JP6221707B2 - Slag processing method and slag processing apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、製鋼工程で生成される溶融スラグを溶融状態のままでスラグ保持炉にて一時的に保持してから、電気炉に注入して還元するスラグ処理方法およびスラグ処理装置に関する。   The present invention relates to a slag treatment method and a slag treatment apparatus in which molten slag generated in a steelmaking process is temporarily held in a molten state in a slag holding furnace and then injected and reduced into an electric furnace.

製鋼工程において転炉等を用いて脱硫、脱燐または脱炭精錬により生成されるスラグ(製鋼スラグ)は、CaOを大量に含んでいる。このため、製鋼スラグは、膨張性が高く体積安定性が悪いので、従来では、セメント原料、骨材等への再利用が制限されてきた。しかし、近年、資源のリサイクルの要請が高まる中、製鋼スラグからFeやPなどの有価物を分離回収するとともに、製鋼スラグを高品質のスラグに改質して再利用することが希求されており、これまでにも各種のスラグ処理方法が提案されている。   Slag (steel slag) produced by desulfurization, dephosphorization, or decarburization refining using a converter or the like in a steelmaking process contains a large amount of CaO. For this reason, since steelmaking slag has high expansibility and poor volume stability, conventionally, reuse to cement raw materials, aggregates, and the like has been limited. However, in recent years, there has been a demand for separation and recovery of valuable materials such as Fe and P from steelmaking slag, while reforming steelmaking slag to high-quality slag and reusing it, while the demand for resource recycling is increasing. Various slag treatment methods have been proposed so far.

例えば、特許文献1には、溶解炉内の鉄鋼溶湯に鉄鋼スラグを加え、熱および還元材を加えて鉄鋼スラグを変成しつつ、スラグ中のFe、MnおよびPを溶湯に移行させて変成スラグを得る第1工程と、溶湯中のMnおよびPを酸化させて順次変成スラグに移行させ、高Mnスラグ、高Pスラグを順次取り出す第2、第3工程とを含むスラグ処理方法が開示されている。   For example, in Patent Document 1, steel slag is added to the molten steel in the melting furnace, heat and reducing material are added to transform the steel slag, and Fe, Mn, and P in the slag are transferred to the molten metal. A slag treatment method is disclosed, which includes a first step of obtaining Mn and P, and second and third steps of oxidizing Mn and P in the molten metal and sequentially transferring them to a metamorphic slag and sequentially taking out high Mn slag and high P slag. Yes.

特許文献2には、炭素含有率1.5wt%未満の鋼鉄浴に、酸化鉄含有率5wt%超の鋼鉄スラグを投入してから、炭素または炭素キャリアの導入により鋼鉄浴を炭化して炭素含有率2.0wt%超の鋼鉄浴を得て、その後に、鋼鉄スラグ中の酸化物を還元する方法が開示されている。当該方法では、スラグ投入時に鉄鋼浴との激しい反応に伴うスラグの発砲(スラグフォーミング)や炉からの噴出(オーバーフロー)を抑制するために、スラグ投入前に鋼鉄浴の炭素含有率を低下させておくことでスラグ投入時の反応速度を緩和させ、その後に当該炭素含有率を上昇させてスラグの還元処理を行っている。   In Patent Document 2, steel slag with an iron oxide content of more than 5 wt% is introduced into a steel bath with a carbon content of less than 1.5 wt%, and then the steel bath is carbonized by introducing carbon or a carbon carrier to contain the carbon. A method is disclosed in which a steel bath with a rate of greater than 2.0 wt% is obtained and thereafter the oxide in the steel slag is reduced. In this method, in order to suppress slag firing (slag forming) and eruption from the furnace (overflow) due to a violent reaction with the steel bath when slag is charged, the carbon content of the steel bath is reduced before slag is charged. The reaction rate at the time of slag injection is eased by setting, and the carbon content is then increased to reduce the slag.

また、非特許文献1には、電気炉内に製鋼スラグ粉、炭材粉およびスラグ改質材粉を装入し、スラグの還元試験を行った結果が開示されている。さらに、特許文献3には、開放型直流電気炉内で、非鉄精錬で発生した溶融スラグを炭素質還元材で還元して、金属層とスラグ層に分離し、有価金属を回収する方法が開示されている。   Non-Patent Document 1 discloses a result of a steel slag powder, a carbon material powder, and a slag modifier powder charged in an electric furnace and subjected to a slag reduction test. Furthermore, Patent Document 3 discloses a method of recovering valuable metals by reducing molten slag generated by non-ferrous refining with a carbonaceous reducing material in an open DC electric furnace, separating it into a metal layer and a slag layer. Has been.

また、特許文献4には、低温で流動性の低い製鋼スラグを溶融改質するために、容器内に収容した低流動性の製鋼スラグに改質材を添加または溶射する前後に、スラグ表層を機械的に撹拌してから、加熱バーナーを用いてスラグと改質材の混合層を加熱して溶融させ、得られた溶融スラグを容器から排出して凝固させる方法が開示されている。   In addition, in Patent Document 4, in order to melt and reform steelmaking slag having low fluidity at low temperatures, the slag surface layer is added before and after the modifier is added or sprayed to the low fluidity steelmaking slag contained in the container. A method is disclosed in which after stirring mechanically, a mixed layer of slag and modifier is heated and melted using a heating burner, and the resulting molten slag is discharged from a container and solidified.

特開昭52−033897号公報Japanese Patent Laid-Open No. 52-033897 特表2003−520899号公報Special table 2003-520899 gazette オーストラリア特許AU−B−20553/95号明細書Australian Patent AU-B-20553 / 95 Specification 特開2005−146357号公報JP 2005-146357 A

Scandinavian Journal of Metallurgy 2003;32:p.7−14Scandinavian Journal of Metallurgy 2003; 32: p. 7-14

しかしながら、上記特許文献1記載のスラグ処理方法では、転炉を用いて還元処理を行っているため、溶湯とスラグが強く撹拌されている。このため、スラグ投入時に溶湯の炭素濃度が高いと、スラグが溶湯と接触することにより、反応が促進されてフォーミングが起こる。これを回避するために、炭素濃度が低い溶湯にスラグを投入後、還元反応の促進のために、炭素を投入して溶湯の炭素濃度を増加させるため、バッチ処理を繰り返す必要がある。すなわち、所要の成分組成のスラグを得るために、複数回のバッチ処理(多数回のスラグ還元処理と、Mn、Pの酸化および取り出し処理)を繰り返し行う必要があるので、作業効率および生産性が低下する。   However, in the slag treatment method described in Patent Document 1, since the reduction treatment is performed using a converter, the molten metal and slag are strongly stirred. For this reason, if the carbon concentration of the molten metal is high when the slag is charged, the reaction is promoted by the slag coming into contact with the molten metal and forming occurs. In order to avoid this, it is necessary to repeat the batch process in order to increase the carbon concentration of the molten metal by introducing carbon in order to promote the reduction reaction after the slag is introduced into the molten metal having a low carbon concentration. That is, in order to obtain a slag having a required component composition, it is necessary to repeatedly perform a plurality of batch processes (multiple slag reduction processes and Mn and P oxidation and removal processes), so that work efficiency and productivity are improved. descend.

同様に、特許文献2記載のスラグ還元方法でも、転炉を用いて還元処理を行っているため、溶鉄中の炭素濃度を増減させてスラグの還元処理を行うために、脱炭昇熱と加炭還元というバッチ処理を繰り返すことになり、作業効率および生産性が低下する。   Similarly, in the slag reduction method described in Patent Document 2, since the reduction treatment is performed using a converter, in order to reduce or increase the carbon concentration in the molten iron and perform the slag reduction treatment, decarburization heating and heating are performed. The batch process of charcoal reduction is repeated, and the work efficiency and productivity are reduced.

一方、非特許文献1記載の還元試験では、凝固した冷間の製鋼スラグの粉砕物を処理対象としており、特許文献3記載の方法も、凝固した冷間スラグを処理対象としている。この場合、スラグの還元処理を行うためには、冷間スラグを加熱溶融させる必要があり、その分だけエネルギー原単位が高くなってしまう。   On the other hand, in the reduction test described in Non-Patent Document 1, a solidified cold steelmaking slag pulverized product is treated, and in the method described in Patent Document 3, the solidified cold slag is treated. In this case, in order to perform the reduction treatment of slag, it is necessary to heat and melt the cold slag, and the energy intensity increases accordingly.

以上のように、熱間の製鋼スラグをバッチ処理でリサイクルする従来方法(特許文献1,2)では、スラグ処理の作業効率および生産性が低いという問題があった。一方、冷間の製鋼スラグを加熱溶融させてリサイクルする従来方法(非特許文献1および特許文献3)では、スラグ処理に要するエネルギー原単位が高くなるという問題があった。   As described above, the conventional methods (Patent Documents 1 and 2) in which hot steelmaking slag is recycled by batch processing have a problem that work efficiency and productivity of slag processing are low. On the other hand, in the conventional methods (Non-patent Document 1 and Patent Document 3) in which cold steelmaking slag is heated and melted for recycling, there is a problem that the energy intensity required for the slag treatment increases.

そこで、本願発明者らは、エネルギー原単位を低減するために、製鋼工程で生成された溶融状態の製鋼スラグ(以下、溶融スラグという。)を凝固させることなく溶融状態のままで処理でき、かつ、作業効率および生産性を向上するために、当該溶融スラグの還元処理を連続的に実行できる方法について鋭意検討した。   Therefore, the inventors of the present application can treat the molten steelmaking slag (hereinafter referred to as molten slag) generated in the steelmaking process in the molten state without solidifying in order to reduce the energy intensity. In order to improve the working efficiency and productivity, the inventors have intensively studied a method that can continuously perform the reduction treatment of the molten slag.

溶融スラグを溶融状態のままで電気炉内の溶鉄上に投入すれば、冷間スラグを加熱溶融させる場合よりもエネルギー原単位を抑制できる。しかし、溶融スラグを電気炉内の溶鉄上に投入する際、スラグが溶鉄と急激に反応して突沸する現象(スラグフォーミング)が発生し、これが激しくなるとスラグが電気炉から溢れ出す現象(オーバーフロー)が発生する場合もある。従って、かかるスラグフォーミング等を抑制し、オーバーフローを防止する対策を採用する必要がある。   If molten slag is put in a molten state on molten iron in an electric furnace, the energy intensity can be suppressed as compared with the case where cold slag is heated and melted. However, when molten slag is put on the molten iron in the electric furnace, the slag suddenly reacts with the molten iron to cause bumping (slag forming), and when this becomes severe, the slag overflows from the electric furnace (overflow) May occur. Therefore, it is necessary to take measures to suppress such slag forming and prevent overflow.

還元炉(転炉等)では、スラグと溶鉄間の反応により還元反応が促進され、溶鉄中のCがスラグ中のFeOを還元するので、還元力を向上させるためには、脱炭・加炭を繰り返し行う必要があり、作業効率が低下する。これに対し、電気炉での還元反応は、スラグ−溶鉄間の反応よりも、スラグ中の鉄分(FeO)と炭素分(C)との反応が支配的であることが分かった。それゆえ、電気炉を用いた場合、溶鉄中のC濃度が1.5質量%程度と低い場合であっても、加炭なしで、スラグの還元処理を行うことが可能であり、作業効率を向上できることが判明した。従って、還元炉に代えて、電気炉を用いることは、溶融スラグの投入時におけるスラグフォーミングを抑制する対策の一つとなりうる。   In a reduction furnace (converter, etc.), the reduction reaction is promoted by the reaction between slag and molten iron, and C in the molten iron reduces FeO in the slag. Need to be repeated, resulting in lower work efficiency. In contrast, it was found that the reduction reaction in the electric furnace is dominated by the reaction between iron (FeO) and carbon (C) in the slag rather than between the slag and molten iron. Therefore, when an electric furnace is used, even if the C concentration in the molten iron is as low as about 1.5% by mass, it is possible to perform slag reduction treatment without carburizing, and work efficiency can be improved. It turns out that it can improve. Therefore, using an electric furnace instead of a reducing furnace can be one of the measures for suppressing slag forming when molten slag is charged.

しかし、電気炉内の溶鉄中のC濃度が高い場合もありうる。そこで、本願発明者らは、かかる場合であっても、スラグ投入時のスラグフォーミング等を抑制可能であり、かつ、脱炭・加炭処理を行わなくとも、高い作業効率で溶融スラグを適切に還元処理できる方法について鋭意検討し、実験を重ねた。   However, the C concentration in the molten iron in the electric furnace may be high. Therefore, even in such a case, the inventors of the present application can suppress slag forming and the like at the time of slag injection, and appropriately perform molten slag with high work efficiency without performing decarburization / carburization processing. We studied earnestly about the method of reduction treatment and repeated experiments.

その結果、(a)流動性を有する高温の溶融スラグを、電気炉に直接投入するのではなく、電気炉に隣接配置されたスラグ保持炉に一旦保持した上で、上記オーバーフローが発生しないように注入量を調整しながら、スラグ保持炉から電気炉内に溶融スラグを徐々に注入すること、および、(b)電気炉内の溶鉄層上に溶融スラグ層(好ましくは、不活性な還元スラグ層)を緩衝帯として形成しておき、当該溶融スラグ層にスラグ保持炉から溶融スラグを注入することが、スラグ投入時のスラグフォーミングを抑制して、オーバーフローを回避する観点から好適であることが判明した。   As a result, (a) the high-temperature molten slag having fluidity is not directly charged into the electric furnace, but once held in the slag holding furnace disposed adjacent to the electric furnace, the overflow does not occur. The molten slag is gradually injected into the electric furnace from the slag holding furnace while adjusting the injection amount, and (b) a molten slag layer (preferably an inert reduced slag layer on the molten iron layer in the electric furnace) ) As a buffer zone and injecting molten slag into the molten slag layer from a slag holding furnace proved to be preferable from the viewpoint of suppressing slag forming during slag charging and avoiding overflow did.

このようにスラグ保持炉を用いて、溶融スラグの注入量を調整しながら電気炉内の溶融スラグ層上に注入することで、スラグ注入中に急激なスラグフォーミングの発生を抑制できるとともに、脱炭・加炭を行うことなく、電気炉において連続的にスラグの還元処理を実行することが可能となる。   In this way, by using the slag holding furnace and injecting the molten slag into the molten slag layer in the electric furnace while adjusting the injection amount of the molten slag, it is possible to suppress the occurrence of rapid slag forming during the slag injection and to decarburize. -It is possible to continuously perform slag reduction treatment in an electric furnace without carburizing.

しかしながら、スラグ保持炉を用いて溶融スラグの注入量を安定的に調整することは、必ずしも容易ではない。例えば、スラグ保持炉に投入される溶融スラグの中に既に固化したスラグが含まれていると、これらのスラグが不規則的に溶融スラグに混じってスラグ保持炉から電気炉に注入されるため、溶融スラグの注入量が予定された量に対して変動する可能性がある。また、スラグ保持炉の一側に注ぎ口を形成し、スラグ保持炉を傾動させることによって注ぎ口から溶融スラグを流下させて電気炉内に注入する場合、溶融スラグの一部がスラグ保持炉内で冷えて凝固し、注ぎ口部を含むスラグ保持炉の内面に少しずつ付着する。それゆえ、スラグ保持炉を長期間に亘って使用すると、注ぎ口部の内面に付着したスラグのために溶融スラグの注入路が狭くなり、所定の角度だけスラグ保持炉を傾動させたとしても、予定された量の溶融スラグが注入されない可能性がある。   However, it is not always easy to stably adjust the injection amount of the molten slag using the slag holding furnace. For example, if the molten slag charged into the slag holding furnace already contains solidified slag, these slags are irregularly mixed with the molten slag and injected from the slag holding furnace into the electric furnace. There is a possibility that the amount of molten slag injected will vary with respect to the planned amount. In addition, when a spout is formed on one side of the slag holding furnace and the molten slag is caused to flow down from the spout by pouring the slag holding furnace and injected into the electric furnace, a part of the molten slag is in the slag holding furnace. It cools and solidifies and gradually adheres to the inner surface of the slag holding furnace including the spout. Therefore, when the slag holding furnace is used for a long time, the injection path of the molten slag becomes narrow due to the slag adhering to the inner surface of the spout part, and even if the slag holding furnace is tilted by a predetermined angle, A planned amount of molten slag may not be injected.

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、溶融スラグの還元処理を実行する電気炉にスラグ保持炉から溶融スラグを注入するときに、溶融スラグの注入量を安定的に制御することを可能にする、新規かつ改良されたスラグ処理方法およびスラグ処理装置を提供することにある。   Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and the object of the present invention is to melt the molten slag when it is injected from the slag holding furnace into the electric furnace that performs the reduction treatment of the molten slag. It is an object of the present invention to provide a new and improved slag treatment method and slag treatment device that make it possible to stably control the injection amount of slag.

