JP3666367B2

JP3666367B2 - 溶融金属ハンドリング時の赤煙防止方法

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Publication number: JP3666367B2
Application number: JP2000181197A
Authority: JP
Inventors: 哲男秋吉
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2000-06-16
Filing date: 2000-06-16
Publication date: 2005-06-29
Anticipated expiration: 2020-06-16
Also published as: JP2002003920A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、溶銑や溶鋼を受銑器に注湯する際に発生する赤煙を防止するようにした溶銑・溶鋼ハンドリング時の赤煙防止方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の溶銑・溶鋼のハンドリング時の赤煙防止方法としては、例えば特開昭４９−９４０５号公報（以下、第１従来例と称す）及び特開平９−９６４９２号公報（以下、第２従来例と称す）に記載されているものがある。
第１従来例は、溶銑を受銑器内へ払出すに際し、予め容器内へ不活性ガス又は噴霧水を充満し、次いで、容器内へ溶銑を払出すようにした落下溶銑の発塵防止方法が開示されている。
【０００３】
また、第２従来例には、溶銑を容器内に注湯するに当たり、その注湯に先立って容器内に不活性気体を吹きつけることにより空気を排除して容器内雰囲気を不活性可する一方、その後も容器内に不活性気体を供給しつつ注湯を行うようにした溶銑ハンドリング時の赤煙防止方法が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記第１従来例及び第２従来例のように、不活性ガスを使用する場合では、例えば１５０トンの取鍋規模で、赤煙の抑制効果を得るためには、約２万Ｎｍ³／Ｈの不活性ガスが必要となり、コストが嵩むことにより現実的ではないと共に、不活性ガスの瞬時での多量使用により不活性ガスの安定供給が困難であり、実験用としては可能であるが、工場規模での実施は不可能であるという未解決の課題がある。
【０００５】
また、第１従来例のように、赤煙抑制の効果及び経済性から不活性ガスに代えて噴霧水を使用したほうが現実性が高いが、水と高温溶融物との接触による水蒸気爆発を生じるおそれがあり、安全面で問題があるという未解決の課題がある。そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、水を使用して赤煙の発生を抑制する際に、水蒸気爆発の発生を確実に防止しながら赤煙の発生を抑制することができる溶融金属ハンドリング時における赤煙防止方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る溶融金属ハンドリング時における赤煙防止方法は、溶銑・溶鋼等の溶融金属を受銑器内に注湯する際に水を噴霧して赤煙の発生を防止するようにした溶融金属ハンドリング時の赤煙防止方法において、前記赤煙防止用の水を噴霧する水噴霧手段を設け、当該水噴霧手段に、前記溶融金属の受銑器内に対する注湯開始時及び注湯終了時には、前記水噴霧手段にパージ用気体を供給し、中間注湯時には水のみを供給するようにしたことを特徴としている。
【０００７】
この請求項１に係る発明では、受銑器に対して溶銑・溶鋼等の溶融金属を注湯開始する際及び溶融金属の注湯を終了する際に、パージ用気体と水との２流体を水噴霧手段に供給することにより、水供給系統の給水圧が低い場合でも、水噴霧手段から噴霧される水をミスト化して、給水圧不足によりシャワー状に水が流下する水だれを確実に防止し、溶融金属によって噴霧した水粒子を完全に水蒸気化することができる。
