JPH10298630A - 溶融金属用取鍋の底吹きガスの吹き込み装置 - Google Patents

溶融金属用取鍋の底吹きガスの吹き込み装置

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JPH10298630A
JPH10298630A JP9187203A JP18720397A JPH10298630A JP H10298630 A JPH10298630 A JP H10298630A JP 9187203 A JP9187203 A JP 9187203A JP 18720397 A JP18720397 A JP 18720397A JP H10298630 A JPH10298630 A JP H10298630A
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ladle
valve
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pressure
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JP9187203A
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Keizo Aramaki
敬三 荒巻
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    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
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    • B22D1/002Treatment with gases
    • B22D1/005Injection assemblies therefor
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    • C21METALLURGY OF IRON
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    • C21C5/00Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/42Constructional features of converters
    • C21C5/46Details or accessories
    • C21C5/48Bottoms or tuyéres of converters
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    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 取鍋底吹きガス用プラグの繰り返し使用を図
る。 【解決手段】 取鍋1の底に設けられたポーラスプラグ
2に底吹きガスを送るガス供給管3と並列に逆止弁12
を備えた蓄圧タンク11aを配管する。精錬前に、蓄圧
タンク11aにガスを溜め、精錬中はガス供給管3を通
して底吹きガスを送り取鍋1内の溶融金属を攪拌する
が、精錬後はガス供給管3の開閉弁4を閉じ、蓄圧タン
ク11aの開閉弁4aを開いて少量の底吹きガスを供給
し続け、継手5によりガス供給源6と切り離す。 【効果】 蓄圧タンクからの底吹きガスにより、取鍋移
動中及びそれ以降も溶融金属のプラグへの浸透が防が
れ、プラグが金属により詰まることないので、繰り返し
使用が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、溶融金属の取鍋
精錬時にポーラスプラグを通して底吹きするガスを供給
する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】溶融金属の精錬過程では、精錬炉で一次
精錬を受けた溶融金属は取鍋に移し替えられ、取鍋の中
