JP3697572B2 - Red smoke prevention device when handling molten metal - Google Patents
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Description
【0001】
【発明が属する技術分野】
本発明は、溶銑や溶鋼等の溶融金属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融金属ハンドリング時の赤煙防止方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の溶融金属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、安全操業を確保することができない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の赤煙防止装置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の赤煙防止装置は、走行車輪を有し移動可能な台車の横行フレームに配設された集塵フード及び水噴霧機構とで構成される溶融金属ハンドリング時の赤煙防止装置であって、前記集塵フードは、前記横行フレームに固定される中央フード部と、この中央フード部から左右方向に突出する回動フードとを備え、さらに前記水噴霧機構は、横行フレームに前後方向に延長して前後一対の軸受によって回動自在に配設された回動軸と、この回動軸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筒体と、該筒体の先端に配設された複数のスプレーノズルを設けた前後2組のヘッダと、これらヘッダに給水する給水管と、この給水管の端部に継手を介して接続されたフレキシブルホースと、回動軸を回動させる回動機構とを備え、前記スプレーノズルは、混銑車から流下する溶銑流の幅方向の全てをカバーして水噴霧が行われるように設定されていると共に、前記給水管には給水源に接続される給水系と該給水系に接続されたガス源に接続されたパージ系の給水制御ユニットが接続されていることを特徴としている。
【0007】
この請求項1に係る発明では、横行フレームに中央フード部とこの中央フード部から左右方向に突出する回動フード部とを備えた集塵フードと、回動機構によって回動される回動軸に固定された筒体の先端に複数のスプレーノズルを設けた前後2組のヘッダを有する水噴霧機構とが配設されているので、横行フレームを移動させることにより左右何れの側に混銑車が存在する場合でも1組の集塵フード及び水噴霧機構で、混銑車から流下する溶銑流の幅方向の全てをカバーして水噴霧を行うことができ、赤煙の発生を防止することができる。
【0009】
【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。
【0010】
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。
【0011】
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。
【0012】
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。
【0013】
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。
【0014】
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740μm程度に設定され、混銑車2A,2Bから流下する溶銑流の幅方向の全てをカバーして水噴霧が行われるように設定されている。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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に達することにより、これらスプレーノズル17a〜17fから微細化した水ミストを発生させ、この水ミストが受銑鍋5A,5B内に充満するに十分な時間が経過したときに、混銑車2A,2Bから受銑鍋5A,5Bに対して注湯を開始し、所定時間が経過した後に、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内の酸素濃度が後述するように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。
【0018】
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内の水を完全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。
【0019】
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。
【0020】
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の先端から吐出して、これらスプレーノズル17a〜17fから微粒子化した水ミストが発生し、この水ミストが受銑鍋5A内に充満し、混銑車2Aからの溶銑の注湯が開始され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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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(2)式で算出することができる。
【0025】
Q* ≧kπD2 v …………(2)
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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鍋5A内に噴霧されて充満する。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。
【0031】
この溶銑鍋5A内に水ミストが充満した状態で、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740μm程度の粒径で噴霧される。このため、噴霧された噴霧水が混銑車2Aから落下する溶銑流に直接接触することにより、瞬時に水蒸気化され、しかも、スプレイノズル17a〜17fから斜め下方に向けて水粒子が噴射されるので、発生した水蒸気が溶銑流によって形成された下降気流により溶銑鍋5A内に確実に引き込まれて溶銑鍋5A内が水蒸気で満たされる。
【0032】
そして、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。
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0037】
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、混銑車2A,2Bから溶銑を注湯開始する以前に、水噴霧機構13のスプレーノズル17a〜17fから水とパージ用気体とを混合した微粒子化した水ミストを溶銑鍋5A,5Bに噴霧して、溶銑鍋5A,5B内に水ミストを充満させることにより、酸素濃度を低下させて、赤煙の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、溶銑の注湯開始と同時又はその直前に水ミストを溶銑流に噴霧するようにしてもよい。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
【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、横行フレームに中央フード部とこの中央フード部から左右方向に突出する回動フード部とを備えた集塵フードと、回動機構によって回動される回動軸に固定された筒体の先端に複数のスプレーノズルを設けた前後2組のヘッダを有する水噴霧機構とが配設されているので、横行フレームを移動させることにより左右何れの側に混銑車が存在する場合でも1組の集塵フード及び水噴霧機構で、混銑車から流下する溶銑流の幅方向の全てをカバーして水噴霧を行うことができ、赤煙の発生を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。
【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[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to a method for preventing red smoke at the time of molten metal handling so as to prevent red smoke generated when molten metal such as hot metal or molten steel is poured into a receiver.
