(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
取鍋内の溶鋼上に浮かぶスラグを浸漬管によって排除，分離し、該浸漬管に向かって取鍋底部から不活性ガスを送りつつ、浸漬管内に露出した溶鋼面にワイヤ状合金を添加する構成からなる溶鋼処理設備において、
ワイヤ状合金の投入用配管は、逆止弁を備える他は内面に凹凸が無く、前記浸漬管のカップ部の管壁を貫通して設けられると共に、該配管の一部が前記浸漬管の仮置用アームに固定されたものであることを特徴とする溶鋼処理設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶銑または溶鋼への浸漬管を備えた溶銑または溶鋼（以下、これらを代表して溶鋼と総称することがある）処理設備に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
溶鋼処理設備を用いて鋼の成分調整や溶鋼の清浄化等が行われているが、このうちの例えばＣＡＳ式の簡易取鍋精錬法においては、浸漬管を備えた溶鋼処理設備が用いられている。
【０００３】
該ＣＡＳ法は、取鍋内の溶鋼上に浮かぶスラグを浸漬管（密閉槽）によって排除，分離し、該浸漬管に向かって取鍋底部から不活性ガスを送りつつ、浸漬管内に露出した溶鋼面に合金を添加するというものである。この際合金は不活性ガスの充満した浸漬管を通って添加されることになるから、スラグや空気による酸化を受けずに上記合金が溶鋼内に投入され、従って溶鋼成分のバラツキが少なくなるという効果がある。尚上記不活性ガスのバブリングにより溶鋼を攪拌し、成分の均一化を図っている。
【０００４】
また上記浸漬管内にランスの噴出口を開口する様にして設けた溶鋼処理設備もあり、該溶鋼処理設備では、上記ランスを用いて取鍋内の溶鋼に向かって高圧酸素を噴出し、炭素等の不純物を酸化燃焼させて除去したり、またランスからの噴出エネルギーによって溶鋼を攪拌することも行われている。
【０００５】
ランスは高温の溶鋼に対し至近距離で高圧酸素を吹き込むものであるから、ランス先端部は溶鋼からの輻射熱を受けると共に、吹錬中に飛散する地金やスラグが付着することによって、著しい熱負荷を受けることになる。そこでランスは図５［（ａ）  ：ランス先端部分の縦（酸素噴出方向）断面図，（ｂ）  ：ランスの横断面図］に示す様に３重管構造となっており、内筒内６１において溶鋼に噴出させる酸素を通し（矢印Ａ参照）、そして中筒内６２及び外筒内６３に冷却水を通す（矢印Ｂ参照）ことによってランスを冷却している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述の様に取鍋への合金の投入は専ら浸漬管を通して行われているが、合金が塊状の場合は投入可能であるものの、ワイヤ状の合金や粉末状の合金の場合は下述の様に投入し難いという問題がある。
【０００７】
即ち、浸漬管は内壁が煉瓦等の耐火物で覆われているが、該浸漬管内にワイヤ状合金を通すと、該ワイヤ状合金が上記耐火物の継ぎ目に引掛かって投入できなくなり、そればかりでなくひどい場合には浸漬管が詰まるという事態が生じる。よってこの様な問題を避ける為に、ワイヤ状合金を投入する場合には浸漬管外のスラグが浮かんだ溶鋼に投入せざるを得ず、するとワイヤ状合金は空気やスラグによる酸化を受けることになって、溶鋼成分がばらつき、また歩留まりが悪くなるという問題が生じる。
【０００８】
また、浸漬管内では上記不活性ガスのバブリングや熱気による上昇気流が発生している為に、粉末状合金を浸漬管に通して投入しようとしても、該粉末状合金が舞い上がり、溶鋼に投入することができないという問題がある。
【０００９】
そこで本発明においては、上記ワイヤ状合金や上記粉末状合金を空気やスラグに曝すことなく溶鋼に投入することのできる溶銑または溶鋼処理設備を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
溶銑または溶鋼処理設備としては、ランス冷却用水路を有するランスを備えた溶銑または溶鋼処理設備において、前記ランスの酸素流路及び／または前記冷却用水路に、合金投入用配管（以下、投入用ランス配管と称することがある）を設けたことが好ましい。
