WO2014003119A1 - 製鋼スラグ還元処理用電気炉のスラグ供給容器 - Google Patents

製鋼スラグ還元処理用電気炉のスラグ供給容器 Download PDF

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俊哉 原田
新井　貴士
公基 福村
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Definitions

  • the present invention reduces the slag generated in the steelmaking process (steelmaking slag) on an industrial scale, recovers valuable components, and makes steelmaking for an electric furnace that modifies the properties of steelmaking slag to suit various applications.
  • the present invention relates to a container for supplying slag in a hot state.
  • This application includes Japanese Patent Application No. 2012-144473 filed in Japan on June 27, 2012, Japanese Patent Application No. 2012-144557 filed in Japan on June 27, 2012, and October 25, 2012.
  • Steelmaking slag contains metal components such as Fe and Mn, and P.
  • metal components such as Fe and Mn, and P.
  • due to expansion and disintegration caused by containing a large amount of CaO its use for roadbed materials and aggregates has been limited. .
  • recycling of resources has been actively promoted, and many methods for recovering valuable materials from steelmaking slag have been disclosed so far.
  • Patent Document 1 to steel melt stored in a melting furnace, steel slag generated at the time of steel melting is added, and further, heat and reducing material are added to transform the steel slag, while Fe, Mn, and A steel slag treatment method is disclosed in which P is transferred to molten metal to obtain a modified slag, and then Mn and P in the molten metal are transferred to slag.
  • this processing method is poor in work efficiency because it is necessary to continuously perform several batch processes until a slag having a required component composition is obtained.
  • Non-Patent Document 1 discloses a result of a reduction test in which steel-manufactured slag powder, carbonaceous material powder, and slag modifier powder are charged from a hollow electrode in an electric furnace.
  • the reduction test of Non-Patent Document 1 is a test in which cold steelmaking slag that has been solidified and pulverized is processed in an electric furnace, the energy intensity is large.
  • Patent Document 2 discloses a technique for recovering valuable metals by reducing molten slag generated by non-ferrous refining with a carbonaceous reducing material in an open DC electric furnace, separating it into a metal phase and a slag phase. Has been. However, since the method of patent document 2 is also batch processing of the electric furnace which uses cold slag as a process target object, an energy basic unit is large.
  • any of the conventional methods for recovering valuable components from slag has a problem that the working efficiency is low or the energy intensity is large.
  • the conventional method of recycling steelmaking slag by batch processing has poor work efficiency, and the conventional method of recycling cold steelmaking slag as a resource has the disadvantages of high energy intensity. ing.
  • An object of the present invention is to provide a slag supply container that can be accommodated in a hot state and can be charged into an electric furnace while suppressing slag forming.
  • the present invention has been made on the basis of the above findings, and the gist thereof is as follows.
  • the hot steelmaking slag is poured through the electric furnace side slag supply port toward the molten slag layer on the molten iron in the electric furnace for steelmaking slag reduction treatment
  • a slag supply container for an electric furnace comprising an upper wall, a lower wall, and a side wall disposed between the upper wall and the lower wall, and allowing the hot steelmaking slag to flow toward the electric furnace
  • a slag receiving portion that receives supply, a lid that opens and closes the slag receiving portion, an exhaust portion that is provided in the container body and discharges exhaust gas from the electric furnace, and the hot steelmaking slag by tilting the container body
  • a tilting device for adjusting a slag supply container steel slag reduction treatment electric furnace comprising
  • the height of the side wall may have a portion that gradually decreases toward the slag discharge portion.
  • the upper wall or the side wall may include a first gas blowing nozzle for blowing oxygen or an oxygen-containing gas into the container body. Good.
  • the upper wall or the side wall may include a combustion burner.
  • the upper wall or the side wall may be provided with a melt irradiation device for melting and irradiating a slag modifier.
  • the lower wall is a second gas in which a mixed gas of N 2 and O 2 is blown into the container body.
  • a blowing nozzle may be provided.
  • the slag supply container according to any one of the above (1) to (6) may include a weighing device that measures a change amount of mass of the hot steelmaking slag in the container body.
  • a cart for exchanging the container body may be provided at a lower portion of the lower wall.
  • the exhaust part may be connected to a dust collector.
  • hot-flowing steelmaking slag is poured into a molten slag layer (reduced slag layer) formed on molten iron in an electric furnace without causing sudden slopping. Can do. Therefore, the melting / reducing process in the electric furnace can be continuously continued.
  • the hot steelmaking slag poured into the electric furnace with the slag supply container according to the present invention may be slag generated in the steelmaking process, and is not limited to steelmaking slag of a specific type or composition.
  • the hot steelmaking slag generally flowed from above into the electric furnace, which is the subject of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “steelmaking slag”), is a steelmaking slag that is hot and fluid. Therefore, it is sufficient that the slag supply container has sufficient fluidity that it can be continuously or intermittently poured into the electric furnace, and does not need to be completely melted.
  • the solid phase rate of hot steelmaking slag is not particularly limited. For example, the present inventors have confirmed that it has fluidity that can be poured into an electric furnace if the solid phase ratio is about 30% or less during use.
  • the solid phase ratio of slag can be calculated using commercially available software.
  • FIG. 1 the arrangement mode of the slag supply container according to this embodiment and an electric furnace for melting and reducing hot steelmaking slag will be described.
  • FIG. 1 the arrangement
  • An electric furnace 1 for steelmaking slag reduction treatment (hereinafter sometimes simply referred to as an electric furnace 1) is a fixed DC electric furnace, and includes an electrode 2 in which an upper electrode 2a and a furnace bottom electrode 2b are paired in a vertical direction. ing. Molten iron 5 is accommodated in the bottom of the electric furnace 1, and a layer of molten slag 6 including steelmaking slag 6 ′ flowing from the slag supply container 9 is formed on the molten iron 5. The layer of molten slag 6 is heated with the electrode 2 together with the molten iron 5.
  • the electric furnace side slag supply port 4 through which hot steelmaking slag 6 ′ flows from the slag supply container 9 is provided on the left side of the furnace ceiling 1 c of the electric furnace 1.
  • outside air oxygen or oxygen-containing gas
  • an oxidation reaction occurs on the surface of the layer of the molten slag 6, (Total Fe) of the layer of the molten slag 6 increases, and the reducing power decreases.
