JP2004002915A

JP2004002915A - 耐火物のスラグフォーミング鎮静材への使用方法およびスラグフォーミング鎮静材

Info

Publication number: JP2004002915A
Application number: JP2002158843A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Arai; 荒井　雅之
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2002-05-31
Filing date: 2002-05-31
Publication date: 2004-01-08

Abstract

【課題】製造に手間がかかる高価な鎮静材に代わり、安価で環境にもやさしく容易に入手かつ容易にリサイクルできる鎮静材を提供することを目的とする。
【解決手段】耐火物のブロックを破砕し、必要に応じて篩い分けを行い、粒度を所定の範囲に調整した後、そのまま、製鋼精錬工程で発生するスラグフォーミングの鎮静材として使用することを特徴とする耐火物のスラグフォーミング鎮静材への使用方法。および、素材が耐火物のみから成り、該耐火物が破砕され、所定の粒度範囲に調整されて成ることを特徴とするスラグフォーミング鎮静材。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐火物を製鋼精錬工程で発生するスラグフォーミングの鎮静材として使用する方法とその鎮静材に関するものであり、更には、鉄鋼業において発生する耐火物屑の再利用に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
製鋼精錬工程においては溶銑または溶鋼の精錬処理中にスラグの発生を伴う。スラグの生成を伴う精錬工程としては溶銑予備処理、転炉、ＬＦまたは取鍋真空精錬等の二次精錬工程があげられる。通常溶銑、溶鋼の精錬では酸素、アルゴン、窒素等のガスの吹き付け、吹き込みが行われる。発生ガスまたは廃ガスは溶湯上のスラグを通過後、排気されるが、この時スラグの通気性が悪い場合、スラグの泡立ちが発生しフォーミング状態となる場合がある。フォーミングが大きい場合、精錬容器から溶融スラグが溢れ出し設備の破損または生産障害につながることから、必要に応じてスラグの鎮静剤を投入するなどでフォーミングを抑制するのが一般的に行われている。
【０００３】
スラグ鎮静剤としては石炭、石灰石、プラスチックおよび紙スラジを混合成形したものなどを通常使用しているが、例えば特開平１１−５０１２４号公報に記載の「溶湯及び溶滓の収納容器内のフォーミングスラグの鎮静材」、特開平０９−２１７１０７号公報に記載の「フォーミングスラグ鎮静材」では石炭、石灰石、プラスチック及び紙スラジの１種類以上と微粒鉄粉との混合物を主原料とし、これを粉砕しバインダーを添加・混合してブリケットに成形して使用する方法が、また特公昭５６−１２２９２号公報に記載の「転炉フォーミングスラグの鎮静方法」では音響探知にてフォーミングの発生タイミングを検知して鎮静材を投入するフォーミング抑制方法が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように溶融スラグのフォーミング鎮静方法として種々の方法が考案され、特に鎮静材についは様々な種類のものが開発されている。しかしながら、鎮静材の製造に関しては石炭、石灰石などの資源を使用し、一部廃プラスチック、紙スラジなどの廃棄物利用はしているもののブリケット化のためのエネルギーが必要である等製造コストが高いという問題点もあり、安価な代替品の開発が望まれていた。さらにスラグは回収後路盤材等に再使用されるため、鎮静材として石灰石を添加することによって未滓化ＣａＯが発生し、水との接触にてスラグの膨張、崩壊が懸念されるような材料に代わるものの開発も必要であった。
