JP2003525352A - 直接製錬法および装置 - Google Patents
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- Y02P10/134—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by avoiding CO2, e.g. using hydrogen
Abstract
Description
有廃棄物流など、鉄を含む供給材料から溶融金属鉄(この用語は鉄合金を含む)
を製造する、溶融浴に基づく直接製錬法および装置に関するもので、溶融浴内で
発生した反応ガス(主としてCOとH2)を後燃焼するために予備加熱空気(こ
の用語はO250%までの酸素富有の空気を含む)に基づくシステムを用いるも
のである。
ば、特に予備還元段階のない、浴に基づく直接製錬法は不経済でもあり、多くの
場合、鉄を含む供給材料の還元が吸熱の性質をもっているので実施不可能となる
。酸素に基づく後燃焼システム(この用語はO250%までの不純酸素を含む)
は予備加熱空気に基づくシステムと比べて放出ガスの量を最小にするという利点
があるが、大量の酸素を供給するには大きなコストもかかる。
が再酸化され且つその酸化を相殺するために過剰量の固体炭素材料が必要になる
代償を払うものであってはならない。同様に、溶融浴中の過剰に大量の液状Fe
Ox(主としてFeO)は、溶融金属鉄の公称静止面レベルと浴全体のそれとの
間の領域における耐火材の損耗を生じさせるので特に有害である。
OS法である。DIOS法は予備還元段階と製錬還元段階を含む。DIOS法で
は、鉱石(〜8mm)は液化床中で、金属と金属上に厚い層を形成しているスラ
グの溶融浴を含む製錬還元容器からの放出ガスを用いて予備加熱(750℃)お
よび予備還元(10から30%)される。鉱石の細かな(〜3mm)成分と粗い
(〜8mm)成分はプロセスの予備還元段階で分離される。石炭および予備加熱
かつ予備還元した鉱石は(2つの送入ラインを経由して)製錬還元炉の中へ炉の
頂上から連続的に装入される。鉱石は溶解してスラグの厚い層の中でFeOを形
成し、石炭はスラグ層の中で炭と揮発成分とに分解する。酸素が特別に設計した
ランス(lance)を経由して吹き込まれ、泡立ちスラグ中の二次燃焼を向上
させる。酸素ジェットは製錬還元反応に伴って発生する一酸化炭素を燃やし、そ
れによって溶融スラグへ伝達される熱を発生する。FeOはスラグ/金属、およ
びスラグ/炭の界面で還元される。熱い金属浴中に製錬還元容器の底から導入さ
れる攪拌ガスは熱伝達効率を向上させ、還元のためのスラグ/金属界面を増加さ
せる。スラグと金属は定期的に注ぎ出される。
ISI法も予備還元段階と製錬還元段階を含む。AISI法では、予備加熱し部
分的に予備還元した鉄鉱石のペレットと、石炭もしくはコークス粉およびフラッ
クスが、金属とスラグの溶融浴を含む加圧した製錬反応器内に頂上から装入され
る。石炭はスラグ層中で揮発分を除去され、鉄鉱石ペレットはスラグ中に溶解し
、スラグ中で炭素(炭)によって還元される。ガス発生率が高いとスラグが発泡
する。プロセスで発生する一酸化炭素と水素は、スラグ層の中、または真上で後
燃焼され、吸熱還元反応に必要なエネルギーを提供する。酸素は中央の水冷した
ランスを経由して頂上から吹き込まれ、窒素は反応器の底の羽口から吹き込まれ
、後燃焼エネルギーの浴への熱伝達が向上するように十分な攪拌を確保する。プ
ロセスの放出ガスは熱サイクロンで除塵してからシャフト型炉に送り、ペレット
を予備加熱および予備還元してFeOまたはウスタイト(wustite)にす
る。
smelt process)である。ハイスメルト法の1つの形態は、国際
出願PCT/AU96/00197(WO96/31627)に本出願人の名前
で記載されており、 (a)容器中に金属とスラグの溶融浴を形成すること、 (b)浴中に、 (i)通常、酸化金属の鉄を含む供給材料と、 (ii)通常、酸化金属の還元剤として働き、エネルギー源となる石炭
とを噴射すること、 (c)鉄を含む供給材料を製錬して溶融浴中の金属層にすることを含む。
れたCOやH2などの反応ガスを後燃焼し、発生する熱を浴に伝達して、金属含
