JPH0214403B2 - - Google Patents
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- JPH0214403B2 JPH0214403B2 JP62050405A JP5040587A JPH0214403B2 JP H0214403 B2 JPH0214403 B2 JP H0214403B2 JP 62050405 A JP62050405 A JP 62050405A JP 5040587 A JP5040587 A JP 5040587A JP H0214403 B2 JPH0214403 B2 JP H0214403B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B11/00—Making pig-iron other than in blast furnaces
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/0006—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state
- C21B13/0013—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state introduction of iron oxide into a bath of molten iron containing a carbon reductant
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/14—Multi-stage processes processes carried out in different vessels or furnaces
-
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- C21B2100/00—Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
- C21B2100/60—Process control or energy utilisation in the manufacture of iron or steel
- C21B2100/64—Controlling the physical properties of the gas, e.g. pressure or temperature
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
- C21C2007/0093—Duplex process; Two stage processes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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- Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、伸ばされた（長い）反応容器内で鉄
を製造する方法に関するものであり、この反応容
器は浴底ノズルおよび頂部吹込み手段を備え、こ
れらから炭素質燃料、鉄鉱石および／又はあらか
じめ還元された鉱石が溶湯へ供給され、かつ溶湯
から出る反応ガス、おもにCOおよびH2がひとつ
又はそれ以上の段階において酸素含有ガスで後燃
焼される。
を製造する方法に関するものであり、この反応容
器は浴底ノズルおよび頂部吹込み手段を備え、こ
れらから炭素質燃料、鉄鉱石および／又はあらか
じめ還元された鉱石が溶湯へ供給され、かつ溶湯
から出る反応ガス、おもにCOおよびH2がひとつ
又はそれ以上の段階において酸素含有ガスで後燃
焼される。
同じ種類の知られた方法が西ドイツ公開公報第