  • the electric furnace 1 is preferably a sealed type in which outside air does not enter.
  • the electric furnace 1 has a reducing atmosphere mainly composed of CO gas generated by the reduction reaction and H 2 generated from the reducing material (carbon material) to be charged.
  • the furnace side wall 1a of the electric furnace 1 is provided with a tapping hole 7 for tapping the molten slag 6 in a tread (not shown) provided outside the furnace, and the opposite furnace side wall 1b is provided outside the furnace.
  • An unloading hole 8 for unloading the molten iron 5 on the provided unloading (not shown) is provided below the height position of the unloading hole 7.
  • the tap hole 7 and the tap hole 8 need only be separated by a distance that can prevent melting of the furnace side wall 1a and the furnace side wall 1b.
  • the furnace side wall 1a, the furnace side wall 1b, and the furnace ceiling 1c are cooled by jacket cooling or sprinkling cooling (not shown).
  • the electric furnace 1 includes a raw material supply device (not shown) that supplies a reducing material such as a carbonaceous material and a secondary raw material such as a slag modifier in the furnace.
  • a reducing material such as a carbonaceous material
  • a secondary raw material such as a slag modifier
  • the molten iron 5 can be produced by melting, reducing, and reforming the slag using the auxiliary material.
  • High-temperature exhaust gas containing CO and H 2 generated by the melting and reduction (hereinafter sometimes referred to as “electric furnace exhaust gas”) enters the inside of a slag supply container 9 described later from the electric furnace side slag supply port 4. .
  • FIG. 2 shows an enlarged view of the slag supply container 9 shown in FIG.
  • the slag supply container 9 (see FIGS. 1 and 2) includes an upper wall 11, a lower wall 10, and side walls (only the side wall 9b is shown in FIG. 2) disposed between the upper wall 11 and the lower wall 10. And has a container body 90 into which hot steelmaking slag 6 ′ flows (accommodates).
  • the slag supply container 9 is provided with the slag discharge part 9a provided in the end part so that connection to the electric furnace side slag supply port 4 was possible.
  • the connection structure of the slag discharge part 9a of the slag supply container 9 and the electric furnace side slag supply port 4 is not limited to a specific connection structure.
  • the size of the slag discharge part 9a of the slag supply container 9 is made smaller than the size of the electric furnace side slag supply port 4, and the slag discharge part 9a of the slag supply container 9 enters the electric furnace side slag supply port 4.
  • the structure etc. which can be mentioned can be mentioned.
  • connection structure of the slag discharge part 9a of the slag supply container 9 and the electric furnace side slag supply port 4 maintains a mechanically airtight state at the connection part even if the slag supply container 9 tilts around the tilt axis Z.
  • a connecting structure that can be used is preferable.
  • a slag receiving portion 13a for receiving the supply of the steel slag 6 'from a slag pan (15 in FIG. 3) and the slag receiving portion 13a are provided as necessary.
  • a lid 13b that opens and closes is provided. When the steelmaking slag 6 'is not supplied, the slag receiving portion 13a is closed with a lid 13b in order to prevent intrusion of outside air.
  • the slag receiving part 13a may be provided in the side wall 9b.
  • the upper wall 11 or the side wall 9b may be provided with an exhaust part 13 for exhausting the electric furnace exhaust gas entering from the electric furnace side slag supply port 4 through the slag discharge part 9a.
  • the exhaust part 13 When the exhaust part 13 is connected to a dust collector (not shown), the electric furnace exhaust gas exhausted from the exhaust part 13 can be guided to the dust collector, which is preferable.
  • the exhaust part 13 since the exhaust part 13 is a position away from the slag discharge part 9a, the slag in the slag supply container 9 is more easily retained by the electric furnace exhaust gas, which is preferable.
  • the atmosphere of the slag supply container 9 can be in a negative pressure state.
  • the electric furnace exhaust gas generated in the electric furnace 1 enters the inside of the slag supply container 9 from the electric furnace side slag supply port 4 through the slag discharge part 9a (see arrows in FIG. 2).
  • the electric furnace exhaust gas passes through the inside of the slag supply container 9 as a discharge path, and flows into the dust collector (not shown) from the exhaust part 13 via the exhaust gas duct (not shown) (in FIG. 2, an arrow, reference).
  • the inside of the slag supply container 9 as an exhaust path for the electric furnace exhaust gas, even when the steel slag 6 'is supplied from the slag receiving part 13a to the slag supply container 9, the inside of the electric furnace 1 is reduced. In addition, the oxidation reaction occurring on the surface of the steelmaking slag 6 'can be prevented.
  • the distance between the upper wall 11 and the lower wall 10 is not particularly limited, but it is preferable to have a portion that gradually decreases toward the slag discharge part 9a.
  • the reason is that the volume of the slag supply container 9 can be increased from the slag discharge part 9a to the inside of the slag supply container 9, and the equipment can be made compact.
  • the electric furnace side slag supply port 4 can be made smaller and the connection with the electric furnace 1 can be performed more easily as the range of the gradually decreasing portion is wider. For this reason, it is most suitable that it is decreasing gradually over the whole range.
  • the container width is not particularly limited, it is preferable that the container width gradually decreases from the side wall 9b toward the slag discharge part 9a for the same reason.
  • the lower wall 10 of the slag supply container 9 is preferably composed of an iron skin 10a, a heat insulating material 10b, and a refractory lining wall. With this wall configuration, the heat flux passing through the lower wall 10 can be minimized and adhesion of the steelmaking slag 6 'to the refractory lining wall can be suppressed.
  • the upper wall 11 and the side wall 9b are preferably water-cooled walls lined with a refractory.
  • a refractory When the refractory is lined, supercooling can be suppressed, so that the heat held by the refractory can be effectively used as radiant heat for keeping the steelmaking slag 6 '. Since supercooling is suppressed in the side wall 9b, an appropriate amount of steelmaking slag 6 'adheres to the surface of the side wall 9b, and a thin slag layer is formed. This slag layer can protect the refractory.
  • the slag supply container 9 includes a tilting device capable of tilting the slag supply container 9 at an arbitrary angle around a tilting axis Z provided near the end of the furnace side wall 1a of the electric furnace 1 and below the slag discharge part 9a. (Not shown) is deployed.
