(57)【要約】【課題】  転炉の吹錬工程で使用されるＡｒガスの純度を、溶鋼の要求品質に応じて変更できる設備を得る。【解決手段】  高純度Ａｒガス供給系１０内を流れるＡｒガスの流量と、粗Ａｒガス供給系２０内を流れるＡｒガスの流量と、粗Ａｒガスと高純度Ａｒガスを混合してなる混合Ａｒガス中の不純物窒素濃度と、粗Ａｒガス中の不純物窒素濃度と、をそれぞれ検出して、転炉吹錬後の溶鋼成分の窒素濃度の要求レベルに応じた不純物窒素濃度となるように、遠隔操作可能な流調弁５，２５を操作して、高純度Ａｒガス供給系１０内を流れるＡｒガスの流量と、粗Ａｒガス供給系２０内を流れるＡｒガスの流量を調整する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気分離装置で製造した粗ＡｒガスをＡｒ精製装置にて高純度Ａｒガスに精製して上吹き、底吹きまたは上底吹き転炉に供給する高純度Ａｒガス供給系と、
前記空気分離装置で製造した粗Ａｒガスを前記Ａｒ精製装置を迂回してその下流側に供給する粗Ａｒガス供給系と、
前記高純度Ａｒガス供給系内の前記Ａｒ精製装置よりも下流側に配置されて、該系内を流れる高純度Ａｒガスの流量を調整する遠隔操作可能な第１の流調弁と、
前記粗Ａｒガス供給系内に設けられて、該系内を流れる粗Ａｒガスの流量を調整する遠隔操作可能な第２の流調弁と、
前記高純度Ａｒガス供給系内に設けられて、該系内を流れる高純度Ａｒガスの流量を検出する第１の流量計と、
前記粗Ａｒガス供給系内に設けられて、該系内を流れる粗Ａｒガスの流量を検出する第２の流量計と、
前記粗Ａｒガス供給系と前記高純度Ａｒガス供給系との接続点よりも下流側に配置されて、粗Ａｒガスと高純度Ａｒガスの混合Ａｒガス中の不純物窒素濃度を測定する第１のガスクロマトグラフと、
前記粗Ａｒガス供給系内に設けられて、粗Ａｒガス中の不純物窒素濃度を測定する第２のガスクロマトグラフと、
前記第１及び第２の流量計により検出された各ガス流量と前記第１及び第２のガスクロマトグラフにより測定された各不純物窒素濃度とに基づいて、前記混合Ａｒガス中の不純物窒素濃度が設定窒素濃度となるように、前記第１及び第２の流調弁を制御して、粗Ａｒガス流量と高純度Ａｒガス流量を調整する流調弁制御装置と、
を備えることを特徴とする転炉吹錬用Ａｒガスの供給設備。
【請求項２】
粗Ａｒガスが高純度Ａｒガス供給系内に逆流するのを阻止する逆止弁を設けたことを特徴とする請求項１記載の転炉吹錬用Ａｒガスの供給設備。
【請求項３】
前記高純度Ａｒガス供給系内の前記逆止弁の前後に、それぞれリーク防止弁を設置するとともに、上流側に位置するリーク防止弁と前記逆止弁との間に、ブロー用の配管を接続し、該ブロー用配管の途中にブロー弁を設けたことを特徴とする請求項２記載の転炉吹錬用Ａｒガスの供給設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転炉の吹錬工程で使用されるＡｒガスの純度を、溶鋼の要求品質に応じて変更可能な転炉吹錬Ａｒガスの供給設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、製鋼過程における取鍋、転炉、真空精錬槽等の精錬工程でＡｒガスを使用することが盛んに行われている。例えばＡｒ−Ｏ2吹錬法は、Ｏ2と共にＡｒを溶鋼中に吹き込むことにより、高価なＣｒを酸化することなく、脱炭を可能とするものであり、かつ良好な品質が得られるので、高Ｃｒ鋼の溶鋼法として製鋼に採用されている。また、前記のＣｒ含有鋼に限らず、普通鋼を精錬する湯合にも、脱炭効率を向上させる目的で、Ａｒガスで溶鋼を攪拌しながら酸素吹錬する方法が採用されている。
【０００３】
このような製鋼過程で多用されているＡｒガスは、工業的には空気深冷分離装置から得られるＡｒ含有ガスをＡｒ濃縮装置でさらに濃縮してＡｒ濃度が99.999％以上の高純度のものを製造している（例えば特許文献１参照）。前記プロセスで精製された高純度Ａｒガスは非常に高価なものであり、効率良くＡｒを精錬に使用することが望まれている。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２５６５７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
