JP4853012B2 - 混銑車における冷鉄源の使用方法 - Google Patents

Description

本発明は、受銑前に予め鉄スクラップ及び地金などの冷鉄源を混銑車（「トーピードカー」ともいう）に装入し、その後、混銑車で受銑して冷鉄源を溶解させ、冷鉄源を鉄原料として利用する冷鉄源の使用方法に関するものである。

混銑車の有する熱の回収、鉄源の有効活用などから、高炉から出銑される溶銑を混銑車で受銑する前に、鉄スクラップ及び地金などの冷鉄源を鉄原料として予め混銑車に入れ置きし、混銑車内張り耐火物の保有する熱で予熱し、溶銑の熱で溶解させる操業が従来から広く行われている。ここで、地金とは、溶銑樋、溶銑輸送容器、転炉、溶鋼取鍋、連続鋳造用タンディッシュなどから発生するスラグを混入した金属鉄分であり、磁力選別などによってスラグと分離されることが多いが、溶鋼取鍋や連続鋳造用タンディッシュなどに付着した地金は大型で且つスラグ含有量が少なく、通常、磁力選別などの工程を経ずにそのまま使用される。

例えば、特許文献１及び特許文献２には、入れ置きする冷鉄源として製鉄工程で発生する地金を使用した例が開示され、また、特許文献３には、残湯・故銑などの大型地金を冷鉄源として使用する場合に、入れ置きした大型地金を溶銑の保有する熱により溶銑中で完全に溶解させるために、溶銑の成分及び地金の成分に応じて大型地金の投入量を制限する方法が開示されている。一方、特許文献４には、受銑した後の溶銑に鉄スクラップを添加し、その後、脱珪処理、更に脱燐処理を実施する方法が開示されている。

しかしながら、前記特許文献１，２においては、酸化した地金或いはスラグなどの付着物を混入する地金を入れ置きして、溶銑の予備処理段階で溶融させて溶銑として利用することは開示されているが、具体的な地金の入れ置き方法は開示されておらず、地金を装入する際に、落下する地金による機械的な衝撃力によって受銑用容器の内張り耐火物を損傷する恐れがある。つまり、受銑容器の使用回数が短くなり、製造コストを上昇させる恐れがある。また、入れ置きする冷鉄源として地金のみを使用しており、入れ置き量に限りがあり、冷鉄源を鉄原料として有効活用しているとはいいがたい。

特許文献３においても、具体的な地金の入れ置き方法は開示されておらず、地金を装入する際に受銑用容器の内張り耐火物を損傷する恐れがある。また、地金を溶解するための熱源として溶銑の熱のみを考慮しており、その後の溶銑予備処理による発熱を考慮しておらず、入れ置き量は少なく算出され、やはり、冷鉄源を鉄原料として有効活用しているとはいいがたい。

一方、特許文献４は、受銑後に鉄スクラップを装入しており、鉄スクラップ装入に起因する受銑容器内張り耐火物の損傷は発生しないものの、鉄スクラップの装入時に溶銑の飛散などを生じ、安全上の問題がある。また、鉄スクラップを慎重に装入すれば、溶銑の飛散は避けられるが、装入に時間を要し、溶銑温度の低下を生じるほか、溶銑予備処理のタイムスケジュール上から鉄スクラップの装入時間に制約があり、鉄スクラップの装入量を多くすることができないという問題が発生する。
特開２００２−３７１３１２号公報 特開平８−１９３２１０号公報 特開昭４９−７９９１１号公報 特開平５−１４８５２５号公報

前述したように、従来、鉄スクラップや地金などの冷鉄源を、シュート、トング、電磁石式投入装置などを用いて混銑車などの受銑容器に入れ置きすると、投入時の衝撃によって混銑車の内張り耐火物が損傷してしまう場合が多々あった。また、この耐火物の損傷を防止するために、冷鉄源を混銑車に少量ずつ投入すると、前述したように、溶銑予備処理のタイムスケジュール上から冷鉄源の装入時間に制約があり、装入量を多くして時間遅れが生じると、次工程に待ち時間が発生するために、製鋼効率が低下するという問題があった。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、その目的は、受銑前に予め鉄スクラップ及び地金などの冷鉄源を混銑車に装入し、その後、混銑車で受銑して冷鉄源を溶解させ、冷鉄源を鉄原料として利用するに当たり、冷鉄源装入時の内張り耐火物への衝撃力を減少させ、内張り耐火物の損傷を抑制することのできる、混銑車における冷鉄源の使用方法を提供することである。