  • the tilting device may be any device that can tilt the slag supply container 9 at an arbitrary angle around the tilting axis Z, and is not limited to a specific tilting device, but a cylinder that can be raised and lowered is installed at the bottom of the slag supply container 9 A tilting mechanism is recommended.
  • the charging amount of the steelmaking slag 6 ′ from the slag supply container 9 to the electric furnace 1 is measured while measuring the amount of change in the mass of the hot steelmaking slag 6 ′ in the container body 90 with the weighing device 16 provided in the carriage 14. Based on the measured value, the tilt angle of the slag supply container 9 is controlled by the tilting device, so that it can be adjusted accurately.
  • the mass change of the hot slag 6 ' can be grasped by measuring the mass of the slag supply container 9 over time. It can be exemplified that the mass of the slag supply container 9 is measured using a load cell or the like.
  • the slag supply container 9 can also function as a slag tank that continuously supplies the steelmaking slag 6 ′ from the slag pan 15 to the electric furnace 1.
  • the lid 13b of the slag receiving part 13a of the slag supply container 9 is opened, and the steelmaking slag 6 'is supplied from the slag receiving part 13a to the slag supply container 9, while being supplied from the slag discharge part 9a of the slag supply container 9. Charge into furnace 1.
  • the slag supply container 9 may be provided with a nozzle 12 for blowing oxygen or oxygen-containing gas into the electric furnace exhaust gas, for example, on the upper wall 11 or the side wall 9b.
  • a nozzle 12 for blowing oxygen or oxygen-containing gas into the electric furnace exhaust gas, for example, on the upper wall 11 or the side wall 9b.
  • the slag supply container 9 may be provided with a combustion burner 12a capable of irradiating a flame in the slag supply container 9, for example, on the upper wall 11 or the side wall 9b.
  • a nozzle (not shown) may be provided on the lower wall 10 in order to ensure fluidity to the extent that the steelmaking slag 6 ′ does not adhere to the wall surface of the lower wall 10.
  • oxygen-containing gas for example, a mixed gas of N 2 + O 2
  • the slag modifier for modifying the steelmaking slag 6 ′ in the slag supply container 9 is added to the steelmaking slag 6 ′, the slag modifier is added to the slag supply container 9 via, for example, the combustion burner 12a.
  • the supply container 9 may be melted and irradiated.
  • the charging of the steelmaking slag 6 'into the electric furnace 1 by the slag supply container 9 is performed as follows.
  • the hot steelmaking slag 6 ′ that can be reduced with respect to the power supply speed to the electric furnace 1 is melted on the molten iron 5 continuously or intermittently while checking the measured value of the slag supply container 9. It flows in toward the layer of the slag 6, and the layer of the molten slag 6 in the electric furnace 1 is continuously maintained.
  • the tilting device is driven to adjust the tilt angle of the slag supply container 9 around the tilt axis Z, and the steelmaking slag 6 ′ is received from the slag pan, and Alternatively, the manner of charging the steelmaking slag 6 ′ into the electric furnace 1 can be freely selected.
  • the steelmaking slag 6 ′ supplied from the slag pan 15 can be temporarily stored and held by tilting about the tilt axis Z by the tilting device. it can. Further, the stored and held steelmaking slag 6 ′ is directed toward the layer of the molten slag 6 on the molten iron 5 in the electric furnace 1, and the inflow amount is adjusted so that the molten slag 6 does not overflow from the electric furnace 1 by slag forming. However, it can be charged continuously or intermittently.
  • the steelmaking slag 6 ′ is temporarily stored and held in the slag supply container 9, but the supply amount from the slag pan is small and the slag supply container 9 does not need to be stored and held once.
  • the slag supply container 9 can be fixed at a fixed tilt angle and used as a slag tank.
  • the molten slag 6 As a means for preventing the molten slag 6 from entering the slag forming state and overflowing from the electric furnace 1 (overflow), in addition to adjusting the amount of steelmaking slag 6 'charged by the slag supply container 9, the molten slag 6
  • the presence of the reduced slag as the slag can provide a function as a buffer zone, thereby reducing the FeO concentration of the steelmaking slag 6 ′ to be charged and reducing the steelmaking slag 6 ′ and the molten iron.
  • Means for reducing the chance of contact with 5 are also effective. Therefore, you may use the said means together.
  • FIG. 3 shows an aspect in which a carriage 14 for pulling out the container body 90 for replacement is provided in the lower part of the lower wall 10 as a structure that allows the container body 90 to be replaced.
  • the slag supply container 9 is supported by a hydraulic cylinder 14a (which tilts the slag supply container 9) disposed on the carriage 14 and support members 14b and 14c connected by a tilt axis Z.
  • the hydraulic cylinder 14a When replacing the container main body 90 of the slag supply container 9, the hydraulic cylinder 14a is driven to bring the slag supply container 9 into a non-tilting state, and the connection between the slag supply container 9 and the electric furnace 1 is released. The carriage 14 carrying the container 9 is moved to a predetermined position away from the electric furnace 1.
  • the slag supply container 9 requiring maintenance is lifted from the carriage 14 using a crane (not shown) and moved to a position where maintenance is performed. Thereafter, a new slag supply container 9 is mounted on the carriage 14 using a crane, and the carriage 14 is moved to a position where the electric furnace 1 and the slag supply container 9 can be connected.
  • two carts 14 may be used. That is, the cart (A) on which the container main body 90 of the slag supply container 9 to be newly replaced is put on standby at a predetermined position, and the cart (B) on which the container main body 90 of the slag supply container 9 requiring maintenance is mounted. Then, the trolley (A) is moved to a position where the slag supply container 9 and the electric furnace 1 can be connected.
  • the container body 90 of the slag supply container 9 can be quickly replaced by using two carriages.
  • the conditions in the examples are one example of conditions used for confirming the feasibility and effects of the present invention, and the present invention is based on this one example of conditions. It is not limited.
  • the present invention can adopt various conditions as long as the object of the present invention is achieved without departing from the gist of the present invention.
  • Steelmaking slag discharged from the converter is charged into a slag supply container in a molten state (solid phase ratio of 25% or less), temporarily stored, and then the slag supply container is tilted once every 10 minutes. Then, about 8 tons of steelmaking slag was charged into a DC electric furnace having about 130 tons of pig iron and about 200 mm of a molten slag layer reduced thereon.
