(57)【要約】【課題】高炉で発生する溶融スラグから熱を効率的に回収する方法およびシステムを提供する。【解決手段】高炉において発生する溶融スラグＭを鋳型１１に供給して板状に鋳造された凝固スラグＳを、該板厚に対する最大径の比が２．５以上１０．５以下となる熱間での形状規制の下に熱回収装置１３に供給するとともに、同装置１３に熱回収ガスＧを供給し、該ガスＧを介して板状凝固スラグＳの熱を回収する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉において発生する溶融スラグを鋳型に供給して板状に鋳造された凝固スラグを、該板厚に対する最大径の比が２．５以上１０．５以下となる熱間での形状規制の下に熱回収装置に供給するとともに、同装置に熱回収ガスを供給し、該ガスを介して前記板状凝固スラグの熱を回収することを特徴とする、溶融スラグの熱回収方法。
【請求項２】
前記板厚は５ｍｍ以上３０ｍｍ以下である、請求項１に記載の溶融スラグの熱回収方法。
【請求項３】
前記板状凝固スラグの寸法調整は、前記板状凝固スラグを破砕することにより行う、請求項１または２に記載の溶融スラグの熱回収方法。
【請求項４】
前記板状凝固スラグの寸法調整は、前記溶融スラグを複数の領域に仕切られた鋳型に供給して凝固させることにより行う、請求項１または２に記載の溶融スラグの熱回収方法。
【請求項５】
前記回収した熱を、熱風炉で使用するガスの予熱に用いる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の溶融スラグの熱回収方法。
【請求項６】
前記ガスの予熱は、熱交換装置を用いて行う、請求項５に記載の溶融スラグの熱回収方法。
【請求項７】
前記熱回収装置に空気を供給して加熱し、該加熱された空気を燃焼用空気として熱風炉に供給する、請求項４〜６のいずれか一項に記載の溶融スラグの熱回収方法。
【請求項８】
高炉において発生する溶融スラグを受滓する、鋳型を有し、該受滓された溶融スラグを板状に鋳造する鋳滓機と、熱回収ガスを供給し、該ガスを介して前記板状凝固スラグの熱を回収する熱回収装置とを備える溶融スラグの熱回収システムにおいて、
前記鋳滓機の下流直下に設けられ、前記板状凝固スラグを熱間状態にて破砕する破砕機を設けたことを特徴とする溶融スラグの熱回収システム。
【請求項９】
前記破砕機は、前記板厚に対する最大径の比が２．５以上１０．５以下に破砕する、請求項８に記載の溶融スラグの熱回収システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱回収方法および熱回収システムに関し、特に高炉で発生する溶融スラグの熱を効率的に回収する方法およびシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化の防止を目的として、鉄鋼業のようなＣＯ２を多量に発生させる製造プロセスにおいて、更なる省エネルギー化が求められている。こうした省エネルギー対策の１つとして排熱回収があるが、特に鉄鋼業のような大量生産プロセスにおいては、排熱として捨てられているエネルギーが大きいため、排熱回収により非常に大きな省エネルギー効果が期待できる。
【０００３】
鉄鋼製造プロセスにおいて利用されていない排熱の１つに、溶融スラグが有するスラグ顕熱がある。このスラグ顕熱は、銑鉄トン当たり０．５ＧＪ程度であるため、このスラグ顕熱を回収できれば、大きな省エネルギー効果が期待できる。しかしながら、スラグを材料として利用する観点から、水砕処理や徐冷処理が施され、スラグ顕熱が捨てられる場合が多いのが現状である。
【０００４】
