(57)【要約】【課題】小スペースで優れた処理能力を有するスラグ凝固システムを提供する。【解決手段】スラグ凝固システムは電気炉２から排出されるスラグを凝固させる。当該システムは、電気炉２を傾動させ、電気炉２の出滓口４からスラグを排出させる傾動装置６と、底壁及び側壁をそれぞれ有する複数の鋳型８と、鋳型８のうち空の鋳型８を出滓口４の下方の出滓位置に移動させる搬入工程、スラグを受け入れた鋳型８を出滓位置から冷却位置に移動させる搬出工程、及び、冷却位置の鋳型８からスラグの凝固物を排出させる排滓工程を実行する搬送排滓装置と、傾動装置６を制御して鋳型８内におけるスラグの厚さを10mm以上300mm以下の範囲に規制する制御装置とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気炉から排出されるスラグを凝固させるスラグ凝固システムにおいて、
前記電気炉を傾動させ、前記電気炉の出滓口から前記スラグを排出させる傾動装置と、
底壁及び側壁をそれぞれ有する複数の鋳型と、
前記鋳型のうち空の鋳型を前記出滓口の下方の出滓位置に移動させる搬入工程、前記スラグを受け入れた鋳型を前記出滓位置から冷却位置に移動させる搬出工程、及び、前記冷却位置の鋳型から前記スラグの凝固物を排出させる排滓工程を実行する搬送排滓装置と、
前記傾動装置を制御して前記鋳型内における前記スラグの厚さを10mm以上300mm以下の範囲に規制する制御装置と
を備えることを特徴とするスラグ凝固システム。
【請求項２】
前記鋳型は、500mm以下の高さを有することを特徴とする請求項１に記載のスラグ凝固システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記出滓位置の前記鋳型の質量を検知する測定器を含み、前記測定器の検知結果に基づいて前記傾動装置を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載のスラグ凝固システム。
【請求項４】
前記出滓位置の前記鋳型を支持する不動の出滓用支持体と、
前記出滓用支持体の近傍に配置され、前記冷却位置の前記鋳型を支持する不動の冷却用支持体とを更に備え、
前記搬送装置は、
前記出滓用支持体の近傍と前記冷却用支持体の近傍との間を移動する搬送台車と、
前記搬送台車に取付けられ、前記搬送台車と前記支持体との間で前記鋳型の受け渡しを行うアームと
を含む
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のスラグ凝固システム。
【請求項５】
前記冷却位置にある前記鋳型を空冷するためのブロワを更に備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のスラグ凝固システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スラグ凝固システムに係わり、より詳しくは、電気炉から排出するスラグを凝固させるスラグ凝固システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気炉は、特殊鋼等の鋼製品の製造に使用され、原材料を溶かして溶鋼にする。電気炉には、原材料とともに造滓材も投入され、溶鋼の表面にはスラグの層が形成される。従来、スラグは、電気炉を傾けることにより、溶鋼とは別に電気炉からスラグ鍋に排出され、排出されたスラグは、スラグ鍋内で冷却される（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平6-323759号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、スラグ鍋は深いため、スラグ鍋内でスラグの温度が十分に低下するまでには10時間以上かかってしまう。巨大なスラグ鍋を10時間以上も放置しておいては、時間や場所が無駄に費やされる。また、電気炉の操業率が高くなったときには、スラグの処理能力が追い付かない。
更に、得られたスラグの凝固物を再利用等のために破砕するとき、凝固物が大きいため、破砕機の負荷が大きい。
【０００４】
