JP5607572B2

JP5607572B2 - 発塵防止方法

Info

Publication number: JP5607572B2
Application number: JP2011099448A
Authority: JP
Inventors: 陵平鈴木
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2011-04-27
Filing date: 2011-04-27
Publication date: 2014-10-15
Anticipated expiration: 2031-04-27
Also published as: JP2012229478A

Description

本発明は、溶銑鍋に装入された溶銑の湯面からの発塵を効果的に防止する発塵防止方法に関する。

従来より、脱珪処理、脱硫処理、脱りん処理などの処理を行った溶銑を処理容器から取鍋などの搬送容器に移し替えたりしたときは、発塵が発生することが知られている。製鋼工場内において発塵の発生は問題になることがあることから、発塵を防止する様々な技術が開発されてきている（例えば、特許文献１〜４）。
特許文献１には、脱燐処理或いは脱珪処理を施した後の溶銑を輸送するための溶銑輸送容器に、溶銑の転炉脱炭精錬において生成した転炉脱炭スラグ、または、転炉から出鋼される溶鋼を収容する取鍋から発生した取鍋スラグをカバースラグとして添加し、発塵を防止する溶銑輸送容器からの発塵防止方法が開示されている。

特許文献２には、溶鉄収納容器から取鍋への溶銑移し替えに際し、次工程で使用される予定の造滓剤を、溶銑１トン当たり０．５ｋｇ／ｔ以上カバースラグとして溶銑受け入れに先立って取鍋へ投入しておくことを特徴とする溶銑移し替え時の発塵防止方法が開示されている。
特許文献３には、それぞれ転炉形式の脱燐炉と脱炭炉とを使用し、脱燐炉での精錬により得られた脱燐溶銑を脱炭炉に注銑して脱炭精錬するに当たり、脱燐炉から溶銑を一旦取鍋に出湯する際、ケイ砂、生石灰及びアルミニウムを取鍋内に投入し塩基度０．５〜１．５の低融点スラグを形成させることを特徴とする溶銑出湯中の発煙防止方法が開示されている。

特許文献４には、溶銑を予備処理した後、この予備処理溶銑にアルミニウム含有物質を添加し、鉄成分と大気との反応を抑制して発塵を防止することを特徴とする予備処理溶銑の発塵防止方法が開示されている。
このように特許文献１〜４では、溶銑にスラグや石灰を投入することによって発塵を防止している。なお、発塵を防止する技術ではないが、溶銑に石灰など投入する技術として特許文献５〜９に示す技術が開示されている。

特開２００６−２４１５６１号公報特開昭６３−０４７３２２号公報特公平０４−０３１００３号公報特開昭６１−２２８４２２号公報特公昭５１−００００６０号公報特開２００５−１７９６９０号公報特開２００３−１０５４２３号公報特開２００８−０６３６４７号公報特開平０８−０６０２２６号公報

特許文献１〜４では、溶銑内にスラグや石灰等を投入することによって発塵を防止するものであるが、これは溶銑を取鍋などの容器に移し替えるときの技術であり、スラグを除滓した後に発生する発塵を防止するような技術ではない。即ち、発塵を防止する技術と言えども、溶銑を容器に移すときに発生する発塵と、溶銑に浮かぶスラグを排滓したときに発生する発塵とは、発塵する環境（状況）が異なるため、特許文献１〜４の技術を用いたとしても、溶銑上に浮かぶスラグを除滓時に発生する発塵を防止することは難しいのが実情である。

また、特許文献５〜９は発塵を防止するときと同様に石灰等を溶銑に投入する技術であるが、これらの技術は、精錬時に石灰等を溶銑に投入する技術であって発塵を防止するために石灰を投入するものとは基本的な技術が異なる。
したがって、特許文献１〜９を用いたとしてもスラグを除滓した後に発生する発塵を防止することができないのが実情である。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、溶銑上のスラグを除滓した後に発生する発塵を確実に防止することができる発塵防止方法を提供することを目的とする。

