JP4724546B2 - スクラップの予熱処理装置及び予熱処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、主にプレス成形された鉄系スクラップを大量かつ効率的に製鋼原料として利用するための予熱処理に関するものである。詳しくは、転炉精錬において、予熱処理されたスクラップを大量に使用することができるスクラップの予熱処理に関するものである。

鉄系スクラップを予熱して製鋼原料として利用する例として、例えば、特許文献１には、予熱炉を、スクラップを転炉などに装入するためのスクラップシュートと同じ長さで、かつ同じ断面積を有する縦長の炉として構成し、予熱後のスクラップを予熱炉に近接配置されたスクラップシュートに排出できるようにすることが記載され、特許文献２には、廃車屑、廃車プレス屑、廃家電屑などの溶解原料を溶解炉に直結された予熱室で予熱して溶解原料中のガス化成分をガス化してから溶解炉に投入することにより、廃車などをシュレッダー処理を施すことなく安価に溶解原料として利用できることが記載されている。

また、非特許文献１の３３７頁などには、窯業用炉として各種の炉、キルンについての記載があり、本発明に関連するトンネル炉やシャットル炉などの台車に被加熱物を積載する形式の炉についても多数記載がある。

ところで、省エネルギー効果やＣＯ_２排出量削減効果を十分享受するためには、転炉操業における溶銑比率を５〜１０％と大幅に低減させることが必要であり、そのためには、一個あたりの重量が数１００ｋｇになる主にプレス成形された鉄系スクラップを一時間あたり５００〜１０００個予熱する必要がある。

これに対し、特許文献１や特許文献２に記載されている技術では、一度に予熱処理できるスクラップの量が少量であるため転炉操業における溶銑比率を大幅に低下させることができないため、省エネルギー効果やＣＯ_２排出量削減効果は小さいという問題がある。
また、非特許文献１の第３３７頁などに記載されている各種台車式トンネル炉は、炭素部材やセラミックスや電子部品の焼成に利用されているものであり、処理時間が数時間〜数日と長いことや、被加熱材の寸法が小さく積載能力が少ないなど、積載作業における時間制約や荷重制約が問題にならないものであった。

特許文献３には台車の代わりに台板を用いているが、回送線のあるトンネル炉が開示されているが、処理時間の長いセラミックス用であり、鋼を加熱するものではない。
特許文献４には大単重のスラブを加熱するトンネル炉に類似したプッシャー炉が開示されているが、スクラップを加熱できるような台車も台板も用いる構造にはなっていない。
このように、重量のあるスクラップを連続して大量に予熱する技術は従来知られていなかった。
特開昭５９−２２５２８９号公報 特開２００２−２８５２２５号公報 特開平８−１３６１４６号公報 特開昭６１−２２１３２３号公報 日本工業炉協会編「工業炉ハンドブック」（東京テクノセンター、１９７８年７月２０日発行）第３３７頁

一個あたりの重量が数１００ｋｇになるスクラップを一時間あたり５００〜１０００個予熱するためには、経済的な理由により、予熱設備はできる範囲でコンパクトである必要があり、高い伝熱効率とすることにより、少ない燃料でより速く加熱するという必要がある。これらの必要条件を満たすためには、プレス成形されたスクラップを重ねることなく、相互に近接して整然と並べて、連続的に加熱することが有利であり、それには、台車式トンネル炉が適していると考えられる。
しかしながら、台車式トンネル炉の台車上にスクラップを近接して整然に積載し、高い伝熱効率で連続的に予熱するための技術は、従来知られていない。

そこで、本発明は、台車式トンネル炉の台車に大量の主にプレス成形されたスクラップを整然と密に積載することにより、予熱装置のコンパクト化と高い伝熱効率を両立する技術を提供することを課題としてなされたものである。

上記課題を解決するために、本発明は以下のことを特徴とする。
第１のスクラップの予熱処理装置の発明は、プレス成形された鉄系スクラップ、または、プレス成形された鉄系スクラップと重量屑からなるスクラップの予熱処理装置であって、台車式トンネル炉と、該トンネル炉内に搬入される台車と、トンネル炉から搬出された台車をトンネル炉に回送する回送線と、該回送線上に沿って設けられたスクラップの積載ゾーンとを有し、前記スクラップを待機位置から台車の移送方向に対して直角方向に、押し出し距離を段階的に調節して押し出して台車上に積載するための積載用プッシャーを、前記積載ゾーンに台車の移送方向に沿って複数設けたことを特徴とする。

