JP2007146206A - 溶鉄搬送容器の保熱板および保熱方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高炉や転炉の受湯位置においても溶鉄搬送容器の保熱を可能とする保熱板および保熱方法を提供する。
【解決手段】溶鉄搬送容器の開口部に、円形の鋼板またはアルミ板からなり、厚みが0.5〜５mmの範囲内を満足する保熱板を載置して、溶鉄搬送容器に収容された溶鉄の熱が放散するのを防止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、溶銑や溶鋼を収容して搬送する容器から熱が放散するのを防止して内部を保温する保熱板および保熱方法に関するものである。
以下では、溶銑および溶鋼を総称して溶鉄と記す。また溶鉄を収容して搬送する容器を溶鉄搬送容器と記す。

溶鉄を溶製する一連の工程の中で、溶鉄搬送容器（たとえば混銑車，高炉鍋，装入鍋，取鍋等）を用いて溶鉄を次工程へ搬送する間に溶鉄搬送容器内の温度が低下すると、次工程で溶鉄の温度を再び上昇させるために多大な燃料を消費するばかりでなく、溶鉄の温度が所定の値に到達するまで精錬処理を実施できないので生産効率が低下する。
また、溶鉄搬送容器が溶鉄を収容していない（すなわち空容器の状態）ときに溶鉄搬送容器内の温度が低下すると、溶鉄搬送容器に内張りされた耐火物が冷却される。その後、溶鉄搬送容器に溶鉄を注入することによって耐火物の温度が急激に上昇する。このような熱衝撃を繰り返し受けることによって耐火物の亀裂や破損が生じ、溶鉄搬送容器の耐用性が低下する。

したがって溶鉄搬送容器は、溶鉄を収容しているときも収容していないときも、内部の熱の放散を防止する必要がある。そこで、溶鉄搬送容器から熱が放散するのを防止して内部を保温する（以下、保熱という）技術が種々検討されている。
たとえば特許文献１には、取鍋の開口部に蓋を被せて保熱する技術が開示されている。この技術では、取鍋に溶鉄を注入するときには、その蓋を取り外すので、取鍋の開口部に蓋を着脱するための機器（以下、蓋着脱装置という）が必要である。つまり蓋着脱装置を設置した場所でのみ、蓋の着脱を行なうことができる。そのため、特許文献１に開示された技術を取鍋のみならず他の溶鉄搬送容器にも適用する際には、蓋着脱装置で予め蓋を取り外した後で、溶鉄搬送容器を高炉や転炉の受湯位置へ移動させるという手順になる。受湯位置における溶鉄搬送容器の滞留時間は数十分から数時間に及ぶことがあり、蓋を取り外した溶鉄搬送容器内の温度が大幅に低下する。

また特許文献２にも、取鍋の開口部に蓋を被せて保熱する技術が開示されている。この技術では、蓋を自動的に開閉する部材（以下、蓋開閉部材という）を取鍋に装着する。つまり、蓋開閉部材を用いて蓋を自動的に開閉するので、蓋着脱装置を個別に設置する必要はない。特許文献２に開示された技術を取鍋のみならず他の溶鉄搬送容器にも適用する際には、蓋開閉部材を装着した溶鉄搬送容器を高炉や転炉の受湯位置で待機させる。受湯位置は高温でしかも多量の粉塵が飛散するので、蓋開閉部材の故障が発生しやすい。故障が生じた蓋開閉部材の修理を受湯位置で行なうのは不可能であるから、溶鉄搬送容器を作業場へ移動させ、かつ溶鉄搬送容器を室温まで冷却する必要がある。したがって蓋開閉部材の修理に長時間を要し、その間、溶鉄の生産効率が低下する。
特開平11-47916号公報 特開平11-320078号公報

本発明は上記のような問題を解消し、蓋開閉部材を溶鉄搬送容器に装着することなく、高炉や転炉の受湯位置においても溶鉄搬送容器の保熱を可能とする保熱板および保熱方法を提供することを目的とする。

本発明は、溶鉄搬送容器の開口部に載置される保熱板であって、円形の鋼板またはアルミ板からなり、厚みが0.5〜５mmの範囲内を満足し、かつその直径が溶鉄搬送容器の開口部の内径より大きい保熱板である。
本発明の保熱板においては、溶鉄搬送容器の開口部に当接する保熱板の面の、開口部の内径より狭い領域内に２個以上の突起を設けることが好ましい。あるいは、溶鉄搬送容器の開口部に当接する保熱板の面の、開口部の外径より外側の領域に３個以上の突起を設けることが好ましい。

