JP3958430B2 - 溶銑の転炉精錬前処理装置およびその冷却方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶銑の転炉精錬前処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、高炉から出銑される溶銑は取り鍋に一旦受けられて転炉に移されて転炉で脱炭精錬等が行われている。ところが、転炉で脱炭精錬を行ないながら脱P,脱S精錬を同時に行おうとすると、溶銑中に含まれているSiに邪魔されてP,Sとの酸化反応をほとんど促進させることができない。そのために、転炉精錬に時間が掛かり過ぎてしまう。そこで、転炉精錬を行なう前に転炉精錬前処理が行われている。この転炉精錬前処理としては、高炉から出銑された溶銑を脱Si装置により一旦脱Si精錬を行ない、その後で脱P装置により脱P,脱S精錬を行い、転炉精錬時間の短縮を図っている。
【0003】
そこで、溶銑の脱Si精錬又は脱P精錬に使用される転炉精錬前処理装置として、上下方向に開口する筒状の固定フードと、固定フードの上方に、上部に排ガス口を有する天蓋と、天蓋の前記排ガス口の上方に垂直に伸びる排気ダクトを備えてあるものが一般的に使用されている。ところが、固定フード、天蓋、排気ダクトは脱Si精錬のために吹き込まれる酸素により天蓋内の排ガス温度が1500℃の高温まで上昇してしまう。そのためにこれらの設備に従来から、メンブレンまたは水冷ジャケットのいずれかが必ず備えられている。なお、一般的に溶銑の脱P装置にも脱Si装置と同じ構造のものが使われている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のようなメンブレンまたは水冷ジャケットのいずれかを溶銑の転炉精錬前処理装置である脱Si装置又は脱P装置に用いると、メンブレンまたは水冷ジャケット内にスケールや水あか等が付着したりごみが詰まつたりして冷却水が滞留してしまい、そのために冷却不能となり、早い頻度で掃除をしたり、交換したりするためのメンテナンスを行なう必要がある。また、メンブレンまたは水冷ジャケット内に冷却水を常に充満させ、加圧し、冷却水を循環させているので、その重量に耐えられるだけの設備が要求される。そのため全体的に重くなり大がかりな設備となってしまう。
【0005】
そこで、本発明は、長期に渡りメンテナンスの必要がなく、且つ、軽量な冷却設備を有する溶銑の転炉精錬前処理装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段、及び発明の効果】
請求項1記載の溶銑の転炉精錬前処理装置は、上下方向に開口する筒状の固定フードと、該固定フードの上方に、上部に排ガス口を有する天蓋と、該天蓋の前記排ガス口の上方に垂直に伸びる排気ダクトを備えた、溶銑の転炉精錬前処理装置であって、前記固定フードは、排ガスを被うための縦向きの筒状の内板と、該内板の周囲を冷却用空間を隔てて取り囲む筒状の外板と、前記内板の外面に冷却水の水滴を吹き付け得るよう、複数のスプレーノズルが取り付けられた給水管を付設してあると共に、前記外板の低い部分にスプレー水の排水口とを有し、また、前記天蓋は、下板の冷却用空間を隔てて上方に設けた上板とにより構成してあると共に、下板は中心部の側が高く外周部の側が低くなるよう傾斜し、
そして、前記天蓋には、前記下板における高所部分に冷却水の水滴を吹き付け得るよう、前記中心部近傍位置に複数のスプレーノズルが取り付けられた給水管が付設してあると共に、天蓋の低い部分の外周部にスプレー水の排水口が設けられ、また、前記排気ダクトは、
排ガスを通すための縦向きの内筒と、該内筒の周囲を冷却用空間を隔てて取り囲む外筒とを有するとともに、前記排気ダクトには、前記内筒の外面に冷却水の水滴を吹き付け得るよう、複数のスプレーノズルが取り付けられた給水管が付設してあると共に、前記外筒の低い部分にスプレー水の排水口が設けられ、さらに、前記固定フード、前記天蓋及び排気ダクトに吹き付けられる冷却水の冷却水量密度が5〜300[1/ m 2 ・ min ]となるように制御する制御装置を備えるととに、前記固定フードの前記内板、前記天蓋の前記下板、前記固定フードの前記内筒の板厚が2〜16mmであることを特徴とする。
【0007】
