JP2023079594A - レードル用排気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガス引き流量を増加させることなく、レードル内の熔体からのガスの漏れ量を減少させることが可能な、レードル用排気装置を提供する。【解決手段】排気ダクトと、集煙フードと、チルト装置とを備える。集煙フードは、水平位置にあるとき、その下に配置されたレードルの開口部全体を覆うことが可能な大きさを有し、少なくとも水平位置にあるときに、排気ダクトと連通する内部空間と、外周部から伸長し、水平位置にあるときにレードルの上方の空間を取り囲む、耐熱クロス製のスカート部とを備える。チルト装置は、集煙フードの排気ダクト側の一端部に備えられ、集煙フードを枢動可能に支持する枢動軸と、集煙フードを、枢動軸を中心として上下方向に傾動させて、集煙フードを水平位置から待避位置まで移動させる、駆動装置とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、レードル用排気装置、より具体的には、銅などの非鉄金属の製錬行程において、転炉から精製炉に熔体を運搬するためのレードルから放出されるガスを排気するためのレードル用排気装置に関する。

銅などの非鉄金属の製錬法の１つに、転炉および精製炉を用いる乾式製錬法がある。この乾式製錬法による銅の製錬工程は、概ね次の通りに行われる。たとえば硫化精鉱などを原料とし、熔錬炉で該原料を熔錬して、硫化銅と硫化鉄とを主体とするマットを得る。転炉で該マットを吹錬して、不純物である鉄などをスラグとして分離して、粗銅を得る。精製炉で、該粗銅を吹錬して、アノードに鋳造し、精製アノードを得る。そして、該精製アノードを用いた電解精製法により、目的金属である銅（電気銅）を高純度で得ている。

このような製錬法では、自溶炉、転炉、および精製炉の間における熔体の運搬にレードルが使用されている。レードルは、天井クレーンなどの運搬装置に吊り下げされて移送され、各炉へのレードルからの熔体の装入および各炉からのレードルへの熔体の取り出しが行われる。各炉への搬送工程では、各炉の操業状態によって熔体の装入の時期を調整する必要が生ずる場合があり、この場合、熔体を充填した状態で、レードルを一時的に待機させる必要がある。しかしながら、熔体の待機中にも熔体から発生するガス（白煙）が建屋内で周囲に放出されることから、建屋内環境に影響を及ぼすおそれがある。このため、レードル内の熔体から発生するガスを集煙して、処理設備に送る必要がある。

レードル内の熔体より発生するガスを処理設備へ送るため、たとえば、図３に示すようなレードル用排気装置１が用いられている。このレードル用排気装置１は、集煙フード２、カバー３、および排気ダクト４を備える。レードル５が運搬装置に吊り下げされて移送されることから、レードル５の移送中には、カバー３は、水平状態から鉛直状態に待避可能な構造となっている。レードル５が、所定位置に配置されると、カバー３が、レードル５の上方に水平に配置される。レードル用排気装置１は、カバー３により、レードル５内の熔体から上方に流れるガスの流れを集煙フード２の吸込口（環境集煙口）１２の方向に導き、集煙フード２および排気ダクト４を介して、ガスを処理設備へ移送するように構成されている。

また、レードル用排気装置の別例として、特開２００９－１９８０７６号公報には、図５に示すようなレードル用排気装置１ａが用いられている。このレードル用排気装置１ａは、レードル５の開口部を全体的に覆うカバー一体型の集煙フード２ａおよび排気ダクト４ａを備える。排気ダクト４ａは、鉛直方向に伸長し、かつ、その中心軸を中心に回動可能な可動ダクト部６と、可動ダクト部６から水平方向に伸長するように可動ダクト部６に連結され、かつ、集煙フード２ａを支持する連結ダクト部７とを備える。集煙フード２ａ、可動ダクト部６、および連結ダクト部７は、水平方向に回動して、レードル５の移送中には待避位置に退避し、レードル５が所定位置に配置されると、これらが回動して集煙フード２ａがレードル５の開口部を覆う位置まで移動する。

特開２００９－１９８０７６号公報

レードル５が所定位置に配置されるレードル置き場は、レードル５から熔体がこぼれて凝固した金属などに起因して、床面の高さが変わってしまう場合がある。また、レードル５の上縁にこぼれた熔体が堆積して凝固物が生じるため、この凝固物によってレードル５の上縁の高さが高くなってしまう場合がある。このため、図４および図５に示した従来のレードル用排気装置１、１ａのいずれにおいても、カバー３の下面あるいは集煙フード２ａの下端縁とレードル５の上縁との間に間隔を設ける必要がある。すなわち、カバー３の下面あるいは集煙フード２ａの下端縁とレードル５の上縁との間に間隔が設けられていないと、カバー３あるいは集煙フード２ａがレードル５と衝突して、レードル５の転倒や、レードル５からの熔体の飛散が生ずる可能性がある。

