溶融スラグの冷却処理装置
【課題】溶融スラグを効率的に冷却処理でき、且つ優れた耐久性が得られる溶融スラグの冷却処理装置を提供する。
【解決手段】内部に冷媒が通される回転可能な横型冷却ドラムを備え、その外周のドラム面に溶融スラグが接触することにより冷却され、冷却されたスラグがドラム面から剥離して排出されるようにした溶融スラグの冷却処理装置であって、前記横型冷却ドラムがドラム周方向に沿ったスパイラル状の冷媒流路を有する。冷却ドラムがドラム周方向に沿ったスパイラル状の冷媒流路を有するため、比較的少ない量の冷媒でも溶融スラグを効率的に冷却処理することができ、また、冷却ドラム周方向の熱膨張が均一化されるため、優れた耐久性を有する。
【解決手段】内部に冷媒が通される回転可能な横型冷却ドラムを備え、その外周のドラム面に溶融スラグが接触することにより冷却され、冷却されたスラグがドラム面から剥離して排出されるようにした溶融スラグの冷却処理装置であって、前記横型冷却ドラムがドラム周方向に沿ったスパイラル状の冷媒流路を有する。冷却ドラムがドラム周方向に沿ったスパイラル状の冷媒流路を有するため、比較的少ない量の冷媒でも溶融スラグを効率的に冷却処理することができ、また、冷却ドラム周方向の熱膨張が均一化されるため、優れた耐久性を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却ドラム方式の溶融スラグ冷却処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄鋼製造プロセスで発生する溶融スラグ（例えば、製鋼スラグ）の多くは、冷却ヤードにおいて放冷した後、散水して冷却される。また、一部では、パン冷却方式と呼ばれる鉄製の容器に流し込んで散水冷却する方法も採られることがある。
一方、高炉スラグやごみ焼却灰溶融スラグなどの溶融スラグを冷却処理するための装置として、双ドラム方式のスラグ冷却処理装置が知られている（例えば、特許文献１など）。このスラグ冷却処理装置は、水平方向で並列し、対向する外周部分が上向きに回転する回転方向を有する１対の冷却ドラムを備えており、この１対の冷却ドラムの上部外周面間に上方から溶融スラグが供給され、スラグ液溜まりが形成される。このスラグ液溜まりから、回転する冷却ドラムの表面に付着することで溶融スラグが持ち出され、この溶融スラグは冷却ドラム面に付着した状態で適度な凝固状態まで冷却された後、所定のドラム回転位置において自重により冷却ドラム面から剥離し、回収手段に回収される。冷却ドラム内には冷却水が通され、これを冷媒としてスラグの冷却がなされる。
【０００３】
このような冷却処理装置で溶融スラグを冷却処理することにより、（i）従来のような広大な冷却ヤードが必要ない、（ii）厚みの小さいスラグ凝固体が得られるため、所望の粒度の土木材料や粗骨材などへの加工が容易であるとともに、破砕処理して粒状スラグを製造する際の粉や細粒品の発生量が少ないため、製品歩留まりが向上する、（iii）冷却のための散水が不要であるか若しくは散水量が少なくて済むため、水分を含まない若しくは水分量が少ないスラグが得られ、セメント原料などに供する場合に乾燥処理を必要としない、などの利点がある。
【特許文献１】特許第３６１３１０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記のような従来の冷却処理装置で溶融スラグを大量処理する場合（例えば、スラグ処理量：１ｔ／min以上）、冷却ドラム用の冷媒として多量の冷却水が必要となり、この冷却水を循環使用するために多大な運転コスト（例えば、循環ポンプやクーラーなどの運転コスト）がかかり、また、大容量の循環ポンプやクーラーなども必要となるため、設備コストも大きくなる。
また、溶融スラグは回転する冷却ドラムのドラム面の一部にのみ付着して冷却されるため、冷却ドラム周方向の熱膨張が不均一になり、ドラムの歪みや熱サイクル疲労による損耗などが生じたりして、装置の耐久性に問題を生じる。
【０００５】
したがって本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、冷却ドラム方式の溶融スラグ冷却処理装置であって、比較的少ない量の冷媒でも溶融スラグを効率的に冷却処理することができるとともに、冷却ドラム周方向の熱膨張が均一化され、優れた耐久性が得られる溶融スラグの冷却処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための本発明の要旨は以下のとおりである。
［1］内部に冷媒が通される回転可能な横型冷却ドラムを備え、その外周のドラム面に溶融スラグが接触することにより冷却され、冷却されたスラグがドラム面から剥離して排出されるようにした溶融スラグの冷却処理装置であって、
前記横型冷却ドラムがドラム周方向に沿ったスパイラル状の冷媒流路を有することを特徴とする溶融スラグの冷却処理装置。
【０００７】
［2］上記［1］の冷却処理装置において、横型冷却ドラムのドラム面に付着した溶融スラグを圧延してドラム幅方向に展伸させるための展伸ロールを有することを特徴とする溶融スラグの冷却処理装置。
［3］上記［1］または［2］の冷却処理装置において、横型冷却ドラムの反ドライブ側のドラム軸が、軸受に対して軸線方向スライド可能に支持されることを特徴とする溶融スラグの冷却処理装置。
［4］上記［1］〜［3］のいずれかの冷却処理装置において、スパイラル状の冷媒流路が、横型冷却ドラムのドラム面にスパイラル状に突設された管路により構成されることを特徴とする溶融スラグの冷却処理装置。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の溶融スラグの冷却処理装置は、横型冷却ドラムがドラム周方向に沿ったスパイラル状の冷媒流路を有するため、比較的少ない量の冷媒でも溶融スラグを効率的に冷却処理することができ、また、冷却ドラム周方向の熱膨張が均一化されるため、ドラムの歪みや熱サイクル疲労による損耗などを生じない優れた耐久性を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の溶融スラグの冷却処理装置は、内部に冷媒が通される回転可能な横型冷却ドラムを備え、その外周のドラム面に溶融スラグが接触することにより冷却され、冷却されたスラグがドラム面から剥離して排出されるようにした溶融スラグの冷却処理装置であって、前記横型冷却ドラムがドラム周方向に沿ったスパイラル状の冷媒流路を有するものである。ここで、横型冷却ドラムの「横型」とは、ドラムの回転軸が概略水平であることを言う。
本発明の対象となる溶融スラグの冷却処理装置は、上記のような横型冷却ドラムを備えるものであればその種類を問わないが、代表的な装置としては、例えば以下のような方式のものがある。
【００１０】
