JP2549622B2 - 屑鉄溶解用バ−ナ−ランス - Google Patents
屑鉄溶解用バ−ナ−ランスInfo
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- JP2549622B2 JP2549622B2 JP28205285A JP28205285A JP2549622B2 JP 2549622 B2 JP2549622 B2 JP 2549622B2 JP 28205285 A JP28205285 A JP 28205285A JP 28205285 A JP28205285 A JP 28205285A JP 2549622 B2 JP2549622 B2 JP 2549622B2
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- Japan
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- scrap iron
- carbon
- lance
- angle
- oxygen gas
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、微粉炭等の炭素含有物質の酸化反応熱によ
り屑鉄を溶解して製鋼用溶銑を得るために使用するバー
ナーランスで、特に炭素含有物質の持つエネルギーを効
率的に屑鉄に供給できるバーナーランスに関するもので
ある。
り屑鉄を溶解して製鋼用溶銑を得るために使用するバー
ナーランスで、特に炭素含有物質の持つエネルギーを効
率的に屑鉄に供給できるバーナーランスに関するもので
ある。
（従来の技術） 近年、屑鉄を溶解する方法として、例えば、特開昭58
−144409号公報では、電気エネルギーを用いずに、炭素
含有物質を酸素ガスにより燃焼させて、その酸化反応熱
により屑鉄を加熱・溶解する方法提案されている。
−144409号公報では、電気エネルギーを用いずに、炭素
含有物質を酸素ガスにより燃焼させて、その酸化反応熱
により屑鉄を加熱・溶解する方法提案されている。
この方法は、ランスを介して粒状無煙炭と酸素ガス
を、屑鉄を所定量入れた金属浴の上方より供給して、屑
鉄を溶解するものである。この方法では、ランス出口か
ら金属浴の間では粒状無煙炭と酸素ガスとの混合と反応
はあまり進まず、粒状無煙炭は金属浴中に溶解して金属
浴で なる発熱反応が生じ、この反応で発生したCOガスと前記
ランス設けられた２次燃焼用酸素ノズルから供給される
酸素ガスにより金属浴上方で なる発熱反応が生じ、この発熱反応により金属浴中の屑
鉄を溶解するために必要な熱量を与えている。
を、屑鉄を所定量入れた金属浴の上方より供給して、屑
鉄を溶解するものである。この方法では、ランス出口か
ら金属浴の間では粒状無煙炭と酸素ガスとの混合と反応
はあまり進まず、粒状無煙炭は金属浴中に溶解して金属
浴で なる発熱反応が生じ、この反応で発生したCOガスと前記
ランス設けられた２次燃焼用酸素ノズルから供給される
酸素ガスにより金属浴上方で なる発熱反応が生じ、この発熱反応により金属浴中の屑
鉄を溶解するために必要な熱量を与えている。
（発明が解決しようとする問題点） しかし、この方法での問題点は、屑鉄の他に溶鉄必要
とすることと、無煙炭の持つエネルギーを与える なる発熱量の高い反応が金属浴上方で生じるために、金
属浴に効率的に熱を与えることができず、また、反応領
域が反応溶器の耐火物の近傍であるために耐火物が局所
的に溶損して、経済的な操業を行うことができないこと
である。
とすることと、無煙炭の持つエネルギーを与える なる発熱量の高い反応が金属浴上方で生じるために、金
属浴に効率的に熱を与えることができず、また、反応領
域が反応溶器の耐火物の近傍であるために耐火物が局所
的に溶損して、経済的な操業を行うことができないこと
である。
本発明は、炭素含有物質の持つエネルギーを効率良く
