JP5181875B2 - 竪型溶解炉を用いた溶銑製造方法 - Google Patents
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Description
[1]羽口位置での炉内径が2〜4mの竪型溶解炉において、炉頂部から、主たる炉装入原料である鉄系スクラップとコークスを装入し、炉下部に設けられた複数の羽口から熱風を吹き込み、コークスの燃焼熱で鉄系スクラップを溶解することにより溶銑を製造する方法であって、
少なくとも一部の羽口内に、酸素を超音速で噴射する酸素噴射ノズルを配置して、該酸素噴射ノズルから酸素(a)を吹き込むとともに、酸素(b)を予め熱風と混合して、熱風とともに羽口から吹き込み、且つ前記酸素(a)と酸素(b)の流量が下記(1)式を満足することを特徴とする竪型溶解炉を用いた溶銑製造方法。
−2.5×A+92.5≦X≦−1.2×A+100 …(1)
但し、
A:酸素富化率(vol%)=([酸素(a)と酸素(b)の合計流量]/[熱風流量])×100
X(vol%)=([酸素(a)の流量]/[酸素(a)と酸素(b)の合計流量])×100
[2]上記[1]の溶銑製造方法において、鉄系スクラップとともに、鉄含有ダストおよび/または鉄含有スラッジの塊成化物を装入することを特徴とする堅型溶解炉を用いた溶銑製造方法。
この溶解炉の大きさ等に本質的な制限はないが、実質的に操業可能若しくは操業上有利なサイズとして、通常は、羽口位置での炉内径が2〜4m程度、炉高が6〜10m程度である。羽口数に制限はないが、通常、4〜12本程度である。
原料である鉄系スクラップとコークスは、炉内に同時に装入してもよいし、交互に装入してもよい。また、主たる炉装入原料は鉄系スクラップとコークスであるが、さらに鉄源として、鉄含有ダストおよび/または鉄含有スラッジの塊成化物(以下、説明の便宜上「鉄含有ダスト/スラッジ塊成化物」という。)を装入することができる。この鉄含有ダスト/スラッジ塊成化物を装入すると、鉄系スクラップ単独装入の場合に比べてコークス原単位が増加するため、排ガス量が増加する。送風酸素富化により、排ガス量を低減できるため、鉄含有ダスト/スラッジ塊成化物を装入する場合は、送風酸素富化の制御がより重要となる。溶解炉には、上記鉄源およびコークス以外にも、例えば、銑鉄、還元鉄、鉄鉱石等の鉄源、木炭や無煙炭等の炭材などを装入してもよい。鉄系スクラップと鉄含有ダスト/スラッジ塊成化物を併せて装入する際の炉内への装入方法は任意であるが、なるべく均一に装入する方が操業の安定性には良い。
このような酸素噴射ノズル7からの超音速酸素噴射による送風酸素富化を行うことにより、単位時間当たりの発熱量が増加するとともに、酸素供給条件が適正化される。
酸素噴射ノズル7が配置された羽口3では、羽口3のほぼ中央に位置する酸素噴射ノズル7から酸素ジェットが超音速で噴射され、その外側の羽口先端から熱風+酸素(b)が吹き込まれる。
−2.5×A+92.5≦X≦−1.2×A+100 …(1)
但し、
A:酸素富化率(vol%)=([酸素(a)と酸素(b)の合計流量]/[熱風流量])×100
X(vol%)=([酸素(a)の流量]/[酸素(a)と酸素(b)の合計流量])×100
試験条件は、シュレダー屑、プレス屑等の市中スクラップを9割、製鉄所内で発生するスクラップ屑を1割の割合で鉄源とし、熱源であるコークスは鋳物コークスと篩目40mmで篩った篩上の高炉コークスを用い、鋳物コークスの質量比率は60質量%で一定とした。酸素富化量毎に酸素噴射ノズル7から吹き込む酸素量の比率を変更し、溶銑の出銑温度が1510〜1530℃となるようにコークス原単位を調整した結果、コークス原単位は125〜190kg/t・pigで変化した。また、送風量は12000〜14000Nm3/h、送風温度は550℃とし、炉頂ガス温度は200〜250℃となった。
また、酸素噴射ノズル7は、酸素富化率に応じて酸素流量が変化するため、スロート径dt:4〜20mm、出口径de:4〜20mm、背圧:0.90〜0.99MPaの範囲で変更し、ノズル出口の初期流速が500m/s程度の超音速となるようにした。
