JP2001279313A - 溶融金属鉄の製法 - Google Patents
溶融金属鉄の製法Info
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- C21—METALLURGY OF IRON
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
- Y02P10/134—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by avoiding CO2, e.g. using hydrogen
Abstract
(57)【要約】
【課題】 炭素質還元剤と酸化鉄含有物質を含む原料成
形体を還元して金属鉄を製造する際に、還元を効率よく
進めて半還元状物を得ると共に、該半還元状物の温度を
保った状態でその更なる還元と溶融を短時間で効率よく
進め、高純度の溶融還元鉄を生産性良く製造することの
できる方法を確立すること。 【解決手段】 炭素質還元剤と酸化鉄含有物質を含む原
料成形体を、移動炉床型還元炉へ装入し、該還元炉内で
前記原料成形体を還元率３０〜８０％まで還元すること
によって、金属鉄からなる外皮を形成し、もしくは金属
鉄がネットワーク状に張り巡らされてその隙間に炭素質
還元剤が残存する状態を形成すると共に、その内部にＦ
ｅＯを含む生成スラグを凝集させ、還元された該成形体
を高温を保った状態で溶融炉へ投入し、最終の還元と溶
融を行なって溶融金属鉄を得る。
形体を還元して金属鉄を製造する際に、還元を効率よく
進めて半還元状物を得ると共に、該半還元状物の温度を
保った状態でその更なる還元と溶融を短時間で効率よく
進め、高純度の溶融還元鉄を生産性良く製造することの
できる方法を確立すること。 【解決手段】 炭素質還元剤と酸化鉄含有物質を含む原
料成形体を、移動炉床型還元炉へ装入し、該還元炉内で
前記原料成形体を還元率３０〜８０％まで還元すること
によって、金属鉄からなる外皮を形成し、もしくは金属
鉄がネットワーク状に張り巡らされてその隙間に炭素質
還元剤が残存する状態を形成すると共に、その内部にＦ
ｅＯを含む生成スラグを凝集させ、還元された該成形体
を高温を保った状態で溶融炉へ投入し、最終の還元と溶
融を行なって溶融金属鉄を得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄鉱石等の酸化鉄
をコークス等の炭素質還元剤により加熱還元して溶融金
属鉄を得る技術の改良に関し、簡単な処理で酸化鉄を金
属鉄にまで効率よく還元すると共に、生成した金属鉄の
保有熱を有効に活用して溶融金属鉄を低コストで生産性
良く製造し得る様に改善された方法に関するものであ
る。
をコークス等の炭素質還元剤により加熱還元して溶融金
属鉄を得る技術の改良に関し、簡単な処理で酸化鉄を金
属鉄にまで効率よく還元すると共に、生成した金属鉄の
保有熱を有効に活用して溶融金属鉄を低コストで生産性
良く製造し得る様に改善された方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】鉄鉱石や酸化鉄等の酸化鉄源をコークス
や石炭などの炭素質還元剤と混合してペレットやブリケ
ット状に成形し、該成形体を加熱することにより該成形
体中の酸化鉄を還元して金属鉄を得る方法としては、既
に多くの提案がなされている。
や石炭などの炭素質還元剤と混合してペレットやブリケ
ット状に成形し、該成形体を加熱することにより該成形
体中の酸化鉄を還元して金属鉄を得る方法としては、既
に多くの提案がなされている。
【０００３】例えば特公平３−６０８８３号公報には、
固体炭素質材料が還元剤として内装された微粉状酸化鉄
のペレットを原料とし、これを回転炉床型還元炉内で加
熱することにより予備還元し、得られる予備還元物を１
０００℃以上の温度で還元炉から精錬炉へ送って精錬
し、更に還元を進めて溶融金属鉄を製造する方法が開示
されている。この方法では、粉状の酸化鉄と固体炭素質
材料を含む原料混合物をペレット状もしくは塊成物状に
成形し、これを乾燥した後、或いは乾燥することなくそ
のまま１１００〜１３５０℃の比較的低い温度で１０〜
５０分程度加熱することにより、還元率で５０〜９０％
程度まで還元を進め、しかる後に精錬と最終還元が行わ
れる。ところがこの方法では、還元時の加熱温度が低温
であるため加熱還元に長時間を要し、大量生産を実現す
るには大規模な設備が必要になる他、還元に要するエネ
ルギー消費量も多大となる。
固体炭素質材料が還元剤として内装された微粉状酸化鉄
のペレットを原料とし、これを回転炉床型還元炉内で加
熱することにより予備還元し、得られる予備還元物を１
０００℃以上の温度で還元炉から精錬炉へ送って精錬
し、更に還元を進めて溶融金属鉄を製造する方法が開示
されている。この方法では、粉状の酸化鉄と固体炭素質
材料を含む原料混合物をペレット状もしくは塊成物状に
成形し、これを乾燥した後、或いは乾燥することなくそ
のまま１１００〜１３５０℃の比較的低い温度で１０〜
５０分程度加熱することにより、還元率で５０〜９０％
程度まで還元を進め、しかる後に精錬と最終還元が行わ
れる。ところがこの方法では、還元時の加熱温度が低温
であるため加熱還元に長時間を要し、大量生産を実現す
るには大規模な設備が必要になる他、還元に要するエネ
ルギー消費量も多大となる。
【０００４】また特開平９−２５６０１７号や同１０-
１０２１１８号公報には、炭素質還元剤が内装された酸
化鉄を粒状もしくは塊状に成形し、該成形体を移動炉床
上で水平方向に移動させながら加熱還元し、金属鉄外皮
を生成・成長させることにより内部に実質的に酸化鉄が
存在しなくなるまで還元を進めると共に、金属鉄外皮内
に副生スラグを凝集させ、これを移動炉床端から排出し
てから更に加熱することにより金属鉄外皮を溶融させ、
次いで溶融スラグと溶融金属鉄に分離する方法を開示し
ている。この方法では、加熱還元を１３００℃以上の高
温で行なうため還元に要する時間はかなり短縮される
が、金属鉄外皮を形成した後その内部の酸化鉄が実質的
に存在しなくなるまで還元を進めなければならないの
