JP4851456B2 - バレル法による鋼スラグ処理装置 - Google Patents

Description

本発明は熱錬からの冶金スラグの処理装置に関するものである。

現在用いられているバレル法による冶金スラグ処理装置は先進的なスラグ処理装置の一つであり、短プロセス、少投資、高安全性・信頼性、低エネルギー消耗の特徴を持ち、処理後のスラグは直接利用可能である上、汚染が少ない。バレル法による冶金スラグ処理技術及びその装置、特に垂直投入のような双胴型バレル装置は、従来のスラグ処理工程と設備の不足を改善したため、プロセスが短く、投資が少ないだけでなく、操作が簡易で、エネルギー消耗が低く、処理後のスラグ製品の質が良好である。既存の特許文献であるCN1141401Cでは、鋼スラグ処理用の“双胴型バレル法による鋼スラグ処理装置”が開示された。図1を参照すれば分かるが、当該装置はサポートリング16、グリッド31、回転エンドキャップにより、開口が対向する二つのかご型筒体を構成する。その中のグリッドとサポートリングは、フレームを構成するように、ボルトにより連結される。二つの筒体の開口側の間に、二つの筒体を二つの独立な胴体に仕切るように、同期回転できる分流盤9が設置され、分流盤は心棒6から回転トルクを受ける。分流盤の下部は固定した固定リング12であり、半円環状となっていて、二つの胴体を仕切るとともに、スラグ7及び冷却体8の漏洩を防ぐものである。筒体の真下は、集中的に排出するための排出ホッパー13である。四つのサポートリングの下部には、装置の回転部分を支えるように、所定の角度で八つのローラー装置15が設置されている。密閉用の固定カバー14は回転筒体の外部にある。処理する時、鋼スラグがホッパー1に投入され、分流盤9に到着することによりそれぞれ二つの筒体内に導かれ、冷却体(鋼ボール)8によって冷却・破砕され、粒径が小さくなってから、グリッド間の隙間から漏れ、排出ホッパー13を通して装置から排出される。処理中に発生した蒸気は、固定カバーにより収集され、そして専用の煙カバー・煙突から排出される。当該装置はスラグの垂直投入を実現したため、見事に高粘度スラグの投入問題を解決した。しかし、欠点としては、バレルの構造が単一層の筒体であるため、スラグの冷却が不十分で、赤スラグが発生しやすい。そして、支持装置が多く、設備が重いほか、下部のスペースが限られて、保守と検査が不便である。

また、従来の双胴型バレル法による冶金スラグ処理装置では、固定リングが回転している分流盤の下部、かつ筒体の中部に位置する。該固定リングは基板と側板からなり、該側板には複数の内凹部が形成され、基板には投入孔があけられ、基板及び側板により、鋼ボールとスラグに充満されるV型チャンバを構成する。当該構造により、固定リングは保護されるが、筒体回転時の抵抗が大きく、筒体の作動及び固定リングの使用寿命に影響を与えてしまう。

また、図8、9に示されたように、従来のバレル法による冶金スラグ処理装置用の筒体は、円錐台状であり、錐体部分が内筒体の外側に設置され、円柱体部分の円周に半径方向に対して傾斜角αを形成したリフトボードが均一に分布されるものである。内筒体によって処理されたスラグは、重力作用で外筒体のテーパー面内側に落ち、錐体の傾斜面により円柱形の筒体部分までに導かれ、そしてリフトボードにより排出シュートまでに運ばれ、装置外へ送出される。当該筒体も不備な点がある。スラグを排出するために、筒体には円錐状である傾斜角αが必要である。内筒体からのスラグが軸方向に沿って排出シュートの下部に到着できるように、αの大きさは普通、スラグの安息角を満たす45°となる。構造の幾何的関係により、外筒体の直径は内筒体の直径と内筒体の工程幅の合計値の2倍になるため、筒体の外径が非常に大きくなるほか、重量が重くなり、投資が大きくなる。

