JP2830356B2 - 溶銑製造用筒型炉 - Google Patents
溶銑製造用筒型炉Info
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- JP2830356B2 JP2830356B2 JP10354390A JP10354390A JP2830356B2 JP 2830356 B2 JP2830356 B2 JP 2830356B2 JP 10354390 A JP10354390 A JP 10354390A JP 10354390 A JP10354390 A JP 10354390A JP 2830356 B2 JP2830356 B2 JP 2830356B2
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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
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- Manufacture Of Iron (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、酸素や空気のように支燃性ガスを用いて
コークスや石炭等の燃料を燃焼させ、その熱によってス
クラップおよび鉄鉱石を溶融し、溶融した鉄鉱石をコー
クスで還元して溶鉄を製造する方法に用いる筒型炉の炉
体構造に関する。
コークスや石炭等の燃料を燃焼させ、その熱によってス
クラップおよび鉄鉱石を溶融し、溶融した鉄鉱石をコー
クスで還元して溶鉄を製造する方法に用いる筒型炉の炉
体構造に関する。
（従来の技術） 従来から銑鉄は鉄鉱石を鉄源として高炉により製造さ
れてきた。しかし高炉を建設することは多額の設備費を
必要とし、更にコークス炉や粉鉱石を塊成化する焼結炉
等の付帯設備が必要である。
れてきた。しかし高炉を建設することは多額の設備費を
必要とし、更にコークス炉や粉鉱石を塊成化する焼結炉
等の付帯設備が必要である。
そこで最近は高炉によらない溶銑製造方法が種々提案
されている。例えば本出願人が提案した特開平１−2907
11号の方法もその一つである。
されている。例えば本出願人が提案した特開平１−2907
11号の方法もその一つである。
上記特開平１−290711号の方法では、第２図に示すよ
うな炉壁下部に一次羽口２とその上部に二次羽口３を有
し炉底に出銑口４を備えた筒型（転炉型）の精錬炉１が
用いられる。この精錬炉１で溶銑を製造するには、まず
炉内下部にコークス層を、その上にスクラップと鉄鉱石
の充填層を形成させる。そして下部のコークス層に一次
羽口２から酸素を吹き込んで下記（１）式の反応を生じ
させ、その反応熱でコークス層を高温に保つ。
うな炉壁下部に一次羽口２とその上部に二次羽口３を有
し炉底に出銑口４を備えた筒型（転炉型）の精錬炉１が
用いられる。この精錬炉１で溶銑を製造するには、まず
炉内下部にコークス層を、その上にスクラップと鉄鉱石
の充填層を形成させる。そして下部のコークス層に一次
羽口２から酸素を吹き込んで下記（１）式の反応を生じ
させ、その反応熱でコークス層を高温に保つ。
Ｃ＋1/2 O2→CO＋29,400kcal/kmol・Ｃ …（１） 上記（１）式で発生したCOは、スクラップと鉄鉱石の
充填層で二次羽口３から吹き込まれる酸素と下記（２）
式の反応（２次燃焼）を起こす。そこで発生する反応熱
はスクラップと鉄鉱石の加熱と溶融に利用される。
充填層で二次羽口３から吹き込まれる酸素と下記（２）
式の反応（２次燃焼）を起こす。そこで発生する反応熱
はスクラップと鉄鉱石の加熱と溶融に利用される。
CO＋1/2 O2→CO2＋67,590kcal/kmol・CO …（２） この反応で溶融した鉄鉱石（溶融酸化鉄）は下部のコ
ークス層に滴下して高温のコークスと下記（３）式によ
り反応してすみやかに還元される。
ークス層に滴下して高温のコークスと下記（３）式によ
り反応してすみやかに還元される。
Fe2O3＋3C→2Fe＋3CO −108,090kal/kmol・Fe2O3 …（３） 上記（３）式の反応のとき近くにCO2が存在しないか
ら、CO2で（３）式の反応が阻害されることはない。そ
して前記（１）式および（３）式で発生したCOはスクラ
ップと鉄鉱石の充填層内で二次燃焼するので、それらの
加熱と溶融に有効に利用されて高い燃料効率が達成され
る。この方法によって初めて転炉のような小型の筒型炉
で連続的に又はバッチで熱効率よく溶銑を製造すること
が可能になった。
ら、CO2で（３）式の反応が阻害されることはない。そ
して前記（１）式および（３）式で発生したCOはスクラ