このため、従来のレードル用排気装置１、１ａでは、カバー３および集煙フード２ａがレードル５の上方に配置された場合に、レードル５の上縁と所定の間隔が設けられるように、カバー３および集煙フード２ａの設置高さを規制する必要がある。これにより、カバー３あるいは集煙フード２ａとレードル５との衝突は防止されるが、カバー３あるいは集煙フード２ａとレードル５の上縁との間に生ずる隙間が大きくなるため、この隙間を介してレードル５内の熔体から発生するガスが周囲に漏れ出すこととなる。このため、その分、ガスの適切な吸引および排気が不十分になるという問題がある。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、レードル用排気装置のガス引き流量を増加させることなく、レードル内の熔体からのガスの漏れ量を減少させることが可能な、レードル用排気装置を提供することを目的としている。

本発明の一態様のレードル用排気装置は、レードル内の熔体から発生するガスを吸引および排気するための装置であって、排気ダクトと、集煙フードと、チルト装置とを備える。

前記集煙フードは、該集煙フードが水平位置にあるとき、該集煙フードの下に配置されたレードルの開口部全体を覆うことが可能な大きさを有する。また、前記集煙フードは、少なくとも該集煙フードが前記水平位置にあるときに、前記排気ダクトと連通する内部空間と、前記集煙フードの外周部から伸長し、該集煙フードが前記水平位置にあるときに前記レードルの上方の空間を取り囲む、耐熱クロス製のスカート部とを備える。

前記チルト装置は、前記集煙フードの前記排気ダクト側の一端部に備えられ、前記集煙フードを枢動可能に支持する枢動軸と、前記集煙フードを、該枢動軸を中心として上下方向に傾動させて、前記集煙フードを前記水平位置から待避位置まで移動させる、駆動装置とを備える。

前記集煙フードは、前記内部空間内に配置され、かつ、少なくとも該集煙フードが水平位置にあるときに、前記排気ダクトと連通する連結ダクトをさらに備えることが好ましく、前記連結ダクトは、前記集煙フード内に、前記ガスを吸い込むための吸込口を有することが好ましい。

前記耐熱クロスは、アルカリアースシリケートウール、レーヨン、ガラスフィラメント、およびステンレスワイヤーの群から選択されることが好ましい。

前記駆動装置は、該レードル用排気装置の上方で、かつ、該レードル用排気装置が設置される建屋内の静止部分に固定され、前記集煙フードの他端側端部に接続される、チェーンブロックからなることが好ましい。該チェーンブロックは、電動チェーンブロックであることが好ましい。

本発明のレードル用排気装置により、該装置の設置空間を大きく採ることなく、レードル内の熔体から発生するガスを、レードルの上方からガス引きすることが可能となり、かつ、集煙フードの周囲に配置された耐熱クロスにより、レードル周りの制御風速を向上させることが可能となる。このため、ガス引き流量を増加させることなく、集煙フードの外周部より漏れ出すガスの量を大幅に減少させることが可能となる。

図１は、本発明の一実施形態の一例のレードル用排気装置の概略側面図である。 図２は、本発明の一実施形態の一例のレードル用排気装置の集煙フードの底面図である。 図３は、本発明の一実施形態の一例のレードル用排気装置の集煙フードの断面図である。 図４は、従来のレードル用排気装置の一例の断面図である。 図５は、従来のレードル用排気装置の別例の斜視図である。

以下、本発明の一実施形態の一例について、図１～図３を参照しながら説明する。

本例のレードル用排気装置１ｂは、レードル５内の熔体から発生するガスを吸引および排気するための装置であって、排気ダクト４ｂと、集煙フード２ｂと、チルト装置８とを備える。

レードル５は、金属製錬、たとえば銅製錬工程において、マットなどの熔体を次工程に搬送するために利用される。レードル５は、天井クレーンなどの搬送装置によって搬送可能な構造を有する。通常、レードル５は、全体としてバケット形状を有する。レードル５の平面形状はティアドロップ形であり、上縁部に先端が窄まった注入部が備えられている。

排気ダクト４ｂは、鉛直方向に立設され、金属製板材を断面矩形の角筒状に形成することにより構成されている。ただし、角筒状に代替して、円筒形状その他の適切な任意の形状を採ることができる。排気ダクト４ｂの下端部の側面の一部に、排気ダクト側開口１３が設けられている。

