JPH0830226B2

JPH0830226B2 - 真空吸引式脱ガス装置

Info

Publication number: JPH0830226B2
Application number: JP2158322A
Authority: JP
Inventors: 正道佐野; 信夫宮川; 君二山本
Original assignee: TYK Corp
Current assignee: TYK Corp
Priority date: 1990-06-16
Filing date: 1990-06-16
Publication date: 1996-03-27
Anticipated expiration: 2011-03-27
Also published as: JPH0448024A

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、PH法及びDH法等の脱ガス法がある。この
PH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PH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、融体中
の不純物成分と反応してガスを生じる成分を含有する材
料であって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不純物成分と前記仕
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］本発明においては、減圧手段が収納容器内の融体の湯
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、この湯面
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湯面から例えば減圧容器内の雰囲気
中に排出される。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状
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
不純物成分は前記多孔質材料と反応してガス化し、この
ガス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。Ｎ＋Ｎ→N₂ …（１）Ｈ＋Ｈ→H₂ …（２）Ｃ＋Ｏ→CO …（３）Ｓ＋２Ｏ→SO₂ …（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（M_XO_Y）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。

ｙＣ＋M_XO_Y（固体）→ｘＭ＋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。Ｏ＋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→M_X（ガス） …（７） MO_Y→MO_Y （ガス）…（８） MS_Y→MS_Y （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、Al₂O₃、MgO、CaO、SiO₂、Fe₂O₃、
Fe₃O₄、Cr₂O₃、BN、Si₃N₄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200
μｍ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本法を使用する場合、前記仕切
り部材の主成分はAl₂O₃又はMgO等とし、溶鉄中の炭素の
主酸化剤としてFe₂O₃,Fe₃O₄,MnO,SiO₂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
中の炭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本法を使用する場合、前
記仕切り部材には、安定な酸化物、例えばCaO,Al₂O₃,Mg
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
本法を使用する場合、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、溶銅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、溶融鉛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、溶融銅マット又はニッケルマット中の有価
金属（As,Sb,Bi,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（As,Sb,Bi,Se,T
e,Pb,Cd,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Ar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
6b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と連通す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器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を攪拌する程度に
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
状が異なることにより、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
12a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、1
0;減圧容器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山本君二岐阜県多治見市旭ケ丘10―２―127 (56)参考文献特開昭61−56257（ＪＰ，Ａ) 特開昭52−78602（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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、融体中の不純物成分と反応してガス
を生じる成分を含有する材料であってガスを透過するが
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
体中の不純物成分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。
【請求項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。