JP4542511B2 - 溶銑装入方法 - Google Patents

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本発明は、可燃物を含むスクラップが入った転炉あるいは予備処理炉に、溶銑を装入する方法の改良に関するものである。
従来から、省資源化の一環として廃棄車両等から生じるスクラップを転炉あるいは予備処理炉へ装入して再資源化することが一般的に行われている。廃棄車両内には燃料や各種オイル等の揮発性液体、ゴム、プラスチック等の可燃物が含まれており、これら可燃物を溶銑中に装入すると揮発した可燃ガスが燃焼することに加えて、プラスチック等が熱分解して発生したガスも燃焼するため、溶銑を装入すると図４に示すように、フレームや黒煙が炉前側に大量に噴出することとなる。この結果、クレーンや建屋が焼損する危険性が生じたり、熱害から頻繁に設備を修繕する必要が生じたりするため、一度に大量の廃棄車両スクラップを炉内に装入することはできず、スクラップの投入量が制限され、効率が悪化するという問題があった。
そこで、例えば特許文献１に示されるように、スクラップを転炉あるいは予備処理炉へ装入する際に、炉口上方部のヘッダーから炉口に向けて冷却水の散水または噴霧や、不活性ガスの吹き付けを行なうことにより、炉口からのフレームや黒煙等の噴出を防止する手段が採られていた。しかしながら、ヘッダーへの配管は太くかつ２０ｍ前後と長いため、溶銑鍋が炉口から離れヘッダーへの冷却水の供給を停止した後もなお配管内部に残留した冷却水がヘッダーから滴下し、転炉あるいは予備処理炉の下方に設置されたスラグパン内部の高温スラグと接触すると水蒸気爆発を起こすおそれがあった。
また、溶銑を転炉に装入している時には、溶銑鍋が炉口の蓋の役割をしているため、冷却水の散水、ミストの噴霧、不活性ガスの吹きつけにより炉口からのフレームおよび黒煙の噴き出しを防ぐことができたが、溶銑を転炉に装入終了後、溶銑鍋が炉口から離れるときのフレームおよび黒煙の漏洩防止が十分でないという問題もあった。
特開2005-89792号公報
本発明は上記のような問題点を解決して、スクラップが装入された転炉あるいは予備処理炉に溶銑を装入直後の冷却水の垂れを防止するとともに、炉口からのフレームや黒煙等の噴出を防止できる溶銑装入方法を提供することを目的としてなされたものである。
上記課題を解決するためになされた本発明は、可燃物を含むスクラップが入った転炉あるいは予備処理炉に溶銑鍋から溶銑を装入する際に発生するフレーム及び粉塵を、ヘッダーからの冷却水の散水または噴霧により遮断しつつ溶銑の装入を行った後、溶銑鍋が炉口から離れるタイミングで冷却水の供給を停止するとともに、ヘッダーへの配管内部に高圧の不活性ガスを噴射して、配管内部に残留した冷却水を不活性ガスとともに排出し、不活性ガスの噴射が終了した後に、配管内に飽和蒸気もしくは湿り蒸気を流すことを特徴とするものである。
なお、冷却水の供給停止及び不活性ガスの噴射を、溶銑鍋を移動する溶銑クレーンの運転席に設置した操作装置によって制御することが好ましい。
本発明の溶銑装入方法によれば、溶銑鍋が炉口から離れるタイミングで冷却水の供給を停止するとともに、ヘッダーへの配管内部に高圧の不活性ガスを噴射して、配管内部に残留した冷却水を不活性ガスとともに排出するので、その後の冷却水の滴下を防止することができる。また、溶銑を転炉に装入終了後、炉口からのフレームおよび黒煙の噴き出しを防止する蓋の役割をしていた溶銑鍋が炉口から離れるタイミングで、配管内部に残留した冷却水から気水混合のカーテンを生成することにより、フレームおよび黒煙の噴出・漏洩を防止することができることなる。
