JP4697103B2 - 転炉製鋼工場 - Google Patents

Description

本発明は、転炉形式の溶銑予備処理炉と脱炭炉とを有する転炉製鋼工場に関し、さらに詳しくは、予備処理された溶銑を用いた鋼の吹錬を能率良く行うことができるように溶銑予備処理炉および脱炭炉が配置された転炉製鋼工場に関するものである。

製鋼工程においては、鉄鋼製品の高品質化および高性能化に対応するとともに、鉄鋼精錬自体の一層の合理化を図るために、転炉での精錬に先立って溶銑予備処理が行われることが一般的である。この溶銑予備処理は、トーピードや溶銑鍋で行われる場合もあるが、近年では処理能率や処理性能に優れている転炉形式の溶銑予備処理炉で行われる場合が多い。

転炉形式の溶銑予備処理が一般化する以前には、転炉の役割は、トーピードや溶銑鍋で予備処理された溶銑を脱燐および脱炭（一次精錬）して、ＲＨなどの二次精錬炉へ送ることが主であった。このような場合には、高炉から送られてきた溶銑は製鋼工場の一角から製鋼工場内に搬入され、その搬入された側から転炉へ注入（注銑）され、転炉での一次精錬後に、注入された側とは反対側へ溶鋼を出す（出鋼）という一定の流れが合理的であった。

このような役割の転炉は、同一工場内に２基ないし３基設置されていることが普通であるが、そのような複数の転炉を有する製鋼工場であっても、溶銑は溶銑注入クレーンによって溶銑搬入側から転炉に注入され、一次精錬後に、その注入側とは反対側へ出鋼されて、受鋼台車や溶鋼搬送クレーンによって二次精錬炉へ送られるという、いわゆる一方向流れが形成されており、物流は合理的であった。

しかし、近年の転炉形式の溶銑予備処理は、上述した既存の転炉配置を前提として考えられてきたことから、物流には複雑な部分がある。すなわち、同一工場内にある複数の転炉のうちの一つを溶銑予備処理炉として、他の転炉を予備処理された溶銑の精錬炉（脱炭が主となるので、以後、脱炭炉と言う。）として用いている場合が多いことから、転炉で溶銑予備処理を行った後に、出銑された溶銑を再び転炉への注銑側へ戻して転炉へ注入し、脱炭しなければならず、物流が複雑化しているのである。

図１は、従来の転炉製鋼工場において転炉で溶銑予備処理を行う場合の転炉の平面配置と溶銑の移動形態の一例を模式的に示す図である。なお、同図において、矢印は溶銑の移動形態を模式的に示しており、実線矢印はクレーンによる移動を、破線矢印は溶銑台車または溶鋼台車による移動を、それぞれ示している。

図１中の注銑棟１１における（ａ）から（ｂ）へは、溶銑が収容された溶銑鍋（図示せず）がクレーン９ａによって移送される。そして、（ｂ）から（ｃ）へは、溶銑鍋がクレーン９ａによって溶銑予備処理炉１に移動されて、溶銑が溶銑鍋から溶銑予備処理炉１へと注入される。

転炉棟１０の溶銑予備処理炉１において予備処理された溶銑は、出銑・出鋼棟１２の（ｄ）に示すように溶銑予備処理炉１の出銑口３から出銑される。出銑された溶銑は、溶銑台車５上の注銑鍋（図示せず）に収容され、この溶銑台車５によって、出銑・出鋼棟１２から注銑棟１１まで、すなわち、（ｄ）に示す位置から溶銑予備処理炉１の下を経由して（ｅ）に示すクレーン位置まで搬送される。

そして、注銑棟１１における（ｅ）から（ｆ）への移動では、溶銑が収容された注銑鍋がクレーン９ａにより吊り上げられ、脱炭炉２に搬送されて、溶銑が注銑鍋から脱炭炉２に注入される。転炉棟１０の脱炭炉２において脱炭された溶鋼は、脱炭炉２の出鋼口４から出鋼され、溶鋼台車６上の溶鋼鍋（図示せず）に収容される。出鋼された溶鋼は、転炉棟１０から出銑・出鋼棟１２の（ｇ）に示す位置まで、溶鋼台車６によって搬送される。このように搬送された溶鋼は、クレーン９ｂにより次工程である二次精錬工程または連続鋳造工程に送られる。

