JP4110174B2

JP4110174B2 - 溶解炉およびそれを用いた溶融金属製造方法

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Publication number: JP4110174B2
Application number: JP2006054523A
Authority: JP
Inventors: 雅孝立石
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2006-03-01
Filing date: 2006-03-01
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2026-03-01
Also published as: JP2007232273A; WO2007099941A1

Description

本発明は、固体還元鉄などの固体還元金属を溶解して溶鉄などの溶融金属を連続的に製造する溶解炉およびそれを用いた溶融金属製造方法に関し、詳しくは、溶解炉内のスラグレベルの把握および維持技術に関する。

本出願人は、回転炉床炉と溶解炉を連結した溶鉄製造プロセスにおいて、酸化鉄と炭素質還元剤を含む成形体を回転炉床炉で加熱還元して金属化率６０％以上の固体還元鉄とした後、この固体還元鉄を溶解炉へ送り、燃料として供給される炭材を酸素で燃焼させて該溶解炉内における二次燃焼率を４０％以下に制御しつつ、前記固体還元鉄を溶解させて鉄溶湯を得る溶鉄の製造方法を開発した（特許文献１参照）。

しかしながら、溶解炉内で固体還元鉄を溶解することにより生成した溶鉄とスラグを溶解炉から取り出す手段については、溶解炉の側壁にタップホールを設けることのみを開示するにとどまっており、具体的な取り出し手段については開示していなかった。

もちろん、従来の高炉と同様、一定時間ごとに、タップホールを開口して溶鉄とスラグを取り出した後、タップホールをマッドで閉塞することを繰り返す手段により、溶解炉から溶鉄とスラグを取り出すことが可能である。

一方、溶解炉本体に鉄原料、炭材および造滓剤を原燃料として装入し、酸素を吹き込んで、鉄原料を溶融還元し溶鉄を直接製造する溶融還元炉において、溶解炉本体の下部の外側の左右に、溶解炉本体とそれぞれサイフォン口で連通する溶銑溜まりと、スラグ溜まりが設けられ、溶銑溜まりの先に出銑口が、スラグ溜まりの先に出滓口が設けられたものが開示されている。そして、溶解炉本体内の溶銑およびスラグは、それぞれサイフォン口を経て溶銑溜まりおよびスラグ溜まりから出銑口および出滓口を通って炉外に排出されることが記載されている（特許文献２参照）。

上記特許文献２に記載の溶融還元炉によれば、溶鉄およびスラグを連続的に炉外に取り出すことができることを示唆するものである。

しかしながら、上記高炉と同様の間欠的な取出し方法あるいは上記特許文献２に記載の連続的な取出し方法のいずれの取出し方法を採用するとしても、原燃料の成分のバラツキや原燃料の投入量の変動等に加え、炉内においては非定常的な反応が起こることから、溶鉄およびスラグの発生量が変動し溶湯レベルすなわちスラグレベルが変動する。

ところが、溶解炉内は高温でかつ溶融ダストが多量に発生するため常時監視することは実際上不可能であり、スラグレベルを把握することはもちろん、ましてや確実に維持・制御することは非常に困難な状態にあった。

このため、スラグレベルが異常に上昇した場合でも、その検知および制御が非常に困難なため、炉蓋シール部などから高温のスラグが炉外に噴出したり、炉蓋シール部の水冷構造や炉頂に接続する水冷ダクトなどに高温のスラグが接触して冷却水が漏れ、水蒸気爆発を引き起こしたりする危険性が存在していた。
特開２００４−１７６１７０号公報（特許請求の範囲、段落［００４３］など）特開平１１−３１０８１４号公報（特許請求の範囲、段落［０００７］〜［０００９］など）

