JP2001519473A - アーク炉における微粒状の直接還元鉄の溶解方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 少なくとも８０重量％多くとも３ｍｍの粒度を持つ直接還元鉄は、アーク炉において溶解される。炉は、流動鉄からなる浴を含む。炉運転の間に、浴に鉱滓層が形成され、直接還元鉄は、重力によって少なくとも１つの可動ランスを通って鉱滓層に及び流動鉄上に落下する。好ましくは、鉄浴からランス群開口部までの距離が略一定に維持される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、流動鉄からなる浴及び流動鉄上に鉱滓層を含み、その際ＤＲＩは炉
運転の間に炉のふたを貫通する少なくとも１つのランスを通り、上からランスの
開口部を通って鉱滓層に及び流動鉄上に導入されるアーク炉における少なくとも
８０重量％多くとも３ｍｍの粒度を持つ微粒状直接還元鉄（ＤＲＩ）の溶解方法
に関する。また直接還元鉄は、専門的に鉄スポンジ又はＤＲＩ（直接還元鉄）と
して表示される。

【０００２】

【従来の技術】

このような方法は、ＤＲＩが主にＣＯ_２からなる搬送ガスによってランスを通
って流動鉄上に吹き込まれるＤＥ１９６ ０８ ５３０ Ａ１に記述される。こ
れによって、空気の使用による搬送ガスとして作用するＦｅＯの形成及びこれに
関連する鉱滓の不十分な発生並びに空中窒素の鋼溶解物への吹き入れに起因する
鋼品質の劣化が回避される。

【０００３】 米国特許第５，４３３，７６７号において、高温還元ガスも流動ガスとして用
いた少なくとも２つの流動床内での微粒状鉄鉱の直接還元が記述される。微粒状
鉄スポンジは、その後溶融反応器内で１５００〜１７００℃の温度で流動化され
更に還元されて発生する。微粒状鉄スポンジの発生は、米国特許第５，６０３，
７４８号にも記述される。

【０００４】 本発明は、微粒状直接還元鉄（ＤＲＩ）が高安定で簡単な方法で大規模な損失
なしで少ない排ガス量の形成下で炉運転の間に鉄浴に供給する基礎となす課題に
ある。本発明によれば、これは、ＤＲＩが単独で重力により搬送ガスを使用しな
いでランス又はランス群を通って流動鉄上に落下する冒頭に述べた方法によって
成就される。微粒状ＤＲＩの他に、他の粒状又は塊状鉄物質、略鋼クズ、高団鉱
鉄又は銑鉄もまた鉄浴に与えることができる。ランス又はランス群を通って供給
された微粒状ＤＲＩの定量は、全装填量に対して、通常８５〜１００重量％に達
する。

【０００５】 炉運転の間に、排ガスとして炉のふたを通して上方に導出される常備ガスが鉄
浴から上昇する。排ガス量を少なく維持することが経済的に好ましい。収集され
たＤＲＩは、最初多少泡状クリンカ層に入り、そこで直接溶かされ又はその重量
及び電流で発生する浴の運動によって、鉄浴内に沈む。鉱滓層は、ランス上方に
運ばれた微粒状ＤＲＩが上昇ガスによって運び去られ、炉から流出されて増加し
た鉄損失に至ることを防止する。ランスを通って吹き込まれる搬送ガスの断念に
よって、この損失が少なく維持される。また運び去られた鉄は、付着物として炉
の上位領域又は排ガス導管に収集され、そこで炉運転の中断に導かれ得る。

【０００６】 アーク炉は、公知な方法で直流又は交流で運転することができる。炉ふたを通
って導入された電極は、垂直に移動できるように形成され、浴上面に対するその
距離がバッチ運転の間に略一定に維持するように、炉運転の間に徐々に引き上げ
ることも公知である。

【０００７】 微粒状ＤＲＩは、１つ又は多数のランス群によって上から炉ふたを通って流動
鉄に供給され、その際もし好ましいならば、ランス又はランス群には、水冷却器
を装備することができる。好適には、ランス又はランス群の開口部が鉄浴の流動
鉄と接触することを防止する。各ランスは、垂直に調整できるように形成され、
その際その開口部が炉運転の間に略一定の距離で鉄浴の上面上方に維持される。
ランスは、電極と同様に増加した鉄浴面に依存して上方に引き上げることが可能
である。好適には、鉄浴の上面から各ランスの開口部までの距離が３〜１００ｃ
ｍ及び大抵５〜５０ｃｍに達する。その際に、ランス群開口部が常に鉱滓層内に
維持され、ＤＲＩが上昇ガスによって炉ふたへの上方に極力運び去られないこと
を保証する。