で、還元終了に相当の時間を要し、それに伴う水平方向
移動距離も長くなって設備が長大化すると共に消費エネ
ルギーも多くなる。またこの方法では、加熱還元に要す
るエネルギーと最終還元及び溶融に要するエネルギーが
アンバランスになるため、熱エネルギーの無駄が生じ
る。
１０２１１８号公報には、炭素質還元剤が内装された酸
化鉄を粒状もしくは塊状に成形し、該成形体を移動炉床
上で水平方向に移動させながら加熱還元し、金属鉄外皮
を生成・成長させることにより内部に実質的に酸化鉄が
存在しなくなるまで還元を進めると共に、金属鉄外皮内
に副生スラグを凝集させ、これを移動炉床端から排出し
てから更に加熱することにより金属鉄外皮を溶融させ、
次いで溶融スラグと溶融金属鉄に分離する方法を開示し
ている。この方法では、加熱還元を１３００℃以上の高
温で行なうため還元に要する時間はかなり短縮される
が、金属鉄外皮を形成した後その内部の酸化鉄が実質的
に存在しなくなるまで還元を進めなければならないの
で、還元終了に相当の時間を要し、それに伴う水平方向
移動距離も長くなって設備が長大化すると共に消費エネ
ルギーも多くなる。またこの方法では、加熱還元に要す
るエネルギーと最終還元及び溶融に要するエネルギーが
アンバランスになるため、熱エネルギーの無駄が生じ
る。
【０００５】更に特開平１１−５０１６５号公報には、
半還元状態の鉄塊成鉱を原料として用いて銑鉄を製造す
る方法が開示されている。この方法で用いられる半還元
状態の鉄塊成鉱は、金属鉄主体の外殻と、金属鉄、酸化
鉄及び遊離炭素主体の内核からなる二重構造の塊成鉱で
あって、質量％でトータル鉄含有量が７０％以上、金属
鉄含有量が２０〜５０％、遊離炭素含有量が５％以上で
あり、且つ体積が２０ｃｍ3以上である半還元鉄塊成鉱
を原料として使用し、これを固体還元剤の充填された竪
型炉に装入して加熱することにより溶融金属鉄を得るも
のである。この方法で用いられる半還元鉄塊成鉱は、上
記の様に内部に金属鉄と遊離炭素及び酸化鉄が混在する
ものであるが、遊離炭素量は５〜１０％であって、未還
元状態で残存する酸化鉄の還元と、その効率的な溶融に
必要な加炭（浸炭）に十分な量ではなく、次工程の最終
浸炭溶融工程で別途炭材を添加しなければならない。ま
たこの方法では、半還元鉄塊成鉱を高炉で溶融還元する
ことによって銑鉄が製造されるが、高炉での処理効率を
高めるには炉内の通気性を高レベルに維持する必要があ
り、その為には、原料塊成鉱を太径（球状で２０ｃｍ3
以上の体積を確保するには、直径で約３．４ｃｍ以上）
にしなければならず、その様な太径ペレットやブリケッ
トの製造はかなり煩雑で専用の塊成化設備が必要になる
ばかりでなく歩留まりも悪く、原料処理の柔軟性に欠け
る。
半還元状態の鉄塊成鉱を原料として用いて銑鉄を製造す
る方法が開示されている。この方法で用いられる半還元
状態の鉄塊成鉱は、金属鉄主体の外殻と、金属鉄、酸化
鉄及び遊離炭素主体の内核からなる二重構造の塊成鉱で
あって、質量％でトータル鉄含有量が７０％以上、金属
鉄含有量が２０〜５０％、遊離炭素含有量が５％以上で
あり、且つ体積が２０ｃｍ3以上である半還元鉄塊成鉱
を原料として使用し、これを固体還元剤の充填された竪
型炉に装入して加熱することにより溶融金属鉄を得るも
のである。この方法で用いられる半還元鉄塊成鉱は、上
記の様に内部に金属鉄と遊離炭素及び酸化鉄が混在する
ものであるが、遊離炭素量は５〜１０％であって、未還
元状態で残存する酸化鉄の還元と、その効率的な溶融に
必要な加炭（浸炭）に十分な量ではなく、次工程の最終
浸炭溶融工程で別途炭材を添加しなければならない。ま
たこの方法では、半還元鉄塊成鉱を高炉で溶融還元する
ことによって銑鉄が製造されるが、高炉での処理効率を
高めるには炉内の通気性を高レベルに維持する必要があ
り、その為には、原料塊成鉱を太径（球状で２０ｃｍ3
以上の体積を確保するには、直径で約３．４ｃｍ以上）
にしなければならず、その様な太径ペレットやブリケッ
トの製造はかなり煩雑で専用の塊成化設備が必要になる
ばかりでなく歩留まりも悪く、原料処理の柔軟性に欠け
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の様な事
情に着目してなされたものであって、その目的は、炭素
質還元剤と酸化鉄含有物質を含む原料成形体を還元して
金属鉄を製造する際に、原料の予備成形に過度の負担を
生じることなく還元を効率よく進めて半還元状物を得る
と共に、該半還元状物の温度を保った状態でその更なる
還元と溶融を短時間で効率よく進め、高純度の溶融還元
鉄を生産性良く製造することのできる方法を確立するこ
とにある。
情に着目してなされたものであって、その目的は、炭素
質還元剤と酸化鉄含有物質を含む原料成形体を還元して
金属鉄を製造する際に、原料の予備成形に過度の負担を
生じることなく還元を効率よく進めて半還元状物を得る
と共に、該半還元状物の温度を保った状態でその更なる
還元と溶融を短時間で効率よく進め、高純度の溶融還元
鉄を生産性良く製造することのできる方法を確立するこ
とにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明の製法は、炭素質還元剤と酸化鉄含有物
質を含む原料成形体を移動炉床型還元炉へ装入し、該還
元炉内で前記原料成形体を還元率３０〜８０％まで還元
することによって、金属鉄からなる外皮を形成し、もし
くは金属鉄がネットワーク状に張り巡らされてその隙間
に炭素質還元剤が残存する状態を形成すると共に、その
内部にＦｅＯを含む生成スラグを凝集させ、還元された
該成形体（半還元状物）を高温を保った状態で前記還元
炉から出してアーク加熱式溶融炉や鉄浴炉の如き溶融炉
へ投入し、最終の還元と浸炭・溶融を行なって溶融金属
鉄を得るところに要旨を有している。
のできた本発明の製法は、炭素質還元剤と酸化鉄含有物
質を含む原料成形体を移動炉床型還元炉へ装入し、該還
元炉内で前記原料成形体を還元率３０〜８０％まで還元
することによって、金属鉄からなる外皮を形成し、もし
くは金属鉄がネットワーク状に張り巡らされてその隙間
に炭素質還元剤が残存する状態を形成すると共に、その
