JPH083722A - 排ガス処理方法 - Google Patents

排ガス処理方法

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JPH083722A
JPH083722A JP14052794A JP14052794A JPH083722A JP H083722 A JPH083722 A JP H083722A JP 14052794 A JP14052794 A JP 14052794A JP 14052794 A JP14052794 A JP 14052794A JP H083722 A JPH083722 A JP H083722A
Authority
JP
Japan
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exhaust gas
fecl
cooling
cooling tower
temperature
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP14052794A
Other languages
English (en)
Inventor
Michiaki Tsutsumi
道明 堤
Michio Nakayama
道夫 中山
Kenichi Ueda
憲一 上田
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication of JPH083722A publication Critical patent/JPH083722A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 気相浸珪処理炉で発生する排ガスを、反応生
成物がクーラーや配管等に付着堆積しないようにして冷
却する。 【構成】 浸珪処理炉から排気されたSiCl4 とFeCl2
含む排ガスを1023℃以上の温度に保って、上部が円
筒状に形成され、下部が円筒部の内径から徐々に縮径し
ていく円錐状に形成された冷却塔に、上方から導く工
程、FeCl2 の融点未満の温度の冷却用無酸化性ガスを冷
却塔円筒部に設けた複数の吹き出しノズルにより導入
し、冷却塔内壁面に沿う旋回流を形成させて、前記高温
のSiCl4 とFeCl 2 を含む排ガスを冷却塔内壁に接触させ
ることなく冷却する工程、冷却塔円筒部で冷却した排ガ
スを冷却塔円錐部に導き、旋回半径が狭められ流速の上
がった冷却用無酸化性ガスと混合させ、排ガス温度をFe
Cl2 の融点未満の温度にして、排ガス中のFeCl2 を微粉
状に固相化する工程とからなる排ガス処理方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、鋼板にSiCl4 を含む
無酸化性ガスを接触させることにより、鋼板を気相浸珪
処理する装置において、発生する排ガスを処理する方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】高珪素鋼板を製造する方法としては、従
来気相浸珪処理方法が知られている。この方法は、Si
含有量が比較的少ないので圧延が容易な鋼板に、気相浸
珪処理を施すことでSiを富化し、磁気特性等に優れた
高珪素鋼板を得る方法である。
【0003】例えば、特開昭227078号公報や、特
開昭63ー26324号公報に開示された技術において
は、鋼板をSiCl4 (四塩化珪素)がmol分率で5〜3
5%含まれる無酸化性ガス雰囲気中において、1023
〜1200℃の温度で連続的に浸珪処理し、高珪素鋼板
を得ている。
【0004】通常、この浸珪処理では、Si供給用の原
料ガスとしてSiCl4 ガスが使用される。このSiCl4 は、
下記の反応式により鋼板と反応して、Siが鋼板中に浸
透するとともに、反応生成物として多量のFeCl2 (塩化
第一鉄)が発生する。
【0005】
【化1】 このFeCl2 は、排ガスの一部として浸珪処理炉から排気
される。排ガス中のFeCl2 は、1023℃以上では気相
状態であるが、炉から排気されて温度が低下するととも
に、液相を経て結晶状の固相となる。このため、排ガス
が排気部の配管等の低温壁面に接触すると、FeCl2 が壁
面に結晶化して成長し、壁面に固く堆積する。このFeCl
2 の堆積量は処理時間の経過とともに増大し、最終的に