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、製鋼工程で生成された溶融スラグを溶融状態のままスラグ保持炉に投入し、溶鉄層と溶鉄層上に形成された溶融スラグ層とを収容する電気炉内の溶融スラグ層上に、スラグ保持炉から溶融スラグを注入し、電気炉にて溶融スラグを連続的に還元して、溶融スラグ中の有価物を前記溶鉄層中に回収するスラグ処理方法であって、溶融スラグの注入速度および電気炉への供給電力を調節する際に、溶融スラグの注入による実績累積注入量を測定し、溶融スラグが前記電気炉の還元処理能力に応じた目標注入速度で注入された場合の予定累積注入量を算出し、実績累積注入量の予定累積注入量に対する差分に基づいて、差分が第1の閾値を超えた場合に、電気炉内に溶融スラグを注入するためにスラグ保持炉を傾動させる傾動手段によるスラグ保持炉の傾動角度を制御することによって、溶融スラグの注入速度を調節し、差分が第1の閾値よりも大きい第2の閾値を超えた場合に、さらに電気炉への供給電力から電気炉における回路損失および熱損失に相当する電力を差し引いた実効電力に基づいて電気炉の還元処理能力を算出して、電気炉への供給電力を調節する、スラグ処理方法が提供される。
電気炉は、出滓口と、出湯口と、を有しており、溶融スラグ層の層厚が所定の層厚に達した場合に、溶融スラグ層の還元スラグが出滓口から排出され、溶鉄層の界面が出滓口に近づいた場合に、溶鉄層の溶鉄が出湯口から排出されることで、溶融スラグの還元処理が中断することなく継続されてもよい。
In order to solve the above problems, according to an aspect of the present invention, the molten slag produced in the steel making process was put into the slag holding furnace a molten state, the molten slag formed in the dissolved iron layer and the molten iron layer The molten slag is injected from the slag holding furnace onto the molten slag layer in the electric furnace containing the layer, and the molten slag is continuously reduced in the electric furnace, and the valuable material in the molten slag is contained in the molten iron layer. The slag treatment method is to collect the molten slag by adjusting the injection speed of the molten slag and the electric power supplied to the electric furnace, and measuring the actual cumulative injection amount by the injection of the molten slag, and the molten slag is reduced by the electric furnace. When the planned cumulative injection amount is calculated when injected at a target injection speed according to the capacity, and the difference exceeds the first threshold based on the difference between the actual cumulative injection amount and the planned cumulative injection amount , the electric furnace For injecting molten slag into The slag holding furnace by controlling the tilting angle of the slag holding furnace by tilting means for tilting and adjusting the injection rate of the molten slag, when the difference exceeds a second threshold value larger than the first threshold, Furthermore, the reduction power of the electric furnace is calculated based on the effective electric power obtained by subtracting the electric power corresponding to the circuit loss and heat loss in the electric furnace from the electric power supplied to the electric furnace, and the slag is adjusted to adjust the electric power supplied to the electric furnace. A processing method is provided.
The electric furnace has a tap outlet and a tap outlet, and when the thickness of the molten slag layer reaches a predetermined layer thickness, the reduced slag of the molten slag layer is discharged from the tap outlet, When the interface of the molten iron layer approaches the tap outlet, the molten iron in the molten iron layer is discharged from the tap port, so that the reduction treatment of the molten slag may be continued without interruption.

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、製鋼工程で生成された溶融スラグを溶融状態のままスラグ保持炉に投入し、溶鉄層と溶鉄層上に形成された溶融スラグ層とを収容する電気炉内の溶融スラグ層上に、スラグ保持炉から溶融スラグを注入し、電気炉にて溶融スラグを連続的に還元して、溶融スラグ中の有価物を溶鉄層中に回収するスラグ処理装置であって、溶融スラグの注入速度および電気炉への供給電力を調節する際に、溶融スラグの注入による実績累積注入量を測定する測定手段と、溶融スラグが電気炉の還元処理能力に応じた目標注入速度で注入された場合の予定累積注入量を算出し、実績累積注入量の予定累積注入量に対する差分に基づいて、差分が第1の閾値を超えた場合に、電気炉内に溶融スラグを注入するためにスラグ保持炉を傾動させる傾動手段によるスラグ保持炉の傾動角度を制御することによって、溶融スラグの注入速度を調節する注入速度制御手段と、差分が第1の閾値よりも大きい第2の閾値を超えた場合に、さらに電気炉への供給電力から電気炉における回路損失および熱損失に相当する電力を差し引いた実効電力に基づいて電気炉の還元処理能力を算出して、電気炉への供給電力を調節する供給電力調節手段と、を備える、スラグ処理装置が提供される。
電気炉は、出滓口と、出湯口と、を有しており、溶融スラグ層の層厚が所定の層厚に達した場合に、溶融スラグ層の還元スラグを出滓口から排出する還元スラグ排出手段と、
溶鉄層の界面が出滓口に近づいた場合に、溶鉄層の溶鉄を出湯口から排出する溶鉄排出手段とを備え、溶融スラグの還元処理が中断することなく継続されてもよい。
In order to solve the above problems, according to another aspect of the present invention, the molten slag produced in the steel making process was put into the slag holding furnace a molten state, is formed on the dissolved iron layer and the molten iron layer The molten slag is poured from the slag holding furnace onto the molten slag layer in the electric furnace containing the molten slag layer, and the molten slag is continuously reduced in the electric furnace, thereby converting the valuable material in the molten slag into molten iron. A slag treatment device that is recovered in a layer, and when adjusting the injection rate of molten slag and the power supplied to the electric furnace, measuring means for measuring the actual cumulative injection amount by injection of molten slag, When the planned cumulative injection amount is calculated when injected at a target injection rate according to the reduction processing capacity of the furnace, and the difference exceeds the first threshold based on the difference between the actual cumulative injection amount and the planned cumulative injection amount In addition, the molten slag in the electric furnace By controlling the tilt angle of the slag holding furnace by tilting means for tilting the slag holding furnace to enter, injection rate control means and the second difference is greater than the first threshold value to adjust the injection rate of the molten slag When the threshold value of the electric furnace is exceeded, the reduction processing capacity of the electric furnace is calculated based on the effective power obtained by subtracting the electric power corresponding to the circuit loss and heat loss in the electric furnace from the electric power supplied to the electric furnace. and power supply means for adjusting the power supplied, Ru includes a slag processing device is provided.
The electric furnace has a tapping outlet and a tapping outlet. When the thickness of the molten slag layer reaches a predetermined layer thickness, the reducing slag of the molten slag layer is discharged from the tapping outlet. Slag discharging means,
In the case where the interface of the molten iron layer approaches the outlet, the molten iron discharging means for discharging the molten iron in the molten iron layer from the outlet may be provided, and the reduction treatment of the molten slag may be continued without interruption.

電気炉の還元処理能力に応じて溶融スラグの目標注入速度を設定することで、溶融スラグが適切な注入速度でスラグ保持炉から電気炉に注入されることが期待される。何らかの原因によって溶融スラグの注入速度が目標注入速度から乖離した場合にも、溶融スラグの実績累積注入量と予定累積注入量との差分に基づいて溶融スラグの注入速度を調節することによって、溶融スラグの注入量を安定的に制御することができる。   By setting the target injection speed of molten slag according to the reduction capacity of the electric furnace, it is expected that the molten slag is injected from the slag holding furnace to the electric furnace at an appropriate injection speed. Even if the molten slag injection rate deviates from the target injection rate for some reason, the molten slag injection rate can be adjusted based on the difference between the actual and planned cumulative slag injection rate. Can be stably controlled.

以上説明したように本発明によれば、溶融スラグの還元処理を実行する電気炉にスラグ保持炉から溶融スラグを注入するときに、溶融スラグの注入量を安定的に制御することができる。   As described above, according to the present invention, when the molten slag is injected from the slag holding furnace into the electric furnace that executes the reduction treatment of the molten slag, the injection amount of the molten slag can be stably controlled.

本発明の一実施形態に係るスラグ処理プロセスを示す工程図である。It is process drawing which shows the slag processing process which concerns on one Embodiment of this invention. 同実施形態に係るスラグ処理設備の全体構成を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing the whole slag processing equipment composition concerning the embodiment. 同実施形態に係るスラグ保持炉(保持姿勢)を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the slag holding furnace (holding attitude | position) which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係るスラグ保持炉(注入姿勢)を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the slag holding furnace (injection attitude | position) which concerns on the same embodiment. 同実施形態における溶融スラグの目標注入速度の算出について説明するための図である。It is a figure for demonstrating calculation of the target injection | pouring speed | rate of molten slag in the embodiment. 同実施形態における供給電力と溶融スラグの目標注入速度との関係、および累積供給電力量と溶融スラグの予定累積注入量との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the supply electric power and the target injection | pouring speed | rate of molten slag in the same embodiment, and the relationship between the amount of cumulative supply electric power and the scheduled accumulation injection | pouring amount of molten slag. 同実施形態における溶融スラグの注入速度の調節処理の例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the example of the adjustment process of the injection | pouring speed | rate of molten slag in the embodiment. 同実施形態において溶融スラグの注入速度を増加させるための制御の例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the example of the control for increasing the injection | pouring speed | rate of molten slag in the same embodiment. 同実施形態において溶融スラグの注入速度を減少させるための制御の例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the example of the control for reducing the injection | pouring speed | rate of molten slag in the same embodiment. 本発明の実施例1における電気炉への供給電力と、溶融スラグの注入速度と、溶融スラグの累積注入量との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the electric power supplied to the electric furnace in Example 1 of this invention, the injection | pouring speed | rate of molten slag, and the accumulation injection | pouring amount of molten slag. 本発明の実施例2における電気炉への供給電力と、溶融スラグの注入速度と、溶融スラグの累積注入量との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the electric power supplied to the electric furnace in Example 2 of this invention, the injection | pouring speed | rate of molten slag, and the accumulation injection | pouring amount of molten slag. 本発明の実施例3における電気炉への供給電力と、溶融スラグの注入速度と、溶融スラグの累積注入量との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the electric power supplied to the electric furnace in Example 3 of this invention, the injection | pouring speed | rate of molten slag, and the accumulation injection | pouring amount of molten slag.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。   Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the present specification and drawings, components having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

[1.スラグ処理プロセスの概要]
まず、図1を参照して、本発明の一実施形態に係るスラグ処理プロセスの概要を説明する。図1は、本実施形態に係るスラグ処理プロセスを示す工程図である。
[1. Overview of slag treatment process]
First, an outline of a slag processing process according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a process diagram showing a slag treatment process according to this embodiment.

図1に示すように、製銑工程(S1)で高炉を用いて溶銑が製造され、製鋼工程(S2)で転炉等を用いて銑鉄が鋼に精錬される。この製鋼工程(S2)は、溶銑中の硫黄、燐、炭素等を除去する脱硫、脱燐、脱炭の各工程と、溶鋼中に残った水素等の気体や硫黄等を除去して成分調整を行う二次精錬工程(S6)と、連続鋳造機で溶鋼を鋳造する鋳造工程(S7)とを含む。   As shown in FIG. 1, hot metal is produced using a blast furnace in the iron making process (S1), and pig iron is refined into steel using a converter or the like in the steel making process (S2). This steel making process (S2) is a desulfurization, dephosphorization, and decarburization process that removes sulfur, phosphorus, carbon, etc. in the hot metal, and gas, sulfur, etc., remaining in the molten steel, and component adjustment. The secondary refining process (S6) which performs, and the casting process (S7) which casts molten steel with a continuous casting machine.

上記製鋼工程(S2)では、転炉内で、酸化カルシウムを主成分とするフラックスを用いて溶銑が精錬される。この際、転炉内に吹き込まれた酸素により溶銑中のC、Si、P、Mn等が酸化され、当該酸化物は酸化カルシウムと結び付きスラグとして生成される。また、脱硫、脱燐、脱炭の各工程(S3、S4、S5)では、それぞれ成分の異なるスラグ(脱硫スラグ、脱燐スラグ、脱炭スラグ)が生成される。   In the steelmaking step (S2), the hot metal is refined in the converter using a flux mainly composed of calcium oxide. At this time, oxygen, blown into the converter, oxidizes C, Si, P, Mn and the like in the hot metal, and the oxide is combined with calcium oxide and generated as slag. Moreover, in each process (S3, S4, S5) of desulfurization, dephosphorization, and decarburization, slag (desulfurization slag, dephosphorization slag, decarburization slag) having different components is generated.

本明細書では、上記製鋼工程で生成されるスラグを製鋼スラグと総称し、当該製鋼スラグは、脱硫スラグ、脱燐スラグ、脱炭スラグを含む概念である。また、高温の溶融状態にある製鋼スラグを溶融スラグと称し、同様に、溶融状態にある脱硫スラグ、脱炭スラグ、脱燐スラグをそれぞれ、溶融脱硫スラグ、溶融脱燐スラグ、溶融脱炭スラグと称する。   In this specification, the slag produced | generated at the said steelmaking process is named generically as steelmaking slag, and the said steelmaking slag is the concept containing desulfurization slag, dephosphorization slag, and decarburization slag. Steelmaking slag in a molten state at high temperature is referred to as molten slag, and similarly, desulfurized slag, decarburized slag, and dephosphorized slag in molten state are respectively melted desulfurized slag, molten dephosphorized slag, and molten decarburized slag. Called.

スラグ処理工程(S10)では、上記製鋼工程(S2)で生成された溶融スラグを、溶融状態のままで転炉から電気炉に搬送し、電気炉内で連続的に還元溶融改質することで、溶融スラグ中の有価物(Fe、P等の有価元素)を溶融スラグ層の下層である溶鉄層に回収する。この際、電気炉内では、溶融スラグ中のFe、P等の酸化物の還元処理や、スラグから粒鉄(鉄分)を分離する処理、スラグの塩基度の調整処理などが行われる。   In the slag treatment step (S10), the molten slag generated in the steel making step (S2) is transported from the converter to the electric furnace in a molten state, and continuously reduced and melt-modified in the electric furnace. Then, valuable materials (feature elements such as Fe and P) in the molten slag are recovered in the molten iron layer, which is the lower layer of the molten slag layer. At this time, in the electric furnace, a reduction process of oxides such as Fe and P in the molten slag, a process of separating granular iron (iron) from the slag, a process of adjusting the basicity of the slag, and the like are performed.

この結果、溶融スラグから分離された燐分等を含む高燐溶鉄が回収されるとともに、製鋼スラグである溶融スラグが還元・改質されて、高炉スラグ相当の高品質の還元スラグが回収される。この還元スラグは、製鋼スラグと比べて低膨張性であるため、セメント原料、細骨材、セラミック製品等に有効にリサイクルすることができる。   As a result, high-phosphorus molten iron containing phosphorus and the like separated from the molten slag is recovered, and molten slag, which is steelmaking slag, is reduced and reformed, and high-quality reduced slag equivalent to blast furnace slag is recovered. . Since this reduced slag is less expansible than steelmaking slag, it can be effectively recycled into cement raw materials, fine aggregates, ceramic products and the like.

さらに、上記回収された高燐溶鉄に対して脱燐処理(S11)を施して、溶鉄中のPを酸化させてスラグ中に移行させることで、高燐溶鉄が高燐酸スラグと溶鉄とに分離される。高燐酸スラグは、燐酸肥料や燐酸原料等としてリサイクルすることができる。また、溶鉄は、製鋼工程(S2)にリサイクルされ、転炉等に投入される。   Further, the recovered high-phosphorus molten iron is subjected to dephosphorization treatment (S11) to oxidize P in the molten iron and transfer it to the slag, so that the high-phosphorus molten iron is separated into high phosphate slag and molten iron. Is done. High phosphoric acid slag can be recycled as phosphoric acid fertilizer or phosphoric acid raw material. Further, the molten iron is recycled to the steel making process (S2) and is put into a converter or the like.

なお、上記電気炉に収容する溶鉄として、高炉から出銑された溶銑を脱Si処理したものを用いると、高燐溶銑に対して脱燐処理(S11)を施すことで、低珪素溶銑が得られるため、そのまま転炉へリサイクル可能である。   In addition, when the molten iron discharged from the blast furnace is used as the molten iron accommodated in the electric furnace, a low silicon hot metal is obtained by performing a dephosphorizing process (S11) on the high phosphorus molten iron. Therefore, it can be recycled to the converter as it is.

以上、本実施形態に係るスラグ処理プロセスの概要について説明した。本プロセスは、上記製鋼工程(S2)で生成される種々の溶融スラグのうち、溶融脱燐スラグを処理対象とすることが好ましい。溶融脱燐スラグは、溶融脱炭スラグよりも低温であるが、粒鉄や燐酸を多く含有している。このため、溶融脱燐スラグを、酸化処理ではなく、還元処理によって溶融改質することで、本プロセスによる有価元素(Fe、P等)の回収効率が高くなる。そこで、以下の説明では、処理対象の溶融スラグとして、主に溶融脱燐スラグを用いる例について説明する。しかし、本発明の溶融スラグとしては、溶融脱燐スラグに限定されず、溶融脱硫スラグ、溶融脱炭スラグ等、製鋼工程で発生する任意の製鋼スラグを使用することが可能である。   The outline of the slag processing process according to the present embodiment has been described above. In the present process, it is preferable to treat the molten dephosphorization slag among the various molten slags generated in the steel making step (S2). The molten dephosphorized slag is at a lower temperature than the molten decarburized slag, but contains a large amount of granular iron and phosphoric acid. For this reason, recovery efficiency of valuable elements (Fe, P, etc.) by this process becomes high by melt-modifying molten dephosphorization slag not by oxidation treatment but by reduction treatment. Therefore, in the following description, an example in which molten dephosphorization slag is mainly used as the molten slag to be processed will be described. However, the molten slag of the present invention is not limited to molten dephosphorization slag, and any steelmaking slag generated in the steelmaking process such as molten desulfurization slag and molten decarburization slag can be used.

