JPH06257947A

JPH06257947A - 溶湯排出口の充填物および閉塞方法

Info

Publication number: JPH06257947A
Application number: JP5042588A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Ishida; 博章石田
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1993-03-03
Filing date: 1993-03-03
Publication date: 1994-09-16

Abstract

(57)【要約】【目的】溶湯排出口を閉塞する充填物内部のブリッジ形
成の抑制。【構成】精錬炉や溶解炉の炉底に設けた溶銑排出口の充
填物を、炭素を主成分とする粒子が表面に被覆された耐
熱性粉粒体５で構成する。耐熱性粉粒体５は、気体輸送
して吐出ノズル11から噴出させ、溶湯排出口に堆積さ
せ、これを閉塞する。【効果】充填物内部に溶銑や溶滓が浸入しても、粉粒体
を被覆した炭素粒子との濡れ性が悪く、また炭素粒子の
揮発分からの発生ガス圧が生ずるので、粉粒体間の焼
結、ブリッジ形成が抑制され、溶湯排出口の自然開口率
が高まり、出湯作業の時間が短縮される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、転炉、電気炉、ある
いは溶融還元炉などの溶解炉や精錬炉の炉底または炉底
近くに設けた溶湯排出口を閉塞する耐熱性粉粉体の充填
物および閉塞方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の転炉、電気炉あるいは溶融還元炉
などの溶解炉や精錬炉では、炉体の上部に溶湯（溶鋼、
溶銑などの溶融金属または溶滓）の排出口を設け、炉体
を傾動して出湯が行われている。この出湯法では、炉底
に溶湯排出口がないため、溶解中あるいは精錬中に炉底
から湯洩れするようなことはなく、また溶湯排出口の閉
塞、開孔作業が不要であるという利点がある。

【０００３】しかし、炉体を傾動するための炉体傾動装
置を設置する必要があり、設備費が高くなる。また炉体
傾動時に溶湯が炉壁れんがと接触して溶湯温度の低下、
炉体上部れんがの溶損を招く。さらに出湯時の炉内に、
コークスや未溶解、未還元の固体装入物が不可避的に残
存する連続作業では、炉体の傾動が好ましくない場合が
多い。

【０００４】一方、炉底またはその近くの炉壁下部に溶
湯排出口を持つ炉は、溶湯排出の際に炉を傾動する必要
はないが、溶解、精錬の操作中には排出口を閉塞し、出
湯時にはこれを開口するという操作が必要になる。本出
願人は、このような炉底部に設けた溶湯排出口を閉塞、
開口する作業を効率的に行う方法および装置を発明した
（特開平２−277710号公報参照）。図１はこの溶湯排出
口の閉塞、開口方法およびそれに用いる装置を示す図で
ある。

【０００５】図１に示すように、精錬炉または溶解炉１
は底部に溶湯排出口２を有する。溶湯排出口２は、開閉
蓋８で塞がれており、シリンダ装置９のロッドの出退動
によってリンク10を介して開閉動作ができるようになっ
ている。３は排出口のメンテナンスを行うための孔であ
る。

【０００６】図２は、図１の溶湯排出口付近の拡大断面
図である。図示のように、開閉蓋８を貫通して先端にス
トッパー11Ａを持つ吐出ノズル11が排出口内に挿入され
ている。図１に示す圧空源６からの気体によってタンク
４から輸送路７を経て気体輸送された耐熱性粉粒体５
は、吐出ノズル11の先端から噴出され、ストッパー11Ａ
に衝突して下方に向きを変え、開閉蓋８の上に堆積して
順次高さを増していく。

【０００７】ストッパー11Ａの上方では粉粒体５は流動
層を形成するが、気送を停止した後は鎮静化し、充填物
となって溶湯排出口２を閉塞する。

【０００８】出湯時には、開閉蓋８を開操作すると吐出
ノズル11が開閉蓋８と一体的に引き抜かれるので、充填
された耐熱性粉粒体５は自然落下し、溶湯排出口２を自
然開口することができる。