は排気部の配管等を閉塞してしまい、浸珪処理の続行が
不可能となる。
【0006】特開昭63−24021号公報に開示され
た技術では、上記のような排ガス中のFeCl2 を除去する
排ガス処理装置として、熱交換方式の1次クーラで、排
ガスをFeCl2 の融点(670℃)以下の温度まで冷却す
ることで、FeCl2 を微粉状に析出させ、これをフィルタ
装置で回収するようにした装置が提案されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
63−24021号公報に開示された技術に基づく排ガ
スの処理方法においては、FeCl2 を微粉状に析出させる
ために、排ガスを1次クーラの伝熱壁に接触させて冷却
する熱交換方式であるため、FeCl2 が熱交換器の管壁等
に結晶化して固く堆積し、器内のガス流路がFeCl2 によ
り閉塞され、長時間連続して浸珪処理を実施することが
できないという問題点があった。
【0008】この発明は、従来技術の上述のような問題
点を解消するためになされたものであり、FeCl2 が堆積
しないので排ガスの処理、ひいては浸珪処理が連続して
長時間行える排ガス処理方法を提供することを目的とし
ている。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明に係る排ガス冷
却法は、鋼板にSiCl4 を含む無酸化性ガスを接触させる
ことにより、鋼板を気相浸珪処理する装置において発生
する排ガスの処理方法であって、 1.浸珪処理炉から排気されたSiCl4 およびFeCl2 を含
む排ガスを1023℃以上の温度に保って、上部が円筒
状に形成され、下部が円筒部の内径から徐々に縮径して
いく円錐状に形成された冷却塔に、上方から導く工程
と、 2.FeCl2 の融点未満の温度の冷却用無酸化性ガスを冷
却塔円筒部に設けた複数の吹き出しノズルにより導入
し、冷却塔内壁面に沿う旋回流を形成させて、前記高温
のSiCl4 およびFeCl2 を含む排ガスを冷却塔内壁に接触
させることなく冷却する工程と、 3.冷却塔円筒部で冷却した排ガスを冷却塔円錐部に導
き、旋回半径が狭められ流速の上がった冷却用無酸化性
ガスと混合させ、排ガス温度をFeCl2 の融点未満の温度
にして、排ガス中のFeCl2 を微粉状に固相化する工程、
とで構成されるものである。
【0010】
【作用】浸珪処理炉において発生したSiCl4 およびFeCl
2 を含む1023℃以上の温度の排ガスは、冷却塔の上
部を構成する円筒部に導かれる。円筒部においては、円
筒部の内周面に沿って一定の間隔をおいて設けられた複
数の吹き出しノズルから、FeCl2 の融点未満の温度の冷
却用無酸化性ガスが、円筒部の内壁面に沿って旋回流を
形成するように供給されているので、円筒部に導入され
た排ガスは、冷却用無酸化性ガスの流れに妨げられて、
円筒部の壁面に触れて急冷されることなく、円筒部を下
方へと移動していく。
【0011】そして、排ガスは同時にその周辺部が冷却
用無酸化性ガスに触れているので、外側から徐々に温度
が低下していく。
【0012】冷却用無酸化性ガスに随伴された排ガス
が、冷却塔の円錐状部に到達すると、旋回の径が徐々に
小さくなるので、冷却用無酸化性ガスの旋回流の流速が
速くなり、排ガスは冷却用無酸化性ガスと排ガス混合攪
拌され、さらに冷却が促進されて終にはFeCl2 の融点
(672℃)以下の温度となる。
【0013】このため、排ガス中に含まれるFeCl2 は微
粉状に固相化し、排ガス中に含まれた状態で冷却塔円錐
状部の下端から、排出される。
【0014】そして、2次クーラでさらに低温とした
後、集塵機を通して排ガス中のFeCl2の微粉を回収する
とともに、除塵後のガスは前記吹き出しノズルに送ら
れ、排ガスの冷却用に使用される。
【0015】
【実施例】本発明の実施例の排ガス処理法を、図1によ
り説明する。図1はこの排ガス処理法を実施する場合の
設備構成を示す説明図である。連続浸珪処理炉1で鋼板
21を気相浸珪処理をするときに発生したSiCl4 および
FeCl2 を含む1200℃程度の高温排ガスは、炉床1a
に設置された排ガスダクト2を通して1次冷却塔3に排
出される。
【0016】排ガスダクト2は排ガス排出筒2a、断熱
材2b、ダクトヒータ2cおよび、排出筒受けブロック
