(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空槽下部の二本の浸漬管を取鍋内の溶鋼中に挿入し、前記真空槽に接続された真空発生装置によりその真空槽内を大気から遮断するとともに排気を行ってその真空槽内を真空状態として前記溶鋼をその真空槽内に引き上げ、この状態で一方の前記浸漬管に還流ガスを吹き込んで前記溶鋼を還流させるようになっているＲＨ真空脱ガス装置の運転方法において、
前記溶鋼のサンプリング及び分析時には、前記真空槽と大気との遮断状態を維持したまま前記真空発生装置による前記排気を停止するとともに、その排気の停止に伴う前記溶鋼レベルの低下に応じて、前記取鍋内の前記溶鋼が前記浸漬管外面に設けられた冷却設備に接しないようにその取鍋を降下させる一方、前記還流ガスの吹き込み量を、前記還流が生じないレベル以下で且つ前記溶鋼の還流ガス吹き込み管への逆流を防止できるレベル以上に減少させ、そして、前記溶鋼レベルが前記真空槽の底面より下方となる前に前記分析を完了することを特徴とするＲＨ真空脱ガス装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、溶鋼精錬法の一つであるＲＨ真空脱ガス方法を実施可能な装置の運転方法に関し、特に、溶鋼をサンプリングし分析して例えば所定の成分値が目標範囲内に収まっているか否かを検査する際に、取鍋内の溶鋼の状態が変動することを防止でき、しかも検査完了後に極短時間の内に操業を再開できるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＲＨ真空脱ガス方法を実施する場合、ある程度操業が行われた後に取鍋内からサンプリングした溶鋼を分析して、溶鋼の所定の成分値が目標範囲内に収まっているか否かを検査し、その検査の結果、目標範囲内に収まっていることが確認できたらその時点で操業を終了し、収まっていない場合には操業を再開し、例えば検査時に把握した目標範囲からのズレ量に応じた時間だけ還流を行ってから操業を終了するというのが一般的である。
【０００３】
しかし、サンプリングした溶鋼の検査には数〜１０分程度の時間を要するために、検査を行っている最中にも操業が進んでしまうと、操業を再開する時点では検査結果とは異なった成分値になっている可能性が高く、従って、検査時に把握した目標範囲からのズレ量に応じた時間だけ還流を行っても、最終的な成分値が目標範囲から外れてしまう可能性がある。そこで、検査中の操業による成分値の変化を予測し、その予測分をも考慮して操業再開後の還流時間を決定することが必要になるのであるが、予測精度にも限界があり、成分値の範囲が極めて狭い要求に対しては十分に対処することができない。
【０００４】
このような問題点に着目した従来の技術として、特公昭５９−１９９６８号公報に開示されたものがある。即ち、その公報に開示されたＲＨ真空脱ガス操業法にあっては、溶鋼の目標合金成分値の最終調整時期に、溶鋼をサンプリングしてから合金材を添加するまでの間、真空槽内の溶鋼レベルを真空槽底面以下に降下保持した後、再び溶鋼レベルを定常操業レベルに復元するとともに合金材添加を行うようになっていて、これにより、溶鋼の還流を分析時間中は停止して、その分析時間中に溶鋼の成分値が大きく変化することを防止し、操業再開時に的確な量の合金材の添加を可能として成分的中率を向上することができる、というものであった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報に開示された従来技術にあっては、真空槽内の溶鋼レベルを真空槽底面以下に降下保持するために、具体的には、真空発生装置を停止させるとともに、真空槽内に大気を導入してその真空槽内を一時復圧させるという方策、若しくは、そのような復圧時に真空槽を上昇又は取鍋を降下させるという方策をとっていたため、復圧させた分つまり真空度を積極的に低下させた分、操業再開時に真空度を操業レベルに戻すのに時間を要してしまい、それだけ全体の操業時間が長くなってしまうという問題点がある。