(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温のスラグを一次冷却したうえ、冷却装置の内部を移動させつつ二次冷却する高温スラグの処理に使用する高温スラグの処理装置であって、冷却装置の入口に一次冷却を終えたスラグ中の地金大塊を分離するグリズリーと、該グリズリーを通過した小径のスラグが投入されるホッパーと、該ホッパーの下部に配置された振動フィーダーを備え、
該ホッパーは、上下複数段に分解可能な分割構造を有し、
ホッパー最下段部は、その上段に位置するホッパー下段部、および、その下方に位置する振動フィーダーと、各々フランジ接合する上部フランジ金具を有し、
該上部フランジ金具は、該フランジ接合面と水平な水平辺と、該水平辺を下向きに折り曲げた折り曲げ辺からなり、
該折り曲げ辺全体を、均一厚さの耐火物で被覆したことを特徴とする高温スラグの処理装置。
【請求項２】
振動フィーダーが、水平方向で複数部分に分解可能な分割構造を有することを特徴とする請求項１記載の高温スラグの処理装置。
【請求項３】
ホッパーと振動フィーダーの内壁が耐火物から構成され、該耐火物がＡｌ２Ｏ３を６０〜９６質量%含有することを特徴とする請求項１または２記載の高温スラグの処理装置。
【請求項４】
該耐火物が不定型耐火物であって、ＣａＯを０．５〜１０質量%含有することを特徴とする請求項３記載の高温スラグの処理装置。
【請求項５】
該耐火物の表面に耐摩耗材を施工したことを特徴とする請求項３または４記載の高温スラグの処理装置。
【請求項６】
該耐摩耗材の表面を不定形耐火物で被覆したことを特徴とする請求項５記載の高温スラグの処理装置
【請求項７】
耐摩耗材が、溶鋼処理設備で使用済みのスライディングノズルプレート（ＳＮプレート）であることを特徴とする請求項５または６記載の高温スラグの処理装置。
【請求項８】
高温スラグが、製鋼スラグまたは溶銑予備処理スラグであることを特徴とする請求項１記載の高温スラグの処理装置。
【請求項９】
一次冷却を終えたスラグの温度が、８００〜１２５０℃であることを特徴とする請求項１記載の高温スラグの処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高温スラグの処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、１２００℃以上の高温で排出される製鋼スラグに含まれる地金を分離する場合、分離作業の前工程として、高温スラグを冷却ピットで数時間放冷し、水蒸気爆発の危険がない温度まで冷却後、更に冷却を進行させるために、数時間に渡って冷却水を散水しながら冷却する冷却工程が必要であった。また該冷却工程を経たスラグを、その後、破砕機と磁選機に繰り返し通過させながら、順次、スラグから大塊地金・中塊地金・小塊地金を分級分離していたが、このようにして分離された地金は、スラグと十分に分離していない場合もあり、安定的に高い鉄含有率の地金を得ることが困難であった。
【０００３】
これに対し、本願出願人は、製鋼スラグに含まれる地金を、水蒸気爆発や火災を発生させることなく効率よく回収し、鉄分含有率の高い地金を得ることができる製鋼スラグ中の地金回収方法を提供すること、および、過大な設備やコストを要することなく、かつ粉塵飛散を抑制しつつ製鋼スラグに含まれる地金を回収することができる方法を提供することを目的として、ロータリークーラーの内部に、製鋼スラグを、１０００℃付近の高温状態で装入し、シェルの内面に突起を備えた該ロータリークーラーを回転させることによって、製鋼スラグに落下衝撃による破砕作用を加えながら冷却し、製鋼スラグに含まれる地金を分離する技術を開示している（特許文献１）。
【０００４】
特許文献１記載の製鋼スラグ中の地金分離方法では、製鋼工程から排出される１３００〜１５００℃の高温の製鋼スラグを、冷却ピットで８００〜１２５０℃にまで冷却（以下、1次冷却という）した後、ホッパーを介してロータリークーラーに投入する。ホッパーの入口には、振動グリズリーと呼ばれる格子状の振動篩が設置されており、ここで製鋼スラグ中の大塊地金が回収される。次に、振動グリズリーを通過した製鋼スラグは、振動フィーダー等の切り出し装置によって、８００〜１２５０℃程度の高温状態のままロータリークーラーに装入される。該ロータリークーラーは、シェルの内面に突起を備えた構造を有し、シェルを回転させることによって製鋼スラグに落下衝撃による破砕作用を加えながら１００〜３００℃まで冷却し（以下、２次冷却という）、製鋼スラグに含まれる地金を分離することができる。このようにして破砕され地金を分離された製鋼スラグは、その後、出口シュートからコンベヤ上に排出される。
