(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガスの入口及び出口を有し、真空槽から発生する排ガス中のダストを除去する集塵装置と、前記集塵装置よりも下流側に設けられ、前記真空槽を真空にするブースタと、を備える真空脱ガス装置において、
前記集塵装置の出口よりも下流側かつ前記ブースタよりも上流側に排ガスの圧力損失を増加させる圧力調節板を設け、
前記圧力調節板によって前記集塵装置の圧力を上げ、もって前記集塵装置の集塵率を向上させる真空脱ガス装置。
【請求項２】
前記集塵装置は、排ガスを冷却するための水管に排ガス中のダストを衝突・付着させて除去するガスクーラであり、
前記真空脱ガス装置はさらに、前記ガスクーラの出口よりも下流側かつ前記ブースタよりも上流側に、前記真空槽を真空から大気圧に復圧する際に前記真空槽と前記ブースタとを遮断する遮断弁ボックスを備え、
前記圧力調節板は、前記遮断弁ボックスの内部に設けられることを特徴とする請求項１に記載の真空脱ガス装置。
【請求項３】
前記集塵装置は、排ガスを冷却するための水管に排ガス中のダストを衝突・付着させて除去するガスクーラであり、
前記真空脱ガス装置はさらに、前記ガスクーラの出口よりも下流側かつ前記ブースタの入口よりも上流側に、前記真空槽を真空から大気圧に復圧する際に前記真空槽と前記ブースタとを遮断する遮断弁ボックスを備え、
前記圧力調節板は、前記遮断弁ボックスよりも下流側の水平方向に伸びるダクトの内部の上端部に前記圧力調節板の下端部が排ガスの流れの下流に位置するように傾けて取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の真空脱ガス装置。
【請求項４】
前記圧力調節板は、排ガスの圧力損失を調節できるように、排ガスの流れに対する角度を変化でき、
低真空度での処理中は、排ガスの流れに対する前記圧力調節板の開き角度θを小さく又は０度にして圧力損失を低下させ、
高真空度での処理中は、排ガスの流れに対する前記圧力調節板の開き角度θを大きくして圧力損失を増加させ、
低真空度での処理中及び高真空度での処理中に真空槽から排出される排ガスの全量が前記ガスクーラ、前記遮断弁ボックス及び前記ダクトを通過することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の真空脱ガス装置。
【請求項５】
排ガスの入口及び出口を有し、真空槽から発生する排ガス中のダストを除去する集塵装置と、前記集塵装置よりも下流側に設けられ、前記真空槽を真空にするブースタと、を備える真空脱ガス装置の集塵方法において、
前記集塵装置の出口よりも下流側かつ前記ブースタよりも上流側に排ガスの圧力損失を増加させる圧力調節板を設け、前記圧力調節板によって前記集塵装置の圧力を上げ、もって前記集塵装置の集塵率を向上させる真空脱ガス装置の集塵方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、溶鋼を真空脱ガス処理するための真空脱ガス装置及びその集塵方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
転炉での精錬を完了した溶鋼を、真空槽の中で脱ガス、脱炭等を行う真空脱ガス法が知られている。この真空脱ガス法には主に２つの方法がある。１つは溶鋼を取鍋から真空槽の中に吸い上げ、鋼中の水素・窒素の脱ガスを行う真空処理方法（ＤＨ法）である。もう１つは、真空槽と取鍋の間で溶鋼を環流させて反応面積を増やす真空処理方法（ＲＨ法）である。ＲＨ法では、ガスを吹き込むことによって環流状態を作る。上部の真空槽で脱ガスされた溶鋼は取鍋に戻り、再び取鍋から真空槽に上昇する。このような環流状態を作ることによって溶鋼全体を徐々に脱ガスすることができる。
【０００３】
ＤＨ法及びＲＨ法のいずれの真空脱ガス法においても、真空脱ガス装置は、取鍋内の溶鋼の脱ガスを行う真空槽と、真空槽から発生する排ガス中のダストを除去するためのブースタを備える。ブースタは、エジェクタノズルとディフューザからなるブースターエジェクタを複数段に直列配置して構成され、エジェクタノズルから駆動蒸気を噴出させて真空槽からの排ガスを吸引する。
【０００４】
真空脱ガス処理中に真空槽から発生するダストが、排ガスと共に真空排気系に送られると、ダスト衝突によるブースタの摩耗、穴明き、ブースタエルボ部でのダストの堆積等の問題が発生する。この問題を解決するために、真空槽とブースタとの間に排ガス中のダストを除去する集塵装置が設けられる。
