JP2765734B2

JP2765734B2 - 鉄浴反応器の操業方法

Info

Publication number: JP2765734B2
Application number: JP1220419A
Authority: JP
Inventors: 雅夫山内; 哲治茨城; 力斎藤
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1989-08-29
Filing date: 1989-08-29
Publication date: 1998-06-18
Anticipated expiration: 2013-06-18
Also published as: ZA906860B; JPH0387308A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は鉄浴反応容器へ粉状の原料を供給する際の操
業方法に関する。

（従来の技術）鉄浴反応容器、例えば転炉において、冷却材としての
鉄鉱石や熱源としてのコークス等の炭材、および副原料
などの原料を効率的に供給する種々の技術開発がなされ
てきた。しかし、現状では、前記転炉操業においては、
塊状の原料を供給することが殆んどであり、粉状の原料
を供給する場合、あらかじめ塊成化したのち、炉上より
重力を利用して炉内へ投入する方法が一般的であった。

近年、前記鉱石や炭材等の粉状原料を転炉に供給する
開発も積極的になされており、例えば特公昭62−24486
号公報においては、前記粉状原料を滓化抑制剤として利
用し、この粉状原料を炉内スラグがフォーミング状態と
なり、さらにスロッピング傾向となった場合に転炉側壁
に設けられた貫通孔から供給する手段が開示されてい
る。

また精錬炉内の溶融金属（以下溶鉄と言う）に、前述
した鉱石、還元剤でかつ熱源である炭材、副原料として
の石炭等を原料として供給するとともに、前記溶鉄に酸
素ガスを吹込んで鉱石を還元精錬する溶融還元が、近年
積極的に採用されるようになっている。

このような溶融還元において前記原料の供給は、例え
ば特開昭61−199009号公報には鉱石および炭材等の原料
を篩で塊と粉に分級し、所定サイズ以上の塊状の原料は
炉の上部に設置されている上部原料投入装置より溶融還
元炉内へ供給し、また所定サイズ末端の粉状の原料（以
下粉状原料と言う）は給粉装置を介して炉内の溶鉄浴も
しくはスラグ層内へ吹込む方法が開示されている。

本発明者らはさきに特願昭63−77903号明細書（特開
平１−247516号公報）において、炉内静止スラグ面より
設定高さの炉壁に設けられた開口部に粉状原料供給装置
を装着し、該供給装置を介して粉状原料をスラグ面に対
して所定の傾斜角を有せしめて吹込み、粉状原料の炉内
空間での滞留時間τ＜３秒の条件による原料供給方法を
提案した。

（発明が解決しようとする課題）粉原料を炉上から供給すると排ガスにより吹上げら
れ、飛散によるロスが大きいため、従来技術に示すよう
に浴面以下からのインジェクションの方法もしくは、ブ
リケットなどの塊成化がとられている。しかし、これら
の方法は、設備費、処理費などが必要になり製造原価が
高くなる。

本発明は、鉄浴反応器の生成ガス流を利用して、供給
歩留良く粉状原料を供給する操業方法を提供するもので
ある。

（課題を解決するための手段）本発明の要旨は下記の通りである。

（１）酸素を含むガスを炉上から供給し、溶鉄の製造も
しくは精錬を行う鉄浴反応器の操業において、上吹ガス
の吹錬時に、炉浴面よりも上部の吹込口から、炉中心か
ら炉壁の方向に炉半径の2/3以下の浴面に、粉状原料を
流速30m/s以上のキャリヤーガスと共に吹き込み供給す
ることを特徴とする鉄浴反応器の操業方法。

（２）酸素を含むガスを炉上から供給し、溶鉄の製造も
しくは精錬を行う鉄浴反応器の操業において、上吹ガス
の吹錬時に、炉浴面よりも上部でかつ炉中心から炉壁の
方向に炉半径の2/3以内の炉内ガス下降流域に吹込口を
有する補助ランスから、炉中心から炉壁の方向に炉半径
の2/3以下の浴面に、粉状原料を流速5m/s以上のキャリ
ヤーガスと共に吹き込み供給することを特徴とする鉄浴
反応器の操業方法。

（作用）以下本発明について詳述する。

第１図は本発明に基づく操業方法の一例を説明する反
応容器の断面構造図である。

図において１が鉄浴反応器であり、２が溶融スラグ、
３が溶融金属、つまり溶鉄であり、また４は排気ダクト
である。鉄浴反応器１の上部からは前記排気ダクト４を
貫通して設けられた上吹きランス５により酸素が供給さ
れ、また炉底に設置された底吹羽口６からは撹拌用のガ
スが吹込まれる構造となっている。７は粉状原料供給装
置（以下単に供給装置と言う）であり、炉壁10の設定部
位に開口された炉壁開口部11に装着されている。