【０００５】
本発明は、以上の事情を背景として成されたもので、製造に手間がかかる高価な鎮静材に代わり、安価で環境にもやさしく容易に入手かつ容易にリサイクルできる鎮静材を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、従来、使用後廃棄されていた耐火物が製鋼精錬工程で発生するスラグフォーミングの鎮静材として有効に作用することを知見し、本発明を創案するに至ったものである。
【０００７】
本発明の要旨とするところは以下のとおりである。
（１）耐火物のブロックを破砕し、必要に応じて篩い分けを行い、粒度を所定の範囲に調整した後、そのまま、製鋼精錬工程で発生するスラグフォーミングの鎮静材として使用することを特徴とする耐火物のスラグフォーミング鎮静材への使用方法。
（２）耐火物の含有成分に応じて製鋼精錬工程における使用先を選択することを特徴とする（１）記載のスラグフォーミング鎮静材への使用方法。
（３）耐火物が製鉄所で発生する使用済み耐火物であることを特徴とする（１）または（２）記載の耐火物のスラグフォーミング鎮静材への使用方法。
（４）素材が耐火物のみから成り、該耐火物が破砕され、所定の粒度範囲に調整されて成ることを特徴とするスラグフォーミング鎮静材。
【０００８】
【発明の実施の形態】
製鋼精錬工程では目的に応じてさまざまな処理が行われる。溶銑予備処理では脱Ｓｉ、脱Ｐ、脱Ｓ処理、転炉では脱Ｃ処理、さらに二次精錬工程ＬＦ工程では脱Ｓ、脱Ｏ等が行われ、それぞれの処理過程においてはスラグの生成を伴う。また精錬処理にはアルゴン、酸素、窒素などのガスの吹き込みを行うため、ガスが溶銑または溶鋼上にある溶融スラグ中を通過する際にスラグを泡立てフォーミング状態にすることが有り、フォーミング高さがあるレベルを越えると精錬容器から溶融スラグが流出し、設備、生産等に多大な被害を引き起こすことになる。従って、スラグフォーミングが発生した場合、鎮静材を投入しスラグの気泡を破壊して通気性を改善することでフォーミング高さを抑制する操業が行われている。従って鎮静材に要求される特性としては気泡の破壊による瞬間的な鎮静効果とその後の鎮静効果の持続性が重要である。鎮静材として利用される材料は廃棄プラスチックおよび紙スラジをブリケットに成形したものなどが利用されることが多いが、廃棄物の有効活用となってはいるもののブリケット化コストが高いなどの問題があった。本発明者らは、より安価で前述の鎮静効果の優れたスラグ鎮静材を開発すべく研究に当った。
【０００９】
まず、本発明者らは製鉄所内で発生する副生品に注目した。副生品としてはスクラップ、スラグ、耐火物屑などがある。鉄スクラップ類についてはすでにリサイクルが基本となっており、また鎮静材として粒度をそろえることが現実的でないため除外した。そこで回収スラグと耐火物屑について注目した。従来、スラグは路盤材または肥料などに再利用されていたが、耐火物屑についてはマグネシヤ系耐火物が転炉の副原料代替されている他は再利用先が無く、産業廃棄物処理されることが多かった。
【００１０】
今回、回収スラグ、耐火物屑それぞれ５０ｍｍ以下の大きさに破砕したものを鎮静材として試験を行った。試験は溶銑脱Ｐ処理後スラグをスラグパンに排滓時に、上方より当該鎮静材を投入し、溶融スラグの鎮静効果の比較を行った。試験に使用した回収スラグおよび耐火物屑は脱Ｃスラグ、溶銑脱Ｐスラグ、マグネシヤレンガ屑（ＭｇＯ含有率８０％）、アルミナレンガ屑（Ａｌ_２Ｏ_３含有率７０％）の４種類である。
【００１１】
試験の結果、耐火物屑に比較して回収スラグは鎮静効果が小さく、鎮静材としての再利用は困難であると判断された。回収スラグは精錬処理中は溶融状態にあったもので、そもそも融点が低く溶けやすいためと推定される。
【００１２】