しかし、このように従来の転炉製鋼工場で溶銑予備処理を行うと、溶銑予備処理炉１の周りの鍋物流が繁雑になることから、台車引出時間の増加に伴って、溶銑予備処理炉のｔａｐ−ｔｏ−ｔａｐ時間が増大する。ここで、ｔａｐ−ｔｏ−ｔａｐ時間とは、任意の出銑から次回の出銑までの１回の操業に要する時間であり、製鋼操業の能率を表す指標の一つである。

また、図１中の（ｅ）に示す位置では、注銑鍋吊上等の際に鍋同士が干渉することから次の溶銑予備処理用の新たな溶銑の注入を行うことができず、その結果として、さらにｔａｐ−ｔｏ−ｔａｐ時間が延長されることになる。さらに、注銑棟１１側の（ｃ）および（ｆ）の位置にて実施される注銑に使用するクレーンが１台の場合には、クレーンの稼動率の増加によるクレーン遅れが、また、クレーンを複数台有する場合には、クレーン同士の干渉によって生じるクレーン遅れが生産性の低下を招き、ｔａｐ−ｔｏ−ｔａｐ時間の増大の原因となっていた。

上記の問題への対応案として、溶銑予備処理工場と脱炭工場を二つの独立した工場とし、それぞれの工場で製鋼精錬を行う操業形態も考えられる。しかし、このような操業形態を採用した場合には、溶銑予備処理工場から脱炭工場までの溶銑搬送時間が極端に長くなることから、予備処理された溶銑の温度降下量が大きくなるとともに、予備処理された溶銑の運搬用鍋の必要基数が増加するという問題がある。また、上記の操業形態を採用するには、工場の新設が必須となることから、設備設置のための面積が必要になるとともに設備費用も増大するという問題がある。

このような問題を解決する手段として、特許文献１には、溶銑予備処理炉の注銑側に配置された溶銑吊上注入装置と、溶銑予備処理炉の出銑側に配置された受銑装置および溶銑吊上注入設備と、脱炭炉の出鋼側に配置された受鋼設備とを組み合わせて備えた転炉製鋼工場のレイアウトが提案されている。この方法によれば、ｔａｐ−ｔｏ−ｔａｐ時間の短縮を図ることは可能となるが、溶銑予備処理炉への注銑のために新たな棟を設けることが必要となる。このため、前述の製鋼を溶銑予備処理工場と脱炭工場の二つの独立した工場でそれぞれ行う操業形態の場合と同様に、設備設置のための面積が必要になるとともに設備費用も増大するという問題がある。

さらに、特許文献２には、溶銑予備処理炉と脱炭炉の傾動軸を互いに対向して平行に配設し、その間に溶銑の運搬装入装置を設けた転炉製鋼工場のレイアウトが開示されている。この方法によれば、生産性を低下させることなく操業することが可能となるが、大規模な溶銑運搬装入装置を設置せねばならず、設備費用および設備設置のための面積を要するという点からは問題である。

特開平６−３１６７２０号公報 特開平５−３１１２２４号公報

上述のとおり、従来の転炉製鋼工場では、転炉を用いて溶銑予備処理を行うにあたって溶銑の流れが錯綜する問題があり、効率的な物流を考えた設備配置とはなっていない。すなわち、設備費用および設備面積を最小限に抑えつつ、効率的な物流を図り、生産性を向上させることができるレイアウトを有する転炉製鋼工場は未だ提案されていない。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、溶銑予備処理炉の増設等にかかる費用を最小限に抑えるとともに、溶銑予備処理炉での製鋼時間、特に、ｔａｐ−ｔｏ−ｔａｐ時間を増大させることなく所望の生産性を確保し得る転炉製鋼工場を提供することを目的としている。

本発明者らは、上記の課題を解決するために、種々の検討を重ねた結果、溶銑処理炉と脱炭炉が略並列に配置されたレイアウトであっても、溶銑予備処理炉の出銑のための炉傾動方向と脱炭炉の出鋼のための炉傾動方向をそれぞれ反対とすることにより、すなわち、溶銑予備処理炉の出銑と脱炭炉の注銑を同一棟側とすることによって、物流上効率的な操業を行うことができ、ｔａｐ−ｔｏ−ｔａｐ時間の低減を図ることが可能となることを知見した。