（イ）溶融スラグを回転する冷却ドラムに接触させて冷却し、板状、柱状、細片状または粒状の高温スラグとして排出するスラグ冷却処理装置
（ロ）溶融スラグを回転する１対の冷却ドラムで圧延しつつ冷却し、板状、柱状、細片状または粒状の高温スラグとして排出するスラグ冷却処理装置
上記（イ）のスラグ冷却処理装置としては、例えば、（a）単一の横型冷却ドラムと、この横型冷却ドラムに溶融スラグを供給する樋を備える冷却処理装置（単ドラム型冷却処理装置）、（b）対向する外周部分が上向きに回転する回転方向を有する、並列した１対の横型冷却ドラムを備え、この１対の横型冷却ドラムの上部外周面間に上方から溶融スラグが供給される冷却処理装置（双ドラム型冷却処理装置）、などがある。
また、上記（ロ）のスラグ冷却処理装置としては、例えば、間隙を有して並列し、対向する外周部分が下向きに回転する回転方向を有する１対の横型冷却ドラムを備え、この１対の冷却ドラムの上部外周面間に上方から溶融スラグが供給される冷却処理装置などがある。
【００１１】
図１〜図７は、本発明による溶融スラグの冷却処理装置であって、上記（イ）のタイプのうちの単ドラム型冷却処理装置の一実施形態を示すものであり、図１は一部断面正面図、図２は平面図、図３は図１中のＡ−Ａ方向からの矢視図、図４は図１中のＢ−Ｂ方向からの矢視図である。また、図５は冷却ドラムの冷媒流路の断面構造を模式的に示すもので、図５（a）は縦断面図、図５（b）は横断面図である。図６は、冷却ドラムの内部冷却機構の冷媒流路を模式的に示す説明図。図７は、冷却ドラムに付設された展伸ロールの模式断面図である。
この実施形態の冷却処理装置は、外周のドラム面１００に溶融スラグを付着させて冷却する、回転可能な単一の横型冷却ドラム１（以下、単に「冷却ドラム１」という）と、この冷却ドラム１に溶融スラグを供給する樋２を備えている。
【００１２】
前記冷却ドラム１は、その両端のドラム軸１０１a，１０１bを介して軸受３a，３bに回転自在に支持されている。前記ドラム軸１０１aの端部は駆動モータ７に接続され、この駆動モータ７の駆動力で冷却ドラム１が回転駆動する。
冷却ドラム１は高温の溶融スラグと接触するため軸方向で熱膨張するので、この熱膨張を吸収するために、反ドライブ側のドラム軸１０１bは、軸受３bに対して軸線方向スライド可能に支持されている。すなわち、冷却ドラムの熱膨張（収縮）による軸長さの変化があっても、軸と軸受けに応力がかかることがないように、軸受３bはドラム軸１０１bを軸長さ方向で固定せず、自由に摺動可能な構造としてある。スライド可能な寸法は、ドラムの大きさ等によって異なるが、以下に軸方向への伸びの一例を示す。冷却ドラムの軸方向長さが３ｍの場合の軸方向への伸びは、鋼の熱膨張率が１５×１０−６であり、ドラム材料平均温度が２００℃の場合、以下のようになる。
長さ３０００ｍｍ×２００℃×１５×１０−６＝９ｍｍ
このような場合、固定軸受けでは設備にかかる応力が大きいため、装置の全体の変形やひずみ、破損を招くことになる。
【００１３】
冷却ドラム１は、その内部にドラム周方向に沿ったスパイラル状の冷媒流路４を有している。このスパイラル状の冷媒流路４は、ドラム面１００（外周面）の内側にジャケット状に形成される。すなわち、図５に示すように、冷却ドラム１の胴部は外筒１０２と内筒１０３からなる二重筒構造を有し、この外筒１０２と内筒１０３間に流路仕切板１０４をドラム周方向でスパイラル状に設けることにより、スパイラル状の冷媒流路４が形成される。
なお、冷却ドラム１については、前記内筒１０３を鋼製とし、熱負荷の高い外筒１０２については、例えば、熱伝導率の高い銅製または銅合金製材料をクラッド等により表層部分に貼り付ける構造としてよいし、或いは外筒１０２そのものを高熱伝導材料で構成してもよい。
【００１４】
図６に示すように、冷却ドラム１は、さらに、その中心軸に沿って冷媒流路５を有するとともに、ドラム軸１０１bの軸方向に沿って同芯状に内側冷媒通路６xと外側冷媒流路６yを有している。そして、前記冷媒流路５のドラム軸１０１b側の端部が内側冷媒通路６xの端部に、また、冷媒流路５のドラム軸１０１a側の端部が前記スパイラル状の冷媒流路４の一端に、それぞれ接続（連通）されるとともに、スパイラル状の冷媒流路４の他端が前記外側冷媒流路６yに端部に接続（連通）されている。また、前記ドラム軸１０１bの内側冷媒通路６xと外側冷媒流路６yをそれぞれ構成する管体には、回転継手８x，８yを介して冷媒供給管および冷媒排出管（いずれも図示せず）が接続（連通）され、これら冷媒供給管および冷媒排出管と内側冷媒通路６xおよび外側冷媒流路６yがそれぞれ連通している。以上の構成により、図６に示すように、冷却ドラム１内には、冷媒供給管→内側冷媒通路６x→冷媒流路５→スパイラル状の冷媒流路４→外側冷媒流路６y→冷媒排出管という経路で冷媒が通過する。
【００１５】
前記樋２は、その先端部が冷却ドラム１のドラム面１００に接するか若しくは近接するように設けられるとともに、樋２の先端部分とドラム面１００とによりスラグ液溜まり部Ａを形成し、冷却ドラム１の回転に伴い、スラグ液溜まり部Ａ内の溶融スラグがドラム面１００に付着して持ち出されるようにしてある。スラグ液溜まり部Ａを形成するために、樋２の先端部分は上側（水平状）に屈曲ないし湾曲した受け皿状の形態を有するとともに、樋２の先端部がドラム面１００に接するか若しくは近接している。
なお、樋２の先端部（側壁２００の先端部を含む）は、ドラム面１００に接してもよいし、小さい間隙を形成してドラム面１００に近接させてもよい。後者の場合には、熱膨張などを考慮して溶融スラグが漏れない程度の隙間をもって近接させることが好ましいが、溶融スラグの漏れを確実に防止するため、その間隙部分に対して樋２の下方に設けられたガス噴射手段からパージガスを噴射することが好ましい。
【００１６】
この樋先端部とドラム面１００との隙間に関しては、溶融スラグの粘性にもよるが、高温のスラグ処理実施時において広くても５ｍｍ以下、望ましくは３ｍｍ以下、さらに望ましくは１ｍｍ以下とすることが好ましい。
通常、ロール設置時には常温であるので、ロールの熱膨張を考慮する必要がある。一例を示すと、鋼製の直径１．６ｍφの冷却ロールで、鋼の熱膨張率が１５×１０―６であるので、ロール材料平均温度が２００℃として、熱膨張で径方向に伸びる長さは、
半径８００ｍｍ×２００℃×１５×１０―６＝２．４ｍｍ
である。
隙間を狭くできればできるほど、パージガスの量を低減でき、１ｍｍないしそれ以下のほとんど接触しているような状態にできれば、パージガスなしでも溶融スラグの漏れを抑制できる。隙間を狭めるほど、樋先端部の接触によるドラム面１００の摩耗や損耗が進むことになるので、ドラム面と接触する可能性の高い樋先端部に関しては、すべり性の良い炭素質やボロンナイトライドその他の材料で構成することが望ましい。
また、スラグ液溜まり部Ａを形成する樋２の先端部分の側壁２００は、溶融スラグを保持するために、所定の高さを有している。
【００１７】