ップと鉄鉱石の充填層内で二次燃焼するので、それらの
加熱と溶融に有効に利用されて高い燃料効率が達成され
る。この方法によって初めて転炉のような小型の筒型炉
で連続的に又はバッチで熱効率よく溶銑を製造すること
が可能になった。
第２図は上記反応が進んで溶銑５が炉底に溜まった状
態を示している。溶銑５が増えて一次羽口２のレベルま
で達すると出銑口４から排出されるが、溶銑を全部排出
するために精錬炉１は左右または前後に少し傾動され
る。しかしあまり傾けると炉内原料の充填層が崩れるの
で傾動角度は垂直に対し片側でおよそ30゜以内に制限さ
れている。また、原料および燃料の装入のときも層厚を
くずさないようにおよそ30゜以内で傾動される。
態を示している。溶銑５が増えて一次羽口２のレベルま
で達すると出銑口４から排出されるが、溶銑を全部排出
するために精錬炉１は左右または前後に少し傾動され
る。しかしあまり傾けると炉内原料の充填層が崩れるの
で傾動角度は垂直に対し片側でおよそ30゜以内に制限さ
れている。また、原料および燃料の装入のときも層厚を
くずさないようにおよそ30゜以内で傾動される。
（発明が解決しようとする課題） 本発明者は、上記の溶銑製造方法の実用化試験を繰り
返す過程で、下記のような問題に遭遇した。即ち、第２
図に示すように、一次羽口領域と二次羽口領域の炉内径
が同一（炉内壁がストレート）である場合には、羽口近
傍で燃焼した高温ガスが比較的通気性の良好な炉壁側を
上昇するため、第３図に斜線で示すごとく羽口上部の耐
火物が過熱されて損傷する。さらに、燃焼ガスが炉の中
心部を流れにくいため、鉱石、スクラップ、コークス等
の予熱が十分に行われず、燃料原単位が悪化するだけで
なく棚吊り等の炉況変調も生じやすい。
返す過程で、下記のような問題に遭遇した。即ち、第２
図に示すように、一次羽口領域と二次羽口領域の炉内径
が同一（炉内壁がストレート）である場合には、羽口近
傍で燃焼した高温ガスが比較的通気性の良好な炉壁側を
上昇するため、第３図に斜線で示すごとく羽口上部の耐
火物が過熱されて損傷する。さらに、燃焼ガスが炉の中
心部を流れにくいため、鉱石、スクラップ、コークス等
の予熱が十分に行われず、燃料原単位が悪化するだけで
なく棚吊り等の炉況変調も生じやすい。
本発明はこのような問題を解決するためになされたも
のであり、炉内ガスの流れを均一化し、過熱による炉壁
の損傷を防止し、あわせて燃料原単位の向上、棚吊り等
の障害の減少ができる炉体構造を提供することを目的と
する。
のであり、炉内ガスの流れを均一化し、過熱による炉壁
の損傷を防止し、あわせて燃料原単位の向上、棚吊り等
の障害の減少ができる炉体構造を提供することを目的と
する。
（課題を解決するための手段） 本発明の要旨は、下記の点を特徴とする溶銑製造用筒
型炉にある。
型炉にある。
炉壁下部に一次羽口、その上部側壁に二次羽口を有
し、炉底から一次羽口を含むレベルまでコークスの充填
層を形成させ、その上に二次羽口を含むレベルまでスク
ラップと鉄鉱石の充填層を形成させて溶銑を製造する筒
型炉であって、 一次羽口領域の炉内径（Di）と二次羽口領域の炉内
径（Do）とが、Do/Di＞1.1の関係にあり、 かつ一次羽口領域から二次羽口領域に移行する炉壁
部分が水平面に対して60゜以上の傾斜を有する。
し、炉底から一次羽口を含むレベルまでコークスの充填
層を形成させ、その上に二次羽口を含むレベルまでスク
ラップと鉄鉱石の充填層を形成させて溶銑を製造する筒
型炉であって、 一次羽口領域の炉内径（Di）と二次羽口領域の炉内
径（Do）とが、Do/Di＞1.1の関係にあり、 かつ一次羽口領域から二次羽口領域に移行する炉壁
部分が水平面に対して60゜以上の傾斜を有する。
第１図は、本発明の筒型炉を概念的に示した断面図で
ある。同図において、炉壁に一次羽口２が開口している
部分およびその近傍を一次羽口領域という。同じく二次
羽口が開口している部分およびその近傍を二次羽口領域
という。前者の炉内径をDiとし、後者の炉内径をDoとし
た場合、 Do/Di＞1.1 とするのが本発明炉の一つの特徴である。
ある。同図において、炉壁に一次羽口２が開口している
部分およびその近傍を一次羽口領域という。同じく二次
羽口が開口している部分およびその近傍を二次羽口領域
という。前者の炉内径をDiとし、後者の炉内径をDoとし
た場合、 Do/Di＞1.1 とするのが本発明炉の一つの特徴である。
一次羽口領域から二次羽口領域に移行する炉壁部分と
は、図に６で示す傾斜部分であり、その水平面に対する
傾斜角（θ）を60゜以上とするのが本発明炉のもう一つ
の特徴である。
は、図に６で示す傾斜部分であり、その水平面に対する
傾斜角（θ）を60゜以上とするのが本発明炉のもう一つ
の特徴である。