また本発明は、溶鉄搬送容器の開口部に、円形の鋼板またはアルミ板からなり、厚みが0.5〜５mmの範囲内を満足する保熱板を載置して、溶鉄搬送容器に収容された溶鉄の熱が放散するのを防止する保熱方法である。
本発明の保熱方法においては、溶鉄搬送容器の開口部に当接する保熱板の面に突起を設けることによって、保熱板の滑落を防止することが好ましい。その突起の数は、開口部の内径より狭い領域内に設ける場合は２個以上とし、開口部の外径より外側の領域に設ける場合は３個以上とすることが好ましい。

本発明によれば、蓋開閉部材を溶鉄搬送容器に装着することなく、高炉や転炉の受湯位置においても溶鉄搬送容器を保熱することが可能である。その結果、蓋開閉部材を用いて蓋を開閉する保熱技術に比べて溶鉄搬送容器の補修頻度が大幅に減少し、溶鉄の生産効率が向上する。また、受湯位置にて保熱が可能になるので、従来の蓋着脱装置を用いて開口部に蓋を着脱する保熱技術に比べて、受湯位置における溶鉄搬送容器の温度低下が大幅に減少し、溶鉄の精錬処理における燃料消費量の削減，生産性の向上のみならず溶鉄搬送容器の耐用性の向上を達成できる。

図１は、本発明の保熱板１を示す斜視図であり、(a) が保熱板１の上面（すなわち溶鉄搬送容器の開口部に当接しない面）を示し、(b) が保熱板１の下面（すなわち溶鉄搬送容器の開口部に当接する面）の例を示し、(c) が下面の他の例を示す。図１に示すＤは保熱板１の直径，ｔは保熱板１の厚みを指す。図２は、溶鉄搬送容器の開口部を示す斜視図である。図２に示すｄ₁ は開口部３の内径，ｄ₂ は開口部３の外径を指す。

保熱板１は、図１に示すように、下面に突起２を有する円形の鋼板またはアルミ板である。その突起２については後述する。
本発明を適用して溶鉄搬送容器を保熱する際には、開口部３に保熱板１を載置した状態で、溶鉄搬送容器を高炉や転炉の受湯位置へ移動させる。溶鉄搬送容器の開口部は円形であるから、載置する保熱板１を多角形（たとえば正方形等）にすると不安定になる。したがって保熱板１は円形とする。また、溶鉄搬送容器の開口部３に保熱板１を載置するためには、保熱板１の直径Ｄを開口部３の内径ｄ₁ より大きく（すなわちＤ＞ｄ₁ ）する必要がある。また、保熱板１の直径Ｄを開口部３の外径ｄ₂ より大きく（すなわちＤ＞ｄ₂ ＞ｄ₁ ）しても良い。

受湯位置では保熱板１を開口部３から取り外さず、開口部３に保熱板１を載置したまま溶鉄を溶鉄搬送容器に注入する。保熱板１は、溶鉄の熱エネルギーで加熱されて軟化あるいは部分的に溶解し、かつ溶鉄の運動エネルギーで溶鉄搬送容器内に落下する。さらに、保熱板１は溶鉄搬送容器内で溶鉄に溶解する。
保熱板１が鋼板である場合は、溶鉄搬送容器に収容された溶鉄と同等の主成分（Fe，Ｃ等）を有するので、保熱板１が溶解しても溶鉄の成分や特性に悪影響を及ぼす惧れはない。保熱板１がアルミ板である場合は、主成分であるAlが溶鉄の脱酸元素として作用するので、保熱板１が溶鉄に溶解しても支障はない。

保熱板１の厚みｔが５mmを超えると、溶鉄搬送容器に溶鉄を注入するときに、保熱板１が溶鉄搬送容器内に落下せず、溶鉄が周辺に飛散する。一方、保熱板１の厚さｔが0.5mm未満では、保熱板自体の構造強度が確保できない。したがって、保熱板１の厚みｔは0.5〜５mmの範囲内を満足する必要がある。
このようにして溶鉄を収容した溶鉄搬送容器は、保熱板１を開口部３に載置するための機器（以下、保熱板載置装置という）へ移動し、保熱板１を開口部３に載置する。次いで溶鉄搬送容器は保熱板１によって保熱しながら次工程の処理設備へ移動して、溶鉄を供給する。その際には保熱板１を取り外したり持ち上げたりして開口部３を開口する。ただし、溶鉄搬送容器に収容した溶鉄を次工程の処理設備に供給する操作は本発明の目的ではないので、詳細な説明を省略する。

