CN101796199B - 铁水制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种铁水制造方法，从铁浴式熔融炉的炉底具备的底吹入口向炉内的铁水层中吹入惰性气体而对该铁水层进行搅拌，同时，将对含碳氧化铁团块进行加热还原而得到的固体还原铁、碳材及造渣材装入所述熔融炉，从所述熔融炉具备的顶吹氧枪吹入含氧气体，由此，依靠使所述碳材和/或铁水中的碳燃烧产生的燃烧热，将所述固体还原铁熔解而制造铁水，其中，装入所述碳材，使得在用将所述铁水层上的所述固体还原铁熔解于铁水中时生成的熔渣形成的熔渣层上，在上层部形成悬浮有该碳材的碳材悬浮熔渣层，进而在该碳材悬浮熔渣层上形成仅由该碳材构成的碳材被覆层，将储存在所述熔融炉内的所述铁水及所述熔渣，从所述熔融炉的炉侧的下部具备的出渣口排出。

Description

铁水制造方法
技术领域
本发明涉及一种将固体还原铁熔解而制造铁水的方法。更详细地说，涉及将用旋转炉床式还原炉等对含碳氧化铁团块进行加热还原而得到的固体还原铁，在铁浴式熔融炉内进行熔解而制造铁水的方法。
背景技术
作为代替现有高炉法及溶融还原法的新的制铁法，本申请人提出如下铁水的制造方法。即，在将旋转炉床式还原炉和铁浴式熔融炉组合的铁水制造工序中，将包含氧化铁源和碳质还原剂的碳材内含成块化物在旋转炉床式还原炉内进行加热还原制成固体还原铁后，将该固体还原铁送入铁浴式熔融炉，通过利用氧使作为燃料供给的碳材在铁浴式熔融炉内燃烧，将所述固体还原铁熔解而得到铁溶液(参照专利文献1，2)。
但是，本发明人等通过其后的研究发现，在所述铁浴式熔融炉内，来自氧化铁源中的脉石成分和碳质还原剂及碳材的灰成分的溶融炉渣(下面也称作“熔渣”)大量地生成，因此，使该大量的熔渣在炉内一旦异常起泡时，就难以再使其沉静，起因于该熔渣起泡，不仅熔渣及生铁块向炉外喷出而产生成品率损失及作业的中断，或进入排气系统的熔渣及生铁块堵塞该排气系统，而且在熔渣排出时，因起泡而轻量化的熔渣的热容量较小，因此该熔渣被冷却而固化，产生出渣口堵塞的问题。
另一方面，作为在顶吹转炉型反应炉内通过使用氧气燃烧碳材时产生的热将废铁熔解的方法，公开了以下方法，即，对废铁进行熔解精炼后，在使炉倾斜而使熔渣全部或至少50％以上残留的状态下，对生成的铁水进行全部出铁，然后作为加料将铁水装入炉内的方法(参照专利文献3)。
但是，该方法需要使炉连通加料一起倾斜，所以除倾斜时的铁水及碳材流出之外，还有造成较大的散热损失，并且铁水的生产性降低的问题。
另外，作为使用简型炉利用废铁和/或铁矿石连续地制造铁水的方法，公开了以下方法，即，通过在熔解中对低碱度的低流动性熔渣进行造渣，出铁时只有铁水从排出口排出，低流动性熔渣残留在炉内，反复进行该出铁操作，当炉内蓄积熔渣量达到限度值时，则提高熔渣的碱度和/或温度，提高熔渣的流动性而进行排渣的方法(参照专利文献4)。
该铁水制造方法不必进行炉体的倾斜，并且不必另外设置排渣口就可以进行铁渣分离，可以实现连续作业的稳定化、铁产量的提高。但是，由于使大量熔渣长时间残留在炉内，氧气流在厚度较大的熔渣层中通过时，熔渣被氧化而生成过氧化熔渣，容易引起异常起泡及突沸，不可避免吹炼的中断，不能继续进行稳定的熔解操作的可能性较高。尤其是由于还原铁外表密度较小，容易滞留在厚度大的熔渣层中，在熔解时产生的一氧化碳气体的气泡(以下也称作“CO气体气泡”。)的作用下，助长突沸。另外，对于在熔解时和出渣时，熔渣的碱度及温度发生变化的情况，控制非常复杂。此外，大量的熔渣存在时，碳材不易到达液面，阻碍碳材向铁水中的浸碳，所以，铁水制造变得困难。
另外，作为改善铁水及熔渣的排出的方法，公开了在高炉及高炉类的熔融炉的炉底卷绕感应线圈并使其发热，以使炉底及出铁口以及熔渣排出口的温度上升的方法(参照专利文献5)。
