JP2012172214A

JP2012172214A - 転炉への冷鉄源の装入方法

Info

Publication number: JP2012172214A
Application number: JP2011036546A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yamauchi; 崇山内; Masaki Koizumi; 正樹小泉
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2011-02-23
Filing date: 2011-02-23
Publication date: 2012-09-10
Anticipated expiration: 2031-02-23
Also published as: AR083185A1; JP5617685B2

Abstract

【課題】スクラップシュートを用いて転炉内に冷鉄源を装入するに際し、スクラップシュートに積載された冷鉄源を、炉口での詰まりを生じさせることなく、転炉内に円滑に装入する。
【解決手段】スクラップシュートに冷鉄源を積載するに際し、転炉に冷鉄源を装入する際のスクラップシュートの傾きが５０°未満において、スクラップシュートに積載した冷鉄源が転炉方向に滑落を開始するように、冷鉄源のうち、シート状材ｘをスクラップシュート内の底面に敷設し、その上に軽量屑及び／又は重量屑を積載する。シート状材が潤滑材的な機能を発揮することでスクラップシュート底部と冷鉄源との摩擦が軽減され、小さいシュート角度でスクラップシュート内の冷鉄源が滑落を開始し、円滑な装入が可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、スクラップシュートから転炉内に冷鉄源を装入するための方法に関する。

転炉操業では、溶銑を装入する前にスクラップシュートを用いて鉄屑等の冷鉄源を転炉に装入し、その後溶銑を装入して、脱燐吹錬や脱炭吹錬が行われる。
通常、１回の装入につきスクラップシュートに積載される冷鉄源の量は、質量にして５０〜８０トン程度であり、その嵩比重が平均１トン／ｍ^３程度あることから、１回の装入当たりの冷鉄源の嵩は５０〜８０ｍ^３程度である。

スクラップシュートに積載した冷鉄源を転炉に装入するには、スクラップシュートを傾動させて、冷鉄源を転炉内に滑落させる。この場合、スクラップシュートの傾きがある程度大きくなった時点で、スクラップシュート内の冷鉄源が一気に転炉内に滑落し、炉口で冷鉄源の詰り（閉塞）が発生するという問題があり、通常操業を阻害する一因となっている。炉口で冷鉄源の詰まりが生じるのは、炉口付近に溶鉄やスラグが付着していることにも原因があるため、これらを機械的に或いは地金溶解用の上吹ランスで溶解することにより除去することも行われているが、このような方法では溶鉄やスラグの除去は容易でなく、また転炉設備の稼働率を低下させるという問題もある。

従来、転炉に冷鉄源を装入する方法として、例えば、以下のような方法が提案されている。
特許文献１では、転炉内耐火物の保護を目的として、嵩密度が１トン／ｍ^３以下の軽量屑を、スクラップシュートの前側に大きな厚みをもたせてスクラップシュートの底部全体に積載した後、嵩密度が１トン／ｍ^３を超える重量屑をスクラップシュート後方に積載するようにした方法が提案されており、この方法によれば、軽量屑が先に転炉内に装入されるため、耐火物のクッションの役割となることで最後方の重量屑が装入される際の衝撃を和らげ、耐火物の損傷を防ぐことができるとしている。

また、特許文献２や特許文献３には、廃棄車両を転炉に装入する方法において、廃棄車両にプレス成型を施したり、廃棄車両と軽量屑を同時にプレス成型することで軽量屑の占める体積割合を減少させ、１回当たりのスクラップ重量を増大させることが提案されている。また、特許文献４では、嵩比重の小さい廃棄車両を装入する際、炉口での詰りを防止するために、スクラップシュートの最前面に配置する方法が提案されている。

特開２００８−１６３３６９号公報特開平１０−３３０８２０号公報特開平１０−３３０８２１号公報第２８３６５０６号公報

上記のような従来技術の方法は、それぞれの目的に応じた効果は得られるとしても、スクラップシュートに積載した冷鉄源を装入する際に、スクラップシュートを傾動させた時にスクラップシュート内の冷鉄源が一気に滑落し、炉口での詰まり（閉塞）を生じさせるという問題を解決できるものではない。
したがって本発明の目的は、スクラップシュートを用いて転炉内に冷鉄源を装入するに際し、スクラップシュートに積載された冷鉄源を、炉口での詰まりを生じさせることなく、転炉内に円滑に装入することができる装入方法を提供することにある。

