(57)【要約】本発明の目的は、溶鋼連続真空精錬処理を実現できる一種の設備、即ち、ポンプ弁真空脱気装置を提供することである。引き受け漏斗を含み、引き受け漏斗が不対称的な構造を呈していて、一側が穴を開け、取鍋から注入される過量な浮き滓を排出し、それに加えて、滓と鋼の自然的な分離を実現する目的を達成する。引き受け漏斗の下端が注入体に接続し、注入体がＵ型を呈し、溶鋼が引き受け漏斗を通して真空キャビンに入る通路であると同時に、外部大気環境と処理キャビンの真空環境を隔離し、保圧・密封を実現する部分である。引き受け漏斗、注入体、真空処理キャビンと排出体を相次いて接続し、これらのキャビティもつながって続いている；それに加えて、これらの間の連結と密封を保証する。【選択図】図１
2018525536.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
引き受け漏斗（１）、注入体（２）、真空処理キャビン（３）及び排出体（４）を含み、これらを相次いて接続し、これらのキャビティも相互に接続し、各部分の間に密封で固定的に接続することを特徴とするポンプ弁真空脱気装置。
【請求項２】
引き受け漏斗（１）が不対称な円錐片側開口構造であり、過量な浮き滓の排出に用いられることを特徴とする請求項１に記載のポンプ弁真空脱気装置。
【請求項３】
排出体（２）と注入体（４）のキャビティがＵ形構造であり、両側のキャビティに液面差ｈ（ｈ≒１．４８メートル）が設計され、引き受け漏斗（１）のｂ点液面と排出体（４）のｄ１点液面について、液面線以下に、十分な高さの保圧密封注入ｂｅとｄ１Ｃ１があり、これで真空キャビン（３）の保圧密封を実現できることを特徴とする請求項１に記載のポンプ弁真空脱気装置。
【請求項４】
引き受け漏斗（１）、注入体（２）、真空キャビン（３）、排出体（４）に皆耐火原料裏地（８）が設置され、裏地８内に、電熱素子（１０）が埋め込まれることを特徴とする請求項１に記載のポンプ弁真空脱気装置。
【請求項５】
真空処理キャビン（３）がＬ形構造であり、垂直部分が飛散区であり、これに遮断体（９）が設置される；水平部分が飛散無し区であり、真空排気口（５）がここで設置されていることを特徴とする請求項１に記載のポンプ弁真空脱気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一種の金属液真空脱気装置に関わり、具体的に、溶鋼炉外精錬に用いられるポンプ弁真空脱気装置に関わる。
【背景技術】
【０００２】
社会の発展と科学技術の進歩に伴い、人々による鋼材性能に対する要求がますます高くなる。従って、製鋼炉外の精錬生産が、清潔度の高い溶鋼を提供することを要求する。その一方で、理論研究と生産実践両方において、真空脱気精錬が一番理想的な脱気精錬手段であることが証明された。
【０００３】
溶鋼真空脱気に用いられる精錬設備が多いが採用する方法は、下記の種類しかない。滴下法、タンク式法、ＤＨ法、ＲＨ法。これらの技術と設備は、全部国外に由来する。現時点では、典型設備ＶＤ、ＶＯＤ、ＶＡＤ、ＤＨ、ＲＨ、ＡＳＥＡ−ＳＫＦ、ＬＦＶ等を含むすべての現行の設備は、溶鋼の真空精錬処理について、取鍋を単位として断続に実施する。断続式生産モードは、その生産プロセス中に必ず頻繁に真空破壊と真空吸引の反復操作を行うので、ガス抽出負担が重く、エネルギー消費が高いと同時に、システム密封条件が悪く（密封連結面が大きい）、真空度が高くない；これと同時に、真空における溶鋼の暴露面積と滞留時間が十分に有限である．．．．．．。これらの要素は、全部精錬設備の真空効能の発揮を厳しく制約する。特にＲＨ使用中に人為にリフトガス（一般にアルゴンガスである）を注入しなければならない。真空排気を実施しながら、人為的にガスを注入しなければならない。コストの無駄を引き起こすと同時に、真空ポンプの作動負担を増加するので、相互に矛盾しているパワー消耗状況が存在する。
