JPH01318883A - 竪型炉の操業方法及び竪型炉設備 - 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、通風性を不良とする金属原材を装入した場合
でも炉内圧力を上昇させたり変動させたりすることのな
い竪型炉の操業方法及び竪型炉設備に関するものである
。

〔従来の技術〕

竪型炉は、これに金属原材を装入し、炉壁の外側に設け
られた風箱に導かれた酸素含有ガス（−般に空気）を風
箱の内圧により羽口から炉内に所定の酸素供給量となる
ように吹き込み、炉内のコークスを燃焼させて金属原材
を溶解、精錬して溶銑及び溶滓を炉の下部の出銑樋及び
出滓樋から流出させるように操業される。

この溶銑及び溶滓の流出状態を後方除滓連続出銑式竪型
炉を例としてその下部の断面図を示す第４図により更に
詳細に説明する。

炉本体１の出銑樋２側の炉壁下端１ａは出滓樋３側の炉
壁下端１ｂよりも僅かに低くなっており、また出滓樋３
側の炉壁下端１ｂを基準とする出銑樋２の上端２ａの高
さＸ及び出滓樋３の上端３ａの高さＹ（これらをダムの
高さと言う）では高さＸが高さＹよりも僅かに低くなっ
ている。炉本体１内で溶製された溶銑４と溶滓５とは炉
本体１の下部に溜り、そして溶銑４の比重が溶滓５のそ
れよりも大きいことから溶銑４は出銑樋２から、また溶
滓５は出滓Ｍ！５からそれぞれ流出することになる。こ
のような竪型炉において、出銑樋２及び出滓樋３のダム
の高さＸ及びＹは１次のように決められる。

溶銑４及び溶滓５が第４図に示す如く最も標７９１的な
状態で炉本体１内と出銑樋２内及び出滓樋７３内とで圧
力がバランスしているとしたときに、次式％式％ 先ず出銑４ｉ１２側では ＸＸｙｉ＝＝ｓ１Ｘｙｓ＋Ｐ ここで γｉ：溶ｆｉ４の比重量 Ｓｌ：炉本体１内の溶滓５の厚さ γＳ：溶滓５の比重量 Ｐ　：炉本体１のガス内圧 が成立する。

同様に出滓樋３側でも、 ５２Ｘｙｓ＋ＭＸｙｉ＝Ｓ、Ｘｙｓ＋ＰＳ２＋Ｍ＝Ｙ ここで Ｓ２：出滓樋３内の溶滓５の厚さ Ｍ　：出滓樋３内の溶銑４の厚さ が成立する。

以上のように、理想的な操業状態における出銑４ｉ！２
及び出滓樋３のダムの高さＸ及びＹと、溶銑４と溶銑５
との比重量γｉ、γＳ、炉本体１内と出滓Ｍ３内の溶滓
５の厚さＳ、、Ｓ２及び炉本体１のガス内圧Ｐとの関係
が示されるが、実際の操業状態においては往々にして上
記諸式は成立していない場合が起こるので、安定操業を
続けるためには、現実に設置されているダムの高さＸ、
Ｙと必要なダムの高さの差が小さく且つ変動を極力なく
すように操業する必要がある。操業中においては佇通−
１−記γ１．γＳ、ＳＬｌ　ｓ２の変動は小さいから、
結局炉本体１のガス内圧Ｐを適切に且つ変動が小さくな
るような操業をする必要がある。

従来、」二記のような必要を満たすために、使用する金
属原材として炉内での通風性の良いものが使用されてい
た。その理由は、若し金属原材により炉内の通風性を著
しく悪化させた場合、酸素含有ガスの吹込み圧を高くし
たり燃焼後のガスの排気を抑えられて炉内圧力が高くな
るため、出銑樋２及び出滓樋３側と炉本体１内との圧力
バランスが崩れ、各樋から溶銑や溶滓が吹き出すことに
なるからである。そのため、従来の操業方法によれば、
炉内の通風性を不良にする金属原材、例えばスラジ、ダ
スト、スケール、スクラップ細片等の粉粒状のものや極
端に大径（例えば許容限度である炉径の１／３以上）の
塊状のもの等は使用出来ない欠点があった。

