JP2007254788A - 粉体吹き込み装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】粉体の吹き込み速度を安定して制御できる新規なポストミックス型の粉体吹き込み装置およびその制御方法の提供。
【解決手段】粉体が収容された圧力容器30の粉体出口を粉体搬送ラインL1に接続し、その粉体搬送ラインL1を流れる搬送ガスによって前記圧力容器30内の粉体を搬送して溶湯M中に吹き込むようにした粉体吹き込み装置100において、前記粉体搬送ラインL1を複数のラインL2,L2に分岐させてその各分岐ラインL2,L2をその下流側で合流させると共に、各分岐ラインL2,L2ごとに前記圧力容器30をそれぞれ接続する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、製鉄所における溶湯の予備処理工程などで、その溶湯中に酸化鉄や石灰などの粉状の精錬剤などを吹き込むための粉体吹き込み装置およびその制御方法に関するものである。

一般に、製鉄所における溶湯（溶銑、溶鋼などの溶融金属）は、脱硫、脱燐、温度調整などを施すと共に含んだ不純物を除去するために酸化鉄や石灰などの各種の精錬剤を溶湯中に吹き込む予備処理が行われる。
この精錬剤の吹き込み方法としては従来から様々な方法が提案されているが、２種類以上の精錬剤を切り換えて、あるいは混合して吹き込む方法としては、例えば以下の特許文献１などに示すような方法がある。

この吹き込み方法は、図２に示すようにトーピードや取鍋１０内の溶湯Ｍ中に差し込まれたランス１２に粉体搬送ラインＬ１を接続すると共に、この粉体搬送ラインに１つまたは複数の圧力容器（ディスペンサ）３０を接続しておき、これら各圧力容器に収容された各精錬剤を粉体搬送ラインＬ１に送り出すと共にこの搬送ラインＬ１に送り出した各精錬剤を搬送ガスで気送してそのランスの先端から溶湯中に吹き込むようにしている。

そして、このように１つの粉体搬送ラインＬ１上に２つ以上の圧力容器３０、３０を直列に備え、いずれかの圧力容器３０、３０のみあるいはそれぞれ圧力容器３０から同時に精錬剤を送り出して搬送するようにした粉体吹き込み装置は、一般にポストミックス型の粉体吹き込み装置などと称されている。
特開２００５−１３３１１６号公報

ところで、このように搬送ガスを用いた精錬剤の吹き込み速度の制御は、圧力容器内の圧力と粉体搬送ラインの背圧との差圧によって制御する方法が一般的であるが、この差圧制御方式では、前述したようなポストミックス型の粉体吹き込み装置のように１つの粉体搬送ラインＬ１に対して２つ以上の圧力容器３０、３０を直列に配置した構成では、一方の圧力容器３０からの精錬剤の吹き込みによって他方の圧力容器３０からの精錬剤の吹き込みが不安定となり易いといった問題がある。

そのため、この差圧制御方式を採用したポストミックス型の粉体吹き込み装置では、差圧一定制御とした上で圧力容器３０の出口ラインＬ３、Ｌ３に定容量式のロータリーフィーダーや可変弁３４などと称する特殊な調節弁を設けることで粉体吹き出し速度を直接的に制御している。
しかしながら、このようなこの差圧制御方式を採用したポストミックス型の粉体吹き込み装置では、例えば複数精錬剤の同時吹き込みから単一精錬剤への吹き込み変更直後、あるいは、ある精錬剤から他の精錬剤への切り換え直後などでは、粉体搬送ラインの搬送条件の急変により、ロータリーフィーダーや可変弁３４の制御が追従仕切れず、吹き込み速度が設定値から大きく外れてしまうことがあった。

また、圧力容器３０内圧に対して粉体搬送ラインＬ１側の背圧変動が激しく、制御の前提となっている差圧一定状態に復帰するまでの間、吹き込み速度制御の変動を助長している。
そして、このような要因によって設定以上の吹き込み速度が出てしまうと、精錬反応に伴う異常な反応熱が発生して周辺設備の熱負荷が上昇したり、逆のケースでは吹き込みランス１２先端に溶融金属が差し込むことで継続処理不能に陥ったり、設備、操業両面で悪影響を及ぼすことがある。
そこで、本発明はこのような課題を有効に解決するために案出されたものであり、その目的は、粉体の吹き込み速度を安定して制御できる新規なポストミックス型の粉体吹き込み装置およびその制御方法を提供するものである。