屑鉄に供給するために、ランスの先端から金属浴に至る
までの間で炭素含有物質の燃焼を加速させ、屑鉄のみか
ら短時間で屑鉄を溶解できるバーナーランスを提供する
ことを目的とする。
屑鉄に供給するために、ランスの先端から金属浴に至る
までの間で炭素含有物質の燃焼を加速させ、屑鉄のみか
ら短時間で屑鉄を溶解できるバーナーランスを提供する
ことを目的とする。
（問題点を解決するための手段） 本発明者等は、転炉状の反応容器内に装入された屑鉄
へ効率的に熱を与えることについて鋭意検討した結果、
ランスの出口近傍で微粉炭、粉状コークス等の炭素含有
物質の吐出流に酸素ガス流を衝突させて混合する際、酸
素ガスに旋回流を与えて衝突させて混合を強化させる
と、微粉炭、粉状コークス等の炭素含有物質も旋回しな
がら酸素ガス気流中で燃焼しつつ飛翔するため、高めら
れるという知見を得た。
へ効率的に熱を与えることについて鋭意検討した結果、
ランスの出口近傍で微粉炭、粉状コークス等の炭素含有
物質の吐出流に酸素ガス流を衝突させて混合する際、酸
素ガスに旋回流を与えて衝突させて混合を強化させる
と、微粉炭、粉状コークス等の炭素含有物質も旋回しな
がら酸素ガス気流中で燃焼しつつ飛翔するため、高めら
れるという知見を得た。
この知見に基いて、本発明では、第1a図および第1b図
に示すように炭素含有物質の流路１と、該流路を取り囲
む酸素ガス流路２および水冷カバー３を備えたランスに
おいて、酸素ガス流路２の先端角度を炭素含有物質の流
路の中心軸に対して20゜以上、70゜未満になるようにし
て、かつ該ノズル先端の角度を有する部位に旋回羽根４
を取り付けた構造にした。
に示すように炭素含有物質の流路１と、該流路を取り囲
む酸素ガス流路２および水冷カバー３を備えたランスに
おいて、酸素ガス流路２の先端角度を炭素含有物質の流
路の中心軸に対して20゜以上、70゜未満になるようにし
て、かつ該ノズル先端の角度を有する部位に旋回羽根４
を取り付けた構造にした。
また、旋回羽根は第1b図に示すように各々の旋回羽根
の中心線（ＩとＩ′を結ぶ直線）とランス中心IIと旋回
羽根中心Ｉと結ぶ直線のなす角度（ねじれ角度）αが５
゜以上60゜未満になるように取り付けると良い。
の中心線（ＩとＩ′を結ぶ直線）とランス中心IIと旋回
羽根中心Ｉと結ぶ直線のなす角度（ねじれ角度）αが５
゜以上60゜未満になるように取り付けると良い。
上掲第1a図、第1b図において示した炭素含有物質流路
１を形成する部品を旋回羽根４とともに取り出して第1c
図に、また、その側面および平面を第1d図、第1e図にそ
れぞれ示す。
１を形成する部品を旋回羽根４とともに取り出して第1c
図に、また、その側面および平面を第1d図、第1e図にそ
れぞれ示す。
このような構造のバーナーランスでは、ランス出口と
屑鉄との間の炭素含有物質と酸素ガスの混合粉粒内で、
微粉炭、粉状コークス等の炭素含有物質も旋回しつつ酸
素ガス気流中を燃焼しながら飛翔するため、屑鉄に到達
するまでの間における炭素含有物質の燃焼（滞留）時間
が長くなることから、Ｃ＋O2→CO2なる発熱反応が大半
を占め、供給した炭素含有物質の持つエネルギーの大部
分が屑鉄に伝達される。
屑鉄との間の炭素含有物質と酸素ガスの混合粉粒内で、
微粉炭、粉状コークス等の炭素含有物質も旋回しつつ酸
素ガス気流中を燃焼しながら飛翔するため、屑鉄に到達
するまでの間における炭素含有物質の燃焼（滞留）時間
が長くなることから、Ｃ＋O2→CO2なる発熱反応が大半
を占め、供給した炭素含有物質の持つエネルギーの大部
分が屑鉄に伝達される。
（作 用） ５トン転炉を用いて、配管内での燃焼や爆発を回避す
るために通常は不活性ガスで炭素含有物質を搬送する。
ただし、空気を用いても問題はない。このようにして、
炭素含有物質を第1a図および第1b図に示すバーナーラン
スの流路１から噴出させ、一方酸素ガスを旋回羽根４を
取り付けてある酸素ガス流路２の先端から噴出させて転
炉内に装入した屑鉄を溶解した。