【０００５】
真空脱ガス装置に用いられる従来の集塵装置として、排ガス中に浮遊しているダストを重力による沈降現象によって分離捕集する重力沈降式集塵装置（例えば特許文献１参照）、排ガスを冷却するための水管に排ガス中のダストを衝突・付着させて除去する衝突式集塵装置（例えば特許文献２参照）が知られている。
【０００６】
また、特許文献３には、集塵装置の排気系統に集塵装置を迂回するバイパス経路を設け、低真空精錬工程において集塵装置に排ガスが流れるようにし、高真空精錬工程においてバイパス経路に排ガスが流れるようにした精錬装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３０８８４４２号公報
【特許文献２】特開平１０−１８３２３２号公報
【特許文献３】特開平６−１７１１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
真空処理中に真空排気系の煙道内は真空付近の圧力になるので、排ガスの体積が膨張し、実流速は非常に速くなる。重力沈降式及び衝突式集塵装置はその集塵率が対象とする気流の流速に反比例するので、真空処理中の集塵率が悪くなるという問題がある。そのため、特許文献１及び特許文献２に記載の集塵装置にあっては、多くのダストが集塵装置の下流にあるブースタに達してしまい、ブースタにダスト衝突による摩耗、穴明きなどのトラブルが発生するおそれがある。また、ダクトにダストが堆積し、流路面積が縮小した場合、排ガス流量の低下、真空到達時間の延長が危惧される。
【０００９】
特許文献３に記載の精錬装置にあっても、低真空精錬工程において集塵装置の集塵率が悪くなるという問題がある。また、高真空精錬工程で排ガスが集塵装置を流れることがなく、バイパス経路を流れるので、高真空精錬工程で発生するダストがバイパス経路を経由してブースタに達してしまうという問題もある。
【００１０】
そこで、本発明は真空付近の圧力下でも集塵装置の集塵率を向上させることができる真空脱ガス装置及び真空脱ガス装置の集塵方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、排ガスの入口及び出口を有し、真空槽から発生する排ガス中のダストを除去する集塵装置と、前記集塵装置よりも下流側に設けられ、前記真空槽を真空にするブースタと、を備える真空脱ガス装置において、前記集塵装置の出口よりも下流側かつ前記ブースタよりも上流側に排ガスの圧力損失を増加させる圧力調節板を設け、前記圧力調節板によって前記集塵装置の圧力を上げ、もって前記集塵装置の集塵率を向上させる真空脱ガス装置である。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の真空脱ガス装置において、前記集塵装置は、排ガスを冷却するための水管に排ガス中のダストを衝突・付着させて除去するガスクーラであり、前記真空脱ガス装置はさらに、前記ガスクーラの出口よりも下流側かつ前記ブースタよりも上流側に、前記真空槽を真空から大気圧に復圧する際に前記真空槽と前記ブースタとを遮断する遮断弁ボックスを備え、前記圧力調節板は、前記遮断弁ボックスの内部に設けられることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の真空脱ガス装置において、前記集塵装置は、排ガスを冷却するための水管に排ガス中のダストを衝突・付着させて除去するガスクーラであり、前記真空脱ガス装置はさらに、前記ガスクーラの出口よりも下流側かつ前記ブースタの入口よりも上流側に、前記真空槽を真空から大気圧に復圧する際に前記真空槽と前記ブースタとを遮断する遮断弁ボックスを備え、前記圧力調節板は、前記遮断弁ボックスよりも下流側の水平方向に伸びるダクトの内部の上端部に前記圧力調節板の下端部が排ガスの流れの下流に位置するように傾けて取り付けられることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の真空脱ガス装置において、前記圧力調節板は、排ガスの圧力損失を調節できるように、排ガス流れに対する角度を変化でき、低真空度での処理中は、排ガスの流れに対する前記圧力調節板の開き角度θを小さく又は０度にして圧力損失を低下させ、高真空度での処理中は、排ガスの流れに対する前記