【０００９】上述のように、本出願人が先に発明した溶
湯排出口の閉塞、開口法および装置によれば、炉底部に
溶湯排出口を設けた場合でも溶湯排出口の閉塞、開口作
業が機械的に行えることになり、手作業を省略すること
ができる。また炉体を傾動させずに出湯できるので従来
の炉体傾動出湯法の問題点を解消することができる。

【００１０】しかし、例えば、鉄鉱石やスクラップから
銑鉄を製造する場合、炉内で製造された溶銑は溶鋼に比
べて融点が低く粘性が小さいため、溶銑排出口内に充填
された耐熱性粉粒体内部に浸透しやすく、いわゆる地金
差しが発生しやすい。極端な場合は排出口底部から漏銑
する異常事態を招くことがある。また耐熱性粉粒体の内
部に溶銑あるいは溶滓が侵入すると耐熱性粉粒体が膨張
したり焼結したりして、いわゆるブリッジが形成され
る。このような状態になると図２の開閉蓋８を開いても
充填された耐熱性粉粒体５は自然落下せず、排出口の開
口不良という事態になる。

【００１１】上記のような自然開口ができない場合に備
えて、充填、閉塞作業が済んだ後に吐出ノズル11の先端
を炉内に突出させておけば、開口時にその先端からO₂ガ
スを供給して吐出ノズル近傍の焼結した充填層をO₂で溶
解した後、開閉蓋８を開操作して溶湯排出口２を開口す
ることができる。しかし、吐出ノズル11を溶解、精錬の
作業中に炉内に突き出しておくと、溶湯による詰まりや
溶損がおきるから、これを防止するために吐出ノズル11
にN₂、CO₂、Ar、LPG などの冷却ガスを流しておく必要
があり、また、O₂を使用して開口するという作業は、出
湯の遅れや排出口近傍の耐火物の損傷などの問題を惹起
する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、溶湯
排出口を閉塞する耐熱性粉粒体の充填物内部に溶銑や溶
滓等が浸入して、耐熱性粉粒体のブリッジが形成される
のを抑制し、自然開口による円滑な出湯を可能にする充
填物およびその充填物を用いる溶湯排出口の閉塞方法を
提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、下記 (1)の充
填物と (2)の溶湯排出口の閉塞方法を要旨とする。

【００１４】(1) 炭素を主成分とする粒子で被覆された
耐熱性粉粒体から成る溶解炉または精錬炉の溶湯排出口
の充填物。

【００１５】(2) 炭素を主成分とする粒子で被覆された
耐熱性粉粒体を気体輸送し、溶湯排出口に挿入した吐出
ノズルから噴出、堆積させて充填することを特徴とする
溶解炉または精錬炉の溶湯排出口の閉塞方法。

【００１６】本発明の溶湯排出口の充填物を構成する耐
熱性粉粒体（以下、砂粒と言う）としては、硅砂、オリ
ビン砂、マグネシアの仮焼物を破砕したマグネシア砂、
ジルコン砂あるいは各種れんがを破砕した粉状耐火物な
どを用いることができる。

【００１７】上記砂粒を被覆する炭素を主成分とする粒
子（以下、Ｃ粒子と言う）としては、例えばグラファイ
ト粉末、石炭粉、コークス粉あるいはピッチ粉がある。

【００１８】Ｃ粒子で砂粒表面を被覆する方法は種々あ
るが、例えば、有機系あるいは無機系のバインダーを用
いる下記のような方法が採用できる。

【００１９】有機系バインダーとして、例えばレゾール
型フェノール樹脂を用いる場合は、まず混練機内で粒径
1.0〜2.0mm 程度の砂粒と硬化剤（パラトルエンスルホ
ン酸などの酸性触媒）を混練する。砂粒表面に均一に硬
化剤を被覆した後、液状のレゾール型フェノール樹脂と
粒径0.01〜0.1mm 程度のＣ粒子を順次加えて混練を繰り
返し、砂粒表面側から樹脂の硬化反応を進行させる。次
に、硬化剤を再び混練して被覆樹脂の外面から樹脂の硬
化反応を進行させることにより、Ｃ粒子を砂粒表面に被
覆するとともに、砂粒同志の塊状化を防止する。その
後、篩分けを行って所定粒度のＣ粒子を被覆した砂粒を
作ることができる。