前記課題を解決するために請求項１に記載の粉体吹き込み装置は、
粉体が収容された圧力容器の粉体出口を粉体搬送ラインに接続し、当該粉体搬送ラインを流れる搬送ガスによって前記圧力容器内の粉体を搬送して溶湯中に吹き込むようにした粉体吹き込み装置において、前記粉体搬送ラインを複数のラインに分岐させて当該各分岐ラインをその下流側で合流させると共に、当該各分岐ラインごとに前記圧力容器をそれぞれ接続したことを特徴とするものである。

また、請求項２の粉体吹き込み装置は、
請求項１に記載の粉体吹き込み装置において、前記各分岐ラインの圧力容器の接続部下流側に、循環ラインを接続すると共に当該循環ラインを当該圧力容器内に接続し、当該圧力容器および当該循環ラインの接続部を挟んで当該分岐ラインの上下にそれぞれ当該分岐ライン内の搬送ガスの流れを遮断する遮断弁を設けると共に、前記循環ラインに当該循環ライン内を遮断する遮断弁を設けたことを特徴とするものである。

また、請求項３の粉体吹き込み装置は、
請求項２に記載の粉体吹き込み装置の制御方法において、前記各分岐ラインの圧力容器からの粉体供給を停止するときは、当該圧力容器の出口弁と、当該圧力容器および当該圧力容器の循環ラインが接続される分岐ラインの接続部上下の遮断弁を閉じると同時に、当該循環ラインの遮断弁を開くようにすることを特徴とするものである。

請求項１の発明によれば、各圧力容器が各分岐ライン上に並列状態に配置されることによっていずれの背圧も一定となるため、各圧力容器の粉体の吹き込み速度が他の圧力容器の吹き込み速度による影響を受け難くなり、粉体の吹き込み速度を安定して制御できるようになる。
また、請求項２の発明によれば、圧力容器および当該循環ラインの接続部が一対の遮断弁によって瞬間的に遮断されるため、吹き込みパターン切り換え時の応答性が向上する。また、圧力容器および当該循環ラインの接続部が瞬間的に遮断された直後に圧力容器から漏れ出した粉体が循環ラインを介して圧力容器内に戻るようになるため、漏れ出した粉体が圧力容器の接続部や粉体搬送ラインに詰まったり溜まったりすることがなくなる。

具体的には請求項３の発明のように、当該圧力容器の出口弁と、当該圧力容器および当該圧力容器の循環ラインが接続される分岐ラインの接続部上下の遮断弁を閉じると同時に、当該循環ラインの遮断弁を開くように各弁を制御すれば、請求項２の発明に示すような効果が得られる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面を参照しながら詳述する。
図１は、本発明に係るポストミックス型粉体吹き込み装置１００の実施の一形態を示したものである。
図において、Ｍは取鍋１０内に溜められた溶湯であり、この溶湯Ｍには粉体吹き込み用のランス１２の先端が挿入されている。

そして、このランス１２には、鋼管製の粉体搬送ラインＬ１が接続されており、その粉体搬送ラインＬ１の上流端には、この粉体搬送ラインＬ１に不活性ガスや窒素ガスなどの搬送ガスを供給するための搬送ガス供給部２０が設けられている。
この搬送ガス供給部２０は、搬送ガスタンクなどの搬送ガスを供給するための搬送ガス供給源２１と、その出口近傍に順次設けられた搬送ガス流量計（ＦＩ）２２、搬送ガス弁２３、搬送ガス流量調弁２４、粉体搬送ライン圧力計２５などとから構成されており、搬送ガス供給源２１から所定量の搬送ガスを所定圧で粉体搬送ラインＬ１側に供給するようになっている。

また、この粉体搬送ラインＬ１の途中は、さらに２つの分岐ラインＬ２、Ｌ２に分岐しており、これら各分岐ラインＬ２、Ｌ２には、接続ラインＬ３、Ｌ３を介してそれぞれ別の種類の粉体（精錬剤：酸化鉄（ＦｅＯ）や石灰（ＣａＯ）など）が収容された圧力容器（ディスペンサ）３０、３０が設けられている。
また、これら各圧力容器３０、３０の接続ラインＬ３、Ｌ３と各分岐ラインＬ２、Ｌ２との接続部３１，３１の下流側（ランス１２側）には、それぞれ循環ライン（鋼管）Ｌ４、Ｌ４が設けられており、さらにこれら各循環ラインＬ４、Ｌ４の他端側は、それぞれ圧力容器３０、３０の上端側に接続されている。