また、このような現象が起こった場合、炉本体内の圧力
を下げるため、羽口から吹き込むｌ！！１２素含有ガス
量を減少させる方法が採られるが、このことにより炉内
へ供給される酸素量が減って燃焼コークス量が減少する
ため、溶解速度が落ちるという欠点もあった。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明者らは上記のような従莱技術の欠点を解消し、そ
れぞれ製鋼工程で生じるところの、転炉ダストや高炉ダ
ストの如きダスト、酸洗工程で生じた酸洗スラジの如き
スラジ、熱延工程で生じた熱延スケール、スクラップ細
片の如き製鋼原料として再使用可能である成分を多量に
含有しているがそのまま竪型炉内に装入すると通風を不
良にする金属原材の有効利用の必然性に立ち至り、通風
を不良にする金属原材を使用しても炉内と出銑や出銑樋
との圧力バランスを崩さずしかも金属原材の溶解速度も
ほぼ一定に保つことの出来る竪型炉の操業方法及びその
実施に適する竪型炉設備を構成することを本発明の課題
とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは種々検討した結果、酸素含有ガスとして空
気と酸素ガスとを併用し１通風性を不良にする金属原材
を使用した場合でもその通風性の不良な程度に応じて酸
素合計量を一定とする条件下に空気及び酸素ガスの各流
量を増減して常に炉内圧を一定に維持するように構成す
ることによって上記課題を解決出来ることを究明して本
発明を成した。

従来でも空気に酸素ガスを混入したいわゆる酸素富化空
気の使用は試みられているが、その目的は燃料節約、粗
悪コークス対策、省エネルギー。

溶銑の温度や流動性の向上等であり、従ってその使用方
法も通風性を不良とする金属原材を使用したときの炉内
圧上昇と変動とを防止するためにその不良程度に応じて
流量を調節するというようなものではなかった。

以下、図面によって本発明に係る竪型炉の操業方法及び
竪型炉設備を詳細に説明する。

第１図は本発明に係る竪型炉設備の１実施例の系統図、
第２図（イ）、（ロ）及び（ハ）は炉内圧制御のための
操作要領の説明図、第３図（イ）、（ロ）。

（ハ）、（ニ）及び（ホ）は本発明の実施状態の１例を
示す説明図である。

先ず１本発明に係る竪型炉の操業方法について説明する
。

竪型炉例えば第１図中に示す後方除滓連続出銑式の竪型
炉１′は、一般に前記したように操業される。すなわち
、炉本体１の上部にある装入口１ｃから金属原材、コー
クスを含む原料（図示省略）を装入し風箱６（第１図の
竪型炉１′では簡略に示しであるが、風箱６は炉本体１
の周囲を囲うように設置されている）に導かれた酸素含
有ガスを風箱６の内圧により羽口から炉内に所定の酸素
供給量となるように吹き込まれる。上記所定の酸素供給
量は、金属の種類、原料の種類等により適度な溶解速度
となるように定められる。炉内に吹き込まれた酸素含有
ガスはコークスを燃焼させ、その反応熱により金属原材
を溶解させ、溶滴となってコークス層を落下する間に溶
滓を分離されて精錬された溶銑及び溶滓は下部の出銑樋
２及び出滓樋３からそれぞれ流出することは前記の通り
である。

本発明方法においては、上記の如く操業するに際して酸
素含有ガスとして空気と酸素ガスとを併用し、そして重
要なことは、金属原材として少なくともその一部に通風
性を不良にする金属原材を使用し、炉内における通風性
の不良な程度を炉内圧によって上下する風箱６の内圧に
よって判断し。

