(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも真空精錬炉、フィルターを用いかつその下部に開閉自在のダスト排出口を有する乾式集塵機、排気装置、ならびに該集塵機内に非酸化性ガスを導入する管路および開閉弁からなる真空精錬設備を用いて、非真空処理時に該ダスト排出口からダストを排出する時に、該ダスト排出口から非酸化性ガスが流れ出るように該集塵機内に非酸化性ガスを導入することを特徴とする真空精錬方法。
【請求項２】
少なくとも真空精錬炉、フィルターを用いかつその下部に開閉自在のダスト排出口を有する乾式集塵機、排気装置からなる真空精錬設備を用いて、非真空処理時に該ダスト排出口からダストを排出する時に、該ダスト排出口の外側を非酸化性ガスの雰囲気に保持することを特徴とする真空精錬方法。
【請求項３】
少なくとも真空精錬炉、フィルターを用いかつその下部に開閉自在のダスト排出口を有する乾式集塵機、排気装置、ならびに該集塵機内に非酸化性ガスを導入する管路および開閉弁からなる真空精錬設備を用いて、非真空処理時に該ダスト排出口からダストを排出する時に、該ダスト排出口から非酸化性ガスが流れ出るように該集塵機内に非酸化性ガスを導入すると同時に、該ダスト排出口の外側を非酸化性ガスの雰囲気に保持することを特徴とする真空精錬方法。
【請求項４】
少なくとも真空精錬炉、フィルターを用いかつその下部に開閉自在のダスト排出口を有する乾式集塵機、排気装置からなる真空精錬設備において、該ダスト排出口の外側に排出されたダストを気送する輸送管路を密閉接続し、該輸送管路に気送用の非酸化性ガスを導入する供給管路を設置し、該輸送管路の気送先接続箇所を耐熱構造もしくは冷却構造の機器またはダスト冷却が可能な構造の機器としたことを特徴とする真空精錬設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空転炉、真空取鍋脱ガス装置等による金属精錬に使用する真空精錬方法および真空精錬設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
真空排気装置にフィルターを用いた集塵装置、例えば濾布式の集塵装置を使用することは、例えば特開平６−１７１１５号公報等に記載されているように、既に行われている。しかし、真空排気装置にフィルター式集塵装置を使用する場合には、その性格上から炉から密閉状態で使用されるため、過剰空気の吸引がなく、炉内で非酸化のメタリック状態のダストが発生した場合には非酸化の状態のまま集塵装置に至る。その結果、濾布上に捕着された金属ダストは何らかの理由で侵入した空気中の酸素と反応して酸化発熱現象を生じ、フィルターが濾布の場合には濾布が損傷し、著しい場合には全焼損に至るという問題点を有する。また、フィルターがセラミックスの場合にも、ダスト自体が焼結し、フィルターの目詰まりを発生させる等、その本来の機能を損なう問題がある。
【０００３】
このような問題点に対し、特開平８−３６２７号公報では、可燃性物質がダストに含まれる場合に集塵機部をアルゴン、窒素で復圧あるいは逆洗することが示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この対策により、真空処理直後の復圧時の大気導入による濾布損傷は解決されるが、非真空処理時にダスト排出口から前記のような酸素との反応性の高い非酸化のメタリック状態のダストを工業的に安定して排出する方法は知られていない。即ち、真空処理終了時に非酸化性ガスで復圧しても、その後のフィルターに捕集され分離落下したダストの集塵機から外部への排出時に、ダスト排出口から大気を集塵機内に導入してしまえば、フィルターに付着残存しているダストが酸化し、フィルターが濾布の場合には熱損傷を、フィルターがセラミックスの場合にはダスト焼結、目詰まりを生じて、集塵機の機能に障害を与える。また、ダスト排出口近傍のダストないし排出中のダストの大気による酸化・発熱に起因して、真空シール用パッキン等近傍の機器の熱損傷や、ダストの焼結固化による排出障害を生じる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の真空精錬方法は、少なくとも真空精錬炉、フィルターを用いかつその下部に開閉自在のダスト排出口を有する乾式集塵機、排気装置、ならびに該集塵機内に非酸化性ガスを導入する管路および開閉弁からなる真空精錬設備を用いて、非真空処理時に該ダスト排出口からダストを排出する時に、該ダスト排出口から非酸化性ガスが流れ出るように該集塵機内に非酸化性ガスを導入することを特徴とする真空精錬方法である。