【０００８】 炭素及び酸素の分離した混和物によって、元来公知な方法で、安定な鉱滓層が
鉄浴に形成され、そこで炉運転の間に受け取るように留まることを保証すること
ができる。この層は、微粒状ＤＲＩが反応ゾーン再酸化前に保護されることを示
す。同時に、これらを酸化前に保護し、アークから溶解物への熱交換を改善する
ために、電極（ｎ）の浸漬を許容する。

【０００９】 鉄浴には、浴下ノズル（ジェット）によって炭素含有物質及びＯ_２含有ガスが
供給される。炭素含有物質は、固体、液体又はガス状とすることができ、Ｏ_２含
有ガスとしては通常工業純粋酸素が用いられる。浴下ノズルは、任意の例えば炉
底又は側壁に配列することができる。好適には、ガス室は、そこでＣＯの部分的
な後燃えを保証するために、鉱滓上方にＯ_２含有ガスの導入のための１つ又は多
数の噴射ノズルを持つ。

【００１０】 炉の鉄浴は、通常少なくとも９０重量％の流動鉄からなる。銑鉄又は流動鋼を
発生させる炉を使用することができる。流動金属は、炉から１３００〜１７００
℃の温度範囲で取出され、好ましくは銑鉄の場合少なくとも１３５０℃及び鋼の
場合少なくとも１５５０℃で取出される。

【００１１】 方法の配置手段は、図面を参照して説明される。

【００１２】

【発明を実施するための最良の形態】

図１及び２のアーク炉（１）は、レンガ張りの炉床（２）及び着脱できるふた
（３）を持つ。炉床には、少なくとも１つの底電極（４）が形成される。ふた（
３）の開口には、上から炉の内部に突出する、上位電極（５）及び３つの（それ
らの内図１にのみ２つが見えている）内側中空ランス群（６）が貫通している。
上位電極（５）及びランス群（６）の数も、図面と異なって選択することができ
る。ランス群（６）には、図面に示されない水冷却器が形成される。

【００１３】 運転の間には、炉（１）内で鉄浴（８）が浴面（８ａ）までに到達する状況に
ある。浴面（８ａ）の上方には、炉運転の間に泡状クリンカからなる好ましい層
（９）が出現される。浴下ノズル（１０）及び（１１）を通って炭素含有物質及
び／又はＯ_２含有ガスが鉄浴（８）に導かれる。二重ランス（１２）によって、
図２と比較して、酸素及び炭素含有物質は、開口された炉ドア（１３）を通って
クリンカ層（９）に吹き込まれ、その際に、元来公知な方法で泡形成を増加させ
ることができる。側には、浴上方に配列された傾斜噴射ノズル（１４）が公知な
方法で酸素を浴に吹き込むことができる。また水平噴射ノズル（１５）は、ＣＯ
を後燃えさせるために、酸素供給を公知な方法で行う。

【００１４】 上位電極（５）は、また公知であるように、浴面（８ａ）に対するその距離が
鉄浴の増加する液面位置と略一定に維持されるように、垂直に調整することがで
きる。ランス群（６）を通って微粒状ＤＲＩは、重大な損失なしに鉄浴（８）か
ら取出すように、示されない貯蔵容器から炉（１）に運ばれる。この目的のため
には、ランス群（６）の開口部（６ａ）が鉱滓層（９）内の浴面（８ａ）上方に
かなり短い距離で配置される。上位電極（５）もランス群（６）と同様に垂直に
上方に移動することができ、これによって浴面（８ａ）からランス群（６）の開
口部（６ａ）までの所望の一定の距離が保持される。この距離は、通常３〜１０
０ｃｍ、好ましくは５〜５０ｃｍの範囲にあり、炉運転の間に好ましくは一定に
維持される。ＤＲＩもまた高温、例えば３００〜１０００℃の温度で、還元設備
から来るべき、ランス群（６）を通って炉に収集することができる。

【００１５】 炉（１）は、図２と比較してバッチ運転され、精錬相（工程）の終了で、ロッ
クできる湯出し開口（１６）を通って流動銑鉄又は流動鋼が取出される。

【００１６】 図３及び４の交流で運転されたアーク炉（１ａ）は、３つの上位電極（５）を
持ち、それらの内図３にのみ１つが見えている。その他の点では、関連符号が既
に図１及び２と一緒に説明された意味を持っている。

