JP6919627B2 - 出鋼口閉止用スラグダーツ及び出鋼口の閉止方法 - Google Patents

Description

本発明は、出鋼口閉止用スラグダーツ及び出鋼口の閉止方法に関する。

転炉型精錬炉で精錬処理された溶銑または溶鋼（総称して「溶鉄」ともいう。）は、転炉型精錬炉が傾動されることで、出鋼口から排出される。その際、溶鉄の上部に浮遊しているスラグがともに排出されると、鋼の品質低下の原因となる。このようなスラグ流出を防止するためには、溶鉄の排出の末期において、出鋼口を閉止する必要がある。

出鋼口を閉止する方法としては、例えば、特許文献１のように出鋼口閉止用のスラグダーツを利用する方法がある。このような方法では、スラグダーツを出鋼口に挿入することで、スラグ流出を防止することができる。また、スラグダーツの出鋼口への投入は、例えば、特許文献２のように、ダーツ投入装置によりスラグダーツを炉内へ持ち込むことで出鋼口へ挿入することができる。

特開２０１７−１８６６２８号公報 特開２００３−９６５１３号公報

ところで、出鋼口閉止用のスラグダーツ（以下、「出鋼口閉止用スラグダーツ」ともいう。）を投入する際に、溶鉄が飛散するスプラッシュが発生し、飛散した溶鉄がダーツ投入装置に付着することが問題となっていた。特に、近年では、溶銑予備処理技術の発展により、転炉内のスラグ量が減少していることから、スプラッシュの発生頻度や発生量が増加し、この問題への対応が求められている。ダーツ投入装置に溶鉄が付着すると、出鋼口閉止用スラグダーツの投入機構が動作不良等になることから、ダーツ投入装置が一時的に使用できなくなる事態が生じる。

そこで、本発明は、上記の課題に着目してなされたものであり、出鋼口閉止用スラグダーツの投入時に、スプラッシュによるダーツ投入装置への溶鉄の付着を防止することができる、出鋼口閉止用スラグダーツ及び出鋼口の閉止方法を提供することを目的としている。

本発明の一態様によれば、転炉型精錬炉の出鋼口から溶鉄を排出した後に、上記出鋼口を閉止してのスラグの流出を防止する出鋼口閉止用スラグダーツであって、表面が耐火物に覆われ、溶鉄の比重と上記スラグの比重との間の比重となるダーツ本体と、上記ダーツ本体の上部から上方向に延在する金属製の芯材と、上記芯材を通じて上記ダーツ本体の上側に配され、上記ダーツ本体の上面を覆い、上記上面の面積よりも大きな面積を有する金属製の板材であり、中央の孔を上記芯材に通して上記ダーツ本体上に配されるスプラッシュ飛散防止板と、を備える出鋼口閉止用スラグダーツが提供される。

本発明の一態様によれば、上記転炉型精錬炉の出鋼口から精錬処理された溶鉄を排出した後に、上記出鋼口を閉止する、出鋼口の閉止方法であって、上記溶鉄の排出の末期に、請求項１または２に記載の出鋼口閉止用スラグダーツを出鋼口に投入する、出鋼口の閉止方法が提供される。

本発明の一態様によれば、出鋼口閉止用スラグダーツの投入時に、スプラッシュによるダーツ投入装置への溶鉄の付着を防止することができる、出鋼口閉止用スラグダーツ及び出鋼口の閉止方法が提供される。

本発明の一実施形態に係る出鋼口閉止用スラグダーツを示す側面図である。 本発明の一実施形態に係る出鋼口閉止用スラグダーツを示す底面図である。 スプラッシュ飛散防止板を示す底面図である。 本発明の一実施形態に係る出鋼口の閉止方法を示す説明図である。 実施例の結果を示すグラフである。

以下の詳細な説明では、本発明の完全な理解を提供するように、本発明の実施形態を例示して多くの特定の細部について説明する。しかしながら、かかる特定の細部の説明がなくても１つ以上の実施態様が実施できることは明らかである。また、図面は、簡潔にするために、周知の構造及び装置が略図で示されている。

＜出鋼口閉止用スラグダーツ＞
図１〜図３を参照して、本発明の一実施形態に係る出鋼口閉止用スラグダーツ１について説明する。出鋼口閉止用スラグダーツ１は、転炉型精錬炉から溶鉄を排出する際に、排出の末期において出鋼口を閉止するのに用いられるものである。出鋼口閉止用スラグダーツ１は、図１及び図２に示すように、ダーツ本体２と、芯材３と、スプラッシュ飛散防止板４とを備える。

