JP2008150668A - Method for producing molten pig iron with the use of vertical scrap-melting furnace - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、竪型スクラップ溶解炉を用い、コークスの燃焼熱により鉄系スクラップを溶解して溶銑を製造する方法に関する。 The present invention relates to a method for producing hot metal by melting iron scrap with combustion heat of coke using a vertical scrap melting furnace.
従来、竪型溶解炉を用いて鉄系スクラップを溶解するプロセスが知られており(例えば、特許文献1)、このプロセスでは、竪型溶解炉の炉頂部から鉄系スクラップとコークスを装入し、炉下部に設けられた複数の羽口(送風羽口)から熱風を吹き込み、コークスの燃焼熱で鉄系スクラップを溶解することにより溶銑が得られる。
上記のようなプロセスにおいて鉄系スクラップを溶解し、溶銑を製造する場合、以下のような問題がある。
(1)生産量を高めるには炉径を大きくする必要があるが、炉径を大きくすると羽口から吹き込まれる熱風が炉中心部まで十分に届かないため、炉中心部側の領域でのガス流れが少なくなり、このため同領域でのコークスの燃焼や鉄系スクラップの溶解が不十分となり、場合によっては操業自体に支障を来すおそれもある。
(2)使用するコークスの粒径が小さいと、コークスが早く燃焼してしまうため、燃焼により生じたCO2が炉内を上昇する過程でコークスと反応する、所謂ソリューションロス反応(吸熱反応)が生じやすくなり、このため発熱量が下がり、出銑量が低下するという問題がある。これを防止するためには、高価な鋳物用コークスの使用比率を高める必要があり、製造コストの上昇を招いてしまう。
(3)生産量を高めるには送風酸素富化が有効であるが、この酸素富化を行うと炉頂温度が低下し、腐食性ガスが結露して排ガス管の腐食を引き起こしたり、ダストが排出されずに炉内に蓄積し、ガス通気性が低下するなどの問題を生じる。
When iron-based scrap is melted in the above process to produce hot metal, there are the following problems.
(1) To increase the production volume, it is necessary to increase the furnace diameter. However, if the furnace diameter is increased, the hot air blown from the tuyere will not reach the center of the furnace sufficiently. The flow is reduced, so that coke combustion and iron-based scrap melting in the same area become insufficient, and in some cases, the operation itself may be hindered.
(2) If the particle size of the coke used is small, the coke burns quickly, so the so-called solution loss reaction (endothermic reaction) in which CO 2 generated by combustion reacts with coke in the process of rising in the furnace. This is likely to occur, and there is a problem that the amount of heat generation decreases and the amount of output decreases. In order to prevent this, it is necessary to increase the use ratio of expensive casting coke, which leads to an increase in manufacturing cost.
(3) Blowing oxygen enrichment is effective for increasing the production volume. However, when this oxygen enrichment is performed, the furnace top temperature decreases, and corrosive gas is condensed to cause corrosion of the exhaust pipe, and dust is generated. There is a problem that gas is not discharged but accumulates in the furnace and gas permeability is lowered.
したがって本発明の目的は、以上のような課題を解決し、竪型スクラップ溶解炉を用いて鉄系スクラップを溶解し、溶銑を製造する方法において、安定した操業を行いつつ、溶銑を高い生産性で且つ低コストに製造することができる方法を提供することにある。 Accordingly, the object of the present invention is to solve the above-described problems and to melt iron scrap using a vertical scrap melting furnace to produce hot metal, while maintaining stable operation and high productivity of hot metal. It is another object of the present invention to provide a method that can be manufactured at low cost.
本発明者らは、上記課題を解決すべく検討を重ねた結果、羽口内に配置された酸素噴射ノズルから超音速酸素を噴射することで送風酸素富化を行うとともに、その噴射条件を最適化すること、さらには、炉装入原料(鉄系スクラップ、コークス)を乾燥・予熱し、好ましくはその条件を最適化することにより、上記課題を適切に解決できることを見出した。
本発明は、このような知見に基づきなされたもので、以下を要旨とするものである。
As a result of repeated studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors perform blast oxygen enrichment by injecting supersonic oxygen from an oxygen injection nozzle disposed in the tuyere and optimize the injection conditions. Furthermore, it has been found that the above-mentioned problems can be appropriately solved by drying and preheating the furnace charging raw materials (iron-based scrap, coke), and preferably by optimizing the conditions.
The present invention has been made on the basis of such knowledge and has the following gist.
