JP2007177269A - Method for preventing gas from leaking from chute for charging auxiliary material in molten metal smelting furnace, and apparatus for preventing gas leakage - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、溶融金属溶製炉の副原料投入シュートからのガス漏れ防止方法及びガス漏れ防止装置に係わり、詳しくは、クロム鉱石を炭材で溶融還元製錬し、ステンレス鋼を溶製するに必要な母溶湯を溶製する溶融還元炉、あるいは溶銑に酸素ガスを吹き込み脱炭精錬して溶鋼を溶製する上吹き、底吹き、あるいは上底吹き転炉、溶鋼からさらに不純成分を除去する(「二次精錬」という)のに用いられるAOD炉等、所謂「溶融金属溶製炉」の副原料投入シュートから、排ガスが漏れて大気に放出されるのを防止する技術に関する。 The present invention relates to a gas leakage prevention method and a gas leakage prevention device from an auxiliary material charging chute of a molten metal smelting furnace, and more specifically, smelting reduction smelting chromium ore with a carbon material and melting stainless steel. Impurities are further removed from the smelting reduction furnace that melts the necessary mother molten metal, or the top blowing, bottom blowing, or top bottom blowing converter that melts molten steel by blowing oxygen gas into the hot metal and decarburizing and refining it. The present invention relates to a technique for preventing exhaust gas from leaking and being released into the atmosphere from an auxiliary raw material charging chute of a so-called “molten metal melting furnace” such as an AOD furnace used for (secondary refining).
例えば、クロム鉱石を炭材で溶融還元製錬し、ステンレス鋼を溶製するに必要な母溶湯を溶製する溶融還元炉の一種に上底吹き転炉型の精錬容器を利用するものがある。そこでは、図5に示すように、主原料としての溶銑及び鉄スクラップからなる溶湯1の上に、クロム鉱石2を投入し、炭材3等の副原料を投入すると共に、上方に配置した上吹きランス4及び炉底に設けた底吹き羽口5を介して酸素含有ガス6を吹付け、吹き込み、発生した熱及び還元雰囲気によりクロム鉱石を溶融還元し、前記のステンレス鋼を溶製するに必要な母溶湯を溶製する。また、同様に、通常の溶鋼を溶製する転炉及び二次精錬の操業でも、種々のタイプの転炉に、必要に応じて予め予備処理で脱珪、脱燐、脱硫された溶銑を保持し、その上に石灰等の造滓材を投入すると共に、前記上吹きランス等を介して酸素含有ガスを吹き込み、吹付け、脱炭反応を主とした反応をさせ、その後に脱酸、成分調整等を行い、所望組成の溶鋼とする。
For example, one type of smelting reduction furnace that uses smelting reduction smelting of chrome ore with carbonaceous material and smelting the mother molten metal necessary for melting stainless steel uses an upper bottom blown converter type smelting vessel. . In this case, as shown in FIG. 5, on the molten metal 1 made of hot metal and iron scrap as the main raw material, the
かかる操業を行うと、必然的にCOを含む大量の排ガスが発生する。COガスは微量でも人体に好ましくないが、エネルギー源として有用なので、この排ガスは回収して再利用するのが一般的である。つまり、図4に示すように、溶融金属溶製炉(以下、単に転炉という)7の開口部をフード8で覆い、ブロア9で排ガス10を吸引し、ダスト・キャッチャ11でダストを除去し、ガス・ホルダ12で回収するようにしている。その際、一部の排ガスは、煙突13を介して大気に放散するようにもなっている。
When such an operation is performed, a large amount of exhaust gas containing CO is inevitably generated. Even though a small amount of CO gas is not preferable for the human body, it is useful as an energy source. Therefore, the exhaust gas is generally recovered and reused. That is, as shown in FIG. 4, the opening of a molten metal melting furnace (hereinafter simply referred to as a converter) 7 is covered with a hood 8, the
ところで、主原料の溶銑及び鉄スクラップは、操業開始前に炉体を傾動させた状態で、開口部から炉内に投入されるが、残りのクロム鉱石、並びに副原料の炭材、造滓材及び合金鉄等の投入は、操業中に、炉の上方に設けたバンカ14より、フード8に連設した投入シュート15を介して重力を利用して行われる(例えば、特許文献1参照)。この投入装置の一例を図3(a)及び(b)に示すが、それは、副原料を秤量するホッパ・スケール16を備えたバンカ14と、投入シュート(通常は、円筒状である)15とで構成され、該投入シュート15には、炉内からの火炎(バックファイア)及び排ガスの逆流を止めるシール装置17(バックファイア・ゲートと称する)が備えてある。該バックファイア・ゲート17は、操業中の投入が行われていない時にシリンダ18で駆動させて、投入シュート15の通路を塞ぎ、排ガス等をシールするようになっている。