本発明の技術的手段は、溶銑鍋内の溶銑に浮かぶスラグを前記溶銑鍋から除滓することによって露出した溶銑面に、粒径が３〜５ｍｍの石灰粉体を８０〜１３０ｋｇ／分で且つ１０〜２０Ｎｍ³／分の不活性ガスと共に吹き付けると共に、石灰粉体と不活性ガスとの固体比を４〜１３ｋｇ／Ｎｍ³とすることによって、溶銑面からの発塵を防止することを特徴とする。

本発明によれば、溶銑上のスラグを除滓した後に発生する発塵を確実に防止することができる。

除滓ステーションでスラグを排滓する図である。スラグを除滓する手順を示したフローチャートである。

本発明の発塵防止方法について説明する。
製鋼工場では、高炉から出銑した溶銑を溶銑鍋に装入し、この溶銑に対して脱珪処理、脱硫処理、脱りん処理などの処理が行われる。これらの処理では、溶銑鍋内に装入した溶銑に石灰等の精錬剤を添加するためスラグが生成する。各処理で生成したスラグは、次の工程において反応効率を低下させる虞があるため、次の処理前に取り除くスラグ排滓処理を行うことがある。

図１には、転炉精錬前の溶銑に対してスラグ排滓処理を実施している様子を模式的に示したものが示されている。
この図に示すように、スラグ排滓処理を行うにあたっては、まず、例えば、混銑車にて脱りん処理を行った溶銑１を溶銑鍋２に払い出し、当該溶銑１が装入された溶銑鍋２をクレーン３（移動手段）などで吊り上げて除滓ステーションＳに移動させる。除滓ステーションＳでは、溶銑鍋２を吊り上げて停止させた状態で当該溶銑鍋２を傾動させ、傾動させた状態で除滓ステーションＳに設置されたスラグドラッガーなどの機械装置４を用いてスラグ５を除去する。

詳しくは、スラグドラッガー４は、除滓方向に移動可能な掻き出し部４ａを備えており、掻き出し部４を排滓方向に移動させることによって溶銑１上に浮かぶスラグ５を奥側から手前側に移動させ、溶銑鍋２の開口部７からスラグ５を外部へ掻き出す。外部に掻き出されたスラグ５は、溶銑鍋２の下方手前側に設置された排滓容器８（スラグパン）に排滓される。

ここで、溶銑１に浮かぶスラグ５をスラグドラッガー４にて掻き出したとき、溶銑１の溶銑面が露出して大気に触れることになり、溶銑１中に含まれる炭素と大気中の酸素とが反応してＣＯガスが発生する。このＣＯガスが、溶銑１が酸化されて生成された酸化鉄などのダストを巻き上げるために、溶銑面から大量の茶煙乃至は白煙が発生することとなる。これらの煙は多くのダストを含むものとなっている。即ち、スラグドラッガー４にてスラグ５を除滓しようとすると、溶銑１が一時的に裸湯（浴面が露出する）になるため、その結果、ＣＯガスが発生し発塵が発生することになる。

このように、スラグドラッガー４にてスラグ５を除滓したときに発生した発塵は集塵フード９によって回収される。この集塵フード９は、溶銑鍋２を吊り上げて停止させる停止位置（排滓停止位置）の上方に設置されており、この集塵フード９によってスラグ５の除滓中での発塵を回収することができる。
スラグドラッガー４によるスラグ５の除滓が終了すると、溶銑鍋２の傾動状態は解除され（斜めに向けていた溶銑鍋２を垂直にして元の状態に戻す）、溶銑鍋２はクレーン３によって除滓ステーションＳから別の場所、例えば、脱炭処理を行う転炉に運搬されることになる。なお、この実施形態では、上述したように、混銑車にて脱りん処理を行ったときに発生した脱りん処理時のスラグ５を除滓ステーションＳにて除滓しているが、スラグ５の除滓は、脱りん処理後に限らず、脱珪処理後、脱硫処理後などの処理の後に行ってもよく、除滓するスラグ５の種類や前後の処理は限定されない。