溶鉄を次工程の処理設備に供給した後、あるいはさらにスラグ排出場へ移動して残留スラグを排出した後、溶鉄搬送容器は再び開口部３に保熱板１を載置して、高炉や転炉の受湯位置へ移動する。受湯位置では保熱板１を開口部３から取り外さず、開口部３に保熱板１を載置したまま溶鉄を溶鉄搬送容器に注入する。その後は、上記の手順を繰り返し行なうことによって、保熱板１で溶鉄搬送容器を保熱しながら溶鉄を次工程へ搬送する。

以上に説明した通り、溶鉄搬送容器は保熱板１を開口部３に載置した状態で移動する。その間に保熱板１が開口部３から滑落すると、保熱効果は得られない。したがって保熱板１の下面に突起２を設けて滑落を防止することが好ましい。図１(b) と図１(c) に保熱板１の下面に設けた突起２の配置の例を示す。
図１(b) では開口部３の内径ｄ₁ より狭い領域に突起２を設ける。このような保熱板１は、開口部３上で位置がずれると、突起２が開口部３の内壁に接触して滑落を防止する。このように突起２を配置する場合は、突起２は２個以上必要である。図１(b) には４個の突起２を設ける例を示したが、保熱板１の寸法や重量に応じて２個以上の突起２を適宜配置する。なお、保熱板１の中心（すなわちＤの中心）と突起２の配置の中心（すなわちｄ₁ の中心）とは、必ずしも同心に配置する必要はないが、開口部３に載置した保熱板１の安定性を考慮すると、同心に配置するのが好ましい。

図１(c) では開口部３の外径ｄ₂ より外側の領域に突起２を設ける。このような保熱板１は、開口部３上で位置がずれると、突起２が開口部３の外壁に接触して滑落を防止する。このように突起２を配置する場合は、突起２は３個以上必要である。図１(c) には４個の突起２を設ける例を示したが、保熱板１の寸法や重量に応じて３個以上の突起２を適宜配置する。なお、保熱板１の中心（すなわちＤの中心）と突起２の配置の中心（すなわちｄ₂ の中心）とは、必ずしも同心に配置する必要はないが、開口部３に載置した保熱板１の安定性を考慮すると、同心に配置するのが好ましい。

〔実施例１〕
溶鉄搬送容器として使用する混銑車を保熱するために保熱板を作製した。作製に先立ち、保熱板に用いる鋼板およびアルミ板の構造強度について検討を行なった結果、最低0.5mmの厚みが必要であった。そのため、作製に際しては0.5mm以上の鋼板を用いることにした。保熱板の直径Ｄ（mm）は混銑車の開口部の外径ｄ₂ （mm）に対してＤ／２＝（ｄ₂ ／２）＋50mmを満足するように設定し、厚みは0.5mm，３mm，５mm，７mmの４種類とし、素材は鋼板とアルミ板の２種類とした。なお、アルミ板の保熱板には、その中心部の上面に鋼板（幅300mm ，長さ300mm ，厚み５mm）を取付けて、マグネットによるハンドリングを可能とした。

保熱板の下面には、混銑車の開口部の内径ｄ₁ より狭い領域に３個の突起を等間隔（中心角120°）で配置した。突起は、外径34mm，厚み3.2mm ，長さ300mm のパイプ形状とし、下面に垂直に取付けた。
一方、混銑車は、高炉の出銑樋出側（いわゆる傾注樋）から排出された溶銑を製鋼設備へ搬送し、さらにスラグ排出場で残留スラグを排出した後、傾注樋下の受湯位置に戻る途中でリフティングマグネットを搭載した重機で開口部に保熱板を載置して、傾注樋下の受湯位置に移動した。