[0002]
[Prior art]
Conventional methods for preventing red smoke during molten metal handling include, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 49-9405 (hereinafter referred to as a first conventional example) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-96492 (hereinafter referred to as a second conventional example). ) Are listed.
In the first conventional example, when the hot metal is discharged into the receiver, the container is filled with an inert gas or spray water in advance, and then the hot metal is discharged into the container. Is disclosed.
[0003]
In addition, in the second conventional example, when pouring hot metal into the container, the inert gas is blown into the container prior to the pouring to eliminate the air and to inactivate the atmosphere in the container. And the red smoke prevention method at the time of hot metal handling which was made to perform pouring while supplying an inert gas in a container after that is indicated.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, when an inert gas is used as in the first conventional example and the second conventional example, in order to obtain a red smoke suppression effect, for example, in a ladle scale of 150 tons, about 20,000 Nm 3 / H inert gas is required, which is not practical due to the increased cost, and it is difficult to stably supply the inert gas due to the instantaneous use of the inert gas in large quantities, which is possible for experiments. However, there is an unresolved issue that implementation on a factory scale is impossible.
[0005]
In addition, as in the first conventional example, it is more realistic to use spray water instead of inert gas because of the effect of suppressing red smoke and economy, but a steam explosion occurs due to contact between water and a high-temperature melt. There is an unresolved problem that there is a fear that safe operation cannot be secured. Therefore, the present invention has been made paying attention to the above-mentioned unsolved problems of the conventional example, and when water is used to suppress the generation of red smoke, the occurrence of a steam explosion is reliably prevented while preventing red smoke. It aims at providing the red smoke prevention apparatus at the time of the molten metal handling which can suppress generation | occurrence | production of smoke.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the apparatus for preventing red smoke at the time of molten metal handling according to
[0007]
In the first aspect of the present invention, a dust collecting hood having a central hood portion and a rotating hood portion protruding in the left-right direction from the central hood portion on the transverse frame, and a rotating shaft rotated by a rotating mechanism. A water spray mechanism having two sets of front and rear headers provided with a plurality of spray nozzles at the tip of the cylinder fixed to the cylinder is disposed, so that the chaotic vehicle can be moved on either side by moving the traversing frame. Even if it exists, it is possible to cover all of the width direction of the hot metal flow flowing down from the kneading car with one set of dust collecting hood and water spray mechanism, and to prevent the generation of red smoke. .
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 and 2 are a front view and a side view showing a raw material yard of a steelmaking factory to which the present invention can be applied, in which 1A and 1B arrive at
[0010]
In addition, left and
[0011]
Here, the
[0012]
As shown in FIGS. 3 to 5, the
[0013]
Here, the
[0014]
Each of the
[0015]
Further, as shown in FIGS. 3 and 4, the
[0016]
Furthermore, the other ends of the
[0017]
And the
[0018]
Thereafter, at the end of water supply, after supplying a nitrogen gas in the water supply state and after a predetermined time sufficient for the nitrogen gas to reach the
Next, the operation of the above embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. 6 showing an example of a water supply control processing procedure executed by the
[0019]
In this water supply control process, first, in step S1, it is determined whether or not the
[0020]
In this step S5, water supply is started and water is discharged from the tips of the
[0021]
In this step S7, the feed water flow rate and feed water pressure are controlled such that the oxygen concentration in the
Here, when hot metal is poured into the
[0022]
This red smoke generation mechanism is focused on the fact that the amount of red smoke generated is less when pouring molten steel than when pouring molten steel and when pouring molten steel. It was confirmed that it was due to the same bubble burst phenomenon as the dust generation mechanism. That is, splashing particles having a particle size of about 100 μm including iron Fe and carbon C are generated during molten metal pouring, and the oxygen affinity of carbon C in the splashing particles is strong and oxidizes before iron Fe. By gasifying as carbon monoxide CO, the splashing particles suddenly expand in volume, exploding without being able to withstand this volume expansion, and becoming finer iron Fe particles of about several μm. It was confirmed that this oxidized to red smoke. As a result, it has been found that in order to suppress red smoke, it is sufficient to control the oxygen concentration so that the refined iron Fe particles are not oxidized.
[0023]
Accordingly, since the inactive state in the
That is, as a result of an experiment on the relationship between the oxygen concentration (%) during molten metal pouring using a 60-ton ladle and the amount of dust generated (g / Nm 3 ), as shown in FIG. When the concentration is taken and the vertical axis indicates the dust concentration, when the oxygen concentration exceeds 12%, the generated dust concentration shows a high value of 6 to 11 g / Nm 3 and a large amount of red smoke is generated. However, when the oxygen concentration is 12% or less, the generated dust concentration is 2 g / Nm 3 or less, the generation of red smoke can be suppressed to about 1/3 or less, and the oxygen concentration is 8% or less. It was found that the dust concentration becomes approximately 0 g / Nm 3 and the generation of red smoke can be reliably prevented.