さて、スラグ５の除滓が終了して、溶銑鍋２が除滓ステーションＳから別の場所に移動させると、溶銑鍋２は集塵フード９の設置エリアから外れるため、溶銑１から発生した発塵は上方へ立ち上ることになる。スラグ５の除滓時に発生した発塵は集塵フード９から回収されるものの、スラグ５の除滓中のみならず、スラグ５の除滓終了後も発塵が発生すると、ダストを含んだ煙が建屋（転炉建屋）の上部に付着したり建屋外部に漏洩したりし問題となることから、本発明では、発塵の発生を防止することを主眼としている。

以下、本発明の発塵防止方法について詳しく説明する。
上述したように、スラグを溶銑鍋から除滓することによって溶銑面が露出すると、溶銑１中に含まれる炭素と大気中の酸素とが反応してＣＯガスが発生し発塵が発生するが、溶銑中に含まれるＳｉ濃度がＳｉ＞０．０８質量％でありＳｉが多い状況であると、溶銑面が露出したとしても溶銑中の炭素よりも先に珪素（Ｓｉ）と大気中の酸素とが反応する。そのため、ＣＯガスが発生しにくく発塵は発生しない。本発明では、まず、スラグ５を排滓するときの溶銑に含まれるＳｉ濃度は、発塵が発生し易い条件である溶銑中の[Ｓｉ]が０．０８質量％以下（Ｓｉ≦０．０８質量％）とし、当該溶銑上に浮かぶスラグを除去することを前提としている。

本発明では、溶銑の湯面からの発塵を効果的に防止するために、まず、スラグ５を除去する際に露出した溶銑面に発塵防止材として石灰粉体を散布する（吹き付ける）こととしている。露出した溶銑面に石灰粉体を吹き付けると、溶銑面上に石灰粉体が広がり、露出していた溶銑面が石灰粉体によって覆われるため、溶銑と大気とが触れにくくなる。その結果、溶銑中の炭素と大気の酸素との反応が起こらないようになり、発塵を防止することができる。なお、発塵防止材として様々なものが考えられるが、石灰はスラグ５除滓後の次工程において必要なものであり、次工程での処理を阻害するものではない。逆に、次工程における石灰の投入をこの時点で行うことができ、生産効率を上げることができる。

具体的には、集塵フードを設置した部分に石灰粉体を不活性ガスと共に吹き付ける吹付ノズル１０を設け、この吹付ノズル１０によって露出した溶銑面に、石灰粉体（石灰の粒体）が混合された不活性ガスを吹き付けることとしている。
詳しくは、粒径が３〜５ｍｍの石灰粉体を８０〜１３０ｋｇ／分で且つ１０〜２０Ｎｍ³／分の不活性ガスと共に露出した溶銑面に吹き付け、溶銑面の全体を石灰粉体で覆う。

石灰粉体の粒径が３ｍｍ未満であると、石灰粉体が小さ過ぎるため、不活性ガスと共に溶銑面に向けて石灰粉体を吹き付けたとしても、熱気などによる上昇流により飛ばされて、石灰粉体が溶銑面に到達しない。一方、石灰粉体の粒径が５ｍｍを超えると、上昇流によって飛ばされにくくなり、溶銑面に到達し易くなるものの、大きすぎるために溶銑面の全体に広がり難く、十分に発塵を防止することは難しくなる。

このようなことから溶銑面に吹き付ける石灰粉体の粒径は３〜５ｍｍであることが必要である。
一方、石灰粉体の吹き付け量が８０ｋｇ／分未満であると、石灰粉体を吹き付けたとしても、その量が少なすぎるために溶銑面上に一様に広がり難く、石灰粉体が溶銑面上に一様に広がるために非常に長い時間が掛かることになる。一方、石灰粉体の吹き付け量が１３０ｋｇ／分よりも多いと、集中的に一挙に溶銑面に石灰粉体が散布されて、石灰粉体が溶銑面に叩き込まれる状態（叩き込み状態）となる。叩き込み状態になると、石灰粉体が一様に広がらず、石灰粉体によって溶銑面を覆えずに発塵が発生してしまう虞がある。

