JP4120230B2

JP4120230B2 - Operation method of mobile hearth furnace

Info

Publication number: JP4120230B2
Application number: JP2002040535A
Authority: JP
Inventors: 哲也山本; 夏生石渡; 義孝澤
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2002-02-18
Filing date: 2002-02-18
Publication date: 2008-07-16
Anticipated expiration: 2022-02-18
Also published as: JP2003239008A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動型炉床炉の操業方法およびこの炉の炉床耐火物保護用固体還元材に関し、とくに、移動型炉床炉内で、その炉床を水平方向に移動させる間に、該炉床上の積載物（装入原料）の昇温を行うことにより、金属含有物の還元を行う移動型炉床炉の操業方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
粗鋼は、そのほとんどが高炉−転炉法または電気炉法によって生産されている。このうち、電気炉法はスクラップや還元鉄を鉄原料として、それらを電気エネルギーで加熱溶解し、場合によっては、さらに二次精錬して、鋼にしている。現在は、スクラップを主な原料としているが、近年、スクラップ需給の逼迫、電気炉法での製品の高級化の流れから、スクラップに代えて還元鉄の使用が増加しつつある。
【０００３】
ところで、この還元鉄を製造するプロセスのひとつとして、近年、水平方向に移動する炉床に、鉄鉱石と固体還元材とを積層し、上方から輻射伝熱によって加熱することにより鉄鉱石を還元し、還元鉄を製造するという、移動型炉床炉が知られている。
【０００４】
上記移動型炉床炉というのは、炉内において炉床が水平に移動する過程で該炉床上の原料を加熱する新しいタイプの加熱炉であり、このタイプの移動型炉床炉は、別に回転炉床炉とも呼ばれている。この回転炉床炉は、図１（ａ）に示すように、予熱帯10a、還元帯10b、溶融帯10cおよび冷却帯10dに区画された炉体10内に、エンドレスに回転して移動する炉床11を覆ってなるものである。この水平に回転移動する炉床11の上には、図１（ｂ）に示すように、例えば鉄鉱石と固体還元材とからなる原料2を積みつける。なお、その原料としては、炭材内装ペレットが用いられる。そして、この炉床11は、耐火物が張られた炉体10によって覆われており、その炉体10には、上部にバーナー13が設置され、このバーナー13の燃焼熱を熱源として、炉床11の原料を還元するようになっている。なお、この図１において、14は原料2を炉床11上に装入する装入装置、15は還元物を排出する排出装置である。
【０００５】
この移動型炉床炉の操業において、炉体10内の雰囲気温度は、1300℃前後に加熱されているのが普通である。原料の還元が終了した後は、炉外での酸化防止とハンドリングを容易にするために、冷却帯10cにおける炉床上で還元鉄を冷却した後、回収する。
ところで、原料中の金属含有物、例えば鉄鉱石は、その産地によって量に差はあるものの脈石成分を多く含み、一方、固体還元材の代表例である石炭、石炭チャー、コークスには灰分が含まれている。そのために、前記還元操作のみを行うかかる移動型炉床炉では、製品である還元鉄に脈石が混入することは不可避であり、さらに還元材からの灰分が製品（還元鉄）に付着して混入する可能性がある。
【０００６】
この還元鉄を原料とする電気炉では、脱燐および脱硫を行うために石灰を使用するので、脈石、灰分を含んだ還元鉄を電気炉に投入すると、スラグ塩基度調整のための石灰使用量が多くなり、石灰使用量の増加によるコストの増加とともに石灰の滓化に必要な熱量増加に伴う電力使用量の増加を余儀なくされるという不利がある。
従って、従来の移動炉床炉の操業では、できるだけ脈石成分の少ない高品位の鉄鉱石を使用し、また還元材としても灰分の少ないものを使用することが、製品還元鉄中の不純物を低減するために望ましい。しかし、鉄鉱石や石炭資源の性状の変化に伴い、より低品位のものを使用しなければならず、還元鉄を原料とする電気炉において、上記の問題点は避けられないものとなっている。
【０００７】
