JPS63117923A - 段階加熱によるスラグ温度調整方法 - 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） 本発明は段階加熱によるスラグ温度調整方法に係り、特
にスラグ溶融物を間欠的に電気炉に装入し、成分調整し
て加熱攪拌し、成分温度の均質なロックウール原料溶融
物を調製すると共に、連続的に製綿機に排出してロック
ウールを製造する原料溶融物調製工程におけるスラグ温
度調整方法に関する。

〔従来の技術〕

製鉄所の高炉より出滓されるスラグからロックウールを
製造するには、徐冷したスラグ砕石を成分調整材、コー
クスと共にキュポラで加熱融解し、均一の成分および温
度となったロックウール原料溶融物を排出口より製綿機
へ流出させてロックウールを製造する事か行われて来た
。

この方法はスラグ砕石を使用するので、原料の輸送や貯
蔵に便利であり、また化学成分の調整もしやすいが、高
炉から持ち出した莫大な熱量な放冷時に放出して利用で
きず、廃棄している結果となっている。

そこで、省エネルギーの観点より高炉からの高温溶融ス
ラグを電気炉に直接装入し、電気炉で成分調整と温度調
整した後、製綿機に供給する方法か注目されている。例
えば、特公昭３７−４５５９号公報には高滓綿製進法と
して記載されており、また特開昭５９−１３１５３４号
公報なども全く同じ技術内容のものである。この方法は
、溶融スラグな電気炉て僅かに加熱し、更に成分調整材
を融解させるだけのエネルギー消費で済むので、従来方
法に比較して多大なエネルギーを節約することがてきる
。しかし、高炉のスラグ排出作業は数時間毎で間欠的で
あり、鋼車で輸送された溶融スラグの電気炉への装入も
間欠的にならざるを得ない。一方、ロックウールの製造
は連続作業であり、電気炉内の溶融物は連続的に減少す
る。初期のロックウールが出来さえすればよかった頃と
異なり、近年は品質の高級安定化、歩留りの向上が強く
要請されている。そのためには製綿機への溶融物の供給
量をできるたけ変動しないようにすることか肝要であり
、電気炉から溶融物の定量排出か必要となる。

定量排出させるためには、流出物が１５００°Ｃ前後の
高温で、しかも高粘度の溶融物であるのて、粘度を一定
範囲に制御することが重要てあり、成分変動なてきるた
け小さくし、かつ、温度変動なてきるたけ小さい一定範
囲に制御することが重要である。電気炉内は１５００°
Ｃ前後の高温で、しかも浸食し易いスラグ溶融物が入る
ので、直接検出端を浸漬しての温度測定は不可能であり
、少なくとも短期間にスポット的な温度測定はできても
、長期に亘って継続的な測定はできない。そこで、一般
には上方より炉蓋に設けたのぞき孔を介して高温輻射温
度計で測定を行うか、これは表面温度を測定しているた
けである。浴が高粘度性であるので、不活性ガスの吹込
による攪拌程度では浴温か均一になるには、かなりの時
間を必要とすると推定される。

一方、輸送されて来たスラグ溶融物は温度が下っており
、炉内浴に対して冷却方向に働く。また、珪石等の成分
調整材も予熱されてはいるが、せいぜい４００°Ｃ未満
であり、この装入も炉内浴に対して冷却方向に働く。浴
内上層部はこれらの装入により温度が下るので、上方よ
り挿入した電極によって加熱融解のための高い電力レベ
ルで加熱し、できるだけ短時間に装入物を加熱融解して
浴を下層部と同一の均一温度になるようにしている。装
入が終り、浴の成分、温度が均一になった以降は、それ
以上に温度が上昇しないように、電気炉からの放散熱量
に相当する熱量を補給する温度保持加熱レベルとして温
度を均一に保持する。

従来はこの２段階の加熱レベルで電気炉の加熱を行って
来た。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、スラグ溶融物、成分調整材の装入開始時には
、製綿機へのロックウール原料溶融物の流出は連続的に
行われて来ているので、浴面のレベルは低下している。

また、電極の浴への浸漬深さも減少しているので、電力
レベルを温度保持加熱電力レベルから加熱融解電力レベ
ルに上げてもそれだけの電流が流入せず、装入に伴って
浴面が上昇すると共にたらたらと電流量が増加し加熱融
解電力レベルに達する。