スラグ顕熱を回収する技術の１つとして、スラグ風砕法がある（例えば特許文献１〜３参照）。この方法では、熱回収率は高いものの、風砕処理後のスラグが微粒子状や繊維状になりやすく、熱回収後のスラグを材料として利用する観点においてメリットに乏しい。また、微粒子状に凝固した風砕スラグについては、真球に近い形状を有し安息角が小さくなるため、ハンドリング性が悪いのも難点である。さらに、粘度の高いスラグを用いる場合、粒状化のために多量のガス噴射が必要となるため、ブロア動力等のコストも高くなる。
【０００５】
そこで、上記のような風砕処理を行わずに、スラグを一旦凝固成形した後に熱回収装置に供給する方法が提案されている。例えば、特許文献４および５には、溶融スラグをロール表面で急冷して凝固成形した後、凝固成形後のスラグを熱回収装置に供給してスラグ顕熱を回収する技術について記載されている。
【０００６】
しかし、これらの方法で得られる凝固スラグは、厚さ５ｍｍ未満の薄片状となるため、溶融スラグが凝固する際、および熱回収装置に凝固スラグを搬送する際にスラグの温度が低下し、熱回収装置において高い熱回収率を得ることができない。したがって、熱回収装置により少量の低圧蒸気程度しか回収することができず、用途も洗浄や乾燥程度に限定されるため、投資効果に見合うだけのメリットが得られない問題があった。
【０００７】
そこで、スラグを肉厚に凝固成形して熱回収装置に供給する方法が提案されている。例えば、特許文献６には、鋳滓機を用いて溶融スラグを従来よりも肉厚に凝固成形することにより、スラグ単位体積当りの表面積を小さくして凝固スラグの温度低下を抑制し、熱回収率を高める技術について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭５４−７２２０４
【特許文献２】特開昭６２−１８７１４６
【特許文献３】特開２００４−２３８２３３
【特許文献４】特開昭５７−３１７８４
【特許文献５】特開２００１−１８０９９０
【特許文献６】特開昭５７−１８２０８６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、凝固スラグを肉厚に鋳造して熱回収装置により凝固スラグの顕熱の回収を試みたところ、当初の予想ほど高い熱回収率が得られないことが判明し、この問題の解決が課題となっていた。
そこで、本発明の目的は、高炉で発生する溶融スラグから熱を効率的に回収する方法および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】
【００１０】
発明者は、上記課題を解決する方途について鋭意検討した。そのためにまず、肉厚の凝固スラグを用いても、高い熱回収率が得られない原因を究明した。一般に、スラグ顕熱の回収は、鋳造された凝固スラグを熱回収装置に装入したあと、熱回収装置内に空気等の熱回収ガスを供給し、この熱回収ガスを凝固スラグ間に流通させてガス温度を上昇させることにより行うが、発明者が鋭意調査したところ、熱回収ガスの温度は、当初の予想ほど上昇していないことが明らかになった。発明者は、この原因についてさらに詳細に調査したところ、熱回収装置内の一部の領域において、凝固スラグが隣接および積層することにより、熱回収装置における熱回収ガスの流通が阻害され、これにより、熱回収ガスが凝固スラグから顕熱を効率的に回収できていないことが判明した。そこで、熱回収ガスの流通を阻害しない条件について鋭意検討したところ、凝固スラグの形状規制が肝要であり、特に、板厚に対する最大径の比を２．５以上１０．５以下となる熱間での形状規制の下で熱回収装置に供給することが有効であることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１１】
すなわち、本発明の要旨構成は以下の通りである。
（１）高炉において発生する溶融スラグを鋳型に供給して板状に鋳造された凝固スラグを、該板厚に対する最大径の比が２．５以上１０．５以下となる熱間での形状規制の下に熱回収装置に供給するとともに、同装置に熱回収ガスを供給し、該ガスを介して前記板状凝固スラグの熱を回収することを特徴とする、溶融スラグの熱回収方法。
