(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向に開口する筒状の固定フードと、該固定フードの上方に、上部に排ガス口を有する天蓋と、該天蓋の前記排ガス口の上方に垂直に伸びる排気ダクトを備えた、溶銑の転炉精錬前処理装置であって、
前記固定フードは、
排ガスを被うための縦向きの筒状の内板と、
該内板の周囲を冷却用空間を隔てて取り囲む筒状の外板と、
前記内板の外面に冷却水の水滴を吹き付け得るよう、複数のスプレーノズルが取り付けられた給水管を付設してあると共に、前記外板の低い部分にスプレー水の排水口とを有し、
また、前記天蓋は、下板の冷却用空間を隔てて上方に設けた上板とにより構成してあると共に、下板は中心部の側が高く外周部の側が低くなるよう傾斜し、
そして、前記天蓋には、前記下板における高所部分に冷却水の水滴を吹き付け得るよう、前記中心部近傍位置に複数のスプレーノズルが取り付けられた給水管が付設してあると共に、天蓋の低い部分の外周部にスプレー水の排水口が設けられ、
また、前記排気ダクトは、
排ガスを通すための縦向きの内筒と、
該内筒の周囲を冷却用空間を隔てて取り囲む外筒とを有するとともに、
前記排気ダクトには、前記内筒の外面に冷却水の水滴を吹き付け得るよう、複数のスプレーノズルが取り付けられた給水管が付設してあると共に、前記外筒の低い部分にスプレー水の排水口が設けられ、
さらに、前記固定フード、前記天蓋及び排気ダクトに吹き付けられる冷却水の冷却水量密度が５〜３００［１／m2・min ］となるように制御する制御装置を備えるととに、前記固定フードの前記内板、前記天蓋の前記下板、前記固定フードの前記内筒の板厚が２〜１６ｍｍであることを特徴とする溶銑の転炉精錬前処理装置。
【請求項２】
前記制御装置は、排ガス温度および排ガス流量に基づいて前記給水管から給水される冷却水の流量を調節することを特徴とする請求項１に記載の溶銑の転炉精錬前処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶銑の転炉精錬前処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、高炉から出銑される溶銑は取り鍋に一旦受けられて転炉に移されて転炉で脱炭精錬等が行われている。ところが、転炉で脱炭精錬を行ないながら脱Ｐ，脱Ｓ精錬を同時に行おうとすると、溶銑中に含まれているＳｉに邪魔されてＰ，Ｓとの酸化反応をほとんど促進させることができない。そのために、転炉精錬に時間が掛かり過ぎてしまう。そこで、転炉精錬を行なう前に転炉精錬前処理が行われている。この転炉精錬前処理としては、高炉から出銑された溶銑を脱Ｓｉ装置により一旦脱Ｓｉ精錬を行ない、その後で脱Ｐ装置により脱Ｐ，脱Ｓ精錬を行い、転炉精錬時間の短縮を図っている。
【０００３】
そこで、溶銑の脱Ｓｉ精錬又は脱Ｐ精錬に使用される転炉精錬前処理装置として、上下方向に開口する筒状の固定フードと、固定フードの上方に、上部に排ガス口を有する天蓋と、天蓋の前記排ガス口の上方に垂直に伸びる排気ダクトを備えてあるものが一般的に使用されている。ところが、固定フード、天蓋、排気ダクトは脱Ｓｉ精錬のために吹き込まれる酸素により天蓋内の排ガス温度が１５００℃の高温まで上昇してしまう。そのためにこれらの設備に従来から、メンブレンまたは水冷ジャケットのいずれかが必ず備えられている。なお、一般的に溶銑の脱Ｐ装置にも脱Ｓｉ装置と同じ構造のものが使われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のようなメンブレンまたは水冷ジャケットのいずれかを溶銑の転炉精錬前処理装置である脱Ｓｉ装置又は脱Ｐ装置に用いると、メンブレンまたは水冷ジャケット内にスケールや水あか等が付着したりごみが詰まつたりして冷却水が滞留してしまい、そのために冷却不能となり、早い頻度で掃除をしたり、交換したりするためのメンテナンスを行なう必要がある。また、メンブレンまたは水冷ジャケット内に冷却水を常に充満させ、加圧し、冷却水を循環させているので、その重量に耐えられるだけの設備が要求される。そのため全体的に重くなり大がかりな設備となってしまう。
【０００５】
そこで、本発明は、長期に渡りメンテナンスの必要がなく、且つ、軽量な冷却設備を有する溶銑の転炉精錬前処理装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段、及び発明の効果】
