JPS62192510A - 溶融金属反応容器の出湯方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高炉等の溶融金属およびスラグを生成する反
応容器から溶融金属およびスラグを排出させる出湯方法
およびその装置に関する。

〔従来の技術〕

以下製銑高炉について説明する。

周知のように製銑高炉においては、炉頂から鉱石、コー
クスおよびフラックスを装入し、一方、炉の下方に設け
られた羽口から高温の空気を吹き込んで、羽目前に存在
するコークスを燃焼させ、発生した高温の還元性ガスに
より、鉱石の還元。

溶解を行わせて、溶融金属およびスラグを生成させ、こ
れを羽口より下方にある炉床に一時的に貯え、出銑口を
通じて炉外へ排出する。

従来の出銑においては、出銑口は、マッドと呼ばれる可
塑性のある耐火物で閉塞されている。

マッドは充填後熱により次第に硬化し、出銑時の溶融金
属、スラグの流れに抵抗しうる強度になる。

出銑を開始するためには、この閉塞材部分に孔を開ける
。小型の高炉を除き、多くの日本の高炉では、炉床内に
溜まった溶銑とスラグの全ては出銑口から排出される。

出銑速度は、炉内で生成する速度より大きいため、−・
定の時間出銑すると炉内の液面が下がり、炉内ガスが溶
銑、スラグと共に噴出するため出銑口から溶銑、スラグ
が飛び散るなどの好ましくない状況を呈するようになる
ので、マッドガンを用いてマッドを出銑口に圧入し、出
銑を停止する。

最近では、出銑速度をできるだけ遅くすることが重要な
ことが解ったため、平均的な出銑速度が炉内における生
成速度とほぼ等しい速度で出銑するようになった。（福
武、開部：鉄と鋼６０（１９７４）６、ｐ６０７　ｒ流
体力学にもとづく高炉炉床での溶滓の流れの検討と残滓
量と出滓条件の検討ｊ） ところで、出銑口耐火物は、出銑中に損耗していくため
、出銑速度は次第に増加し、一定の時間の後には、出銑
を止めなければならない、このようにして、一方の出銑
口を閉塞すると、他の出銑口を開口し、はぼ連続的に出
銑するのが普通の出銑方法となっている。

〔発明が解決しようとする聞題点〕

−回の出銑が終わると、出銑樋の中や周辺に固まって残
ったスラグ、銑鉄の片付けを行なうため、出銑回数が増
加すると、出銑作業の労働負荷が大きくなる。また、出
銑、停止がくり返されることは、樋の耐火物に熱サイク
ルを与えることになり、この耐火物寿命にも悪影響を及
ぼすことになる。

従って、出銑回数の削減は、高炉操業技術向上の具体的
な目標の一つであり、技術水準を示す一つの指標と考え
られている。この目的を達成するために、マッドの改良
が試みられており、従来多い時は１日２０回あった出銑
回数が最近では少ない場合１日６回程度に減少してきて
いる。しかし、これ以上の減少は従来と同様のマッドの
改良では困難である。

本発明の目的は、出銑回数を大巾に低減させ１つの出銑
口から長時間安定して出銑を継続させる方法と装置を提
供することである。・〔問題点を解決するための手段〕 本発明方法は溶融金属反応容器の出湯方法において、溶
融金属の出湯量水準を２水準以上に設定して高出湯量水
準と抵出Ｓ量水準の出湯を交互に行い、高出湯量水準で
出湯中に出湯流中に炉内湯面が下がったとき低出湯量水
準に切替え、低出湯量水準で一定時間以上出湯した後、
高山？！！量水準に切替えて出湯することを特徴とする
。炉内湯面が下がったときは例えば出湯流中に炉内ガス
の混入などの好ましくない状況から判断することができ
る。

また上記方法を好適に実施するための本発明の装置は孔
径が異なる複数個の開孔を有する弁体と、該弁体の最大
孔径より大きな貫通孔を有し前記弁体を保持する弁座と
から成り、該弁体は任意の開孔を前記貫通孔に合致自在
としたことを特徴とする溶融金属反応容器の出湯開閉弁
である。

〔作用〕

前述したように、ｊ！ｌ続的に出湯しようとする場合に
出湯を停止しなければならないのは、出銑口が次第に摩
耗し、時間の経過とともに出銑、出滓の速度が増し、つ
いには炉内における溶銑と溶滓の生成速度を越えるため
、炉内の湯面が低下したときである。炉内湯面レベルの
低下は炉内ガスが炉外に噴出することから容易に判断で
きる。もちろん、湯面レベルを検知する他の如何なる手
段を用いてもよい。