こうした観点から、移動炉床炉の操業においても、鉄成分と脈石成分などを分離する方法の開発が必要となってきた。すなわち、鉄成分と脈石成分を分離するには、移動型炉床炉上において還元鉄とその他の脈石および灰分を溶融分離することが必要となる。つまり、還元鉄を溶融してメタルを生成させるとともに、脈石分、灰分を滓化してスラグを生成する必要がある。たとえば、特開平11−172312号公報では、移動型炉床炉の炉床上で還元物を溶融し、スラグとメタルに分離させることで脈石分を除去し、高品位の還元金属を製造するプロセスが開示されている。この技術によれば、脈石や灰分の少ない高品位の還元鉄が得られ、しかも、この技術をダストの再資源化に適用した場合、Fe分とZn分の完全な分離回収ができるようになる。従って、この技術は既知移動炉床炉の還元鉄製造方法に比べると、優れた還元鉄製造方法の１つであると言える。
【０００８】
ところで、還元物を溶融するとメタルとスラグとを分離するのに有効であるが、単に還元後の還元鉄、脈石および灰分を溶融分離するだけでは、移動炉床炉の排出部分全面にスラグ、メタルの層を生成することになるため、とくにメタルの円滑な排出が困難になる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記移動炉床炉の操業において最も重要なことは、炉床耐火物と溶融スラグと溶融メタルとの固着を回避することである。即ち、装入した原料を確実に溶融することが、脈石や灰分のない高品位の還元金属を得るとともに、Fe分とZn分を確実に分離回収する上で、重要なポイントである。しかし、スラグや溶融メタルが炉床耐火物と固着したら、スラグおよびメタルの炉外への排出が困難になり、排出されずに炉床上に残留し、その残留したスラグおよびメタルが再度加熱されることで炉床耐火物をさらに浸食するという悪循環を招く。そのために従来、炉床耐火物上に固体還元材の層を形成し、この固体還元材層上で原料を溶融させることで、溶融物と炉床耐火物との接触を防ぐこととしている。
【００１０】
この固体還元材層は、石炭などの粉状固体還元材を炉床上に敷き詰めた層である。ところが、使用する石炭の種類によっては、この固体還元材を400〜500℃付近の温度で軟化溶融させた後、再固化させることで粒径が粗大化し、場合によっては、固体還元材層全体が一体化となったコークス塊となり、亀裂を発生して、炉床耐火物を溶融物から保護することができなくなる。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、炉床耐火物の保護作用に優れるとともに、生成した溶融スラグおよび溶融メタルを容易にかつ安定して排出するために有効な移動型炉床炉の操業方法について提案することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上掲の目的を実現するために鋭意研究を行った結果、発明者らは下記の要旨構成に係る本発明に想到した。すなわち、本発明は、金属含有物および固体還元材を主とする原料を、移動型炉床炉の水平移動する炉床上に積み、該炉床を炉内で移動させながら原料を昇温させて、炉床上で少なくとも一度は溶融状態にすることにより還元金属を生成させるという操業において、炉床上への原料の積みつけに先立ち、この炉床上に最高流動度MFが1.5(logDDPM)以下（ただし０を除く）の特性を示す３ｍｍ以下の石炭からなる炉床耐火物保護層を設け、その炉床耐火物保護層の上に前記原料の積みつけを行うことを特徴とする移動型炉床炉の操業方法である。
【００１４】
ここで、固体還元材の最高流動度MFは、JIS−M8801によって測定される値である。粉コークスなどはほとんど溶融しないため測定が困難であるが回転数0として扱った。また、原料中の金属含有物としては、鉄鉱石、Cr鉱石、Ni鉱石、砂鉄、還元鉄粉、製鉄ダスト、ステンレス精錬ダスト、製鉄スラッジなどの鉄分、Ni分、Cr分などの金属を含有する金属含有物が使用できる。固体還元材としては、石炭チャー、コークス、粘結炭、非微粘炭、一般炭、無煙炭などが使用できる。
これら金属含有物および固体還元材は、それぞれ単一の種類のものを使用してもよいし、また、各々２種以上のものを混合して使用してもよい。このような金属含有物と固体還元材を混合して移動炉床炉の原料とする。さらに、この原料には、溶融時において還元鉄、灰分の溶融を容易にするための副原料を添加してもよい。その副原料としては、石灰石、蛍石、蛇紋岩、ドロマイトなどが使用できる。また、上記原料は、8mm程度以下の粉、あるいはあらかじめブリケット、ペレット等に塊状化したものが好適に使用できる。
【００１５】