本例では、集煙フード２ｂは、全体として、金属製板材およびこの金属製板材を支持するフレーム部材により構成されている。なお、本明細書では、集煙フード２ｂが水平位置にある状態において、排気ダクト４ｂ側を一端側といい、排気ダクト４ｂとは逆側を他端側という。図１および図３から理解されるように、集煙フード２ｂは、一端側の上端部、具体的には、一端部を構成するフレーム部材の上端部が、集煙フード２ｂの幅方向に伸長する金属製ロッド部材からなる枢動軸１５に枢動可能に支持される。より具体的には、前記フレーム部材の上端部から一端側に伸長する延長部が設けられ、この延長部には、幅方向に伸長し、幅方向の貫通孔を有する管状部が設けられており、枢動軸１５がこの貫通孔に内嵌される。これにより、前記延長部が、枢動軸１５を中心に枢動可能となり、もって、集煙フード２ｂが、枢動軸１５を中心に傾動することが可能となっている。

図２に示すように、集煙フード２ｂは、全体として矩形の平面形状を有する。図１に示すように、集煙フード２ｂの一端部から他端部までの長さは、レードル５の長さよりも長い。また、集煙フード２ｂの幅も、レードル５の幅よりも広い。すなわち、集煙フード２ｂは、集煙フード２ｂの下に配置されたレードル５の開口部全体を覆うことが可能な大きさを有する。ただし、集煙フード２ｂの平面形状は、レードル５の開口部全体を覆うことが可能な限り、矩形以外にも、レードル５の開口部の形状に合わせてディアドロップ形状としたり、オーバル形状、その他の任意の形状を採用したりすることも可能である。ただし、水平方向における隙間を可能な限り小さくする観点から、集煙フード２ｂの平面視の大きさ（長さおよび幅）は、レードル５の上縁あるいは開口部の平面視の大きさに可能な限り同じ程度とすることが好ましい。

集煙フード２ｂは、全体として、底面側が開口する有底の箱形形状を有する。このため、集煙フード２ｂは、内部空間９を備える。なお、本例では、集煙フード２ｂの他端部の上半部は、集煙フード２ｂの水平位置で、上方に向かうほど、一端側に傾斜する傾斜面部により構成されている。ただし、このような傾斜面部を備えることは任意である。

本例では、集煙フード２ｂは、内部空間９に幅方向中央部に配置され、長さ方向に伸長する、金属製板材により構成される連結ダクト１１を備える。本例では、連結ダクト１１は、断面矩形の角ダクトにより構成されている。連結ダクト１１のうち、他端側半部は、底面が開口しており、いわゆる環境集煙口（環集口）と呼ばれる吸込口１２ａを備える。連結ダクト１１のうち、一端側半部はトンネルダクトにより構成される。連結ダクト１１の一端部は、排気ダクト側開口１３と接続可能な連結ダクト側開口１４が設けられている。本例では、排気ダクト側開口１３と連結ダクト側開口１４は、同じ大きさを有する。集煙フード２ｂが水平位置にあるときに、排気ダクト側開口１３と連結ダクト側開口１４が合致する、すなわち、連結ダクト１１の一端面と排気ダクト４ｂの側面とが隙間なく接触して、排気ダクト４ｂと連結ダクト１１が連結された状態となる。これにより、連結ダクト１１は、排気ダクト４ｂと連通する。なお、排気ダクト側開口１３と連結ダクト側開口１４のいずれの周縁部にも、パッキン部材を設けて、連結ダクト１１が排気ダクト４ｂに接続した状態において、排気ダクト側開口１３と連結ダクト側開口１４との接続部からガスが漏れ出さないようにすることが好ましい。

なお、本例において、集煙フード２ｂが水平位置にあるとは、厳密に設置場所に水平であることは要求されず、図１に示すように、連結ダクト１１が実質的に水平に配置され、排気ダクト４ｂと連結ダクト１１が接続した状態を意味する。なお、本例では、集煙フード２ｂの内部空間９内に排気ダクト４ｂと連通可能な連結ダクト１１を設けている。ただし、ガス引き流量を調節することにより、レードル５内の熔体から発生するガスを排気ダクト４ｂの排気ダクト側開口１３に適切に導ける限り、連結ダクト１１を省略して、集煙フード２ｂの一端側の側面で、排気ダクト側開口１３が存在する位置と対応する箇所に、内部空間９と排気ダクト４ｂとを連通する開口を設けることもできる。しかしながら、連結ダクト１１を設けることにより、本例の集煙フード２ｂの構造においても、環境集煙口を連結ダクト１１の吸込口１２ａとして、レードル５の開口部の直上に設けることが可能となる。