耐火物屑のスラグ鎮静効果は期待以上のものであり、これまで使用していた廃プラスチックと紙スラジのブリケット並の効果が確認され、鎮静材としての再利用は可能であるという知見を得た。しかし、前述のとおり製鋼スラグは回収後路盤材などに再利用されるが、耐火物屑として添加されるＭｇＯについては十分な滓化は期待できず、実際に添加後のスラグ中に未滓化状態確認された。ＭｇＯは未滓化状態でスラグ中に残留した場合、未滓化ＣａＯと同様に膨張、崩壊の原因になることが懸念されるため、スラグパンへの排滓時のスラグフォーミングの鎮静材としての使用は難しいと判断した。従ってＭｇＯ含有の耐火物屑はより高温で滓化が容易な転炉の脱Ｃ工程での使用が最適であり、転炉レンガの保護という観点からも極めて有効である。
【００１３】
耐火物屑はいずれも融点は十分高く、比重もスラグより重いこと、さらに強度があるため添加時に粉化崩壊することが無く溶融スラグに添加した場合、溶融スラグの内部まで十分到達し、破泡による瞬間的な鎮静化と高融点であるという特性から効率的なスラグ冷却が行われより持続的な鎮静効果をもたらすことが可能である。
【００１４】
ところで製銑工程、製鋼工程で発生する耐火物の種類についてはマグネシヤ系の他、アルミナ系耐火物が多く、シリカ系も混在するが、さらにジルコニア耐火物などもある。いずれもスラグフォーミングの鎮静材としては有効に再利用可能であるが、上述のとおり再使用先に応じて使い分けることがより効果的である。転炉では塩基性耐火物を内張してあり、特に転炉で行う脱Ｃ処理は高温であるためマグネシア系耐火物屑でも滓化することが可能であることからもマグネシヤ系耐火物屑が有効である。脱Ｃ処理以外の転炉で行う溶銑予備処理、トーピードカー内で行う溶銑予備処理、溶銑処理後にスラグをスラグパン内に排滓するときにそれぞれ使用する鎮静材おいては、処理温度が低いので、未滓化ＭｇＯの発生を抑制する観点からもマグネシヤを含有しない耐火物屑、例えばアルミナ系耐火物屑が好ましい。また二次精錬系ではスラグ塩基度の確保が必要な工程にはシリカ含有量の少ない耐火物屑を再使用するのが好ましい。このような観点からも耐火物屑を回収する際に耐火物成分に応じて分別回収することが重要である。
【００１５】
図１は本発明における請求項１に係る耐火物の使用プロセスを示す。図１において、「破砕」工程では回収後クラッシャー等により所定の大きさに破砕する。「篩分け・粒度調整」工程では必要に応じて篩分けを行い、運搬、添加に支障がない粒度に調整する。「乾燥」工程においては耐火物解体または破砕時の粉塵対策で水を使用する場合は乾燥し、濡れたままで再使用可能であれば乾燥工程は必要ない。「運搬、添加ホッパー入」工程では再使用工程に運搬、自動投入の場合はホッパー等に搬入する。
【００１６】
耐火物屑は回収後破砕し、水濡れしている場合は破砕後に必要に応じて乾燥工程を設けるだけで容易に鎮静材としての再利用が可能となる。破砕後、必要な粒度範囲に粒度が調整されていれば篩分けを行う必要はないが、適正粒度範囲から外れたものの混入率が高い場合には必要に応じて篩い分けにより、スラグフォーミング鎮静効果を得る適度な比表面積となるように粒度を調整する。このとき狭い範囲の粒度に揃える必要は無く、径を１０〜５０ｍｍ程度の塊状または粒状のものとするのが好ましい。但し、１０ｍｍ未満の細かい粉の混入率が質量％で１０％以下程度であれば支障は無い。粒度は、使用先の操業条件等によって適宜決定される。ただし、粒度分布が上記適正範囲よりも細かい耐火物粉となってしまうと、投入した鎮静材が湯面からの上昇ガス流に持ち去られてスラグ表面まで到達が困難となり、スラグ表面での撃力不足によって破泡が困難となり、重量不足によってスラグ内部への浸入が困難となり、また固体状態を維持する時間が短すぎるため、スラグフォーミング鎮静材として十分な役割を発揮することができない。
【００１７】