【０００８】
また、請求項２に係る溶融金属ハンドリング時における赤煙防止方法は、請求項１記載の発明において、前記溶融金属を受銑器内に注湯開始する際に、水噴霧手段に、パージ用気体を供給開始してから所定時間後に水の供給を開始するようにしたことを特徴としている。
この請求項２に係る発明では、先にパージ用気体を供給開始してから給水を開始するので、水噴霧手段で、最初にパージ用気体が噴出された後に給水が開始されることにより、水噴霧手段で細かい粒子径の水ミストが発生することにより、水だれを確実に防止することができる。
【０００９】
さらに、請求項３に係る溶融金属ハンドリング時における赤煙防止方法は、請求項１係る発明において、前記溶融金属を受銑器内に注湯開始する際に、水噴霧手段に、パージ用気体を供給開始してから所定時間後に水の供給を給水圧が設定圧以上となったときに開始するようにしたことを特徴としている。
この請求項３に係る発明では、パージ用気体を供給開始してから給水を開始する際に、給水圧が所定設定圧以上となったときに給水を開始するので、水噴霧手段に高い圧力の水を供給することが可能となり、より確実に水だれを防止することができる。
【００１０】
さらにまた、請求項４に係る溶融金属ハンドリング時における赤煙防止方法は、請求項１乃至３の何れかの発明において、前記溶融金属の受銑器内への注湯を終了する際に、水噴霧手段に、水及びパージ用気体を同時に供給している状態で、水の供給を先に停止させてパージ用気体で給水系統の残留水を除去するようにしたことを特徴としている。
【００１１】
この請求項４に係る発明では、溶融金属の注湯終了時に、水噴霧手段に供給されている水とパージ用気体との２流体のうち、水の供給を先に停止することにより、パージ用気体によって水噴霧手段及びこれに通じる配管路内に残留する水分を全て除去することができ、注湯終了時の水だれをより確実に防止することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を伴って説明する。
図１及び図２は、本発明を適用し得る製鋼工場の原料ヤードを示す正面図及び側面図であり、図中、１Ａ，１Ｂは高炉からの溶銑を収容する混銑車２Ａ，２Ｂが到着する左右一対のプラットホームであって、これらプラットホーム１Ａ，１Ｂの間に形成された凹部３内に混銑車２Ａ，２Ｂから溶銑が注湯される走行台車４を有する受銑器としての溶銑鍋５Ａ，５Ｂが停止するプラットホーム６が形成されている。
【００１３】
また、凹部３を形成する前後側壁の上端には左右方向の案内レール７Ｆ，７Ｒが敷設され、これら案内レール７Ｆ，７Ｒに案内されてフード台車８が左右方向に移動可能に配設されている。このフード台車８は、案内レール７Ｆ，７Ｒに係合する走行車輪９を有する機枠１０Ｆ，１０Ｒと、これら機枠９Ｆ，９Ｒ間に橋架された横行フレーム１１と、この横行フレーム１１に配設された集塵フード１２及び水噴霧機構１３とで構成されている。
【００１４】
ここで、集塵フード１２は、横行フレーム１１に固定された中央フード部１２ａと、この中央フード部１１ａから左右方向に突出する回動フード部１２ｂ，１２ｃとを備えており、フード台車８がプラットホーム１Ａ側の溶銑鍋５Ａに上方から対向する位置にあるときには、回動フード１２ｂが水平状態となって混銑車２Ａの上部を覆い、回動フード１２ｃが右下方に傾斜状態となって溶銑鍋５Ａで発生するダストを集塵し、フード台車８がプラットホール１Ｂ側の溶銑鍋５Ｂに上方から対向する位置にあるときには回動フード１２ｂが左下方に傾斜状態となって溶銑鍋５Ｂで発生するダストを集塵し、回動フード１２ｃが混銑車２Ｂの上部を覆う。
【００１５】