即ち、上記公報記載の技術にあっては、溶鋼の還流ガス吹き込み管への逆流を防止することの必要性から、還流ガスの吹き込みを停止して溶鋼の還流を一時停止するという方策は採用できないということを前提としているため、真空槽の真空度を低下させるという方策を採用していたのである。
【０００６】
また、分析時に真空槽内の溶鋼レベルを真空槽底面以下に降下させると、それまで溶鋼に接していた浸漬管の内面が露出し、検査終了後の操業再開時に再びその浸漬管内面が溶鋼と接することになるため、その浸漬管内面に固定された耐火物が、通常の操業法による場合よりも多くの回数熱負荷を繰り返し受けることになり、耐火物の損傷が進み易くその寿命が短くなるという不具合もある。
【０００７】
本発明は、このような従来の技術が有する未解決の課題に着目してなされたものであって、溶鋼分析中に取鍋内の溶鋼の状態が変動することを防止でき、検査完了後に極短時間の内に操業を再開でき、しかも浸漬管内面の耐火物の寿命が短くなることも防止できるＲＨ真空脱ガス装置の運転方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、真空槽下部の二本の浸漬管を取鍋内の溶鋼中に挿入し、前記真空槽に接続された真空発生装置によりその真空槽内を大気から遮断するとともに排気を行ってその真空槽内を真空状態として前記溶鋼をその真空槽内に引き上げ、この状態で一方の前記浸漬管に還流ガスを吹き込んで前記溶鋼を還流させるようになっているＲＨ真空脱ガス装置の運転方法において、前記溶鋼のサンプリング及び分析時には、前記真空槽と大気との遮断状態を維持したまま前記真空発生装置による前記排気を停止するとともに、その排気の停止に伴う前記溶鋼レベルの低下に応じて、前記取鍋内の前記溶鋼が前記浸漬管外面に設けられた冷却設備に接しないようにその取鍋を降下させる一方、前記還流ガスの吹き込み量を、前記還流が生じないレベル以下で且つ前記溶鋼の還流ガス吹き込み管への逆流を防止できるレベル以上に減少させ、そして、前記溶鋼レベルが前記真空槽の底面より下方となる前に前記分析を完了するようにした。
【０００９】
ここで、真空槽と大気との遮断状態を維持したまま真空発生装置による排気だけを停止すると、真空槽内の真空度は、各部の避けられないリーク等によって徐々に低下していく。すると、その真空度の低下に伴って、真空槽内の溶鋼レベルも徐々に低下するが、その溶鋼レベルが真空槽の底面以下になるまでに必要な時間は、溶鋼をサンプリングし分析するのに通常必要な時間に比べて十分に長いから、その溶鋼レベルが真空槽の底面より高い位置にある間に溶鋼の分析を完了することは比較的容易である。従って、溶鋼の分析中に浸漬管の内面が露出することは避けられる。
【００１０】
そして、還流ガスの吹き込み量を溶鋼の還流が生じないレベル以下に減少させるから、溶鋼の還流は生じず、従って溶鋼の成分値が大きく変化することも防止できる。しかも、還流ガスの吹き込み量は、溶鋼の還流ガス吹き込み管への逆流を防止できるレベルを下回る量には減少させないため、溶鋼が還流ガス吹き込み管に逆流することは防止できる。なお、本発明者等が行った実験によれば、還流ガスの吹き込み量を、還流に必要な量の５０％以下にすれば、溶鋼の成分値を大きく変化させるような還流は生じないことが判った。