但是，该方法中，为了提高熔渣的温度，需要另外设置高价的感应加热装置，因此，不仅设备成本提高，而且还有维修保养的劳力和时间增加的问题。
专利文献1：(日本)特开2004-176170号公报
专利文献2：(日本)特开2006-257545号公报
专利文献3：(日本)特开平8-209218号公报
专利文献4：(日本)特开平5-239521号公报
专利文献5：(日本)特开2001-241859号公报
发明内容
本发明是鉴于上述问题而开发的，目的在于提供一种制造铁水的方法，将对含碳氧化铁团块进行加热还原而得到的固体还原铁，在铁浴式熔融炉内进行熔解而制造铁水，熔渣在炉内不会发生异常的起泡，并且不必使炉倾斜就可以排出在所述熔解操作中生成的熔渣。
本发明提供一种铁水制造方法，从铁浴式熔融炉的炉底具备的底吹入口向炉内的铁水层中吹入惰性气体而对该铁水层进行搅拌，同时，将对含碳氧化铁团块进行加热还原而得到的固体还原铁、碳材及造渣材装入所述熔融炉，从所述熔融炉具备的顶吹氧枪吹入含氧气体，由此，依靠使所述碳材和/或铁水中的碳燃烧产生的燃烧热，将所述固体还原铁熔解而制造铁水，其中，装入所述碳材，使得在用将所述铁水层上的所述固体还原铁熔解于铁水中时生成的熔渣形成的熔渣层上，在上层部形成悬浮有该碳材的碳材悬浮熔渣层，进而在该碳材悬浮熔渣层上形成仅由该碳材构成的碳材被覆层，将储存在所述熔融炉内的所述铁水及所述熔渣，从所述熔融炉的炉侧的下部具备的出渣口排出。
本发明的目的、特征、局面及优点通过以下的详细的说明及附图可以更加明白。
附图说明
图1是表示实施方式的铁浴式熔融炉的概略构成的纵断面图；
图2是示意性地表示铁浴式熔融炉内的熔渣层附近的碳材的分布状况的纵断面图；
图3是表示熔渣的碱度和熔渣排出系数的关系的方块图；
图4是表示出铁溶液温度和熔渣排出系数的关系的方块图。
具体实施方式
下面，基于附图详细地说明本发明实施方式的铁水制造方法中使用的铁浴式熔融炉，并且分成如下工序详细地说明本发明实施方式的铁水制造方法。所述工序包括：通过将固体还原铁、碳材及造渣材装入所述熔融炉进行吹炼，将固体还原铁熔解而形成铁水层、熔渣层及碳材被覆层的工序(以下，有时称作“熔解工序”。)；将熔解工序中生成的铁水及熔渣从所述熔融炉排出的工序(有时称作“出铁、出渣工序”。)；进行所述熔融炉的修补时的工序(以下有时称作“修补工序”。)。
[铁浴式熔融炉的构成]
图1表示本发明的一实施方式的铁浴式熔融炉的概略构成。本实施方式的铁浴式熔融炉1是竖式反应炉，在铁浴式熔融炉1的上部的炉口2连接有排气管道3。铁浴式熔融炉1具备装入原料时从路口2插入炉内的原料装入滑槽4、和进行吹炼时从炉口2插入炉内的顶吹氧枪5。另外，在炉底6设有多个底吹入口7，在炉侧8的下部设有出铁、出渣口9。原料装入滑槽4用于作为原料的固体还原铁B、碳材C和/或造渣材D的装入。出铁口9用于铁水的排出(即出铁)及熔渣的排出(即出渣)。
铁浴式熔融炉(以下有时仅称作“炉”)1的炉口2和排气管道3的连接，优选用可升降地设于该排气管道3的下端部的裙板10，不与所述炉口2密接而覆盖在该炉口2的上方来进行。由此，炉内压变动时，可以通过使裙板10升降来调节其与炉口2的间隙，将炉内气体的一部分从该间隙排出到大气中，或者通过吸引大气来抑制炉内压的变动，所以，能够更加可靠地防止以炉内压变动为原因的熔渣起泡的发生。另外，如后述，将排气作为燃料气体进行有效利用的情况下，吸引大气时可能引起排气的热量降低，但通过控制为，通过吸引大气，炉内压马上被稳定化，可以使空气向排气中的卷入量自动地减少，由此，排气的热量降低基本上不成问题，能够稳定地回收高热量的排气。
