特許 7323773 予備用の混銑車の加熱方法および加熱装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-08-01

(45)【発行日】2023-08-09

(54)【発明の名称】予備用の混銑車の加熱方法および加熱装置

(51)【国際特許分類】

   C21C 1/06 20060101AFI20230802BHJP

【ＦＩ】

C21C1/06

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2019103528

(22)【出願日】2019-06-03

(65)【公開番号】P2020196926

(43)【公開日】2020-12-10

【審査請求日】2022-02-03

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100096389

【弁理士】

【氏名又は名称】金本 哲男

(74)【代理人】

【識別番号】100101557

【弁理士】

【氏名又は名称】萩原 康司

(74)【代理人】

【識別番号】100167634

【弁理士】

【氏名又は名称】扇田 尚紀

(74)【代理人】

【識別番号】100187849

【弁理士】

【氏名又は名称】齊藤 隆史

(74)【代理人】

【識別番号】100212059

【弁理士】

【氏名又は名称】三根 卓也

(72)【発明者】

【氏名】月ヶ瀬 弘樹

(72)【発明者】

【氏名】権田 義明

【審査官】藤長 千香子

(56)【参考文献】

【文献】実開昭５８－０７５７４２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００５－１４６３５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１０１２６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５５－０９７４１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２５４８６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５５－０４６６８１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭５９－０５４５５１（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２１Ｃ １／００－３／００

Ｃ２１Ｃ ５／０２－５／０６

Ｃ２１Ｃ ５／５２－５／５６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

非常時に備えて待機場所に配備される予備用の混銑車の内部を加熱する方法であって、
高炉と製鋼工場との間を往復する稼働ラインから、前記予備用の混銑車を外し、
１基の予備用の混銑車に対して、バーナーによって、目標温度までの昇温および蓄熱のための所定の加熱時間加熱した後、前記バーナーを前記混銑車から取り外し、前記混銑車の内部の温度が、高炉から溶銑を受銑可能な下限温度に下がるまでの待機時間の間に、前記バーナーで、他の予備用の混銑車を加熱し、
前記待機時間には、加熱後の前記混銑車の受銑口に保熱蓋を配置し、
最初に加熱した前記混銑車の温度が前記下限温度まで下がると、再び前記バーナーで最初に加熱した前記混銑車を加熱するという工程を繰り返して、前記予備用の混銑車の内部の温度が、前記下限温度を下回らないように、１台のバーナーで複数基の予備用の混銑車を加熱することを特徴とする、予備用の混銑車の加熱方法。

【請求項2】

前記待機時間が、前記加熱時間に対して整数倍となるように、前記加熱時間を設定し、１台のバーナーで、複数基の予備用の混銑車を順次加熱することを特徴とする、請求項１に記載の予備用の混銑車の加熱方法。

【請求項3】

非常時に備えて待機場所に配備される予備用の混銑車の内部を加熱する装置であって、
稼働ラインから外された複数基の予備用の混銑車内に順次出し入れ可能であり、前記混銑車の内部を加熱するバーナーと、
前記混銑車の受銑口に保熱蓋を着脱する着脱装置と、を備えていることを特徴とする、予備用の混銑車の加熱装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、予備用の混銑車の内部の加熱を行う加熱方法および加熱装置に関する。

【背景技術】

【0002】

製鉄所において、高炉で製造された溶銑は、主に混銑車で製鋼工場まで搬送される。混銑車は、単に溶銑の搬送装置として、あるいは、搬送される間、脱リン、脱珪、脱硫処理等の溶銑の予備処理が行われる処理容器として用いられる。混銑車に高温の溶銑を収容するため、混銑車の内壁は耐火物で構成されている。

【0003】

通常、製鉄所内で稼働している混銑車は、溶銑を受け入れるために高炉の溶銑排出部付近で待機するもの、溶銑を収容して製鋼工場へ搬送途中のもの、溶銑を製鋼工場の転炉鍋等に排出した後再び高炉に戻るものがあり、このうち何台かは、非常時の予備用として、処理される溶銑量に対して多めに配置されたものである。このような予備用の混銑車は、例えば製鋼工場内にトラブルが発生し、製鋼工場で溶銑を受け入れられなくなったとき等の非常時に、高炉から出銑し続ける溶銑を受け入れるために必要とされている。

