(57)【要約】【課題】冷却能力が高い水を用いて冷却しながら、浸漬管内に配置された冷却管に溶損が生じた場合に水蒸気爆発が防止できる方法を提供する。【解決手段】浸漬管１内に冷却管を配置する。冷却液６１が貯留されたタンク６を、冷却液６１の液面が浸漬管１よりも低い位置となるように設置する。冷却液６１をタンク６から冷却管に導入する冷却液供給配管７に、浸漬管１よりも高い位置に配置されるサイホン部７３を設ける。冷却液排出配管８に配置された吸引ポンプ９を駆動させて、冷却液６１を、タンク６、冷却管、冷却液排出配管８、およびタンク６の順に循環させる。これにより、冷却液６１で浸漬管１の金属製の筒体を冷却する。冷却管に破損が生じた場合、冷却液供給配管７内の冷却液はサイホン作用によりタンク６に逆流し、冷却管内と冷却液排出配管８内の冷却液は、吸引ポンプ９でタンク６に排出される。【選択図】図３
2014218711.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の筒体と、前記筒体の内面に配置された内側耐火物と、前記筒体の外面に配置された外側耐火物と、を有する真空脱ガス装置用浸漬管の冷却方法であって、
前記浸漬管内に冷却管を配置し、
冷却液が貯留されたタンクを、前記冷却液の液面が前記浸漬管よりも低い位置となるように設置し、
前記冷却液を前記タンクから前記冷却管に導入する冷却液供給配管と、前記冷却管内の冷却液を前記タンクに排出する冷却液排出配管を設け、
前記冷却液供給配管に、前記浸漬管よりも高い位置に配置されるサイホン部を設け、
前記冷却液排出配管に吸引ポンプを設け、
前記吸引ポンプの吸引力により、前記タンク内の冷却液を、前記冷却液供給配管、前記冷却管、前記冷却液排出配管、および前記タンクの順に循環させることで、前記冷却液で前記筒体を冷却する真空脱ガス装置用浸漬管の冷却方法。
【請求項２】
金属製の筒体と、前記筒体の内面に配置された内側耐火物と、前記筒体の外面に配置された外側耐火物と、を有する真空脱ガス装置用浸漬管を冷却する冷却装置であって、
前記外側耐火物内の前記筒体の外側に配置された冷却管と、
前記冷却液を貯留し、前記冷却液の液面が前記浸漬管よりも低い位置となるように設置されたタンクと、
一端が前記冷却管の冷却液導入口に接続され、他端が前記タンクの冷却液内に入り、前記冷却液導入口より高い位置に配置されるサイホン部を有する冷却液供給配管と、
一端が前記冷却管の冷却液排出口に接続され、他端が前記タンクの液面より上に配置される冷却液排出配管と、
前記冷却液排出配管に設置される吸引ポンプと、
を有する真空脱ガス装置用浸漬管の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、溶鋼の二次精錬で使用される真空脱ガス装置の浸漬管に関する。
【背景技術】
【０００２】
代表的な二次精錬法としてＲＨ（Ruhrstahl-Heraeus ）法がある。ＲＨ法を実施するための装置として、例えば図１に示すようなＲＨ真空脱ガス装置１０が使用される。
ＲＨ真空脱ガス装置１０は、真空槽１１の下部に、取鍋１２内の溶鋼１３に浸漬される二本の浸漬管１４，１５を有する。一方の浸漬管１４は、アルゴンガスが吹き込まれることで、溶鋼１３を真空槽１１内に上昇させる上昇管である。他方の浸漬管１５は、真空槽１１内で精錬された溶鋼を取鍋１２に戻す下降管である。
【０００３】
真空脱ガス装置の浸漬管は、通常、鉄製の筒体（芯金）と、筒体の内面に配置された内側耐火物と、筒体の外面に配置された外側耐火物とで構成されている。このように芯金の内面および外面は耐火物で保護されているが、溶鋼の熱が耐火物を介して芯金に伝わるため、芯金が高温になることは避けられない。また、芯金の熱膨張率は耐火物の熱膨張率より高いため、脱ガス処理時と非処理時との温度差に伴って、耐火物の芯金との境界部に亀裂が発生すると、浸漬管の寿命が短くなる。
【０００４】
そのため、従来より、芯金を冷却することで浸漬管の寿命を長くする方法が提案されている。例えば、特許文献１には、従来技術として、芯金と外側耐火物との間に気体やミスト（気体に水滴を含ませた混合物）を供給する空間を設ける方法や、筒状の芯金の外面に冷却管を巻き付けて、冷却管に気体やミストを供給する方法が記載されている。また、これらの方法による冷却構造の破壊を防止するために、冷却構造を芯金の下部には設けないことが記載されている。
【０００５】
また、特許文献２には、冷却能力が高い水を用いて芯金を冷却しながら、水蒸気爆発が防止できる方法として、浸漬管の内部に金属壁で囲まれた冷却空間を設け、冷却水を循環させるための水冷管を前記冷却空間に挿入し、前記水冷管に設けた微細孔から前記金属壁に向かって冷却水を噴射するとともに、前記冷却空間を強制排気して負圧にする方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１７９２０号公報
