JP6007672B2

JP6007672B2 - 酸化鉄ヒュームの捕集方法

Info

Publication number: JP6007672B2
Application number: JP2012183156A
Authority: JP
Inventors: 晋一末嶋
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2012-08-22
Filing date: 2012-08-22
Publication date: 2016-10-12
Anticipated expiration: 2032-08-22
Also published as: JP2014039943A

Description

本発明は、鋼材の表面に発生した疵などの表面欠陥を燃焼ガスと酸素により溶削するスカーフィング時やスクラップ地金をガスバーナーにより溶断するスクラップ地金切り時などの鋼材の加工時に発生する酸化鉄ヒュームを捕集する方法に関する。

一般に、鋼材の表面に発生した疵などの表面欠陥を燃焼ガスと酸素により溶削したり、スクラップ地金をガスバーナーにより溶断したりすると多量の酸化鉄ヒュームが発生し、発生した酸化鉄ヒュームが空気中に飛散することから、空気中に飛散した酸化鉄ヒュームを捕集する必要がある。
空気中に飛散した酸化鉄ヒュームを捕集する方法としては、酸化鉄ヒュームを含む空気をバグフィルタなどの集塵装置に押し込み、集塵装置に押し込まれた空気を集塵装置の出側から吸引しながら換気するプッシュプル換気方式が知られている。
また、酸化鉄ヒュームの発生を抑制する技術としては、溶銑、溶鋼等の溶融金属を受銑器内に注湯する際に、水噴霧手段で受銑器内に水を噴霧して酸化鉄ヒュームの発生を抑制する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−３５５９７３号公報

しかしながら、プッシュプル換気方式では、空気を換気する室内が広い場合、集塵能力の大きい集塵装置を使用しなければならないため、集塵設備に多大な費用を要するなどの問題がある。
一方、特許文献１に記載された技術では、酸化鉄ヒュームの発生を抑制できるものの、空気中に飛散した酸化鉄ヒュームを捕集することができないという問題がある。
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、空気中に飛散した酸化鉄ヒュームを多大な設備費などを要することなく効率的に捕集することのできる酸化鉄ヒュームの捕集方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明に係る酸化鉄ヒュームの捕集方法は、酸化鉄ヒュームを含む空気を送風して前記酸化鉄ヒュームを所定箇所に収集するヒューム収集工程と、前記所定箇所に収集された酸化鉄ヒュームを抜熱するヒューム抜熱工程と、該ヒューム抜熱工程で抜熱された酸化鉄ヒュームを含む空気に水粒子を噴霧して前記酸化鉄ヒュームを捕集するヒューム捕集工程と、を有し、前記酸化鉄ヒュームを含む空気に１０〜２５０μｍの粒子径を有する水粒子を噴霧して前記酸化鉄ヒュームを抜熱することを特徴とする。

また、水粒子の気化熱により抜熱を目的とするため、水粒子の体積量は大きいことが好ましい。

また、前記ヒューム捕集工程で噴霧される水粒子の粒子径は１０μｍ以下であることが好ましい。
また、水粒子の粒子径が小さくなることで、比表面積が増加し、ヒューム捕集率が向上するため好ましい。
また、前記ヒューム収集工程は、前記酸化鉄ヒュームを含む空気をヒューム捕集装置のヒューム抜熱部に送風して酸化鉄ヒュームを収集する工程であることが望ましい。

本発明によれば、酸化鉄ヒュームが多量に発生する場合でも集塵能力の大きな集塵装置を用いる必要がないので、空気中に飛散した酸化鉄ヒュームを多大な設備費などを要することなく捕集することができる。また、所定箇所に収集された酸化鉄ヒュームを抜熱してから酸化鉄ヒュームを含む空気に水粒子を噴霧することで、酸化鉄ヒュームを含む空気に水粒子を噴霧して酸化鉄ヒュームを捕集するときに水粒子が酸化鉄ヒュームの熱によって気化しなくなるので、空気中の酸化鉄ヒュームを効率的に捕集することができる。

本発明に係る酸化鉄ヒュームの捕集方法を実施するときに用いられるヒューム捕集装置の一例を示す斜視図である。図１に示すヒューム捕集装置の平面図である。図２のＡ−Ａ断面を示す図である。図２のＢ−Ｂ断面を示す図である。図１に示す３つの測定点で酸化鉄ヒュームの温度を測定した結果を示す図である。図１に示す３つの測定点で空気中のヒューム濃度を測定した結果を示す図である。

以下、図１〜図６を参照して本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本発明に係る酸化鉄ヒュームの捕集方法を実施するときに用いられるヒューム捕集装置の一例を示す斜視図である。また、図２は図１に示すヒューム捕集装置の平面図、図３は図２のＡ−Ａ断面を示す図、図４は図２のＢ−Ｂ断面を示す図であり、図１〜図４に示されるヒューム捕集装置は、ヒューム抜熱部１、ヒューム抜熱用水噴霧器２１，２２，２３、ヒューム捕集部３、ヒューム捕集用水噴霧器４１，４２，４３，４４、排気ダクト６および送風機５を備えている。