本例の集煙フード２ｂは、集煙フード２ｂの外周部から伸長し、集煙フード２ｂが水平位置にあるときにレードル５の上方の空間を取り囲む、耐熱クロス製のスカート部１０を備える。耐熱クロスは、耐熱材料を用いた、あるいは、特殊耐熱処理が施された紡織品であり、さまざまな種類の耐熱クロスが適用可能である。本例のスカート部１０を構成する耐熱クロスとしては、十分な耐熱性能を備える限り、任意の耐熱クロスを用いることができるが、特に、アルカリアースシリケートウール、レーヨン、ガラスフィラメント、およびステンレスワイヤーの群から選択されることが好ましい。これらの材料の組み合わせも適用でき、たとえば、アルカリアースシリケートウール（６０％～９０％）、レーヨン（１５％～２５％）、ガラスフィラメント（０～１０％）、およびステンレスワイヤー（０～１０％）から構成される耐熱クロスを好適に適用することができる。

スカート部１０は、集煙フード２ｂの外周部、具体的には、集煙フード２ｂの側面の下端部から全周にわたって下方に伸長（垂下）するように、集煙フード２ｂに対して取り付けられる。詳細には、たとえば、集煙フード２ｂの外周部の下端部を構成するフレーム部材に対して、ボルトおよびナットなどの締結部材あるいは取付部材により、取り付けることができる。これにより、耐熱クロスの劣化に伴う、スカート部１０を交換するための脱着作業が可能となる。本例では、スカート部１０の下端縁が、レードル５の上縁と同じ位置あるいはそれよりもやや下方に位置するように、スカート部１０の高さが規制される。

本例のレードル用排気装置１ｂのチルト装置８は、枢動軸１５と駆動装置１６とにより構成される。枢動軸１５は、排気ダクト４ｂの排気ダクト側開口１３よりやや上方に配置され、建屋内の静止部分に固定される。枢動軸１５は、集煙フード２ｂの幅方向および排気ダクト４ｂの排気ダクト側開口１３と平行に伸長する。上述のように、枢動軸１５に、集煙フード２ｂの一端部側が枢動可能に支持される。このため、集煙フード２ｂは、枢動軸１５を中心として枢動することにより、上下方向に傾動することが可能となる。

本例のレードル用排気装置１ｂでは、駆動装置１６として、チェーンブロック１７が用いられている。チェーンブロック１７は、レードル用排気装置１ｂの上方、すなわち、レードル５が配置されるレードル置き場の上方で、かつ、レードル用排気装置１ｂが設置される建屋内の静止部分に固定される。チェーンブロック１７のチェーン１８は、集煙フード２ｂの他端部の上端部に接続されている。より具体的には、集煙フード２ｂの他端部の幅方向中央部において、傾斜面部および上面に沿って伸長する補助フレーム部材に固定されたフックに、チェーン１８の先端部が掛けられている。なお、本例では、チェーンブロック１７として電動チェーンブロックが適用されている。ただし、本発明において、駆動装置１６として、ホイストやトロリーなどのチェーンを用いた吊り上げ装置やクレーン、さらには、集煙フード２ｂを、枢動軸１５を中心に傾動させることができる限り、その他の駆動装置を用いることができる。たとえば、集煙フード２ｂの一端部（フレーム部材）と駆動軸を、締まり嵌めや溶接などの手段により固着して、この駆動軸の端部に歯車を設けて、ギヤ装置により駆動軸を回動させることにより、集煙フード２ｂを傾動させることも可能である。

本例では、このような構成のチルト装置８により、集煙フード２ｂを、枢動軸１５を中心として上下方向に傾動させて、集煙フード２ｂを水平位置から待避位置まで移動させることが可能となっている。

本例のレードル用排気装置１ｂの動作を説明する。まず、内部に熔体が収容されたレードル５を天井クレーンなどの移動装置により、レードル５を所定の待機位置まで運搬し、配置する。このとき、集煙フード２ｂは、上方の待避位置にある。

レードル５が所定の待機位置に配置されたら、駆動装置１６（電動チェーンブロック１７）を作動させて、集煙フード２ｂを、枢動軸１５を中心に枢動させて、図１に示すように、集煙フード２ｂを実質的に鉛直方向に沿った待避位置から、実質的に水平位置となるまで下方に傾動させる。この状態で、平面視で集煙フード２ｂがレードル５の開口部全体を覆う。また、耐熱クロス製のスカート部１０の下端縁がレードル５の上縁と高さ方向でほぼ同じ位置となるように、スカート部１０がレードル５の周囲全体を覆う。この状態で、レードル用排気装置のガス引き流量を調整しつつ、ガス引きを行うことにより、レードル５内の熔体から発生したガスは、連結ダクト１１の吸込口（環境集煙口）１２ａから直接吸い込まれて、連結ダクト１１を構成するトンネルダクト、連結ダクト側開口１４、排気ダクト側開口１３、および排気ダクト４ｂを通って、排気処理される。レードル５を再度移動させる場合には、駆動装置１６により、集煙フード２ｂを待避位置まで移動させればよい。

