JP2522080Y2 - 密閉型溶融還元炉 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、過剰フォーミングスラグ（過剰スラグフ
ォーミング現象によって発生するスラグ）逃がし用の所
謂フャーミングキャッチャーを備えてなる密閉型溶融還
元炉に関する。

〔従来の技術〕 製鉄設備は、長年にわたって高炉方式のものが主流を
占めている。

しかし、近年、上記高炉方式のものに代えて、石炭・
鉱石がそのまま使用でき、プロセスの起動・停止が比較
的容易で、従来の焼結およびコークス化工程が不要な、
原料の自由度，生産弾力性が高く、設備およびエネルギ
ーコストの低い等の点において優れた所謂溶融還元炉方
式の製鉄技術が開発されつつある。例えば、この種の溶
融還元炉の技術を開示するものに、本出願人によってな
された特願昭62−310143号記載の発明がある。

この溶融還元炉方式は、溶融還元炉で発生した高温の
還元ガスをダクトを介して別途設けられた予備還元炉に
導き、ここでこの高温の還元ガスを用いて原料である鉄
鉱石を予備還元するとともに予熱し、また必要に応じて
上記高温の還元ガスを利用して石炭を乾留し、予備還元
と予熱をした鉄鉱石および乾留した石炭を上記溶融還元
炉に供給し、溶融還元炉で溶鉄の製造をおこなう一連の
システムで構成されている。

上記溶融還元炉方式の一つに、所謂密閉加圧型の溶融
還元炉を用いたものがある。この密閉加圧型の溶融還元
炉は、従来の転炉と同様の炉体を用い、その上部を加圧
ヘッド（蓋材）で覆って密閉し、この密閉した空間内を
加圧状態下において、上述した溶銑の製造を行わせるも
のである。

上記密閉加圧型の溶融還元炉の場合には、溶融還元炉
が密閉され、視認できない状態下で製造プロセスが進行
することに起因して、この種の形式のもの特有の問題が
生じる。

即ち、炉内での溶銑の製造において、スラグのフォーミ
ングレベル制御に不具合を生じると過剰スラグフォーミ
ング現象（炉内のスラグ層が異常に泡立つ現象をいう）
が発生するが、上述のように溶融還元炉が密閉されてい
ると、上方が開放された従来の転炉のように、その前兆
（溶銑の飛散）を視認して迅速にその防止処置をとるこ
とができない。この結果、過剰スラグフォーミング現象
が発生し、溶融還元炉から予備還元炉へ還元ガスを供給
するダクト内等に、フォーミング状のスラグが噴出し
て、該ダクトを閉塞することになる。このようなダクト
の閉塞は、上述した製造プロセスにおいて予熱および予
備還元等の作業を停止させるため、その後の製造プロセ
スの停止を意味する。

このような過剰スラグフォーミング現象の防止策とし
ては、 炉内のスラグレベルを検出して、炉内のガス圧を増減
させてフォーミングを制御することによるもの（特開昭
62−224613号公報参照）、 スラグ浴厚みと上吹き酸素により形成されるスラグの
凹み深さの比を一定以下とすることにより二次燃焼率を
高位に安定維持することによるもの（特開平１−247517
号公報参照）、 更スラグ中のP₂O₃（炉内の表面張力を下げるために投
入される表面活性剤の主成分）の濃度を調整することに
よってフォーミングを迅速に制御することによるもの
（特開昭62−224615号公報参照）、 溶融還元炉の加圧ヘッドの上方に開口部を設けここに
モニターカメラを設置して過剰スラグフォーミング現象
の前兆を間接的に視認することによるもの、 等が従来知られている。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながら、これらの従来技術においても、検出器
の検出誤差、検出器をはじめとする計器類の作動ミス、
防止措置の遅れあるいはミスオペレート等によって、過
剰スラグフォーミング現象が発生する可能性があり、発
生した場合、単に炉外に溢れ出るだけですむ従来の転炉
の場合と異なり、上述のような製造プロセスの停止とと
もに、ダクトの側壁に強固に付着したフォーミング状の
スラグの除去という復旧作業に多大な労力と時間および
経費を必要とする事態を招き、システムの効率的操業に
対する大きな阻害要因となる。従って、上記従来の過剰
スラグフォーミング現象の防止策は抜本的な解決策とは
言い難いものである。