有送入材料の製錬に必要な熱エネルギーに寄与することを含む。
による流体力学モデルの研究を実施し、予備加熱空気方式システムに関する一連
の顕著な発見をなした。
るものであって、 (a)冶金容器中に溶融金属と溶融スラグを形成する段階と、 (b)鉄を含む供給材料を溶融浴に噴射して鉄を含む供給材料を溶融浴中で金
属に製錬する段階と、 (c)溶融浴中に固体の炭材を噴射する段階と、 (d)溶融浴中に、少なくとも部分的に浴に噴射された材料の反応によってガ
ス流を発生させ、溶融浴の静止面の上方向に溶融材料を運んで浴を上昇させる段
階と、 (e)予備加熱した空気を、それが上昇浴に衝突または浸透して、上昇浴から
放出された、もしくは浴中に含まれる反応ガスを後燃焼させ、それによって溶融
浴への熱伝達を促進するように容器中に噴射する段階とを含み、 そのプロセスは、予備加熱した空気を水平軸線に対して20〜90°の角度、お
よび温度800〜1400℃、速度200〜600m/sで少なくとも1つのラ
ンスから容器内に噴射して、ランスの下端領域にある上昇した溶融浴中の溶融材
料をランスから離れさせ、ランスの下端の周囲に溶融材料の濃度が上昇浴の溶融
材料濃度よりも低い「自由な」空間を形成させ、このランスは、(i)ランスが
容器中に少なくともランス下端の外径の距離だけ延在し、(ii)ランスの下端
が溶融浴の静止面上方に、ランス下端の外径の少なくとも3倍の位置にあるよう
に配置されていることを特徴としている。
ることが好ましい。
もつ半球状の容積であることが好ましい。
とが好ましい。
は60容積%がランス下端の周囲の自由空間で燃焼される。
しい。
起きて液状金属を生成する熱的処理の意味に解釈される。
ロセス条件下にあてはまる溶融浴の表面の意味に解釈される。
を含む空気または酸素富有の空気の意味に解釈される。
/m2であるのが好ましい。
好ましい。
あってよい。たとえば、ガス流は、少なくとも部分的には、鉄を含む供給材料と
固体炭材を溶融浴の中へ、好ましくは溶融浴の下部領域に噴射する結果発生させ
ることができる。さらにたとえば、ガス流は、少なくとも部分的には、キャリア
・ガスを溶融浴の中、好ましくは溶融浴の下部領域に、噴射される鉄を含む供給
材料および/または固体炭材と共に噴射する結果発生させることができる。さら
に例として、ガス流は、少なくとも部分的には、ガスを底および/または側壁か
ら溶融浴の中、好ましくは溶融浴の下部領域に噴射する結果発生させることがで
きる。
し、スラグを強力な還元状態にしてスラグ中のFeOのレベルを6重量%未満、
好ましくは5重量%未満にすることを含むのが好ましい。
ることを含むのが好ましい。
量に直接影響を及ぼす。
および容器の側壁を経由する容器からの熱損失を最小にすることに関して重要で
ある。
ことができ、側壁からの熱損失に対する抵抗性が増す。
たは減少させ、したがって容器の側壁を経由する熱損失を制御することが可能で
ある。
湿った」層は側壁に付着する固化層と、半固体(どろどろした(mush))層
と、外側の液体フィルムを含む。「乾いた」層は実質上すべてのスラグが固化し
たものである。
って、金属が金属層への熱伝達について有する前向きの効果にもかかわらず、金
属の酸化や金属中に溶解する炭素が増え、後燃焼が少なくなる可能性があり、結
果として後燃焼が減少するであろう。
が溶融浴中に埋もれ、これによって上部空間の反応ガスが各ランスの末端に動く
のが最小になり、結果として後燃焼の可能性を低くする。
によって制御することができる。
入速度および酸素含有ガスの噴射速度を変えることによって制御することができ
る。
融浴の下部領域に噴射することを含むのが好ましい。
のは1つの任意選択手段である。一般に、ランス/羽口は容器の側壁を貫通して
延在し、溶融浴内の内側および下方向に角度が付けられている。
器の側壁の溶融浴に接触する羽口を経由して噴射するのは他の任意選択手段であ
る。
装置が提供されており、その装置は溶融金属と、溶融スラグと、溶融浴上のガス
の連続空間を含む容器を含み、その容器が、 (a)溶融浴の下部領域に接触する基部および側部を有する耐火材料から形成
された炉床と、 (b)炉床の側部から上方向に延在して溶融浴の上部領域およびガスの連続空
間に接触する側壁であって、ガスの連続空間に接触する側壁が水冷パネルおよび
