JP6029483B2 - 溶銑搬送容器への地金付着抑制方法 - Google Patents

Description

本発明は、溶銑搬送容器への地金付着を抑制するための操業方法である。

製鉄プロセスにおいては、高炉から出銑した溶銑をトピードカー(混銑車)や溶銑鍋などの内部に耐火物で施工した搬送容器に装入し、次工程である転炉に搬送するのが一般的である。この際、搬送容器に装入された溶銑が元々低温である場合や、搬送容器中での滞留時間が長く温度が低下した場合に、耐火物に地金が付着する。
地金付着量が多い場合、搬送容器を運搬する機関車やクレーンの荷重制約により、運搬できる溶銑量が低下するため、地金除去作業が必要となる。地金の除去作業は、主に、地金に衝撃を加えることによって地金を除去するため、衝撃によっては、搬送容器内に施工した耐火物が脱落する場合があり、耐火物容器の寿命が低下してしまう虞がある。また、地金除去作業自体が工程阻害の要因にもなるため、搬送容器への地金付着は少ないことが望ましい。

このような不都合を回避することを意図し、溶銑処理時に付着する地金を抑制する技術として、特許文献１に示すものが開発されている。
特許文献１では、溶銑鍋内に溶銑を入れて攪拌羽根で攪拌して脱硫処理するにあたって、溶銑鍋の内側壁に邪魔板を設けることによって、溶銑鍋の内側に付着する地金付着を抑制する技術である。この特許文献１では、邪魔板の突出量を溶銑鍋内径に対して０．０１〜０．１５とし、邪魔板の幅を突出量の１／２以下としている。

特開２００４−３００４５５号公報

特許文献１では、溶銑鍋の内側壁に邪魔板を設けることにより溶銑処理時における地金付着を抑制することができるものの、地金付着を抑制するために、邪魔板を溶銑鍋に施工しなければならず、邪魔板のメンテナンスも必要となり、邪魔板の施工及びメンテナンスが非常に大変である。また、邪魔板のコーナ部に地金は付着してしまうと、邪魔板自体から地金除去を行うことは非常に難しいのが実情である。

そこで、本発明では、溶銑鍋に付着する地金を簡便に抑制することができる溶銑搬送容器への地金付着抑制方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は、次の手段を講じた。
本発明の技術的手段は、溶銑搬送容器の操業方法であって、トーピードカーから払い出された溶銑を受銑し且つ転炉に１回で装入される量の溶銑を内装可能であって底部より上方開口が広口とされている溶銑搬送容器に溶銑を装入し、排出するという１サイクルを経た際に溶銑搬送容器に付着する地金重量を「ΔＷ(ton)」、溶銑搬送容器に装入する溶銑の溶銑温度を「Ｔ(℃)」、溶銑搬送容器に溶銑が入っている間の実鍋時間を「ｔａ(min)」、溶銑搬送容器に溶銑が入っていない空鍋時間を「ｔｂ(min)」としたとき、式（１）を満たすように、溶銑搬送容器の実鍋時間ｔａ、空鍋時間ｔｂ、溶銑温度Ｔのいずれかを調整することを特徴とする。

ΔＷ＝１２６．５６−０．１００４Ｔ＋０．０４４２ｔａ＋０．０２７５ｔｂ≦１ ・・・（１）
ただし、Ｔ＝１２６１〜１３２３℃、ｔａ＝１０〜１０５min、ｔｂ＝１０〜１１０min