で二次精錬が一般に行われる。これを取鍋精錬と呼ぶ。
取鍋の底には通常耐火物からなるポーラスプラグが設け
られており、精錬中はこのポーラスプラグを通して窒素
ガス等の不活性ガスが吹き込まれ、溶融金属が攪拌され
る。
【0003】従来の取鍋に配設されているポーラスプラ
グ及び不活性ガスの供給管を図6に示す。取鍋1の底に
底吹き用のポーラスプラグ2が取り付けられ、ガス供給
管3の先端はキャップ7を介してポーラスプラグ2に接
続する。
【0004】ガス供給管3の後端は継ぎ手5によって供
給源6と接続或いは切り離すことができ、接続した状態
で開閉弁4を開くと、底吹きガスがポーラスプラグ2か
ら吹き込まれ溶融金属8を攪拌する。精錬が終わると開
閉弁4が閉じられて底吹きが止み、ガス供給管3とガス
源6とは継ぎ手5によって切り離され、取鍋1は移動で
きる状態となる。
【0005】取鍋1は溶融金属の運搬先まで移動し、そ
こで、溶融金属を鋳造のために排出し、再び一次精錬炉
まで戻り次のチャージを受け入れる。排出は、取鍋の底
に設けられたノズル(図示せず)を開いて、溶融金属を
流出することによって行われる。ポーラスプラグ2は通
気細孔が無数に開けられたポーラス構造となっており、
開閉弁4が閉じられ後はガス供給管4に残ったガスの圧
力により、通気細孔に溶融金属が浸透することを防いで
いるが、直ぐにガスの消費や温度の低下によってガス圧
が下がり取鍋に残留した溶融金属の浸透が起こる。
【0006】浸透した溶融金属は、溶融金属の移し替え
が終わり、取鍋中のスラグ等を除去する等の次チャージ
受け入れの準備をしている間に、冷却して固化する。一
旦金属が固化すると通気細孔を詰まらせ、これを除去す
ることは困難でガス吹きが不能となる。このため、従来
はチャージ毎にポーラスプラグを交換しなければならな
かった。
【0007】従来、この詰まりを防ぐために、ガス供給
管に蓄圧タンクを設け、ガス圧の低下を遅らせることが
提案されている。例えば、実開昭64−15656号公
報には、図5に示す底吹きガスの配管回路が記載されて
いる。ガス供給管3に逆止弁12を付した蓄圧タンク1
1を直列に挿入したものである。ガス供給管3をガス供
給源6と切り離した後も、蓄圧タンク11には多量のガ
スが残っており、直ぐにはガス圧の低下が起こらないよ
うにしたものである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、蓄圧タ
ンクをガス供給管に直列に接続した従来の底吹きガスの
配管回路では、蓄圧は吹き込み時の圧力を超えることは
なく、蓄圧タンクの容量は大きくないので畜溶融金属の
移し替えが始まる前にも溶融金属のポーラスプラグ細孔
への浸透が起こり、通気細孔閉塞の原因を作っていた。
このため、蓄圧タンク使用の効果が小さく、ポーラスプ
ラグの再使用は2回乃至3回に止まってしまうという問
題があった。
【0009】この発明は、上記の問題を解決するために
行われたもので、蓄圧タンクをガス供給管と並列に配管
することにより、蓄圧タンクからの底吹きガスを少量づ
つ長時間にわたって行ない溶融金属の浸透を防ぐことを
目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の手段は、次の発明である。第1の発明は、次の部材か
ら構成されたことを特徴とする溶融金属用取鍋の底吹き
ガス吹き込み装置である。 (a)一端が取鍋底吹き用のポーラスプラグに接続さ
れ、他端がガス供給源に管継ぎ手を介して接続され、中
間に開閉弁を備えたガス供給管と、(b)一端が取鍋底
吹き用のポーラスプラグに接続され、他端が前記ガス供
給側の前記ガス供給管に接続され、かつ前記ガス供給管
と並列に配設されている、逆止弁及び開閉弁を備えた蓄
圧タンク。
【0011】取鍋の底吹き用ポーラスプラグにガス供給
管を接続し、且つガス供給管をガス供給源と継ぎ手によ
って接続し、ガス供給管の開閉弁を開くことによって、
精錬時にはポーラスプラグから取鍋内に攪拌用の底吹き
ガスを吹き込む。精錬終了後に、ガス供給管の開閉弁を
閉じ、継ぎ手を外してガス供給管をガス供給源から切り
離して、取鍋を移動できる状態とする。