内部にＦｅＯを含む生成スラグを凝集させ、還元された
該成形体（半還元状物）を高温を保った状態で前記還元
炉から出してアーク加熱式溶融炉や鉄浴炉の如き溶融炉
へ投入し、最終の還元と浸炭・溶融を行なって溶融金属
鉄を得るところに要旨を有している。
【０００８】上記方法を実施するに当たっては、前記溶
融炉内で、還元された前記原料成形体中に残存する酸化
鉄を更に還元すると共に、生成する還元鉄に炭素質還元
剤を浸炭させることによって溶融させるが、前記原料成
形体を製造する際に、該成形体中に、酸化鉄を還元する
のに必要な理論当量に対して３〜６質量％過剰の炭素質
還元剤を含有させておけば、炭素質還元剤の追加投入を
要することなく加熱還元を十分に進めると共にその後の
浸炭も効率よく進めることができるので好ましい。
融炉内で、還元された前記原料成形体中に残存する酸化
鉄を更に還元すると共に、生成する還元鉄に炭素質還元
剤を浸炭させることによって溶融させるが、前記原料成
形体を製造する際に、該成形体中に、酸化鉄を還元する
のに必要な理論当量に対して３〜６質量％過剰の炭素質
還元剤を含有させておけば、炭素質還元剤の追加投入を
要することなく加熱還元を十分に進めると共にその後の
浸炭も効率よく進めることができるので好ましい。
【０００９】また、前記還元が行われる還元炉の内部温
度は１３５０〜１４５０℃の範囲に制御し、或いは更
に、還元炉内へ装入された原料成形体を、２分以内に８
００℃以上の温度に急速昇温させれば、還元を短時間で
より効率よく進めることができ、こうした温度制御を行
なえば、原料成形体の前記還元を３〜５分の極めて短時
間で進めることが可能となる。また、こうした温度制御
による還元効率向上効果をより確実に得るには、直径が
３〜２５ｍｍのペレットまたはブリケット状の原料成形
体を使用するのが最も効果的である。
度は１３５０〜１４５０℃の範囲に制御し、或いは更
に、還元炉内へ装入された原料成形体を、２分以内に８
００℃以上の温度に急速昇温させれば、還元を短時間で
より効率よく進めることができ、こうした温度制御を行
なえば、原料成形体の前記還元を３〜５分の極めて短時
間で進めることが可能となる。また、こうした温度制御
による還元効率向上効果をより確実に得るには、直径が
３〜２５ｍｍのペレットまたはブリケット状の原料成形
体を使用するのが最も効果的である。
【００１０】
【発明の実施の形態及び実施例】上記の様に本発明で
は、先に本件出願人自身が特開平９-２５６０１７号公
報として開示した様な方法を利用するもので、移動炉床
型加熱還元炉として回転炉床型の加熱還元炉を使用し、
且つその固体状態での還元率を３０〜８０％の範囲に止
め、その時点で生成する半還元状物を高温状態で溶融炉
へ供給して最終の還元と溶融を行ない、溶融金属鉄を製
造する方法が採用される。
は、先に本件出願人自身が特開平９-２５６０１７号公
報として開示した様な方法を利用するもので、移動炉床
型加熱還元炉として回転炉床型の加熱還元炉を使用し、
且つその固体状態での還元率を３０〜８０％の範囲に止
め、その時点で生成する半還元状物を高温状態で溶融炉
へ供給して最終の還元と溶融を行ない、溶融金属鉄を製
造する方法が採用される。
【００１１】ここで半還元状物とは、その構造が、金属
鉄外皮の内部に副生するスラグが凝集した鈴状の半還元
状物、もしくは、金属鉄がネットワーク状に張り巡らさ
れてその隙間に炭素質還元剤が残存する状態の半還元状
物（後記図６参照）であり、この半還元状物を溶融原料
として使用すれば、スラグ中のＦｅＯが金属鉄外皮内、
もしくはネットワーク状に構成された金属鉄殻内に閉じ
込められた状態で還元溶融が進められるので、特に溶融
工程でＦｅＯによる処理炉耐火物の溶損（浸潤および侵
食）を可及的に抑えることができ、また場合によっては
若干量流れ出ることのあるＦｅＯも、半還元状物内に残
存する炭素質還元剤によって素早く還元されるので、処
理炉耐火物の溶損も最小限に抑えられる。
鉄外皮の内部に副生するスラグが凝集した鈴状の半還元
状物、もしくは、金属鉄がネットワーク状に張り巡らさ
れてその隙間に炭素質還元剤が残存する状態の半還元状
物（後記図６参照）であり、この半還元状物を溶融原料
として使用すれば、スラグ中のＦｅＯが金属鉄外皮内、
もしくはネットワーク状に構成された金属鉄殻内に閉じ
込められた状態で還元溶融が進められるので、特に溶融
工程でＦｅＯによる処理炉耐火物の溶損（浸潤および侵
食）を可及的に抑えることができ、また場合によっては
若干量流れ出ることのあるＦｅＯも、半還元状物内に残
存する炭素質還元剤によって素早く還元されるので、処
理炉耐火物の溶損も最小限に抑えられる。
【００１２】なお本発明で言う還元率とは下記式によっ
て求められる値を言う。 還元率＝［還元過程で除去された酸素量／原料成形体中
に含まれる酸化鉄中の酸素量］×１００（％）
て求められる値を言う。 還元率＝［還元過程で除去された酸素量／原料成形体中
に含まれる酸化鉄中の酸素量］×１００（％）
【００１３】次に、上記還元時における原料成形体の還
元率を３０〜８０％の範囲に定めた理由を明らかにす
る。図１は基礎実験で得た結果を示すグラフであり、こ
の実験では、酸化鉄源として鉄鉱石、炭素質還元剤とし
て石炭を用いた原料成形体（直径が１６〜１９ｍｍのペ
レット）を雰囲気温度が約１３００℃に制御された炉内
へ装入し、還元率（原料成形体における酸化鉄中の酸素
の除去率）がほぼ１００％になるまで固体還元を行な
い、雰囲気温度を１４２５℃に高めて、還元鉄を更に加
熱溶融させて溶融金属鉄を製造する際の、原料ペレット
の内部温度と雰囲気温度、還元率の推移を示すと共に、
その間に生成するＣＯガスおよびＣＯ2ガスの量の変化
を示している。
元率を３０〜８０％の範囲に定めた理由を明らかにす
る。図１は基礎実験で得た結果を示すグラフであり、こ
の実験では、酸化鉄源として鉄鉱石、炭素質還元剤とし
て石炭を用いた原料成形体（直径が１６〜１９ｍｍのペ
レット）を雰囲気温度が約１３００℃に制御された炉内
へ装入し、還元率（原料成形体における酸化鉄中の酸素
の除去率）がほぼ１００％になるまで固体還元を行な