本発明者らは、スクラップシュートを用いて転炉内に冷鉄源を装入するに際し、スクラップシュートに積載された冷鉄源を、炉口での詰まりを生じさせることなく、転炉内に円滑に装入する方法について検討を行い、まず下記（a）、（b）の知見を得た。
（a）スクラップシュートから装入される冷鉄源が炉口で詰まりを生じるのは、スクラップシュートを傾動させ、シュート角度を大きくしていっても冷鉄源がなかなか滑落せず、シュート角度が相当程度大きくなった時点でスクラップシュート内の冷鉄源が一気に滑落するためである。したがって、スクラップシュート内の冷鉄源を、炉口で詰まりを生じさせることなく転炉内に円滑に装入するためには、スクラップシュートに対する冷鉄源の流動性を高めることで、小さいシュート角度で冷鉄源が滑落を開始し、適度な装入ペースで炉内に装入されることが重要である。具体的には、スクラップシュートから冷鉄源を装入する際に冷鉄源の滑落が開始するシュート角度θ（スクラップシュートの傾き）が５０°以上になると、冷鉄源が一気に滑落し、冷鉄源が炉口で詰まりを生じやすくなるので、シュート角度θが５０°未満（好ましくは、４５°以下）においてスクラップシュートに積載した冷鉄源が転炉方向に滑落を開始することが必要である。
（b）スクラップシュート内の冷鉄源が小さいシュート角度で滑落を開始するには、スクラップシュートの底部と積載された冷鉄源との間の摩擦を軽減することが重要である。

このような知見に基づき、スクラップシュートの底部と積載された冷鉄源との摩擦を軽減する方策について検討した結果、冷鉄源のなかで特に滑りやすい材料を利用して摩擦を軽減するという着想を得た。冷鉄源のなかには種々の形状及び性状のものがあり、検討を進めた結果、冷延鋼板やめっき鋼板などに由来するシート状材（シート状スクラップ）が最適であり、このシート状材をスクラップシュート内の底面に敷設した上で、スクラップシュート内に一般の軽量屑や重量屑を積載することにより、シート状材が潤滑材的な機能を発揮することでスクラップシュート底部と冷鉄源との摩擦が軽減され、小さいシュート角度でスクラップシュート内の冷鉄源が滑落を開始し、円滑な装入が可能となることが判った。また、シート状材としては、メッキ材が摩擦軽減効果が特に高いため好ましいこと、また、シート状材はスクラップシュート内の底面に２枚以上重ねて敷設するのが好ましいこと、などの点も明らかとなった。

本発明はこのような知見に基づきなされたもので、以下を要旨とするものである。
［1］スクラップシュートを用いて転炉内に冷鉄源を装入する方法であって、
スクラップシュートに冷鉄源を積載するに際し、転炉に冷鉄源を装入する際のスクラップシュートの傾きが５０°未満において、スクラップシュートに積載した冷鉄源が転炉方向に滑落を開始するように、冷鉄源のうち、シート状材（ｘ）をスクラップシュート内の底面に敷設し、その上に軽量屑及び／又は重量屑を積載することを特徴とする転炉への冷鉄源の装入方法。
［2］上記［1］の装入方法において、シート状材（ｘ）をスクラップシュート内の底面に２枚以上重ねて敷設することを特徴とする転炉への冷鉄源の装入方法。

［3］上記［1］又は［2］の装入方法において、転炉への冷鉄源の装入量が、１チャージ当たり４０トン以上であることを特徴とする転炉への冷鉄源の装入方法。
［4］上記［1］〜［3］のいずれかの装入方法において、スクラップシュートに積載すべき冷鉄源のうち、スクラップシュート内の底面に敷設すべきシート状材（ｘ）を、他の冷鉄源から分離しておくことを特徴とする転炉への冷鉄源の装入方法。
［5］上記［1］〜［4］のいずれかの装入方法において、シート状材（ｘ）の少なくとも一部がメッキ材であることを特徴とする転炉への冷鉄源の装入方法。

本発明によれば、スクラップシュートの底面に敷設されたシート状材（ｘ）が潤滑材的な機能を発揮することでスクラップシュート底面と冷鉄源との摩擦が軽減され、小さいシュート角度でスクラップシュート内の冷鉄源が滑落を開始することができるので、冷鉄源を炉口での詰まりを生じさせることなく、転炉内に円滑に装入することができる。

本発明法に基づくスクラップシュート内での冷鉄源の積載状態を示す説明図スクラップシュートを用いて転炉内に冷鉄源を装入する状況を示す説明図

本発明法は、スクラップシュートを用いて転炉内に冷鉄源を装入する方法であって、スクラップシュートに冷鉄源を積載するに際し、冷鉄源のうち、シート状材ｘをスクラップシュート内の底面に敷設し、その上に軽量屑及び／又は重量屑を積載するものである。
シート状材ｘとしては、ある程度のサイズを有する薄鋼板（スクラップ）が好ましく、サイズとしては８００ｍｍ×８００ｍｍ以上が好ましい。なかでも、冷延鋼板や冷延鋼板のメッキ材（例えば、亜鉛系メッキ鋼板、錫メッキ鋼板など）のスクラップが特に好適であり、これらの１種以上を用いることが好ましい。工場から出されるこれらのスクラップは、通常、コイル先端、尾端のクロップ材である。また、メッキ材は元々平滑で滑り性が高いことに加えて、スクラップとなっても錆びにくいため滑り性が維持されやすく、特に好ましい。