本発明は、上述した事情に基づいてなされ、その目的とするところは、小スペースで優れた処理能力を有するスラグ凝固システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、電気炉から排出されるスラグを凝固させるスラグ凝固システムにおいて、前記電気炉を傾動させ、前記電気炉の出滓口から前記スラグを排出させる傾動装置と、底壁及び側壁をそれぞれ有する複数の鋳型と、前記鋳型のうち空の鋳型を前記出滓口の下方の出滓位置に移動させる搬入工程、前記スラグを受け入れた鋳型を前記出滓位置から冷却位置に移動させる搬出工程、及び、前記冷却位置の鋳型から前記スラグの凝固物を排出させる排滓工程を実行する搬送排滓装置と、前記傾動装置を制御して前記鋳型内における前記スラグの厚さを10mm以上300mm以下の範囲に規制する制御装置とを備えることを特徴とするスラグ凝固システムが提供される（請求項１）。
【０００６】
好ましくは、前記鋳型は、500mm以下の高さを有する（請求項２）。
好ましくは、前記制御装置は、前記出滓位置の前記鋳型の質量を検知する測定器を含み、前記測定器の検知結果に基づいて前記傾動装置を制御する（請求項３）。
好ましくは、前記システムは、前記出滓位置の前記鋳型を支持する不動の出滓用支持体と、前記出滓用支持体の近傍に配置され、前記冷却位置の前記鋳型を支持する不動の冷却用支持体とを更に備え、前記搬送装置は、前記出滓用支持体の近傍と前記冷却用支持体の近傍との間を移動する搬送台車と、前記搬送台車に取付けられ、前記搬送台車と前記支持体との間で前記鋳型の受け渡しを行うアームとを含む（請求項４）。
【０００７】
好ましくは、前記システムは、前記冷却位置にある前記鋳型を空冷するためのブロワを更に備える（請求項５）。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の請求項１のスラグ凝固システムでは、鋳型内におけるスラグの厚さを300mm以下に規制することで、鋳型内のスラグの熱が迅速に放出される。このため鋳型内のスラグが速やかに凝固し、鋳型からスラグの凝固物が直ぐに排出される。この結果として、このスラグ凝固システムは、短時間で多量のスラグを凝固させられ、高い処理能力を有する。
また、このスラグ凝固システムでは、鋳型内でスラグが速やかに凝固し、鋳型からスラグの凝固物が直ぐに排出され、空いた鋳型は再び電気炉からのスラグを受け入れる。このため、多量のスラグを処理する場合でも、鋳型の総数は少なくてよく、鋳型を収容するために広大なスペースを用意する必要はない。この結果として、このスラグ凝固システムは小さいスペースに設置される。
【０００９】
更に、このスラグ凝固システムによれば、スラグの凝固物の厚さが300mm以下の範囲にあることで、スラグの凝固物を再利用等のために破砕するとき、破砕機の負荷が小さい。
請求項２のスラグ凝固システムによれば、鋳型の高さが500mm以下であることにより、鋳型を横に並べればシステムの高さがより低くなる。また、鋳型を上下に並べればシステムの幅若しくは奥行きがより短くなる。
【００１０】
請求項３のスラグ凝固システムによれば、鋳型の質量に基づいて傾動装置を制御することで、電気炉から鋳型にスラグを排出するときに、鋳型内のスラグの厚さが300mm以下に簡単な構成にて確実に規制される。また、鋳型の深さが浅くても、鋳型からスラグが溢れることが簡単な構成にて確実に防止される。
請求項４のスラグ凝固システムによれば、出滓用支持体が不動であるため、電気炉から排出されたスラグの一部が鋳型で跳ねて飛散し、出滓用支持体に付着しても、出滓用支持体が故障することはない。このため、このスラグ凝固システムは信頼性に優れる。
【００１１】
請求項５のスラグ凝固システムでは、冷却位置の鋳型がブロワからの送風によって空冷されるため、鋳型内のスラグがより迅速に凝固する。また、この結果として、このスラグ凝固システムはより高い処理能力を有する。一方、このスラグ凝固システムは、スラグの冷却に水を使用しないので水蒸気爆発が防止され、安全である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１及び図２は、本発明の一実施形態に係るスラグ凝固システムを示す。
電気炉２は、例えば特殊綱等の製鋼に使用され、原材料を溶かして溶鋼にする。電気炉２には、鋼の原材料とともに造滓材が投入され、溶鋼の表面にスラグの層が形成される。このスラグは、FeO成分がリッチなスラグであり、溶鋼とは別に電気炉２から排出（出滓）される。スラグ凝固システムは、出滓されたスラグを凝固させ、得られたスラグの凝固物は、例えば耐熱材等に加工されて再利用される。
【００１３】
電気炉２は炉本体を有し、炉本体の側面にスラグを排出するための出滓口４を有する。電気炉２は傾動可能に支持されており、傾動装置としての油圧シリンダ６を伸縮させることにより、水平な姿勢から傾動する。電気炉２が傾くと、炉本体の内部のスラグが出滓口４から流出し、出滓口４の下方に垂れる。なお、電気炉２は直流型でも交流型であってもよい。
