JPS628484B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は治金廃気を捕捉、冷却、浄化及び貯蔵
する廃気処理装置に係わる。 公知の精錬法特に転炉法では、精錬容器を出た
廃気は、1450〜1600℃の高温であり、かつ100〜
200ｇ／Ｎm³程度にも達する多量の塵埃を含んで
いる。ガス量が装填材料１ｔにつき約2Nm³／mm
と大きくしかも一時的に変動すること、また大部
分が一酸化炭素から成るこの廃気は環境保全の見
地から大気中へ放出もしくは燃やすことができな
いことを考えると廃気の高温及び多量の塵埃含有
量ならびにその他の条件によつて精錬中発生する
問題は重大となる。 公知の酸素精錬法は、溶融銑鉄及び固形添加物
（媒熔剤、スクラツプ）を収納するのに水平軸周
りを回転する転炉を使用し、発生する反応ガスを
捕捉し且つ分離する装置を使用し、また一連の段
階から成る操作をバツチごとに行うことを大きな
特色とする。 特に重要な点は転炉と廃気処理設備とを互いに
ある程度の距離をへだてて配置していることにあ
る。その結果、廃気が漏出によつて大気に影響し
たり、周囲の空気と反応して廃気自体が影響を受
けたりする。いずれの現象も望ましくないかある
いは望ましいとしても一定限度間のことであり、
絶対に許されない場合もある。 廃気に関連して、塵埃含有量を0.1ｇ／Ｎm³程
度にするためには、ガス浄化は、いかなる場合に
も必要である。廃気浄化コストは第１にガス温度
及びガス容積によつて決定されるから、廃気温度
をできるだけ低く、廃気容積をできるだけ小さく
する努力が払われる。廃気量及び廃気温度は主と
して熔融物の炭素含有分及び温度によつて決定さ
れるから、いわゆるあと燃えを極力抑制するこ
と、即ち、精錬の際に発生する一酸化炭素と周囲
空気との反応を極力抑制することが経済的なガス
浄化の前提条件となる。あと燃えは著しい温度上
昇を招く結果、として廃気容積を例えば３倍増加
させるからあと燃えの防止は極めて有意義であ
る。 転炉が大きくなるに従つて廃気量が多くなるた
めにシステムをできるだけ厳重に密封化すること
が現実の問題となつて来た。システムが開放され
ていると廃気が大気中の空気によつて燃焼せしめ
られ、廃気容積が増大し、温度が摂氏で数百度も
上昇する。転炉とガス処理装置との間隙を閉鎖し
て、周囲空気への影響の概ね抑制可能にする公知
装置は昇降自在なスリーブ状ロツクウオツシヤか
ら成るが、密封不良が何らかの形にせよ存在する
と、過圧発生が即有害物質の流出を招くから、公
知の装置ではプロセス条件によつて発生する過圧
の周囲空気への影響を回避せしめるものではな
い。しかも公知のロツクウオツシヤでは高価な駆
動装置のほか、複雑でしかも充分な効果を期待で
きないシールを採用しなければならない。また、
ロツクウオツシヤを開放位置まで上昇させるには
建屋が一定の高さを有しまたは転炉上方に充分な
自由空間があることが前提となる。 ロツクウオツシヤを降下させた後ウオツシヤと
転炉口部との間に残る環状間隙を与圧された不活
性ガスまたは水蒸気のスクリーンでシールする方
法も既に公知である。しかしこの種のガススクリ
ーンが有効なのは大気圧と廃気圧との差が極めて
小さい時に限られる。廃気量は精錬プロセスの進
行に伴なつて著しく変動し、精錬段階によつては
脈動状態さえ呈するから、間隙付近での圧力差を
できるだけ小さくするかあるいは廃気過圧をでき
るだけ小さくするには、高速で応動して容積流の
変動を調整する調圧手段を利用せざるを得ない。
これに必要な応答速度で調圧するには莫大なコス
トがかかり、しかもあと燃えを全面的に抑止する
ことは絶対にできない。従つて公知の設備では約
10％のあと燃えは普通となつており、そのため大
廃気量を処理しなければならず、冷却管も大きく
なりそして設備コストも操作コストも共に増大す
る。 多少とも開放されているシステムを採用する場
合精錬を中断すると精錬の初期及び後期に於いて
発生する一酸化炭素が小量となるから、減圧下で
あるいは開口部を慎重に閉鎖せずに操炉すると一
酸化炭素及び酸素から成る爆発性混合物が形成さ
れ易いとの問題点もある。従つて転炉及び廃気誘
導部分での排気を丹念に行なわなければならな
い。また公知装置では金属及びスラグの飛沫でフ
ードまたはロツクウオツシヤが転炉口部と接着す