[2.スラグ処理設備の構成]
続いて、図2を参照して、上記スラグ処理プロセスを実現するためのスラグ処理設備について説明する。図2は、本実施形態に係るスラグ処理設備の全体構成を示す模式図である。
[2. Slag treatment equipment configuration]
Next, slag processing equipment for realizing the slag processing process will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the overall configuration of the slag treatment facility according to the present embodiment.

図2に示すように、スラグ処理設備は、電気炉1と、電気炉1の斜め上方に配置されるスラグ保持炉2とからなる。また、スラグ保持炉2へ溶融スラグ4を投入するために、スラグ鍋3を用いており、このスラグ鍋3は製鋼工程で使用される転炉(図示せず。)とスラグ保持炉2との間を往復移動することができる。転炉から排出された溶融スラグ4はスラグ鍋3に投入される。スラグ鍋3は、転炉からスラグ保持炉2まで溶融スラグ4を搬送した後、スラグ保持炉2内に投入する。スラグ保持炉2は、溶融スラグ4を貯留して保持することもでき、当該保持した溶融スラグ4を電気炉1に連続的または間欠的に注入する。   As shown in FIG. 2, the slag treatment facility includes an electric furnace 1 and a slag holding furnace 2 disposed obliquely above the electric furnace 1. In addition, a slag pan 3 is used to introduce the molten slag 4 into the slag holding furnace 2, and this slag pan 3 is a converter (not shown) used in the steel making process and the slag holding furnace 2. Reciprocate between them. The molten slag 4 discharged from the converter is put into the slag pan 3. The slag pan 3 is charged into the slag holding furnace 2 after conveying the molten slag 4 from the converter to the slag holding furnace 2. The slag holding furnace 2 can also store and hold the molten slag 4 and injects the held molten slag 4 into the electric furnace 1 continuously or intermittently.

なお、スラグ保持炉2内に保持される溶融スラグ4は、完全に溶融状態にある必要はなく、スラグ保持炉2から電気炉1に注入可能な流動性を有していればよい。すなわち、溶融スラグ4の一部が溶融し、残部が凝固している場合であっても、全体として流動性を有していればよい。   Note that the molten slag 4 held in the slag holding furnace 2 does not need to be completely melted, and may have fluidity that can be injected from the slag holding furnace 2 into the electric furnace 1. That is, even if a part of the molten slag 4 is melted and the remaining part is solidified, it is only necessary to have fluidity as a whole.

電気炉1は、炭材等の還元材および改質材などの副原料を用いて、溶融スラグ4を還元・改質する。電気炉1は、このように溶融スラグ4を溶融・還元するための還元型の電気炉であり、例えば、固定式の直流電気炉から構成される。電気炉1の外殻は、炉底11と炉壁12と炉蓋13からなり、炉蓋13の一側には、スラグ注入口14が形成されている。このように、電気炉1は、スラグ注入口14を除いては密閉された構造となっており、炉内空間を保温できるようになっている。   The electric furnace 1 reduces and reforms the molten slag 4 using a reducing material such as a carbonaceous material and a secondary material such as a modifying material. The electric furnace 1 is a reduction-type electric furnace for melting and reducing the molten slag 4 as described above, and is composed of, for example, a fixed DC electric furnace. The outer shell of the electric furnace 1 includes a furnace bottom 11, a furnace wall 12, and a furnace lid 13, and a slag inlet 14 is formed on one side of the furnace lid 13. Thus, the electric furnace 1 has a sealed structure except for the slag inlet 14 so that the furnace space can be kept warm.

電気炉1の中央には、上部電極15と炉底電極16が上下に対向配置されている。この上部電極15と炉底電極16に直流電源を印加し、両電極15,16間でアーク放電を発生させることで、溶融スラグ4を還元する。なお、図示のように上部電極15を中空電極とすれば、別途の原料投入装置を設置しなくても、当該中空電極の内部を通じて副原料をアークスポットに投入可能となる。   In the center of the electric furnace 1, an upper electrode 15 and a furnace bottom electrode 16 are disposed so as to face each other in the vertical direction. A DC power source is applied to the upper electrode 15 and the furnace bottom electrode 16 to generate an arc discharge between both the electrodes 15 and 16, thereby reducing the molten slag 4. If the upper electrode 15 is a hollow electrode as shown in the figure, the auxiliary material can be charged into the arc spot through the hollow electrode without installing a separate material charging device.

電気炉1の炉壁12には、還元スラグを排出するための出滓口17と、溶鉄を排出するための出湯口18とが設けられている。出滓口17は、溶鉄層6上の溶融スラグ層5に対応する高さ位置に配置され、出湯口18は、炉底側の溶鉄層6に対応する高さ位置に配置される。   A furnace wall 12 of the electric furnace 1 is provided with a tap outlet 17 for discharging reduced slag and a tap outlet 18 for discharging molten iron. The pouring gate 17 is arranged at a height position corresponding to the molten slag layer 5 on the molten iron layer 6, and the pouring gate 18 is arranged at a height position corresponding to the molten iron layer 6 on the furnace bottom side.

また、図2では、電気炉1に原料供給装置31,32,33がすべて設けられる場合を例示している。原料供給装置31は、鉄スクラップ、直接還元鉄(DRI)等の含鉄材料を電気炉1内に供給する場合に設けられる。また、原料供給装置33は、鉄分を含有するダスト粉等の微粉状の含鉄材料(例えばFeO粉)を、中空電極(上部電極15)を通じて電気炉1内に供給する場合に設けられる。これにより、電気炉1内でこれらの含鉄材料を溶融させてリサイクルできる。また、原料供給装置32は、溶融スラグ4の還元処理に必要な還元材および改質材等の副原料を供給するために必要であり、ここでは中空電極(上部電極15)を通じて電気炉1内に供給する場合について例示している。還元材としては、例えば、コークス粉、無煙炭粉、グラファイト粉などの微粉状の炭材が用いられる。また、改質材は、主にスラグ中のSiO、AlまたはMgO濃度を調整するためのものであり、例えば、珪砂、フライアッシュ、MgO粉、廃耐火物粉などを使用できる。 FIG. 2 illustrates a case where the raw material supply devices 31, 32 and 33 are all provided in the electric furnace 1. The raw material supply device 31 is provided when iron-containing materials such as iron scrap and direct reduced iron (DRI) are supplied into the electric furnace 1. Moreover, the raw material supply apparatus 33 is provided when supplying fine powdery iron-containing material (for example, FeO powder), such as dust powder containing iron, into the electric furnace 1 through the hollow electrode (upper electrode 15). Thereby, these iron-containing materials can be melted and recycled in the electric furnace 1. Further, the raw material supply device 32 is necessary for supplying auxiliary raw materials such as a reducing material and a reforming material necessary for the reduction treatment of the molten slag 4, and here, in the electric furnace 1 through the hollow electrode (upper electrode 15). The case where it supplies to is illustrated. As the reducing material, for example, fine powdery carbon materials such as coke powder, smokeless coal powder, and graphite powder are used. Further, the modifier is mainly for adjusting the concentration of SiO 2 , Al 2 O 3 or MgO in the slag, and for example, silica sand, fly ash, MgO powder, waste refractory powder and the like can be used.

引き続き図2を参照して、上記構成の電気炉1を用いた溶融スラグ4の還元処理について説明する。   With reference to FIG. 2, the reduction process of the molten slag 4 using the electric furnace 1 having the above configuration will be described.

まず、電気炉1内に、種湯として、相当量の溶鉄(例えば、高炉から搬送された溶銑)を溶鉄層6として予め収容しておく。溶鉄のC濃度は通常1.5質量%〜4.5質量%である。電気炉1において、溶鉄のC濃度(質量%)と、還元処理後の溶融スラグ4(還元スラグ)のトータルFe濃度(T.Fe)(質量%)とは相関することが本発明者らの実験により確認されている。例えば、溶鉄のC濃度が3質量%を超えると、溶融スラグ4中の酸化物の還元が促進され、還元スラグの(T.Fe)を1質量%以下に低減できることができる。従って、還元スラグの所望の(T.Fe)に応じて、溶鉄層6の溶鉄のC濃度を調整しておくことが好ましい。   First, a considerable amount of molten iron (for example, molten iron transported from a blast furnace) is stored in advance in the electric furnace 1 as a molten iron layer 6 as seed hot water. The C concentration of molten iron is usually 1.5% by mass to 4.5% by mass. In the electric furnace 1, the present inventors correlate the C concentration (mass%) of the molten iron with the total Fe concentration (T.Fe) (mass%) of the molten slag 4 (reduced slag) after the reduction treatment. It has been confirmed by experiments. For example, when the C concentration of the molten iron exceeds 3% by mass, the reduction of the oxide in the molten slag 4 is promoted, and (T.Fe) of the reduced slag can be reduced to 1% by mass or less. Therefore, it is preferable to adjust the C concentration of the molten iron in the molten iron layer 6 in accordance with the desired (T.Fe) of the reduced slag.

次いで、電気炉1に電力を供給して連続稼働させた上で、電気炉1の還元処理能力(例えば、電気炉1に対する単位時間あたり電力供給量)に応じた量の溶融スラグ4を、スラグ保持炉2から電気炉1内に注入する。電気炉1内に注入された溶融スラグ4は、溶鉄層6上に溶融スラグ層5を形成する。さらに、上記還元材(炭材)や改質材等の副原料も、例えば、上部電極15を通じて電気炉1内の溶融スラグ層5に連続的に投入する。また、電気炉1内では、溶鉄層6の温度が例えば1400℃〜1550℃、溶融スラグ層5の温度が例えば1500℃〜1650℃となるように制御される。この温度制御は、溶融スラグ4の供給量を調整することや、単位時間あたりの電力供給量が一定となる範囲内で電力供給量を調整することで実施できる。   Next, after supplying electric power to the electric furnace 1 and operating it continuously, an amount of molten slag 4 corresponding to the reduction processing capacity of the electric furnace 1 (for example, the amount of electric power supplied to the electric furnace 1 per unit time) Injection into the electric furnace 1 from the holding furnace 2. The molten slag 4 injected into the electric furnace 1 forms a molten slag layer 5 on the molten iron layer 6. Further, the auxiliary materials such as the reducing material (carbon material) and the reforming material are continuously fed into the molten slag layer 5 in the electric furnace 1 through the upper electrode 15, for example. In the electric furnace 1, the temperature of the molten iron layer 6 is controlled to be, for example, 1400 ° C. to 1550 ° C., and the temperature of the molten slag layer 5 is, for example, 1500 ° C. to 1650 ° C. This temperature control can be performed by adjusting the supply amount of the molten slag 4 or adjusting the power supply amount within a range where the power supply amount per unit time is constant.

この結果、電気炉1内で、上部電極15、炉底電極16間のアーク熱により、溶融スラグ層5中の溶融スラグ4の還元反応が進行する。この還元処理では、溶融スラグ4に含まれる酸化物(FeO、P等)が、溶融スラグ層5中の炭材のCにより還元されて、Fe、Pが生成され、当該Fe、Pは、溶融スラグ層5から炉底側の溶鉄層6(溶鉄)に移行する。一方、余剰炭材のCは溶鉄層6に移行せず、溶融スラグ層5中に懸濁する。また、上記還元処理では、溶融スラグ4中のスラグ成分が改質材により改質される。 As a result, the reduction reaction of the molten slag 4 in the molten slag layer 5 proceeds in the electric furnace 1 by the arc heat between the upper electrode 15 and the furnace bottom electrode 16. In this reduction treatment, oxides (FeO, P 2 O 5 and the like) contained in the molten slag 4 are reduced by carbon of the carbonaceous material in the molten slag layer 5 to produce Fe and P, and the Fe, P Moves from the molten slag layer 5 to the molten iron layer 6 (molten iron) on the furnace bottom side. On the other hand, the surplus carbon material C does not move to the molten iron layer 6 but is suspended in the molten slag layer 5. In the reduction treatment, the slag component in the molten slag 4 is reformed by the modifying material.

上記の還元処理においては、注入された溶融スラグ4に含まれるFeOは、溶鉄層6中の溶鉄に含まれるCよりも、溶融スラグ層5中の炭材のCと優先的に反応する(FeO+C→Fe+CO↑)。つまり、投入された炭材のCは、溶鉄層6に移行せず溶融スラグ層5に懸濁するので、溶鉄層6と溶融スラグ層5の界面で、FeO+C→Fe+CO↑の還元反応は起きにくい。このため、溶融スラグ層5の内部で当該還元反応が優先的に進行し、生成された還元鉄(Fe)は溶鉄層6に移行する。   In the above reduction treatment, FeO contained in the injected molten slag 4 preferentially reacts with C of the carbonaceous material in the molten slag layer 5 rather than C contained in the molten iron in the molten iron layer 6 (FeO + C → Fe + CO ↑). That is, since carbon C of the input carbon material does not move to the molten iron layer 6 but is suspended in the molten slag layer 5, a reduction reaction of FeO + C → Fe + CO ↑ hardly occurs at the interface between the molten iron layer 6 and the molten slag layer 5. . For this reason, the reduction reaction proceeds preferentially in the molten slag layer 5, and the generated reduced iron (Fe) moves to the molten iron layer 6.

このように、電気炉1による還元処理では、溶融スラグ層5中のFeOと溶鉄層6中のCとの反応よりも、溶融スラグ層5中のFeOとCとの反応の方が支配的である。従って、電気炉1内に溶融スラグ4を注入したときに、溶鉄層6上の溶融スラグ層5が、注入された溶融スラグ4と溶鉄層6の溶鉄との反応に対する緩衝帯となるので、溶融スラグ4と溶鉄の急激な反応を抑制できる。   Thus, in the reduction treatment by the electric furnace 1, the reaction between FeO and C in the molten slag layer 5 is more dominant than the reaction between FeO in the molten slag layer 5 and C in the molten iron layer 6. is there. Therefore, when the molten slag 4 is injected into the electric furnace 1, the molten slag layer 5 on the molten iron layer 6 becomes a buffer zone for the reaction between the injected molten slag 4 and the molten iron in the molten iron layer 6. Rapid reaction between the slag 4 and molten iron can be suppressed.

つまり、溶融スラグ4を、FeO濃度の低い溶融スラグ層5に注入することにより、注入される溶融スラグ4のFeO濃度を希釈低減できるとともに、注入される溶融スラグ4と溶鉄層6の溶鉄との直接的な接触を抑制できる。よって、スラグ保持炉2から電気炉1への溶融スラグ4の注入時に、溶融スラグ4と溶鉄との急激に反応に起因する突沸現象(スラグフォーミング)を抑制でき、溶融スラグ4が電気炉1外に溢れ出す現象(オーバーフロー)を回避できる。   That is, by injecting the molten slag 4 into the molten slag layer 5 having a low FeO concentration, the FeO concentration of the injected molten slag 4 can be reduced, and the injected molten slag 4 and the molten iron of the molten iron layer 6 can be reduced. Direct contact can be suppressed. Therefore, when the molten slag 4 is injected from the slag holding furnace 2 to the electric furnace 1, a sudden boiling phenomenon (slag forming) due to a rapid reaction between the molten slag 4 and the molten iron can be suppressed, and the molten slag 4 is outside the electric furnace 1. The phenomenon of overflowing (overflow) can be avoided.

上記のようにして、電気炉1内の溶融スラグ層5に注入された溶融スラグ4に含まれる酸化物が還元処理されて、溶融スラグ4からFeやPが溶鉄層6に回収されるとともに、溶融スラグ4のスラグ成分が改質される。従って、溶融スラグ4の注入後、還元処理が進行すれば、溶融スラグ層5の成分は、溶融スラグ4(製鋼スラグ)から還元スラグ(高炉スラグ相当の高品質スラグ)に徐々に改質されていく。還元スラグに改質された溶融スラグ層5は、よりFeO濃度の低い緩衝帯となるので、スラグ保持炉2から新たに溶融スラグ4を当該溶融スラグ層5に注入する際に、スラグフォーミングをより確実に抑制できるようになる。   As described above, the oxide contained in the molten slag 4 injected into the molten slag layer 5 in the electric furnace 1 is reduced, and Fe and P are recovered from the molten slag 4 to the molten iron layer 6. The slag component of the molten slag 4 is modified. Therefore, if the reduction process proceeds after the injection of the molten slag 4, the components of the molten slag layer 5 are gradually reformed from the molten slag 4 (steel slag) to reduced slag (high quality slag equivalent to blast furnace slag). Go. The molten slag layer 5 modified to reduced slag becomes a buffer zone having a lower FeO concentration. Therefore, when newly injecting the molten slag 4 from the slag holding furnace 2 into the molten slag layer 5, more slag forming is performed. It becomes possible to suppress it reliably.