【００１４】
スラグ凝固システムは、例えば４つの鋳型8a，8b，8c，8dを有し、各鋳型８は角形の皿形状（バット形状）を有する。図３に示したように、鋳型８は底壁及び側壁を有し、上面が開口している。好ましくは、鋳型８の高さＨは、500mm以下である。なお、鋳型８の底には、係合部材10が取り付けられているが、鋳型８の高さＨとは係合部材10を含まない高さである。
【００１５】
図１を再び参照すると、スラグ凝固システムは、電気炉２の出滓口４の下方にて１つの鋳型８を支持するための出滓用支持体12を有する。出滓用支持体12は可動部分を有さない不動の枠体であり、複数の柱及び柱に固定された複数の梁により構成されている。図４に拡大して示したように、梁は４本の片持梁14を含む。これらの片持梁14は、鋳型８の４隅に対応するよう柱に固定され、各片持梁14の先端にはロードセル16が固定されている。
【００１６】
ロードセル16は、係合部材10と干渉せずに鋳型８の底面に当接し、ロードセル16を介して鋳型８が支持される。また、ロードセル16は、空の鋳型８の質量は勿論、スラグを受け取った鋳型８の質量も計測可能であり、その質量変化から鋳型８が受け取ったスラグの量（出滓量）を求められる。出滓量は制御装置18に入力され、制御装置18は、出滓量に基づいて、油圧シリンダ6に油圧を供給する油圧供給源20の作動を制御する。すなわち、制御装置18は、鋳型８内でのスラグの厚さが10mm以上300mm以下の範囲、好ましくは50mm以上150mm以下の範囲に入るよう、各鋳型８に対する出滓量を規制する。換言すれば、図５に示したように、鋳型８内で冷却されたスラグの凝固物の厚さTが、10mm以上300mm以下の範囲、好ましくは50mm以上150mm以下の範囲に入るよう出滓量が制御される。
【００１７】
図１を再び参照すると、出滓用支持体12の隣には、冷却用支持体22が配置され、冷却用支持体22も複数の柱及び柱に固定された複数の梁により構成された枠体である。冷却用支持体22の柱の一部は、出滓用支持体12の柱の一部と共通であり、冷却用支持体22にあっては、梁のうち片持梁の先端が、係合部材10と干渉することなく鋳型８の底面に当接して鋳型８を支持する。なお、冷却用支持体22は、縦２列横２列の４つの冷却位置を有し、最大で４つの鋳型８を収容可能である。
【００１８】
冷却用支持体22の隣にはブロワ24が設置されている。ブロワ24は、冷却用支持体22に向かう風を生成し、この風により冷却用支持体22に支持された鋳型８が冷却される。
ブロワ24の隣には、スラグパン26が搬送可能に配置され、スラグパン26は、鋳型８から排出（排滓）されるスラグの凝固物を受け入れる。出滓用支持体12、冷却用支持体22、ブロワ24及びスラグパン26は、水平方向でみて、電気炉２の出滓口４の前方に直列に並んでいる。換言すれば、水平方向でみて、電気炉２の出滓口４の前方には、出滓用エリア、冷却用エリア、排滓用エリアが直列に区画されている。
図２を参照すると、出滓用支持体12、冷却用支持体22、ブロワ24及びスラグパン26に沿うように、直線状の２本のレール28が互いに平行に敷かれ、レール28上には鋳型８を搬送するための搬送台車30が配置されている。搬送台車30は、レール28上を走行可能であり、出滓用支持体12、冷却用支持体22の各冷却位置及びスラグパン26の側方に停車位置を有する。すなわち、出滓エリア、冷却エリア及び排滓エリアの横に、鋳型８を搬送するための搬送エリアが設けられている。
【００１９】
図６に示したように、搬送台車30には支柱32が移動可能に立てられ、支柱32は、出滓用支持体12、冷却用支持体22又はスラグパン26側に向かう横方向に往復動可能である。支柱32には互いに平行な２本のアーム34が取付けられ、アーム34は、支柱32に沿って上下に移動可能である。搬送台車30と出滓用支持体12又は冷却用支持体22との間では、支柱32の往復動及びアーム34の上下動を利用して鋳型８の受け渡しが行われる。
【００２０】
更に、アーム34は支柱32に対して傾動可能であり、スラグパン26の上でアーム34を傾動させることで、鋳型８中のスラグの凝固物がスラグパン26に向けて排出される。アーム34が傾動しても、アーム34と係合部材10とが係合しているので、鋳型８がアーム34から落下することはない。
以下、上述したスラグ凝固システムの運転方法（使用方法）について説明するけれども、出滓、冷却及び排滓工程は、複数の鋳型８を用いて繰り返し行われる。このため、図１及び表１の状態（第１中間状態）から説明し、便宜上、鋳型８及び冷却用支持体22の冷却位置に第１〜第４の番号を付す。