【０００５】
しかし、８００〜１２５０℃程度の高温スラグを投入する場合、特に大きな熱負荷がかかるホッパー下部に損傷が生じやすく、損傷したホッパーを頻繁に交換するために、多くの作業時間と労力を要するという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１２７０９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は前記問題を解決し、高温スラグの処理に際し、特に大きな熱負荷がかかるホッパー下部の損傷を防止し、同時に、損傷発生時の復旧作業に要する時間や労力を低減することができる高温スラグの処理装置を提供することである。      
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するためになされた本発明の高温スラグの処理装置は、高温のスラグを一次冷却したうえ、冷却装置の内部を移動させつつ二次冷却する高温スラグの処理に使用する高温スラグの処理装置であって、冷却装置の入口に一次冷却を終えたスラグ中の地金大塊を分離するグリズリーと、該グリズリーを通過した小径のスラグが投入されるホッパーと、該ホッパーの下部に配置された振動フィーダーを備え、該ホッパーは、上下複数段に分解可能な分割構造を有し、ホッパー最下段部は、その上段に位置するホッパー下段部、および、その下方に位置する振動フィーダーと、各々フランジ接合する上部フランジ金具を有し、該上部フランジ金具は、該フランジ接合面と水平な水平辺と、該水平辺を下向きに折り曲げた折り曲げ辺からなり、該折り曲げ辺全体を、均一厚さの耐火物で被覆したことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の高温スラグの処理装置において、振動フィーダーが、水平方向で複数部分に分解可能な分割構造を有することを特徴とするものである。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の高温スラグの処理装置において、ホッパーと振動フィーダーの内壁が耐火物から構成され、該耐火物がＡｌ２Ｏ３を６０〜９６質量%含有することを特徴とするものである。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の高温スラグの処理装置において、該耐火物が不定型耐火物であって、ＣａＯを０．５〜１０質量%含有することを特徴とするものである。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項３または４記載の高温スラグの処理装置において、該耐火物の表面に耐摩耗材を施工したことを特徴とするものである。
【００１３】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の高温スラグの処理装置において、該耐摩耗材の表面を不定形耐火物で被覆したことを特徴とするものである。
【００１４】
請求項７記載の発明は、請求項５または６記載の高温スラグの処理装置において、耐摩耗材が、溶鋼処理設備で使用済みのスライディングノズルプレート（ＳＮプレート）であることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項８記載の発明は、請求項１記載の高温スラグの処理装置において、高温スラグが、製鋼スラグまたは溶銑予備処理スラグであることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項９記載の発明は、請求項１記載の高温スラグの処理装置において、一次冷却を終えたスラグの温度が、８００〜１２５０℃であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る高温スラグの処理装置は、高温のスラグを一次冷却したうえ、冷却装置の内部を移動させつつ二次冷却する高温スラグの処理に使用する高温スラグの処理装置であって、冷却装置の入口に一次冷却を終えたスラグ中の地金大塊を分離するグリズリーと、該グリズリーを通過した小径のスラグが投入されるホッパーと、該ホッパーの下部に配置された振動フィーダーを備え、該ホッパーは、上下複数段に分解可能な分割構造を有し、ホッパー最下段部は、その上段に位置するホッパー下段部、および、その下方に位置する振動フィーダーと、各々フランジ接合する上部フランジ金具を有し、該上部フランジ金具は、該フランジ接合面と水平な水平辺と、該水平辺を下向きに折り曲げた折り曲げ辺からなり、該折り曲げ辺全体を、均一厚さの耐火物で被覆した構成により、特に大きな熱負荷がかかるホッパー下部の損傷を効果的に防止することができる。また、ホッパーを上下複数段に分解可能な分割構造としたことにより、特に大きな熱負荷がかかるホッパー最下段部に損傷が生じた場合、ホッパーの最下段部のみを交換することが可能となり、損傷発生時の復旧作業に要する時間や労力を低減することができる。損傷発生時の復旧作業に要する時間や労力を低減する観点から、振動フィーダーも分割構造とすることが好ましい。
【００１８】
請求項３記載の発明によれば、ホッパーと振動フィーダーの内壁が耐火物から構成され、該耐火物がＡｌ２Ｏ３を６０〜９６質量%含有する構成としたことにより、ホッパーおよび振動フィーダーの耐摩耗性を向上することができる。
【００１９】
耐火物が不定型耐火物の場合には、不定型耐火物を常温で硬化するために必須のアルミナセメント由来のＣａＯが不可避的に含有される。一般に、耐火物中の過剰量のＣａＯはスラグと反応し低融点生成物を生じ、耐火物を軟化劣化させ摩耗を助長する要因となる。請求項４記載の発明によれば、ＣａＯの含有量を、不定型耐火物の常温硬化に必要最低量の０．５〜１０質量%とすることにより、当該問題を効果的に回避することができる。
【００２０】
請求項５記載の発明によれば、ホッパーおよび振動フィーダーを構成するハイアルミナ耐火物の表面に耐摩耗材を施工した構成により、更にホッパーおよび振動フィーダーの耐摩耗性・強度・耐久性を向上させることができる。なお、該耐摩耗材としては、溶鋼処理設備で使用済みのスライディングノズルプレート（ＳＮプレート）の廃材を使用することが好ましい。またスライディングノズルプレート（ＳＮプレート）の表面を更に不定形耐火物で被覆すれば、スライディングノズルプレート（ＳＮプレート）のスラグ落下衝突時の衝撃疲労により、剥離脱落するのを効果的に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】高温スラグ処理設備の概略説明図である。
【図２】ホッパーおよび振動フィーダーの側面外観図である。
【図３】ホッパーおよび振動フィーダーの側面断面図である。
【図４】ホッパーの分割説明図である。
【図５】分割ホッパーの下段部と最下段部の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図１には高温スラグ処理設備の概略説明図を示している。
【００２３】
本実施形態では、高温のスラグをスラグパン１からピット２に流下させ、先ず一次冷却を行う。本発明で処理対象とする高温のスラグは、炉または鍋から排出された製鋼スラグや溶銑予備処理スラグであり、製鋼スラグには転炉吹錬スラグ、溶銑予備処理スラグには溶銑脱リンスラグ、溶銑脱硫スラグなどが含まれる。
【００２４】
なお、炉や鍋から排出されるスラグの温度はスラグの種類により異なるが、一般的には製鋼スラグでは１４００〜１６００℃であり、溶銑予備処理スラグでは１２００〜１４００℃である。
【００２５】
一次冷却を行うピット２の構造は特に限定されるものではないが、ここでは砕石層の上に厚さ０.２５ｍのスラブを敷き詰めた構造を採用している。このほか、冷却ボックスを使用して一次冷却を行うこともできる。高温のスラグはピット２上で均一な厚さに掻き均され、大きな塊や地金を取り除かれる。さらに散水ノズルから冷却水を噴霧する。この一次冷却によって、スラグ温度を８００〜１２５０℃程度にまで降下させる。
【００２６】