圧力調節板の開き角度θを大きくして圧力損失を増加させ、低真空度での処理中及び高真空度での処理中に真空槽から排出される排ガスの全量が前記ガスクーラ及び前記遮断弁ボックスを通過することを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、排ガスの入口及び出口を有し、真空槽から発生する排ガス中のダストを除去する集塵装置と、前記集塵装置よりも下流側に設けられ、前記真空槽を真空にするブースタと、を備える真空脱ガス装置の集塵方法において、前記集塵装置の出口よりも下流側かつ前記ブースタよりも上流側に排ガスの圧力損失を増加させる圧力調節板を設け、前記圧力調節板によって前記集塵装置の圧力を上げ、もって前記集塵装置の集塵率を向上させる真空脱ガス装置の集塵方法である。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に記載の発明によれば、圧力調節板の設置により圧力損失が発生し、真空処理中の圧力調節板の上流側の集塵装置の圧力が増加する。真空付近の圧力下では、圧力の微小な増加であっても、排ガスの体積、つまり流速は大きく減少する。これにより、集塵装置の集塵率が向上する。また、集塵装置で捕集しきれなかったダストを圧力調節板に衝突させ、捕集することも可能になる。
【００１７】
請求項２に記載の発明によれば、ガスクーラの下流側の遮断弁ボックスに圧力調節板を設けるので、ガスクーラの圧力を効果的に増加させることができ、ガスクーラの集塵率が向上する。また、遮断弁ボックスの内部に圧力調節板を設けることで、遮断弁ボックスの圧力も効果的に増加させることができ、遮断弁ボックスのダストの集塵率も向上する。
【００１８】
請求項３に記載の発明によれば、ガスクーラの集塵率が向上し、また遮断弁ボックスの集塵率が向上する。ただし、圧力調節板付近のダクトにダストが堆積するおそれがある。
【００１９】
請求項４に記載の発明によれば、処理時間延長のリスクの低減及びダスト回収量の増加の両立が図れる。
【００２０】
請求項５に記載の発明によれば、圧力調節板の設置により圧力損失が発生し、真空処理中の圧力調節板の上流側の集塵装置の圧力が増加する。真空付近の圧力下では、圧力の微小な増加であっても、排ガスの体積、つまり流速は大きく減少する。これにより、集塵装置の集塵率が向上する。また、集塵装置で捕集しきれなかったダストを圧力調節板に衝突させ、捕集することも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態の真空脱ガス装置の模式図
【図２】角度可変の圧力調節板の模式図
【図３】圧力調節板ありと圧力調節板なしとで、ダスト回収速度を比較したグラフ
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は本発明の一実施形態の真空脱ガス装置の模式図を示す。図１に示すように、本実施形態の真空脱ガス装置は、取鍋内の溶鋼の脱ガスを行う真空槽１と、ガスクーラ２と、遮断弁ボックス６と、真空槽１を真空にするためのブースタ５と、を備える。
【００２３】
真空槽１は、ＤＨ脱ガス槽又はＲＨ脱ガス槽からなる。ＤＨ脱ガス槽の場合、真空槽１の下部には一本の浸漬管が設けられる。溶鋼を取鍋７から真空槽１の中に吸い上げ、水素、窒素の脱ガスを行う。ＲＨ脱ガス槽の場合、真空槽１の下部には２本の浸漬管が設けられる（図１にはＲＨ脱ガス槽が示されている）。２本の浸漬管は、取鍋内の溶鋼を真空槽１に吸い上げる吸上管１ａと、真空槽１内の溶鋼を取鍋に戻す排出管１ｂと、から構成される。真空槽１を真空にし、吸上管１ａにアルゴンガス等の不活性ガスを吹き込むと、真空槽１と取鍋７の間で溶鋼が環流する。ＲＨ脱ガス槽では、脱ガスだけでなく、極低炭素鋼を作るための脱炭も行われる。酸素を上部ランスから吹き付けたり、ノズルから吹き込んだりすることで、溶鋼中の炭素が一酸化炭素として燃焼する。
【００２４】
真空槽１の側面の上部には、排気口１ｃが設けられる。排気口１ｃはガスクーラ２、遮断弁ボックス６を通じてブースタ５に連結されている。これらのガスクーラ２、遮断弁ボックス６、ブースタ５が真空排気系を構成する。
【００２５】
ガスクーラ２は、排ガスの入口２ａ及び出口２ｂを有すると共に、内部に多数のＵ字形をした水管（図示せず）を有する。水管内に冷却水を通すことにより、水管が高温の排ガスと熱交換して排ガスを冷却する。ガスクーラ２は、排ガスを冷却し、体積を減少させることによりブースタ５の吸引効率を高める。