本実施形態では、冷却ドラム１のドラム面１００に付着した溶融スラグを圧延してドラム幅方向に展伸させるための展伸ロール１１を有している。
このような展伸ロール１１を備えた冷却処理装置は、特に粘度が高いスラグ塩基度［質量比：％ＣａＯ／％ＳｉＯ２］（以下、単に「塩基度」という）が２以上の溶融スラグの冷却処理に好適なものである。すなわち、転炉脱炭精錬スラグなどのように塩基度が比較的高い溶融スラグは粘性が高く、このような粘性の高い溶融スラグを冷却ドラム式のスラグ冷却処理装置で冷却処理する場合、高粘性のために溶融スラグが冷却ドラム面に均一に付着しにくく、ドラム面全体を有効に使用した冷却処理を行うことができない。このため溶融スラグの冷却効率が低く、高い生産性が得られない。また、塩基度が高いスラグ（特に、塩基度≧３）は粉化しやすく、このようなスラグは溶融状態から急冷することにより、粉化しにくくすることができるが、従来のスラグ冷却処理装置で冷却処理した場合、高粘性のために厚みを薄くすることができず、十分な冷却速度が得られないため、冷却後の粉化を適切に抑制できない。このような課題に対して、本実施形態では、冷却ドラム１のドラム面１００に付着した溶融スラグを圧延してドラム幅方向に展伸させるための展伸ロール１１を設けたものである。
【００１８】
前記展伸ロール１１は、冷却ドラム１の上部に冷却ドラム１と平行に且つ冷却ドラム１のドラム面１００との間で所定の間隔を形成するようにして配置され、回転可能に支持されている。展伸ロール１１は、その両端のロール軸１１１a，１１１bを介して軸受１２a，１２bに回転自在に支持されるとともに、この軸受１２a，１２bが支持体１３a，１３b（支持フレーム）に支持されている。軸受１２a，１２bは、その下面を支持体１３a，１３bに設けられた係止部材１４a，１４b（ストッパー）に係止され、冷却ドラム１との間で所定の間隔を形成するように保持されている。但し、軸受１２a，１２bは上方へのスライドが自在であり、展伸ロール１１の自重により適度な圧下力が得られ、且つ異物を噛み込んだ際に展伸ロール１１が上方に退避できるような構造としてある。
【００１９】
また、展伸ロール１１には、前記駆動モータ７による冷却ドラム１の回転駆動力が伝えられ、冷却ドラム１と連動して回転駆動するようになっている。このため冷却ドラム１のドラム軸１０１aと、展伸ロール１１のロール軸１１１aには、それぞれ動力伝達用のスプロケットホイール１５，１６が設けられるとともに、展伸ロール１１の回転方向および回転速度の調整を行うギア機構を備えた動力伝達機構部１０が設けられ、冷却ドラム１の回転をスプロケットホイール１５→動力伝達機構部１０→スプロケットホイール１６を経由してロール軸１１１aに伝達し、展伸ロール１１を回転駆動させるようにしてある。なお、図面において、１７は動力伝達用のチェーン、１８，１９は動力伝達機構部１０が備えるスプロケットホイールである。
展伸ロール１１は、冷却ドラム１１の回転と同期させて運転することができ、通常、展伸ロール１１の周速を冷却ドラム１１と同じにする。但し、スラグ性状やスラグ製品によっては、展伸ロール１１と冷却ドラムの周速を変えて、半凝固状態のスラグ層にせん断応力をかけて、スラグ内の物質移動や伝熱を促進することができる。
【００２０】
展伸ロール１１も内部冷却機構を備えている。すなわち、展伸ロール１１は、その内部に冷媒流路２０を有するとともに、ロール軸１１１a，１１１bの軸方向に沿って冷媒通路２１a，２１bを有している。
前記冷媒流路２０は、冷却ドラム１のようなスパイラル状にしてもよいが、本実施形態では、図７に示すように、展伸ロール１１の内部を単に中空にしてこの中空部を冷媒流路２０とし、この冷媒流路２０の両端に前記冷媒通路２１a，２１bが連通した構造としてある。このような構造としたのは、次のような理由による。スラグ冷却処理装置では、冷媒を通じてスラグ顕熱の回収を行うことが好ましく、その場合のスラグ冷却・熱回収の形態の一つとして、冷媒流路を流れる冷却水の蒸発潜熱によりスラグを冷却し、その蒸気を冷媒流路から回収することが考えられる。ここで、展伸ロール１１は、その下部のみが溶融スラグと接触して常に熱されるので、本実施形態のようにロール内部を中空にして冷媒流路２０を構成した場合、その内部の冷却水は熱されて沸騰し、熱水の対流が生じる。このため、冷媒通路２１aから冷媒流路２０内に導入された冷却水は、すぐに冷媒通路２１bから流出するのではなく、上記のような熱水の対流によって冷媒流路２０内に適当に留まって冷媒として機能するとともに、その蒸発潜熱により少ない冷却水量で高い冷却効果が得られる。一方、冷媒流路２０内で発生した蒸気は、冷媒流路２０を出てから冷媒循環路の途中で容易に分離・回収することができる。
【００２１】
前記ロール軸１１１a，１１１bには、回転継手２３a，２３bを介して冷媒供給管および冷媒排出管（いずれも図示せず）が接続（連通）され、これら冷媒供給管および冷媒排出管と冷媒通路２１a，２１bがそれぞれ連通している。以上の構成により、展伸ロール１１内には、冷媒供給管→冷媒通路２１a→冷媒流路２０→冷媒通路２１b→冷媒排出管という経路で冷媒が通過する。
冷媒流路２０の入口および出口側には、冷媒の温度計（いずれも図示せず）を設け、同入口または出口側の少なくとも一方には冷媒の流量計および流量調整弁（いずれも図示せず）を設け、冷媒の出口側には冷媒圧力監視用の圧力計（図示せず）を設けることにより、スラグからの抜熱量が大きくなった場合には、冷媒温度が一定となるように冷媒流量を調整し、スラグ側の冷却条件を一定に保つことができる。
【００２２】
展伸ロール１１は、冷却ドラム面に付着した溶融スラグを圧延して展伸させるものであるため、その外径は冷却ドラム１の外径よりも十分小さくてよいが、ロール長さが長くなるとスラグ熱や自重で撓み、冷却ドラム面との間隔がドラム幅方向でバラツキやすくなるため、ロール長さやロール剛性に応じて外径を選択することが好ましい。
また、展伸ロール１１を冷却ドラム周方向の複数箇所に設け、これら複数の展伸ロール１１により、ドラム面に付着したスラグを多段に圧延するようにしてもよい。
【００２３】
図８は、本発明の冷却処理装置に適用する冷却ドラムの他の実施形態を示すもので、図８（a）はドラム縦断面図、図８（b）はドラム横断面図である。この実施形態は、図５と同様のジャケット式の冷媒流路４（但し、図８（a）では流路仕切板１０４の図示を省略）を形成するとともに、ドラム面１００にスパイラル状の冷媒流路４aを突設した構造を有している。
また、図９も冷却ドラムの他の実施形態を示すもので、図９（a）はドラム縦断面図、図９（b）はドラム横断面図である。この実施形態は、ドラム面１００に銅管などの管体９をスパイラル状に密に巻き付け、この管体９内部を冷媒流路４としている。
以上の図８、図９のような構造とすることにより、冷媒流路４と溶融スラグ間の伝熱が促進されるため、より高い冷却効率が得られる。