【０００６】
本発明の第２の真空精錬方法は、少なくとも真空精錬炉、フィルターを用いかつその下部に開閉自在のダスト排出口を有する乾式集塵機、排気装置からなる真空精錬設備を用いて、非真空処理時に該ダスト排出口からダストを排出する時に、該ダスト排出口の外側を非酸化性ガスの雰囲気に保持することを特徴とする真空精錬方法である。
【０００７】
本発明の第３の真空精錬方法は、少なくとも真空精錬炉、フィルターを用いかつその下部に開閉自在のダスト排出口を有する乾式集塵機、排気装置、ならびに該集塵機内に非酸化性ガスを導入する管路および開閉弁からなる真空精錬設備を用いて、非真空処理時に該ダスト排出口からダストを排出する時に、該ダスト排出口から非酸化性ガスが流れ出るように該集塵機内に非酸化性ガスを導入すると同時に、該ダスト排出口の外側を非酸化性ガスの雰囲気に保持することを特徴とする真空精錬方法である。
【０００８】
本発明の真空精錬設備は、少なくとも真空精錬炉、フィルターを用いかつその下部に開閉自在のダスト排出口を有する乾式集塵機、排気装置からなる真空精錬設備において、該ダスト排出口の外側に排出されたダストを気送する輸送管路を密閉接続し、該輸送管路に気送用の非酸化性ガスを導入する供給管路を設置し、該輸送管路の気送先接続箇所を耐熱構造もしくは冷却構造の機器またはダスト冷却が可能な構造の機器としたことを特徴とする真空精錬設備である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
ダストが乾式集塵機内から排出される場合には、少なくともダストの体積分の外気が代替置換で乾式集塵機内に吸い込まれる。これを防止するため、同等体積以上の非酸化性ガスを別途乾式集塵機内に導入するというのが一つの考え方である。また開口部面積が大きい場合には、自然対流で乾式集塵機内に外気が侵入する。これを防止するためには、更に非酸化性ガスの導入量を増やし、非酸化性ガスが開口部から吐出する状態に維持することが必要である。この考え方によるのが本発明の第１の真空精錬方法である。
【００１０】
別の対策として、侵入する外気を空気ではなく非酸化性ガスとすることもできる。具体的には、ダスト排出口の外側を非酸化性ガスの雰囲気とすることである。この考え方によるのが本発明の第２の真空精錬方法である。そして、この真空精錬方法に用いるのに好適な設備が本発明の真空精錬設備である。
【００１１】
ダスト排出時の乾式集塵機内への空気侵入防止、ダストの空気による酸化防止が本発明の目的であるから、ダスト排出開始前の乾式集塵機内は非酸化性雰囲気であることが前提である。
【００１２】
乾式集塵機のフィルターは、濾布・セラミックを問わない。熱損傷・目詰まりが生じうるもの一切が対象であり、本発明により効果が得られる。
【００１３】
精錬炉・乾式集塵機内を減圧できるものなら、排気装置はエジェクターでも機械ポンプでも可であり、特にその型式・構造は問わない。
【００１４】
ダスト排出口は、真空精錬時に真空シールが可能で、かつ非真空処理期間中の必要時にダストを排出できれば、その型式・構造は問わない。ダスト排出口の構造例を図５、６に示す。
【００１５】
非酸化性ガスとは、非酸化金属ダストと酸化反応を起こすことのない、窒素あるいはアルゴン等のガスを意味する。これは厳密に化学的な不活性元素ガスを意味するのではなく、実質的に非酸化金属ダストの酸化反応を抑制できればよく、セラミックフィルターなどではＣＯガス等でも使用しうる場合がある。
【００１６】
非酸化性ガス導入方法の例を図１に示す。ダスト排出時の非酸化性ガス導入専用管路１４を用いてもよく、復圧用ガス導入管路１３やその他用の管路を用いてもよい。但し、真空精錬時は非酸化性ガスを導入すべきではないため、非酸化性ガス導入専用管路１４に開閉弁１５は必須である。また機能・コストを両立する好適なガス注入量に調整しうるように、非酸化性ガス導入専用管路１４に流量調整弁１６を設置することも好ましい。
【００１７】
