JPH01149913A - 溶融還元炉の炉口フード - 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、炉内の溶融金属浴中に、原料としての鉱石
を石炭、石灰とともに装入し、酸素を吹き込んで溶融状
態で還元にすると共に、溶融金属浴中から発生する可燃
性ガスに酸素を吹き込んで二次燃焼させてその燃焼熱を
前記鉱石の還元に利用する方式の溶融還元炉において、
その二次燃焼時の特に輻射熱を溶融還元に有効に利用で
きる溶融還元炉の炉口フードに関するものである。

（従来の技術） 溶融還元法は、鉄鉱石（酸化鉄）などの金属酸化物を含
有する鉱石を、溶融状態で還元して鉄やフェロアロイを
製造する方法であり、将来の原料およびエネルギー事情
に適応するとじて最近注目されるようになり、実用化の
ための研究開発が進められている技術である。この方法
に期待される特長はつぎの点にある。すなわち、製鉄法
としては、高炉法と比べて、安価な原料の使用、粉鉱の
塊成化などの事前処理工程の省略、設備の小型化などを
実現できること、またフェロアロイの製造法としては、
電力に依存しないプロセスの実用化が可能であることな
どである。

溶融還元法には種々のプロセスが提案されており、還元
炉の形式も多様であるが、代表的な形式として金属浴炉
式の溶融還元炉があげられる。これは、たとえば製鉄用
のものでは、鉄浴（溶鉄）内へ石炭および酸素とともに
鉄鉱石を装入し、これを還元して溶鉄（銑鉄）を得る還
元炉であるが、反応が速く（固体状態で還元するものに
比べて１００倍以上の速度で還元することができる）、
設備形式がシンプルであるなどの理由で多くのプロセス
に採用されている。

反面、この種の溶融還元炉はエネルギー利用率が悪いと
いう面があるので、いわゆる二次燃焼技術として、溶融
還元炉内の上部空間部に酸素を吹き込んで金属浴中から
発生する可燃性のガスを燃焼させ、その燃焼熱を金属浴
中に回収させることにより、還元炉のエネルギー利用率
を上げる方法が提案されている。

ところで、溶融還元炉における従来の炉口フードは、主
として耐久性の面からフードの壁面を水冷管壁（メンブ
レンチューブ）で形成した水冷式構造のものが一般的で
ある。

（発明が解決しようとする問題点） 二次燃焼を行わない溶融還元炉では、炉内ガス温度がせ
いぜい１４００〜１５００℃程度であるので、フードへ
のガスの輻射熱量がそれほど大きくないため、上記した
従来の水冷式フードであっても、炉内ガスの熱（特に輻
射熱）損失は小さく、したがって水冷式構造による利点
の方が大きいといえる。

しかしながら、二次燃焼を行う溶融還元炉では、その燃
焼部付近の炉内ガス温度が１８００〜２０００℃程度に
まで達するため、フードへのガスの輻射熱量も大幅に増
大するが、従来の水冷式構造のフードでは、その輻射熱
のかなりの部分が冷却水に吸収されてしまうので輻射熱
量の損失が大きくなり、また、二次燃焼による還元効率
の所定の上昇効果を得ようとすると、酸素の吹き込み量
を増やして二次燃焼率を高くする必要があり、ランニン
グコストがアップする。さらに、フードを２基設けて交
替で使用しようとする場合に、水冷用配管を配備してお
かなければならないので、構造が複雑になり、フードの
交替に手間がかかる。

（発明の目的） この発明は上述の点に鑑みなされたもので、二次燃焼に
より発生する熱、特に輻射熱を炉内の溶融還元に無駄な
く利用でき、二次燃焼率を従来の水冷式フードを用いた
場合に比べてかなり低くでき、ランニングコストや付帯
設備を削減できる溶融還元炉の炉口フードを提供しよう
とするものである。

