JP6189200B2 - 吹製装置 - Google Patents

Description

本発明は、高炉スラグに対し加圧された冷却水を多孔板に複数形成された吐水孔から噴射して水砕スラグを生成する吹製装置に関するものである。

高炉においては、鉄鉱石や焼結鉱等が還元されてなる溶銑とともに、大量の高炉スラグが生成される。
高炉の下部から溶銑とスラグを取り出すと、溶銑と高炉スラグは比重の違いで分離するので、分離した溶銑と高炉スラグは別々の樋に流される。

この高炉スラグはコンクリート材、道路舗装材、海底覆砂材等としてリサイクル可能であるが、生成されたばかりで高温である高炉スラグをリサイクルするための冷却処理方法として、例えば図８に示すように加圧された冷却水Ｗを吹製装置１０から噴射し、樋Ｔから流れ落ちる高炉スラグＳを急冷するものがある。

この吹製装置１０は、図８乃至図１０に示すように吐水孔１２が複数形成された多孔板１１を備え、その吐水孔１２から高圧の冷却水Ｗを噴射する。
このように高圧水で急冷されてガラス質となった砂状のスラグを水砕スラグという。また、この高圧の冷却水Ｗによる高炉スラグＳの急冷処理を吹製という。

吹製直後は水砕スラグと冷却水Ｗが混濁している状態なので、その後、沈殿槽において水砕スラグを沈殿させて水Ｗと分離させる。
ここで、吹製において使用される水量は膨大であるので、地球環境保護の観点及び経済的な観点から、水砕スラグを沈殿させた後の上澄みの水Ｗは循環されて、冷却水Ｗとして吹製で再使用される。

しかし、この上澄みの水Ｗには、沈殿槽において沈殿しなかった微粒水砕スラグが混じっており、その微粒水砕スラグ混じりの水Ｗを吹製装置１０によって高圧で噴射すると、元々図１０に示すように真円の吐水孔１２が形成されていた多孔板１１が、微粒水砕スラグの影響で図１１に示すように摩耗し、吐水孔１２の直径が広がってしまう。
この結果、吐水孔１２から噴射される冷却水Ｗの水圧が低下し、また、水量が増加するので、生成される水砕スラグを希望する粒度構成や粉砕性に調整できなくなる。

したがって、水砕スラグの品質を維持するためには多孔板１１が摩耗する度に補修が必要であり、その補修コストが嵩んでしまう。
また、多孔板１１の補修時には吹製装置１０や沈殿槽を含めた水砕スラグ製造装置全体の運転を停止しなければならないので、設備の稼働率が低下するとともに水砕スラグの品質も安定しない。

そこで、微粒水砕スラグが混じった使用後の水Ｗから微粒水砕スラグを回収する除去装置を備えた水砕スラグ製造装置が開示されている（例えば、特許文献１，２参照）。

特許第２７１８９３０号公報 特開２００４−２７７２５４号公報

これらの水砕スラグ製造装置では、大粒径の水砕スラグを沈殿させて分離することに加え、分離後の上澄みの水Ｗに浮かんでいる微粒水砕スラグも除去可能である。

しかしながら、上澄みの水Ｗから微粒水砕スラグを完全に除去することは難しく、この水砕スラグ製造装置を用いても多孔板１１の摩耗を防止できない。
そこで本出願人は、循環させた冷却水には微粒水砕スラグが混じったままであることを前提とした上で、多孔板の構造に着目し創意工夫を重ねることにより本発明を完成するに至った。

本発明の目的とするところは、多孔板の補修コストを抑制でき、かつ長時間の連続稼働が可能な吹製装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の吹製装置（２０）は、高炉スラグ（Ｓ）に対し加圧された冷却水（Ｗ）を多孔板（２１）に複数形成された吐水孔（２２）から噴射して水砕スラグを生成する吹製装置（２０）において、前記吐水孔（２２）まわりにはチップ（２３）が取付けられ、前記吐水孔（２２）の内周壁は前記多孔板（２１）の材質よりも耐摩耗性が高い耐摩耗性材料からなることを特徴とする。