すなわち、これら各圧力容器３０、３０の接続部３１，３１の下流側粉体搬送ラインＬ１内と、各圧力容器３０、３０内は、この循環ラインＬ４、Ｌ４によって相互に連通可能な状態となっている。
そして、これら各循環ラインＬ４、Ｌ４には、それぞれ遮断弁（電磁弁）３２、３２が設けられており、各循環ラインＬ４、Ｌ４内を瞬時に遮断可能となっている。

また、各圧力容器３０、３０の接続ラインＬ３、Ｌ３には、それぞれ出口弁３３，３３と、可変弁３４，３４とが設けられており、出口弁３３，３３によって各圧力容器３０、３０の出口を開閉すると共に、可変弁３４，３４によって各圧力容器３０、３０からの粉体の吹き出し速度（吹き出し量）を調節するようになっている。
また、これら各循環ラインＬ４、Ｌ４であって各圧力容器３０、３０の接続部３１，３１の上下には、それぞれ上遮断弁３５、３５および下遮断弁３６、３６が設けられており、その接続部３１，３１近傍を完全に遮断できるようになっている。

また、一方の圧力容器３０では図示を省略しているが、これら各圧力容器３０、３０には、それぞれ加圧ガス供給部４０と、エアレーションガス供給部５０と、粉体供給部（図示せず）とがそれぞれ設けられている。
加圧ガス供給部４０は、加圧ガス（窒素ガスや不活性ガスなど）を供給する加圧ガス供給源４１と、この加圧ガス供給源４１から供給される加圧ガスを圧力容器３０内に供給する加圧制御ラインＬ５と、この加圧制御ラインＬ５からそれぞれ分岐する排気ラインＬ６および予加圧ラインＬ７と、これら各ラインＬ５、Ｌ６、Ｌ７にそれぞれ設けられた加圧弁４２、排気弁４３、急排気弁４４、予加圧弁４５、圧力調整弁４６とから構成されており、この圧力容器３０内圧を所定圧に加圧および減圧調整できるようになっている。

すなわち、例えば、粉体供給時には、排気ラインＬ６を開いて圧力容器３０内圧を大気圧まで減圧して粉体供給部（供給ホッパ）から所定の粉体を供給し、粉体供給後は、この排気ラインＬ６を閉じると共に加圧制御ラインＬ５を開いて圧力容器３０内圧を所定圧まで加圧して前記粉体搬送ラインＬ１の内圧に対して所定の差圧を発生されるようになっている。

一方、エアレーションガス供給部５０は、エアレーション（気体攪拌）用のガス（窒素ガスや不活性ガスなど）を供給するエアレーションガス供給源５１と、このエアレーションガス供給源５１から供給されるエアレーションガスを圧力容器３０内に供給するエアレーションラインＬ８と、このエアレーションラインＬ８を開閉するエアレーション弁５２とから構成されており、スムーズな粉体供給が行われるように粉体荷重が集中する圧力容器３０内の出口付近に所定圧のエアレーションガスを供給して内部の粉体を攪拌するようになっている。

なお、図中７０は圧力容器３０内の圧力を計測するための圧力計、７１は圧力容器３０の重量を計測するための重量計（ロードセル）、７２は、ランス１２の背圧を測定するためのランス背圧計である。
そして、このような構成をした本発明に係る粉体吹き込み装置１００にあっては、各圧力容器３０、３０が各分岐ラインＬ２、Ｌ２上に並列状態に配置されることによっていずれの背圧も一定となるため、一方の圧力容器３０の粉体の吹き込み速度が他の圧力容器３０の吹き込み速度による影響を受け難くなり、粉体の吹き込み速度を安定して制御できるようになる。

また、この各圧力容器３０、３０の接続部３１の下流側と圧力容器３０内を循環ラインＬ４で接続すると共に、この接続部３１の上下を一対の遮断弁３５，３６によって瞬時に遮断可能としたため、吹き込みパターン切り換え時の応答性が向上する。
すなわち、各圧力容器３０、３０の接続ラインＬ３の出口弁３３を閉じただけでは、圧力容器と循環ラインＬ４の背圧との差圧により、瞬時にその圧力容器３０内の粉体の吹き込みを停止することは困難であり、一定時間だらだらと漏れた状態が続くことになっていた。