このようなことから石灰粉体の吹き付け量は、８０〜１３０ｋｇ／分であることが必要である。
さて、石灰粉体を不活性ガスと共に吹き付けることによって、石灰粉体を溶銑面上に一様に散布することができることが期待できる。しかしながら、不活性ガスの量が１０Ｎｍ³／分未満であると、不活性ガスを吹き付けた効果が低下してしまうため、石灰粉体が溶銑面上に一様に広がり難い。一方、不活性ガスの量が２０Ｎｍ³／分を超えると、吹き込む不活性ガスの量が多すぎるため、石灰粉体が多すぎる場合と同様に叩き込み状態になってしまう。その結果、不活性ガスと共に吹き付けた石灰粉体が一様に広がらず、石灰粉体によって溶銑面を覆えずに発塵が発生してしまう虞がある。

このようなことから不活性ガスの吹き付け量は、１０〜２０Ｎｍ³／分であることが必要である。
さて、上述したように、石灰粉体の粒径、石灰粉体の吹き付け量及び不活性ガスの吹き付け量を規定することによって発塵を防止することができると期待できる。しかしながら、石灰粉体と不活性ガスとの吹きつけのバランスも重要であると考えられる。石灰粉体の吹き付け量（石灰粉体の吹き付け速度）から不活性ガスの吹き付け量（不活性ガスの吹き付け速度）を割った値を固体比としたとき、この固体比を４〜１３ｋｇ／Ｎｍ³としている。

固体比が４ｋｇ／Ｎｍ³未満であると、不活性ガスの吹き付け速度に比べて石灰粉体の吹き付け速度が少ない状態であり、不活性ガスで石灰粉体を吹き上げるような状態となる。言い換えれば、固体比が４ｋｇ／Ｎｍ³未満であると、石灰粉体の吹き付けが悪くなり、石灰粉体によって一様に溶銑面を広げることが難しくなる。一方、固体比が１３ｋｇ／Ｎｍ³を超えると、石灰粉体が溶銑面に叩き込む叩き込み状態（溶銑面内にめり込む状態）となり、逆に発塵が発生する虞がある。

このようなことから固体比は４〜１３ｋｇ／Ｎｍ³であることが必要である。
以上述べた本願発明に係る搬送容器に装入された溶銑からの発塵を防止する方法を用いることで、溶銑上のスラグ５を除滓した後に発生する発塵を確実に防止することができる。

次ぎに、本願発明に係る発塵防止方法を用いた実施例について説明する。
表１〜６は、本発明の発塵防止方法で発塵の防止を行った実施例と、本発明の発塵防止方法で発塵の防止を行わなかった比較例とをまとめたものである。

まず、実施例と比較例との実施条件について説明する。
スラグの除滓する際に使用した溶銑鍋の容量は最大で２７０ｔｏｎの溶銑を貯留するものである。溶銑中の［Ｓｉ］は０．０８質量％以下とした。不活性ガスは、窒素ガスとした。なお、不活性ガスは窒素ガスに限定されず、例えば、Ａｒガスであってもその他のガスであってもよい。石灰粉体は、ＣａＯ≧９０質量％、ＭｇＯ≦０．８質量％、ＳｉＯ₂≦０．５質量％を含有するものであって、成分を満たすものであればどのようなものでもよく、例えば、転炉の脱炭精錬で発生した転炉スラグでもよい。石灰粉体の粒度は、ＪＩＳＺ８８０１（試験用ふるい）に示されている篩を用いることにより決定した。

実施例においては、図２のステップ１（Ｓ１）に示すように、除滓ステーションＳに溶銑鍋２を移動させ、集塵フード９の下側（直下）で溶銑鍋２を傾動させる。溶銑鍋２の傾動は、溶銑鍋２の溶銑１が外部へ流れない程度であって、例えば、垂線からの傾動角が４５度以下である。
その後、Ｓ２及びＳ３に示すように、スラグドラッガー４にてスラグ５を除滓すると共に、溶銑面に石灰粉体を不活性ガスと共に溶銑面上に満遍なく吹き付ける。そして、Ｓ４に示すように、スラグ５が十分に除滓されていることを目視にて確認し、さらに、石灰粉体にて溶銑面を覆い且つ発塵がおさまっていることを目視で確認した後、石灰粉体及び不活性ガスの吹き付けを停止する。

