JP2012001417A - 溶融スラグの処理設備 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】回転する冷却ロール10の外周面に供給された溶融スラグを冷却して固化させる冷却処理装置1と、冷却処理装置1に溶融スラグを供給するスラグ供給装置2と、冷却処理装置1で冷却・固化したスラグを回収して移送する回収移送装置3を有し、スラグ供給装置2は、スラグ鍋を脱着可能に保持する傾動可能な鍋保持体20と、鍋保持体20を傾動させる駆動装置21と、鍋保持体20を傾動させることでスラグ鍋から流出した溶融スラグを案内し、冷却ロール10の外周面に供給する樋22を備える。
【選択図】図1
Description
一方、溶融スラグを冷却処理するための装置として、双ロール(ドラム)方式のスラグ冷却処理装置が知られている(例えば、特許文献1など)。このスラグ冷却処理装置は、水平方向で並列し、対向する外周部分が上向きに回転する回転方向を有する1対の冷却ロールを備えており、この1対の冷却ロールの上部外周面間に上方から溶融スラグが供給され、スラグ液溜まりが形成される。このスラグ液溜まりから、回転する冷却ロールの表面に付着することで溶融スラグが持ち出され、この溶融スラグは冷却ロール面に付着した状態で適度な凝固状態(例えば、半凝固状態または表層のみ凝固した状態)まで冷却された後、所定のロール回転位置において自重により冷却ロール面から剥離し、回収手段に回収される。
また、近年、製鉄所内では、省エネルギーやCO2の削減の観点から、種々のプロセスで発生する廃熱を回収・利用する必要性が高まりつつあり、その廃熱源の一つとして高温状態で発生するスラグが考えられる。
また、本発明の他の目的は、双ロール方式のスラグ冷却処理装置を備えた設備において、冷却ロール間からの溶融スラグの漏れなどの問題を生じることなく、冷却ロールの熱膨張に伴う故障や損傷が生じにくい設備を提供することにある。
さらに、本発明の他の目的は、冷却・固化させた後、未だ高温状態にあるスラグから顕熱回収を行うことができる設備を提供することにある。
[1]回転可能な冷却ロール(10)を備え、回転する冷却ロール(10)の外周面に供給された溶融スラグを冷却して固化させる冷却処理装置(1)と、該冷却処理装置(1)に溶融スラグを供給するスラグ供給装置(2)と、前記冷却処理装置(1)で冷却・固化した後、冷却ロール(10)から剥離したスラグを回収して移送する回収移送装置(3)を有し、
前記スラグ供給装置(2)は、スラグ鍋を脱着可能に保持する傾動可能な鍋保持体(20)と、該鍋保持体(20)を傾動させる駆動装置(21)と、前記鍋保持体(20)を傾動させることでスラグ鍋から流出した溶融スラグを案内し、前記冷却ロール(10)の外周面に供給する樋(22)を備えることを特徴とする溶融スラグの処理設備。
[3]上記[1]または[2]の処理設備において、鍋保持体(20)は、冷却処理装置(1)側の一端部が支持基部(5)に枢支され、該枢支部(24)を支点として上下方向回動可能であり、駆動装置(21)は、鍋保持体(20)を前記枢支部(24)を支点として上下方向に回動させるシリンダ装置(25)からなることを特徴とする溶融スラグの処理設備。
[4]上記[1]〜[3]のいずれかの処理設備において、冷却処理装置(1)は、水平方向で並列し、対向する外周部分が上向きに回転する回転方向を有する1対の冷却ロール(10a),(10b)を備え、スラグ供給装置(2)の樋(22)から、前記1対の冷却ロール(10a),(10b)の上部外周面間に溶融スラグが供給されるようにしたことを特徴とする溶融スラグの処理設備。
少なくとも一方の冷却ロール(10a)の支持体(14a)を他方の冷却ロール(10b)方向に付勢することで、冷却ロール(10a),(10b)どうしを接触させる付勢手段(12)を有することを特徴とする溶融スラグの処理設備。
[6]上記[5]の処理設備において、付勢手段(12)がエアシリンダまたはスプリングであることを特徴とする溶融スラグの処理設備。