い、雰囲気温度を１４２５℃に高めて、還元鉄を更に加
熱溶融させて溶融金属鉄を製造する際の、原料ペレット
の内部温度と雰囲気温度、還元率の推移を示すと共に、
その間に生成するＣＯガスおよびＣＯ2ガスの量の変化
を示している。
【００１４】このグラフからも明らかな様に、加熱時間
の経過に伴って原料成形体中の酸化鉄の還元率は急速に
高まっていくが、その間の酸化鉄の還元は、原料成形体
中に含まれる炭素質還元剤による酸化鉄の還元およびそ
れに伴って生成する還元性のＣＯガスに著しく依存して
おり、該ＣＯガスの発生量が増大するにつれて還元率は
急速に高まっていく。そして、該ＣＯガスの発生量が最
大値に達した時点で還元率の上昇カーブは最大となった
後、ＣＯガス発生量の減少に伴って還元率の上昇カーブ
も緩慢になる。
の経過に伴って原料成形体中の酸化鉄の還元率は急速に
高まっていくが、その間の酸化鉄の還元は、原料成形体
中に含まれる炭素質還元剤による酸化鉄の還元およびそ
れに伴って生成する還元性のＣＯガスに著しく依存して
おり、該ＣＯガスの発生量が増大するにつれて還元率は
急速に高まっていく。そして、該ＣＯガスの発生量が最
大値に達した時点で還元率の上昇カーブは最大となった
後、ＣＯガス発生量の減少に伴って還元率の上昇カーブ
も緩慢になる。
【００１５】こうした現象は、固体還元により原料成形
体の表層部に金属鉄外皮が形成され、或いは金属鉄がネ
ットワーク状に張り巡らされた構造の外皮層が形成さ
れ、その内部に存在する炭素質還元剤と酸化鉄との反応
によって生成するＣＯガスが金属外皮内に封じ込めら
れ、内部の還元ポテンシャルが急速に高まることにより
還元率が急速に高まっていくものと考えられる。そして
還元率があるレベルに達すると、内部に残存する酸化鉄
や炭素質還元剤の量が減少してＣＯガスの発生量も少な
くなる結果、それ以降は、還元率の上昇速度が緩慢にな
るものと判断される。
体の表層部に金属鉄外皮が形成され、或いは金属鉄がネ
ットワーク状に張り巡らされた構造の外皮層が形成さ
れ、その内部に存在する炭素質還元剤と酸化鉄との反応
によって生成するＣＯガスが金属外皮内に封じ込めら
れ、内部の還元ポテンシャルが急速に高まることにより
還元率が急速に高まっていくものと考えられる。そして
還元率があるレベルに達すると、内部に残存する酸化鉄
や炭素質還元剤の量が減少してＣＯガスの発生量も少な
くなる結果、それ以降は、還元率の上昇速度が緩慢にな
るものと判断される。
【００１６】そしてこのグラフからも分かる様に、還元
率が安定して高い上昇速度を示し原料成形体の還元率が
急速に高まっていくのは、還元率が８０％に達するまで
の領域であり、それ以降は還元率の上昇傾向が緩やかに
なっていることを確認できる。こうした傾向から、固体
還元を短時間で効率よく進めるうえで最も効率のよいの
は、固体還元期の前記外皮形成による内部還元ポテンシ
ャンの上昇期である。それ以降は、ＣＯガス発生量の減
少もあって還元率の上昇は緩やかになるので、この状態
でそのまま固体還元を継続しても、単位時間当たりの還
元率の急激な上昇は期待できず、還元時間の短縮にはむ
しろマイナスになると思われる。
率が安定して高い上昇速度を示し原料成形体の還元率が
急速に高まっていくのは、還元率が８０％に達するまで
の領域であり、それ以降は還元率の上昇傾向が緩やかに
なっていることを確認できる。こうした傾向から、固体
還元を短時間で効率よく進めるうえで最も効率のよいの
は、固体還元期の前記外皮形成による内部還元ポテンシ
ャンの上昇期である。それ以降は、ＣＯガス発生量の減
少もあって還元率の上昇は緩やかになるので、この状態
でそのまま固体還元を継続しても、単位時間当たりの還
元率の急激な上昇は期待できず、還元時間の短縮にはむ
しろマイナスになると思われる。
【００１７】そこで本発明では、該固体還元が最も効率
よく進行する「還元率８０％」までの半還元状態に止
め、得られる半還元状物を、引き続いて高い加熱効率の
得られる溶融炉へ装入し、未還元状態で残った酸化物の
加熱還元と浸炭・溶融を短時間で効率よく進行させる方
法を採用する。こうした手順を採用することによって、
固体還元から更なる還元と浸炭溶融に要するトータル時
間を大幅に短縮することができ、溶融金属鉄の生産性を
大幅に高めることが可能となる。
よく進行する「還元率８０％」までの半還元状態に止
め、得られる半還元状物を、引き続いて高い加熱効率の
得られる溶融炉へ装入し、未還元状態で残った酸化物の
加熱還元と浸炭・溶融を短時間で効率よく進行させる方
法を採用する。こうした手順を採用することによって、
固体還元から更なる還元と浸炭溶融に要するトータル時
間を大幅に短縮することができ、溶融金属鉄の生産性を
大幅に高めることが可能となる。
【００１８】なお上記固体還元期における還元率の下限
を３０％に定めたのは、アーク加熱式溶融炉や鉄浴炉の
如き溶融炉へ装入する半還元状物の還元率が３０％未満
では、前記金属外皮の形成が不十分になるばかりでな
く、浸炭・溶融時に未還元状態の酸化鉄の一部が溶融し
て生成スラグ中に混入し、上記処理炉の内張り耐火物を
著しく溶損させる原因になるからである。ところが固体
還元工程で還元率を少なくとも３０％にまで進めておけ
ば、未還元状態の酸化鉄は該固体還元期に形成された金
属鉄外皮或いはネットワーク状の金属鉄外皮の内部に保
持された状態となり、溶融炉内で急速に熱を受けて該外
皮内部で速やかに還元と浸炭が進行し、外部への溶融酸
化鉄としての流出が抑えられ、内張り耐火物の溶損も殆
ど生じないからである。
を３０％に定めたのは、アーク加熱式溶融炉や鉄浴炉の
如き溶融炉へ装入する半還元状物の還元率が３０％未満
では、前記金属外皮の形成が不十分になるばかりでな
く、浸炭・溶融時に未還元状態の酸化鉄の一部が溶融し
て生成スラグ中に混入し、上記処理炉の内張り耐火物を
著しく溶損させる原因になるからである。ところが固体
還元工程で還元率を少なくとも３０％にまで進めておけ
ば、未還元状態の酸化鉄は該固体還元期に形成された金
属鉄外皮或いはネットワーク状の金属鉄外皮の内部に保
持された状態となり、溶融炉内で急速に熱を受けて該外
皮内部で速やかに還元と浸炭が進行し、外部への溶融酸