【００２０】無機系バインダーとして、例えばけい酸ソ
ーダ水溶液（以下、水ガラスと言う）を用いる場合は、
混練機内で砂粒表面に均一に水ガラスを被覆した後、Ｃ
粒子を加えて混練中に CO₂ガスを吹き込んで水ガラスを
硬化させ、Ｃ粒子を被覆した砂粒を作ることができる。

【００２１】また、例えばバインダーとしてセメントを
用いる場合は、混練機内で砂粒表面に糖蜜などの硬化促
進剤を均一に被覆した後、セメント、水およびＣ粒子を
加えて再び混練し、セメントを硬化させてＣ粒子を被覆
した砂粒を作ることができる。

【００２２】なお、上記のいずれの方法においても砂粒
同志間で硬化反応が進行し、塊状化が生じた場合は、破
砕すると強度が低いＣ粒子を含むバインダー硬化部で崩
れてＣ粒子で被覆された砂粒にほぐすことができる。

【００２３】以下、上記本発明の充填物の作用を、これ
を用いる本発明の溶湯排出口の閉塞方法の説明を兼ねて
説明する。

【００２４】

【作用】本発明の溶湯排出口の閉塞方法を実施する装置
としては、図１および図２に示した前述の特開平２−27
7710号公報に開示されるものを使用することができる。

【００２５】この装置の詳細は前述したので説明を省略
する。

【００２６】本発明の閉塞方法においては、耐熱性粉粒
体５として前記のＣ粒子被覆砂粒を用いる。圧空源６か
らの気体によって、タンク４から輸送路７を経て気体輸
送されたＣ粒子被覆砂粒を吐出ノズル11の先端から噴出
させて溶湯排出口２に充填するのは、先に説明したとお
りである。

【００２７】溶湯排出口２を閉塞した後、炉１内で溶
解、精錬反応を行って、例えば銑鉄を製造すると、充填
物内部に溶銑あるいは溶滓が浸入することがある。しか
し、本発明の充填物は、溶銑や溶滓との濡れ性が悪いＣ
粒子で被覆した砂粒で構成されている。従って、溶銑あ
るいは溶滓は深くまでは侵入しない。また、Ｃ粒子で被
覆された砂粒は焼結性が悪く、さらにＣ粒子が含有する
揮発分から発生するガスの圧力が充填物内部の砂粒と溶
銑あるいは溶滓が直接接触して互いに作用し合うのを妨
げる。このため、砂粒間で焼結が起きることがなく、充
填物内のブリッジの形成が抑制される。したがって、出
銑時、開閉蓋８を開操作して吐出ノズル11と開閉蓋８を
一体的に引き抜いたときに、溶湯排出口２内の充填物は
自然落下して溶湯排出口２が自然開口され、溶銑や溶滓
を円滑に排出することができる。

【００２８】実操業では異常な地金差しが突発的に発生
し、充填物内のブリッジ形成が避けられない場合があ
る。その場合には、吐出ノズル11からO₂ガスを供給すれ
ば、本発明の充填物は砂粒表面にＣ粒子が被覆されてい
るので、O₂ガスの吹きつけによるＣ粒子の燃焼発熱でブ
リッジの溶解が助長され、短時間で開口することができ
る。以下、実施例により本発明の効果を具体的に説明す
る。

【００２９】

【実施例】この実施例では、前述の図１および図２に示
すような炉底に溶湯排出口２を設けた転炉型の炉を用い
た。炉容は10トン／チャージ、溶湯排出口は直径 150m
m、長さ 700mm、吐出ノズルは内径が20mmのパイプであ
る。