るおそれがある。 あと燃えに際して発生する二酸化炭素は、単に
バラスト・ガスとして同伴され。主として一酸化
炭素含有分によつて決定される廃気の熱量を低下
させ、利用価値のないものであるから、著しいエ
ネルギー損失を招く。装填量の著しい増大に伴な
つて単位時間に発生する廃気量も著しく増大する
場合には、処理設備から廃気を排出するために、
送風容積100000m³／ｈ以上、送風圧200ｍバール
以上の送風機を出力数MWの電動機で駆動するこ
とが必要となり、これによつてもエネルギーが消
費される。転炉の大型化に伴ない、騒音が増大す
ることも見逃せない現象であり、これを防止する
処置も必要になる。 本発明の課題はあと燃えの可能性を排除して設
備コスト及び挿作コストの軽減を実現できる装置
を提供するとにある。この課題を閉鎖されたタン
ク内にある精錬容器からの廃ガスを捕捉、冷却、
浄化及び貯蔵する精錬廃気処理装置において、前
記タンクが取外し自在な底壁を有することを特徴
とする精錬廃気処理装置を提供することにより解
決する。廃気を精錬ガスの圧力で生ずる過圧で搬
送そして処理するので精錬ガス圧及び廃気生成圧
をほぼ完全に利用して廃気系を通して公知のガス
貯蔵タンクまで廃気を駆動することができる。圧
力変化は例えば精錬・脱炭段階から他の段階への
移行が起こつていることもしくは漏れの発生を示
すから、簡単な場合ならば圧力測定によつてプロ
セスを監視することができるようになる。 治金容器を含み、廃気冷却及び廃気浄化手段と
気密連結する圧力タンクは、水冷手段または耐火
内張を装備し、連携の装置部分と共に閉成系を構
成する。この変成系では、精錬中に前記系からの
ガス漏れや系への空気流入を伴うことなく、精錬
ガス及び添加物のほか、必要に応じて合金・脱酸
剤が導入される。これによるあと燃えが招かれな
いだけでなく熔融物に有害な大気窒素が混入する
おそれもない。 通常の状態では、高い差圧で作動するベンチユ
リ・洗浄器で廃気を浄化しかつガスタンクにガス
を充満させるのに十分な圧力を廃気が有してい
る。 精錬容器への装填、精錬容器の修理及び取替え
を可能にするため、圧力タンクをほぼ円筒状の周
壁と、取外し自在なフード及び取外し自在な底壁
で構成するのが好ましい。圧力タンクの個々の部
分を互いに連結するシールはタンク外部に位置し
て熱、金属及びスラグから保護するのが好まし
い。底壁を取外し自在にしたから、転炉を傾倒し
て内容物を、スラグ鍋として構成されることもあ
る下方の鍋に放出したり、転炉を下方から内張り
することができる。圧力タンクに扉などの閉鎖自
在な添加口と装入路を補足して設け装填を行ない
次に添加物の装入を行なうことができる。さらに
タンク壁に監視窓を設け、またタンク内部にテレ
ビカメラを配置したりすることもできる。 装填後または精錬開始前に空気中酸素を駆逐す
るための洗滌ガス供給口を本発明の圧力タンクに
設けるとあと燃えが全面的に防止される。また、
スラグや熔融物の組成を連続監視できるように圧
力タンクに試料採取器及び／または温度測定装置
を取付けてもよい。 空気中酸素の駆逐と精錬の初期及び終期工程に
於ける比較的少量の一酸化炭素発生を考慮して本
発明では３方弁を介してベンチユリ・洗浄器を煙
突及びガス貯蔵タンクと連結させ、洗滌ガス及び
比較的熱量の低い初期及び終期ガスを逃がした
り、場合によつては炬火として燃焼させ、貯蔵タ
ンクにこれらのガスが含まれないようにすること
ができる。冷却され且つ浄化された廃気の一酸化
炭素、二酸化炭素及び酸素含有分を連続的に決定
し、プロセス監視に利用できるガス分析装置によ
つて３方弁を制御することが好ましい。 以下本発明を実施する装置の実施例を示す添付
図面に従つて本発明を詳述する。 圧力タンク１は、周壁２、移動自在な底壁３、
扉４及び排気筒６を気密嵌着するためのネツク５
から成る。底壁３はその横への移動を可能にする
リフトトラツク８のテーブル７上に配置する。圧
力タンク１の内部には公知の転炉９があり、気密
スリーブ１０から排気フード６を通つて転炉９内
へ酸素ランス１１が進入している。なお、圧力タ
ンク１内に酸素底吹込転炉、即ちノズル底付き転
炉を収納してもよい。要は精錬廃気を捕捉し、大
気酸素の流入を伴なわずに排出する密閉された圧
力タンク内に転炉が収納されておればよい。従つ
て、精錬に際して発生する一酸化炭素のあと燃え
