(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空脱ガス槽のフリーボード側面上端部に設けられたガス排気口（排気ダクト入口）と後続する排気ガスクーラとを接続する真空脱ガス装置用排気ダクトにおいて、前記排気ダクト入口の断面の縦長さが横長さより短い断面形状を有することを特徴とする真空脱ガス装置用排気ダクト。
【請求項２】
前記排気ダクト入口に引き続き横方向に延びる第一のダクト部と、さらに上方向に延びる第二のダクト部と、さらに該第二ダクト部側面上端部から横方向に延びる第三のダクト部を有し、該第三ダクト入口の断面の縦長さが横長さより短い断面形状を有することを特徴とする請求項１に記載の真空脱ガス装置用排気ダクト。
【請求項３】
前記の偏平な排気ダクト入口の断面形状が長方形であることを特徴とする請求項１記載または２に記載の真空脱ガス装置用排気ダクト。
【請求項４】
前記の偏平な排気ダクト入口の断面形状が楕円状であることを特徴とする請求項１記載または２に記載の真空脱ガス装置用排気ダクト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融金属の精錬用として用いられる真空脱ガス装置の排気ダクトに関し、特に、排ガス中のダストを真空脱ガス槽内にとどめ、ダクトに侵入させない排気ダクトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
取鍋中の溶融金属を精錬する場合、真空脱ガス槽を溶鋼中に浸漬させて真空脱ガス処理を行うが、真空脱ガス槽の上部から横方向に排気ダクトを設け、排気ガスをガスクーラに導き、真空処理中の排ガスを冷却することにより真空排気能力を向上させるようにし、その先に取り付けられている真空排気装置に導いている。ここで、排気ガス中のダストは、ガスクーラに付着して冷却能力を低下させ、また排気ダクト中に堆積し、ダクト断面積を減少させて圧力損失を増大させるため、必要な真空度を維持するために、頻繁にダストを除去する必要がある。
【０００３】
このような問題に対し、従来は、ダストの除去方法や付着防止方法で対処するか、またダストセパレータを設置することで対応してきた。例えば、ダストの除去方法、付着防止方法として、
（１）排気口下部に配置したチェーンを引き上げて引き抜く方法（特開平１−２７９７０８号公報）、
（２）排気ダクト内に高融点物質を粉砕した礫状物を敷き詰め、ダストの固着を防ぐもの（特開平５−１８６８１７号公報）、
（３）排気ダクト内に設けた、ノズルから脱ガス槽方向に不活性ガスを吹き込み、ダストを脱ガス槽内に排出するもの（特開平６−２２０５２２号公報）
などが提案されている。また、ダストセパレータとしては、
（４）水平な入口ダクト部と、それに滑らかに接続する内側がＶ字型で外側が字型のダストセパレータを通って上方の排ガス系と接続する出口部をもつことにより、圧力損失を軽減する形状としたもの（特開平４−５６７１７号公報）、
（５）水平な入口ダクト部と、それに滑らかに接続するＵ字型のダストセパレータを通って上方の排ガス系と接続する出口部をもつことにより、圧力損失を軽減する形状としたもの（特開平４−１４１５１３号公報）、
（６）水平な入口ダクト部と、それに滑らかに接続するＵ字型のダストセパレータを通って上方の排ガス系と接続する出口部をもつことにより、圧力損失を軽減する形状とし、さらに出側ダクト部に上方に向けて伸びる距離の長い排気ダクトを接続したもの（特開平４−２０２６１７号公報）、
（７）水平な入口ダクト部と、Ｕ字型またはＶ字型のダストセパレータを通って水平方向の排ガス系と接続する出口部をもつ形状としたもの（特開平６−２０７７８９号公報）
などが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来技術は、ダストがダクトに侵入する量を抜本的に低減させる手法ではなく、ダストを除去する作業は依然として残るなどの、技術面、コスト面での問題がある。
【０００５】
例えば、特開平１−２７９７０８号公報に記載の発明では、チェーンとダストが固着してダクトから分離させることは困難である。また、特開平５−１８６８１７号公報に記載の発明では、礫状物にダストが固着してダクトから分離させることは困難であり、礫状物を敷き詰める作業コストが増加する。さらに、特開平６−２２０５２２号公報に記載の発明では、ノズルを設置するコストがかかる上、ダクトに固着したダストを分離させることは困難である。
ダストセパレータとして提案された上記従来技術の各発明では、圧損が小さい場合はダストセパレート能力は小さく、また、ダストセパレータとしての能力が良い場合は、ダストポットを交換する作業が頻繁に必要となりランニングコストが増大する。
【０００６】