上記課題を解決するための第１の発明に係る混銑車における冷鉄源の使用方法は、冷鉄源を混銑車内に入れ置きし、その後に溶銑を装入して入れ置きした冷鉄源を溶解するに際し、少なくとも混銑車内の冷鉄源の積み上げ高さが２００ｍｍに達するまでは、厚みが５ｍｍ以下で長さが５００ｍｍ以下である冷鉄源を装入し、その後は、厚みが５ｍｍを超える冷鉄源または長さが５００ｍｍを超える冷鉄源を装入するか、または、厚みが５ｍｍ以下で長さが５００ｍｍ以下である冷鉄源が混入した、厚みが５ｍｍを超える冷鉄源または長さが５００ｍｍを超える冷鉄源を装入することを特徴とするものである。

第２の発明に係る混銑車における冷鉄源の使用方法は、冷鉄源を混銑車内に入れ置きし、その後に溶銑を装入して入れ置きした冷鉄源を溶解するに際し、混銑車内の冷鉄源の積み上げ高さが２００ｍｍに達するまでは、厚みが５ｍｍ以下で長さが５００ｍｍ以下である冷鉄源を装入し、その後は、厚みが５ｍｍを超える冷鉄源または長さが５００ｍｍを超える冷鉄源を装入することを特徴とするものである。

本発明によれば、先ず、厚みが５ｍｍ以下で長さが５００ｍｍ以下である冷鉄源を、積み上げ高さが２００ｍｍ以上となるまで混銑車に装入する。この冷鉄源の重量は冷鉄源全体の中では相対的に軽いので、この冷鉄源の投入に起因する内張り耐火物における衝撃力は極めて小さく、この冷鉄源を投入しても混銑車内張り耐火物は実質的に損耗しない。そして、この冷鉄源が内張り耐火物の上に積み重なって層を形成するので、その後に投入される冷鉄源が大きく重いものであっても、最初に投入されて層状に堆積する冷鉄源が緩衝材として機能し、その後に投入される冷鉄源による内張り耐火物への衝撃力を減衰させ、冷鉄源投入による内張り耐火物の損耗が防止される。また、受銑の際には、装入された冷鉄源が混銑車の底部を覆っているので、注入される溶銑流と内張り耐火物とが直接接触することがなく、内張り耐火物は注入される溶銑流から保護される。かくして混銑車の内張り耐火物の損耗が抑制され、混銑車の耐火物原単位が削減される。また、混銑車の内張り耐火物の保護のために冷鉄源を少量ずつ投入しなくてもよいので、冷鉄源の装入時間を短縮することができ、溶銑予備処理のタイムスケジュールを乱すことがなく、製鋼効率を低下させることがない。

以下、添付図面を参照して本発明を具体的に説明する。図１及び図２は、本発明の第１の実施形態例を示す図であり、起重機を用いて冷鉄源を混銑車に装入する様子を示す図である。図１及び図２において、１は混銑車、２は混銑車の炉口、３は混銑車の内張り耐火物、４は冷鉄源装入用の起重機、５は起重機のアームに取り付けられたリフティングマグネットである。

図１及び図２に示すように、前回受銑した溶銑を転炉や保持容器などに排出した後の空の混銑車１、或いは若干の残留溶銑を収容した混銑車１に、起重機４に取り付けられたリフティングマグネット５により吊り上げた鉄スクラップ、地金などの冷鉄源を炉口２を介して投入する。冷鉄源は強磁性体であり、リフティングマグネット５を脱磁することによって混銑車１の内部に落下する。本発明においては、厚みが５ｍｍ以下で長さが５００ｍｍ以下である冷鉄源６（以下、「軽量冷鉄源」と記す）を最初に装入する。次いで、図２に示すように、混銑車１に堆積した軽量冷鉄源６の上に、厚みが５ｍｍを超えるか、或いは長さが５００ｍｍを超える冷鉄源７（以下、「重量冷鉄源」と記す）を装入する。