化鉄としての流出が抑えられ、内張り耐火物の溶損も殆
ど生じないからである。
【００１９】この様な理由から本発明では、固体還元末
期の還元率の下限を３０％以上と定めているが、溶融酸
化鉄の溶出による内張り耐火物の溶損をより確実に防止
するには、固体還元期の還元率を好ましくは４０％以
上、更に好ましくは５０％以上にまで高めておくことが
望ましい。
期の還元率の下限を３０％以上と定めているが、溶融酸
化鉄の溶出による内張り耐火物の溶損をより確実に防止
するには、固体還元期の還元率を好ましくは４０％以
上、更に好ましくは５０％以上にまで高めておくことが
望ましい。
【００２０】また、該固体還元期の還元率をより短時間
で進めるには、該固体還元期の雰囲気温度を１３５０〜
１４５０℃の範囲に制御することが望ましく、１３５０
℃未満では固体還元の速度が遅くなるため、前記金属鉄
外皮等が形成され難くなり、急速還元による処理時間短
縮の目的を十分に生かし難くなり、また１４５０℃を超
える高温で固体還元を行なうと、該固体還元時に酸化鉄
の溶融が起こってやはり前記金属鉄外皮が形成され難く
なると共に、原料成形体から溶融状態で浸出してくる酸
化鉄の増大により還元炉の炉床耐火物が著しく溶損さ
れ、連続操業を行なう上で重大な欠陥となる。こうした
点を考慮して固体還元期のより好ましい温度は１３８０
〜１４３０℃の範囲であり、また該固体還元期には、よ
り短時間で還元を進めるため遅くとも２分以内に８００
℃以上、より好ましくは１０００℃以上の温度にまで急
速昇温させることが望ましい。こうした高速昇温により
前記好適温度域まで昇温して固体還元を行なうと、該固
体還元で還元率を３０〜８０％にまで高めるための所要
時間を３〜５分程度に短縮することが可能となる。
で進めるには、該固体還元期の雰囲気温度を１３５０〜
１４５０℃の範囲に制御することが望ましく、１３５０
℃未満では固体還元の速度が遅くなるため、前記金属鉄
外皮等が形成され難くなり、急速還元による処理時間短
縮の目的を十分に生かし難くなり、また１４５０℃を超
える高温で固体還元を行なうと、該固体還元時に酸化鉄
の溶融が起こってやはり前記金属鉄外皮が形成され難く
なると共に、原料成形体から溶融状態で浸出してくる酸
化鉄の増大により還元炉の炉床耐火物が著しく溶損さ
れ、連続操業を行なう上で重大な欠陥となる。こうした
点を考慮して固体還元期のより好ましい温度は１３８０
〜１４３０℃の範囲であり、また該固体還元期には、よ
り短時間で還元を進めるため遅くとも２分以内に８００
℃以上、より好ましくは１０００℃以上の温度にまで急
速昇温させることが望ましい。こうした高速昇温により
前記好適温度域まで昇温して固体還元を行なうと、該固
体還元で還元率を３０〜８０％にまで高めるための所要
時間を３〜５分程度に短縮することが可能となる。
【００２１】この時、固体還元とその後の溶融炉による
更なる還元と浸炭溶融を円滑に進めるには、原料成形体
を製造する過程で、該成形体中に含まれる炭素質還元剤
の配合量を、当該成形体中の酸化鉄の還元とその浸炭に
必要な理論当量に対して過剰量含有させておくことが必
要であり、これは、半還元状物を溶融炉へ投入して最終
の還元と浸炭溶融を行なう際に、炭素質還元剤の追加投
入を省略可能にするためである。従って、過剰に配合さ
れる炭素質還元剤の程度は、当該成形体中の酸化鉄の還
元とその浸炭に必要な量を確保すべきである。浸炭量は
通常２〜３．５％程度であるが、浸炭溶融時の温度条件
や雰囲気ガスによっても変わってくる。また炭素質還元
剤は、還元時のバーナ加熱によって生成する酸化性ガス
（ＣＯ2やＨ2Ｏ）によっても消耗するので、これらを考
慮して残存酸化鉄の還元と還元鉄の浸炭に必要な炭素還
元剤量を確保するには、原料成形体中の酸化鉄の還元に
必要な理論当量に対して３％以上過剰に配合しておくこ
とが望ましい。しかし過度に含有させることは経済的に
無駄であるので、過剰量は６％までに抑えることが望ま
れる。
更なる還元と浸炭溶融を円滑に進めるには、原料成形体
を製造する過程で、該成形体中に含まれる炭素質還元剤
の配合量を、当該成形体中の酸化鉄の還元とその浸炭に
必要な理論当量に対して過剰量含有させておくことが必
要であり、これは、半還元状物を溶融炉へ投入して最終
の還元と浸炭溶融を行なう際に、炭素質還元剤の追加投
入を省略可能にするためである。従って、過剰に配合さ
れる炭素質還元剤の程度は、当該成形体中の酸化鉄の還
元とその浸炭に必要な量を確保すべきである。浸炭量は
通常２〜３．５％程度であるが、浸炭溶融時の温度条件
や雰囲気ガスによっても変わってくる。また炭素質還元
剤は、還元時のバーナ加熱によって生成する酸化性ガス
（ＣＯ2やＨ2Ｏ）によっても消耗するので、これらを考
慮して残存酸化鉄の還元と還元鉄の浸炭に必要な炭素還
元剤量を確保するには、原料成形体中の酸化鉄の還元に
必要な理論当量に対して３％以上過剰に配合しておくこ
とが望ましい。しかし過度に含有させることは経済的に
無駄であるので、過剰量は６％までに抑えることが望ま
れる。
【００２２】また固体還元時における原料成形体を内部
まで速やかに昇温させて固体還元を効率よく進めるに
は、該成形体を直径換算で２５ｍｍ程度以下に抑えるこ
とが望ましく、該成形体のサイズが大きくなり過ぎる
と、バーナ加熱と輻射熱による原料成形体の昇温速度が
遅くなり、本発明で意図する固体還元時間の短縮効果が
損なわれる恐れが出てくる。但し、該成形体が小さ過ぎ
ると、前述した金属鉄外皮やネットワーク状金属鉄殻の
形成自体が困難となり、内部の還元ポテンシャル上昇に
よる急速な還元の進行が害される傾向が生じてくるの
で、好ましくは直径換算で３ｍｍ程度以上のサイズに調
整することが望ましい。なおここで「直径換算」という
表現を用いたのは、該成形体が球形に特定されるもので
なく、楕円形、卵形、短尺棒状（ペレット状）、塊成物
状などの異形形状であっても構わないことを意味してお
り、要は直径換算で上記寸法サイズを有する原料成形体
を使用すれば、熱効率の低下を抑えつつ、金属鉄外皮の
形成とそれによる内部還元ポテンシャル向上による還元
速度向上効果を有効に発揮させることが可能となる。