パネルにあるスラグ層を含む側壁と、 (c)容器中に鉄を含む供給材料および炭材を供給する手段と、 (d)溶融材料を溶融浴の公称静止面の上方向に運んで上昇浴を形成する、溶
融浴中のガス流を発生させる手段と、 (e)容器中へ下方向に延在して予備加熱した空気を水平軸線に対して20〜
90°の角度、速度200〜600m/s、および温度800〜1400℃で噴
射する少なくとも1つのランスであって、そのランスが、 (i)ランスが容器中に少なくともランス下端の外径の距離だけ延在し、 (ii)ランスの下端が溶融浴の静止面上方で、ランス下端の外径の少なくと
も3倍の位置にあるように配置され、 空気が、上昇浴に衝突または浸透して、上昇浴から放出された、もしくは浴中
に含まれる反応ガスを後燃焼させ、空気の噴射によってランスの下端領域にある
上昇した溶融浴中の溶融材料をランスから離れさせ、ランスの下端の周囲に溶融
材料の濃度が上昇浴のそれよりも低い「自由な」空間ができるようにするランス
と、 (f)容器から溶融金属とスラグを注ぎ出す手段とを含む装置である。
に溶融浴中へ噴射し、ガス流を発生させる複数対のランス/羽口を含むのが好ま
しい。
明はこの応用に制限されるものではなく、部分還元した鉄鉱石および廃棄物戻り
材料を含んで、任意の適当な鉄鉱石および/または精鉱に適用可能であることを
理解されたい。
耐火煉瓦で作られた基底12および側部13を含む炉床と、炉床の側部13から
上方向に延在する一般に円筒形のバレルを形成し、水冷パネルから形成された上
部バレル151および耐火煉瓦の内部ライニングを有する水冷パネルから形成さ
れた下部バレル153を含む側壁14と、炉蓋17と、放出ガスの出口18と、
溶融金属を連続的に排出するための炉床前部19と、溶融スラグを排出するため
の注ぎ出し孔21とを有する。
の溶融スラグ層23を含む鉄およびスラグの溶融浴を収容している。用語「金属
層」とは、本明細書では、主として金属になっている浴領域の意味に解釈される
。用語「スラグ層」とは、本明細書では、主としてスラグになっている浴領域の
意味に解釈される。数字24を記した矢は金属層22の公称静止面の位置を示し
、数字25を記した矢はスラグ層23(すなわち溶融浴の)の公称静止面の位置
を示している。用語「静止面」とは、容器中へガスおよび固体が噴射されないと
きの面の意味に解釈される。
を後燃焼させる、下方向に延在した熱空気噴射ランス26を装備している。ラン
ス26はランスの下端で外径Dを有する。ランス26は、 (i)ランス26の中心軸線が水平軸線に対して20〜90°であって、熱空
気がこの角度の範囲内に噴射され、 (ii)ランス26が少なくともランスの下端の外径Dの距離に容器中に延在
し、 (iii)ランス26の下端が、溶融浴の静止面25の上方で、ランスの下端
外径Dの少なくとも3倍の位置にあるように配置されている。
せて溶融浴中に噴射するための、側壁14を貫通して溶融浴中に下方向および内
方向に延在する固体噴射ランス27(2個示す)を装備している。ランス27の
位置は、その出口端82が金属層22の静止面の上方にあるように選択される。
このランスの位置は、溶融金属と接触することによる損傷のリスクを低くし、ま
た、容器中の溶融金属と水が接触する大きなリスクなしに強制水冷によるランス
の冷却を可能にする。
一般に石炭)、フラックス(一般に生石灰やマグネシア)をランス27を経由し
て溶融浴15中に噴射する。固体材料/キャリア・ガスの運動量は固体材料とガ
スを溶融浴の下部領域まで浸透させる。石炭は揮発分を除去され、それによって
浴の下部領域にガスを生成する。炭素は部分的に金属中に溶解し、部分的に固体
炭素として残る。鉄鉱石は金属に製錬され、製錬反応が一酸化炭素ガスを発生す
る。浴の下部領域中に運ばれた、および揮発分除去と製錬により発生したガスは
、溶融金属、固体炭素、スラグ(固体/ガス/噴射の結果、浴の下部領域に引き
込まれた)を浴の下部領域から顕著に浮揚上昇させ、溶融金属とスラグの飛沫、
滴および流れが上方へ向かう動きを発生させる。また、これらの飛沫、滴、およ
び流れはそれが溶融浴の上部領域を通過するときに、スラグを連行して運ぶ。上
述のキャリア・ガス噴射および浴の反応によって発生したガス流は溶融浴の静止
面(すなわち面25)で少なくとも0.4Nm3/s/m2である。