また、図１２、１３を参照すれば分かるが、従来のバレル法による冶金スラグ処理方法としては、スラグが投入口から、回転している内筒体に入り、慣性作用により冷却体(即ち鋼ボール)の表面に投げられ、重力作用により鋼ボール同士の間の隙間に落ち、冷却・破砕され、内筒体の下部のグリッドから排出され、外筒体に入る。なお、内筒体はグリッドからなるかご型筒体となっていて、筒体の両端がエンドキャップとなっている。普通の場合は、内筒体の回転動作に連れて、上部表層と内筒体(下部表層) 寄りの鋼ボールとスラグのみ摩擦力及び重力の作用により図13の矢印の示した軌跡に沿って運動し、中部の腎臓の形のような範囲内の鋼ボールは内筒体から離れ、周辺の鋼ボールからの摩擦力が小さく、運動範囲が狭いか更に動かない状態となっているため、正常な熱交換には参加できない。熱いスラグの進入により、この部分の鋼ボールは温度が急速に上がる一方、速やかな冷却処理が受けられなく、正常な熱伝達効果が失われてしまう。特に熱いスラグの粘度が高い場合、スラグの鋼ボール同士間の隙間への進入能力が弱くなり、その多くは“スラグ殻”を形成するように、腎臓形の鋼ボール体の上部表面を覆うため、スラグと鋼ボールとの接触面積が小さく、スラグ冷却の作業に参加する鋼ボールは腎臓形の鋼ボール体の上部表面の一層しかなく、冷却効果が低下し、筒体内で爆発現像が発生しやすくなるほか、破砕効果も低下し、装置から赤スラグの排出が発生しやすくなり、後工程の設備の使用寿命に悪影響を与える同時に、スラグ製品の性能が低く、その直接利用にも悪影響を与える。
中華人民共和国特許明細書第１１４１４０１号（CN1141401C）

本発明の目的としては、設備軽量化、コスト低減及び、下部検査・保守用スペースの増大を実現した、心棒支持を利用した双胴型バレル法による鋼スラグ処理装置を提供することである。

更に、本発明の目的は、スラグの装置内での冷却時間と冷却効果をアップさせ、スラグ製品の性能を高めることができる、心棒支持を利用した双胴型バレル法による鋼スラグ処理装置を提供することである。

また、本発明の目的は、従来の固定リングの構造による筒体回転への影響を無くし、側板の表面を滑らかにすることで冷却媒質及びスラグに対する摩擦抵抗を減らし、筒体の回転への影響を小さくし、かつ長使用寿命、簡易構造、低コストの特徴を有する、双胴型バレル法による冶金スラグ処理装置用の固定リングを提供することである。

また、本発明の目的は、従来の筒体の大体積、高投資の欠点を改善した、バレル法による冶金スラグ処理装置用の筒体を提供することである。当該筒体は捩りリフトボートを利用することにより、筒体に軸方向のスラグ搬送能力を持たせ、筒体の小直径、設備の低投資を実現する。

また、本発明の目的は、高粘度のスラグが筒体で十分に冷却・破砕されるように、従来の内筒体内での鋼ボールと高粘度スラグとの接触が少ないという欠点を改善した、双胴型バレル法による冶金スラグ処理装置用のリフトボードを提供することである。

本発明の一つの形態により、左、右筒体と、分流盤と、心棒と、投入ホッパーとを備え、分流盤が左、右筒体の間に設置され、左、右筒体の分流盤に面したところが開口端となっており、分流盤の上部に投入ホッパーが設置され、分流盤の下部に固定リングが設置され、心棒が左、右筒体及び分流盤に固接され、左、右筒体の外側にある心棒の両端に支持用軸受が設置される、心棒支持を利用した双胴型バレル法による鋼スラグ処理装置が提供される。

左、右筒体が内外の二層を有し、内筒体はグリッドからなり、該グリッドは、一端が支持リングによる挿入口を介して外筒体のエンドキャップに固定され、他端が外筒体に固接された支持リングに接続され、外筒体には心棒が固接され、一方の外筒体の外側にトルク伝達用のリングギヤーが設置され、リングギヤーが外筒体の一端に固接されることが好ましい。

内外筒体の間には、外筒体の内部表面に固接され、その軸線と外筒体の軸線とが30°〜55°である所定の角度を形成する捩りリフトボードが設置されることが好ましい。

上述固定リングの左右筒体に対向する両側板の間に放射状に配置された支持ガセットプレートが設置され、固定リングの周辺に固定カバーがあり、固定リングと固定カバーがベースに固定されることが好ましい。