【００２６】
ガスクーラ２は、排ガス中のダストを除去する衝突式集塵装置としても機能する。ガスクーラ２の水管の表面には、排ガス中のダストが衝突・付着する。水管の表面に付着したダストは、定期的に掻き落される。掻き落とされたダストは、ガスクーラ２の底部に溜められる。ガスクーラ２のダスト排出弁を開けば、ダストがガスクーラ２の下方のダスト受け箱４に排出される。
【００２７】
ガスクーラ２の下流側には、遮断弁ボックス６が設けられる。遮断弁ボックス６の内部には、復圧ガスの遮断弁（図示せず）が設けられる。遮断弁は、真空脱ガス処理後に真空槽１を真空から大気圧に復圧する際に、真空槽１とブースタ５との間のガスの経路を閉じる。真空槽１を真空から大気圧に復圧する際に、真空槽１側には窒素ガス等が供給され、ブースタ５側には空気が供給される。遮断弁は、窒素ガス等と空気とが混合するのを防止する。
【００２８】
略円筒形状の遮断弁ボックス６の側面には、ガスクーラ２に接続される入口６ａが設けられる。遮断弁ボックス６の入口６ａとは反対側の側面には、出口６ｂが設けられる。出口６ｂは入口６ａよりも上方に配置される。遮断弁ボックス６の内側面の入口６ａの上端部には、斜め下方に傾斜する圧力調節板３が取り付けられる。圧力調節板３は、その下端部が排ガスの流れの下流側に位置するように傾斜している。圧力調節板３は、平板状に形成されると共に、入口６ａの断面形状に合わせた円形に形成される。
【００２９】
遮断弁ボックス６は、排ガス中のダストを除去する重力沈降式集塵装置としても機能する。遮断弁ボックス６の入口６ａから入った排ガスは、圧力調節板３に沿って下方に向けられる。その後、圧力調節板３の下方を通過した排ガスは、遮断弁ボックス６内を上方に向かって方向転換し、遮断弁ボックス６の出口６ｂから排出される。排ガス中に浮遊しているダストは、重力によって遮断弁ボックス６の底部に溜められる。遮断弁ボックス６の下方には、ダスト受け箱４が設けられる。遮断弁ボックス６のダスト排出弁を開けば、ダストがダスト受け箱４に排出される。
【００３０】
ブースタ５は、エジェクタノズルとディフューザからなるブースターエジェクタを３段に配置して構成される。ブースタ５は、エジェクタノズルから駆動蒸気を噴出させて真空槽１からの排ガスを吸引する。ブースタ５の下流には、図示しないコンデンサ及びエジェクタが設けられる。エジェクタは、ブースタ５と同様にエジェクタノズルから駆動蒸気を噴出させて真空槽１からの排ガスを吸引する。ブースタ５及びエジェクタにて使用された駆動蒸気は、蒸気凝縮装置であるコンデンサにより凝縮化される。真空槽１の脱ガス処理に必要とされる真空度に応じて、使用するブースタ５、コンデンサ、エジェクタを適宜選択する。
【００３１】
本実施形態によれば、遮断弁ボックス６の内部に圧力調節板３を設置することで、以下の二つの理由によりガスクーラ２及び遮断弁ボックス６の集塵率が向上する。（１）圧力調節板３の設置により圧力損失が発生し、真空処理中の圧力調節板３より上流側の圧力が急激に増加する。真空付近の圧力下では、圧力の微小な増加であっても、排ガスの体積、つまり流速は大きく減少する。これにより、ガスクーラ２及び遮断弁ボックス６の集塵率が向上する。例えば、同一排気量の条件下で、圧力調節板３の設置により圧力調節板３から上流の圧力を１ｈＰａから２ｈＰａとした場合、流速は１／２となり、集塵率は２倍になる。（２）ガスクーラ２で捕集しきれなかったダストを遮断弁ボックス６の内部の圧力調節板３に衝突させ、捕集することができる。このため、遮断弁ボックス６の集塵率が向上する。
【００３２】
図２は、圧力調節板の他の例を示す。この例の圧力調節板１０は、遮断弁ボックス６の出口よりも下流側の水平方向に伸びるダクト８（図１参照）の内部の上端部に圧力調節板１０の下端部が排ガスの流れの下流に位置するように傾けて取り付けられる。そして、排ガスの圧力損失を調節できるように、排ガスの流れに対する角度を変化できる。真空脱ガス処理の段階によっては圧力損失を大きくしすぎてしまうと、操業に影響が出てしまうおそれがある。そこで、圧力調節板１０の角度を可変として真空脱ガス処理の各段階に合った圧力損失を生みだすようにしている。
【００３３】
