(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉開口部を覆う排ガス回収用フードに連設され、バックファイアを防止する開閉式ゲートを有する副原料の投入シュートを備えた溶融金属溶製炉を用いて溶融金属を溶製するに際して、
操業前の空炉状態にある溶融金属溶製炉を横倒し又は他所へ移動し、前記投入シュートの開閉式ゲートの設置位置の上流から、該投入シュート内に水を流し、堆積物を洗浄、除去することを特徴とする溶融金属溶製炉の副原料投入シュートからのガス漏れ防止方法。
【請求項２】
前記洗浄、除去を、３チャージの操業を行った後に１回の頻度で行うことを特徴とする請求項１記載の溶融金属溶製炉の副原料投入シュートからのガス漏れ防止方法。
【請求項３】
前記洗浄の１回あたりに用いる水の流量を、１００〜３００リットル／分・ｍ２（シュート断面積）とし、洗浄時間を４〜８分とすることを特徴とする請求項１又は２記載の溶融金属溶製炉の副原料投入シュートからのガス漏れ防止方法。
【請求項４】
前記水を工業用水とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の溶融金属溶製炉の副原料投入シュートからのガス漏れ防止方法。
【請求項５】
前記溶融金属が、ステンレス鋼を溶製するに必要な母溶湯であり、副原料が炭材であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の溶融金属溶製炉の副原料投入シュートからのガス漏れ防止方法。
【請求項６】
溶融金属溶製炉の炉開口部を覆う排ガス回収用フードに連設され、バックファイアを防止する開閉式ゲートを有する副原料の投入シュートにおいて、
前記投入シュートの前記開閉式ゲートの上流側に、該シュート内の堆積物を洗浄、除去する水の噴射ノズルを設けたことを特徴とする溶融金属溶製炉の副原料投入シュートからのガス漏れ防止装置。
【請求項７】
前記噴射ノズルを前記投入シュートの外周に１〜４個配設することを特徴とする請求項６記載の溶融金属溶製炉の副原料投入シュートからのガス漏れ防止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融金属溶製炉の副原料投入シュートからのガス漏れ防止方法及びガス漏れ防止装置に係わり、詳しくは、クロム鉱石を炭材で溶融還元製錬し、ステンレス鋼を溶製するに必要な母溶湯を溶製する溶融還元炉、あるいは溶銑に酸素ガスを吹き込み脱炭精錬して溶鋼を溶製する上吹き、底吹き、あるいは上底吹き転炉、溶鋼からさらに不純成分を除去する（「二次精錬」という）のに用いられるＡＯＤ炉等、所謂「溶融金属溶製炉」の副原料投入シュートから、排ガスが漏れて大気に放出されるのを防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、クロム鉱石を炭材で溶融還元製錬し、ステンレス鋼を溶製するに必要な母溶湯を溶製する溶融還元炉の一種に上底吹き転炉型の精錬容器を利用するものがある。そこでは、図５に示すように、主原料としての溶銑及び鉄スクラップからなる溶湯１の上に、クロム鉱石２を投入し、炭材３等の副原料を投入すると共に、上方に配置した上吹きランス４及び炉底に設けた底吹き羽口５を介して酸素含有ガス６を吹付け、吹き込み、発生した熱及び還元雰囲気によりクロム鉱石を溶融還元し、前記のステンレス鋼を溶製するに必要な母溶湯を溶製する。また、同様に、通常の溶鋼を溶製する転炉及び二次精錬の操業でも、種々のタイプの転炉に、必要に応じて予め予備処理で脱珪、脱燐、脱硫された溶銑を保持し、その上に石灰等の造滓材を投入すると共に、前記上吹きランス等を介して酸素含有ガスを吹き込み、吹付け、脱炭反応を主とした反応をさせ、その後に脱酸、成分調整等を行い、所望組成の溶鋼とする。
【０００３】
かかる操業を行うと、必然的にＣＯを含む大量の排ガスが発生する。ＣＯガスは微量でも人体に好ましくないが、エネルギー源として有用なので、この排ガスは回収して再利用するのが一般的である。つまり、図４に示すように、溶融金属溶製炉（以下、単に転炉という）７の開口部をフード８で覆い、ブロア９で排ガス１０を吸引し、ダスト・キャッチャ１１でダストを除去し、ガス・ホルダ１２で回収するようにしている。その際、一部の排ガスは、煙突１３を介して大気に放散するようにもなっている。
【０００４】
ところで、主原料の溶銑及び鉄スクラップは、操業開始前に炉体を傾動させた状態で、開口部から炉内に投入されるが、残りのクロム鉱石、並びに副原料の炭材、造滓材及び合金鉄等の投入は、操業中に、炉の上方に設けたバンカ１４より、フード８に連設した投入シュート１５を介して重力を利用して行われる（例えば、特許文献１参照）。この投入装置の一例を図３（ａ）及び（ｂ）に示すが、それは、副原料を秤量するホッパ・スケール１６を備えたバンカ１４と、投入シュート（通常は、円筒状である）１５とで構成され、該投入シュート１５には、炉内からの火炎（バックファイア）及び排ガスの逆流を止めるシール装置１７（バックファイア・ゲートと称する）が備えてある。該バックファイア・ゲート１７は、操業中の投入が行われていない時にシリンダ１８で駆動させて、投入シュート１５の通路を塞ぎ、排ガス等をシールするようになっている。