そして、炉床の上に敷き詰められる固体還元材は、原料中に混合したものと同じ種類でもよいし、これとは別種の固体還元材を使用してもよい。この炉床上に積む固体還元材も、上記した各種固体還元材の内、一種あるいは二種以上のものを混合したものでよい。
なお、固体還元材の上に積む原料は、移動炉床炉の炉床上において、還元、溶融を受けてメタルとスラグに分離するが、この還元の時に、炉床のほぼ全表面を、原料が均一に覆っていれば、炉内からの伝熱を十分に受けて熱的に効率の良い処理を行うのに、有利である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
移動型炉床炉法による還元金属の製造方法では、水平移動する炉床上に、粉状の固体還元材からなる層を予め形成し、この固体還元材層の表面に金属含有物と粉状固体還元材を主とする原料を積みつけ、移動型炉床炉内で昇温することで原料中の金属を還元し、さらに還元金属を溶融させることで脈石および灰分からなるスラグとメタルを分離し、その後、冷却固化したスラグとメタルを、炉外へ排出するという処理が行われる。
【００１７】
なお、前記固体還元材の層は、移動型炉床炉の操業を安定して行うための、次のような役割を担うものである。第１は、溶融したスラグおよびメタルが炉床耐火物と接触して固着するのを防ぐ炉床耐火物保護層としての役割、第２は、粉状固体還元材の表面に凹凸を形成することでスラグおよびメタルの形状を制御する役割である。中でも、特に第１の炉床耐火物の保護層としての作用によって、製品であるスラグおよびメタルを安定的に炉外へ排出させることができるようになり、操業が安定化する。
【００１８】
固体還元材の層からなる炉床耐火物保護層（以下、単に、「固体還元材層」という）に使用する粉状の固体還元材は３ｍｍ以下のものを使用する。この理由は、固体還元材粒子があまりに大きいと粒子間に生成する空隙が大きくなり、固体還元材層上で溶融生成したスラグとメタルが固体還元材層中の固体還元材間の空隙間に入り込んだ際に、空隙部分を通過して炉床耐火物にまで達する恐れがあるからである。所定の粒径の固体還元材で形成された固体還元材層中の空隙であれば、スラグとメタルが固体還元材層中に入り込んだ際に、空隙部分で分散され、その表面積を増加する結果、スラグとメタルは、直ちに冷却凝固して、炉床耐火物にまで達せず、十分な炉床耐火物保護層として作用することになる。望ましくは固体還元材は3mm以下として使用する。
また、この固体還元材層が軟化溶融してコークス化し1〜2cm程度の亀裂を生じた場合には、溶融したスラグとメタルが重力に従い亀裂内に入り込んで、これらの溶融物が炉床耐火物に接触して損傷を与えることになる。さらには、たとえ固体還元材層表面に凹凸を形成して溶融メタル等の捕集をよくしても、該固体還元材層を形成する固体還元材粒子が大きいと、その表面に凹凸を形成すること自体が困難となる。
【００１９】
このことから、上述した移動炉床炉の回転する炉床上での固体還元材層の役割は、該固体還元材が高温においても粉の状態をいつまでも維持していることが必要である。したがって、炉床上に積みつける固体還元材層の作用効果を安定して獲得するには、炉内での昇温によってもあまり軟化溶融せず、大きな亀裂を発生せず、いつまでも必要な大きさの粒子径を維持させることが必要である。
【００２０】
そこで、本発明者らは、500mm×500mmの面積を加熱できる実験装置を用いて、8mm以下に粉砕した6種類の固体還元材を、50mmの層厚に積みつけ、1000℃に保持された炉内に装入して30分加熱した後、取りだして亀裂の発生状況を調べた。その結果を表１に示す。ここで、Roは石炭の平均反射率でJIS−M8816により測定された値である。2cm以上の大きな亀裂が発生したのは、最高流動度MFが1.5（logDDPM）を超える石炭を使用した場合であり、最高流動度MFが1.5（logDDPM）以下の石炭を使用した場合は若干溶融した形跡はあるものの粉状を呈しており大きな亀裂は発生しなかった。すなわち、最高流動度MFの高い強粘結炭、精錬炭は熱履歴により、塊状化して亀裂を発生し、固体還元材として使用すると、亀裂へのメタルのさし込みを生じるが、非粘結炭あるいは微粘結炭側の最高流動度MFを1.5以下とした場合の石炭の使用では、塊状化の進行がなく、上述した問題点は全く発生しなかった。
このことから、固体還元材層は最高流動度MFが1.5（logDDPM）以下の固体還元材を使用すると、その固体還元材は、回転炉床炉内でほぼ粉の状態を維持できるため、安定して炉床耐火物保護層としての作用効果を発揮させることができる。
【００２１】
【表１】

