高炉キャストハウスとその運用

高炉キャストハウスとその運用

高炉（BF）鋳造所は、溶銑と液体スラグが高炉から取り出され、取鍋（トルペドカーまたはオープントップ取鍋）に注がれるか、固化（豚の鋳造とスラグの造粒）のために導かれる作業領域です。処理（キャストハウスの脱硫）。

低コストの操業のための高生産性高炉では、トラブルのない良好な鋳造所の操業が重要な要件です。キャストハウスの機能設計、運用慣行、耐火技術、自動化、および環境要件は、キャストハウスからのより高い信頼性と出力に対する要求を満たすために調査する必要がある重要な問題です。どの高炉でも、鋳造所はBF操業全体の中で最も労働集約的な地域です。その設計は、労働力、メンテナンス、材料の使用を最小限に抑え、作業環境を改善しながら、予想される溶銑生産、炉床量、およびタッピング慣行と完全に統合する必要があります。主な目的は、製錬速度、有効炉床容積、および炉床を「乾燥」状態に維持したいという願望によって決定される鋳造速度および1日あたりの鋳造回数で高炉から溶鉄を除去することです。キャストハウスのトラフ、ランナー、キャストハウスの設備が利用できるかどうかではなく。 BFキャストハウスの典型的なレイアウトを図1に示します

図1BFキャストハウスの一般的なレイアウト

キャストハウスの設計と操作は、以下のパラメーターに関してBF操作の効率を改善する必要があります。

• 溶銑と液体スラグのタッピングに従事する労働者の労働条件の改善
• 温度を維持することにより、溶銑からの熱損失を低減
• 液体スラグで失われる溶銑の量の削減
• タッピング中に発生する汚染物質の量を大幅に削減します

キャストハウスには、緊急時に作業員がそのエリアから避難できるように、一定数の入口、通路、および出口が必要です。作業員がタップホールの前を通過したり、ランナーをまたいだりすることなく、キャストハウスのどのエリアからも逃げることができるように設計および配置する必要があります。

鋳造所の大きさは炉の生産能力によって異なりますが、作業員と設備の両方を収容するのに十分なスペースが必要であることも重要です。特に、炉の隣とタップホールの両側にできるだけ多くの空きスペースが必要です。理想的には、ランナーができるだけ短くなるようなレイアウトにする必要があります。傾斜またはスイングするランナーと大容量の溶銑取鍋により、キャストハウスの作業条件を改善し、タッピングを容易にすることができます。さらに注意深くタップホールを開閉することは、高炉の重要な成功要因です。

キャストハウスで効率的にほこりや煙を抽出するには、鉄のランナーを覆う必要があります。ただし、タッピングプロセスとタップホールのメンテナンスには、ランナーのフロントエリアへの障害物のないアクセスが必要です。トラフカバーマニピュレーターのさまざまな設計は、キャストハウスで柔軟なソリューションを提供します。

金属側とスラグ側のキャストハウスの床は、滑らかな表面を持ち、特定の部分でわずかに傾斜している必要があります。スラグや溶銑を簡単に除去するために、傾斜角度を選択しないでください。傾斜が急すぎると、キャストハウスでの作業が不必要に疲れ、転倒の危険性が高くなります。

ランナーの深さは、耐火物のライニングの存在を考慮した後、溶銑の可能な最大の流れに対応するのに十分な大きさである必要があります。

高炉とタッピングフロアの間に切れ目がないように、タップホールとメインランナーをリンクするために使用するシステムを選択する際には特に注意が必要です。

タップされた液体やスラグを排出するためのタッピングフロアの開口部は、作業員が落下しないようにシールドする必要があります。

スラグ取鍋の爆発はまれですが、不可能ではありません。設置の種類ごとに、スラグの飛沫から労働者を保護するために最適な対策を講じる必要があります。

もう1つの危険は、金属取鍋からレールとその周辺に溶銑がこぼれたり漏れたりすることです。地面が濡れていると、爆発が発生する可能性があります。水（地下水、雨水、高炉からの水）がその地域に浸透したり排水されたりしないように、適切な対策を講じる必要があります。レールの間に溜まる可能性のある水を排水するための設備が必要です。

キャストハウスは、労働者が事故の危険なしに溶銑とスラグ取鍋の充填を監視できるように設計および装備されている必要があります。

冷却水からの蒸気がキャストハウスに吹き込まれる可能性がないように、スラグ造粒プラントの選択と場所に注意を払う必要があります。溶銑が誤ってスラグで叩かれたときに発生する可能性のある爆発から労働者と機器を保護するために、いくつかのシステムを設置する必要があります。

手作業による取り扱いは最小限に抑え、タッピングフロアのすべての部分にアクセスできる必要があるため、キャストハウスで使用される輸送および取り扱い機械は慎重に選択する必要があります。機械には、1つまたは複数の天井クレーンまたはその他の吊り上げ装置、フォークリフトおよびその他のハンドリングトラックを含める必要があります。トラックを取り扱うために、タッピングフロアにアクセスランプと操縦スペースを用意する必要があります。