図２は本発明における請求項２に係る耐火物の使用プロセスを示す。図２において、「耐火物解体・分別」工程では、マグネシア系、アルミナ系、シリカ系など再使用先のニーズに応じて分別回収を行う。「破砕」工程では、回収後に分別種類毎にクラッシャー等により所定の大きさに破砕する。「篩分け・粒度調整」工程では必要に応じて篩分けを行い、運搬、添加に支障がない粒度に調整する。「乾燥」工程では、耐火物解体または破砕時の粉塵対策で水を使用する場合は乾燥し、濡れたままで再使用可能であれば乾燥工程は必要ない。「運搬、添加ホッパー入」工程では、再使用工程に運搬、自動投入の場合はホッパー等に搬入する。
【００１８】
耐火物屑を回収する際に成分別に分別回収することで、より効果的に再使用が可能となる。このように本発明は耐火物屑の再使用ために非常に有効な方法であり、スラグフォーミングの鎮静材として耐火物屑を破砕したものを単純に再利用できるという、極めて容易で省エネルギーという面でも優れた発明である。
【００１９】
本発明は、スラグフォーミング鎮静材として使用する耐火物が製鉄所で発生する使用済み耐火物であることとすると、安価で環境にもやさしく容易に入手かつ容易にリサイクルできる鎮静材を提供することが可能になる。
【００２０】
【実施例】
容量３００ｔの転炉を用いて溶銑予備脱Ｐ処理を行うプロセスにおいて本発明を適用した。表１は本発明を適用した結果であり、実施例１〜３は回収したアルミナ不定形屑、アルミナグラファイトレンガ屑、アルミナシリカ不定形屑を５０ｍｍ以下の大きさに破砕しほぼ同等な粒度構成にした実績である。粒径１０ｍｍ未満の混入率は質量％で３％程度であった。また実施例４は比較のために従来品の廃プラスチックと紙スラジのブリケットを添加した実績である。スラグの鎮静効果はサウンドメーターにて音響強度であるｄＢ値でフォーミング高さを評価した。これは転炉での上吹き酸素ジェットの音響強度を数値化したもので、スラグフォーミングが発生するとこれが障害となって酸素ジェットの音響強度が小さくなることからフォーミング高さが評価できるものである。スラグフォーミングは鎮静材添加後ただちに鎮静化し、従来品と同様に極めて効果があることを確認した。
【００２１】
また、表２は、分別回収した各種耐火物屑を上記と同様の方法により再使用可能であることを確認した例である再使用可能工程を示したものであり、再使用不可工程とその理由も併記した。
【００２２】
【表１】

【００２３】
【表２】

【００２４】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、従来リサイクルが困難で産業廃棄物処理等されることが多かった耐火物屑の再利用を可能とし、製造に手間がかかる高価な鎮静材に代わり、安価で環境にもやさしく容易に入手かつリサイクルできる鎮静材を提供する方法で、省エネルギーの観点からも非常に有用な発明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の耐火物屑の回収、鎮静材製造、再使用のプロセスを示す説明図。
【図２】本発明の耐火物屑の分別回収、鎮静材製造、再使用のプロセスを示す説明図。

Claims

耐火物のブロックを破砕し、必要に応じて篩い分けを行い、粒度を所定の範囲に調整した後、そのまま、製鋼精錬工程で発生するスラグフォーミングの鎮静材として使用することを特徴とする耐火物のスラグフォーミング鎮静材への使用方法。
耐火物の含有成分に応じて製鋼精錬工程における使用先を選択することを特徴とする請求項１記載のスラグフォーミング鎮静材への使用方法。
耐火物が製鉄所で発生する使用済み耐火物であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の耐火物のスラグフォーミング鎮静材への使用方法。
素材が耐火物のみから成り、該耐火物が破砕され、所定の粒度範囲に調整されて成ることを特徴とするスラグフォーミング鎮静材。