[8]上記[1]〜[7]のいずれかの処理設備において、固化したスラグから顕熱回収を行う熱回収装置(4)を有し、回収移送装置(3)で移送されたスラグが前記熱回収装置(4)に投入されることを特徴とする溶融スラグの処理設備。
[9]上記[8]の処理設備において、熱回収装置(4)は、内部で熱交換用のガスとスラグを接触させる熱回収塔(40)を備え、該熱回収塔(40)は、上部にスラグ装入口とガス排出口を有し、下部にスラグ排出口とガス導入口を有することを特徴とする溶融スラグの処理設備。
また、双ロール方式のスラグ冷却処理装置を備えた設備において、特定の構造を採ることにより、冷却ロール間からの溶融スラグの漏れなどの問題を生じることなく、冷却ロールの熱膨張に伴う故障や損傷を確実に防止することができる。
さらに、スラグの顕熱回収を行う熱回収装置を設けることにより、冷却・固化させた後、未だ高温状態にあるスラグから効率的な顕熱回収を行うことができる。
この処理設備は、溶融スラグを冷却して固化させる冷却処理装置1と、この冷却処理装置1に溶融スラグを供給するスラグ供給装置2と、前記冷却処理装置1で冷却・固化したスラグを回収して移送する回収移送装置3と、この回収移送装置3で移送されたスラグを受け入れ、スラグから顕熱回収を行う熱回収装置4を有する。なお、この熱回収装置4は、スラグから顕熱回収を行う場合に設ける。
冷却ロール10a,10bは、そのロール軸100が支持体14a,14bに設けられた軸受15に軸支されることで、支持体14a,14bに回転自在に支持されている。
また、冷却ロール10a,10bのスラグと接触する面は銅製であり、内部を冷却することによりロールの温度を低温に保ち、ロールの変形を防止している。
冷却ロール10a,10bは、駆動装置13a,13b(モータ)の動力がスプロケットおよびチェンを介してロール軸100に伝達されることで、上記の回転方向に回転駆動する。冷却ロール10a,10bは、操業条件に応じて回転速度を制御することができる。
なお、上記フランジ103の代わりに、冷却ロール幅方向の両端側に、冷却ロール10a,10bの端面に接するようにして堰板を配置し、この堰板を適当な支持部材を介して装置本体(基体)に支持させるようにしてもよい。
以上のような構造では、付勢手段12の作用で冷却ロール10a,10bどうしが適度な接触圧で接触するため、冷却ロール10a,10b間からの溶融スラグの漏れが防止できるとともに、冷却ロール10a,10bに熱膨張が生じても、その熱膨張は付勢手段12で吸収されるので、ロールやその支持部の変形などが確実に防止できる。
加工ロール11は、冷却ロール面に付着したスラグを上記のように加工するためのものであるため、その外径は冷却ロール10a,10bの外径よりも十分小さくてよいが、ロール長さが長くなるとスラグ熱や自重で撓み、冷却ロール面との間隔がロール幅方向でバラツキやすくなるため、ロール長さやロール剛性に応じて外径を選択することが好ましい。
また、加工ロール11についても、前記冷却ロール10a,10bと同様の内部冷却機構を備えた方が、スラグの冷却効率および圧延ロールの耐久性の観点から好ましい。
また、各冷却ロール10a,10bに対して、複数の加工ロール11を配置してもよい。
前記鍋保持体20は、平面U字形状に構成され、そのU字形状の両腕の中間部に、スラグ鍋6の両端の軸部60を支持する支持部23を有している。この鍋保持体20は、冷却処理装置1側の一端部であるU字形状の両腕の先端が、支持基部5に枢支24され、この枢支部24を支点として上下方向回動可能となっている。
また、鍋保持体20には、スラグ鍋6に付設された固定金具61を引っ掛けて係止するためのフック26が設けられている。
前記樋22は、冷却ロール10bの上方位置に配置され、前記鍋保持体20を傾動させることでスラグ鍋6から流出した溶融スラグを案内し、冷却ロール10a,10bの上部外周面間(断面V溝状の凹部A)に供給する。この樋22は支持基部5(装置基体)に支持されている。
このスラグ供給装置2は、図示しない制御装置により、駆動装置21(シリンダ装置25)による鍋保持体20の傾動速度を制御可能とし、その傾動速度制御により冷却処理装置1に対する溶融スラグの供給速度を制御できるようにしてある。鍋保持体20の傾動速度の制御は、例えば、スラグ鍋を溶融スラグが鍋から流出する直前まで高速で傾け、その後は、低速の一定速度とし、スラグ流出量が一定となるようにする。