非酸化性ガスの導入すべき流量は、ダスト排出口１９の構造、ダスト性状・量、乾式集塵機８全体の大きさ・構造により異なり、一意に定められない。実質的にダスト排出口１９からの空気の吸引ないし対流侵入を防止するように、ガス排出口１９から非酸化性ガスが流れ出る程度に乾式集塵機８内に導入できれば良い。具体的には、試運転等により調整決定すべきである。
【００１８】
非酸化性ガスの乾式集塵機への導入時期に関しては、ダスト排出のためダスト排出口を開き始める直前から導入を開始し、排出を終了してダスト排出口を閉め終わるまでの間導入するのが最も好ましい。ダスト排出口が小さく開閉速度が速い場合等、条件によっては、ダスト排出口の開閉動作と同時に導入を開始・終了することもできる。
【００１９】
本発明の第２の真空精錬方法では、ダスト排出口の外側を非酸化性ガスの雰囲気に保持する。保持すべき雰囲気の程度は、酸素濃度が数パーセント以下に抑制されれば十分である。従って、非酸化性ガスの雰囲気に保持するための装置のシール程度は、真空シールのように厳密にする必要はなく、実質的に非酸化性ガスの雰囲気に保持できればよい。また、非酸化性ガスの雰囲気に保持する範囲は、ダスト排出口から空気を吸い込まないように、ダスト排出口の直外を前記酸素濃度に保持できればよい。非酸化性ガスの雰囲気を保持する期間は、前述の第１の真空精錬方法において非酸化性ガスを乾式集塵機へ導入する期間と同様である。
【００２０】
本発明の第３の真空精錬方法は、本発明の第１の真空精錬方法と第２の真空精錬方法を同時に実施する方法である。
【００２１】
本発明の第２の真空精錬方法を実施するのに好適な本発明の真空精錬設備の例を図２に示す。
【００２２】
まず、ダスト排出口１９の外側に、排出されたダストを気送する輸送管路２５を密閉接続する。密閉されてないと空気が侵入してダスト排出口１９の外側を非酸化性ガスの雰囲気に保持することができず、空気とダストの接触・発熱防止、あるいは乾式集塵機内への空気の吸い込み・障害発生を防止しえない。但し密閉接続が満たされているかぎり、ダスト排出口１９と輸送管路２５との間にロータリー弁２６等の排出補助装置を介することもできる。
【００２３】
輸送管路２５には、気送用の非酸化性ガスを導入する供給管路２７を設置する。供給管路２７から非酸化性ガスを導入することにより、ダスト排出口１９の外側を非酸化性ガスの雰囲気に保持しながら、ダストを気送する。気送用ガスとして空気等の酸化性ガスを使用すると、ダスト排出口１９から空気が乾式集塵機８内に侵入して、フィルター２０が損傷したり、ダスト排出口１９の近傍の真空シール用パッキン等の機器が熱損傷・劣化したりし、またダストの焼結・固化による排出障害が生じる。また、輸送管路２５内でのダスト発熱による配管損傷・劣化、ダストの焼結・固化による詰まり等気送障害も惹起する。
【００２４】
輸送管路２５の気送先接続箇所は、耐熱構造もしくは冷却構造の機器、またはダスト冷却が可能な構造の機器とする。非酸化性ガスで復圧し気送すると、気送先接続箇所でダストは初めて輸送管路２５から解放されて空気中の酸素に接触することになる。ダストがＭｇ、Ｍｎ等の非酸化のメタリック状態の金属微粉を含むと、そこで発熱することとなる。従って、気送先接続箇所はダストが強発熱しても機器損傷を生じない構造とすることが必須である。逆に、例えば気送先機器に濾布を使用した二次集塵機とすると、ダスト発熱により濾布が焼損することがある。
【００２５】
気送先接続箇所の機器の具体例を示す。耐熱構造の機器の例としては、耐火物内張りのダストポット、耐火物内張りの集塵ダクト等が挙げられる。また、冷却構造の機器の例としては、水冷集塵ダクト、ガスクーラー、水冷サイクロンセパレーター等がある。ダスト自体の直接冷却が可能な構造の機器の例としては、水槽、気送されるダストの発熱量に比し十分に大きな熱容量の常温ガスが流れる集塵ダクト等がある。
【００２６】
さらに、ダスト気送時以外はコストの点から非酸化性ガスを流さないことが望ましいので、気送用の非酸化性ガスを導入する供給管路には開閉弁２８を設置することが望ましい。また、ダストを気送するのに好適な条件を得るため、気送用の非酸化性ガスを導入する供給管路２７には、圧力調整用機器、流量調整用機器２９を備えることも望ましい。
【００２７】
本発明の真空精錬設備以外に、本発明の第２の真空精錬方法を実施することができる設備の例を図３、４に示す。
【００２８】
【実施例】