【０００５】
しかしながら、作業者がリミット・スイッチでバックファイア・ゲート１７の閉まっていることを確認して操業を行っても、バンカ１４の近傍で数十ｐｐｍ程度のＣＯが検知されることがある。これでは、作業場の安全確保が不十分であるばかりでなく、環境上も問題になる。
【特許文献１】特開２００３−２５３３２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、かかる事情に鑑み、炉上のバンカ近傍でＣＯが検知されることがないようになる転炉型溶融金属溶製炉の副原料投入シュートからのガス漏れ防止方法及びガス漏れ防止装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明者は、上記目的を達成するため鋭意研究を重ね、その成果を本発明に具現化した。      
【０００８】
すなわち、本発明は、炉開口部を覆う排ガス回収用フードに連設され、バックファイアを防止する開閉式ゲートを有する副原料の投入シュートを備えた溶融金属溶製炉を用いて溶融金属を溶製するに際して、操業前の空炉状態にある溶融金属溶製炉を横倒し又は他所へ移動し、炉内に水が入らないようにした状態で、前記投入シュートの開閉式ゲートの設置位置の上流から、該投入シュート内に水を流し、堆積物を洗浄、除去することを特徴とする転炉型溶融金属溶製炉の副原料投入シュートからのガス漏れ防止方法である。
【０００９】
この場合、前記洗浄、除去を、３チャージの操業を行った後に１回の頻度で行うのが良い。また、前記洗浄の１回あたりに用いる水の流量を、副原料の性状に応じて１００〜３００リットル／分・ｍ２（シュート断面積）で調整し、洗浄時間を４〜８分とするのが好ましい。さらに、前記水を工業用水としたり、あるいは前記溶融金属が、ステンレス鋼を溶製するに必要な母溶湯であり、副原料が炭材であることが好ましい。
【００１０】
加えて、本発明は、溶融金属溶製炉の炉開口部を覆う排ガス回収用フードに連設され、バックファイアを防止する開閉式ゲートを有する副原料の投入シュートにおいて、前記投入シュートの前記開閉式ゲートの上流側に、該シュート内の堆積物を洗浄、除去する水の噴射ノズルを設けたことを特徴とする溶融金属溶製炉の副原料投入シュートからのガス漏れ防止装置である。この場合、前記噴射ノズルを前記投入シュートの外周に１〜４個配設すると良い。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、操業中であっても、投入シュートのバックファイア・ゲートが確実に閉じるようになり、排ガスのバンカへの逆流が止まり、炉上のバンカ近傍でＣＯが検知されることがないようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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。
【００１３】
まず、発明者は、炉上のバンカ１４近傍でＣＯが検知される原因について追究することにした。最初に、投入シュート１５は円筒状であるが、どこかに穴があいていて漏れが起きていないかを詳細に調査したが、そのような穴は見い出だせなかった。次に、投入シュート１５内の付着物は、従来より窒素ガスをパージして除去するようにしていた（特許文献１参照）ので、窒素ガスの流量が不足しているのではないかも調査した。その結果、多量の窒素ガスをパージでは、乾燥した副原料の投入時に生成する付着物は除去できても、湿った副原料の投入時には除去できないことが判明した。従って、炭材のようなヤードに置かれ、湿った状態にあることの多い副原料が生成する付着物では、窒素ガスのパージは、流量が多くてもほとんど役立たないことがわかった。そのため、バックファイア・ゲート１７によるシール性に疑いを持ち、詳細にチェックしたところ、作業上はリミット・スイッチが作動してゲート１７の閉状態が確認されても、付着物２０がついていると、図２に示すごとく、付着物２０の形状によっては隙間があることが判明した。
【００１４】
そこで、発明者は、引き続き対策を種々検討した。その結果、付着物を形成させないように副原料を乾燥したり、あるいはバックファイア・ゲートの改造では、費用がかかり過ぎて得策でないと判断し、水の掘削力を利用することを考えた。しかしながら、水は、水蒸気爆発の原因になるので、操業中での使用はできない。従って、転炉の非操業時を利用して、実炉での実験を行った。
【００１５】
具体的には、転炉型溶融金属溶製炉の炉開口部を覆う排ガス回収用フードに連設され、バックファイアを防止する開閉式のバックファイア・ゲートを有する副原料の投入シュートに、図１に示すように、該ゲート１７の上流側に水の噴射ノズル２１を設け、操業前の空炉状態にある溶融金属溶製炉を横倒し又は他所へ移動してから、シュート１５内に水を流したのである。