【００２１】
【表１】
2008121958.tif 000003
【００２２】
図７に示したように、第１中間状態から、電気炉２が傾いた状態になるよう油圧シリンダ６が作動し、電気炉２の出滓口４からの第１鋳型8aへのスラグの排出が開始される（S10）。第１鋳型8aの質量が所定の値になった後、電気炉２が元の水平状態になるように油圧シリンダ６が作動し、電気炉２の出滓口４からのスラグ排出が終了する（S40）。
【００２３】
一方、電気炉２からのスラグ排出開始と同時に、搬送台車30は、第２鋳型8bを排滓位置まで搬送する。この後、搬送台車30のアーム34が傾動し、これにより第２鋳型8b内のスラグの凝固物が、第２鋳型8bからスラグパン26内に落下する（S20）。空になった第２鋳型8bは、搬送台車30により第２冷却位置に搬送される（S30）。
この後、搬送台車30は出滓位置の横に移動するけれども、搬送台車30が出滓位置の横に到着するよりも前に第１鋳型8aへの出滓は終了している。搬送台車30は、スラグを受け入れた第１鋳型8aをクランプ（保持）し、そして、第１冷却位置に搬送（搬出）する（S50）。この後、搬送台車30は、第２冷却位置にある空の第２鋳型8bをクランプし、出滓位置に搬送（搬入）する（S60）。それから、搬送台車30は、第３冷却位置の横に移動し、第３鋳型8cをクランプする（S70）。
【００２４】
かくして、表１の中間状態から、第１鋳型8aへの出滓工程及び第２鋳型8bからの排滓工程を含む１つのサイクル（第１サイクル）が終了し、表２の状態（第２中間状態）になる。
【００２５】
【表２】
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【００２６】
第２中間状態の次に行われるサイクル（第２サイクル）は、鋳型８の番号が異なることを除けば上記第１サイクルと同じであり、第２鋳型8bへの出滓工程及び第３鋳型8cからの排滓工程を含み、その次に行われるサイクル（第３サイクル）は、第３鋳型8cへの出滓工程及び第４鋳型8dからの排滓工程を含む。その更に次のサイクル（第４サイクル）は、第４鋳型8dへの出滓工程及び第１鋳型8aからの排滓工程を含み、この第４サイクルが終了すると、表１の第１中間状態に戻り、以後、第１〜第４サイクルが繰り返し行われる。
【００２７】
上述した運転方法では、第１鋳型8aが受け取ったスラグは、第２サイクル及び第３サイクルを経て、第４サイクルの途中まで第１冷却位置にて冷却され、これにより凝固する。第１鋳型8a内のスラグの凝固物は、第４サイクルの途中でスラグパン26に排出され、この後、空の第１鋳型8aは、第１冷却位置にて空冷される。
すなわち、図８に示したように、第１鋳型8aについてみれば、第１サイクルの開始から第４サイクルの終了までの間に、出滓、受け入れたスラグの冷却、排滓、及び、空の状態での第１鋳型8a自身の冷却が順次実施される。これは、スラグの受け入れが１サイクル分ずつずれることを除けば、他の鋳型8b，8c，8dについても同様である。
【００２８】
なお、搬送台車30、支柱32、アーム34及び傾動装置としての油圧シリンダ６の作動は、全て制御装置18によって制御される。
上述したスラグ凝固システムでは、鋳型８内におけるスラグの厚さを300mm以下に規制することで、鋳型８内のスラグの熱が迅速に放出される。このため鋳型８内のスラグが速やかに凝固し、鋳型８からスラグの凝固物が直ぐに排出される。この結果として、このスラグ凝固システムは、短時間で多量のスラグを凝固させられ、高い処理能力を有する。
【００２９】
また、このスラグ凝固システムでは、鋳型８内でスラグが速やかに凝固し、鋳型８からスラグの凝固物が直ぐに排出され、空いた鋳型８は再び電気炉２からのスラグを受け入れる。このため、多量のスラグを処理する場合でも、鋳型８の総数は少なくてよく、鋳型８を収容するために広大なスペースを用意する必要はない。この結果として、このスラグ凝固システムは小さいスペースに設置される。
【００３０】
更に、このスラグ凝固システムによれば、スラグの凝固物の厚さが300mm以下であることで、スラグの凝固物を再利用等のために破砕するとき、破砕機の負荷が小さい。
上述したスラグ凝固システムによれば、鋳型８の高さＨが500mm以下であることにより、鋳型８を横に並べればシステムの高さがより低くなる。また、鋳型８を上下に並べればシステムの幅若しくは奥行きがより短くなる。
【００３１】
上述したスラグ凝固システムによれば、鋳型８の質量に基づいて油圧シリンダ６を制御することで、電気炉２から鋳型８にスラグを排出するときに、鋳型８内のスラグの厚さが300mm以下に簡単な構成にて確実に規制される。また、鋳型８の深さが浅くても、鋳型８からスラグが溢れることが簡単な構成にて確実に防止される。