溶融浴23は容積を拡張して矢30で示した面をもつようになる。攪拌の程度は
、溶融浴が全体にわたって一般に1450〜1550℃の適度に均一な温度とな
るような程度である。
沫、滴、流れの上方に向かう動きは容器中の溶融浴の上方の頂上空間31まで及
び、 (a)遷移ゾーン28を形成し、 (b)いくらかの溶融材料(主としてスラグ)を、遷移ゾーン28を超えて遷
移ゾーン28の上方にある側壁14の炉腹上部151の部分、および炉蓋17に
噴出する。
0m/sの速度でランス26を経由して放出され、遷移ゾーン28の中心領域に
浸透し、本質的に金属/スラグのない空間29をランス26の端部の周囲に形成
させる。
28中、およびランス26の端部の周囲の自由空間29中で後燃焼し、ガス空間
中に約2000℃以上の高い温度を発生する。この熱は、ガス噴射領域の上昇し
降下する溶融材料の飛沫、滴、流れに伝達され、この熱の一部は次いで溶融浴全
体に伝達される。
が遷移ゾーン28の上方空間のガスをランス26の端部領域に運び、それによっ
て利用可能な反応ガスの後燃焼を増加させることができるからである。
滴、流れの上方向への動きが結合する効果は、ランス26の下部領域周囲の遷移
ゾーン28が成形されることである。この成形された領域は熱が放射によって側
壁14に伝達するのを部分的に遮断している。
融浴へ伝達する有効な手段であって、その結果側壁14の領域における遷移ゾー
ン28の温度は1450℃〜1550℃程度である。
ように、ランス26は酸素富有の熱空気を通す細長いダクト31を備える。ダク
ト31はダクトの前端部36まで延在する、一連の4個の同心状のステンレス・
スチール・チューブ32、33、34、35から構成され、それらは先端具37
に接続している。細長い躯体部38がダクトの前端部36の内部中心に配置され
、一連の4つの旋回付与羽根39を保持している。中央躯体部38はブルノーズ
(bull−nose)状またはドーム状の前端部および後端部41、42を備
える細長い円筒形の形状である。羽根39は4つの起点をもつ螺旋状の構造に配
列され、その前端は半径方向に外側に延在する羽根の端部45によってダクトの
前端部に接続されている。
ューブ35の内部に固定されて羽根の前端部42を越えて延在する内部耐火ライ
ニング43で裏打ちされ、羽根39はこれらの前端部42の後方の耐火ライニン
グの内側に適切に固定されている。
効率的な流路を画定する耐火ライニング43の内面と通常面一の、中空の環状ヘ
ッドまたは先端具構造44をもつ。中央躯体部38の前端はこの先端具構造44
を超えて前方に突出し、躯体部の前端と先端具構造が協働して環状ノズルを形成
し、そこから熱空気が羽根39によって与えられた強い回転または旋回の動きを
もつ環状発散流となって噴射される。
べてダクトの壁を通って延在する、一般に51で表される冷却水の流路手段によ
って提供される冷却水の流れで内部的に水冷される。水流通路手段51はダクト
・チューブ33、34間の環状空間によって画定される水供給通路52を備え、
冷却水をダクト先端具構造44の中空内部53に先端具37の円周状に配置され
た開口55を経由して供給する。水は先端具から円周状に配置された開口55を
通って、ダクト・チューブ32、33間に画定され、また水流通路手段51の一
部をも構成する環状の戻り水流通路56に戻る。先端具37の中空内部52はし
たがって連続して冷却水が供給され、内部冷却通路として働く。ランス先端具の
冷却水はランス後端の水の入口57を経由して供給通路52に送達され、戻り水
はやはりランス後端の出口58を経由して放出される。
、ダクトの後端からダクトの前端部36にわたって延在する8個に分割された螺
旋状の通路に分割される。これらの通路のなかの4個の通路は、4個の円周状に
配置された水の入口62を経由して独立に水が供給され、羽根39および躯体部
38を冷却する水が独立に供給される。他の4個の通路は、共通の環状の戻りマ
ニホルド通路63および単一の水出口64に接続されている戻り流路として使用
される。
めに分割され、そこを通って水がやはり内部水冷のために水流の通路が形成され
ている中央躯体部38に流出入する。羽根39の前端45は最も内側のダクト・
チューブ35の前端で4個の水の入口の溝穴65の周りに接続され、そこを経由