[1]竪型スクラップ溶解炉において、炉頂部から鉄系スクラップとコークスを装入し、炉下部に設けられた複数の羽口から熱風を吹き込み、コークスの燃焼熱で鉄系スクラップを溶解することにより溶銑を製造する方法であって、
少なくとも一部の羽口内に、酸素を超音速で噴射する酸素噴射ノズルを配置し、羽口から熱風を吹き込みつつ、前記酸素噴射ノズルから炉中心位置での酸素流速が20〜70Nm/secとなるように、酸素を噴射することを特徴とする竪型スクラップ溶解炉を用いた溶銑製造方法。
[2]上記[1]の製造方法において、算術平均粒径が120mm以下のコークスを用いることを特徴とする竪型スクラップ溶解炉を用いた溶銑製造方法。
[1] In a vertical scrap melting furnace, iron-based scrap and coke are charged from the top of the furnace, hot air is blown from a plurality of tuyere at the bottom of the furnace, and iron-based scrap is melted by the combustion heat of the coke. A method for producing hot metal by:
An oxygen injection nozzle for injecting oxygen at a supersonic speed is disposed in at least some tuyere, and the oxygen flow rate from the oxygen injection nozzle to the furnace center position is 20 to 70 Nm / sec while blowing hot air from the tuyere. Thus, the hot metal manufacturing method using the vertical scrap melting furnace characterized by injecting oxygen.
[2] A hot metal production method using a vertical scrap melting furnace, wherein coke having an arithmetic average particle size of 120 mm or less is used in the production method of [1].
[3]上記[1]又は[2]の製造方法において、炉内に装入する鉄系スクラップ及び/又はコークスを事前に乾燥処理及び/又は予熱することを特徴とする竪型スクラップ溶解炉を用いた溶銑製造方法。
[4]上記[3]の製造方法において、鉄系スクラップ及び/又はコークスを、下記(1)式を満足するように乾燥処理及び/又は予熱することを特徴とする竪型スクラップ溶解炉を用いた溶銑製造方法。
ΔTs+(2×ΔTc×Co)/1000+50×ΔWs+(50×Co×ΔWc)/1000
≧GTt−GTm …(1)
ただし、
ΔTs(℃):予熱による鉄系スクラップ温度の上昇幅
ΔTc(℃):予熱によるコークス温度の上昇幅
ΔWs(mass%):乾燥処理及び/又は予熱による鉄系スクラップ水分含有率の低下幅
ΔWc(mass%):乾燥処理及び/又は予熱によるコークス水分含有率の低下幅
Co(kg/溶銑ton):コークス比
GTt(℃):炉頂部における目標排ガス温度
GTm(℃):炉頂部における実績排ガス温度
[3] A vertical scrap melting furnace characterized in that in the manufacturing method of [1] or [2] above, iron-based scrap and / or coke charged in the furnace is dried and / or preheated in advance. The hot metal manufacturing method used.
[4] In the manufacturing method of [3] above, a vertical scrap melting furnace characterized in that iron scrap and / or coke is dried and / or preheated to satisfy the following formula (1): Hot metal manufacturing method.
ΔTs + (2 × ΔTc × Co) / 1000 + 50 × ΔWs + (50 × Co × ΔWc) / 1000
≧ GTt−GTm… (1)
However,
ΔTs (° C.): Increase width of iron-based scrap temperature due to preheating ΔTc (° C.): Increase width of coke temperature due to preheating ΔWs (mass%): Reduction width of iron-based scrap moisture content due to drying treatment and / or preheating ΔWc ( mass%): Decrease in coke moisture content due to drying and / or preheating Co (kg / molten iron): Coke ratio
GTt (℃): Target exhaust gas temperature at the top of the furnace
GTm (° C): Actual exhaust gas temperature at the top of the furnace
本発明によれば、溶銑の生産量確保のために炉径を十分に大きくしても、送風酸素富化を行い且つこの酸素富化の形態として羽口内に配置された酸素噴射ノズルから超音速酸素を噴射するとともに、その噴射条件を最適化することにより、炉内でのガスの流れと酸素の供給が適正化され、これによりコークスの燃焼と鉄系スクラップの溶解が炉全体で適切に生じる。このため溶銑を高い生産性で且つ低コストに製造することができる。また、算術平均粒径が120mm以下の小粒径のコークスを使用しても同様の効果が得られる。
さらに、請求項3,4に係る発明によれば、炉装入原料を事前に乾燥・予熱することにより炉頂温度の低下が抑えられ、このため排ガス管内での腐食性ガスの結露やダストの炉内蓄積が抑えられ、排ガス管の腐食や操業上のトラブルを生じることなく、安定した操業を行うことができる。
According to the present invention, even if the furnace diameter is sufficiently large to ensure the production amount of hot metal, the blast oxygen enrichment is performed and the oxygen injection nozzle arranged in the tuyere as a form of this oxygen enrichment is supersonic. By injecting oxygen and optimizing the injection conditions, the gas flow and oxygen supply in the furnace are optimized, so that coke combustion and iron scrap melting occur properly throughout the furnace . For this reason, hot metal can be manufactured with high productivity and low cost. The same effect can be obtained even when coke having a small particle size with an arithmetic average particle size of 120 mm or less is used.