長時間安定な出湯を維持するためには、炉内における溶
銑と溶滓の生成速度と出銑口からの排出速度が本質的に
等しいことが必要である０例えば、１日１０，０００）
ンの出銑をする高炉の炉床の容ｔａ（出銑口水準と羽目
水準間）は６００〜７００ｍ″であり、この容積中には
コークスが存在するため、有効な蓄積容量は小さく、炉
の操業に悪影響を与えないで炉床内に蓄積しうる溶銑と
溶滓の量はこの１５〜２０％すなわち９０〜１４０ｒｎ
’である。ｌｔの溶銑と対応するスラグ３００ｋｇは約
０．２７　ｍ″の容積を占めるから、貯蔵可能量は銑鉄
にして３３０〜５１５ｔと１日の出銑量の３．３〜５％
に過ぎない。

従って、出銑、出滓速度を正確に制御することが必要で
あるが、このためには。

（１）炉内における溶銑と溶滓の生成量を把握すること
。

（２）時、々刻々の出銑、出滓量を正確に測定あるいは
推定すること、 が必要であるが、これらを十分な精度で測定または推定
することは必ずしも容易ではなく、またそのための費用
も多額となる。

本発明を実現するためには、上述の生成量および排出量
の正確な測定値または推定値を前提とすることなく、か
つ炉況異常をもたらす炉内の液面水準の上昇を防ぐよう
に、制御する方法が必要であった。

本発明者は、自らが実施した実験によって新たに発見し
た次の知見を利用することにより上記問題点を解決した
。すなわち、縮尺モデルによる実験により。

■出銑速度が過大で炉内の液面が低下すると、出銑流中
にガスが混入し次第にその量が増加する。

■ガスが混入し始めて、出銑速度を低下させると、ガス
の混入は急速に減少し、通常の出銑状態となる。

ことが明らかとなった０未発見により、出銑量の制御に
は、 ａ）出湯量を２水準以上に設定し、出ｉ！着を高出湯量
水準と低出湯量水準に交互に切りかえる。

ｂ）その場合高山湯量水準から低出湯量水準に切りかえ
る時期は出銑流中に炉内ガスが混入し始めた時とする。

Ｃ）低出湯量水準で出湯する時間は、原則として一定時
間とする。所定時間以上は長くてもかまわないが、所定
時間経過後は、なるべく早く高出湯量水準に切替えるこ
とが望ましい。

ととが適当と判った。

本発明方法を実施するための装置は、通常の出銑口の前
面に開閉弁取付具６等によって取りつけられ、複数の異
なる径を持つ開口部を有するスライド式あるいはロータ
リ式の開閉弁機構であってこれを適切に制御することに
より長時間安定して出銑を行なうことを可能とするもの
である。高温の溶銑あるいは溶滓の流れに抗して摩耗し
ない材料はなく、上述の開閉弁の弁体に開けた開口も使
用中に徐々に損耗し、ついには、使用に耐えなくなる。

これらのスライド式あるいはロータリ式開閉弁は、鋼等
の連続鋳造において、溶鋼鍋から連鋳機のタンディシュ
への溶湯の流量を制御するために類似のものが使用され
ている。連続鋳造では、溶鋼鍋は、一旦空になるため、
適当な量の溶鋼を処理した後、鍋を空にして損耗した開
閉弁の弁体を交換することができる。これに対して、高
炉においては、溶銑と溶滓は連続的に生産され、従って
、上述のＪ！！鋳の場合のように開閉弁の補修、交換が
著しく困難であり、高炉への適用の障害となっていた。

本発明においては、開閉弁が使用できない程度に損封し
た場合、高炉で従来用いられたと同様に、マッドガンに
より出銑口を閉塞することにより上述の問題点を回避す
ることができた。

また、本発明の開閉弁は弁体の開口部と開口部との間に
溶銑（および溶滓）流を閉止するに足るだけの非開口部
を設けておくことにより、大径から小径への切換時に一
時的に出銑を閉止させることが可能であり、このような
弁体を用いることにより、突発的な事故に対し、緊急に
出銑を止めることが可能となる。

〔実施例〕

第１図は高炉の炉床部、出銑口の位置を示す概要図であ
る。出銑口は、第２図に示すように水平に対し、一定の
傾き（５〜１０６）を持って炉内に開口される０通常の
操業では、第２図に示す出銑口出口耐火物５の位置にマ
ッドガンを押しつけ、マッドを開口に圧入して、出銑を
閉塞する。