浴の内部温度の測定ができず、浴面及び流出物を輻射温
度計で測るより手段かない状態では、装入物の量と温度
、浴の目標温度、炉の放散熱量より計算される必要熱量
相当の電力量を注入することにより温度の変動を最小に
おさえることが好ましい手段である。即ち、注入電力量
を積算して、これによって浴温度制御をすることである
。しかし、この手段にも問題がある、浴面レベルが低下
した状態で加熱融解電力レベルの電流を注入するには、
電極をレベルに応じて深く液中に差し込み装入に伴って
引上げるという面倒な制御か必要になる。

一方、電極の位置をそのままにして温度保持加熱電力レ
ベルから一挙に加熱融解電力レベルに上げると、電極の
小さい浸漬表面に最大電流が流れようとして局部的に高
温となり、浴の温度の均一性が阻害されるようになる。

即ち、浴の攪拌および対流流動に相応した熱量が注入さ
れる事が必要である。

そこて本発明は、電極位置の制御を行わず、電極の位置
を保持加熱レベルの時の位置にしておいて浴の攪拌およ
び対流流動に相応した熱量が注入てきるようにし、しか
も電力積算機器を必要としない温度調整方法を提供せん
とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

木発明者等は、溶融浴の温度制御は投入電力量制御によ
る熱収支制御が最適であり、また所望の電力を浴に投入
するには、液面が下った状態においては通常の加熱融解
電力よりも小さい予備加熱電力を投入し、電極周囲のス
ラグ温度を上昇させておけば、加熱融解電力を所望通り
に投入できる事を見出した。また、このように段階加熱
を行うと電力対時間図表が矩形状となり（添付図面参照
）、特別に電力量積算計を設けなくとも電力と時間の積
により投入電力量を算出し得て、熱収支制御が可能とな
る事を見出し本発明を完成した。

即ち本発明は、スラグ溶融物を間欠的に電気炉に装入し
、成分調整して加熱攪拌し、成分および温度の均質なロ
ックウール原料溶融物を調製すると共に、連続的に製綿
機に排出してロックウールを製造する原料溶融物調製工
程において、電気炉からの放散熱量を補足する熱量相当
の電力のみを投入する温度保持加熱電力レベルと、温度
の低い装入物を炉内ロックウール原料溶融物の所定温度
に加熱融解する加熱融解電力レベルと、該加熱融解電力
レベルと前記温度保持加熱電力レベルとの間にあって、
温度保持加熱電力より大きく加熱融解電力より小さい電
力を投入する予備加熱電力レベルとの少なくとも３段階
の電力レベルにより加熱することを特徴とする段階加熱
によるスラグ温度調整方法である。

本発明が従来技術と異なる点は、温度保持加熱電力レベ
ルと加熱融解電力レベルとの間に予備加熱電力レベルに
よる加熱工程を入れるととである。この予備加熱電力の
投入時期としては、スラグ溶融物と成分調整材を装入す
る時点か、それ以　−前である。これらの装入は浴の冷
却に働くので、装入を開始してから予備加熱したのでは
、浴温度か下りすぎて浴温度の許容下限を下まわるおそ
れがある。浴温度の変動範囲を最も小さくするには如何
にしたらよいかを研究した結果、装入開始と同時又は前
後５分以内に加熱融解電力を投入するのが望ましい。し
かし、温度保持加熱状態の所にいきなり加熱融解電力を
投入したのでは、電極周囲の対流流動が不充分なためか
前記の如く所望の電力が入らず、電力がだらだらと上る
状態になる。しかも電極周辺が加熱状態になる。そこで
装入開始前１０分〜２０分、好ましくは１５分前後前か
ら、温度保持加熱電力より大きく、加熱融解電力より小
さい予備加熱電力を投入する。この投入時点ては液面レ
ベルが下っており、電極の浸漬面積が少なくなっている
。投入する電力レベルの目安としては、浸漬面積の少な
い電極表面の電流密度が、装入し終った後の加熱融解電
力レベルにおける電流密度と同程度であり、加熱融解電
力の５０〜８０％の範囲の電力とするのが好ましい。

