(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融スラグの流下時に吹製水を噴射して得られたスラリーを水砕スラリー貯槽に溜めてから、この水砕スラリー貯槽内のスラリーをスラリーポンプにて脱水機へ送給し、脱水処理を行って水砕スラグを製造する際、水砕スラリー貯槽内の水温およびスラリーポンプの振動を測定し、水温およびスラリーポンプの振動の両方が、それぞれの設定値をこえた時に、水砕スラリー貯槽の水面レベルを上昇してスラリーポンプ内のキャビテーションの発生を回避することを特徴とする水砕スラグの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炉水砕スラグの製造設備において、スラリーポンプでのキャビテーションの発生を回避して安定した水砕スラグの製造を実現する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高炉水砕スラグの製造は、図１に示すように、溶融スラグ１を吹製箱２内へ流下させながら、該吹製箱２内で多量の吹製水３を吹き付けることにより溶融スラグ１を冷却し、粒子状の水砕スラグを製造するものである。ここで得られた、水砕スラリー４は、水砕スラリー貯槽５に溜められ、この貯槽５からスラリーポンプ６により脱水機７へ送給され、脱水処理後に製品８として回収される。一方、脱水により分離された水９は、クーリング設備１０を通って冷却された後に、再び吹製箱２へ送られて吹製水３として水砕製造に供される。
【０００３】
水砕スラリー貯槽５から脱水機７への水砕スラリー４の送給にはスラリーポンプ６が使用されているが、水砕製造設備においては前記した吹製水３が循環使用されるため、吹製水３の温度は時間の経過とともに上昇し、その結果スラリーポンプ６内でキャビテーションが発生し易くなる。このキャビテーションは、スラリーポンプ６内で局部的に静圧が低下したときに、流体中に気泡が発生する現象であり、当該ポンプの振動の原因となり、放置するとポンプが破壊する場合もある。
【０００４】
このスラリーポンプ６内のキャビテーションの発生を抑制するためには、下記に示す有効吸い込み揚程（ｍ：以下ＮＰＳＨと示す）を満足する条件下にポンプの仕様や設置位置を規定することが有効である。
ＮＰＳＨ≦Ｈ１±Ｈ２−Ｈ３−Ｈ４−−−−（１）
ここで、Ｈ１：大気圧相当の水柱高さ（ｍ）
Ｈ２：ポンプ軸心から液面までの距離（ｍ）であり、ポンプ軸心が液面より高い場合はマイナス、低い場合はプラス（図２参照）
Ｈ３：水温に相当する飽和蒸気圧相当の水柱高さ（ｍ）
Ｈ４：吸い込み側管内圧損相当の水柱高さ（ｍ）
【０００５】
しかし、上記（１）式の右辺に示した、いずれかの条件が実操業中に変化し、当初のＮＰＳＨ設定値よりも小さくなると、キヤビテーションが発生する。すなわち、スラリーポンプ６の場合は、水砕製造開始から時間が経過すると循環使用される吹製水３の温度が次第に上昇するため、上記（１）式におけるＨ３に関する吹製水の飽和蒸気圧が上昇し、ＮＰＳＨ設定値から外れる可能性がある。
【０００６】
かようにスラリーポンプ６にキャビテーションが発生した場合には、ポンプを停止することが通常の対処法であるが、水砕スラグ製造設備において、スラリーポンプを停止するには、水砕スラグの製造を中止する必要がある。水砕スラグ製造設備は、高炉鋳床のスラグ樋先に設置される場合が多く、スラグの流出を止めるために出銑を止めることは高炉操業上好ましくない。また、スラグ鍋から直接溶融スラグを吹製箱へ流下させて水砕スラグを製造する場合でも、その製造を中止すると鍋に残ったスラグを放置することになり、該スラグの凝固をまねき、鍋からの凝固スラグの排出が困難となることが問題となる。