Ｓ５及びＳ６に示すように、集塵フード９の下側で溶銑鍋２を垂直状態（傾動を停止して元の状態に戻す）にした後、クレーン３にて集塵フード９の直下にある溶銑鍋２を、集塵フード９外へ移動させて、溶銑鍋２を転炉へ向けて移動させる。なお、比較例においては、Ｓ４において発塵がおさまっていることを確認せずに、スラグ５の除滓が終了したら次に進むこととしている。

実施例及び比較例では、スラグ５の除滓後、溶銑鍋２を集塵フード９外へ移動させたとき、溶銑鍋２から発塵が発生していない状態（発塵がおさまっている状態）を発塵「無」しとし、発塵が発生している状態を発塵「有」とした。また、スラグ５の除去後に溶銑面を見たときに溶銑が石灰粉体に覆われておらず、溶銑が露出している状態を「裸湯有」とし、溶銑が覆われていて露出していない状態を「裸湯無」とした。

比較例では、石灰粉体の粒度が３ｍｍ未満であったり、５ｍｍを超えている場合は、発塵が生じた（表中、評価「有」）。比較例では、不活性ガスの吹きつけ量（吹きつけ速度）が１０Ｎｍ³／分未満であったり、２０Ｎｍ³／分を超えている場合は、発塵が生じた（表中、評価「有」）。また、比較例では、石灰粉体の吹きつけ量（吹きつけ速度）が８０ｋｇ／分未満であったり、１３０ｋｇ／分を超えている場合は、発塵が生じた（表中、評価「有」）。さらに、石灰粉体と不活性ガスとの固体比が４ｋｇ／Ｎｍ³未満であったり、１３ｋｇ／Ｎｍ³を超えている場合は、発塵が生じた（表中、評価「有」）。

即ち、比較例に示すように、石灰粉体の粒度、不活性ガスの吹きつけ量（吹きつけ速度）、石灰粉体の吹きつけ量（吹きつけ速度）、固体比のいずれか１つでも本発明の規定する範囲から外れている場合は、発塵が生じた。
一方、実施例では、石灰粉体の粒度は３〜５ｍｍであり、不活性ガスの吹きつけ量は１０〜２０Ｎｍ³／分であり、石灰粉体の吹きつけ量は８０ｋｇ／分〜１３０ｋｇ／分であり、固体比は４〜１３ｋｇ／Ｎｍ³であるため、発塵が発生することはなかった（表中、評価「無」）。

以上、本発明によれば、溶銑上のスラグ５を除滓した後に発生する発塵を確実に防止することができる。例えば、少なくとも除滓ステーションＳから転炉までの溶銑鍋２の移動ルート上が建屋で覆われている場合、建屋内に発塵が立ち上ることを防止することができ、建屋外部に発塵が漏洩することもない。さらには、非常に少ない石灰の量で溶銑面を一様に覆うことができて溶銑からの発塵を確実に防止できる。例えば、溶銑１ｔ当り０．３ｋｇ以下の量で覆うこともでき、１００％発塵を防止することができる。

なお、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する領域を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な事項を採用している。

１溶銑
２溶銑鍋
３クレーン
４スラグドラッガー
４ａ掻き出し部
５スラグ
７開口部
８排滓容器８
９集塵フード
１０吹付ノズル
Ｓ除滓ステーション

Claims

溶銑鍋内の溶銑に浮かぶスラグを前記溶銑鍋から除滓することによって露出した溶銑面に、粒径が３〜５ｍｍの石灰粉体を８０〜１３０ｋｇ／分で且つ１０〜２０Ｎｍ³／分の不活性ガスと共に吹き付けると共に、石灰粉体と不活性ガスとの固体比を４〜１３ｋｇ／Ｎｍ³とすることによって、溶銑面からの発塵を防止することを特徴とする発塵防止方法。