るために通常は不活性ガスで炭素含有物質を搬送する。
ただし、空気を用いても問題はない。このようにして、
炭素含有物質を第1a図および第1b図に示すバーナーラン
スの流路１から噴出させ、一方酸素ガスを旋回羽根４を
取り付けてある酸素ガス流路２の先端から噴出させて転
炉内に装入した屑鉄を溶解した。
この際、酸素ガス流路２の先端角度と炭素含有物質の
流路１の中心軸のなす角度θ（以下衝突角度θという）
および旋回羽根のねじれ角度α（以下旋回羽根角度αと
いう）を変えて、バーナーランス先端から屑鉄までの間
でサンプルを採取して燃焼状況を調査した。その結果を
第２図に示す。この場合、バーナーランス先端から溶鉄
までの距離を発生した微粉炭燃焼火炎が屑鉄に当たる位
置とした。この図から判るように、吹き込んだ炭素含有
物質に対する未燃焼炭素含有物質の割合は衝突角度θが
大きく、旋回羽根角度αが大きい程少ないことが判る。
流路１の中心軸のなす角度θ（以下衝突角度θという）
および旋回羽根のねじれ角度α（以下旋回羽根角度αと
いう）を変えて、バーナーランス先端から屑鉄までの間
でサンプルを採取して燃焼状況を調査した。その結果を
第２図に示す。この場合、バーナーランス先端から溶鉄
までの距離を発生した微粉炭燃焼火炎が屑鉄に当たる位
置とした。この図から判るように、吹き込んだ炭素含有
物質に対する未燃焼炭素含有物質の割合は衝突角度θが
大きく、旋回羽根角度αが大きい程少ないことが判る。
また、５トン転炉に屑鉄を５トン装入して、屑鉄を全
量溶解するのに必要な時間とバーナーランスの衝突角度
θおよび旋回羽根角度αとの関係を調査した結果を第３
図に示す。この場合も、バーナーランス先端から溶鉄ま
での距離を、発生した微粉炭燃焼火炎が屑鉄に当たる位
置とした。この図から判るように、衝突角度θが大き
く、旋回羽根角度αが大きいバーナーランスを用いると
溶解時間を短縮できることが判る。
量溶解するのに必要な時間とバーナーランスの衝突角度
θおよび旋回羽根角度αとの関係を調査した結果を第３
図に示す。この場合も、バーナーランス先端から溶鉄ま
での距離を、発生した微粉炭燃焼火炎が屑鉄に当たる位
置とした。この図から判るように、衝突角度θが大き
く、旋回羽根角度αが大きいバーナーランスを用いると
溶解時間を短縮できることが判る。
前述の衝突角度θと旋回羽根角度αの最適値は炭素含
有物質の流路先端の口径によって異なるが、炭素含有物
質の燃焼火炎の広がり角度等を考慮すると衝突角度θを
20゜以上、70゜未満、旋回羽根角度αを５゜以上、60゜
未満とする。旋回羽根の角度を５゜以上、60゜未満とす
る理由は、旋回羽根の角度が５゜未満では炭素含有物質
に旋回飛翔を与えることができず、一方、60゜以上では
バーナーランスの中心流路から搬送ガスとともに噴射さ
れた炭素含有物質流れの外周部位に位置する炭素含有物
質のみにしか旋回飛翔が与えられなくなり、燃焼効率が
低下するからである。また、衝突角度θと旋回羽根角度
αを前記の範囲内にすると炉の耐火物を溶損させること
がなくなる。
有物質の流路先端の口径によって異なるが、炭素含有物
質の燃焼火炎の広がり角度等を考慮すると衝突角度θを
20゜以上、70゜未満、旋回羽根角度αを５゜以上、60゜
未満とする。旋回羽根の角度を５゜以上、60゜未満とす
る理由は、旋回羽根の角度が５゜未満では炭素含有物質
に旋回飛翔を与えることができず、一方、60゜以上では
バーナーランスの中心流路から搬送ガスとともに噴射さ
れた炭素含有物質流れの外周部位に位置する炭素含有物
質のみにしか旋回飛翔が与えられなくなり、燃焼効率が
低下するからである。また、衝突角度θと旋回羽根角度
αを前記の範囲内にすると炉の耐火物を溶損させること
がなくなる。
（実施例） 酸素ガスを底吹きできる５トン規模の第４図に示す反
応器７あるいは第５図に示す上底吹転炉12とバーナーラ
ンス６を使用して、実験を行った。第５図に示す上底吹
転炉12を使用して実験を行った場合について述べる。
