JP4442369B2 - 溶銑搬送容器での固体鉄源の溶解方法 - Google Patents

Description

本発明は、溶銑搬送容器での固体鉄源の溶解方法に係わり、特に、溶銑の取鍋脱硫後の排滓時に回収される脱硫地金を固体鉄源として再利用する技術に関する。

従来より、高炉を有する製鉄所では、鉄スクラップ、型銑等の固体鉄源（一般には、冷鉄源と称され、常温のものを用いることが多い）を製鋼原料の一部として溶銑搬送容器（例えば、混銑車等）内へ前置きしてから高炉で溶製した溶銑を装入することが行われている（特許文献１参照）。この技術は、転炉へ製鋼原料としての溶銑を払い出した後の空の溶銑搬送容器から大気中へ放散される熱を、積極的に有効利用するために開発されたものである。また、溶銑払い出し後の熱間状態の混銑車に、小径の湿潤固体鉄源を投入し、該混銑車を複数回傾転して前記固体鉄源を加熱乾燥した後、溶銑を受銑する技術も開示されている（特許文献２参照）。これは、粒鉄、ダスト等の小径の固体鉄源が、単位重量あたりの表面積が大きく、水分含有量が高いため、熱間の混銑車内でも水分が蒸発せずに残留し、受銑時に水蒸気爆発するのを防止する技術として開発されたものである。従って、これらの技術は、高炉溶銑以外の固体鉄源を製鋼原料として利用するので、高炉からの溶銑の供給量が不足する場合には、いずれも有効な技術である。

さらに、最近は、溶銑予備処理の普及に伴い、上記した固体鉄源とは別種のものが多量に発生している。例えば、高炉の溶銑樋、傾注樋で行われる脱珪処理、処理容器に混銑車を利用する脱珪、脱燐、脱硫処理、取鍋を利用する脱硫処理を行うと、必然的にヤードへの排滓が行われ、その冷却時に地金（例えば、脱珪地金、脱燐地金、脱硫地金等）が回収されるからである。そして、これら地金を製鉄原料として再使用できれば、前記した高炉からの溶銑の供給量が不足する場合に非常に役立つことになるため、それら地金を混銑車に前置きしてから受銑、溶解し、得られた溶銑を再度脱燐、脱硫する技術も公開されている（特許文献３参照）。加えて、溶銑予備処理の脱硫には、処理容器として混銑車を用いるものと、取鍋を用いるものの２種類があるが、混銑車又は適当な溶銑運搬容器内で炉外脱硫した後の脱硫滓中に含まれる脱硫地金を、該脱硫滓から粗分離し、受銑前の混銑車又は適当な溶銑運搬鍋に投入して受銑及び炉外脱硫等を行わせることを特徴とする脱硫地金の再利用方法も提案されている（特許文献４参照）。なお、混銑車での溶銑脱硫処理は、精錬剤にソーダ灰若しくは石灰系フラックスを用い、溶銑に浸漬したランスを介してキャリアガスと共に吹き込むことで行われ、溶銑運搬鍋（以下、取鍋という）での脱硫は、精錬剤に石灰系フラックスをを用い、インペラを溶銑に浸漬して機械的に撹拌することで行われる。

ところで、これら溶銑予備処理で回収される地金は、ヤードでスラグを水冷しているため、水分を多量に内包し、混銑車に前置きしてから受銑すると、水蒸気爆発を引き起こすので、自ずと使用量が制限されるという問題がある。前記脱燐地金及び脱硫地金も例外でなく、水分が約１３質量％、化合水約８質量％にもなることがある。そのため、混銑車等に前置きすると、必ず突沸や水蒸気爆発の問題が懸念される。そのため、従来は転炉へ直接投入するようにしている。