【0004】

従来、この予備用の混銑車は、高炉と製鋼工場との間を往復する稼働ラインに組み込まれている。しかしながら、予備用の混銑車を稼働ラインに組み込むことで、混銑車の回転率が低下し、それにより空の時間が長くなって混銑車内部の蓄熱量が低下するという問題がある。蓄熱量が低下すると、溶銑を受け入れて高炉から製鋼工場へ運搬する間に、溶銑の温度が大幅に下がったり、溶銑やスラグの一部が凝固して炉壁に付着し、炉容積を小さくしたりすることがある。さらに混銑車の内部の温度が低下すると、溶銑を受け入れたときに、混銑車内部の耐火物に急激な温度差が作用することにより、耐火物が破損する場合がある。

【0005】

このような空の混銑車を保熱するために、例えば特許文献１には、混銑車の内部に、都市ゴミを乾燥、加圧成形した固形燃料を投入して燃焼させる方法が、特許文献２には、炭素の含有率が大きなレンガを投入して燃焼させる方法が、開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２００５－１０５３１０号公報

【文献】特開２００８－１０１２６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、上記特許文献１および特許文献２の方法はいずれも、稼働ライン内の混銑車に炭素分を含む燃焼物を投入する方法であり、稼働ラインにそのための設備を設ける必要がある。他にも、これらの方法は、溶銑を受け入れる際に、水蒸気爆発を防止するために、投入物の水分管理が必要となる。また、これらの方法は、混銑車の回転率を向上させるものではない。

【0008】

稼働中の混銑車内部の温度低下を抑制するには、混銑車の回転率を向上させることが好ましく、そのためには、予備用の混銑車は、稼働ラインから外しておくことが好ましい。ところが、稼働している混銑車の場合は一定時間ごとに溶銑を受け入れることで内部の温度が一定以上に保たれるが、稼働ラインから完全に外してしまった場合、非常時に迅速に溶銑を受け入れ可能とするためには、常に一定の温度以上に保熱しておく必要がある。

【0009】

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、製鉄所内の混銑車の回転率を向上させて稼働中の混銑車の温度低下を抑制するとともに、予備用の混銑車を、非常時には迅速に溶銑を受け入れ可能となるような温度に保熱しておくための加熱方法および加熱装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記問題を解決するため、本発明は、非常時に備えて待機場所に配備される予備用の混銑車の内部を加熱する方法であって、高炉と製鋼工場との間を往復する稼働ラインから、前記予備用の混銑車を外し、１基の予備用の混銑車に対して、バーナーによって、目標温度までの昇温および蓄熱のための所定の加熱時間加熱した後、前記バーナーを前記混銑車から取り外し、前記混銑車の内部の温度が、高炉から溶銑を受銑可能な下限温度に下がるまでの待機時間の間に、前記バーナーで、他の予備用の混銑車を加熱し、前記待機時間には、加熱後の前記混銑車の受銑口に保熱蓋を配置し、最初に加熱した前記混銑車の温度が前記下限温度まで下がると、再び前記バーナーで最初に加熱した前記混銑車を加熱するという工程を繰り返して、前記予備用の混銑車の内部の温度が、前記下限温度を下回らないように、１台のバーナーで複数基の予備用の混銑車を加熱することを特徴とする。

【0011】

前記待機時間が、前記加熱時間に対して整数倍となるように、前記加熱時間を設定し、１台のバーナーで、複数基の予備用の混銑車を順次加熱してもよい。

【0013】

また、本発明は、非常時に備えて待機場所に配備される予備用の混銑車の内部を加熱する装置であって、稼働ラインから外された複数基の予備用の混銑車内に順次出し入れ可能であり、前記混銑車の内部を加熱するバーナーと、前記混銑車の受銑口に保熱蓋を着脱する着脱装置と、を備えていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、予備用の混銑車を稼働ラインから外すことにより、稼働ライン内の混銑車の回転率を向上させることができ、予備用の混銑車をバーナーで所定温度に保熱しておくため、非常時には予備用の混銑車に迅速に溶銑の受け入れを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の一実施形態にかかる加熱装置で混銑車を加熱する状態を示す図である。

【図2】本発明が適用される混銑車の加熱時および非加熱時の温度経過の例を示すグラフである。

【図3】本発明の実施の形態の一例として、２基の混銑車を１台のバーナーで加熱する場合の２基の混銑車の温度経過を示すグラフである。

【図4】本発明が適用される混銑車の加熱時および非加熱時の異なる温度経過の例を示すグラフである。

【図5】本発明の異なる実施の形態の例として、３基の混銑車を１台のバーナーで加熱する場合の３基の混銑車の温度経過を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施の形態を、図を参照して説明する。

