(57)【要約】【課題】脱珪スラグの除滓率を高めること。【解決手段】溶銑３が溜められた容器内に散水して、溶銑の上にあるスラグ１を冷却させた後、ドラッガーでスラグを容器外に掻き出すことを特徴とする脱珪スラグの除滓方法。【選択図】図１
2020059901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶銑が溜められた容器内に散水して、溶銑の上にあるスラグを冷却させた後、ドラッガーでスラグを容器外に掻き出すことを特徴とする脱珪スラグの除滓方法。
【請求項２】
散水する水量密度Wを5.0l/min/m2以上とし、散水時間T(sec)が式（１）を満たすものとする請求項１に記載の脱珪スラグの除滓方法。
T≧71.4×W-0.264      ・・・式（１）
【請求項３】
溶銑が溜められた容器が混銑車であり、
混銑車内で脱珪スラグに散水する散水時間T(sec)が式（２）を満たすものとする請求項２に記載の脱珪スラグの除滓方法。
122.9×W-0.219≧T      ・・・式（２）
【請求項４】
スラグに散水する散水時間T(sec)が式（３）を満たすものとする請求項２または３に記載の脱珪スラグの除滓方法。
-0.88×W+94≧T      ・・・式（３）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脱珪スラグの除滓方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
銑鉄を溶銑予備処理炉に導入する前に、脱珪スラグを取り除く除滓が行われるが、この除滓は、トーピードカーといわれる混銑車や溶銑鍋などで行われる。また、特許文献１に記載されているように、ドラッガーで除滓することが知られている。除滓した溶銑を予備処理炉内に挿入して脱燐処理を行えば、塩基度を所定範囲に収めるために必要なＣａＯの投入量を削減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６１−２１７６８７号公報
【０００４】
しかしながら、脱珪スラグが高温であると、脱珪スラグの粘性が低く、ドラッガーを用いた掻き出し効率が悪くなる。すると、多くの脱珪スラグが溶銑予備処理炉に流入してしまい、ＣａＯの投入量を十分に削減できない。また、除滓率を上げるために長い時間をかけてドラッガーで除滓すると、サイクルタイムが長くなり、混銑車の場合、処理ができる台数が減少するため、結局ＣａＯの削減には十分に寄与できない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような背景でなされた発明であり、本発明の課題は、脱珪スラグの除滓率を高めることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、溶銑が溜められた容器内に散水して、溶銑の上にあるスラグを冷却させた後、ドラッガーでスラグを容器外に掻き出すことを特徴とする脱珪スラグの除滓方法とする。
【０００７】
また、散水する水量密度Wを5.0l/min/m2以上とし、散水時間T(sec)が式（１）を満たすものとすることが好ましい。
T≧71.4×W-0.264      ・・・式（１）
【０００８】
また、溶銑が溜められた容器が混銑車であり、
混銑車内で脱珪スラグに散水する散水時間T(sec)が式（２）を満たすものとすることが好ましい。
122.9×W-0.219≧T      ・・・式（２）
【０００９】
また、スラグに散水する散水時間T(sec)が式（３）を満たすものとすることが好ましい。
-0.88×W+94≧T      ・・・式（３）
【発明の効果】
【００１０】
本発明を用いると、脱珪スラグの除滓率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】溶銑上のスラグが散水冷却されている状態を表す図である。
【図２】ドラッガーで掻き寄せた際にスラグが波を打った形状となっていることを表す図である。
【図３】混銑車内で散水する場合に最適な水量密度と冷却時間との関係を表す図である。
【図４】任意の水量密度に対して、スラグ表面から10mm深さ及び15mm深さのスラグ温度がTLLに到達するまでの時間冷却した場合のスラグ表面温度をプロットした図である。
【図５】図３に示す図と図４に示す図から10mm深さのスラグ温度がTLLに到達するまで冷却した際にスラグ表面温度が５００度になる場合の水量密度と冷却時間を求め、更に、15mm深さのスラグ温度がTLLに到達するまで冷却した際にスラグ表面温度が５００度になる場合の水量密度と冷却時間を求めていることを表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に発明を実施するための形態を混銑車の場合を例にして示す。図１及び図２に示すことから理解されるように、本実施形態の脱珪スラグの除滓方法は、溶銑３が溜められた容器内に散水して、溶銑３の上にあるスラグ１を冷却させた後、ドラッガー９でスラグ１を容器外に掻き出すものである。このため、スラグ１の除滓率を高めることが可能となる。尚、本明細書では、スラグ１とは溶銑３の上に浮いているものすべての総称であり、その中には、温度がスラグ固相温度Tsl＝1184℃未満で完全に個体となっている凝固層と、冷却に伴いスラグ１の中に固体のスラグが晶出しだし、液体スラグと固体スラグが混ざり、温度がスラグ固相温度Tsl＝1184℃以上、スラグ液相線温度Tll＝1267℃未満の固液共存層が含まれる。