しかしながら、該脱燐地金及び／又は脱硫地金を転炉に投入すると、それが燐（Ｐ），硫黄（Ｓ）含有量が多いため、転炉装入前の溶銑脱硫処理における脱硫剤原単位が大幅に増加する、あるいは転炉での脱燐剤原単位が増加するという別の問題が生じ、脱硫、脱燐処理や熱経済の見地から溶銑搬送容器での前置きが望ましい。ところが、前記特許文献３には、この問題についての記載が一切見られない。また、対策として、前置き後に混銑車を傾転して予め水分を蒸発除去するという特許文献２の技術を応用することも考えられるが、それでは前置き時間が著しく長くなってしまい、効率良く高生産性を維持したい製鋼工程に支障を与えることになる。さらには、特許文献４には、「脱硫滓より地金を粗分離して回収方法として、マグネットロールを利用するのが最も容易且つ確実」及び「それに先立って脱硫滓の破砕及び整粒をしておくのが好ましい」との記載はあるが、それ以上の具体的な技術は記載されていない。恐らくその実施例に「２５〜１５０ｍｍの大きさに破砕整粒した」旨の記載があることから、そこでは破砕整粒に際して予め水冷されていると予想される。
特開昭５４−１４２１１６号公報 特開平５−２３９５２３号公報 特開平８−１９３２１０号公報 特開昭５５−９４４１３号公報

本発明は、かかる事情に鑑み、溶銑の脱燐及び／又は脱硫後の排滓時に回収される脱燐地金及び／又は脱硫地金を前置きしても、水蒸気爆発の恐れがない溶銑搬送容器での固体鉄源の溶解方法を提供することを目的としている。

発明者は、上記目的を達成するため、溶銑の脱燐及び／又は脱硫後の排滓時における地金の回収方法について鋭意研究を重ね、その成果を本発明に具現化した。

すなわち、本発明は、溶銑搬送容器に固体鉄源を前置きし、高炉からの溶銑を受銑して、その顕熱及び撹拌力を用いて該固体鉄源を溶解するに際して、前記固体鉄源として、溶銑の脱燐及び／又は脱硫で生じたスラグをヤード放置中に、該スラグ内にサイズが２００〜１５００ｍｍで凝集、固化し、１００〜６００℃の高温状態で回収された脱燐地金及び／又は脱硫地金とすることを特徴とする溶銑搬送容器での固体鉄源の溶解方法である。この場合、前記脱燐地金及び／又は脱硫地金を、前記溶銑搬送容器内に耐熱式油圧重機を用いて前置きしたり、あるいは前記溶銑搬送容器が混銑車であることが好ましい。

本発明によれば、溶銑脱硫後の排滓時に回収される脱硫地金を溶銑搬送容器に前置きした際に水蒸気爆発が起きる恐れが解消される。従来、あまり利用されていなかった脱硫地金が固体鉄源として有効に再利用できるようになる。

以下、発明をなすに至った経緯をまじえ、本発明の最良の実施形態を説明する。

脱硫地金等を溶銑搬送容器に前置きし、受銑した際に突沸、水蒸気爆発を起こすのは、溶銑予備処理容器（混銑車、取鍋等）からヤードへ排滓したスラグを水冷して、その内部で凝集、固化した地金をグリズリ等で分級するという従来の地金回収方法に問題があると考えた。つまり、かかる方法で回収した地金は、水分を内胞するばかりでなく、凝集が十分進行しないうちに固化を開始するのでサイズが小さく、比表面積が大きい。そのため、ＣａＯが水和反応を起こし易いからである。

そこで、発明者は、溶銑搬送容器へ前置きするまで１００℃以上の高温を維持した地金であれば、突沸等の危険は回避できると考えた。そして、そのようにするには、少なくとも４００℃以上の熱間で地金を回収する必要があった。

まず、発明者は、ヤードに放置した脱燐及び／又は脱硫スラグをロングリーチ・ショベルで掻き揚げ、グリズリ（鋼鉄棒を一定間隔で配列した格子）にかけて、凝固した地金を熱いまま回収することを試みた。その結果、水冷を行わないため、鉄分の凝集が促進し、直径３００ｍｍ×長さ１０００ｍｍと大型の地金を合計で１．５トン回収することに成功した。該地金の放射温度計で測定した温度は平均４００℃であった。

しかしながら、この方法では、グリズリにかける際の発塵が激しく、環境問題上、実施を認めるわけにはいかない。

次に、脱燐及び／又は脱硫スラグはヤードに山積みしたままで、図１に示すように、その脱燐及び／又は脱硫スラグ１の山中より地金２だけを掴み出すことを試みた。そのためには、耐熱仕様の重機３が必要であるが、先端部「アイアンクロー型」油圧式重機の各部品を耐熱材で保護して利用することにした。