  • the steel slag charging speed was set to 800 kg / min on average. As will be described later, this is calculated from the basic unit of electric power necessary for the steelmaking slag reduction treatment obtained by the above-described method in order to continuously supply about 30 MW of electric power.
  • the temperature in the electric furnace was controlled to be a molten iron temperature: 1450 ⁇ 5 ° C. and a slag temperature: 1550 ⁇ 5 ° C. Since the electric furnace had no opening leading to the atmosphere, the inside of the furnace was maintained in a reducing atmosphere. About 30 MW of electric power is continuously supplied to the electric furnace from the electrode, and the carbon steel powder is supplied from the raw material supply pipe at a rate of 5 t / h to reduce steelmaking slag that flows toward the molten slag layer. This could be done without causing slag forming.
  • hot-flowing steelmaking slag can be produced without causing rapid slopping in the molten slag layer (reduced slag layer) formed on the molten iron in the electric furnace. Since it can be charged, the melting / reducing treatment in the electric furnace can be continued continuously. Therefore, the present invention has high applicability in the steel industry.

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Abstract

　この製鋼スラグ還元処理用電気炉のスラグ供給容器は、熱間製鋼スラグを前記電気炉に向けて流入させる容器本体と、電気炉側スラグ供給口に接続されるスラグ排出部と、前記熱間製鋼スラグの供給を受けるスラグ受け入れ部と、前記スラグ受け入れ部を開閉する蓋と、前記電気炉からの排ガスを排出する排気部と、前記容器本体を傾動させて前記熱間製鋼スラグの前記電気炉側スラグ供給口への流入量を調整する傾動装置と、を備える。

Description

製鋼スラグ還元処理用電気炉のスラグ供給容器
　本発明は、製鋼工程で発生するスラグ（製鋼スラグ）を工業的規模で還元して有価成分を回収するとともに、製鋼スラグの性状を各種用途に適合するように改質する電気炉に対し、製鋼スラグを熱間の状態で供給する容器に関する。　本願は、２０１２年６月２７日に、日本に出願された特願２０１２－１４４４７３号と、２０１２年６月２７日に、日本に出願された特願２０１２－１４４５５７号と、２０１２年１０月２５日に、日本に出願された特願２０１２－２３５６９２号とに基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　鋼の製鋼工程では、大量の製鋼スラグが発生する。製鋼スラグは、Ｆｅ、Ｍｎ等の金属成分、及び、Ｐ等を含むが、ＣａＯを多量に含むことに起因する膨張・崩壊性のため、路盤材、骨材等への利用が制限されていた。しかし、近年、資源のリサイクルが積極的に推進されており、製鋼スラグから有価物を回収する方法が、これまで数多く開示されている。
　特許文献１には、溶解炉に収納した鉄鋼溶湯に対し、鉄鋼溶製時に発生する鉄鋼スラグを加え、さらに、熱及び還元材を加えて、鉄鋼スラグを変成しつつ、Ｆｅ、Ｍｎ、及び、Ｐを溶湯に移行させて変成スラグを得、次に、溶湯中のＭｎ及びＰをスラグに移行させる鉄鋼スラグの処理方法が開示されている。しかし、該処理方法は、所要の成分組成のスラグを得るまで、数回のバッチ処理を連続的に行う必要があるので、作業効率が悪い。
　非特許文献１には、電気炉内に、製鋼スラグ粉、炭材粉、及び、スラグ改質材粉を中空電極から装入し、還元試験を行った結果が開示されている。しかし、非特許文献１の還元試験は、固化して粉砕した冷間の製鋼スラグを電気炉で処理する試験であるので、エネルギー原単位が大きい。
　また、特許文献２には、開放型直流電気炉中で、非鉄精錬で発生した溶融スラグを炭素質還元材で還元して、金属相とスラグ相に分離し、有価金属を回収する技術が開示されている。しかし、特許文献２の方法は、同様に、冷間スラグを処理対象物とする電気炉のバッチ処理であるので、エネルギー原単位が大きい。
　このように、スラグから有価成分を回収する従来法は、いずれも、作業効率が悪いか、又は、エネルギー原単位が大きいという難点を抱えている。
日本国特開昭５２－０３３８９７号公報 オーストラリア特許ＡＵ－Ｂ－２０５５３／９５号明細書
Ｓｃａｎｄｉｎａｖｉａｎ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ　２００３；３２：ｐ．７－１４