【００２２】
【実施例】
回転する直径2.2ｍの上面にアルミナ系の耐火物を張った炉床とその炉床上方にバーナーがあり、これらを炉体で覆った、図２に示す回転炉床炉を用いて、以下の実験操業を行った。
【００２３】
この回転炉炉床は、図２に示すように、予熱帯10a、還元帯10b、溶融帯10cおよび冷却帯10dに区画されている。また、この回転移動する炉床11の上には図２に示すように、鉄含有物と固体還元材からなる原料装入堆積させる。なお、図２において、図１に示した符号と同じ符号は同様の構成を示す。符号の17は、還元鉄を冷却して取り出すために排出口前に設置した冷却器である。メタルは排出装置15で排出した後、磁石によって分離を行い、磁石に付着したものを製品（還元鉄）とした。また、炉の供給口における原料の積みつけは、装入装置14により金属含有物および固体還元材などの原料を、図４に示すような原料積層条件（凹部1aを有する固体還元材層1の上に原料を積む）で、炉床11上に積みつけた。なお、固体還元材層1の表面の凹部1aは、固体還元材層1を積みつけた後に表面に凸部のあるローラーを押し付けることで成形した。なお、原料2中の金属含有物には、脈石分（SiO_２、Al_２Ｏ_３等）を7％以上含有する、表２に示すような成分組成の鉄鉱石を用いた。この原料2に混合し内装する固体還元材としては灰分を6〜11％含有する表３に示すような成分組成のものを用い、これらは3mm以下の篩いで粒度調整して用いた。
【００２４】
以上の条件で回転炉床炉の操業を行った結果について、表４に示す。表４において、実施番号１、２は、本発明方法に適合例である。いずれの条件においても固体還元材層の粉状のままであり、炉床の耐火物を損傷することがなかった。一方、実施番号３、４の比較例は、固体還元材として最高流動度MFが1.5（logDDPM）以上の本発明不適合の石炭を使用した例である。固体還元材層の一部がコークス化して亀裂が発生し、溶融したメタルおよびスラグが亀裂を通じて炉床に達して耐火物が一部損傷した。
【００２５】
【表２】