【0012】このとき、ガス供給管と並列に配管された
蓄圧タンクの開閉弁を開き、蓄圧されたガスをポーラス
プラグに供給する。この蓄圧タンクはガス供給管と並列
に設けられているので、ガス供給源から受けたガスを、
必要により例えばコンプレッサにより圧縮して必要な量
のガスを蓄圧タンクに貯蔵する。
【0013】この蓄圧タンクからの底吹きガスの圧力に
よって溶融金属がポーラスプラグの通気細孔に浸透する
ことを防ぐ。溶融金属の浸透を防ぐ底吹きガス量は、溶
融金属を攪拌するときの量よりもずっと少なくてよく、
蓄圧タンクの開閉弁の開度はガス供給管の開閉弁の開度
よりずっと小さくてよい。
【0014】第2の発明は、前記蓄圧タンクが、取鍋底
吹き用のポーラスプラグに所定の圧力でガスを供給する
圧力調整弁を備えた蓄圧タンクであることを特徴とする
溶融金属用取鍋の底吹きガス吹き込み装置である。
【0015】蓄圧タンクが固定容量であると、タンク内
のガス圧は最初は高くポーラスプラグへのガス供給に伴
い徐々に低下する。溶融金属の浸透を防ぐための底吹き
ガス量は、攪拌時の底吹きガス量よりずっと少なくてよ
いので、最初の高圧時に過剰のガスがポーラスプラグに
供給されることになる。これを避けるために、蓄圧タン
クに圧力調整弁を設けて一定の圧力のガスを供給する構
造とし、更に蓄圧タンクの開閉弁の開度をガス供給管の
開閉弁の開度より小さくする。
【0016】取鍋の移動中は一定圧力でガスを供給する
必要があるが、溶融金属の流出が始まると、溶融金属の
ポーラスプラグへの圧力も減ってくるので、その後は蓄
圧タンク内のガス圧力が低下しても、溶融金属のポーラ
スプラグへの浸透を防ぐことができる。蓄圧タンクから
ガスを一定の圧力で供給する構造とすることによって、
蓄圧タンクの開閉弁の開度を更に小さくすることがで
き、蓄圧タンク内のガスを有効に長時間にわたってポー
ラスポーラスプラグに供給することができる。
【0017】第3の発明は、前記蓄圧タンクが、取鍋底
吹き用のポーラスプラグに所定の流量でガスを供給する
定流量弁を備えた蓄圧タンクであることを特徴とする溶
融金属用取鍋の底吹きガス吹き込み装置である。
【0018】蓄圧タンクの圧力調整弁に代えて定流量弁
を設けることにより、最初の高圧時に過剰のガスがポー
ラスプラグに供給されること避けて、蓄圧タンク内のガ
スを有効に長時間にわたってポーラスプラグに供給する
ことができる。
【0019】第4の発明は、前記ガスが窒素ガス又はア
ルゴンガスであることを特徴とする溶融金属用取鍋の底
吹きガス吹き込み装置である。溶融金属に対して有害な
影響を与えないガスならばいずれのガスを使用してもよ
い。通常溶鋼に対しては、窒素ガス、アルゴンガスが経
費の点,あるいは鋼の品質に影響をを与えない点で望ま
しい。
【0020】第5の発明は、前記溶融金属が溶鋼又は溶
銑であることを特徴とする溶融金属用取鍋の底吹きガス
吹き込み装置である。上記底吹きガス吹き込み装置はす
べての溶融金属の二次精錬に使用できるが、最も効果を
発揮するのは、溶融金属が溶鋼又は溶銑である場合であ
る。
【0021】
【発明の実施の形態】本発明の取鍋底吹きガス吹き込み
装置を図1に示す。取鍋1の底に取り付けられた底吹き
用のポーラスプラグ2に、キャップ7によってガス供給
管3が接続される。このガス供給管と並列に蓄圧タンク
11aが設けられ、吹き込み装置10を形成する。吹き
込み装置10は継ぎ手5によってガス供給源6と接続
し、ガスの供給を受ける。
【0022】ガス供給管3は開閉弁4を備え、吹き込み
装置10がガス供給源6に接続されているときは開閉弁
4を開くが、吹き込み装置10がガス供給源6と切り離
されたときは、この開閉弁4を閉じる。蓄圧タンク11
aはガスの入り側に逆止弁12aを備え、出側に開閉弁
4aを備える。そして、吹き込み装置10がガス供給源
6接続されているときは開閉弁4aを閉じるが、吹き込
み装置10がガス供給源6と切り離されたときは、この
開閉弁4aを開く。
【0023】ガス供給管3の入り側に継ぎ手5に近づけ
て逆止弁12を備えれば、ガス供給源6を外したとき、