タッピング作業中にキャストハウスの作業員がさらされる危険性を以下に示します。

• 高温の材料と溶銑および溶融スラグから放射される熱
• 溶銑とスラグの爆発と飛沫
• オーバーフローと流出
• 炉のブレイクアウト
• 煙、ほこり、ガス、蒸気
• タップ穴の穿刺のための酸素の使用
• タップホールガンやドリル、空気圧、油圧、電気機器などの機械の使用。
• 手工具の使用
• 材料や廃棄物などの取り扱い
• ランナーの乾燥のための可燃性ガスの使用
• 保温と砂のための籾殻の使用
• ノイズ。

最新の高炉には、キャストハウスに次の機器、工具、消耗品があります

• タップホールドリル
• ドリルロッドチェンジャー
• タップホールクレイガン
• タップホールクレイガンローダー
• トラフカバーとトラフカバーマニピュレーター
• 魚雷車のレベル測定システム
• ティルティングランナー
• ジャックダムドリル
• コントロールキャビン
• 温度測定とサンプリング
• 耐火物
• 砂、籾殻、穿刺パイプ、ピアスロッドなどの他の消耗品
• ランシング用の酸素とランナー乾燥用の燃料ガス

これらのいくつかについて、以下で詳しく説明します。

タップホールドリル

経済的なタッピングには、高性能のタップホールチャネルが必要です。適切なタップホール粘土の選択と最適な開口戦略に加えて、タッピングパラメータの最適な調整とその再現性が重要です。タップホールドリルは、効果的な穴あけを確実にするために、最大限の柔軟性と実績のある大容量ドリルハンマーを組み合わせる必要があります。タップホールドリルの基本的な設計と設置の要件は次のとおりです。

• タップホールを正確に掘削するには、ドリルは十分に強力で剛性が高い必要があります
• ドリルを特定の位置にロックできるはずです
• ドリルのすべての動きと操作はリモートコントロールする必要があります
• これらはいつでも停止できる必要があります
• 機械には、ドリルが作動する前に自動的に作動する警告サイレンまたはブザーが取り付けられている必要があります
• ドリルは、使用していないときに作業者が自由に動き回ったり、修理したりできるように設置する必要があります。機械と障害物の間を1人が通過するのに十分なスペースが必要です
• 機械の周囲で作業する人員に適切な保護手段を提供する必要があり、それも保護する必要があります
• 電力線は熱やブレイクアウトから保護する必要があり、優れた機械的強度を備えている必要があります
• 電気を使用する場合は、少なくとも2つの独立した回路を介して電源を供給することをお勧めします。そのうちの1つは安全回路である必要があります
• 制御が油圧または空気圧の場合は、適切なサイズのアキュムレータを取り付ける必要があります。

タップホールクレイガン

いかなる条件下でも炉を閉鎖することは、重要な安全要件です。これには、タップホールクレイガンに非常に高い信頼性と堅牢性が要求されます。タップホールガンの基本的な設計と設置の要件は次のとおりです。

• ガンは、圧力が通常より高くなった場合でも、高炉の内圧の全力に逆らってタップホール粘土をタップホールに押し出すのに十分強力でなければなりません
• 機械は、スラグやその他の物質による障害物があっても、銃口をタップホールに正しく配置できる必要があります。
• 機械は、プラグに必要なすべての粘土を押し出すように設計する必要があります
• 銃をさまざまな位置にロックできるはずです
• 銃のすべての動きと操作はリモートコントロールする必要があります。これらはいつでも停止できる必要があります
• マシンには、ガンが作動する前に自動的に作動する警告サイレンまたはブザーが装備されている必要があります
• ガンは、使用していないときに作業員が自由に動き回って修理できるように設置する必要があります。機械と障害物の間を1人が通過するのに十分なスペースが必要です
• 機械の周囲で作業する人員に適切な保護手段を提供する必要があり、それも保護する必要があります
• 電力線は熱やブレイクアウトから保護する必要があり、優れた機械的強度を備えている必要があります
• 電気を使用する場合は、少なくとも2つの独立した回路を介して電源を供給することをお勧めします。そのうちの1つは安全回路である必要があります
• 制御が油圧式の場合は、適切なサイズのアキュムレータを設置する必要があります

コントロールキャビン

タップホールガンとドリルの制御キャビンは、緊急時にも操作できるように配置、保護、装備する必要があります。したがって、次の基本的な機能が必要です。

• 制御キャビンの場所は、人員が爆発や爆発のリスクから完全に保護され、完全な方法で操作を観察できるようにする必要があります。
• その構造には可燃性物質を使用しないでください
• 少なくとも2つの異なる独立した入り口を用意する必要があり、そのうちの1つは、外側の緊急避難プラットフォームにアクセスできるようにする必要があります。このプラットフォームは、常に空けておく必要があります。
• キャビンからランナーに通じるドアがあってはなりません
• タッピングエリアを見下ろす観測ウィンドウは、（i）できるだけ小さくする必要がありますが、操作エリアとガンおよび/またはドリルの位置を完全に把握できるようにする必要があります。（ii）「Triplex」を取り付ける必要があります。グリルで保護された、外側に開くフレームのガラスパネル（iii）操作者が操作の進行状況を追跡しながら簡単に操作できるように、コントロールは窓の隣に配置する必要があります。制御装置の誤った操作を防ぐための予防措置を講じる必要があります。（iv）キャビンと高炉の操作に関連する作業が行われる他の場所との間の通信は、少なくとも2つの別個の口頭通信システム（内部電話、インターホン、ラジオ電話など）。
• キャビンには、煙やガスで汚染されていないエリアから空気を引き込む換気システムを設置する必要があります。
• 水しぶきや爆発の可能性から保護されたエリアにキャビンを配置できない場合は、安全対策を強化する必要があります。特に、ドアは爆発が開くのではなく閉じる傾向があるように設定する必要があり、壁、ドア、屋根は炎と耐熱材料で覆われている必要があります。