【００２６】
【表３】

【００２７】
【表４】

【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、金属含有物と固体還元材から、脈石、灰分の混入がない還元金属を得るに当り、安定して炉床耐火物と溶融したスラグおよびメタルとの固着を防ぐことができ、炉床耐火物その他の設備を損傷させることなく、円滑な移動炉床炉の操業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）（ｂ）は、従来の回転炉床炉の一例を示す略線図である。
【図２】実施例で用いた回転炉床炉の略線図である。
【図３】炉床上に原料と固体還元材を積みつけたもようを示す断面図（ａ）および斜視図（ｂ）である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for operating a mobile hearth furnace and a solid reducing material for protecting the hearth refractory of this furnace, and in particular, while moving the hearth in a horizontal direction in the mobile hearth furnace, by performing the temperature increase of the hearth of the cargo (the feedstock), it is those concerning the operation how the mobile hearth furnace for performing the reduction of the metal content.
[0002]
[Prior art]
Most of the crude steel is produced by the blast furnace-converter method or the electric furnace method. Among these, the electric furnace method uses scrap and reduced iron as iron raw materials, heats and melts them with electric energy, and in some cases, secondary refining to produce steel. At present, scrap is the main raw material, but in recent years, the use of reduced iron instead of scrap is increasing due to the tight supply and demand of scrap and the trend of upgrading the product by the electric furnace method.
[0003]
By the way, as one of the processes for producing this reduced iron, in recent years, iron ore and a solid reducing material are stacked on a horizontal moving hearth, and the iron ore is reduced by heating from above by radiant heat transfer. A mobile hearth furnace for producing reduced iron is known.
[0004]
The above-mentioned mobile hearth furnace is a new type of heating furnace that heats the raw material on the hearth in the process of moving the hearth horizontally in the furnace, and this type of mobile hearth furnace rotates separately. Also called hearth furnace. As shown in FIG. 1 (a), this rotary hearth furnace is an endlessly rotating furnace that moves in a furnace body 10 partitioned into a pre-tropical zone 10a, a reduction zone 10b, a melting zone 10c, and a cooling zone 10d. It covers the floor 11. As shown in FIG. 1B, a raw material 2 made of, for example, iron ore and a solid reducing material is stacked on the hearth 11 that rotates and moves horizontally. In addition, as the raw material, charcoal-containing pellets are used. The hearth 11 is covered with a furnace body 10 covered with a refractory. The furnace body 10 is provided with a burner 13 at the top, and the combustion heat of the burner 13 is used as a heat source. Eleven raw materials are reduced. In FIG. 1, 14 is a charging device for charging the raw material 2 onto the