另外，通过采用使用了上述可升降的裙板10的连接方式，即使有时万一熔渣发生异常起泡而从炉口2溢出那样的情况，也只是从裙板10和炉口2的间隙漏到炉外，所以，也可以得到能够避免例如排气系统的堵塞或损伤等更严重的设备损伤的效果。
另外，在排气管道中设置例如未图示的废热锅炉，回收高温排气的显热，显热被回收后的排气由于高浓度地含有一氧化碳气体(以下有时称作“CO气体”。)，所以优选在对其进行除尘后作为燃料气体有效利用。
[熔解工序]
向由作为种汤(種湯)积蓄在熔融炉1内的铁水构成的铁水层11中，从多个吹入口7吹入例如氮气等惰性气体A，对铁水层11进行搅拌，同时，将在未图示的旋转炉床式还原炉内对含碳氧化铁团块进行加热还原而得到的固体还原铁B，与例如石灰等碳材C、及例如生石灰、轻烧白云石等造渣材D一起，经由例如利用重力落入的方式的原料装入滑槽4，自铁浴式熔融炉1的上方装入炉内。然后，通过从顶吹氧枪5顶吹例如氧气等含氧气体E，使碳材C燃烧。固体还原特B利用该燃烧热熔解来制造铁水11。此时也生成熔渣。另外，在固体还原铁B中残存有未还原氧化铁(FeO等)，该未还原氧化铁以后述铁水层11中的固溶碳及碳材C中的碳成分为还原剂，通过FeO+C→Fe+CO等反应，被还原成金属铁(Fe)，并且排出气体。
作为固体还原铁B可以使用在旋转炉床式还原炉等移动式加热还原炉中，对将例如由铁矿石、制铁所废品等氧化铁源和例如煤等碳质还原剂构成的粉状混合物进行成块化而成的含碳氧化铁团块进行加热还原而得到的固体还原铁。
固体还原铁B，也可以根据上述未图示的旋转炉床式还原炉和铁浴式熔融炉1的设置场所的远近等，使在上述旋转炉床式还原炉中制造的高温的还原铁基本上不冷却，热着直接装入铁浴式熔融炉1，也可以在上述未图示的旋转炉床式还原炉中制造后，将冷却到常温的固体还原铁装入铁浴式熔融炉1。另外，从将少铁浴式熔融炉1的碳材消耗量的观点考虑，理想的是使用金属化率为60％以上、优选80％以上、更优选被提高到与废铁的熔解热量接近的90％以上的固体还原铁B。另外，根据本发明，即使是使用金属化率低的固体还原铁B，且熔解时的CO气体的产生量较多的情况，也可以抑制熔渣起泡并进行吹炼，因此，本发明中使用金属化率低的固体还原铁B也没有问题。
另外，作为固体还原铁B以外的铁源，可以将废铁、铣铁、制氧化皮、气体还原的还原铁等一种或两种以上装入铁浴式熔融炉1。该固体还原铁B以外的铁源也可以和固体还原铁B同时装入，也可以在固体还原铁B装入前或装入后另外装入。从稳定地制造铁水的观点考虑，也可以使用例如废铁滑槽等，将固体还原铁B及其它的铁源和碳材C及造渣材D一起或分别进行前装入，或者在吹炼中途追加装入。
本发明实施方式的铁水制造方法中，调节碳材C的装入时期及装入量，如图2的示意图所示，使碳材C的一部分悬浮在形成于铁水层11上的熔融炉渣层12的上层部，形成碳材悬浮熔渣层13，进而在该碳材悬浮层13的上方形成仅由碳材C构成的碳材被覆层14。
通过在熔渣层12的上层部形成碳材悬浮熔渣层13，碳材悬浮熔渣层13中的熔渣的氧化铁浓度降低，且称为起泡的原因的CO气体气泡的生成速度降低，并且，该CO气体气泡利用熔渣中存在的碳材容易从熔渣层12跑出，不易引起起泡。
此外，通过在碳材悬浮熔渣层13的上方形成碳材被覆层14，熔渣层12被碳材被覆层14保温，所以，可防止出渣时，熔渣在出渣口9内被冷却固化的情况。因此，不必使炉倾斜、且不使碳材流出就可以进行顺畅、迅速的出渣作业，可以实现稳定性且生产性优异的铁水制造方法。
为了使上述的作用效果更奏效，在开始排出铁水(出铁)时，优选将碳材悬浮熔渣层13中的碳材和碳材被覆层14的碳材的合计量(即，炉内残留碳材量)设定为熔融炉渣层12中的每1000Kg熔渣为100～1000Kg。这是因为，如果其为100Kg以上，碳材悬浮熔渣层13中的碳材量增多，并且碳材被覆层14变厚，因此上述起泡防止效果及出渣作业的顺畅、迅速的效果增大，而如果其为1000Kg以下，碳材被覆层14的碳材造成的熔渣的卷入及加热造成的碳材(碳材被覆层14)的一体化被抑制，熔渣层12被充分地搅拌，所以，固体还原铁B向铁水层11中的熔解速度不会降低。上述碳材的合计量优选熔融炉渣层12中的每1000Kg为150～500Kg，特别优选200～300Kg。