そのため、吹き出しを停止する側の圧力容器３０の出口弁３３を閉じると同時に、この圧力容器３０の接続部３１上下の遮断弁３５、３６を閉じ、かつ、この循環ラインＬ４側の遮断弁３２を開くように制御すれば、この出口弁３３を閉じた後に一定時間だらだらと漏れ出した粉体がこの循環ラインＬ４を介して戻されるようになるため、吹き込みパターン切り換え時の応答性が向上する。

そして、本発明のような構成をした、いわゆる並列タイプのポストミックス型粉体吹き込み装置１００と、図１に示したような構成をした、いわゆる直列タイプのポストミックス型粉体吹き込み装置をそれぞれ試作し、粉体として石灰（設定１５０Kg/min）および酸化鉄（設定４００Kg/min）を用いて各装置の粉体吹き込み速度の変動値（幅）を調べた。
この結果、従来の粉体吹き込み装置では、その変動値がそれぞれ石灰：８０〜１６０Kg/min、酸化鉄：９０〜２９０Kg/minであったのに対し、本発明の粉体吹き込み装置では、その変動値がそれぞれ石灰：１３０〜１６０Kg/min、酸化鉄：３７０〜４４０Kg/minであり、その変動幅は従来装置に比べて極めて小さいものであった。

また、さらに、それぞれの粉体について単味吹き込みを（設定４００Kg/min）行ったところ、その変動値は、従来装置では９０〜５５０Kg/minと大きかったのに対し、本発明装置では、３６０〜４４０Kg/minであり、その変動幅は同じく従来装置に比べて極めて小さいものであった。
なお、本実施の形態では、２つの圧力容器３０，３０を備えた例で説明したが、３つ以上の圧力容器３０を備える場合には、さらにその粉体搬送ラインＬ１を３つ以上に分岐させてそれぞれの分岐ラインＬ２に圧力容器３０を設けるようにすることは勿論であるが、この場合、粉体の種類などによっては、必ずしも１つの分岐ラインＬ２に対して１つの圧力容器３０のみを設けなければならないわけでなく、１つの分岐ラインＬ２に対して２つの圧力容器３０を直列に設けるような構成であっても良い。また、搬送ガス供給部２０は、開示したように一本化しても、また、各系統ごとにもってもかまわない。

本発明に係るポストミックス型粉体吹き込み装置の実施の一形態を示す全体構成図である。 従来のポストミックス型粉体吹き込み装置の一例を示す全体構成図である。

符号の説明

１００…ポストミックス型粉体吹き込み装置
１０…取鍋
１２…ランス
２０…搬送ガス供給部
３０…圧力容器
３２、３５、３６…遮断弁
４０…加圧ガス供給部
５０…エアレーションガス供給部
Ｌ１…粉体搬送ライン
Ｌ２…分岐ライン
Ｌ４…循環ライン
Ｍ…溶湯

Claims (3)

1. 粉体が収容された圧力容器の粉体出口を粉体搬送ラインに接続し、当該粉体搬送ラインを流れる搬送ガスによって前記圧力容器内の粉体を搬送して溶湯中に吹き込むようにした粉体吹き込み装置において、
   前記粉体搬送ラインを複数のラインに分岐させて当該各分岐ラインをその下流側で合流させると共に、当該各分岐ラインごとに前記圧力容器をそれぞれ接続したことを特徴とする粉体吹き込み装置。
2. 請求項１に記載の粉体吹き込み装置において、
   前記各分岐ラインの圧力容器の接続部下流側に、循環ラインを接続すると共に当該循環ラインを当該圧力容器内に接続し、当該圧力容器および当該循環ラインの接続部を挟んで当該分岐ラインの上下にそれぞれ当該分岐ライン内の搬送ガスの流れを遮断する遮断弁を設けると共に、前記循環ラインに当該循環ライン内を遮断する遮断弁を設けたことを特徴とする粉体吹き込み装置。
3. 請求項２に記載の粉体吹き込み装置の制御方法において、
   前記各分岐ラインの圧力容器からの粉体供給を停止するときは、当該圧力容器の出口弁と、当該圧力容器および当該圧力容器の循環ラインが接続される分岐ラインの接続部上下の遮断弁を閉じると同時に、当該循環ラインの遮断弁を開くようにすることを特徴とする粉体吹き込み装置の制御方法。

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