以下に、図面を参照しつつ本発明の好ましい実施の形態を示す。
図１は溶銑装入開始時の実施の形態を示す断面図であり、１は転炉、２はこの転炉１内に装入される溶銑を前工程から搬送してくる溶銑鍋である。転炉１の内部には、自動車スクラップのような可燃物を含むスクラップ３が予め装入されている。溶銑鍋２は図示しないクレーンによって搬送され、傾斜させた転炉１内に溶銑４を装入する。この際にフレームや多量の黒煙、粉塵等が発生して転炉１の口部から噴出するため、転炉上方部に装入フード５を設置してダクト６で吸引している。
装入フード５の内部には、炉口に向けて冷却水の散水または噴霧を行なうヘッダー１０が設けられている。なお、散水と噴霧を併用することも可能である。ヘッダー１０には太く長い配管１１が接続されており、冷却水制御弁１３を介して冷却水が供給される。本発明ではこの冷却水の配管１１の途中にガス配管１２が接続され、不活性ガス制御弁１４を介してＮ２ガスなどの不活性ガスを供給できるようになっている。ガス配管１２の接続部は冷却水制御弁１３よりもヘッダー１０寄りの位置である。
まず、可燃物を有するスクラップ３が入った転炉１に溶銑鍋２から溶銑４を装入する際には、炉口上方部のヘッダー１０から炉口に向けて冷却水の散水・噴霧を行い、炉口から噴出するガス温度を下げる。これによりガス体積を減少させ、ダクト６で吸引され易くするとともに、クレーンや建て屋の焼損を防止する。また冷却水の散水・噴霧により液幕を形成し、フレームや黒煙・粉塵を遮断する。
溶銑４の装入が終了すると、転炉１は開口が上向きとなるように立ち上がり始める。またこれとともに溶銑鍋２は図２のように転炉１の炉口から離れ始める。このタイミングで冷却水制御弁１３を閉じてヘッダー１０への冷却水の供給を停止するが、前記したように配管１１内には多量の冷却水が滞留しているため、ヘッダー１０から冷却水が滴下し、水蒸気爆発を起こす恐れがある。
そこで本発明では、冷却水の散水またはミスト噴霧が終了し溶銑鍋２が炉口から離れるタイミングで、配管１１にガス配管１２から高圧の不活性ガスを噴射することにより、配管１１内に残留した冷却水をパージし、残留した冷却水を配管１１から排出する。例えば、冷却水の散水もしくは噴霧のため５秒間冷却水制御弁１３を開けて冷却水を配管１１に通水後、この冷却水制御弁１３を閉じて冷却水の配管１１への供給を停止する。その後、不活性ガス制御弁１４を２０秒間開けて高圧の不活性ガスを配管１１内に供給する。
このように冷却水が残留している配管１１に高圧の不活性ガスを噴射することにより、気水混合のカーテンが生成される。溶銑４の装入中は溶銑鍋２が炉口のフレーム吹き出し方向を塞ぐ蓋の役割をしているが、溶銑４を装入後は蓋の役割をしていた溶銑鍋２が炉口から離れるため、炉口からフレームおよび黒煙の漏洩が発生し易い。本発明では、溶銑鍋２が炉口から離れる時に、この気水混合のカーテンが炉口を塞ぐように降り掛かるため、フレームおよび黒煙が転炉１から前側に噴出・漏洩することを防止できる。
なお、図３に示すように溶銑鍋２は溶銑クレーン運転室２１の中のオペレータが操作している。そこで溶銑クレーン運転室２１の中にヘッダー１０からの冷却水の散水または噴霧と、不活性ガスの噴射を操作する操作装置２２を設け、溶銑クレーン２０のオペレータがこれらの操作を行なうことによって、最適のタイミングを取ることができる。操作装置２２の信号は無線機２３に送られ、溶銑クレーン運転室２１に取り付けられたアンテナ２４を介して送信される。転炉１側に設けられたアンテナ２５と受信機２６がこの電波を受信し、制御装置２７が冷却水制御弁１３と不活性ガス制御弁１４を開閉する。