が起こる危険性があるとしても過剰酸素で精錬が
行われる場合に限られる。酸素の過剰をできるだ
け少なく抑制する努力が元来なされているから、
転炉または圧力タンク内での一酸化炭素燃焼は極
めて少ない。 転炉を独立にまたは圧力タンクと共に旋回自在
に支持したから、通常の装填及び放出操作が可能
である。石灰や鉱石のような添加物は排気フード
８内に設けた装入路１２から装入するが、この場
合、圧力タンク１からガスが噴出する危険性は軽
微である。外部に熱電対を設けてある試料採取器
１３を利用すれば精錬後の試料採取は容易であ
る。試料採取器１３のランスを気密キヤツプ１４
によつて閉鎖された周壁２の開口部から挿入す
る。坩堝が直立しているとき、気密スリーブ１６
でシールされた開口部から試料採取ランス１５に
よつて試料採取を行えばよい。圧力タンクの内部
空間及び排気フード６につながる装置部分はガス
供給管１７から不活性ガスを送つて洗滌すること
ができる。 扉４及び排気筒６の口部を転炉口部から充分な
間隔を距てて配置したから、排出物の付着を効果
的に防止することができる。もし付着が生じても
間隔が充分であるから転炉の傾斜が妨げられるこ
とはないであろう。 第２図に図解する廃気処理法実施例では排気筒
６に公知のガス冷却管１８が続き、この冷却管に
ベンチユリ洗滌器１９が続く。ベンチユリ洗滌器
１９を起点とするガス導管２０は分析装置２１を
経て一方はガス貯蔵タンク２２へ、他方は煙突２
３に至る。分析装置は一酸化炭素含有量に応じて
廃気を貯蔵タンク２２または煙突２３への供給を
行なう３方弁２４を制御する。 第３図から第５図までに図示する装置は先ず扉
４を開放して屑鉄装填用バケツト２５から屑鉄
を、次いで熔銑鍋２６から熔鉄が装填され（第３
図）、装填後扉４が気密状態に閉鎖されるように
操作される。圧力タンクが密閉され、転炉が精錬
位置に来ると、直ちに装置内に存在する大気酸素
はガス供給管１７から供給される不活性ガスで駆
逐される。この操作段階では空気も洗滌ガスも一
酸化炭素を殆んど含んでいないから３方弁２４は
“煙突”位置にある。 大気酸素を駆逐した後酸素ランス１１を転炉へ
挿入すると同時に酸素供給口が開放される。精錬
の初期段階には主として珪素及びマンガンの酸化
が進行するから、一酸化炭素の発生は少量に過ぎ
ず、従つて極めて熱量の低い廃気した発生しな
い。炭素燃焼が激しくなつて初めて廃気の量及び
一酸化炭素含有量が増大する。分析装置２１によ
つて設定された一酸化炭素含有量に達すると３方
弁２４が“ガス貯蔵タンク２２”に切換えられ
る。同様に、熔融物中の炭素含有量が減少して一
酸化炭素の発生量が極く僅かになる精錬の最終段
階ごろに、分析装置２１により３方弁２４が再び
作動位置“煙突”に戻される。例えば、一酸化炭
素含有量が20容積％以下に低下する場合が該当す
る。 次に酸素供給を中断し、転炉９を傾倒させて酸
素ランス１１を抜き上げ、試料採取器１３を利用
して鋼試料を抽出すると同時に温度を測定する。
さらに、圧力タンク１をまず不活性ガスで洗滌し
てから扉１４を開放するかまたはランス１５を下
ろす。 鋼が所期の最終分析値に達したらリフトトラツ
ク８を利用して圧力タンク底壁３を降下させ、横
へ移動させる。先ず転炉を位置“出鋼”まで旋回
させ、熔融鋼を圧力タンク１の下方に運ばれた鍋
２７へ放出する（第４図）。次いでスラグをスラ
グ取鍋２８へ注入する（第５図）。 図示のような装置に従来のフードを装備した場
合とロツクウオツシヤ及び吸引調整部材を装備、
その他装置構造が同じである場合として比較して
下記のデータを得た。

【表】 このデータからも明らかなように、本発明では
一連の長所が互いに作用し合つて好結果が得られ
る。従来は廃気処理設備全体の投資額のうちガス
冷却管１８に対する投資が最も大きい部分を占め
たが、２つの点でその構造寸法が著しく縮小され
る。燃焼を十分に抑止すれば入側温度が低くな
り、廃気容積が縮小し、ガス圧を比較的高くすれ
ばこの容積はさらに縮小する。またガス速度が高
くなりかつ圧力が高くなると熱伝導が改善され
る。 導管の断面積が著しく縮小される第１点、導管
部分も短縮されるとの第２点により構造寸法が小
さくなる。熱としては顕熱しかないから概ね水蒸
気の形を取る廃熱回収の問題はさして重要ではな
い。尤も廃熱を利用せず冷却して無くしている公