また、請求項２に記載の吹製装置（２０）は、前記チップ（２３）の外形は、前記冷却水（Ｗ）噴射の下流側よりも上流側のほうが大きいことを特徴とする。

また、請求項３に記載の吹製装置（２０）は、前記チップ（２３）の外形は、円筒状で前記上流側に鍔部（２３ａ）を有する断面凸型状であることを特徴とする。

また、請求項４に記載の吹製装置（２０）は、前記チップ（２３）の外形は、前記上流側から下流側に向けて縮径したテーパー形状であることを特徴とする。

また、請求項５に記載の吹製装置（２０）は、前記チップ（２３）は、前記多孔板（２１）に複数形成された既存の吐水孔（１２）に装着されるものであることを特徴とする。

ここで、上記括弧内の記号は、図面および後述する発明を実施するための形態に掲載された対応要素または対応事項を示す。

本発明の請求項１に記載の吹製装置によれば、吐水孔まわりにはチップが取付けられるので、例えば循環させて再使用した冷却水に微粒水砕スラグが混じっていて多孔板が摩耗しても、多孔板の補修はチップを交換するだけで済む。よって、多孔板の補修が容易かつ補修コストを抑制できる。
しかも、吐水孔の内周壁は多孔板の材質よりも耐摩耗性が高い耐摩耗性材料からなるので、チップが多孔板と同じ材質の場合、及び多孔板に直接吐水孔が形成された場合に比べて、チップの交換の頻度が低くて済む。その結果、さらに補修コストが低廉となるとともに吹製装置の長時間連続運転が可能であり、水砕スラグの品質も安定する。

また、請求項２に記載の吹製装置によれば、請求項１に記載の発明の作用効果に加え、チップの外形は、冷却水噴射の下流側よりも上流側のほうが大きいので、吐水孔から加圧した冷却水を噴射してもその勢いでチップが多孔板から外れてしまうことがない。

また、請求項３に記載の吹製装置によれば、請求項２に記載の発明の作用効果に加え、チップの外形は、円筒状で上流側に鍔部を有する断面凸型状であるので、チップの加工が容易でチップの単価も抑制できる。

また、請求項４に記載の吹製装置によれば、請求項２に記載の発明の作用効果に加え、チップの外形は、上流側から下流側に向けて縮径したテーパー形状であるので、チップと多孔板がいわゆるテーパー合わせとなる。よって、確実にチップと多孔板との間を塞ぐことができるので、チップと多孔板との間から冷却水が漏れない。

また、請求項５に記載の吹製装置によれば、請求項１乃至４に記載の発明の作用効果に加え、チップは、多孔板に複数形成された既存の吐水孔に装着されるものであるので、多孔板を新たに用意しなくても済み、導入コストも抑制可能である。

なお、本発明の吹製装置のように、吐水孔まわりに耐摩耗性材料からなる点は、上述した特許文献１及び２には全く記載されていない。

本発明の第一実施形態に係る吹製装置における、（ａ）はチップを、（ｂ）は多孔板をそれぞれ示す拡大断面図である。 図１に示すチップを多孔板に取付けた状態を示す拡大断面図である。 本発明の第一実施形態に係る吹製装置においてチップが取付けた多孔板を示す平面図である。 本発明の第二実施形態に係る吹製装置におけるチップを多孔板に取付けた状態を示す拡大断面図である。 他の本実施形態に係る吹製装置におけるチップを多孔板に取付けた状態を示す拡大断面図である。 さらに他の本実施形態に係る吹製装置においてチップが取付けた多孔板を示す平面図である。 他の本実施形態に係る吹製装置においてチップが取付けた多孔板を示す平面図である。 高炉スラグに対し冷却水を噴射する吹製装置を示す斜視図である。 従来例に係る吹製装置における多孔板を示す平面図である。 従来例に係る吹製装置における多孔板を示す拡大断面図である。 従来例に係る吹製装置における多孔板が摩耗した状態を示す拡大断面図である。