即ち、冷鉄源を混銑車１に投入した後、受銑して冷鉄源を溶解するに際して、冷鉄源のうちで軽量冷鉄源６を最初に装入し、続いて重量冷鉄源７を装入した後、この混銑車１を高炉に輸送して高炉から出銑される溶銑を受銑する。受銑時には、混銑車１の内張り耐火物３の上には軽量冷鉄源６及び重量冷鉄源７が堆積しているので、この堆積層が高炉からの溶銑の受銑時に、受銑流から内張り耐火物３を保護する。また、内張り耐火物３の保護のためには、混銑車１への冷鉄源の装入時の衝撃からも保護する必要があり、本発明においては、軽量冷鉄源６を最初に装入し、軽量冷鉄源６の堆積層を形成させ、この堆積層を、続いて投入される重量冷鉄源７の緩衝材として機能させる。

軽量冷鉄源６として使用することのできる冷鉄源としては、製鉄所の冷延工場や電磁鋼板工場などの薄鋼板製造工場において、薄鋼板の耳切り時、つまり薄鋼板の両側面部を切り落して製品化するときに発生する、厚みが１ｍｍ以下で、長さが２００ｍｍ程度の薄板屑（「チョッパー屑」ともいう）を用いることができる。チョッパー屑の幅は、様々であるが１０〜６０ｍｍ程度である。このいわゆる薄鋼板形態であれば混銑車１への投入時、内張り耐火物３の損傷に至らず、且つ、他の冷鉄源の装入に際しての緩衝材の働きを有する。

また、製鉄所の厚鋼板製造工場において、厚鋼板の前後端部のクロップ切断や耳切り時に発生する厚板端板屑のうちで、厚みが５ｍｍ以下で長さが５００ｍｍ以下の厚板端板屑（厚みが５ｍｍ超え或いは長さが５００ｍｍ超えの厚板端板屑と区別するために「厚板端板屑Ａ」と呼ぶ）も、チョッパー屑と同様に軽量冷鉄源６として使用することが可能であることが判明した。

そして、これらの軽量冷鉄源６を混銑車１に装入して、軽量冷鉄源６の積み上げ高さを２００ｍｍ以上とすることで、引き続いて装入される冷鉄源が重い重量冷鉄源７であっても装入時の衝撃から内張り耐火物３を保護することができることが判明した。この場合、重量冷鉄源７に軽量冷鉄源６が混入していても全く問題ないが、軽量冷鉄源６は重量冷鉄源７を混入しないこととする。軽量冷鉄源６の積み上げ高さが２００ｍｍ未満では、堆積厚みが不足し、緩衝材として有効に機能しない。

表１に、軽量冷鉄源６及び重量冷鉄源７として使用することのできる冷鉄源の例を示す。前述したように、軽量冷鉄源６としては、チョッパー屑や、厚板端板屑Ａなどを使用することができ、一方、重量冷鉄源７としては、厚みが５ｍｍを超える厚板端板屑或いは厚みが５ｍｍ以下であっても長さが５００ｍｍを超える厚板端板屑（「厚板端板屑Ｂ」と呼ぶ）や、連続鋳造鋳片のボトムクロップ、トップクロップなどのブロック状の鋳片屑などを使用することができる。尚、本発明では、チョッパー屑及び厚板端板屑Ａをまとめて「鉄板屑」と総称し、鋳片屑を「重量屑」と称している。

表１には示していないが、溶銑樋、溶銑輸送容器、転炉、溶鋼取鍋、連続鋳造用タンディッシュなどから発生する地金は、その厚み及び長さに基づき、軽量冷鉄源６及び重量冷鉄源７に分類して使用する。地金は球状の場合もあり、球状の地金は直径を厚みとして評価すればよい。但し、地金は、一般的に直径或いは厚みが５ｍｍ超えのものが多く、サイズに応じて軽量冷鉄源６及び重量冷鉄源７に分類することは煩雑であるので、分類せずに全て重量冷鉄源７として扱っても構わない。

このように、本発明においては、混銑車１において鉄スクラップや地金などの冷鉄源を使用するに際し、先ず、厚さが５ｍｍ以下で、長さが５００ｍｍ以下の軽量冷鉄源６を装入して、軽量冷鉄源６の混銑車内での積み上げ高さを２００ｍｍ以上確保し、その後、残余の軽量冷鉄源６或いは重量冷鉄源７を装入するので、冷鉄源装入時の内張り耐火物３への衝撃力が減少し、且つ受銑の際には内張り耐火物３が溶銑流から保護されて、内張り耐火物３の損耗が低減し、内張り耐火物３の耐火物原単位を低減させることができる。尚、厚みが１ｍｍ以下、長さが２００ｍｍ以下のチョッパー屑は緩衝材としての効果が大きく、特に好ましい。