在此，炉内残留碳材量，例如可以通过从装入炉内的碳材量中减去固体还原铁中的未还原氧化铁的还原中所使用的碳材量、和向所生成的铁水中浸碳所使用的碳材量、利用顶吹氧化气体而燃烧了的碳材量、称为熔渣飞散到排气中的碳材量的合计量来计算。另外，熔融炉渣层12中的熔渣量，例如可以通过根据装入炉内的固体还原铁中的脉石量、碳材中的灰分量和造渣材量算出生成熔渣量，再从该生成熔渣量中减去出渣的熔渣量来计算。
另外，就装入铁浴式熔融炉1的碳材C的粒度而言，其过小时，容易分散到排气气体中，而过大时，熔渣层12的氧化铁浓度不能充分降低，并且向铁水层11中的浸碳速度降低，因此，优选平均粒径在2～20mm的范围，更优选3～15mm的范围。
作为碳材C，除煤以外，可以装入例如焦炭、石油焦炭、木炭、木屑、废塑料、旧轮胎等，以及旋转炉床式还原炉中使用的垫炉床碳材(包含炭化后的碳材)。这些碳材可以单独使用，也可以两种以上并用。
从形成上述碳材悬浮熔渣层及碳材被覆层的观点考虑，并且从调节铁水及熔渣的成分及温度的观点考虑，优选在固体还原铁B的熔解中装入各种原料。
另外，为了确保熔渣层12中的流动性并且促进自铁水的脱硫，熔渣层12的碱度CaO/SiO2(质量比)优选在0.8～2.0的范围内进行调节，更优选在1.0～1.6的范围内进行调节(参照后述实施例、图3)。
另外，就二次燃烧率而言，可以通过调节顶吹氧气D的流量和/或顶吹氧枪5的高度，控制在推荐值(40％以下，更优选10～35％，进一步优选5～30％)，由此，不会使铁浴式熔融炉1的耐火物的热负荷过大，可以减少碳材消耗量。所谓二次燃烧率是根据从熔融炉排出的各气体成分的量，用下述式算出的值。
二次燃烧率＝100×(CO2+H2O)/(CO+CO2+H2+H2O)
为了对铁水层11进行成分搅拌且确保固体还原铁B的熔解速度，底吹用的氮气(惰性气体A)的流量优选在0.02～0.20Nm3/(min·t-铁水层)的范围内进行调节。
另外，通过从上方吹入氧气(含氧气体E)，熔渣层12受搅拌作用，且和底吹氮气(惰性气体A)产生的铁水层11的搅拌作用互起作用，在铁水层11和熔渣层12的界面，促进固体还原铁B向铁水层11中的熔解及碳材C向铁水层11中的浸碳。在此，在没有碳材悬浮熔渣层13的、利用现有铁浴式熔融炉制造铁水的方法中，通过氧气吹炼使铁水脱碳比向铁水的浸碳优先，因此，高碳铁水的制造比较困难，而在本发明中，利用碳材悬浮熔渣层13的存在来促进浸碳，因此，可以实现高碳铁水的制造。铁水中欧的碳含量优选3质量％以上，更优选3.5～4.5质量％。随之，理想的是，优选熔渣层12中的铁含量降低到10质量％程度以下，更优选5质量％程度以下，进一步优选3质量％程度以下。通过使熔渣层12中的铁含量下降，能够促进从铁水层11的脱硫，并且，能够抑制熔融FeO导致的炉内的耐火物的熔损。
[出铁、出渣工序]
通过如上述进行操作并使熔解操作持续一定时间，在铁浴式熔融炉1内储存规定量(例如1出炉量)的铁、渣。然后进行出铁、出渣。出铁、出渣和高炉内的出铁、出渣作业相同，不需将炉倾斜而使其直立，直接用钻头开通出渣口9，首先将铁水排出，直至其浴面降到出渣口9的水平。继续进行熔渣的排出。通过先排出热容量大的铁水，出渣口变热，所以，其后继续排出熔渣，也可以防止出渣口9因熔渣的固化而被堵塞的情况。另外，为了更可靠地防止熔渣的固化，出铁(也称为“出液温度”。)优选1450℃以上，进一步优选1500℃以上(参照后述实施例、图4)。