スクラップシュート内の底面に敷設されたシート状材ｘの上に積載される冷鉄源は、軽量（ライト）屑及び／又は重量（ヘビー）屑である。一般に、軽量屑は嵩比重が１トン／ｍ^３以下のもの（通常は、０．５〜０．７トン／ｍ^３程度が多い）を、重量屑は嵩比重が１トン／ｍ^３超のものを指すが、この区分けは相対的なものであり、上記区分けに限らない。

さきに述べたように、スクラップシュートから装入される冷鉄源が炉口で詰まりを生じるのは、スクラップシュートを傾動させ、シュート角度θ（スクラップシュートの傾き）を大きくしていっても冷鉄源がなかなか滑落せず、シュート角度θが相当程度大きくなった時点でスクラップシュート内の冷鉄源が一気に滑落するためである。これに対して本発明では、スクラップシュートの底面にシート状材ｘを敷設し、スクラップシュートに対する冷鉄源の滑りを良くすることにより、小さいシュート角度θでスクラップシュート内の冷鉄源が滑落を開始できるようにするものである。ここで、本発明者は、スクラップシュートから冷鉄源を装入する際に冷鉄源の滑落が開始するシュート角度θが５０°以上になると、冷鉄源が一気に滑落し、冷鉄源が炉口で詰まりを生じやすくなることを見出した。そこで、本発明では、シュート角度θが５０°未満において、好ましくは４５°以下において、スクラップシュートに積載した冷鉄源が転炉方向に滑落を開始するように、シート状材ｘをスクラップシュート内の底面に敷設する。すなわち、そのような条件が満たされるように、スクラップシュートの底面に対するシート状材ｘの敷設範囲、シート状材ｘの重ね枚数、シート状材の種類などを適宜選択すればよい。

スクラップシュートから装入される冷鉄源が炉口で詰まりを生じる現象は、スクラップシュートに積載する冷鉄源の量（１チャージ当たりの冷鉄源の装入量）が多いほど生じやすく、逆に、スクラップシュートに対する冷鉄源の積載量が十分に少なければ、スクラップシュート内の冷鉄源が滑落を開始するシュート角度θが大きくても、炉口での冷鉄源の詰まりは生じにくい。一般的には、スクラップシュートからの転炉への冷鉄源の装入量が、１チャージ当たり４０トン未満であれば、シュート角度θに拘わりなく、炉口での冷鉄源の詰まりは生じにくいことが判った。したがって、本発明は、スクラップシュートからの転炉への冷鉄源の装入量が、１チャージ当たり４０トン以上である場合に特に有用であり、そのような場合に適用することが好ましい。

スクラップシュートに積載した冷鉄源を転炉方向に円滑に滑落させるには、クラップシュートの底面に対するシート状材ｘの敷設割合（面積）はなるべく広い方がよいが、スクラップシュートの底面に対する極端な偏在がなければ、一般には、シュート底面の面積の８０％程度以上に敷設すればよい。但し、シート状材ｘの性状や敷設の態様、重ね枚数（層数）、メッキの有無などによって、好ましい敷設割合は異なるので、上記敷設割合に限定されるものではない。
シート状材ｘは、スクラップシュートの底面に１層のみ敷設してもよいが、シート状材ｘの敷設により冷鉄源が滑落しやすくなるという効果は、２枚（２層）以上重ねて敷設されたシート状材ｘ間で滑りが生じるという効果の寄与も大きいので、シート状材ｘは、スクラップシュート内の底面に２枚（２層）以上、好ましくは５枚（５層）以上重ねて敷設することが好ましい。

スクラップシュートに冷鉄源を積載するに当たっては、スクラップシュートに積載すべき冷鉄源のうち、スクラップシュート内の底面に敷設すべきシート状材ｘと、その他の冷鉄源（軽量屑及び／又は重量屑）を分離（分別）し、混ざらないように別々場所に準備しておく。冷鉄源のスクラップシュートへの積載（積込）工程では、まず、スクラップシュートの底面に対してシート状材ｘを敷設し、次いで、軽量屑や重量屑を積載する。ここで、軽量屑と重量屑の積載順は特に定める必要はなく、また、軽量屑、重量屑のいずれか一方のみを積載してもよい。

