JP2009293096A - Method for injecting bottom-blowing agitation gas in melting furnace - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、溶融金属を攪拌するための底吹き攪拌用ガスを溶解炉内に吹き込むに際し、溶解炉内の溶融金属に強力な旋回流を発生させて溶融金属を十分に攪拌することができるようにした、溶解炉における底吹き攪拌用ガスの吹き込み方法に関するものである。 In the present invention, when a bottom blowing gas for stirring the molten metal is blown into the melting furnace, a strong swirling flow is generated in the molten metal in the melting furnace so that the molten metal can be sufficiently stirred. The present invention relates to a method for blowing a bottom blowing agitation gas in a melting furnace.
現在の製鉄法の主流は高炉法であるが、今後の製鉄法として石炭ベースの還元鉄製造法が知られている。石炭ベース還元鉄製造法として、粉鉱石と粉石炭とを団塊にした成形体を回転炉床炉で予備還元して還元鉄を得、この還元鉄を高温のまま鉄浴式溶解炉へ連続的に装入し、燃料及び還元剤として供給される微粉炭素材料を過剰の酸素で燃焼させて二次燃焼させつつ、前記還元鉄を精錬及び還元して鉄溶湯(銑鉄)を得るようにした方法が知られている。 The mainstream of the current ironmaking method is the blast furnace method, but a coal-based reduced iron production method is known as a future ironmaking method. As a coal-based reduced iron production method, a compacted body made of powdered ore and powdered coal is preliminarily reduced in a rotary hearth furnace to obtain reduced iron, and this reduced iron is continuously supplied to an iron bath melting furnace while maintaining a high temperature. The finely divided carbon material supplied as a fuel and a reducing agent is burned with excess oxygen for secondary combustion, and the reduced iron is refined and reduced to obtain a molten iron (pig iron) It has been known.
ところで、前記鉄浴式溶解炉における還元鉄の溶解などのように、一般に、溶融金属浴を用いる溶解では、溶融金属に旋回流を発生させて溶融金属を攪拌することで溶解速度を向上させることができる。 By the way, generally, in melting using a molten metal bath, such as melting of reduced iron in the iron bath melting furnace, the melting rate is improved by generating a swirling flow in the molten metal and stirring the molten metal. Can do.
ここで、前記旋回流を発生させるための従来技術として、例えば、特開2006−274364号公報に開示された底吹き羽口がある。図9は従来技術による底吹き羽口において底吹き羽口の上端面の例を模式的に示す斜視図、図10は図9中の流路の開口部近傍を拡大して示す側面図である。 Here, as a conventional technique for generating the swirling flow, for example, there is a bottom blowing tuyere disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-274364. 9 is a perspective view schematically showing an example of the upper end surface of the bottom blowing tuyere in the bottom blowing tuyere according to the prior art, and FIG. 10 is an enlarged side view showing the vicinity of the opening of the flow channel in FIG. .
この従来技術による底吹き羽口は、溶融金属を収容して精錬する精錬用容器の底部に配設され、精錬用ガスを精錬用容器内へ吹き込む底吹き羽口であって、図9,図10に示すように、円柱状に成形した羽口耐火物51に精錬用ガスの流路52を細管状に成形して2本以上設け(図9には流路52を6本設ける例が示されている)、羽口耐火物1の上端面にその流路52を開口させ、羽口耐火物51の中心軸CL1を中心とする円周上に、流路52の開口部の中心である開口中心点Cpを等間隔で配置し、開口中心点Cpを通る鉛直線と流路52の中心軸CL2とのなす傾斜角αが全ての開口中心点Cpにて10〜45°の範囲にあるようにした底吹き羽口である。なお、精錬用ガスの流路52の中心軸CL2は、平面視において、開口中心点Cpが配置される円周CAの接線方向であることが好ましいとされている。
The bottom blowing tuyere according to this prior art is a bottom blowing tuyere disposed at the bottom of a refining vessel for containing and refining molten metal, and blows refining gas into the refining vessel. As shown in FIG. 10, two or more flow channels 52 for refining gas are formed in a tubular shape in a tuyere refractory 51 formed in a cylindrical shape (FIG. 9 shows an example in which six flow channels 52 are provided. The flow path 52 is opened at the upper end surface of the
図11は、従来技術による底吹き羽口において底吹き羽口から精錬用容器内の溶融金属へ精錬用ガスを吹き込む例を模式的に示す断面図である。底吹き羽口は、その上端面が炉底耐火物55の上面に露出するように配設されている。精錬用ガス54は、底吹き羽口の下部から供給され、各流路52内を通って開口部から気泡54aとなって溶融金属53へ吹き込まれる。そして、精錬用ガスの流路52を、各開口中心点Cpにて、鉛直線に対して一定の傾斜角αで傾斜させることにより、溶融金属53へ吹き込まれた精錬用ガス54の気泡54aによる旋回流SEを形成するようにしている。
FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing an example in which a refining gas is blown from a bottom blowing tuyere into a molten metal in a refining vessel in a bottom blowing tuyere according to the prior art. The bottom blowing tuyere is arranged so that the upper end surface thereof is exposed on the upper surface of the furnace bottom refractory 55. The
しかしながら、前述した従来技術では、精錬用ガスの流路1本あたりのガス流量が限られているため、溶融金属に強い旋回流を発生させる点において改善の余地があった。
そこで、本発明の課題は、溶融金属を攪拌するための底吹き攪拌用ガスを溶解炉内に吹き込むに際し、溶解炉内の溶融金属に強い旋回流を発生させて溶融金属を十分に攪拌することができる溶解炉における底吹き攪拌用ガスの吹き込み方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to sufficiently stir the molten metal by generating a strong swirling flow in the molten metal in the melting furnace when the bottom blowing stirring gas for stirring the molten metal is blown into the melting furnace. Another object of the present invention is to provide a method for blowing a bottom blowing agitation gas in a melting furnace.
前記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。 In order to solve the above problems, the present invention takes the following technical means.
請求項1の発明は、溶解炉の炉底壁に、炉軸心線を中心とする同一円上に等間隔にて配列した4個以上の底吹き羽口を設け、該配列された底吹き羽口についてガス吹き込み流量を他よりも多くした底吹き羽口を同一回りに順次切り替えながら、前記配列された全ての底吹き羽口から溶融金属を攪拌するための底吹き攪拌用ガスを溶解炉内へ吹き込むことを特徴とする溶解炉における底吹き攪拌用ガスの吹き込み方法である。 According to the first aspect of the present invention, four or more bottom blowing tuyere arranged at equal intervals on the same circle centered on the core axis of the furnace are provided on the bottom wall of the melting furnace. A bottom blowing aeration gas for agitating molten metal from all the arranged bottom blowing tuyere while sequentially switching the bottom blowing tuyere with a gas blowing flow rate higher than the other around the tuyere This is a method for blowing a bottom blowing agitation gas in a melting furnace characterized by blowing into the inside.
請求項2の発明は、請求項1記載の溶解炉における底吹き攪拌用ガスの吹き込み方法において、前記配列された底吹き羽口のうちガス吹き込み流量を他よりも多くした底吹き羽口を複数個設定していることを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for injecting a bottom blowing agitating gas in the melting furnace according to the first aspect, wherein a plurality of bottom blowing tuyere having a larger gas blowing flow rate than the others among the arranged bottom blowing tuyere. This is characterized in that the number is set.
本発明の溶解炉における底吹き攪拌用ガスの吹き込み方法は、溶解炉の炉底壁に、炉軸心線を中心とする同一円上に等間隔にて配列した4個以上の底吹き羽口を設け、該配列された底吹き羽口についてガス吹き込み流量を他よりも多くした底吹き羽口を同一回りに順次切り替えながら、同時期に全ての底吹き羽口から溶融金属を攪拌するための底吹き攪拌用ガスを溶解炉内へ吹き込むようにしている。これにより、溶解炉内の溶融金属に強い旋回流を発生させて溶融金属を十分に攪拌することができ、溶解速度の向上を図ることができる。 The method of blowing the bottom blowing agitation gas in the melting furnace according to the present invention comprises four or more bottom blowing tuyere arranged at equal intervals on the same circle centered on the furnace axis in the furnace bottom wall of the melting furnace. For the agitated molten metal from all the bottom blowing tuyere at the same time while sequentially switching the bottom blowing tuyere with the gas blowing flow rate larger than the other ones in sequence for the arranged bottom blowing tuyere The bottom blowing agitation gas is blown into the melting furnace. As a result, a strong swirling flow can be generated in the molten metal in the melting furnace to sufficiently stir the molten metal, and the melting rate can be improved.