受湯位置では保熱板を開口部から取り外さず、開口部に保熱板を載置したまま溶銑を混銑車に注入した。そのときの保熱板の挙動は表１に示す通りである。

鋼板の保熱板あるいはアルミ板の保熱板は、いずれも厚みが0.5〜５mmであれば、溶銑の注入を開始して直ちに混銑車内に落下し、溶銑に溶解した。厚みが７mmの保熱板は、溶銑の注入を開始した後、混銑車内に落下しなかったので、溶銑の注入を停止した。
また、傾注樋から混銑車に注入するときの溶銑温度と、製鋼設備に供給するときの溶銑温度とを測定し、その温度差（すなわち溶銑の温度低下）を調査した。その結果は図３に示す通りである。なお、リフティングマグネットを用いて混銑車の開口部に保熱板を載置した後、溶銑を注入するまでの滞留時間は４〜５hrであった。保熱板を使用しない場合は、混銑車がリフティングマグネットの位置を通過した後、４〜５hr経過してから溶銑を注入した。

図３から明らかなように、保熱板を使用しなかった場合の温度低下は平均 155℃であったのに対して、保熱板（厚み0.5〜５mm）を使用した場合の温度低下は 144〜147 ℃であり、保熱板の効果が認められた。
〔実施例２〕
溶鉄搬送容器として使用する取鍋を保熱するために保熱板を作製した。保熱板の直径Ｄ（mm）は取鍋の開口部の外径ｄ₂ （mm）に対してＤ／２＝（ｄ₂ ／２）＋50mmを満足するように設定し、厚みは３mmとし、素材は鋼板とした。

保熱板の下面には、取鍋の開口部の外径ｄ₂ より外側の領域に３個の突起を等間隔（中心角120°）で配置した。突起は、外径21.7mm，厚み2.8mm ，長さ100mm のパイプ形状とし、下面に垂直に取付けた。
一方、取鍋は、底部の溶鋼注出部の熱間整備を終えた後、受鋼台車に搭載し、耐火物の補修に用いる専用蓋を外した。次いで、天井クレーンに垂下したリフティングマグネットで保熱板を取鍋の開口部に載置した。この取鍋を搭載した受鋼台車を転炉下の受湯位置に移動し、開口部に保熱板を載置したまま溶鋼を取鍋に注入した。保熱板は溶鋼の注入を開始して直ちに取鍋内に落下し、溶鋼に溶解した。なお、転炉から取鍋に注入される溶鋼の温度は1620℃であった。

溶鋼を取鍋に注入して１分経過した後、取鍋内の溶鋼の温度を測定した。その結果は図４に示す通りである。図４から明らかなように、保熱板を使用した場合は、保熱板を使用しなかった場合に比べて溶鋼の温度が高くなっており、保熱板の効果が確認された。

本発明の保熱板を示す斜視図であり、(a) が保熱板の上面を示し、(b) が保熱板の下面の例を示し、(c) が保熱板の下面の他の例を示す。 溶鉄搬送容器の開口部を示す斜視図である。 溶鉄の温度変化を示すグラフである。 溶鉄の温度変化を示すグラフである。

符号の説明

１ 保熱板
２ 突起
３ 開口部

Claims (6)

1. 溶鉄搬送容器の開口部に載置される保熱板であって、円形の鋼板またはアルミ板からなり、厚みが0.5〜５mmの範囲内を満足し、かつその直径が溶鉄搬送容器の開口部の内径より大きいことを特徴とする溶鉄搬送容器の保熱板。
2. 前記溶鉄搬送容器の開口部に当接する前記保熱板の面の、前記開口部の内径より狭い領域内に２個以上の突起を設けることを特徴とする請求項１に記載の溶鉄搬送容器の保熱板。
3. 前記溶鉄搬送容器の開口部に当接する前記保熱板の面の、前記開口部の外径より外側の領域に３個以上の突起を設けることを特徴とする請求項１に記載の溶鉄搬送容器の保熱板。
4. 溶鉄搬送容器の開口部に、円形の鋼板またはアルミ板からなり、厚みが0.5〜５mmの範囲内を満足する保熱板を載置して、前記溶鉄搬送容器に収容された溶鉄の熱が放散するのを防止することを特徴とする溶鉄搬送容器の保熱方法。
5. 前記溶鉄搬送容器の開口部に当接する前記保熱板の面の、前記開口部の内径より狭い領域内に２個以上の突起を設けることによって、前記保熱板の滑落を防止することを特徴とする請求項４に記載の溶鉄搬送容器の保熱方法。
6. 前記溶鉄搬送容器の開口部に当接する前記保熱板の面の、前記開口部の外径より外側の領域に３個以上の突起を設けることによって、前記保熱板の滑落を防止することを特徴とする請求項４に記載の溶鉄搬送容器の保熱方法。