【0017】

本実施の形態において、製鉄所内の混銑車の稼働ラインには、通常時に高炉から排出され製鋼工場で処理される溶銑を収容、運搬するために必要な台数の混銑車が配置され、非常時に備えて配備される予備用の混銑車は、稼働ラインから外れた待機場所に配置される。予備用の混銑車は、製鋼工場の不具合により製鋼工場に溶銑を受け入れられなくなったときや混銑車の耐火物トラブル等の非常時にはすぐに高炉から溶銑の受け入れを行えるように、待機場所において例えば５００℃の下限温度を下回らないような温度になるまで保熱される。この下限温度は、予備用の混銑車が待機場所から高炉まで移動し、溶銑を受け入れるときに、混銑車内部の耐火物の損傷や溶銑の凝固等を防ぐために必要な最低温度、例えば３００℃以上を維持できるような温度に、製鉄所の状況に応じて適宜設定される。なお、ここでいう温度とは、混銑車内部の雰囲気温度のことであり、受銑口近傍に設けられた熱電対にて測温された値である。

【0018】

図１は、予備用の混銑車の加熱装置の例を説明する図であり、混銑車１０の断面から見た図である。混銑車１０は、高炉で製造された溶銑を収容する略長筒状の本体１１を有している。本体１１は、長軸まわりに回転できる構造であり、長手方向両側に、先端に向けて径が小さくなる略円錐形のコニカル部を有している。また、長手方向中央部には、受銑口１３が形成されている。受銑口１３は、本体１１から垂直外向きに延びる首部１４を有し、本体１１および首部１４の内壁には、耐火物１２が施工されている。図１は、混銑車１０に溶銑を収容する場合の縦断面を示すが、加熱時には、受銑口１３が真上よりも低い位置になるように混銑車１０を傾けた方が内部の熱が逃げにくいため、混銑車１０を長軸まわりに回転させて傾けることがある。

【0019】

本実施の形態において、加熱装置１は一対のバーナー２からなり、例えば図１に示すように、バーナー２は、受銑口１３の略中央に配置される。バーナー２が受銑口１３よりも本体１１の内部に入り込むと、加熱時に、本体１１の内壁に付着している付着物が剥がれ落ちてバーナー２を損傷させるというリスクがあるため、バーナー２は受銑口１３内に配置することが好ましい。また、バーナーの火炎が、受銑口１３の首部１４と本体１１との境界の角部１５の不定形耐火物に直接当たると、角部１５の耐火物が破損することがあるため、各バーナー２は、火炎が角部１５に当たらないように、且つ、混銑車１０の長手方向両端部まで十分に熱が届くような方向に向けることが好ましい。なお、本発明に用いられるバーナー２の形状や配置は、上記の形態に限らない。また、従来公知の各種バーナーを用いることができる。

【0020】

さらに、本実施の形態では、加熱後の混銑車１０の受銑口１３に耐火物からなる保熱蓋３を着脱するための着脱装置４が設置されている。着脱装置４は、例えば保熱蓋３を保持する機構と、保熱蓋３を保持した状態で複数基の混銑車１０の受銑口１３の位置まで運搬可能な機構とを備えている。

【0021】

予備用の混銑車１０は、例えば１基の混銑車１０に対して１台のバーナー２で、下限温度以上を維持するように加熱し続けてもよいし、１台のバーナー２で複数の混銑車１０を加熱することもできる。以下、１台のバーナー２で複数の混銑車１０を加熱する方法について説明する。

【0022】

図２は、混銑車１０の内部をバーナー２で加熱し、その後バーナー２を取り除いた場合の、混銑車内部の温度と時間との関係を示したグラフであり、混銑車１０内の耐火物１２に熱電対を取り付けて実験により求めたデータである。加熱する際には、目標温度である例えば１０００℃まで昇温させた後、混銑車１０内の耐火物１２の厚さ方向の温度分布が略均一になるまでさらに一定時間加熱を続ける。このように耐火物１２に蓄熱させることにより、バーナー２を外した後の温度の低下速度を遅らせることができる。

