(57)【要約】【課題】ＡＯＤ法によるステンレス鋼の製造工程において行なう、ガスの吹き込みによる撹拌下に溶融金属を真空精錬するための装置であって、真空蓋の内部に中蓋を吊り下げた構造のものにおいて、中蓋への地金やスラグのスプラッシュが付着することを原理的に減少させた装置を提供する。【解決手段】底部に羽口を有する炉体と、その上にかぶせる真空蓋とを基本的な構成部分とし、真空蓋の内部には中央に合金材料を添加するための投入孔を有する中蓋が吊り下げてある装置において、真空蓋から真空吸引手段に連なる排気ダクトを真空蓋の低い位置に取付けることにより、中蓋の下面近傍におけるガスの流れの方向を水平より下向きとするとともに速度を低下させることによって、中蓋への溶融金属のスプラッシュ付着を低減させた装置。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスの吹き込みによる撹拌下に溶融金属を真空精錬する装置であって、底部に羽口を有する炉体と、その上にかぶせる真空蓋とを基本的な構成部分とし、真空蓋の内部には中央に合金材料を添加するための投入孔を有する中蓋が吊り下げてある装置において、真空蓋から真空吸引手段に連なる排気ダクトを真空蓋の低い位置に取付けることにより、中蓋の下面近傍におけるガスの流れの方向を水平より下向きとするとともに速度を低下させることによって、中蓋への溶融金属のスプラッシュ付着を低減させたことを特徴とする真空精錬装置。
【請求項２】
中蓋が、その周縁より中央の投入孔に向かって次第に溶融金属の表面から遠ざかる、笠型の形状を有する請求項１の真空精錬装置。
【請求項３】
ステンレス鋼製造のためのＶＣＲ装置である請求項１の真空精錬装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融金属の真空精錬装置に関し、とくに、ＡＯＤ法によるステンレス鋼製造の過程で使用するＶＣＲ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡＯＤ法によるステンレス鋼の製造において、ＶＣＲ装置を使用して真空精錬を行なうときは、ＡＯＤ炉に真空蓋をかぶせ、真空吸引を行なって炉内を減圧にした状態で、炉底からアルゴンなどのガスを吹き込んで溶鋼を撹拌する。このとき、溶鋼からは激しくスプラッシュが発生し、地金およびスラグの滴が蓋の内側に付着し、そこで冷えて固着する。この傾向は、炉の耐火物を張り替えたばかりで、溶鋼の湯面が高いときほど著しい。
【０００３】
ＶＣＲ装置においては地金やスラグが真空蓋に付着するという問題に対処するため、蓋の炉口の上部に面した部分に耐火物製の中蓋を吊り下げて、スプラッシュの飛散を避けるとともに、炉内からの熱輻射を遮蔽した装置が開示された（特許文献１）。しかし、この中蓋に付着した地金やスラグは、強固に付着していて除去するのが容易でなく、その除去作業に手数がかかるだけでなく、耐火物を損なうという悩みがあった。
【０００４】
ＶＣＲ装置の真空蓋には、多くの場合、合金成分となる材料を添加するため、真空蓋を貫く合金成分投入装置が設けてあり、その添加材料の通過を許すように、中蓋には、その中央に孔を設けてある。この孔の部分がスプラッシュにより塞がれてしまうと、合金成分の添加が妨げられて、所望の合金組成の溶鋼を作ることができなくなるから、この部分へのスプラッシュの付着は、とくに避けたい。
【０００５】
そこで、中蓋を有する真空蓋を用いた真空精錬装置において、真空精錬時に地金やスラグが付着しにくいか、付着しても自然に落下するか、または容易に剥離できるようにすることが企てられ、中蓋を水冷構造としてその表面を平滑にするとともに、形状・寸法を特定の値に選び、あわせて真空蓋内面も付着物が自然落下しやすいものとした真空精錬装置が提案された（特許文献２）。
【特許文献１】特開平２−３０５９１６
【特許文献２】特開平８−２８３８３１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、溶融金属の真空精錬を行なう装置であって、真空蓋の内部に中蓋を吊り下げた構造のものにおいて、中蓋への地金やスラグのスプラッシュが付着することを原理的に減少させた装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の真空精錬装置は、ガスの吹き込みによる撹拌下に溶融金属を真空精錬する装置であって、図１に示すように、底部に羽口（２）を有する炉体（１）と、その上にかぶせる真空蓋（３）とを基本的な構成部分とし、真空蓋の内部には中央に合金成分を添加するための合金材料投入孔（４２）を有する中蓋（４）が吊り下げてある装置において、真空蓋から真空吸引手段に連なる排気ダクト（５）を真空蓋の低い位置に取付けてあり、中蓋の下面近傍におけるガスの流れの方向を水平より下向きとするとともに速度を低下させることによって、中蓋への溶融金属のスプラッシュ付着を低減させたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