本発明によれば、実鍋時間、空鍋時間、溶銑温度のいずれかを調整することによって溶銑搬送容器に付着する地金量を確実に抑制することができるようになる。

溶銑鍋の操業の一例を示す図である。 本発明の溶銑搬送容器への地金付着抑制方法に則り、実鍋時間、空鍋時間、溶銑温度のいずれかを調整する手順を示したフローチャートである。 溶銑温度が１２６０℃における実鍋時間と、空鍋時間と、地金付着との関係をまとめた図である。 溶銑温度が１２８０℃における実鍋時間と、空鍋時間と、地金付着との関係をまとめた図である。 溶銑温度が１３００℃における実鍋時間と、空鍋時間と、地金付着との関係をまとめた図である。 溶銑温度が１３２０℃における実鍋時間と、空鍋時間と、地金付着との関係をまとめた図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
まず、高炉から出銑した溶銑をトーピードカーで受銑する。その後、製品仕様、溶銑成分によってはトーピードカーを溶銑予備処理設備に移動させ、脱りん処理や脱硫処理を行う。次に、トーピードカーを溶銑予備処理設備から製鋼工場に移動させ、溶銑を払い出す場（払い出しステーション）にて、溶銑を溶銑鍋に払い出す。
溶銑を装入した溶銑鍋（溶銑搬送容器）はクレーンにて除滓場に運ばれ、除滓場にて溶銑上面のスラグを除去する。スラグ除滓が終了した後、クレーンにて転炉まで溶銑鍋を移動して、溶銑鍋から転炉に溶銑が払い出され、転炉にて脱炭処理が行われる。溶銑を転炉に払い出し、空となった溶銑鍋は、再びクレーンにより、払い出しステーションに戻される。またこの際、スラグ除滓後に溶銑鍋に溶銑が入った状態で機械的攪拌により脱硫処理を実施しても良い。この場合は脱硫処理後にもう一度スラグ除去を実施した後、転炉への溶銑への払い出しが行われる。また、近年では脱りん処理を搬送容器内ではなく、転炉型容器において実施する手法が一般的になってきている。この場合には、溶銑鍋に入った溶銑は脱りん処理を実施する転炉容器に装入されることになる。
上述の操業では、トピードカー内の溶銑が元々低温である場合や、溶銑鍋中での滞留時間が長く温度が低下した場合に、溶銑鍋に地金が付着する。地金が付着するとクレーンの重量制約により、運搬できる溶銑の重量が減少する。また、溶銑鍋の炉口付近に地金が付着が発生すると、転炉への溶湯の排出がうまくいかなくなるという不都合も発生する。

このため、多くの地金が溶銑鍋に付着した場合、例えば、衝撃機（地金取り機）を用いて、溶銑鍋に付着した地金に衝撃を与えて地金を除去する。地金除去時は、溶銑鍋に対して衝撃を与えるため、振動によって溶銑鍋内に施工した耐火物が落下したり損傷することがあり、その結果、溶銑鍋の寿命が低下することがある。
また、この地金除去作業時には溶銑の運搬ができないため、地金作業自体が工程阻害の原因ともなる。このため、地金付着を極力発生させないようにすることが望まれているが、これまでの実操業においては、地金が付着しないケースもあるものの、短期間に多量の地金が付着するケースもあり、安定的に地金付着を少なくすることができなかったのが実情である。そこで、発明者らは、様々な検証の結果、安定的に溶銑鍋への地金付着を抑制することができる操業について見出した。

以下、溶銑鍋（溶銑搬送容器）の操業方法について詳しく説明する。特に、溶銑鍋への地金付着抑制について説明する。
図１は、溶銑搬送容器への地金付着抑制方法の一例を示したものである。
図１に示すように、溶銑鍋の操業では、まず、溶銑が入っていない空の溶銑鍋１Ｂに、トーピードカーから溶銑を払い出す（払い出し工程）。次に、溶銑を装入した溶銑鍋１Ａを移動させ、スラグ除滓を実施すると共に、必要に応じては、所定の場所で脱硫処理などの溶銑処理を行う（運搬／溶銑処理工程）。溶銑処理の終了後、溶銑鍋１Ａを所定場所に運搬後、溶銑鍋１Ａ内の溶銑を転炉に払い出す（転炉への払い出し工程）。

溶銑鍋への払い出し工程〜転炉への払い出し工程までは、溶銑鍋１Ａに溶銑が入っており、この間で溶銑鍋１Ａに地金付着が発生する。溶銑鍋１Ａに溶銑が入っている間は、地金の付着量（地金量）に影響を及ぼすと考えられることから、本発明では、溶銑鍋１Ａに溶銑が入っている間の実鍋時間を「ｔ_ａ(min)」としている。また、溶銑鍋１Ａに装入した溶銑の温度（溶銑温度）が低い場合は地金量が多く、一方、溶銑温度が高い場合は地金
量が少ないと考えられることから、本発明では、溶銑鍋１Ａに装入する溶銑の溶銑温度を「Ｔ(℃)」としている。