【0023】

図２の場合には、昇温および蓄熱のための加熱時間ｔ１が約１２時間であり、加熱を停止してから、下限温度として設定した５００℃に下がるまでの待機時間ｔ２が約１２時間となっている。

【0024】

図３は、図２に示す温度履歴を示す２基の混銑車（混銑車Ａ、混銑車Ｂ）に対して１台のバーナーで加熱する場合の、２基の混銑車の温度履歴を示すものである。図２の場合、昇温および蓄熱のための加熱時間ｔ１と、加熱を停止してから混銑車内部が下限温度（５００℃）に下がるまでの待機時間ｔ２との比が１：１である。この場合には、１基の混銑車（混銑車Ａ）を加熱した後の待機時に、同じバーナーでもう１基の混銑車（混銑車Ｂ）を加熱することができる。そして、混銑車Ｂを加熱し終わるタイミングで、混銑車Ａの温度が下限時間まで下がり、再び混銑車Ａを加熱するという工程を繰り返す。

【0025】

また、図４は、混銑車１０の内部をバーナー２で加熱し、バーナー２を取り除いた後、混銑車１０の受銑口１３に、耐火物からなる保熱蓋３を設けた場合の混銑車１０内部の温度と時間との関係を示したグラフである。加熱後の混銑車１０の受銑口１３に保熱蓋３を設けることにより、さらに温度低下の速度を遅らせることができ、加熱を停止してから５００℃の下限温度に下がるまでの待機時間ｔ２が約２４時間となっている。つまり、保熱蓋３を用いることにより、待機時間ｔ２を約１２時間長くすることができる。

【0026】

図５は、図４に示す温度履歴を示す３基の混銑車（混銑車Ａ、混銑車Ｂ、混銑車Ｃ）に対して１台のバーナーで加熱する場合の、３基の混銑車の温度履歴を示すものである。図４の場合、昇温および蓄熱のための加熱時間ｔ１と、加熱を停止してから混銑車内部が下限温度（５００℃）に下がるまでの待機時間ｔ２との比が１：２である。この場合には、１基の混銑車（混銑車Ａ）を加熱した後の待機時に、同じバーナーで他の２基の混銑車（混銑車Ｂ、混銑車Ｃ）を順次加熱することができる。そして、混銑車Ｃを加熱し終わるタイミングで、最初に加熱した混銑車Ａの温度が下限温度まで下がり、再び混銑車Ａを加熱するという工程を繰り返す。

【0027】

稼働ラインから外れた予備用の混銑車１０の加熱において、バーナー２を取り除いてから下限温度まで温度が下がる待機時間ｔ２が、目標温度までの昇温および耐火物へ一定の蓄熱量を持たせるための蓄熱を合わせたバーナー２による加熱時間ｔ１の整数倍となるように、加熱時間ｔ１を調整することが好ましい。これにより、１台のバーナー２で複数の混銑車１０を加熱するサイクルを無駄なく実現できる。加熱後の温度履歴は、混銑車１０の形状やサイズ、耐火物１２の種類等により異なるので、予め実験により温度履歴を測定し、加熱時間ｔ１を設定すればよい。

【0028】

以上のように、本発明によれば、予備用の混銑車１０を稼働ラインから外しておくことにより、稼働ライン内の混銑車の回転率を向上させ、空の時間を短くして温度低下を抑制することができる。そして、予備用の混銑車１０をバーナー２で加熱して溶銑を受銑可能な下限温度以上に維持することにより、非常時には迅速に稼働ラインに組み入れることができる。また、１台のバーナー２で複数の混銑車１０を加熱する場合には、効率的に加熱することができ、保熱蓋３を用いれば、加熱後の温度低下速度が遅くなり、待機時間ｔ２を長くすることができるので、加熱によるコストの削減を図ることができる。

【0029】

なお、上記実施の形態では、予備用の混銑車を全て稼働ラインから外してバーナーで加熱するものとしたが、予備用の混銑車のうち一部を稼働ラインに組み込み、残りの混銑車をバーナーで加熱するようにしてもよい。

【0030】

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【産業上の利用可能性】

【0031】

本発明は、非常時に備えて予備用の混銑車を配備する製鉄所内において、予備用の混銑車を加熱する際の加熱方法として有用である。

【符号の説明】

【0032】

１ 加熱装置
２ バーナー
３ 蓋
４ 着脱装置
１０ 混銑車
１１ 本体
１２ 耐火物
１３ 受銑口
１４ 首部
１５ 角部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】