以下、図面を参照して、本発明について説明する。図1は、本発明の方法を説明するための図であって、炉底壁に8個の底吹き羽口が設けられた鉄浴式溶解炉を略示する図である。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram for explaining the method of the present invention, and is a diagram schematically showing an iron bath melting furnace in which eight bottom blowing tuyere are provided on the furnace bottom wall.
図1に示すように、鉄浴式溶解炉10の炉底壁10aに、炉軸心線を中心とする同一円上に等間隔にて、この例では、1番目から8番目までの8個の底吹き羽口111〜118が設けられている。底吹き羽口111〜118は、上下方向に延びる羽口軸心線が炉軸心線と平行をなすように設けられている。
As shown in FIG. 1, on the
図2は、図1に示す鉄浴式溶解炉の炉底壁に配列された8個の底吹き羽口においてガス吹き込み流量を他よりも多くした底吹き羽口(黒丸で示す)を1個設定し、当該底吹き羽口を同一回りに順次切り替えることを説明するための平面図である。 FIG. 2 shows one bottom blowing tuyere (indicated by black circles) in which the gas blowing flow rate is higher than the others in the eight bottom blowing tuyere arranged on the bottom wall of the iron bath melting furnace shown in FIG. It is a top view for demonstrating setting and switching the said bottom blowing tuyere sequentially around the same.
本発明の方法は、図2に示す例では、炉底壁10aに配列された底吹き羽口111〜118について底吹き攪拌用ガス(N2ガスなどの不活性ガス)のガス吹き込み流量を他よりも多くした底吹き羽口を1個設定し、図2に示すように、当該底吹き羽口を同一回り(図示例では時計回り)に順次切り替えることを繰り返しながら、同時期に全ての底吹き羽口111〜118から鉄浴式溶解炉10内に底吹き攪拌用ガスを吹き込むようにしている。これにより、鉄浴式溶解炉10内の鉄溶湯に強力な旋回流を発生させて鉄溶湯を十分に攪拌することができ、溶解速度の向上を図ることができる。
The method of the present invention, in the example shown in FIG. 2, the gas blowing rate of bottom-blown agitation for a gas for the bottom tuyeres 11 1 to 11 8 are arranged in Rosokokabe 10a (inert gas such as N 2 gas) One bottom blowing tuyere with more than the others is set, and as shown in FIG. 2, the bottom blowing tuyere is sequentially switched in the same direction (clockwise in the illustrated example), so that blowing bottom-blown agitation gas to the bottom-blown tuyeres 11 1 to 11 8 iron bath
ここで、本発明においては、溶解炉の炉底壁に設ける底吹き羽口は、溶解炉内の溶融金属に旋回流を発生させるため4個以上設ける必要がある。炉底壁に設ける底吹き羽口の個数は、適用対象の溶解炉の容量にもよるが、羽口数の増加による構造の複雑化や旋回流による効果などの点から、4〜8個の範囲がよい。 Here, in the present invention, it is necessary to provide four or more bottom blowing tuyers provided on the bottom wall of the melting furnace in order to generate a swirling flow in the molten metal in the melting furnace. The number of bottom blowing tuyere provided on the bottom wall of the furnace is in the range of 4 to 8 in terms of the complexity of the structure due to the increase in the number of tuyere and the effect of swirling flow, although it depends on the capacity of the melting furnace to be applied. Is good.
本発明の方法では、ガス吹き込み流量を他よりも多くした底吹き羽口を、1個でなく複数個、例えば2個あるいは3個設定し、当該各底吹き羽口を同一回りに順次切り替えるようにすることもよい。この場合、後述する図3,図4に示すように、ガス吹き込み流量を他よりも多くした底吹き羽口(図3,図4において黒丸で示す)の間に位置する底吹き羽口の個数がほぼ同数となるように、ガス吹き込み流量を他よりも多くした底吹き羽口の位置を設定することがよい。 In the method of the present invention, a plurality of bottom blowing tuyere with a gas blowing flow rate higher than the others is set, for example, two or three, and the bottom blowing tuyere is sequentially switched around the same. It is also possible to make it. In this case, as shown in FIGS. 3 and 4 to be described later, the number of bottom blowing tuyere located between the bottom blowing tuyere (shown by black circles in FIGS. 3 and 4) having a higher gas blowing flow rate than others. It is preferable to set the position of the bottom blowing tuyere where the gas blowing flow rate is higher than the others so that the number becomes substantially the same.