【００１２】
（２）前記板厚は５ｍｍ以上３０ｍｍ以下である、前記（１）に記載の溶融スラグの熱回収方法。
【００１３】
（３）前記板状凝固スラグの寸法調整は、前記板状凝固スラグを破砕することにより行う、前記（１）または（２）に記載の溶融スラグの熱回収方法。
【００１４】
（４）前記板状凝固スラグの寸法調整は、前記溶融スラグを複数の領域に仕切られた鋳型に供給して凝固させることにより行う、前記（１）または（２）に記載の溶融スラグの熱回収方法。
【００１５】
（５）前記回収した熱を、熱風炉で使用するガスの予熱に用いる、前記（１）〜（４）のいずれか一項に記載の溶融スラグの熱回収方法。
【００１６】
（６）前記ガスの予熱は、熱交換装置を用いて行う、前記（５）に記載の溶融スラグの熱回収方法。
【００１７】
（７）前記熱回収装置に空気を供給して加熱し、該加熱された空気を燃焼用空気として熱風炉に供給する、前記（４）〜（６）のいずれか一項に記載の溶融スラグの熱回収方法。
【００１８】
（８）高炉において発生する溶融スラグを受滓する鋳型を有し、該受滓された溶融スラグを板状に鋳造する鋳滓機と、熱回収ガスを供給し、該ガスを介して前記板状凝固スラグの熱を回収する熱回収装置とを備える溶融スラグの熱回収システムにおいて、前記鋳滓機の下流直下に設けられ、前記板状凝固スラグを熱間状態にて破砕する破砕機を設けたことを特徴とする溶融スラグの熱回収システム。
【００１９】
（９）前記破砕機は、前記板厚に対する最大径の比が２．５以上１０．５以下に破砕する、前記（８）に記載の溶融スラグの熱回収システム。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、鋳型を用いて板状に鋳造された凝固スラグは、板厚に対する最大径の比が２．５以上１０．５以下となる熱間での形状規制の下に熱回収装置に供給されるため、熱回収装置において熱回収ガスが凝固スラグ間を良好に流通することができ、凝固スラグの顕熱を効率的に回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の熱回収システムの一例を示す図である。
【図２】本発明の熱回収方法において用いる板状凝固スラグの鋳造に用いる鋳型の一例を示す図である。
【図３】本発明の熱回収方法において用いる板状凝固スラグの鋳造に用いる鋳型の別の例を示す図である。
【図４】熱回収装置における凝固スラグの積層状態の模式図である。
【図５】熱回収装置から排出された熱回収ガスを熱風炉の燃焼用空気として使用する場合の熱回収システムを示す図である。
【図６】熱回収装置により回収された熱を熱風炉用ガスの予熱に用いる場合の熱回収システムを示す図である。
【図７】熱回収装置出口での熱回収ガスの温度変化を示す図である。
【図８】凝固スラグ寸法比と熱回収率との関係を示す図である。
【図９】有効伝熱面積を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の熱回収方法に用いる熱回収システムの一例を示す図である。この熱回収システム１は、高炉において発生する溶融スラグＭを受滓する鋳型１１を有し、受滓された溶融スラグＭを板状に凝固させる鋳滓装置１２と、熱回収ガスＧを供給し、該ガスＧを介して板状凝固スラグＳの熱を回収する熱回収装置１３とを備える。
【００２３】
（熱回収方法）
この熱回収システム１を用いた本発明の熱回収方法について説明する。まず、高炉において発生する溶融スラグＭを鋳型１１に供給し、板状に鋳造して凝固スラグＳを得る。上述のように、高炉においては大量の溶融スラグＭが発生するが、この溶融スラグＭの顕熱を回収することにより、非常に大きな省エネルギー効果が期待できる。そこでまず、この溶融スラグＭを鋳型１１に供給して板状の凝固スラグＳを鋳造する。ここで、凝固スラグＳが「板状」であるとは、溶融スラグＭの凝固に用いる鋳型の深さ方向に対応する方向を厚み方向とする板であって、板厚が厚み方向に互いに直交する２方向の寸法よりも小さいことを意味している。