本考案は、上記現況に鑑みおこなわれもので、溶融還
元炉内において過剰スラグフォーミング現象が発生した
場合でも、その後の製鉄操業に支障を来すことなく操業
継続を確保するための、溶融還元炉用のフォーミングキ
ャッチャーを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的達成のため、本考案にかかる密閉型溶融還元
炉は、密閉型溶融還元炉の上部に過剰フォーミングスラ
グ逃がし用のＵ字管形状のフォーミングキャッチャーを
設け、該フォーミングキャッチャーの有するヘッド差を
該炉内圧を保持しうる高さに設定するとともに、該フォ
ーミングキャッチャーの少なくとも上流側に高温スラグ
に接触して破損するラプチャーディスクを備えたことを
特徴とする。

〔作用〕

上記のように構成された過剰フォーミングスラグの逃
がし装置（フォーミングキャッチャー）は、仮に溶融還
元炉において過剰スラグフォーミング現象が発生し炉外
にフォーミング状のスラグが噴出しても、該溶融還元炉
に備えられたフォーミングキャッチャーに導かれ、少な
くとも上流側に設けられたラプチャーディスクを破損な
いし溶損させて連通状態を形成して、該過剰フォーミン
グスラグを外部に逃がすことができる。

また、フォーミングキャッチャーをＵ字管形状のもの
で形成しているため、過剰スラグフォーミング現象によ
って過剰フォーミングスラグが管内に放出された場合、
流動体状のスラグでもってガスが外部に放出されないよ
うにシール作用を発揮し、炉内圧保持が可能となる。

〔実施例〕

以下、本考案の一実施例を添付図面を参照しながら説
明する。

図面は本考案にかかる密閉型溶融還元炉に付設された
フォーミングキャッチャーの構成を示す断面図である。
図において、密閉型溶融還元炉Ａの頂部に設けた加圧ヘ
ッド１部分にはダクト２が連設されており、このダクト
２は、溶融還元炉Ａから図示しない予備還元炉まで導設
されており、還元ガスを該予備還元炉に供給するように
なっている。

通常、密閉型溶融還元炉Ａ内は効率的なガス反応（二
次燃焼）を確保するためや冶金的見地等から約2kg/cm²
の操業圧に保持される。

一方、上記ダクト２の溶融還元炉Ａ側の連設部にはＵ
字管形状のフォーミングキャッチャーＢが配設されてい
る。すなわち、このフォーミングキャッチャーＢは、通
常（最も好ましい態様としては）、管路で形成されてお
り、ダクト２との接続部たる水平管３、これに続くＵ字
管４、逃がし管５及び上流側と下流側に設けた一対のラ
プチャーディスク７、８からなる。なお、便宜上、水平
管３（炉）側を上流側、逃がし管５側を下流側と称する
ことにする。

このようにフォーミングキャッチャーＢをＵ字管形状
で形成する理由は、過剰スラグフォーミング現象が発生
して過剰フォーミングスラグがＵ字管４内に入り込んで
来た時に、流動状のスラグでもって還元ガスのシールを
確実に行う上で好都合であるからである。

フォーミングキャッチャーＢには炉内圧を保持するた
めのヘッド差が設けてある。すなわち、上流側に位置す
る水平管３の下端面と下流側に位置する逃がし管５の下
端面は、レベル（ヘッド）差ｈを持って、後者が高く配
置されている。このヘッド差ｈは、後述するように上記
操業圧（炉の内圧）を保持するために必要な高さに設定
される。このヘッド差ｈを幾らに設定するかは、過剰フ
ォーミングスラグの状態によって比重が異なり、また炉
内圧にもよるため一律には言えないが、通常、２〜3m程
度とればよい。Ｕ字管４の内面側には耐火物がライニン
グされ、この部分を保熱構造としているのは排出時にス
ラグが冷め固まるのを緩和させようとする理由からであ
る。つまり、Ｕ字管４内に入って来たスラグの冷却を防
止して流動性を保持し、迅速に該スラグを外に逃がすた
めである。なお、この場合、耐火構造がＵ字管４の高温
に対する保護をも兼ねている。