この回収移送装置3の移送先でスラグの顕熱回収を行う場合には、回収移送装置3はスラグを保温できる構造を有することが好ましく、本実施形態のように回収移送装置3が移送コンベア30からなる場合には、移送コンベア30の搬送面を覆う保温カバーを設けることが好ましい。
なお、前記回収移送装置3をシュートなどで構成し、冷却ロール10a,10bから剥離したスラグを、このシュートを介して熱回収装置4に装入するようにしてもよい。
図9は、熱回収装置4の一実施形態を示している。この熱回収装置4は、スラグを上部から装入して下部から取り出すようにした熱回収塔40を備え、この熱回収塔40内に充填され、塔内を下降するスラグに対して熱交換用のガスを向流方向(すなわち、下から上に)に流し、熱交換を行うようにしてある。このため、熱回収塔40は、その上部にスラグ装入口41とガス排出口45を有し、下部にスラグ排出口42とガス導入口44を有している。熱回収塔40の底部には、塔内のスラグ充填層Sにガスを吹き込むための分散板46(多孔板)が設けられ、その下方に形成された風箱47にガス導入口44が設けられている。スラグ排出口42には開閉可能なシャッター43が設けられている。なお、図において48は、移送コンベア30の移送面を覆う保温カバーである。
任意の精錬プロセス、例えば製鋼プロセスで発生したスラグ(製鋼スラグ)はスラグ鍋6に入れられ、天井クレーン7で搬送されてくる。図5に示すように、このスラグ鍋6をスラグ供給装置2に吊り下ろし、その両軸部60を鍋保持体20の支持部23に係合させ、スラグ鍋6を鍋保持体20に保持させる。スラグ鍋6に付設された固定金具61を鍋保持体20のフック26に引っ掛けて係止し、鍋保持体20を傾動させた場合に、スラグ鍋6が鍋保持体20と一体に傾動するよう、スラグ鍋6を鍋保持体20に対して固定する。
スラグ鍋6からの溶融スラグの払い出しが完了すると、シリンダ装置25のピストンロッド251を縮小させて図5の状態に戻し、固定金具61をフック26から取り外した後、空のスラグ鍋6を天井クレーン7で吊り上げてスラグ供給装置2から取り出す。以上を繰り返すことで、処理設備に対する溶融スラグの供給を行う。
加工ロール11によるスラグの加工は必要に応じて行えばよく、冷却ロールに付着したスラグが厚すぎる場合や、スラグをロール幅方向で冷却ロール面に均一に付着させ、冷却効率を高めたい場合などには、フラット面の加工ロール11を所定の位置に配置し、冷却ロールとの間でスラグを圧延する。これによりスラグはロール幅方向に展伸され、薄くなるとともに、スラグの冷却効率が高まり、かつスラグの冷却速度も高くなる。また、冷却ロールに付着した板状のスラグを細かくしたい場合は、ロール面に凹凸を有する加工ロール11を所定の位置に配置し、冷却ロール面に付着したスラグを、必要に応じて圧延して展伸させつつ、ロール面の凹凸で細片状に分割する。
冷却ロール10a,10bから剥離したスラグは未だ相当の高温であり、移送コンベア30で移送するのに高温過ぎる場合には、冷却ロール10a,10bから剥離したスラグを散水冷却してもよい。散水冷却は、シャワー状散水による冷却、スプレー冷却、ミスト冷却のいずれでもよい。
本発明の処理設備で処理されたスラグは、通常、破砕処理または/および磨砕処理され、必要に応じて、篩い分けなどにより整粒することにより、粒状のスラグ製品を得ることができる。このスラグ製品の種類に制限はないが、通常は、土木材料や建築材料となるスラグ製品である。例えば、路盤材、細骨材、海洋土木材料などが挙げられる。
2 スラグ供給装置
3 回収移送装置
4 熱回収装置
5 支持基部
6 スラグ鍋
7 天井クレーン
10,10a,10b 冷却ロール
11 加工ロール
12 付勢手段
13a,13b 駆動装置
14a,14b 支持体
15 軸受
16 エアシリンダ
17 アーム
18 シリンダ装置
19 支持フレーム
20 鍋保持体
21 駆動装置
22 樋
23 支持部
24 枢支部
25 シリンダ装置