従って、ポンプ停止以外の手段でキャビテーションを回避する必要がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のように、スラリーポンプにおいてキャビテーションが発生した場合に水砕スラグの製造を中止することなく、キヤビテーションの継続発生を回避して水砕スラグ製造を支障なく継続することのできる、水砕スラグの製造方法について提案することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本来、水砕スラグの製造設備の設計においては、予想される水砕スラグの流出量に応じて、吹製水の使用量やクーリング設備の容量、あるいは水砕スラリー貯槽の容量やスラリーポンプの容量などを決定している。従って、これら設計値内で水砕スラグを製造している間は、上記したキャビテーションが問題になることはない。しかし、高炉操業においてスラグ流出速度が設計値をこえてしまった場合、あるいは鍋式の水砕スラグ製造設備において、生産性向上を図ってスラグの流出量を増やす場合などに、キャビテーションが発生する可能性がある。つまり、キャビテーションは非定常時に発生するため、キャビテーションを一時的そして緊急避難的に回避してポンプを保護できれば良い。
【０００９】
一方、上記した（１）式から判るように、（１）式のＨ３の増加により右辺が当初のＮＰＳＨ設定値よりも小さくなってしまった場合に、Ｈ２であるポンプ軸心から水面までの距離を、Ｈ２が「＋」の場合は長く、また同「−」の場合は短くすることによって、Ｈ３の増加分を吸収してＮＰＳＨ設定値に対する右辺の現象を回避して、キャビテーションを回避することができる。このＨ２の制御は、水砕製造設備の場合、水砕スラリー貯槽の水位を一時的に上昇させることに当り、この操作によって上記（１）式の右辺をＮＰＳＨ設定値よりも大きくすることができる。
【００１０】
ここで、水砕スラリー貯槽およびスラリーポンプでは、水位計による水位測定およびこの測定値に基づくスラリーポンプの回転数調整によって、貯槽内水位を一定にする制御が行われるのが一般的である。従って、キャビテーションが発生した場合には、水砕スラリー貯槽における水位の管理値を変更して水位を上昇することによって、上記（１）式の右辺を大きくすれば、右辺の値がＮＰＳＨ設定値より小さくなることはなく、その結果、キャビテーションを一時的に回避できる。
【００１１】
なお、水砕スラリー貯槽は、槽からのスラリーのオーバーフローを防止する観点から、設計段階で設定された管理水位に対して、余裕のある深さで設計するのが通常であるから、この管理水位に対する余裕分を利用すれば、水位の一時的な上昇を許容することができる。
【００１２】
すなわち、本発明は、溶融スラグの流下時に吹製水を噴射して得られた、スラリーを水砕スラリー貯槽に溜めてから、この水砕スラリー貯槽内のスラリーをスラリーポンプにて脱水機へ送給し、脱水処理を行って水砕スラグを製造する際、水砕スラリー貯槽内の水温およびスラリーポンプの振動を測定し、水温およびスラリーポンプの振動の両方が、それぞれの設定値をこえた時に、水砕スラリー貯槽の水面レベルを上昇してスラリーポンプ内のキャビテーションの発生を回避することを特徴とする水砕スラグの製造方法である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明では、水砕スラリー貯槽の水温が所定値以上に上昇しかつスラリーポンプに設置した振動計により所定値以上の振動を計測したときに、スラリーポンプにキャビテーションが発生したと判断して、水砕スラリー貯槽の水位管理値を上昇させる、操作を行うものである。この操作によって、水砕スラリー貯槽の水位が一時的に上昇すれば、上記の（１）式の右辺をＮＰＳＨ設定値よりも大きくすることができ、上記（１）式が満足される操業が継続されることになり、操作後のスラリーポンプにおけるキャビテーションの発生は回避されるのである。
【００１４】
ここで、水砕スラリー貯槽の水位を上昇させる判断基準となる所定値の決め方を述べる。まず、水砕スラリー貯槽の水温は、前記ＮＰＳＨの式よりポンプの送水量  （ポンプ吸い込み側圧力損失）  と管理水位が決まれば、ポンプの設計ＮＰＳＨを満足する水温に相当する飽和水蒸気圧からキャビテーション発生限界温度が求まるので、その温度を超える水温を判断基準温度とし、この温度を所定値とすればよい。
【００１５】