この供給装置７は供給管15を介して粉状原料ホッパー
12に連接されており、また前記供給管15には粉状原料を
随伴し、後述する条件で気体搬送するためのキャリヤー
ガス供給管13が連結されている。

キャリヤーガスとしては窒素、アルゴンもしくは炭酸
ガス等の不活性ガスを用いることが可能である。

本発明においては炉中心から炉壁の方向に炉半径の2/
3以下の浴面に粉状原料を供給するが、これは以下の説
明により明らかである。

即ち本発明者らは、鉄浴反応器における流体の流動と
反応をシミュレーションした。

その結果を第２図に示す。

図は炉内のガスの流れの解析結果を示す炉内の縦断面
の1/2である。図中の数字は下向きのガス流速を示して
おり、ガスは炉の中心（半径方向の約2/3程度）では浴
面に向かっており、炉壁付近（半径方向の壁側1/3程
度）では非常に高速で炉上に向かって流れている（図中
ではマイナスで記されている）ことが判った。

そこで、この流れを利用して炉内に粉状の原料を供給
することによって高歩留で供給することが可能であるこ
とが判った。

従って本発明においては炉中心から炉壁の方向2/3以
内の炉内ガス下降流に粉状原料を供給するものとする。

第３図は第１図の部分模式図である。

図においてＡは粉状原料の供給方向の延長線と浴面レ
ベルとの交点、Ｒは炉半径、ｒは炉中心から炉壁に向う
半径方向の距離を示している。

本発明においては炉肩に貫通孔を設け、この孔を通し
てキャリヤーガスとともに粉状原料を供給するが、この
場合の吹込みの角度は、吹込み方向の中心線と浴面の交
点が、炉内断面2/3倍の直径の範囲である向きにするこ
とが重要である。

又、前述したように炉壁付近は非常に高速の上昇流が
あるため、炉壁から供給する場合には、ノズルからの吐
出流速の鉛直下向きの成分を、炉内ガスの上昇流よりも
大きくする必要がある。

経験によるとほとんどの場合にはこの上昇流速は30〜
50m/s程度であることから、粉状原料を供給する場合、
吐出流速の鉛直下向きの速度成分がこの値よりも大きけ
ればよい。

炉壁の貫通孔の向きを設備的に下向きに大きくとれな
い場合には、ノズルの先端部のみ下向きに設計すること
で対応は可能である。

炉壁に設けた貫通孔からの吹込み以外にも、炉上から
補助ランスを装入し炉内断面の2/3の範囲に粉状原料を
供給してもよい。この場合には、炉壁近傍の高速の上昇
流には曝されないから下向きの吐出流速は小さくてもよ
い。

第４図は、炉上から補助ランスを装入して、炉内に粉
原料を供給する操業の断面を示す構造図である。

炉内のガスの流れに沿うように、補助ランスから粉原
料を供給するため、下向きの吐出速度は炉壁開孔部から
供給する場合に比べ小さくてもよく、５〜10m/s程度で
よい。

図において20は補助ランス、７は供給装置で第１図図
示の粉状原料及びキャリヤーガス供給系を設けている。

又、炉が縦長で、粉状原料を供給する位置が上の方で
あり、炉内空間部での滞留時間が大きくなっても供給歩
留にもあまり影響されず、鉄浴との交点を炉内断面積の
2/3の位置になるように設定すればよいことが判った。

粉状原料の供給は溶鉄やスラグに浸漬していない状態
で可能なため、給粉タンクやキャリヤーガスを高圧にす
る必要もなく、設備は安価なものとできる。

（実施例１） 170t転炉での吹錬時に、本発明の操業方法を実施し
た。

炉内径5m、上方からの送酸速度は30,000Nm³/Hとし
た。

本実施例は、吹錬時、冷却材として、鉱石を供給する
ときのもので、従来法としては塊状の鉱石を使用し、本
発明法に基づく実施例では表１に示す粒度分布の粉鉱石
を使用した。

供給条件は次の通りであった。

キャリヤーガス;N₂ 搬送ガス流量 ;2000〜4000Nm³/H 投入速度;800kg/分ノズル径;80mmφ 固気比;9.6〜19 本実施例での送酸速度、炉内径では炉壁近傍の最大ガ
ス流速が約30m/sとなることから、供給装置ノズル先端
からの吐出流速が35m/sとなるように搬送（キャリヤ
ー）ガス流速を調整した。