従来の技術と比較すると、本発明は二筒体と垂直投入の構造を保有しながら、設備の重量を二つの軸受ホルダに分担させるように、心棒の両端に支持用軸受を新たに設置するほか、従来のバレル技術では欠かせないローラー装置とサポートリングを省略したため、設備重量の大幅減少、製造コストの低減、下部構造の簡単化、日常の保守と検査のための大スペースの確保、設備全体のコンパクト化が図れる。また、心棒支持を利用したので、軸受の良好な軸方向位置決めが実現でき、バレル設備を困らせる軸方向のよろめきの問題を解決できた。

さらに、内筒体の外部周辺に同期回転できる外筒体を新たに設置し、外筒体の内部に捩りリフトボードを設置する。捩りリフトボードの軸線とバレルの軸線とが所定の角度を形成する。当該捩りリフトボードにより、外筒体内に所定量の水を保ち、外筒体の冷却を強化することができるので、スラグの筒体内での冷却時間が延長され、スラグ製品の所定領域からの排出が確保される。

また、固定リングがチョークされないように、固定リングの下部にある母板をなくし、放射状のガセットプレートにより左右の二つの側板を支えることにより、固定リングと分流盤との隙間内に入れる全てのスラグが速やかに順調に排出できる同時、設備重量の減少にも効果がある。排出ホッパーは上部が固定カバーに固接され、下部がスラグ搬送装置のジョイントに接続される。本発明により、各形態の冶金スラグ(液体状態スラグ、ガラス状態スラグ、さらに300mm以下の固体状態スラグ)の装置内への効率よく順調な進入、スラグの十分な冷却、スラグ製品の安定な性能、設備の軽量化・ローコスト、検査・保守の大スペースが確保できる。

また、本発明のほかの形態により、過半円状の条板である基板と、環状板である側板と、ガセットプレートとを備え、側板と基板との配置が┣形にされ、二枚の側板が平行して基板に設置され、基板が側面から基板自身の幅である所定距離を退避し、側板の内側にガセットプレートが設置される、双胴型バレル法による冶金スラグ処理装置用の固定リングが提供される。

上記側板を基板に取付ける時の退避距離を50〜150cmにし、高後部、低前部になるように側板の設置位置を半円状にすることが好ましい。

従来の技術と比べ、本発明の側板は表面が滑らかで、基板の側面から所定距離を退避した所に設置されるが、退避したこの距離は、側板の磨耗が生じ難く、筒体の回転への影響も少ないという目的を達成するように、冷却体(即ち鋼ボール)を側板に密着させ、筒体回転時、冷却体を動かさせないか微小に動かさせるようにするためのものである。固定リングは構造が半円状で、筒体及び分流盤とそれぞれ一定間隙を保つことにより、スラグと工程媒質を密封できる同時に、分流面のスラグと工程媒質による直接磨耗を防止するように分流盤を保護できる。本発明は長使用寿命、低筒体回転抵抗、簡易構造、ローコストの特徴を有する。

また、本発明の一つの形態により、筒体に内筒体が内蔵され、筒体の内部表面に、筒体の内部表面に沿い均一に分布される捩りリフトボードが設置される、バレル法による冶金スラグ処理装置用の筒体が提供される。

上述バレル法による冶金スラグ処理装置用の筒体における上述リフトボードは平面または捩り面である。

従来の技術と比べ、本発明の筒体は従来のテーパー面の替わりに、捩りリフトボードを利用したので、正常な排出を確保する同時に、構造が複雑である円錐台の形の筒体を円柱状に簡略化し、筒体直径の減少、装置構造の最適化、装置重量の減少、構造の簡易化、設備コストの低減を図ることができた。