次にピット２からパワーショベル等の適宜の機器によりスラグを取り出し、冷却装置１０において二次冷却を行う。冷却装置１０の前段にはホッパー４が設置されており、更にその前段には振動グリズリー３と呼ばれる篩分け用の格子が傾斜状態で設けられている。一次冷却を終えたスラグ中の地金大塊は振動グリズリー３によって分離され、振動グリズリー３を通過した小径のスラグのみがホッパー４を通過して振動フィーダー６によって冷却装置１０に投入される。なお、振動グリズリー３の振動がホッパー４に伝わることを防止するため、図２に示すように、振動グリズリー３とホッパー４との間には、間隙が設けられている。
【００２７】
二次冷却のための冷却装置１０としては様々な形式のものを用いることができるが、この実施形態ではロータリークーラーが用いられている。これはケーシング１４を水平面に対してわずかに傾斜させた軸線のまわりに回転させ、その内部に冷却風吹付け手段及び又は冷却水供給手段を設けたものである。一次冷却によって８００〜１２５０℃となったスラグはホッパー４から投入され、振動フィーダー１３によりケーシング１４内に送り込まれ、ケーシング１４の回転に連れて徐々に出口１５の方向に移動して行く。二次冷却によって、スラグは３００℃以下(好ましくは２００℃以下)にまで冷却され、出口１５から傾斜コンベヤ１６に排出され、その後、トリッパコンベア１９を介して製品ピット２０へと搬送される。
【００２８】
図２にはホッパーおよび振動フィーダーの側面外観図、図３にはホッパーおよび振動フィーダーの側面断面図、図４にはホッパーの分割説明図、図５には分割ホッパーの下段部と最下段部の説明図を示している。
【００２９】
図２に示すように、本発明のホッパー４および振動フィーダー６は、各々分割構造を有している。このように分割構造とした構成により、損傷を受けた部分を選択的に交換可能とし、損傷設備の復旧作業に要する時間や労力を低減することができる。高温スラグをホッパー４内に投入すると、ホッパー最下段部４４に、特に大きな熱負荷がかかり、損傷が生じやすい傾向があるが、この場合は、図４に示すようにホッパー中段部４２とホッパー下段部４３を引き抜いて、空間を設け、該空間にホッパー最下段部４４を移動後引き抜き、新たなホッパー最下段部４４と交換後、先に引き抜いたホッパー中段部４２とホッパー下段部４３を元の位置に戻して修復作業を終えることができる。このようにすることにより、振動グリズリー３と連結されており取り外し作業が煩雑になるホッパー上段部４１は移動することなく、損傷ホッパーの復旧作業ができるため、作業性の向上が図られる。図２ではホッパー４は４段構造であるが、ホッパー中段部４２とホッパー下段部４３をホッパー中胴部として一体構造としても構わない。
【００３０】
ホッパー上段部４１とホッパー中段部４２とホッパー下段部４３は連結構造としても良い。連結には接合フランジを溶接して接合しても良い。例えば、高温スラグ処置装置を設けた建屋内に走行横行クレーンを有し、振動グリズリー３がホッパー上段部４１と連結されてないか連結解除が容易で、更に振動グリズリー３が水平方向進退自在及び又は鉛直方向昇降自在に設置され、かつ、前記クレーンが、ホッパー上段部４１、ホッパー中段部４２とホッパー下段部４３を連結したままでも巻き上げ可能な巻上能力を有する場合には、ホッパー上部（ホッパー上段部４１とホッパー中段部４２とホッパー下段部４３の連結体）を前記クレーンで移動後に、同じクレーンか異なるクレーンで、損傷したホッパー最下段部４４を移動して、新たなホッパー最下段部４４と交換後、先に、移動した前記のホッパー上段部４１を連結体のまま元に位置に戻して修復作業を終えることができる。ホッパー上段部４１とホッパー中段部４２とホッパー下段部４３を一体として、損傷ホッパーの復旧作業ができるため、作業性の向上が図れる。
【００３１】
ホッパー最下段部４４は、図５に示すように、その上段に位置するホッパー下段部４３、および、その下方に位置する振動フィーダーと、各々フランジ接合する上部フランジ金具５を有している。該上部フランジ金具５は、該フランジ接合面と水平な水平辺５１と、該水平辺を下向きに折り曲げた折り曲げ辺５２からなり、該折り曲げ辺５２全体を、均一厚さの耐火物７で被覆している。当該構成とすることにより、特に大きな熱負荷がかかるホッパー最下部４４の損傷を効果的に防止することができる。
【００３２】