第２のスクラップの予熱処理装置の発明は、前記第１の発明において、前記積載ゾーンには、前記スクラップを前記積載用プッシャーごとに決められた待機位置に搬送するコンベアが設けられていることを特徴とする。
第３のスクラップの予熱処理装置の発明は、前記第１または第２の発明において、前記積載用プッシャーを加熱炉内の搬送方向と逆行する回送線の位置に設け、回送線から本線に台車を移動する経路が横行経路となっており、積荷の積載方向と水平直角をなす方向に動作して積荷を整頓させるための整頓用プッシャーが、前記横行経路内に設けられていることを特徴とする。

第４のスクラップの予熱処理装置の発明は、前記第１ないし第３の発明において、台車のスクラップ積載面に、前記スクラップの幅の半分よりも狭い間隔で、積載用プッシャー押し出し方向に沿ってスキッドレールを敷設したことを特徴とする。
第５のスクラップの予熱処理装置の発明は、前記第１ないし第４の発明において、トンネル炉に連続して、スクラップの排出部とスクラップシュートへの待機部を設け、前記排出部に予熱処理が完了したスクラップを前記待機部に排出するための排出用プッシャーが設けられ、前記排出部および前記待機部がトンネル炉と連結された断熱部材で覆われていることを特徴する。
第６のスクラップの予熱処理装置の発明は、前記第５の発明において、排ガスを炉外に排気する煙道が、前記排出部の天井または側壁または炉床部に設置されたことを特徴とする。

第７のスクラップの予熱処理方法の発明は、台車式トンネル炉を用いてプレス成形された鉄系スクラップ、または、プレス成形された鉄系スクラップ及び重量屑からなるスクラップを予熱処理する予熱処理方法であって、台車式トンネル炉の回送線のスクラップ積載ゾーンに、複数台の積載用プッシャーを台車の移送方向に沿って設け、該積載用プッシャーの押し出し方向を台車の移送方向に対して直角方向とし、該積載用プッシャーの押し出し距離を段階的に調節して、押し出し方向の奥側より手前側に向け、複数回に分けて順次前記スクラップを台車に積載し、台車に積載した前記スクラップを台車式トンネル炉内で予熱処理することを特徴とする。

第８のスクラップの予熱処理方法の発明は、前記第７の発明において、前記スクラップが、矩形にプレス成形された鉄系スクラップと重量屑である場合は、それぞれを分類して台車に積載することを特徴とする。
第９のスクラップの予熱処理方法の発明は、前記第７または第８の発明において、前記積載用プッシャーとは別に設けた整頓用プッシャーで台車に搭載された前記スクラップを積載方向と水平直角をなす方向に押圧して、前記スクラップを整頓することを特徴とする。

第１０のスクラップの予熱処理方法の発明は、前記第７ないし第９の発明において、台車に積載する前記スクラップの高さが、１００ｍｍ以上１０００ｍｍ以下であることを特徴とする。
第１１のスクラップの予熱処理方法の発明は、前記第７ないし第１０の発明において、前記スクラップを、還元雰囲気中で、炉内温度６００℃〜１２００℃の温度範囲で予熱処理することを特徴とする。

第１２のスクラップの予熱処理方法の発明は、前記第７ないし第１１の発明において、前記各プッシャーとは別に設けた排出用プッシャーで台車から予熱後のスクラップを排出することを特徴とする。
第１３のスクラップの予熱処理方法の発明は、前記第７ないし第１２の発明において、台車式トンネル炉の煙道から炉外に排気されたガスを９００℃以上で２秒以上滞留させた後に急冷することを特徴とする。

本願発明により、台車上にスクラップを相互に近接して密にかつ重ねることなく整然と並べて積載することが可能となる。このように積むことにより、伝熱効率を大幅に向上できるので大量のスクラップを効率的に予熱することが可能となる。
その結果、一個あたりの重量が数１００ｋｇになる主にプレス成形されたスクラップを、一時間あたり５００〜１０００個予熱することができ、３００トン規模の転炉における溶銑比率を５〜１０％程度低減することができる。