そこで、本発明は、固体還元鉄などの固体還元金属を溶解して溶銑などの溶融金属を製造する溶解炉において、炉内のスラグレベルを容易かつ確実に把握しうるとともに維持・制御しうる溶解炉およびそれを用いた溶融金属の製造方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、固体還元金属を溶解して溶融金属を製造する溶解炉であって、大気から遮断された密閉構造の溶解炉本体の下部に、この溶解炉本体からサイフォンを介して、スラグを連続的に排出する連続式排滓口と、溶融金属を連続的に排出する連続式溶融金属排出口とをそれぞれ備え、前記溶解炉本体の側壁には、前記連続式排滓口より高い位置に、開閉可能に構成されたバッチ式排滓口を備え、さらに、前記溶解炉本体またはこの溶解炉本体からの排ガスを処理する排出ガス処理設備内に、バッチ式排滓口を開閉した際における炉内圧変化量を検知するための圧力計を備えたこと、および／または溶解炉本体からの排ガスを排出する排ガスダクトに、バッチ式排滓口を開閉した際における排ガス温度変化量を検知するための温度計を備えたことを特徴とする溶解炉である。

請求項２に記載の発明は、固体還元金属を溶解して溶融金属を製造する溶解炉であって、大気から遮断された密閉構造の溶解炉本体の下部に、この溶解炉本体からスラグおよび溶融金属を間欠的に排出するタップホールを備え、前記溶解炉本体の側壁には、前記タップホールより高い位置に、開閉可能に構成されたバッチ式排滓口を備え、さらに、前記溶解炉本体またはこの溶解炉本体からの排ガスを排出する排ガスダクトに、バッチ式排滓口を開閉した際における炉内圧変化量を検知するための圧力計を備えたこと、および／または前記排ガスダクトに、バッチ式排滓口を開閉した際における排ガス温度変化量を検知するための温度計を備えたことを特徴とする溶解炉である。

請求項３に記載の発明は、前記サイフォンが、前記溶解炉本体の底部と、前記溶解炉本体の天井部から昇降可能に垂下された仕切り壁とで構成された請求項１に記載の溶解炉である。

請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の溶解炉を用い、前記バッチ式排滓口を定期的に開閉し、その際における炉内圧変化量および／または排ガス温度変化量を検知することにより前記溶解炉本体内のスラグレベルを把握・制御することを特徴とする溶融金属製造方法である。

請求項５に記載の発明は、請求項１または２に記載の溶解炉を用い、前記バッチ式排滓口を定期的に開閉し、その際における炉内圧変化量および／または排ガス温度変化量を検知し、この炉内圧変化量および／または排ガス温度変化量が予め定めた設定値を下回ったときは、前記バッチ式排滓口を所定時間開放して前記溶解炉本体内からスラグを排出して前記溶解炉本体器内のスラグレベルを低下させ、一方、前記炉内圧変化量および／または排ガス温度変化量が前記設定値以上のときは、前記バッチ式排滓口を所定時間閉止して前記溶解炉本体内のスラグレベルを維持ないし上昇させることにより、前記溶解炉本体内のスラグレベルを維持・制御するようにした溶融金属製造方法である。

請求項６に記載の発明は、請求項３に記載の溶解炉を用い、前記バッチ式排滓口を定期的に開閉し、その際における炉内圧変化量および／または排ガス温度変化量を検知し、この炉内圧変化量および／または排ガス温度変化量が予め定めた設定値を下回ったときは、前記バッチ式排滓口を所定時間開放して前記溶解炉本体内からスラグを排出して前記溶解炉本体器内のスラグレベルを低下させ、一方、前記炉内圧変化量および／または排ガス温度変化量が前記設定値以上のときは、前記バッチ式排滓口を所定時間閉止して前記溶解炉本体内のスラグレベルを維持ないし上昇させるが、前記溶解炉本体内のスラグレベルが過度に上昇または下降したときには、溶湯中への前記仕切り壁の浸漬深さを調節することにより、前記溶解炉本体内のスラグレベルを維持・制御するようにした溶融金属製造方法である。

本発明によれば、連続式排滓口またはタップホールより高い位置にバッチ式排滓口を設け、このバッチ式排滓口を開閉したときの炉内圧変化量および／または排ガス温度変化量を検知するようにしたことで、炉内のスラグレベルを容易かつ確実に把握・制御ないし維持・制御できる。

この結果、溶解炉からのスラグの噴出や水蒸気爆発などの重大事故を確実に防止しつつ、固体還元金属を溶解して溶融金属を製造することが実現できる。

以下、本発明の実施形態を示す図面を参照しつつ、本発明をより詳細に説明する。なお、固体還元金属として固体還元鉄を用い、溶融金属として溶鉄を製造する場合を代表例に選び、溶解炉からの溶鉄とスラグの取出しは連続的に行う場合について説明を行う。まず、溶解炉の構成について説明する。