Further, according to the inventions according to
図1は、本発明で用いる竪型スクラップ溶解炉(以下、単に「溶解炉」という)とその基本的な操業形態を模式的に示している。図において、1は炉頂に設けられる原料装入部、2は炉下部の周方向において適当な間隔で設けられる複数の羽口(送風羽口)、3はこの羽口2に熱風を供給する熱風管、4は排ガス出口、5は出銑口である。この溶解炉の大きさ等に本質的な制限はないが、実質的に操業可能若しくは操業上有利なサイズとして、通常は、羽口位置での炉内径が2〜4m程度、炉高が6〜10m程度である。
図2は、羽口2の拡大図であり、この例では、羽口2を構成する羽口管20の先端部が炉内壁7から炉内に突き出ている。この羽口数に制限はないが、通常、4〜10本程度である。
FIG. 1 schematically shows a vertical scrap melting furnace (hereinafter simply referred to as “melting furnace”) used in the present invention and its basic operation mode. In the figure, 1 is a raw material charging section provided at the top of the furnace, 2 is a plurality of tuyere (blower tuyere) provided at appropriate intervals in the circumferential direction of the lower part of the furnace, and 3 is supplying hot air to the tuyere 2 A hot air pipe, 4 is an exhaust gas outlet, and 5 is an outlet. Although there is no essential limitation on the size of the melting furnace or the like, the furnace inner diameter at the tuyere position is usually about 2 to 4 m and the furnace height is 6 to 6 as a size that is substantially operable or advantageous in operation. It is about 10m.
FIG. 2 is an enlarged view of the
このような溶解炉では、炉頂の原料装入部1から鉄系スクラップとコークスを装入するとともに、複数の羽口2から熱風を吹き込み、コークスの燃焼ガスの熱で鉄系スクラップを溶解し、溶銑とする。生成した溶銑は炉底部の出銑口5から炉外に取り出される。
原料である鉄系スクラップとコークスは、炉内に同時に装入してもよいし、交互に装入してもよい。また、主たる炉装入原料は鉄系スクラップとコークスであるが、それ以外に、例えば、銑鉄、還元鉄、ダスト・スラッジ類の塊成物、鉄鉱石等の鉄源、木炭や無煙炭等の炭材などを装入してもよい。
In such a melting furnace, iron-based scrap and coke are charged from the raw
The raw iron scrap and coke may be charged into the furnace at the same time or alternately. The main furnace charge materials are iron scrap and coke, but other than this, for example, pig iron, reduced iron, agglomerates of dust and sludge, iron sources such as iron ore, charcoal such as charcoal and anthracite Materials may be charged.
溶銑の生産量を十分に確保するとともに、大サイズの鉄系スクラップを切断することなく装入することにより経済的な操業を行うためには、溶解炉の炉径はなるべく大きいことが好ましく、具体的には羽口高さ位置での炉内径が3m以上であることが望ましい。しかし、炉径を大きくすると羽口から吹き込まれる熱風が炉中心部まで十分に届かないため、炉中心部側の領域でのガス流れが少なくなり、このため同領域でのコークスの燃焼が不十分となって鉄系スクラップが十分に溶解できなくなり、出銑量が低下するだけでなく、最終的に操業自体に支障を来すおそれもある。図3は、炉径が小さい溶解炉と炉径が大きい溶解炉のガス流れの違いを示したものであり、図4は、炉径(羽口高さ位置での炉内径)が異なる溶解炉について、半径方向位置におけるガス流速比を示したものであり、これらによれば、炉径が大きくなると羽口から吹き込まれる熱風が炉中心部まで到達できなくなるため、炉中心部側でのガス流れが小さくなることが判る。 In order to ensure a sufficient amount of hot metal production and perform economical operation by charging large-size iron scrap without cutting, the furnace diameter of the melting furnace is preferably as large as possible. Specifically, it is desirable that the furnace inner diameter at the tuyere height position is 3 m or more. However, if the furnace diameter is increased, the hot air blown from the tuyere will not reach the center of the furnace sufficiently, resulting in less gas flow in the area on the center of the furnace, and insufficient coke combustion in that area. As a result, the iron-based scrap cannot be sufficiently melted and not only the output amount is lowered, but also the operation itself may be hindered. FIG. 3 shows the difference in gas flow between a melting furnace with a small furnace diameter and a melting furnace with a large furnace diameter. FIG. 4 shows melting furnaces with different furnace diameters (furnace inner diameter at the tuyere height position). According to these, the gas flow rate ratio at the radial position is shown. According to these, when the furnace diameter increases, the hot air blown from the tuyere cannot reach the furnace center, so the gas flow at the furnace center side It turns out that becomes small.