水噴霧機構１３は、図３〜図５に示すように、横行フレーム１１の中央寄り位置に前後方向に延長して前後一対の軸受１４によって回動自在に配設された回動軸１５と、この回動軸１５に一端が固定されて下方に延長する外周部を防熱板で覆われた角筒体１６と、この角筒体１６の先端に配設された複数のスプレーノズル１７ａ〜１７ｆを設けた前後２組のヘッダ１８Ａ，１８Ｂと、これらヘッダ１８Ａ及び１８Ｂに給水する角筒体１６内を通り、途中から外部に露出して回動軸１５に沿って配設された給水管１９Ａ及び１９Ｂと、この給水管１９Ａ及び１９Ｂの端部に継手を介して接続されたフレキシブルホース２０Ａ及び２０Ｂと、回動軸１５を回動させる回動機構２１とを備えている。
【００１６】
ここで、ヘッダ１８Ａは、これに設けたスプレーノズル１７ａ〜１７ｆが図４に示すように、角筒体１６の中心軸線に対して反時計方向に１４５°傾斜した状態で配設され、またヘッダ１８Ｂは、これに設けたスプレーノズル１７ａ〜１７ｆが角筒体１６の中心軸線に対して時計方向に１３０°傾斜した状態で配設されている。そして、スプレーノズル１７ａ〜１７ｆの夫々は、スプレーパターンが円形で、均等な流量分布が得られる充円錐ノズルを適用し、標準圧力が２ｋｇ／ｃｍ²で、噴角が８０°、噴量が２８（ｌ／ｍｉｎ）、平均粒径が８３０μｍ程度に設定されている。
【００１７】
また、回動機構２１は、図３及び図４に示すように、回動軸１５の右端に固定された回動レバー２２と、一端が横行フレーム１１に回動可能に取付られたパワーシリンダ２３とを有し、パワーシリンダ２３のピストンロッド２４が回動レバー２２の先端に回動可能に取付られ、ピストンロッド２４の伸長量を制御することにより、角筒体１６が図１で実線図示の垂直線に対して反時計方向に例えば５°程度傾斜した溶銑鍋５Ａ用傾斜位置、図１で一点鎖線図示の垂直線に対して時計方向に２０°程度傾斜した溶銑鍋５Ｂ用傾斜位置と、図１で二点鎖線図示の垂直線に対して反時計方向に７０°程度傾斜したメンテナンス位置との間で回動制御される。
【００１８】
さらに、各ヘッダ１８Ａ及び１８Ｂに接続されたフレキシブルホース２０Ａ及び２０Ｂの他端は、図５に示すように、地上に設けた給水制御ユニット３０に接続されている。この給水制御ユニット３１は、吸い込み側が給水源に遮断弁３２を介して接続されたポンプ３３と、このポンプ３３の突出側に順次接続された流量調節弁３４、ダンパ弁３５、電磁開閉弁３６、圧力調節弁３７とを有する給水系３８と、不活性ガスとしての窒素ガス源に接続された流量調節弁３９、電磁開閉弁４０で構成されるパージ系４１とを有し、給水系３８の遮断弁３７の出力側とパージ系４１の電磁開閉弁４０の出力側とが互いに接続され、その接続端が分岐されて夫々電磁開閉弁４２及び４３を介してフレキシブルホース２０Ａ及び２０Ｂに接続されている。
【００１９】
そして、給水制御ユニット３１のポンプ３３、流量調節弁３４，３９及び電磁開閉弁３６，４０，４２，４３がコントローラ４４によって制御される。このコントローラ４４には、オペレータが操作するヘッダ１８Ａ側を給水状態とする給水スイッチ４５と、ヘッダ１８Ｂ側を給水状態とする給水スイッチ４６とが接続されており、プラットホーム１Ａ側で混銑車２Ａから溶銑鍋５Ａへの注湯を開始するに先立って、オペレータが給水スイッチ４５をオン状態とすると、先ず、窒素ガスをヘッダ１８Ａに供給して、スプレーノズル１７ａ〜１７ｆから噴射させ、次いで、窒素ガスがスプレーノズル１７ａ〜１７ｆから吐出するに十分な時間が経過した後に給水を開始して、この給水がスプレーノズル１７ａ〜１７ｆに達して、これらスプレーノズル１７ａ〜１７ｆから水ミストが形成されるに十分な時間が経過したときに窒素ガスの供給を遮断して、水のみの噴霧状態に移行し、その後、溶銑鍋５Ａへの溶銑の注湯時の溶銑鍋５Ａ内の酸素濃度が１２％以下好ましくは８％以下となるように給水の流量及び圧力を制御する。
【００２０】
その後、給水終了時には、給水状態で窒素ガスを供給してから窒素ガスがスプレーノズル１７ａ〜１７ｆに達するに十分な所定時間が経過した後に、給水を停止させ、フレキシブルホース２０Ａ、給水管１９Ａ及びヘッダ１８Ａ内の水を眼前に排除するに十分な時間が経過した後窒素ガスの供給を停止する。
