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
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,
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
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
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
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.
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
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
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
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
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
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SiO2、Al2O3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
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
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
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
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、P2O5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
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
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
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
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
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
In addition, the layer thickness of the
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H2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H2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
[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
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
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
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
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
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H2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
(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
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
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
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
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
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 |
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
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
(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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
[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
図5に示すように、溶融スラグ4の目標注入速度Vt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
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
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
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
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Vtを算出する。ここで、目標注入速度Vt(kg/min)は、実効電力Peff(kW)を電力原単位rC(kW・min/kg)で除することによって求められる。電力原単位rC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
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Vtを算出する。さらに、算出された目標注入速度Vt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
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Vt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Vtの算出を再実行し、その結果に基づいて、目標注入速度Vt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
[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
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taから時刻tb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Vt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、Vt(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Vtの各時刻tにおける値を表す。
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taから時刻tbまでの間の溶融スラグ4の注入量の実績値である。時刻taから時刻tb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taと時刻tb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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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Vt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Vt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
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
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Vt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Vt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
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Vt(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Vt(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
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Vt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Vt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Vt(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
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Vt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Vt(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
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Vt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Vt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
(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Vt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,
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Vt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Vt(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Vt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
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
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Vt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
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
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Vt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
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
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Vt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
(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Vt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,
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Vt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Vt(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Vt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
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
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Vt(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
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Vt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
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Vtを設定し、さらに、目標注入速度Vt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Vt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
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
Claims (4)
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 .
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.
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.
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3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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