このような問題に対して本発明では、少なくとも一部の羽口内に、酸素を超音速で噴射する酸素噴射ノズルを配置し、羽口から熱風を吹き込みつつ、前記酸素噴射ノズルから炉中心位置での酸素流速が20〜70Nm/secとなるように、酸素を噴射する。このように羽口内に配置された酸素噴射ノズルから超音速酸素を噴射することで送風酸素富化し且つその噴射条件を最適化することにより、炉中心部を含めた炉径方向全般でのガス流れが適正化され、これによりコークスの燃焼と鉄系スクラップの溶解が炉全体で適切に生じることになる。 In order to solve such a problem, in the present invention, an oxygen injection nozzle for injecting oxygen at supersonic speed is disposed in at least some tuyere, and hot air is blown from the tuyere, and the oxygen injection nozzle is positioned at the center of the furnace. Oxygen is injected so that the oxygen flow rate of 20 to 70 Nm / sec. The gas flow in the entire furnace radial direction including the furnace center is achieved by enriching the blown oxygen by injecting supersonic oxygen from the oxygen injection nozzle arranged in the tuyere and optimizing the injection conditions. As a result, coke combustion and iron scrap dissolution will occur properly throughout the furnace.
図5及び図6は、羽口内に配置される酸素噴射ノズルの一実施形態を示すものであり、図5は羽口2内での酸素噴射ノズル6の配置構造を、図6は酸素噴射ノズル6の断面を示している。
この酸素噴射ノズル6は、スロート部60を有する所謂ラバーノズルであり、通常、スロート径dt:4〜20mm、出口径de:4〜20mm程度、背圧:0.2〜1.0Mpa程度の条件において、音速超〜500Nm/sec程度の出口流速(初期流速)で酸素ジェットを噴射することができる。このような酸素噴射ノズル6は、羽口管20内のほぼ中央に同心状に配置される。この酸素噴射ノズル6は、複数ある羽口2の全部に配置してもよいし、一部の羽口2にのみ配置してもよい。
5 and 6 show an embodiment of the oxygen injection nozzle disposed in the tuyere. FIG. 5 shows the arrangement structure of the
The
酸素噴射ノズル6が配置された羽口2では、羽口2のほぼ中央に位置する酸素噴射ノズル6から酸素ジェットが超音速で噴射され、その外側の羽口先端から熱風が吹き込まれる。このような酸素噴射ノズル6による超音速酸素ジェットの噴射により、送風酸素富化がなされる。
酸素富化率(=送風中の酸素濃度の増加分)に特に制限はないが、送風酸素富化の効果を得るためには、一般には2vol%以上の酸素富化率とすることが好ましい。一方、酸素富化率が過剰であると、羽口前温度の上昇によって羽口抜熱量が徒に増大するとともに、羽口耐火物の溶損頻度が増大するおそれがある。また、炉径方向での温度分布が大きくなってガス流れの制御が困難になる等の問題を生じやすい。このため酸素富化率は50vol%程度を上限とするのが好ましい。
In the
Although there is no restriction | limiting in particular in oxygen enrichment rate (= increase part of the oxygen concentration in ventilation), In order to acquire the effect of ventilation oxygen enrichment, it is preferable to set it as an oxygen enrichment rate of 2 vol% or more generally. On the other hand, if the oxygen enrichment rate is excessive, the amount of heat extracted from the tuyere increases easily due to the increase in the temperature before the tuyere, and the frequency of melting of the tuyere refractory may increase. In addition, the temperature distribution in the furnace radial direction becomes large, and problems such as difficulty in controlling the gas flow tend to occur. For this reason, the oxygen enrichment rate is preferably about 50 vol% as the upper limit.