圧力調節板１０は、平板形状に形成されると共に、ダクト８の断面形状と相似の円形に形成される。ダクト８の上端部には、排ガスの流れに直交する方向に伸びる軸９が設けられる。圧力調節板１０の一端部はこの軸に結合され、軸９の回りを回転可能となっている。圧力調節板１０はその開き角θ（排ガスの流れＦと平行な方向と圧力調節板１０のなす角度）が０度〜９０度の範囲内の任意の角度に調整可能となっている。図２には、開き角θが０度（（ａ）、開度１００％）、４５度（（ｂ）、開度５０％）、９０度（（ｃ）、開度０％）の状態が示されている。圧力調節板１０の回転動作を案内する円弧状のガイド１１、及び圧力調節板１０をガイド１１に一次的に固定する固定手段１２によって、圧力調節板１０の開きθを任意の角度に調整することが可能になる。
【００３４】
このような角度可変の圧力調節板１０を設置した場合、高真空度での処理中（例えばＲＨ真空脱ガス装置における環流脱炭及びキルド処理中）には、圧力調節板に適当な角度を付けて圧力損失を増加させる。一方、低真空度での処理中は排ガスの流れに対する開きθを小さく又は０度にして圧力損失を低下させる。真空排気系には、バイパス経路が設けられておらず、真空槽１から排出される排ガスの全量は高真空度での処理中及び低真空度での処理中にガスクーラ２、遮断弁ボックス６、及びダクト８を通過する。これにより、真空脱ガス処理中のダスト回収量を増加させると共に、固定式平板状の圧力調節板３よりも処理時間延長のリスクを減らすことができる。
【００３５】
なお、本発明は上記実施形態に具現化されるのに限られることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲でさまざまな実施形態に具現化できる。上記実施形態では、遮断弁ボックス６の内部の圧力調節板３（図１参照）が遮断弁ボックス６に固定されている例を説明したが、遮断弁ボックス６の内部の圧力調節板３を排ガスの圧力損失を調節できるように、排ガスの流れに対する角度を変化できるようにすることもできる。そして、低真空度での処理中は、排ガスの流れに対する圧力調節板３の開き角度θを小さく又は０度にして圧力損失を低下させ、高真空度での処理中は、排ガスの流れに対する圧力調節板３の開き角度θを大きくして圧力損失を増加させることもできる。
【００３６】
また、上記実施形態では、ダクト８内の圧力調節板１０（図２参照）を排ガスの流れに対する角度を変化できるようにしているが、ダクト８の上端部に固定することもできる。
【実施例１】
【００３７】
図１に示す真空脱ガス装置を用い、圧力調節板３なしと圧力調節板３，１０ありの場合とでガスクーラ２及び遮断弁ボックス６のダスト回収速度（ｋｇ／ｃｈ）を比較した。圧力調節板３ありの場合は、遮断弁ボックス６内に圧力調節板３を設置した場合（図１参照）と、遮断弁ボックス６の下流のダクト８に圧力調節板１０を設置した場合（図２参照）とで比較した。ダスト回収速度（ｋｇ／ｃｈ）は１チャージあたりのダスト回収量である。
【００３８】
図３に示すように、遮断弁ボックス６内に圧力調節板３を設置した場合、遮断弁ボックス６の下流のダクト８に圧力調節板１０を設置した場合のいずれの場合でも、ガスクーラ２及び遮断弁ボックス６のダスト回収速度は設置前に比べて大きくなっており、集塵率が改善されたことがわかった。特に、遮断弁ボックス６内に圧力調節板３を設置した後のガスクーラ２及び遮断弁ボックス６のダスト回収速度は、設置前の約２倍となっており、遮断弁ボックス６内の圧力調節板３の設置によって集塵率が大きく改善されたことがわかった。
【実施例２】
【００３９】
ＲＨ真空脱ガス装置に図２に示す角度可変の圧力調節板１０を用い、極低炭素鋼種を真空脱ガス処理した。高真空度での処理中と低真空度での処理中で圧力調節板１０の開度を変化させた。表１に処理の一例を示す。
【００４０】
【表１】
0005874674.tif 000002
【００４１】
低真空度での処理中（真空排気開始→環流開始）には、圧力調節板１０の開度を１００％とし、圧力損失を増加させなかった。一方、高真空度での処置中（脱炭→高真空環流）には、圧力調節板１０の開度を５０％とし、圧力損失を増加させた。これにより、処理時間延長のリスクの低減、及びダスト回収量の増加の両立が図れた。
【符号の説明】
【００４２】
１…真空槽
２…ガスクーラ（集塵装置）
２ａ…入口
２ｂ…出口
３，１０…圧力調節板
５…ブースタ
６…遮断弁ボックス
８…ダクト
【図１】
0005874674.tif 000003
【図２】
0005874674.tif 000004
【図３】
0005874674.tif 000005