【０００４】
理論研究と生産実践両方において、ぶら下がって滴下する方法が一番理想的な脱気条件を有し、それに加えて、その脱気精錬効果が一番良いであることが証明された。但し、現行の設備に下記の問題が存在している。１．真空暴露条件が良くないこと；２．排気負担が重く、蒸気噴射ポンプの過熱蒸気の消費量が大きいこと；３．真空滞留時間が短い．．．．．．これで、現在のプロセスにおいて、脱気効果が良くなくなる；エネルギー消耗が高くなる；それに加えて、プロセス操作が難しくなる。清潔度要求が高い鋼種、特に深い脱Ｎ、深い脱Ｃと脱酸素の鋼種について言えば、現行の設備は、明らかに「気持ちがはあるが能力や体力がついていかない」ことになった。人々は、厳密的な原料選択とプロセス制御を通じてこれらの過酷な要求に適応しかない；これで、精錬生産のコストを上昇させ、それに加えて、プロセスの操作難度を増加するに違いない。真空効能を十分有効に発揮していない。
【０００５】
一言で言えば、全世界において、鋼鉄製錬の炉外真空精錬生産は、皆取鍋を単位とする断続式生産モードである；真空連続生産を実現していない。断続式生産モードは、現行の設備の運行操作が難しく、生産エネルギー消費が高く、それに加えて、一層深い精錬・浄化要求を実現し難いことを決定する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、溶鋼連続真空精錬処理を実現できる一種の設備、即ち、ポンプ弁真空脱気装置を提供することである。これは、既存の炉外真空精錬設備にある問題と不足点を解決できる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記目的を達成する為に、下記の技術案で次の項目を実現する。引き受け漏斗を含み、引き受け漏斗が不対称的な構造を呈していて、一側が穴を開け、取鍋から注入される過量な浮き滓を排出し、それに加えて、滓と鋼の自然的な分離を実現する目的を達成する。引き受け漏斗の下端が注入体に接続し、注入体がＵ型を呈し、溶鋼が引き受け漏斗を通して真空キャビンに入る通路であると同時に、外部大気環境と処理キャビンの真空環境を隔離し、保圧・密封を実現する部分である。注入体末端は、真空処理キャビンの上部に接続する。真空処理キャビンのチャンバに、遮断体が設置され、その下部が排出体と接続する。真空処理キャビンの真空排気口が真空ポンプに接続している。排出体が、真空処理された精錬溶鋼を真空キャビンから排出する通路である。排出体がＵ形を呈し、そのキャビティに溶鋼に満ちていて、注入体と一緒に真空キャビンの保圧と密封を実現する。引き受け漏斗、注入体、真空処理キャビンと排出体内のキャビティに皆耐火原料バックライナーが設置されている。バックライナーの適切な位置で電熱素子を設置することによって、保温と熱補充を行い、熱散逸による溶鋼凝縮を防止する。
【０００８】
引き受け漏斗、注入体、真空処理キャビンと排出体を相次いて接続し、これらのキャビティもつながって続いている；それに加えて、これらの間の連結と密封を保証する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は本発明の構造見取り図である。
【００１０】
【図２】図２は図１のＡ−Ａ断面の構造見取り図である。
【００１１】
（Ｉ）は図の数字の意味に関する説明である。
【００１２】
（ＩＩ）は図のアルファベットの意味に関する説明である。
【００１３】
（Ｉ）、図の数字の意味：
【００１４】
１−引き受け漏斗  ２−注入体  ３−真空処理キャビン
【００１５】
４−排出体  ５−真空排気口  ６−精錬溶鋼排出口
【００１６】
７−浮き滓流出口  ８−耐火原料裏地  ９−遮断体