【００１３】
実施形態では、ドラッガー９を混銑車に装入する前に散水ノズル８を装入して脱珪スラグ表面に散水することで、スラグ１の表面を冷却し粘性を上げる。その後、ドラッガー９を混銑車に装入してスラグ１を掻き出す。このようにすることで１回に掻き出せるスラグ１の量が大幅に増加し、短時間で高い除滓率を確保することができる。なお、十分な量のスラグ１を掻き出すためには、通常、複数回の掻き出しを行った後、再度散水ノズル８を装入し同じ作業を繰り返す。
【００１４】
ここで、溶銑３の上にあるスラグ１に散水した後にドラッガー９で掻き出し作業を行った際に見出した特徴について説明する。散水によりスラグ１の表面を冷却した後、ドラッガー９で掻き出しをすると、図２に示すように、表層の凝固層及びその直下の固液共存層が浪を打った形状とすることができる場合がある。このような形状となると、これらが形作る凹状の部分に大量の溶融スラグを巻き込むことができ、一度の掻き出し作業で大量のスラグ１を掻き出すことができる。
【００１５】
このような形状をなすことを見出した発明者は、浪打形状を適切に形成するための条件を探すことにした。実機テストの結果、スラグ深さ10〜15mm位置がスラグ液相線温度Tllとなるように冷却することで、表層の凝固層及びその直下の固液共存層を上手く浪打形状とできることが判明した。
【００１６】
なお、表層の凝固層およびその直下の固液共存層が15mmより厚くなると、スラグ１の表層部の強度が強くなりすぎ、掻き出し作業時にスラグ１の表面の固体層が島状の塊を形成し、混銑車口に引っ掛かることがあった。このように、スラグ１の塊が大きくなりすぎると、混銑車口からスラグ１の塊をスムーズに排出させることができなくなる虞がある。また、表層の凝固層およその直下の固液共存層が10mmより薄くなるとスラグ１の表層の強度が小さくなりすぎ、上記したような浪打形状による除滓効率の向上が発現しにくくなる。
【００１７】
なお、上記の10mm、15mmにおける温度は伝熱計算により求めることができる。計算手法は、一次元の伝熱差分計算を用いるものであり、スラグ１の厚さ位置毎の温度推移を推算することができる。実施形態では、初期スラグ１の温度は1350℃とした。境界条件としては、溶銑３に接する面は完全断熱とし、散水で冷却される面に関しては、以下式で水量密度に対する熱伝達係数を算出し、この熱伝達係数を用いて伝熱計算を行った。
α＝10.5×W0.815＋116
（ただし、α：熱伝達係数（W/m2/K）、W：水量密度（L/m2/min））
【００１８】
図３に冷却水の水量密度とスラグ１の表面から10mm深さ及び15mm深さそれぞれの深さのスラグ１の温度がTLLに到達するまでの必要な冷却時間をプロットした。
【００１９】
なお、スラグ１の掻き出し時にスラグ１の表面に冷却水があるのは好ましくない。スラグ１の掻き出し時にスラグ１の表面に冷却水が無いようにするには、スラグ１の表面から10mm深さ及び15mm深さのスラグ１の温度がTLLに到達したときにスラグ１の表面温度が500℃以上は必要である。図４は、任意の水量密度に対して、スラグ１の表面から10mm深さ及び15mm深さのスラグ１の温度がTLLに到達するまでの時間冷却した場合のスラグ１の表面温度をプロットしたグラフであるため、この図を用いれば、10mm深さ及び15mm深さのスラグ１の温度がTLLに到達したときにスラグ１の表面温度が500℃以上となることができる水量密度を知ることができる。
【００２０】
ところで、実施形態においては、散水の水量密度W（L/min/m2）及び散水時間T（sec）について、下記の四つの式を満たすものとした。なお、10mm深さのスラグ１がTLLに到達する時間T10(s)と散水ノズル８の水量密度W（L/min/m2）の関係式はT10=71.4×W-0.264、で表すことができ、15mm深さのスラグ１がTLLに到達する時間T15(s)と散水ノズル８の水量密度W（L/min/m2）の関係式はT15=122.9×W-0.219、で表すことができる。
T≦122.9×W-0.219・・・1式、
T≧71.4×W-0.264・・・2式、
W≧5.0・・・3式、
T≦-0.88×W＋94・・・4式
【００２１】
T≦122.9×W-0.219を外れると、スラグ１の表面の凝固層および固液共存層の厚みの合計が15mm以上となり、スラグ１の表層部の強度が強くなりすぎ、ドラッガー９で掻き出す際（ノロ掻き時）にスラグ１の表層の固体層が島状の塊を形成し、混銑車口に引っ掛かりノロ掻き作業が連続でできなくなる虞がある。これはドラッガー９でスラグ１を掻き出す開口面積が小さい混銑車の場合に顕著である。
【００２２】
T≧71.4×W-0.264を外れると上記とは逆に10mm未満のスラグ１の表層部の強度が弱くなりすぎ、ノロ掻き時にスラグ１の表層に波打った形状をつくることが出来ず、ノロ掻き効率の向上が十分に発揮されない虞がある。