そして、請求項1記載の発明によると、冷却水の水滴が固定フードの内板の周囲を冷却しながら下方に下がり、外板の下部に集められたスプレー水が排水口から排出されるので内板の周りにスプレー水が滞留することがない。従って、冷却効率がよいし、内板の周りに水垢が付着したり、スケールが付着したり、ごみが詰まったりすることがないから、長期間メンテナンスを延ばすことができる。また、スプレー水を滞留させないから固定フードを軽量化することができる。よつて大がかりな設備にしなくて済む。
【0009】
また、請求項1記載の発明によると、冷却水の水滴が天蓋の下板の中央近傍から冷却しながら下板の低い部分に下がり、天蓋の低い部分に集められたスプレー水が排水口から外に排出されるので下板の上にスプレー水が滞留することがない。従って、冷却効率がよいし、下板の上に水垢が付着したり、スケールが付着したり、ごみが詰まったりすることがないから、長期間メンテナンスを延ばすことができる。また、スプレー水を滞留させないから天蓋を軽量化することができる。よつて大がかりな設備にしなくて済ませることができる。
【0011】
また、請求項1記載の発明によると、冷却水の水滴が排気ダクトの内筒の周囲を冷却しながら下方に下がり、外筒の下部に集められたスプレー水が排水口から外に排出されるので内筒の周りにスプレー水が滞留することがない。従って、冷却効率がよいし、内筒の周りに水垢が付着したり、スケールが付着したり、ごみが詰まったりすることがないから、長期間メンテナンスを延ばすことができる。また、スプレー水を滞留させないから排気ダクトを軽量化することができる。よつて大がかりな設備にしなくて済ませることができる。
【0012】
また、仮にダクトから水漏れが発生しても冷却用空間内の冷却水は大気圧下であり、メンブレンや水冷ジャケットの様に加圧した冷却水でないため、冷却水が勢いよく外側に吹き出すことがなく安全である。
【0013】
板厚を2〜16mmにするのは、板厚が2mm未満では強度が不足し、16mmを超えると装置全体の重量が大きくなり、設備が大型化し経済的でないからである。
【0015】
また、固定フード、天蓋及び排気ダクトに吹き付けられる冷却水の冷却水量密度を5〜300[1/m2 ・min ]にするのは冷却水量密度が5[1/m2 ・min ]未満では冷却水がスプレーノズルから噴射しないから冷却効果を充分発揮することがでず好ましくなく、冷却水量密度が300[1/m2 ・min ]を超えると冷却水の原単位が悪くなり好ましくないからである。
請求項2に記載の発明では、記制御装置は、排ガス温度および排ガス流量に基づいて前記給水管から給水される冷却水の流量を調節することを特徴とする。
これにより、冷却水の流量を調節し不必要な冷却水をなくすことにより、効率的な冷却を可能とすることができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図1は発明の実施の形態の側面略視図である。
溶銑の転炉精錬前処理装置は、溶銑を転炉精錬する前に転炉精錬の前処理として行なわれる、脱Si精錬,脱P精錬(脱P精錬と同時に行われる脱S精錬)をするための装置である。
【0017】
ここでは、脱Si精錬をするための装置と脱P精錬をするための装置が同じ構造のものであるから、脱Si精錬装置について説明をし、脱P精錬装置については説明を省略する。。
図1に示すように、溶銑の転炉精錬前処理装置(脱Si装置)1は、固定フード10と、天蓋20と、排気ダクト装置30と、制御装置60からなつている。
【0018】
固定フード10は、上下方向に開口する筒状を形成しており、排ガスを通すための縦向きの筒状の内板11と、内板11の周囲を冷却用空間を隔てて取り囲む筒状の外板12と、内板11の外面に冷却水の水滴を吹き付けるための複数のスプレーノズル41が取り付けられた給水管40を付設してある。また、外板12の低い部分にスプレー水の排水口55を設けてある。なお、固定フード10は基礎フレーム(図示しない)によって位置固定させてある。
【0019】
天蓋20は、固定フード10の上方に、上部に排ガス口25を有し、中央部に酸素吹き込みランス7の吹き込み口8、副原料投入口(図示しない)およびサンプリング孔(図示しない)を有し、下板21の冷却用空間を隔てて上方にも設けた上板22とにより構成してある。また、下板21は中心部の側が高く外周部の側が低くなるよう傾斜しており、天蓋20には、下板21の高所部分に冷却水の水滴を吹き付け得るよう、中心部近傍位置に円弧状(図示しない)の給水管40を付設してある。さらに、天蓋20の低い部分の外周部の上板22にスプレー水の排水口55を設けてある。
【0020】