【００１７】
１０−-電熱素子  １１−ハウジング  １２−溶鋼  １３−浮き滓
【００１８】
（ＩＩ）、図のアルファベットの意味：
【００１９】
ａ：溶鋼液面の上限。取鍋注入の場合（精錬運行採鉱場）、溶鋼１２の液面が静態液面平衡位置ｂ点より高く、それに加えて、一定の範囲内で変動する。注入流量と注入体２のキャビティ流量との共同設計を通じて、この変動が適切な範囲内にあることを確保できる；ある極限値を超えないようにする。ａ点は、構造により確定され、それに加えて、共同設計により保証される最大注入流量の下で、達成できる最高液面の上限である。総体的な共同設計は、如何なる状況の下で、溶鋼の液面がこの点を超えないことを確保する；これで、溶鋼の上表面に十分な厚さの滓層から構成される被覆保護があることを確保する。
【００２０】
ｂ−運休の稼働状況の下での溶鋼液面（真空キャビン３が真空を保持する）。注入体２の溶鋼進入側が大気環境であり、排出側が真空環境であるので、運休状態の下で、大気圧の作用の下で、溶鋼の液面ｂが真空吸引液位置ｄよりある高さで低くなる；それに加えて、自然的に下記の条件に適合することになり、平衡・不流動状態に達する。
【００２１】
Ｐ滓＋Ｐｂｃ溶鋼＋Ｐ大気＝ＰｄＣ溶鋼
【００２２】
ｃ−注入体２のＵ形キャビティの密封底点。ｃ点のキャビティに、ずっと溶鋼に満ちあふれると、外界大気と真空環境との隔離を保証でき、これで、真空キャビン３の圧力低減を避けることができる。
【００２３】
ｄ−真空吸引液面。注入体２の溶鋼注入側により提供される圧力の強さにより、真空側の溶鋼を、ｄ点以上に上昇させる場合のみ、溶鋼１２の真空キャビン３への注入を実現でき、これで、真空脱気精錬を維持できる。
【００２４】
ｅ−滓の位置。ｅ点の位置が浮き滓流出口７によって決められる。真空キャビン３の圧力低減が発生せず、且つ、作動真空が安定でありさえすれば、滓位置がこの点で安定になる。注入される過量な滓は、自然的に浮き滓の排出口７から排出される。従って、完全で徹底的な滓避けを実現でき、且つ、如何なる人為的な操作を実施しなくても良い。運行中にその滓層の厚さがある程度変動するが、その厚さがｅｂを超えない。滓の密度が低いので、浮き滓の厚さがｅｂに達する時に、引き続き滓を注入すると、自然的に浮き滓の排出口から排出される；従って、累積厚さがｅｂを超えない。
【００２５】
ａ１−真空キャビン３内の溶鋼液面の上限。運行中に、精錬脱気後の溶鋼がここで集まり、液面が上昇する。これで、ｂ１点より高い溶鋼圧力が排出動力を生じ、溶鋼が排出体４を通してキャビティから排出され、精錬溶鋼排出口６から排出されることになる。総体における各部分の流量設計を通じて、溶鋼を順調に排出し、この所で溶鋼が過度に累積しないことにし、これで、溶鋼の液面変動が許容範囲を超えないようにする。ａ１点が、最大処理量の状況の下で（取鍋の最大注入流量）、この所で許容される最高溶鋼液面である。これで、精錬剤溶鋼が真空キャビン３のキャビティ・スペースを無理やり占拠しないことにする。これで、精錬処理を順調に実施することを保証する。
【００２６】
ｂ１−取鍋を変えて運送停止状態の下での（真空キャビン３を真空に保持する）精錬溶鋼の静止液面である。
【００２７】
この時に、下記に適合する。
【００２８】
Ｐｂ１ｃ１溶鋼＝Ρｄ１ｃ１溶鋼＋Ｐ大気
【００２９】
即ち、Ｐｈ溶鋼＝Ｐ大気となる。
【００３０】
ｃ１−排出体４のキャビティの密封底点。その作用が注入体のｃ点と同じである。排出体４と注入体２のキャビティが溶鋼に満ち溢れ、一緒に真空キャビンの保圧と密封を実現し、圧力低減を避ける。
【００３１】
ｈ−真空陰圧による溶鋼液柱の高度差。作動真空度条件の下で（１００Ｐａ以内）、融熔溶鋼の真空液柱高さｈ≒１．４８メートル。真空度が１０００Ｐａ以内に変動しても、ｈの変化値が１．５ｃｍを超えないので、ｈ値が安定であると考える。