3133575号に記載されている。炭素質燃料およ
び／又は炭化水素燃料が鉄浴反応器内でガス化さ
れ、ガスだけでなく一部が酸化物形態の鉄を含有
する物質から溶融鉄をも作る。鉄浴内石炭燃焼中
に解放されたエネルギは、この方法において、鉄
浴反応器のガス室内でガス状反応生成物を浴表面
へ向けられた酸素含有媒体の自由ジエツトでもつ
て後燃焼することによつておよびこのようにして
発生した熱を溶湯へ伝えることによつて高められ
る。
3133575号に記載されている。炭素質燃料およ
び／又は炭化水素燃料が鉄浴反応器内でガス化さ
れ、ガスだけでなく一部が酸化物形態の鉄を含有
する物質から溶融鉄をも作る。鉄浴内石炭燃焼中
に解放されたエネルギは、この方法において、鉄
浴反応器のガス室内でガス状反応生成物を浴表面
へ向けられた酸素含有媒体の自由ジエツトでもつ
て後燃焼することによつておよびこのようにして
発生した熱を溶湯へ伝えることによつて高められ
る。
この方法を適用する際に、鉄浴内でのガスの激
しい発生が溶融鉄の反応容器からの排出を招くこ
とは明らかであつた。従来タイプの60トン製鋼の
底吹き転炉が上述公報に係る方法によつて操業さ
れて、溶融鉄が石炭および鉱石から得られた。こ
の方法を実施するときに、反応成分の石炭および
鉱石並びに鉄浴への酸素の合計量の一部がノズル
を通して転炉底部にて保護媒体包囲体
（sheathing）と共に供給される。転炉のガス室内
で鉄浴から出た反応ガスが浴上方のノズルからの
酸素によつて後燃焼されて、約30％の後燃焼程度
が達成されるであろう。１トンの溶融鉄を鉄鉱石
から製造するために、約１トンの石炭を溶湯に供
給する必要があつた。この方法は基本的に上述公
報に述べられたように行なわれるが、一方では転
炉から直接に飛散され他方では廃ガス流で搬出さ
れるスプラツシユのためにかなりの量の鉄が失わ
れて、プロセス全体としては経済的でない。
しい発生が溶融鉄の反応容器からの排出を招くこ
とは明らかであつた。従来タイプの60トン製鋼の
底吹き転炉が上述公報に係る方法によつて操業さ
れて、溶融鉄が石炭および鉱石から得られた。こ
の方法を実施するときに、反応成分の石炭および
鉱石並びに鉄浴への酸素の合計量の一部がノズル
を通して転炉底部にて保護媒体包囲体
（sheathing）と共に供給される。転炉のガス室内
で鉄浴から出た反応ガスが浴上方のノズルからの
酸素によつて後燃焼されて、約30％の後燃焼程度
が達成されるであろう。１トンの溶融鉄を鉄鉱石
から製造するために、約１トンの石炭を溶湯に供
給する必要があつた。この方法は基本的に上述公
報に述べられたように行なわれるが、一方では転
炉から直接に飛散され他方では廃ガス流で搬出さ
れるスプラツシユのためにかなりの量の鉄が失わ
れて、プロセス全体としては経済的でない。
本発明は、鉄損先を回避して炭素質燃料および
鉄鉱石から鉄を製造する方法を提供する課題に基
づいている。
鉄鉱石から鉄を製造する方法を提供する課題に基
づいている。
この課題が、本発明にしたがつて、反応容器の
廃ガス開口を炭素質燃料の反応領域からずらして
噴出かつ飛散の領域の外に配置し、該廃ガス開口
に接続された熱ガス導管内で廃ガスの温度を廃ガ
ス流で運ばれる鉄滴の凝固温度以上に保ち、そし
て廃ガスを隣接画室内で1000℃以下に冷却するこ
とによつて解決される。
廃ガス開口を炭素質燃料の反応領域からずらして
噴出かつ飛散の領域の外に配置し、該廃ガス開口
に接続された熱ガス導管内で廃ガスの温度を廃ガ
ス流で運ばれる鉄滴の凝固温度以上に保ち、そし
て廃ガスを隣接画室内で1000℃以下に冷却するこ
とによつて解決される。
本発明によると、提案された課題を解決する第
１ステツプは長い反応容器、例えば、ドラム型転
炉の使用にあり、この反応容器では廃ガス開口が
炭素質燃料の反応領域からずらされて噴出かつ飛
散の領域の外に配置されているので、この反応領
域の上方には容器の中から直接に飛散された金属
スプラツシユが通るような大きな直径の開口はな