また、本発明の一つの形態により、内筒体の内壁に突出したリフトボードが設置される。

上述内筒体のグリッドにリフトボードが設置されることが好ましい。リフトボードの断面がL形か逆П形となっていて、鋼ボールがL形か逆П形のリフトボードから落ちる。

上述内筒体のエンドキャップに、その端部にガイドボードが設置され、エンドキャップの中心に向かって放射状に配列されるリフトボードが設置されることが好ましい。

従来の技術と比べ、本発明の内筒体のグリッドとエンドキャップは突出したリフトボードを利用し、内筒体の表面の近くにある鋼ボールを持ち上げた後、グリッドのリフトボードとエンドキャップのリフトボードのガイドボードにより、既設の方向及び角度に従い、鋼ボールをスラグの落下領域に投げ、高粘度のスラグによって形成されたスラグ固まりまたはかスラグ殻に対して衝撃、破砕、強制冷却を行う。また、リフトボードの作用で、内筒体内のグリッドとエンドキャップの近くの鋼ボールやスラグが次々と持ち出される一方、付近の鋼ボールがどんどん入ってくることにより、図14、16での矢印線のように、元々相対的に“静止している”腎臓形領域内の鋼ボールとスラグが下部、両側へ相対運動するようになり、腎臓形の“デッドゾーン”が解消され、全ての鋼ボールの熱伝達機能が最大限に発揮される。そのため、本発明の処理方法としては、作業容易、構造簡単、コスト低下、効果良好の特徴を有する。

以下は添付図面と具体的な実施形態を参照し、本発明について更に詳しく説明する。

発明の実施の形態

図2、3に示されたように、本発明のバレル法による鋼スラグ処理装置は、内外の二層を有する左右筒体2、分流盤9、心棒6、投入ホッパー1を備える。左右外筒体2はそれぞれ心棒6に固接され、内筒体は、一端が支持リング18、19による挿入口を介して外筒体2のエンドキャップに固定され、他端が固定治具10を介して、外筒体2に固接された支持リング11に接続されるグリッド3からなる。内筒体3と外筒体2の間には、外筒体2の内部表面に固接され、その軸線と外筒体2の軸線とが35°〜55°である所定の角度を形成する捩りリフトボード17が設置される。左、右筒体の間は、心棒6に固接された分流盤9である。上述心棒6は左、右筒体の外側に設置された軸受4により支えられ、その一端に外筒体2の外側に置かれたトルク伝達用のリングギヤー5が固接される。分流盤9の下部には固定リング12が設置されるが、当該固定リング12は、分流盤9と内筒体3とそれぞれ一定の間隙を形成し、左右筒体に相対するその二つの側板の間に放射状に配置された支持ガセットプレートが設置され、固定リング12の下部が中空になっていて、固定リング12が直接ベースに固定される。固定リング12の周辺には固定カバー14が設置されるが、当該固定カバー14は、外筒体2から排出されたスラグと蒸気を収集するため、外筒体2と一定の間隙で係合し、固定カバー14も直接ベースに固定される。分流盤9の上部側には投入ホッパー1が設置されるが、当該投入ホッパー1は、分流盤9と一定の間隙を形成し、直接ベースに固定される。排出ホッパー13は上部が固定カバー14に固接され、下部がスラグ搬送装置のジョイントに接続される。

図4〜7に示されたように、本発明の双胴型バレル法による冶金スラグ処理装置用の固定リング12は基板22、側板20、カバーボード24、ガセットプレート21を備える。基板22は、フレーム式の構造を有する。固定リング12の剛度を確保するためにその上が過半円状の条板に覆われている。基板22の両側がボルトにより基板22と連結される脱着便利な裏板23に覆われている。即時に分流盤9の持込んだスラグを固定リング12から排出するために基板22に投入穴が作り出される。環状板である側板20は、二枚の側板20が平行して基板22の側面から50〜150cm(最適なのは80〜90cm)の所定距離を退避した位置に設置される。よって、筒体2の回転中、側板20に密着した冷却媒質が動かないまたは微小に回動し、相対的に流通する媒質の自身摩耗層を形成し、固定リングの側板20を保護する。側板20は、内側に側板20を支えるためのガセットプレート21が設置され、側板20の両端部にスラグの固定リング12内への進入を防止するためのカバーボード24が設置される。それで、基板22、側板20、ガセットプレート21、カバーボード24により、左右二つの筒体を二分するような半密閉式の構造が形成される。また、基板及び側板の工程媒質との接触表面には、それぞれ脱着可能な裏板を取付けても良い。

図５のように、側板20の設置位置は高後部、低前部のような半円環状となっている。それは筒体2の回転方向が前から後ろへとなっていることで、固定リング12の利用効率を改善するためである。