請求項１記載の溶銑の転炉精錬前処理装置は、上下方向に開口する筒状の固定フードと、該固定フードの上方に、上部に排ガス口を有する天蓋と、該天蓋の前記排ガス口の上方に垂直に伸びる排気ダクトを備えた、溶銑の転炉精錬前処理装置であって、前記固定フードは、排ガスを被うための縦向きの筒状の内板と、該内板の周囲を冷却用空間を隔てて取り囲む筒状の外板と、前記内板の外面に冷却水の水滴を吹き付け得るよう、複数のスプレーノズルが取り付けられた給水管を付設してあると共に、前記外板の低い部分にスプレー水の排水口とを有し、また、前記天蓋は、下板の冷却用空間を隔てて上方に設けた上板とにより構成してあると共に、下板は中心部の側が高く外周部の側が低くなるよう傾斜し、
そして、前記天蓋には、前記下板における高所部分に冷却水の水滴を吹き付け得るよう、前記中心部近傍位置に複数のスプレーノズルが取り付けられた給水管が付設してあると共に、天蓋の低い部分の外周部にスプレー水の排水口が設けられ、また、前記排気ダクトは、
排ガスを通すための縦向きの内筒と、該内筒の周囲を冷却用空間を隔てて取り囲む外筒とを有するとともに、前記排気ダクトには、前記内筒の外面に冷却水の水滴を吹き付け得るよう、複数のスプレーノズルが取り付けられた給水管が付設してあると共に、前記外筒の低い部分にスプレー水の排水口が設けられ、さらに、前記固定フード、前記天蓋及び排気ダクトに吹き付けられる冷却水の冷却水量密度が５〜３００［１／m2・min ］となるように制御する制御装置を備えるととに、前記固定フードの前記内板、前記天蓋の前記下板、前記固定フードの前記内筒の板厚が２〜１６ｍｍであることを特徴とする。
【０００７】
そして、請求項１記載の発明によると、冷却水の水滴が固定フードの内板の周囲を冷却しながら下方に下がり、外板の下部に集められたスプレー水が排水口から排出されるので内板の周りにスプレー水が滞留することがない。従って、冷却効率がよいし、内板の周りに水垢が付着したり、スケールが付着したり、ごみが詰まったりすることがないから、長期間メンテナンスを延ばすことができる。また、スプレー水を滞留させないから固定フードを軽量化することができる。よつて大がかりな設備にしなくて済む。
【０００９】
また、請求項１記載の発明によると、冷却水の水滴が天蓋の下板の中央近傍から冷却しながら下板の低い部分に下がり、天蓋の低い部分に集められたスプレー水が排水口から外に排出されるので下板の上にスプレー水が滞留することがない。従って、冷却効率がよいし、下板の上に水垢が付着したり、スケールが付着したり、ごみが詰まったりすることがないから、長期間メンテナンスを延ばすことができる。また、スプレー水を滞留させないから天蓋を軽量化することができる。よつて大がかりな設備にしなくて済ませることができる。
【００１１】
また、請求項１記載の発明によると、冷却水の水滴が排気ダクトの内筒の周囲を冷却しながら下方に下がり、外筒の下部に集められたスプレー水が排水口から外に排出されるので内筒の周りにスプレー水が滞留することがない。従って、冷却効率がよいし、内筒の周りに水垢が付着したり、スケールが付着したり、ごみが詰まったりすることがないから、長期間メンテナンスを延ばすことができる。また、スプレー水を滞留させないから排気ダクトを軽量化することができる。よつて大がかりな設備にしなくて済ませることができる。
【００１２】
また、仮にダクトから水漏れが発生しても冷却用空間内の冷却水は大気圧下であり、メンブレンや水冷ジャケットの様に加圧した冷却水でないため、冷却水が勢いよく外側に吹き出すことがなく安全である。
【００１３】
板厚を２〜１６ｍｍにするのは、板厚が２ｍｍ未満では強度が不足し、１６ｍｍを超えると装置全体の重量が大きくなり、設備が大型化し経済的でないからである。
【００１５】
また、固定フード、天蓋及び排気ダクトに吹き付けられる冷却水の冷却水量密度を５〜３００［１／m2・min ］にするのは冷却水量密度が５［１／m2・min ］未満では冷却水がスプレーノズルから噴射しないから冷却効果を充分発揮することがでず好ましくなく、冷却水量密度が３００［１／m2・min ］を超えると冷却水の原単位が悪くなり好ましくないからである。
請求項２に記載の発明では、記制御装置は、排ガス温度および排ガス流量に基づいて前記給水管から給水される冷却水の流量を調節することを特徴とする。
これにより、冷却水の流量を調節し不必要な冷却水をなくすことにより、効率的な冷却を可能とすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は発明の実施の形態の側面略視図である。