ホッパーおよび振動フィーダーの内壁はＡｌ２Ｏ３系の耐火物から構成されている。Ａｌ２Ｏ３系耐火物は、高耐火性・高強度（機械的強さ）・各種スラグに対する抵抗性が高い等のメリットを有し、その含有量は６２〜９６質量％の範囲、より好ましくは、６２〜８０質量%とする。含有量が６２％に満たない場合、前記のメリットが十分得ることができないため、含有量を６２％以下とすることは好ましくない。また、含有量が９６％を超えると施工性と物性（耐火物強度など）の観点から好ましくない。
【００３３】
本発明を構成する耐火物７は、不定形耐火物（流し込み型耐火物）、定形耐火物（焼成型れんが）のいずれでもよく、また、不定形耐火物を型に、事前に流し込みプレキャスト耐火物を製造してこれを使用してもよい。
【００３４】
ただし、不定形耐火物を採用した場合、該不定型耐火物を常温で硬化するために必須のアルミナセメント由来のＣａＯが、該不定型耐火物中に不可避的に含有される。一般に耐火物中の過剰量のＣａＯはスラグと反応し低融点生成物を生じ、耐火物を軟化劣化させ摩耗を助長する要因となる。したがって、ＣａＯの含有量は、不定型耐火物の常温硬化に必要最低量の０．５〜１０質量%とすることが好ましい。
【００３５】
本発明を構成する耐火物は、その他の成分として、例えば、ＭｇＯ、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＳｉＣ、ＺｒＯ２、ＺｒＯ２−ＳｉＯ２ (ジルコン)、Ｃ(黒鉛、ピッチ)等を含有することができる。強度を高める観点からは、ＭｇＯを添加してスピネルを生成させることが好ましい。キャスタブル耐火物の構成粒子の燒結性を向上する観点からは、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２を添加することが好ましい。耐摩耗性を向上する観点からは、高温硬度が高い特性を備えるＳｉＣ、ＺｒＯ２、ＺｒＯ２−ＳｉＯ２ (ジルコン) を添加することが好ましい。キャスタブル耐火物の硬度が高くなると割れやすくなるため、熱衝撃を緩和する観点からはＣ(黒鉛、ピッチ) を添加することが好ましい。
【００３６】
本発明を構成する耐火物の耐火温度範囲は１３００〜１５００℃（ＪＩＳ Ｒ ２２０４（ゼーゲルコーン  ＪＩＳ Ｒ ８１０１）の耐火度測定方法による）である。
【００３７】
ホッパー上段部４１は、小径スラグの落下距離が短くかつ衝突頻度も少ないので、衝突エネルギーが小さく、ホッパー内面に衝撃磨耗を受け難いのに対し、ホッパー中段部４２とホッパー下段部４３は、小径スラグの落下距離が長くかつ衝突頻度も多いので、衝突エネルギーが大きくなり、ホッパー内面に衝撃磨耗を受け易くなっている。このため、本実施形態では、ホッパー中段部４２とホッパー下段部４３の内壁を構成する耐火物の表面に、溶鋼処理設備（例えば、溶鋼鍋やタンディッシュ等）で使用済みのスライディングノズルプレート（ＳＮプレート）８の廃材を耐摩耗材として施工し、これによって、更にホッパーおよび振動フィーダーの耐摩耗性・強度・耐久性の向上を図っている。前記のスライディングノズルプレート（ＳＮプレート）の表面を更に不定形耐火物で被覆すれば、スライディングノズルプレート（ＳＮプレート）のスラグ落下衝突時の衝撃疲労により、剥離脱落するのを効果的に防ぐことができる。なお、最もホッパー内面に衝撃磨耗を受け易いホッパー最下段部４４については、上記の交換を前提とするものであるため、手間のかかるＳＮプレートの施工作業は不要である。
【符号の説明】
【００３８】
１ スラグパン
２ ピット
３  振動グリズリー
４  ホッパー
４１  ホッパー上段部
４２  ホッパー中段部
４３  ホッパー下段部
４４  ホッパー最下段部
５  上部フランジ金具
５１  水平辺
５２  折り曲げ辺
６  振動フィーダー
６１  振動フィーダー前部
６２  振動フィーダー中部
６３  振動フィーダー後部
７  耐火物
８  ＳＮプレート
１０ 冷却装置
１４  ケーシング
１５  出口
１６  傾斜コンベヤ
１９  トリッパコンベア
２０  製品ピット
【図１】
0005440957.tif 000002
【図２】
0005440957.tif 000003
【図３】
0005440957.tif 000004
【図４】
0005440957.tif 000005
【図５】
0005440957.tif 000006