この風箱６の内圧が一定圧を維持するように空気と酸素
ガスとの風箱６への流量をそれらに含まれる酸素合計流
量が前記所定の酸素供給量を維持する条件下にそれぞれ
を調節するのである。そのため、空気と酸素ガスとをそ
れぞれ個別に流量調節可能な別経路を経て風箱６に導い
て、この別経路において両者の流量を上記の如く調節す
るのである。このようにして風箱６の内圧を一定圧に維
持することにより炉内圧の上昇及び変動を防止すること
が出来るのである。

次に、上記の竪型炉の操業方法の実施に適する本発明に
係る竪型炉設備について第１図により説明する。

竪型炉設備の本来の使用目的は、上部から原料を装入し
羽口から酸素含有ガスを吹き込み下部から連続的に出銑
させるためのものであることは従来と変わりはない。こ
のような竪型炉設備において、本発明に係る竪型炉設備
では炉本体１の羽ロアに連通している風箱６にその内圧
を測定する圧力計８が設置されている。この圧力計８は
制御装置に圧力信号を発信することの出来るものである
。

風箱６に酸素含有ガスを導くためのガス配管の一部又は
全部として、空気供給源９及び酸素ガス供給ＩＭ１０か
らそれぞれ別経路を成して空気配管１．１及び酸素ガス
配管１２が設けられている。第１図では上記両配管１１
．１２は風箱６前で合流して共通のガス配管１２′とな
っている。空気供給源９及び酸素ガス供給源１０は常に
それぞれ空気及び酸素ガスを補給されて加圧状態に保た
れている。上記別経路を成す空気配管１１及び酸素ガス
配管１２毎にそれぞれ空気流量計１３．酸素ガス流量計
１４と１１を磁流量調節弁１５．１６とが設置されてい
る。この空気流量計１３、酸素ガス流量計１４も前記圧
力計８と同様に制御装置に流量信号を発信することの出
来るものである。そして上記圧力計８．空気流量計１３
．酸素ガス流量計１４及び電磁流量調節弁１５．１６を
有機的に関連させて作動させるために、制御装置１７と
空気配置ｉ？１１及び酸素ガス１２毎に調節機１８．１
９とが設置されている。制御装置１７は、風箱６に設置
された圧力計８からの圧力信号２０を受けて空気と酸素
ガスとの酸素合計流量が所定の酸素供給量を維持する条
件下に風箱６の内圧を一定圧に維持するための空気流量
及び酸素ガス流電を計算して各流量変更指令信号２１．
２２を各調節器１８．１９に発するものである。各調節
器１８．１９はそれぞれ制御装置１７からの流量変更指
令信号２１．２２と空気流量計１３゜酸素ガス流量計１
４からの流量信号２３．２４とを受けてその差をなくす
ための開度修正信号を発するものである。以」二の各機
器と竪型炉１′とから本発明に係る竪型炉設備は構成さ
れている。

〔作　用〕

本発明に係る竪型炉設備は上記構成により次のように作
用する。

操業されている竪型炉１′の成る時点における風箱６の
内圧が制御装置１７に設定されている設定圧力Ｐ１に合
致しており空気流量がＶａ−１で酸素ガス流量がＶ　ｏ
　−ｉであって、これらの酸素合計流量が制御装置１７
に設定されている所定の酸素供給量Ｖｔｏに合致してい
るとする。炉内の通風性に変化がなければ風箱６の圧力
計８は動かず、制御装置１７は何らの指示も出さない。