ガス供給管3内への大気の侵入が防止できる。上記の開
閉弁の開閉と、吹き込み装置各部のガス圧を図2に示
す。(a)図は発明の吹き込み装置と発明の原理を説明
するために圧力が問題になる個所を示したもので、Aは
蓄圧タンク11aの出口、Bはガス供給管3の出口、P
はポーラスプラグの出側である。
【0024】(b)図は、A点のガス供給管3の圧力を
a 、B点の蓄圧タンク11aの圧力pb 、P点にかか
る溶融金属の静圧pm について示したものである。横軸
は時間軸で、t0 は蓄圧タンクに蓄圧を開始した時間
で、この時点で吹き込み装置10はガス供給源に接続す
るが、未だ取鍋は空であり、ガス供給管3の開閉弁4及
び蓄圧タンク11aの開閉弁4aは閉じられている。
【0025】t1 は、取鍋に溶融金属を注入し始める時
間で、同時に開閉弁4を開く。この時間までに蓄圧タン
ク11aの蓄圧は終わり、pa は元圧PS に達してい
る。pa は精錬が終わって開閉弁4aが開かれるまで元
圧PS を保つ。溶融金属の深さが増すに従いpm は上昇
し、溶融金属の注入が終わったとき溶融金属の最大深さ
に相当する圧力Pm に達する。pb はpm を上回って上
昇し、溶融金属の注入が終わったとき圧力Pb に接近
し、溶融金属は攪拌される。
【0026】t2 〜t3 は精錬のためのガス吹く込み中
で、溶融金属の深さは変わらないので、pb とpm 一定
である。この間のpa とpb の差、即ちPS とPb の差
は、ガス供給源からガス供給管3までの流送抵抗による
減圧分である。Pb はPm よりかなり大きくこの差にが
攪拌の強さを決める。
【0027】t3 は精錬が終わり、取鍋を移動するため
に継ぎ手5により供給回路10とガス供給源6を切り離
すときである。このとき、この発明では開閉弁4を閉じ
開閉弁4aを開く。したがって、pb はその後圧力Pb
を保つが、蓄圧タンク11aからは底吹きガスの供給が
始まるので、pa は減少を始める。
【0028】t3 〜t4 は取鍋が移動しているときで、
m は変わらないが、ポーラスプラグ2からは、少量の
底吹きガスが吹き込まれ続けるので、pa は減少を続け
る。この間ににpa がpm 以下になると、溶融金属の浸
透を防ぐことができなくなるが、精錬時と異なり、溶融
金属の浸透を防ぐだけには極く少量のガスを底吹きすれ
ばよい。このため、開閉弁4aの開度を供給管の開閉弁
4の開度よりもずっと小さくし、長時間にわたってpa
がpm を上回るようにする。
【0029】t4 〜t5 は、溶融金属が取鍋から鋳造の
ために流出している時期であり、溶融金属の深さは徐々
に減少するためにpm は減少する。pa の減少も続く
が、pa がpm を上回っていることによって、溶融金属
の浸透を防いでいる。t5 で溶融金属の流出が終わり、
その後は溶融金属の上に浮いていたスラグが除去され、
6 で取鍋は空になる。t6 までpa がpm を上回って
いることによって、完全に溶融金属の浸透を防ぐことが
できる。
【0030】以上がこの発明の原理であるが、これを従
来技術と比較すると、従来は蓄圧タンクが供給管と直列
に配管されていたため、上記のt3 時点で開閉弁4及び
4aの操作が行われなかった場合に等しい。即ち、継ぎ
手5からガス供給源6が切り離されても、開閉弁4は開
いた状態であり、開閉弁4aは閉じた状態である。ガス
供給管3には蓄圧タンクが直列に配管されているため、
その容量は蓄圧タンク11aと同じ程度に大きく、ここ
から底吹きガスを供給する。
【0031】ガス供給源6が切り離されると、ガス供給
管3のpb はPb から減少を始めるが、Pb はPa より
小さい。しかも、供給するガス量は攪拌時のガス量と変
わらないので、pb の減少は急激である。これを(b)
図にpb ′曲線として点線で示す。pb ′が減少してP
m に近づいてくるに従い、底吹きガス量も減少するので
その減少は緩慢となり、pb ′曲線は一定の値になる。
【0032】しかし、この一定の値はPm であり、この
とき底吹きガスの供給は止まってしまっている。しか
も、現実には溶融金属の温度は徐々にではあるが下降状