【００２４】
この板状の凝固スラグＳの鋳造は、図１に例示した鋳滓装置１２を用いて行うことができる。この鋳滓装置１２は、連続して搬送される複数の鋳型１１を有しており、スラグ鍋１４から溶融スラグＭがスラグ樋１５を介して鋳型１１に供給されると、コンベアにより搬送され、この搬送の際に鋳型１１中の溶融スラグが冷却されて板状の凝固スラグＳが鋳造される。こうして鋳造された凝固スラグＳは、鋳滓装置１２の末端で鋳型１１を反転させることにより、鋳型１１から剥離させて地面や容器内等に落下させて回収した後、熱回収装置１３内に供給される。その後、凝固スラグＳが剥離した鋳型１１は、溶融スラグＭの供給位置へと戻されて再び反転し、スラグ鍋１４から溶融スラグＭを再び受滓して、凝固スラグＳが連続的に鋳造されることになる。なお、上記鋳滓装置１２は用途や目的に応じて構成すればよく、図１に示された構成に限定されない。
【００２５】
図２は、板状の凝固スラグＳの鋳造に用いる鋳型１１の一例を示す図である。この鋳型１１内部の形状は、板状の凝固スラグＳが得られれば特に限定されない。鋳型１１に供給された溶融スラグＭは、鋳型内で一様に冷却されて、厚みｔを有する板状の凝固スラグＳとなる。
【００２６】
凝固スラグＳの厚みｔは、５ｍｍ〜３０ｍｍとすることが好ましい。ここで、厚みｔを５ｍｍ以上とすることにより、溶融スラグＭを板状に鋳造する際に、冷却速度のばらつきや搬送時の温度低下を抑制し、ひいては熱回収装置１３に供給される凝固スラグＳの温度のばらつきを抑制することができる。また、厚みｔを３０ｍｍ以下とすることにより、溶融スラグＭを鋳造させる際の冷却速度の低下を抑制し、凝固スラグＳ内における気泡の発生を抑制して気孔率を抑えた緻密で強度の高い凝固スラグを得ることができる。
このように、スラグ凝固厚みを５ｍｍ〜３０ｍｍに制御することにより、熱回収装置に凝固スラグを供給する際、高温で温度ばらつきが小さく、更に強度も高い状態でスラグを供給でき、結果として、凝固スラグＳから熱を回収する際の熱回収率および熱回収ガスの圧力の低下、すなわち圧力損失のばらつきを抑制することができる。
【００２７】
なお、連続的に搬送される鋳型１１を用いて、凝固スラグＳの鋳造を繰り返し行うと、鋳型１１の温度が徐々に上昇し、ある一定の温度を超えると、溶融スラグＭが冷却されにくくなるばかりでなく、鋳型１１自身の強度が低下する場合や、スラグと鋳型１１とが焼付いて凝固スラグＳが剥離できなくなる場合がある。そこで、鋳型１１の過剰な温度上昇を防止するために、例えば凝固スラグＳを排滓した際の鋳型１１を水で洗浄する等により、鋳型１１を冷却することが好ましい。
【００２８】
こうして鋳造された板状の凝固スラグＳを、該板厚に対する最大径の比が２．５以上１０．５以下となる熱間での形状規制の下に熱回収装置１３に供給する。上述のように、従来、肉厚の凝固スラグを用いて熱回収装置によりスラグ顕熱の回収を行っても、高い熱回収率が得られなかった問題があり、発明者がその原因について鋭意究明した結果、熱回収装置に供給された熱回収ガスの温度上昇が当初の予想ほど上昇していないことが判明した。発明者はさらに、凝固スラグの一部に、熱回収ガスの凝固スラグ間の流通を阻害する形状のものが含まれており、これにより、熱回収ガスが凝固スラグからスラグ顕熱を効率的に回収できていないことが明らかとなった。そこで、熱回収ガスの流通を阻害しないためには、凝固スラグＳの形状規制が肝要であり、特に、凝固スラグＳの板厚に対する最大径の比を２．５以上１０．５以下とすることが有効であることを見出した。
【００２９】
本発明において、凝固スラグＳの形状は、板状である要件を満足していれば、特に限定されない。また、上述の凝固スラグＳの「最大径」とは、凝固スラグＳを板厚方向から見て円の内部に収容するようにした際に、凝固スラグＳの全ての領域が円の内部に収容される、最小の円の直径を意味している。例えば、板状の凝固スラグＳが円盤状の場合、最大径は円盤の直径、矩形の場合は対角線の長さとなる。