これによって電極周辺は温度保持加熱電力レベルの対流
が極めて緩やかな段階から浴の攪拌状態および対流流動
に相応した速度て熱量が投入されるので、所望の電力か
そのまま投入されるたけでなく、電極近傍に局部加熱さ
れた溶融物が蓄積する事も未然に防止できる。

上記方法では、予備加熱電力レベル、加熱融解電力レベ
ル共に、夫々一定電力が投入されるので、格別に電力積
算機器を設けなくとも電力と時間の積より投入された電
力量を容易に計算することができ、この電力量を熱量に
換算した値からこの期間の放散熱量を差し引いた熱量が
、スラグ装入物および成分調整材の量、温度上昇値、比
熱及び融解熱により決定される所要熱量となるように時
間制御することにより、投入電力量による炉内のスラグ
温度調整が可能になる。これによって、炉内表面温度測
定ては不可能な浴全体の積算電力量による温度調整かで
きる。この予備加熱電力レベルの検出方法としては、予
備加熱開始時に電極が浴に浸漬している表面積と、装入
後の浴に浸漬している表面積との比を浴レベルより推定
計算し、加熱融解電力にこの比を乗じて得た電力値とし
て投入し、装入につれて電力値がだらだら上昇すること
なく一定値になる電力値を、比の値を上下させ試行錯誤
により求めればよい。

次に添付図面について説明する。本図面は縦軸に電力を
、横軸に時間をそれぞれとり、温度保持段階と加熱融解
段階との間に予熱加熱段階を設けた場合を示したもので
ある。０〜ｔ１時間は浴の成分および温度か均一になっ
て製綿機へ連続的に流出させている期間であり、この期
間は炉からの放散熱量に相当する電力、即ち温度保持加
熱電力Ａ（ｋｗ）を投入する。ｔ、は予備加熱開始時点
であって、ｔ、〜ｔ２期間は予備加熱期間である。通常
はスラグ溶融物と成分調整材の装入開始時点ｔ２より前
１０分〜２０分、好まＬ／　＜は１５分前より開始する
。ｔ２〜ｔ３は加熱融解期間で、通常は装入開始時点ｔ
２より開始する。

ｔ、〜ｔ２の期間を予備加熱電力Ｂ（ｋｗ）で加熱した
場合には、ｔ２時点で加熱融解電力Ｃ（ｋｗ）をいきな
り投入しても、所望の電力かそのまま投入できる。もし
予備加熱期間を設けずに、ｔ２時点で加熱融解電力Ｃ（
Ｋｗ）をいきなり投入すると、電力は一点鎖線のように
だらたらと上昇し、ｔ４の時点まて加熱することになる
。

ｔ３時点は予備加熱段階を入れた場合の加熱融解段階の
終了時点である。ｔ４時点は予備加熱段階を入れない場
合の加熱融解段階の終了時点である。

本発明においては、装入開始時点の１５分程度前より予
備加熱電力レベルＢ（ｋｗ）で一定電力加熱を行う。ｔ
２時点より装入を開始すると共に、加熱融解電力レベル
Ｃ（ｋｗ）を投入する。

この場合、加熱融解期間は従来のｔ１時点より早いｔ３
時点において完了し、ｔ３時点より再び温度保持加熱電
力レベルＡ（ｋｗ）に戻る。添付図面において、斜線で
示される面積の電力量を、スラグ溶融物と成分調整材を
所定浴温度まで加熱融解するに必要な熱量に相当するよ
うに制御することにより、浴温度の調整を熱量バランス
により行う事ができる。なお、上記では装入開始時点よ
り１５分前から予備加熱段階を１投入れて、加熱融解段
階へ入る例に′ついて説明したが、必要により予備加熱
段階を２段階以上間に入れてもよいことは勿論である。

しかし、通常は１段階の予備加熱段階を入れれば充分で
ある。

このように浴温度の調整を投入電力量による熱量バラン
スにより行う事は、予備加熱段階を設けなくとも、積算
電力計を設ける事により理論的には可能である。しかし
、前記したように浴面レベルが低く、電極浸漬面積が小
さい事から電流密度が大きくなりすぎ、電極周辺の浴の
温度、対流伝熱がこれに対応する状態にならずに局部加
熱の問題を生じ、炉内湿度の均一性を阻害するのである
。