酸素によるタップホールピアス

タップホールピアシング用の機器は、酸素供給用の柔軟な配管、ランスホルダー、および酸素ランスで構成されています。酸素ランスは、1つまたは複数の鋼管で構成されています。火花や水しぶきを避けるために、オペレーターが常にタップホールから十分に離れていることを確認することが重要です。したがって、ランスが長さを超えて燃えすぎないようにすることをお勧めしますが、燃えなかった部分を回復して元の長さのチューブを構成することをお勧めします。溶接部からの酸素の漏れを防ぐために、このようなチューブを結合する際には細心の注意を払う必要があります。状態の悪いチューブは拒否する必要があります。キャストハウスに配送するときは、チューブはすでに脱脂されているはずです。脂っこいチューブは使用しないでください。チューブは、油、グリース、ほこり、および天候から保護された場所に保管する必要があります。最低限の安全要件に準拠しているチューブのセクションのみを回収して再利用する必要があります。

キャストハウス耐火物

鉄とスラグが定期的にタップされる高炉のタップ穴の場合、すぐに使用できるタップホール混合物（タップホール粘土とも呼ばれます）を使用して、鋳造物の端に穴を塞ぎます。次に、これらの熱硬化材料は、次の鋳造のために穴あけされます。鉄とスラグが分離され、鉄が取鍋に向けられるトラフとランナーの場合、油圧結合されたキャスタブルが修理用の基本的なライニングと砲撃材料として使用されます。

タップホール粘土

タップホール粘土は、タッピング後にタップホールを塞ぐために使用される材料であり、材料が漏れないようにし、次にタップホールが開くまでプラグを差し込んだままにします。今日、タップホール粘土の選択と使用は、以下に示す多くの要因と相関しています。

• 主にサイズと開発に依存する高炉の運転条件-粘土は、高炉の生産性を妨げないように信頼性と安全性を確保するための重要な要素としてプロセスに参加します。
• タップホールエリアの特定の配置とその管理–これには、粘土が溶融金属の攻撃を促進して抵抗するだけでなく、ホールの長さによって炉床の排水と周辺の鉄の流れにプラスの影響を与える必要があります。
• 環境面は、キャストハウスレベルでの人間の労働条件の改善における政治的側面と一般的な環境保護の両方として想定されています。
• タップホール粘土のコストが残っているため、生産される溶銑1トンあたりの最適な単価を提案するための経済的側面は、鋳造所の操業における実質的なコストの1つです。

タップホール粘土は、以下の機能を一貫して安全に実行するための特性を備えている必要があります。

• クレイガンで押すと流れ、タップ穴を塞ぎます。タップホール粘土は、正しく注入されるのに十分な柔軟性が必要です。
• プラグからタップまでの時間はタップ穴内で硬化しますが、収縮せずに硬化して、しっかりと密閉します。
• 炉内からの圧力に耐えるのに十分な速さで硬化します
• 許容可能な時間内に掘削されます。
• スプレーを使用せずに、タップで安定した制御されたメルトストリームを許可します
• タッピング中の溶銑やスラグによる侵食や化学的攻撃に耐えます
• 次のプラグ用の安定した基板を形成します
• 安定した制御可能なタップホールの長さを提供します。
• 蒸留ガスを逃がすのに十分な多孔性
• 場合によっては、タップホールを維持し、劣化した場合に通常の状態に戻すのにも適している必要があります

タップホール粘土の要件は次のとおりです。

• 可塑性の向上-作業性を向上させるため
• 高い耐食性と耐摩耗性–一定のタップホール直径とタップホール長さを提供するため
• 優れた焼結性–優れた強度を提供するため
• 接着強度–新しいタップホールミックスと古いタップホールミックスを適切に接着するために必要です
• 優れたガス放出能力–内部のガス圧の形成を減らすため
• 簡単なタッピングまたはドリル。

無水粘土は、水を含む粘土よりも耐久性があります。後者は最新の高炉には使用できず、使用時には特別な注意を払う必要があります。タップホール粘土に使用される原料は、溶融アルミナ、焼成ボーキサイト、シャモット、ファイアクレイ、粘土鉱物、パイロフィライト、シリカ、細砂、カイアナイト、微細焼成アルミナ、ヒュームシリカ、ジルコニウム、クロマイト、炭化ケイ素、炭素、窒化ケイ素、金属粉末、コークス、超微細炭素、タール、樹脂、および特殊油。