2dより構成されている。排ガス排出筒2a内部での詰
まりを防ぐため、長さは極力短くするとともに、この間
の排ガスの温度低下を極力少なくし、FeCl2 の沸点(1
023℃)以上の温度に保つようになっている。排ガス
ダクト2を炉床1aに設置した理由は、排ガス排出筒2
aの長さを極力短かくするとともに、排ガスの温度降下
を防止するためである。ダクト断熱材2bの一部は炉内
壁を構成しているので、排ガスダクト2からの外気への
放熱は少ない。また、ダクトヒータ2cでダクト2の外
面温度を上昇させることにより、ダクト2からの放熱量
を減少させることができるようになっている。内壁面を
平滑にして、排ガス中に含まれる粉体の付着を防止する
ために、排ガス排出筒2aには耐熱、耐食性に優れたフ
ァインセラミックス製スリーブが使用されている。ファ
インセラミックスの材質には、窒化珪素、緻密質のアル
ミナ、または緻密質のムライト材が適している。本実施
例では、高アルミナ質の微密質ムライトを使用してい
る。このセラミックスリーブで構成する排ガス排出筒2
aは、下側端部が排出筒受けブロック2dで支持されて
いる。排出筒受けブロック2dの上面には、排ガス排出
筒2aの荷重がかかるため、高温強度を有するプレキャ
ストブロックの焼成品を使用している。プレキャストブ
ロックはその直下に設置する1次冷却塔3の水冷ジャケ
ット4上部の受板5で支持されている。この受板5に
は、普通鋼の厚板が使用されている。
【0017】1次冷却塔3は、上部が円筒部3a、下部
が円錐状部3bから構成されており、全体として二重構
造の鋼製水冷ジャケット4で構成されている。円筒部3
aの内面には円筒軸に平行に冷風吹き出し用のスリット
ノズル6が設けてある。このスリットノズル6から、冷
却用の無酸化性ガスが1次冷却塔3内に供給されるが、
この冷却用ガスには、1次冷却塔3を出て、2次クーラ
7でさらに60℃以下に冷却された排ガスが循環使用され
ている。
【0018】スリットノズル6の吹き出し方向は、図1
のA−A矢視図である図2に示すように、円筒部3a内
壁の接線方向となっており、吹き出しガスが円筒部3a
内壁に沿って流れるようにしてある。そのため、冷却用
ガスがより効果的に壁面を沿って流れるように、スリッ
トノズル6の先端部分に、ノズルプレート8が設けられ
ている。スリットノズル6は、円筒部3a内周面に円周
方向に沿って複数設けられているが、その設置間隔は吹
き出し口から吹き出しガスが内壁面から剥離しようとす
る点までの距離よりも小さくする。すなわち、図3に示
すように、幅dのスリットノズル6から吹き出された冷
却用ガスは、当初スリットノズル6の幅方向にわたって
均一な流速Vであるが、内壁面3cに接触する部分の冷
却用ガスは、壁面からの抵抗を受けて流速は遅くなり、
終には0(剥離点B)となる。これから先の内壁面3c
は流れが乱れ、冷却用ガスは壁面から離れることにな
る。すなわち、冷却用ガスの流れは、点線と点線で囲ま
れる範囲となり、この流れと内壁面3cとの間に逆流に
よる乱流域Cが発生する。このような状態になると、冷
却する排ガスがこのような内壁面に接触し、内壁面が腐
食されたり、熱影響を受けて変形したりするしたがっ
て、スリットノズル6の設置間隔は、吹き出し口から剥
離点Bまでの距離Lよりも短くする必要がある。
【0019】このノズル間距離Lはノズルの吹出し流速
V, ノズル幅d, 内筒部3aの曲率等の影響を受けるの
で、実験的な方法で決定する必要がある。1次冷却塔3
の下部円錐状部3bでは,上部円筒部3aで形成された
旋回流が回転半径の減少により旋回速度を増やしつつ出
口配管へ流出される。その過程で1次冷却塔3中心部を
上から下へ流れる高温の炉排ガスは、高速旋回流に巻き
込まれる。これにより排ガス排出筒2aから1次冷却塔
3内部へ導入される高温の炉排ガスは、1次冷却塔3内
壁に接触することなく、下部円錐状部3bでスリットノ
ズル6から吹き出した低温ガスと撹拌混合され、約40
0℃にまで急速冷却される。一方、1次冷却塔3自体
も、高温の炉排ガスに直接接触しないため、熱と腐食の
影響を受けないので、普通鋼で十分設計が可能である。
急速冷却の過程で炉排ガス中のFeCl 2 が、気相から微粉
状の固相として析出する。1次冷却塔3出口での混合後
のガス温度はFeCl2 の融点(672℃)より低い温度にと
り、完全に固相として析出させる必要がある。但し、こ