ダーツ本体２は、一般的に用いられている出鋼口閉止用スラグダーツと同じ形状である。図１及び図２では一例として、ダーツ本体２は、先端部２１と、ヘッド部２２とを有する。先端部２１は、下端側になるに従い外径が小さくなるように、上下方向（図１の上下方向）に延在して形成される円錐台状の部位である。ヘッド部２２は、先端部２１の上側に設けられ、先端部２１よりも大きな外径を有し、上面になるほど外径が大きくなる、略半球状の部位である。なお、先端部２１の外形は転炉型精錬炉の出鋼口の外形よりも小さく、ヘッド部２２の外形は転炉型精錬炉の出鋼口の外形よりも大きく設けられる。また、ダーツ本体２は、少なくとも表面が耐火物に覆われる。さらに、ダーツ本体２は、溶鉄の比重とスラグの比重との間の比重となり、溶鉄の比重とスラグの比重との中間の比重となることが好ましい。例えば、ダーツ本体２の密度は、４ｇ／ｃｍ^３程度となる。

芯材３は、金属製の棒状材であり、ダーツ本体２の上部、つまりヘッド部２２の上部から上方向に延在して設けられる。芯材３は、転炉型精錬炉の炉内（溶鉄の上方の雰囲気下）で溶解及び軟化しにくいものが好ましく、望ましくは鋼製である。芯材３は、後述するように、出鋼口閉止用スラグダーツ１を出鋼口に投入する際に、ダーツ投入装置の投入機構によって把持される部位である。

スプラッシュ飛散防止板４は、図３に示すように、金属製の方形の板材である。スプラッシュ飛散防止板４の中心には、芯材３が挿通可能なように、孔４１が形成される。スプラッシュ飛散防止板４は、芯材３が孔４１を通じて、ダーツ本体２の上に配される。なお、スプラッシュ飛散防止板４は、ダーツ本体２の上に固定されていなくともよく、固定されていてもよい。また、スプラッシュ飛散防止板４は、ダーツ本体２の上面を覆い、この上面よりも大きな面積を有する。さらに、ダーツ本体２のヘッド部２２の直径が０．３５ｍである場合、スプラッシュ飛散防止板４は、直径０．４ｍの円を覆う大きさ以上とすることが好ましい。このようにすることで、出鋼口閉止用スラグダーツ１を投入する際のスプラッシュの飛散を効果的に抑制することができる。また、出鋼口閉止用スラグダーツ１を投入する際の操作性の点から、スプラッシュ飛散防止板４は、直径１．４ｍの円からはみ出さない大きさとすることが好ましい。さらに、スプラッシュ飛散防止板４は、出鋼口閉止用スラグダーツ１の投入後に、溶鉄によって溶解可能なものであることが好ましく、投入前の待機状態において炉内雰囲気下で溶解や軟化がしにくいものであることが好ましい。このため、スプラッシュ飛散防止板４は、鋼製であることが好ましい。また、回収後のスラグ７やスラグ７に含まれる鉄（地金）は、再利用されることがある。このため、溶鉄に溶けても再利用に支障がないように、スプラッシュ飛散防止板４を鋼製とすることが好ましい。例えば、スプラッシュ飛散防止板４は、ＳＳ４００の材質で、厚みが０．３ｍｍ〜１．５ｍｍとすることができる。

＜出鋼口の閉止方法＞
次に、本実施形態に係る出鋼口の閉止方法について説明する。本実施形態では、一例として、図４に示すように、転炉型精錬炉５から精錬処理された溶鉄６を排出する際に、転炉型精錬炉５の出鋼口５１を閉止する。

転炉型精錬炉５では、予め溶銑予備処理された溶銑を精錬処理（脱炭処理）することで溶鋼（図４の溶鉄６）が溶製される。この際、精錬処理に伴って、溶鉄６に浮遊するスラグ７も発生する。溶銑予備処理としては、例えば、転炉型精錬炉（溶鋼を溶製する転炉型精錬炉５と同一でもよく、他のものであってもよい）や他の精錬設備を用いた脱珪処理や脱燐処理、脱硫処理が行われる。

転炉型精錬炉５での精錬処理が完了した後、転炉型精錬炉５を徐々に傾動させることで、転炉型精錬炉５の側面に設けられた出鋼口５１から溶鉄６を排出する。そして、溶鉄６の排出がある程度行われた後、転炉型精錬炉５の上部の炉口５２から、ダーツ投入装置８を用いて転炉型精錬炉５の炉内に出鋼口閉止用スラグダーツ１を装入する。ダーツ投入装置８は、アームの伸縮や移動によって先端部の位置が調整可能な機構を有し、アームの先端部には出鋼口閉止用スラグダーツ１の芯材３を把持（クランプ）する投入機構が設けられる。ダーツ投入装置８は、出鋼口閉止用スラグダーツ１を炉内に装入し、出鋼口閉止用スラグダーツ１を出鋼口５１の直上となる待機位置に配する（図４（Ａ）の状態）。この際、出鋼口閉止用スラグダーツ１は、溶鉄６及びスラグ７に接触していないものとする。