い。
１ステツプは長い反応容器、例えば、ドラム型転
炉の使用にあり、この反応容器では廃ガス開口が
炭素質燃料の反応領域からずらされて噴出かつ飛
散の領域の外に配置されているので、この反応領
域の上方には容器の中から直接に飛散された金属
スプラツシユが通るような大きな直径の開口はな
い。
しかしながら、このような反応容器でさえも、
廃ガスが約0.1mm以下の滴サイズの微細鉄滴を大
量に運ぶことが驚くほどあるとわかつた。導入し
た石炭１トン当り約100〜200Kgの量が直径0.01〜
0.1mmの同じような滴（粒子）である。廃ガスに
よつて運ばれるこれら滴が廃ガス導管内で溜り、
かつ比較的短時間の操業後に該導管を塞ぐ。例え
ば、10トン転炉の廃ガス導管でかなりの堆積およ
び閉塞さえもが３〜30トンの石炭処理量で１〜10
時間の操業後に既に確められていた。
廃ガスが約0.1mm以下の滴サイズの微細鉄滴を大
量に運ぶことが驚くほどあるとわかつた。導入し
た石炭１トン当り約100〜200Kgの量が直径0.01〜
0.1mmの同じような滴（粒子）である。廃ガスに
よつて運ばれるこれら滴が廃ガス導管内で溜り、
かつ比較的短時間の操業後に該導管を塞ぐ。例え
ば、10トン転炉の廃ガス導管でかなりの堆積およ
び閉塞さえもが３〜30トンの石炭処理量で１〜10
時間の操業後に既に確められていた。
本発明によれば、廃ガス導管内でこのような堆
積が、廃ガス開口に接続された熱ガス導管内廃ガ
ス温度を廃ガス流で運ばれる鉄滴の凝固温度以上
に保つことによつて回避できる。廃ガス導管のこ
の熱い区域が大きな画室に開孔しており、この画
室内で廃ガスが1000℃以下まで冷却される。
積が、廃ガス開口に接続された熱ガス導管内廃ガ
ス温度を廃ガス流で運ばれる鉄滴の凝固温度以上
に保つことによつて回避できる。廃ガス導管のこ
の熱い区域が大きな画室に開孔しており、この画
室内で廃ガスが1000℃以下まで冷却される。
本発明によると、このガス冷却画室はひとつの
選択として基本的に設計されうる。しかしなが
ら、それがほぼ円筒状であることは好ましく、円
筒の直径は熱ガス導管の直径よりも何倍も大き
い。ガス冷却画室は水冷壁を有するかまたは耐火
材料で内張りされている。これら２つの場合の組
合せもまた有効であるとわかつている。ガス冷却
画室は、自由流れの廃ガス流がガス冷却画室内の
存在時間に起因して1000℃以下への温度低下を受
ける程長いのが好ましい。
選択として基本的に設計されうる。しかしなが
ら、それがほぼ円筒状であることは好ましく、円
筒の直径は熱ガス導管の直径よりも何倍も大き
い。ガス冷却画室は水冷壁を有するかまたは耐火
材料で内張りされている。これら２つの場合の組
合せもまた有効であるとわかつている。ガス冷却
画室は、自由流れの廃ガス流がガス冷却画室内の
存在時間に起因して1000℃以下への温度低下を受
ける程長いのが好ましい。
本発明のさらに特別の有益な実施態様は、廃ガ
ス流の温度を指定最大温度1000℃以下の値まで下
げるために廃ガスに冷たいガス、液体および／又
は粉体物質を廃ガスが廃ガス通路を離れると又は
その直後に混合することである。粉体物質の利点
は廃ガスによつて運ばれた鉄滴が該粉体物質上に
溜まることである。使用可能な粉体物質は、例え
ば、粉砕された鉱石、石灰、石灰石、加工してい
ないマグネサイト、石炭、コークスの単独又は所
望の混合物である。
ス流の温度を指定最大温度1000℃以下の値まで下
げるために廃ガスに冷たいガス、液体および／又
は粉体物質を廃ガスが廃ガス通路を離れると又は
その直後に混合することである。粉体物質の利点
は廃ガスによつて運ばれた鉄滴が該粉体物質上に
溜まることである。使用可能な粉体物質は、例え
ば、粉砕された鉱石、石灰、石灰石、加工してい
ないマグネサイト、石炭、コークスの単独又は所
望の混合物である。
本発明によると、上述した粉体物質と廃ガス自
身との間で付加的な反応を起こすことができる。