　前述したように、製鋼スラグをバッチ処理でリサイクルする従来法は、作業効率が悪く、また、冷間の製鋼スラグを溶融して資源としてリサイクルする従来法は、エネルギー原単位が高いという難点を抱えている。
　そこで、本発明は、作業効率が良好で、かつ、エネルギー原単位が低い手法として、熱間製鋼スラグを電気炉で連続的に還元処理するために、熱間で流動性のある製鋼スラグを、熱間の状態で収容し、かつ、電気炉内にスラグフォーミングを抑制しつつ装入することが可能なスラグ供給容器を提供することを目的とする。
　本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は以下のとおりである。
（１）本発明の第一の態様は、熱間製鋼スラグを、製鋼スラグ還元処理用電気炉内の溶鉄上の溶融スラグの層に向けて、電気炉側スラグ供給口を介して流し込む、前記電気炉のスラグ供給容器であって、上壁、下壁、及び、前記上壁と前記下壁との間に配置された側壁を備え、前記熱間製鋼スラグを前記電気炉に向けて流入させる容器本体と、前記容器本体の端部に設けられ、前記電気炉側スラグ供給口に接続されるスラグ排出部と、前記容器本体の前記側壁又は前記上壁に設けられ、前記熱間製鋼スラグの供給を受けるスラグ受け入れ部と、前記スラグ受け入れ部を開閉する蓋と、前記容器本体に設けられ、前記電気炉からの排ガスを排出する排気部と、前記容器本体を傾動させて前記熱間製鋼スラグの前記電気炉側スラグ供給口への流入量を調整する傾動装置と、を備える製鋼スラグ還元処理用電気炉のスラグ供給容器である。
（２）上記（１）に記載のスラグ供給容器では、前記側壁の高さが、前記スラグ排出部に向かって漸減している部位を有してもよい。
（３）上記（１）又は（２）に記載のスラグ供給容器では、前記上壁又は前記側壁が、前記容器本体の中に酸素又は酸素含有ガスを吹き込む第１のガス吹き込みノズルを備えてもよい。
（４）上記（１）～（３）のいずれか１項に記載のスラグ供給容器では、前記上壁又は前記側壁が、燃焼バーナーを備えてもよい。
（５）上記（１）～（４）のいずれか１項に記載のスラグ供給容器では、前記上壁又は前記側壁が、スラグ改質剤を溶融照射する溶融照射装置を備えてもよい。
（６）上記（１）～（５）のいずれか１項に記載のスラグ供給容器では、前記下壁が、前記容器本体の中にＮ２とＯ２との混合ガスを吹き込む第２のガス吹き込みノズルを備えてもよい。
（７）上記（１）～（６）のいずれか１項に記載のスラグ供給容器では、前記容器本体中の前記熱間製鋼スラグの質量の変化量を測定する秤量装置を備えてもよい。
（８）上記（１）～（７）のいずれか１項に記載のスラグ供給容器では、前記下壁の下部に、前記容器本体の交換を行うための台車を備えてもよい。
（９）上記（１）～（８）のいずれか１項に記載のスラグ供給容器では、前記排気部が、集塵機に連結されてもよい。
　上述の態様によれば、熱間で流動性のある製鋼スラグを、電気炉内の溶鉄上に形成した溶融スラグの層（還元スラグ層）に向けて、急激なスロッピングを起こさずに流し込むことができる。従って、電気炉における溶融・還元処理を連続的に継続することができる。
スラグ供給容器と電気炉の配置を示す模式図である。 スラグ供給容器の態様を示す模式図である。 スラグ供給容器の別の態様を示す模式図である。
　本発明者らは、上記目的を達成するスラグ供給容器の構造について鋭意検討した。その結果、熱間で流動性のある製鋼スラグを、製鋼スラグ還元処理用電気炉内の溶鉄上に形成した溶融スラグ層（還元スラグ層）に向けて流し込む際、
（ａ）熱間で流動性のある製鋼スラグが、一旦、貯留・保持できる構造と、
（ｂ）電気炉への流入量を調整できる構造と、
を備えるスラグ供給容器を用いれば、製鋼スラグの電気炉への装入中、急激なスロッピングの発生を抑制できて、電気炉における溶融・還元処理を連続的に継続できることが解った。
　以下、上述の知見に基づきなされた本発明の実施形態に係るスラグ供給容器を、図面に基づいて詳細について説明する。
　尚、本発明に係るスラグ供給容器で電気炉に流し込む熱間製鋼スラグは、製鋼工程で発生したスラグであればよく、特定の種類又は組成の製鋼スラグに限定されない。
　また、本発明で対象とする、電気炉に一般的には上方から流し込まれる熱間製鋼スラグ（以下、単に製鋼スラグと呼ぶ場合がある）とは、熱間で流動性のある製鋼スラグであって、スラグ供給容器から連続的又は間歇的に電気炉内に流し込み得るに足る流動性を有していればよく、完全に溶融状態にある必要はない。熱間製鋼スラグの固相率は、特に限定されない。例えば、使用時、固相率が３０％以下程度であれば、電気炉に流し込み得る流動性を備えていることを、本発明者らは確認している。なお、スラグの固相率は、市販のソフトを用いて算出できる。
　まず、本実施形態に係るスラグ供給容器と、熱間製鋼スラグを溶融・還元する電気炉との配置態様について説明する。図１に、本実施形態に係るスラグ供給容器と電気炉との配置態様を示す。
　製鋼スラグ還元処理用電気炉１（以下、単に電気炉１と呼ぶ場合がある）は、固定式の直流電気炉で、上部電極２ａと炉底電極２ｂが鉛直方向に対をなす電極２を備えている。電気炉１の底部には、溶鉄５が収容され、溶鉄５の上には、スラグ供給容器９から流入された製鋼スラグ６’を含む溶融スラグ６の層が形成されている。溶融スラグ６の層は、溶鉄５と共に電極２で加熱される。
　電気炉１の炉天井１ｃの左部には、熱間製鋼スラグ６’をスラグ供給容器９から流し込む電気炉側スラグ供給口４が設けられている。電気炉１に外気（酸素又は酸素含有ガス）が侵入すると、溶融スラグ６の層の表面で酸化反応が起きて、溶融スラグ６の層の（Ｔｏｔａｌ　Ｆｅ）が上昇し、還元力が低下する。
　電気炉１内へ外気が侵入しなければ、炉内は還元雰囲気に維持されるので、溶融スラグ６の層の表面で再酸化は起きず、溶融スラグ６及び溶鉄５中のＣによるＦｅＯの還元反応が進行して、溶融スラグ６の（Ｔｏｔａｌ　Ｆｅ）は減少し、所定の低水準に維持される。それ故、電気炉１は、外気が侵入しない密閉型が好ましい。