上記のように、Ｕ字管４の上流側は水平管を介してダ
クト２に連通し、下流側は略逆Ｕ字状の逃がし管５に連
通している。しかも、Ｕ字管４と水平管３との間及び逃
がし管５との間にはそれぞれラプチャーディスク（破裂
板）７、８が介装されている。各ラプチャーディスク
７、８はフランジ取付けになっていて、必要に応じて取
り替え可能になっている。

上流側のテプチャーディスク７は金属製薄板で形成さ
れる。一方、下流側のラプチャーディスク８は、通常、
中央部に小さいエアー抜き孔8aを穿設した薄板で形成さ
れている。このように下流側のラプチャーディスク８に
予めエアー抜き孔8aを設けている理由は、過剰スラグフ
ォーミング現象によって過剰フォーミングスラグが上流
側のラプチャーディスク７を溶損して、Ｕ字管４内に入
り込んで来た時にＵ字管４内のエアーが抜けないとＵ字
管４内の圧が立ってスラグが下流側のラプチャーディス
ク８まで到達できない恐れがあるからである。従って、
下流側のラプチャーディスク８は、Ｕ字管４内の圧力が
一定以上になった時に即座に破裂してしまうようなもの
であれば、エアー抜き孔8aのないものでも差し支えな
い。

また、上記実施例では下流側にもラプチャーディスク
８を設けているが、その理由は、上流側のラプチャーデ
ィスク７がクリープ現象等によって不測の時に破損した
場合、そのバックアップの役割を果たさせるためであ
る。

上記ラプチャーディスク７、８（特に、高温ガスに常
時晒されている上流側のラプチャーディスク７）は、高
温強度を有し1000℃強の高温スラグに接触した時には一
種のクリープ現象も手伝って、その破損が助長される性
質をもった材質のものがよい。例えば、ステンレス鋼な
どが好適である。図示するように、ラプチャーディスク
７、８に凸状の初期変形を設けているのは、破損を助長
するためである。

上記逃がし管５の頂部にはサイホンブレーカーとして
の機能を持つエアー抜き管６が立設されている。また、
逃がし管５の先端は最寄りの鍋や樋にスラグが放出でき
るように下方に導設されている。

上記実施例では、フォーミングキャッチャーの設置場
所をダクト２の基部付近にしているが、これは、本実施
例の還元炉Ａが傾動タイプであるからであり、もし、固
定の溶融還元炉であれば、該炉の上部側面ａ位置でもよ
いし、また、加圧ヘッド２の側面ｂでもよい。

上記実施例の構成を有する本案のフォーミングキャッ
チャーＢは以下のように作動する。

溶融還元炉Ａの稼働に際して、上述したラプチャーデ
ィスク７、８が適切に配装されているか確認しておく。

溶融還元炉Ａが正常に（過剰スラグフォーミングしな
い状態で）稼働中しているときは、上述のように、溶融
還元炉Ａから図示しない予備還元炉にダクト２を介して
還元ガスが円滑に供給され、予備還元炉で所定どおり予
備還元，予熱等がおこなわれる。