して水が4個の独立した供給水の入口流路から羽根前端の半径方向に内側へ向い
た入口通路66の中へ流れる。冷却水は次いで中央躯体部38の前端に流れる。
粗粒子または微粒子による磨耗に抗するように固い表面をもつドーム状の前端お
よび後端部材41、42とから形成される筐体70の中に収容された前および後
の内部躯体部68、69から構成されている。内部部品68、60と中央躯体部
の外側筐体の間のクリアランス空間74は、内部躯体部品68、69の外側の周
縁面に形成された間仕切りリブ77、78によって2組の周縁水流通路75、7
6に小分割されている。水流導管75の前方の組は中央躯体部の前端から図8に
示したように扇形に広がって躯体の周縁を後方へ配置されている。流れ案内挿入
部材81は内部躯体部68の内部中心に置かれ、水流通路67を通って延在し、
その通路を、羽根前端の水入口通路66を経由して流入する水を独立に受容する
4つの円周状に配置された水流通路に分割し、4つの独立した流入水が中央躯体
部の前端へ流れるのを維持する。これらの分割された水流は4つの前方の周縁水
流導管75に連絡しており、これを経由して水が中央躯体部の前端の周囲を流れ
戻る。
および中央躯体部の水流通路から分離する。前方の周縁導管75を経由して流れ
戻る水は、入口通路66の間に位置する、このじゃま板の溝穴83を経由して進
み、後部躯体部材69中の中央通路84の中へ流れ戻る。この通路もまた、4つ
の分離した水が続いて中央躯体の後端へ流れるように中央の流れ案内85によっ
て4つの分離した流路に分割されている。後方の周縁流路76もまた中央躯体前
端で側路75と同じように4つの組に構成されており、躯体の後端で4つの分離
した水流を受容し、躯体の周縁を通って筐体中に円周状に配置された4個の出口
溝穴86へ戻し、そこを通って水が羽根の戻り通路87へ流れる。
通路は、羽根前端の内部から羽根後端へ、次いで羽根外側の長手方向の端部に沿
って外側方向および前方向へ延在し、出口溝穴93に連絡している羽根の前端4
2の水出口通路91へと延在し、該4個の周辺離間帰還経路はダクトの壁を通っ
て延在しダクト後端で共通出口64に戻る。じゃま板82は羽根内部の入口およ
び出口通路66、91を分離し、それぞれの羽根の水の流出入溝穴65、93は
、内部ダクト・チューブ35の前端に、図3に見えるように羽根の螺旋角度に適
合するような長手方向の角度に形成されている。
ンスの前端で強固な構造として堅固に連結されるように先端具55の3つのフラ
ンジ94、95、96に溶接される。ダクト・チューブの後端は、ランスの運転
中の異なる熱膨張を許容するために互いにそれぞれ長手方向に動くことができる
。図10に最もはっきり見えるように、ダクト・チューブ32の後端には、種々
の水の入口および出口57、58、62、64を保持する連続構造体102が溶
接される、突出するフランジ101を備える。構造体102は、ダクト・チュー
ブ33の後端用のすべり架台として使用する、Oリング・シール104を取り付
けた内部環状フランジ103を含み、ダクト・チューブ33が外側のダクト・チ
ューブ32と独立に長手方向に膨張および収縮できるようにする。ダクト・チュ
ーブ34の後端に溶接された構造体105は、ダクト・チューブ32の後端に固
定した外部構造体102の内側にダクト・チューブ34の後端用のすべり架台を
提供する、Oリング・シール108、109を取り付けた環状フランジ106、
107を含み、ダクト・チューブ34もまたダクト・チューブ32とは独立に膨
張、収縮ができる。最も内側のダクト・チューブ35の後端は、外部構造体10
2に固定した環状リング113とかみ合うOリング・シール112を取り付けた
、突出するフランジ111を備え、独立に長手方向の膨張と収縮を可能にする、
最も内側のダクト・チューブ用のすべり架台を提供する。
39はその前端、特に羽根の前端の内部部品および外部部品の水の流出入がある
場所でのみ、ダクトおよび内部躯体部に接続される。羽根の主要部分は単純にダ
クトの耐火ライニング43と中央躯体38の筐体の間に固定され、長手方向には
自由に膨張できる。内部躯体部の後方部分の内側の水流間仕切り85は、じゃま
板82上の管状差込み部(spigot)122の機械仕上げ面をすべる環状の