（実施例） 炉内浴が、成分および温度共均−になって製綿機へ連続
的に流出させている期間は温度保持加熱電力である３０
８ｋｗを投入する。スラグ溶融物と成分調整材を装入し
始める１５分前より予備加熱電力である８００ｋｗを投
入した。１５分後、装入開始すると共に加熱融解電力で
ある１２００ｋｗを投入した。

装入物を加熱融解するに必要な熱量を計算する。

（溶融スラグ加熱） 装入温度１３５０℃、所定浴温度１４３０　’Ｃ、スラ
グ比熱０　、５７９　ｋ　ｃ　ａ　ｌ　／　’Ｃｋ　ｇ
故に０．５７９ｋｃａ　１／’ＣｋｇＸ　（１４３０−
１３５０）＝４６．３ｋｃａｌ／ｋｇ（珪石融解） 予熱温度２００℃、所定浴温度１４３０’Ｃ５融解熱及
び顕熱合計　３６７　ｋ　ｃ　ａ　ｌ　／　ｋ　ｇ、こ
こで、１回の装入に溶融スラグ４．５ｔ、珪石を５００
ｋｇ装入したとすると、以下の関係式％式％ 予熱時間の加熱電力量は、予備加熱電力から保持加熱電
力を引く必要がある。

（８００−３０８）ＫｗＸ１５／６０＝１２３ＫｗＨ従
って、加熱に必要な熱量は、（必要熱量）−（予熱熱量
）＝（加熱必要熱量）となり、この熱量なＫ　ｗ　Ｈて
表わすと、 ４５６−１２３＝３３３　（ＫｗＨ）となる。

また、加熱融解電力１２００Ｋｗの内、加熱に有効な電
力は１２００Ｋｗ−３０８Ｋｗ＝８９２Ｋｗ、これより
必要な加熱時間は３３３ＫｗＩ（／８９２Ｋｗ＝０．３
７３　（Ｈｒ）＝２２．４　（分）となる。

このように、本実施例では積算電力計を使用することな
く、また温度を測定せずに電力と時間で温度管理ができ
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、スラグ溶融物お
よび成分調整材の装入化に予備加熱段階を設けることに
より、投入電力と時間に基づき容易に投入電力量、従っ
て投入熱量を計算し得るのて、浴表面温度しか実測でき
ない炉内温度な熱量支により制御し得る。また、保持加
熱段階と加熱融解段階の２段階の従来方法て生していた
局部加熱の問題も排除し得て、温度の均一化に役立つ、
実際作業上有用な発明である。

【図面の簡単な説明】

添付図面は、本発明の段階加熱によるスラグ温度調整方
法を示した図である。 Ａ−・・温度保持加熱電力 Ｂ・・・予備加熱電力 Ｃ−・・加熱融解電力 ｔｌ・・・予備加熱開始時点 １、−・・装入開始時点（加熱融解開始時点）１３−・
・予備加熱段階がある時の加熱融解終了時点１　、−・
・予備加熱段階がない時の加熱融解終了時点特許出願人
　　　新日鐵化学株式会社 同　出願人　　　新日本製鐵株式会社 Ｉ−一゛−゛−１ 代　理　人　　　弁理士　土　橋　皓シ、′１．′吐−
三、−Ｊ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 スラグ溶融物を間欠的に電気炉に装入し、成分調整して
   加熱攪拌し、成分および温度の均質なロックウール原料
   溶融物を調製すると共に、連続的に製綿機に排出してロ
   ックウールを製造する原料溶融物調製工程において、 電気炉からの放散熱量を補足する熱量相当の電力のみを
   投入する温度保持加熱電力レベルと、温度の低い装入物
   を炉内ロックウール原料溶融物の所定温度に加熱融解す
   る加熱融解電力レベルと、該加熱融解電力レベルと前記
   温度保持加熱電力レベルとの間にあって、温度保持加熱
   電力より大きく加熱融解電力より小さい電力を投入する
   予備加熱電力レベルとの少なくとも３段階の電力レベル
   により加熱することを特徴とする段階加熱によるスラグ
   温度調整方法。