（第一実施形態）
図１乃至図３、及び図８を参照して、本発明の第一実施形態に係る吹製装置２０を説明する。
この吹製装置２０は、高炉スラグＳに対し加圧された冷却水Ｗを、多孔板２１に複数形成された吐水孔２２から噴射して水砕スラグを生成するものである。
ここで使用される冷却水Ｗは、吹製装置１０や沈殿槽を含めた水砕スラグ製造装置において、循環させて再使用されたものであり、沈殿槽で除去しきれない微粒水砕スラグが混じったままの水である。

チップ２３は、図１（ａ）に示すように円筒状で、一端にその円筒よりも径の大きい鍔部２３ａを有し、全体として外形が断面凸型状となっている。
チップ２３の一端から他端まで貫通して設けられた孔部２２が、実質的には多孔板２１における吐水孔２２となる。すなわち、チップ２３が吐水孔２２の内周壁を構成する。
チップ２３の孔部２２の直径は、従来例に係る多孔板１１の吐水孔１２の直径と等しい。
また、チップ２３は多孔板２１の材質よりも耐摩耗性が高い耐摩耗性材料からなる。この材質とは、特に微粒水砕スラグに対する耐摩耗性が高い、例えばアルミナ等のセラミックスである。
本実施形態においては、このチップ２３を多孔板２１一枚につき３８個設けた。

多孔板２１は、図８に示すように吹製装置２０における冷却水Ｗ噴射の下流側壁部を構成する、鋼からなる板である。
また、図１（ｂ）に示すように、多孔板２１にはチップ２３の外形に合わせて、冷却水Ｗ噴射の上流側の径が大きい断面凸型に段付き孔２１ａが形成されている。
その段付き孔２１ａの数はチップ２３の数と等しく、図３に示すように上下二段に形成されている。
この多孔板２１は、既存の従来使用していた多孔板１１を加工してなるものであってもよいし、新規に作成するものであってもよい。

そして、図２及び図３に示すように多孔板２１にチップ２３が取付けたられたときには、多孔板２１とチップ２３は冷却水Ｗ噴射の上流側及び下流側の両方において面一である。なお、上流側及び下流側のいずれも必ずしも面一でなくてもよい。
このように、多孔板２１はチップ２３に吐水孔２２が形成された入れ子構造となっている。

チップ２３を多孔板２１に取付けた際のチップ２３と多孔板２１との隙間は、多孔板２１に対しチップ２３を挿入し難くなく、かつチップ２３が多孔板２１に取付けられた状態で固定されていなくても脱落しない程度の隙間となっている。
チップ２３が摩耗し新しいチップ２３と交換する場合には、多孔板２１本体を損傷させないように、多孔板２１の材質（鋼）よりも軟質の金属（例えば銅）でチップ２３を下流側から叩いてチップ２３を取出す。

一方、チップ２３と多孔板２１との隙間が大きい場合には、多孔板２１に対してチップ２３をネジ止めしてもよいし、接着剤で接着してもよい。但し、接着剤を用いた場合には下流側からチップ２３を叩いたときにチップ２３を取り出せるだけの接着強度のものを使用する。

以上のように構成された吹製装置２０によれば、吐水孔２２まわりにはチップ２３が取付けられるので、循環させて再使用した冷却水に微粒水砕スラグが混じっていて多孔板２１が摩耗しても、多孔板２１の補修はチップ２３を交換するだけで済む。よって、多孔板２１の補修が容易かつ補修コストを抑制できる。
しかも、吐水孔２２の内周壁は多孔板２１の材質よりも耐摩耗性が高い耐摩耗性材料からなるので、チップ２３が多孔板２１と同じ材質の場合、及び多孔板２１に直接吐水孔２２が形成された場合に比べて、チップ２３の交換の頻度が低くて済む。その結果、さらに補修コストが低廉となるとともに吹製装置２０の長時間連続運転が可能であり、水砕スラグの品質も安定する。