そこで、本発明は、ダストがダクトおよびその下流に侵入する量を抜本的に低減させ、ダストを除去する作業頻度を減少させることができる、真空脱ガス装置用排気ダクトを提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、ダストがダクトに侵入する量を抜本的に低減させ、ダストを除去する作業頻度を減少させることができる構造について鋭意検討を重ねた結果、真空脱ガス槽のフリーボード側面上端部に設けられ横方向に引き出されたダクトにおいて、入口断面の縦長さが横長さより短い断面形状を有することにより、ダストがダクトに侵入する量を抜本的に低減させ、ダストを除去する作業頻度を減少させることができることを見出した。
【０００８】
また同様な検討を重ねた結果、上方向に延びるダクトの側面上端部から横方向に引き出されたダクトにおいても、入口断面の縦長さが横長さより短い断面形状を有することにより、ダストがダクトおよびその下流に侵入する量を抜本的に低減させ、ダストを除去する作業頻度を減少させることができることを見出した。
【０００９】
本発明は以上の知見に基づいてなされたものであって、その要旨とするところは、下記の通りである。
（１）  真空脱ガス槽のフリーボード側面上端部に設けられたガス排気口（排気ダクト入口）と後続する排気ガスクーラとを接続する真空脱ガス装置用排気ダクトにおいて、前記排気ダクト入口の断面の縦長さが横長さより短い断面形状を有することを特徴とする真空脱ガス装置用排気ダクト。
（２）  前記排気ダクト入口に引き続き横方向に延びる第一のダクト部と、さらに上方向に延びる第二のダクト部と、さらに該第二ダクト部側面上端部から横方向に延びる第三のダクト部を有し、該第三ダクト入口の断面の縦長さが横長さより短い断面形状を有することを特徴とする前記（１）に記載の真空脱ガス装置用排気ダクト。
（３）  前記の偏平な排気ダクト入口の断面形状が長方形であることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の真空脱ガス装置用排気ダクト。
（４）  前記の偏平な排気ダクト入口の断面形状が楕円状であることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の真空脱ガス装置用排気ダクト。
【００１０】
【発明の実施の形態】
まず、入口断面形状が楕円状であり入口断面の縦長さが横長さより短い断面形状を有する場合について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の、真空脱ガス槽のフリーボード側面上端部に設けられ横方向に引き出されたダクトにおいて、入口断面形状が楕円状であり入口断面の縦長さが横長さより短い断面形状を有する真空脱ガス装置用排気ダクトを設置した状況を模式的に示した図である。また、図４は従来技術に係る、真空脱ガス槽のフリーボード側面上端部に設けられ横方向に引き出された真空脱ガス装置用排気ダクトを設置した状況を模式的に示した図である。
【００１１】
真空脱ガス槽１は、取鍋２の中に入れられた精錬用溶融金属３中に、例えば底面が無い状態で浸されており、真空脱ガス槽のフリーボード部４を形成するような位置に吊り下げられている。このフリーボード部４の側面上端部に、横方向に引き抜くように排気ダクト５が設けられ、ガスクーラ６に達している。該ガスクーラ６の下流には遮断弁ボックス７が設けられ、真空系に接続されている。こうして、真空脱ガス槽１内は、低圧力状態となり、脱ガスが行われる。
【００１２】
精錬用溶融金属の真空脱ガス槽内での液面８は低圧力のため、外部の湯面より上昇するが、脱ガスに伴い、精錬用溶融金属の真空脱ガス槽内での液面８から、ダスト９が発生する。ダストの真空脱ガス槽内での軌跡１０は図に示す通り、脱ガス流れがダストに及ぼす抗力１１とダストにかかる重力１２の影響を受けながら、フリーボード部４内を上昇し、下降し、一部が、排気ダクト入口１３から排気ダクト５内に侵入する。精錬を繰り返すと、侵入ダストの蓄積１４が顕著となり（図４参照）、真空脱ガス槽１の圧力を低下させるための圧力損失が大きくなり、ダストの除去作業をすることになる。
【００１３】
ここで、従来は、図４に示すとおり排気ダクト入口１３の断面形状はほぼ真円であり、したがって入口断面の縦長さ１５と入口断面の横長さ１６は、ほぼ、同一であった。
【００１４】
図５は、従来の、真空脱ガス槽のフリーボード側面上端部に設けられ横方向に引き出された真空脱ガス装置用排気ダクトにダストセパレータを設置した状況を模式的に示す図である。脱ガスに伴い、ダストが大量に発生し、侵入ダストの蓄積１４が圧力損失を増加させるだけでなく、高温のダストがガスクーラ６に達すると、ガスクーラの効率を低下させ、また冷却水管を損壊させてしまうので、ダストがダクトおよびその下流に侵入する量を抜本的に低減させ、ダストを除去する作業頻度を減少させることが重要となる。ところで、図５のようにダストセパレータを設置するだけでは、ダストがダクトおよびその下流に侵入する量は、不変であり、根本的な解決にならなかった。
【００１５】
本発明では、排気ダクト入口１３の断面積を一定にして、入口断面の縦長さ１５を入口断面の横長さ１６より短く変更した。図６は、入口断面の縦長さとダクトおよびその下流に侵入するダスト量の関係を数値解析により計算した結果を示した図である。この図は、入口断面の縦長さが横長さより短い断面形状となれば、ダストがダクトおよびその下流に侵入する量は、減少することを示している。ダストを除去する作業頻度は、ダストがダクトおよびその下流に侵入する量に比例して減少する。