ヒューム抜熱部１は空気中に飛散した酸化鉄ヒュームを抜熱（除熱）するためのものであって、例えば幅１．５ｍ、高さ１．５ｍ、長さ８ｍの寸法で角筒状に形成されている。また、ヒューム抜熱部１は酸化鉄ヒュームを含む空気を取り入れるための空気取入口１ａを有し、この空気取入口１ａは例えば幅１．６ｍ、高さ１．６ｍの寸法でヒューム抜熱部１の長手方向一端部に形成されている。

ヒューム抜熱用水噴霧器２１〜２３はヒューム抜熱部１の内部に水粒子を噴霧して空気中の酸化鉄ヒュームを抜熱するものであって、ヒューム抜熱部１の幅方向に一定間隔で配置されている。また、図３に示すように、ヒューム抜熱用水噴霧器２１〜２３は、ヒューム抜熱部１の内部を流通する空気の流れ方向に対して水粒子が斜め上方から噴霧されるようにヒューム抜熱部１の上面部に設置されている。

ここで、ヒューム抜熱用水噴霧器２１〜２３から噴霧される水粒子の粒子径が１０μｍ未満であるとヒュームが有する熱により水粒子が容易に気化し、抜熱効果減となる。そして、ヒューム抜熱用水噴霧器２１〜２３から噴霧される水粒子の粒子径が２５０μｍを超えると抜熱に利用されない水が装置下部に溜まり水処理問題となる。従って、ヒューム抜熱用水噴霧器２１〜２３から噴霧される水粒子の粒子径は１０〜２５０μｍであることが好ましい。

ヒューム捕集部３はヒューム抜熱部１から流入した空気中の酸化鉄ヒュームを捕集するためのものであって、箱形に形成されている。そして、ヒューム捕集部３は酸化鉄ヒュームを含む空気をヒューム抜熱部１から取り入れるための開口部３ａ（図３、図４参照）を有し、この開口部３ａはヒューム捕集部３の左右両側面のうち一方の側面に形成されている。

ヒューム捕集用水噴霧器４１〜４４はヒューム捕集部３の開口部３ａから流入した空気にヒューム捕集用の水粒子を噴霧するものであって、ヒューム捕集部３の一方の端板３ｂ（図３、図４参照）に形成された送風口３ｃの周囲に配置されている。
ここで、ヒューム捕集用水噴霧器４１〜４４から噴霧される水粒子の粒子径が１０μｍ未満であると粒子比表面積が増加し、ヒューム捕集率増となる。従って、ヒューム捕集用水噴霧器４１〜４４から噴霧される水粒子の粒子径は１０μｍ以下であることが好ましい。

排気ダクト６はヒューム捕集部３で酸化鉄ヒュームが除去された空気を外部に排気するものであって、ヒューム捕集部３の他方の端板３ｄ（図４参照）に通風ダクト７を介して接続されている。
送風機５はヒューム捕集用水噴霧器４１〜４４から噴霧された水粒子を排気ダクト６側へ送風するものであって、ヒューム捕集部３の送風口３ｃに装着されている。

このようなヒューム捕集装置を用いて空気中の酸化鉄ヒュームを捕集する場合は、図１に示す送風機８を作動させ、酸化鉄ヒュームを含む空気をヒューム抜熱部１の空気取入口１ａに送風する。このときヒューム抜熱用水噴霧器２１〜２３から水粒子を噴霧すると、空気取入口１ａからヒューム抜熱部１の内部に流入した空気中の酸化鉄ヒュームがヒューム抜熱用水噴霧器２１〜２３から噴霧された水粒子によって抜熱（除熱）される。

ヒューム抜熱用水噴霧器２１〜２３からの水粒子によって抜熱された酸化鉄ヒュームは、ヒューム抜熱部１の空気取入口１ａから流入した空気と共に、ヒューム捕集部３の開口部３ａからヒューム捕集部３の内部に流入する。このとき、ヒューム捕集用水噴霧器４１〜４４から水粒子を噴霧すると、ヒューム捕集部３の内部に流入した空気中の酸化鉄ヒュームがヒューム捕集用水噴霧器４１〜４４から噴霧された水粒子の表面に付着する。そして、水粒子の表面に付着した酸化鉄ヒュームは、水粒子と共にヒューム捕集部３の底面上に落下して捕集される。

ヒューム捕集部３で酸化鉄ヒュームが捕集された空気は、送風機５から送風された空気と共に通風ダクト７を経て排気ダクト６に流入する。そして、排気ダクト６に流入した空気は、排気ダクト６の上端部に形成された排気口から外部に排気される。
図１に示す３つの測定点Ａ〜Ｃで酸化鉄ヒュームの温度を測定した結果を図５に示すと共に、図１に示す３つの測定点Ａ〜Ｃで酸化鉄ヒュームの濃度を測定した結果を図６に示す。