また、上記還元処理が進行すれば、Feが溶鉄中に移行するため、溶鉄層6の層厚も徐々に増加していく。
なお、溶融スラグ層5の層厚は、緩衝帯としての機能を発現させるという観点から、100mm〜600mmが好ましく、100mm〜800mmがより好ましい。このため、溶融スラグ4を注入して溶融スラグ層5の層厚が所定の層厚に達した場合には、出滓口17を開放して、溶融スラグ層5の還元スラグを排出する。また、溶鉄層6の界面が出滓口17に近づいた場合には、出湯口18を開放して、溶鉄層6の溶鉄(例えば高P溶銑)を排出する。このようにして、電気炉1の出滓口17から還元スラグを、出湯口18から溶鉄を、間欠的に排出、回収する。これにより、電気炉1内では、溶融スラグ4の還元処理を、中断することなく継続することができる。
Further, as the reduction treatment proceeds, Fe moves into the molten iron, and the layer thickness of the molten iron layer 6 gradually increases.
In addition, the layer thickness of the molten slag layer 5 is preferably 100 mm to 600 mm, more preferably 100 mm to 800 mm, from the viewpoint of expressing a function as a buffer zone. For this reason, when the molten slag 4 is injected and the thickness of the molten slag layer 5 reaches a predetermined layer thickness, the spout 17 is opened and the reduced slag of the molten slag layer 5 is discharged. Moreover, when the interface of the molten iron layer 6 approaches the hot metal outlet 17, the hot water outlet 18 is opened, and the molten iron (for example, high P hot metal) of the molten iron layer 6 is discharged. In this manner, reducing slag is intermittently discharged and recovered from the hot water outlet 18 and the molten iron is intermittently discharged and recovered. Thereby, in the electric furnace 1, the reduction process of the molten slag 4 can be continued without interruption.

また、上記電気炉1の稼働中(すなわち、還元処理中)には、炭材のCを用いて溶融スラグ4の酸化物を還元することにより、COおよびH等を含む高温の排ガスが発生する。例えば、酸化鉄を還元する場合、FeO+C→Fe+CO↑の反応により、COガスが生成される。この排ガスは、電気炉1のスラグ注入口14を通じてスラグ保持炉2内に流入し、スラグ保持炉2内を排気経路として外部に排出される。このように電気炉1を密閉型とし、スラグ保持炉2を排気経路とすることで、電気炉1内の雰囲気は、還元反応により生じるCOガスと、炭材(還元材)から生じるHを主成分とする還元雰囲気に維持される。従って、溶融スラグ層5の表面での酸化反応を防止できる。 Further, during operation of the electric furnace 1 (that is, during the reduction process), high temperature exhaust gas containing CO, H 2, etc. is generated by reducing the oxide of the molten slag 4 using carbon of carbonaceous material. To do. For example, when reducing iron oxide, CO gas is generated by the reaction of FeO + C → Fe + CO ↑. The exhaust gas flows into the slag holding furnace 2 through the slag inlet 14 of the electric furnace 1 and is discharged outside through the slag holding furnace 2 as an exhaust path. Thus, by making the electric furnace 1 into a closed type and using the slag holding furnace 2 as an exhaust path, the atmosphere in the electric furnace 1 includes CO gas generated by a reduction reaction and H 2 generated from a carbonaceous material (reducing material). Maintained in a reducing atmosphere with the main component. Therefore, the oxidation reaction on the surface of the molten slag layer 5 can be prevented.

[3.スラグ保持炉の構成]
次に、図3および図4を参照して、本実施形態に係るスラグ保持炉の構成について詳述する。図3は、本実施形態に係るスラグ保持炉2(保持姿勢)を示す縦断面図であり、図4は、本実施形態に係るスラグ保持炉2(注入姿勢)を示す縦断面図である。
[3. Slag holding furnace configuration]
Next, with reference to FIG. 3 and FIG. 4, the structure of the slag holding furnace which concerns on this embodiment is explained in full detail. FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing the slag holding furnace 2 (holding posture) according to the present embodiment, and FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing the slag holding furnace 2 (injecting posture) according to the present embodiment.

図3に示すように、スラグ保持炉2は、耐熱性の容器であり、高温の溶融スラグ4を保持し、電気炉1に注入する機能を有する。このスラグ保持炉2は、溶融スラグ4を保持するとともに、電気炉1への溶融スラグ4の注入量を調整可能な構造であり、かつ、電気炉1で発生した排気ガスの排気経路としても機能する。かかるスラグ保持炉2は、溶融スラグ4を貯留・保持するためのスラグ保持炉本体20(以下、「炉本体20」という。)と、炉本体20内の溶融スラグ4を電気炉1に注入するための注ぎ口部21とを備えている。   As shown in FIG. 3, the slag holding furnace 2 is a heat-resistant container and has a function of holding a high-temperature molten slag 4 and injecting it into the electric furnace 1. The slag holding furnace 2 has a structure capable of holding the molten slag 4 and adjusting the injection amount of the molten slag 4 into the electric furnace 1, and also functions as an exhaust path for the exhaust gas generated in the electric furnace 1. To do. The slag holding furnace 2 injects the slag holding furnace body 20 (hereinafter referred to as “furnace body 20”) for storing and holding the molten slag 4 and the molten slag 4 in the furnace body 20 into the electric furnace 1. And a spout portion 21 for the purpose.

炉本体20は、下部壁22、側壁23、上部壁24からなる密閉型の容器であり、溶融スラグ4を貯留するための内部空間を有する。下部壁22は、鉄皮22aおよびその外側の断熱材22bと、鉄皮22aの内側の内張耐火物22cとから構成され、強度および耐熱性に優れる。なお、側壁23、上部壁24の内面にも内張耐火物が施されている。   The furnace body 20 is a sealed container including a lower wall 22, a side wall 23, and an upper wall 24, and has an internal space for storing the molten slag 4. The lower wall 22 is composed of an iron skin 22a and a heat insulating material 22b outside the iron skin 22a, and an inner refractory 22c inside the iron skin 22a, and is excellent in strength and heat resistance. A lining refractory is also applied to the inner surfaces of the side wall 23 and the upper wall 24.

炉本体20の炉蓋27側の上部には、ガス排出口25、スラグ投入口26が設けられる。ガス排出口25は、上記電気炉1の排ガスを排出するための排気口であり、集塵機(図示せず。)等の吸気装置に接続される。この吸気装置により、スラグ保持炉2内の雰囲気が負圧状態に維持される。スラグ投入口26は、上方のスラグ鍋3から炉本体20内に溶融スラグ4を投入するための開口である。このスラグ投入口26には開閉式の炉蓋27が設置されており、溶融スラグ4の投入時には炉蓋27が開放される。一方、溶融スラグ4の非投入時には炉、炉蓋27が閉められてスラグ投入口26が閉塞されるため、炉本体20内への外気の進入を防ぎ、炉本体20内を保温できる。   A gas discharge port 25 and a slag input port 26 are provided on the upper portion of the furnace body 20 on the furnace lid 27 side. The gas discharge port 25 is an exhaust port for discharging the exhaust gas of the electric furnace 1 and is connected to an intake device such as a dust collector (not shown). By this intake device, the atmosphere in the slag holding furnace 2 is maintained in a negative pressure state. The slag inlet 26 is an opening for introducing the molten slag 4 from the upper slag pot 3 into the furnace body 20. An openable / closable furnace lid 27 is installed at the slag inlet 26, and the furnace lid 27 is opened when the molten slag 4 is charged. On the other hand, when the molten slag 4 is not charged, the furnace and the furnace lid 27 are closed and the slag charging port 26 is closed, so that outside air can be prevented from entering the furnace body 20 and the inside of the furnace body 20 can be kept warm.

注ぎ口部21は、炉本体20の電気炉1側に設けられる筒状部分である。注ぎ口部21の内部空間は炉本体20から電気炉1に溶融スラグ4を注入するためのスラグ注入路28となり、注ぎ口部21の先端部に形成される開口が注ぎ口29となる。スラグ注入路28は、炉本体20の内部空間と比べて上下方向および炉幅方向(図3の紙面垂直方向)とも狭くなっており、注入方向前方に向かうにつれて下方に湾曲している。また、炉本体20の内部空間も注ぎ口部21側に向かうにつれて徐々に狭くなっている。かかる炉本体20および注ぎ口部21の形状とすることで、炉本体20内の溶融スラグ4を電気炉1に注入する際に、注入量を調整するのに適している。   The spout portion 21 is a cylindrical portion provided on the electric furnace 1 side of the furnace body 20. The internal space of the spout 21 is a slag injection path 28 for injecting the molten slag 4 from the furnace body 20 into the electric furnace 1, and the opening formed at the tip of the spout 21 is the spout 29. The slag injection path 28 is narrower in the vertical direction and the furnace width direction (perpendicular to the paper surface of FIG. 3) than the internal space of the furnace body 20, and is curved downward as it goes forward in the injection direction. Further, the internal space of the furnace body 20 is gradually narrowed toward the spout portion 21 side. The shape of the furnace body 20 and the spout portion 21 is suitable for adjusting the injection amount when the molten slag 4 in the furnace body 20 is injected into the electric furnace 1.

スラグ保持炉2の注ぎ口部21は、電気炉1のスラグ注入口14に連結されている。図示の例では、注ぎ口部21よりも電気炉1のスラグ注入口14を太くし、注ぎ口部21の先端をスラグ注入口14内に挿入するような連結構造であり、両者の間には隙間が存在する。なお、注ぎ口部21とスラグ注入口14の連結構造は、かかる例に限定されず、ベローズ等を用いて両者を気密に連結する、または両者の隙間に充填材を詰めて連結するなど、多様に変更可能である。   The spout 21 of the slag holding furnace 2 is connected to the slag inlet 14 of the electric furnace 1. In the illustrated example, the slag inlet 14 of the electric furnace 1 is made thicker than the spout 21 and the tip of the spout 21 is inserted into the slag inlet 14. There is a gap. In addition, the connection structure of the spout part 21 and the slag injection port 14 is not limited to such an example, and variously, such as connecting both together airtightly using a bellows or the like, or connecting a filler filled in a gap between the two. Can be changed.

上記のスラグ保持炉2の構造により、炉蓋27を閉めた状態で、集塵機(図示せず。)を稼働させてスラグ保持炉2内の雰囲気を負圧状態にしたときには、スラグ保持炉2は、電気炉1で発生した排ガスの排気経路として機能する。すなわち、電気炉1内の還元処理により発生したCOおよびH等を含む排ガスは、図3の矢印で示すように、電気炉1のスラグ注入口14およびスラグ保持炉2の注ぎ口部21を通じて、負圧状態のスラグ保持炉2の炉本体20内に流入する。この際、スラグ保持炉2内は負圧に維持されているため、電気炉1とスラグ保持炉2の連結部の隙間から外気が進入することはあっても、電気炉1内の排ガスが当該隙間から外部に漏洩することはない。さらに、スラグ保持炉2内に流入した排ガスは、炉本体20内に進みガス排出口25から排出され、集塵機(図示せず。)に到達して処理される。 Due to the structure of the slag holding furnace 2, when the dust collector (not shown) is operated with the furnace lid 27 closed, and the atmosphere in the slag holding furnace 2 is brought into a negative pressure state, the slag holding furnace 2 is It functions as an exhaust path for exhaust gas generated in the electric furnace 1. That is, the exhaust gas containing CO and H 2 generated by the reduction treatment in the electric furnace 1 passes through the slag inlet 14 of the electric furnace 1 and the spout part 21 of the slag holding furnace 2 as shown by arrows in FIG. Then, it flows into the furnace body 20 of the slag holding furnace 2 in a negative pressure state. At this time, since the inside of the slag holding furnace 2 is maintained at a negative pressure, the exhaust gas in the electric furnace 1 is not affected even though outside air may enter through the gap between the connecting portions of the electric furnace 1 and the slag holding furnace 2. There is no leakage from the gap to the outside. Further, the exhaust gas flowing into the slag holding furnace 2 advances into the furnace body 20 and is discharged from the gas discharge port 25, reaches a dust collector (not shown), and is processed.

(傾動装置)
スラグ保持炉2の炉本体20の下部側には、傾動装置40が設けられている。傾動装置40は、スラグ保持炉2を注ぎ口部21側に傾動させて、炉本体20内の溶融スラグ4を注ぎ口部21から電気炉1内に注入する機能を有する。この傾動装置40は、シリンダ41と、支持部材42,43と、傾動軸44と、台車45を備える。
(Tilt device)
A tilting device 40 is provided on the lower side of the furnace body 20 of the slag holding furnace 2. The tilting device 40 has a function of tilting the slag holding furnace 2 toward the pouring part 21 and injecting the molten slag 4 in the furnace body 20 into the electric furnace 1 from the pouring part 21. The tilting device 40 includes a cylinder 41, support members 42 and 43, a tilting shaft 44, and a carriage 45.

シリンダ41は、例えば油圧シリンダで構成され、スラグ保持炉2を傾動させるための動力を発生させる。シリンダ41の上端は、炉本体20の下部壁22においてスラグ保持炉2を電気炉1側に傾動可能に離間した位置に連結され、シリンダ41の下端は、台車45の上面に連結される。傾動軸44は、スラグ保持炉2の注ぎ口部21の下方に設けられ、スラグ保持炉2の傾動動作の中心軸となる。支持部材42,43は、傾動軸44で相互に回動可能に連結されている。支持部材42の上端は、注ぎ口部21の下部側に連結され、支持部材43の下端は、台車45の上面に連結される。これらのシリンダ41、支持部材42,43、傾動軸44によって、スラグ保持炉2が傾動可能に支持される。   The cylinder 41 is composed of, for example, a hydraulic cylinder, and generates power for tilting the slag holding furnace 2. The upper end of the cylinder 41 is connected to the lower wall 22 of the furnace body 20 at a position where the slag holding furnace 2 is tiltably spaced toward the electric furnace 1, and the lower end of the cylinder 41 is connected to the upper surface of the carriage 45. The tilting shaft 44 is provided below the spout portion 21 of the slag holding furnace 2 and serves as the central axis of the tilting operation of the slag holding furnace 2. The support members 42 and 43 are coupled to each other by a tilting shaft 44 so as to be rotatable. The upper end of the support member 42 is connected to the lower side of the spout portion 21, and the lower end of the support member 43 is connected to the upper surface of the carriage 45. The slag holding furnace 2 is tiltably supported by the cylinder 41, the support members 42 and 43, and the tilt shaft 44.

かかる構成の傾動装置40により、傾動軸44を中心としてスラグ保持炉2を保持姿勢(図3)と注入姿勢(図4)との間で傾動させることが可能である。ここで、保持姿勢とは、図3に示すように、スラグ保持炉2が溶融スラグ4を電気炉1に注入することなく、炉本体20内に保持するときの姿勢である。一方、注入姿勢とは、図4に示すように、スラグ保持炉2が注ぎ口部21側に傾動して、炉本体20内の溶融スラグ4を電気炉1内に注入するときの姿勢である。   With the tilting device 40 having such a configuration, the slag holding furnace 2 can be tilted between the holding posture (FIG. 3) and the pouring posture (FIG. 4) around the tilting shaft 44. Here, as shown in FIG. 3, the holding posture is a posture when the slag holding furnace 2 holds the molten slag 4 in the furnace body 20 without injecting the molten slag 4 into the electric furnace 1. On the other hand, as shown in FIG. 4, the pouring posture is a posture when the slag holding furnace 2 is tilted toward the spout 21 and the molten slag 4 in the furnace body 20 is poured into the electric furnace 1. .

スラグ保持炉2を保持姿勢から注入姿勢に変えるときには、シリンダ41を伸張させて、炉本体20の後部を持ち上げ、傾動軸44を中心としてスラグ保持炉2を電気炉1側に傾動させる。これにより、図4に示すように、炉本体20に対して注ぎ口部21の位置が相対的に低くなるので、炉本体20内に保持されている溶融スラグ4が、注ぎ口部21側に向かって流動し、スラグ注入路28を通じて注ぎ口29から流下し、電気炉1内に注ぎ込まれる。一方、スラグ保持炉2を注入姿勢から保持姿勢に変えるときには、シリンダ41を収縮させて、炉本体20を保持姿勢に戻す。これにより、図3に示すように、炉本体20に対して注ぎ口部21の位置が相対的に高くなり、炉本体20内の溶融スラグ4の液面がスラグ注入路28よりも低くなるので、溶融スラグ4が電気炉1へ注入されずに炉本体20内に保持される。   When changing the slag holding furnace 2 from the holding position to the pouring position, the cylinder 41 is extended, the rear part of the furnace body 20 is lifted, and the slag holding furnace 2 is tilted toward the electric furnace 1 with the tilting shaft 44 as the center. As a result, as shown in FIG. 4, the position of the spout portion 21 is relatively low with respect to the furnace body 20, so that the molten slag 4 held in the furnace body 20 is moved to the spout portion 21 side. Then, it flows from the spout 29 through the slag injection path 28 and is poured into the electric furnace 1. On the other hand, when changing the slag holding furnace 2 from the pouring posture to the holding posture, the cylinder 41 is contracted to return the furnace body 20 to the holding posture. As a result, as shown in FIG. 3, the position of the spout portion 21 is relatively high with respect to the furnace body 20, and the liquid level of the molten slag 4 in the furnace body 20 is lower than the slag injection path 28. The molten slag 4 is held in the furnace body 20 without being injected into the electric furnace 1.

ここで、スラグ保持炉2が注入姿勢にあるときに、シリンダ41の伸張長さを制御することによってスラグ保持炉2の傾動角度を調節し、溶融スラグ4の注入速度を制御することができる。図示された例では、スラグ保持炉2の傾動角度423を、スラグ保持炉2が保持姿勢(図3)にあるときの支持部材42の中心軸421と、スラグ保持炉2が注入姿勢(図4)にあるときの支持部材42の中心軸422とがなす角度として定義している。傾動角度423が大きいほど、炉本体20に対して注ぎ口部21の位置が低くなり、大きな注入速度で溶融スラグ4が電気炉1内に注入される。   Here, when the slag holding furnace 2 is in the pouring posture, the tilting angle of the slag holding furnace 2 can be adjusted by controlling the extension length of the cylinder 41 and the pouring speed of the molten slag 4 can be controlled. In the illustrated example, the tilt angle 423 of the slag holding furnace 2 is set so that the central axis 421 of the support member 42 when the slag holding furnace 2 is in the holding position (FIG. 3) and the slag holding furnace 2 is in the injection position (FIG. 4). ) Is defined as an angle formed by the central axis 422 of the support member 42. The greater the tilt angle 423, the lower the position of the spout portion 21 with respect to the furnace body 20, and the molten slag 4 is injected into the electric furnace 1 at a high injection speed.