粉鉱石の供給速度を800kg/分としたため、固気比は約
10〜20まで変化させた。

供給装置としては炉肩に設けた開孔部に、径80mmφの
ノズルを取りつけ、このノズルの向きを鉛直方向から水
平方向にまで可変の構造とし、１チャージ毎にわずかず
つ角度を変更し、粉原料（鉱石）を投入し、その際の供
給歩留を調査した。

供給歩留は、転炉での熱精算による冷却効果から求め
た。

従来法では、塊状の鉱石であることから、炉内のガス
の流れに影響を受けることがなく、供給歩留は90％以上
を確保できた。

これに対し、本発明法に基づく供給歩留を調査した結
果を、第５図に示した。

図からもわかるように、吹込方向は鉛直下向き方向か
ら、対向した炉壁に向うようにほぼ水平向きまで11点の
角度で調査した結果である。

炉中心から炉壁に向って半径の2/3以下の範囲に供給
した場合には、供給歩留は85％以上を確保でき、塊状の
鉱石を供給する従来法と殆んど変わらない高歩留で供給
されることがわかった。

（実施例２）実施例１と同様の転炉を用いて、粉炭を供給する場合
に、本発明を実施した。

送酸速度は30,000Nm³/Hとした。

従来法では転炉吹錬時の熱源補償のため塊状のコーク
ス、石炭等の炭材を供給しているが、本発明の実施にあ
たっては、表２に示す粉状の炭材を熱源補償用として使
用した。

供給条件は次の通りである。

キャリヤーガス;N₂ 搬送キャリヤーガス流量;800〜2000Nm³/H 投入速度;400kg/分ノズル径;50mmφ 固気比;9.6〜24 供給装置ノズル先端の向きを変更させ、ほぼ鉛直下向
きから水平方向まで供給できる構造の装置を使用し、６
方向の吹込み角度に対する供給歩留を調査した。

供給歩留を調査した結果を第６図に示す。

供給歩留は供給した炭材の発熱量及び排ガスダスト中
の炭材分、排ガス中Ｃ濃度（CO,CO₂等）等の情報から精
度よくＣバランスを求めた結果から、炉内にトラップさ
れた炭材分を計算して求めた。

従来法による塊状炭材の供給の場合、供給歩留は90％
以上であった。

それに対し本発明法の結果は、半径の2/3以内の位置
に供給した場合85％以上であり、塊状原料の場合とほと
んど同レベルの歩留を達成することが可能であった。

一般に粉鉱は2.82g/cm³、粉炭は0.85g/cm³の嵩密度で
あるが、実施例１、実施例２に示したように嵩密度の大
きく異なる粉鉱石、粉炭に対しても、本発明の実施によ
り、非常に高歩留で供給することが可能であることが判
った。

製鋼工程もしくは、溶鉄の製造工程で使用される鉄浴
反応器へ供給される原料は、たとえば鉄鉱石、マンガン
鉱石、コークス、石炭、石灰、ドロマイト等の原料であ
り、その粉状での嵩密度はほとんど0.7〜3g/cm³の範囲
である。

而して、前記実施例1,2から判るようにこれらの原料
総てに本発明を適用することが可能である。

（発明の効果）本発明は上吹ガスの吹錬時に、炉浴面よりも上部の吹
込口から、炉中心から炉壁の方向で炉半径の2/3以下の
浴面に粉状原料を供給し、浴面に向う炉内ガス流を利用
するので、飛散による粉状原料のロスがなく高い歩留で
供給可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全体説明図、第２図は本発明の鉄浴反
応器の部分解析図、第３図は本発明の作用の説明図、第
４図は本発明の他の実施例の説明図、第５図及び第６図
は本発明の粉原料供給歩留りの図表である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平１−96313（ＪＰ，Ａ) 特開平１−195216（ＪＰ，Ａ) 特開平１−195217（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C21B 11/00 - 13/14

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】酸素を含むガスを炉上から供給し、溶鉄の
製造もしくは精錬を行う鉄浴反応器の操業において、上
吹ガスの吹錬時に、炉浴面よりも上部の吹込口から、炉
中心から炉壁の方向に炉半径の2/3以下の浴面に、粉状
原料を流速30m/s以上のキャリヤーガスと共に吹き込み
供給することを特徴とする鉄浴反応器の操業方法。
【請求項２】酸素を含むガスを炉上から供給し、溶鉄の
製造もしくは精錬を行う鉄浴反応器の操業において、上
吹ガスの吹錬時に、炉浴面よりも上部でかつ炉中心から
炉壁の方向に炉半径の2/3以内の炉内ガス下降流域に吹
込口を有する補助ランスから、炉中心から炉壁の方向に
炉半径の2/3以下の浴面に、粉状原料を流速5m/s以上の
キャリヤーガスと共に吹き込み供給することを特徴とす
る鉄浴反応器の操業方法。