前端プレートを有し、中央躯体部の前方部および後方部が、分離した水流通路の
間の封止を保ちながら、熱膨張下で動くことができるようにする。熱膨張ジョイ
ント133は、中央躯体部の前端および後端の間の熱膨張に適応するために備え
られている。
央躯体部のケーシングとダクトの耐火ライニングの間で半径方向および外方向に
延在せず、ランス・チューブと中央躯体が冷たい状態のとき、それらが真の半径
方向からわずかにずれた角度にあるように成形することができる。続いてランス
の運転中のダクト・チューブの膨張によって、ダクトのライニングと中央躯体部
間の接触を適切に維持しつつ、羽根は真の半径方向の位置に引っ張られ、熱膨張
による羽根の半径方向の歪みが回避される。
9へ送達され、異なる流れの影響による冷却効率の損失をなくすことができる。
独立した冷却水流は、選択的な流れが起こる影響のために生じる水流不足に起因
する熱スポットを排除するために、中央躯体部38の前端および後端にも提供さ
れる。これは特に製錬容器内で極めて高い温度条件に曝される中央躯体部の前端
72の冷却には重要である。
収縮することができ、羽根および中央躯体部も、ランスの構造的な健全さとさま
ざまな冷却水の独立した流れの維持を損なうことなく、膨張および収縮すること
ができる。
内の極端な温度条件下で運転できる可能性が実証された。一般に4個の旋回羽根
および中央躯体部を通る冷却水流の速度は90m3/Hr程度であり、外部筐体
およびランスの先端具を通る速度は400m3/Hr程度であろう。したがって
、流速の総計は最高運転圧1500kPag程度で490m3/Hr程度にする
ことができる。
はなく、また多くの修正と変形が本発明の精神と範囲の中に包含されることを理
解されたい。
る。
びランス先端部の4個の旋回流羽根の配置を示す展開図である。
Claims (17)
- 【請求項1】 鉄を含む供給材料から金属鉄を製造する直接製錬法であって
、 (a)冶金容器中に溶融金属と溶融スラグを形成する段階と、 (b)鉄を含む供給材料を溶融浴に噴射して鉄を含む供給材料を溶融浴中で金
属に製錬する段階と、 (c)溶融浴中に固体の炭材を噴射する段階と、 (d)溶融浴中に、少なくとも部分的に浴に噴射された材料の反応によってガ
ス流を発生させ、溶融浴の静止面(本明細書中に定義されている)の上方向に溶
融材料を運んで浴を上昇させる段階と、 (e)予備加熱した空気を、それが上昇浴に衝突または浸透して、上昇浴から
放出された、もしくは浴中に含まれる反応ガスを後燃焼させ、それによって溶融
浴への熱伝達を促進するように容器中に噴射する段階とを含み、 前記方法が、予備加熱した空気を水平軸線に対して20〜90°の角度、およ
び温度800〜1400℃、速度200〜600m/sで少なくとも1つのラン
スから容器内に下方へ噴射して、ランスの下端領域にある上昇した溶融浴中の溶
融材料をランスから離れさせ、ランスの下端の周囲に溶融材料の濃度が上昇浴の
溶融材料濃度よりも低い「自由な」空間を形成させ、前記ランスが、(i)ラン
スが容器中に少なくともランス下端の外径の距離だけ延在し、(ii)ランスの
下端が溶融浴の静止面上方で、ランス下端の外径の少なくとも3倍の位置にある
ように配置されることを特徴とする方法。 - 【請求項2】 ランス下端の周囲の自由空間中の前記溶融材料濃度が該空間
の5容積%以下である請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 ランス下端の周囲の前記自由空間がランス下端の外径の少な
くとも2倍の直径をもつ半球状の容積である請求項1または請求項2に記載の方
法。 - 【請求項4】 ランス下端の周囲の前記自由空間の直径がランス下端の外径
の4倍以上ではない請求項3に記載の方法。 - 【請求項5】 予備加熱した空気中の酸素の少なくとも50容積%がランス
下端の周囲の自由空間で燃焼される、前記請求項のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項6】 予備加熱した空気を容器中に旋回動で噴射することを含む、
前記請求項のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項7】 溶融浴中の表層ガス流速が溶融浴の静止面で少なくとも0.