此外，利用碳材悬浮熔渣层13的存在来防止熔渣在炉内群起泡，以维持其较高的密度。所以，出渣中，熔渣的热容量被较高地维持，并且，利用碳材悬浮熔渣层14的存在，熔渣在炉内被保温，所以，出渣中也可以继续进行氧气的顶吹，而即使例如不中断而使顶吹氧气减少，也可防止熔渣被冷却而固化。
而且，熔渣的排出是发现碳材从出渣口9混入熔渣中开始排出的情况即，碳材悬浮熔渣层13开始排出的情况时，则视为熔渣的排出结束，只要用堵铁水口的泥炮堵住出渣口9即可。
由此，碳材悬浮熔渣层13和碳材被覆层14残存在炉内，所以，即使接着进行熔解操作，也可防止起泡且确实地维持保温的效果。
这样操作，通过反复本发明实施方式的铁水制造方法，可防止起泡，同时可以反复进行顺畅且迅速的出渣作业。另外，不需将炉倾斜而使其直立就可以直接进行出渣作业，所以，在出铁、出渣作业中，也可以继续进行吹炼(熔解操作)。因此，本发明实施方式的铁水制造方法可以提高铁水的生产性。
[修补工序]
本发明实施方式的铁水制作方法中，由于使用了底吹入口7，会发生该吹入口7的熔损及堵塞、该吹入口7周围的炉底耐火物的损耗等，所以必需进行定期的点检修补作业。因此，优选和现有转炉同样，在铁浴式熔融炉1的炉上部设有未图示的出铁口，例如数日间将该铁浴式熔融炉1倾斜一次，将残余铁水从所述出铁口排出，将残渣从炉口2排出，将炉清空之后进行点检、修补作业。
点检、修补作业结束后的再开始，例如只要是将在本作业前从炉中排出的剩铁在其它取锅等中进行保温，将其作为原质溶液再次恍如炉内使用即可。另外，排出剩铁渣时，熔渣及金属附着在炉内壁耐火物表面，而碳材悬浮熔渣层13及碳材被覆层14中的碳材包覆在其附着层表面，所以，在点检、修补中，为了对炉进行保温，即使用燃烧器对其进行加热，也可以防止熔渣及金属的氧化，防止再开始的原质溶液装入时的突沸、及接下来的吹炼时的熔渣起泡。
(变形例)
上述实施方式中，铁浴式熔融炉1的修补时的剩铁渣的排出，例示了通过炉倾斜从炉口2等进行排出的例子，但也可以为，在炉侧8最下部设置未图示的末端出口，不使该铁浴式熔融炉完全倾斜，或者用弧光电炉等进行排出。，仅倾斜20°以内的角度，从该末端出渣口进行排出。由此，除可以节约炉倾斜需要的炉的设置空间以外，还可以缩短用于炉倾斜的时间。另外，这种情况下的点检、修补作业不需将铁浴式熔融炉倾斜，或者仅使其倾斜20°以内的角度，只要在将剩余铁、渣从末端采矿排出后进行即可。
上述实施方式中，只表示了出渣口9只设置一处的例子，但因为伴随着炉耐火物的熔损，炉内底面的水平降低，所以，优选在炉的高度方向上设置多处，也可在例如180°方向、90°方向、120°方向设置。
上述实施方式中，例示了在旋转炉床式还原炉中制造的固体还原铁B，但也可以使用在直线炉或回转炉中制造的固体还原铁。
上述实施方式中，碳材C及造渣材D向炉中的装入例示了依靠重力落入的方式，但也可以例如将它们进行微粉碎后直接吹入熔渣层中。但是，从抑制设备成本及操作成本的观点考虑，优选依靠重力落入的方式。
上述实施方式中，例示了仅设置一根顶吹氧枪5的例子，但也可以根据炉的规模及形状等设置多根。
上述实施方式中，作为含氧气体E例示了氧气，但也可以使用富氧空气。
上述实施方式中，作为底吹用的惰性气体A例示了氮气(N2)，但也可以使用氩气(Ar)一氧化碳气体(CO)、二氧化碳气体(CO2)、或者它们中任意两种以上的混合气体。
实施例
为了确证本发明的效果，实施了使用耐火物内径为2m、炉内物有效高度为2.6m的竖式反应炉对固体还原铁进行熔解的试验。
作为固体还原铁，使用将以制铁所废品作为氧化铁原料的碳材内含氧化铁颗粒，在旋转炉床式还原炉内进行加热还原，其后冷却至常温的、表1所示的成分组成的固体还原铁。使用表2所示的成分组成的焦炭粉及无烟煤作为碳材。使用生石灰及白云石作为造渣材。另外，使用氮气作为底吹用的惰性气体，使用氧气作为顶吹用的含氧气体。