本発明は、上記の知見に基づいて完成されたものであり、下記（１）〜（３）の転炉製鋼工場を要旨としている。
（１）溶銑予備処理を行う転炉形式の予備処理炉と、前記予備処理炉で処理された溶銑を脱炭吹錬する転炉形式の脱炭炉を備えた転炉製鋼工場であって、前記予備処理炉および前記脱炭炉が配置された転炉棟と、前記脱炭炉への注銑に使用されるクレーンが設置された注銑棟とを備え、前記予備処理炉から前記注銑棟側へ出銑することを特徴とする転炉製鋼工場。
（２）溶銑予備処理を行う転炉形式の予備処理炉と、前記予備処理炉で処理された溶銑を脱炭吹錬する転炉形式の脱炭炉を備えた転炉製鋼工場であって、前記予備処理炉から出銑するための炉傾動と前記脱炭炉から出鋼するための炉傾動とが反対方向であることを特徴とする転炉製鋼工場。
（３）上記（１）または（２）に記載の転炉製鋼工場では、前記予備処理炉と前記脱炭炉とが略並列に配置されるのが望ましい。

本発明において、「略並列」とは、溶銑予備処理炉と脱炭炉の傾動中心軸が同一直線上にある並列状態のみならず、傾動中心軸が近接する平行な二直線上にある場合のように概ね並列の状態も含まれることを意味する。

本発明では、物流上効率的な操業を行うことができ、ｔａｐ−ｔｏ−ｔａｐ時間の短縮を図ることができる。

また、溶銑予備処理炉と脱炭炉を並列に配置することから、並列に配置された既設の脱炭炉の一つを溶銑予備処理炉として改造または活用する場合はもちろんのこと、溶銑予備処理炉を新設する場合にも、溶銑予備処理炉等の増設コストを最小限に抑えることが可能となる。

以下に、本発明の転炉製鋼工場の実施形態を図面に基づいて説明する。

図２は、本発明の転炉製鋼工場における転炉の配置と溶銑の移動形態の一例を模式的に示す図であり、同図（ａ）は平面図であり、同図（ｂ）は側面図である。図２（ａ）における矢印は、前記図１の場合と同様に、溶銑の移動形態を模式的に示しており、実線矢印はクレーンによる移動を、破線矢印は溶銑台車または溶鋼台車による移動を、それぞれ示している。

図２中の注銑・出鋼棟１３における（ａ）から（ｂ）へは、溶銑が収容された溶銑鍋７がクレーン９ｂによって移送される。そして、（ｂ）から（ｃ）へは、溶銑鍋７がクレーン９ｂによって溶銑予備処理炉１に移動されて、溶銑が溶銑鍋７から溶銑予備処理炉１へと注入される。

転炉棟１０の溶銑予備処理炉１において予備処理された溶銑は、溶銑予備処理炉１の出銑口３から出銑され、溶銑台車５上の注銑鍋８に収容される。出銑された溶銑は、転炉棟１０から出銑・注銑棟１４の（ｄ）に示す位置まで、溶銑台車５によって搬送される。

そして、出銑・注銑棟１４における（ｄ）から（ｅ）への移動では、溶銑が収容された注銑鍋８がクレーン９ａによって吊り上げられ、脱炭炉２に移動されて、溶銑が注銑鍋８から脱炭炉２へと注入される。脱炭炉２において溶銑を脱炭することにより得られた溶鋼は、脱炭炉２の出鋼口４から出鋼され、溶鋼台車６上の溶鋼鍋（図示せず）に収容される。出鋼された溶鋼は、転炉棟１０から注銑・出鋼棟１３の（ｆ）に示す位置まで、溶鋼台車６によって搬送される。このように搬送された溶鋼は、クレーン９ｂにより次工程である二次精錬工程または連続鋳造工程に送られる。