応器７あるいは第５図に示す上底吹転炉12とバーナーラ
ンス６を使用して、実験を行った。第５図に示す上底吹
転炉12を使用して実験を行った場合について述べる。
この上底吹転炉12は、酸素ガスと羽口冷却用プロパン
ガスを供給する底吹羽口10を備えており、炭素含有物質
として微粉炭を貯蔵し本発明のバーナーランス６に窒素
ガスとともに微粉炭を送るデイスペンサー13を設けてあ
る。また、上底吹転炉内の15は水冷ランスであり、その
先端部には耐熱ガラスで保護されたファイバースコープ
の受光部を配置し、ここからの信号を光ファイバーケー
ブルを用いてランス上部に設けたテレビカメラ16に送
り、テレビカメラから同軸ケーブルを介してモニターテ
レビ17およびビデオデッキ18に送り炉内状況を観察でき
るようにしてある。上述のバーナーランス６は炭素含有
物質の噴流と酸素ガスの噴流の衝突角度θを45゜とし、
酸素ガスに旋回流を与える旋回羽根角度αを30゜とし、
旋回羽根の枚数を12とした。
ガスを供給する底吹羽口10を備えており、炭素含有物質
として微粉炭を貯蔵し本発明のバーナーランス６に窒素
ガスとともに微粉炭を送るデイスペンサー13を設けてあ
る。また、上底吹転炉内の15は水冷ランスであり、その
先端部には耐熱ガラスで保護されたファイバースコープ
の受光部を配置し、ここからの信号を光ファイバーケー
ブルを用いてランス上部に設けたテレビカメラ16に送
り、テレビカメラから同軸ケーブルを介してモニターテ
レビ17およびビデオデッキ18に送り炉内状況を観察でき
るようにしてある。上述のバーナーランス６は炭素含有
物質の噴流と酸素ガスの噴流の衝突角度θを45゜とし、
酸素ガスに旋回流を与える旋回羽根角度αを30゜とし、
旋回羽根の枚数を12とした。
まず、炉内を十分に予熱して炉内壁温度900℃とした
のち、約５トンの屑鉄８を装入した。この屑鉄の銘柄、
種類は問わないが、この実験では製鉄所内で発生した熱
延板のトリミング屑、スラブの切断片等を用いた。つぎ
に、炉を垂直にして炉底羽口10から酸素を5Nm3/min、羽
口冷却用プロパンガス14を0.4Nm3/min供給すると同時に
前述のバーナーランス６とファイバーコープを内蔵した
水冷ランス15を下降させ、バーナーランスから微粉炭を
25kg/min、酸素ガスを17.5Nm3/min供給し、発生した微
粉炭燃焼火炎９が屑鉄８に当る位置で固定した。この状
態で装入された屑鉄が全て溶解するまで、バーナーラン
ス６から微粉炭と酸素ガスを噴出し続けた。溶解の確認
はモニターテレビ17により行い、その直後炉を傾動して
目視により溶解を再確認した。溶解時間は16ヒートの平
均で35分であった。
のち、約５トンの屑鉄８を装入した。この屑鉄の銘柄、
種類は問わないが、この実験では製鉄所内で発生した熱
延板のトリミング屑、スラブの切断片等を用いた。つぎ
に、炉を垂直にして炉底羽口10から酸素を5Nm3/min、羽
口冷却用プロパンガス14を0.4Nm3/min供給すると同時に
前述のバーナーランス６とファイバーコープを内蔵した
水冷ランス15を下降させ、バーナーランスから微粉炭を
25kg/min、酸素ガスを17.5Nm3/min供給し、発生した微
粉炭燃焼火炎９が屑鉄８に当る位置で固定した。この状
態で装入された屑鉄が全て溶解するまで、バーナーラン
ス６から微粉炭と酸素ガスを噴出し続けた。溶解の確認
はモニターテレビ17により行い、その直後炉を傾動して
目視により溶解を再確認した。溶解時間は16ヒートの平
均で35分であった。
また、モニターテレビ17により微粉炭燃焼火炎を観察
した結果、バーナーランス６の先端部から約100mmの位
置で着火しているのが観察され、酸素ガス噴流に旋回流
を与えているために良好な微分炭燃焼火炎９が発生し、
この火炎が旋回しながら屑鉄８にぶつかる様子が明確に
確認できた。
した結果、バーナーランス６の先端部から約100mmの位
置で着火しているのが観察され、酸素ガス噴流に旋回流