By the way, the hot metal and iron scrap of the main raw material are put into the furnace through the opening in a state where the furnace body is tilted before the start of operation, but the remaining chromium ore and the auxiliary raw material carbonaceous material and ironmaking material. In addition, during operation, the ferro-alloy and the like are charged using gravity through a
しかしながら、作業者がリミット・スイッチでバックファイア・ゲート17の閉まっていることを確認して操業を行っても、バンカ14の近傍で数十ppm程度のCOが検知されることがある。これでは、作業場の安全確保が不十分であるばかりでなく、環境上も問題になる。
本発明は、かかる事情に鑑み、炉上のバンカ近傍でCOが検知されることがないようになる転炉型溶融金属溶製炉の副原料投入シュートからのガス漏れ防止方法及びガス漏れ防止装置を提供することを目的としている。 In view of such circumstances, the present invention provides a gas leakage prevention method and a gas leakage prevention device from an auxiliary material charging chute of a converter type molten metal melting furnace in which CO is not detected in the vicinity of a bunker on the furnace. The purpose is to provide.
発明者は、上記目的を達成するため鋭意研究を重ね、その成果を本発明に具現化した。 The inventor has intensively studied to achieve the above object, and the results have been embodied in the present invention.
すなわち、本発明は、炉開口部を覆う排ガス回収用フードに連設され、バックファイアを防止する開閉式ゲートを有する副原料の投入シュートを備えた溶融金属溶製炉を用いて溶融金属を溶製するに際して、操業前の空炉状態にある溶融金属溶製炉を横倒し又は他所へ移動し、炉内に水が入らないようにした状態で、前記投入シュートの開閉式ゲートの設置位置の上流から、該投入シュート内に水を流し、堆積物を洗浄、除去することを特徴とする転炉型溶融金属溶製炉の副原料投入シュートからのガス漏れ防止方法である。 That is, the present invention melts molten metal using a molten metal melting furnace provided with an auxiliary material charging chute having an openable gate that is connected to an exhaust gas recovery hood that covers the furnace opening and prevents backfire. When manufacturing, the molten metal melting furnace in an empty furnace state before operation is laid sideways or moved to another place so that water does not enter the furnace, upstream of the installation position of the open / close gate of the charging chute From the above, a method for preventing gas leakage from the auxiliary material charging chute of the converter type molten metal melting furnace is characterized in that water is poured into the charging chute to wash and remove deposits.
この場合、前記洗浄、除去を、3チャージの操業を行った後に1回の頻度で行うのが良い。また、前記洗浄の1回あたりに用いる水の流量を、副原料の性状に応じて100〜300リットル/分・m2(シュート断面積)で調整し、洗浄時間を4〜8分とするのが好ましい。さらに、前記水を工業用水としたり、あるいは前記溶融金属が、ステンレス鋼を溶製するに必要な母溶湯であり、副原料が炭材であることが好ましい。 In this case, it is preferable to perform the cleaning and removal at a frequency of once after the operation of three charges. In addition, the flow rate of water used per washing is adjusted to 100 to 300 liters / minute · m 2 (chute cross-sectional area) according to the properties of the auxiliary raw material, and the washing time is set to 4 to 8 minutes. Is preferred. Furthermore, it is preferable that the water is industrial water, or the molten metal is a mother molten metal necessary for melting stainless steel, and the auxiliary material is a carbonaceous material.