〔実施形態１〕溶解炉の構成
図１は、本発明の実施形態に係る溶解炉を示す正断面図、図２は同平面図、図３（ａ）は連続式排滓口、（ｂ）は連続式溶鉄排出口を示す断面図である。

図１に示すように、溶解炉本体（以下、単に「炉」ともいい、例えば「炉内」は「溶解炉本体内」を意味する。）１の天井部には、固体還元鉄Ｒ、炭材、造滓剤等からなる原燃料を溶解炉本体１内に投入するための原料投入口２と、固体還元鉄Ｒを溶解する熱源としてスラグ中の炭材および／または溶鉄中の炭素を燃焼するとともに炉内発生ガスを二次燃焼させるための酸素吹き込みランス３と、二次燃焼後のガスを排出する排ガスダクト４が設けられている。

溶解炉本体１の下部の外側には、溶解炉本体１とサイフォン５で連通している溶湯溜まり部６が設けられ、この溶湯溜り部６にはスラグＳを連続的に排出するための連続式排滓口７と溶鉄Ｍを連続的に排出するための連続式溶鉄排出口（連続式溶融金属排出口）８が設けられている。回収された溶鉄Ｍ中にスラグＳができるだけ混入しないように、連続式排滓口７は連続式溶鉄排出口８より上流側（すなわち、溶解炉本体１に近い側）に設けるとともに（図２参照）、その高さ位置ＨＡも連続式溶鉄排出口８の高さ位置ＨＢより高くしておくとよい（図３参照）。

さらに、溶解炉本体１の側壁には上記連続式排滓口７とは別に開閉可能に構成されたバッチ式排滓口９が設けられている。そして、このバッチ式排滓口９は連続式排滓口７より高い位置に設けられている（ＨＣ＞ＨＡ）。バッチ式排滓口９の開閉機構としては、例えばスライドゲート方式を採用すればよい。

さらに、溶解炉本体１には、バッチ式排滓口９を開閉した際における炉内圧変化量を検知するための圧力計１１が設けられ、排ガスダクト４にはバッチ式排滓口を開閉した際における排ガス温度変化量を検知するための温度計１２が設けられている。なお、上記炉内圧変化量を検知するための圧力計１１は、溶解炉本体１の他、溶解炉本体１からの排ガスを処理する排ガス処理設備（排ガスダクトを含む）内に設けてもよい。

サイフォン５は、図１に示すように、例えば溶解炉本体１の底部と、溶解炉本体１の天井部から垂下された仕切り壁１０とで構成するとよい。そして、この仕切り壁１０は昇降可能としておき、溶湯（スラグ＋溶鉄）中への仕切り壁１０の浸漬深さを調整することで、サイフォン５の上端高さ位置ＨＤを調整できるようにしておくのが好ましい。

溶解炉本体１内には、固体還元鉄Ｒ等からなる原料が溶解されてスラグと溶鉄に分離され、溶鉄層Ｍ上にスラグ層Ｓが形成されている。

原料投入口２から投入された原料は、スラグ層Ｓ中に潜り込み、酸素吹き込みランス３により吹き込まれた酸素あるいは酸素富化空気による炭材や炉内発生ガス等の燃焼熱で溶解される。溶解された原料は、スラグと溶鉄に分離され、上記スラグ層Ｓおよび溶鉄層Ｍ中にそれぞれ移行し、溶解炉本体１内の溶鉄レベルＭＬおよびスラグレベルＳＬがともに上昇する。この結果、溶解炉本体１内外に液圧差が生じスラグおよび溶鉄の増加分がサイフォン５を通過して溶湯溜まり部６に移動し、連続式排滓口７および連続式溶鉄排出口８からそれぞれ連続的に排出される。

なお、サイフォン５の上端高さ位置ＨＤは、溶解炉本体１内のガスが炉外に噴出したり、あるいは外気が溶解炉本体１内に漏れこんだりしないように、溶解炉本体１内のスラグレベルＳＬより低くしておく、すなわち仕切り壁１０を少なくとも溶湯中に浸漬しておく必要がある。しかしながら、サイフォン５の上端高さ位置ＨＤを溶鉄レベルＭＬより低くすると、すなわち仕切り壁１０を溶鉄層Ｍ中まで浸漬すると、溶解炉本体１内のスラグＳがサイフォン５を通過できなくなり、スラグＳが溶解炉本体１内から排出できなくなるので、サイフォン５の上端高さ位置はスラグ層Ｓの範囲、すなわち仕切り壁１０はスラグ層Ｓ中に浸漬した状態に留めておく必要がある。

