(57)【要約】【課題】１チャージまたはその途中の真空精錬炉などにから排出される排気ガス中のダストに対して、酸化し易い成分の酸化を防ぎ、容易且つ迅速に分析すべきダストを確実に採取できるサンプル用ダスト捕集装置を提供する。【解決手段】真空精錬炉などから排出され且つダストを含む排気ガスからサンプル用ダストを捕集する装置であって、排気ガスＧが流される排気管７の上流側の入口１１と下流側の出口１２との間において、上記排気管７と並列に配管されたバイパス管路１３と、該バイパス管路１３の入口１１側に着脱可能に接続され、内部にサイクロンＳを内蔵したダスト捕集部２０と、上記バイパス管路１３の出口１２側に配置され、係る出口１２側に向かって窒素(ガス)ｓｇを吐出する気流管１９と、を含み、上記ダスト捕集部２０の内部における上記サイクロンＳよりも入口１１側の位置には、窒素(不活性ガス)ｐｇを該ダスト捕集部２０の内部に供給する給気管１６が接続されている、サンプル用ダスト捕集装置１０ａ。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空精錬炉または減圧精錬炉から排出され且つダストを含む排気ガスからサンプル用ダストを捕集する装置であって、
上記排気ガスが流される排気管の上流側と下流側との間において、係る排気管と並列に配管されたバイパス管路と、
上記バイパス管路の入口側に着脱可能に接続され、内部にサイクロンを内蔵したダスト捕集部と、
上記バイパス管路の出口側に配置され、係る出口側に向かってガスを吐出する気流管と、を含む、
ことを特徴とするサンプル用ダスト捕集装置。
【請求項２】
前記ダスト捕集部の内部における前記サイクロンよりも入口側の位置には、不活性ガスを当該ダスト捕集部の内部に供給する給気管が接続されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のサンプル用ダスト捕集装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、真空精錬炉から排出される排気ガス中からサンプル用ダストを捕集するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、塵を含む空気から火災の原因となるヒューム粉塵やその他の各種ダスト類を除去するため、含塵空気の流入路に連設したほぼ円錐形の吸引管部の風路内に、含塵空気を円周方向に旋回させた状態で進入させ、その際に生じる旋回遠心力によって質量のあるミスト・ダストを上記風路の外壁に沿って進行させることで、係る風路の下方に連設された機体内の下方に配置したダストボックスに上記ミスト・ダストを落下・回収するプレダスト分離器が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２３５１２３号公報(第１〜７頁、図１〜４)
【０００４】
ところで、ステンレス鋼の真空精錬では、ＡＯＤ法などの真空精錬中に精錬炉から排出される排気ガス中のダスト中に、易酸化性の金属粉（例えば、Ｍｇ粉やＭｎ粉）が含まれていると、下流側の集塵機の内部で堆積し、精錬が終了した際などに、上記易酸化性の金属粉と空気中の酸素とが急激に酸化反応し、燃焼に至るなどの危険がある。
そのため、数チャージにわたる精錬終了後に、サイクロンなどの集塵機や排気ダクト内に堆積したダストを採取・分析して、Ｍｇ粉などの易酸化性の金属粉が含まれているか否か分析する必要がある。
【０００５】
しかしながら、数チャージ分にわたりダクト内などに堆積したダストを採取せざるを得ないため、１チャージ分あるいはその途中においてダストを採取できなかった。更に、ダスト中のＭｇ粉などの易酸化性の金属粉は、採取と同時に大気に触れて酸化してしまうため、所要の分析値を得ることができなかった。しかも、集塵機やダクト内に堆積したダストを採取する作業は、多大な労力と時間とを要すると共に、作業者にとって大変危険でもあり、安全上および衛生上の観点からも問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、背景技術において説明した問題点を解決し、１チャージまたはその途中での真空精錬などにより排出される排気ガス中のダストに対して、酸化し易い成分の酸化を防ぎ、容易且つ迅速に分析用のダストを確実に採取できるサンプル用ダスト捕集装置を提供する、ことを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するため、発明者らの創意による結果、排気ガスが流される排気管に対し、これの一部と並列となるバイパス管路を配管し、係るバイパス管路の一部に着脱可能で且つ内部に比較的小型のサイクロンを内蔵したダスト捕集部を設ける、ことに着想して成されたものである。