一方、スラリーポンプの振動は、該ポンプの許容振幅に従って設定する。すなわち、許容振幅はポンプの回転数によって異なり、一般的にはＪＩＳ  Ｂ８３０１に示されるとおりであるが、実際にポンプを設置した場合は、ここに記載の許容振幅より小さくなる。したがって、ポンプを据えつけた定常状態での振幅を実際に測定し、その実測値を基準として、ポンプの破損に至らない程度の余裕代を考慮して所定値を決める。余裕代は、ポンプの種類や設置状態で決めればよいが、通常５〜２０μｍ程度とする。この所定値をこえた場合に、ポンプに異常な振動が発生していると判断する。
【００１６】
また、水砕スラリー貯槽の水位上昇は、あくまでも非常運転であるから、できるだけ短時間であることが好ましいが、水位上昇を自動運転回路にて警報等でオペレーターに知らしめた上で水砕スラリー貯槽の限界水位に達するまで  （オーバーフロー限界で給水停止）  の期間に渡って行い、その後通常の水位に戻す。
【００１７】
スラリーポンプの振動の発生原因は、キャビテーションの他にも、エアーの吸い込みや、ポンプインペラへの異物の付着など、種々のものが考えられるので、単にポンプに振動が発生したという現象のみで判断して、水砕スラリー貯槽の水位管理値を上昇させるだけでポンプ運転を継続すると、ポンプの破損という事態に陥る可能性がある。したがって、ポンプの振動測定に加えて水砕スラリー貯槽の水温も考慮し、これによりスラリーポンプの設計時の上記（１）式からキヤビテーションが発生する可能性が生じた時にスラリー貯槽の水位管理値を上昇させるというアクションを採ることが肝要である。
【００１８】
また、水砕スラリー貯槽の水位を上昇することによる水位制御誤差と、スラリーポンプおよび給水系のトラブルとが併発した場合は、水砕スラリー貯槽からオーバーフローする可能性があるが、水位上昇の発端となる水温上昇と、スラリーポンプおよび給水系のトラブルとが同時に発生する確率は極めて低く、さらに水位制御誤差によるオーバーフロー量は微小であるから、水位を上昇する時間が短ければ特に問題はない。
【００１９】
【実施例】
図１に示した、水砕スラグ製造設備において、水砕スラリー貯槽内の水温：８５℃およびスラリーポンプでの振幅：３０μｍをそれぞれ基準値として、いずれか一方または両方の基準値を超えた場合に、水砕スラリー貯槽の水位を２７００ｍｍから３７００ｍｍに上昇する制御を行った。従来、同設備においては、水温が８５℃に達した時点で、スラリーポンプのキャビテーションを防止する観点からポンプを停止、すなわち操業を停止していたが、本発明に従う上記制御を行った結果、スラリーポンプに異常振動が発生することなく、操業を続行することができた。
【００２０】
なお、水砕スラリー貯槽５は、図３に示すように、槽内径：６３００ｍｍ、槽深さ：４０００ｍｍおよび通常の管理水位：２７００ｍｍに設計して成り、非常時管理水面は管理水位の上１０００ｍｍとした。また、スラリーポンプ６には能力：４０ｍ３／ｍｉｎ  のものを用い、そのＮＰＳＨは６．３７ｍであった。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、スラリーポンプにおいてキャビテーションが発生した場合にキャビテーションの継続発生を有利に回避するため、スラリーポンプの保護を目的とした該ポンプの停止を行う必要がない。従って、ポンプの停止に伴って水砕スラグの製造を中止する必要もないから、水砕スラグ製造を支障なく継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】水砕スラグの製造設備を示す図である。
【図２】水砕スラリー貯槽の水面からスラリーポンプ軸心までの距離を示す図である。
【図３】水砕スラリー貯槽およびスラリーポンプを示す図である。
【符号の説明】
１  溶融スラグ
２  吹製箱
３  吹製水
４  水砕スラリー
５  水砕スラリー貯槽
６  スラリーポンプ
７  脱水機
８  製品
９  水
１０  クーリング設備
【図１】
0003617401.tif 000002
【図２】
0003617401.tif 000003
【図３】
0003617401.tif 000004