溶解炉本体１内でのスラグおよび溶鉄の生成速度と溶湯溜まり部６からのこれらの排出速度がバランスしている場合は、上記のようにしてスラグレベルＳＬが一定に維持され、連続的な溶鉄の製造ができることとなる。

ところが、特に上記特許文献１に記載の回転炉床炉（還元炉）と溶解炉とを連結して溶鉄を製造するプロセスのように、還元炉で得られた固体還元鉄の還元率や炭素含有量など成分がばらついたり、還元炉からの排出速度が変動して溶解炉への原燃料の投入量が変動したり、これら成分のバラツキや投入量の変動等に起因して溶解炉内で非定常的な反応が起こったりしやすい場合は、溶解炉本体１内でのスラグおよび溶鉄の発生速度と溶湯溜まり部６からのこれらの排出速度のバランスが崩れて、溶解炉本体１内のスラグレベルＳＬが大きく変動する場合がある。しかしながら、溶解炉本体１内は、酸素吹き込み中には高温かつ溶融ダストが多量に発生するため、スラグレベルＳＬを常時監視することは実際上不可能である。また、スラグレベルＳＬを計測するために酸素等の吹き込みを中断して、サブランスを炉内に装入する手段を用いることも考えられるが、設備コストが上昇するうえ、操業中断により生産性が低下する問題があり、事実上採用できない。

そこで、以下、上記構成からなる溶解炉を用いて、まず、操業を停止することなく、溶解炉本体１内のスラグレベルＳＬを把握する方法について説明する。

〔実施形態２〕スラグレベルの把握方法
バッチ式排滓口９を定期的に開閉し、その際における炉内圧変化量および／または排ガス温度変化量を検知することにより溶解炉本体１内のスラグレベルＳＬを把握することができる。

まず、炉内圧変化量の検知によりスラグレベルＳＬを把握する方法について詳述する。

すなわち、バッチ式排滓口９を閉止状態から一定時間（例えば５ｓ）開放状態にすると、溶解炉本体１内のスラグレベルＳＬがバッチ式排滓口９より下方にあるときは、溶解炉が正圧で操業されている場合は炉内からガスが急速に噴き出し、一方溶解炉が負圧で操業されている場合は炉外から大気が急速に侵入して、いずれの場合も炉内圧が大きく低下する。

他方、溶解炉本体１内のスラグレベルＳＬがバッチ式排滓口９より上方にあるときは、バッチ式排滓口９の炉内側前面にスラグが存在するため、溶解炉が正圧で操業されている場合は炉内からまずスラグが流出し、ガスがいきなり噴き出すことがなく、一方溶解炉が負圧で操業されている場合は炉内側前面のスラグに邪魔されて大気の侵入量が少なく、いずれの場合も炉内圧の低下の度合いは小さい。

したがって、バッチ式排滓口９を一定時間開放状態にすることで、その際における炉内圧の変化の度合い（変化量）が大きい場合にはスラグレベルＳＬがバッチ式排滓口９より下方に存在し、炉内圧の度合い（変化量）が小さい場合にはスラグレベルＳＬがバッチ式排滓口９より下方に存在することがわかる。

なお、炉内圧の変化量は溶解炉本体１（または排出ガス処理設備内）に設置した圧力計１１を用いて測定することができる。

つぎに、排ガス温度の変化量によりスラグレベルＳＬを把握する方法について詳述する。

すなわち、バッチ式排滓口９を閉止状態から一定時間（例えば５ｓ）開放状態にすると、溶解炉本体１内のスラグレベルＳＬがバッチ式排滓口９より下方にあるときは、溶解炉が正圧で操業されている場合は炉内から高温ガスが急速に噴き出し、一方溶解炉が負圧で操業されている場合は炉外から冷たい大気が急速に侵入して、いずれの場合も排ガス温度が大きく低下する。