なお、図９においてドラム面の管体９が形成する凹凸については、圧下したり、溶接すること等により平滑度を向上させ、スラグ製品の表面性状を改善することができる、
【００２４】
以上のような冷却処理装置による溶融スラグの冷却処理では、冷却ドラム１内および展伸ロール１１内の冷媒流路に冷却水などの冷媒が流される。樋２に供給された溶融スラグはスラグ液溜まり部Ａに流入し、ここで適当な時間滞留することで冷却された後、冷却ドラム１のドラム面１００に付着して持ち出され、ドラム面１００に付着した状態で適度な凝固状態（例えば、半凝固状態または片面若しくは両面の表層のみが凝固した状態）まで冷却される。この際、冷却ドラム１ではスパイラル状の冷媒流路４内を冷媒が流れるため、比較的少ない量の冷媒（通常、冷却水）でも溶融スラグを効率的に冷却処理することができ、また、冷却ドラム周方向の熱膨張が均一化され、ドラムの歪みや熱サイクル疲労による損耗などを抑えて、優れた耐久性を得ることができる。また、溶融スラグの粘性が高く、ドラム面１００に不均一に付着した場合でも、溶融スラグは展伸ロール１１により圧延されることでドラム幅方向に展伸され、これにより溶融スラグＳの冷却効率が高まるとともに、溶融スラグの冷却速度も高くなる。
以上のようにしてドラム面１００で冷却されたスラグは、所定のドラム回転位置において自重により冷却ドラム面から自然に剥離し、収納容器や搬送手段に回収される。
【００２５】
図１０は、本発明による溶融スラグの冷却処理装置であって、上記（イ）のタイプのうちの双ドラム型冷却処理装置の一実施形態を示す説明図である。
この冷却処理装置は、対向する外周部分が上向きに回転する回転方向を有する、並列した１対の横型冷却ドラム３０a，３０bを備え、この１対の冷却ドラム３０a，３０bの上部外周面間に上方から溶融スラグＳが供給される。
前記冷却ドラム３０a，３０bは、駆動装置（図示せず）により上記の回転方向に回転駆動する。また、冷却ドラム３０a，３０bの上部には、図１〜図７の実施形態と同様の展伸ロール３１が冷却ドラムと平行に設けられている。前記冷却ドラム３０a，３０bは、ドラム周方向に沿ったスパイラル状の冷媒流路を有する。この冷媒流路などの構造を含む冷却ドラム３０a，３０bの構成、展伸ロール３１の構成は、図１〜図７の実施形態と同様である。
【００２６】
本実施形態の冷却処理装置では、対向する外周部分が上向きに回転する冷却ドラム３０a，３０bの上部外周面間（断面Ｖ溝状の凹部）に、スラグ樋３２から溶融スラグＳが供給され、スラグ液溜まりＳａが形成される。溶融スラグＳは、回転する冷却ドラム３０a，３０bの表面に付着することでスラグ液溜まりＳａから持ち出される。この溶融スラグＳは展伸ロール３１で圧延されつつ、冷却ドラム面に付着した状態で適度な凝固状態（例えば、半凝固状態または表層のみ凝固した状態）まで冷却された後、所定のドラム回転位置において自重により冷却ドラム面から自然に剥離する。
【００２７】
図１１は、本発明による溶融スラグの冷却処理装置であって、上記（ロ）のタイプの冷却処理装置の一実施形態を示す説明図である。
この冷却処理装置は、間隙を有して並列し、対向する外周部分が下向きに回転する回転方向を有する１対の横型冷却ドラム４０a，４０b（展伸ロール）を備え、この１対の冷却ドラム４０a，４０bの上部外周面間に上方から溶融スラグＳが供給される。
前記冷却ドラム４０a，４０bは、駆動装置（図示せず）により上記の回転方向に回転駆動する。前記冷却ドラム４０a，４０bは、ドラム周方向に沿ったスパイラル状の冷媒流路を有する。この冷媒流路などの構造を含む冷却ドラム４０a，４０bの構成は、図１〜図７の実施形態と同様である。
【００２８】
本実施形態の冷却処理装置では、対向する外周部分が下向きに回転する冷却ドラム４０a，４０bの上部外周面間（断面Ｖ溝状の凹部）に、スラグ樋４１から溶融スラグＳが供給され、スラグ液溜まりＳａが形成される。このスラグ液溜まりＳａから間隙ｇ内に流入する溶融スラグＳが１対の冷却ドラム４０a，４０bで冷却されつつ圧延された後、冷却ドラム面から剥離して下方に排出される。なお、本タイプの冷却処理方法において、１対の冷却ドラム４０ａ，４０ｂでスラグを圧延するとは、冷却ドラム４０ａ，４０ｂの間際ｇから少なくとも表面が凝固した状態でスラグを下方に抜き出すことを指す。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の冷却処理装置の一実施形態を示す正面図
【図２】図１に示す装置の平面図
【図３】図１中のＡ−Ａ方向からの矢視図
【図４】図１中のＢ−Ｂ方向からの矢視図
【図５】図１に示す装置における冷却ドラムの冷媒流路の模式断面図
【図６】図１に示す装置の冷却ドラムの冷媒流路を模式的に示す説明図
【図７】図１に示す装置における展伸ロールの模式断面図
【図８】本発明の冷却処理装置の他の実施形態における冷却ドラムの冷媒流路の模式断面図
【図９】本発明の冷却処理装置の他の実施形態における冷却ドラムの冷媒流路の模式断面図
【図１０】本発明の冷却処理装置の他の実施形態を示す説明図
【図１１】本発明の冷却処理装置の他の実施形態を示す説明図
【符号の説明】
【００３０】
１ 横型冷却ドラム
２ 樋
３a，３b 軸受
４ 冷媒流路
５ 冷媒流路
６x 内側冷媒通路
６y 外側冷媒流路
７ 駆動モータ
８x，８y 回転継手
９ 管体
１０ 動力伝達機構部
１１ 展伸ロール
１２a，１２b 軸受
１３a，１３b 支持体
１４a，１４b 係止部材
１５ スプロケットホイール
１６ スプロケットホイール
１７ チェーン
１８ スプロケットホイール
１９ スプロケットホイール
２０ 冷媒流路
２１a，２１b 冷媒通路
２３a，２３b 回転継手
３０a，３０b 横型冷却ドラム
３１ 展伸ロール
３２ スラグ樋
４０a，４０b 横型冷却ドラム
４１ スラグ樋
１００ ドラム面
１０１a，１０１b ドラム軸
１０１ 外筒
１０２ 内筒
１０３ 流路仕切板
１１１a，１１１b ロール軸
２００ 側壁
Ａ スラグ液溜まり部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却ドラム方式の溶融スラグ冷却処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄鋼製造プロセスで発生する溶融スラグ（例えば、製鋼スラグ）の多くは、冷却ヤードにおいて放冷した後、散水して冷却される。また、一部では、パン冷却方式と呼ばれる鉄製の容器に流し込んで散水冷却する方法も採られることがある。