以下、添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の装置の概略を示す平面図である。
１は、台車式トンネル炉であり、２は、主に矩形にプレス成形された鉄系スクラップ１３が載置される台車である。３は、軌条を用いた台車の回送線で、トンネル炉本体と並行して搬送方向がトンネル炉本体と逆行する回送線３−１と、それと炉本体の搬出側を結ぶ横行経路３−２と同じく搬入側を結ぶ横行経路３−３とで構成されている。

炉内に搬入された台車２は、トンネル炉内に設けられた本線上を後述の台車前進用プッシャーに押されて順次移動し、台車上のスクラップを加熱する。トンネル炉から搬出された台車２は、台車牽引装置などにより横行経路３−２に移送され、通常の横行装置によって、本線上における台車の向きを保ったまま横行経路３−２を移動し回送線３−１に移送される。回送線３−１に移送された台車２は、台車移送用プッシャーによる押し出し移送（この場合には回送線上に台車が並ぶ）や台車下の床部に設置された索引装置などの移送装置によって移動する。そして、回送線３−１上でスクラップ１３を積載され、同様にして横行経路３−３を経て、トンネル炉の本線上に再び移動される。

４は、トンネル炉本体入口側の搬入ゾーンであり、搬入前の台車２を一時待機させる待機スペース５と、台車２を、一台分の距離ずつ前進させる前進用プッシャー６が設けられている。

７は、トンネル炉の出側に設けられた排出ゾーンであり、台車上のスクラップをスクラップシュート９に排出するための排出用プッシャー８及び、排出されたスクラップを積載するスクラップシュート９が設けられており、また、炉から搬出された台車２を横行経路３−２に移動する前に一時待機させる待機スペース１０が設けられている。

１１は、台車にスクラップを積載するために、回送線３−１に沿って設けられた積載ゾーンであり、スクラップ搬入用コンベア１２と、このコンベア上の待機位置にあるスクラップ１３を台車上に積載するための積載用プッシャー１４が複数台、台車の移送方向に沿って設けられている。積載ゾーン１１では、図２、３を用いて後述するように、複数台のプッシャーを用いて、台車上にスクラップを段階的に積載することにより、スクラップを台車上に安定して近接して積むことができる。このため、予熱中の荷崩れや排出時のトラブルを回避して、スクラップを大量に予熱することができる。

１５は、横行経路３−３内に設けられた整頓用プッシャーであり、台車上のスクラップを、積載用プッシャー１４による積載方向と水平直角をなす方向から、プッシャーに対向して配置された押し付け用壁１６に向けて押圧し、台車上のスクラップをさらに近接して整然と並べることができる。

なお、トンネル炉１には、通常の燃焼バーナ式のものが使用できる。炉内温度の設定は、６００℃〜１３００℃とするが、スクラップの予熱所要時間をできるだけ短くして設備規模を小さくするためには１１００℃〜１３００℃とすることが望ましい。また、スクラップの酸化を抑制するために雰囲気を還元雰囲気にするのが好ましい。その際、前半部などのスクラップ温度が比較的低い領域ではスクラップの酸化はほとんど進まないので酸化雰囲気にすることもできる。また、還元雰囲気にした操業をする場合は炉内圧を負圧にすれば、未燃ガスの炉外吹き出しを防止することができる。

本発明は、以上のように、台車式トンネル炉を用い、スクラップを搭載する台車を順次循環移動させるとともに、台車上にスクラップを相互に近接して整然と並べることにより、従来にはないスクラップの大量処理ができるようにしたものであるが、図２〜６を用いて本発明をさらに詳述する。

図２は、積載ゾーン１１の詳細を示す図であり、図３は、その一部断面図である。
図２では、積載用プッシャー１４が３台設置されている例を示している。各積載用プッシャー１４−１〜１４−３は、例えばラック＆ピニオン機構などの駆動機構１７によって駆動され、かつ、押し出し距離を段階的に調節できるように構成されている。プレス成形されたスクラップ１３はコンベア１２によって積載用プッシャー１４の前の待機位置に搬送される。スクラップ１３は、前記積載用プッシャーごとに分けて決められた待機位置に、コンベア１２によってあらかじめ搬送されている。

積載用プッシャー１４の前には台車２が待機している。図２の例ではプッシャー１４−１の前に空の台車２−１が待機しており、プッシャー１４−１の前の待機位置にあらかじめ搬送されたプレス成形された矩形のスクラップ１３は、プッシャー１４−１によって押し出されて台車２−１に積載される。このとき、台車の一番奥（図では手前）までプレス成形されたスクラップが押しこまれる。