上述した本発明の真空精錬装置においては、炉内で撹拌ガスにより溶融金属（８）およびスラグ（９）から発生したスプラッシュが、真空排気手段により吸引される炉内のガスの流れに乗って上昇したとき、中蓋（４）の下面近傍におけるガスの流れの方向を水平より下向きとするとともに速度を低下させることによって、スプラッシュが中蓋に向かって進む速度が低くなる。そうすると、スプラッシュが中蓋に衝突せずにその寸前で落下する可能性が高くなり、また、衝突してもその速度が低くなっているために、付着せず落下することが期待できる。付着した場合も、それほど強固な付着でないから、剥離する作業は比較的容易である。
【０００９】
このようにして本発明の真空精錬装置は、中蓋へのスプラッシュの付着、とくに合金材料投入孔（４２）付近への付着が軽減され、または少なくとも付着したスプラッシュの除去が容易になる。その結果、ＡＯＤ法ステンレス鋼製造により代表される溶融金属の真空精錬において、工数の減少および耐火物損耗の軽減を通じて、コスト低減に寄与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
上述した発明の効果が得られる機構は、図３および図４の、コンピュータによるシミュレーションが明らかにしている。図３は、図１に示した形状の炉体（１）および中蓋（４）を有する真空蓋（３）の組み合わせを使用したとき、定常状態、すなわち、撹拌のために炉底から吹き込んだガスの量と、真空吸引手段により除去されるガスの量とがバランスしたときにおける、ガスの流れる方向と速度とを、短い直線の集合で示したものである。ここで炉体は、全部を示さず上部の空間だけを示してある。
【００１１】
真空蓋から真空吸引手段（図示してない）に連なる排気ダクト（５）を、真空蓋の低い位置に取付ける、という本発明の構成を採用することにより、中蓋の下面近傍においては、ガスの流れが下方に向かう成分が強くなっている。ガスの流路の中心における流れの方向は、図１において、連続した太い矢印が示すようになる。
【００１２】
同様に、図４は、従来の真空精錬装置における炉内のガス流について、その流れの方向と流速とを示したものである。真空排気されたガスの流路は、通常は工場建屋の上部を通っているから、真空蓋から真空吸引手段に連なる排気ダクトの取り付け位置も、なるべく近い経路で排気が行われることを意図して、図２に示したように、真空蓋の高い位置に設けてあった。そのため、図４のシミュレーションにみるように、中蓋の下面近傍において、ガスの流れはほぼ横方向ないし斜め上方に向かっており、吹き上げられたスプラッシュは直進して中蓋に衝突する。この場合、ガスの流路の中心における流れの方向は、図２において、連続した太い矢印が示すようになる。これが、従来の真空精錬装置において、スプラッシュの中蓋への付着が著しかった理由である。
【００１３】
本発明の効果が得られるのは上記のような機構によるものであるから、中蓋へのスプラッシュの付着は、湯面からの距離が大きいほど少なくなる。そこで、中蓋の形状を、図１に示したように、その周縁（４１）から中央の合金材料投入孔（４２）に向かって溶融金属の湯面から遠ざかる、笠型とすることが好ましい。それにより、とくに合金材料投入孔のある中央部の湯面からの距離が大きくなって、この部分へのスプラッシュの付着が少なくなり、付着が引き起こすことのある投入孔の閉塞が防げる。
【００１４】
本発明によるスプラッシュ付着の軽減効果により、真空蓋の中蓋に付着してスプラッシュを除去する作業は、従来は真空精錬の操業１０チャージを行なうことが必要であったが、それを、２５チャージ後まで延ばすことが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の真空精錬装置の主要部である、羽口を備えた炉体および中蓋を備えた真空蓋の縦断面図に、真空吸引される炉内ガスが流れる方向を示した図。
【図２】従来の真空精錬装置の主要部についての、図１に対応する図。
【図３】図１の構造の真空精錬装置における炉内ガスの流れる方向と流速とを、短い直線の集合で示したコンピュータシミュレーション図。
【図４】図２の構造の真空精錬装置に関して作成した、図３と同様なコンピュータシミュレーション図。
【符号の説明】
【００１６】
１  炉体
２  羽口
３  真空蓋
４  中蓋
４１  周縁    ４２  合金材料投入孔
５  排気ダクト
８  溶融金属
９  スラグ
【図１】
2005344200.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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