吸引孔２３内に侵入することを防止できる。

この実施例においては、融体を連続的に脱ガス処理する
ことができると共に、第１図に示す実施例に比して、融
体が多孔質部材に接触する面積が大きいので、融体から
ガス生成成分を高除去効率で除去することができる。

第３図は本発明の第３の実施例に係る真空吸上式連続脱
ガス装置を示す断面図である。

融体２は、融体入口３３を介して、箱型の容器３１の一
方の壁面近傍から容器３１内に流入し、容器３１内を横
方向に通流した後、容器３１の前記一方の壁面に対向す
る他方の壁面の近傍から、融体出口３４を介して外部に
流出するようになっている。

脱ガス部材３２は、下端が閉塞した円筒状の形状をなす
複数個の仕切り部材３２ｂと、これらの仕切り部材３２
ｂの上端部に連結された緻密質部材３２ａとにより構成
されている。この脱ガス部材３２にはパイプ状の心材（
図示せず）が埋設されており、心材の端部は外部に導出
して、冷却用の気体又は液体を心材内に通流させる冷却
装置に接続されている。そして、この脱ガス部材３２は
、仕切り部材３２ｂが融体２に浸漬されて、容器３１上
に配置されている。また、脱ガス部材３２は適宜の真空
装置に接続されており、脱ガス部材３２の内部はこの真
空装置に吸引されて真空状態になっている。

仕切り部材３２ｂ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は侵入できないような
細孔を有していて、この融体は透過しない多孔質の材料
で成形されている。一方、緻密質部材３２ａはガスを透
過しないような材料により成形されているか、又はガス
を透過しないような処理が施されている。

この脱ガス部材３２は、例えば、所定の形状に組み立て
られたパイプを心材とし、この心材の周囲に多孔質材料
を配置して脱ガス部材３２の形状に成形し、緻密質部材
３２（）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作成することができる。

このように構成された真空吸引式連続脱ガス装置におい
ては、融体２は入口３３から容器３１内に入り、容器３
１を横方向に通流して出口３４から流出する。一方、脱
ガス部材３２内は真空に保持されており、融体２は容器
３１内を通流する間に仕切り部材３２ｂを介して真空状
態に曝される。

そして、融体２中のガス生成成分は仕切り部材３２ｂを
通過して脱ガス部材３２の内部に移動する。

これにより、融体２中からガス生成成分が除去される。

この場合に、脱ガス部材３２に埋設されている心材には
冷却用気体又は冷却用液体が通流しているから、融体２
の熱により心材が軟化又は溶融することを防止でき、連
続的に融体２の脱ガス処理を行なうことができる。また
、例えば仕切り部材３２ｂのピンホール等を介して脱ガ
ス部材３２内に侵入しようとする融体２は、心材内を通
流するガス又は液体により冷却されて凝固するため、脱
ガス部材３２内への融体２の侵入を回避することができ
る。

なお、上述の各実施例において、融体と融体通流管（第
１の実施例）、堰（第２の実施例）又は仕切り部材（第
３の実施例）の多孔質材料成分との吸熱反応により融体
の温度が低下して脱ガス処理に支障をきたす場合は、融
体を昇温する外部加熱装置を設置してもよい。

また、前記融体通流管、堰又は仕切り部材の破損等によ
る真空装置等への融体の侵入を防止するために、脱ガス
装置と真空装置との間に圧力損失が小さいフィルタを設
置し、このフィルタにおいて融体を凝固させてトラップ
するようにしてもよい。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明によれば、ガスを透過するが
融体は透過しない多孔質材料により成形された多孔質部
材の一方の面が融体に接触し、他方の面が真空又は減圧
下におかれているから、多孔質部材を介して融体中の溶
質成分を融体から容易に分離することができる。また、
前記多孔質部材の内部にパイプ状の心材が埋設されてお
り、この心材には冷却媒体が通流するようになっている
から、前記心材の軟化及び溶融を回避することができ、
融体の脱ガス処理を連続して行なうことができる。なお
、融体の脱ガス処理中に、仕切り部材が損耗する場合は
、適宜補修することが好ましい。

そして、大毒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
は溶湯攪拌用に少量のアルゴンガスを吹き込めば足り、
アルゴンガスの使用原単位を著しく低減することができ
る。また、アルゴンガスの使用量が極めて少ないことか
ら、スプラッシュの発生が抑制され、装置の壁面への地
金の句着を低減することができる。従って、本発明によ
り、装置の小型化による装置コストの低減、更に装置の
ランニングコストの著しい低減を実現することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に係る真空吸上式連続脱
ガス装置を示す模式的断面図、第２図は本発明の第２の
実施例に係る真空吸引式連続脱ガス装置を示す横断面図
、第３図は本発明の第３の実施例に係る真空吸引式連続
脱ガス装置を示す断面図、第４図は本発明の原理を示す
模式図である。 １；多孔質部材、２；融体、３；真空又は減圧雰囲気、
４：ガス、１４；真空容器、■−５：融体通流管、１５
ａ；融体通流配管、１６；心材、２０：容器、２０ａ；
入口、２０ｂ：出口、２１；堰、２２；融体通過孔、２
３；ガス吸引孔、２４；心材、３１：容器、３２：脱ガ
ス部材、３２ａ；緻密質部材、３２ｂ；仕切り部材、３
３：入口、３４；出口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガスを透過するが融体は透過しない多孔質材料に
   より成形された多孔質部材の一方の面を融体に接触させ
   、他方の面を真空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部材の成分との反応により生
   じたガスを前記融体から分離する真空吸引式連続脱ガス
   装置において、前記多孔質部材の内部に配設されたパイ
   プ状の心材と、この心材内に冷却媒体を通流させる冷却
   手段とを有することを特徴とする真空吸引式連続脱ガス
   装置。