【００３０】
また、「熱間での形状規制」とは、熱間の状態で鋳造された板状の凝固スラグＳの形状を規制することを意味している。この「形状規制」は、具体的には、大きな板状凝固スラグＳを鋳造して破砕機等により破砕して篩目によりスクリーニング処理を行うことにより、得られたスラグ片の板厚に対する最大径の比が２．５以上１０．５以下となるように形状調整すること、あるいは鋳型を用いて、板厚に対する最大径の比が２．５以上１０．５以下となる凝固スラグを鋳造すること、を意味している。以下、上記形状規制についてより具体的に説明する。
【００３１】
まず、前者は、鋳型１１を用いて一度大きな板状凝固スラグＳを鋳造し、得られた凝固スラグＳを破砕して篩目によりスクリーニング処理を行うことにより、凝固スラグＳの板厚に対する最大径の比を２．５以上１０．５以下となるように形状調整するものである。凝固スラグＳの破砕は、例えば破砕機を用いて行うことができる。使用する破砕機は、凝固スラグＳの板厚や破砕サイズに応じて適切に選択すれば良く、例えば、二軸ロール型のものや、板厚が薄い場合にはインパクトクラッシャのような簡易型のものを用いることができる。こうして破砕された凝固スラグＳを、篩目に通してスクリーニング処理を行うことにより、凝固スラグＳの板厚に対する最大径の比を２．５以上１０．５以下となるように形状調整することができる。
【００３２】
ここで、上記破砕機等による凝固スラグＳの破砕は、熱間にて行うことが肝要である。通常、破砕機を用いて凝固スラグＳを破砕する場合には、凝固スラグＳを室温程度まで十分に冷却した後に行うが、本発明では熱間にて破砕を行うため、先ずは確実にスラグが凝固完了した段階で破砕機にスラグを供給する必要がある。そこで、上記破砕機は、鋳滓装置１２の下流直下に配置することが好ましい（図示せず）。
【００３３】
一方、後者は、鋳型を用いて凝固スラグＳの鋳造とともに板厚に対する最大径の比を
２．５以上１０．５以下となるように形状規制を行うものである。図３は、上記要件を満足するように形状規制することが可能な鋳型の一例を示している。この鋳型２１は、小片状の凝固スラグの鋳造が可能なように複数に区分けされており、各領域において鋳造された凝固スラグＳの形状は、その板厚ｔに対する最大径の比が２．５以上１０．５以下となるように構成されている。したがって、この鋳型２１に溶融スラグＭを供給して冷却しさえすれば、上記形状についての要件を満足する凝固スラグＳを得ることができる。
【００３４】
こうして、凝固スラグは、該板厚に対する最大径の比が２．５以上１０．５以下となる熱間での形状規制の下に、熱回収装置に供給することができる。
【００３５】
続いて、熱回収装置１３に熱回収ガスＧを供給し、該ガスＧを介して凝固スラグＳの熱を回収する。ここで、凝固スラグＳの熱とは、具体的にはスラグ顕熱である。図４は、熱回収装置に装入された板状凝固スラグＳの様子を模式的に示す図であり、（ａ）は形状規制されていない従来の凝固スラグが、（ｂ）は本発明の熱回収方法において形状規制された凝固スラグが用いられている。熱回収の際には、凝固スラグＳは、熱回収装置１３内にランダムに装入されるのが通例であるが、板厚に対する最大径の比が、本発明の規定範囲を超えるような、大きな凝固スラグを装入すると、図４（ａ）に示されるように、凝固スラグＳは板厚方向に積層される。このような凝固スラグＳの積層状態の下で熱回収装置１３の下部から熱回収ガスＧを供給すると、ガスＧは凝固スラグＳ間を流通することができない。その結果、ガスＧは熱回収装置１３の側壁付近しか流通することができず、凝固スラグＳの熱を効率的に回収することができない。
【００３６】