排気ダクト装置30は、天蓋20の排ガス口25の上方に略垂直に伸びるように設け、複数の排気ダクト31,32,33を段積み状に形成してある。排気ダクト31は、排ガスを通すための縦向きの内筒34と、内筒34の周囲を冷却用空間を隔てて取り囲む外筒35と、内筒34の外面に冷却水の水滴を吹き付けるための複数のスプレーノズル41が取り付けられた給水管40が設けてある。なお、外筒35の低い部分にスプレー水の排水口55が設けてある。また、排気ダクト32は、排気ダクト31の上方に設けてあり、排ガスを通すための縦向きの内筒36と、内筒36の周囲を冷却用空間を隔てて取り囲む外筒37と、内筒36の外面に冷却水の水滴を吹き付けるための複数のスプレーノズル41が取り付けられた給水管40が設けてある。なお、外筒37の低い部分にスプレー水の排水口55が設けてある。さらに、また、排気ダクト33は、排気ダクト32の上方に設けてあり、排ガスを通すためのエルボの内筒38と、内筒38の周囲を冷却用空間を隔てて取り囲む外筒39と、内筒38の外面に冷却水の水滴を吹き付けるための複数のスプレーノズル41が取り付けられた給水管40を設けてある。
【0021】
なお、外筒39の低い部分にスプレー水の排水口55が設けてある。
また、前記給水管40には給水口45が夫々に設けてある。
なお、2は、溶銑であり、3は、溶銑を受ける取り鍋であり、4は、取り鍋を移動させるための台車である。また、5は、取り鍋と固定フード10の間をシールするためのスカートである。
【0022】
制御装置60は、冷却水の供給経路61と、排ガス温度センサ67と、排ガス流量センサ68と、演算器70とからなり、冷却水の供給経路61は給水ポンプ62と流量調節弁63と流量計64がこの順に配置してある。また、給水ポンプ62と流量調節弁63と流量計64は配管65によりこの順に接続させてある。
【0023】
なお、配管65は流量計64の後方から分岐して夫々の給水管40の給水口45に接続させてある。
また、排ガス温度センサ67は天蓋20に備えてあると共に、排ガス流量センサ68が排ガスダクト32に備えてある。
【0024】
さらに、また、排ガス温度センサ67から演算器70に信号を送るための信号回路81と、排ガス流量センサ68から演算器70に信号を送るための信号回路82が備えてある。また、流量計64から演算器70に信号を送るための信号回路83が備えてある。また、演算器70から流量調節弁63に信号を送るための信号回路84が備えてある。
【0025】
次に、発明の実施の形態の動作を説明する。
高炉から出銑された溶銑2を取り鍋3に受けて台車4にて脱Si装置の真下に取り鍋3を移動する。次にスカート5をセットして固定フード10と取り鍋3との間をシールする。次に、酸素ランス7を溶銑2の上面近傍又は溶銑2内まで下げてやり酸素を吹き込む。吹き込まれた酸素により溶銑2中のSiが酸化されて脱Siが促進し、脱Si精錬が完了する。なお、脱Si精錬中の天蓋20内の排ガス温度が約1500℃まで上昇する。このために、固定フード10、天蓋20,排気ダクト装置30が高熱に曝されることになる。
【0026】
しかし、発明の実施の形態の装置を使用することにより固定フード10の内板11の外側に給水管45から給水された冷却水をスプレーノズル41を介して噴射し、内板11を少ない水量で効率よく冷却する。また、噴射されたスプレー水が排水口55から排出されるので冷却用空間内にスプレー水が溜ることがない。
【0027】
また、天蓋20の下板21の上面の中央部近傍の高い位置に給水管45から給水された冷却水がスプレーノズル41を介して噴射し、下板21を少ない水量で効率よく冷却することができる。また、噴射されたスプレー水が排水口55から排出されるので冷却用空間内にスプレー水が溜ることがない。
【0028】
なお、天蓋20内の排ガス温度を連続的または間欠的に温度センサ67により検出し検出信号を演算器70に送る。また、排ガスダクト32に備えられている排ガス流量センサ68により排ガス流量を検出し、検出信号を演算器70に送る。演算器70は検出温度と検出流量とから最適冷却水量を算出し、流量調節弁63を絞ったり、開けたりするよう信号回路84を介して信号を送り供給管40への冷却水の供給量を調節する。従って、排ガス温度および排ガス流量に適した冷却が可能になる。
【0029】
さらに、また、排気ダクト31,32,33の内筒34,36,38の外側に給水管45から給水された冷却水がスプレーノズル41を介して噴射し、内筒34,36,38を少ない水量で効率よく冷却することができる。また、噴射されたスプレー水が排水口55から排出されるので冷却用空間内にスプレー水が溜ることがない。
【0030】