次に、上記実施形態の動作を給水制御ユニット３１のコントローラ４４で実行する給水制御処理手順の一例を示す図６のフローチャートを伴って説明する。
【００２１】
この給水制御処理は、先ず、ステップＳ１で、ヘッダ１８Ａ側に給水する給水スイッチ４５をオン状態としたか否かを判定し、これがオン状態であるときには、ステップＳ２に移行して、電磁開閉弁４０及び４２を開状態に制御し、次いでステップＳ３に移行して、窒素ガスがヘッダ１８Ａにおけるスプレーノズル１７ａ〜１７ｆの先端から吐出するまでに必要な所定時間Ｔ１が経過したか否かを判定し、所定時間Ｔ１が経過していないときには経過するまで待機し、所定時間Ｔ１が経過したときには、ステップＳ４に移行して、ポンプ３３を駆動すると共に、電磁開閉弁３６を開状態に制御してからステップＳ５に移行する。
【００２２】
このステップＳ５では、給水を開始して水がヘッダ１８Ａにおけるスプレーノズル１７ａ〜１７ｆの先端から吐出する状態となるに十分な所定時間Ｔ２が経過したか否かを判定し、所定時間Ｔ２が経過していないときには所定時間Ｔ２が経過するまで待機し、所定時間Ｔ２が経過したときにはステップＳ６に移行し、電磁開閉弁４０を閉状態に制御してからステップＳ７に移行する。
【００２３】
このステップＳ７では、溶銑鍋５Ａ内の酸素濃度が１２％以下好ましくは８％以下となる目標水噴霧量Ｑ^*（ｌ／ｍｉｎ）となるように給水流量及び給水圧力を制御する。
ここで、溶銑鍋５Ａに溶銑を注湯すると、図７（ｂ）に示すように、溶銑鍋５Ａの内周面側では外気の下降流が発生し、この下降流が中央部で上昇気流となる対流が発生し、この上昇気流は、図７（ｂ）に示すように、溶銑鍋５Ａの断面積の８０％を占めることになる。この上昇気流が注湯される溶銑に接するので、赤煙が発生する。
【００２４】
この赤煙の発生メカニズムは、溶銑を注湯する場合と溶鋼を注湯する場合とでは赤煙の発生量が溶鋼を注湯する場合の方が少ないことに着目し、転炉吹錬でのダスト生成機構と同じバブルバースト現象によるものであることが確認された。すなわち、溶銑注湯時に鉄Ｆｅと炭素Ｃとを含む粒径が１００μｍ程度のスプラッシング粒子が発生し、このスプラッシング粒子中の炭素Ｃの酸素親和力が強く、鉄Ｆｅより先に酸化するため、一酸化炭素ＣＯとなってガス化することにより、スプラッシング粒子が急激に体積膨張することになり、この体積膨張に耐えられず爆発して、数μｍ程度の更に微細化された鉄Ｆｅ粒子となり、これが酸化して赤煙となることが確認された。この結果、赤煙を抑制するには、微細化された鉄Ｆｅ粒子が酸化しないように酸素濃度を制御すればよいことが知見された。
【００２５】
したがって、溶銑鍋５Ａ内の対流による系外からの進入空気により溶銑鍋５Ａ内の不活性状況は変化するため、水噴霧により溶銑鍋５Ａ内の酸素濃度を１２％以下に維持する。
すなわち、６０トン取鍋を使用して溶銑注湯時の酸素濃度（％）と発生するダスト量（ｇ／Ｎｍ³）との関係を実験した結果、図８に示すように、横軸に酸素濃度をとり、縦軸にダスト濃度をとったときに、酸素濃度が１２％を越えている状態では、発生するダスト濃度が６〜１１ｇ／Ｎｍ³と高い値を示し、多量の赤煙を発生しているが、酸素濃度が１２％以下となると、発生するダスト濃度が２ｇ／Ｎｍ³以下となり、赤煙の発生を１／３程度以下に抑制することができ、さらに酸素濃度が８％以下となるダスト濃度が略０ｇ／Ｎｍ³となり、赤煙の発生を確実に防止することができることが判明した。
【００２６】
したがって、溶銑鍋５Ａ内の酸素濃度を１２％以下に制御することにより、赤煙の発生を抑制することができるものであるが、酸素濃度を１２％以下に維持するためのスプレーノズル１７ａ〜１７ｆでの目標水噴霧量Ｑ^*は、溶銑鍋５Ａの内径をＤ（ｍ）、溶銑鍋５Ａからの上昇流速をｖ（ｍ／ｓ）、推量決定定数をｋ（経験的に３前後の値となる）としたとき下記（１）式で算出することができる。
【００２７】
Ｑ^*≧ｋπＤ²ｖ …………（１）