その後、図４（Ｂ）に示すように、出鋼口５１の閉止を開始するタイミングで、ダーツ投入装置８が、把持している出鋼口閉止用スラグダーツ１を解放することで、出鋼口閉止用スラグダーツ１を出鋼口５１に投入する。出鋼口５１の閉止を開始するタイミングは、溶鉄６を排出する末期でのタイミングであり、出鋼口５１から排出される出湯流にスラグ７が混入する前のタイミングとなる。このようなタイミングとしては、例えば、出鋼口５１から排出された溶鋼６の量（重量）が、予め設定される所定の量以上となるタイミング等を用いることができる。本実施形態では、出鋼口閉止用スラグダーツ１を投入する際、ダーツ本体２の投入によって発生するスプラッシュは、スプラッシュ飛散防止板４によって受け止められるため、ダーツ投入装置８への溶鉄６の飛散が抑えられる。

出鋼口５１の閉止が完了した後、転炉型精錬炉５が上述の溶鉄６の排出時と反対側へと傾動され、炉口５２からスラグ７が排出される。この際、出鋼口閉止用スラグダーツ１はスラグ７とともに、炉口５２から排出される。

＜変形例＞
以上で、特定の実施形態を参照して本発明を説明したが、これら説明によって発明を限定することを意図するものではない。本発明の説明を参照することにより、当業者には、開示された実施形態とともに種々の変形例を含む本発明の別の実施形態も明らかである。従って、特許請求の範囲に記載された発明の実施形態には、本明細書に記載したこれらの変形例を単独または組み合わせて含む実施形態も網羅すると解すべきである。

例えば、上記実施形態では、スプラッシュ飛散防止板４が方形の板材であるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、スプラッシュ飛散防止板４は、円状等の方形以外の形状の板材であってもよい。なお、加工の容易性を考慮すると、スプラッシュ飛散防止板４を方形とすることが好ましい。

また、上記実施形態では、転炉型精錬炉５では溶銑から溶鋼を溶製する精錬処理が行われるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、転炉型精錬炉５では、精錬処理として、溶銑に脱珪処理や脱燐処理を施す溶銑予備処理が行われてもよい。この場合、出鋼口５１から排出される溶鉄６は、溶銑予備処理が施された溶銑となる。

さらに、上記実施形態では、一例として、出鋼口閉止用スラグダーツ１のダーツ本体２の形状を図１及び図２に示すものとしたが、本発明かかかる例に限定されない。ダーツ本体２の形状は、出鋼口５１の閉止に用いられるものであればどのようなものでもよく、一般的に用いられる他の形状であってもよい。

さらに、上記実施形態では、芯材３とスプラッシュ飛散防止板４とを分離可能な別の部材としたが、本発明はかかる例に限定されない。芯材３に対してスプラッシュ飛散防止板４を固定する場合には、芯材３とスプラッシュ飛散防止板４とを一体のものとしてもよい。

＜実施形態の効果＞
（１）本発明の一態様に係る出鋼口閉止用スラグダーツ１は、転炉型精錬炉５の出鋼口５１から溶鉄６を排出した後に、出鋼口５１を閉止してスラグ７の流出を防止する出鋼口閉止用スラグダーツ１であって、ダーツ本体２と、ダーツ本体２の上部から上方向に延在する金属製の芯材３と、ダーツ本体２の上面よりも大きな面積を有する金属製の板材であり、中央の孔を芯材２に通してダーツ本体２上に配されるスプラッシュ飛散防止板４と、を備える。

上記（１）の構成によれば、出鋼口５１への出鋼口閉止用スラグダーツ１の投入時に生じるスプラッシュが、スプラッシュ飛散防止板４によって受け止められるため、ダーツ投入装置８への溶鉄６の付着を防止することができる。これにより、ダーツ投入装置８への溶鉄６の付着及び凝固による投入機構の動作不良等を防止することができ、溶鉄６の品質や生産能率を向上させることができる。特に、効率的な精錬処理として、転炉型精錬炉を用いて脱珪処理や脱燐処理の溶銑予備処理を行い、その後、転炉型精錬炉５にて脱炭精錬を行う場合には、脱炭精錬にて発生するスラグ７の量が極端に少なくなる。このような精錬処理としては、例えば、特許５４１８７３３号公報に記載の方法を用いることができる。そして、スラグ７の量が少なくなり、スラグ７の厚みで４００ｍｍ以下程度となる場合には、出鋼口閉止用スラグダーツ１の投入時のスプラッシュの発生量が顕著に増大することとなる。しかし、上記（１）の構成によれば、このような場合でもスプラッシュによるダーツ投入装置８への溶鉄６の付着を防止することができるようになるため、より効率的な精錬処理を選択することができるようになる。