【００３０】溶湯排出口２を開閉蓋８で閉じ、タンク４
に収容されたＣ粒子被覆耐熱性粉粒体５を圧力 4.0kg/c
m²のN₂ガスをキャリヤーガスとし、固気比１で吐出ノズ
ル11から溶湯排出口２の内部に送り込み、充填して閉塞
した。

【００３１】その後、スクラップと鉄鉱石を鉄源とし、
コークス、石炭等の炭素系燃料をエネルギー源として溶
解、還元を行い、表１に示す組成範囲の溶銑８〜10トン
を製造した後、溶銑排出口２を開にして溶銑と溶滓を排
出する試験を繰り返し実施した。なお、溶銑温度は1400
〜1550℃、表２に示す組成範囲のスラグ排出量は 0.2〜
４トンであった。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【表２】

【００３４】耐熱性粉粒体としては、粒径範囲が 1.0〜
2.0mm(平均粒径 1.5μm ) で表３に示す組成の硅砂と
オリビン砂を用いた。即ち、実施例１と比較例１では硅
砂（嵩密度：1.4g/cm³）、実施例２と比較例２ではオリ
ビン砂（嵩密度：2.0g/cm³）を用いた。実施例１と実施
例２では、その表面に粒径範囲が0.01〜0.1 mmで表４に
示す組成のグラファイト粉末を被覆したものを用いた。
グラファイト粉末の使用量は、被覆耐熱性粉体の３重量
％とした。被覆には、セメントバインダーを用い、その
配合は耐熱性粉粒体 100部、表５のポルトランドセメン
ト９部、水分４部、硬化促進剤の糖蜜４部とした。

【００３５】被覆方法は前述したとおりである。比較例
１、２はグラファイト粉末による耐熱性粉粒体の被覆を
行わなかった例である。

【００３６】

【表３】

【００３７】

【表４】

【００３８】

【表５】

【００３９】表６に、実施例および比較例の出銑成績を
示す。なお、「自然開口」とは溶銑排出口の開閉蓋を開
にしたとき、溶銑排出口内の耐熱性粉粒体が落下した直
後に炉内の溶銑が自然に排出される状態を示し、自然開
口率とは、全出銑回数に対する自然開口回数の割合を示
す。「O₂開口」とは、前述したO₂ガス吹き付けによる強
制開口を実施した場合を示す。

【００４０】表６に示すように、本発明の充填物を溶湯
排出口に用いると、自然開口回数が格段に向上し、自然
開口率は比較例１の50％から実施例１の90％に、また、
比較例２の75％から実施例２の90％に改善された。さら
に、ブリッジ形成が回避できなかった場合でもO₂ガスに
よる開口作業が容易になり、開口所要時間は実施例の方
が比較例に比べて半分以下に短縮されている。

【００４１】

【表６】

【００４２】

【発明の効果】本発明の溶湯排出口の充填物を用いれ
ば、溶解炉または精錬炉等の底部に設けた溶湯排出口の
充填物内部に溶銑や溶滓が浸入した場合のブリッジの形
成が抑制され、O₂ガスによる面倒な開口作業を行わずに
円滑な出銑を実施できる。また、ブリッジ形成が回避で
きない異常事態の場合でも容易に開口を行うことがで
き、開口所要時間が短縮されて操業の円滑化を達成でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施に用いる溶湯排出口の閉塞、開口
用の装置を示す図である。

【図２】図１の溶湯排出口付近の拡大断面図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炭素を主成分とする粒子で被覆された耐熱
性粉粒体から成る溶解炉または精錬炉の溶湯排出口の充
填物。
【請求項２】炭素を主成分とする粒子で被覆された耐熱
性粉粒体を気体輸送し、溶湯排出口内に挿入した吐出ノ
ズルから噴出、堆積させて充填することを特徴とする溶
解炉または精錬炉の溶湯排出口の閉塞方法。