例えば、石灰石を脱酸することができ、鉱石を部
分的に還元し、あるいは石炭をコークスにする。
これらの反応のために固体―ガス混合物をある時
間加熱してそれを反応温度にて保持することが必
要であろう。したがつて、できるだけ微細な粒子
とした物質を使用することは好都合であろう。例
えば、0.1mm以下の粒径は、鉄鉱石の場合には、
粒子をウスタイト状態まで１秒以下の合計存在時
間で還元するために有益であるとわかつた。
身との間で付加的な反応を起こすことができる。
例えば、石灰石を脱酸することができ、鉱石を部
分的に還元し、あるいは石炭をコークスにする。
これらの反応のために固体―ガス混合物をある時
間加熱してそれを反応温度にて保持することが必
要であろう。したがつて、できるだけ微細な粒子
とした物質を使用することは好都合であろう。例
えば、0.1mm以下の粒径は、鉄鉱石の場合には、
粒子をウスタイト状態まで１秒以下の合計存在時
間で還元するために有益であるとわかつた。
本発明の有利な実施態様例は、反応容器とガス
冷却画室との間の廃ガス誘導接続を真つすぐな熱
ガス導管として設計することにある。真つすぐな
流路には堆積を回避する有益な効果がある。熱廃
ガス流を曲げることは曲げ地点で金属滴がおもに
堆積することになり、特に、約30〜50％の高い後
燃焼度が反応容器内で達成されたときには鉄含有
滴が部分的に酸化された状態で存在する。これら
酸化された粒子が廃ガス導管の耐火ライニングと
の反応を招き、その結果としてとても堅くくつつ
いた堆積物となる。廃ガス導管のこの熱い部分を
できるだけ短く保つことが好ましく、例えば、相
当するフランジ接続で回転実施に必要な長さだけ
である。
冷却画室との間の廃ガス誘導接続を真つすぐな熱
ガス導管として設計することにある。真つすぐな
流路には堆積を回避する有益な効果がある。熱廃
ガス流を曲げることは曲げ地点で金属滴がおもに
堆積することになり、特に、約30〜50％の高い後
燃焼度が反応容器内で達成されたときには鉄含有
滴が部分的に酸化された状態で存在する。これら
酸化された粒子が廃ガス導管の耐火ライニングと
の反応を招き、その結果としてとても堅くくつつ
いた堆積物となる。廃ガス導管のこの熱い部分を
できるだけ短く保つことが好ましく、例えば、相
当するフランジ接続で回転実施に必要な長さだけ
である。
もし予熱空気が本発明の方法での酸素含有ガス
として使用されるならば、経済的な利点をも得ら
れる。反応ガスが反応容器のガス室内で反応ガス
が吸い込まれるように1000〜1200℃の予熱空気す
なわち、熱衝風が浴表面へ吹き込まれるならば、
後熱焼されて解放されたエネルギの大部分は溶湯
へ与えられ、石炭のCO2およびH2Oへの酸化から
得られるエネルギの40〜50％がこのプロセスで利
用できる。例えば、この前提で700Kgの石炭が溶
融鉄１トンを作るのに十分である。同時に生じる
ガスの量は、冷たい微細鉱石との混合物の場合
で、固体―ガス混合物の平均温度を1050℃に調節
するのに十分である。廃ガス導管内に堆積の生じ
ない問題のない操業のために、廃ガスの温度を約
900℃にさらに下げることを目ざすべきである。
このことは、本発明によると、石炭の合計量の一
部を鉱石に添加することによつてあるいは廃ガス
の一部が冷たく再生利用されることによつて行な
われて、固体―ガス混合物の温度を鉱石還元に最
適な約800〜900℃の温度にさらに下げる。
として使用されるならば、経済的な利点をも得ら
れる。反応ガスが反応容器のガス室内で反応ガス
が吸い込まれるように1000〜1200℃の予熱空気す
なわち、熱衝風が浴表面へ吹き込まれるならば、
後熱焼されて解放されたエネルギの大部分は溶湯
へ与えられ、石炭のCO2およびH2Oへの酸化から
得られるエネルギの40〜50％がこのプロセスで利
用できる。例えば、この前提で700Kgの石炭が溶
融鉄１トンを作るのに十分である。同時に生じる
ガスの量は、冷たい微細鉱石との混合物の場合