加えて、本発明は、溶融金属溶製炉の炉開口部を覆う排ガス回収用フードに連設され、バックファイアを防止する開閉式ゲートを有する副原料の投入シュートにおいて、前記投入シュートの前記開閉式ゲートの上流側に、該シュート内の堆積物を洗浄、除去する水の噴射ノズルを設けたことを特徴とする溶融金属溶製炉の副原料投入シュートからのガス漏れ防止装置である。この場合、前記噴射ノズルを前記投入シュートの外周に1〜4個配設すると良い。 In addition, the present invention provides an auxiliary material charging chute that is connected to an exhaust gas recovery hood that covers a furnace opening of a molten metal melting furnace and has an openable gate that prevents backfire, and the opening and closing of the charging chute An apparatus for preventing gas leakage from an auxiliary material charging chute of a molten metal melting furnace is provided with a water injection nozzle for cleaning and removing deposits in the chute on the upstream side of the type gate. In this case, 1 to 4 spray nozzles may be disposed on the outer periphery of the charging chute.
本発明によれば、操業中であっても、投入シュートのバックファイア・ゲートが確実に閉じるようになり、排ガスのバンカへの逆流が止まり、炉上のバンカ近傍でCOが検知されることがないようになる。 According to the present invention, even during operation, the backfire gate of the input chute is surely closed, the backflow of exhaust gas to the bunker is stopped, and CO is detected in the vicinity of the bunker on the furnace. It will not be.
以下、発明をなすに至った経緯をまじえ、本発明の最良の実施形態を説明する。 Hereinafter, the best embodiment of the present invention will be described based on the background of the invention.
まず、発明者は、炉上のバンカ14近傍でCOが検知される原因について追究することにした。最初に、投入シュート15は円筒状であるが、どこかに穴があいていて漏れが起きていないかを詳細に調査したが、そのような穴は見い出だせなかった。次に、投入シュート15内の付着物は、従来より窒素ガスをパージして除去するようにしていた(特許文献1参照)ので、窒素ガスの流量が不足しているのではないかも調査した。その結果、多量の窒素ガスをパージでは、乾燥した副原料の投入時に生成する付着物は除去できても、湿った副原料の投入時には除去できないことが判明した。従って、炭材のようなヤードに置かれ、湿った状態にあることの多い副原料が生成する付着物では、窒素ガスのパージは、流量が多くてもほとんど役立たないことがわかった。そのため、バックファイア・ゲート17によるシール性に疑いを持ち、詳細にチェックしたところ、作業上はリミット・スイッチが作動してゲート17の閉状態が確認されても、付着物20がついていると、図2に示すごとく、付着物20の形状によっては隙間があることが判明した。
First, the inventor decided to investigate the cause of CO being detected in the vicinity of the
そこで、発明者は、引き続き対策を種々検討した。その結果、付着物を形成させないように副原料を乾燥したり、あるいはバックファイア・ゲートの改造では、費用がかかり過ぎて得策でないと判断し、水の掘削力を利用することを考えた。しかしながら、水は、水蒸気爆発の原因になるので、操業中での使用はできない。従って、転炉の非操業時を利用して、実炉での実験を行った。 Therefore, the inventor continued to examine various countermeasures. As a result, it was determined that it would not be a good idea to dry the auxiliary material so as to prevent the formation of deposits, or to modify the backfire gate, and it was considered that it would not be a good idea. However, since water causes a steam explosion, it cannot be used during operation. Therefore, an experiment in an actual furnace was conducted using the time when the converter was not operated.
