JPH01195209A - 鉄浴式溶融還元炉の操業方法 - 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］ 本発明は、鉄浴式溶融還元炉による溶鉄の製造方法に関
する。

［従来の技術］ 特開昭５４−１５８３２０号公報は、酸素を上底吹きで
きる反応容器を用いて高クロム鋼を溶製する方法で、転
炉状の反応容器の上方から溶鉄、クロム鉱石、コークス
塊、石灰を半連続的に装入しなから溶湯に酸素と炭素質
粉体を吹き込み酸素を上吹きして高クロム溶湯を製造す
る方法である。この方法は高クロム溶湯の製造方法で溶
鉄の製造方法ではない。又この方法では塊状の炭素質や
塊状のクロム鉱石を反応容器の上方から装入する。

この公報には格別の記載はないが、粉状の例えば石炭粉
を反応容器の上方から装入すると、本発明者等の知見で
は、上吹き酸素等による反応容器内の強いガス流で石炭
粉は飛ばされ、装入の効果は少ない。

一般に石炭採掘、輸送の際に多量の石炭粉が発生する。

この石炭粉は塊状の炭素質に加工する事はできるが煩瑣
なため、石炭粉をそのまま使用できる方法が望ましい。

特開昭５８−１３６７０９号公報には炭素質材料をキャ
リアガスで、融成物の内部に吹込む製鋼法が述べられて
いる。この方法は鉄鉱石から直接に鋼を製造する方法で
溶鉄を製造する方法ではない。

本発明者等の知見によると、炭素含有量の高い溶鉄の場
合は、格別の工夫を行わないと、吹込まれた炭素質材料
は鉄浴を吹き抜けるか、もしくはスラグのＦｅＯが上昇
してスラグを泡立たせて、スラグが反応容器から溢れる
等の問題点が発生する。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は塊状の炭材を用いないでも操業でき、酸化鉄粉
が能率よく還元でき、更にスラグ泡立を起さないで安定
に操業できる、鉄浴式溶融還元炉の操業方法の開示を目
的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、酸素を上底吹きできる反応容器を用いた鉄浴
式溶融還元炉において、炭素含有量が２゜０〜４．２％
の鉄浴中に、鉄浴の炭素含有量を２．０〜４゜２％に保
ちつつ且つスラグ中のＦｅＯ含有量を５．０％以下に保
ちつつ、炭材粉と酸化鉄粉と底吹き酸素を吹き込むと共
に、上吹き酸素を下記（１）式を満足するように吹酸す
る事を特徴とする、鉄浴式溶融還元炉の操業方法である
。

Ｌｓ　＜　Ｈｓ・・・・・・・・・（１）但しＬｓ：上
吹酸素の吹酸で作られたスラグキャビティ深さ（ｎｕｎ
）、　Ｈｓニスラグ厚さ（、、）第１図は本発明の鉄浴
式溶融還元炉の例を示す図である。反応容器１は耐火物
で内張すされた転炉状のもので、炉の下部には底吹酸素
吹込羽口２、炭材粉吹込口３、及び酸化鉄粉吹込口４が
設けられている。炭材粉や酸化鉄粉はキャリアガス（例
えばＮ２ガス）によって炭材粉吹込口３や酸化鉄粉吹込
口４から鉄浴５中に吹込まれる。第１図は底吹酸素吹込
羽口２、炭材粉吹込口３、酸化鉄粉吹込口４を独立に設
けた例であるが、多重管状の吹込み装置を用いて、これ
等を一箇所から吹込んでもよい。

６は上吹酸素吹込みランスで酸素を下方に吹きつける。

本発明では鉄浴とスラグよりなる反応容器内の溶融状態
の内容物に、炭材と酸化鉄を加え、吹酸し。

酸化鉄を鉄に還元して溶鉄量を増加せしめ、所定の溶鉄
量に達すると出湯し、例えば別に設けた製鋼炉で脱炭し
精錬を行う。最初の鉄浴や溶融スラグよりなる反応容器
内の溶融状態の内容物は、別に設けた例えば電気炉等で
製造してもよいが、例えば前回の出湯に際して溶融スラ
グや溶鉄を全量は出湯しないで、一部反応容器内に残存
せしめて用いてもよい。