前記鉄含有ダストは、酸化鉄及び/又は金属鉄を含むダストであり、その種類に特に制限はないが、代表的なものとしては、鉄鋼製造プロセスで生じる製鋼ダストを挙げることができる。この製鋼ダストには、溶銑予備処理工程で生じる溶銑予備処理ダスト、転炉脱炭工程で生じる転炉ダスト、電気炉で生じる電気炉ダストなどが含まれる。これらの製鋼ダストは、製鋼工程で発生した排ガスから集塵することにより回収されたものである。また、これらの中でも、転炉脱炭工程で生じる転炉ダスト、いわゆるOGダストが、不純物の含有量が少なく、したがって鉄含有量が高いため特に好ましい。また、製鋼ダスト以外の鉄含有ダストとしては、例えば、高炉ダスト、圧延ダストなどがある。
また、前記鉄含有スラッジは、酸化鉄及び/又は金属鉄を含むスラッジであり、その種類に特に制限はないが、上述したような各種ダストが湿式集塵機で捕集されることでスラッジ化したものが、代表例として挙げられる。
前記水硬性バインダーとしては、例えば、ポルトランドセメント、高炉セメント、アルミナセメント、フライアッシュセメントなどの各種セメント、高炉水砕スラグ微粉末、生石灰などの1種以上を用いることができる。原料中の水硬性バインダーの配合量は、強度の発現及びスラグ生成量の抑制の観点から、一般に2〜25mass%程度とすることが好ましい。
また、生成するスラグ量をなるべく少なくするという観点から、原料中でのSiO2、Al2O3、CaO、MgOの合計量を25mass%以下とすることが好ましい。当然、これら成分は水硬性バインダーなどに含有されるものも含まれる。
水の量は原料の配合によっても異なるが、成形時に圧縮しても水がしみ出てこない最大水量が望ましい。定量的には、JIS−A−1101(コンクリートのスランプ測定方法)に準じた測定においてスランプが0である最大水量となるように調整することが好ましい。水の量が少なすぎると適切に成形できず、また水硬性バインダーの硬化も進行しない。一方、水の量が多すぎて成形時に水がしみ出てくると、その水の処理などに特別な対応が必要になるからである。
成形物の形状は任意であるが、炉に装入した際の粉化をなるべく抑えるために角部が少ない方が好ましい。また、成形物の大きさも任意であるが、あまり小さいと竪型溶解炉に装入した際に炉の圧力損失を増大させ、一方、あまり大きいと竪型溶解炉に装入した際に塊成化物の中心部の昇温遅れによる還元・溶解遅れを生じるので、一般には容積で20〜2000cm3程度のサイズが好ましい。
また、鉄含有ダスト/スラッジ塊成化物としては、上述したような水硬性バインダーを用いて成形体を水和硬化させる製法以外の方法で製造されたものでもよい。
2 原料装入部
3 羽口
4 熱風管
5 熱風発生装置
6 空気配管
7 酸素噴射ノズル
8a,8b 酸素配管
9 排気ダクト
10 集塵装置
30 羽口管
Claims (2)
- 羽口位置での炉内径が2〜4mの竪型溶解炉において、炉頂部から、主たる炉装入原料である鉄系スクラップとコークスを装入し、炉下部に設けられた複数の羽口から熱風を吹き込み、コークスの燃焼熱で鉄系スクラップを溶解することにより溶銑を製造する方法であって、
少なくとも一部の羽口内に、酸素を超音速で噴射する酸素噴射ノズルを配置して、該酸素噴射ノズルから酸素(a)を吹き込むとともに、酸素(b)を予め熱風と混合して、熱風とともに羽口から吹き込み、且つ前記酸素(a)と酸素(b)の流量が下記(1)式を満足することを特徴とする竪型溶解炉を用いた溶銑製造方法。
−2.5×A+92.5≦X≦−1.2×A+100 …(1)
但し、
A:酸素富化率(vol%)=([酸素(a)と酸素(b)の合計流量]/[熱風流量])×100
X(vol%)=([酸素(a)の流量]/[酸素(a)と酸素(b)の合計流量])×100 - 鉄系スクラップとともに、鉄含有ダストおよび/または鉄含有スラッジの塊成化物を装入することを特徴とする請求項1に記載の堅型溶解炉を用いた溶銑製造方法。
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JP2000204409A (ja) * | 1999-01-13 | 2000-07-25 | Nippon Steel Corp | 竪型炉の操業方法 |
JP4745731B2 (ja) * | 2005-06-24 | 2011-08-10 | 日本鋳鉄管株式会社 | キュポラによる溶銑の溶製方法 |
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