図7は、炉内径Dが2.5m、3.0m、3.5mの各溶解炉を用いた操業において、酸素噴射ノズル6から噴射された酸素(ジェット)の炉中心位置での流速とコークス原単位との関係を示したものである。使用した各溶解炉は羽口本数が8本であり、うち4本の羽口(炉周方向で1本おきの羽口)に酸素噴射ノズルを設置した。コークスとしては算術平均粒径が160mmのものを用いた。ここで、炉中心位置での酸素流速Vは、羽口の前にコークスが充填されていない自由工程での計算値であり、下式により求めたものである。
図7によれば、溶解炉の炉内径Dに関わりなく、炉中心位置での酸素流速V
が20〜70Nm/secにおいてコークス原単位が顕著に低減している。ここで、コークス原単位が低いということは、炉中心部側の領域を含めた炉径方向全般でのガス流れが適正化し、これによりコークスの燃焼と鉄系スクラップの溶解が炉全体で適切に生じていることを意味する。炉中心位置での酸素流速Vが20Nm/sec未満では、酸素噴射ノズル6から供給された酸素が炉中心部に十分に届かないため、炉中心部側のガス流れが少なく、熱不足となるためコークス原単位が高くなる。一方、炉中心位置での酸素流速Vが70Nm/secを超えると、複数の羽口の酸素噴射ノズル6から噴射された酸素ジェットが干渉し合い、ガスの流れが不安定となるため、コークスの燃焼と鉄系スクラップの溶解が不十分となるものと考えられる。
According to FIG. 7, regardless of the furnace inner diameter D of the melting furnace, the oxygen flow velocity V at the furnace center position.
However, the coke basic unit is remarkably reduced at 20 to 70 Nm / sec. Here, the low coke basic unit means that the gas flow in the entire furnace radial direction including the area on the furnace center side is optimized, so that the combustion of coke and the melting of iron-based scrap are properly performed throughout the furnace. It means that it has occurred. When the oxygen flow velocity V at the furnace center position is less than 20 Nm / sec, the oxygen supplied from the
鉄系スクラップの溶解を低コストに行うためには、製鉄用コークスのような粒径の小さい安価なコークスの使用比率を高める必要がある。このような観点からは、本発明でも算術平均粒径が120mm以下のコークスを用いるのが好ましい。しかし、使用するコークスの径が小さいとコークスが早く燃焼してしまうために、コークスの燃焼で生じたCO2が炉内を上昇する過程でコークス(C)と反応する、所謂ソリューションロス反応(CO2+C→2CO:吸熱反応)が生じやすくなり、このソリューションロス反応により発熱量が下がり、出銑量が低下するという問題がある。図8は、算術平均粒径がそれぞれ160mmと65mmのコークスを用いて操業を行った場合の炉高方向でのガス組成分布の一例を示したものであり、これによれば、大粒径のコークスを用いると、コークスの燃焼速度が遅いため、羽口から炉中段にかけて徐々にO2濃度が低下し、一方、CO2濃度は上昇する。O2濃度が相当分低下した炉中段より上方ではソリューションロス反応が起こり得るが、コークス粒径が大きいため反応速度が遅く、このため炉中段より上方ではCO2濃度がピークを維持し、CO濃度は低レベルを維持する。これに対して小径のコークスを用いると、CO2濃度は炉下部でピークとなり、そこから炉中段にかけてソリューションロス反応によって急激に低下(したがって、CO濃度が急増)している。 In order to melt iron scrap at a low cost, it is necessary to increase the use ratio of inexpensive coke having a small particle diameter such as iron-making coke. From such a viewpoint, it is preferable to use coke having an arithmetic average particle size of 120 mm or less in the present invention. However, if the diameter of the coke used is small, the coke burns quickly, so that the CO 2 generated by the combustion of the coke reacts with the coke (C) in the process of rising in the furnace, so-called solution loss reaction (CO 2 + C → 2CO: endothermic reaction) is likely to occur, and this solution loss reaction causes a problem that the calorific value is reduced and the amount of output is reduced. FIG. 8 shows an example of the gas composition distribution in the furnace height direction when operation is performed using coke with arithmetic average particle sizes of 160 mm and 65 mm, respectively. When coke is used, since the combustion speed of coke is slow, the O 2 concentration gradually decreases from the tuyere to the middle stage of the furnace, while the CO 2 concentration increases. A solution loss reaction may occur above the middle furnace stage where the O 2 concentration has dropped considerably, but the reaction rate is slow due to the large coke particle size, so the CO 2 concentration maintains a peak above the middle furnace stage, and the CO concentration Maintains a low level. On the other hand, when small-diameter coke is used, the CO 2 concentration peaks at the lower part of the furnace, and from there to the middle stage of the furnace, the CO2 concentration rapidly decreases due to the solution loss reaction (therefore, the CO concentration rapidly increases).