これに対して、本発明の熱回収方法において鋳造される凝固スラグＳを用いると、図４（ｂ）に示されるように、熱回収装置１３内に装入された凝固スラグＳは、無秩序に様々な方向を向いて積層されるため、熱回収装置１３の下部から熱回収ガスＧを装置内に供給すると、ガスＧは凝固スラグＳ間を良好に流通して、凝固スラグＳの熱を効率的に回収することができるのである。
【００３７】
熱回収装置１３の装置構成については、具体的にはスラグ充填槽、スラグ装入装置、スラグ排出装置、送風機からなる。
【００３８】
熱回収ガスＧとしては、空気や窒素ガス等を用いることができる。コークス乾式消火設備（ＣＤＱ）のように可燃物を扱う装置では、一般に窒素ガスが用いられるが、本発明の熱回収装置は対象材料が酸化物であるスラグであるため、空気を用いることができる。運転コストの点から空気を用いることが好ましい。
【００３９】
このように、鋳型を用いて板状に鋳造された凝固スラグは、板厚に対する最大径の比が
２．５以上１０．５以下となる熱間での形状規制の下に熱回収装置に供給されるため、熱回収ガス内に供給される熱回収ガスが凝固スラグ間を良好に流通することができ、凝固スラグの熱を効率的に回収することができる。
【００４０】
以上の本発明の熱回収方法において、燃焼用ガスＧを空気として、熱回収装置１３から排出された高温の空気を熱風炉１７の燃焼用空気として用いることができる。図５は、熱回収装置１３から排出された熱回収ガスとしての空気が熱風炉１７に供給される熱回収システム２を示している。ここで、図１に示した熱回収システム１における同じ構成には同じ符号が使用されている。熱回収ガスＧとして熱回収装置１３に供給された空気は、凝固スラグＳの熱を回収して排出された後、集塵器１６により空気に含まれる塵やほこりが除去された後、燃焼用空気として熱風炉１７に供給される。こうして、熱回収後の熱回収ガスＧを熱風炉１７の燃焼用空気として用いることができる。
【００４１】
また、本発明の熱回収方法により回収された熱を、熱風炉に用いるガス（以下、「熱風炉用ガス」と称する）の予熱に用いることができる。ここで、熱風炉用ガスとは、熱風炉で使用する燃料ガスあるいは燃焼用空気である。この熱風炉用ガスの予熱は、例えば熱交換器を用いて行うことができる。図６は、例として燃焼用空気を加熱する場合の熱回収システム３を示している。ここで、図１に示した熱回収システム１における同じ構成には同じ符号が使用されている。熱回収装置１３から排出された熱回収ガスＧ（例として空気）は、熱交換器１８により、熱回収ガスＧの熱が燃焼用空気に与えられて燃焼用空気が加熱される。
【００４２】
上述のように、本発明で用いる凝固スラグＳは、強度が高いため、燃焼用装置内での凝固スラグの圧壊や粉化による熱回収ガスＧの流通阻害が発生しにくく、圧損のばらつきが生じにくい。その結果、凝固スラグＳの熱を効率的に回収することができる。得られた熱回収ガスＧの温度は、４００℃以上と高温であるため、熱風炉１７における燃焼用空気や燃焼ガスの予熱等に用いることができるのである。
【００４３】
現在、熱交換器１８を用いて熱風炉１７で用いる燃焼用空気の予熱は、熱風炉１７から排出される排ガスの熱を熱交換器１８により燃焼用空気に与えることにより行っている。通常、熱風炉１７の排ガス温度は１８０℃程度であるが、熱回収装置１３から排出された熱回収ガスＧの温度はこの排ガス温度よりも遥かに高温であるため、燃焼用空気の温度を従来よりも高めることができる。
【実施例】
【００４４】
（発明例１〜６）
以下、本発明の実施例について説明する。本発明の効果を確認するために、まず板状の凝固スラグを模した定型粒子として、板厚寸法を８ｍｍとし、平面寸法が２２．５ｍｍ角（発明例１）、２５．０ｍｍ角（発明例２）、４７．５ｍｍ角（発明例３）、５５．０ｍｍ角（発明例４）、６２．５ｍｍ角（発明例５）および８２．５ｍｍ角（発明例６）の６種類のタイル材を用意した。これらのタイル材の寸法比は、それぞれ２．８（発明例１）、３．１（発明例２）、５．９（発明例３）、６．９（発明例４）、７．８（発明例５）、１０．３（発明例６）、それぞれ２５ｋｇを加熱炉で６００℃まで加熱した後、直径３００ｍｍ円筒状の熱回収装置に供給し、引き続いて熱回収装置の下部から熱回収ガスとして送風機により空気を供給して、上記タイル材の熱を回収した。