台車45は、傾動装置40を移動可能に支持する。台車45を用いてスラグ保持炉2を後退または前進させることで、スラグ保持炉2を容易に検査、交換または補修等することが可能となる。   The trolley | bogie 45 supports the tilting apparatus 40 so that a movement is possible. By using the carriage 45 to move the slag holding furnace 2 backward or forward, the slag holding furnace 2 can be easily inspected, replaced, or repaired.

以上のように、傾動装置40を用いてスラグ保持炉2を傾動させることで、溶融スラグ4を電気炉1に間欠的に注入したり、その注入量を制御したりすることが可能になる。電気炉1への溶融スラグ4の注入時には、注入された溶融スラグ4が電気炉1内の溶鉄と急激に反応して電気炉1からオーバーフローしないように、傾動装置40を用いて注入量を適切に制御(すなわち、スラグ保持炉2の傾動角度423を調整)しながら、溶融スラグ4を間欠的に注入することが好ましい。溶融スラグ4の注入時に、注入速度が速すぎると、電気炉1内で溶融スラグ4がフォーミング状態になり、オーバーフローが発生し得る場合がある。この場合は、傾動装置40によりスラグ保持炉2の傾動角度423を小さくして、溶融スラグ4の注入を一時停止するか、または、注入量を低下させて、電気炉1内での反応を沈静化することが好ましい。   As described above, by tilting the slag holding furnace 2 using the tilting device 40, it is possible to inject the molten slag 4 into the electric furnace 1 intermittently or to control the injection amount. When injecting the molten slag 4 into the electric furnace 1, an appropriate amount of injection is used using the tilting device 40 so that the injected molten slag 4 does not rapidly react with the molten iron in the electric furnace 1 and overflow from the electric furnace 1. It is preferable to inject the molten slag 4 intermittently while controlling (i.e., adjusting the tilt angle 423 of the slag holding furnace 2). If the injection speed is too high during the injection of the molten slag 4, the molten slag 4 may be in a forming state in the electric furnace 1, and overflow may occur. In this case, the tilt angle 423 of the slag holding furnace 2 is decreased by the tilting device 40 and the injection of the molten slag 4 is temporarily stopped, or the injection amount is reduced to calm the reaction in the electric furnace 1. Is preferable.

なお、スラグ保持炉2から電気炉1に溶融スラグ4を間欠的に注入する方法としては、溶融スラグ4の注入と中断を適宜繰り返しながら注入する方法や、所定の時間間隔でスラグ保持炉2内に保持されている所定量の溶融スラグ4をまとめて注入する方法などがあるが、本発明の実施形態においてはどのような方法が採用されてもよい。また、スラグ保持炉2から電気炉1に溶融スラグ4を連続的に注入することも可能である。なお、溶融スラグ4を間欠的に注入する場合、1回にまとめて注入する溶融スラグ4の総量が、スラグフォーミングによるオーバーフローが発生しない量であることを、事前に実験等で確認しておくことが望ましい。   In addition, as a method of injecting the molten slag 4 intermittently from the slag holding furnace 2 to the electric furnace 1, a method of injecting the molten slag 4 while repeating injection and interruption of the molten slag 4 or in the slag holding furnace 2 at a predetermined time interval. There is a method of injecting a predetermined amount of molten slag 4 held in a batch, and any method may be employed in the embodiment of the present invention. It is also possible to continuously inject molten slag 4 from the slag holding furnace 2 into the electric furnace 1. In addition, when injecting molten slag 4 intermittently, confirm beforehand by experiment etc. that the total amount of molten slag 4 to be injected all at once is an amount that does not cause overflow due to slag forming. Is desirable.

(制御装置)
上記の傾動装置40には、制御装置50が接続されている。制御装置50は、溶融スラグ4の注入中に傾動装置40を制御して、溶融スラグ4の注入速度を調節する傾動制御部51を含む。傾動制御部51は、例えば、制御回路、またはメモリに格納されたプログラムをCPU(Central Processing Unit)が実行するコンピュータとして実現されうる。傾動制御部51は、オペレータに情報を提示するモニタなどの出力装置と、オペレータの操作入力を取得するボタンなどの入力装置とを有していてもよい。
(Control device)
A control device 50 is connected to the tilting device 40 described above. The control device 50 includes a tilt control unit 51 that controls the tilting device 40 during the injection of the molten slag 4 to adjust the injection speed of the molten slag 4. The tilt control unit 51 can be realized as, for example, a control circuit or a computer that executes a program stored in a memory by a CPU (Central Processing Unit). The tilt control unit 51 may include an output device such as a monitor for presenting information to the operator, and an input device such as a button for acquiring an operation input of the operator.

傾動制御部51では、溶融スラグが電気炉1の還元処理能力に応じた目標注入速度で注入された場合の予定累積注入量を算出し、実績累積注入量の予定累積注入量に対する差分に基づいて、前記溶融スラグの注入速度を調節する機能を有する。   The tilt control unit 51 calculates a planned cumulative injection amount when the molten slag is injected at a target injection speed corresponding to the reduction processing capacity of the electric furnace 1, and based on the difference between the actual cumulative injection amount and the planned cumulative injection amount. And having a function of adjusting the injection rate of the molten slag.

ここで、電気炉の還元処理能力とは、電気炉1への供給電力量、より具体的には電気炉1の電極15,16に印加される電力量に対応して算出される、還元可能な溶融スラグ量を意味する。電気炉1への供給電力量は電力制御部52から通知されるため、当該供給電力量に基づいて電気炉1の還元処理能力を算出し、電気炉1の還元処理能力に応じた溶融スラグ4の目標注入速度を決定することができる。溶融スラグ4の目標注入速度と、予定される注入時間とに基づいて当該注入時間における予定累積注入量が算出される。   Here, the reduction capacity of the electric furnace is calculated according to the amount of power supplied to the electric furnace 1, more specifically, the amount of power applied to the electrodes 15 and 16 of the electric furnace 1. Means a large amount of molten slag. Since the amount of power supplied to the electric furnace 1 is notified from the power control unit 52, the reduction capacity of the electric furnace 1 is calculated based on the amount of supplied power, and the molten slag 4 corresponding to the reduction capacity of the electric furnace 1 is calculated. The target injection rate can be determined. Based on the target injection speed of the molten slag 4 and the planned injection time, the planned cumulative injection amount at the injection time is calculated.

一方、溶融スラグ4の実績累積注入量とは、溶融スラグ4が電気炉1へ注入された量の累積値を意味しており、後述の通り、溶融スラグ4を含んだスラグ保持炉2の質量変化量として、秤量器55によって測定することができる。傾動制御部51は、溶融スラグ4の目標注入速度に基づいて算出される予定累積注入量と、溶融スラグ4の実績累積注入量との差分に基づいて、この差分を小さくする様に、溶融スラグ4の注入速度を調節する。なお、この調節制御の詳細については後述する。   On the other hand, the actual cumulative injection amount of the molten slag 4 means the cumulative value of the amount of molten slag 4 injected into the electric furnace 1, and the mass of the slag holding furnace 2 including the molten slag 4 as described later. The amount of change can be measured by the weigher 55. The tilt control unit 51 is configured to reduce the difference based on the difference between the planned cumulative injection amount calculated based on the target injection speed of the molten slag 4 and the actual cumulative injection amount of the molten slag 4. Adjust the injection rate of 4. Details of this adjustment control will be described later.

本明細書において、「溶融スラグ4の注入速度」は、溶融スラグ4の単位時間あたりの注入量を意味する。なお、溶融スラグ4が所定の時間間隔で間欠的に注入される場合には、例えば注入の1サイクルの平均注入量として注入速度が定義される。   In the present specification, the “injection speed of the molten slag 4” means an injection amount of the molten slag 4 per unit time. In the case where the molten slag 4 is intermittently injected at a predetermined time interval, for example, the injection speed is defined as an average injection amount of one injection cycle.

電力制御部52も、傾動制御部51と同様に、例えば制御回路、またはメモリに格納されたプログラムをCPUが実行するコンピュータとして実現される。電力制御部52は、例えば温度計53,54によって測定される溶融スラグ層5および溶鉄層6の温度に基づいて、電気炉1への供給電力量を制御している。例えば、電力制御部52は、溶融スラグ層5または溶鉄層6の温度が所定の値を超えて過熱しそうになった場合に、電気炉1への供給電力量を減少させて、溶融スラグ層5または溶鉄層6の過熱を防止する。このような場合に、傾動制御部51は、電力制御部52から通知される電気炉1への供給電力量の変動に応じて、溶融スラグ4の目標注入速度を再計算する。   Similarly to the tilt control unit 51, the power control unit 52 is also realized as a computer in which a CPU executes a program stored in a control circuit or memory, for example. The power control unit 52 controls the amount of power supplied to the electric furnace 1 based on the temperatures of the molten slag layer 5 and the molten iron layer 6 measured by, for example, thermometers 53 and 54. For example, when the temperature of the molten slag layer 5 or the molten iron layer 6 exceeds a predetermined value and is about to be overheated, the power control unit 52 decreases the amount of power supplied to the electric furnace 1 so that the molten slag layer 5 Alternatively, overheating of the molten iron layer 6 is prevented. In such a case, the tilt control unit 51 recalculates the target injection speed of the molten slag 4 in accordance with the fluctuation in the amount of power supplied to the electric furnace 1 notified from the power control unit 52.

その一方で、傾動制御部51は、秤量器55によって測定される、内部の溶融スラグ4を含んだスラグ保持炉2の質量の時間変化量に基づいて、溶融スラグ4の注入量を積算して、実績累積注入量を算出する。傾動制御部51は、この実績累積注入量を、溶融スラグ4が所定の目標注入速度で注入され続けたと仮定した場合の予定累積注入量と比較し、この差分を小さくする様に、溶融スラグ4の注入速度を調節する。すなわち、傾動制御部51は、上記の差分に基づいて、スラグ保持炉2の傾動角度423を調整する。   On the other hand, the tilt control unit 51 integrates the injection amount of the molten slag 4 based on the amount of time change of the mass of the slag holding furnace 2 including the internal molten slag 4 measured by the weighing instrument 55. The actual cumulative injection amount is calculated. The tilt control unit 51 compares the actual cumulative injection amount with the planned cumulative injection amount when it is assumed that the molten slag 4 is continuously injected at a predetermined target injection speed, and the molten slag 4 is reduced so as to reduce this difference. Adjust the injection rate. That is, the tilt control unit 51 adjusts the tilt angle 423 of the slag holding furnace 2 based on the above difference.

また、実績累積注入量と予定累積注入量との差分が大きくなっている場合には、スラグ保持炉2の注ぎ口部への凝固スラグの付着などのために、スラグが注入されにくくなっていると考えられる。その場合は、傾動制御部51は、実績累積注入量が予定累積注入量に近づくように傾動角度423をさらに大きな角度に調節する。   In addition, when the difference between the actual cumulative injection amount and the planned cumulative injection amount is large, slag is difficult to be injected due to adhesion of solidified slag to the spout portion of the slag holding furnace 2. it is conceivable that. In that case, the tilt control unit 51 adjusts the tilt angle 423 to a larger angle so that the actual cumulative injection amount approaches the planned cumulative injection amount.

このような傾動制御部51の制御によって、何らかの原因により、所定の傾動角度423ではスラグ保持炉2から電気炉1に予定された量の溶融スラグ4が注入されない場合でも、溶融スラグ4の注入速度と電気炉1の還元処理能力とを均衡させ、電気炉1内での還元反応を安定させることができる。   Even when the predetermined amount of molten slag 4 is not injected from the slag holding furnace 2 to the electric furnace 1 at a predetermined inclination angle 423 by the control of the tilt control unit 51, the injection speed of the molten slag 4 is increased. And the reduction capacity of the electric furnace 1 can be balanced, and the reduction reaction in the electric furnace 1 can be stabilized.

しかしながら、上記のような傾動制御部51による制御によってもなお、スラグ保持炉2から電気炉1に注入される溶融スラグ4が予定された量まで回復しない場合には、電力制御部52が電気炉1への電力供給量を減少させることによって電気炉1の還元処理能力を一時的に低下させる。これによって、電気炉1の還元処理能力に基づく溶融スラグ4の目標注入速度が減少することになり、結果として実績累積注入量と予定累積注入量との差分を縮小させることができる。なお、実績累積注入量と予定累積注入量との差分が十分に小さくなった場合には、傾動角度423や電力供給量など制御値の一時的な変更は元に戻され、当初予定された電力供給量、およびその電力供給量に基づいて算出された目標注入速度での制御が再開される。   However, if the molten slag 4 injected from the slag holding furnace 2 into the electric furnace 1 does not recover to the predetermined amount even by the control by the tilt control part 51 as described above, the electric power control part 52 is in the electric furnace. The reduction capacity of the electric furnace 1 is temporarily reduced by reducing the amount of power supplied to 1. As a result, the target injection speed of the molten slag 4 based on the reduction capacity of the electric furnace 1 is reduced, and as a result, the difference between the actual cumulative injection amount and the planned cumulative injection amount can be reduced. When the difference between the actual cumulative injection amount and the planned cumulative injection amount becomes sufficiently small, the temporary change of the control values such as the tilt angle 423 and the power supply amount is returned to the original value, and the originally planned power Control at the target injection rate calculated based on the supply amount and the power supply amount is resumed.

[4.スラグ目標注入速度の算出]
次に、図5および図6を参照して、本実施形態における溶融スラグの目標注入速度の算出について説明する。図5は、本実施形態における溶融スラグ4の目標注入速度の算出について説明するための図である。
[4. Calculation of slag target injection speed]
Next, with reference to FIG. 5 and FIG. 6, calculation of the target injection speed of molten slag in the present embodiment will be described. FIG. 5 is a diagram for explaining calculation of the target injection rate of the molten slag 4 in the present embodiment.

図5に示すように、溶融スラグ4の目標注入速度Vは、供給電力Pactから算出される実効電力Peffに基づいて算出される。以下、それぞれの算出過程についてさらに詳しく説明する。 As shown in FIG. 5, the target injection speed V t of the molten slag 4 is calculated based on the effective power P eff calculated from the supplied power P act . Hereinafter, each calculation process will be described in more detail.

供給電力Pactは、電力制御部52による電気炉1への単位時間あたりの供給電力量である。電力制御部52は、基本的には供給電力Pactを所定の値で一定に制御するが、上記のように溶融スラグ層5や溶鉄層6の温度が所定の値を超えたことが温度計53,54によって検出されたような場合には、供給電力Pactを減少させる。電力制御部52は、例えば供給電力Pactの制御の開始時、および供給電力Pactの変更時に、供給電力Pactの値を傾動制御部51に通知する。 The supplied power P act is the amount of power supplied per unit time to the electric furnace 1 by the power control unit 52. The power control unit 52 basically controls the supplied power Pact to be constant at a predetermined value, but the thermometer indicates that the temperature of the molten slag layer 5 or the molten iron layer 6 has exceeded a predetermined value as described above. When detected by 53, 54, the supply power Pact is decreased. The power control unit 52 notifies the tilt control unit 51 of the value of the supply power P act when, for example, the control of the supply power P act is started and when the supply power P act is changed.

傾動制御部51は、通知された供給電力Pactに基づいて、実効電力Peffを算出する。実効電力Peffは、供給電力Pactから、回路損失電力Ploss1および熱損失電力Ploss2を差し引くことによって算出される。ここで、回路損失電力Ploss1は、電気炉1の電気系統における回路損失に相当する電力であり、電気系統の抵抗値や電気系統を流れる二次電流値などに基づいて算出することができる。熱損失電力Ploss2は、電気炉1の炉体から外部に放出される熱に相当する電力であり、電気炉1の炉底11、炉壁12、および炉蓋13のそれぞれからの放熱量、および排ガス熱量に基づいて算出することができる。 The tilt control unit 51 calculates the effective power P eff based on the notified supply power P act . The effective power P eff is calculated by subtracting the circuit loss power P loss1 and the heat loss power P loss2 from the supply power P act . Here, the circuit loss power P loss1 is a power corresponding to a circuit loss in the electric system of the electric furnace 1, and can be calculated based on a resistance value of the electric system, a secondary current value flowing through the electric system, or the like. The heat loss power P loss2 is electric power corresponding to the heat released from the furnace body of the electric furnace 1 to the outside, and the heat radiation amount from each of the furnace bottom 11, the furnace wall 12, and the furnace lid 13 of the electric furnace 1, And can be calculated based on the amount of heat of exhaust gas.