hearth

11, and 15 is a discharging device for discharging the reduced product.
[0005]
In the operation of this mobile hearth furnace, the atmospheric temperature in the furnace body 10 is usually heated to around 1300 ° C. After the reduction of the raw material is completed, the reduced iron is cooled on the hearth in the cooling zone 10c and then collected in order to facilitate oxidation prevention and handling outside the furnace.
By the way, the metal-containing material in the raw material, such as iron ore, contains a lot of gangue components although the amount varies depending on the place of production. On the other hand, ash is contained in coal, coal char and coke, which are typical examples of solid reducing materials. include. Therefore, in such a mobile hearth furnace that performs only the reduction operation, it is inevitable that gangue is mixed into the reduced iron that is the product, and ash from the reducing material adheres to the product (reduced iron). There is a possibility of mixing.
[0006]
In this electric furnace made from reduced iron, lime is used for dephosphorization and desulfurization. Therefore, when reduced iron containing gangue and ash is introduced into the electric furnace, lime is used to adjust slag basicity. There is a disadvantage that the amount of power increases and the amount of power used increases due to the increase in the amount of heat required for hatching lime as the cost increases due to the increase in lime usage.
Therefore, in conventional moving hearth furnace operation, high-grade iron ore with as little gangue component as possible is used, and the use of low ash content as a reducing material reduces impurities in the product reduced iron. Desirable to do. However, with changes in the properties of iron ore and coal resources, lower grades must be used, and the above problems are unavoidable in electric furnaces made from reduced iron. .
[0007]
From this point of view, it has become necessary to develop a method for separating iron components and gangue components in the operation of mobile hearth furnaces. That is, in order to separate the iron component and the gangue component, it is necessary to melt and separate the reduced iron and the other gangue and ash on the mobile hearth furnace. That is, it is necessary to melt the reduced iron to produce metal and to hatch gangue and ash to produce slag. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-172312, a process for producing a high-quality reduced metal by melting a reduced product on a hearth of a mobile hearth furnace and removing gangue by separating it into slag and metal. Is disclosed. According to this technology, high-quality reduced iron with low gangue and ash content can be obtained, and when this technology is applied to dust recycling, it is possible to achieve complete separation and recovery of Fe and Zn. Become. Therefore, it can be said that this technique is one of the excellent reduced iron manufacturing methods compared with the known reduced iron manufacturing method of a moving hearth furnace.
[0008]
By the way, it is effective to separate the metal and slag when the reduced product is melted, but by simply melting and separating the reduced iron, gangue, and ash after the reduction, the slag is entirely on the discharge part of the moving hearth furnace, Since a metal layer is generated, it is particularly difficult to smoothly discharge the metal.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The most important thing in the operation of the mobile hearth furnace is to avoid the adhesion of the hearth refractory, the molten slag and the molten metal. That is, it is an important point to surely melt the charged raw materials in order to obtain a high-quality reduced metal free from gangue and ash and to reliably separate and recover the Fe and Zn contents. However, once the slag or molten metal adheres to the hearth refractory, it becomes difficult to discharge the slag and metal out of the furnace, it remains on the hearth without being discharged, and the remaining slag and metal are heated again. This leads to a vicious cycle of further eroding the hearth refractories. Therefore, conventionally, a layer of a solid reducing material is formed on the hearth refractory, and the raw material is melted on the solid reducing material layer to prevent contact between the melt and the hearth refractory.
[0010]
This solid reducing material layer is a layer in which a powdery solid reducing material such as coal is spread on the hearth. However, depending on the type of coal used, the solid reductant is softened and melted at a temperature in the vicinity of 400 to 500 ° C. and then re-solidified to coarsen the particle size. An integrated coke mass is formed, cracks are generated, and the hearth refractory cannot be protected from the melt.
[0011]
An object of the present invention has excellent protective effect of the hearth refractories, with the resulting molten slag and molten metal readily and stably operation how effective moving hearth furnace to discharging It is to propose.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies to achieve the above object, the inventors have arrived at the present invention according to the following summary configuration. That is, in the present invention, a raw material mainly composed of a metal-containing material and a solid reducing material is stacked on a horizontally moving hearth of a mobile hearth furnace, and the temperature of the raw material is increased while moving the hearth in the furnace. In the operation of generating reduced metal by melting at least once on the hearth, the maximum fluidity MF is not more than 1.5 (logDDPM) on this hearth prior to loading the raw material on the hearth (however, 0 Of a hearth refractory protective layer made of coal of 3 mm or less and exhibiting the characteristics of ( 3 ) , and stacking the raw material on the hearth refractory protective layer. Operation method.
[0014]
Here, the maximum fluidity MF of the solid reducing material is a value measured according to JIS-M8801. The measurement was difficult because powdered coke hardly melted, but it was handled at a rotational speed of 0. In addition, as metal-containing materials in raw materials, iron ore, Cr ore, Ni ore, iron sand, reduced iron powder, iron making dust, stainless steel refining dust, iron sludge and other metals, Ni and Cr containing metals Metal inclusions can be used. As the solid reducing material, coal char, coke, caking coal, non-slightly coking coal, steam coal, anthracite, or the like can be used.