溶鋼成分の最終製品の要求レベルは客先の要求品質に合せれば良く、従来のように全ての溶鋼製品に高純度Ａｒガス（不純物としての窒素濃度10ppm以下）を使用することは、表面品質が過剰品質のものが存在することとなり、製造費用の増大を招く。
【０００６】
転炉吹錬では鋼種によりＡｒガスの要求純度が異なるが、それに応じたＡｒガス純度に設定することができる設備はこれまで存在しない。このため、必要以上に精製エネルギを消費している。精製エネルギとは、空気分離装置にて分離された非精製Ａｒを、(1)圧縮機にて昇圧し、(2)Ｈ2ガスで水分除去を行い、(3)液化酸素にてＡｒを液化し（つまり、液体酸素とガスの状態のアルゴンとを熱交換させてアルゴンを液化させ）、(4)高圧酸素にて攪拌し、不純物除去を行い、液化精製アルゴンとしてタンクに貯蔵し、貯蔵したものを(5)ポンプで昇圧し、(6)ガス化工程にてガス化し、工場へ供給するという前記(1)〜(6)の工程に掛かるエネルギのことをいう。
【０００７】
本発明の技術的課題は、転炉の吹錬工程で使用されるＡｒガスの純度を、溶鋼の要求品質に応じて変更できる設備を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の請求項１に係る転炉吹錬用Ａｒガスの供給設備は、空気分離装置で製造した粗ＡｒガスをＡｒ精製装置にて高純度Ａｒガスに精製して上吹き、底吹きまたは上底吹き転炉に供給する高純度Ａｒガス供給系と、空気分離装置で製造した粗ＡｒガスをＡｒ精製装置を迂回してその下流側に供給する粗Ａｒガス供給系と、高純度Ａｒガス供給系内のＡｒ精製装置よりも下流側に配置されて、該系内を流れる高純度Ａｒガスの流量を調整する遠隔操作可能な第１の流調弁と、粗Ａｒガス供給系内に設けられて、該系内を流れる粗Ａｒガスの流量を調整する遠隔操作可能な第２の流調弁と、高純度Ａｒガス供給系内に設けられて、該系内を流れる高純度Ａｒガスの流量を検出する第１の流量計と、粗Ａｒガス供給系内に設けられて、該系内を流れる粗Ａｒガスの流量を検出する第２の流量計と、粗Ａｒガス供給系と高純度Ａｒガス供給系との接続点よりも下流側に配置されて、粗Ａｒガスと高純度Ａｒガスの混合Ａｒガス中の不純物窒素濃度を測定する第１のガスクロマトグラフと、粗Ａｒガス供給系内に設けられて、粗Ａｒガス中の不純物窒素濃度を測定する第２のガスクロマトグラフと、第１及び第２の流量計により検出された各ガス流量と第１及び第２のガスクロマトグラフにより測定された各不純物窒素濃度とに基づいて、混合Ａｒガス中の不純物窒素濃度が設定窒素濃度となるように、第１及び第２の流調弁を制御して、粗Ａｒガス流量と高純度Ａｒガス流量を調整する流調弁制御装置と、を備えるものである。
【０００９】
また、請求項２に係る転炉吹錬用Ａｒガスの供給設備は、粗Ａｒガスが高純度Ａｒガス供給系内に逆流するのを阻止する逆止弁を設けたものである。
【００１０】
また、請求項３に係る転炉吹錬用Ａｒガスの供給設備は、高純度Ａｒガス供給系内の前記逆止弁の前後に、それぞれリーク防止弁を設置するとともに、上流側に位置するリーク防止弁と逆止弁との間に、ブロー用の配管を接続し、ブロー用配管の途中にブロー弁を設けたものである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の転炉吹錬用Ａｒガスの供給設備によれば、転炉吹錬後の溶鋼成分の窒素濃度の要求レベルに応じた不純物窒素濃度の設定値を流調弁制御装置に入力することで、転炉の吹錬工程で使用されるＡｒガス中の不純物窒素濃度が前記設定値となるように、第１及び第２の流調弁が制御され、粗Ａｒガス流量と高純度Ａｒガス流量が自動的に調整される。つまり、粗Ａｒガスと高純度Ａｒガスが混合されて使用される。このため、精製アルゴン消費量が抑制され、Ａｒガス精製に消費するエネルギを低減することができる。
【００１２】
また、請求項２の転炉吹錬用Ａｒガスの供給設備によれば、粗Ａｒガスが高純度Ａｒガス供給系内に逆流するのを阻止する逆止弁を設けたので、粗Ａｒガスが高純度Ａｒガス供給系内に逆流するのを防止することができる。
【００１３】