を与えているために良好な微分炭燃焼火炎９が発生し、
この火炎が旋回しながら屑鉄８にぶつかる様子が明確に
確認できた。
実験後、炉体の耐火物の溶損を調査したが、溶解時間
が短いことと微粉炭燃焼火炎９を直接耐火物に当てない
ようにしたために、部位による溶損量の差位は殆どな
く、１ヒート平均4mmであった。
が短いことと微粉炭燃焼火炎９を直接耐火物に当てない
ようにしたために、部位による溶損量の差位は殆どな
く、１ヒート平均4mmであった。
以上の実験で使用した主副原料の重量を16ヒートの平
均値で第１表に示す。同表中の生石灰は、微粉炭中の灰
分がAl2O3,SiO2を主成分とし、また屑鉄中のシリコンが
酸化されてSiO2となるので、塩基性耐火物保護の目的で
添加した。
均値で第１表に示す。同表中の生石灰は、微粉炭中の灰
分がAl2O3,SiO2を主成分とし、また屑鉄中のシリコンが
酸化されてSiO2となるので、塩基性耐火物保護の目的で
添加した。
また、実験後の溶解成分と温度を第２表に示す。
同表中のSi,Mn,Pは主として屑鉄に起因し、Ｓは屑鉄
と微粉炭から大量に溶鉄中に入るが、添加する生石灰の
量を調整して塩基度を２以上にした場合にＳ濃度を低く
できた。しかし、物質収支をとると不明のＳ分が多く、
系外に逸散したものと考えられる。
と微粉炭から大量に溶鉄中に入るが、添加する生石灰の
量を調整して塩基度を２以上にした場合にＳ濃度を低く
できた。しかし、物質収支をとると不明のＳ分が多く、
系外に逸散したものと考えられる。
（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、安価で豊富なエ
ネルギー源である石灰を使用して、一定量の溶鉄を使用
せずに屑鉄のみから溶鉄が経済的に得られる。
ネルギー源である石灰を使用して、一定量の溶鉄を使用
せずに屑鉄のみから溶鉄が経済的に得られる。
第1a図は本発明のバーナーランスの先端部を示す図であ
り、第1b図は第1a図のＡ−Ａ′視図であり、また、第1c
図は第1a図、第1b図の要部を示した図であり、第1d図お
よび第1e図は第1c図の側面、平面を示した図である。 第２図は炭素含有物質と酸素ガス噴流の衝突角度および
旋回羽根角度と未燃焼炭素含有物質の関係を示す図であ
る。 第３図は炭素含有物質と酸素ガス噴流の衝突角度および
旋回羽根角度と屑鉄の溶解時間の関係を示す図である。 第４図は反応容器で、第５図は上底吹転炉で本発明のバ
ーナーランスを用いて操業している状態を示す図であ
る。 １……炭素含有物質流路、２……酸素ガス流路 ３……水冷カバー、４……旋回羽根 ５……冷却水流路、６……バーナーランス ８……屑鉄、９……燃焼炎 10……底吹羽口、11……溶銑 12……上底吹転炉、13……ディスペンサー 14……羽口冷却用プロパンガス 15……水冷ランス、16……テレビカメラ 17……モニターテレビ、18……ビデオデッキ
り、第1b図は第1a図のＡ−Ａ′視図であり、また、第1c
図は第1a図、第1b図の要部を示した図であり、第1d図お
よび第1e図は第1c図の側面、平面を示した図である。 第２図は炭素含有物質と酸素ガス噴流の衝突角度および
旋回羽根角度と未燃焼炭素含有物質の関係を示す図であ
る。 第３図は炭素含有物質と酸素ガス噴流の衝突角度および
旋回羽根角度と屑鉄の溶解時間の関係を示す図である。 第４図は反応容器で、第５図は上底吹転炉で本発明のバ
ーナーランスを用いて操業している状態を示す図であ