【００３２】
【発明を実施するための形態】
【００３３】
［０００８］本発明に述べられているポンプ弁真空装置が引き受け漏斗１を含み、引き受け漏斗１が注入体２と固定的に接続している。注入体２が、真空処理キャビン３の上部に密封で固定的に接続する。真空処理キャビン３が排出体４と密封で固定的に接続し、真空処理キャビン３に真空排気口５が設置されて真空ポンプに接続している。動作状態の下で、注入体２と排出体４のキャビティにおけるＵ形部分に事前に溶鋼を注入することによって、これで真空キャビンと大気環境との隔離を実現し、真空排気の実施を保証する。
【００３４】
精錬剤処理の時に、処理待ち溶鋼を取鍋から引き受け漏斗１に注入するに伴い、精錬処理も自分で開始する。注入体２のキャビティを通して、取鍋から注入した溶鋼１２を、真空処理キャビン３に流入させる。溶鋼が、真空処理キャビン３内の真空環境において、十分に破砕され、転がされ、且つ暴露させるので、内部有害ガスの脱気の為に、良好な条件を提供し、このガスを徹底に脱気する。脱気処理後の溶鋼を、真空処理キャビン３の下部に集め、排出体４のキャビティに入れてから、排出体４のキャビティを通して、精錬溶鋼排出口６から排出した後、精錬プロセスを完成する。
【００３５】
本発明は、現在世界範囲内で実現されていない真空連続生産を実現できる。精錬処理と運送停止取鍋交換等の操作を、人為的な制御無しで実施できるようにする；真空排気とガス充填・真空破壊という頻繁な操作を重複しなくなる；
注入動力も溶鋼の静圧力により自然に提供され、人為的に提供・操作しなくても良い。取鍋交換・運送停止時に（又は停止・注入時）、真空処理キャビン３中の真空陰圧作用により、引き受け漏斗１内の静止液面ｂと真空吸引液面ｄとの間に、高度差ｈを保持するようにする（作動真空条件の下で、ｈ≒１．４８ｍ）。同様に、真空陰圧も、排出体４のキャビン内静止液面ｂ１と排出口液面ｄ１との間に、高度差ｈを保持するようにする。作動真空の下で、この所の液面がｂ１点付近で安定になり、引き受け漏斗の液面がｂ点付近で安定になる。排出体４と注入体２のＵ形部分が溶鋼に満ち溢れていて、注入体２のキャビティｃｂ部の溶鋼と滓層の静圧力及び大気圧と形成する合力は、ｃｄ部溶鋼と平衡を保つので、溶鋼が流動しない。同じ道理で、排出体４のキャビティｃ１ｄ１部溶鋼の静圧力と大気との合力は、ｃ１ｂ１部溶鋼の圧力と平衡を保つので、溶鋼も、安定・不流動の状態を保つ。この時に、精錬処理も停止し、真空キャビンと外界大気を隔離し、真空を持続に保持する。その上、このプロセスを自然に実現でき、人為的な制御を実施しなくても良い。精錬処理の時に、処理待ち溶鋼の注入に伴い、真空精錬も直ちに開始する。溶鋼１２を、引き受け漏斗１に注入するに伴い、溶鋼の液面が上昇し、ｂ点の液面より高くなり、ｂ点より高い部分の溶鋼圧力により形成する圧力差が元の平衡を打破し、溶鋼が注入体２のキャビティを沿って真空キャビンに流入するようにする。溶鋼が、キャビン内で下降するプロセス中に、破砕され、暴露されて脱気された後、真空キャビン３の下部に集まる。精錬の持続的な実施に伴い、精錬溶鋼が継続的に集まり、キャビン内の溶鋼液面がｂ１より高くなり、高い部分の溶鋼圧力による圧力差が元の静的平衡を打破し、排出動力を生じ、これで、精錬処理後の溶鋼を排出する。全体的なプロセスの操作が十分に簡単で且つ気軽である；その上、プロセスが安定で、制御し易い。
【００３６】