また、還流ガス吹き込み管の直径にもよるが、ある程度の還流ガスが吹き出していれば、その還流ガス吹き込み管への溶鋼の逆流は防止できることも判った。因みに、還流ガス吹き込み管の直径を１．５ｍｍ以下にすれば、還流ガスの吹き込み量を零、つまり還流ガスの吹き込みを停止しても、還流ガス吹き込み管への溶鋼の逆流は、その溶鋼の表面張力によって不可能になることが判った。以上から、還流ガス吹き込み管の直径等に基づき、還流ガスの吹き込み量を適宜選定すれば、溶鋼の還流は生じず、しかも還流ガス吹き込み管への溶鋼の逆流を防止することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１乃至図３は本発明の一実施の形態を示す図であって、図１は本発明を適用したＲＨ真空脱ガス装置１の全体構成を示す図である。
【００１２】
即ち、このＲＨ真空脱ガス装置１は、真空槽２と、取鍋３と、取鍋３の昇降装置４と、を備えていて、真空槽２の底面２Ａには、真下に延びる二本の浸漬管５Ａ、５Ｂが設けられている。二本の浸漬管５Ａ、５Ｂのそれぞれは、真空槽２の底面２Ａと一体になっている上部５ａと、この上部５ａにフランジ６を介して結合された下部５ｂとで構成されていて、その下部５ｂの先端部が取鍋３内の溶鋼中に挿入されるようになっている。フランジ６は、例えば特開平２−１２９３１４号公報に開示されるようにその内部に冷却通路を有していて、その冷却通路内に冷却水を通過させることにより浸漬管５Ａ、５Ｂに対する冷却作用が得られるようになっている。つまり、本実施の形態では、このフランジ６が冷却設備を兼ねている。
【００１３】
そして、一方の浸漬管５Ａのフランジ６より若干下側の部位に、例えばアルゴンガス等の還流ガスを供給可能な還流ガス供給装置７のガス供給配管７Ａが接続されている。これより、ＲＨ真空脱ガス法に必要な還流ガスを浸漬管５Ａ内に供給できるようになっている。ガス供給配管７Ａが、還流ガス吹き込み管に対応する。
【００１４】
また、真空槽２には真空発生装置８が接続されていて、ＲＨ真空脱ガス法を実施する際には、その真空発生装置８によって、真空槽２内を大気から遮断するとともに、排気を行って所定の真空度が得られるようになっている。
【００１５】
取鍋３は、鍋受台９に支持されていて、その鍋受台９が、昇降装置４上に載置されるようになっている。昇降装置４は、床１０に掘られたピット１０Ａの底に設置された昇降シリンダ４Ａと、上端部に鍋受台９が載置され且つ昇降シリンダ４Ａによって昇降する昇降フレーム４Ｂと、昇降フレーム４Ｂの上下動をガイドする複数のガイドローラ４Ｃと、を備えて構成されている。
【００１６】
そして、本実施の形態では、昇降シリンダ４Ａと、還流ガス供給装置７と、真空発生装置８とに対して制御信号を発生しそれらの状態を制御可能な管理コンピュータ１１が備えられていて、オペレータは、その管理コンピュータ１１を操作することにより、ＲＨ真空脱ガス装置１を稼働させるようになっている。
【００１７】
本実施の形態にあっても、通常の操業時の状況は公知の他のＲＨ真空脱ガス装置の場合と同様であって、図２（ａ）に示すように、昇降装置４によって取鍋３を上昇させることにより両浸漬管５Ａ、５Ｂの先端部を取鍋３内の溶鋼１２内に挿入させ、真空発生装置８を作動させて真空槽２内を大気から遮断するとともに排気して、真空槽２内を真空状態（例えば、０．３Ｔｏｒｒ程度）とし、取鍋３内の溶鋼１２を真空槽２内にまで引き上げる。そして、その状態で、供給配管７Ａを介して所定流量（例えば、１５００Ｎｌ／ｍｉｎ）の還流ガスを供給して、溶鋼１２を還流させる。
【００１８】