即ち、本発明によるサンプル用ダスト捕集装置（請求項１）は、真空精錬炉または減圧精錬炉から排出され且つダストを含む排気ガスからサンプル用ダストを捕集する装置であって、上記排気ガスが流される排気管の上流側と下流側との間において、係る排気管と並列に配管されたバイパス管路と、係るバイパス管路の入口側に着脱可能に接続され、内部にサイクロンを内蔵したダスト捕集部と、上記バイパス管路の出口側に配置され、係る出口側に向かってガスを吐出する気流管と、を含む、ことを特徴とする。
【０００８】
更に、本発明には、前記ダスト捕集部の内部における前記サイクロンよりも入口側の位置には、不活性ガスを当該ダスト捕集部の内部に供給する給気管が接続されている、サンプル用ダスト捕集装置（請求項２）も含まれる。
【発明の効果】
【０００９】
前記請求項１のサンプル用ダスト捕集装置によれば、前記バイパス管路の出口側に配置された気流管から排気管と合流する出口側に向かってガスを吐出してバイパス管路の入口側を低圧化することで、前記精錬炉などから排出されて排気管中に流された排気ガスの一部を、入口からバイパス管内に取り込み、且つ前記サイクロンによる気流とダストとの分離作用によって、排気ガス中に含まれるダストをダスト捕集部に採取できる。このため、１チャージあるいはその途中での真空精錬などにより排出される排気ガス中のダストであっても、容易且つ迅速に分析用のダストを確実に採取できる。従って、従来のように多くの労力や時間を要さず、作業も安全に行えると共に、衛生上の観点から良好となる。
【００１０】
更に、前記請求項２のサンプル用ダスト捕集装置によれば、給気管から窒素などの不活性ガスをダスト捕集部の内部に供給することで、排気ガスから採取されたダスト中にＭｇ粉などの易酸化性の金属粉が含まれていても、係る金属粉を酸化させることなく、分析に提供することができる。
【００１１】
尚、前記真空精錬炉または減圧精錬炉には、例えば、ＶＯＤ法、ＤＨ脱ガス法、またはＲＨ脱ガス法に用いる真空炉やＡＯＤ法用の転炉などのほか、減圧造塊や減圧鋳造などに用いられ、取鍋精錬炉や真空炉と併設された鋳型なども含まれる。
また、前記排気管は、上記精錬炉の炉蓋から外側に延びており、比較的重く大きな塵埃を捕集する上流側のサイクロン（慣性式集塵機）と、比較的軽量で微細な塵埃を捕集する下流側のバグフィルタ（濾過式集塵機）と、を途中に有している。
更に、前記サンプル用ダストの捕集装置は、上記排気管における上流側のサイクロンと下流側のバグフィルタとの間に配置され、ダスト中に含まれる易酸化性のＭｇ粉やＭｎ粉などが酸化されているか、あるいは非酸化状態であるかを判別するために用いられる。その際、Ｍｇ粉やＭｎ粉などの金属粉が非酸化状態の場合、下流側で急激に酸化されて燃焼を生じ、危険になり得ることが予測される。
【００１２】
また、前記バイパス管路は、前記排気管に対してほぼ平行な管部を含む全体がほぼＵ字形、あるいは逆Ｕ字形を呈するが、係る形態に限定されない。
更に、前記バイパス管路の入口は、前記排気管の内部に位置し且つ上流側に向かって斜めに開口し、且つ当該バイパス管路の出口は、排気管の内部に位置し且つ下流側に向かって斜めに開口することで、排気ガスの吸い込みと排出とをスムーズに果たすことができる。
また、前記ダスト捕集部の両端部には、前記サイクロンを含む内部を開閉する一対のバルブが取り付けられる。
更に、前記気流管は、前記バイパス管路における出口側のパイプの中心部に吐出口が位置するように配置され、その吐出口は、バイパス管路の出口側に配置した側面視でアール形または略Ｖ字形の縮径部の中心部に配置することが望ましい。
加えて、前記気流管から吐出されるガスは、コストなどの観点からエアが推奨されるが、ダスト捕集部に酸素が進入する可能性を低減するため、窒素やＡｒなどの不活性ガスを用いたり、あるいは、窒素とＡｒとの混合ガスを用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のサンプル用ダスト捕集装置を含む排気ガスの流れ図。