　電気炉１内は、還元反応によって生じるＣＯガスと、投入される還元材（炭材）から生じるＨ２を主成分とする還元雰囲気となる。
　電気炉１の炉側壁１ａには、炉外に設けた出滓樋（図示なし）に溶融スラグ６を出滓する出滓孔７が設けられ、反対側の炉側壁１ｂには、炉外に設けた出銑樋（図示なし）に溶鉄５を出銑する出銑孔８が、出滓孔７の高さ位置よりも下方に設けられている。
　出滓孔７と出銑孔８は、炉側壁１ａと炉側壁１ｂの溶損を防止するために、同じ炉側壁に近接して設けないことが好ましい。出滓孔７と出銑孔８は、炉側壁１ａと炉側壁１ｂの溶損を防止し得る距離だけ離間していればよい。
　炉側壁１ａ、炉側壁１ｂ、及び、炉天井１ｃは、ジャケット冷却又は散水冷却（図示なし）で冷却されている。
　電気炉１は、炉内に炭材等の還元材及びスラグ改質材等の副原料を供給する原料供給装置（図示なし）を備えている。電気炉１で、上記副原料を用いて、スラグを溶融・還元・改質して、溶鉄５を製造することができる。上記溶融・還元で発生したＣＯ及びＨ２を含む高温排ガス（以下「電気炉排ガス」ということがある。）は、電気炉側スラグ供給口４から、後述するスラグ供給容器９の内部に侵入する。
　図２に、図１に示すスラグ供給容器９を拡大して示す。
　スラグ供給容器９（図１及び２、参照）は、上壁１１、下壁１０、上壁１１と下壁１０の間に配置した側壁（図２には、側壁９ｂだけを図示）とにより構成され、熱間製鋼スラグ６’を流入させる（収容する）容器本体９０を有する。
　そして、スラグ供給容器９は、その端部において、電気炉側スラグ供給口４に連結可能に設けたスラグ排出部９ａを備えている。ここで、スラグ供給容器９のスラグ排出部９ａと電気炉側スラグ供給口４の連結構造は、特定の連結構造に限定されない。例えば、電気炉側スラグ供給口４のサイズよりも、スラグ供給容器９のスラグ排出部９ａのサイズを小さくして、電気炉側スラグ供給口４に、スラグ供給容器９のスラグ排出部９ａが侵入可能とする構造等を挙げることができる。
　なお、スラグ供給容器９のスラグ排出部９ａと電気炉側スラグ供給口４の連結構造は、スラグ供給容器９が傾動軸Ｚを中心に傾動しても、連結部で機械的に気密状態を維持することが可能な連結構造が好ましい。
　また、スラグ供給容器９の上壁１１には、スラグ鍋（図３中、１５）等から製鋼スラグ６’の供給を受けるためのスラグ受け入れ部１３ａと、このスラグ受け入れ部１３ａを、必要に応じ開閉する蓋１３ｂを備えている。スラグ受け入れ部１３ａは、製鋼スラグ６’の供給がないときは、外気の侵入を防ぐために、蓋１３ｂで閉塞されている。尚、スラグ受け入れ部１３ａは、側壁９ｂに設けられてもよい。
　さらに、上壁１１又は側壁９ｂには、電気炉側スラグ供給口４からスラグ排出部９ａを経て侵入する電気炉排ガスを排気するための排気部１３が設けられてもよい。排気部１３が集塵機（図示なし）に連結される場合、排気部１３から排気される電気炉排ガスを、集塵機に誘導することができるため、好ましい。なお、排気部１３はスラグ排出部９ａから離れた位置であるほど、スラグ供給容器９内のスラグが電気炉排ガスでより保熱され易くなるため好ましい。
　また、排気部１３は、集塵機（図示なし）に連結される場合、スラグ供給容器９の雰囲気を、負圧状態にすることができるため、好ましい。この状態において、電気炉１で発生した電気炉排ガスは、電気炉側スラグ供給口４からスラグ排出部９ａを経てスラグ供給容器９の内部に侵入する（図２中、矢印、参照）。そして、電気炉排ガスは、スラグ供給容器９の内部を排出径路として通過し、排気部１３から、排ガスダクト（図示なし）を経由して集塵機（図示なし）へ流入する（図２中、矢印、参照）。
　このように、スラグ供給容器９の内部を電気炉排ガスの排気経路として利用することにより、製鋼スラグ６’をスラグ受け入れ部１３ａからスラグ供給容器９に供給する場合でも、電気炉１内を還元雰囲気に維持することができるとともに、製鋼スラグ６’の表面で起きる酸化反応を防止することができる。
　また、上壁１１と下壁１０との間隔（側壁９ｂを除く側壁の高さ）は、特に限定されないが、スラグ排出部９ａに近づくほど漸減している部位を有することが好ましい。その理由は、スラグ供給容器９において、スラグ排出部９ａからスラグ供給容器９内にかけて容積を大きくすることができて、設備をコンパクト化できるからである。また、漸減している部位の範囲がより広いほど、電気炉側スラグ供給口４をより小さくすることができ、電気炉１との連結をより容易に行うことができる。このため、すべての範囲に亘り、漸減していることが最も好適である。
　なお、容器幅も特に限定されないが、同様の理由で、側壁９ｂからスラグ排出部９ａに向かって漸減していることが好ましい。
　スラグ供給容器９の下壁１０は、鉄皮１０ａと断熱材１０ｂ、及び、耐火物内張壁で構成されていることが好ましい。この壁構成により、下壁１０を通過する熱流束を最小に抑え、製鋼スラグ６’の耐火物内張壁への付着を抑制することができる。
　一方、上壁１１及び側壁９ｂは、耐火物を内張りした水冷壁とすることが好ましい。耐火物を内張りすると過冷却を抑制できるので、耐火物の保有熱を、製鋼スラグ６’を保熱するための放射熱として有効に利用することができる。側壁９ｂにおいて過冷却が抑制されるので、適量の製鋼スラグ６’が側壁９ｂの表面に付着して薄いスラグ層が形成される。このスラグ層により、耐火物を保護することができる。
　スラグ供給容器９には、スラグ供給容器９を、電気炉１の炉側壁１ａの端部近傍で、スラグ排出部９ａの下部に設けた傾動軸Ｚを中心に任意の角度に傾動可能な傾動装置（図示なし）が配備されている。
　傾動装置は、スラグ供給容器９を、傾動軸Ｚを中心に任意の角度で傾動できる装置であればよく、特定の傾動装置に限定されないが、スラグ供給容器９の底部に昇降可能なシリンダーを設置する傾動機構が推奨される。スラグ供給容器９から電気炉１への製鋼スラグ６’の装入量は、台車１４に設けた秤量装置１６で容器本体９０中の熱間製鋼スラグ６’の質量の変化量を測定しながら、その測定値に基づき、傾動装置でスラグ供給容器９の傾動角を制御することで、適確に調整することができる。なお、熱間スラグ６’の質量変化は、スラグ供給容器９の質量を経時的に測定することで把握することができる。スラグ供給容器９の質量は、ロードセル等を用いて測定することが例示できる。