続いて、台車２は台車２−２の位置に移動し、同様に、プッシャー１４−２の前の待機位置にあらかじめ搬送されたプレス成形されたスクラップ１３が台車２−２に積載される。このとき、プッシャー１４−２はすでに積載されているプレス成形されたスクラップを考慮した押し込み量となる。さらに、台車２は台車２−３の位置に移動し、プッシャー１４−３にて三度目の積載が行われ、台車へのスクラップの積載が完了する。
以上の操作によって、台車上にスクラップを安定積載して予熱中の荷崩れや排出時のトラブルを回避することができる。

図２に示された例では、１台の積載用プッシャーでプレス成形されたスクラップを一度に２列分積載し、積載用プッシャー３台で３回に分けて台車に積載しているが、これらの数は３台および３回に限られるものではなく、それぞれ複数であればよい。しかし、一度に積載するプレス成形されたスクラップの列は、押し込み中のスクラップ並びの乱れを抑制するために、せいぜい２列程度とすることが望ましい。

また、積載用プッシャー１４−１〜１４−３でプレス成形されたスクラップを押し込む際に、図３に示されるように台車２の奥側に押し付け用の壁１８を設けてスクラップを整えることができる。このようにしてスクラップは積み込み方向に近接して密に、かつ、重ならないように積載することができる。

なお、プレス成形されたスクラップ１３の搬送手段はコンベアに限られるものではなく、積載用プッシャー前の待機位置に位置決め搬送できる手段であればよい。また、スクラップの搬送経路は一方向に限られるものではなく、処理量の多少によって、図２の矢印に示されているように、台車の進行方向に対し両方向から待機位置に搬送してもよい。

図４は、本発明で用いるのに好適な台車の説明図である。
台車２の表面は耐火物で構成されており、スクラップをそのまま積載することも可能である。しかし、積載用プッシャーによる押し込み中に荷の並びが乱れるのを防止するため、台車とプレス成形されたスクラップとの間の摩擦を小さくできるスキッドレール１９を、図４に示されるように台車表面に取り付けることが望ましい。その場合、スキッドレール１９は、矩形にプレスされたスクラップの幅の半分よりも短い間隔で設けることが望ましい。矩形にプレスされた鉄系スクラップの幅が奥行より短く、スキッドレール間隔の倍より短い場合はスクラップの向きを９０°回して積載する。それによりスクラップ１３は少なくとも２本のスキッドレール上に載ることになり、スクラップを安定して移送することができる。スキッドレールはスクラップと台車表面の耐火物とが擦れない程度の高さがあればよく、１０ｍｍ〜３０ｍｍ程度が望ましい。これよりも低いとスクラップと耐火物が引っかかり押し込み中にスクラップの並びが乱れたりする可能性がある。

台車２の進行方向前方側及び後方側の端部には、スクラップの落下防止用のガイド２０、２１が設けられており、積載用プッシャーによりスクラップを台車上に押し込む際、スクラップをガイドするとともにスクラップの落下を防止する。前方側のガイド２１は、整頓用プッシャー１５と干渉しないような高さとされている。

また、台車の進行方向に平行な側面に、図４に示されるようなつば部２２を形成するとともに、トンネル炉の炉壁につば部に対応する溝部を設ければ、連続する台車の各つば部が炉壁のみぞ部に嵌入して、台車上部の炉空間を下部からシールすることができ、炉の雰囲気形成を有利に実施できる。

図５は、排出ゾーン７の詳細を示す図であり、図６は、その一部断面図である。
排出ゾーン７には、トンネル炉の燃焼帯に隣接するスクラップ排出部２３と、スクラップ排出部に連続してスクラップシュート待機部２４が設けられている。

スクラップ排出部２３は、トンネル炉の燃焼帯２５に続いて設けられ、該燃焼帯２５とは仕切り壁２６を介して仕切られており、台車２台分のスペースが設けられている。また、台車上のスクラップをスクラップシュート９に排出するための排出用プッシャー８が２台設けられている。図５では２台分のスペースであるが、台車の大きさなどの条件が異なる場合は、２台分に限らなくても良い。