【００４５】
（比較例１および２）
発明例１〜６と同様の凝固スラグを模した定型粒子を用意して加熱し、タイル材の熱を回収した。ただし、平面寸法は１７．５ｍｍ角（比較例１）および１００．０ｍｍ角（比較例２）とし、それ以外の条件は発明例１〜６と全て同一とした。これらのタイル材の寸法比は、それぞれ２．２（比較例１）および１２．５（比較例２）である。
【００４６】
＜熱回収ガスの温度＞
図７は、熱回収装置から排出された熱回収ガスの温度変化を示す図である。ここでは、例として発明例１および３のタイル材を用いた場合の結果について示している。この図から、発明例１および３双方において、熱回収ガスの温度が３００℃を超えた後、２時間後に１５０℃程度まで温度が低下している。これは、熱回収装置において、熱回収ガスが良好に流通し、凝固スラグから熱回収を行うことができていることを示している。
【００４７】
＜熱回収効率＞
図８は、寸法比（最大径／板厚）と熱回収効率との関係を示す図である。この図における熱回収効率ηは、（２２．５ｍｍ角のタイル材（発明例１）の熱伝達係数に対する熱伝達係数の増加率）×（有効伝熱面積Ａの増加率）として定義した。この定義における熱伝達係数ｈｓは、以下の式で与えられる。
【数１】
2013139596.tif 000003
ここで、Ｃｇはガス比熱、μはガス粘度、ｋｇはガス熱伝導率、Ｖｇはガス流速、νはガス動粘度、ｌｍは粒子平均辺長、βは係数である。
また、有効伝熱面積Ａは、熱回収装置の槽内の全空隙領域（「空隙部」と称する）をモデル化し、空隙部と同じ体積かつ槽と同じ高さを有する円筒で近似した際の円筒側面の面積として定義する。例えば、熱回収装置の槽が円筒形の場合、槽の縦方向断面は、図９に示すような円形であり、空隙部の体積は、熱回収装置の槽の体積（「槽体積」と称する）×空隙率で与えられる。空隙率は、例えば、発明例１では５０％、発明例３では５７％である。
図８において、各熱回収効率は、４７．５ｍｍ角（発明例３、寸法比５．９）の熱回収効率を１とした場合の比で示されている。本発明においては、発明例３の熱回収効率に対する比が０．９５以上の場合に高い熱回収効率が得られているとみなした。ここで、高い熱回収効率は、単位期間における凝固スラグの温度低下（すなわち冷却速度）が大きく、ひいては効率的な熱回収が行われていることを意味している。図８を見ると、発明例１〜６においては、高い熱回収効率が得られているのに対し、比較例１および２においては、高い熱回収効率は得られないことが分かる。このように、本発明により、溶融スラグから効率的に熱回収できることが分かる。
以上のように、凝固スラグの寸法比（最大径／板厚）が２．５以上１０．５以下に形状規制されたスラグから熱回収を行う場合、高い熱回収率が得られ、安定した熱回収ガスを行うことができる。その結果として、温度変化が操業阻害要因となる熱風炉においても、熱回収ガスを予熱用に使用することができるようになり、製鉄所における熱回収の操業上極めて有益である。
【符号の説明】
【００４８】
１，２，３  熱回収システム
１１，２１  鋳型
１２  鋳滓装置
１３  熱回収装置
１４  スラグ鍋
１５  スラグ樋
１６  集塵器
１７  熱風炉
１８  熱交換器
Ｍ  溶融スラグ
Ｓ  凝固スラグ
Ｇ  熱回収ガス
【図１】
2013139596.tif 000004
【図２】
2013139596.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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