このような状態から、通風性を不良にする金属原材の使
用等により圧力計８で測定される圧力が風箱６の設定圧
力Ｐ、を越えようとするときは、空気流量を第２図（イ
）に示す如＜Ｖａ−ｘからＶａ−２に減少させて、酸素
ガスを第２図（ロ）に示す如くＶｏ−１からＶＯ−２に
増加させる指令が制御装置１７から各調節器１８．１９
へ出される。そして各調節器１８゜１９からそれぞれ各
電磁流量調節弁１５．１６に開度修正信号が発信されて
空気及び酸素ガスの流量が調節されるのである。すなわ
ち、風箱６の内圧を設定圧力Ｐ工に保つため、制御装置
１７から調節器１８゜１９へ流量変更指令が出され、空
気流量がＶａ−ｒから減少すると同時に、酸素ガス流量
がＶ　ｏ　−ｉからＶ　ｏ−ノヘ増加する。このことに
より炉内へ供給する全酸素量すなわち供給空気中の酸素
量と供給酸素ガスの酸素量との和を所定の酸素供給Ｖｔ
ｏに保って炉内での金属原材の溶解速度が低下するのを
防１トする。そして空気及び酸素ガスの合計流量として
は調節前より減少し、このことにより風箱６の内圧（従
って炉内圧）の上昇は直ちに修正されて元に戻るのであ
る。若し上記の調節が不充分又は四に炉内圧従って風箱
６の内圧が上昇しようとするときは、続いて前記と同様
の制御が行われる。

また、」二記とは逆に炉内圧従って風箱６の内圧が設定
圧力Ｐ１よりも低下しようとするときは、制御機構は上
記とは逆に作用し、酸素合計流量を所定の酸素供給Ｖｔ
ｏに保ちながら空気供給量を増加させ酸素ガス流量を減
少させて設定圧力Ｐ□を一定に維持しようとするのであ
る。このようにして空気及び酸素ガスの合計流量は使用
する金属原材の通風性によって調節され変化するが、そ
れらの酸素合計流量及び風箱６の内圧は第２図（ハ）に
示す如く常に一定していて、炉内の溶解、精錬を常に安
定状態に保つことが出来るのである。

〔実施例〕

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。

第１図に示す系統図の設備を用い、次の条件で操業した
。

竪型炉内径　　　　１ｍ 設定酸素供給量　　１６．８Ｎｒｎ’／分設定風箱内圧
　　　（炉内圧１１０００ａ水柱に相当）溶解速度　　
　　　’ＩＴ／時間 原料コークス　　　鋳物コークス 金属原材　　　　　銑鉄及び鋼屑 金属原材の通風性は、装入順に最初は良いもの、次に不
良なもの、最後に再び良いものであった。

操業状態を各項に分けて第３図に示す。

空気流量及び酸素ガス流量は第３図（ロ）、（ハ）に示
す如く装入した金属原材の通風性に従って減増したが、
酸素合計流量は同図（ニ）に示す如くほぼ一定して設定
酸素供給量と同じ量を維持しており、従って同図（ホ）
に示す如く溶解速度の大きな変動もなく、しかも同図（
イ）に示す如く風箱の大きな変動はなく、従って炉内圧
も同様で各樋からの溶銑、溶滓の吹き出しは全くなかっ
た。