溶銑の転炉精錬前処理装置は、溶銑を転炉精錬する前に転炉精錬の前処理として行なわれる、脱Ｓｉ精錬，脱Ｐ精錬（脱Ｐ精錬と同時に行われる脱Ｓ精錬）をするための装置である。
【００１７】
ここでは、脱Ｓｉ精錬をするための装置と脱Ｐ精錬をするための装置が同じ構造のものであるから、脱Ｓｉ精錬装置について説明をし、脱Ｐ精錬装置については説明を省略する。。
図１に示すように、溶銑の転炉精錬前処理装置（脱Ｓｉ装置）１は、固定フード１０と、天蓋２０と、排気ダクト装置３０と、制御装置６０からなつている。
【００１８】
固定フード１０は、上下方向に開口する筒状を形成しており、排ガスを通すための縦向きの筒状の内板１１と、内板１１の周囲を冷却用空間を隔てて取り囲む筒状の外板１２と、内板１１の外面に冷却水の水滴を吹き付けるための複数のスプレーノズル４１が取り付けられた給水管４０を付設してある。また、外板１２の低い部分にスプレー水の排水口５５を設けてある。なお、固定フード１０は基礎フレーム（図示しない）によって位置固定させてある。
【００１９】
天蓋２０は、固定フード１０の上方に、上部に排ガス口２５を有し、中央部に酸素吹き込みランス７の吹き込み口８、副原料投入口（図示しない）およびサンプリング孔（図示しない）を有し、下板２１の冷却用空間を隔てて上方にも設けた上板２２とにより構成してある。また、下板２１は中心部の側が高く外周部の側が低くなるよう傾斜しており、天蓋２０には、下板２１の高所部分に冷却水の水滴を吹き付け得るよう、中心部近傍位置に円弧状（図示しない）の給水管４０を付設してある。さらに、天蓋２０の低い部分の外周部の上板２２にスプレー水の排水口５５を設けてある。
【００２０】
排気ダクト装置３０は、天蓋２０の排ガス口２５の上方に略垂直に伸びるように設け、複数の排気ダクト３１，３２，３３を段積み状に形成してある。排気ダクト３１は、排ガスを通すための縦向きの内筒３４と、内筒３４の周囲を冷却用空間を隔てて取り囲む外筒３５と、内筒３４の外面に冷却水の水滴を吹き付けるための複数のスプレーノズル４１が取り付けられた給水管４０が設けてある。なお、外筒３５の低い部分にスプレー水の排水口５５が設けてある。また、排気ダクト３２は、排気ダクト３１の上方に設けてあり、排ガスを通すための縦向きの内筒３６と、内筒３６の周囲を冷却用空間を隔てて取り囲む外筒３７と、内筒３６の外面に冷却水の水滴を吹き付けるための複数のスプレーノズル４１が取り付けられた給水管４０が設けてある。なお、外筒３７の低い部分にスプレー水の排水口５５が設けてある。さらに、また、排気ダクト３３は、排気ダクト３２の上方に設けてあり、排ガスを通すためのエルボの内筒３８と、内筒３８の周囲を冷却用空間を隔てて取り囲む外筒３９と、内筒３８の外面に冷却水の水滴を吹き付けるための複数のスプレーノズル４１が取り付けられた給水管４０を設けてある。
【００２１】
なお、外筒３９の低い部分にスプレー水の排水口５５が設けてある。
また、前記給水管４０には給水口４５が夫々に設けてある。
なお、２は、溶銑であり、３は、溶銑を受ける取り鍋であり、４は、取り鍋を移動させるための台車である。また、５は、取り鍋と固定フード１０の間をシールするためのスカートである。
【００２２】
制御装置６０は、冷却水の供給経路６１と、排ガス温度センサ６７と、排ガス流量センサ６８と、演算器７０とからなり、冷却水の供給経路６１は給水ポンプ６２と流量調節弁６３と流量計６４がこの順に配置してある。また、給水ポンプ６２と流量調節弁６３と流量計６４は配管６５によりこの順に接続させてある。
【００２３】
なお、配管６５は流量計６４の後方から分岐して夫々の給水管４０の給水口４５に接続させてある。
また、排ガス温度センサ６７は天蓋２０に備えてあると共に、排ガス流量センサ６８が排ガスダクト３２に備えてある。
【００２４】
さらに、また、排ガス温度センサ６７から演算器７０に信号を送るための信号回路８１と、排ガス流量センサ６８から演算器７０に信号を送るための信号回路８２が備えてある。また、流量計６４から演算器７０に信号を送るための信号回路８３が備えてある。また、演算器７０から流量調節弁６３に信号を送るための信号回路８４が備えてある。
【００２５】
次に、発明の実施の形態の動作を説明する。