このようなコークスの小径化に伴う問題に対して、本発明のように酸素噴射ノズルからの超音速酸素噴射による送風酸素富化を行うことが有効である。このような送風酸素富化を行うことにより、単位時間当たりの発熱量が増加し、コークス小径化に伴う発熱量の低下を補うことができるとともに、酸素供給条件が最適化されることにより、炉内でのガスの流れと酸素の供給が適正化され、これによりコークスの燃焼と鉄系スクラップの溶解が炉全体で適切に生じることになる。 It is effective to enrich the blown oxygen by supersonic oxygen injection from the oxygen injection nozzle as in the present invention for the problem associated with such a reduction in the diameter of the coke. By performing such blast oxygen enrichment, the calorific value per unit time can be increased, and the decrease in the calorific value accompanying the reduction in coke diameter can be compensated, and the oxygen supply conditions can be optimized to The gas flow and oxygen supply in the interior will be optimized, so that coke combustion and iron scrap melting will occur properly throughout the furnace.
本発明において算術平均粒径が120mm以下の安価なコークスを用いる場合、コークスの粒径があまりに小さいと、送風酸素富化を行って出銑量の低下が避けられないため、使用するコークスの算術平均粒径は40mm以上であることが好ましい。算術平均粒径が120mm以下のコークスとしては、通常、製鉄用コークス(通常、算術平均粒径:25〜80mm程度)と鋳物用コークス(通常、算術平均粒径:150〜250mm程度)を適宜混合して用いる。
なお、算術平均粒径とは、平均粒径=(Σai×Xi)/(Σai)(但し、Xi:代表粒径、ai:割合)で求められる粒径である。
When using an inexpensive coke having an arithmetic average particle size of 120 mm or less in the present invention, if the particle size of the coke is too small, a reduction in the amount of brewing is unavoidable due to blast oxygen enrichment. The average particle size is preferably 40 mm or more. As the coke having an arithmetic average particle size of 120 mm or less, usually, iron coke (usually arithmetic average particle size: about 25 to 80 mm) and casting coke (usually arithmetic average particle size: about 150 to 250 mm) are appropriately mixed. And use.
The arithmetic average particle size is a particle size obtained by the average particle size = (Σai × Xi) / (Σai) (where Xi: representative particle size, ai: ratio).
図9は、炉内径Dが2.5m、3.0m、3.5mの各溶解炉を用い、算術平均粒径が120mm以下のコークスを使用して行った操業において、酸素噴射ノズル6から噴射された酸素(ジェット)の炉中心位置での流速とコークス原単位との関係を示したものである。使用した各溶解炉は羽口本数が8本であり、うち4本の羽口(炉周方向で1本おきの羽口)に酸素噴射ノズルを設置した。コークスとしては算術平均粒径が100mmのものを用いた。ここで、炉中心位置での酸素流速Vは、さきに挙げた式により求めたものである。
FIG. 9 shows an injection from the
図9によれば、算術平均粒径が120mm以下のコークスを用いた場合でも、溶解炉の炉内径Dに関わりなく、炉中心位置での酸素流速Vが20〜70Nm/secにおいてコークス原単位が顕著に低減している。先に述べたように、コークス原単位が低いということは、炉中心部側の領域を含めた炉径方向全般でのガス流れが適正化し、これによりコークスの燃焼と鉄系スクラップの溶解が炉全体で適切に生じていることを意味する。酸素流速Vが20〜70Nm/secにおいてコークス原単位が顕著に低減する理由は、さきに図7に関して述べたとおりである。 According to FIG. 9, even when coke having an arithmetic average particle size of 120 mm or less is used, the coke basic unit is obtained when the oxygen flow rate V at the furnace center position is 20 to 70 Nm / sec regardless of the furnace inner diameter D of the melting furnace. Remarkably reduced. As mentioned earlier, the low coke unit consumption means that the gas flow in the entire furnace radial direction including the area on the furnace center side is optimized, which allows the combustion of coke and the melting of iron scrap to occur in the furnace. Means that it has occurred properly overall. The reason why the coke basic unit is significantly reduced when the oxygen flow rate V is 20 to 70 Nm / sec is as described above with reference to FIG.