炉の最上部（開口部近傍）の形状および最下部（湯溜
まり部）の形状には特に制約はなく、通常の筒型炉と同
じような断面形状で差し支えない。
まり部）の形状には特に制約はなく、通常の筒型炉と同
じような断面形状で差し支えない。
（作用） 上記のように、一次羽口領域の炉内径（Di）を二次羽
口領域の炉内径（Do）より小さくし、その大径部と小径
部の間を傾斜面で接続することによって、炉の上部に装
入された原料（主にスクラップおよび鉄鉱石）の炉壁側
の部分は傾斜部で支えられることになり、この部分の充
填密度が高くなる。従って、炉壁側のガスの通気抵抗が
増加し、燃焼ガスは炉芯側が主流となる。つまり一次羽
口で発生した燃焼ガスは、比較的粗な中心部に流れるこ
とになり、炉壁の過熱が少なくなる。原料の荷下がり速
度も（炉壁がストレートの場合に比較して）低下するの
で、一次羽口によって燃焼した高温ガスによる還元およ
び予熱の効率も向上する。
口領域の炉内径（Do）より小さくし、その大径部と小径
部の間を傾斜面で接続することによって、炉の上部に装
入された原料（主にスクラップおよび鉄鉱石）の炉壁側
の部分は傾斜部で支えられることになり、この部分の充
填密度が高くなる。従って、炉壁側のガスの通気抵抗が
増加し、燃焼ガスは炉芯側が主流となる。つまり一次羽
口で発生した燃焼ガスは、比較的粗な中心部に流れるこ
とになり、炉壁の過熱が少なくなる。原料の荷下がり速
度も（炉壁がストレートの場合に比較して）低下するの
で、一次羽口によって燃焼した高温ガスによる還元およ
び予熱の効率も向上する。
上記のような効果は、DoをDiの1.1倍以上としたとき
に顕著に現れる。なお、Do/Diの上限値は下記の傾斜角
θによって定まる。
に顕著に現れる。なお、Do/Diの上限値は下記の傾斜角
θによって定まる。
大径部から小径部へ移行する部分の傾斜角度（θ）
は、60゜未満では炉壁部の荷下がり抵抗が過大となり棚
吊りが発生しやすくなる。なお、この移行部は、必ずし
も第１図に示すような直線である必要はなく、ゆるやか
なカーブ面でもよく、また少しずつ傾斜角が変化する多
段の面にしてもよい。これらの場合、傾斜の開始点と終
了点を結ぶ直線が水平面となす角度をθとする。
は、60゜未満では炉壁部の荷下がり抵抗が過大となり棚
吊りが発生しやすくなる。なお、この移行部は、必ずし
も第１図に示すような直線である必要はなく、ゆるやか
なカーブ面でもよく、また少しずつ傾斜角が変化する多
段の面にしてもよい。これらの場合、傾斜の開始点と終
了点を結ぶ直線が水平面となす角度をθとする。
（実施例） 第４図に示す構造を有し、Diが1600mmφ、Doが1800mm
φ（Do/Di＝1.125）、θが75゜、炉底から炉口までの高
さが3.7m、炉内容積が7m3、一次羽口２と二次羽口３が
炉底からそれぞれ1mと1.6mの位置の高さに90度間隔で４
本ずつ設置され、炉底中央部に出銑口４が設けられた筒
型炉を使用し、第５図に示すように原燃料を装入して溶
銑を製造し、スクラップおよび鉄鉱石の溶解時間、燃料
原単位および炉壁の羽口上部の耐火物の損耗量を調べ
た。
φ（Do/Di＝1.125）、θが75゜、炉底から炉口までの高
さが3.7m、炉内容積が7m3、一次羽口２と二次羽口３が
炉底からそれぞれ1mと1.6mの位置の高さに90度間隔で４
本ずつ設置され、炉底中央部に出銑口４が設けられた筒
型炉を使用し、第５図に示すように原燃料を装入して溶
銑を製造し、スクラップおよび鉄鉱石の溶解時間、燃料
原単位および炉壁の羽口上部の耐火物の損耗量を調べ
た。
鉄源には一辺がほぼ0.4mの角体で嵩比重3.5トン/m3の
スクラップ（鉄純度99％）と第１表に示す化学組成を有
する鉄鉱石を使用し、燃料（還元剤）には第２表に示す
コークスと微粉炭を用いた。
スクラップ（鉄純度99％）と第１表に示す化学組成を有
する鉄鉱石を使用し、燃料（還元剤）には第２表に示す
コークスと微粉炭を用いた。
操業条件としては、一次羽口を含むレベルまでコーク
スを装入し、その上に１回当たりの溶銑量が８トンとな
るようにスクラップ６トンと鉄鉱石３トンを混合して装
入した。そして一次羽口から800Nm3/hの酸素と800Kg/h
の微粉炭を吹き込み二次羽口から酸素600Nm3/hを吹き込
んだ。
スを装入し、その上に１回当たりの溶銑量が８トンとな
るようにスクラップ６トンと鉄鉱石３トンを混合して装
入した。そして一次羽口から800Nm3/hの酸素と800Kg/h
の微粉炭を吹き込み二次羽口から酸素600Nm3/hを吹き込
んだ。
また本発明の効果を明確にするために第２図に示す炉
壁がストレートの筒型炉（炉内径が1.6mのストレートで
ある以外、諸元は第４図の炉と同じ）を用いて同じ条件