なお、傾動制御部51で実効電力Peffの算出のために用いられる回路損失電力Ploss1および熱損失電力Ploss2の値は、例えば予め実測などによって定量されて傾動制御部51において記憶されていてもよい。あるいは、回路損失電力Ploss1および熱損失電力Ploss2の値には、実測の結果などに基づく固定値が用いられてもよい。 Note that the values of the circuit loss power P loss1 and the heat loss power P loss2 used for the calculation of the effective power P eff in the tilt control unit 51 are quantified in advance by actual measurement or the like and stored in the tilt control unit 51, for example. Also good. Alternatively, fixed values based on actual measurement results may be used as the values of the circuit loss power P loss1 and the heat loss power P loss2 .

さらに、傾動制御部51は、実効電力Peffに基づいて目標注入速度Vを算出する。ここで、目標注入速度V(kg/min)は、実効電力Peff(kW)を電力原単位r(kW・min/kg)で除することによって求められる。電力原単位rは、電気炉1における溶融スラグ4の還元反応に必要とされるエネルギーを、単位質量あたりの電力量として表現したものである。電力原単位は、単位スラグ量当たりのスラグ中の酸化物の還元熱による理論計算値を利用する他、実測の結果などに基づく固定値が用いられても良い。 Further, the tilt control unit 51 calculates the target injection speed V t based on the effective power P eff . Here, the target injection speed V t (kg / min) is obtained by dividing the effective power P eff (kW) by the power unit r C (kW · min / kg). The electric power consumption unit r C expresses the energy required for the reduction reaction of the molten slag 4 in the electric furnace 1 as the amount of electric power per unit mass. As the electric power unit, a fixed value based on an actual measurement result or the like may be used in addition to the theoretical calculation value by the reduction heat of the oxide in the slag per unit slag amount.

以上のような算出過程を経て、傾動制御部51は溶融スラグ4の目標注入速度Vを算出する。さらに、算出された目標注入速度Vに基づいて、電気炉1に投入される炭材などの副原料の投入速度(単位時間当たりの投入量)が決定されることが好ましい。 Through the calculation process as described above, the tilt control unit 51 calculates the target injection speed V t of the molten slag 4. Furthermore, based on the calculated target injection rate V t, (input amount per unit time) poured speed of the auxiliary raw materials such as carbonaceous material to be charged into the electric furnace 1 are preferably determined.

図6は、本実施形態における供給電力Pactと溶融スラグ4の目標注入速度Vとの関係、および累積供給電力量と溶融スラグの予定累積注入量との関係を示すグラフである。ここで、図6(A)に示す例では、時刻tの時点で、電力制御部52が供給電力Pactを、Pact1からPact1よりも小さいPact2に変更している。変更後の供給電力Pact2を電力制御部52から通知された傾動制御部51は、供給電力Pact2に基づいて上記の目標注入速度Vの算出を再実行し、その結果に基づいて、目標注入速度Vを、Vt1からVt1よりも小さいVt2に変更する。ここで、目標注入速度Vt1,Vt2は、電気炉1への供給電力Pact1,Pact2に基づいてそれぞれ算出されているため、電気炉1の還元処理能力に応じた目標注入速度である。この結果、図6(B)に示すように、時刻t以降、累積供給電力量の増加が緩やかになるのにあわせて、溶融スラグ4の予定累積注入量の増加も緩やかになる。従って、電気炉1への供給電力Pactが抑制されて還元処理能力が低下した場合には、低下した還元処理能力に見合った分の溶融スラグ4が電気炉1に注入されることになり、引き続き電気炉1において安定した還元処理を行わせることができる。 Figure 6 is a graph showing the relationship of the relationship between the target injection rate V t of the supplied power P act and the molten slag 4, and the cumulative amount of power supply and the expected cumulative injection amount of the molten slag in the embodiment. In the example shown in FIG. 6 (A), at time t, the power control unit 52 to supply power P act, it is changed from P act1 small P act2 than P act1. The tilt control unit 51 notified of the changed supply power P act2 from the power control unit 52 re-executes the calculation of the target injection speed V t based on the supply power P act2, and based on the result, the injection rate V t, to change from V t1 to a smaller V t2 than V t1. Here, the target injection rate V t1, V t2, because they are calculated respectively on the basis of the supply to the electric furnace 1 power P act1, P act2, is a target injection speed corresponding to the reduction capability of the electric furnace 1 . As a result, as shown in FIG. 6B, after the time t, as the increase in the cumulative power supply amount becomes gentle, the increase in the planned cumulative injection amount of the molten slag 4 also becomes gentle. Therefore, when the supply power Pact to the electric furnace 1 is suppressed and the reduction processing capacity is reduced, the molten slag 4 corresponding to the reduced reduction processing capacity is injected into the electric furnace 1, Subsequently, stable reduction treatment can be performed in the electric furnace 1.

[5.溶融スラグの実績累積注入量に応じた注入速度の調整制御]
次に、図7〜図9を参照して、本実施形態における溶融スラグの実績累積注入量に応じた注入速度の調節制御について説明する。図7は、本実施形態における溶融スラグ4の注入速度の調節制御の例を示すフローチャートである。
[5. Adjustment control of injection speed according to the actual cumulative injection amount of molten slag]
Next, with reference to FIGS. 7-9, the adjustment control of the injection | pouring speed | rate according to the performance accumulation injection | pouring amount of the molten slag in this embodiment is demonstrated. FIG. 7 is a flowchart showing an example of adjustment control of the injection rate of the molten slag 4 in the present embodiment.

図示された例では、まず、傾動制御部51が、溶融スラグ4の予定累積注入量Qplanを算出する(ステップS101)。予定累積注入量Qplanは、時刻tから時刻tまで、上記の図5に示したような算出過程によって算出される目標注入速度Vで溶融スラグ4が注入され続けた場合の溶融スラグ4の注入量の積分値である。従って、予定累積注入量Qplanは、例えば以下の式1のように表せる。なお、V(t)は、例えば上記の図6(A)に例示したような目標注入速度Vの各時刻tにおける値を表す。

Figure 0006221707
In the illustrated example, first, the tilt control unit 51 calculates a planned cumulative injection amount Q plan of the molten slag 4 (step S101). Expected cumulative injection amount Q plan is from time t a to time t b, the molten slag when the slag 4 is continuously injected at a target injection rate V t that is calculated by the calculating process as depicted in Figure 5 of the 4 is an integral value of the injection amount. Therefore, the estimated cumulative injection amount Q plan can be expressed as, for example, Equation 1 below. V t (t) represents a value at each time t of the target injection speed V t as exemplified in FIG. 6A, for example.
Figure 0006221707

次に、傾動制御部51は、溶融スラグ4の実績累積注入量Qactを算出する(ステップS103)。実績累積注入量Qactは、例えば時刻tから時刻tまでの間の溶融スラグ4の注入量の実績値である。時刻tから時刻tまでの間にスラグ鍋3からスラグ保持炉2への溶融スラグ4の投入がなければ、実績累積注入量Qactは、秤量器55によって測定された、時刻tと時刻tとの間におけるスラグ保持炉2の質量変化(電気炉1に注入された溶融スラグ4の分だけ質量が減少する)として、例えば以下の式2のように表せる。なお、W(t)は、各時刻tにおけるスラグ保持炉2の質量を表す。 Next, the tilt control unit 51 calculates the actual cumulative injection amount Q act of the molten slag 4 (step S103). Actual cumulative injection amount Q act are actual values of the injection amount of the molten slag 4 between, for example, from time t a to time t b. In the period from time t a to time t b Without introduction of molten slag 4 from the slag pot 3 to the slag holding furnace 2, the actual cumulative injection amount Q act was determined by weighing 55, and time t a as the mass change of the slag holding furnace 2 between the time t b (amount corresponding mass of the electric furnace 1 is injected into the molten slag 4 is decreased), for example expressed as equation 2 below. W (t) represents the mass of the slag holding furnace 2 at each time t.

Figure 0006221707
Figure 0006221707

次に、傾動制御部51は、溶融スラグ4の実績累積注入量Qactを予定累積注入量Qplanと比較する(ステップS105,S107)。ここで、実績累積注入量Qactが予定累積注入量Qplanを下回り、かつ、これらの注入量の差分(|QPlan−Qact|)が閾値th1を超える場合(ステップS105でYESの場合)、傾動制御部51は、注入速度を増加させるための制御を実行する(ステップS120)。なお、このステップS120における具体的な制御の内容については後述する。 Then, the tilt control unit 51 compares the actual cumulative injection amount Q act of molten slag 4 scheduled cumulative injection amount Q plan (step S105, S107). Here, when the actual cumulative injection amount Q act is lower than the planned cumulative injection amount Q plan and the difference between these injection amounts (| Q Plan −Q act |) exceeds the threshold th1 (in the case of YES in step S105). The tilt control unit 51 executes control for increasing the injection speed (step S120). Details of the control in step S120 will be described later.

一方、実績累積注入量Qactが予定累積注入量Qplanを上回り、かつ、これらの注入量の差分(|Qplan−Qact|)が閾値th2を超える場合(ステップS107でYESの場合)、傾動制御部51は、注入速度を減少させるための制御を実行する(ステップS140)。なお、このステップS140における具体的な制御の内容についても後述する。閾値th2は、上記の閾値th1と同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。なお、閾値th1,th2のように、注入速度の制御を実行する条件として用いられる閾値を、本明細書では第1の閾値ともいう。 On the other hand, when the actual cumulative injection amount Q act exceeds the planned cumulative injection amount Q plan and the difference between these injection amounts (| Q plan −Q act |) exceeds the threshold th2 (in the case of YES in step S107), The tilt control unit 51 executes control for reducing the injection speed (step S140). The specific control content in step S140 will also be described later. The threshold value th2 may be the same value as the threshold value th1 or a different value. Note that a threshold used as a condition for controlling the injection rate, such as the thresholds th1 and th2, is also referred to as a first threshold in this specification.

上記のステップS105,S107のいずれでもNOと判定された場合は、溶融スラグ4の実績累積注入量Qactが予定累積注入量Qplanに対して適切な範囲(差分が所定の閾値の範囲内)となっているため、傾動制御部51は注入速度の調節制御を実行しない。 Step S105, if it is determined that either NO in S107 in the appropriate range for actual cumulative injection amount Q act of molten slag 4 plan cumulative injection amount Q plan (range difference is a predetermined threshold) Therefore, the tilt control unit 51 does not execute the injection speed adjustment control.

図8は、本実施形態において溶融スラグ4の注入速度を増加させるための制御の例を示すフローチャートである。なお、図示された制御工程は、上記の図7のフローチャートにおいてステップS120として説明された工程に対応する。   FIG. 8 is a flowchart showing an example of control for increasing the injection rate of the molten slag 4 in the present embodiment. The illustrated control process corresponds to the process described as step S120 in the flowchart of FIG.

図示された例では、まず、シリンダ41を伸長させて、スラグ保持炉2の傾動角度423を増加させる(ステップS121)。ここで、シリンダ41の伸張長さの制御は、傾動制御部51によって自動的に実行されてもよいし、傾動制御部51のモニタに表示された実績累積注入量Qactや予定累積注入量Qplanなどの情報を参照したオペレータが傾動制御部51に与える操作入力に従って実行されてもよい。 In the illustrated example, first, the cylinder 41 is extended to increase the tilt angle 423 of the slag holding furnace 2 (step S121). Here, the control of the extension length of the cylinder 41 may be automatically executed by the tilt control unit 51, or the actual cumulative injection amount Q act or the planned cumulative injection amount Q displayed on the monitor of the tilt control unit 51. It may be executed in accordance with an operation input given to the tilt control unit 51 by an operator who refers to information such as “ plan” .

なお、傾動角度423は、溶融スラグ4の注入速度の制御値である。つまり、傾動角度423を増加させれば、溶融スラグ4の注入速度も増加すると予想されるが、上述のように、凝固してスラグ保持炉2の内面に付着したスラグなどのために、必ずしも溶融スラグ4の注入速度が予想されたとおりに増加しない場合がある。   The tilt angle 423 is a control value for the injection rate of the molten slag 4. That is, if the tilt angle 423 is increased, the injection rate of the molten slag 4 is also expected to increase. However, as described above, the molten slag 4 is not necessarily melted due to the slag solidified and adhered to the inner surface of the slag holding furnace 2. The injection rate of the slag 4 may not increase as expected.

そこで、上記のステップS121で傾動角度423を増加させた後、傾動制御部51は、再び溶融スラグ4の実績累積注入量Qactと予定累積注入量Qplanとの差分(|Qplan−Qact|)を算出し、差分が閾値th3よりも大きいか否かを判定する(ステップS123)。閾値th3は、上記の閾値th1よりも大きい値である。 Therefore, after increasing the tilt angle 423 in step S121 described above, the tilt control unit 51 again the difference between the actual cumulative injection amount Q act of molten slag 4 scheduled cumulative injection amount Q plan (| Q plan -Q act |) Is calculated, and it is determined whether or not the difference is larger than the threshold th3 (step S123). The threshold th3 is a value larger than the threshold th1.

ステップS123において差分が閾値th3よりも大きいと判定された場合(YES)、ステップS121で傾動角度423を増加させたことによっては溶融スラグ4の注入速度が十分に増加しておらず、傾動角度423を増加させた後も実績累積注入量Qactと予定累積注入量Qplanとの差分が拡大したと推定される。この場合、電力制御部52が、電気炉1への供給電力Pactを減少させる制御を実行する(ステップS125)。なお、閾値th3のように、供給電力の制御を実行する条件として用いられる閾値を、本明細書では第2の閾値ともいう。第2の閾値は、第1の閾値よりも大きい値である。 When it is determined in step S123 that the difference is larger than the threshold th3 (YES), the injection speed of the molten slag 4 is not sufficiently increased by increasing the tilt angle 423 in step S121, and the tilt angle 423 is increased. It is presumed that the difference between the actual cumulative injection amount Qact and the planned cumulative injection amount Qplan has increased even after the increase. In this case, the power control unit 52 executes control to reduce the power supply Pact supplied to the electric furnace 1 (step S125). Note that a threshold used as a condition for executing control of supplied power, such as the threshold th3, is also referred to as a second threshold in this specification. The second threshold value is larger than the first threshold value.

ここで、電力制御部52による供給電力Pactの制御は、傾動制御部51から制御信号が送信されることによって自動的に実行されてもよいし、傾動制御部51のモニタに表示された実績累積注入量Qactや予定累積注入量Qplanなどの情報を参照したオペレータが傾動制御部51または電力制御部52に与える操作入力に従って実行されてもよい。また、ステップS125における電力制御部52による供給電力Pactの制御は、例えば供給電力Pactを0にすること(電力オフ)によって実行されてもよいし、所定の減少幅だけ供給電力Pactを減少させつつ電力の供給は継続することによって実行されてもよい。 Here, the control of the supplied power P act by the power control unit 52 may be automatically executed by transmitting a control signal from the tilt control unit 51, or the results displayed on the monitor of the tilt control unit 51. It may be executed according to an operation input given to the tilt control unit 51 or the power control unit 52 by an operator who refers to information such as the cumulative injection amount Qact and the planned cumulative injection amount Qplan . Further, the control of the supplied power P act by the power control unit 52 in step S125 may be executed, for example, by setting the supplied power P act to 0 (power off), or by reducing the supplied power P act by a predetermined decrease width. The supply of power may be performed by continuing while decreasing.

次に、傾動制御部51は、再び溶融スラグ4の実績累積注入量Qactと予定累積注入量Qplanとの差分(|Qplan−Qact|)を算出し、差分が0になったか否かを判定する(ステップS127)。ステップS121での傾動角度423の増加、およびステップS125での供給電力Pactの減少によって、溶融スラグ4の実績累積注入量Qactと予定累積注入量Qplanとの差分は縮小して0に近づくと予想される。傾動制御部51は、差分が0になった(または、0に近い所定の範囲まで低下した)場合に、傾動角度423や供給電力Pactなどの制御値を元に戻す(ステップS129)。 Next, the tilt control unit 51 calculates again the difference (| Q plan −Q act |) between the actual cumulative injection amount Q act and the planned cumulative injection amount Q plan of the molten slag 4, and whether or not the difference has become zero. Is determined (step S127). Increase in tilt angle 423 in step S121, and by a decrease of the supply power P act at step S125, the difference between the expected cumulative injection amount Q plan and actual cumulative injection amount Q act of molten slag 4 approaches zero shrinking It is expected to be. When the difference becomes 0 (or falls to a predetermined range close to 0), the tilt control unit 51 restores control values such as the tilt angle 423 and the supplied power P act (step S129).

図9は、本実施形態において溶融スラグ4の注入速度を減少させるための制御の例を示すフローチャートである。なお、図示された制御工程は、上記の図7のフローチャートにおいてステップS140として説明された工程に対応する。   FIG. 9 is a flowchart showing an example of control for reducing the injection rate of the molten slag 4 in the present embodiment. The illustrated control process corresponds to the process described as step S140 in the flowchart of FIG.

図示された例では、まず、シリンダ41を収縮させて、スラグ保持炉2の傾動角度423を減少させる(ステップS141)。ここで、上記の図8に示したステップS121と同様に、シリンダ41の伸張長さの制御は、例えば傾動制御部51によって自動的に実行されてもよいし、傾動制御部51のモニタに表示された実績累積注入量Qactや予定累積注入量Qplanなどの情報を参照したオペレータが傾動制御部51に与える操作入力に従って実行されてもよい。 In the illustrated example, first, the cylinder 41 is contracted to decrease the tilt angle 423 of the slag holding furnace 2 (step S141). Here, similarly to step S121 shown in FIG. 8 above, the control of the extension length of the cylinder 41 may be automatically executed by the tilt control unit 51, for example, or displayed on the monitor of the tilt control unit 51. The operation may be executed according to an operation input given to the tilt control unit 51 by an operator who refers to information such as the actual cumulative injection amount Qact and the planned cumulative injection amount Qplan .