These metal-containing material and solid reducing material may each be used as a single type, or may be used as a mixture of two or more types. Such a metal-containing material and a solid reducing material are mixed and used as a raw material for a moving hearth furnace. Furthermore, an auxiliary material for facilitating melting of reduced iron and ash during melting may be added to this raw material. As the auxiliary material, limestone, fluorite, serpentine, dolomite and the like can be used. Further, as the raw material, powders of about 8 mm or less, or those previously agglomerated into briquettes, pellets, etc. can be suitably used.
[0015]
The solid reducing material spread on the hearth may be the same type as that mixed in the raw material, or a different type of solid reducing material may be used. The solid reducing material stacked on the hearth may be one or a mixture of two or more of the various solid reducing materials described above.
The raw material stacked on the solid reducing material is reduced and melted on the hearth of the mobile hearth furnace, and separated into metal and slag. The uniform covering is advantageous for sufficiently performing heat-efficient treatment by sufficiently receiving heat from the furnace.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the method for producing reduced metal by the moving hearth furnace method, a layer made of powdered solid reducing material is formed in advance on a horizontally moving hearth, and the metal-containing material and powdered solid are formed on the surface of the solid reducing material layer. By stacking raw materials, mainly reducing materials, raising the temperature in the mobile hearth furnace, reducing the metal in the raw materials, and further melting the reduced metal, separates slag and metal consisting of gangue and ash. Then, the process of discharging the cooled and solidified slag and metal out of the furnace is performed.
[0017]
Note that the layer of the solid reducing material plays the following role in order to stably operate the mobile hearth furnace. The first is a role as a hearth refractory protective layer that prevents molten slag and metal from contacting and fixing with the hearth refractory, and the second is to form irregularities on the surface of the powdered solid reducing material. in a role that controls the slag and metal shape. In particular, the action of the first hearth refractory as a protective layer makes it possible to stably discharge the product slag and metal to the outside of the furnace, thereby stabilizing the operation.
[0018]
The powdery solid reducing material used for the hearth refractory protective layer (hereinafter simply referred to as “ solid reducing material layer ”) comprising a layer of solid reducing material is 3 mm or less. The reason for this is that if the solid reducing material particles are too large, the voids generated between the particles will be large, and the slag and metal melted on the solid reducing material layer will enter the gap between the solid reducing materials in the solid reducing material layer. This is because there is a risk of passing through the gap and reaching the hearth refractory . If voids in solid reducing material layer formed of the solid reducing material particle size of Jo Tokoro, slag and metal is when entering into the solid reducing material layer, it is dispersed in the gap portion, to increase its surface area As a result, the slag and the metal immediately cool and solidify and do not reach the hearth refractory, and act as a sufficient hearth refractory protective layer. Desirably, the solid reducing material is used at 3 mm or less.
Also, when this solid reductant layer softens and melts to coke and cracks of about 1 to 2 cm occur, the molten slag and metal enter the cracks according to gravity, and these melts are hearth refractories Will be damaged if touched. Furthermore, even if irregularities are formed on the surface of the solid reducing material layer to improve the collection of molten metal, etc., if the solid reducing material particles forming the solid reducing material layer are large, irregularities are formed on the surface. That itself becomes difficult.
[0019]
For this reason, the role of the solid reducing material layer on the rotating hearth of the moving hearth furnace described above requires that the solid reducing material maintains the powder state indefinitely even at high temperatures. Therefore, in order to stably obtain the effect of the solid reducing material layer loaded on the hearth, it does not soften and melt much by the temperature rise in the furnace, does not generate large cracks, and has the required size forever. It is necessary to maintain the particle size.
[0020]
Therefore, the present inventors used an experimental apparatus capable of heating an area of 500 mm × 500 mm, stacked six kinds of solid reducing materials pulverized to 8 mm or less in a layer thickness of 50 mm, and a furnace maintained at 1000 ° C. After charging for 30 minutes, it was taken out and examined for cracking. The results are shown in Table 1. Here, Ro is an average reflectance of coal and is a value measured by JIS-M8816. Large cracks of 2 cm or more occurred when coal with a maximum fluidity MF of more than 1.5 (logDDPM) was used, and when coal with a maximum fluidity MF of 1.5 (logDDPM) or less was used, it melted slightly. Although there was a trace, it was powdery and no large cracks occurred. In other words, strong caking coal and refining coal with a high maximum fluidity MF agglomerate due to thermal history to generate cracks, and when used as a solid reducing material, it causes metal penetration into the cracks, but it does not caking. The use of coal when the maximum fluidity MF on the side of coal or slightly caking coal was 1.5 or less did not cause agglomeration, and the above-mentioned problems did not occur at all.
For this reason, when a solid reducing material with a maximum fluidity MF of 1.5 (logDDPM) or less is used for the solid reducing material layer, the solid reducing material can be maintained in a nearly powdered state in the rotary hearth furnace, so that it is stable. Thus, the function and effect as a hearth refractory protective layer can be exhibited.
[0021]
[Table 1]