一方、高炉スラグやごみ焼却灰溶融スラグなどの溶融スラグを冷却処理するための装置として、双ドラム方式のスラグ冷却処理装置が知られている（例えば、特許文献１など）。このスラグ冷却処理装置は、水平方向で並列し、対向する外周部分が上向きに回転する回転方向を有する１対の冷却ドラムを備えており、この１対の冷却ドラムの上部外周面間に上方から溶融スラグが供給され、スラグ液溜まりが形成される。このスラグ液溜まりから、回転する冷却ドラムの表面に付着することで溶融スラグが持ち出され、この溶融スラグは冷却ドラム面に付着した状態で適度な凝固状態まで冷却された後、所定のドラム回転位置において自重により冷却ドラム面から剥離し、回収手段に回収される。冷却ドラム内には冷却水が通され、これを冷媒としてスラグの冷却がなされる。
【０００３】
このような冷却処理装置で溶融スラグを冷却処理することにより、（i）従来のような広大な冷却ヤードが必要ない、（ii）厚みの小さいスラグ凝固体が得られるため、所望の粒度の土木材料や粗骨材などへの加工が容易であるとともに、破砕処理して粒状スラグを製造する際の粉や細粒品の発生量が少ないため、製品歩留まりが向上する、（iii）冷却のための散水が不要であるか若しくは散水量が少なくて済むため、水分を含まない若しくは水分量が少ないスラグが得られ、セメント原料などに供する場合に乾燥処理を必要としない、などの利点がある。
【特許文献１】特許第３６１３１０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記のような従来の冷却処理装置で溶融スラグを大量処理する場合（例えば、スラグ処理量：１ｔ／min以上）、冷却ドラム用の冷媒として多量の冷却水が必要となり、この冷却水を循環使用するために多大な運転コスト（例えば、循環ポンプやクーラーなどの運転コスト）がかかり、また、大容量の循環ポンプやクーラーなども必要となるため、設備コストも大きくなる。
また、溶融スラグは回転する冷却ドラムのドラム面の一部にのみ付着して冷却されるため、冷却ドラム周方向の熱膨張が不均一になり、ドラムの歪みや熱サイクル疲労による損耗などが生じたりして、装置の耐久性に問題を生じる。
【０００５】
したがって本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、冷却ドラム方式の溶融スラグ冷却処理装置であって、比較的少ない量の冷媒でも溶融スラグを効率的に冷却処理することができるとともに、冷却ドラム周方向の熱膨張が均一化され、優れた耐久性が得られる溶融スラグの冷却処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための本発明の要旨は以下のとおりである。
［1］内部に冷媒が通される回転可能な横型冷却ドラムを備え、その外周のドラム面に溶融スラグが接触することにより冷却され、冷却されたスラグがドラム面から剥離して排出されるようにした溶融スラグの冷却処理装置であって、
前記横型冷却ドラムがドラム周方向に沿ったスパイラル状の冷媒流路を有することを特徴とする溶融スラグの冷却処理装置。
【０００７】
［2］上記［1］の冷却処理装置において、横型冷却ドラムのドラム面に付着した溶融スラグを圧延してドラム幅方向に展伸させるための展伸ロールを有することを特徴とする溶融スラグの冷却処理装置。
［3］上記［1］または［2］の冷却処理装置において、横型冷却ドラムの反ドライブ側のドラム軸が、軸受に対して軸線方向スライド可能に支持されることを特徴とする溶融スラグの冷却処理装置。
［4］上記［1］〜［3］のいずれかの冷却処理装置において、スパイラル状の冷媒流路が、横型冷却ドラムのドラム面にスパイラル状に突設された管路により構成されることを特徴とする溶融スラグの冷却処理装置。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の溶融スラグの冷却処理装置は、横型冷却ドラムがドラム周方向に沿ったスパイラル状の冷媒流路を有するため、比較的少ない量の冷媒でも溶融スラグを効率的に冷却処理することができ、また、冷却ドラム周方向の熱膨張が均一化されるため、ドラムの歪みや熱サイクル疲労による損耗などを生じない優れた耐久性を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の溶融スラグの冷却処理装置は、内部に冷媒が通される回転可能な横型冷却ドラムを備え、その外周のドラム面に溶融スラグが接触することにより冷却され、冷却されたスラグがドラム面から剥離して排出されるようにした溶融スラグの冷却処理装置であって、前記横型冷却ドラムがドラム周方向に沿ったスパイラル状の冷媒流路を有するものである。ここで、横型冷却ドラムの「横型」とは、ドラムの回転軸が概略水平であることを言う。
本発明の対象となる溶融スラグの冷却処理装置は、上記のような横型冷却ドラムを備えるものであればその種類を問わないが、代表的な装置としては、例えば以下のような方式のものがある。
【００１０】
（イ）溶融スラグを回転する冷却ドラムに接触させて冷却し、板状、柱状、細片状または粒状の高温スラグとして排出するスラグ冷却処理装置
（ロ）溶融スラグを回転する１対の冷却ドラムで圧延しつつ冷却し、板状、柱状、細片状または粒状の高温スラグとして排出するスラグ冷却処理装置
上記（イ）のスラグ冷却処理装置としては、例えば、（a）単一の横型冷却ドラムと、この横型冷却ドラムに溶融スラグを供給する樋を備える冷却処理装置（単ドラム型冷却処理装置）、（b）対向する外周部分が上向きに回転する回転方向を有する、並列した１対の横型冷却ドラムを備え、この１対の横型冷却ドラムの上部外周面間に上方から溶融スラグが供給される冷却処理装置（双ドラム型冷却処理装置）、などがある。
また、上記（ロ）のスラグ冷却処理装置としては、例えば、間隙を有して並列し、対向する外周部分が下向きに回転する回転方向を有する１対の横型冷却ドラムを備え、この１対の冷却ドラムの上部外周面間に上方から溶融スラグが供給される冷却処理装置などがある。
【００１１】
図１〜図７は、本発明による溶融スラグの冷却処理装置であって、上記（イ）のタイプのうちの単ドラム型冷却処理装置の一実施形態を示すものであり、図１は一部断面正面図、図２は平面図、図３は図１中のＡ−Ａ方向からの矢視図、図４は図１中のＢ−Ｂ方向からの矢視図である。また、図５は冷却ドラムの冷媒流路の断面構造を模式的に示すもので、図５（a）は縦断面図、図５（b）は横断面図である。図６は、冷却ドラムの内部冷却機構の冷媒流路を模式的に示す説明図。図７は、冷却ドラムに付設された展伸ロールの模式断面図である。
この実施形態の冷却処理装置は、外周のドラム面１００に溶融スラグを付着させて冷却する、回転可能な単一の横型冷却ドラム１（以下、単に「冷却ドラム１」という）と、この冷却ドラム１に溶融スラグを供給する樋２を備えている。
【００１２】
前記冷却ドラム１は、その両端のドラム軸１０１a，１０１bを介して軸受３a，３bに回転自在に支持されている。前記ドラム軸１０１aの端部は駆動モータ７に接続され、この駆動モータ７の駆動力で冷却ドラム１が回転駆動する。