また、溶銑鍋１Ａ内の溶銑を次工程の転炉に払い出した後は、次の溶銑がトーピードカーから払い出されるまでの間、溶銑鍋は空の状態になるが、この空鍋である時間が長いと、溶銑鍋自体の温度が下がり、再び、溶銑を装入したときに地金が付着し易くなることから、本発明では、溶銑鍋１Ｂに溶銑が入っていない空鍋時間を「ｔ_ｂ(min)」としている。

図３〜図６は、上記した溶銑温度Ｔと、実鍋時間ｔ_ａと、空鍋時間ｔ_ｂと、地金付着の有無との関係について示したものである。図３に示すように、溶銑温度Ｔが１２６０℃の場合は、境界線Ｌ１を境界として、地金付着が有りと無しとに分かれた。同様に、図４〜６に示すように、溶銑温度Ｔが１２８０℃、１３００℃、１３２０℃の場合は、それぞれ境界線Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４を境界として、地金付着が有りと無しとに分かれた。

これから解るように、溶銑温度Ｔ、実鍋時間ｔ_ａ、空鍋時間ｔ_ｂは、それぞれ地金付着の重要な因子となっており、これら溶銑温度Ｔ、実鍋時間ｔ_ａ、空鍋時間ｔ_ｂを式（１）に示すように整理することによって、地金付着を抑制することができることを知見した。
そこで、発明者らは、溶銑鍋に付着する地金重量、即ち、溶銑搬送容器に溶銑を装入してから排出するという１サイクルを経た際に溶銑鍋に付着する地金重量を「ΔＷ(ton)」とし、上述したように、地金付着の因子となる溶銑温度Ｔ、実鍋時間ｔ_ａ、空鍋時間ｔ_ｂのパラメータと、地金重量ΔＷとの関係を実験等により整理した。その結果、式（１）に満たすようにすれば、１チャージ当たりの地金付着を１ｔｏｎ以下にすることができることが分かった。

なお、式（１）は、実操業において、溶銑温度Ｔ、実鍋時間ｔ_ａ、空鍋時間ｔ_ｂ及び地金重量ΔＷを実測し、これらの値に対して重回帰計算を行った結果である。
ΔＷ＝１２６．５６−０．１００４Ｔ＋０．０４４２ｔ_ａ＋０．０２７５ｔ_ｂ≦１
・・・（１）
ここで、地金重量ΔＷ(ton)は、溶銑鍋の内壁に付着する地金量であって、例えば、転炉への払い出し工程において溶銑を払い出した直後の溶銑鍋１Ｂの重量（処理後の空の重量）から、溶銑鍋への払い出し工程において溶銑の装入直前の溶銑鍋の重量（空の溶銑鍋１Ｂの重量）を引いた値である。溶銑鍋の重量は、ロードセルにより測定することができる。

溶銑温度Ｔは、溶銑鍋１Ａに溶銑を装入した直後の溶銑の温度であって、例えば、溶銑鍋への払い出し工程において溶銑の払い出し終了直後の温度である。溶銑温度は熱電対プローブを用いて測定することができる。
また、実鍋時間ｔ_ａは、溶銑鍋１Ａにおいて、溶銑が装入された状態での時間のことで、例えば、溶銑鍋への払い出し工程において溶銑の払い出し終了直後から、転炉への払い出し工程において溶銑の払い出し完了後までの時間である。空鍋時間ｔ_ｂは、溶銑鍋１Ｂにおいて、溶銑が装入されていない状態での時間のことで、例えば、転炉への払い出し工程で溶銑の払い出し終了直後から、溶銑鍋への払い出し工程において次の溶銑の払い出し開始直後までの時間である。

溶銑鍋の操業を行うにあたっては、式（１）を満たすように、実鍋時間ｔ_ａ、空鍋時間ｔ_ｂ、溶銑温度Ｔのいずれかを調整する。図２は、実鍋時間ｔ_ａ、空鍋時間ｔ_ｂの調整の一例を示したものである。本発明は、図２の方法に限定されない。
図２に示すように、実操業では、溶銑鍋への払い出し工程を行う前に処理する溶銑の溶銑温度Ｔが判明（Ｓ１）する。溶銑を処理する実操業において、実鍋時間ｔ_ａが調整可能である場合（Ｓ２、ｙｅｓ）、例えば、運搬及び溶銑処理工程での時間（処理時間）を短くすることによって、実鍋時間ｔ_ａを調整して、式（１）を満たすように操業を行う（Ｓ３）。