図２（ａ）の状態をある程度（数分程度）継続させたら、溶鋼の所定の成分値が目標範囲内に収まっているか否かを検査するために、取鍋３内から溶鋼１２をサンプリングして分析を行うのであるが、その際には、オペレータは、管理コンピュータ１１を操作して、真空発生装置８による排気を停止する。但し、停止するのは排気だけであり、真空槽２と大気との間の遮断状態は維持する。
【００１９】
すると、真空発生装置８の各部や途中の配管の連結部等からのリークにより、真空槽２内の真空度は徐々に低下していくため、真空発生装置８の性能にもよるが、排気停止直後で１００〜２００Ｔｏｒｒ／ｍｉｎ程度の速度、排気停止からしばらく経過した後では停止直後よりもも低い速度で復圧していく。その結果、図２（ｂ）に示すように、真空槽２内の溶鋼レベルは、徐々に低下していく。
【００２０】
排気停止と同時に、オペレータは、管理コンピュータ１１を操作して、還流ガス発生装置７による還流ガスの供給量を、操業時の半分程度に（例えば、８００Ｎｌ／ｍｉｎ）減少させる。還流ガスを操業時の半分程度に減少させても、溶鋼が、供給配管７Ａ内に逆流することは防止できる。なお、供給配管７Ａの直径が１．５ｍｍ以下の場合には、還流ガスの供給量を零にしてもよい。
【００２１】
そして、図２（ｂ）に示すように、真空槽２内の真空度が徐々にではあるが低下し、それに伴い真空槽２内の溶鋼レベルが低下し、しかも還流ガスの流量が減少すると、溶鋼の還流は実質的に停止し、溶鋼１２の成分値が大きく変動する状況ではなくなる。よって、この状態のうちの溶鋼をサンプリングし分析を終了すれば、操業再開時に例えば適切量の合金材を添加する等の的確な対処が行えるから、溶鋼１２の成分値を極めて狭い目標範囲内に収めることも比較的容易に行えるのである。
【００２２】
なお、真空槽２内の真空度が徐々に低下すると、図２（ｃ）に示すように、真空槽２内の溶鋼レベルもさらに低下するため、それに応じて取鍋３内の溶鋼１２の液面１２Ａが上昇することになる。因みに、真空槽２と取鍋３との底面積の比を１：３〜５程度とし、真空槽２内の真空度の低下速度を２００Ｔｏｒｒ／ｍｉｎとすれば、取鍋３内の溶鋼１２の液面１２Ａの上昇速度は、７５〜１２５ｍｍ／ｍｉｎとなる。
【００２３】
そこで、オペレータは、その液面１２Ａの上昇に応じ、管理コンピュータ１１を操作して昇降装置４を作動させて、図２（ｃ）に示すように、取鍋３を徐々に降下させ、もって溶鋼１２がフランジ６に接しないようにする。これにより、水冷式の冷却設備であるフランジ６に溶鋼１２が接するという好ましくない状況を回避する。
【００２４】
さらに、真空槽２内の溶鋼レベルが低下すると、その溶鋼レベルが真空槽２の底面２Ａよりも低くなる可能性があるが、そうならない内に、溶鋼の分析を終了して必要な場合には操業を再開する。真空槽２内の溶鋼レベルが底面２Ａより下方とならなければ、浸漬管５Ａ、５Ｂの内面に固定された耐火物が受ける熱負荷の回数が極端に増大することを防止でき、その耐火物の熱損の進行を遅くできるのである。耐火物の熱損は、それが受ける熱負荷の回数に略比例することから、本実施の形態であれば、上記公報に開示された従来のＲＨ真空脱ガス操業法に比べて、浸漬管内の耐火物の寿命を２．５倍程度延ばすことができる。
【００２５】
そして、本実施の形態にあっては、溶鋼１２の検査終了後に成分微調整のために操業を再開する場合にも、真空層２内を完全に復圧している訳ではないので、それだけ短時間のうちの操業を再開することができ、上記公報に開示された従来のＲＨ真空脱ガス操業法よりも全体の操業時間を短縮できるのである。
【００２６】