図１０、１１に示されたように、本発明のバレル法による冶金スラグ処理装置用の筒体は、外筒体2が規則的な円柱状となっていて、外筒体2の内部にその円周に沿いリフトボード17が均一に分布される。平面か捩り面となるリフトボード17は、半径方向に対して傾斜角αを形成しながら、軸方向に対して傾斜角βを形成する。外筒体2は、内部に内筒体3を、上部に排出シュート25を有する。内筒体3により処理されたスラグは、重力作用により外筒体2の内側に落ち、外筒体2の回転に連れて、スラグが重力作用によってリフトボード17に沿ってβ角度の下方への分力が発生し、該分力により、自動的に軸方向に滑走し、内筒体3の垂直投影面の領域から排出シュート25の投影面に滑り、排出シュート25に進入し、装置外へ排出される。

また、図14、15、16に示されたように、本発明は、内筒体1の内壁に突起が設置されたリフトボード28を提供する。リフトボード28は内筒体3内の鋼ボール8とスラグ7を持ち上げ、内筒体3が所定の角度を回転してから、鋼ボール8とスラグ7を内筒体3の上部のリフトボード28から放り投げ、内筒体3の下部にある鋼ボール8とスラグ7に落下させることにより、スラグ7を衝撃・破砕し、また、鋼ボール8とスラグ7との混合を促進するように、リフトボード28により内筒体3の表面近くの鋼ボール8とスラグ7を次々と持ち上げる。

図14のように、リフトボード17の一つの実施例が示され、即ち、内筒体のグリッド31上にリフトボード28が取付けられ、断面がL形となっているリフトボード28は、鋼ボール8を落下させようとする領域(普通スラグ7の落ちる位置)に正しく落下するようガイドすることにより、落下してきた鋼ボールを利用し、スラグ7に対して衝撃、破砕、強制冷却を行う。リフトボード28は同時に、内筒体のグリッド31近くの鋼ボール8とスラグ7を持ち上げるため、鋼ボール8とスラグ7との撹拌・混合及び、熱交換を促進できる。リフトボード28としては、鋳物か溶接物のいずれでも構わなく、容易に交換できるものである。

図15、16のように、筒体エンドキャップ26の上には、エンドキャップ26の中心端に向かうガイドボード27を有し、エンドキャップ26の中心の回りに放射状に配置されるリフトボード28が設置される。リフトボード28は作業面がストレート状態であり、背面に補強用のガセットプレートを有する。V形となっているガイドボード27のV形の勾配の大きさは、鋼ボール8をスラグ7の落下位置に放り投げることができる程度であればよい。リフトボード28及びガイドボード27としては、鋳物か溶接物のいずれでも構わなく、容易に交換できるものである。

特許文献１であるCN1141401Cにより開示された双胴型バレル法による鋼スラグ処理装置の構造を示す図である。 本発明の心棒支持を利用した双胴型バレル法による鋼スラグ処理装置の構造を示す図である。 バレル装置の一部拡大図である。 本発明の双胴型バレル法による冶金スラグ処理装置用の固定リングの構造を示す図である。 図４でのA-A方向の断面を示す図である。 図５でのB-B方向の断面を示す図である。 図５でのC-C方向の断面を回転して示す図である。 従来のバレル法による冶金スラグ処理装置用の筒体の構造を示す図である。 図８でのA-A方向の断面を示す図である。 本発明のバレル法による冶金スラグ処理装置用の筒体の構造を示す図である。 図１０でのB-B方向の断面を示す図である。 従来のバレル法による冶金スラグ処理方法の構造を示す図である。 図１２でのA-A方向の断面を示す図である。 本発明のバレル法による冶金スラグ処理装置の一つの実施例(グリッドにリフトボードが設置されている)の構造を示す図である。 本発明のバレル法による冶金スラグ処理装置のもう一つの実施例(エンドキャップにリフトボードが設置されている)の構造を示す図である。 図１５でのB-B方向の断面を示す図である。