上述したスラグ凝固システムによれば、出滓用支持体12が不動であるため、電気炉２から排出されたスラグの一部が鋳型８で跳ねて飛散し、出滓用支持体12に付着しても、出滓用支持体12が故障することはない。このため、このスラグ凝固システムは信頼性に優れる。なお、搬送台車30の故障を防止するために、電気炉２からの出滓中は、搬送台車30は
冷却エリア又は排滓エリアの横にあるのが好ましい。
【００３２】
上述したスラグ凝固システムでは、冷却位置の鋳型８がブロワ24からの送風によって強制的に空冷されるため、鋳型８内のスラグがより迅速に凝固する。また、この結果として、このスラグ凝固システムはより高い処理能力を有する。
【実施例】
【００３３】
実施例１，２及び比較例１
実施例１，２として、鋳型８（縦1900mm×横1100mm×高さ300mm）に、スラグの凝固物の厚さが表１に示した値になるよう1600℃の温度のスラグを流入させ、スラグ（スラグ凝固物）の表面温度が1000℃になるまでの冷却時間を測定した。結果を表１に示す。
比較例１として、スラグパン（縦1950mm×横1600mm×高さ1400mm）に、スラグの凝固物の厚さが500mmになるよう1600℃の温度のスラグを流入させ、スラグ（スラグ凝固物）の表面温度が1000℃になるまでの冷却時間を測定した。結果を表１に示す。
【００３４】
【表３】
2008121958.tif 000005
【００３５】
表３から、スラグの凝固物の厚さが300mm以下である実施例１,２では、厚さが300mm超の比較例１に比べて、冷却時間が顕著に短いことがわかる。実施例１,２の冷却時間は3000秒（50分）以下であり、この冷却時間ならば、操業中の電気炉から排出されるスラグを十分に処理可能である。
【００３６】
本発明は上記した一実施形態に限定されることはなく、種々の変形が可能であり、例えば、鋳型８の個数は複数であればよいが、十分な処理能力を確保するためには３個以上であるのが好ましい。スペースと処理能力とのバランスを考慮すると４個が最も好ましい。
一実施形態では、ブロワ24によって強制的に冷却したけれども、ブロワ24を設けずに、自然に放熱させてもよい。或いは、霧状の水（ミスト）によってスラグを強制的に冷却してもよいが、水蒸気爆発を防止して安全を確保するため、送風冷却が好ましい。
【００３７】
一実施形態では、鋳型８の底面に係合部材10が取付けられていたが、搬送台車30のアーム34に係合部材を形成してもよい。すなわち、鋳型８からスラグの凝固物を取り出すことができれば、係合部材の構成は特に限定されない。また、搬送台車30のアーム34を傾動させることで、鋳型８から凝固物を排出したが、鋳型８から凝固物を排出する手段は特に限定されない。例えば、鋳型８を傾動させて凝固物を排出させる排滓装置を別に設け、搬送台車30により鋳型８を排滓装置まで運んでもよい。
【００３８】
一実施形態では、支柱32が横方向に往復動可能であったけれども、搬送台車30と出滓用支持体12又は冷却用支持体22との間での鋳型８の受け渡し手段は特に限定されず、例えば、固定された支柱に伸縮可能なアームを取り付けてもよい。
一実施形態では、ロードセル16を用いて出滓量を検出したけれども、鋳型８内でのスラグの厚さを検出する手段は特に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】一実施形態のスラグ凝固システムの概略構成を示す側面図である。
【図２】図１のシステムの平面図である。
【図３】図１のシステムに適用された鋳型の断面図である。
【図４】図１のシステムにおける出滓用支持体近傍の拡大図である。
【図５】図３の鋳型を用いて得られるスラグの凝固物の斜視図である。
【図６】図１のシステムにおけるスラグパン近傍の拡大図である。
【図７】図１のシステムの運転方法を説明するためのフローチャートである。
【図８】図１のシステムの運転方法を鋳型別に説明するためのチャートである。
【符号の説明】
【００４０】
２    電気炉
４    出滓口
６    油圧シリンダ（傾動装置）
８    鋳型
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2008121958.tif 000011
【図７】
2008121958.tif 000012
【図８】
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