本発明を、６０トン真空精錬炉でのスラグを含む溶鋼の酸化・還元精錬について実施した。フィルターにはテトロン製の常用耐熱温度１３０℃の濾布を用いた。濾布損傷の有無は一定期間操業後に開放調査した。ダスト排出は真空精錬終了・復圧後に毎回実施した。
【００２９】
【実施例１】
図１に示す真空精錬設備を用い、ダスト排出時に乾式集塵機８内に窒素２Ｎｍ3 ／ｍｉｎを吹き込み、本発明の第１の真空精錬方法を実施した。その結果、ダスト排出時に乾式集塵機８の下部のコニカル部３５で５０回中３回僅かに発熱したが、ダスト残留・ダスト排出用ボール弁１０の開閉不能等は発生せず、濾布も健全であった。
【００３０】
【実施例２】
図３に示す真空精錬設備を用い、ダスト排出時にダスト排出口１９の直外を窒素でシールし、酸素濃度≒１．５％として本発明の第２の真空精錬方法を実施した。その結果、ダスト排出時に乾式集塵機８の下部のコニカル部３５で６３回中１回僅かに発熱したが、ダスト残留・ダスト排出用ボール弁１０の開閉不能等は発生せず、濾布も健全であった。
【００３１】
【実施例３】
図１に示す真空精錬設備のダスト排出口１９の下部に、図３に示す真空精錬設備と同様に囲い３４と非酸化性ガスの供給管路２７を設け、実施例１の条件と同一の条件による窒素ガスの乾式集塵機８内への吹き込みと実施例２の条件と同一の条件によるダスト排出口１９直外の窒素シールとを同時に行う本発明の第３の真空精錬方法を実施した。その結果、発熱・ダスト残留・ダスト排出用ボール弁１０の開閉不能は一切なく、濾布も健全であった。
【００３２】
【比較例１】
図１に示す真空精錬設備を用い、ダスト排出時に乾式集塵機８内への窒素注入も、ダスト排出口１９直外の非酸化性ガスの雰囲気の保持も行わなかった。その結果、ダスト排出時に乾式集塵機８の下部のコニカル部３５で２０回中１３回発熱し、内２回はダスト排出用ボール弁１０が焼きつき、閉不能が発生した。また、焼結固化によるダスト残留も一部発生し、２０ｈｅａｔ処理後の濾布には小豆大の孔開きが発生した。
【００３３】
【実施例４】
図２に示す本発明の真空精錬設備を用い、窒素ガスでダストを気送した。その結果、コニカル部・輸送管路の発熱は皆無で、またダスト排出用ボール弁１０の開閉不能もなかった。
【００３４】
【比較例２】
図２に示す本発明の真空精錬設備の供給管路２７にコンプレッサーを接続し、空気圧によりダストを気送した。その結果、１０回の内４回輸送管路２５内で発熱し、内２回はロータリー弁２６の噛み込み切り出し不能が発生した。
【００３５】
【発明の効果】
本発明により、乾式集塵機からのダスト排出時にフィルター損傷、ダスト排出口近傍の機器損傷、輸送管路の発熱損傷・詰まり、ダスト気送先の機器熱損傷といった不都合を起こすことなく、フィルターを用いた乾式集塵機を真空精錬に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の真空精錬方法を実施するための真空精錬設備の例を示す図である。
【図２】本発明の真空精錬設備の例を示す図である。
【図３】本発明の真空精錬方法を実施するための真空精錬設備の例を示す図である。
【図４】本発明の真空精錬方法を実施するための真空精錬設備の例を示す図である。
【図５】ダスト排出口の構造の例を示す図である。
【図６】ダスト排出口の構造の例を示す図である。
【符号の説明】
１    真空精錬容器
２    真空精錬容器蓋
３    上流側ダクト
４    上流側仕切り弁
５    下流側ダクト
６    減圧排気装置
７    煙突
８    乾式集塵機
９    復圧用開閉弁
１０  ダスト排出用ボール弁
１１  安全弁
１２  Ｎ2 ホルダー
１３  復圧用ガス導入管路
１４  非酸化性ガス導入専用管路
１５  開閉弁
１６  流量調整弁
１７  下流側仕切り弁
１８  溶鋼
１９  ダスト排出口
２０  フィルター
２１  アクチエーター
２２  ダスト受けボックス
２３  開閉シリンダー
２４  シール蓋
２５  輸送管路
２６  ロータリー弁
２７  供給管路
２８  開閉弁
２９  流量調整用機器
３０  非酸化性ガスホルダー
３１  耐火物内張ダストポット
３２  ダスト飛散防止おおい
３３  ポット搬出口
３４  囲い
３５  コニカル部
【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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