[0022]
【Example】
A rotating hearth furnace shown in FIG. 2 having a hearth with an alumina-based refractory on the upper surface of a rotating 2.2 m diameter and a burner above the hearth and covered with a furnace body, An experimental operation was conducted.
[0023]
As shown in FIG. 2, the rotary hearth is divided into a pre-tropical zone 10a, a reduction zone 10b, a melting zone 10c, and a cooling zone 10d. Further, as shown in FIG. 2, a raw material charge made of an iron-containing material and a solid reducing material is deposited on the rotating and moving hearth 11. In FIG. 2, the same reference numerals as those shown in FIG. Reference numeral 17 denotes a cooler installed in front of the outlet for cooling and taking out the reduced iron. After the metal was discharged by the discharge device 15, it was separated by a magnet, and the product (reduced iron) was attached to the magnet. In addition, the raw material is stacked at the furnace supply port by using the charging device 14 to supply the raw material such as the metal-containing material and the solid reducing material to the raw material stacking condition (the solid reducing material layer 1 having the recess 1a as shown in FIG. The material was loaded on the hearth 11. The concave portion 1a on the surface of the solid reducing material layer 1 was formed by pressing a roller having a convex portion on the surface after the solid reducing material layer 1 was stacked. As the metal-containing material in the raw material 2, iron ore having a component composition as shown in Table 2 containing 7% or more of gangue (SiO ₂ , Al ₂ O ₃ etc.) was used. As the solid reducing material mixed and incorporated in the raw material 2, those having a component composition as shown in Table 3 containing 6 to 11% of ash were used, and these were used after adjusting the particle size with a sieve of 3 mm or less.
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Table 4 shows the results of operating the rotary hearth furnace under the above conditions. In Table 4, Run # 1, 2 are adaptations to the present invention method. In any condition, the solid reducing material layer remained in a powdery state, and the refractory on the hearth was not damaged. On the other hand, the comparative examples of execution numbers 3 and 4 are examples in which coal incompatible with the present invention having a maximum fluidity MF of 1.5 (logDDPM) or more is used as a solid reducing material. A part of the solid reducing material layer was coke and cracks were generated, and the molten metal and slag reached the hearth through the cracks, and the refractory was partially damaged.
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[Table 2]

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[Table 3]

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[Table 4]

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【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when obtaining a reduced metal free of gangue and ash from a metal-containing material and a solid reducing material, a stable hearth refractory and molten slag and metal are obtained. Adherence can be prevented, and smooth operation of the hearth furnace can be performed without damaging the hearth refractory and other equipment.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B are schematic diagrams showing an example of a conventional rotary hearth furnace.
FIG. 2 is a schematic diagram of a rotary hearth furnace used in Examples.
FIG. 3 is a cross-sectional view (a) and a perspective view (b) showing a state in which a raw material and a solid reducing material are stacked on a hearth.

Claims

Raw materials mainly composed of metal-containing materials and solid reducing materials are stacked on a horizontally moving hearth of a mobile hearth furnace, and the temperature of the raw materials is increased while moving the hearth in the furnace, at least once on the hearth. In the operation of generating reduced metal by melting, prior to the loading of raw materials on the hearth, the maximum fluidity MF is 1.5 (logDDPM) or less (excluding 0 ) on this hearth. A method for operating a mobile hearth furnace, comprising providing a hearth refractory protective layer made of coal of 3 mm or less as shown, and stacking the raw material on the hearth refractory protective layer.