スクラップシュート待機部２４は、スクラップ排出部２３に連続してトンネル炉側方に設けられており、台車の下段位置にスクラップシュート９が待機できるようになっている。また、台車２とスクラップシュート９の間には、排出用プッシャー８にて台車上から排出されたスクラップをスクラップシュート９に案内する傾斜ガイド板２７が設けられている。

スクラップシュート待機部２４下面には、スクラップシュート９の移動場所から伸びている軌条２８が敷設されており、スクラップシュート９はその軌条上を移動できるように構成されているが、スクラップシュート９の移動は、軌条を用いるものに限定されるものではない。
スクラップ排出部２３及びスクラップシュート待機部２４は、排出ゾーン７でのスクラップの温度低下を防止するため、トンネル炉と連結された断熱部材で覆われている。

さらに、排出ゾーン７には、燃焼排ガスを排出する煙道２９が設けられている。その際、排ガス温度が９００℃以上ある場合は、２秒以上の滞留時間が得られるように煙道の一部または全部を断熱して排ガス中のダイオキシン類を熱分解できるようにする。排ガス温度が９００℃に満たない場合は、煙道の後段に燃焼塔を設けて９００℃以上になるようにする。また、燃焼排ガス中に未燃成分が残存している場合には、燃焼空気を供給して燃焼させることによって９００℃以上の排ガス温度を得るようにしてもよい。９００℃以上で２秒以上滞留したガスは、ダイオキシン類の再合成を防止するために後段の冷却塔で３００℃以下に急速に冷却される。冷却された排ガスは必要に応じてバグフィルターや吸着塔を経てダスト回収された後に、煙突より大気に放散される。

また、図５で、燃焼排ガスの煙道を排出部の天井に設けた例を示したが、側壁または炉床部に設置してもよい。さらに、煙道を設ける位置は排出ゾーン７に限られるものではなく、例えば、トンネル炉の入口側に設けてもよく、その場合、トンネル炉の入口側に燃焼装置を配備しない熱交換帯を設けてもよい。トンネル炉入口側は常温のスクラップが装入されるため排ガス温度が低下しやすい。このため、煙道をトンネル炉の入口側に設ける場合は燃焼塔を設置することが必要となる。

次に、上記のような予熱処理装置を用いたスクラップの予熱処理方法を説明する。
使用済み自動車屑、廃家電屑、市中老廃屑、加工屑、製鉄所内発生屑（たとえばトリム屑など）などの鉄系のスクラップをプレス機によって矩形形状にプレス成形し、プレス成形された矩形のスクラップを、台車に積載してトンネル炉で６００℃以上１２００℃以下、より望ましくは７６０℃以上１１００℃以下に予熱する。７６０℃未満では転炉精錬における溶銑比率の低減効果が小さくなり、１１００℃超ではスクラップの酸化が顕著になり予熱による溶銑比率低減効果が得られなくなる。

鉄系矩形スクラップのプレスサイズには特に制限はないが、台車に積載したときの厚みを考慮すれば、厚みは１００ｍｍ以上１０００ｍｍ以下が望ましく、さらに望ましくは、２００ｍｍ以上６００ｍｍ以下である。プレス成形の厚みが薄いと、多量の矩形にプレス成形された鉄系スクラップを成形、ハンドリングする必要があり、厚いと厚み比例以上の予熱時間を要してスクラップの酸化割合が増大して溶銑比率低減を妨げるとともに予熱装置が大規模になる。プレス形状は一般に直方体または立方体である。

本発明は、主に前記のような矩形にプレス成形された鉄系スクラップを予熱処理するが、このようなスクラップに限られるものではなく、プレス成形されたスクラップにクロップなどの重量屑を混ぜて予熱することもできる。重量屑を混ぜる場合、重量屑の量は転炉などの１チャージ分のスクラップ装入量の２０％以下（質量比で）に制限される。台車へ積載の安定性を考慮すれば１０％以下が望ましい。

また、重量屑を含んだスクラップを転炉に装入する際、炉内耐火物の損傷を抑制するためには、先に投入されたプレス成形されたスクラップの上に重量屑が投入されるようにすることが望ましく、そのためには、重量屑をスクラップシュート９の後部側で、上層部に位置するように排出することが望ましい。これを実現するために、プレス成形されたスクラップと重量屑とを混在させて処理する場合は、プレス成形されたスクラップと重量屑とを図７のように台車上に配置することが好適である。