【００１７】

【実施例】

３相交流で運転されたアーク炉は、図３及び４に示されるように作動される。
炉は傾斜して形成される。炉床（２）は、電流が１００ＭＶＡのトランスから供
給される１５０ｔの鉄溶解物の容量を持っている。３つの電極（５）は、その距
離が鉄浴から５ｃｍに一定に維持される黒鉛からなる。

【００１８】 より長い停止後に第１のＤＲＩが炉に与えられる前に、最初４０ｔの鋼クズの
部分的な溶解によって１５６０℃の流動性の浴が発生する。３つの水冷されたラ
ンス群（６）によって、この浴にFeinerz-直接還元設備から来る６５０℃の温度
を持つＤＲＩが１．２ｍｍの上限粒度で送られる。ＤＲＩは、金属性鉄の他に７
重量％のＦｅＯ、４重量％のＳｉＯ_２、２重量％のＡｌ_２Ｏ_３及び１重量％のＣ
を含む。ランス群（６）の開口部（６ａ）は、正規化され、全精錬相に亘って一
定に維持される浴面（８ａ）から８ｃｍの距離を持っている。直接還元鉄に対す
る供給速度は、ランス当たり１．２ｔ／分に達する。

【００１９】 浴下ノズル（１１）を通って、１分当たり５Ｎｍ^３の工業純粋酸素及び軽重油
の形態の２５ｋｇの炭素が炉に導かれ、付加的に１分当たり３００ｋｇの石灰が
供給される。さらにまた、安定な鉱滓層の形成を補助するために、外来公知な方
法で調整できるように形成され鉱滓層（９）に浸漬される二重ランス（１２）を
通って、少量の酸素及び炭素が吹き入れられる。１時間の運転時間後炉から取出
される１６３０℃の鋼溶解物が発生する。炉に供給されたＤＲＩ、炭素、酸素及
び石灰の量は、１６３０℃の温度で０．１重量％のＣ含量を有する１５０ｔの鋼
量となる。形成されたクリンカは、２．５のアルカリ性（重量比ＣａＯ／ＳｉＯ _２ ）を持っている。湯出し後、３０ｔの鋼が炉に留まり、これによって鋼クズが
溶かされなくても、次の溶解物によって直ぐにＤＲＩの供給を開始することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 直流で運転されたアーク炉を概略表示した図２のＩ−Ｉ線垂直断面図である。

【図２】 図１のＩＩ−ＩＩ線水平断面図である。

【図３】 図４のＩＩＩ−ＩＩＩ線で断面された交流で運転されたアーク炉の図１と類似
する図である。

【図４】 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った水平な断面図である。

【符号の説明】

１ アーク炉 ２ 炉床 ３ ふた ４ 底電極 ６ ランス

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１２年４月６日（２０００．４．６）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シモ，ズィークフリート ドイツ連邦共和国61381フリードリヒスド ルフ・フリードリヒ−エーベルト−ズィー ドルング７ (72)発明者 シュトローデル，ミカエル ドイツ連邦共和国61267アンシュパッハ・ デューラーシュトラーセ77 (72)発明者 ウェルズ，ウィリアム カナダ国オンタリオ州オークビル・シェル タード・オーク・コート1087 Ｆターム(参考） 4K014 CB02 CC00 CD18 4K045 AA04 BA02 RA09 RB02 RC08

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流動鉄からなる浴及び流動鉄上に鉱滓層を含み、その際直接還元鉄即ちＤＲＩ
   が炉運転の間に炉のふたを貫通する少なくとも１つのランスを通り、上からラン
   スの開口部を通って鉱滓層に及び流動鉄上に導入されるアーク炉における少なく
   とも８０重量％多くとも３ｍｍの粒度を持つ微粒状直接還元鉄（ＤＲＩ）の溶解
   方法において、 前記ＤＲＩは単独で重力により搬送ガスを使用しないでランス又はランス群を
   通って流動鉄上に落下することを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 各ランスは、垂直に調整できるように形成され、その開口部が炉運転の間に３
   〜１００ｃｍの略一定の距離で鉄浴の上面上方に維持されることを特徴とする請
   求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 前記炉は、炭素含有物質及びＯ_２含有ガスの導入のためのノズルを持つことを
   特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 【請求項４】 前記ＤＲＩは３００〜１０００℃の温度範囲で炉に導入されることを特徴とす
   る請求項１に記載の方法。
5. 【請求項５】 前記鉄浴は、銑鉄又は鋼の品質を持つことを特徴とする請求項１に記載の方法
   。