この目標水噴霧量Ｑ^*を維持するように、目標給水量ＱＷ^*及び目標給水圧力ＰＷ^*を設定すると共に、給水系３８の流量を圧力調節弁３７の出側に配設した流量計４７で検出し、且つ圧力を同様に圧力調節弁３７の出側に配設した圧力計４８で検出し、これら流量検出値Ｑ及び圧力検出値Ｐが目標給水量ＱＷ^*及び目標給水圧力ＰＷ^*を維持するようにフィードバック制御する。
【００２８】
次いで、ステップＳ８に移行して、給水スイッチ４５がオフ状態となったか否かを判定し、オン状態を継続しているときには前記ステップＳ７に戻り、オフ状態となったときには、ステップＳ９に移行して、電磁開閉弁４０を開状態として、窒素ガスの供給を開始し、次いでステップＳ１０に移行して、数秒程度の所定時間Ｔ３が経過したか否かを判定し、所定時間Ｔ３が経過していないときには経過するまで待機し、経過時間Ｔ３が経過したときにはステップＳ１１に移行して、電磁開閉弁３６を閉状態に制御し、次いでステップＳ１２に移行して、フレキシブルホース２０Ａ、給水管１９Ａ、ヘッダ１８Ａ内部の水を完全に排出するに必要な所定時間Ｔ４が経過したか否かを判定し、所定時間Ｔ４が経過していないときにはこれが経過するまで待機し、所定時間Ｔ４が経過したときにはステップＳ１３に移行して、電磁開閉弁４２を閉状態に制御してから前記ステップＳ１に戻る。
【００２９】
一方、前記ステップＳ１の判定結果が給水スイッチ４５がオフ状態であるものであるときには、ステップＳ１４に移行して、溶銑鍋５Ｂに対して給水を開始する給水スイッチ４６がオン状態であるか否かを判定し、これがオフ状態であるときには前記ステップＳ１に戻り、オン状態であるときには、ステップＳ１５〜Ｓ２６に移行して、ステップＳ１５で電磁開閉弁４２に代えて電磁開閉弁４３を開状態に制御し、ステップＳ２６で電磁開閉弁４２に代えて電磁開閉弁４３を閉状態に制御し、さらにステップＳ２１で給水スイッチ４６がオフ状態であるか否かを判定することを除いては前述したステップＳ２〜Ｓ１３の処理と同様の処理を行ってから前記ステップＳ１に戻る。
【００３０】
したがって、今、混銑車２Ａ及び２Ｂから溶銑鍋５Ａ及び５Ｂに溶銑の注湯を行っていない場合には、給水スイッチ４５及び４６が共にオフ状態であるので、図６の給水制御処理では、ステップＳ１及びステップＳ１４を繰り返しており、各電磁開閉弁３６、４０、４２及び４３が閉状態となっていて、ヘッダ１８Ａ及び１８Ｂのスプレーノズル１７ａ〜１７ｆに対する給水及び窒素ガスの供給が停止されている。
【００３１】
この状態で、プラットホーム１Ａに混銑車２Ａが到着し、この混銑車２Ａから溶銑鍋５Ａに溶銑を注湯する場合には、先ず、フード台車８を溶銑鍋５Ａの上方位置に移動させると共に、水噴霧機構１３の回動機構２１によって回動レバー２４を図４の実線図示位置に回動制御することにより、図１で実線図示のようにヘッダ１８Ａのスプレーノズル１７ａ〜１７ｆが溶銑の流下経路に水平面から６０°の傾斜角で対向する状態となる。
【００３２】
この状態で、混銑車２Ａを傾動させて溶銑鍋５Ａに溶銑の注湯を開始する直前にオペレータが給水スイッチ４５をオン状態とする。これによって図６の給水制御処理において、ステップＳ１からステップＳ２に移行して、先ず、窒素ガスがヘッダ１８Ａのスプレーノズル１７ａ〜１７ｆから噴射され、この状態で、ポンプ３３が回転駆動されると共に、電磁開閉弁３６が開状態となってヘッダ１８のスプレーノズル１７ａ〜１７ｆに給水が開始される。このとき、スプレーノズル１７ａ〜１７ｆには先に窒素ガスが噴射されているので、この噴射ガスと水とが混ざって、給水開始直後でポンプ３３の吐出圧が低い場合でも、粒径が細かい水ミスト状態となって溶銑に噴霧される。因みに、スプレーノズル１７ａ〜１７ｆでの水噴霧開始時に、窒素ガスを噴霧することなく直接給水を開始すると、ポンプ３３の吐出圧が低いため、スプレーノズル１７ａ〜１７ｆから微粒子化されずにシャワー状の水だれが発生するおそれがあり、この水滴が蒸発することなく溶銑鍋５Ａの底部に達し、この状態で溶銑が注湯されるか又は溜まった溶銑状に水滴が落下することにより、水蒸気爆発を生じるおそれがあるが、本実施形態では、給水開始時でも水ミストとなり、水だれの発生を確実に防止することができるので、水蒸気爆発を未然に回避することができ、安全な操業を行うことができる。