[表1]
Figure GPA00001045274300101
[表2]
Figure GPA00001045274300102
Figure GPA00001045274300111
[实施例1]
开始时，向竖式反应炉装入原质溶液，并装入规定量的碳材装入之后，开始原料(表1所示的还原铁(1)和(2)、碳材、造渣材)的装入和吹炼。然后，使炉内形成碳材悬浮熔渣层及碳材被覆层并进行熔解及出铁、出渣控制。本实施例中的出液温度为1568℃，熔渣碱度(CaO/SiO2)为1.28，熔渣排出系数为1.66。
[实施例2]
接着，除变更碳材的装入量以外，和实施例1同样地，开始各原料的装入和吹炼，使炉内形成碳材悬浮熔渣层及碳材被覆层并进行熔解及出铁、出渣控制。本实施例中的出液温度为1489℃，熔渣碱度(CaO/SiO2)为0.91，熔渣排出系数为1.65。
[实施例3]
接着，除将还原铁变更为表1的还原铁(1)、(2)及(3)以外，和实施例1同样地开始各原料的装入和吹炼，使炉内形成碳材悬浮熔渣层及碳材被覆层并进行熔解及出铁、出渣控制。本实施例中的出液温度为1551℃，熔渣碱度(CaO/SiO2)为0.89，熔渣排出系数为1.38。
[实施例4]
接着，除将还原铁变更为表1的还原铁(4)以外，和实施例1同样地开始各原料的装入和吹炼，使炉内形成碳材悬浮熔渣层及碳材被覆层并进行熔解及出铁、出渣控制。本实施例中的出液温度为1529℃，熔渣碱度(CaO/SiO2)为0.94，熔渣排出系数为1.81。
[比较例1]
接着，再开始操作，将原质溶液装入竖式反应炉，开始原料(表1所示的还原铁(3)、碳材、造渣材)的装入和吹炼。作为碳材的装入量，按照还原铁的熔解所需要的量装入炉内。然后，仅对熔渣碱度和出液温度进行调节，同时进行熔解及出铁、出渣控制。本比较例中的出液温度为1503℃，熔渣碱度(CaO/SiO2)为0.97，熔渣排出系数为0.85。
[比较例2]
接着，除将还原铁变更为表1所示的还原铁(3)和(4)以外，和比较例1同样地开始各原料的装入和吹炼，仅对熔渣碱度和出液温度进行调节，同时进行熔解及出铁、出渣控制。本比较例中的出液温度为1518℃，熔渣碱度(CaO/SiO2)为1.26，熔渣排出系数为1.00。
[比较例3]
接着，除将还原铁变更为表1所示的还原铁(4)以外，和比较例1同样地开始各原料的装入和吹炼，仅对熔渣碱度和出液温度进行调节，同时进行熔解及出铁、出渣控制。本比较例中的出液温度为1543℃，熔渣碱度(CaO/SiO2)为1.06，熔渣排出系数为1.05。
另外，实施例、比较例都是在熔解时将二次燃烧率控制在20～30％。
实施例1～4中，在8小时的连续操作中，完全没有发生熔渣起泡引起的麻烦，能够稳定地连续作业。与此相反，比较例1～3中，由于碳材装入量少，一直到出铁、出渣，炉内也没有形成碳材悬浮熔渣层及碳材被覆层。另外，在比较例1～3中，在吹炼开始后10～15分钟内就发生了起因于熔渣起泡的排气系统的堵塞等麻烦，不可回避操作的停止。
另外，如图3及图4所示，可以看出，在比较例1～3中，即使调节熔渣排出系数(即：熔渣排出量相对于熔渣生成量的质量比)也停留在最高1.1左右较低的值，与此相反，在实施例1～4中，通过适当调节熔渣碱度及出液温度，熔渣排出系数可得到1.7～1.8这样高的值。
如以上详述，本发明提供一种铁水制造方法，从铁浴式熔融炉的炉底具备的底吹入口向炉内的铁水层中吹入惰性气体而对该铁水层进行搅拌，同时，将对含碳氧化铁团块进行加热还原而得到的固体还原铁、碳材及造渣材装入所述熔融炉，从所述熔融炉具备的顶吹氧枪吹入含氧气体，由此，依靠使所述碳材和/或铁水中的碳燃烧产生的燃烧热，将所述固体还原铁熔解而制造铁水，其中，装入所述碳材，使得在用将所述铁水层上的所述固体还原铁熔解于铁水中时生成的熔渣形成的熔渣层上，在上层部形成悬浮有该碳材的碳材悬浮熔渣层，进而在该碳材悬浮熔渣层上形成仅由该碳材构成的碳材被覆层，将储存在所述熔融炉内的所述铁水及所述熔渣，从所述熔融炉的炉侧的下部具备的出渣口排出。