　また、スラグ供給容器９は、傾動角を固定すれば、製鋼スラグ６’を、スラグ鍋１５から電気炉１へ連続的に供給するスラグ樋としても機能させることができる。その際には、スラグ供給容器９のスラグ受け入れ部１３ａの蓋１３ｂを開け、製鋼スラグ６’をスラグ受け入れ部１３ａからスラグ供給容器９へ供給しつつ、スラグ供給容器９のスラグ排出部９ａから電気炉１へ装入する。
　スラグ供給容器９には、例えば上壁１１又は側壁９ｂにおいて、電気炉排ガスに、酸素又は酸素含有ガスを吹き込むノズル１２を設けてもよい。スラグ供給容器９内で、電気炉排ガスを燃焼させると、スラグ供給容器９内を高温に維持することができる。容器内を高温に維持することにより、製鋼スラグ６’の凝固や、スラグ供給容器９の炉壁への付着を防止することができ、かつ、電気炉１への装入に必要な製鋼スラグ６’の流動性をより良好に確保することができる。
　スラグ供給容器９が充分昇熱されていない場合、又は、電気炉排ガスの顕熱及び燃焼熱を利用しても、スラグ供給容器９内の温度が、製鋼スラグ６’がスラグ供給容器９の壁面に付着しない温度まで上昇しない場合のために、スラグ供給容器９は、例えば上壁１１又は側壁９ｂに、スラグ供給容器９内に火炎を照射し得る燃焼バーナー１２ａを備えていてもよい。
　また、下壁１０の壁面に製鋼スラグ６’が付着しない程度の流動性を確保するために、下壁１０にノズル（図示なし）を設けてもよい。該ノズルから、含酸素ガス（例えば、Ｎ２＋Ｏ２の混合ガス）を容器内に吹き込んで軽微な燃焼熱を発生させ、付着スラグ層内の通気性を確保しながら、製鋼スラグ６’の流れを形成することが好ましい。
　スラグ供給容器９に、製鋼スラグ６’をスラグ供給容器９内で改質するスラグ改質材を、製鋼スラグ６’に添加する場合、スラグ改質材を、例えば燃焼バーナー１２ａを介して、スラグ供給容器９内に溶融照射してもよい。
　スラグ供給容器９による製鋼スラグ６’の電気炉１への装入は、以下のようにして行う。
　電気炉１内に、予め、相当量（例えば、１００～１５０トン程度）の溶鉄５を種湯として収容する。次に、電気炉１への電力供給速度に対し、還元し得る量の熱間製鋼スラグ６’を、スラグ供給容器９の秤量値を確認しつつ、連続的又は断続的に溶鉄５上の溶融スラグ６の層に向けて流入し、電気炉１内の溶融スラグ６の層を継続的に維持する。
　本実施形態に係るスラグ供給容器９を用いれば、傾動装置を駆動して、傾動軸Ｚを中心として、スラグ供給容器９の傾動角を調整し、製鋼スラグ６’のスラグ鍋からの受容、及び／又は、製鋼スラグ６’の電気炉１への装入態様を自在に選択できる。
　即ち、本実施形態に係るスラグ供給容器９を用いれば、傾動装置で傾動軸Ｚを中心に傾動することにより、スラグ鍋１５から供給される製鋼スラグ６’を、一旦、貯留・保持することができる。また、貯留・保持した製鋼スラグ６’を、電気炉１内の溶鉄５上の溶融スラグ６の層に向けて、溶融スラグ６がスラグフォーミングにより電気炉１からオーバーフローしないように、流入量を調整しつつ、連続的又は間歇的に装入することができる。
　尚、製鋼スラグ６’は、スラグ供給容器９で、一旦、貯留・保持するが、スラグ鍋からの供給量が少なく、スラグ供給容器９で、一旦、貯留・保持する必要がない場合は、前述したように、スラグ供給容器９を一定の傾動角で固定して、スラグ樋として使用することもできる。
　スラグ供給容器９を傾動して、製鋼スラグ６’を電気炉１内に装入することにより、スラグ供給容器９内の製鋼スラグ６’の高温表面層が更新されて、スラグ供給容器９内に残留する製鋼スラグ６’への着熱効率が向上する。
　製鋼スラグ６’を間歇的に電気炉１に装入する場合、
（ｉ）製鋼スラグ６’の装入と中断を適宜繰り返しながら装入する態様、又は、
（ｉｉ）所要量の製鋼スラグ６’を、所定の時間間隔で、一括して投入する態様を採用し得る。
　製鋼スラグ６’を電気炉１へ装入しているとき、装入速度が速すぎると、発生ガス量が一時的に増加してスラグフォーミング状態になり、スラグが電気炉１から溢れ出る（オーバーフロー）等の異常事態になる場合がある。このような場合には、スラグ供給容器９の傾動角を小さくして、製鋼スラグ６’の装入を一時停止する。
　製鋼スラグ６’を装入する際、溶融スラグ層の泡立ち状態（スラグフォーミング）が過激になりオーバーフロー等の異常事態に至るか否かは、常時、
（ａ）監視カメラで炉内状況及び炉外状況を監視する、
（ｂ）サウンドメーターで製鋼スラグ６’の挙動を監視する、
（ｃ）マイクロ波照射で溶融スラグ表面レベルを測定する
等の手法で検知し、閾値を超えそうな場合、スラグ供給容器９の傾動角を制御して、製鋼スラグ６’の電気炉１への装入量を調整することが好ましい。
　溶融スラグ６がスラグフォーミング状態になり、電気炉１から溢れ出る（オーバーフロー）のを予防する手段として、スラグ供給容器９による製鋼スラグ６’の装入量の調整の他に、溶鉄５の上のスラグとして、還元されたスラグを存在させることで、緩衝帯としての機能を持たせることができ、これにより、装入する製鋼スラグ６’のＦｅＯ濃度を希釈低減するとともに、製鋼スラグ６’と溶鉄５との接触機会を低減する手段も有効である。それ故、上記手段を併用してもよい。
　スラグ供給容器９は、当然に、メンテナンスが必要である。そのため、スラグ供給容器９の容器本体９０の交換が可能な構造を採用することが好ましい。図３に、容器本体９０の交換が可能な構造として、下壁１０の下部に、交換のために容器本体９０を引き出すための台車１４を設けた態様を示す。
　即ち、スラグ供給容器９は、台車１４に配置した油圧シリンダー１４ａ（スラグ供給容器９を傾動する）、及び、傾動軸Ｚで連結されている支持部材１４ｂ及び１４ｃで支持されている。
　スラグ供給容器９の容器本体９０を交換する際は、油圧シリンダー１４ａを駆動して、スラグ供給容器９を非傾動状態にして、スラグ供給容器９と電気炉１の連結を解除した後、スラグ供給容器９を搭載した台車１４を、電気炉１から離れた所定の位置に移動させる。