具体的には、転炉型溶融金属溶製炉の炉開口部を覆う排ガス回収用フードに連設され、バックファイアを防止する開閉式のバックファイア・ゲートを有する副原料の投入シュートに、図1に示すように、該ゲート17の上流側に水の噴射ノズル21を設け、操業前の空炉状態にある溶融金属溶製炉を横倒し又は他所へ移動してから、シュート15内に水を流したのである。
Specifically, in the input chute of the auxiliary material having an openable backfire gate connected to the exhaust gas recovery hood that covers the furnace opening of the converter type molten metal melting furnace, the backfire gate is prevented. 1, a
その結果、付着物は除去でき、その炉で再度操業を行ったところ、操業中のガス漏れは完全に防止できたので、操業前の空炉状態にある溶融金属溶製炉を横倒し又は他所へ移動してから、上記ゲート17の上流側より投入シュート内へ水を流すことを要件に本発明を完成させたのである。
As a result, deposits could be removed, and when the furnace was operated again, gas leakage during the operation was completely prevented, so the molten metal melting furnace in an empty furnace state before the operation was laid down or moved to another place. After moving, the present invention was completed with the requirement that water flow from the upstream side of the
本発明では、前記水による投入シュート15の洗浄、付着物20の除去を、3チャージの操業を行った後に1回の頻度で行うのが良い。洗浄効果は、1回の操業毎に行うことが望ましいが、できるだけ頻度を少なくするのが経済的に好ましい。ただし、連続4チャージの操業後には、水洗浄を行わないとガス漏れが生じる場合があるので、3チャージに1回の水洗浄を行うのが好ましいとする。
In the present invention, it is preferable to perform the cleaning of the
また、前記水洗浄の1回あたりに用いる水の流量は、副原料の性状に応じて投入シュートの単位断面積あたり100〜300リットル/分で調整し、洗浄時間を4〜8分とするのが良い。100リットル/分・m2(シュート断面積)未満では、洗浄が不足して付着物の除去が迅速に行われず、300リットル/分・m2(シュート断面積)超えでは洗浄効果が飽和し、過剰になるからである。洗浄時間は4分未満だと洗浄が十分に行われず、付着物残りが生じ、8分超えでは洗浄効果が飽和し、それ以上の洗浄が無駄になるからである。この場合、水圧は、2kg/cm2程度で十分である。なお、洗浄に用いる水の流量及び時間も付着状況によって調整れば良い。副原料の性状によって付着量が変動するからである。 Also, the flow rate of water used for each water washing is adjusted at 100 to 300 liters / minute per unit cross-sectional area of the input chute according to the properties of the auxiliary raw material, and the washing time is 4 to 8 minutes. Is good. If it is less than 100 liters / minute · m 2 (chute cross-sectional area), cleaning is insufficient and the removal of adhering matter is not performed quickly, and if it exceeds 300 liters / minute · m 2 (chute cross-sectional area), the cleaning effect is saturated. Because it becomes excessive. This is because if the cleaning time is less than 4 minutes, the cleaning is not sufficiently performed and deposits remain, and if the cleaning time exceeds 8 minutes, the cleaning effect is saturated and further cleaning is wasted. In this case, a water pressure of about 2 kg / cm 2 is sufficient. Note that the flow rate and time of water used for cleaning may be adjusted according to the state of adhesion. This is because the amount of adhesion varies depending on the properties of the auxiliary material.
さらに、洗浄に用いる水は、水温、水質ともに、本発明では特に限定しないが、工業用水の利用が好ましい。上水を用いるより経済的に有利だからである。その際、環境問題を起こさないような付着物の水溶解を促進する溶剤を別途添加しても良い。 Furthermore, the water used for washing is not particularly limited in the present invention in terms of water temperature and water quality, but it is preferable to use industrial water. This is because it is more economical than using clean water. At that time, a solvent that promotes water dissolution of the deposit so as not to cause environmental problems may be added separately.
加えて、本発明では、前記噴射ノズルを前記投入シュートの外周に1〜4個配設すると良い。噴射ノズルの多いほうが洗浄時間の短縮に有効であるが、4個より多くても洗浄効果は飽和するからである。また、噴射ノズルの取り付け角度については本発明では得に限定しない。要するに、付着物が除去できれば、いかなる角度でも良いからである。 In addition, in the present invention, one to four spray nozzles may be disposed on the outer periphery of the charging chute. The more spray nozzles are effective for shortening the cleaning time, but the cleaning effect is saturated even when there are more than four nozzles. In addition, the attachment angle of the injection nozzle is not particularly limited in the present invention. In short, any angle is acceptable as long as the deposits can be removed.