知の設備もあるが、本発明の方法ではこの再冷却
のコストが一段と軽減される。以上の理由から極
めて高い廃気品質が得られ、その熱量に関しても
規準値に合致した廃気が得られる。 しかし最も顕著な長所は駆動装置に極めて大き
いエネルギーコストを要する送風機を採用しなく
てすむことであり、さらには摩損や付着物を生ず
る従来の装置で必要であつた保守作業も不必要と
なることである。 浄化後の廃気に含まれる塵埃量は従来方式で処
理された廃気の塵埃含有分よりもはるかに少な
い。廃気の浄化度がこのように高いのは洗浄装置
に比較的高い差圧を利用できることと燃焼を伴な
わずに廃気を誘導するから一部あと燃え現象を伴
なう廃気の塵埃よりもはるかに分離し易い塵埃し
か発生しないことで裏づけられる。 本発明のいま１つの長所はガス浄化もガス貯蔵
も廃気の発生圧だけで充分遂行できることにあ
る。貯蔵タンク入口に於ける圧力だけで円錐状ま
たは円筒状タンクを充満させることができる。使
用容積が同じでもこのような高圧ガスタンクの方
が低圧ガスタンクよりもはるかに経済的であり、
これも本発明の長所である。タンク内のガス圧が
高いから増圧用の送風機を別設する必要はなく、
これもエネルギー節減に寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１図は銑鉄を圧力精錬して鋼を得るためのタ
ンクを簡略化して示す縦断面図であり、第２図は
第１図図示の圧力タンクを廃気浄化装置及び推進
ガス貯蔵装置と共に示す説明図であり、第３図は
圧力タンクを装填時の状態で示す縦断面図であ
り、第４図は圧力タンクを出場時の状態で示す縦
断面図であり、第５図は圧力タンクをスラグ注ぎ
出し時の状態で示す縦断面図である。 １……圧力タンク、４……扉、５……ネツク、
６……排気フード、８……リフトトラツク、９…
…転炉、１１……酸素ランス、１３……試料採取
器、１７……ガス供給管、１８……ガス冷却管、
１９……ベンチユリ洗浄器、２２……ガス貯蔵タ
ンク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 閉鎖されたタンク内にある精錬容器からの廃
   ガスを捕捉、冷却、浄化及び貯蔵する精錬廃気処
   理装置において、前記タンク１が取外し自在な底
   壁３を有することを特徴とする精錬廃気処理装
   置。 ２ 前記タンク１が廃ガス冷却器１８および塵埃
   分離器１０と気密連絡していることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の装置。 ３ 圧力タンク底壁をリフトトラツク８上に配置
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項また
   は第２項に記載の装置。 ４ 圧力タンク１に閉鎖自在な装填口１２を設け
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項から第
   ３項までの何れか１項に記載の装置。 ５ 圧力タンク１に洗滌ガス供給口１７を設けた
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項から第３
   項までの何れか１項に記載の装置。 ６ 圧力タンク１に試料採取器１３及び温度測定
   装置を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項から第５項までの何れか１項に記載の装置。 ７ 廃気冷却器１８の後段にベンチユリ洗滌器１
   ９を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項から第６項までの何れか１項に記載の装置。 ８ 被制御３方弁２４を介してベンチユリ洗滌器
   １９をガス貯蔵タンク２２及び煙突２３と連結し
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項から第
   ７項までの何れか１項に記載の装置。 ９ ベンチユリ洗滌器１９と３方弁２４との間の
   ガス導管２０内に３方弁を制御するガス分析装置
   ２１を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項から第８項までの何れか１項に記載の装置。