冷却ドラム１は高温の溶融スラグと接触するため軸方向で熱膨張するので、この熱膨張を吸収するために、反ドライブ側のドラム軸１０１bは、軸受３bに対して軸線方向スライド可能に支持されている。すなわち、冷却ドラムの熱膨張（収縮）による軸長さの変化があっても、軸と軸受けに応力がかかることがないように、軸受３bはドラム軸１０１bを軸長さ方向で固定せず、自由に摺動可能な構造としてある。スライド可能な寸法は、ドラムの大きさ等によって異なるが、以下に軸方向への伸びの一例を示す。冷却ドラムの軸方向長さが３ｍの場合の軸方向への伸びは、鋼の熱膨張率が１５×１０−６であり、ドラム材料平均温度が２００℃の場合、以下のようになる。
長さ３０００ｍｍ×２００℃×１５×１０−６＝９ｍｍ
このような場合、固定軸受けでは設備にかかる応力が大きいため、装置の全体の変形やひずみ、破損を招くことになる。
【００１３】
冷却ドラム１は、その内部にドラム周方向に沿ったスパイラル状の冷媒流路４を有している。このスパイラル状の冷媒流路４は、ドラム面１００（外周面）の内側にジャケット状に形成される。すなわち、図５に示すように、冷却ドラム１の胴部は外筒１０２と内筒１０３からなる二重筒構造を有し、この外筒１０２と内筒１０３間に流路仕切板１０４をドラム周方向でスパイラル状に設けることにより、スパイラル状の冷媒流路４が形成される。
なお、冷却ドラム１については、前記内筒１０３を鋼製とし、熱負荷の高い外筒１０２については、例えば、熱伝導率の高い銅製または銅合金製材料をクラッド等により表層部分に貼り付ける構造としてよいし、或いは外筒１０２そのものを高熱伝導材料で構成してもよい。
【００１４】
図６に示すように、冷却ドラム１は、さらに、その中心軸に沿って冷媒流路５を有するとともに、ドラム軸１０１bの軸方向に沿って同芯状に内側冷媒通路６xと外側冷媒流路６yを有している。そして、前記冷媒流路５のドラム軸１０１b側の端部が内側冷媒通路６xの端部に、また、冷媒流路５のドラム軸１０１a側の端部が前記スパイラル状の冷媒流路４の一端に、それぞれ接続（連通）されるとともに、スパイラル状の冷媒流路４の他端が前記外側冷媒流路６yに端部に接続（連通）されている。また、前記ドラム軸１０１bの内側冷媒通路６xと外側冷媒流路６yをそれぞれ構成する管体には、回転継手８x，８yを介して冷媒供給管および冷媒排出管（いずれも図示せず）が接続（連通）され、これら冷媒供給管および冷媒排出管と内側冷媒通路６xおよび外側冷媒流路６yがそれぞれ連通している。以上の構成により、図６に示すように、冷却ドラム１内には、冷媒供給管→内側冷媒通路６x→冷媒流路５→スパイラル状の冷媒流路４→外側冷媒流路６y→冷媒排出管という経路で冷媒が通過する。
【００１５】
前記樋２は、その先端部が冷却ドラム１のドラム面１００に接するか若しくは近接するように設けられるとともに、樋２の先端部分とドラム面１００とによりスラグ液溜まり部Ａを形成し、冷却ドラム１の回転に伴い、スラグ液溜まり部Ａ内の溶融スラグがドラム面１００に付着して持ち出されるようにしてある。スラグ液溜まり部Ａを形成するために、樋２の先端部分は上側（水平状）に屈曲ないし湾曲した受け皿状の形態を有するとともに、樋２の先端部がドラム面１００に接するか若しくは近接している。
なお、樋２の先端部（側壁２００の先端部を含む）は、ドラム面１００に接してもよいし、小さい間隙を形成してドラム面１００に近接させてもよい。後者の場合には、熱膨張などを考慮して溶融スラグが漏れない程度の隙間をもって近接させることが好ましいが、溶融スラグの漏れを確実に防止するため、その間隙部分に対して樋２の下方に設けられたガス噴射手段からパージガスを噴射することが好ましい。
【００１６】
この樋先端部とドラム面１００との隙間に関しては、溶融スラグの粘性にもよるが、高温のスラグ処理実施時において広くても５ｍｍ以下、望ましくは３ｍｍ以下、さらに望ましくは１ｍｍ以下とすることが好ましい。
通常、ロール設置時には常温であるので、ロールの熱膨張を考慮する必要がある。一例を示すと、鋼製の直径１．６ｍφの冷却ロールで、鋼の熱膨張率が１５×１０―６であるので、ロール材料平均温度が２００℃として、熱膨張で径方向に伸びる長さは、
半径８００ｍｍ×２００℃×１５×１０―６＝２．４ｍｍ
である。
隙間を狭くできればできるほど、パージガスの量を低減でき、１ｍｍないしそれ以下のほとんど接触しているような状態にできれば、パージガスなしでも溶融スラグの漏れを抑制できる。隙間を狭めるほど、樋先端部の接触によるドラム面１００の摩耗や損耗が進むことになるので、ドラム面と接触する可能性の高い樋先端部に関しては、すべり性の良い炭素質やボロンナイトライドその他の材料で構成することが望ましい。
また、スラグ液溜まり部Ａを形成する樋２の先端部分の側壁２００は、溶融スラグを保持するために、所定の高さを有している。
【００１７】
本実施形態では、冷却ドラム１のドラム面１００に付着した溶融スラグを圧延してドラム幅方向に展伸させるための展伸ロール１１を有している。
このような展伸ロール１１を備えた冷却処理装置は、特に粘度が高いスラグ塩基度［質量比：％ＣａＯ／％ＳｉＯ２］（以下、単に「塩基度」という）が２以上の溶融スラグの冷却処理に好適なものである。すなわち、転炉脱炭精錬スラグなどのように塩基度が比較的高い溶融スラグは粘性が高く、このような粘性の高い溶融スラグを冷却ドラム式のスラグ冷却処理装置で冷却処理する場合、高粘性のために溶融スラグが冷却ドラム面に均一に付着しにくく、ドラム面全体を有効に使用した冷却処理を行うことができない。このため溶融スラグの冷却効率が低く、高い生産性が得られない。また、塩基度が高いスラグ（特に、塩基度≧３）は粉化しやすく、このようなスラグは溶融状態から急冷することにより、粉化しにくくすることができるが、従来のスラグ冷却処理装置で冷却処理した場合、高粘性のために厚みを薄くすることができず、十分な冷却速度が得られないため、冷却後の粉化を適切に抑制できない。このような課題に対して、本実施形態では、冷却ドラム１のドラム面１００に付着した溶融スラグを圧延してドラム幅方向に展伸させるための展伸ロール１１を設けたものである。
【００１８】
前記展伸ロール１１は、冷却ドラム１の上部に冷却ドラム１と平行に且つ冷却ドラム１のドラム面１００との間で所定の間隔を形成するようにして配置され、回転可能に支持されている。展伸ロール１１は、その両端のロール軸１１１a，１１１bを介して軸受１２a，１２bに回転自在に支持されるとともに、この軸受１２a，１２bが支持体１３a，１３b（支持フレーム）に支持されている。軸受１２a，１２bは、その下面を支持体１３a，１３bに設けられた係止部材１４a，１４b（ストッパー）に係止され、冷却ドラム１との間で所定の間隔を形成するように保持されている。但し、軸受１２a，１２bは上方へのスライドが自在であり、展伸ロール１１の自重により適度な圧下力が得られ、且つ異物を噛み込んだ際に展伸ロール１１が上方に退避できるような構造としてある。
【００１９】