[0024]
Therefore, by controlling the oxygen concentration in the
[0025]
Q * ≧ kπD 2 v (2)
A target water supply amount QW * and a target water supply pressure PW * are set so as to maintain the target water spray amount Q * , and the flow rate of the
[0026]
Next, the process proceeds to step S8, where it is determined whether or not the
[0027]
On the other hand, if the determination result in step S1 is that the
[0028]
Therefore, when the molten metal is not poured from the kneading
[0029]
In this state, when the kneading
[0030]
In this state, the operator turns on the
[0031]
When hot metal is poured into the
[0032]
The flow rate and pressure of the
Thus, the oxygen concentration in the
[0033]
Thereafter, when the hot metal pouring is completed, the operator switches the
[0034]
As a result, only the nitrogen gas is supplied to the
[0035]
Further, since nitrogen gas, which is an inert gas, is used as the purge gas, the nitrogen gas accumulates at the bottom of the
In addition, when pouring hot metal from the
[0037]
Moreover, in the said embodiment, about the case where the
Furthermore, in the above-described embodiment, before the molten metal is started to be poured from the kneading
[0038]
Furthermore, in the above embodiment, the target spray amount Q * of the
[0039]
Moreover, in the said embodiment, although the case where the
[0040]
Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the electromagnetic on-off
[0041]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the dust collecting hood having the central hood portion and the rotating hood portion protruding in the left-right direction from the central hood portion on the traversing frame, and the rotating mechanism A water spray mechanism having two sets of front and rear headers provided with a plurality of spray nozzles at the tip of a cylindrical body fixed to a rotating shaft to be rotated is disposed. Even if there is a chaotic vehicle on either side, a set of dust collecting hood and water spray mechanism can cover all the width direction of the hot metal flow flowing down from the chaotic vehicle and perform water spraying . The effect that generation | occurrence | production can be prevented is acquired.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing an embodiment in which the present invention is applied to a raw material yard of a steelmaking factory.
FIG. 2 is a plan view of FIG.
FIG. 3 is a front view showing an example of a water spray mechanism.
4 is a right side view of FIG. 3. FIG.
FIG. 5 is a system diagram showing a water supply system of a water spray mechanism.
FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of a water supply control process.
FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining a convection state in a hot metal ladle.
FIG. 8 is a characteristic diagram showing experimental results of oxygen concentration and dust concentration.
[Explanation of symbols]
2A,
Claims (1)
前記集塵フードは、前記横行フレームに固定される中央フード部と、この中央フード部から左右方向に突出する回動フードとを備え、さらに前記水噴霧機構は、横行フレームに前後方向に延長して前後一対の軸受によって回動自在に配設された回動軸と、この回動軸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筒体と、該筒体の先端に配設された複数のスプレーノズルを設けた前後2組のヘッダと、これらヘッダに給水する給水管と、この給水管の端部に継手を介して接続されたフレキシブルホースと、回動軸を回動させる回動機構とを備え、前記スプレーノズルは、混銑車から流下する溶銑流の幅方向の全てをカバーして水噴霧が行われるように設定されていると共に、前記給水管には給水源に接続される給水系と該給水系に接続されたガス源に接続されたパージ系の給水制御ユニットが接続されていることを特徴とする溶融金属ハンドリング時の赤煙防止装置。 A red smoke prevention device at the time of molten metal handling composed of a dust collection hood and a water spray mechanism arranged on a traversing frame of a movable carriage having traveling wheels,
The dust collection hood includes a central hood portion fixed to the traversing frame, and a rotating hood protruding in the left-right direction from the central hood portion, and the water spray mechanism extends to the traversing frame in the front-rear direction. A rotating shaft rotatably disposed by a pair of front and rear bearings, a cylindrical body having one end fixed to the rotating shaft and extending downward and covered with a heat insulating plate, Two sets of front and rear headers provided with a plurality of spray nozzles disposed at the tip, a water supply pipe for supplying water to the headers, a flexible hose connected to the end of the water supply pipe via a joint, and a rotating shaft And the spray nozzle is set to cover all of the width direction of the hot metal flow flowing down from the kneading wheel so that water spraying is performed, and the water supply pipe has Water supply system connected to a water supply source and the water supply Red smoke prevention device at the time the molten metal handling, characterized in that the water supply control unit of the connected purge system connected to the gas source is connected to.
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