【特許文献２】特開平１０−２５９４１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の冷却方法のうちミストで冷却する方法は、気体で冷却する方法よりも冷却能力が高いが、ミストは水を含むため、冷却空間や冷却管の内壁に水滴が付着して大きな水たまり等ができると水蒸気爆発に至る恐れがある。
特許文献２には、「万が一、煉瓦（内側耐火物）の脱落などが発生した場合には、水冷管は循環水により冷却され続けることで溶損や循環水の気化が防止できる」との記載があるが、水冷管に溶損が生じた場合の対応については記載されていない。
【０００８】
この発明の課題は、金属製の筒体と、前記筒体の内面に配置された内側耐火物と、前記筒体の外面に配置された外側耐火物と、を有する真空脱ガス装置用浸漬管の冷却方法であって、冷却能力が高い水を用いて前記筒体を冷却しながら、浸漬管内に配置された冷却管に溶損が生じた場合に水蒸気爆発が防止できる方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、この発明の一態様に係る真空脱ガス装置用浸漬管の冷却方法は、金属製の筒体と、前記筒体の内面に配置された内側耐火物と、前記筒体の外面に配置された外側耐火物と、を有する真空脱ガス装置用浸漬管の冷却方法であって、以下の構成を有する。
【００１０】
前記浸漬管内に冷却管を配置する。冷却液が貯留されたタンクを、前記冷却液の液面が前記浸漬管よりも低い位置となるように設置する。前記冷却液を前記タンクから前記冷却管に導入する冷却液供給配管と、前記冷却管内の冷却液を前記タンクに排出する冷却液排出配管を設ける。前記冷却液供給配管に、前記浸漬管よりも高い位置に配置されるサイホン部を設ける。前記冷却液排出配管に吸引ポンプを設ける。前記吸引ポンプの吸引力により、前記タンク内の冷却液を、前記冷却液供給配管、前記冷却管、前記冷却液排出配管、および前記タンクの順に循環させることで、前記冷却液で前記筒体を冷却する。
【００１１】
この態様の方法によれば、前記冷却管に破損が生じた場合、前記冷却液供給配管内の冷却液は、前記冷却液供給配管が前記サイホン部を有することで、サイホン作用により前記タンクに逆流し、前記冷却管内と前記冷却液排出配管内の冷却液は前記ポンプで前記タンクに排出される。これにより、冷却液が前記浸漬管に残留しない。よって、前記冷却管が前記浸漬管の熱により破損した場合でも、水蒸気爆発が生じることが防止される。
【００１２】
この態様の方法は、(1) 前記外側耐火物内の前記筒体の外側に配置された冷却管と、(2) 前記冷却液を貯留し、前記冷却液の液面が前記浸漬管よりも低い位置となるように設置されたタンクと、(3) 一端が前記冷却管の冷却液導入口に接続され、他端が前記タンクの冷却液内に入り、前記冷却液導入口より高い位置に配置されるサイホン部を有する冷却液供給配管と、(4) 一端が前記冷却管の冷却液排出口に接続され、他端が前記タンクの液面より上に配置される冷却液排出配管と、(5) 前記冷却液排出配管に設置される吸引ポンプと、を有する冷却装置を使用して実施することができる。
【発明の効果】
【００１３】
この発明の方法は、金属製の筒体と、前記筒体の内面に配置された内側耐火物と、前記筒体の外面に配置された外側耐火物と、を有する真空脱ガス装置用浸漬管の冷却方法であって、冷却能力が高い水を用いて前記筒体を冷却しながら、浸漬管内に配置された冷却管に溶損が生じた場合に水蒸気爆発が防止できる方法である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ＲＨ真空脱ガス装置の一例を示す断面図である。
【図２】実施形態の真空脱ガス装置を構成する浸漬管を示す断面図である。
【図３】実施形態の方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、この発明の実施形態について説明するが、この発明は以下の実施形態に限定されない。
この実施形態では、図１に示すＲＨ真空脱ガス装置１０を構成する浸漬管１４，１５の冷却方法および冷却装置について説明する。浸漬管１４，１５の断面図を図２に示す。
図２に示すように、浸漬管１（１４，１５）は、鉄（金属）板により形成された円筒体２と、円筒体２の内面に配置された煉瓦（内側耐火物）３と、円筒体２の外面に配置された外側耐火物４を有する。円筒体２の上端に鉄製のフランジ２１が形成されている。
【００１６】