【００１６】
図２は、本発明の、真空脱ガス槽のフリーボード上方に設けられ横方向に引き出されたダクトにおいて、入口断面形状が長方形であり入口断面の縦長さが横長さより短い断面形状を有する真空脱ガス装置用排気ダクトを模式的に示す図である。この場合も、図１の発明と同様の効果が見られた。
【００１７】
図３は、高温のダストがガスクーラ６に達し、ガスクーラの効率を低下させ、また冷却水管を損壊させてしまうことを防ぐための、請求項２に係る本発明の実施例を模式的に示す図である。すなわち、上方向に延びるダクトの側面上端部から横方向に引き出されたダクトにおいても、第２入口断面の縦長さ１７が第２入口断面の横長さ１８より短い断面形状を有することにより、ダストがダクトおよびその下流に侵入する量を抜本的に低減させるため、ガスクーラ６に達するダストはほぼ皆無となった。
【００１８】
【実施例】
以下、実施例により、本発明を具体的に説明する。図１は、本発明の請求項１または請求項４に係る発明の実施例を模式的に示す図であり、真空脱ガス槽のフリーボード側面上端部に設けられ横方向に引き出されたダクトの入口断面形状が楕円形であり、入口断面の縦長さが横長さより短い断面形状を有している。真空脱ガス槽１の直径は２ｍ、取鍋２の直径は３ｍである。精錬能力は１チャージあたり１５０トンの精錬用溶融金属３から脱ガスを行えるようになっている。真空脱ガス槽１の精錬用溶融金属の真空脱ガス槽内での液面８から天井までのフリーボード４の高さは３ｍで、真空脱ガス槽１の上部に、排気ダクト５が設置され、ガスクーラ６に接続している。
【００１９】
従来は、排気ダクト５の直径は１ｍの真円であり、断面積は０．７９ｍ2 であったが（図４を参照）、本発明では、排気ダクト入口１３の断面積を一定にして、入口断面の縦長さ１５を１．５ｍとし、入口断面の横長さ１６を０．６７ｍとした。
【００２０】
図２は、本発明の請求項１または請求項３に係る発明の実施例を模式的に示す図であり、真空脱ガス槽のフリーボード側面上端部に設けられ横方向に引き出されたダクトの入口断面形状が長方形であり、入口断面の縦長さが横長さより短い断面形状を有している。本発明では、排気ダクト入口１３の断面積を一定にして、入口断面の縦長さ１５を０．５２ｍとし、入口断面の横長さ１６を１．５ｍとした。
【００２１】
図３は、本願の請求項２または請求項３に係る発明の実施例を模式的に示す図であり、真空脱ガス槽のフリーボード側面上端部に設けられ横方向に引き出されたダクトの入口断面が長方形であり、入口断面の縦長さが横長さより短い断面形状を有し、かつ、上方向に延びるダクトの側面上端部から横方向に引き出されたダクトにおいても、第２入口断面が長方形であり、縦長さ１７が横長さ１８より短い断面形状を有している。排気ダクト入口１３および第２入口断面ともに、その断面積を一定にして、入口断面の縦長さ１５、１７を０．５２ｍとし、入口断面の横長さ１６、１８を１．５ｍとした。横方向の第一排気ダクトの長さは２ｍ、縦方向の排気ダクトの長さは２ｍである。
【００２２】
図６は、入口断面の縦長さとダクトおよびその下流に侵入するダスト量の関係を数値解析により計算した結果を示した図である。この図は、入口断面の縦長さが横長さより短い断面形状となれば、ダストがダクトおよびその下流に侵入する量は、減少することを示している。特に、請求項２に係る本発明の実施例のダクトでは侵入量はほぼゼロとなった。ダストを除去する作業頻度は、ダストがダクトおよびその下流に侵入する量に比例して減少した。
【００２３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明により、ダストがダクトおよびその下流に侵入する量を抜本的に低減させ、ダストを除去する作業頻度を減少させることができるため、本発明は、工業的に価値の高い発明であるといえる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例を模式的に説明する図である。
【図２】  本発明の他の実施例を模式的に説明する図である。
【図３】  本発明のさらに他の実施例を模式的に説明する図である。
【図４】  従来技術の、真空脱ガス槽のフリーボード側面上端部に設けられ横方向に引き出された真空脱ガス装置用排気ダクトを模式的に説明する図である。
【図５】  従来技術の、真空脱ガス槽のフリーボード側面上端部に設けられ横方向に引き出された真空脱ガス装置用排気ダクトにダストセパレータを設置した比較例を模式的に説明する図である。
【図６】  入口断面の縦長さとダクトおよびその下流に侵入するダクト量の関係を示した図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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