次に、本発明の第２の実施形態例について図面を用いて説明する。図３及び図４は、本発明の第２の実施形態例を示す図であり、スクラップシュートを用いて冷鉄源を混銑車に装入する様子を示す図である。図３及び図４において、１は混銑車、２は混銑車の炉口、３は混銑車の内張り耐火物、８は冷鉄源装入用のスクラップシュートである。

先ず、図３に示すように、スクラップシュート８の前面側（傾斜側）に軽量冷鉄源６を積載し、その後方に重量冷鉄源７を積載する。次いで、図４に示すように、スクラップシュート８を傾斜させることで、混銑車１には先ず軽量冷鉄源６が装入され、その後、後方に積載した重量冷鉄源７が装入される。重量冷鉄源７が装入される時点には、混銑炉内に軽量冷鉄源６の堆積層が形成されており、重量冷鉄源７による内張り耐火物３への衝撃を緩和することができる。この場合、混銑炉内における軽量冷鉄源６の堆積層は２００ｍｍ以上が必要であり、従って、積み上げ高さが２００ｍｍ以上となるように、軽量冷鉄源６の積載量を決める必要がある。その後、混銑車１を高炉に輸送し、高炉から出銑される溶銑を受銑する。受銑時には、混銑車１に装入された軽量冷鉄源６及び重量冷鉄源７の堆積層が存在し、この堆積層が高炉からの溶銑の受銑時に、受銑流から内張り耐火物３を保護する。

このように、本発明においては、混銑車１において鉄スクラップや地金などの冷鉄源を使用するに際し、先ず、厚さが５ｍｍ以下で、長さが５００ｍｍ以下の軽量冷鉄源６を装入して、軽量冷鉄源６の混銑車内での積み上げ高さを２００ｍｍ以上確保し、その後、残余の軽量冷鉄源６或いは重量冷鉄源７を装入するので、冷鉄源装入時の内張り耐火物３への衝撃力が減少し、且つ受銑の際には内張り耐火物３が溶銑流から保護されて、内張り耐火物３の損耗が低減し、内張り耐火物３の耐火物原単位を低減させることができる。また、スクラップシュート８を使用することで、一度の操作で多量の冷鉄源を装入できるという利点もある。

以下、本発明を実施例により更に詳細に説明する。使用した混銑車は３２０トン型混銑車であり、混銑車への冷鉄源の装入方法は、図１に示す起重機を用いた方法、及び、図３に示すスクラップシュートを用いた方法を採用した。尚、起重機の吊り上げ荷重制限は５００ｋｇであり、５００ｋｇ以上の冷鉄源を装入する場合には、複数回に分けて装入した。軽量冷鉄源としては、チョッパー屑及び厚板端板Ａを使用し、重量冷鉄源としては、厚板端板Ｂ及び鋳片屑を使用した。

軽量冷鉄源の装入量を調整して、軽量冷鉄源の積み上げ高さを７０〜２００ｍｍ超えに変化させた。軽量冷鉄源の積み上げ高さが２００ｍｍ未満の操業を比較例とし、２００ｍｍ以上の操業を発明例とした。また、比較のために、冷鉄源を全く使用しない従来の操業（従来例）も実施して、この従来例における内張り耐火物の損耗程度を基準とした。つまり、従来例に比べて内張り耐火物の損耗程度が激しいか、少ないかで評価した。表２に、発明例、比較例、従来例の操業条件及び操業結果を示す。尚、表２に示すように、比較例１〜４及び発明例１〜８は、軽量冷鉄源としてチョッパー屑を使用し、比較例５〜６及び発明例９〜１２は、軽量冷鉄源として厚板端板Ａを使用した。

先ず、軽量冷鉄源としてチョッパー屑を使用した場合について説明する。

チョッパー屑の積み上げ高さが７０ｍｍの場合（比較例１〜２）では、チョッパー屑に引き続き装入した重量冷鉄源による内張り耐火物の損傷が観察され、高炉へ輸送して受銑する際に受銑位置である湯当たり部の損耗が進み、混銑車寿命に悪影響が出ることが判明した。そこで、チョッパー屑の装入量を増加し、混銑車炉底からの積み上げ高さを高くすることとした。