外側耐火物４内の円筒体２の外側に冷却管５が配置されている。冷却管５は、冷却液導入部５１と、冷却液排出部５２と、円筒体２の外周面に巻き付けてある巻き付け部５３と、巻き付け部５３の下端部と冷却液導入部５１を接続する縦長の冷却液導入管５４と、からなる。
この浸漬管１を作製する際には、先ず、円筒体２の外面に冷却管５の巻き付け部５３が巻き付けられ、巻き付け部５３に冷却液導入部５１および冷却液排出部５２が接続された状態とする。この状態で円筒体２および冷却管５を鋳型に入れ、鋳型内にキャスタブルを流し込むことにより外側耐火物４を形成する。これ以外は通常の方法を採用して浸漬管１を作製する。
【００１７】
図３に示すように、この実施形態の冷却装置は、浸漬管１内に配置された冷却管５以外に、冷却水（冷却液）６１を貯留するタンク６、冷却液供給配管７、冷却液排出配管８、吸引ポンプ９を有する。タンク６は、冷却水６１の液面が浸漬管１の下端部よりも低い位置となるように、床６５の上に設置されている。
冷却液供給配管７の一端部７１は、冷却管５の冷却液導入部（冷却液導入口）５１に接続されている（図２参照）。冷却液供給配管７の他端部７２は、タンク６の冷却水６１内に入っている。冷却液供給配管７は、一端部７１より高い位置に配置されるサイホン部７３を有する。また、タンク６の冷却水６１の液面の高さに寸法Ｈを加えた高さが、冷却液供給配管７の一端部７１の高さである。
【００１８】
冷却液排出配管８の一端部８１は、冷却管５の冷却液排出部（冷却液排出口）５２に接続されている（図２参照）。冷却液排出配管８の他端部８２は、タンク６の冷却水６１の液面より上に配置されている。吸引ポンプ９は、タンク６と同じ床６５の上に設置されている。吸引ポンプ９の吸引側に冷却液排出配管８の一端部８１側が、吐出側に冷却液排出配管８の他端部８２側が接続されている。
【００１９】
この冷却装置によれば、吸引ポンプ９を駆動することにより、タンク６内の冷却水６１が、冷却液供給配管７を通って浸漬管１の冷却管５に導入され、冷却管５内の冷却水６１が冷却液排出配管８を通ってタンク６に排出されることが繰り返される。その際に、冷却水６１が、冷却管５の巻き付け部５３を通る時に円筒体２の熱を吸収するため、円筒体２が冷却される。図３（ａ）は、この冷却が順調に行われている状態を示す。
【００２０】
冷却管５に破損が生じた場合には、図３（ｂ）に示すように、冷却液供給配管７がサイホン部７３を有するため、サイホン作用により、冷却液供給配管７内の冷却液はヘッドＨでタンク６に逆流する。また、冷却管５内と冷却液排出配管８内の冷却液は吸収ポンプ９でタンク６に排出される。これにより、冷却水６１は浸漬管１内に残留しないため、水蒸気爆発が生じない。
したがって、この実施形態の冷却方法によれば、冷却管５が浸漬管１の熱により破損した場合でも、水蒸気爆発が生じることが防止される。
【実施例】
【００２１】
実施形態の冷却装置を使用して、ＲＨ真空脱ガス装置の浸漬管を冷却した。すなわち、図２に示す浸漬管１を用い、図３に示す冷却装置を作動させてＲＨ真空脱ガス装置による二次精鋼を行った。浸漬管１の円筒体２の板厚は１０ｍｍであり、冷却管５として１０Ａパイプを使用した。浸漬管１の内径は６５０ｍｍで、外径は１２５０ｍｍである。図３のヘッド（高さの差）Ｈは１０ｍとし、冷却水の供給速度は１〜３ｍ／ｓｅｃとした。
処理能力２５０ｔ／ｃｈ、溶鋼の還流速度１８０ｔ／ｍｉｎの条件で二次精錬を行った結果、浸漬管１の寿命は３００〜４００回であった。
【００２２】
比較例として、冷却管５を配置せず、図２の冷却管５の部分にも外側耐火物４が存在している浸漬管を用い、図３に示す冷却装置も設けずに、ＲＨ真空脱ガス装置による二次精鋼を行った。冷却装置以外の点は全て同じにした。その結果、浸漬管の寿命は１００〜２００回であった。
このように、実施形態の冷却装置および冷却方法を採用することで、浸漬管の寿命を２〜３倍に長くできることが分かる。
【符号の説明】
【００２３】
１  浸漬管
１０  ＲＨ真空脱ガス装置
１１  真空槽
１２  取鍋
１３  溶鋼
１４  上昇管（浸漬管）
１５  下降管（浸漬管）
２  円筒体
２１  フランジ
３  煉瓦（内側耐火物）
４  外側耐火物
５  冷却管
５１  冷却液導入部（冷却液導入口）
５２  冷却液排出部（冷却液排出口）
５３  巻き付け部
５４  冷却液導入管
６  タンク
６１  冷却水（冷却液）
６５  床
７  冷却液供給配管
７１  冷却液供給配管の一端部
７２  冷却液供給配管の他端部
７３  冷却液供給配管のサイホン部
８  冷却液排出配管
８１  冷却液排出配管の一端部
８２  冷却液排出配管の他端部
９  吸引ポンプ
【図１】
2014218711.tif 000003
【図２】
2014218711.tif 000004
【図３】
2014218711.tif 000005