このようなスクラップは、図２に示されるように、台車に積載される。
スラブ加熱のような従来からあるトンネル炉では、炉内でガスを燃焼させて加熱する。本発明で同様な加熱形態である場合、燃焼炎からの被加熱体であるスクラップへの伝熱は輻射である。スクラップを疎に積載すると台車上面を直接加熱することになり、ここに照射された熱は台車下面へ抜熱されて無駄となる。したがって、できるだけ台車上面が照射されないようにできるだけに密にかつ重ならないように積載することが望ましい。

スクラップを積載した台車は、回送線３−１から横行経路３−３に順次移送され、通常の横行装置によって本線に移送される。この横行経路の途中に、矩形にプレス成形された鉄系スクラップの積載押し込み方向とは水平直角の方向に動作する整頓用プッシャー１５を設けて図８のようにスクラップの積載状態をさらに整頓することができる。この場合も、プッシャーの反対側に押し付け用壁１６を設けることができる。これにより、スクラップは台車上により密に安定して並べられる。

本線に移送された台車２は台車前進用プッシャー６によって一台分前進し、トンネル炉１の炉内に搬入される。次に本線に移送された台車は本線上の待機スペース５で待機する。予熱が完了すると、台車前進用プッシャー６を前進させトンネル炉内の先頭側の台車を排出部２２に押し出す。

排出ゾーン７では、台車の下段にスクラップシュート９が待機しており、排出プッシャー８にて台車上のスクラップをスクラップシュート９に落下排出する。
スクラップシュート９にさらにスクラップ１３を排出する場合は、横行経路３−３からさらに本線に台車２を移動し、台車前進用プッシャー６で必要な台車数分だけ前進し、上記と同様にスクラップシュート９に排出する。

所定量のスクラップが装入されたスクラップシュート９は、例えば転炉横のクレーン吊り場まで移動され、その後、クレーンで転炉炉上まで吊り上げられ、スクラップシュートを傾動させてスクラップを転炉に装入する。転炉には溶銑も注がれ、精錬処理が行われる。スクラップを装入するのは主に転炉であるが、溶銑予備処理炉等に装入されても良い。

スクラップの排出を完了した台車は後続の台車が前進する際に炉外に搬出される。炉外に搬出された台車は、台車牽引装置などにより横行経路３−２に移送される。そして、横行装置によって横行経路３−２から回送線３−１に戻り、再びスクラップが積載される。以後、以上の操作が繰り返される。

図では横行経路を一度に搬送できる台車の数を一台としているが、二台以上としてもよい。二台の場合は整頓用プッシャーを２機設けることもできる。三台以上の場合は整頓用プッシャーを設けることは困難であるが、本発明における必須用件ではないため、積載ゾーン１１で一度に積載するスクラップ列を一列または二列として積載時の荷の乱れを抑制することで同様の効果を得ることができる。
また図ではトンネル炉前に一台分の台車スペースを設けて一度に二台の台車を前進させているが、これに限られるものではない。

以上の実施の形態では、台車２の回送線３を、搬送方向がトンネル炉本体と逆行する回送線３−１と、それと炉本体の搬出側を結ぶ横行経路３−２と同じく搬入側を結ぶ横行経路３−３とで構成して、台車は、本線上における台車の向きを保ったまま横行経路３−１、３−２を移動する例で説明したが、本発明は、回送線３−１の両端部及びトンネル炉本体の入側及び出側で台車を９０度旋回させることにより、回送線３−１とトンネル炉本体を結ぶ経路を横行経路としない場合にも適用できることはもちろんである。

以下、本発明の実施例について説明する。
［本発明例］
（１）使用するスクラップ
使用済み自動車屑、所内発生屑、市中老廃屑を、６００×６００×３２０ｍｍのサイズにプレスした。プレスされたスクラップの重量はほぼ２３０kgであった。

（２）台車へのスクラップの積載
台車は、サイズが４ｍ×７ｍで、積載面側に２００ｍｍ間隔で高さ２０ｍｍのスキッドレールが設置されているものを用いた。
この台車上に、奥行６個×幅１０個（合計６０個）となるように、積載用プッシャー３台で奥行方向に２列（奥行２個×幅１０個）ずつ、３２０ｍｍの辺が高さ方向になるように積載した。スクラップは、回転してせり上がることなどなく積載したので、積載した高さはほぼ３２０ｍｍとなった。
スクラップは、積載時に積載用プッシャーにより、また、搬入側横行経路部で整頓用プッシャーにより、それぞれ押し付け用壁に押し付けられることに両方向とも密に整頓された。