本発明においては、例えば第３図に示すように。

従来の出銑口の前に開閉弁としてスライドゲートを装着
する。スライドゲート自体は既に公知であるが１本発明
では第１図に示すようにゲート弁体８に複数の開口１０
が開けられていることが、従来のものと異なる。単一の
開口を持つゲート弁体の開度を変えることによる流量制
御は、弁の寿命が短いため、本誌の適用には適しない０
図示していない駆動装置により、弁体８を水平方向にス
ライドさせることにより、出銑口４と、炉外に接がる開
口９の間に適当な大きさの開口１０を置くことにより、
　ｖＬｉが制御される。

本装置を用いて出銑開始から閉塞にいたるまでの出湯手
順は以下の通りである。

出銑開始前は、開口は大きい方にセットされていて、通
常の開口作業と同様の方法により、出銑を開始する。出
銑開始後は、スライドゲートは操作せず、そのまま出銑
を続ける。

出銑口の摩耗が進行することにより、出銑、出滓速度が
次第に増し、炉内のガスが噴出し始めると、スライドゲ
ートを操作し、小径の開口位置ヘセットする。一定時間
の後（通常１５〜３０分程度）再び大径側へ移動する。

大径側で出銑、出滓を続は再び炉内ガスの噴出を見たら
、また小径側で出銑を行うという方法をくり返す。

このような出銑をくり返すことにより、大径側で出銑す
る時間は次第に短くなるため、この時間が一定時間（た
とえば１５分間）以下となったら、小径の側での出銑時
間を増していく。

このようにして、出銑時間の経過とともに小径の側での
出銑時間は次第に増していき、ついには、小径の側での
出銑中に炉内のガスが噴出するようになる。ゲート弁に
大、小２個の開口を持つ場合には、この時にマッドガン
により出銑を止めることになる。

ゲート弁に更に上述の開口部の小に相当する径の第３の
開口を持たせることにより、上述の出銑は更に、第１の
小径開口（これは、使用により拡大しているので上述し
た大径側とする）および第２の小径開口を上に示したと
同様の方法により交互に使用することにより延長可能で
ある。

このようにして、大小２種以上の複数の開口部を持つス
ライド弁体を備えるゲート弁あるいはロータリ弁を用い
ることにより、従来の方法より、出銑時間を大幅に延長
することが可能となった。

以上の方法は、炉床内の蓄積溶銑、溶滓量あるいは、炉
床内の液面レベルの信頼しうる推定方法がない現状に合
わせて実施形態を説明したものであるが、炉内の液面レ
ベルが推定できる場合には、この液面レベルの一定の目
標水準の上、下に制御レベルを設け、上のレベルを越え
ると高出湯量水準に、下のレベルより低下すると他出ｉ
ｔ水準に切替えることにより、容易に目的を達成しうる
ことは当然であって、本発明はこのような操作を排除す
るものではない。

〔発明の効果〕

本発明により、１回の出銑時間を大幅にｌｉ長すること
が回旋となり、従来の出銑作業で最も負荷の高かった出
銑後の片付は作業を大幅に軽減することができる。

更に、炉内の溶銑レベルを常に最低の水準に保つことが
できるため、過大な炉内残銑、滓量による操業トラブル
も回避することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の開閉弁の要部を示す斜視図、
第２図は本発明の実施例の開閉弁を備えた出銑口の縦断
面図、第３図は高炉の炉床部の縦断面図、第４図は出銑
口位置を示す平面断面図、第５図は従来の出銑口の縦断
面図である。 １・・・高炉 ２・・・鉄皮 ３．３ａ・・・耐火物 ４・・・出銑口 ５・・・出銑口出口部耐火物 ６・・・開閉弁取付具 ７・・・弁座 ８・・・弁体 ９．９ａ・・・弁座の開口 １０・・・弁体の開口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　溶融金属反応容器の出湯方法において、溶融金属の
   出湯量氷準を２水準以上に設定して高出湯量水準と低出
   湯量水準の出湯を交互に行い、高出湯量水準で出湯中に
   出湯流中に炉内湯面レベルが下がったとき低出湯量水準
   に切替え、低出湯量水準で一定時間以上出湯した後、高
   出湯量水準に切替えて出湯することを特徴とする溶融金
   属反応容器の出湯方法。 ２　孔径が異なる複数個の開孔を有する弁体と、該弁体
   の最大孔径より大きな貫通孔を 有し前記弁体を保持する弁座とから成り、該弁体は任意
   の開孔を前記貫通孔に合致可能に移動自在としたことを
   特徴とする溶融金属反応容器の出湯開閉弁。