04Nm3/s/m2である、前記請求項のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項8】 前記表層ガス流速が溶融浴の静止面で少なくとも0.2Nm 3 /s/m2である、請求項7に記載の方法。
- 【請求項9】 前記表層ガス流速が溶融浴の静止面で2Nm3/s/m2未満
である、請求項7または8に記載の方法。 - 【請求項10】 鉄材料および固体炭材を溶融浴中に噴射することによって
溶融浴からガス流を発生させることを含む、前記請求項のいずれか一項に記載の
方法。 - 【請求項11】 鉄材料および固体炭材を噴射して溶融浴の下部領域に浸透
させることによって溶融浴からガス流を発生させることを含む、請求項10に記
載の方法。 - 【請求項12】 鉄材料と炭材を溶融浴の下方向に延在するランス/羽口を
経由して溶融浴中に噴射することを含む、前記請求項のいずれか一項に記載の方
法。 - 【請求項13】 鉄材料と固体炭材を、容器の側壁を貫通して延在し、溶融
浴内の内方向および下方向に角度が付けられているランス/羽口を経由して溶融
浴中に噴射する、請求項12に記載の方法。 - 【請求項14】 上昇浴から放出された、または浴中に含まれる反応ガスを
少なくとも40%のレベルに後燃焼することを含む、前記請求項のいずれか一項
に記載の方法。 - 【請求項15】 溶融浴中の溶融鉄中に溶解した炭素のレベルを少なくとも
3重量%に制御し、スラグを強力な還元状態にしてスラグ中のFeOのレベルを
6重量%未満に維持することを含む、前記請求項のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項16】 金属鉄を、鉄を含む供給材料から直接製錬法によって製造
する装置であって、前記装置が溶融金属の溶融浴と、溶融スラグと、溶融浴上の
ガスの連続空間を収容する容器を含み、前記容器が、 (a)溶融浴の下部領域に接触する基部および側部を有する耐火材料から形成
された炉床と、 (b)炉床の側部から上方向に延在して溶融浴の上部領域およびガスの連続空
間に接触する側壁であって、ガスの連続空間に接触する側壁が水冷パネルおよび
パネル上のスラグ層を含む側壁と、 (c)容器中に鉄を含む供給材料および炭材を供給する手段と、 (d)溶融材料を溶融浴の公称静止面(本明細書中に定義されている)の上方
向に運んで上昇浴を形成する溶融浴中のガス流を発生させる手段と、 (e)容器中へ下方向に延在する、予備加熱した空気を容器中に水平軸線に対
して20〜90°の角度、速度200〜600m/s、および温度800〜14
00℃で噴射する少なくとも1つのランスであって、そのランスが、 (i)ランスが容器中に少なくともランス下端の外径の距離だけ延在し、 (ii)ランスの下端が溶融浴の静止面上方で、ランス下端の外径の少なくと
も3倍の位置にあるように配置され、 空気が、上昇浴に衝突または浸透して、上昇浴から放出された、もしくは浴中
に含まれる反応ガスを後燃焼させ、空気の噴射によってランスの下端領域にある
上昇した溶融浴中の溶融材料をランスから離れさせ、ランスの下端の周囲に溶融
材料の濃度が上昇浴のそれよりも低い「自由な」空間ができるようにするランス
と、 (f)容器から溶融金属とスラグを注ぎ出す手段とを含む装置。 - 【請求項17】 供給手段/ガス発生手段が、鉄を含む供給材料および炭材
をキャリア・ガスと共に溶融浴中へ噴射し、ガス流を発生させる複数対のランス
/羽口を含む、請求項16に記載の装置。
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