容量180トンの酸素ガスを上底吹きできる溶融還元炉を用い、クロム鉱石を炭材で溶融還元製錬し、ステンレス鋼を溶製するに必要な母溶湯を溶製した。副原料の投入のため、炉を覆うフードに投入シュートを連設してある。また、投入シュートには、本発明に係る水の噴射ノズルを、シュート1本当たり1〜4個設けるようにした。 Using a smelting reduction furnace capable of blowing an oxygen gas having a capacity of 180 tons at the bottom, chrome ore was smelted and reduced with carbonaceous material, and a molten metal necessary for melting stainless steel was smelted. A charging chute is connected to the hood that covers the furnace for the purpose of charging auxiliary materials. Further, the injection chute is provided with 1 to 4 water injection nozzles according to the present invention per chute.
これらの操業に、本発明に係る溶融金属溶製炉の副原料投入シュートからのガス漏れ防止方法を適用し、COガス漏れは、炉上方の作業床の固定式COモニターを用いて検知した。なお、本発明の効果を確認するため、水洗浄を行わない操業も別途行い、COガス漏れをチェックした。表1に、使用した副原料の種類、その1チャージ当たりの使用量、水洗浄の実施状況及びその後の操業でのCOガス漏れの有無を、一括して示す。 In these operations, the method for preventing gas leakage from the auxiliary material charging chute of the molten metal melting furnace according to the present invention was applied, and CO gas leakage was detected using a fixed CO monitor on the work floor above the furnace. In addition, in order to confirm the effect of this invention, the operation which does not perform water washing was also performed separately, and the CO gas leak was checked. Table 1 collectively shows the types of auxiliary raw materials used, the amount used per charge, the implementation status of water washing, and the presence or absence of CO gas leakage in the subsequent operation.
表1より、本発明によれば、投入シュートのバックファイア・ゲートが確実に閉じるようになり、排ガスのバンカへの逆流が止まり、炉上のバンカ近傍でCOが検知されることがないことが明らかである。 From Table 1, according to the present invention, the backfire gate of the input chute is surely closed, the backflow of exhaust gas to the bunker is stopped, and CO is not detected in the vicinity of the bunker on the furnace. it is obvious.
1 溶湯
2 クロム鉱石
3 炭材
4 上吹きランス
5 底吹き羽口
6 酸素含有ガス
7 溶融金属溶製炉(転炉)
8 フード
9 ブロア
10 排ガス
11 ダスト・キャッチャ
12 ガス・ホルダ
13 煙突
14 バンカ
15 投入シュート
16 ホッパ・スケール
17 バックファイア・ゲート
18 シリンダー
20 付着物
21 水の噴射ノズル
22 水配管
23 窒素ガスのパージ用ノズル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
8 Hood 9
Claims (7)
操業前の空炉状態にある溶融金属溶製炉を横倒し又は他所へ移動し、前記投入シュートの開閉式ゲートの設置位置の上流から、該投入シュート内に水を流し、堆積物を洗浄、除去することを特徴とする溶融金属溶製炉の副原料投入シュートからのガス漏れ防止方法。 When melting molten metal using a molten metal melting furnace provided with an auxiliary material charging chute connected to an exhaust gas recovery hood covering the furnace opening and having an openable gate that prevents backfire,
Prior to operation, the molten metal smelting furnace in an empty furnace state was laid down or moved to another place, and water was poured into the charging chute from the upstream position of the opening / closing gate of the charging chute to clean and remove deposits. A method for preventing gas leakage from an auxiliary material charging chute of a molten metal melting furnace.
前記投入シュートの前記開閉式ゲートの上流側に、該シュート内の堆積物を洗浄、除去する水の噴射ノズルを設けたことを特徴とする溶融金属溶製炉の副原料投入シュートからのガス漏れ防止装置。 In the input chute of the secondary material that is connected to the exhaust gas recovery hood that covers the furnace opening of the molten metal melting furnace and has an openable gate that prevents backfire,
Gas leakage from an auxiliary material charging chute of a molten metal melting furnace characterized in that a water injection nozzle for cleaning and removing deposits in the chute is provided upstream of the open / close gate of the charging chute. Prevention device.
The apparatus for preventing gas leakage from an auxiliary material charging chute of a molten metal melting furnace according to claim 6, wherein one to four of the injection nozzles are disposed on the outer periphery of the charging chute.
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