【００１１】
上記ランスは冷却水によって冷却されているから高温にならず、よって該ランスに設ける投入用ランス配管も耐火物を用いずに例えば鋼管や銅管等にすることができる。従ってこの投入用ランス配管の内壁は凹凸の無いものとすることができ、投入されるワイヤ状合金が引掛かるということがない。
【００１２】
そして浸漬管内にランスが設けられており、従って上記投入用ランス配管が浸漬管内に開口する様になるから、スラグの浮いていない溶鋼にワイヤ状合金を投入できる。
【００１３】
またランスは高圧のガスを噴出しており、この噴出により溶鋼からの上昇気流が抑えられるから、投入用ランス配管から投入する合金がたとえ粉末状であっても、舞い上がること無く投入され得る。尚ランスからガス噴出していないときであっても、粉末状合金を粉末供給用ガスと共に投入する様にすれば、粉末供給用ガス流量を多くすることによって、上昇気流に逆らって粉末状合金を露出した溶鋼に投入できる。
【００１４】
尚一般的にＣＡＳ式溶鋼処理設備で用いられるランスは、外壁を耐火物で覆ったものが用いられているが、上述の様にランスは常に高温に曝されているから、上記耐火物が次第に損傷し、従って耐火物の補修やランスの交換が必要となり、また予備のランスを確保しておくことが必要である。この為にコストが高くつき、また補修，取替えの際には操業を中止しなければならない為に操業効率も悪くなるという問題があったが、このランスは冷却用水路を有し、常に冷却されているからランスの寿命が長くなり、その結果コストが低く、またランス交換作業等も少なくすることができる。
【００１５】
尚、ランスに投入用ランス配管を１本設けたものだけでなく、２本以上設けたものであっても良い。
【００１６】
また、ランスの下降限位置がストッパーにより規制される溶銑または溶鋼処理設備であって、前記ストッパーの高さ位置が取鍋内の溶銑または溶鋼面高さに合わせて変更可能なものであることが好ましい。
【００１７】
ランスの高さは昇降用ワイヤによって変更可能となっているが、仮に該昇降用ワイヤが断線しても、ランスが溶鋼内へ落下するのを防止する為に、一般的にランスの下降限位置にストッパーが設けられている。このストッパーの高さ位置は取鍋内の溶鋼面からランス先端までほぼ一定の間隔があく様に設定されるものであるが、処理される取鍋内の溶鋼量は一定でないので、仮に溶鋼面レベルが高い場合に合わせて上記ストッパーを設定すると、操業する溶鋼面レベルが低いときにランスを十分に下げることができなくなるという事態を生じ、逆に溶鋼面レベルが低い場合に合わせて上記ストッパーを設定すると、操業する溶鋼面レベルが高いときにランスが溶鋼に浸かってしまうという事態を生じる。従って従来では変化する溶鋼面レベルに対応できないという問題があった。
【００１８】
しかしながら上記によれば、上述の様にストッパーの位置が取鍋内の溶鋼面高さに合わせて変更可能なものであるから、溶鋼面レベルが変更されても、そのレベルに対応して上記ストッパーの高さ位置を変えることにより、好適な操業を行うことができる。
【００１９】
本発明に係る溶鋼処理設備は、取鍋内の溶鋼上に浮かぶスラグを浸漬管によって排除、
分離し、該浸漬管に向かって取鍋底部から不活性ガスを送りつつ、浸漬管内に露出した溶鋼面にワイヤ状合金を添加する構成からなる溶鋼処理設備において、
ワイヤ状合金の投入用配管（以下、投入用浸漬管配管と称することがある）は、逆止弁を備える他は内面に凹凸が無く、前記浸漬管のカップ部の管壁を貫通して設けられると共に、該配管の一部が前記浸漬管の仮置用アームに固定されたものであることを要旨とする。
【００２０】
上記投入用浸漬管配管の材料として耐火物を用いずに例えば鋼管や銅管等により構成することで、該配管内を凹凸の無いものとすることができ、従って投入されるワイヤ状合金が引掛かることなく、浸漬管内のスラグの浮いていない溶鋼にワイヤ状合金を投入できる。尚たとえ上記投入用浸漬管配管が溶鋼からの輻射熱を受け、変形等が生じても、浸漬管の耐火物等に悪影響を及ぼすことはなく、この様に多少変形等が起こっても投入用浸漬管配管に合金が通過できる孔が確保できてさえいれば良い。
【００２１】