（２）上記（１）の構成において、スプラッシュ防止版は、溶鉄内で溶解する、鋼製の材質である。
上記（２）の構成によれば、回収後のスラグやスラグに含まれる鉄を、支障なく再利用することが可能となる。。

（３）本発明の一態様に係る出鋼口の閉止方法は、転炉型精錬炉５の出鋼口５１から精錬処理された溶鉄６を排出した後に、出鋼口５１を閉止する、出鋼口５１の閉止方法であって、溶鉄６の排出の末期に、上記（１）または（２）に記載の出鋼口閉止用スラグダーツを出鋼口に投入する。
上記（３）の構成によれば、上記（１）または（２）と同様な効果を得ることができる。

次に、本発明者らが行った実施例について説明する。実施例では、特許５４１８７３３号公報に記載の方法と同様な方法で溶銑予備処理を行った溶銑に対して、転炉型精錬炉５にて脱炭処理を行った。脱炭処理では、スラグとなる造滓剤を添加しない精錬条件とした。そして、脱炭処理された溶鋼である溶鉄６を排出する際に、出鋼口５１を閉止する方法として上記実施形態と同様な方法を用いた。

実施例では、スプラッシュ飛散防止板４として、以下の条件のものを用いた。なお、ダーツ本体２の上面の直径を３５０ｍｍとした。
材質：ＳＳ４００
寸法 Ｗ：５００ｍｍ
Ｄ：５００ｍｍ
ｈ：０．７ｍｍ
孔の径：４０ｍｍ

また、比較例として、スプラッシュ飛散防止板４を設けない出鋼口閉止用スラグダーツを用いた出鋼口５１の閉止も行った。比較例における、スプラッシュ飛散防止板４の有無以外の条件については、実施例と同様とした。
そして、実施例及び比較例について、出鋼口閉止用スラグダーツの投入実施率を比較した。出鋼口閉止用スラグダーツの投入実施率は、転炉型精錬炉５の一日における精錬処理数に対する、出鋼口閉止用スラグダーツの投入を実施した精錬処理数の比率である。

図５に、実施例及び比較例における、出鋼口閉止用スラグダーツの投入実施率の結果を示す。図５に示すように、出鋼口閉止用スラグダーツの投入実施率が、比較例では６４％であるのに対して、実施例では９９％と良好な結果が得られた。比較例における、出鋼口閉止用スラグダーツの投入ができなかった主要因は、ダーツ投入装置８へのスプラッシュの飛散及び付着による、投入機構の動作不良及びその復旧であった。なお、出鋼口閉止用スラグダーツの投入ができなかった出鋼時には、溶鋼６へのスラグ７の混入を防止するため、溶鋼６を炉内に多めに残して出鋼を終了することとした。つまり、実施例では、スプラッシュ飛散防止板４を用いることで、出鋼口閉止用スラグダーツの投入時に発生するスプラッシュのダーツ投入装置８への付着が防止でき、出鋼口閉止用スラグダーツの投入実施率が向上し、出鋼歩留まりが向上した。

また、実施例の結果から、上記実施形態に係る出鋼口５１の閉止方法によれば、脱炭処理において造滓剤を用いない、または造滓剤の使用量が少ないような効率的な精錬処理において、ダーツ投入装置８への溶鉄６の飛散及び付着を大幅に軽減できることが確認できた。

１ 出鋼口閉止用スラグダーツ
２ ダーツ本体
２１ 先端部
２２ ヘッド部
３ 芯材
４ スプラッシュ飛散防止板
４１ 孔
５ 転炉型精錬炉
５１ 出鋼口
５２ 炉口
６ 溶鉄
７ スラグ
８ ダーツ投入装置

Claims (3)

1. 転炉型精錬炉の出鋼口から溶鉄を排出した後に、前記出鋼口を閉止してスラグの流出を防止する出鋼口閉止用スラグダーツであって、
   ダーツ本体と、
   前記ダーツ本体の上部から上方向に延在する金属製の芯材と、
   前記ダーツ本体の上面よりも大きな面積を有する金属製の板材であり、中央の孔を前記芯材に通して前記ダーツ本体上に配されるスプラッシュ飛散防止板と、
   を備える出鋼口閉止用スラグダーツ。
2. 前記スプラッシュ飛散防止板は、前記溶鉄内で溶解する、鋼製の材質である、請求項１に記載の出鋼口閉止用スラグダーツ。
3. 前記転炉型精錬炉の出鋼口から精錬処理された溶鉄を排出した後に、前記出鋼口を閉止する、出鋼口の閉止方法であって、
   前記溶鉄の排出の末期に、請求項１または２に記載の出鋼口閉止用スラグダーツを出鋼口に投入する、出鋼口の閉止方法。

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