また、チップ２３の外形は、冷却水Ｗ噴射の下流側よりも上流側のほうが大きいので、吐水孔２２から加圧した冷却水Ｗを噴射してもその勢いでチップ２３が多孔板２１から外れてしまうことがない。
特に、チップ２３の外形が円筒状で上流側に鍔部２３ａを有する断面凸型状であるので、チップ２３の加工が容易でチップ２３の単価も抑制できる。

（第二実施形態）
次に図４を参照して、本発明の第二実施形態に係る吹製装置２０を説明する。なお、第一実施形態と同一部分には同一符号を付した。
本実施形態の第一実施形態との違いは、チップ２３の外形と、それに対応する多孔板２１の孔である。

すなわち図４に示すように、チップ２３の外形は、冷却水Ｗ噴射の上流側から下流側に向けて縮径したテーパー形状である。
そして、多孔板２１はそれの形状に合わせて加工されている。
本実施形態では、第一実施形態とは異なり接着剤等によるチップ２３の固定が必須である。

この吹製装置２０によれば、チップ２３と多孔板２１がいわゆるテーパー合わせとなっているので、確実にチップ２３と多孔板２１との間を塞ぐことができ、チップ２３と多孔板２１との間から冷却水Ｗが漏れない。

なお、第一、第二実施形態において多孔板２１は、既存の従来使用していた多孔板２１に段付き孔２１ａ等を加工するか又は新規に多孔板２１を作成するとともに段付き孔２１ａ等を形成するとしたが、これに限られるものではなく、図５に示すように従来の多孔板１１に複数形成された既存の吐水孔１２にチップ２３が装着されてもよい。

また、多孔板２１の吐水孔２２の配置は本実施形態のものに限られず、大きさや数を含めて適宜設計される。例えば図６のように吐水孔２２が三段に並べられていてもよい。
さらには、チップ２３の外形は円筒状や円錐状に限られず、図７の下に示すように平面矩形状のものがあってもよい。すなわち、チップ２３の外形が冷却水Ｗ噴射の下流側よりも上流側のほうが大きければよい。

また、チップ２３が何らかの方法で抜け止めされているなら、チップ２３が鍔部２３ａを有さない完全な円筒状等のように、下流側よりも上流側のほうが大きいものに限られない。
この場合も、多孔板２１が摩耗して吐水孔２２が拡大した場合の多孔板２１の補修は、チップ２３を交換するだけで済むので、多孔板２１の補修が容易かつ補修コストを抑制できる。

また、チップ２３の材質はセラミックスに限られるものではなく、他の耐摩耗性材料であってもよい。

１０ 吹製装置
１１ 多孔板
１２ 吐水孔（既存の吐水孔）
２０ 吹製装置
２１ 多孔板
２１ａ 段付き孔
２２ 吐水孔
２３ チップ
２３ａ 鍔部
Ｓ 高炉スラグ
Ｔ 樋
Ｗ 冷却水（水）

Claims (5)

1. 高炉スラグに対し加圧された冷却水を多孔板に複数形成された吐水孔から噴射して水砕スラグを生成する吹製装置において、
   前記吐水孔まわりにはチップが取付けられ、前記吐水孔の内周壁は前記多孔板の材質よりも耐摩耗性が高い耐摩耗性材料からなることを特徴とする吹製装置。
2. 前記チップの外形は、前記冷却水噴射の下流側よりも上流側のほうが大きいことを特徴とする請求項１に記載の吹製装置。
3. 前記チップの外形は、円筒状で前記上流側に鍔部を有する断面凸型状であることを特徴とする請求項２に記載の吹製装置。
4. 前記チップの外形は、前記上流側から下流側に向けて縮径したテーパー形状であることを特徴とする請求項２に記載の吹製装置。
5. 前記チップは、前記多孔板に複数形成された既存の吐水孔に装着されるものであることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一つに記載の吹製装置。