加えて上記投入用浸漬管配管内に逆止弁を取付けたものが好ましく、該逆止弁によって浸漬管内部のガス（例えばＡｒ，ＣＯ，ＣＯ２  ，Ｎ２  等）が上記投入用浸漬管配管を通って外部に漏れ出ることを防止することができる。
【００２２】
更に上記投入用浸漬管配管を浸漬管仮置用アームの下側部分に取付けたものであることが好ましい。ワイヤ状合金を装入する際には上記投入用浸漬管配管に衝撃が加わるが、上述の様に浸漬管仮置用アームに取付けることによって、上記投入用浸漬管配管がしっかりと固定され、ぐらついたり破損したりすることがない。しかも投入用浸漬管配管の固定に既設の浸漬管仮置用アームを利用しているから、固定用の新たな支持部材を必要としない。
【００２３】
【発明の実施の形態及び実施例】
＜参考例１＞
図１は参考例１に係る溶銑または溶鋼処理設備のランス先端部分を示す断面図であり、(a) はランスの縦（酸素噴出方向）断面図で、(b) はランスの横断面図である。尚図５と同じ構成部分については同一の符号を付して重複説明を避ける。
【００２４】
図１に示す様に参考例１においては、冷却用水路である中筒内６２に鋼製の投入用ランス配管（合金投入用配管）１０が設けられており、該投入用ランス配管内１１に粉末状合金やワイヤ状合金が通る様になっている。
【００２５】
上記投入用ランス配管１０は耐火物製ではなく鋼製のものであるが、中筒内６２を流れる冷却水によって冷やされているから、高温になることがなく、よって高熱に曝される環境であっても十分に耐えることができる。
【００２６】
一方鋼製の上記投入用ランス配管１０は管内壁に凹凸がないから、ワイヤ状合金を挿入した際に引掛からずにスムーズに溶鋼に投入できる（矢印Ｃ参照）。
【００２７】
また上記投入用ランス配管１０から投入される合金は、内筒内６１から噴出する（矢印Ａ参照）酸素に連れて溶鋼に向かうので、たとえ粉末状の合金であっても溶鋼からの上昇気流に逆らって強制的に溶鋼に投入することができる。
【００２８】
＜参考例２＞
図２は参考例２に係る溶銑または溶鋼処理設備のランス先端部分を示す断面図であり、(a) はランスの縦（酸素噴出方向）断面図で、(b) はランスの横断面図である。尚図１，５と同じ構成部分については同一の符号を付して重複説明を避ける。
【００２９】
本参考例２においては、酸素流路である内筒内６１の内壁面に鋼製の投入用ランス配管２０が設けられており、該投入用ランス配管内２１に粉末状合金やワイヤ状合金が通り、溶鋼に投入できる様になっている。
【００３０】
この投入用ランス配管２０も中筒内６２を流れる冷却水や内筒内６１を通過する酸素によって冷やされるから、高温になることがなく、高熱に曝される環境下にあっても鋼製配管２０は十分に耐えることができる。
【００３１】
＜参考例３＞
図３は参考例３に係る溶銑または溶鋼処理設備を示す模式図である。
ランス１５は上記参考例１の如く冷却用水路に投入用ランス配管内が設けられたものであり、該ランス１５はランスキャリッジ１２に接続された昇降用ワイヤ（図示せず）によって高さが変更可能で、ランス１５の先端（下端）と取鍋８内の溶鋼１６との間隔Ｄが一定となる様に調節されている。また上記昇降用ワイヤが断線したとき等にランス１５の落下を防止する為に、ストッパー１３が設けられている。該ストッパー１３は段違いに複数（図３では４つ）備えられ、夫々のストッパー１３がストッパー駆動装置１４によって突出或いは引っ込む様になっている。上記昇降用ワイヤの断線等が生じた際には、突出したストッパー１３にランスキャリッジ１２が支えられ、溶鋼へのランス１５の落下が防止される。尚図において浸漬管を省略している。
【００３２】
溶鋼レベルセンサー１７により溶鋼面レベル（地面［ＧＬ］から溶鋼面までの高さ）Ｅを測定し、予め設定されたランス１５先端と溶鋼１６面の最短間隔Ｆを上記測定値Ｅに加えて、ランス１５の下降限位置を決定し、これに適したストッパー１３をストッパー駆動装置１４によって突出させる。尚この様にレベルセンサー１７とストッパー駆動装置１４を連動させて、自動的に最適のストッパー１３を突出させる様にしても良い。
【００３３】
この様にストッパー１３を取鍋内の溶鋼面高さに合わせて変更できるから、好適なストッパー１３位置にして操業することができ、よってメンテナンスコストが低減し、またランス交換作業等が減少する。