で、固体―ガス混合物の平均温度を1050℃に調節
するのに十分である。廃ガス導管内に堆積の生じ
ない問題のない操業のために、廃ガスの温度を約
900℃にさらに下げることを目ざすべきである。
このことは、本発明によると、石炭の合計量の一
部を鉱石に添加することによつてあるいは廃ガス
の一部が冷たく再生利用されることによつて行な
われて、固体―ガス混合物の温度を鉱石還元に最
適な約800〜900℃の温度にさらに下げる。
以下、図面および非限定的な例に関連して本発
明をより詳しく説明する。
明をより詳しく説明する。
第１図はガス冷却画室が接続された反応容器の
縦断面図である。
縦断面図である。
新しいライニング２を有しかつ内容積が150m3
のドラム形状反応容器１には50〜150トンの鉄溶
湯３が入つており、この溶湯は炭素含有量が約
2.5％でありかつ温度が1550℃である。羽口４を
通つて熱ガス導管５によつて供給される1200℃の
温度の熱衝風が浴表面へ2000Nm3／分の風量で吹
付けられる。熱衝風が羽口に入る前に、コーク
ス、石灰およびウスタイト（wu¨stite）に還元さ
れた微鉱石の混合物が熱衝風に直接に加えられ
る。この混合物は800℃の温度を有しかつ導管６
を経由して熱衝風導管５に達する。この混合物の
個々の成分の供給速度は、部分的に還元された鉱
石が1350Kg／分で、コークスが400Kg／分で、そ
して石灰が90Kg／分である。内径18mmの底ノズル
７を通して200Kg／分のガス炎石炭が金属浴中へ
吹込まれて、十分な浴撹拌が行なわれる。
のドラム形状反応容器１には50〜150トンの鉄溶
湯３が入つており、この溶湯は炭素含有量が約
2.5％でありかつ温度が1550℃である。羽口４を
通つて熱ガス導管５によつて供給される1200℃の
温度の熱衝風が浴表面へ2000Nm3／分の風量で吹
付けられる。熱衝風が羽口に入る前に、コーク
ス、石灰およびウスタイト（wu¨stite）に還元さ
れた微鉱石の混合物が熱衝風に直接に加えられ
る。この混合物は800℃の温度を有しかつ導管６
を経由して熱衝風導管５に達する。この混合物の
個々の成分の供給速度は、部分的に還元された鉱
石が1350Kg／分で、コークスが400Kg／分で、そ
して石灰が90Kg／分である。内径18mmの底ノズル
７を通して200Kg／分のガス炎石炭が金属浴中へ
吹込まれて、十分な浴撹拌が行なわれる。
このようにして溶融鉄が約１トン／分で製造さ
れる。約1680℃の温度の廃ガスが熱ガス導管８を
通つてガス冷却画室（タンク）９へ最短流路で導
びかれる。このタンク９内で廃ガス流がタンクの
反対側壁に達する前に、該廃ガスは粉末状材料の
添加によつて約800〜900℃に冷却される。
れる。約1680℃の温度の廃ガスが熱ガス導管８を
通つてガス冷却画室（タンク）９へ最短流路で導
びかれる。このタンク９内で廃ガス流がタンクの
反対側壁に達する前に、該廃ガスは粉末状材料の
添加によつて約800〜900℃に冷却される。
供給管１０を通して吹込み孔に微鉱石を供給す
る。微鉱石は1600Kg／分の吹込み量でガス冷却タ
ンク９内へ流れ、そこで加熱されてFeOに還元さ
れる。下流側で約200Kg／分の石灰石粉末が供給
管１１に結合された吹込み孔１４を通して供給さ
れる。熱い廃ガス流中で脱酸が起こる、すなわ
ち、供給された石灰石がCaOとCO2に分けられ
る。最後に、ガス炎石炭（Gasflammkohle）が
供給管１２と連通した吹込み孔１５を通して520
Kg／分の割合でガス冷却画室９に供給されて、熱
い廃ガス中でコークスになる。
る。微鉱石は1600Kg／分の吹込み量でガス冷却タ
ンク９内へ流れ、そこで加熱されてFeOに還元さ
れる。下流側で約200Kg／分の石灰石粉末が供給
管１１に結合された吹込み孔１４を通して供給さ
れる。熱い廃ガス流中で脱酸が起こる、すなわ
ち、供給された石灰石がCaOとCO2に分けられ