（問題点を解決するための手段） 上記した目的を達成するためのこの発明の要旨とすると
ころは、炉内の溶融金属浴中に、原料としての鉱石を石
炭、石灰とともに装入し、酸素を吹き込んで溶融状態で
還元するとともに、溶融金属浴中から発生する可燃成分
を有するガスに酸素を吹き込んで二次燃焼させてその燃
焼熱を前記還元に利用する溶融還元炉の炉口フードであ
って、炉口の開口断面形状に対応する開口断面をもつ筒
状の炉口フード本体の上端を、前記金属浴に臨ませた天
板で閉塞し、フード本体の側周壁にガス排出管を接続し
、前記天板の内面に耐火材を施したことである。

（作用） この発明の炉口フードによれば、炉内の上部で溶融金属
浴中から発生する可燃性ガスに酸素を吹き込んで二次燃
焼させた際、二次燃焼による輝炎がフード内面の耐火材
で反射され、その輻射熱が下方の金属浴中に伝播されて
、二次燃焼熱が溶融還元に有効に供されて、溶融還元炉
におけるエネルギーの利用率が向上する。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は製鉄用溶融還元炉に炉口フードを装着した状態
の断面図である。図において、ｌは溶融還元炉１１の上
端炉口１２上に装着される炉口フードＡの本体で、この
フード本体ｌは、炉口１２の開口断面形状に対応する開
口断面をもつ円筒形状からなり、フード本体ｌの上端に
は、平坦な天板２が炉ｌｌ内の溶融鉄浴Ｆ面に臨ませて
一体に形設され、フード本体ｌ上端を閉塞している。ま
た、フード本体ｌの下端周囲に、前記炉口１２の開口周
縁部に対応するフランジ３が一体に突設されている。さ
らに、フード本体ｌの側周壁に、ガス排出管５が接続さ
れている。そして、前記フード本体１１天板２およびフ
ランジ３は通常、鋼板で形成され、フード本体ｌの内周
面および天板２の内面は、耐火材４でライニングされて
いる。なお、図中、Ｓはスラグである。

一方、前記溶融還元炉１１はつぎのような構成からなる
。すなわち、通常、予備還元炉２１で予備還元した鉄鉱
石を装入管１３により炉ｌｌ内底部の溶融鉄浴Ｆ中に装
入するとともに、石炭および石灰を装入管１４により炉
１１内の溶融鉄浴Ｆ中に装入し、酸素を吹き込み管１５
より炉ｌｌ内の溶融鉄浴Ｆ中に吹き込んで燃焼させ、溶
融状態で鉄鉱石を還元する。さらに、炉１１上部の吹き
込み管１６からも炉内ガス空間部１１ａに酸素が吹き込
まれ、溶融鉄浴Ｆ中から出てくる可燃成分を有するガス
の一部を二次燃焼させ、この二次燃焼による発生熱も前
記鉄浴Ｆ中に回収させて鉄鉱石の還元に供する。そして
、溶融還元炉１１から排出されるガスは、炉口フード本
体１およびガス排出管５を経て予備還元炉２１へ送られ
る。なお、符号２１ａは流動層式予備還元炉２１の分散
板である。

上記した本実施例の炉口フードＡを備えた溶融還元炉１
１によれば、炉１１内の上部１１ａで溶融鉄浴Ｆ中から
発生する可燃性ガスに吹き込み管１６より酸素を吹き込
んで二次燃焼させた際、二次燃焼による輝炎が炉口フー
ドＡの天板２内面および本体ｌ側周壁内面の耐火材４で
反射され、その輻射熱が下方の溶融鉄浴Ｆ中に伝播され
て回収され、二次燃焼による発生熱が無駄なく溶融還元
に供されるものである。