本発明では鉄浴の炭素含有量は２．０〜４．２％で操業
する。最初の鉄浴の炭素含有量が低過ぎる時は、例えば
炭材粉のみを底から吹込み２．０％以上とし、又炭素を
過剰に含有する際は酸化鉄や底吹酸素で調整して４．２
％以下とする。

本発明で炭材粉とは１粒度が約１ｍ＋ａ以下の微粉状の
石炭粉やコークス粉をいう。この炭材粉は鉄浴式溶融還
元炉の上方から装入すると、大部分が溶融還元炉の強い
気流によって飛散するし、スラグ上に達してもスラグや
鉄浴中に入って酸化鉄を還元する事はなく、スラグ上に
浮遊して燃焼するに至る。しかし本発明ではこの炭材粉
を有効に使用する。本発明ではスラグ中のＦｅＯ含有量
を５．０％以下に保持するが、５．０％超になるとスラ
グ泡立ちが生ずるために、酸化鉄粉や底吹酸素の吹込量
を絞って調整する。

上吹酸素は、第１図のＬｓで示した吹酸で作られたスラ
グキャビティ深さが、スラグ厚さＨｓよりも小さくなる
ように吹込む。従って上吹酸素が鉄浴に直接吹きつけら
れる事はない。

［作用］ 鉄浴式溶融還元炉では酸化鉄は下記の如くに還元されて
溶鉄となる。

（ＦｅＯ）＋（Ｃ）−＋Ｆｅ＋ＧＯ・−−＝（２）（Ｆ
ｅ０）＋　［Ｃコ−）　Ｆｅ　＋Ｇ　Ｏ＝　−−（３）
［ＦｅＯコ＋［Ｃ］＋　Ｆｅ＋　ＣＯ−−・・　（４）
但しくＦｅｄ）はスラグ中に存在する酸化鉄、（Ｃ）は
スラグ中に存在する炭素。

ＣＦ　ｅ　Ｏ］は鉄浴中に存在する酸化鉄、［Ｃ］は鉄
浴中に存在する炭素、 （２）式はスラグ内での還元反応である。しかし炭材が
粉の場合は、スラグに留り難く、スラグ表面に浮上して
燃焼もしくは飛散ロスするために炭材粉の効率が低い。

又この方法で反応速度を大きくするために（Ｆｅｄ）の
濃度を上げるとスラグ中に微細なＣＯガス気泡が多量に
発生して、スラグは泡立して反応容器から溢れる。

（３）式はスラグと鉄浴との接触界面での反応であるが
、反応速度を大きくするために（Ｆｅｄ）−の濃度を高
くすると、矢張りスラグの泡′立が発生する。

本発明では（４）式の反応が進行し易いように操業を制
御する。（４）式の反応が進行すると、スラグの（Ｆｅ
ｄ）の濃度上昇を抑制し、スラグの泡立ちも減少する。

本発明で鉄浴中のＣ含有量は２．０〜４．２％である。

Ｃが２．０％未満では鉄浴に酸化鉄粉を吹込んでも反応
性は遣い。Ｃが４．２％超の鉄浴に炭材粉を吹込むと、
鉄浴中にＣが既に飽和量に近い濃度に含有されているた
めに、吹込んだ炭材粉は鉄浴に溶解しないで鉄浴中を浮
上し、更にスラグ中にも留らないでスラグの表面に浮上
して燃焼し、また飛散し、炭材粉の吹込み効率が悪くな
る。

鉄浴中のＣ濃度が２．０〜４．２％であると、吹込んだ
炭材粉は鉄浴中にＣ成分となって溶解し易く、鉄浴中に
溶解したＣによって酸化鉄粉は急速に還元される。

炭材粉は酸化鉄粉を還元するに相当する量よりも過量に
吹込む。（４）式の酸化鉄の還元は吸熱反応である。本
発明は過量に吹込んだ炭材粉や鉄浴中のＣを底吹き酸素
で酸化し発熱させて鉄浴を昇温する。底吹き酸素は又鉄
浴を強く攪拌するために（４）式の反応を更に活発にす
る。本発明では（４）式でＣＯガスが発生し又底吹酸素
と鉄浴中のＣが反応してＣＯガスを発生させるが、鉄浴
中で発生したＣＯガスは大きな気泡となってスラグ中を
吹抜けるため、スラグを泡立たせることはない。本発明
ではスラグ中のＦｅＯ含有量を５．０％以下に保つ。