まで速やかに昇温させて固体還元を効率よく進めるに
は、該成形体を直径換算で２５ｍｍ程度以下に抑えるこ
とが望ましく、該成形体のサイズが大きくなり過ぎる
と、バーナ加熱と輻射熱による原料成形体の昇温速度が
遅くなり、本発明で意図する固体還元時間の短縮効果が
損なわれる恐れが出てくる。但し、該成形体が小さ過ぎ
ると、前述した金属鉄外皮やネットワーク状金属鉄殻の
形成自体が困難となり、内部の還元ポテンシャル上昇に
よる急速な還元の進行が害される傾向が生じてくるの
で、好ましくは直径換算で３ｍｍ程度以上のサイズに調
整することが望ましい。なおここで「直径換算」という
表現を用いたのは、該成形体が球形に特定されるもので
なく、楕円形、卵形、短尺棒状（ペレット状）、塊成物
状などの異形形状であっても構わないことを意味してお
り、要は直径換算で上記寸法サイズを有する原料成形体
を使用すれば、熱効率の低下を抑えつつ、金属鉄外皮の
形成とそれによる内部還元ポテンシャル向上による還元
速度向上効果を有効に発揮させることが可能となる。
【００２３】かくして本発明によれば、固体還元期の還
元率を３０〜８０％の範囲に止めることによって固体還
元を最も効率よく進め、しかる後に、得られる半還元状
物の高温を維持した状態で溶融炉へ装入して急速加熱
し、該半還元物中に残存する酸化鉄を炭素質還元剤の作
用により更なる還元と浸炭を速やかに進行させることに
より、溶融金属鉄を短時間で極めて効率よく製造するこ
とが可能となる。
元率を３０〜８０％の範囲に止めることによって固体還
元を最も効率よく進め、しかる後に、得られる半還元状
物の高温を維持した状態で溶融炉へ装入して急速加熱
し、該半還元物中に残存する酸化鉄を炭素質還元剤の作
用により更なる還元と浸炭を速やかに進行させることに
より、溶融金属鉄を短時間で極めて効率よく製造するこ
とが可能となる。
【００２４】以下、実施例図面を参照しつつ本発明をよ
り具体的に説明するが、本発明はもとより図示例に制限
されるものではなく、必要に応じて適当に変更を加えて
実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発
明の技術的範囲に含まれる。
り具体的に説明するが、本発明はもとより図示例に制限
されるものではなく、必要に応じて適当に変更を加えて
実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発
明の技術的範囲に含まれる。
【００２５】図２は本発明にかかる溶融金属鉄の製造例
を示すフロー図であり、酸化鉄源（鉄鉱石等）と炭素質
還元剤（コークスや石炭粉等）を均一に混合し、必要に
よりベントナイトや澱粉の如きバインダーと共に混練し
て原料成形体を製造する。該原料成形体の製造に当たっ
ては、先に説明した様に、原料中の酸化鉄源に対し、酸
化鉄の還元に必要な理論当量に対して３〜６％過剰量の
炭素質還元剤を配合すると共に、その粒径は直径換算で
３〜２５ｍｍ、より好ましくは６〜２０ｍｍの範囲に調
整する。なお該成形体の形状は、略球状とするのが最も
一般的であるが、楕円状、卵形状、短尺棒状など任意の
形状にすることができ、ペレット状、ブリケット状、塊
成物状などの如何を問わない。また該原料成形体を製造
するに当たっては、脱硫作用を有する石灰石や消石灰な
どを適量含有させることも可能である。
を示すフロー図であり、酸化鉄源（鉄鉱石等）と炭素質
還元剤（コークスや石炭粉等）を均一に混合し、必要に
よりベントナイトや澱粉の如きバインダーと共に混練し
て原料成形体を製造する。該原料成形体の製造に当たっ
ては、先に説明した様に、原料中の酸化鉄源に対し、酸
化鉄の還元に必要な理論当量に対して３〜６％過剰量の
炭素質還元剤を配合すると共に、その粒径は直径換算で
３〜２５ｍｍ、より好ましくは６〜２０ｍｍの範囲に調
整する。なお該成形体の形状は、略球状とするのが最も
一般的であるが、楕円状、卵形状、短尺棒状など任意の
形状にすることができ、ペレット状、ブリケット状、塊
成物状などの如何を問わない。また該原料成形体を製造
するに当たっては、脱硫作用を有する石灰石や消石灰な
どを適量含有させることも可能である。
【００２６】得られた原料成形体は、移動炉床型還元炉
へ装入し、炉床上で加熱することによって固体還元が進
められる。この固体還元は、好ましくは２分以内に８０
０℃以上、より好ましくは１０００℃以上にまで昇温さ
せ、１３５０〜１４５０℃の雰囲気温度で加熱すること
によって進められる。この様な温度条件を採用すること
によって、原料成形体は表層側から還元が進行して表面
に金属鉄外皮が形成され、或いは金属鉄がネットワーク
状に張り巡らされた状態（後記図６参照）が形成される
と共に、該金属鉄外皮内もしくはネットワーク構造内に
高還元ポテンシャル雰囲気が形成され、内部で還元が急
速に進行していくが、本発明では該固体還元工程で還元
率を３０〜８０％の範囲内に止めて該還元を効率よく進
めることにより半還元鉄とする。この間の所要時間は極
めて短く、約３〜５分で固体還元を終える。
へ装入し、炉床上で加熱することによって固体還元が進
められる。この固体還元は、好ましくは２分以内に８０
０℃以上、より好ましくは１０００℃以上にまで昇温さ
せ、１３５０〜１４５０℃の雰囲気温度で加熱すること
によって進められる。この様な温度条件を採用すること
によって、原料成形体は表層側から還元が進行して表面
に金属鉄外皮が形成され、或いは金属鉄がネットワーク
状に張り巡らされた状態（後記図６参照）が形成される
と共に、該金属鉄外皮内もしくはネットワーク構造内に
高還元ポテンシャル雰囲気が形成され、内部で還元が急
速に進行していくが、本発明では該固体還元工程で還元
率を３０〜８０％の範囲内に止めて該還元を効率よく進
めることにより半還元鉄とする。この間の所要時間は極
めて短く、約３〜５分で固体還元を終える。
【００２７】得られる半還元鉄は、表面に金属鉄外皮が
形成され、或いは金属鉄がネットワーク状に張り巡らさ
れ殻状（図６参照）となり、内部に未還元状態の酸化鉄
と未反応の炭素質還元剤および副生スラグが含まれたも
ので、温度は１３５０〜１４５０℃の高温状態にあり、