高炉から出銑された溶銑２を取り鍋３に受けて台車４にて脱Ｓｉ装置の真下に取り鍋３を移動する。次にスカート５をセットして固定フード１０と取り鍋３との間をシールする。次に、酸素ランス７を溶銑２の上面近傍又は溶銑２内まで下げてやり酸素を吹き込む。吹き込まれた酸素により溶銑２中のＳｉが酸化されて脱Ｓｉが促進し、脱Ｓｉ精錬が完了する。なお、脱Ｓｉ精錬中の天蓋２０内の排ガス温度が約１５００℃まで上昇する。このために、固定フード１０、天蓋２０，排気ダクト装置３０が高熱に曝されることになる。
【００２６】
しかし、発明の実施の形態の装置を使用することにより固定フード１０の内板１１の外側に給水管４５から給水された冷却水をスプレーノズル４１を介して噴射し、内板１１を少ない水量で効率よく冷却する。また、噴射されたスプレー水が排水口５５から排出されるので冷却用空間内にスプレー水が溜ることがない。
【００２７】
また、天蓋２０の下板２１の上面の中央部近傍の高い位置に給水管４５から給水された冷却水がスプレーノズル４１を介して噴射し、下板２１を少ない水量で効率よく冷却することができる。また、噴射されたスプレー水が排水口５５から排出されるので冷却用空間内にスプレー水が溜ることがない。
【００２８】
なお、天蓋２０内の排ガス温度を連続的または間欠的に温度センサ６７により検出し検出信号を演算器７０に送る。また、排ガスダクト３２に備えられている排ガス流量センサ６８により排ガス流量を検出し、検出信号を演算器７０に送る。演算器７０は検出温度と検出流量とから最適冷却水量を算出し、流量調節弁６３を絞ったり、開けたりするよう信号回路８４を介して信号を送り供給管４０への冷却水の供給量を調節する。従って、排ガス温度および排ガス流量に適した冷却が可能になる。
【００２９】
さらに、また、排気ダクト３１，３２，３３の内筒３４，３６，３８の外側に給水管４５から給水された冷却水がスプレーノズル４１を介して噴射し、内筒３４，３６，３８を少ない水量で効率よく冷却することができる。また、噴射されたスプレー水が排水口５５から排出されるので冷却用空間内にスプレー水が溜ることがない。
【００３０】
また、排気ダクト装置３０は、個々の排気ダクト内の個々のスプレーノズル４１から吹き付けられたスプレー水が、個々の排気ダクトの低い部分の排水口５５から排水されるので、下方に位置する排気ダクト３１であつても、上方に位置する排気ダクト３２，３３のスプレー水が流れ込んだりしないのでスプレー水が滞留するようなことがない。
【００３１】
なお、排気ダクトの数は上記発明の実施の形態のように３段に限られず、１段であつてもよいし、２段以上あってもよい。
上述のように、スプレーノズル４１を備えた冷却装置を夫々の位置に設けたから、固定フード１０の内板１１，天蓋２０の下板２１、排気ダクト装置３０の内筒３４，３６，３８を少ない水量で効率よく冷却できるし、これらの内板１１の周りや下板２１の上や内筒３４，３６，３８の周りにスケールが付着したり、ごみが詰まったりすることがないから、従来は３ケ月に１回の頻度のメンテナンスであつたものが発明の実施の形態では１年に１回の頻度のメンテナンスに延ばすことができる。また、冷却用空間に冷却水やスプレー水を滞留させないから固定フード１０、天蓋２０、排気ダクト装置３０を軽量化することができる。よつて大がかりな設備にしなくて済ませることができる。
【００３２】
また、発明の実施の形態では、因みに冷却水量密度は固定フード、天蓋、排気ダクト３段ともに９０〜１００［１／m2min ］であり、従来のメンブレン、ジャケット式に比較して１０〜２０％少なくなっている。また、板厚は内筒９ｍｍ、外筒６ｍｍで構成しているが、冷却用空間内は大気圧下のため、構造上の強度さえ考慮すればよく、さらに板厚を薄くすることが可能である。さらに、スプレーノズル圧は１．０ｋｇｆ／ｃｍ2 Ｇより低いと望ましい冷却効果が得られず、２．０ｋｇｆ／ｃｍ2 Ｇを越えると冷却水原単位が悪くなり好ましくない。
【００３３】
以上、発明の実施の形態について説明したが、本発明の趣旨の範囲を越えない限り種々の実施ができる。例えば、上記発明の実施の形態では、溶銑２の脱Ｓｉ装置について説明したが、脱Ｐ精錬装置として使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  発明の実施の形態の溶銑の転炉精錬前処理装置の要部を表す側面略視図。
【符号の説明】
１…溶銑の転炉精錬前処理装置（脱Ｓｉ装置、脱Ｐ装置）、２…溶銑、１０…固定フード、１１…内板、１２…外板、３４，３６，３８…内筒、３５，３７，３９…外筒、２０…天蓋、２１…下板、２２…上板、２５…排ガス口、３０…排気ダクト装置、４０…給水管、４１…スプレーノズル、５５…排水口。
【図１】
0003958430.tif 000002