〔発明の効果〕

以上詳述した如く、本発明に係る竪型炉の操業方法及び
竪型炉設備は、酸素含有ガスとして空気と酸素ガスとを
併用し、それらの酸素合計流量を所定の一定量に維持す
る条件下に各流量を調節し合計流量を増減させて炉内圧
を一定に維持するように構成したことにより、使用する
原料が通風性を不良とするものであってもまたその程度
が変動しても、溶解速度を一定に保ちながら炉内圧力を
一定の設定値に保つことが可能である。このことにより
、樋から溶銑、溶滓が吹き出すこともなく安定した操業
を行うことが出来るのであり、その工業的価値の非常に
大きなものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る竪型炉設備の１実施例の系統図
、第２図（イ）、（ロ）及び（ハ）は炉内圧制御のため
の操作要領の説明図、第３図（イ）、（ロ）。 （ハ）、（ニ）及び（ホ）は本発明の実施状態の１例を
示す説明図であり、第４図は竪型炉下部の模式断面図で
ある。 １′・・・・竪型炉 １・・・・炉本体 １ａ・・・・出銑樋側の炉壁下端 ｌｂ・・・・出滓樋側の炉壁下端 １ｃ・・・・装入口 ２・・・・出銑樋 ２ａ・・・・上端 ３・・・・出滓樋 ３ａ・・・・上端 ４・・・・溶銑 ５・・・・溶滓 ６・・・・風箱 ７・・・・羽口 ８・・・・圧力計 ９・・・・空気供給源 ｌＯ・・・・酸素ガス供給源 １１・・・・空気配管 １２・・・・酸素ガス配管 １２’・・・・共通のガス配管 １３・・・・空気流量計 １４・・・・酸素ガス流量計 １５、１６・・・・電磁流量調節弁 １７・・・・制御装置 １８、１９・・・・調節器 ２０・・・・圧力信号 ２１、２２・・・・流量変更指令信号 ２３、２４・・・・流量信号 ２５、２６・・・・開度修正信号 Ｍ・・・・出滓樋内の溶銑の厚さ Ｐ・・・・炉本体のガス内圧 Ｓｌ・・・・炉本体の溶滓の厚さ Ｓ２・・・・出滓樋内の溶滓の厚さ Ｖａ−１，Ｖａ−２＝　＝空気流量 ＶＯ−１，ＶＯ−２・・・・酸素ガス流量Ｖｔｏ・・・
・所定の酸素供給量 Ｘ・・・・出銑樋側のダムの高さ Ｙ・・・・出滓樋側のダムの高さ ノ′ シ３　　　　　　　　　２　　　　１：２　　　　　　
１０第２図 （イ） （ロ） （ハ） Ｐ、　　　　　圧力 風箱の内圧

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　竪型炉の上部から金属原材、コークスその他の原料
   を装入し風箱に導かれた酸素含有ガスを風箱の内圧によ
   り羽口から炉内に所定の酸素供給量となるように吹き込
   み炉内コークスを燃焼させて連続的に出銑するに当り、
   通風性を不良にする金属原材を少なくとも一部に使用し
   、酸素含有ガスとして空気と酸素ガスとをそれぞれ個別
   に流量調節可能な別経路を経て風箱に導き、空気及び酸
   素ガスの各流量をそれらの酸素合計流量が所定の酸素供
   給量を維持する条件下に調節して風箱の内圧を一定圧に
   維持することにより、炉内圧の変動を防止することを特
   徴とする竪型炉の操業方法。 ２　上部から原料を装入し羽口から酸素含有ガスを吹き
   込み下部から連続的に出銑させる竪型炉設備において、
   炉本体（１）の羽口（７）に連通していて炉内に吹き込
   まれる酸素含有ガスが導かれる風箱（６）にその内圧を
   測定する圧力計（８）が設置されており、風箱（６）に
   酸素含有ガスを導くガス配管の一部又は全部が空気供給
   源（９）及び酸素ガス供給源（１０）からそれぞれ別経
   路を成して設けられていて各経路毎にそれぞれ空気流量
   計（１３）及び酸素ガス流量計（１４）と共に電磁流量
   調節弁（１５）、（１６）が設置されており、風箱（６
   ）に設置された圧力計（８）からの圧力信号（２０）を
   受けて空気と酸素ガスとの酸素合計流量が所定の酸素供
   給量を維持する条件下に風箱（６）の内圧を一定圧に維
   持するための空気流量及び酸素ガス流量を計算して各流
   量変更指令信号（２１）、（２２）を発する制御装置（
   １７）が設置されており、上記各経路毎に制御装置（１
   ７）からの上記流量変更指令信号（２１）、（２２）と
   空気流量計（１３）、酸素ガス流量計（１４）からの流
   量信号（２３）、（２４）とを受けてその差をなくすた
   めの各開度修正信号（２５）、（２６）を当該電磁流量
   調節弁（１５）、（１６）に発信する調節器（１８）、
   （１９）が設置されていることを特徴とする竪型炉設備
   。