本発明の転炉製鋼工場は、溶銑予備処理炉の出銑と脱炭炉の注銑が同一棟側となるように、溶銑予備処理炉の出銑の際の傾動方向と前記脱炭炉の出鋼の際の傾動方向とを反対に配置することを特徴としている。このような構成を採用することにより、従来の転炉製鋼工場と比較して、注銑鍋の移動距離を短縮でき、かつ、一方向流れとなることから、工場内の物流において、効率的な操業を行うことが可能となる。

また、本発明の転炉製鋼工場は、出銑された溶銑を溶銑台車上で注銑鍋に受銑した後に溶銑台車を反対側の注銑棟へ引き出す必要がないことから、出銑後、直ちに次チャージの溶銑を溶銑予備処理炉へと注入することが可能となる。さらに、溶銑予備処理炉−脱炭炉間においては、注銑鍋とクレーンとが干渉しないことから、溶銑予備処理炉のサイクルタイム、すなわち、ｔａｐ−ｔｏ−ｔａｐ時間が短縮され、生産性を向上させることができる。

本発明による効果を確認するために、先ず、図１に示した従来型レイアウトを有する転炉製鋼工場において、下記の表１に示す条件で１００チャージの溶銑予備処理および脱炭処理を行い、操業データを統計的に整理した。

次に、上記の整理した結果に基づいて、図２に示した本発明の転炉製鋼工場について、同じく１００チャージの溶銑予備処理および脱炭処理を想定したシミュレーション試験を行い、ｔａｐ−ｔｏ−ｔａｐ時間を調査した。それらの調査結果を表２に示す。

表２に示すように、本発明例は優れたｔａｐ−ｔｏ−ｔａｐ時間を示しており、本発明の転炉製鋼工場は効率的なレイアウトを有することが確認できた。

本発明では、物流上効率的な操業を行うことができるので、ｔａｐ−ｔｏ−ｔａｐ時間の短縮を図ることができる。

また、溶銑予備処理炉と脱炭炉を並列に配置することから、並列に配置された既設の脱炭炉の一つを溶銑予備処理炉として改造または活用する場合はもちろんのこと、溶銑予備処理炉を新設する場合にも、溶銑予備処理炉等の増設コストを最小限に抑えることが可能となる。

このように、本発明によれば、溶銑予備処理炉の製鋼時間、特に、ｔａｐ−ｔｏ−ｔａｐ時間を短縮し高い生産性を発揮する転炉製鋼工場を、費用的および場所的な制約を最小限に抑制しつつ提供することができる。

従来の転炉製鋼工場において転炉で溶銑予備処理を行う場合の転炉の平面配置と溶銑の移動形態の一例を模式的に示す図である。 本発明の転炉製鋼工場における転炉の配置と溶銑の移動形態の一例を模式的に示す図であり、同図（ａ）は平面図であり、同図（ｂ）は側面図である。

符号の説明

１．溶銑予備処理炉 ２．脱炭炉
３．出銑口 ４．出鋼口
５．溶銑台車 ６．溶鋼台車
７．溶銑鍋 ８．注銑鍋
９．クレーン １０．転炉棟
１１．注銑棟 １２．出銑・出鋼棟
１３．注銑・出鋼棟 １４．出銑・注銑棟

Claims (3)

1. 溶銑予備処理を行う転炉形式の予備処理炉と、前記予備処理炉で処理された溶銑を脱炭吹錬する転炉形式の脱炭炉を備えた転炉製鋼工場であって、
   前記予備処理炉および前記脱炭炉が配置された転炉棟と、前記脱炭炉への注銑に使用されるクレーンが設置された注銑棟とを備え、前記予備処理炉から前記注銑棟側へ出銑することを特徴とする転炉製鋼工場。
2. 溶銑予備処理を行う転炉形式の予備処理炉と、前記予備処理炉で処理された溶銑を脱炭吹錬する転炉形式の脱炭炉を備えた転炉製鋼工場であって、
   前記予備処理炉から出銑するための炉傾動と前記脱炭炉から出鋼するための炉傾動とが反対方向であることを特徴とする転炉製鋼工場。
3. 前記予備処理炉と前記脱炭炉とが略並列に配置されたことを特徴とする請求項１または２に記載の転炉製鋼工場。
   

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