【００３３】
この状態で、溶銑が溶銑鍋５Ａ内に注湯されると、スプレーノズル１７ａ〜１７ｆから噴射される水ミストが溶銑に直接噴霧されることになり、その後所定時間Ｔ２経過後に電磁開閉弁４０が閉状態となって、ヘッダ１８Ａのスプレーノズル１７ａ〜１７ｆに水のみが供給される状態となり、これらスプレーノズル１７ａ〜１７ｆから８３０μｍ程度の粒径で噴霧される。噴霧された噴霧水が溶銑に接触することにより、瞬時に水蒸気化され、発生した水蒸気が溶銑流によって溶銑鍋５Ａ内に引き込まれて溶銑鍋５Ａ内が水蒸気で満たされる。このときの噴霧量が目標水噴霧量Ｑ^*となるように給水系３８の流量及び圧力がフィードバック制御される。
【００３４】
このように、スプレーノズル１７ａ〜１７ｆから溶銑に対して噴霧される水噴霧量が目標水噴霧量Ｑ^*に制御されることにより、溶銑鍋５Ａ内の酸素濃度が１２％以下に低下される。このとき、酸素濃度を１２％以下で８％を越える範囲内に制御すると、赤煙発生量を酸素濃度が１２％を越える状態での赤煙発生量に比較して１／３以上低減することができ、さらに酸素濃度を８％以下に制御すると、赤煙の発生を確実に防止することができる。
【００３５】
その後、溶銑の注湯が終了すると、オペレータが給水スイッチ４５をオフ状態に切換えることにより、先ず、電磁開閉弁４０が開状態に制御されて、窒素ガスがヘッダ１８Ａのスプレーノズル１７ａ〜１７ｆに供給開始され、こ窒素ガスがスプレーノズル１７ａ〜１７ｆから吐出する状態となると、前述したように粒径の小さい水ミストが噴霧され、この状態で、電磁開閉弁３６を閉状態に制御することにより、給水が停止される。
【００３６】
この結果、フレキシブルホース２０Ａ、給水管１９Ａ及びヘッダ１８Ａには、窒素ガスのみが供給されてパージ状態となって、残留する水分が全てスプレーノズル１７ａ〜１７ｆから排出され、パージが完了した時点で電磁開閉弁４２が閉じられ、続いて電磁開閉弁４０が閉じられることにより、ヘッダ１８Ａに対する窒素ガスの供給も遮断される。このため、給水終了時にも水だれを生じることを確実に防止して、安全な給水停止を行うことができる共に、次回の噴霧開始時に給水経路に水滴が残留することがなく、確実な防爆対策を行うことができる。
【００３７】
また、パージ用気体として不活性ガスである窒素ガスを使用しているので、パージ時に窒素ガスが溶銑鍋５Ａ又は５Ｂの底部に溜まることにより、この溜まった窒素ガスによっても溶銑鍋５Ａ内の酸素濃度を低下させる効果がある。
また、プラットホーム１Ｂ側で混銑車２Ｂから溶銑を溶銑鍋５Ｂに注湯する場合には、図１で一点鎖線図示のようにフード台車８を溶銑鍋５Ｂに対向する位置に移動させ、この状態で、水噴霧機構１３の回動機構２１で角筒体１６を図４で見て時計方向に回動させることにより、図１で鎖線図示のように、ヘッダ１８Ｂのスプレーノズル１７ａ〜１７ｆを水平面に対して６０°傾斜させた状態で混銑車２Ｂからの溶銑流路に対向させ、この状態で、前述した場合と同様に給水制御を行うことにより、溶銑鍋５Ｂ内の酸素濃度を１２％以下好ましくは８％以下に制御して、赤煙の発生を抑制乃至防止することができる。
【００３８】