他方、溶解炉本体１内のスラグレベルＳＬがバッチ式排滓口９より上方にあるときは、バッチ式排滓口９の炉内側前面にスラグが存在するため、溶解炉が正圧で操業されている場合は炉内からまずスラグが流出し、高温ガスがいきなり噴き出すことがなく、一方溶解炉が負圧で操業されている場合は炉内側前面のスラグに邪魔されて冷たい大気の侵入量が少なく、いずれの場合も排ガス温度の低下の度合いは小さい。

したがって、バッチ式排滓口９を一定時間開放状態にすることで、その際における排ガス温度の変化の度合い（変化量）が大きい場合にはスラグレベルＳＬがバッチ式排滓口９より下方に存在し、排ガス温度の変化の度合い（変化量）が小さい場合にはスラグレベルＳＬがバッチ式排滓口９より下方に存在することがわかる。

なお、排ガス温度の変化量は排ガスダクト４に設置した温度計１２を用いて測定することができる。

そして、このようなバッチ式排滓口９の開閉操作を定期的（例えば５ｍｉｎ間隔）に行い、炉内圧および／または排ガス温度の変化の度合い（変化量）を検知することにより、スラグレベルＳＬがバッチ式排滓口９の高さ位置を超えたか否かを常に把握しておくことが可能となり、スラグレベルＳＬの異常上昇を迅速かつ的確に検知でき、重大事故を未然に防止できる。

〔実施形態３〕バッチ式排滓口開閉時における炉内圧変化量の検知によるスラグレベルの維持方法
上記のようにしてスラグレベルＳＬを把握することで、重大事故を未然に回避できるものであるが、スラグレベルＳＬを把握するだけに留まらず、より積極的にスラグレベルを維持する方法について詳述する。

以下、溶解炉が負圧で操業されている場合について炉内圧変化量の検知を用いる方法を代表例に挙げ、図４にしたがって説明する。

図４に示すように、スラグレベルＳＬの制御を開始するため、炉内圧自動制御を解除（ＯＦＦ）するとともに、排ガスを吸引するＩＤファンのダンパ開度を固定する（Ｓ１参照）。これにより、バッチ式排滓口９の開閉による炉内圧変化量を感度良く検知できることとなる。

そして、バッチ式排滓口９を所定時間（例えば５ｓ）開放する（Ｓ２参照）。
この際における炉内圧の変化量ΔＰと予め定めた設定値ΔＰｓとを比較する（Ｓ３参照）。

そして、ΔＰ＜ΔＰｓの場合（すなわち、バッチ式排滓口９の開放前後で炉内圧がほぼ同じ場合）は、スラグレベルＳＬがバッチ式排滓口９より高くなっていると判定される（Ｓ４参照）ので、バッチ式排滓口９を引き続き所定時間（例えば５ｓ）開放したままにし、このバッチ式排滓口９から一定量スラグを排出し、スラグレベルを低下させる（Ｓ２参照）。そして、再度ΔＰとΔＰｓとを比較し、ΔＰ≧ΔＰｓとなるまで（すなわち、スラグレベルＳＬがバッチ式排滓口９より低くなるまで）このループ（Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ２）を繰り返す。

一方、ΔＰ≧ΔＰｓの場合（すなわち、バッチ式排滓口９の開放により炉内圧が大きく変化する場合）は、スラグレベルＳＬがバッチ式排滓口９より低くなっていると判定される（Ｓ５参照）ので、バッチ式排滓口９を閉止し（Ｓ６参照）、炉内圧自動制御に復帰（ＯＮ）させるとともに、ＩＤファンのダンパ開度を自動制御に戻す（Ｓ７参照）。これにより溶解炉は通常操業に戻り、スラグレベルＳＬが維持ないし上昇する。そして、所定時間（例えば５ｍｉｎ）経過後（Ｓ８参照）、再度Ｓ１に戻って同様の制御フローが繰り返され、スラグレベルＳＬがバッチ式排滓口９より低い位置に維持されることとなる。

なお、設定値ΔＰｓは、例えば以下のようにして定めればよい。すなわち、過去の操業において、バッチ式排滓口９を開放したときのΔＰと、バッチ式排滓口９からのスラグの流出の有無とを集計し、バッチ式排滓口９からのスラグの流出が発生しないΔＰの上限値をΔＰｓとすればよい。