既に述べた如く、スラグ中のＦｅＯが５．０％以下であ
ると、スラグ中に微細なＣＯガスの気泡が多発しないた
めに、スラグが泡立つ事はない。

本発明では上吹ランスから更に吹酸を行う。

この吹酸によってスラグは攪拌され反応性が更に高めら
れ、又炉内のＣＯガスが上吹ランスからの酸素ジェット
で酸化されてＣＯ□となる。鉄浴式溶融還元炉は、熱経
済上、下記（５）式で示した二次燃焼効率ηが高い事が
望まれる。

η＝　（’Ｃｏ、＋Ｈ，Ｏ）／（ＣＯ□÷ＣＯ＋Ｈ，Ｏ
÷０２＞・・・・・・（５）但しＣｏ、、　Ｈ，Ｏ，Ｃ
ｏ、　Ｎ２は反応容器から排出されるガス中の各成分の
濃度（容積％）である。上吹ランスからの吹酸が強過ぎ
て、吹酸で作られたキャビティが深くなり過ぎると、こ
のガス流に巻き込まれたＣＯ２ガスやＮ２０ガスが鉄浴
に当接して、下記（６）式及び（７）式の如くに鉄浴中
に溶解しているＣと反応してＣＯガスを発生させる。

ＣＯ□＋［Ｃ］→２ＣＯ・・・・・・・・・（６）Ｎ２
０＋［Ｃ］→Ｃ○＋Ｈ２・・・・・・（７）（６）式及
び（７）式の反応が起きると、鉄浴中の炭素含有量が下
るために炭材粉の吹込効果が損われるし又二次燃焼効率
も低下し熱経済上不都合となる。

本発明では（１）式に示した如く、Ｌｓ＜Ｈｓとなるよ
うに上吹ランスから吹酸するため、吹酸で作られたキャ
ビティが深くなり過ぎる事はなく、従って（６）式や（
７）式の反応が抑制されることとなる。

［実施例］ 第１図に示した反応容器に、溶銑（Ｃ：　３．５％）を
５０トンと、スラグ（Ｃａｂ／５ｉｎ２＝　１．２．　
ＭｇＯ：　１５％。

ＡＱｇｏ３：１５％）を２０トン装入し、上部からは酸
化鉄や炭材を装入しないで、炉底からキャリアガスを用
いて吹込んだ、上吹ランスからの吹酸量は６００ＯＮｍ
”／ｈ、底吹酸素量は３０００　Ｎ　ｍ　３／ｈで。

Ｈｓ　（スラグ厚さ）＝１０００ｍ＋＋でＬｓ（スラグ
キャビティ深さ）　＝　６００ｍｍとした。

炉底からはＮ２をキャリアガスとして石炭粉（粒度１ｍ
ｍ以下）を１０．５　トン／ｈ、鉄鉱石粉を１２トン／
ｈで溶銑中に吹込んだ。

約１時間吹錬し、７．６トンの溶銑が生成した。操業中
のスラグのＦｅＯ含有量は２〜４％で、溶銑中の炭素含
有量は３〜４％であった。吹錬は円滑でスラグのフォー
ミングはなく、二次燃焼効率は４０〜６０％であり、石
炭のダストロスは約３％であった。

［発明の効果］ 本発明は、鉄浴式溶融還元炉を、粉状の炭材を用いて操
業できる方法で、一般に多量発生する粉状の炭材を塊状
に成形加工しないで使用でき、又酸化鉄は能率よく還元
でき、スラグの泡立ち少なく操業が安定し、更に熱経済
性も優れているために、産業上の効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の鉄浴式溶融還元炉の例を示す図である
。 特許出願人　　新日本製鐵株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　酸素を上底吹きできる反応容器を用いた鉄浴式溶融還
   元炉において、炭素含有量で２．０〜４．２％の鉄浴中
   に、鉄浴の炭素含有量を２．０〜４．２％に保ちつつ且
   つスラグ中のＦｅＯ含有量を５．０％以下に保ちつつ、
   炭材粉と酸化鉄粉と底吹き酸素とを吹き込むと共に、上
   吹き酸素を下記（１）式を満足するように吹酸する事を
   特徴とする、鉄浴式溶融還元炉の操業方法 Ｌｓ＜Ｈｓ・・・・・・・・・（１） 但し、Ｌｓ：上吹酸素の吹酸で作られるスラグキャビテ
   ィ深さ（ｍｍ）、 Ｈｓ：スラグ厚さ（ｍｍ）