なお、上記実施形態においては、混銑車２Ａ又は２Ｂから受銑器としての溶銑鍋５Ａ又は５Ｂに溶銑を注湯する際に、赤煙の発生を抑制乃至防止する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図９に示すように、高炉から出銑されて溶銑樋５０に沿って流れる溶銑を溶銑樋５１を介して受銑器としての混銑車２Ａ又は２Ｂに注湯する際にも、混銑車２Ａ又は２Ｂの注湯口における溶銑流にスプレーノズルが対向するようにする前述した水噴霧機構１３を配置することにより、赤煙の発生を抑制乃至防止することができ、また、図１０に示すように、取鍋６０から受銑器としての受銑樋６１に溶鋼を払出し、受銑樋６１から受銑器としての鋳銑機６２に溶鋼を注湯する際にも、取鍋６０及び受銑樋６１間及び受銑樋６１及び鋳銑機６２間の注湯位置に夫々スプレーノズル６３及び６４を設け、これらに給水することにより、溶鋼流路を水蒸気で覆って溶鋼流路近傍の酸素濃度を１２％以下に制御することにより、赤煙の発生を抑制乃至防止することができ、その他、溶銑鍋から転炉への溶銑注湯時や転炉から取鍋への溶鋼の注湯時等の任意の溶銑又は溶鋼を鍋、樋、鋳型等の受銑器に注湯する際に本発明を適用することができる。
【００３９】
また、上記実施形態においては、フード台車８に水噴霧機構１３を配設して、混銑車２Ａ及び２Ｂから溶銑鍋５Ａ及び５Ｂへの注湯時の赤煙発生を防止するようにした場合について説明したが、これに限定されるものではなく、個別に水噴霧機構を設けるようにしてもよい。
さらに、上記実施形態においては、噴霧角が８０°で噴霧量が２８ｌ／ｍｉｎで平均粒径が８３０μｍ程度に設定されている場合について説明したが、これらの諸元については適用する溶銑鍋の大きさや注湯量に応じて（１）式で設定されるものであり、要は溶銑に水を噴霧することにより発生する水蒸気で溶銑流の周りの酸素濃度を１２％以下好ましくは８％以下に低下させることができればよい。
【００４０】
さらにまた、上記実施形態においては、パージ用に窒素ガスを適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、窒素ガスに代えて空気を適用することもでき、この場合にはガス使用コストを低減することができ、この他、燃料ガス等の可燃性気体をパージ用気体として使用することもできる。
なおさらに、上記実施形態において、溶銑鍋５Ａ，５Ｂ内の酸素濃度が１２％以下好ましくは８％以下となるヘッダ１８Ａ，１８Ｂの目標噴霧量Ｑ^*を設定し、この目標噴霧量Ｑ^*を維持するように給水系３８の圧力及び流量を制御するようにした場合について説明したが、これに限定されるものではなく、溶銑鍋５Ａ，５Ｂ内の酸素濃度を直接酸素濃度計で測定し、測定した酸素濃度が１２％以下好ましくは８％以下となるように給水計３８の流量及び圧力をフィードバック制御するようにしてもよい。
【００４１】
また、上記実施形態においては、オペレータの給水スイッチ４５，４６の操作によって給水系３８及びパージ系４１を自動制御する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、混銑車２Ａ，２Ｂからの溶銑の注湯開始を検出して、自動的に給油系３８及びパージ系４１を制御するようにしてもよく、さらには、オペレータの手動操作で給水系３８及びパージ系４１を制御するようにしてもよい。
【００４２】
さらに、上記実施形態においては、給水系３８のポンプ３３を駆動してから直ちに電磁開閉弁３６を開制御して給水を開始する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、圧力制御弁３７を電磁開閉弁３６の上流側に設けると共に、この圧力制御弁３７と電磁開閉弁３６との間に流量系４７及び圧力計４８を配設して、圧力計４８で計測した給水圧が所定設定値以上となったときに電磁開閉弁３６を開状態に制御して給水を開始することにより、水噴霧機構１３へ給水開始時の水だれをより確実に防止することができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、受銑器に対して溶銑・溶鋼等の溶融金属を注湯開始する際及び溶融金属の注湯を終了する際にに、パージ用気体と水との２流体を水噴霧手段に供給することにより、水供給系統の給水圧が低い場合でも、水噴霧手段から噴霧される水をミスト化して、給水圧不足によりシャワー状に水が流下する水だれを確実に防止し、溶融金属によって噴霧した水粒子を完全に水蒸気化することができるので、水蒸気爆発の発生を確実に防止しながら、赤煙の発生を抑制乃至防止することができ、安全操業を確保することができるという効果が得られる。
