JPH01136913A - 鉄の溶融還元方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、鉄の溶融還元方法に係り、詳しくは、精錬
炉の鉄浴中での脱炭反応により生成した一酸化炭素のス
ラブ層中での二次燃焼およびその二次燃焼で発生した熱
の鉄浴への着熱を高効率で行なわせながら、鉄浴中で鉄
原料を溶融還元する方法に関するものである。

〔従来の技術〕

精錬炉の上部から精錬炉内の鉄浴上のスラグ層の下部に
挿入したランスの下端から、鉄浴中に撹拌用ガスによる
攪拌下に脱炭用酸素を吹き込み、ランスの下部側壁の複
数本の吹込みノズルからスラグ層中に二次燃焼用酸素を
吹き込みながら、鉄浴中で鉄原料を溶融還元する、鉄の
溶融還元方法が知られている。

この溶融還元方法では、鉄浴中での脱炭反応により生成
した一酸化炭素を、鉄浴上のスラグ層中で二次燃焼させ
て大量の熱を発生させ、その熱をスラグ層を介して鉄浴
中に着熱させて、鉄浴中での鉄原料の溶融および還元反
応のための熱に供している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、従来の方法では次のような問題点があった。

即ち、スラグ層中での一酸化炭素の二次燃焼率を高める
ために、二次燃焼用酸素の吹込み量を増加して行くと、
第４図に示すように、二次燃焼率は吹込み量がある量ま
では高くなるが、吹込み量がそれ以上になると逆に下る
。これは、二次燃焼用酸素の吹込み量が多くなると、こ
れが鉄浴からスプラッシュした粒鉄や鉄浴の湯面に接触
して、これらの炭素を脱炭する量が多くなる結果、−酸
化炭素の発生量が増加するためであると考えられる。い
ずれにせよ、二次燃焼率は高々５０％程度である。

また、着熱効率は二次燃焼率を高くしていくと低下する
が、それでも小型精錬炉を用いた実験室規模の溶融還元
では、二次燃焼率３０％位までは着熱効率９０％位を得
られる条件がある。しかしながら、転炉相当の大型精錬
炉を用いた実規模の溶融還元では、二次燃焼率３０チで
着脱効率７０チ位しか得られていない。

以上のようなことから、−酸化炭素のスラグ層中での二
次燃焼およびその二次燃焼で発生した熱の鉄浴への着熱
を、それぞれ例えば５０チより犬および９０％より犬の
高効率で行なわせながら、鉄浴中で鉄原料を溶融還元す
ることができる、鉄の溶融還元方法が望まれている。従
って、この発明は、このような鉄の溶融還元方法を提供
することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、鉄の溶融還元方法において、ランスの下部
側壁に設けられた複数本の吹込みノズルから精錬炉内の
スラグ層中に二次燃焼用酸素を吹き込むことに関し、下
記の（１）式、（２）式および（３）式を満足するよう
に操業することに特徴を有するものである。

ｐ　）　ｉ、　９匂／ｃｙｌ　ａ　ｂ　ｓ　　・・・・
・・・・・・・・・・・・（１）Ｌ　）　０．Ｏ０３７
ｖｇ−”０２８θ１°７（ｄｓＥ７．　）　”ρ、−０
．４６　、、、（２）Ｄ　　）　　３０．１６ｖｇ−”
”ｏ−””（ｄＡニア；゛）　ｏ、ａ　２ρ、−０４１
，：　（３）但し、吹込みノズルでの二次燃焼用酸素の
ノズル圧力をＰ　（ＫＩｉ／ｃｎａｂｓ　〕、吹込みノ
ズルからの二次燃焼用酸素の水平線から下方へ計った噴
射角度をθ〔度〕、吹込みノズルのノズル径をｄ（、、
、〕、スラグ層の嵩密度をρ、　ＣＫｌ／ｒ、？　）　
、精錬炉内発生ガスの空塔速度をｖｇ　（Ｎ　ｍ　／　
Ｅ３　：］　、吹込みノズルと鉄浴の湯面との間の鉛直
方向の距離をＬ〔ｍ〕、精錬炉の内径をＤ　Ｃ，）とす
る。