図3は、図1に示す鉄浴式溶解炉の炉底壁に配列された8個の底吹き羽口においてガス吹き込み流量を他よりも多くした底吹き羽口(黒丸で示す)を2個設定し、当該底吹き羽口を同一回りに順次切り替えることを説明するための平面図である。 FIG. 3 shows two bottom blowing tuyere (indicated by black circles) in which the gas blowing flow rate is higher than the others in the eight bottom blowing tuyere arranged on the bottom wall of the iron bath melting furnace shown in FIG. It is a top view for demonstrating setting and switching the said bottom blowing tuyere sequentially around the same.
本発明の方法は、この図3に示す例では、炉底壁10aに配列された底吹き羽口111〜118について底吹き攪拌用ガスのガス吹き込み流量を他よりも多くした底吹き羽口を、1個でなく2個設定し、図3に示すように、当該底吹き羽口を同一回り(図示例では時計回り)に順次切り替えることを繰り返しながら、同時期に全ての底吹き羽口111〜118から鉄浴式溶解炉10内に底吹き攪拌用ガスを吹き込むようにしている。これにより、鉄浴式溶解炉10内の鉄溶湯に図2の場合に比べてより確実に強い旋回流を発生させて、鉄溶湯を十分に攪拌することができ、溶解速度の向上を図ることができる。
The method of the present invention, in the example shown in FIG. 3, bottom-blown feather the gas blowing rate of the stirring gas bottom blowing the bottom-blown tuyeres 11 1 to 11 8 are arranged in Rosokokabe 10a was larger than the other Two mouths are set instead of one, and as shown in FIG. 3, all the bottom blowing feathers are simultaneously changed while repeating the bottom blowing tuyere sequentially in the same direction (clockwise in the illustrated example). so that blowing bottom-blown agitation gas to the mouth 11 1 to 11 8 iron bath
図4は、図1に示す鉄浴式溶解炉の炉底壁に配列された8個の底吹き羽口においてガス吹き込み流量を他よりも多くした底吹き羽口(黒丸で示す)を3個設定し、当該底吹き羽口を同一回りに順次切り替えることを説明するための平面図である。 FIG. 4 shows three bottom blowing tuyere (indicated by black circles) in which the gas blowing flow rate is higher than the others in the eight bottom blowing tuyere arranged on the bottom wall of the iron bath melting furnace shown in FIG. It is a top view for demonstrating setting and switching the said bottom blowing tuyere sequentially around the same.
本発明の方法は、この図4に示す例では、炉底壁10aに配列された底吹き羽口111〜118について底吹き攪拌用ガスのガス吹き込み流量を他よりも多くした底吹き羽口を3個設定し、図4に示すように、当該底吹き羽口を同一回り(図示例では時計回り)に順次切り替えることを繰り返しながら、同時期に全ての底吹き羽口111〜118から鉄浴式溶解炉10内に底吹き攪拌用ガスを吹き込むようにしている。これにより、鉄浴式溶解炉10内の鉄溶湯に図2の場合に比べてより確実に強い旋回流を発生させて、鉄溶湯を十分に攪拌することができ、溶解速度の向上を図ることができる。
The method of the present invention, in the example shown in FIG. 4, bottom-blown feather the gas blowing rate of the stirring gas bottom blowing the bottom-blown tuyeres 11 1 to 11 8 are arranged in Rosokokabe 10a was larger than the other Three mouths are set, and as shown in FIG. 4, all the bottom blowing tuyere 11 1 to 11 11 are simultaneously switched while repeating the sequential switching of the bottom blowing tuyere in the same direction (clockwise in the illustrated example). A bottom-blown stirring gas is blown into the iron
図5は本発明の方法を実施するための攪拌用ガス吹き込み装置が鉄浴式溶解炉に備えられている状態を概略的に示す斜視図である。 FIG. 5 is a perspective view schematically showing a state where a stirring gas blowing apparatus for carrying out the method of the present invention is provided in an iron bath melting furnace.