符号の説明

1 投入ホッパー、
2 外筒体、
3 内筒体、
31 グリッド、
4 支持用軸受、
5 トルク伝達用のリングギヤー、
6 心棒、
7 スラグ、
8 冷却体(鋼ボール)、
9 分流盤、
10 グリッド固定用の固定治具、
11、18、19 グリッド支持用の支持リング、
12 固定リング、
13 排出ホッパー、
14 固定カバー、
15 ローラー装置、
16 サポートリング、
17 捩りリフトボード、
20 側板、
21 ガセットプレート、
22 基板、
23 裏板、
24 カバーボード
25 排出シュート
28 リフトボード、
31 グリッド、
26 エンドキャップ、
27 ガイドボード

Claims (12)

1. 左筒体、右筒体と、分流盤と、心棒と、投入ホッパーとを備え、前記分流盤が前記左筒体、前記右筒体の間に設置され、前記左筒体、前記右筒体の分流盤に面したところが開口端となっており、前記分流盤の上部に投入ホッパーが設置され、前記分流盤の下部に固定リングが設置され、心棒が前記左筒体、前記右筒体及び前記分流盤に固接され、前記左筒体、前記右筒体の外側にある前記心棒の両端に支持用軸受が設置され、
   前記左筒体、前記右筒体は、それぞれ外筒体と内筒体とに分離され、前記内筒体はグリッド部分を備え、前記グリッド部分は、一端が支持リングによる挿入口を介して前記外筒体のエンドキャップに固定され、他端が前記外筒体に固接された支持リングに接続され、前記外筒体には、心棒が固接されるほか、一方の前記外筒体の外側にトルク伝達用のリングギヤーが設置され、前記リングギヤーが前記外筒体の一端に固接されたことを特徴とするバレル法による鋼スラグ処理装置。
2. 前記内筒体、前記外筒体の間には、前記外筒体の内部表面に固接された捩りリフトボードが設置されたことを特徴とする請求項１に記載のバレル法による鋼スラグ処理装置。
3. 前記捩りリフトボードの軸線と前記外筒体の軸線とが30°〜55°である所定の角度を形成したことを特徴とする請求項２に記載のバレル法による鋼スラグ処理装置。
4. 前記固定リングの左右筒体に対向する両側板の間に放射状に配置された支持するための複数のガセットプレートが設置され、固定リングの周辺に固定カバーがあり、固定リングと固定カバーがベースに固定されたことを特徴とする請求項１に記載のバレル法による鋼スラグ処理装置。
5. 前記固定リングは過半円状の条板である基板と、環状板である側板と、さらにカバーボードと、前記ガセットプレートとを備え、側板と基板との配置が┣形にされ、側板が基板の側面から基板の幅である所定距離を退避し、側板の内側に前記ガセットプレートが設置され、基板及び側板の工程媒質との接触表面にそれぞれ脱着可能な裏板が取付けられることを特徴とする請求項４に記載のバレル法による鋼スラグ処理装置。
6. 前記基板の幅が50〜150cmであることを特徴とする請求項５に記載のバレル法による鋼スラグ処理装置。
7. 前記側板の設置位置は、前記左右筒体の回転方向の後部が高く、前部で低いような半円環状であることを特徴とする請求項５に記載のバレル法による鋼スラグ処理装置。
8. 前記外筒体に内筒体が内蔵され、前記外筒体の内部表面に、前記外筒体の内部表面に沿って均一に分布された多数の螺旋形のリフトボードが設置されたことを特徴とする請求項1に記載のバレル法による鋼スラグ処理装置。
9. 前記リフトボードが平面または捩り面であることを特徴とする請求項８に記載のバレル法による鋼スラグ処理装置。
10. 前記内筒体の内壁に、複数の突出したリフトボードが設置されることを特徴とする請求項1に記載のバレル法による鋼スラグ処理装置。
11. 前記内筒体のグリッド部分に前記リフトボードが設置され、前記リフトボードの断面がL形または逆П形となっていて、鋼ボールが前記L形または逆П形のリフトボードから落ちることを特徴とする請求項１０に記載のバレル法による鋼スラグ処理装置。
12. 前記内筒体のエンドキャップに前記リフトボードが設置され、前記リフトボードの端部にガイドボードが設置され、前記リフトボードがエンドキャップの中心に向って放射状に配列されることを特徴とする請求項１０に記載のバレル法による鋼スラグ処理装置。

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