以下、この発明の方法について詳述する。

本発明者等は、鉄の溶融還元方法において、精錬炉内の
スラグ層中での一酸化炭素の二次燃焼およびその二次燃
焼で発生した熱の鉄浴への着熱を、それぞれ例えば５０
％より大および９０％より犬の高効率で行なわせること
を可能とすべく、ランスの下部側壁に設けられた複数本
の吹込みノズルからスラブ層中に二次燃焼用酸素を吹込
むことに関し、鋭意研究を重ねた。その結果、以下のよ
うにすればよいことが判った。

第１図は、この発明の詳細な説明図である。第１図にお
いて、１は精錬炉、２は精錬炉１内の鉄浴３上のスラグ
層４の下部に挿入されたランス、５は精錬炉ｌの底壁に
設けられた底吹きノズルである。底吹きノズル５からの
撹拌用ガスによる攪拌下に鉄浴３中に、ランス２の下端
から脱炭用酸素が吹き込まれ、スラグ層４中にランス２
の下部側壁の複数本の吹込みノズルから二次燃焼用酸素
が吹き込まれる。

先ず、ランス２の下部側壁の吹込みノズル１本当りの二
次燃焼用酸素の吹込み量とスラグ層４中での一酸化炭素
の二次燃焼によって発生した熱の鉄浴３への着熱効率と
の間の関係を調べた。その結果を第２図に示す。

第２図から明らかなように、ノズル径３咽φ。

６咽φ、１０ｍｍφの共に、吹込みノズルの二次燃焼用
酸素の吹込み量が、吹込みノズルからの二次燃焼用酸素
の噴射ジェットに音速を得られる吹込み量（図中印で示
す）以下になると、着熱効率はほぼその最大値から急激
に減少する。従って、各ノズル径共に吹込み量の観点か
ら着熱効率を高い値にするだめには、音速を得られる吹
込み量以上の吹込み量、即ち音速以上の噴射速度を確保
すればよい。噴射速度に音速以上を得るにはノズル圧力
が１．８９３Ｋｇ　／　ｃｒａｂｓ以上、余裕をみて１
．９Ｋｇ／ｃｒｌ　ａ　ｂ　ｓ　　より犬にすればよい
。

そこで、この発明では、先ず、吹込みノズルでの二次燃
焼用酸素のノズル圧力Ｐを、１．９　Ｋｇ／ｃｒｌａｂ
ｓより犬とする。即ち、下記（１）式の通シである。

ｐ　）　１．９　Ｋｇ／　ｔ−ｒｄ　ａｂＳ　　・・・
・・・・・・・・・・・・・・・（１）次に、二次燃焼
用酸素の送酸条件を種々変更して、二次燃焼用酸素の吹
込み量と二次燃焼率との関係を実験的に求めた。その結
果、吹き込んだ二次燃焼用酸素がほぼ１００チ、−酸化
炭素の二次燃焼に使われる条件は、下記の（２）式で表
わすことができることが判った。

Ｌ　）Ｏ−００３７ｖｇ−００２”θｌフ（ａ　Ｖｌす
７ｉ）０．６　ρ、−０．４６　、、、（２）ここで、
Ｌは吹込みノズルと鉄浴３の湯面（静止時の湯面である
）との間の鉛直方向の距離〔ｍ〕、ｖｇは精錬炉１内発
生ガスの空塔速度〔Ｎｍ／Ｓ〕、θは吹込みノズルから
の二次燃焼用酸素の水平線から下方向へ計った噴射角度
〔度〕、ｄは吹込みノズルのノズル径〔咽〕、ρ８はス
ラグ層への嵩密度ＣＫｙ／ｍ’　〕である。

上記（２）式で表わされる条件を満足すると、吹き込ん
だ二次燃焼用酸素がほぼ１００％、−酸化炭素の二次燃
焼に使われるから、その吹込み量に応じた二次燃焼率が
得られる。従って、吹込み量を設定することにより５０
％を超える高い二次燃焼率を得ることが可能となる。

そこで、この発明では、（１）式と共に（２）式をも満
足するようにする。

次に、二次燃焼によって発生した熱の鉄浴３への着熱効
率と、吹込みノズル−炉壁間距離との間の関係を調べた
。その結果を、第３図に示す。第３図から明らかなよう
に、吹込みノズル−炉壁間距離が凡そ１，１ｍ以上では
、着熱効率が９０％を上廻るほぼ一定の高い値を示して
いるが、１．１ｍより短かくなると着熱効率は急激に低
下する。