（３）トンネル炉
トンネル炉は、炉内台車数１６台分の有効炉長に加えて排出ゾーン台車２台分、搬入側台車１台分の本線長さを有し、排出ゾーンのシュート長は１５ｍで、一度に２台分のスクラップを排出できるものとした。
排ガス煙道は排出ゾーン上に設け、その後燃焼塔（燃料と燃焼空気を供給して排ガス温度900℃維持）、冷却塔（水スプレーにて250℃まで急冷）を経て、バグフィルターにてダスト回収し、誘引ファンで昇圧して煙突から大気放散するようにした。

（４）転炉への装入
３４０Ｔ／ｃｈ転炉を２基用い、この２基の転炉で１時間あたり３チャージ実施した。１チャージに投入するスクラップ個数は、溶銑比率を８６％から８１％に低下させるのに必要なスクラップ個数が７２０個程度であることから、台車４台分の２４０個（５５．２トン）とした。

（５）結果
以上の条件で、トンネル炉を１１００℃、炉内Ｏ_２濃度１％に燃焼制御し、スクラップを８０分予熱した結果、スクラップは１個の矩形全体で平均温度７６０℃まで予熱された。この予熱された台車４台分のスクラップ２４０個を、一度にスクラップシュートを経て転炉に装入した。
予熱完了から転炉装入までの間にスクラップの温度は多少低下したが、計画通り１時間に７２０個のスクラップを投入でき、溶銑比率を５％低下させることができた。
これに対し、上記実施例において、台車へのスクラップの積載を本発明のように多段階としなかった場合（比較例）、及び上記従来技術の場合は以下の結果となった。

［多段階積載なしの場合（比較例）］
積載用プッシャー１機で、一度に６列（奥行６個×幅１０個）押したところ、スクラップの移動が不安定になり、図９に示すように回転したり重なったりし、スクラップ間に隙間が生じた。そのため、６列分積載することができず、４列分しか積載できず、積載された高さもスクラップが重なった部分や回転してせり上がった部分で６００ｍｍ以上の高さになった部分ができた。

スクラップが重なった部分は、トンネル炉内での放射伝熱が減じられ予熱が十分できなかった。また、台車移動中にスクラップが台車から落下しそうになり、操業を一時中断して、台車上のスクラップをクレーンを使って整頓する必要が生じた。
積載量が２／３になったこと、予熱が不十分であったことから、５%の溶銑比率低下の目標に対し、２％の低下しか効果が得られなかった。

［従来技術の場合］
特許文献２において開示された技術で廃車プレス屑を一度に５トン予熱し、ガス化完了時に溶解炉に供給した。これを溶解量１２０トンになるまで２４回繰り返した。
廃車プレス屑は伝熱抵抗が大きく、内部がガス化完了温度（約３００℃）になるのに概ね１０分を要した。そのため１２０トン分のプレスを予熱処理するのに４時間を要し、時間あたりの処理量は３０トンとなった。本発明による予熱処理量と比べると１８％以下であるうえ、本発明に比べて予熱温度も低いため、溶銑比率の低下代は１％未満となった。

本発明の全体構成の説明図である。 本発明で使用される積載装置及び方法の説明図である。 第２図の一部断面図である。 本発明で使用される台車の説明図である。 第１図の排出ゾーンの説明図である。 第５図の一部断面図である。 重量屑の積載方法の説明図である。 整頓用プッシャーの説明図である。 比較例の積載状態の説明図である。

符号の説明

１ 台車式トンネル炉
２ 台車
３ 台車の回送線
３−１ トンネル炉本体と並行する回送線
３−２ 炉本体の出口側と回送線３−１とを結ぶ横行経路
３−３ 回送線３−１と炉本体の入口側とを結ぶ横行経路
４ 搬入ゾーン
５ 待機スペース
６ 前進用プッシャー
７ 排出ゾーン
８ 排出用プッシャー
９ スクラップシュート
１０ 待機スペース
１１ 積載ゾーン
１２ スクラップ搬入用コンベア
１３ プレス成形されたスクラップ
１４ 積載用プッシャー
１５ 整頓用プッシャー
１６ 押し付け用壁
１７ プッシャーの駆動機構
１８ 押し付け用壁
１９ 台車上のスキッドレール
２０ 落下防止用のガイド
２１ 落下防止用のガイド
２２ つば部
２３ スクラップ排出部
２４ スクラップシュート待機部
２５ トンネル炉の燃焼帯
２６ 仕切り壁
２７ 傾斜ガイド板
２８ スクラップシュートの軌条
２９ 煙道