送風酸素富化を行うと熱風中のN2の割合が少なくなるため着熱効率が上昇し、炉頂温度が低下する。炉頂温度が低下すると、腐食性ガスが結露して排ガス管の腐食が引き起こされたり、ダストが排出されずに炉内に蓄積し、ガス通気性が低下するなどの問題を生じる。ここで、炉頂温度が130℃を下回ると腐食性ガス(NOx,SOx)の結露などが生じやすくなるため、炉頂温度は130℃以上に維持されることが好ましい。ここで、炉頂温度とは炉頂出口における排ガス温度のことである。 When the blown oxygen enrichment is performed, the ratio of N 2 in the hot air decreases, so that the heat receiving efficiency increases and the furnace top temperature decreases. When the furnace top temperature is lowered, the corrosive gas is condensed to cause corrosion of the exhaust pipe, or dust is not discharged but accumulated in the furnace to cause problems such as deterioration of gas permeability. Here, if the furnace top temperature is lower than 130 ° C., condensation of corrosive gases (NOx, SOx) and the like are likely to occur. Therefore, the furnace top temperature is preferably maintained at 130 ° C. or higher. Here, the furnace top temperature is the exhaust gas temperature at the furnace top outlet.
本発明では、送風酸素富化によって炉頂温度の低下が問題となる場合には、炉頂温度を確保するために、鉄系スクラップ及び/又はコークスを事前に乾燥処理及び/又は予熱することが好ましく、その場合、例えば、炉頂温度が130℃以上に維持されるよう、鉄系スクラップ及び/又はコークスを乾燥処理及び/又は予熱する。炉装入時における原料(鉄系スクラップ及び/又はコークス)の水分含有率が低いほど、また原料温度が高いほど炉頂温度を高くすることができる。 In the present invention, when a decrease in the furnace top temperature becomes a problem due to the blast oxygen enrichment, the iron-based scrap and / or coke may be dried and / or preheated in advance in order to ensure the furnace top temperature. Preferably, in that case, for example, iron-based scrap and / or coke is dried and / or preheated so that the furnace top temperature is maintained at 130 ° C. or higher. The furnace top temperature can be increased as the moisture content of the raw material (iron-based scrap and / or coke) at the time of furnace charging is lower and the raw material temperature is higher.
また、鉄系スクラップ及び/又はコークスを事前に乾燥処理及び/又は予熱する際、下記(1)式を満足するように乾燥処理又は予熱することが好ましい。
ΔTs+(2×ΔTc×Co)/1000+50×ΔWs+(50×Co×ΔWc)/1000
≧GTt−GTm …(1)
ただし、
ΔTs(℃):予熱による鉄系スクラップ温度の上昇幅
ΔTc(℃):予熱によるコークス温度の上昇幅
ΔWs(mass%):乾燥処理及び/又は予熱による鉄系スクラップ水分含有率の低下幅
ΔWc(mass%):乾燥処理及び/又は予熱によるコークス水分含有率の低下幅
Co(kg/溶銑ton):コークス比
GTt(℃):炉頂部における目標排ガス温度
GTm(℃):炉頂部における実績排ガス温度(測定排ガス温度)
Further, when the iron-based scrap and / or coke is dried and / or preheated in advance, it is preferable to dry or preheat so as to satisfy the following formula (1).
ΔTs + (2 × ΔTc × Co) / 1000 + 50 × ΔWs + (50 × Co × ΔWc) / 1000
≧ GTt−GTm… (1)
However,
ΔTs (° C.): Increase width of iron-based scrap temperature due to preheating ΔTc (° C.): Increase width of coke temperature due to preheating ΔWs (mass%): Reduction width of iron-based scrap moisture content due to drying treatment and / or preheating ΔWc ( mass%): Decrease in coke moisture content due to drying and / or preheating Co (kg / molten iron): Coke ratio
GTt (℃): Target exhaust gas temperature at the top of the furnace
GTm (° C): Actual exhaust gas temperature at the top of the furnace (measured exhaust gas temperature)
鉄系スクラップ及び/又はコークスを事前に乾燥処理及び/又は予熱するに当たり、炉頂温度を測定し、この実績炉頂温度に基づいて上記(1)式にしたがい乾燥処理及び/又は予熱することにより、炉頂温度を目標温度、すなわち腐食性ガスが結露しない温度或いはダストの排出が円滑になされる温度とすることができる。
ここで、上記(1)式は、炉装入物の潜顕熱の差(炉装入物温度、水分蒸発熱)が排ガス温度の差になって現れることを関連づけたものである。上記(1)式において、左辺第一項は予熱による鉄系スクラップ顕熱上昇分であり、1℃の上昇で排ガス温度は1℃の上昇が見込まれる。左辺第二項は予熱によるコークス顕熱上昇分であり、これも1℃の上昇で排ガス温度は1℃の上昇が見込まれる。但し、このコークス顕熱上昇分はコークス比により変化するため、コークス比を考慮するとともに、排ガス温度への影響も考慮して係数を掛けている。左辺第三項は乾燥処理又は予熱による鉄系スクラップの水分蒸発熱分であり、排ガス温度への影響を考慮して係数を掛けている。左辺第四項は乾燥処理又は予熱によるコークスの水分蒸発熱分であり、コークス比により変化するためコークス比を考慮するとともに、排ガス温度への影響も考慮して係数を掛けている。
When iron-based scrap and / or coke is dried and / or preheated in advance, the furnace top temperature is measured, and then dried and / or preheated according to the above equation (1) based on this actual furnace top temperature. The furnace top temperature can be set to a target temperature, that is, a temperature at which corrosive gas does not condense or a temperature at which dust is smoothly discharged.