その結果、５分間の作業で直径３００ｍｍ以上×長さ５００ｍｍの取鍋脱硫地金を４トン程度回収でき、しかも発塵は肉眼で観察できないほど少なく、工程的に実施しても作業環境に問題がないと判断できた。従って、長時間の熱間使用に耐える耐熱仕様の重機３及び搬送車両（ダンプ等）があれば、この方法の実施で回収した地金を前置きに利用できると考え、このことを本発明の重要要件としたのである。

本発明では、脱燐地金及び／又は脱硫地金のサイズを２００ｍｍ〜１５００ｍｍとするが、２００ｍｍ以下では、比表面積が大きくなり、水分の吸収等が起き易くなるのを防止するためであり、１５００ｍｍ超えでは、混銑車等への前置きが困難になるからである。なお、当然のことながら、混銑車等への前置きに用いる油圧式重機も耐熱仕様であることが好ましい。また、地金の温度を１００〜６００℃としたのは、１００℃未満では吸水が発生する可能性があるため、６００℃超えでは重機の耐熱温度を超過してしまうからである。

一般に、製鋼工場では、高炉からの溶銑を傾注樋を用いて脱珪処理し、溶銑搬送容器としての混銑車に受け入れ、脱燐処理してから転炉へ装入し、酸素吹錬で溶鋼を溶製する。その際、必要に応じ、取鍋を処理容器として、その中に保持した溶銑に脱硫剤を投入すると共に、インペラ等で機械的に撹拌する脱硫処理が行われる。本発明は、この脱燐及び／又は脱硫処理で生じたスラグに伴われている鉄分を、脱燐地金及び／又は脱硫地金として製鋼原料に再利用するものである。

ヤードに排滓された脱燐及び／又は脱硫スラグを山積みし、まだ該スラグの表面温度が８００〜６００℃のうちに、底部に凝集、固化している脱燐地金及び／又は脱硫地金を重機で掴み出した。使用した重機は、油圧ホースを耐熱材で覆い、さらにステンレス鋼帯を巻きつけ、油圧シリンダに鋼板カバーを施した油圧式重機である。これにより、５分間の掴みだし作業が実施可能であり、回収した脱燐地金及び／又は脱硫地金の温度は平均４００℃であった。この地金を荷台に高炉滓を敷き詰めて断熱保護したダンプカーで運び、空の混銑車に耐熱重機を利用して前置き装入し、高炉からの溶銑を受銑し、その顕熱及び撹拌力で前置きした脱燐地金及び／又は脱硫地金を溶解した。この溶解に際して、まったく溶銑の突沸、水蒸気爆発等は起きなかった。ここで、受け入れた溶銑の重量は３００トンであり、前置きした脱燐地金及び／又は脱硫地金の重量は３トンである。

そして、受銑後の混銑車は、図２に示したように、通常の脱燐処理、及び脱硫処理を経て製鋼工場に搬送され、転炉へ払い出した。この転炉への払い出しに際しては、未溶解物はまったく観察されず、本発明により、脱燐地金及び／又は脱硫地金が製鋼原料に有効利用できることが明らかである。

ヤードに山積みした脱燐及び／又は脱硫スラグから、熱間で地金を回収する方法を説明する模式図である。 本発明に係る溶銑搬送容器での固体鉄源の溶解方法を説明する流れ図である。

符号の説明

１ 脱燐及び／又は脱硫スラグ
２ 地金
３ 耐熱仕様の重機

Claims (3)

1. 溶銑搬送容器に固体鉄源を前置きし、高炉からの溶銑を受銑して、その顕熱及び撹拌力を用いて該固体鉄源を溶解するに際して、
   前記固体鉄源として、溶銑の脱燐及び／又は脱硫で生じたスラグをヤード放置中に、該スラグ内にサイズが２００〜１５００ｍｍで凝集、固化し、１００〜６００℃の高温状態で回収された脱燐地金及び／又は脱硫地金とすることを特徴とする溶銑搬送容器での固体鉄源の溶解方法。
2. 前記脱燐地金及び／又は脱硫地金を、前記溶銑搬送容器内に耐熱式油圧重機を用いて前置きすることを特徴とする請求項１記載の溶銑搬送容器での固体鉄源の溶解方法。
3. 前記溶銑搬送容器が混銑車であることを特徴とする請求項１又は２記載の溶銑搬送容器での固体鉄源の溶解方法。
   
   

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