【００４４】
また、請求項２に係る発明によれば、先にパージ用気体を供給開始してから給水を開始するので、水噴霧手段で、最初にパージ用気体が噴出された後に水の噴出が開始されることにより、水噴霧手段で細かい粒子径の水ミストが発生して、水だれを確実に防止することができ、水蒸気爆発をより確実に防止することができるという効果が得られる。
【００４５】
さらに、請求項３に係る発明によれば、パージ用気体を供給開始してから給水を開始する際に、給水圧が所定設定圧以上となったときに給水を開始するので、水噴霧手段に高い圧力の水を供給することが可能となり、より確実に水だれを防止することができるという効果が得られる。
さらにまた、請求項４に係る発明によれば、溶融金属の注湯終了時に、水噴霧手段に供給されている水とパージ用気体との２流体のうち、水の供給を先に停止することにより、パージ用気体によって水噴霧手段及びこれに通じる配管路内に残留する水分を全て除去することができ、注湯終了時の水だれをより確実に防止することができ、水蒸気爆発の発生をより確実に防止することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の本発明を製鋼工場の原料ヤードに適用した場合の一実施形態を示す正面図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】水噴霧機構の一例を示す正面図である。
【図４】図３の右側面図である。
【図５】水噴霧機構の給水系統を示す系統図である。
【図６】給水制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図７】溶銑鍋内の対流状態を説明する説明図である。
【図８】酸素濃度とダスト濃度との実験結果を示す特性線図である。
【図９】本発明を適用し得る高炉の混銑車受銑状態を示す正面図である。
【図１０】本発明を適用し得る溶鋼を受銑樋を使用して鋳銑機に注湯する状態を示す説明図である。
【符号の説明】
２Ａ，２Ｂ混銑車
５Ａ，５Ｂ溶銑鍋
８フード台車
１３水噴霧機構
１６角筒体
１８Ａ，１８Ｂヘッダ
１７ａ〜１７ｆスプレーノズル
１９Ａ，１９Ｂ給水管
２０Ａ，２０Ｂフレキシブルホース
２１回動機構
３１給水制御ユニット
３３ポンプ
３４流量制御弁
３６電磁開閉弁
３７圧力制御弁
４０，４２，４３電磁開閉弁
４４コントローラ
４５，４６給水スイッチ
４７流量計
４８圧力計
５０受銑樋
５１傾注樋
６０取鍋
６１受銑樋
６２鋳銑機

Claims

溶銑・溶鋼等の溶融金属を受銑器内に注湯する際に水を噴霧して赤煙の発生を防止するようにした溶融金属ハンドリング時の赤煙防止方法において、前記赤煙防止用の水を噴霧する水噴霧手段を設け、当該水噴霧手段に、前記溶融金属の受銑器内に対する注湯開始時及び注湯終了時には、前記水噴霧手段にパージ用気体を供給し、中間注湯時には水のみを供給するようにしたことを特徴とする溶融金属ハンドリング時の赤煙防止方法。
前記溶融金属を受銑器内に注湯開始する際に、水噴霧手段に、パージ用気体を供給開始してから所定時間後に水の供給を開始するようにしたことを特徴とする請求項１記載の溶融金属ハンドリング時の赤煙発生防止方法。
前記溶融金属を受銑器内に注湯開始する際に、水噴霧手段に、パージ用気体を供給開始してから所定時間後に水の供給を給水圧が設定圧以上となったときに開始するようにしたことを特徴とする請求項１記載の溶融金属ハンドリング時の赤煙発生防止方法。
前記溶融金属の受銑器内への注湯を終了する際に、水噴霧手段に、水及びパージ用気体を同時に供給している状態で、水の供給を先に停止させてパージ用気体で給水系統の残留水を除去するようにしたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の溶融金属ハンドリング時の赤煙防止方法。