また、排気ダクト装置30は、個々の排気ダクト内の個々のスプレーノズル41から吹き付けられたスプレー水が、個々の排気ダクトの低い部分の排水口55から排水されるので、下方に位置する排気ダクト31であつても、上方に位置する排気ダクト32,33のスプレー水が流れ込んだりしないのでスプレー水が滞留するようなことがない。
【0031】
なお、排気ダクトの数は上記発明の実施の形態のように3段に限られず、1段であつてもよいし、2段以上あってもよい。
上述のように、スプレーノズル41を備えた冷却装置を夫々の位置に設けたから、固定フード10の内板11,天蓋20の下板21、排気ダクト装置30の内筒34,36,38を少ない水量で効率よく冷却できるし、これらの内板11の周りや下板21の上や内筒34,36,38の周りにスケールが付着したり、ごみが詰まったりすることがないから、従来は3ケ月に1回の頻度のメンテナンスであつたものが発明の実施の形態では1年に1回の頻度のメンテナンスに延ばすことができる。また、冷却用空間に冷却水やスプレー水を滞留させないから固定フード10、天蓋20、排気ダクト装置30を軽量化することができる。よつて大がかりな設備にしなくて済ませることができる。
【0032】
また、発明の実施の形態では、因みに冷却水量密度は固定フード、天蓋、排気ダクト3段ともに90〜100[1/m2min ]であり、従来のメンブレン、ジャケット式に比較して10〜20%少なくなっている。また、板厚は内筒9mm、外筒6mmで構成しているが、冷却用空間内は大気圧下のため、構造上の強度さえ考慮すればよく、さらに板厚を薄くすることが可能である。さらに、スプレーノズル圧は1.0kgf/cm2 Gより低いと望ましい冷却効果が得られず、2.0kgf/cm2 Gを越えると冷却水原単位が悪くなり好ましくない。
【0033】
以上、発明の実施の形態について説明したが、本発明の趣旨の範囲を越えない限り種々の実施ができる。例えば、上記発明の実施の形態では、溶銑2の脱Si装置について説明したが、脱P精錬装置として使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 発明の実施の形態の溶銑の転炉精錬前処理装置の要部を表す側面略視図。
【符号の説明】
1…溶銑の転炉精錬前処理装置(脱Si装置、脱P装置)、2…溶銑、10…固定フード、11…内板、12…外板、34,36,38…内筒、35,37,39…外筒、20…天蓋、21…下板、22…上板、25…排ガス口、30…排気ダクト装置、40…給水管、41…スプレーノズル、55…排水口。
Claims (2)
- 上下方向に開口する筒状の固定フードと、該固定フードの上方に、上部に排ガス口を有する天蓋と、該天蓋の前記排ガス口の上方に垂直に伸びる排気ダクトを備えた、溶銑の転炉精錬前処理装置であって、
前記固定フードは、
排ガスを被うための縦向きの筒状の内板と、
該内板の周囲を冷却用空間を隔てて取り囲む筒状の外板と、
前記内板の外面に冷却水の水滴を吹き付け得るよう、複数のスプレーノズルが取り付けられた給水管を付設してあると共に、前記外板の低い部分にスプレー水の排水口とを有し、
また、前記天蓋は、下板の冷却用空間を隔てて上方に設けた上板とにより構成してあると共に、下板は中心部の側が高く外周部の側が低くなるよう傾斜し、
そして、前記天蓋には、前記下板における高所部分に冷却水の水滴を吹き付け得るよう、前記中心部近傍位置に複数のスプレーノズルが取り付けられた給水管が付設してあると共に、天蓋の低い部分の外周部にスプレー水の排水口が設けられ、
また、前記排気ダクトは、
排ガスを通すための縦向きの内筒と、
該内筒の周囲を冷却用空間を隔てて取り囲む外筒とを有するとともに、
前記排気ダクトには、前記内筒の外面に冷却水の水滴を吹き付け得るよう、複数のスプレーノズルが取り付けられた給水管が付設してあると共に、前記外筒の低い部分にスプレー水の排水口が設けられ、
さらに、前記固定フード、前記天蓋及び排気ダクトに吹き付けられる冷却水の冷却水量密度が5〜300[1/ m 2 ・ min ]となるように制御する制御装置を備えるととに、前記固定フードの前記内板、前記天蓋の前記下板、前記固定フードの前記内筒の板厚が2〜16mmであることを特徴とする溶銑の転炉精錬前処理装置。 - 前記制御装置は、排ガス温度および排ガス流量に基づいて前記給水管から給水される冷却水の流量を調節することを特徴とする請求項1に記載の溶銑の転炉精錬前処理装置。
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