また、請求項３の転炉吹錬用Ａｒガスの供給設備によれば、高純度Ａｒガス供給系内の前記逆止弁の前後に、それぞれリーク防止弁を設置するとともに、上流側に位置するリーク防止弁と逆止弁との間に、ブロー用の配管を接続し、ブロー用配管の途中にブロー弁を設けたので、高純度Ａｒガス供給系内の圧力が粗Ａｒガス供給系内の圧力より下がって逆止弁から粗Ａｒガスがリークするようなことがあっても、リーク防止弁によって逆流を阻止することができる。更に、逆止弁からリークした粗Ａｒガスは、ブロー弁を開くことでブローすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図示実施形態に基づき本発明の転炉吹錬用Ａｒガスの供給設備について説明する。図１は本発明に係る転炉吹錬用Ａｒガスの供給設備を示すもので、Ａｒガスの流れを実線で、各種信号の流れを破線で、それぞれ示してある。
【００１５】
図において、１０は原料となる空気から例えば沸点の違いを利用してそれぞれの気体を取り出す周知の空気分離装置１で製造した粗Ａｒガス（Ａｒガス中の不純物窒素濃度が10ppm以上）を高純度Ａｒガス（Ａｒガス中の不純物窒素濃度が10ppm以下）に精製して脱ガス設備（ＲＨ）や製鋼工場内の連続鋳造設備（ＣＣ）及び上吹き、底吹きまたは上底吹き転炉に供給する高純度Ａｒガス供給系であり、上流側より直列に、第１の圧縮機２、Ａｒ精製装置３、第２の圧縮機４、第１の流調弁５、第１のリーク防止弁６、逆止弁７、第２のリーク防止弁８、第１の流量計９、及び第１のガスクロマトグラフ１１が配置されているとともに、第１のリーク防止弁６と逆止弁７との間の配管に、ブロー用の配管１２が接続され、ブロー用配管１２の途中にブロー弁１３が設けられている。また、第２の圧縮機４と第１の流調弁５との間の配管に、高純度Ａｒガスを脱ガス設備（ＲＨ）や連続鋳造設備（ＣＣ）に供給するための配管１４が接続されている。
【００１６】
２０は空気分離装置１で製造した粗ＡｒガスをＡｒ精製装置３を迂回してその下流側（第１の流量計９と第１のガスクロマトグラフ１１との間の配管内）に供給する粗Ａｒガス供給系であり、上流側より直列に、第３の圧縮機２１、アキュムレータ２２、第２のガスクロマトグラフ２３、第２の流量計２４、第２の流調弁２５、及び遮断弁２６が配置されている。
【００１７】
これを更に詳述する。高純度Ａｒガス供給系１０において、第１の圧縮機２は、空気分離装置１で製造した不純物窒素濃度が10ppm以上（通常値は5000〜10000ppm）の粗Ａｒガスのガス圧をＡｒ精製装置３に送り込むに必要な圧まで昇圧する機能を有する。
【００１８】
Ａｒ精製装置３は、第１の圧縮機２により昇圧された粗Ａｒガス中にＨ2ガスを送り込んで水分除去を行い、液化酸素にてＡｒを液化することで、不純物窒素濃度が10ppm以下の高純度Ａｒガスを取り出す機能を有する。
【００１９】
第２の圧縮機４は、第１の圧縮機２により昇圧されてＡｒ精製装置３にて精製された高純度Ａｒガスを更に昇圧してＲＨやＣＣや転炉に送り出す機能を有する。
【００２０】
第１の流調弁５は、高純度Ａｒガス供給系１０内を流れる高純度Ａｒガスの流量を調整するための弁であり、遠隔操作可能となっている。
【００２１】
逆止弁７は、高純度Ａｒガス供給系１０内に、粗Ａｒガス供給系２０から粗Ａｒガスが逆流するのを阻止する機能を有する。
【００２２】
第１の流量計９は、高純度Ａｒガス供給系１０内を流れる高純度Ａｒガスの流量を検出する機能を有する。
【００２３】
第１のガスクロマトグラフ１１は、粗Ａｒガス供給系２０と高純度Ａｒガス供給系１０との接続点よりも下流側に配置されて、粗Ａｒガスと高純度Ａｒガスの混合Ａｒガス中の不純物窒素濃度を測定する機能を有する。
【００２４】
逆止弁７前後に配置されている第１と第２のリーク防止弁６，８と、ブロー弁１３とは、互いに逆の状態におかれるもので、通常状態では各リーク防止弁６，８は開かれ、ブロー弁１３は閉じられている。しかし、第１の流量計９の検出値が０となった場合には、各リーク防止弁６，８が閉じられ、ブロー弁１３は開かれる。これにより、高純度Ａｒガス供給系１０内の圧力が粗Ａｒガス供給系２０内の圧力より下がって逆止弁７から粗Ａｒガスがリークするようなことがあっても、リーク防止弁６により逆流を阻止することができるようになっている。また、逆止弁７からリークした粗Ａｒガスは、ブロー弁１３を開くことでブローすることができるようになっている。