る。最後に、ガス炎石炭（Gasflammkohle）が
供給管１２と連通した吹込み孔１５を通して520
Kg／分の割合でガス冷却画室９に供給されて、熱
い廃ガス中でコークスになる。
ガス冷却画室９は粉体物質のための供給孔の領
域ではライニング１６を有し、かつこれに隣接す
る壁体が廃ガス流の当りうる領域では水冷されて
いる。
域ではライニング１６を有し、かつこれに隣接す
る壁体が廃ガス流の当りうる領域では水冷されて
いる。
廃ガス、ダストおよび反応済粉体物質の混合物
が熱サイクロン１８内に集まり、ここから反応容
器に供給されるコークス、FeOおよびCaOの混合
物が供給管６を通つて供給場所へ搬送される。浄
化された廃ガスが導管１９を通つて熱サイクロン
１８から離れて、その一部が熱衝風を作るのに役
立つ。約840kcal／Ｎm3の発熱量を持つ約1900N
m3の残部は外部用途に役立つ。
が熱サイクロン１８内に集まり、ここから反応容
器に供給されるコークス、FeOおよびCaOの混合
物が供給管６を通つて供給場所へ搬送される。浄
化された廃ガスが導管１９を通つて熱サイクロン
１８から離れて、その一部が熱衝風を作るのに役
立つ。約840kcal／Ｎm3の発熱量を持つ約1900N
m3の残部は外部用途に役立つ。
第１図はガス冷却室が接続された反応容器の縦
断面図である。 １…反応容器、３…鉄浴湯、４…羽口、９…ガ
ス冷却画室、１３，１４，１５…吹込み孔、１８
…サイクロン。
断面図である。 １…反応容器、３…鉄浴湯、４…羽口、９…ガ
ス冷却画室、１３，１４，１５…吹込み孔、１８
…サイクロン。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 湯底ノズルおよび頂部吹込み手段を備えた長
い反応容器内で、炭素質燃料、鉄鉱石および／又
は予備還元された鉱石が溶湯へ供給され、かつ該
溶湯から出た反応ガスがひとつ又はそれ以上の段
階で酸素含有ガスでもつて後燃焼されることにな
つている鉄を製造する方法において、前記反応容
器の廃ガス開口が前記炭素質燃料の反応領域から
ずらされて噴出および飛散の領域の外に配置さ
れ、および前記廃ガス開口に接続された廃ガス導
管内の廃ガス温度が廃ガス流によつて運ばれる鉄
滴の凝固温度以上に保たれ、そして前記廃ガスが
隣接した画室内で1000℃以下に冷却されることを
特徴とする鉄を製造する方法。 ２ 前記廃ガスが、前記反応容器と、熱ガス導管
を介して直接に接続されたガス冷却画室内で冷却
されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の方法。 ３ 前記熱ガス導管を離れた後すぐに前記廃ガス
が前記ガス冷却画室内で温度を1000℃以下に下げ
ることになる冷たいガス、液体および／又は粉体
物質と混合されることを特徴とする特許請求の範
囲第１項又は第２項記載の方法。 ４ 前記粉体物質、例えば、微細な鉱石、石灰、
石灰石、加工していないマグネサイト、石炭、コ
ークス、が単独で又は所望の混合物で吹き込まれ
て、前記廃ガス流で運ばれた金属及び／又は金属
酸化物の滴をとらえることを特徴とする特許請求
の範囲第１項〜第３項のいずれかに記載の方法。 ５ 前記粉体物質が吹き込まれて前記廃ガスと化
学的に反応することを特徴とする特許請求の範囲
第１項〜第４項のいずれかに記載の方法。 ６ 粒径0.1mm以下の粉砕された鉄鉱石が前記廃
ガス流内へ吹き込まれてウスタイト状に還元され
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第５
項のいずれかに記載の方法。
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| JPH0214403B2 true JPH0214403B2 (ja) | 1990-04-09 |
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