該半還元鉄を高温状態のままで溶解炉へ装入する。溶解
炉としては、例えばアーク加熱式溶解炉や鉄浴炉（転炉
などを含む）などが使用され、内部には前チャージで得
た高温の溶融金属鉄が溜められている（初回のみはアー
ク加熱などにより半還元鉄の加熱溶融を行なう）ので、
半還元鉄は溶融炉内の溶融金属鉄の熱で速やかに残留酸
化鉄の還元が進められると共に、生成した金属鉄は余剰
に存在する炭素質還元剤により浸炭を受けて速やかに溶
融して溶解炉内の溶融金属鉄と合体していく。この時に
副生するスラグは該溶融炉の湯面上に浮上するので、任
意の手段で湯面上から排出すればよい。
形成され、或いは金属鉄がネットワーク状に張り巡らさ
れ殻状（図６参照）となり、内部に未還元状態の酸化鉄
と未反応の炭素質還元剤および副生スラグが含まれたも
ので、温度は１３５０〜１４５０℃の高温状態にあり、
該半還元鉄を高温状態のままで溶解炉へ装入する。溶解
炉としては、例えばアーク加熱式溶解炉や鉄浴炉（転炉
などを含む）などが使用され、内部には前チャージで得
た高温の溶融金属鉄が溜められている（初回のみはアー
ク加熱などにより半還元鉄の加熱溶融を行なう）ので、
半還元鉄は溶融炉内の溶融金属鉄の熱で速やかに残留酸
化鉄の還元が進められると共に、生成した金属鉄は余剰
に存在する炭素質還元剤により浸炭を受けて速やかに溶
融して溶解炉内の溶融金属鉄と合体していく。この時に
副生するスラグは該溶融炉の湯面上に浮上するので、任
意の手段で湯面上から排出すればよい。
【００２８】得られた溶融金属鉄は、該溶融炉をそのま
ま用いて、或いは一旦精錬炉に移して必要により脱炭、
脱硫、脱りんなどの処理を施して溶鋼とし、或いは更に
適量の合金元素を添加して合金溶鋼を製造することもで
きる。
ま用いて、或いは一旦精錬炉に移して必要により脱炭、
脱硫、脱りんなどの処理を施して溶鋼とし、或いは更に
適量の合金元素を添加して合金溶鋼を製造することもで
きる。
【００２９】即ち本発明によれば、固体還元期で最も高
い還元速度が保障される還元率３０〜８０％の範囲で還
元を止め、得られる半還元鉄は高温状態のままで溶解炉
へ送って更なる還元と浸炭溶融を進めるものであり、半
還元鉄の保有熱をそのまま有効に活用できると共に、該
半還元鉄は、溶融炉内に溜められた高温の溶融金属鉄に
よって速やかに加熱されて最終還元と浸炭溶融が行われ
るので、全体としての処理時間は著しく短縮される。し
かも、固体還元に要する時間は前述の如く昇温時間を加
味しても１０分以内であり、その後の溶融炉による最終
還元と浸炭溶融も１０分以内の短時間で完了するので、
両工程における時間的および熱的エネルギーバランスも
均衡を保つことができ、一連の工程管理も著しく単純化
できる。またその生産速度についても、固体還元炉の規
模に応じて溶融炉の容量を設計することにより任意に調
整できる。
い還元速度が保障される還元率３０〜８０％の範囲で還
元を止め、得られる半還元鉄は高温状態のままで溶解炉
へ送って更なる還元と浸炭溶融を進めるものであり、半
還元鉄の保有熱をそのまま有効に活用できると共に、該
半還元鉄は、溶融炉内に溜められた高温の溶融金属鉄に
よって速やかに加熱されて最終還元と浸炭溶融が行われ
るので、全体としての処理時間は著しく短縮される。し
かも、固体還元に要する時間は前述の如く昇温時間を加
味しても１０分以内であり、その後の溶融炉による最終
還元と浸炭溶融も１０分以内の短時間で完了するので、
両工程における時間的および熱的エネルギーバランスも
均衡を保つことができ、一連の工程管理も著しく単純化
できる。またその生産速度についても、固体還元炉の規
模に応じて溶融炉の容量を設計することにより任意に調
整できる。
【００３０】図３は本発明が適用される還元炉と溶融炉
を備えた設備を例示する概略断面説明図であり、移動炉
床型還元炉として回転炉床型の還元炉１を使用し、その
設置位置に隣接してアーク加熱式溶融炉２を設けてお
き、該還元炉１で連続的に製造される高温の半還元鉄Ａ
を直ちにアーク加熱式溶融炉２へ供給し、更なる還元と
浸炭・溶融が行われる。生成する溶融鉄Ｆｅと副生する
スラグは、連続的もしくは定期的に溶融炉２から取り出
せばよい。
を備えた設備を例示する概略断面説明図であり、移動炉
床型還元炉として回転炉床型の還元炉１を使用し、その
設置位置に隣接してアーク加熱式溶融炉２を設けてお
き、該還元炉１で連続的に製造される高温の半還元鉄Ａ
を直ちにアーク加熱式溶融炉２へ供給し、更なる還元と
浸炭・溶融が行われる。生成する溶融鉄Ｆｅと副生する
スラグは、連続的もしくは定期的に溶融炉２から取り出
せばよい。
【００３１】図４は本発明が適用される更に他の例を示
す概略断面説明図であり、移動炉床型還元炉として前記
と同様の回転炉床型還元炉１を使用し、その設置位置に
隣接して鉄浴炉（転炉）３を設けておき、該還元炉１で
連続的に製造される高温の半還元鉄を直ちに鉄浴炉３へ
供給し、更なる還元と浸炭・溶融を行なうと共に、上吹
きランスや底吹きランスなどにより酸素（または空気）
を吹込んで脱炭精錬を行なって溶融金属鉄を得ると共
に、湯面上に浮上した副生スラグの分離が行なわれる。
なお、半還元鉄中に含まれるＳ，Ｐ，Ｓｉ等の含有量が
多過ぎる場合は、常法に従って脱硫、脱りん、脱珪など
を行なってから吹錬を行ない、必要によってはその後任
意の合金元素を添加して成分調整することにより合金鋼
溶湯を得ることもできる。
す概略断面説明図であり、移動炉床型還元炉として前記
と同様の回転炉床型還元炉１を使用し、その設置位置に
隣接して鉄浴炉（転炉）３を設けておき、該還元炉１で
連続的に製造される高温の半還元鉄を直ちに鉄浴炉３へ
供給し、更なる還元と浸炭・溶融を行なうと共に、上吹
きランスや底吹きランスなどにより酸素（または空気）
を吹込んで脱炭精錬を行なって溶融金属鉄を得ると共
に、湯面上に浮上した副生スラグの分離が行なわれる。
なお、半還元鉄中に含まれるＳ，Ｐ，Ｓｉ等の含有量が
多過ぎる場合は、常法に従って脱硫、脱りん、脱珪など
を行なってから吹錬を行ない、必要によってはその後任
意の合金元素を添加して成分調整することにより合金鋼
溶湯を得ることもできる。
【００３２】本発明で使用される移動炉床型還元炉とし