〔実施形態４〕昇降式の仕切り壁を用いたスラグレベルの維持方法
通常は、上記実施形態３で説明した方法にてスラグレベルＳＬを維持できるが、スラグレベルＳＬが過度に上昇ないし下降した場合には、より迅速にスラグレベルを適正な位置に戻す必要がある。

このような場合には、昇降可能に構成された仕切り壁１０を利用するのがよい。

すなわち、スラグレベルＳＬが過度に上昇したときは、仕切り壁１０を上昇させて、スラグ層Ｓ中への浸漬深さを浅くし、サイフォン５の開口面積を大きくすることにより、溶解炉本体１内からのスラグの排出速度を大きくすることができる。

他方、スラグレベルＳＬが過度に下降したときは、仕切り壁１０を下降させて、スラグ層Ｓ中への浸漬深さを深くし、サイフォン５の開口面積を小さくすることにより、溶解炉本体１内からのスラグの排出速度を小さくすることができる。あるいは仕切り壁１０を溶鉄層Ｍ中まで浸漬して、溶解炉本体１内のスラグをサイフォン５から流出させないようにすることもできる。

上記仕切り壁１０の昇降操作のみでスラグレベルを維持することも理論上は可能であるが、仕切り壁１０は長期間スラグ中に浸漬していると侵食されてその浸漬深さが変化してしまい精度に劣るため、通常は上記実施例３で説明したバッチ式排滓口９の開閉操作を行い、異常時にのみ上記仕切り壁１０の昇降操作を行うようにするのが望ましい。

〔変形例〕
上記実施形態１では、溶解炉からの溶鉄とスラグの取出しは、サイフォンと連続式排滓口と連続式溶鉄排出口との組合せにて連続的に行う場合の適用例を示したが、本発明は、高炉と同様のタップホールにて間欠的に行う場合にも当然に適用できる。

また、上記実施形態１では、炉内圧変化量を検知するための圧力計１１と排ガス温度変化量を検知するための温度計１２の両方を設置する例を示したが、炉内圧変化量あるいは排ガス温度変化量の一方のみを用いてスラグレベルの維持を図る場合は、必ずしも両方設置する必要はなく、一方のみ設置すればよい。

また、上記実施形態１では、仕切り壁１０は昇降可能としたが、上記実施形態４で説明したような昇降式の仕切り壁１０でスラグレベルの維持を図る必要のない場合は、固定式としてもよい。

また、上記実施形態１では、サイフォン５および溶湯溜まり部６は１つずつ設置し、この１つの溶湯溜まり部に連続式排滓口と連続式溶鉄排出口の両方を設けた例を示したが、サイフォンを２つ設け、一方にはスラグ溜まり部、他方には溶鉄溜まり部を連通し、前者に連続式排滓口を、後者に連続式溶鉄排出口を設けるようにしてもよい。

また、上記実施形態１では、原料を溶解するための熱源供給手段として、酸素吹き込みランス３を例示したが、電極を用いてもよい。

また、上記実施形態１では、固体還元金属として固体還元鉄を、溶融金属として溶鉄を例示したが、固体還元金属および溶融金属に含まれる金属元素としては、Ｆｅの他、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔｉ等の非鉄金属を含有するものでもよい。

また、上記実施形態４では、炉内圧自動制御を解除しＩＤファンのダンパ開度を固定して炉内圧変化量を検知する方法を例示したが、図５に示すように、炉内圧自動制御およびＩＤファンのダンパ開度の自動制御を解除することなく、炉内圧変化量に代えてダンパ開度の変化量を検知するようにしてもよい。

あるいは、炉内圧変化量を検知する方法に代えてまたは加えて、排ガス温度変化量を検知するようにしてもよい。

本発明の実施形態に係る溶解炉を示す正断面図である。本発明の実施形態に係る溶解炉を示す平面図である。（ａ）は連続式排滓口、（ｂ）は連続式溶鉄排出口をそれぞれ示す断面図である。実施形態３の、炉内圧変化量検知によるスラグレベル維持方法を説明するフロー図である。実施形態３の変形例である、ＩＤファンのダンパ開度変化量検知によるスラグレベル維持方法を説明するフロー図である。