26 フック
30 移送コンベア
31 駆動装置
40 熱回収塔
41 スラグ装入口
42 スラグ排出口
43 シャッター
44 ガス導入口
45 ガス排出口
46 分散板
47 風箱
48 保温カバー
49 ホットサイクロン
50 ボイラー
51 ブロア
52 プッシャー
53 通路
54 ボイラー構造部
60 軸部
61 固定金具
100 ロール軸
101 冷媒供給部
102 冷媒排出部
103 フランジ
140 フレーム
160 シリンダ本体
161 ピストンロッド
170 枢支部
180 シリンダ本体
181 ピストンロッド
250 シリンダ本体
251 ピストンロッド
A 凹部
S スラグ充填層
Claims (9)
- 回転可能な冷却ロール(10)を備え、回転する冷却ロール(10)の外周面に供給された溶融スラグを冷却して固化させる冷却処理装置(1)と、該冷却処理装置(1)に溶融スラグを供給するスラグ供給装置(2)と、前記冷却処理装置(1)で冷却・固化した後、冷却ロール(10)から剥離したスラグを回収して移送する回収移送装置(3)を有し、
前記スラグ供給装置(2)は、スラグ鍋を脱着可能に保持する傾動可能な鍋保持体(20)と、該鍋保持体(20)を傾動させる駆動装置(21)と、前記鍋保持体(20)を傾動させることでスラグ鍋から流出した溶融スラグを案内し、前記冷却ロール(10)の外周面に供給する樋(22)を備えることを特徴とする溶融スラグの処理設備。 - 冷却処理装置(1)は、冷却ロール(10)の外周面に付着したスラグを、冷却ロール(10)との間で拘束して加工する加工ロール(11)を備えることを特徴とする請求項1に記載の溶融スラグの処理設備。
- 鍋保持体(20)は、冷却処理装置(1)側の一端部が支持基部(5)に枢支され、該枢支部(24)を支点として上下方向回動可能であり、
駆動装置(21)は、鍋保持体(20)を前記枢支部(24)を支点として上下方向に回動させるシリンダ装置(25)からなることを特徴とする請求項1または2に記載の溶融スラグの処理設備。 - 冷却処理装置(1)は、水平方向で並列し、対向する外周部分が上向きに回転する回転方向を有する1対の冷却ロール(10a),(10b)を備え、スラグ供給装置(2)の樋(22)から、前記1対の冷却ロール(10a),(10b)の上部外周面間に溶融スラグが供給されるようにしたことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の溶融スラグの処理設備。
- 少なくとも一方の冷却ロール(10a)の支持体(14a)を水平方向スライド自在とすることにより、1対の冷却ロール(10a),(10b)の軸間距離を可変とするとともに、
少なくとも一方の冷却ロール(10a)の支持体(14a)を他方の冷却ロール(10b)方向に付勢することで、冷却ロール(10a),(10b)どうしを接触させる付勢手段(12)を有することを特徴とする請求項4に記載の溶融スラグの処理設備。 - 付勢手段(12)がエアシリンダまたはスプリングであることを特徴とする請求項5に記載の溶融スラグの処理設備。
- 駆動装置(21)による鍋保持体(20)の傾動速度を制御可能とし、その傾動速度制御により冷却処理装置(1)に対する溶融スラグの供給速度を制御できるようにしたことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の溶融スラグの処理設備。
- 固化したスラグから顕熱回収を行う熱回収装置(4)を有し、回収移送装置(3)で移送されたスラグが前記熱回収装置(4)に投入されることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の溶融スラグの処理設備。
- 熱回収装置(4)は、内部で熱交換用のガスとスラグを接触させる熱回収塔(40)を備え、該熱回収塔(40)は、上部にスラグ装入口とガス排出口を有し、下部にスラグ排出口とガス導入口を有することを特徴とする請求項8に記載の溶融スラグの処理設備。
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