ては回転炉床型、ストレートグレート型など、要は連続
的に移動する炉床上で原料成形体をバーナ加熱などによ
り連続的に加熱して還元し得る機能を備えたものであれ
ばどの様な還元炉を使用することも可能である。また上
記図示例では、回転炉床型還元炉の一個所から半還元状
物を取り出して溶融炉へ供給する例を示したが、例えば
図５に示す如く、回転炉床型還元炉の複数箇所（図示例
では２個所）から半還元状物を取り出して溶融炉へ送り
込む様にすることも可能である。また溶融炉も、金属鉄
を加熱溶融できる構造のものであれば特に制限がなく、
アーク加熱式溶融炉や鉄浴炉（転炉などを含む）などを
使用することができる。
ては回転炉床型、ストレートグレート型など、要は連続
的に移動する炉床上で原料成形体をバーナ加熱などによ
り連続的に加熱して還元し得る機能を備えたものであれ
ばどの様な還元炉を使用することも可能である。また上
記図示例では、回転炉床型還元炉の一個所から半還元状
物を取り出して溶融炉へ供給する例を示したが、例えば
図５に示す如く、回転炉床型還元炉の複数箇所（図示例
では２個所）から半還元状物を取り出して溶融炉へ送り
込む様にすることも可能である。また溶融炉も、金属鉄
を加熱溶融できる構造のものであれば特に制限がなく、
アーク加熱式溶融炉や鉄浴炉（転炉などを含む）などを
使用することができる。
【００３３】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、移
動炉床型還元炉を用いた固体還元による還元率を３０〜
８０％の範囲に止め、得られる半還元状物を高温状態を
保った状態で溶融炉へ送って最終還元と浸炭溶融を行な
うことにより、還元炉や溶融炉の耐火物の溶損を可及的
に抑えつつ短時間で効率よく溶融金属鉄を製造できる。
また本発明では、固体還元により半還元状物を得るため
の所要時間と、該半還元状物を溶融炉へ装入して更なる
還元と浸炭溶融を行なうための所要時間があまり変わら
ず、両工程間で時間的、エネルギー的バランスを良好に
保つことができるので、高温の半還元状物を溶融炉の熱
源として有効に活用できることとも相俟って、設備全体
としての消費エネルギーも最小限に抑えることができ
る。
動炉床型還元炉を用いた固体還元による還元率を３０〜
８０％の範囲に止め、得られる半還元状物を高温状態を
保った状態で溶融炉へ送って最終還元と浸炭溶融を行な
うことにより、還元炉や溶融炉の耐火物の溶損を可及的
に抑えつつ短時間で効率よく溶融金属鉄を製造できる。
また本発明では、固体還元により半還元状物を得るため
の所要時間と、該半還元状物を溶融炉へ装入して更なる
還元と浸炭溶融を行なうための所要時間があまり変わら
ず、両工程間で時間的、エネルギー的バランスを良好に
保つことができるので、高温の半還元状物を溶融炉の熱
源として有効に活用できることとも相俟って、設備全体
としての消費エネルギーも最小限に抑えることができ
る。
【図１】基礎実験で原料成形体の還元溶融を行なった時
の雰囲気温度と原料成形体温度および還元率、並びにＣ
Ｏ，ＣＯ2発生量の変化を示すグラフである。
の雰囲気温度と原料成形体温度および還元率、並びにＣ
Ｏ，ＣＯ2発生量の変化を示すグラフである。
【図２】本発明を実施する際の工程を例示するフロー図
である。
である。
【図３】実験で使用した移動炉床型還元炉と溶融炉を例
示する概略断面説明図である。
示する概略断面説明図である。
【図４】実験で採用した他の移動炉床型還元炉と溶融炉
を例示する概略断面説明図である。
を例示する概略断面説明図である。
【図５】回転炉床型還元炉の他の例を示す概略平面図で
ある。
ある。
【図６】金属鉄がネットワーク状に張り巡らされた状態
の半還元状物を例示する写真である。
の半還元状物を例示する写真である。
１ 移動炉床型還元炉 ２ アーク加熱式溶融炉 ３ 鉄浴炉 Ａ 半還元状物 Ｆｅ 溶融金属鉄 Ｓ スラグ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２７Ｂ 3/08 Ｆ２７Ｂ 3/08 9/16 9/16 19/04 19/04 Ｆターム(参考） 4K012 CA03 CA07 CA09 CA10 DD04 DD06 DD08 DD09 DE03 DE06 DE08 4K045 AA04 AA05 BA02 RA02 RB02 RB16 RB17 4K050 AA00 BA02 CA09 CD02 CG22
Claims (7)
- 【請求項１】 炭素質還元剤と酸化鉄含有物質を含む原
料成形体を、移動炉床型還元炉へ装入し、該還元炉内で
前記原料成形体を還元率３０〜８０％まで還元すること
によって、金属鉄からなる外皮を形成し、もしくは金属
鉄がネットワーク状に張り巡らされてその隙間に炭素質
還元剤が残存する状態を形成すると共に、その内部にＦ
ｅＯを含む生成スラグを凝集させ、還元された該成形体
を高温を保った状態で溶融炉へ投入し、最終の還元と溶
融を行なうことを特徴とする溶融金属鉄の製法。 - 【請求項２】 前記原料成形体には、該成形体中に含ま
れる酸化鉄を還元するのに必要な理論当量に対して３〜
６質量％過剰の炭素質還元剤を含有させる請求項１に記
載の製法。 - 【請求項３】 前記溶融炉がアーク加熱式溶融炉もしく
は鉄浴炉であり、該炉内において、前記原料成形体中に
残存する酸化鉄を還元すると共に、生成する還元鉄を残
存する炭素質還元剤により浸炭させて溶融する請求項１
または２に記載の製法。。 - 【請求項４】 還元時における前記還元炉の内部温度を
１３５０〜１４５０℃の範囲に制御する請求項１〜３の
いずれかに記載の製法。 - 【請求項５】 前記還元炉における原料成形体の還元を
３〜５分間で行なう請求項１〜４のいずれかに記載の製
法。 - 【請求項６】 前記原料成形体が、直径３〜２５ｍｍの
ペレットまたはブリケットである請求項１〜５のいずれ
かに記載の製法。 - 【請求項７】 前記還元炉内へ装入された原料成形体
を、２分以内に８００℃以上の温度に高める請求項１〜
６のいずれかに記載の製法。
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