【図２】図１の流れ図で且つ１チャージの精錬後における状態を示す概略図。
【図３】本発明による一形態のサンプル用ダスト捕集装置を示す概略図。
【図４】上記ダスト捕集装置からダスト捕集部を取り外した状態の概略図。
【図５】異なる形態のサンプル用ダスト捕集装置を示す概略図。
【図６】上記ダスト捕集装置からダスト捕集部を取り外した状態の概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下において、本発明を実施するための形態について説明する。
図１は、本発明による一形態のサンプル用ダスト捕集装置（以下、単にダスト捕集装置と称する）１０ａを含む排気ガスＧの流れ図である。
図１に示すように、真空精錬炉１は、例えば、ステンレス鋼の溶鋼Ｍを２次精錬するため、ほぼ円筒形の炉体２の底部から精錬用ガスｇ１（Ａｒのみ、あるいはＡｒおよび酸素の双方）を吹き込んでＡＯＤ法（アルゴン・酸素吹込法）を施す。上記溶鋼Ｍは、炉蓋３によって真空にされた炉体２内において、脱炭期にはＡｒと酸素とが吹き込まれ、含有していた炭素をＣＯやＣＯ2として排出する。更に、還元期にはＡｒのみが吹き込まれ、当該溶鋼Ｍ中の炭素とＣｒ酸化物とを反応させて、ＣＯやＣＯ2が排出される。係るＣＯ2など、ＦｅＯｎなどの酸化物、およびＭｎなどの合金用成分の一部、あるいはＭｇＯなどの耐火物から一部が還元された成分が、溶鋼Ｍの湯面から炉体２内を上昇して排気ガスＧとなる。
係る排気ガスＧは、図１に示すように、炉体２の開口部を閉鎖する炉蓋３に接続された排気管４、サイクロン（慣性式集塵機）６，排気管７，バグフイルタ（濾過式集塵機）８、および排気管９を経て、含有するダストなどを除去されることで、無害化および清浄化される。
【００１５】
尚、図１中のサイクロン６は、比較的重く大きな塵埃（例えば、ＦｅＯなどの酸化物）を捕集・除去し、バグフイルタ８は、比較的軽く微細な塵埃（例えば、Ｍｇ粉など）を捕集・除去するために用いられる。
また、前記溶鋼Ｍは、脱炭期および還元期を経て所要の２次精錬を施された後、前記炉蓋３を取り外し、炉体２を斜め横向きに傾けて取鍋（図示せず）などに出湯され、これによって１チャージ分の真空精錬が終了する。
更に、前記サイクロン６とバグフイルタ８との間の排気管７の中間には、本発明によるダスト捕集装置１０ａが配管されている。
【００１６】
本発明による一形態のダスト捕集装置１０ａは、図２に示すように、全体が排気管７の下方に配置されており、係る排気管７の上流側に接続した入口１１と下流側に接続した出口１２との間に並列に配管され、且つ側面視がほぼＵ字形を呈するバイパス管路１３と、係るバイパス管路１３の入口１１側に着脱可能に接続され、且つ内部に比較的小型のサイクロンＳを内蔵したダスト捕集部２０と、出口１２側の太径部１８内に配置された気流管１９と、を備えている。
入口１１は、排気管７の上流側に向かって斜めに開口し、出口１２は、排気管７の下流側に向かって斜めに開口することで、バイパス管路１３への排気ガスＧの取り込みおよびバイパス管路１３からの排気ガスＧの戻りを容易にしている。
バイパス管路１３は、図２に示すように、継ぎ手Ｊ１，Ｊ２を介して排気管７に接続され、入口１１側には、継ぎ手Ｊ１、弁Ｖ１、および太径部１６ａを介して、弁Ｖ３およびダスト捕集部２０と接続する継ぎ手ｊ１が接続されている。    尚、上記太径部１６ａには、給気管１６が接続されている。係る給気管１６は、サイクロンＳ内に捕集されるダストを保護するため、サイクロンＳ内に向かって窒素（パージ用不活性ガス）ｐｇを、ダスト捕集中において常時供給する。
【００１７】
また、バイパス管路１３の出口１２側には、継ぎ手Ｊ２を介して、弁Ｖ２を途中に有する戻り管１７と、中心部の軸方向に沿って気流管１９を出口１２側に向かって配置した太径部１８とが接続されている。係るバイパス管路１３の水平部の上流側には、弁部Ｖ４およびダスト捕集部２０と接続する継ぎ手ｊ２が接続されている。
一方、ダスト捕集部２０は、図２に示すように、継ぎ手ｊ１、弁Ｖ３、比較的小型のサイクロンＳ、弁Ｖ４、および継ぎ手ｊ２を垂直方向に沿って有する。サイクロンＳは、円筒形の外筒１５ａの内側に、入口１１側に向かって頂点が位置するコーン（円錐）部１４と、係るコーン部１４の下流側に接続され且つ外筒１５ａと同軸に配置された内筒１５とを有し、内筒１５の周面に開口した複数の透孔ｈがバイパス管１３の下流側に連通している。