態であり、pb ′がPm を下回ることも起こる。このと
き、溶融金属はポーラスプラグ2の通気細孔に浸透し、
後に固化し細孔を詰まらせることになる。
【0033】この発明において、蓄圧タンクに圧力調整
弁を設け、又は蓄圧タンクの出側に定流量弁を設ける
と、蓄圧したガスを有効に使うことができ蓄圧タンク容
量を小さくすることができる。定圧構造の一例を図3に
示す。蓄圧タンク11a内には可動仕切り弁13があ
り、スプリング14で押されている。開閉弁4aを閉じ
た状態で逆止弁12aからガスが圧入されると仕切り弁
はスプリング14を圧縮し、蓄圧タンク11a内の蓄ガ
ス容量は増加する。
【0034】蓄圧後、蓄圧タンク11aから底吹きガス
を供給するために、開閉弁4aを開くと蓄圧と平衡して
スプリング14は仕切り弁13を押しやるので、スプリ
ングの弾性限界内ではタンク内の圧力が一定に保たれ
る。図2(b)図において、少なくともt3 〜t4 間、
即ち取鍋が移動している間は底吹きガス圧は一定である
ことが望ましい。
【0035】供給するガス量をt3 〜t4 間に吹き込む
ガス量と一致するようにスプリング14の弾性限界を選
ぶと、この間pa が低下せず底吹きガス量が一定とな
る。このガス量を、開閉弁4aの開度を調節して溶融金
属がポーラスプラグの通気細孔に浸透することを防ぐ最
小量に合わせると、過剰の底吹き込みが避けられ、蓄圧
タンク容量を小さくすることができる。
【0036】次に、蓄圧タンクを定圧構造とする替わり
に、蓄圧タンクの出側に定流量弁を備えても同様の効果
が得られる。定流量弁の構造を図4に示す。(a)図は
スプリング式の定流管で、テーパ管15内に円錐台状の
弁16を格納し、スプリング14で流れに逆らって押し
ている。蓄圧タンク11内のガス圧が大きいときは流れ
るガスの圧力が大きくなるので、弁16はスプリング1
4を圧縮し、テーパ管15と弁16との隙間は小さくな
る。
【0037】蓄圧タンク11内のガス圧が小さくなる
と、流れるガスの圧力が減ずるので、弁16はスプリン
グ14を圧縮する力は減じ、テーパ管15と弁16との
隙間は大きくなる。即ち、圧力に反比例して定流量弁内
の流送抵抗が変わるので、一定のガス流量が得られる。
【0038】(b)図に示したものは、スプリングに替
えて重力を利用した方式の定流量弁である。テーパ管1
5内に球状のフロート17を収納し、テーパ管15を鉛
直に設置する。流れるガスの圧力が大きいときは、フロ
ート17が浮き上がりテーパ管15とフロート17との
間の隙間小さくなり定流量弁内の流送抵抗が大きくな
る。反対に、流れるガスの圧力が小さいときは、フロー
ト17が沈みテーパ管15とフロート17との間の隙間
大きくなり定流管内の流送抵抗が小さくなるので、ガス
は常に一定の流量を保つ。
【0039】これらの他に、ガスの流速を測定し、開閉
弁4aの開度を制御する定流量装置等を用いて一定のガ
ス流量を得てもよい。しかし、取鍋は高温に曝され且つ
溶融金属の注入や流出時には強い振動を受ける。上に述
べた、蓄圧タンクや定流量弁は、構造が簡単で振動に耐
え且つ耐熱性材料を使用することができるので、悪環境
下での使用に適している。
【0040】
【実施例】図1に示したように、取鍋1の底のポーラス
プラグ2にキャップ7を介して、発明の取鍋底吹きガス
の吹き込み装置10を取り付け、ポーラスプラグ2の再
使用回数を1か月にわたって調べた。ポーラスプラグは
直径80mm、長さ300mmで、ハイアルミナ質の耐火煉
瓦で造られ、多数の貫通孔があけられたポーラス煉瓦で
ある。蓄圧タンク11の容量は70L、出側にスプリン
グ方式の定流量弁を設けた。
【0041】溶融金属は溶鋼であり、取鍋内の溶鋼の深
さは約2m で、溶鋼の静圧は約1.5kgf/cm2 である。
これに対して、元圧は8kgf/cm2 で、精錬終了後の底吹
きガス量は約0.5L/minで、精錬終了後から取鍋が空
になるまでの時間、即ち図2(a)に示したt3 〜t6
の時間は60分〜120分であった。
【0042】調査の結果、本発明の取鍋底吹きガスの吹
き込み装置を使用した場合、ポーラスプラグは5回〜7
回の繰り返し使用ができた。これに対して、蓄圧タンク