ところが、溶銑製造中にスラグのフォーミングレベル
制御において不具合が生じ、溶融還元炉Ａで過剰スラグ
フォーミング現象が発生すると、フォーミング状のスラ
グは該溶融還元炉Ａ外に噴出し還元ガスとともにダクト
２へと上昇しようとするが、その前に過剰フォーミング
スラグが水平管３内に入り込んで上流側のラプチャーデ
ィスク７に接触する。すると、高温のスラグによって該
ラプチャーディスク７が溶損・破損して連通状態にな
り、スラグはＵ字管４内に入り込んでその下方に流れ
て、ついにはもう一方の下流側のラプチャーディスク８
まで到達する。この時、下流側のラプチャーディスク８
に予めエアー抜き孔8aが設けてあるので、Ｕ字管４内の
圧は上昇せず、迅速にスラグは該ラプチャーディスク８
まで到達できる。また、Ｕ字管４は耐火構造になってい
るので、スラグは冷却されて固まることなく流動性が維
持されつつ下流側のラプチャーディスク８を溶損させ
て、逃がし管５と連通状態を形成させ、該逃がし管５内
へと流動・放出されていく。この場合、流動状に保持さ
れたスラグでもって還元ガスのシールが行われる。最終
的には該逃がし管５を介して該スラグが最寄りの鍋等に
回収される。

やがて、過剰スラグフォーミング現象が停止して、ス
ラグが受鍋内に回収し終わるが、この一連のスラグの逃
がし処理の間も、Ｕ字管４に炉の内圧を保持するための
ヘッド差ｈが設けてあるので、操業は継続実施すること
ができる。

上述のように、フォーミングキャッチャーＢを付設し
た溶融還元炉Ａは、過剰スラグフォーミング現象に対す
る対応の遅延あるいはミスオペレート等があって、フォ
ーミング状スラグが噴出しても、上述のように、Ｕ字管
４を介して受鍋に収容することができるため、従来のよ
うに操業が中断される危惧はない。また、従来のよう
に、修復作業に多大の時間と労力を必要とすることもな
い。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案にかかるフォーミングキ
ャッチャーを具備した溶融還元炉は、過剰スラグフォー
ミング現象が発生しても、溶融還元炉の内圧が保持され
るので操業が中断されることなく継続でき、また、該キ
ャッチャーが安全弁的な作用を発揮するため、常に安全
な操業状態が確保できるものであり、システムの信頼性
の向上を達成しうる。

また、フォーミングキャッチャーをＵ字管形状で形成
しているため、過剰スラグフォーミング現象によって過
剰フォーミングスラグが管内に放出された場合、流動状
のスラグでもってガスシール効果が発揮され炉内圧保持
が可能となるため、それだけ装置の安全性・信頼性が向
上する。

このように、本考案は、高炉方式に比べて多くの優れ
た利点を有する溶融還元方式の欠点を補完し、溶融還元
方式の実施化を大いに促進するものとなる。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案にかかる密閉型溶融還元炉に付設されたフ
ォーミングキャッチャーの構成を示す断面図である。 Ａ……密閉型溶融還元炉、Ｂ……フォーミングキャッチ
ャー、１……加圧ヘッド、２……ダクト、３……水平
管、４……Ｕ字管、５……逃がし管、６……エアー抜き
管、７……（上流側の）ラプチャーディスク、８……
（下流側の）ラプチャーディスク、8a……エアー抜き
孔。

フロントページの続き (72)考案者 内山 義雄 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番 １号 川崎重工業株式会社神戸工場内 (72)考案者 滝浦 賢 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番 １号 川崎重工業株式会社神戸工場内 (72)考案者 辰田 聡 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番 １号 川崎重工業株式会社神戸工場内 (72)考案者 高座 幸彦 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番 １号 川崎重工業株式会社神戸工場内 (72)考案者 佐藤 寿美男 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番 １号 川崎重工業株式会社神戸工場内 (56)参考文献 特開 昭59−83902（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】密閉型溶融還元炉の上部に過剰フォーミン
   グスラグ逃がし用のＵ字管形状のフォーミングキャッチ
   ャーを設け、該フォーミングキャッチャーの有するヘッ
   ド差を該炉内圧を保持しうる高さに設定するとともに、
   該フォーミングキャッチャーの少なくとも上流側に高温
   スラグに接触して破損するラプチャーディスクを備えた
   ことを特徴とする密閉型溶融還元炉。