図１は、以上のようにして冷鉄源が積載されたスクラップシュート１を縦断面した状態で模式的に示したものであり、ｘがシュート底面に敷設されたシート状材、ｙがその上に積載された軽量屑・重量屑（軽量屑及び／又は重量屑）である。
このようにして冷鉄源が積載されたスクラップシュート１を転炉に搬送し、転炉への冷鉄源の装入が行われる。この冷鉄源の装入では、図２に示すように転炉２に対してスクラップシュート１を傾動させ（θ：シュート角度）、積載された冷鉄源を滑落させることで炉内に装入する。

図２に示すようなスクラップシュート（全長８．５ｍ，幅２．８ｍ，高さ３．１ｍ，内容積６０ｍ^３）を用い、３２０トン型の上底吹転炉に冷鉄源を装入した。
スクラップシュートから転炉内に冷鉄源を装入する際に、スクラップシュートを側方からビデオカメラで撮影し、傾動するスクラップシュートから冷鉄源が滑落し始めた時のシュート角度θ（スクラップシュートと水平面とのなす角度。以下、説明の便宜上「滑落開始シュート角度θ」という）を求めた。スクラップシュートへのシート状材ｘの敷設時にスクラップシュート底面での敷設状況を目視で観察し、スクラップシュート底面に対するシート状材ｘの大略の敷設割合を判定した。また、スクラップシュートから滑落した冷鉄源の炉口での詰まり（堆積）の有無を調べた。それらの結果を、転炉の溶鉄装入量、冷鉄源の装入量などとともに表１〜表３に示す。

表１〜表３に示す実施例のうち、No.１〜５、No.１１、No.１２の比較例は、スクラップシュート底面にシート状材ｘを敷設することなく、スクラップシュート内に任意に軽量屑と重量屑を積載した例である。また、これらのうちNo.４、No.５の比較例は、転炉への冷鉄源の装入量が１チャージ当たり４０トン未満の例である。No.６〜１０、No.１３〜３０の発明例及び比較例は、スクラップシュート底面の全部又は一部にシート状材ｘを敷設した例であり、これらのうちNo.６〜１０、No.１３〜２０のものは、メッキされていないシート状材ｘを敷設した例、No.２１〜３０のものは、メッキされたシート状材ｘを敷設した例である。

No.１〜３、No.１１、No.１２の比較例は、転炉への冷鉄源の装入量が１チャージ当たり４０トン以上であって、且つスクラップシュート底面にシート状材ｘを敷設していないため、滑落開始シュート角度θが５０度以上であり、このため炉口での冷鉄源の詰まりを生じている。これに対して、No.４、No.５の比較例は、転炉への冷鉄源の装入量が１チャージ当たり４０トン未満であるため、滑落開始シュート角度θが５０度以上ではあるが、炉口での冷鉄源の詰まりを生じていない。

No.１３〜１８、No.２１、No.２２の比較例は、スクラップシュート底面の一部にシート状材ｘを敷設したものであるが、敷設面積が十分でないため、滑落開始シュート角度θが５０度以上であり、このため炉口での冷鉄源の詰まりを生じている。
これに対して、No.６〜１０、No.１９、No.２０、No.２３〜３０の発明例は、
滑落開始シュート角度θが５０度未満（好ましくは４５度以下）となるようにシート状材ｘをスクラップシュート底面に敷設したものであり、このため炉口での冷鉄源の詰まりを生じていない。特に、メッキされたシート状材ｘを敷設したものでは（No.２３〜３０）、シート状材ｘの敷設割合（面積）が少なくても、滑落開始シュート角度θが４５度以下となっている。

１スクラップシュート
２転炉
ｘシート状材
ｙ軽量屑・重量屑

Claims

スクラップシュートを用いて転炉内に冷鉄源を装入する方法であって、
スクラップシュートに冷鉄源を積載するに際し、転炉に冷鉄源を装入する際のスクラップシュートの傾きが５０°未満において、スクラップシュートに積載した冷鉄源が転炉方向に滑落を開始するように、冷鉄源のうち、シート状材（ｘ）をスクラップシュート内の底面に敷設し、その上に軽量屑及び／又は重量屑を積載することを特徴とする転炉への冷鉄源の装入方法。
シート状材（ｘ）をスクラップシュート内の底面に２枚以上重ねて敷設することを特徴とする請求項１に記載の転炉への冷鉄源の装入方法。
転炉への冷鉄源の装入量が、１チャージ当たり４０トン以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の転炉への冷鉄源の装入方法。
スクラップシュートに積載すべき冷鉄源のうち、スクラップシュート内の底面に敷設すべきシート状材（ｘ）を、他の冷鉄源から分離しておくことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の転炉への冷鉄源の装入方法。
シート状材（ｘ）の少なくとも一部がメッキ材であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の転炉への冷鉄源の装入方法。