【００２３】
W≧5.0を外れると、即ち散水ノズル８の水量密度が5.0L/min/m2未満であると、冷却水の水量密度が低すぎるため、冷却水の水滴が混銑車口からの上昇気流に負けてスラグ１の表面に到達しなくなる虞がある。このようなことが生じると、水冷効果が十分には得られない。
【００２４】
T≦-0.88×W＋94を外れると、水冷後のスラグ１の表面温度が500℃以下となり、スラグ１の上面に溜り水が残存する可能性が高まる。スラグ１の上面に溜り水が残存する状態であると、排滓時に溜り水の上から高温の溶融スラグ１が覆いかぶさることが生じ得る。このような状態となると、水蒸気爆発する可能性がある。以上より、上記４つの式を満たす範囲でスラグ１の表面を冷却することが望ましい。なお、T=-0.88×W＋94の直線は、図５に示すように、図３及び図４に示された結果を用いることで導き出されている。
【００２５】
スラグ１への散水冷却が混銑車にて行われず、容器からスラグを排出するための開口面積を十分に確保できるような場合は、T≦122.9×W-0.219を満たさなくても良い場合がある。また、散水後に溜まり水への対策が可能であるのならば、T≦-0.88×W＋94を満たさなくても良い。一方、迅速な冷却や掻き出し時の効率化などの効果を十分に得るために、W≧5.0とT≧71.4×W-0.264を満たすものとすることが好ましい。
【００２６】
なお、散水ノズル８は水ノズル、ガス-水2流体ノズルのどちらでも良い。ただし、広範囲指向性を確保して散水するには、水滴径の大きい水ノズルのほうが好ましい、また、水滴径は100μm以上が好ましい。というのも、散水範囲を出来るだけ広くして広範囲のスラグ１を冷却できるようにしたほうが水冷時間合計を短くでき、脱珪処理時間を短くできるからである。
【００２７】
以上、混銑車を例にして説明したが、溶銑鍋の場合でも開口面積の違いがあるだけで、本発明は同様に有効である。
【００２８】
次に、実施例について説明する。混銑車脱珪について表１に示すように条件を変え、１４通りの試験を行った。従来技術のように散水冷却を行わなかった場合、除滓率は６８．９％から７５．０％の範囲であった。また、この際に必要であった除滓時間は３０分前後であった。
【００２９】
【表１】
2020059901.tif 000003
【００３０】
T≦122.9×W-0.219、T≧71.4×W-0.264、W≧5.0、T≦-0.88×W＋94の全ての条件を満たすように散水冷却を行った場合の結果が表１において、上から７番目から１１番目に記載している。この場合、除滓率は７９．１％から８３．３％の範囲であった。また、この際に必要であった除滓時間は、２３．２分から２６．２分であり、散水冷却をおこなわなかった場合に比べ、除滓率及び除滓時間ともに良い結果であった。なお、表１で散水時間の欄に「Ｘｓ*Ｙ回」と書かれているのはＸ秒の散水を行った後に掻き出し作業をするということをＹ回繰り返したということを表しており、「４０ｓ*３回」と書かれている場合は４０秒の散水を行った後、一回目の掻き出し作業を行い、再び４０秒散水を行った後、二回目の掻き出しを行い、更に４０秒散水を行った後、三回目の掻き出し作業を行ったという意味である。
【００３１】
表１において、上から１２番目に記載している内容では、冷却時間を十分にとっておらず、T≧71.4×W-0.264（2式）を満たしていない。除滓率と除滓時間に関しては、表１の上から１番目から６番目に記載されている結果の中ほど程度以上の結果を確保しているが、T≦122.9×W-0.219、T≧71.4×W-0.264、W≧5.0、T≦-0.88×W＋94の全ての条件を満たすように散水冷却を行った場合の結果よりは良くなかった。
【００３２】
表１において、上から１３番目に記載している内容では、多めの水量密度で長い間散水していたため、T≦122.9×W-0.219（1式）を満たしていない。スラグ１の上に溜まり水が見られたため、掻き出し作業を中断した。
【００３３】
表１において、上から１４番目に記載している内容では、少ない水量密度であったため、W≧5.0（3式）を満たしていない。除滓率は散水冷却を行っていない場合よりは良かったが、除滓時間を短縮することはできなかった。
【００３４】
表１において、上から１５番目に記載している内容では、かなり多めの水量密度で散水していたため、T≦-0.88×W＋94（4式）を満たしていない。スラグ１の上に溜まり水が見られたため、掻き出し作業を中断した。
【００３５】
以上、実施形態を中心として本発明を説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、各種の態様とすることが可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１      スラグ
３      溶銑
８      ノズル
９      ドラッガー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2020059901.tif 000007
【図５】
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