さらなる設計として、出鋼の排出滓が避けられないので、これらの酸化滓が、この後の精錬処理に対して多くの不利な影響を与える。その一方で、本発明で設計される引き受け漏斗の構造と全体的な設計により、如何なる人為的な操作がない状況の元で、完全で徹底的な滓防止を実現できる。注入体キャビティ流量と取鍋注入流量との共同設計を通じて、引き受け漏斗が取鍋から注入される初期精錬溶鋼を引き受ける時に、その液面が、設計で要求されている溶鋼液面上限ａを超えないように制御でき、これで、引き受け漏斗１内で、溶鋼１２の上表面に十分な厚さの滓層１３があることを保証でき、これで、溶鋼に対する保温と酸化防止被覆保護を実現できる。同様に我々は、排出体４のキャビティ流量と精錬処理流量との共同設計を通じて、精錬処理後の溶鋼が真空キャビン３内に累積せず、随時に排出され、これで、キャビン内の液面がａ１点を超えないよう制御できる。真空キャビン３のスペースが、溶鋼により充填されないようにし、これで、真空精錬処理を順調に実施することを保証する。
【００３７】
精錬の稼働状況の下で、取鍋の注入速度が高くなるので、引き受け漏斗内の溶鋼１２液面が上昇する（但し、ａ点を超えない；これは、流量設計によって決まる）。液面が上昇して圧力が増加するので、注入体２内の流速を増加する。構造設計により、溶鋼液面がａ点を超えず、尚更流出しないことを決定するので、精錬処理を順調に実施することを保証する。その上、余分な浮き滓が、自然的に浮き滓の排出口から排出されることになる。たとえ滓排出が発生しても、滓の密度が溶鋼より遥かに低いので、滓層の厚さ増加により、注入体２の溶鋼注入側の圧力の強さを減少する；滓層の厚さが一定数値に達すると（下限がｂ点に達し、即ち滓厚さがｅｂである）、溶鋼流動の動力を提供できなくなる；これで、引き続き滓を注入しても、浮き滓の排除口７から排出されるだけで、真空キャビン３内に入る可能性がない。従って、引き受け漏斗が、溶鋼と滓を良く分離できるので、滓防止を完全に且つ徹底的に実現できる；このプロセスは、如何なる人為的な操作を実施しなくても良い。
【００３８】
更なる設計。溶鋼の真空暴露条件と真空滞留時間は、脱気効果に直接に影響を与える決定的な要素である；これは、正に現有の設備の脱気効果が十分に理想的でない主要な原因である。この課題を解決し、真空効能を十分に発揮する為に、本発明は、真空処理キャビン３内に、遮断体９を設置する。遮断体９は、溶鋼の下降速度を緩め、それに加えて、下降のパスを曲折にし、プロセスを延長することによって、溶鋼の真空滞留時間を延長できる。遮断体９中のその他の作用は、溶鋼流を破砕し、これを分散することによって、溶鋼を十分に暴露させ、有害ガスの脱気の為に良好な条件を造る。
【００３９】
一層更なる設計としては、引き受け漏斗１、注入体２、真空処理キャビン３と排出体４内の耐火材料バックライナーに電熱素子１０を埋め込むことができるようにする。電熱素子１０の散熱により、処理プロセス中の熱損失を補償し、凝縮を防止し、溶鋼の温度を安定化することによって、精錬処理を順調に実施することを保証する。電熱検知素子１０を、溶鋼汚染のない材料で製作する。
【００４０】
本発明は、真空連続生産を実現できる。真空破壊を実施せず、真空排気とガス充填・真空破壊という頻繁な操作を重複せず、プロセス操作が簡単である；真空キャビンの保圧密封を、構造設計で自然に実現でき、プロセスが安定で信頼的で、且つ、人為的な制御を実施しなくても良い；リフトガスを使用せず、真空ポンプの動作負担を大幅に軽減でき、生産エネルギー消費を著しく低減できる。本発明は、溶鋼に、既存の設備で提供し難い下記の良好な真空精錬条件を提供できる。１．良好な暴露す条件；２．一層高い真空度（良好な密封条件と低い排気負担で保証する）；３．一層長い溶鋼の真空滞留時間。従って、既存の設備で達成し難い高度浄化処理要求を実現できる。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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