Here, the above equation (1) relates that the difference in latent sensible heat of the furnace charge (furnace charge temperature, moisture evaporation heat) appears as a difference in exhaust gas temperature. In the above equation (1), the first term on the left side is the increase in sensible heat of iron-based scrap due to preheating, and the exhaust gas temperature is expected to rise by 1 ° C with a rise of 1 ° C. The second term on the left side is the increase in sensible heat of coke due to preheating, which is also expected to increase 1 ° C as the exhaust
鉄系スクラップやコークスを事前に乾燥処理又は予熱する方法に特別な制限はなく、例えば、乾燥処理は、適当な熱源を用いて乾燥してもよいし、屋根付きヤードで長期間保管して自然乾燥を行ってもよい。また、予熱はロータリーキルン等の加熱設備を用いて行ってもよい。 There is no particular restriction on the method of pre-drying or preheating iron-based scrap or coke. For example, the drying treatment may be performed using an appropriate heat source, or may be stored for a long time in a covered yard for natural use. Drying may be performed. Moreover, you may perform preheating using heating equipment, such as a rotary kiln.
1 原料装入部
2 羽口
3 熱風管
4 排ガス出口
5 出銑口
6 酸素噴射ノズル
7 炉内壁
20 羽口管
60 スロート部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
少なくとも一部の羽口内に、酸素を超音速で噴射する酸素噴射ノズルを配置し、羽口から熱風を吹き込みつつ、前記酸素噴射ノズルから炉中心位置での酸素流速が20〜70Nm/secとなるように、酸素を噴射することを特徴とする竪型スクラップ溶解炉を用いた溶銑製造方法。 In a vertical scrap melting furnace, iron scrap and coke are charged from the top of the furnace, hot air is blown from a plurality of tuyere at the bottom of the furnace, and iron scrap is melted by the combustion heat of the coke. A method of manufacturing comprising:
An oxygen injection nozzle for injecting oxygen at a supersonic speed is disposed in at least some tuyere, and the oxygen flow rate from the oxygen injection nozzle to the furnace center position is 20 to 70 Nm / sec while blowing hot air from the tuyere. Thus, the hot metal manufacturing method using the vertical scrap melting furnace characterized by injecting oxygen.
ΔTs+(2×ΔTc×Co)/1000+50×ΔWs+(50×Co×ΔWc)/1000
≧GTt−GTm …(1)
ただし、
ΔTs(℃):予熱による鉄系スクラップ温度の上昇幅
ΔTc(℃):予熱によるコークス温度の上昇幅
ΔWs(mass%):乾燥処理及び/又は予熱による鉄系スクラップ水分含有率の低下幅
ΔWc(mass%):乾燥処理及び/又は予熱によるコークス水分含有率の低下幅
Co(kg/溶銑ton):コークス比
GTt(℃):炉頂部における目標排ガス温度
GTm(℃):炉頂部における実績排ガス温度 The hot metal production method using the vertical scrap melting furnace according to claim 3, wherein the iron-based scrap and / or coke is dried and / or preheated so as to satisfy the following formula (1).
ΔTs + (2 × ΔTc × Co) / 1000 + 50 × ΔWs + (50 × Co × ΔWc) / 1000
≧ GTt−GTm… (1)
However,
ΔTs (° C.): Increase width of iron-based scrap temperature due to preheating ΔTc (° C.): Increase width of coke temperature due to preheating ΔWs (mass%): Reduction width of iron-based scrap moisture content due to drying treatment and / or preheating ΔWc ( mass%): Decrease in coke moisture content due to drying and / or preheating Co (kg / molten iron): Coke ratio
GTt (℃): Target exhaust gas temperature at the top of the furnace
GTm (° C): Actual exhaust gas temperature at the top of the furnace
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2006
- 2006-12-18 JP JP2006340019A patent/JP4893291B2/en active Active
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