図３は、本実施の形態によるＲＨ真空脱ガス実施時における、還流ガスの流量の変化（ａ）と、真空槽２内の圧力の変化（ｂ）とを示す図である。即ち、ＲＨ真空脱ガス装置１を作動させた時点を０分としており、その時点でガス流量を１５００Ｎｌ／ｍｉｎとするとともに、真空槽２内の圧力も減圧して数分のうちに７６０Ｔｏｒｒから０．３Ｔｏｒｒ程度にする。そして、１０分程度経過した時刻ｔ1 において、溶鋼１２をサンプリングして分析を行うのであるが、かかる際に、ガス流量を８００Ｎｌ／ｍｉｎに減少させるとともに、真空発生装置８による排気のみを停止する。すると、図３（ｂ）に破線で示すように、真空槽２内の圧力は徐々に上昇する。ちなみに、この圧力上昇はリークによるものなので、排気を止めた直後は比較的急峻に上昇するが、やや復圧した後はその圧力上昇速度も緩やかになる。また、図３（ｂ）に一点鎖線で示すのは、上記公報に開示された従来のＲＨ真空脱ガス操業法のように積極的に復圧させた場合の圧力上昇の様子を示すものであって、本実施の形態の場合に比較して明らかに急峻に圧力が上昇することが判る。
【００２７】
そして、時刻ｔ2 において溶鋼１２の分析が終了し、分析結果に応じて操業が再開されるのであるが、本実施の形態であれば、時刻ｔ2 においても真空槽２内の圧力は極端に上昇している訳ではないので、直ぐさま操業を再開でき、比較的速い時間に処理を終了できるのである。これが一点鎖線で示すように圧力を復圧させてしまうと、所定の真空度にするまでに時間を要してしまい、処理の終了時間が後ろのずれてしまうのである。
【００２８】
なお、上記実施の形態では、溶鋼１２の液面１２Ａの上昇をオペレータが確認し、それに応じて管理コンピュータ１１を操作することにより、溶鋼１２がフランジ６に接しないように取鍋３を降下させるようにしているが、例えば、液面１２Ａの高さを検出するセンサを設け、そのセンサ出力に応じて自動的に昇降装置４を作動させて溶鋼１２がフランジ６に接しないように取鍋３を降下させるようにしてもよい。
【００２９】
また、上記実施の形態で示した各数値は、いずれも一例であって、実際のＲＨ真空脱ガス装置１の性能等に応じて適宜変わるものである。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るＲＨ真空脱ガス装置の運転方法によれば、溶鋼をサンプリングし分析する際には、真空発生装置の排気のみをを停止するとともに、その排気の停止に伴う溶鋼レベルの低下に応じて、取鍋内の溶鋼が浸漬管外面に設けられた冷却設備に接しないようにその取鍋を降下させる一方、還流ガスの吹き込み量を、還流が生じないレベル以下で且つ溶鋼の還流ガス吹き込み管への逆流を防止できるレベル以上に減少させ、そして、溶鋼レベルが真空槽の底面より下方となる前に分析を完了するようにしたため、比較的短時間のうちの操業を再開できるから、処理終了までの時間を短くできるし、溶鋼が還流ガス吹き出し管に逆流することも防止でき、浸漬管内の耐火物の耐久性が向上し、しかも溶鋼が冷却設備に接することも回避できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の全体構成図である。
【図２】実施の形態の動作を説明する図である。
【図３】ガス流量及び槽内圧力の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１          ＲＨ真空脱ガス装置
２          真空槽
３          取鍋
４          昇降装置
５Ａ、５Ｂ  浸漬管
６          フランジ（冷却設備）
７          還流ガス供給装置
７          ガス供給配管（還流ガス吹き込み管）
８          真空発生装置
１１        管理コンピュータ
【図１】
0003885346.tif 000002
【図２】
0003885346.tif 000003
【図３】
0003885346.tif 000004