本发明中，使用在炉侧的下部具备出口的铁浴式熔融炉(竖式反应炉)，利用底吹气体进行搅拌，同时，装入碳材，以使在炉内的铁水层上的由熔渣形成的熔渣层的上层部，形成悬浮有碳材的碳材悬浮熔渣层，进而在碳材悬浮熔渣层的上方形成仅由碳材构成的碳材被覆层，由此，悬浮于该碳材悬浮熔渣层中的碳材使一氧化碳气体在熔渣层中的通气性提高(即，所述一氧化碳气体气泡容易从熔渣层跑掉)，所以，不易引起起泡。另外，形成于碳材悬浮熔渣层上的碳材被覆层对熔渣进行保温，防止出渣时在出口内的熔渣的冷却机凝固，因此，不需将炉倾斜，即在炉直立的固有状态下就可以进行顺畅、迅速的出渣作业。而且促进碳材悬浮熔渣层向铁水中的浸碳，从而可以实现高碳铁水的制造。其结果是，能够实现低成本且生产性优异的、在含氧气体吹炼下制造含高碳铁水的方法。
该铁水制造方法中，优选所述固体还原铁、碳材及造渣材中，最初装入规定量的碳材。通过在讲固体还原铁装入铁浴式熔融炉之前，首先装入规定量的碳材，从熔解的初始阶段开始就容易形成碳材悬浮熔渣层。由此，能够更可靠地防止熔渣起泡。
该铁水制造方法中，优选所述碳材的装入量，相对于开始排出铁水时的所述熔渣层中的每1000Kg熔渣，所述碳材悬浮熔渣层中的碳材和所述碳材被覆层的碳材的合计为100～1000Kg。通过将碳材的装入量设定在该范围内，能够更可靠地防止固体还原铁的熔解速度的降低和熔渣起泡的发生，并且能够进行更加顺畅并且迅速的出渣作业。
该铁水制造方法中，优选当碳材开始从所述出渣口混入熔渣而排出时，则终止所述熔渣的排出。通过在碳材开始排出时终止熔渣的排出，在炉内剩余碳材悬浮熔渣层和碳材被覆层，在进行下次铁水的制造时，可以更加可靠地进行熔渣起泡的防止和熔渣的保温。
该铁水制造方法中，优选：所述熔融炉在其上部具备炉口，在该炉口的上方具备排气管道，所述排气管道在其下端部具备可升降的裙板，所述裙板不与所述炉口密接而是覆盖在该炉口的上方，由此来连接所述炉口和所述排气管道。通过使裙板升降来调节其和炉口的间隙，进行自该间隙的炉内气体的排出或大气的吸引，能够抑制炉内压的变动，更可靠地防止以该炉内压变动为原因的熔渣起泡的发生。并且，万一熔渣发生异常起泡而从炉口溢出的情况下，因为熔渣只能从所述间隙漏到炉外，所以也可以回避因排气系统的堵塞及损伤造成的严重的设备故障。
该铁水制造方法中，所述熔融炉在其上部具备出铁口，所述熔融炉的修补优选在将该熔融炉倾斜，将残余铁水从所述出铁口排出、将残渣从所述炉口排除后进行。因为是在将该熔融炉倾斜，将残余铁水从出铁口排出、将残渣从炉口排除后，对该熔融炉的吹入口及炉壁的损耗进行修补，所以能够和现有转炉同样地进行修补作业。
该铁水制造方法中，优选：所述熔融炉在其炉侧最下部具备末端出口，所述熔融炉的修补在不将该熔融炉倾斜或者将其倾斜20°以内的角度，从所述末端出口将残余铁水、残渣排出后进行。因为是在不将熔融炉倾斜或者仅将其稍微倾斜，从末端出口将残余铁水、残渣排出后，对该熔融炉的吹入口及炉壁的损耗进行修补，所以，可以节约炉倾斜需要的炉的设置空间，并且还可以缩短用于炉倾斜的时间。
产业上的可利用性
只要使用本发明的铁水制造方法，在含氧气体的吹炼下，就能够以低成本稳定地制造含高碳的铁水。

Claims (15)

1.一种铁水制造方法，其特征在于，从铁浴式熔融炉在炉底具有的底吹入口向炉内的铁水层中吹入惰性气体对该铁水层进行搅拌，同时，将对含碳氧化铁团块进行加热还原而得到的固体还原铁、碳材及造渣材装入所述熔融炉中，从所述熔融炉具备的顶吹氧枪吹入含氧气体，由此，依靠所述碳材和/或铁水中的碳燃烧而产生的燃烧热，将所述固体还原铁熔解而制造铁水，其中，