本例のレードル用排気装置１ｂでは、レードル５の開口部の上方（直上）に、環境集煙口としての連結ダクト１１の吸込口１２ａが位置する。また、耐熱クロス製のスカート部１０が、レードル５の周囲全体を覆うようにカーテン状に設けられている。このような構成により、レードル５の周囲の制御風速を均一化することで、ガスの環境集煙に偏りがなくなり、かつ、スカート部１０とレードル５との隙間からガスが漏れ出すことが防止される。すなわち、本例のレードル用排気装置１ｂでは、スカート部１０の下端縁をレードル５の上端縁と実質的に同じ高さに設置でき、かつ、スカート部１０とレードル５との間の隙間の開口面積を減少させて、集煙フード２ｂの内部空間９に流入する空気の線速度を大きくすることにより、集煙フード２ｂの内部空間にあるガスを、ガス引き流量を増大させることなく、また、集煙フード２ｂからの漏れなく、確実に熔体から発生するガスを集煙することが可能となっている。

また、集煙フード２ｂは、水平方向に回動するのではなく、上下方向に傾動することから、複数のレードル用排気装置１ｂを並列に設置する場合も含めて、レードル用排気装置１ｂの設置面積を低減させることができる。また、集煙フード２ｂを移動させる場合に、集煙フード２ｂの下端縁（スカート部１０の下端縁）が、レードル５の上縁に接触してしまうことを極力防止することが可能である。さらに、スカート部１０がレードル５に接触した場合でも、スカート部１０の破損やレードル５の転倒を防止することが可能である。

本例のレードル用排気装置１ｂを用いて、レードル５からのガスの排気を行ったところ、熔体から発生したガスが建屋内に漏出して充満する事態や、ガス中に含まれるダストがレードルの周囲環境に拡散することが効果的に防止されることが確認された。

１、１ａ、１ｂ レードル用排気装置
２、２ａ、２ｂ 集煙フード
３ カバー
４、４ａ、４ｂ 排気ダクト
５ レードル
６ 可動ダクト部
７ 連結ダクト部
８ チルト装置
９ 内部空間
１０ スカート部
１１ 連結ダクト
１２、１２ａ 吸込口
１３ 排気ダクト側開口
１４ 連結ダクト側開口
１５ 枢動軸
１６ 駆動装置
１７ チェーンブロック
１８ チェーン

Claims (4)

1. レードル内の熔体から発生するガスを吸引および排気するためのレードル用排気装置であって、
   排気ダクトと、集煙フードと、チルト装置とを備え、
   前記集煙フードは、該集煙フードが水平位置にあるとき、該集煙フードの下に配置されたレードルの開口部全体を覆うことが可能な大きさを有し、少なくとも該集煙フードが前記水平位置にあるときに、前記排気ダクトと連通する内部空間と、前記集煙フードの外周部から伸長し、該集煙フードが前記水平位置にあるときに前記レードルの上方の空間を取り囲む、耐熱クロス製のスカート部とを備え、および、
   前記チルト装置は、前記集煙フードの前記排気ダクト側の一端部に備えられ、前記集煙フードを枢動可能に支持する枢動軸と、前記集煙フードを、該枢動軸を中心として上下方向に傾動させて、前記集煙フードを前記水平位置から待避位置まで移動させる、駆動装置と、
   を備える、レードル用排気装置。
2. 前記集煙フードは、前記内部空間内に配置され、かつ、少なくとも該集煙フードが前記水平位置にあるときに、前記排気ダクトと連通する連結ダクトをさらに備え、
   前記連結ダクトは、前記集煙フード内に、前記ガスを吸い込むための吸込口を有する、請求項１に記載のレードル用排気装置。
3. 前記耐熱クロスは、アルカリアースシリケートウール、レーヨン、ガラスフィラメント、およびステンレスワイヤーの群から選択される、請求項１または２に記載のレードル用排気装置。
4. 前記駆動装置は、該レードル用排気装置の上方で、かつ、該レードル用排気装置が設置される建屋内の静止部分に固定され、前記集煙フードの他端側端部に接続される、チェーンブロックからなる、請求項１～３の何れかに記載のレードル用排気装置。
   
   

Images