　メンテナンスが必要なスラグ供給容器９を、クレーン（図示なし）を用いて台車１４から吊り上げ、メンテナンスを行う位置へ移動させる。その後、新たなスラグ供給容器９を、クレーンを用いて台車１４に搭載し、台車１４を、電気炉１とスラグ供給容器９が連結可能な位置まで移動させる。
　スラグ供給容器９の容器本体９０を、より迅速に交換する場合は、２台の台車１４を用いてもよい。即ち、新たに交換するスラグ供給容器９の容器本体９０を搭載した台車（Ａ）を、所定の位置で待機させ、メンテナンスが必要なスラグ供給容器９の容器本体９０を搭載した台車（Ｂ）を、別の所定の位置に移動させ、その後、台車（Ａ）を、スラグ供給容器９と電気炉１が連結可能な位置まで移動させる。
　このように、２台の台車を用いることにより、スラグ供給容器９の容器本体９０を迅速に交換することができる。
　次に、本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。
　（実施例）
　転炉から排出された製鋼スラグを溶融状態（固相率２５％以下）で、スラグ供給容器に装入して、一旦貯留し、次いで、スラグ供給容器を、１０分に１回の頻度で傾動して、１回約８トンの製鋼スラグを、銑鉄が約１３０トンと、その上に還元処理された溶融スラグ層が約２００ｍｍ存在している直流電気炉に装入した。
　なお、製鋼スラグの装入量を１回：約８トンと設定したのは、事前の実機試験により、今回の条件で、フォーミングが激しく起きないことを確認していたためである。
　製鋼スラグの装入速度は平均して、８００ｋｇ／ｍｉｎと設定した。これは、後述の通り、約３０ＭＷの電力を連続して投入するため、前述の方法により求めておいた製鋼スラグの還元処理に必要な電力原単位から算出したものである。
　電気炉内の温度は、溶鉄温度：１４５０±５℃、スラグ温度：１５５０±５℃となるように制御した。電気炉に、大気に通じる開口部はないので、炉内は還元雰囲気に維持された。電気炉には、電極から、約３０ＭＷの電力を連続して投入し、原料投入管から炭材粉を５ｔ／ｈの速度で供給して、溶融スラグ層に向けて流し込む製鋼スラグの還元処理を、スラグフォーミングを起こすことなく行うことができた。
　このことは、製鋼スラグを、装入速度８００ｋｇ／ｍｉｎで連続的に装入した場合は、フォーミングがより起こり難い条件となるため、溶融スラグのオーバーフローを起こさずに、溶融スラグの還元処理を継続できることを意味している。即ち、上記の実施例は、製鋼スラグの連続装入を実証する実施例でもある。
　前述したように、本発明によれば、熱間で流動性のある製鋼スラグを、電気炉内の溶鉄上に形成した溶融スラグの層（還元スラグ層）に、急激なスロッピングを起こさずに装入することができるので、電気炉における溶融・還元処理を連続的に継続することができる。よって、本発明は、鉄鋼産業において利用可能性が高いものである。
　１　　電気炉
　１ａ、１ｂ　　炉側壁
　１ｃ　　炉天井
　２　　電極
　２ａ　　上部電極
　２ｂ　　炉底電極
　４　　電気炉側スラグ供給口
　５　　溶鉄
　６　　溶融スラグ
　６’　　製鋼スラグ
　７　　出滓孔
　８　　出銑孔
　９　　スラグ供給容器
　９ａ　　スラグ排出部
　９ｂ　　側壁
　１０　　下壁
　１０ａ　　鉄皮
　１０ｂ　　断熱材
　１１　　上壁
　１２　　ノズル
　１２ａ　　燃焼バーナー
　１３　　排気部
　１３ａ　　スラグ受け入れ部
　１３ｂ　　蓋
　１４　　台車
　１４ａ　　油圧シリンダー
　１４ｂ、１４ｃ　　支持部材
　１５　　スラグ鍋
　１６　　秤量装置
　Ｚ　　傾動軸

Claims (9)

  1. 　熱間製鋼スラグを、製鋼スラグ還元処理用電気炉内の溶鉄上の溶融スラグの層に向けて、電気炉側スラグ供給口を介して流し込む、前記電気炉のスラグ供給容器であって、
    　上壁、下壁、及び、前記上壁と前記下壁との間に配置された側壁を備え、前記熱間製鋼スラグを前記電気炉に向けて流入させる容器本体と、
    　前記容器本体の端部に設けられ、前記電気炉側スラグ供給口に接続されるスラグ排出部と、
    　前記容器本体の前記側壁又は前記上壁に設けられ、前記熱間製鋼スラグの供給を受けるスラグ受け入れ部と、
    　前記スラグ受け入れ部を開閉する蓋と、
    　前記容器本体に設けられ、前記電気炉からの排ガスを排出する排気部と、
    　前記容器本体を傾動させて前記熱間製鋼スラグの前記電気炉側スラグ供給口への流入量を調整する傾動装置と、
    を備えることを特徴とする製鋼スラグ還元処理用電気炉のスラグ供給容器。
  2. 　前記側壁の高さが、前記スラグ排出部に向かって漸減している部位を有する
    ことを特徴とする請求項１に記載のスラグ供給容器。
  3. 　前記上壁又は前記側壁が、前記容器本体の中に酸素又は酸素含有ガスを吹き込む第１のガス吹き込みノズルを備える
    ことを特徴とする請求項１に記載のスラグ供給容器。
  4. 　前記上壁又は前記側壁が、燃焼バーナーを備える
    ことを特徴とする請求項１に記載のスラグ供給容器。
  5. 　前記上壁又は前記側壁が、スラグ改質剤を溶融照射する溶融照射装置を備える
    ことを特徴とする請求項１に記載のスラグ供給容器。
  6. 　前記下壁が、前記容器本体の中にＮ２とＯ２との混合ガスを吹き込む第２のガス吹き込みノズルを備える
    ことを特徴とする請求項１に記載のスラグ供給容器。
  7. 　前記容器本体中の前記熱間製鋼スラグの質量の変化量を測定する秤量装置を備える
    ことを特徴とする請求項１に記載のスラグ供給容器。
  8. 　前記下壁の下部に、前記容器本体の交換を行うための台車を備える
    ことを特徴とする請求項１に記載のスラグ供給容器。
  9. 　前記排気部が、集塵機に連結される
    ことを特徴とする請求項１に記載のスラグ供給容器。
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