を供給管と直列に配管した従来の吹き込み装置では、繰
り返し使用回数は3回を超えなかった。
【0043】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
取鍋底吹きガスの供給管と並列に蓄圧タンクを配管し、
精錬中は供給管をガス供給源と接続して底吹きガスを供
給するが、終了後は充分に蓄圧したタンクから底吹きガ
スを供給する。蓄圧は必要な圧力まで高めることができ
ので、蓄圧タンクの開閉弁の開度を小さくすることがで
き、精錬後取鍋内の溶融金属やスラグを流出し尽くし取
鍋が空になるまで、長時間にわたって少量のガスを底吹
きし続けることができる。
【0044】この長時間にわたる少量ガスの底吹きは、
精錬後溶融金属が底吹き用ポーラスポーラスプラグの通
気細孔に浸透することを防ぐので、ポーラスプラグの通
気細孔内で溶融金属が固化してこれを塞ぐことが避けら
れる。これにより、ポーラスポーラスプラグを取り替え
ることなく繰り返し使用することが可能となった。更
に、蓄圧タンクを定圧構造とし、或いは蓄圧タンク出側
に定流管を設けることによって、過剰量のガスを底吹き
することが避けられる。このようにして、ポーラスポー
ラスプラグの寿命を延ばし、且つポーラスプラグ交換の
時間を大幅に削減し取鍋の稼働率を高めたこの発明の効
果は大きい。
【0045】
【図面の簡単な説明】
【図1】発明の取鍋底吹きガスの吹き込み装置取り付け
た取鍋の縦断面図である。
【図2】発明の原理を説明するための図で、(a)図は
取鍋底吹きガスの吹き込み装置の縦断面図、(b)図
は、ガス供給管の圧力、蓄圧タンクの圧力及び溶融金属
の静圧の変化を示しすグラフである。
【図3】圧力調整弁を備えた蓄圧タンクの縦断面図であ
る。
【図4】定流量弁の縦断面図で、(a)図はスプリング
方式、(b)図は重力を利用した方式である。
【図5】従来の取鍋底吹きガスの吹き込み装置を備えた
取鍋の縦断面図である。
【図6】従来の底吹きガス供給管を備えた取鍋の縦断面
図である。
【符号の説明】
1 取鍋 2 ポーラスプラグ 3 ガス供給管 4、4a 開閉弁 10 吹き込み装置 11a 蓄圧タンク 13 仕切り弁 14 スプリング 15 テーパ管 16 円錐台状の弁 17 フロート

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記の部材を備えたことを特徴とする溶
    融金属用取鍋の底吹きガス吹き込み装置。 (a)一端が取鍋底吹き用のポーラスプラグに接続さ
    れ、他端がガス供給源に管継ぎ手を介して接続され、中
    間に開閉弁を備えたガス供給管と、(b)一端が取鍋底
    吹き用のポーラスプラグに接続され、他端が前記ガス供
    給側の前記ガス供給管に接続され、かつ前記ガス供給管
    と並列に配設されている、逆止弁及び開閉弁を備えた蓄
    圧タンク。
  2. 【請求項2】 前記蓄圧タンクが、取鍋底吹き用のポー
    ラスプラグに所定の圧力でガスを供給する圧力調整弁を
    備えた蓄圧タンクであることを特徴とする請求項1記載
    の溶融金属用取鍋の底吹きガス吹き込み装置。
  3. 【請求項3】 前記蓄圧タンクが、取鍋底吹き用のポー
    ラスプラグに所定の流量でガスを供給する定流量弁を備
    えた蓄圧タンクであることを特徴とする請求項1記載の
    溶融金属用取鍋の底吹きガス吹き込み装置。
  4. 【請求項4】 前記ガスが窒素ガス又はアルゴンガスで
    あることを特徴とする請求項1記載の溶融金属用取鍋の
    底吹きガス吹き込み装置。
  5. 【請求項5】 前記溶融金属が溶鋼又は溶銑であること
    を特徴とする請求項1記載の溶融金属用取鍋の底吹きガ
    ス吹き込み装置。
JP9187203A 1997-02-25 1997-06-30 溶融金属用取鍋の底吹きガスの吹き込み装置 Pending JPH10298630A (ja)

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