そこで、その理由を更に調べたところ、吹込みノズルか
らの二次燃焼用酸素の噴射ジェットが炉壁に衝突する条
件では、着熱効率が低下することが判った。このことか
ら、着熱効率を例えば９゜チよシ高い値にするためには
、二次燃焼用酸素の噴射ジェットが炉壁に衝突しなけれ
ばよく、衝突しないだめの条件を実験的に調べたところ
、下記の（３）式を満せばよいことが判った。

Ｄ　）　３０．１６Ｖｇ−００”θ−０・”（ａ６万）
０５２ρ、−０，４７、、、（３）ここで、Ｄは精錬炉
１の内径〔−）である。

そこで、この発明では、（１）式、（２）式と共に（３
）式をも満すようにする。

従って、この発明では、ランス２の下部側壁に設けられ
た複数本の吹込みノズルからスラグ層４中に二次燃焼用
酸素を吹込むことに関し、上記の（１）式、（２）式お
よび（３）式を満足するように操業するものである。こ
れによれば、精錬炉内のスラグ層４中での一酸化炭素の
二次燃焼およびその二次燃焼によって発生した熱の鉄浴
３への着熱を、それぞれ例えば５ｏ％より大および９０
チよシ犬の高効率で行なわせながら、鉄浴３中で鉄原料
を溶融還元することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明の溶融還元方法によれば
、精錬炉内のスラグ層中での一酸化炭素の二次燃焼およ
びその二次燃゛焼で発生した熱の鉄浴への着熱を、それ
ぞれ例えば５ｏｑ６よシ犬および９０％より犬の高効率
で行なわせながら、鉄浴中で鉄原料を溶融還元すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の鉄の溶融還元方法を示す説明図、
第２図は、吹込みノズル１本当りの二次燃焼用酸素の吹
込み量と二次燃焼で発生した熱の鉄浴への着熱効率との
間の関係を示すグラフ、第３図は、着熱効率と吹込みノ
ズル−炉壁間距離との間の関係を示すグラフ、第４図は
、従来の鉄の溶融還元方法における二次燃焼用酸素の吹
込み量と二次燃焼率との間の関係を示すグラフである。 図面において、 １・・・精錬炉、　　　　　　２・・・ランス、３・・
・鉄浴、　　　　　　　４・・・スラグ層、５・・・底
吹きノズル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 精錬炉の底壁に設けられた底吹きノズルから前記精錬炉
   内の鉄浴中に撹拌用ガスを吹き込んで、前記鉄浴を撹拌
   しつつ、 前記精錬炉の上部から前記鉄浴上のスラグ層の下部に挿
   入したランスの下端から、前記鉄浴中に脱炭用酸素を吹
   き込み、そして、 前記ランスの下部側壁に設けられた複数本の吹込みノズ
   ルから、前記スラグ層中に二次燃焼用酸素を吹き込むこ
   とからなる、鉄の溶融還元方法において、 前記吹込みノズルでの前記二次燃焼用酸素のノズル圧力
   をＰ〔Ｋｇ／ｃｍ＾２ａｂｓ〕、前記吹込みノズルから
   の前記二次燃焼用酸素の水平線から下方へ計つた噴射角
   度をθ〔度〕、前記吹込みノズルのノズル径をｄ〔ｍｍ
   〕、前記スラグ層の嵩密度をρ＿ｓ〔Ｋｇ／ｍ＾３〕、
   前記精錬炉内発生ガスの空塔速度をｖ＿ｇ〔Ｎｍ／Ｓ〕
   、前記吹込みノズルと前記鉄浴の湯面との間の鉛直方向
   の距離をＬ〔ｍ〕および前記精錬炉の内径をＤ〔ｍ〕と
   したときに、下記の（１）式、（２）式および（３）式
   を満足するように操業することを特徴とする、鉄の溶融
   還元方法。 Ｐ＞１．９Ｋｇ／ｃｍ＾２ａｂｓ………（１）Ｌ＞０．
   ００３７ｖ＿ｇ＾−＾０＾．＾０＾２＾８θ＾１＾．＾
   ７（ｄ√（Ｐ／２））＾０＾．＾６ρ＿ｓ＾−＾０＾．
   ＾４＾６…（２）Ｄ＞３０．１６ｖ＿ｇ＾−＾０＾．＾
   ０＾１＾２θ＾−＾０＾．＾１＾６（ｄ√（Ｐ／２））
   ＾０＾．＾５＾２ρ＿ｓ＾−＾０＾．＾４＾７…（３）
   。