Claims (13)

1. プレス成形された鉄系スクラップ、または、プレス成形された鉄系スクラップと重量屑からなるスクラップの予熱処理装置であって、
   台車式トンネル炉と、該トンネル炉内に搬入される台車と、トンネル炉から搬出された台車をトンネル炉に回送する回送線と、該回送線に沿って設けられたスクラップの積載ゾーンとを有し、前記スクラップを待機位置から台車の移送方向に対して直角方向に、押し出し距離を段階的に調節して押し出して台車上に積載するための積載用プッシャーを、前記積載ゾーンに台車の移送方向に沿って複数設けたことを特徴とするスクラップの予熱処理装置。
2. 前記積載ゾーンには、前記スクラップを前記積載用プッシャーごとに決められた待機位置に搬送するコンベアが設けられていることを特徴とする請求項１に記載のスクラップの予熱処理装置。
3. 前記積載用プッシャーを加熱炉内の搬送方向と逆行する回送線の位置に設け、回送線からトンネル炉の本線に台車を移動する経路が横行経路となっており、積荷の積載方向と直角をなす方向に動作して積荷を整頓させるための整頓用プッシャーが、前記横行経路内に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のスクラップの予熱処理装置。
4. 前記台車のスクラップ積載面に、前記スクラップの幅の半分よりも狭い間隔で、積載用プッシャーの押し出し方向に沿ってスキッドレールを敷設したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のスクラップの予熱処理装置。
5. 前記トンネル炉に連続して、スクラップの排出部とスクラップシュートの待機部を設け、前記排出部に、予熱処理が完了したスクラップを前記待機部にあるスクラップシュートに排出するための排出用プッシャーが設けられ、前記排出部および前記待機部がトンネル炉と連結された断熱部材で覆われていることを特徴する請求項１〜４のいずれかに記載のスクラップの予熱処理装置。
6. 前記トンネル炉の排ガスを炉外に排気する煙道が、前記排出部の天井または側壁または炉床部に設置されていることを特徴とする請求項５記載のスクラップの予熱処理装置。
7. 台車式トンネル炉を用いてプレス成形された鉄系スクラップ、または、プレス成形された鉄系スクラップ及び重量屑からなるスクラップを予熱処理する予熱処理方法であって、
   台車式トンネル炉の回送線のスクラップ積載ゾーンに、複数台の積載用プッシャーを台車の移送方向に沿って設け、該積載用プッシャーの押し出し方向を台車の移送方向に対して直角方向とし、該積載用プッシャーの押し出し距離を段階的に調節して、押し出し方向の奥側より手前側に向け、複数回に分けて順次前記スクラップを台車に積載し、台車に積載した前記スクラップを台車式トンネル炉内で予熱処理することを特徴とするスクラップの予熱処理方法。
8. 前記スクラップが、矩形にプレス成形された鉄系スクラップと重量屑である場合は、それぞれを分類して台車に積載することを特徴とする請求項７記載のスクラップの予熱処理方法。
9. 前記積載用プッシャーとは別に設けた整頓用プッシャーで台車に搭載された前記スクラップを積載方向と水平直角をなす方向に押圧して、前記スクラップを整頓することを特徴とする請求項７または８に記載のスクラップの予熱処理方法。
10. 前記台車に積載する前記スクラップの高さが、１００ｍｍ以上１０００ｍｍ以下であることを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載のスクラップの予熱処理方法。
11. 前記スクラップを、還元雰囲気中で、炉内温度６００℃〜１３００℃の温度範囲で予熱処理することを特徴とする請求項７〜１０のいずれかに記載のスクラップの予熱処理方法。
12. 排出用プッシャーで台車から予熱後のスクラップを排出することを特徴とする請求項７〜１１のいずれかに記載のスクラップの予熱処理方法。
13. 前記台車式トンネル炉の煙道から炉外に排気されたガスを９００℃以上で２秒以上滞留させた後に急冷することを特徴とする請求項７〜１２のいずれかに記載のスクラップの予熱処理方法。

Images