符号の説明

１：溶解炉本体
２：原料投入口
３：酸素吹き込みランス
４：排ガスダクト
５：排ガスダクト
６：溶湯溜まり部
７：連続式排滓口
８：連続式溶融金属排出口（連続式溶鉄排出口）
９：バッチ式排滓口
１０：仕切り壁
１１：圧力計
１２：温度計
Ｍ：溶融金属（溶鉄、溶鉄層）
Ｒ：固体還元金属（固体還元鉄）
Ｓ：スラグ、スラグ層
ＭＬ：溶融金属レベル（溶鉄レベル）
ＳＬ：スラグレベル

Claims

固体還元金属を溶解して溶融金属を製造する溶解炉であって、大気から遮断された密閉構造の溶解炉本体の下部に、この溶解炉本体からサイフォンを介して、スラグを連続的に排出する連続式排滓口と、溶融金属を連続的に排出する連続式溶融金属排出口とをそれぞれ備え、前記溶解炉本体の側壁には、前記連続式排滓口より高い位置に、開閉可能に構成されたバッチ式排滓口を備え、さらに、前記溶解炉本体またはこの溶解炉本体からの排ガスを処理する排出ガス処理設備内に、バッチ式排滓口を開閉した際における炉内圧変化量を検知するための圧力計を備えたこと、および／または溶解炉本体からの排ガスを排出する排ガスダクトに、バッチ式排滓口を開閉した際における排ガス温度変化量を検知するための温度計を備えたことを特徴とする溶解炉。
固体還元金属を溶解して溶融金属を製造する溶解炉であって、大気から遮断された密閉構造の溶解炉本体の下部に、この溶解炉本体からスラグおよび溶融金属を間欠的に排出するタップホールを備え、前記溶解炉本体の側壁には、前記タップホールより高い位置に、開閉可能に構成されたバッチ式排滓口を備え、さらに、前記溶解炉本体またはこの溶解炉本体からの排ガスを排出する排ガスダクトに、バッチ式排滓口を開閉した際における炉内圧変化量を検知するための圧力計を備えたこと、および／または前記排ガスダクトに、バッチ式排滓口を開閉した際における排ガス温度変化量を検知するための温度計を備えたことを特徴とする溶解炉。
前記サイフォンが、前記溶解炉本体の底部と、前記溶解炉本体の天井部から昇降可能に垂下された仕切り壁とで構成された請求項１に記載の溶解炉。
請求項１または２に記載の溶解炉を用い、前記バッチ式排滓口を定期的に開閉し、その際における炉内圧変化量および／または排ガス温度変化量を検知することにより前記溶解炉本体内のスラグレベルを把握・制御することを特徴とする溶融金属製造方法。
請求項１または２に記載の溶解炉を用い、前記バッチ式排滓口を定期的に開閉し、その際における炉内圧変化量および／または排ガス温度変化量を検知し、この炉内圧変化量および／または排ガス温度変化量が予め定めた設定値を下回ったときは、前記バッチ式排滓口を所定時間開放して前記溶解炉本体内からスラグを排出して前記溶解炉本体器内のスラグレベルを低下させ、一方、前記炉内圧変化量および／または排ガス温度変化量が前記設定値以上のときは、前記バッチ式排滓口を所定時間閉止して前記溶解炉本体内のスラグレベルを維持ないし上昇させることにより、前記溶解炉本体内のスラグレベルを維持・制御するようにした溶融金属製造方法。
請求項３に記載の溶解炉を用い、前記バッチ式排滓口を定期的に開閉し、その際における炉内圧変化量および／または排ガス温度変化量を検知し、この炉内圧変化量および／または排ガス温度変化量が予め定めた設定値を下回ったときは、前記バッチ式排滓口を所定時間開放して前記溶解炉本体内からスラグを排出して前記溶解炉本体器内のスラグレベルを低下させ、一方、前記炉内圧変化量および／または排ガス温度変化量が前記設定値以上のときは、前記バッチ式排滓口を所定時間閉止して前記溶解炉本体内のスラグレベルを維持ないし上昇させるが、前記溶解炉本体内のスラグレベルが過度に上昇または下降したときには、溶湯中への前記仕切り壁の浸漬深さを調節することにより、前記溶解炉本体内のスラグレベルを維持・制御するようにした溶融金属製造方法。