次に、傾動制御部51は、再び溶融スラグ4の実績累積注入量Qactと予定累積注入量Qplanとの差分(|Qplan−Qact|)を算出し、差分が0になったか否かを判定する(ステップS143)。ステップS141での傾動角度423の減少によって、溶融スラグ4の実績累積注入量Qactと予定累積注入量Qplanとの差分は縮小して0に近づくと予想される。傾動制御部51は、差分が0になった(または、0に近い所定の範囲まで低下した)場合に、傾動角度423を元に戻す(ステップS145)。 Next, the tilt control unit 51 calculates again the difference (| Q plan −Q act |) between the actual cumulative injection amount Q act and the planned cumulative injection amount Q plan of the molten slag 4, and whether or not the difference has become zero. Is determined (step S143). Due to the decrease of the tilt angle 423 in step S141, the difference between the actual cumulative injection amount Qact of the molten slag 4 and the planned cumulative injection amount Qplan is expected to decrease and approach zero. The tilt control unit 51 returns the tilt angle 423 to the original when the difference becomes 0 (or falls to a predetermined range close to 0) (step S145).

なお、図9に例示した制御工程では、電力制御部52による供給電力Pactの制御は実行されない。これは、多くの場合、通常時の供給電力Pactは安全に操業可能な範囲の上限近くに設定されていることが多く、溶融スラグ4の実績累積注入量Qactが多すぎたからといって供給電力Pactを増加させることは容易でないためである。また、溶融スラグ4の実績累積注入量Qactが少ない(実際の注入速度が目標注入速度Vよりも小さい)場合には、傾動角度423を増加させても、凝固してスラグ保持炉2の内面に付着したスラグなどのために注入速度が増加しない可能性があるのに対し、溶融スラグ4の実績累積注入量Qactが多い(実際の注入速度が目標注入速度Vよりも大きい)場合には、傾動角度423を減少させれば注入速度も減少する可能性が高い。但し、通常時の供給電力Pactが安全に操業可能な範囲に対して余裕をもって設定されているような場合には、上記の制御工程においても、図8に示したステップS125のように電力制御部52が供給電力Pactを制御してもよい。この場合、供給電力の制御を実行する条件として用いられる閾値(第2の閾値)は、注入速度を減少させるための制御を実行する条件として用いられる閾値th2(第1の閾値)よりも大きい値である。 In the control process illustrated in FIG. 9, control of the supplied power P act by the power control unit 52 is not executed. This is because, in many cases, the supply power P act in normal times is often set near the upper limit of the safe operating range, and the actual cumulative injection amount Q act of the molten slag 4 is too large. This is because it is not easy to increase the supplied power P act . Further, when the actual cumulative injection amount of the molten slag 4 Q act is small (smaller than the actual injection rate is the target injection rate V t) is, increasing the tilt angle 423, solidified slag holding furnace 2 while there is a possibility that the injection rate does not increase because of such slag adhering to the inner surface (larger than the actual injection rate is the target injection rate V t) actual cumulative injection amount Q act often the molten slag 4 when If the tilt angle 423 is decreased, the injection speed is likely to decrease. However, in the case where the normal supply power Pact is set with a margin with respect to the safe operating range, the power control is performed as in step S125 shown in FIG. The unit 52 may control the supplied power P act . In this case, the threshold value (second threshold value) used as a condition for executing the control of the supplied power is larger than the threshold value th2 (first threshold value) used as the condition for executing the control for decreasing the injection rate. It is.

次に、本発明の実施例について説明する。なお、以下の実施例は、本発明の実施可能性および効果を確認するために採用した条件例にすぎず、本発明が以下の実施例の条件に限定されるものではない。 Next, examples of the present invention will be described. In addition, the following Examples are only the example conditions adopted in order to confirm the implementability and effect of this invention, and this invention is not limited to the conditions of the following Examples.

(実施例1)
まず、図10を参照して、本発明の実施例1について説明する。実施例1では、電気炉1として、密閉型の直流電気炉を用いた。溶融スラグ4としては、転炉から排出された溶融状態の溶融スラグを用い、当該溶融スラグ4を、流動性を有する溶融状態のままスラグ保持炉2に投入した。さらに、電気炉1内に、約130トンの銑鉄からなる溶鉄層6と、当該溶鉄層6上に、還元処理された溶融スラグ(還元スラグ)からなる約200mm厚みの溶融スラグ層5とが存在している条件下で、スラグ保持炉2から電気炉1内の溶融スラグ層5に溶融スラグ4を間欠的に注入し、電気炉1の電極15,16に30MWの電力を印加して、電気炉1内で溶融スラグ4の還元処理を行った。
Example 1
First, Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIG. In Example 1, a closed DC electric furnace was used as the electric furnace 1. As the molten slag 4, molten molten slag discharged from the converter was used, and the molten slag 4 was put into the slag holding furnace 2 in a molten state having fluidity. Furthermore, in the electric furnace 1, there is a molten iron layer 6 made of about 130 tons of pig iron, and a molten slag layer 5 made of reduced molten slag (reduced slag) about 200 mm thick on the molten iron layer 6. Under such conditions, molten slag 4 is intermittently injected from the slag holding furnace 2 into the molten slag layer 5 in the electric furnace 1, and power of 30 MW is applied to the electrodes 15 and 16 of the electric furnace 1 to The molten slag 4 was reduced in the furnace 1.

図10は、本実施例における電気炉1への供給電力と、溶融スラグ4の注入速度と、溶融スラグ4の累積注入量との関係を示すグラフである。本実施例では、時刻0から、電気炉1への供給電力Pactを30MWに設定して溶融スラグ4の還元処理が開始された。このとき、スラグ保持炉2からの溶融スラグ4の目標注入速度Vは、上記の図5に示したような計算の結果、800kg/minに設定された。この目標注入速度Vは、電気炉1への供給電力Pactに基づいて算出されているため、電気炉1の還元処理能力に応じた目標注入速度である。なお、電気炉1における回路損失および熱損失に相当する電力としては、実測の結果に基づき9MWの固定値を採用している。 FIG. 10 is a graph showing the relationship between the power supplied to the electric furnace 1, the injection speed of the molten slag 4, and the cumulative injection amount of the molten slag 4 in the present embodiment. In this example, from time 0, the supply power P act to the electric furnace 1 was set to 30 MW, and the reduction treatment of the molten slag 4 was started. At this time, the target injection speed V t of the molten slag 4 from the slag holding furnace 2 was set to 800 kg / min as a result of the calculation shown in FIG. Since the target injection speed V t is calculated based on the electric power P act supplied to the electric furnace 1, the target injection speed V t is a target injection speed corresponding to the reduction processing capability of the electric furnace 1. In addition, as electric power corresponding to the circuit loss and the heat loss in the electric furnace 1, a fixed value of 9 MW is adopted based on the result of actual measurement.

処理開始時に、シリンダ41を伸張させてスラグ保持炉2を目標注入速度V(800kg/min)に対応する傾動角度423で傾動させたところ、図10において溶融スラグ注入速度の目標値(太線)に対する実績値(細線)で示されるように、若干変動しながらも平均すれば目標注入速度V(800kg/min)に近い注入速度で溶融スラグ4を注入することができた。したがって、図10に示された溶融スラグ累積注入量では、計画値(太線)に実績値がほぼ一致している(そのため、実績値を示す細線は図示されていない)。 At the start of the process, the cylinder 41 was extended to tilt the slag holding furnace 2 at a tilt angle 423 corresponding to the target injection speed V t (800 kg / min). In FIG. 10, the target value (thick line) of the molten slag injection speed As shown by the actual value (thin line), the molten slag 4 could be injected at an injection rate close to the target injection rate V t (800 kg / min) if averaged with slight fluctuations. Therefore, in the molten slag cumulative injection amount shown in FIG. 10, the actual value almost coincides with the planned value (thick line) (therefore, the thin line indicating the actual value is not shown).

ところが、時刻t1(21分)において、溶融スラグ層5および溶鉄層6の温度が規定の値(溶融スラグ層5は約1450℃、溶鉄層6は約1550℃)よりも約100℃上昇していることが温度計53,54によって検出されたため、電力制御部52が電気炉1への供給電力Pactを30MWから15MWに変更した。これに伴って、傾動制御部51は計算を再実行し、溶融スラグ4の目標注入速度Vを350kg/minに変更した。これに対応して、傾動制御部51がシリンダ41を収縮させてスラグ保持炉2の傾動角度423を変更後の目標注入速度Vに応じた値まで小さくしたところ、ここでも平均すれば変更後の目標注入速度V(350kg/min)に近い注入速度で溶融スラグ4を注入することができた。 However, at time t1 (21 minutes), the temperature of the molten slag layer 5 and the molten iron layer 6 rises by about 100 ° C. from the specified values (the molten slag layer 5 is about 1450 ° C. and the molten iron layer 6 is about 1550 ° C.). since that some detected by the thermometer 53, the power control unit 52 changes the supply power P act to the electric furnace 1 from 30MW to 15 MW. Accordingly, the tilt control unit 51 re-executes the calculations, changing the target injection rate V t of molten slag 4 to 350 kg / min. Correspondingly, the tilt control unit 51 contracts the cylinder 41 to reduce the tilt angle 423 of the slag holding furnace 2 to a value corresponding to the target injection speed V t after the change. The molten slag 4 could be injected at an injection speed close to the target injection speed V t (350 kg / min).

その後、時刻t2(27分)において、溶融スラグ層5および溶鉄層6の温度が規定の値付近(本実施例では、±25℃程度の範囲内とした)まで下がったため、電力制御部52が電気炉1への供給電力Pactを15MWから30MWに戻した。これに伴って、傾動制御部51は溶融スラグ4の目標注入速度Vを350kg/minから800kg/minに戻した。ここでも、平均すれば目標注入速度V(800kg/min)に近い注入速度で溶融スラグ4を注入することができた。なお、本実施例では時刻t3(41分)で処理を終了したが、実際にはさらに長時間にわたって処理を継続することができる。 After that, at time t2 (27 minutes), the temperature of the molten slag layer 5 and the molten iron layer 6 has dropped to around a prescribed value (in this embodiment, within a range of about ± 25 ° C.). the supply power P act to the electric furnace 1 was returned from 15MW to 30 MW. Accordingly, the tilt control unit 51 returns the target injection rate V t of molten slag 4 from 350 kg / min to 800 kg / min. Again, on average, the molten slag 4 could be injected at an injection rate close to the target injection rate V t (800 kg / min). In the present embodiment, the process is terminated at time t3 (41 minutes), but the process can actually be continued for a longer time.

本実施例では、電気炉1への供給電力Pactに基づいて目標注入速度Vを算出することによって、供給電力Pactの変動にかかわらず、電気炉1の還元処理能力に応じた目標注入速度Vで溶融スラグ4を注入することができた。この結果、スラグ注入中に急激なスラグフォーミングを発生させることなく、電気炉1において連続的かつ安定的に溶融スラグ4を還元処理することができた。 In this embodiment, by calculating the target injection rate V t on the basis of the supplied power P act to the electric furnace 1, regardless of the variations in the supply power P act, the target injection in accordance with the reduction capacity of the electric furnace 1 it was possible to inject a molten slag 4 at a speed V t. As a result, it was possible to continuously and stably reduce the molten slag 4 in the electric furnace 1 without causing rapid slag forming during slag injection.

(実施例2)
次に、図11を参照して、本発明の実施例2について説明する。本実施例でも、実施例1と同様の条件で、電気炉1内で溶融スラグ4の還元処理を行ったが、溶融スラグ4の実際の注入速度が目標注入速度Vを大きく下回ったために、傾動制御部51による注入速度の調節制御が実行された。
(Example 2)
Next, Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG. Also in this embodiment, under the same conditions as in Example 1, for although in an electric furnace 1 was subjected to a reduction treatment of the slag 4, the actual injection rate of the molten slag 4 was far below the target injection rate V t, The injection speed adjustment control by the tilt control unit 51 was executed.

図11は、本実施例における電気炉1への供給電力と、溶融スラグ4の注入速度と、溶融スラグ4の累積注入量との関係を示すグラフである。本実施例でも、第1の実施例と同様に、時刻0から、電気炉1への供給電力Pactを30MWに設定して溶融スラグ4の還元処理が開始された。このとき、溶融スラグ4の目標注入速度Vは、上記の図5に示したような計算の結果、800kg/minに設定された。なお、電気炉1における回路損失および熱損失に相当する電力としては、実施例1と同様に、9MWの固定値を採用している。ところが、シリンダ41を伸張させて、目標注入速度V(800kg/min)に対応する傾動角度423でスラグ保持炉2を傾動させても、図11で溶融スラグ注入速度の目標値(太線)および実績値(細線)で示されるように、実際の溶融スラグ4の注入速度が目標注入速度Vを大きく下回った。 FIG. 11 is a graph showing the relationship between the power supplied to the electric furnace 1, the injection rate of the molten slag 4, and the cumulative injection amount of the molten slag 4 in this embodiment. Also in this example, similarly to the first example, from time 0, the supply power P act to the electric furnace 1 was set to 30 MW, and the reduction treatment of the molten slag 4 was started. In this case, the target injection rate V t of molten slag 4 as a result of the calculation as shown in FIG. 5 above, was set at 800 kg / min. As the power corresponding to the circuit loss and heat loss in the electric furnace 1, a fixed value of 9 MW is adopted as in the first embodiment. However, even if the cylinder 41 is extended and the slag holding furnace 2 is tilted at the tilt angle 423 corresponding to the target injection speed V t (800 kg / min), the target value (thick line) of the molten slag injection speed in FIG. as indicated by the actual value (thin line), the actual injection rate of the molten slag 4 was far below the target injection rate V t.

この結果、溶融スラグ累積注入量の目標値(太線)および実績値(細線)で示されるように、溶融スラグ4の実績累積注入量Qactと予定累積注入量Qplanとの間に差分が生じ、徐々に拡大した。そして、時刻t1(10分)の時点で、実績累積注入量Qactと予定累積注入量Qplanとの差分が、図7で説明した閾値th1を超えたため、傾動制御部51が、スラグ保持炉2の傾動角度423を注入速度1200kg/minに相当する角度まで増加させる制御を実行した。 As a result, as shown by the target value (thick line) and the actual value (thin line) of the molten slag cumulative injection amount, a difference occurs between the actual cumulative injection amount Q act of the molten slag 4 and the planned cumulative injection amount Q plan. Gradually expanded. Then, at time t1 (10 min), the difference between the actual cumulative injection amount Q act scheduled cumulative injection amount Q plan is, due to exceeding the threshold th1 described with reference to FIG. 7, the tilt control unit 51, the slag holding furnace Control was performed to increase the tilt angle 423 of 2 to an angle corresponding to an injection speed of 1200 kg / min.

ところが、それでもなお、実際の溶融スラグ4の注入速度は目標注入速度Vよりも低く、溶融スラグ4の実績累積注入量Qactと予定累積注入量Qplanとの差分はさらに拡大した。時刻t2(21分)の時点で、実績累積注入量Qactと予定累積注入量Qplanとの差分が、図8で説明した閾値th3をも超えたため、電力制御部52が電気炉1への供給電力Pactを0にする制御を実行した。 However, still, the actual injection rate of the molten slag 4 is lower than the target injection speed V t, the difference between the actual cumulative injection amount Q act scheduled cumulative injection amount Q plan of molten slag 4 was further expanded. At time t2 (21 minutes), the difference between the actual cumulative injection amount Q act scheduled cumulative injection amount Q plan is, since even exceeds the threshold th3 described in FIG. 8, the power control unit 52 to the electric furnace 1 Control was performed to reduce the supplied power P act to zero.

これによって、予定累積注入量Qplanが増加しなくなった結果、実績累積注入量Qactとの差分は縮小し、時刻t3(27分)の時点で差分が0になったため、傾動制御部51および電力制御部52は、傾動角度423および供給電力Pactを元に戻した。具体的には、傾動制御部51が傾動角度423を注入速度800kg/minに相当する角度に戻し、電力制御部52が供給電力Pactを30MWにして電気炉1への電力の供給を再開した。 As a result, as a result of the planned cumulative injection amount Q plan no longer increasing, the difference from the actual cumulative injection amount Q act is reduced, and the difference becomes zero at time t3 (27 minutes). The power control unit 52 restored the tilt angle 423 and the supplied power Pact . Specifically, the tilt control unit 51 returns the tilt angle 423 to an angle corresponding to an injection speed of 800 kg / min, and the power control unit 52 resumes the supply of power to the electric furnace 1 with the supply power P act being 30 MW. .

しかし、その後も、実際の溶融スラグ4の注入速度は目標注入速度Vよりも低く、時刻t4(32分)の時点で、実績累積注入量Qactと予定累積注入量Qplanとの差分が再び閾値th1を超えた。ここでも時刻t1と同様に、傾動制御部51がスラグ保持炉2の傾動角度423を注入速度1200kg/minに相当する角度まで増加させる制御を実行したところ、今度は溶融スラグ4の注入速度が増加し、平均すると1200kg/min程度の注入速度で溶融スラグ4が注入された。 However, after that, the actual injection speed of the molten slag 4 is lower than the target injection speed V t , and at the time t4 (32 minutes), the difference between the actual cumulative injection quantity Qact and the planned cumulative injection quantity Qplan is The threshold value th1 was exceeded again. Here, similarly to time t1, when the tilt control unit 51 performs control to increase the tilt angle 423 of the slag holding furnace 2 to an angle corresponding to the injection rate of 1200 kg / min, this time the injection rate of the molten slag 4 increases. On average, the molten slag 4 was injected at an injection rate of about 1200 kg / min.