比較例３，４においては、チョッパー屑の積み上げ高さを約１５０ｍｍ確保したが、やはりチョッパー屑に引き続き装入した重量冷鉄源による内張り耐火物の損傷が観察された。しかし、チョッパー屑の混銑車炉底からの積み上げ高さを２００ｍｍ以上確保した発明例１〜８の段階から、チョッパー屑に引き続き装入する重量冷鉄源による内張り耐火物の損傷が観察されず、湯当り寿命指数（従来例と比較した値）の向上が得られた。

発明例１〜３は起重機による装入であり、チョッパー屑の装入に３回の起重機操作が必要であり、装入時間が長くなった。そこで、時間短縮を図るべく発明例４〜８ではスクラップシュートを用いて装入した。スクラップシュートを用いた場合も内張り耐火物の損傷は観察されず、スクラップシュートを用いて一度に冷鉄源を装入する形態であっても、問題のないことが判明した。

即ち、本発明においては、起重機で装入してもまたスクラップシュートで装入してもどちらでも構わないことが判明した。但し、装入時間を短縮できることから、スクラップシュートを用いることが好ましいことも分かった。尚、発明例８は、鋳片屑を増やしたために、鋳片屑の未溶解が発生することもあったが、内張り耐火物の損傷は観察されず、湯当り寿命指数も大きな変化はなかった。

次いで、軽量冷鉄源として厚板端板屑Ａを使用した場合について説明する。

比較例５〜６では、厚板端板屑Ａの積み上げ高さを約１３０ｍｍとしたが、やはり厚板端板屑Ａに引き続き装入した重量冷鉄源による内張り耐火物の損傷が観察された。しかしながら、軽量冷鉄源として厚板端板屑Ａを使用した場合でも、発明例９〜１２のように、厚板端板屑Ａの積み上げ高さを２００ｍｍ以上とすることで、内張り耐火物の損傷は観察されず、湯当り寿命指数が向上することが分かった。但し、軽量冷鉄源としてチョッパー屑を使用した場合に比べて、その効果は少ないことも分かった。

以上説明したように、本発明によれば、冷鉄源装入時の内張り耐火物の損傷を避けることができるので、混銑車において冷鉄源を使用する上で全く弊害が発生せず、また、溶銑流による溶損も低減できるので、混銑車の湯当り部の寿命が延び、中間修理などが削減されるなどの効果も発生する。

本発明の第１の実施形態例を示す図であり、起重機を用いて冷鉄源を混銑車に装入する様子を示す図である。 本発明の第１の実施形態例を示す図であり、起重機を用いて冷鉄源を混銑車に装入する様子を示す図である。 本発明の第２の実施形態例を示す図であり、スクラップシュートを用いて冷鉄源を混銑車に装入する様子を示す図である。 本発明の第２の実施形態例を示す図であり、スクラップシュートを用いて冷鉄源を混銑車に装入する様子を示す図である。

符号の説明

１ 混銑車
２ 炉口
３ 内張り耐火物
４ 起重機
５ リフティングマグネット
６ 軽量冷鉄源
７ 重量冷鉄源
８ スクラップシュート

Claims (2)

1. 冷鉄源を混銑車内に入れ置きし、その後に溶銑を装入して入れ置きした冷鉄源を溶解するに際し、少なくとも混銑車内の冷鉄源の積み上げ高さが２００ｍｍに達するまでは、厚みが５ｍｍ以下で長さが５００ｍｍ以下である冷鉄源を装入し、その後は、厚みが５ｍｍを超える冷鉄源または長さが５００ｍｍを超える冷鉄源を装入するか、または、厚みが５ｍｍ以下で長さが５００ｍｍ以下である冷鉄源が混入した、厚みが５ｍｍを超える冷鉄源または長さが５００ｍｍを超える冷鉄源を装入することを特徴とする、混銑車における冷鉄源の使用方法。
2. 冷鉄源を混銑車内に入れ置きし、その後に溶銑を装入して入れ置きした冷鉄源を溶解するに際し、混銑車内の冷鉄源の積み上げ高さが２００ｍｍに達するまでは、厚みが５ｍｍ以下で長さが５００ｍｍ以下である冷鉄源を装入し、その後は、厚みが５ｍｍを超える冷鉄源または長さが５００ｍｍを超える冷鉄源を装入することを特徴とする、混銑車における冷鉄源の使用方法。

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