【００１８】
図１に示すように、前記精錬炉１から排出された排気ガスＧは、排気管４を経て送られたサイクロン６内において比較的重く大きな塵埃（ＦｅＯなど）を除去された後、排気管７を流れてバグフィルタ８側に流される。
予め、図２に示すように、ダスト捕集装置１０ａにおいて、気流管１９から窒素（ガス）ｓｇを出口１２側に向かって吐出し、入口１１側を負圧化すると共に、弁Ｖ１〜Ｖ４を開放しておく。また、太径部１６ａの給気管１６からサイクロンＳ内に向かって窒素ｐｇを供給しておく。
係る状態で、排気ガスＧ中の一部の排気ガスｇは、入口１１から開放状態の弁Ｖ１、太径部１６ａ、およびダスト捕集部２０側おける開放状態の弁のＶ３を経て、サイクロンＳ内に送られる。
【００１９】
すると、バイパス管路１３の入口１１側から軸方向に沿って流された前記排気ガスｇは、図２に示すように、サイクロンＳ内のコーン部１４によって遠心力を付与され、円周方向で且つ螺旋形状に回転しつつ内筒１５側に降下し、係る内筒１５に開設された複数の透孔ｈから当該内筒１５の内側に入り、弁Ｖ４、継ぎ手ｊ２、および弁Ｖ２を経て、バイパス管１３の下流側に送られる。この際、上記排気ガスｇ中に含まれていたＭｇ粉などを含むダストｄは、当該排気ガスｇから分離され、サイクロンＳ内における内筒１５の底辺を囲む外筒１５ａの底面および側面に付着し、徐々に堆積される。
一方、ダストｄを分離された排気ガスｇは、バイパス管１３の太径部１８内で気流管１９から吐出される窒素ｓｇによって出口１２側に向かって送られ、戻り管１７、弁Ｖ２、および出口１２を経て、排気管７内に復流し、下流の第バグフィルタ８側に向かって送られる。尚、以上の間においても、前記排気ガスＧの大半は、排気管７中を連続して流れている。
【００２０】
例えば、前記精錬炉１で１チャージの精錬が終了した時点で、気流管１９からの窒素ｓｇの吐出を停止し、太径部１６ａの給気管１６からサイクロンＳ内への窒素ｐｇの供給を停止し、更に弁Ｖ１〜Ｖ４を閉鎖した後、継ぎ手ｊ１，ｊ２を分離し、図３に示すように、ダスト捕集部２０をバイパス管路１３の入口１１側から取り外す。この際、継ぎ手ｊ１，ｊ２間は開放されるが、弁Ｖ１，Ｖ２が閉鎖しているため、排気管７中の排気ガスＧは、バイパス管路１３内に進入しない。
弁Ｖ３，Ｖ４によって上下の両端が閉鎖され、且つ窒素ｐｇによって内側がハージされたダスト捕集部２０は、図４中の破線の矢印で示すように、バイパス管路１３から取り外され、そのサイクロンＳ内からダストｄが採取され、係るダストｄの成分および当該成分の性状が所定の分析手段よって分析ＡＮされる。
【００２１】
例えば、前記分析ＡＮにより採取されたダストｄ中に未酸化のＭｇ粉あるいはＭｎ粉が発見された場合には、前記精錬炉１内において、係るＭｇ粉などの酸化が不十分であったことが判明する。
尚、前記ダストｄが採取されたダスト捕集部２０は、図１，図２で示したように、再びバイパス管路１３内に戻される。また、バイパス管路１３からのダスト捕集部２０の取り外しは、真空精錬の１チャージの途中でも行えるので、複数の捕集部２０を用意し、真空精錬の段階（脱炭期や還元期、あるいはこれらの前段・後段など）ごとにおいて、分析ＡＮ用のダストｄを採取することも可能である。
【００２２】
以上のようなダスト捕集装置１０ａによれば、前記気流管１９から出口１２側に向かって窒素ｓｇを吐出し、バイパス管路１３の入口１１側を低圧化することで、前記精錬炉１から排出されて排気管７中に流された排気ガスＧの一部ｇを、バイパス管１３内に取り込み、サイクロンＳによる気流とダストｄとの分離作用により、排気ガスｇ中のダストｄをダスト捕集部２０に採取できる。このため、１チャージあるいはその途中での真空精錬にて排出される排気ガスＧ（ｇ）中のダストｄを、分析用として容易、迅速、且つ確実に採取できる。
しかも、給気管１６から窒素ｐｇをダスト捕集部２０内にダスト捕集中に常時供給することで、採取されたダストｄ中にＭｇ粉などの易酸化成分が含まれていても、係る成分を酸化させずに分析できる。そのため、前記精錬炉１内に対し、次の精錬に支障とならない範囲でエアなどを吹き込み、予めＭｇ粉などを酸化させるに際し、その吹き込みタイミングを適切に選定するのに活用できる。