で操業した（これを比較例という）。これらの結果を第
３表に示す。
壁がストレートの筒型炉（炉内径が1.6mのストレートで
ある以外、諸元は第４図の炉と同じ）を用いて同じ条件
で操業した（これを比較例という）。これらの結果を第
３表に示す。
第３表から明らかなように、本発明例では、比較例に
比べて燃料使用料が大幅に低下し、溶解時間も短縮され
ている。これは、炉内のガスの流れが均一化して予熱、
還元の効率が上がったためである。さらに、炉内耐火物
の損耗量は比較例の1/10以下になっている。
比べて燃料使用料が大幅に低下し、溶解時間も短縮され
ている。これは、炉内のガスの流れが均一化して予熱、
還元の効率が上がったためである。さらに、炉内耐火物
の損耗量は比較例の1/10以下になっている。
（発明の効果） 以上説明したごとく、本発明の炉体構造によれば、羽
口近傍の炉壁耐火物の溶損が少なくなり、また精練反応
効率の向上により溶解時間および燃料原単位が低減でき
る。
口近傍の炉壁耐火物の溶損が少なくなり、また精練反応
効率の向上により溶解時間および燃料原単位が低減でき
る。
第１図は、本発明の筒型炉の構造の一例を示す断面図、 第２図は、従来の溶銑製造用筒型炉の炉体構造を示す断
面図、 第３図は、従来の筒型炉の炉壁耐火物溶損部を示す断面
図、 第４図は、本発明の実施例の炉構造を示す断面図、 第５図は、第４図の炉の原料装入状態を示す断面図、で
ある。
面図、 第３図は、従来の筒型炉の炉壁耐火物溶損部を示す断面
図、 第４図は、本発明の実施例の炉構造を示す断面図、 第５図は、第４図の炉の原料装入状態を示す断面図、で
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石田 博章 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金属工業株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C21B 11/00
Claims (1)
- 【請求項１】炉壁下部に一次羽口、その上部側壁に二次
羽口を有し、炉底から一次羽口を含むレベルまでコーク
スの充填層を形成させ、その上に二次羽口を含むレベル
までスクラップと鉄鉱石の充填層を形成させて溶銑を製
造する筒型炉であって、一次羽口領域の炉内径（Di）と
二次羽口領域の炉内径（Do）とが、Do/Di＞1.1の関係に
あり、かつ一次羽口領域から二次羽口領域に移行する炉
壁部分が水平面に対して60゜以上の傾斜を有することを
特徴とする溶銑製造用筒型炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10354390A JP2830356B2 (ja) | 1990-04-19 | 1990-04-19 | 溶銑製造用筒型炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10354390A JP2830356B2 (ja) | 1990-04-19 | 1990-04-19 | 溶銑製造用筒型炉 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH042711A JPH042711A (ja) | 1992-01-07 |
| JP2830356B2 true JP2830356B2 (ja) | 1998-12-02 |
Family
ID=14356757
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10354390A Expired - Lifetime JP2830356B2 (ja) | 1990-04-19 | 1990-04-19 | 溶銑製造用筒型炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2830356B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10341975A1 (de) | 2003-09-11 | 2005-04-21 | Bosch Gmbh Robert | Drehmomentbegrenzungseinrichtung für einen Elektromotor |
-
1990
- 1990-04-19 JP JP10354390A patent/JP2830356B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH042711A (ja) | 1992-01-07 |
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