【００１６】
その結果、付着物は除去でき、その炉で再度操業を行ったところ、操業中のガス漏れは完全に防止できたので、操業前の空炉状態にある溶融金属溶製炉を横倒し又は他所へ移動してから、上記ゲート１７の上流側より投入シュート内へ水を流すことを要件に本発明を完成させたのである。
【００１７】
本発明では、前記水による投入シュート１５の洗浄、付着物２０の除去を、３チャージの操業を行った後に１回の頻度で行うのが良い。洗浄効果は、１回の操業毎に行うことが望ましいが、できるだけ頻度を少なくするのが経済的に好ましい。ただし、連続４チャージの操業後には、水洗浄を行わないとガス漏れが生じる場合があるので、３チャージに１回の水洗浄を行うのが好ましいとする。
【００１８】
また、前記水洗浄の１回あたりに用いる水の流量は、副原料の性状に応じて投入シュートの単位断面積あたり１００〜３００リットル／分で調整し、洗浄時間を４〜８分とするのが良い。１００リットル／分・ｍ２（シュート断面積）未満では、洗浄が不足して付着物の除去が迅速に行われず、３００リットル／分・ｍ２（シュート断面積）超えでは洗浄効果が飽和し、過剰になるからである。洗浄時間は４分未満だと洗浄が十分に行われず、付着物残りが生じ、８分超えでは洗浄効果が飽和し、それ以上の洗浄が無駄になるからである。この場合、水圧は、２ｋｇ／ｃｍ２程度で十分である。なお、洗浄に用いる水の流量及び時間も付着状況によって調整れば良い。副原料の性状によって付着量が変動するからである。
【００１９】
さらに、洗浄に用いる水は、水温、水質ともに、本発明では特に限定しないが、工業用水の利用が好ましい。上水を用いるより経済的に有利だからである。その際、環境問題を起こさないような付着物の水溶解を促進する溶剤を別途添加しても良い。
【００２０】
加えて、本発明では、前記噴射ノズルを前記投入シュートの外周に１〜４個配設すると良い。噴射ノズルの多いほうが洗浄時間の短縮に有効であるが、４個より多くても洗浄効果は飽和するからである。また、噴射ノズルの取り付け角度については本発明では得に限定しない。要するに、付着物が除去できれば、いかなる角度でも良いからである。
【実施例】
【００２１】
容量１８０トンの酸素ガスを上底吹きできる溶融還元炉を用い、クロム鉱石を炭材で溶融還元製錬し、ステンレス鋼を溶製するに必要な母溶湯を溶製した。副原料の投入のため、炉を覆うフードに投入シュートを連設してある。また、投入シュートには、本発明に係る水の噴射ノズルを、シュート１本当たり１〜４個設けるようにした。
【００２２】
これらの操業に、本発明に係る溶融金属溶製炉の副原料投入シュートからのガス漏れ防止方法を適用し、ＣＯガス漏れは、炉上方の作業床の固定式ＣＯモニターを用いて検知した。なお、本発明の効果を確認するため、水洗浄を行わない操業も別途行い、ＣＯガス漏れをチェックした。表１に、使用した副原料の種類、その１チャージ当たりの使用量、水洗浄の実施状況及びその後の操業でのＣＯガス漏れの有無を、一括して示す。
【００２３】
【表１】
0004742860.tif 000002
【００２４】
表１より、本発明によれば、投入シュートのバックファイア・ゲートが確実に閉じるようになり、排ガスのバンカへの逆流が止まり、炉上のバンカ近傍でＣＯが検知されることがないことが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る転炉型溶融金属溶製炉の副原料投入シュートからのガス漏れ防止装置を説明する側断面図である。
【図２】バックファイア・ゲートのシール不良を説明する投入シュートの側断面図である。
【図３】溶融金属溶製炉の副原料投入装置を示す図であり、（ａ）は全体を説明する図、（ｂ）は投入シュートの側断面である。
【図４】溶融金属溶製炉の排ガス処理設備を示す図である。
【図５】クロム鉱石の溶融還元操業で生じる炉内反応を説明する炉の側断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１    溶湯
２    クロム鉱石
３    炭材
４    上吹きランス
５    底吹き羽口
６    酸素含有ガス
７    溶融金属溶製炉（転炉）
８    フード
９    ブロア
１０  排ガス
１１  ダスト・キャッチャ
１２  ガス・ホルダ
１３  煙突
１４  バンカ
１５  投入シュート
１６  ホッパ・スケール
１７  バックファイア・ゲート
１８  シリンダー
２０  付着物
２１  水の噴射ノズル
２２  水配管
２３  窒素ガスのパージ用ノズル
【図１】
0004742860.tif 000003
【図２】
0004742860.tif 000004
【図３】
0004742860.tif 000005
【図４】
0004742860.tif 000006
【図５】
0004742860.tif 000007