従って、従来のように多くの労力や時間を要さず、作業も安全且つ衛生的に行え、易酸化成分の不用意な燃焼も予防可能となる。
【００２３】
図５は、異なる形態のダスト捕集装置１０ｂを示す概略図、図６は、係る捕集装置１０ｂからダスト捕集部２０を取り外した状態の概略図である。
このダスト捕集装置１０ｂは、図５に示すように、全体が排気管７の上方に配置されており、係る排気管７の上流側に接続した入口１１と下流側に接続した出口１２との間に並列に配管され、且つ側面視がほぼ逆Ｕ字形を呈するバイパス管路１３と、係るバイパス管路１３の入口１１側に着脱可能に接続され、且つサイクロンＳを内蔵した前記同様のダスト捕集部２０と、出口１２側の内部に配置された前記同様の気流管１９と、を備えている。
係るダスト捕集装置１０ｂが前記ダスト捕集装置１０ａと相違するのは、ダスト捕集部２０のサイクロンＳにおいて、図５に示すように、コーン部１４を下方に配置し、その上方に内筒部１５を配置していると共に、コーン部１４に隣接する外筒１５ａの側面および底面にダストｄが付着するようにした構造である。
【００２４】
前記同様に、前記精錬炉１から排出されて排気管７を流れる排気ガスＧの一部の排気ガスｇは、予め弁Ｖ１〜Ｖ４が開放され、且つ気流管１９から窒素が出口１２側に向かって吐出されているダスト捕集装置１ｂの入口１１からバイパス管路１３内に送られる。尚、前記同様に、給気管１６からサイクロンＳ内に向かって窒素ｐｇが供給されている。
上記排気ガスｇは、サイクロンＳ内において遠心力を付与され、Ｍｇ粉などを含むダストｄを分離され、該ダストｄは、コーン部１４に隣接する外筒１５ａのリング形の側面および底面に付着して堆積される。係るダストｄを分離された排気ガスｇは、前記同様にバイパス管路１３の下流側に送られ、気流管１９から吐出された窒素と共に、出口１２を経て排気管７の下流側へ戻される。
前記同様に精錬が終了した時点で、図６に示すように、気流管１９からの窒素ｓｇの吐出を停止し、給気管１６からの窒素ｐｇの供給を停止し、弁Ｖ１〜Ｖ４を閉鎖した後、継ぎ手ｊ１，ｊ２を分離して、ダスト捕集部２０をバイパス管１３の入口１１側から取り外す。
【００２５】
これ以降は、前記図４に示したと同様に、サイクロンＳ内のダストｄを採取して分析ＡＮし、未酸化のＭｇ粉などがあるか否か判定され、その結果に応じて、エアなどを、前記精錬炉１の蓋３内に吹き込むタイミングを設定し、あるいは適宜変更する。
以上のようなダスト捕集装置１０ｂによっても、前記ダスト捕集装置１０ａと同様な作用を生じさせることができ、且つ同様な効果を奏することができる。
【００２６】
本発明のダスト捕集装置は、以上において説明した各形態に限定されない。
例えば、本発明のダスト捕集装置によりダストを採取すべき排気ガスは、前記ＡＯＤ法以外の真空精錬炉などからの排気ガスのほか、減圧造塊や減圧鋳造などに用いられ、鋳型を併設した取鍋精錬炉などから排出される排気ガスも含まれる。
また、前記バイパス管路は、前記形態に限らず、例えば、全体がほぼＶ字形、ほぼ逆Ｖ字形、ほぼＣ字形、ほぼＪ字形、あるいは、ほぼＬ字形であっても良い。
更に、前記ダスト捕集部に設けるサイクロンは、２個以上を連設しても良い。
加えて、前記バイパス管路に対し、複数のダスト捕集部を併設しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明のダスト捕集装置は、真空精錬炉などから排出される排気ガス中からサンプル用ダストを捕集するために利用される。
【符号の説明】
【００２８】
１…………………真空精錬炉
７…………………排気管
１０ａ，１０ｂ…ダスト捕集装置
１３………………バイパス管路
１６………………給気管
１９………………気流管
２０………………ダスト捕集部
Ｇ，ｇ……………排気ガス
Ｓ…………………サイクロン
ｐｇ………………窒素（不活性ガス）
ｓｇ………………窒素（ガス）
【図１】
2010261795.tif 000003
【図２】
2010261795.tif 000004
【図３】
2010261795.tif 000005
【図４】
2010261795.tif 000006
【図５】
2010261795.tif 000007
【図６】
2010261795.tif 000008