装入所述碳材，使得在由所述铁水层上的所述固体还原铁熔化成铁水时生成的熔渣所形成的熔渣层中，在上层部形成该碳材悬浮的碳材悬浮熔渣层，再在该碳材悬浮熔渣层上形成只由该碳材构成的碳材被覆层，
从设置在所述熔融炉在炉侧下部的出渣口排出蓄积在所述熔融炉内的所述铁水和所述熔渣。
2.如权利要求1所述的铁水制造方法，其特征在于，在所述固体还原铁、碳材和造渣材中，最初装入规定量的碳材。
3.如权利要求1所述的铁水制造方法，其特征在于，所述碳材的装入量为，相对于铁水开始排出时的所述熔渣层中的1000kg熔渣，所述碳材悬浮熔渣层中的碳材和所述碳材被覆层的碳材的合计为100～1000kg。
4.如权利要求2所述的铁水制造方法，其特征在于，所述碳材的装入量为，相对于铁水开始排出时的所述熔渣层中的1000kg熔渣，所述碳材悬浮熔渣层中的碳材和所述碳材被覆层的碳材的合计为100～1000kg。
5.如权利要求1～4中任一项所述的铁水制造方法，其特征在于，在碳材混在熔渣中一起从所述出渣口开始排出时，结束所述熔渣的排出。
6.如权利要求1～4中任一项所述的铁水制造方法，其特征在于，所述熔融炉在其上部具备炉口，在该炉口的上方具备排气管道，
所述排气管道在其下端部具备可升降的裙板，
所述裙板以不与所述炉口密接的方式覆盖在该炉口的上方，由此来连接所述炉口和所述排气管道。
7.如权利要求5所述的铁水制造方法，其特征在于，所述熔融炉在其上部具备炉口，在该炉口的上方具备排气管道，
所述排气管道在其下端部具备可升降的裙板，
所述裙板以不与所述炉口密接的方式覆盖在该炉口的上方，由此来连接所述炉口和所述排气管道。
8.如权利要求1～4中任一项所述的铁水制造方法，其特征在于，所述熔融炉在其上部具备出铁口，
所述熔融炉的修补是在使该熔融炉倾斜，将残余铁水从所述出铁口排出，将残渣从所述炉口排出后进行。
9.如权利要求5所述的铁水制造方法，其特征在于，所述熔融炉在其上部具备出铁口，
所述熔融炉的修补是在使该熔融炉倾斜，将残余铁水从所述出铁口排出，将残渣从所述炉口排出后进行。
10.如权利要求6所述的铁水制造方法，其特征在于，所述熔融炉在其上部具备出铁口，
所述熔融炉的修补是在使该熔融炉倾斜，将残余铁水从所述出铁口排出，将残渣从所述炉口排出后进行。
11.如权利要求7所述的铁水制造方法，其特征在于，所述熔融炉在其上部具备出铁口，
所述熔融炉的修补是在使该熔融炉倾斜，将残余铁水从所述出铁口排出，将残渣从所述炉口排出后进行。
12.如权利要求1～4中任一项所述的铁水制造方法，其特征在于，所述熔融炉在其炉侧最下部具备末端出口，
所述熔融炉的修补是在不使该熔融炉倾斜或者使该熔融炉倾斜20°以内的角度的情况下，从所述末端出口将残余铁水、残渣排出后进行。
13.如权利要求5所述的铁水制造方法，其特征在于，所述熔融炉在其炉侧最下部具备末端出口，
所述熔融炉的修补是在不使该熔融炉倾斜或者使该熔融炉倾斜20°以内的角度的情况下，从所述末端出口将残余铁水、残渣排出后进行。
14.如权利要求6所述的铁水制造方法，其特征在于，所述熔融炉在其炉侧最下部具备末端出口，
所述熔融炉的修补是在不使该熔融炉倾斜或者使该熔融炉倾斜20°以内的角度的情况下，从所述末端出口将残余铁水、残渣排出后进行。
15.如权利要求7所述的铁水制造方法，其特征在于，所述熔融炉在其炉侧最下部具备末端出口，
所述熔融炉的修补是在不使该熔融炉倾斜或者使该熔融炉倾斜20°以内的角度的情况下，从所述末端出口将残余铁水、残渣排出后进行。
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