【００３４】
尚ストッパー１３は図３に示す様に４段に限らず、５段や３段等であっても良い。
【００３５】
＜実施例＞
図４は本発明の一実施例に係る溶鋼処理設備の浸漬管を示す断面図である。
【００３６】
浸漬管４０は、下部分が溶鋼１６に浸漬されるカップ部４１と、排気・合金投入用ダクト（図示せず）に連結されるダクト部４２からなり、該カップ部４１及びダクト部４２は夫々鉄皮４１ａ，４２ａの内側が耐火物（例えば煉瓦）４１ｂ，４２ｂで覆われた構造となっており、更にカップ部４１の下側においては溶鋼に浸かるので、上記鉄皮４１ａの外側も耐火物４１ｃで覆われている。上記ダクト部４２の上端には排気・合金投入用ダクトに着脱自在に連結する為のフランジ４２ｄが設けられており、またダクト部４２には仮置用アーム４８が設けられ、浸漬管４０を取鍋に使用しないときに上記仮置用アーム４８を支持台に引掛けて収納しておく様になっている。
【００３７】
上記カップ部４１の上方には浸漬管壁を貫通して鋼製の投入用浸漬管配管４３が設けられ、該投入用浸漬管配管４３はその投入口４３ａ側が取付部材４５によって上記仮置用アーム４８の下側に固定されている。また該投入用浸漬管配管４３の投入口４３ａ近傍には逆止弁４４が設けられており、適宜開閉できる様になっている。
【００３８】
ワイヤ状合金を溶鋼に投入するのにあたっては、逆止弁４４を開けて投入用浸漬管配管４３の投入口４３ａからワイヤ状合金を入れ、浸漬管内開口４３ｂからスラグのない溶鋼に向けて投入する。この際、投入用浸漬管配管４３内面には凹凸がないから上記ワイヤ状合金は引掛かること無くスムーズに投入される。またワイヤ状合金挿入の際の衝撃が投入用浸漬管配管４３に加わっても、仮置用アーム４８に投入用浸漬管配管４３が固定されているから、ぐらついたりすることがない。
【００３９】
合金を投入しないときには、上記逆止弁４４を閉じて浸漬管４０内部のガスが外部に漏れるのを防ぐ。
【００４０】
以上の様に本発明に係る溶銑または溶鋼処理設備に関して、実施例を示す図面を参照しつつ具体的に説明したが、本発明はもとより図示例に限定される訳ではなく、前記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００４１】
例えば上記投入用ランス配管や上記投入用浸漬管配管として、図１，２，４に示した太さのものに限らず、より太い或いはより細いものであっても良い。
【００４２】
【発明の効果】
本発明に係る溶銑または溶鋼処理設備は、ワイヤ状合金や粉末状合金であっても空気やスラグに曝すことなく溶銑や溶鋼に投入することができ、従って成分のバラツキの少ない溶銑や溶鋼が得られる。その結果、歩留まりが約１５％向上したことを確認している。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考例１に係る溶銑または溶鋼処理設備のランス先端部分を示す断面図。
【図２】参考例２に係る溶銑または溶鋼処理設備のランス先端部分を示す断面図。
【図３】参考例３に係る溶銑または溶鋼処理設備を示す模式図。
【図４】本発明の一実施例に係る溶鋼処理設備の浸漬管を示す断面図。
【図５】(a)は従来のランス先端部分の縦（酸素噴出方向）断面図、(b)は該ランスの横断面図。
【符号の説明】
８  取鍋
１０，２０  投入用ランス配管
１１，２１  投入用ランス配管内
１２  ランスキャリッジ
１３  ストッパー
１４  ストッパー駆動装置
１５  ランス
１６  溶鋼
１７  レベルセンサー
１８  スラグ
４０  浸漬管
４１  カップ部
４１ａ，４２ａ  鉄皮
４１ｂ，４２ｂ，４１ｃ  耐火物
４２  ダクト部
４２ｄ  フランジ
４３  投入用浸漬管配管
４３ａ  投入口
４３ｂ  浸漬管内開口
４４  逆止弁
４５  取付部材
４８  仮置用アーム
６１  内筒内
６２  中筒内
６３  外筒内
【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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