この結果、実績累積注入量Qactと予定累積注入量Qplanとの差分は縮小し、時刻t5(39分)の時点で差分が0になったため、傾動制御部51はスラグ保持炉2の傾動角度423を注入速度800kg/minに相当する角度に戻した。その後も実績累積注入量Qactと予定累積注入量Qplanとの間には大きな差が生じることなく、時刻t6(41分)で処理が終了した。 As a result, the difference between the actual cumulative injection amount Qact and the planned cumulative injection amount Qplan has decreased, and the difference has become zero at time t5 (39 minutes), so that the tilt control unit 51 tilts the slag holding furnace 2. The angle 423 was returned to an angle corresponding to an injection rate of 800 kg / min. Thereafter, the process was completed at time t6 (41 minutes) without causing a large difference between the actual cumulative injection amount Qact and the planned cumulative injection amount Qplan .

本実施例では、実際の溶融スラグ4の注入速度が、電気炉1への供給電力Pactに基づいて算出された目標注入速度Vを大きく下回る事態が発生したものの、実績累積注入量Qactと予定累積注入量Qplanとの差分に基づいてスラグ保持炉2の傾動角度423を制御して溶融スラグ4の注入速度を増加させること、および電気炉1への供給電力Pactを制御して電気炉1の還元処理能力を一時的に抑制することによって、実績累積注入量Qactと予定累積注入量Qplanとの差分のさらなる拡大を防止することができた。この結果、スラグ注入中に急激なスラグフォーミングを発生させることなく、電気炉1において連続的かつ安定的に溶融スラグ4を還元処理することができた。 In the present embodiment, although the actual injection rate of molten slag 4 is significantly lower than the target injection rate V t calculated based on the power supply P act supplied to the electric furnace 1, the actual cumulative injection amount Q act And control the tilt angle 423 of the slag holding furnace 2 to increase the injection speed of the molten slag 4 based on the difference between the estimated cumulative injection amount Qplan and the supply power Pact to the electric furnace 1 By temporarily suppressing the reduction treatment capacity of the electric furnace 1, it was possible to prevent further increase in the difference between the actual cumulative injection amount Qact and the planned cumulative injection amount Qplan . As a result, it was possible to continuously and stably reduce the molten slag 4 in the electric furnace 1 without causing rapid slag forming during slag injection.

(実施例3)
次に、図12を参照して、本発明の実施例3について説明する。本実施例でも、実施例1と同様の条件で、電気炉1内で溶融スラグ4の還元処理を行ったが、溶融スラグ4の実際の注入速度が目標注入速度Vを大きく上回ったために、傾動制御部51による注入速度の調節制御が実行された。
(Example 3)
Next, Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIG. Also in this embodiment, under the same conditions as in Example 1, for although in an electric furnace 1 was subjected to a reduction treatment of the slag 4, the actual injection rate of the molten slag 4 greatly exceeded the target injection rate V t, The injection speed adjustment control by the tilt control unit 51 was executed.

図12は、本実施例における電気炉1への供給電力と、溶融スラグ4の注入速度と、溶融スラグ4の累積注入量との関係を示すグラフである。本実施例でも、第1の実施例と同様に、時刻0から、電気炉1への供給電力Pactを30MWに設定して溶融スラグ4の還元処理が開始された。このとき、溶融スラグ4の目標注入速度Vは、上記の図5に示したような計算の結果、800kg/minに設定された。なお、電気炉1における回路損失および熱損失に相当する電力としては、実施例1、2と同様に、9MWの固定値を採用している。ところが、シリンダ41を伸張させて、目標注入速度V(800kg/min)に対応する傾動角度423でスラグ保持炉2を傾動させたところ、図12で溶融スラグ注入速度の目標値(太線)および実績値(細線)で示されるように、実際の溶融スラグ4の注入速度が目標注入速度Vを大きく上回った。 FIG. 12 is a graph showing the relationship between the power supplied to the electric furnace 1, the injection speed of the molten slag 4, and the cumulative injection amount of the molten slag 4 in this embodiment. Also in this example, similarly to the first example, from time 0, the supply power P act to the electric furnace 1 was set to 30 MW, and the reduction treatment of the molten slag 4 was started. In this case, the target injection rate V t of molten slag 4 as a result of the calculation as shown in FIG. 5 above, was set at 800 kg / min. As the power corresponding to the circuit loss and heat loss in the electric furnace 1, a fixed value of 9 MW is adopted as in the first and second embodiments. However, when the cylinder 41 is extended and the slag holding furnace 2 is tilted at the tilt angle 423 corresponding to the target injection speed V t (800 kg / min), the target value (thick line) of the molten slag injection speed in FIG. as indicated by the actual value (thin line), the actual injection rate of the molten slag 4 greatly exceeded the target injection rate V t.

この結果、溶融スラグ累積注入量の目標値(太線)および実績値(細線)で示されるように、溶融スラグ4の実績累積注入量Qactと予定累積注入量Qplanとの間に差分が生じ、徐々に拡大した。そして、時刻t1(11分)の時点で、実績累積注入量Qactと予定累積注入量Qplanとの差分が、図7で説明した閾値t2を超えたため、傾動制御部51が、スラグ保持炉2の傾動角度423を縮小させて、スラグ保持炉2を保持姿勢に戻す制御を実行した。この結果、図示されるように溶融スラグ4の注入速度は0になった。 As a result, as shown by the target value (thick line) and the actual value (thin line) of the molten slag cumulative injection amount, a difference occurs between the actual cumulative injection amount Q act of the molten slag 4 and the planned cumulative injection amount Q plan. Gradually expanded. At time t1 (11 minutes), the difference between the actual cumulative injection amount Qact and the planned cumulative injection amount Qplan exceeds the threshold value t2 described in FIG. The control was performed by reducing the tilt angle 423 of 2 and returning the slag holding furnace 2 to the holding posture. As a result, the injection speed of the molten slag 4 became zero as shown in the figure.

これによって、実績累積注入量Qactが増加しなくなった結果、予定累積注入量Qplanとの差分が縮小し、時刻t2(18分)の時点で差分が0になったため、傾動制御部51は、傾動角度423を再び目標注入速度V(800kg/min)に対応する角度に設定し、溶融スラグ4の注入を再開した。その後は、実際の溶融スラグ4の注入速度が平均すれば800kg/min程度で安定し、実績累積注入量Qactと予定累積注入量Qplanとの間に大きな差が生じることはなく、時刻t3(41分)で処理が終了した。 As a result, the actual cumulative injection amount Q act no longer increases. As a result, the difference from the planned cumulative injection amount Q plan is reduced, and the difference becomes zero at time t2 (18 minutes). The tilt angle 423 was again set to an angle corresponding to the target injection speed V t (800 kg / min), and the injection of the molten slag 4 was resumed. Thereafter, if the actual injection speed of the molten slag 4 is averaged, it is stabilized at about 800 kg / min, and there is no significant difference between the actual cumulative injection amount Qact and the planned cumulative injection amount Qplan, and the time t3 The processing was completed at (41 minutes).

本実施例では、実際の溶融スラグ4の注入速度が、電気炉1への供給電力Pactに基づいて算出された目標注入速度Vを大きく上回る事態が発生したものの、実績累積注入量Qactと予定累積注入量Qplanとの差分に基づいてスラグ保持炉2の傾動角度423を制御することによって、実績累積注入量Qactと予定累積注入量Qplanとの差分のさらなる拡大を防止することができた。この結果、スラグ注入中に急激なスラグフォーミングを発生させることなく、電気炉1において連続的かつ安定的に溶融スラグ4を還元処理することができた。 In this embodiment, although the actual injection rate of the molten slag 4 greatly exceeds the target injection rate V t calculated based on the power supply P act supplied to the electric furnace 1, the actual cumulative injection amount Q act will by controlling the tilt angle 423 of the slag holding furnace 2 on the basis of the difference between the cumulative injection amount Q plan, to prevent further expansion of the difference between the actual cumulative injection amount Q act scheduled cumulative injection amount Q plan and I was able to. As a result, it was possible to continuously and stably reduce the molten slag 4 in the electric furnace 1 without causing rapid slag forming during slag injection.

以上の結果から、電気炉の還元処理能力に応じて溶融スラグ4の目標注入速度Vを設定し、さらに、目標注入速度Vに基づいて算出される予定累積注入量Qplanと、溶融スラグ4の実績累積注入量Qactとの差分に基づいて溶融スラグ4の注入速度を調節することによって、例えば何らかの原因で実際の溶融スラグ4の注入速度が目標注入速度Vから乖離したような場合にも、電気炉1において連続的かつ安定的に溶融スラグ4を還元処理できることが実証された。 From the above results, the target injection speed V t of the molten slag 4 is set according to the reduction processing capacity of the electric furnace, and the planned cumulative injection amount Q plan calculated based on the target injection speed V t and the molten slag by adjusting the injection rate of the molten slag 4 based on 4 of the difference between the actual cumulative injection amount Q act, if for example such as the actual injection rate of the molten slag 4 for some reason deviates from the target injection rate V t In addition, it has been demonstrated that the molten slag 4 can be reduced continuously and stably in the electric furnace 1.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.

1 電気炉
2 スラグ保持炉
3 スラグ鍋
4 溶融スラグ
5 溶融スラグ層
6 溶鉄層
14 スラグ注入口
15 上部電極
16 炉底電極
17 出滓口
18 出湯口
40 傾動装置
41 シリンダ
42,43 支持部材
421,422 中心軸
423 傾動角度
44 傾動軸
50 制御装置
51 傾動制御部
52 電力制御部
53,54 温度計
55 秤量器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric furnace 2 Slag holding furnace 3 Slag pan 4 Molten slag 5 Molten slag layer 6 Molten iron layer 14 Slag inlet 15 Upper electrode 16 Furnace electrode 17 Outlet 18 Outlet 40 Tilting device 41 Cylinder 42, 43 Support member 421 422 Central axis 423 Tilt angle 44 Tilt axis 50 Control device 51 Tilt controller 52 Power controller 53, 54 Thermometer 55 Weigher

Claims (4)

製鋼工程で生成された溶融スラグを溶融状態のままスラグ保持炉に投入し、溶鉄層と前記溶鉄層上に形成された溶融スラグ層とを収容する電気炉内の前記溶融スラグ層上に、前記スラグ保持炉から前記溶融スラグを注入し、前記電気炉にて前記溶融スラグを連続的に還元して、前記溶融スラグ中の有価物を前記溶鉄層中に回収するスラグ処理方法であって、
前記溶融スラグの注入速度および前記電気炉への供給電力を調節する際に、前記溶融スラグの注入による実績累積注入量を測定し、
前記溶融スラグが前記電気炉の還元処理能力に応じた目標注入速度で注入された場合の予定累積注入量を算出し、
前記実績累積注入量の前記予定累積注入量に対する差分に基づいて、
前記差分が第1の閾値を超えた場合に、前記電気炉内に前記溶融スラグを注入するために前記スラグ保持炉を傾動させる傾動手段による前記スラグ保持炉の傾動角度を制御することによって、前記溶融スラグの注入速度を調節し、
前記差分が前記第1の閾値よりも大きい第2の閾値を超えた場合に、さらに前記電気炉への供給電力から前記電気炉における回路損失および熱損失に相当する電力を差し引いた実効電力に基づいて前記電気炉の還元処理能力を算出して、前記電気炉への供給電力を調節する、スラグ処理方法。
The molten slag produced in the steel making process was put into the slag holding furnace molten state, the molten slag layer in the electric furnace for containing a molten slag layer which is formed on the soluble iron layer the molten iron layer, Injecting the molten slag from the slag holding furnace , continuously reducing the molten slag in the electric furnace, and recovering valuable materials in the molten slag in the molten iron layer,
When adjusting the injection speed of the molten slag and the electric power supplied to the electric furnace, the actual cumulative injection amount by the injection of the molten slag is measured,
Calculate the planned cumulative injection amount when the molten slag is injected at a target injection rate according to the reduction capacity of the electric furnace,
Based on the difference between the actual cumulative injection amount and the planned cumulative injection amount,
By controlling the tilt angle of the slag holding furnace by tilting means for tilting the slag holding furnace to inject the molten slag into the electric furnace when the difference exceeds a first threshold, Adjust the injection rate of molten slag ,
When the difference exceeds a second threshold value that is larger than the first threshold value, further based on the effective power obtained by subtracting the power corresponding to the circuit loss and heat loss in the electric furnace from the power supplied to the electric furnace. A slag treatment method for calculating a reduction treatment capacity of the electric furnace and adjusting a power supplied to the electric furnace .
前記電気炉は、
出滓口と、出湯口と、を有しており、
前記溶融スラグ層の層厚が所定の層厚に達した場合に、前記溶融スラグ層の還元スラグが前記出滓口から排出され、
前記溶鉄層の界面が前記出滓口に近づいた場合に、前記溶鉄層の溶鉄が前記出湯口から排出されることで、
前記溶融スラグの還元処理が中断することなく継続される、
請求項1に記載のスラグ処理方法。
The electric furnace is
It has a tap and a tap.
When the layer thickness of the molten slag layer reaches a predetermined layer thickness, the reduced slag of the molten slag layer is discharged from the tap outlet,
When the interface of the molten iron layer approaches the outlet, the molten iron of the molten iron layer is discharged from the outlet,
The reduction treatment of the molten slag is continued without interruption,
The slag processing method according to claim 1.
製鋼工程で生成された溶融スラグを溶融状態のままスラグ保持炉に投入し、溶鉄層と前記溶鉄層上に形成された溶融スラグ層とを収容する電気炉内の前記溶融スラグ層上に、前記スラグ保持炉から前記溶融スラグを注入し、前記電気炉にて前記溶融スラグを連続的に還元して、前記溶融スラグ中の有価物を前記溶鉄層中に回収するスラグ処理装置であって、
前記溶融スラグの注入速度および前記電気炉への供給電力を調節する際に、前記溶融スラグの注入による実績累積注入量を測定する測定手段と、
前記溶融スラグが前記電気炉の還元処理能力に応じた目標注入速度で注入された場合の予定累積注入量を算出し、
前記実績累積注入量の前記予定累積注入量に対する差分に基づいて、
前記差分が第1の閾値を超えた場合に、前記電気炉内に前記溶融スラグを注入するために前記スラグ保持炉を傾動させる傾動手段による前記スラグ保持炉の傾動角度を制御することによって、前記溶融スラグの注入速度を調節する注入速度制御手段と
前記差分が前記第1の閾値よりも大きい第2の閾値を超えた場合に、さらに前記電気炉への供給電力から前記電気炉における回路損失および熱損失に相当する電力を差し引いた実効電力に基づいて前記電気炉の還元処理能力を算出して、前記電気炉への供給電力を調節する供給電力調節手段と、
を備える、スラグ処理装置。
The molten slag produced in the steel making process was put into the slag holding furnace molten state, the molten slag layer in the electric furnace for containing a molten slag layer which is formed on the soluble iron layer the molten iron layer, Injecting the molten slag from the slag holding furnace , continuously reducing the molten slag in the electric furnace, and recovering valuable materials in the molten slag in the molten iron layer,
Measuring means for measuring the actual cumulative injection amount due to the injection of the molten slag when adjusting the injection speed of the molten slag and the electric power supplied to the electric furnace ;
Calculate the planned cumulative injection amount when the molten slag is injected at a target injection rate according to the reduction capacity of the electric furnace,
Based on the difference between the actual cumulative injection amount and the planned cumulative injection amount,
By controlling the tilt angle of the slag holding furnace by tilting means for tilting the slag holding furnace to inject the molten slag into the electric furnace when the difference exceeds a first threshold, Injection rate control means for adjusting the injection rate of the molten slag ;
When the difference exceeds a second threshold value that is larger than the first threshold value, further based on the effective power obtained by subtracting the power corresponding to the circuit loss and heat loss in the electric furnace from the power supplied to the electric furnace. Calculating the reduction processing capacity of the electric furnace and adjusting the power supplied to the electric furnace ;
Ru equipped with, slag processing equipment.
前記電気炉は、
出滓口と、出湯口と、を有しており、
前記溶融スラグ層の層厚が所定の層厚に達した場合に、前記溶融スラグ層の還元スラグを前記出滓口から排出する還元スラグ排出手段と、
前記溶鉄層の界面が前記出滓口に近づいた場合に、前記溶鉄層の溶鉄を前記出湯口から排出する溶鉄排出手段とを備え、
前記溶融スラグの還元処理が中断することなく継続される、
請求項に記載のスラグ処理装置
The electric furnace is
It has a tap and a tap.
Reduced slag discharge means for discharging the reduced slag of the molten slag layer from the outlet when the thickness of the molten slag layer reaches a predetermined layer thickness;
A molten iron discharging means for discharging the molten iron of the molten iron layer from the tap hole when the interface of the molten iron layer approaches the tap hole;
The reduction treatment of the molten slag is continued without interruption,
The slag processing apparatus according to claim 3 .
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