また、展伸ロール１１には、前記駆動モータ７による冷却ドラム１の回転駆動力が伝えられ、冷却ドラム１と連動して回転駆動するようになっている。このため冷却ドラム１のドラム軸１０１aと、展伸ロール１１のロール軸１１１aには、それぞれ動力伝達用のスプロケットホイール１５，１６が設けられるとともに、展伸ロール１１の回転方向および回転速度の調整を行うギア機構を備えた動力伝達機構部１０が設けられ、冷却ドラム１の回転をスプロケットホイール１５→動力伝達機構部１０→スプロケットホイール１６を経由してロール軸１１１aに伝達し、展伸ロール１１を回転駆動させるようにしてある。なお、図面において、１７は動力伝達用のチェーン、１８，１９は動力伝達機構部１０が備えるスプロケットホイールである。
展伸ロール１１は、冷却ドラム１１の回転と同期させて運転することができ、通常、展伸ロール１１の周速を冷却ドラム１１と同じにする。但し、スラグ性状やスラグ製品によっては、展伸ロール１１と冷却ドラムの周速を変えて、半凝固状態のスラグ層にせん断応力をかけて、スラグ内の物質移動や伝熱を促進することができる。
【００２０】
展伸ロール１１も内部冷却機構を備えている。すなわち、展伸ロール１１は、その内部に冷媒流路２０を有するとともに、ロール軸１１１a，１１１bの軸方向に沿って冷媒通路２１a，２１bを有している。
前記冷媒流路２０は、冷却ドラム１のようなスパイラル状にしてもよいが、本実施形態では、図７に示すように、展伸ロール１１の内部を単に中空にしてこの中空部を冷媒流路２０とし、この冷媒流路２０の両端に前記冷媒通路２１a，２１bが連通した構造としてある。このような構造としたのは、次のような理由による。スラグ冷却処理装置では、冷媒を通じてスラグ顕熱の回収を行うことが好ましく、その場合のスラグ冷却・熱回収の形態の一つとして、冷媒流路を流れる冷却水の蒸発潜熱によりスラグを冷却し、その蒸気を冷媒流路から回収することが考えられる。ここで、展伸ロール１１は、その下部のみが溶融スラグと接触して常に熱されるので、本実施形態のようにロール内部を中空にして冷媒流路２０を構成した場合、その内部の冷却水は熱されて沸騰し、熱水の対流が生じる。このため、冷媒通路２１aから冷媒流路２０内に導入された冷却水は、すぐに冷媒通路２１bから流出するのではなく、上記のような熱水の対流によって冷媒流路２０内に適当に留まって冷媒として機能するとともに、その蒸発潜熱により少ない冷却水量で高い冷却効果が得られる。一方、冷媒流路２０内で発生した蒸気は、冷媒流路２０を出てから冷媒循環路の途中で容易に分離・回収することができる。
【００２１】
前記ロール軸１１１a，１１１bには、回転継手２３a，２３bを介して冷媒供給管および冷媒排出管（いずれも図示せず）が接続（連通）され、これら冷媒供給管および冷媒排出管と冷媒通路２１a，２１bがそれぞれ連通している。以上の構成により、展伸ロール１１内には、冷媒供給管→冷媒通路２１a→冷媒流路２０→冷媒通路２１b→冷媒排出管という経路で冷媒が通過する。
冷媒流路２０の入口および出口側には、冷媒の温度計（いずれも図示せず）を設け、同入口または出口側の少なくとも一方には冷媒の流量計および流量調整弁（いずれも図示せず）を設け、冷媒の出口側には冷媒圧力監視用の圧力計（図示せず）を設けることにより、スラグからの抜熱量が大きくなった場合には、冷媒温度が一定となるように冷媒流量を調整し、スラグ側の冷却条件を一定に保つことができる。
【００２２】
展伸ロール１１は、冷却ドラム面に付着した溶融スラグを圧延して展伸させるものであるため、その外径は冷却ドラム１の外径よりも十分小さくてよいが、ロール長さが長くなるとスラグ熱や自重で撓み、冷却ドラム面との間隔がドラム幅方向でバラツキやすくなるため、ロール長さやロール剛性に応じて外径を選択することが好ましい。
また、展伸ロール１１を冷却ドラム周方向の複数箇所に設け、これら複数の展伸ロール１１により、ドラム面に付着したスラグを多段に圧延するようにしてもよい。
【００２３】
図８は、本発明の冷却処理装置に適用する冷却ドラムの他の実施形態を示すもので、図８（a）はドラム縦断面図、図８（b）はドラム横断面図である。この実施形態は、図５と同様のジャケット式の冷媒流路４（但し、図８（a）では流路仕切板１０４の図示を省略）を形成するとともに、ドラム面１００にスパイラル状の冷媒流路４aを突設した構造を有している。
また、図９も冷却ドラムの他の実施形態を示すもので、図９（a）はドラム縦断面図、図９（b）はドラム横断面図である。この実施形態は、ドラム面１００に銅管などの管体９をスパイラル状に密に巻き付け、この管体９内部を冷媒流路４としている。
以上の図８、図９のような構造とすることにより、冷媒流路４と溶融スラグ間の伝熱が促進されるため、より高い冷却効率が得られる。
なお、図９においてドラム面の管体９が形成する凹凸については、圧下したり、溶接すること等により平滑度を向上させ、スラグ製品の表面性状を改善することができる、
【００２４】
以上のような冷却処理装置による溶融スラグの冷却処理では、冷却ドラム１内および展伸ロール１１内の冷媒流路に冷却水などの冷媒が流される。樋２に供給された溶融スラグはスラグ液溜まり部Ａに流入し、ここで適当な時間滞留することで冷却された後、冷却ドラム１のドラム面１００に付着して持ち出され、ドラム面１００に付着した状態で適度な凝固状態（例えば、半凝固状態または片面若しくは両面の表層のみが凝固した状態）まで冷却される。この際、冷却ドラム１ではスパイラル状の冷媒流路４内を冷媒が流れるため、比較的少ない量の冷媒（通常、冷却水）でも溶融スラグを効率的に冷却処理することができ、また、冷却ドラム周方向の熱膨張が均一化され、ドラムの歪みや熱サイクル疲労による損耗などを抑えて、優れた耐久性を得ることができる。また、溶融スラグの粘性が高く、ドラム面１００に不均一に付着した場合でも、溶融スラグは展伸ロール１１により圧延されることでドラム幅方向に展伸され、これにより溶融スラグＳの冷却効率が高まるとともに、溶融スラグの冷却速度も高くなる。
以上のようにしてドラム面１００で冷却されたスラグは、所定のドラム回転位置において自重により冷却ドラム面から自然に剥離し、収納容器や搬送手段に回収される。
【００２５】
図１０は、本発明による溶融スラグの冷却処理装置であって、上記（イ）のタイプのうちの双ドラム型冷却処理装置の一実施形態を示す説明図である。
この冷却処理装置は、対向する外周部分が上向きに回転する回転方向を有する、並列した１対の横型冷却ドラム３０a，３０bを備え、この１対の冷却ドラム３０a，３０bの上部外周面間に上方から溶融スラグＳが供給される。
前記冷却ドラム３０a，３０bは、駆動装置（図示せず）により上記の回転方向に回転駆動する。また、冷却ドラム３０a，３０bの上部には、図１〜図７の実施形態と同様の展伸ロール３１が冷却ドラムと平行に設けられている。前記冷却ドラム３０a，３０bは、ドラム周方向に沿ったスパイラル状の冷媒流路を有する。この冷媒流路などの構造を含む冷却ドラム３０a，３０bの構成、展伸ロール３１の構成は、図１〜図７の実施形態と同様である。