図５及び図６に示す●はヒューム抜熱用水噴霧器２１〜２３から粒子径が１０〜１５０μｍの水粒子（常温）を２０×１０³〜４０×１０³ｍ³／ｍｉｎの噴霧量で噴霧すると共に、ヒューム捕集用水噴霧器４１〜４４から粒子径が５μｍの水粒子（常温）を１０×１０³ｍ³／ｍｉｎの噴霧量で噴霧した場合の酸化鉄ヒュームの温度と濃度を示している。
また、図５及び図６に示す○はヒューム抜熱用水噴霧器２１〜２３から水粒子を噴霧しなかった場合の酸化鉄ヒュームの温度と濃度を示している。なお、図５及び図６に示す酸化鉄ヒュームの温度測定値と濃度測定値は、送風機５の送風量を１４０ｍ³／ｍｉｎに設定した場合における酸化鉄ヒュームの温度測定値と濃度測定値を示している。

ヒューム抜熱用水噴霧器２１〜２３から水粒子を噴霧した場合と噴霧しなかった場合とを比較すると、図５に示すように、水粒子を噴霧した場合は酸化鉄ヒュームの温度が測定点Ｂで２９℃まで下がったのに対し、水粒子を噴霧しなかった場合は酸化鉄ヒュームの温度が測定点Ｂで３５℃までしか下がらなかった。
また、図６に示すように、水粒子を噴霧した場合は酸化鉄ヒュームの濃度が測定点Ｂで１．９ｇ／Ｎｍ³、測定点Ｃで１．４ｇ／Ｎｍ³まで下がったのに対し、水粒子を噴霧しなかった場合は酸化鉄ヒュームの濃度が測定点Ｂで４．０ｇ／Ｎｍ³、測定点Ｃで３．０ｇ／Ｎｍ³までしか下がらなかった。

図５及び図６に示した試験結果からも明らかなように、酸化鉄ヒュームを含む空気に水粒子をヒューム捕集用水噴霧器４１〜４４から噴霧して酸化鉄ヒュームを捕集するに際して、ヒューム抜熱用水噴霧器２１〜２３からの水粒子によって酸化鉄ヒュームを抜熱した後、酸化鉄ヒュームを含む空気に水粒子をヒューム捕集用水噴霧器４１〜４４から噴霧すると、酸化鉄ヒュームを含む空気に水粒子をヒューム捕集用水噴霧器４１〜４４から噴霧したときに酸化鉄ヒュームの熱によって水粒子が気化しなくなる。従って、空気中に飛散した酸化鉄ヒュームを効率的に捕集することができる。

また、酸化鉄ヒュームが多量に発生する場合でも集塵能力の大きい集塵装置を使用する必要がないので、空気中に飛散した酸化鉄ヒュームを多大な設備費などを要することなく捕集することができる。
上述した本発明の一実施形態では、酸化鉄ヒュームを含む空気に水粒子を噴霧して酸化鉄ヒュームを抜熱するようにしたが、水粒子以外の冷却媒体（例えば、ガスなど）を用いて酸化鉄ヒュームを抜熱するようにしてもよい。

また、酸化鉄ヒュームを含む空気にヒューム抜熱用の水粒子を噴霧する手段として３つのヒューム抜熱用水噴霧器を例示したが、これに限られるものではなく、例えば酸化鉄ヒュームを含む空気に水粒子を１つのヒューム抜熱用水噴霧器から噴霧してもよいし、４つ以上のヒューム抜熱用水噴霧器から噴霧してもよい。
また、酸化鉄ヒュームを含む空気にヒューム捕集用の水粒子を噴霧する手段として４つのヒューム抜熱用水噴霧器を例示したが、これに限られるものではなく、例えば酸化鉄ヒュームを含む空気に水粒子を１つのヒューム捕集用水噴霧器から噴霧してもよいし、５つ以上のヒューム捕集用水噴霧器から噴霧してもよい。

１…ヒューム抜熱部
１ａ…空気取入口
２１，２２，２３…ヒューム抜熱用水噴霧器
３…ヒューム捕集部
３ａ…開口部
３ｂ…端板
３ｃ…送風口
３ｄ…端板
４１，４２，４３，４４…ヒューム捕集用水噴霧器
５…送風機
６…排気ダクト
７…通風ダクト
８…送風機

Claims

酸化鉄ヒュームを含む空気を送風して前記酸化鉄ヒュームを所定箇所に収集するヒューム収集工程と、前記所定箇所に収集された酸化鉄ヒュームを抜熱するヒューム抜熱工程と、該ヒューム抜熱工程で抜熱された酸化鉄ヒュームを含む空気に水粒子を噴霧して前記酸化鉄ヒュームを捕集するヒューム捕集工程と、を有し、
前記酸化鉄ヒュームを含む空気に１０〜２５０μｍの粒子径を有する水粒子を噴霧して前記酸化鉄ヒュームを抜熱することを特徴とする酸化鉄ヒュームの捕集方法。
前記ヒューム収集工程は、前記酸化鉄ヒュームを含む空気をヒューム捕集装置のヒューム抜熱部に送風して酸化鉄ヒュームを収集する工程であることを特徴とする請求項１に記載の酸化鉄ヒュームの捕集方法。