図5に示すように、鉄浴式溶解炉10の炉底壁10aの下面には、底吹き羽口111〜118のそれぞれに接続された合計8本のガス吹き込みノズル管121〜128が取り付けられている。攪拌用ガス吹き込み装置20は、中空円柱状をなし、その円周壁に前記ガス吹き込みノズル管121〜128が接続されるとともに、外部から高圧の底吹き攪拌用ガスが導入される外側固定容器30と、倒立コップ状をなし、外側固定容器30内に外側固定容器30内周面に摺動しながら回転可能に設けられ、その円周壁に、前記ガス吹き込みノズル管121〜128についてガス供給流量を他よりも多くしたガス吹き込みノズル管を同一回りに順次切り替えながら、同時期に全ての前記ガス吹き込みノズル管121〜128に前記導入された底吹き攪拌用ガスを供給するための所定数の開口部を有する内側回転体40と、前記内側回転体40を同一方向に回転させる回転駆動装置50とにより構成されている。
As shown in FIG. 5, the lower surface of the
図6は図5に示す攪拌用ガス吹き込み装置の構成を概略的に示す斜視図、図7は図6における外側固定容器の構成を概略的に示す斜視図、図8は図6における内側回転体の構成を概略的に示す斜視図である。 6 is a perspective view schematically showing the configuration of the stirring gas blowing device shown in FIG. 5, FIG. 7 is a perspective view schematically showing the configuration of the outer fixed container in FIG. 6, and FIG. 8 is an inner rotating body in FIG. It is a perspective view which shows the structure of no.
図6,図7に示すように、中空円柱状をなす外側固定容器30の円周壁には、円周方向に等間隔で8個のノズル管接続用開口部311〜318が形成されており、これらの開口部311〜318に合わせて、同一サイズの前記8本のガス吹き込みノズル管121〜128が接続されている。また、外側固定容器30の円周壁には、外側固定容器30内に高圧の底吹き攪拌用ガスを導入するガス導入管32が接続されている。
6 and 7, the circumferential wall of the outer
また、図6に示すように、外側固定容器30内には、この外側固定容器30の内周面に摺動しながら回転する倒立コップ状をなす内側回転体40が設けられている。この内側回転体40の円周壁には、外側固定容器30に形成された前記8個のノズル管接続用開口部311〜318の位置に対応させて、図8に示すように、円周方向に等間隔で8個の開口部411〜418が形成されている。
As shown in FIG. 6, an inner
これらの開口部411〜418は、図8に示すように、6つの小形開口部412〜414,416〜418と、一対の対向する位置に形成された2つの大形開口部411,415とからなっている。小形開口部412〜414,416〜418は、図6に示すように、外側固定容器30のノズル管接続用開口部311〜318が例えば半分程度開口したようになる大きさに形成されている。また、大形開口部411,415は、図6に示すように、ノズル管接続用開口部311〜318が完全に開口したようになる大きさに形成されている。
These openings 411 to 41 8, as shown in FIG. 8, six
また、内側回転体40の下端部には十文字形フレーム42が固定されており、この十文字形フレーム42の軸心部に、外側固定容器30の下方に設けられた前記回転駆動装置50によって回転駆動される回転軸43が結合されている。
Further, a
このように構成された攪拌用ガス吹き込み装置20において、高圧の底吹き攪拌用ガスがガス導入管32から外側固定容器30内に導入される。外側固定容器30内では、回転駆動装置50によって内側回転体40が、例えば、時計回りに、所定の一定速度で連続的に回転されている。外側固定容器30内に導入された底吹き攪拌用ガスは、十文字形フレーム42による底部開口部分から内側回転体40内に導かれる。
In the stirring
そして、内側回転体40は、その円周壁に前記開口部411〜418が形成されている。よって、内側回転体40の回転に伴って、ガス吹き込みノズル管121〜128を介して底吹き羽口111〜118に底吹き攪拌用ガスが供給され、かつ、この例では、前記図3に示すように、底吹き羽口111〜118について底吹き攪拌用ガスのガス吹き込み流量を他よりも多くした2個の底吹き羽口を、時計回りに順次切り替えることを繰り返しながら、同時期に全ての底吹き羽口111〜118から鉄浴式溶解炉10内に底吹き攪拌用ガスが吹き込まれることとなる。これにより、鉄浴式溶解炉10内の鉄溶湯に強い旋回流を発生させて、鉄溶湯を十分に攪拌することができ、溶解速度の向上を図ることができる。
Then, the inner
10…鉄浴式溶解炉
10a…炉底壁
111〜118…底吹き羽口
121〜128…ガス吹き込みノズル管
20…攪拌用ガス吹き込み装置
30…外側固定容器
311〜318…ノズル管接続用開口部
32…ガス導入管
40…内側回転体
411,415…大形開口部
412〜414,416〜418…小形開口部
42…十文字形フレーム
43…回転軸
50…回転駆動装置
10 ... iron bath
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