【００２５】
粗Ａｒガス供給系２０において、第３の圧縮機２１は、空気分離装置１で製造した不純物窒素濃度が10ppm以上（通常値は5000〜10000ppm）の粗Ａｒガスのガス圧を昇圧して転炉に送り出す機能を有する。
【００２６】
アキュムレータ２２は、第３の圧縮機２１にて昇圧された粗Ａｒガスを高圧のまま蓄えておき、必要に応じて純度を希釈するための粗Ａｒガスを必要な量供給する機能を有する。すなわち、アキュムレータ２２は、粗Ａｒガスの使用量が高純度Ａｒガスの供給量よりも多いために設置されたものである。
【００２７】
第２のガスクロマトグラフ２３は、粗Ａｒガス供給系２０内を流れる粗Ａｒガス中の不純物窒素濃度を測定する機能を有する。
【００２８】
第２の流量計２４は、粗Ａｒガス供給系２０内を流れる粗Ａｒガスの流量を検出する機能を有する。
【００２９】
第２の流調弁２５は、粗Ａｒガス供給系２０内を流れる粗Ａｒガスの流量を調整するための弁であり、遠隔操作可能となっている。
【００３０】
遮断弁２６は、転炉に高純度Ａｒガスのみを供給する場合に閉じられる弁である。
【００３１】
３０は流調弁制御装置であり、第１及び第２の流量計９，２４により検出された高純度Ａｒガスと粗Ａｒガスの各流量と、第１及び第２のガスクロマトグラフ１１，２３により測定された混合Ａｒガス内の不純物窒素濃度および粗Ａｒガス内の不純物窒素濃度とに基づいて、混合Ａｒガス中の不純物窒素濃度が設定窒素濃度となるように、第１及び第２の流調弁５，２５を制御して、粗Ａｒガス流量と高純度Ａｒガス流量を調整する機能を持っている。
【００３２】
前述の構成を有する本実施形態の転炉吹錬用Ａｒガスの供給設備において、転炉吹錬後の溶鋼成分の窒素濃度の要求レベルに応じた不純物窒素濃度の設定値を流調弁制御装置３０に設定すると、流調弁制御装置３０は、第１及び第２の流量計９，２４が検出した高純度Ａｒガスと粗Ａｒガスの各流量を読み、また第１及び第２のガスクロマトグラフ１１，２３が測定した混合Ａｒガス内の不純物窒素濃度および粗Ａｒガス内の不純物窒素濃度とをみて、これら高純度Ａｒガスと粗Ａｒガスの各流量と混合Ａｒガス内の不純物窒素濃度と粗Ａｒガス内の不純物窒素濃度とに基づいて、混合Ａｒガス中の不純物窒素濃度が設定窒素濃度となるように、第１及び第２の流調弁５，２５の開度を制御して、粗Ａｒガス流量と高純度Ａｒガス流量を調整する。これにより、設定窒素濃度となった混合Ａｒガスが転炉に供給され、精錬工程で使用される。
【００３３】
このように、本実施形態の転炉吹錬用Ａｒガスの供給設備においては、溶鋼の要求品質に応じて粗Ａｒガスと高純度Ａｒガスが混合されて使用される。このため、精製アルゴン消費量が抑制され、Ａｒガス精製に消費するエネルギを低減することができる。
【００３４】
また、粗Ａｒガスが高純度Ａｒガス供給系１０内に逆流するのを逆止弁７によって阻止することができる。
【００３５】
また、高純度Ａｒガス供給系１０内の逆止弁７の前後に、それぞれリーク防止弁６，８を設置するとともに、上流側のリーク防止弁６と逆止弁７との間に、ブロー用配管１２を接続し、ブロー用配管１２の途中にブロー弁１３を設けているので、高純度Ａｒガス供給系１０内の圧力が粗Ａｒガス供給系２０内の圧力より下がって逆止弁７から粗Ａｒガスがリークするようなことがあっても、リーク防止弁６により逆流を阻止することができる。更に、逆止弁７からリークした粗Ａｒガスは、ブロー弁１３を開くことでブローすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の転炉吹錬用Ａｒガスの供給設備のシステム構成図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  空気分離装置
３  Ａｒ精製装置
５  第１の流調弁
６  第１のリーク防止弁
７  逆止弁
８  第２のリーク防止弁
９  第１の流量計
１０  高純度Ａｒガス供給系
１１  第１のガスクロマトグラフ
２０  粗Ａｒガス供給系
２３  第２のガスクロマトグラフ
２４  第２の流量計
２５  第２の流調弁
３０  流調弁制御装置
【図１】
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