ここで、上記実施例の炉口フードＡを備えた溶融還元炉
１１（以下、Ｂ１という）と従来の水冷式炉口フードを
備えた溶融還元炉Ｂ、との比較データを下記に示す。

なお、両溶融還元炉とも、耐火材４の最大許容値の関係
から炉口ガス温度は常用で１５００〜１６００℃、高く
ても１８００℃前後に保持されるように、二次燃焼させ
た。

・Ｂ２の二次燃焼率が約５０％であるのに対しＢ１は約
４０％でよかった。

・二次燃焼用酸素の吹込み量は、Ｂ、がＢ、より約２０
％少なかった。

・石炭の使用量は、Ｂ１がＢ、よりも約１０％少なかっ
た。

・炉から排出されるガス中のＣＯやＨ２などの還元成分
の含有率が、ＢｌではＢ、に比べて約２０％高くなった
。これに伴い、予備還元炉を併設して溶融還元炉からの
排ガスで鉄鉱石を予備還元し、予備還元鉄を溶融還元炉
で最終還元するシステムでは予備還元率が高くなるので
、石炭の使用量は、Ｂ、がＢ、よりも約１５％少なかっ
た。

つぎに、第２図は炉口フードの他の実施例を示す。図に
おいて、前記実施例と同一構造の炉口フードＡを２基備
え、各炉口フードＡを軌道６上に移動自在に載置された
搬送装置７により、吊具８などで吊持して、溶融還元炉
１１の炉口１２上と各待機位置間で移動できるように構
成されている。また、各炉口フードＡは、溶融還元炉１
１の炉口１２およびガス排出管５に対し容易に着脱でき
るようになっている。

したがって、本実施例の場合は、２基の炉口フードＡを
交替で使用するので、一方の炉ロフ−ドＡの耐火材（損
傷による）の補修時には他方の炉口フードを連続して使
用できるとともに、点検や補修が容易である。

（効果） 上記のように構成したこの発明の炉口フードによれば、
以下の効果がもたらされる。

（１）従来の水冷式炉口フードに比べて二次燃焼率を低
くできる。このため、酸素使用量が減少し、ランニング
コストが下がり、また、酸素吹込み口部付近の炉耐火材
の寿命が延びる。

（２）前記（１）の二次燃焼率の低下に伴い、石炭の使
用量が減少し、また、溶融還元炉からの排ガスを用いる
予備還元炉を併設する場合には、排ガス中のｃｏ、ｎ＊
などの還元成分含有率が上がって予備還元率が高くなる
ので、石炭使用量は一層減少する。

（３）前記（１）の二次燃焼率の低下に伴い、予備還元
炉の有無に拘わらず、排ガスの燃料用ガスとしての価値
が高まる。

（４）従来の水冷式炉口フードに比べて、構造が簡単に
なり、水冷設備が不要で、設備費が低減されるとともに
、とくに２基の炉口フードＡを交替で使用するのに好適
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る炉口フードを　　。 溶融還元炉に装着した状態の断面図、第２図は炉口フー
ドの他の実施例を示す断面図である。 ｌ・・・炉口フード本体、２・・・天板、３・・・フラ
ンジ、４・・・耐火材、５・・・ガス排出管、１１・・
・溶融還元炉、１２・・・炉口、１６・・・酸素吹き込
み管、Ａ・・・炉口フード。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）炉内の溶融金属浴中に、原料としての鉱石を石炭
   、石灰とともに装入し、酸素を吹き込んで溶融状態で還
   元するとともに、溶融金属浴中から発生する可燃成分を
   有するガスに酸素を吹き込んで二次燃焼させてその燃焼
   熱を前記還元に利用する溶融還元炉の炉口フードであっ
   て、炉口の開口断面形状に対応する開口断面をもつ筒状
   の炉口フード本体の上端を、前記金属浴に臨ませた天板
   で閉塞し、フード本体の側周壁にガス排出管を接続し、
   前記天板の内面に耐火材を施したことを特徴とする溶融
   還元炉の炉口フード。
2. （２）前記天板およびフード本体の側周壁の内面に耐火
   材を施した特許請求の範囲第１項に記載の溶融還元炉の
   炉口フード。
3. （３）前記炉口フード本体と同一構造の２基のフード本
   体を、それぞれ炉口に対して着脱自在に配備して、各フ
   ード本体を交替可能にした特許請求の範囲第１項に記載
   の溶融還元炉の炉口フード。