の温度を低く取り過ぎると戻り循環ガス量が増え、循環
ブロワ9、2次クーラ7および集塵器10の容量が増え
設備的に不経済な構成となる。以上に述べた方法によ
り、発生したFeCl2 の微粉は、管内流速をおよそ 30 m/
s 以上とることにより1次冷却塔3下流の配管内での堆
積、閉塞の問題を起こさないことが確認された。
【0020】1次冷却塔3を出たFeCl2 の微粉を含むガ
スは、2次クーラ7で、1次冷却塔3のスリットノズル
6への供給温度(約60℃以下)まで冷却される。この温度
は集塵器10の耐熱温度以下に取ることは言うまでもな
い。2次クーラ7では、含塵ガスの冷却を行うため、冷
却過程で熱交換部分へのFeCl2 の微粉の付着、堆積を除
去する機構が必要である。集塵器はガス中の塩化鉄微粉
を除去する。集塵器10通過後のガスは、循環ブロワ9
で昇圧し、戻り循環ガスとして1次冷却塔3のスリット
ノズル6へ供給される。
【0021】また、冷却したガス中には、未反応のSiCl
4 が含まれているので、循環ガスの一部を排気ブロワ1
1でSiCl4 回収設備に送り、回収するようにしている。
【0022】
【発明の効果】本発明により、気相浸珪処理装置で発生
する最終冷却温度では固体となる反応生成ガスを含んだ
高温かつ腐食性の排ガスを、その冷却過程で析出固体に
よる流路閉塞等の問題を起こすことなく冷却することが
できる。
【0023】また、排ガスの冷却と反応生成物の除去
を、未反応SiCl4 の回収とは分離して行うことができる
ので、SiCl4 の回収が効率良く、かつ連続的に行えるの
で、高濃度(約6.5%)珪素鋼板製造用の営業生産用大型気
相浸珪処理装置の建設が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の排ガス処理方法を示す説明図
である。
【図2】図1のA−A断面図である。
【図3】吹き出しノズルの設置間隔の説明図である。
【符号の説明】
1 連続浸珪処理炉 2 排ガスダクト 2a 排ガス排出筒 2b 断熱材 2c ダクトヒータ 2d 排出筒受けブロック 3 1次冷却塔 3a 円筒部 3b 円錐状部 4 水冷ジャケット 5 受板 6 スリットノズル 7 2次クーラ 8 ノズルプレート 9 循環ブロワ 10 集塵器 11 排気ブロワ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼板にSiCl4 を含む無酸化性ガスを接触
    させることにより、鋼板を気相浸珪処理する装置におい
    て発生する排ガスの処理方法であって、次の各工程から
    なることを特徴とするSiCl4 およびFeCl2 を含む高温排
    ガス処理方法。 1.浸珪処理炉から排気されたSiCl4 およびFeCl2 を含
    む排ガスを1023℃以上の温度に保って、上部が円筒
    状に形成され、下部が円筒部の内径から徐々に縮径して
    いく円錐状に形成された冷却塔に、上方から導く工程。 2.FeCl2 の融点未満の温度の冷却用無酸化性ガスを冷
    却塔円筒部に設けた複数の吹き出しノズルにより導入
    し、冷却塔内壁面に沿う旋回流を形成させて、前記高温
    のSiCl4 およびFeCl2 を含む排ガスを冷却塔内壁に接触
    させることなく冷却する工程。 3.冷却塔円筒部で冷却した排ガスを冷却塔円錐部に導
    き、旋回半径が狭められ流速の上がった冷却用無酸化性
    ガスと混合させ、排ガス温度をFeCl2 の融点未満の温度
    にして、排ガス中のFeCl2 を微粉状に固相化する工程。
JP14052794A 1994-06-22 1994-06-22 排ガス処理方法 Withdrawn JPH083722A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007044577A (ja) * 2005-08-05 2007-02-22 Ube Ind Ltd 固気分離方法及び装置
JP2014219137A (ja) * 2013-05-08 2014-11-20 スチールプランテック株式会社 ガス混合クーラ

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Effective date: 20010904