このように、本発明は溶銑を装入する際に発生するフレーム及び粉塵を、ヘッダー１０からの冷却水の散水または噴霧により遮断するものであるが、ヘッダー１０やその配管１１等の設備は転炉１の上方にあるため、吹錬中の熱負荷によって変形したり強度が低下したりすることがある。そこで不活性ガスの噴射が終了した後にも、配管１１内に飽和蒸気もしくは湿り蒸気を流し、これらの設備を冷却することが好ましい。飽和蒸気もしくは湿り蒸気を用いるのは、冷却能力が大きく少量で十分な冷却が可能なためである。
以上に説明したように、本発明によれば、冷却水の供給停止後に配管１１内部に高圧の不活性ガスを噴射し、この配管１１内部の冷却水を不活性ガスとともに排出することにより、その後の冷却水の滴下を防止することができる。また、溶銑鍋が炉口から離れるタイミングで、配管内部に残留した冷却水から気水混合のカーテンを生成することにより、フレームおよび黒煙の噴出・漏洩を確実に防止することができる。なお、以上の説明は転炉１に溶銑を注入する場合について行ったが、本発明は予備処理炉に溶銑４を装入する際にも同様に適用することができる。
図３に示すように、炉上測温位置に温度センサ１５を設置し、溶銑４を転炉１に装入する時の最高温度を測定した。またその上方に粉塵センサ１６を設置し、溶銑装入時及びその直後の粉塵量を測定した。表１に本発明方法を採用した場合と、不活性ガスを使用しない従来法との結果を示す。
Figure 0004542511
表１から明らかなように、溶銑４と転炉１に装入終了後に、溶銑鍋２が炉口から離れるタイミングで、配管１１に高圧の不活性ガスを噴射し、気水混合のエアカーテンを生成すると、転炉１上方の最高温度は780℃・815℃（平均797.5℃）から355℃・311℃（平均333℃）へと顕著に温度が低下する。また転炉１上の粉塵量も580g/Nm3・485g/Nm3（平均532.5g/Nm3）から65g/Nm3・53g/Nm3（平均59g/Nm3）へと顕著に粉塵が減少する。この結果が示すように、溶銑鍋２が炉口から離れるタイミングで気水混合カーテンを生成すると、炉上の温度が顕著に低下し、また粉塵の漏洩も顕著に減少するので、設備の保護に効果がある。このため従来は配管設備を年に約２回、ヘッダーを約８回の頻度で交換をしていたのに対して、本発明によれば配管設備およびヘッダー等の交換が不要となった。
溶銑装入開始時の断面図である。 溶銑装入後、溶銑鍋が離れる状態の断面図である。 クレーン運転席に操作装置を設けた実施形態の説明図である。 従来の溶銑装入状態を示す断面図である。
符号の説明
１ 転炉
２ 溶銑鍋
３ スクラップ
４ 溶銑
５ 装入フード
６ ダクト
１０ ヘッダー
１１ 配管
１２ 不活性ガス配管
１３ 冷却水制御弁
１４ 不活性ガス制御弁
２０ 溶銑クレーン
２１ 溶銑クレーン運転室
２２ 操作装置
２３ 無線器
２４ アンテナ
２５ アンテナ
２６ 無線器
２７ 制御装置

Claims (2)

  1. 可燃物を含むスクラップが入った転炉あるいは予備処理炉に溶銑鍋から溶銑を装入する際に発生するフレーム及び粉塵を、ヘッダーからの冷却水の散水または噴霧により遮断しつつ溶銑の装入を行った後、溶銑鍋が炉口から離れるタイミングで冷却水の供給を停止するとともに、ヘッダーへの配管内部に高圧の不活性ガスを噴射して、配管内部に残留した冷却水を不活性ガスとともに排出し、不活性ガスの噴射が終了した後に、配管内に飽和蒸気もしくは湿り蒸気を流すことを特徴とする溶銑装入方法。
  2. 冷却水の供給停止及び不活性ガスの噴射を、溶銑鍋を移動する溶銑クレーンの運転席に設置した操作装置によって制御することを特徴とする請求項１に記載の溶銑装入方法。
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