る。 １……炭素含有物質流路、２……酸素ガス流路 ３……水冷カバー、４……旋回羽根 ５……冷却水流路、６……バーナーランス ８……屑鉄、９……燃焼炎 10……底吹羽口、11……溶銑 12……上底吹転炉、13……ディスペンサー 14……羽口冷却用プロパンガス 15……水冷ランス、16……テレビカメラ 17……モニターテレビ、18……ビデオデッキ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 仲村 秀夫 千葉市川崎町１番地 川崎製鉄株式会社 技術研究本部内 (72)発明者 藤井 徹也 千葉市川崎町１番地 川崎製鉄株式会社 技術研究本部内 (72)発明者 野崎 努 千葉市川崎町１番地 川崎製鉄株式会社 技術研究本部内 (56)参考文献 特開 昭58−144409（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−8908（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−140230（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−158816（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭36−15152（ＪＰ，Ｂ１)
Claims (1)
- 【請求項１】炭素含有物質の流路と、該流路を取り囲ん
で同心をなす酸素ガスの流路を備えたランスであって、 このランスの酸素ガスの流路はその先端に、炭素含有物
質の流路の中心軸に対して20゜以上、70゜未満になる先
端角度を有し、その角度を有する部位に、ねじれ角度が
５゜以上、60゜未満になる複数の旋回羽根を配設してな
る、ことを特徴とする屑鉄溶解用バーナーランス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28205285A JP2549622B2 (ja) | 1985-12-17 | 1985-12-17 | 屑鉄溶解用バ−ナ−ランス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28205285A JP2549622B2 (ja) | 1985-12-17 | 1985-12-17 | 屑鉄溶解用バ−ナ−ランス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62142730A JPS62142730A (ja) | 1987-06-26 |
| JP2549622B2 true JP2549622B2 (ja) | 1996-10-30 |
Family
ID=17647534
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28205285A Expired - Fee Related JP2549622B2 (ja) | 1985-12-17 | 1985-12-17 | 屑鉄溶解用バ−ナ−ランス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2549622B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4858538A (en) * | 1988-06-16 | 1989-08-22 | Shell Oil Company | Partial combustion burner |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| LU83814A1 (fr) * | 1981-12-04 | 1983-09-01 | Arbed | Procede et dispositif pour l'affinage d'un bain de metal contenant des matieres refroidissantes solides |
-
1985
- 1985-12-17 JP JP28205285A patent/JP2549622B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62142730A (ja) | 1987-06-26 |
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