一方、運搬や溶銑処理における時間が決まっていて、実鍋時間ｔ_ａが調整できない場合（Ｓ２、Ｎｏ）、例えば、溶銑を払い出し後に、新たに溶銑を装入するまでの空鍋時間（空鍋時間ｔ_ｂ）を早めることにより、空鍋時間ｔ_ｂを調整する（Ｓ４）。このように、実
鍋時間ｔ_ａ、空鍋時間ｔ_ｂのいずれかを調整することにより、溶銑鍋に付着する地金を１ｔｏｎ以下にすることができる。なお、実鍋時間ｔ_ａと空鍋時間ｔ_ｂとの両方を調整してもよいし、実操業において、溶銑温度Ｔが調整できる場合は、上述した実鍋時間ｔ_ａや空鍋時間ｔ_ｂの調整の他に、溶銑温度Ｔを調整してもよい。

表１は、本発明の溶銑搬送容器への地金付着抑制方法により操業を行った実施例と、本発明とは異なる方法により操業を行った比較例とをまとめたものである。

表１に示すように、溶銑鍋の操業を行うにあたって、溶銑温度Ｔと、実鍋時間ｔ_ａ(min)と、空鍋時間ｔ_ｂ(min)とが、式（１）を満たすように、操業すれば、溶銑鍋に付着する地金重量ΔＷを１．０ｔｏｎ以下にすることができた。特に、実施例では、既に地金が付着した溶銑鍋を用いた場合、実施例終了後の溶銑鍋の重量が、実施例開始前の溶銑鍋の重量よりも軽くなり、地金重量ΔＷをマイナスにすることができるケースがあった。

これからも分かるように、式（１）を満たすように溶銑鍋の操業を行えば、溶銑鍋に溶
銑を装入した時点から転炉への払い出しが終了した時点までの処理期間内での地金量を０〜１ｔｏｎ以下にするだけでなく、処理期間での地金量を、処理前よりも少なくする（マイナス）にすることができた。
一方、溶銑温度Ｔと、実鍋時間ｔ_ａ(min)と、空鍋時間ｔ_ｂ(min)とが、式（１）を満たすように溶銑鍋の操業を行わなかった場合、溶銑鍋に付着した地金量（地金重量ΔＷ）を１ｔｏｎ以下にすることができず、場合によっては、地金重量ΔＷが５ｔｏｎを超えることがあった。

以上述べたように、溶銑鍋に付着する地金重量を「ΔＷ(ton)」とし、溶銑鍋に装入する溶銑の溶銑温度を「Ｔ(℃)」とし、溶銑鍋に装入している間の実鍋時間を「ｔ_ａ(min)」とし、溶銑鍋に溶銑が入っていない空鍋時間を「ｔ_ｂ(min)」としたとき、式（１）を満たすように、溶銑鍋を操業する際での実鍋時間ｔ_ａ、空鍋時間ｔ_ｂ、溶銑温度Ｔのいずれかを調整することで、溶銑鍋に付着する地金量を確実に抑制することができる。

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範囲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。

１Ａ 溶銑を装入した溶銑鍋
１Ｂ 溶銑が空となっている溶銑鍋

Claims (1)

1. 溶銑搬送容器の操業方法であって、トーピードカーから払い出された溶銑を受銑し且つ転炉に１回で装入される量の溶銑を内装可能であって底部より上方開口が広口とされている溶銑搬送容器に溶銑を装入し、排出するという１サイクルを経た際に溶銑搬送容器に付着する地金重量を「ΔＷ(ton)」、溶銑搬送容器に装入する溶銑の溶銑温度を「Ｔ(℃)」、溶銑搬送容器に溶銑が入っている間の実鍋時間を「ｔａ(min)」、溶銑搬送容器に溶銑が入っていない空鍋時間を「ｔｂ(min)」としたとき、式（１）を満たすように、溶銑搬送容器の実鍋時間ｔａ、空鍋時間ｔｂ、溶銑温度Ｔのいずれかを調整することを特徴とする溶銑搬送容器の操業方法。
   ΔＷ＝１２６．５６−０．１００４Ｔ＋０．０４４２ｔａ＋０．０２７５ｔｂ≦１ ・・・（１）
   ただし、Ｔ＝１２６１〜１３２３℃、ｔａ＝１０〜１０５min、ｔｂ＝１０〜１１０min