【００２６】
本実施形態の冷却処理装置では、対向する外周部分が上向きに回転する冷却ドラム３０a，３０bの上部外周面間（断面Ｖ溝状の凹部）に、スラグ樋３２から溶融スラグＳが供給され、スラグ液溜まりＳａが形成される。溶融スラグＳは、回転する冷却ドラム３０a，３０bの表面に付着することでスラグ液溜まりＳａから持ち出される。この溶融スラグＳは展伸ロール３１で圧延されつつ、冷却ドラム面に付着した状態で適度な凝固状態（例えば、半凝固状態または表層のみ凝固した状態）まで冷却された後、所定のドラム回転位置において自重により冷却ドラム面から自然に剥離する。
【００２７】
図１１は、本発明による溶融スラグの冷却処理装置であって、上記（ロ）のタイプの冷却処理装置の一実施形態を示す説明図である。
この冷却処理装置は、間隙を有して並列し、対向する外周部分が下向きに回転する回転方向を有する１対の横型冷却ドラム４０a，４０b（展伸ロール）を備え、この１対の冷却ドラム４０a，４０bの上部外周面間に上方から溶融スラグＳが供給される。
前記冷却ドラム４０a，４０bは、駆動装置（図示せず）により上記の回転方向に回転駆動する。前記冷却ドラム４０a，４０bは、ドラム周方向に沿ったスパイラル状の冷媒流路を有する。この冷媒流路などの構造を含む冷却ドラム４０a，４０bの構成は、図１〜図７の実施形態と同様である。
【００２８】
本実施形態の冷却処理装置では、対向する外周部分が下向きに回転する冷却ドラム４０a，４０bの上部外周面間（断面Ｖ溝状の凹部）に、スラグ樋４１から溶融スラグＳが供給され、スラグ液溜まりＳａが形成される。このスラグ液溜まりＳａから間隙ｇ内に流入する溶融スラグＳが１対の冷却ドラム４０a，４０bで冷却されつつ圧延された後、冷却ドラム面から剥離して下方に排出される。なお、本タイプの冷却処理方法において、１対の冷却ドラム４０ａ，４０ｂでスラグを圧延するとは、冷却ドラム４０ａ，４０ｂの間際ｇから少なくとも表面が凝固した状態でスラグを下方に抜き出すことを指す。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の冷却処理装置の一実施形態を示す正面図
【図２】図１に示す装置の平面図
【図３】図１中のＡ−Ａ方向からの矢視図
【図４】図１中のＢ−Ｂ方向からの矢視図
【図５】図１に示す装置における冷却ドラムの冷媒流路の模式断面図
【図６】図１に示す装置の冷却ドラムの冷媒流路を模式的に示す説明図
【図７】図１に示す装置における展伸ロールの模式断面図
【図８】本発明の冷却処理装置の他の実施形態における冷却ドラムの冷媒流路の模式断面図
【図９】本発明の冷却処理装置の他の実施形態における冷却ドラムの冷媒流路の模式断面図
【図１０】本発明の冷却処理装置の他の実施形態を示す説明図
【図１１】本発明の冷却処理装置の他の実施形態を示す説明図
【符号の説明】
【００３０】
１ 横型冷却ドラム
２ 樋
３a，３b 軸受
４ 冷媒流路
５ 冷媒流路
６x 内側冷媒通路
６y 外側冷媒流路
７ 駆動モータ
８x，８y 回転継手
９ 管体
１０ 動力伝達機構部
１１ 展伸ロール
１２a，１２b 軸受
１３a，１３b 支持体
１４a，１４b 係止部材
１５ スプロケットホイール
１６ スプロケットホイール
１７ チェーン
１８ スプロケットホイール
１９ スプロケットホイール
２０ 冷媒流路
２１a，２１b 冷媒通路
２３a，２３b 回転継手
３０a，３０b 横型冷却ドラム
３１ 展伸ロール
３２ スラグ樋
４０a，４０b 横型冷却ドラム
４１ スラグ樋
１００ ドラム面
１０１a，１０１b ドラム軸
１０１ 外筒
１０２ 内筒
１０３ 流路仕切板
１１１a，１１１b ロール軸
２００ 側壁
Ａ スラグ液溜まり部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に冷媒が通される回転可能な横型冷却ドラムを備え、その外周のドラム面に溶融スラグが接触することにより冷却され、冷却されたスラグがドラム面から剥離して排出されるようにした溶融スラグの冷却処理装置であって、
前記横型冷却ドラムがドラム周方向に沿ったスパイラル状の冷媒流路を有することを特徴とする溶融スラグの冷却処理装置。
【請求項２】
横型冷却ドラムのドラム面に付着した溶融スラグを圧延してドラム幅方向に展伸させるための展伸ロールを有することを特徴とする請求項１に記載の溶融スラグの冷却処理装置。
【請求項３】
横型冷却ドラムの反ドライブ側のドラム軸が、軸受に対して軸線方向スライド可能に支持されることを特徴とする請求項１または２に記載の溶融スラグの冷却処理装置。
【請求項４】
スパイラル状の冷媒流路が、横型冷却ドラムのドラム面にスパイラル状に突設された管路により構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかにに記載の溶融スラグの冷却処理装置。
【請求項１】
内部に冷媒が通される回転可能な横型冷却ドラムを備え、その外周のドラム面に溶融スラグが接触することにより冷却され、冷却されたスラグがドラム面から剥離して排出されるようにした溶融スラグの冷却処理装置であって、
前記横型冷却ドラムがドラム周方向に沿ったスパイラル状の冷媒流路を有することを特徴とする溶融スラグの冷却処理装置。
【請求項２】
横型冷却ドラムのドラム面に付着した溶融スラグを圧延してドラム幅方向に展伸させるための展伸ロールを有することを特徴とする請求項１に記載の溶融スラグの冷却処理装置。
【請求項３】
横型冷却ドラムの反ドライブ側のドラム軸が、軸受に対して軸線方向スライド可能に支持されることを特徴とする請求項１または２に記載の溶融スラグの冷却処理装置。
【請求項４】
スパイラル状の冷媒流路が、横型冷却ドラムのドラム面にスパイラル状に突設された管路により構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかにに記載の溶融スラグの冷却処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−２２７４９９（Ｐ２００９−２２７４９９Ａ）
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７２６９６（Ｐ２００８−７２６９６）
【出願日】平成２０年３月２０日（２００８．３．２０）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２０日（２００８．３．２０）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
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