JPH0257643A - プラズマ燃焼式キュポラ内の原料の脱硫方法 - Google Patents

プラズマ燃焼式キュポラ内の原料の脱硫方法

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JPH0257643A
JPH0257643A JP1168285A JP16828589A JPH0257643A JP H0257643 A JPH0257643 A JP H0257643A JP 1168285 A JP1168285 A JP 1168285A JP 16828589 A JP16828589 A JP 16828589A JP H0257643 A JPH0257643 A JP H0257643A
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    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
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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】 本発明は、プラズマ燃焼武キエボラ内の原料の脱硫方法
に関し、特に、プラズマ燃焼式キュポラ内の鉄の脱硫方
法に関する。
鉄の性質は、液相状態の鉄の中に存在する重要成分のf
l【で決まる。鉄の性質に大きな影響を与える一重要成
分は、硫黄(S)である、大抵のねずみ鋳鉄品では、鉄
の組成に占める硫黄の割合は0.1%以下に保たれてい
る。ノジュラー鋳鉄では、硫黄の割合は0.008%の
範囲内にある。
h4鉄を再78pAさせると、主としてコークスから出
た硫黄が溶融体に入るので、これを鋳鉄製造前に除去す
る必要がある。鉄からの硫黄の除去は、キ、ボラ内にお
いて所謂、塩基性スラグモードで実hhされており、こ
の塩基性スラグモードでは、装入fitのうち大きな割
合をスラグ形成材料、例えばドロマイト又は石灰石が占
めることが必要条件となる。ドロマイト又は石灰石は装
入量全体の約5%〜15%を占める。したがって、溶融
体の融剤部分の焼成中、硫黄はスラグに捕捉されてこれ
と共に除去される。かくして、コークスの燃焼により生
しるエネルギの大部分は、融剤の焼成に費やされる。ま
た、融剤を大計に用いると、耐火性ライナーが悪影響を
受け、しがも、シリコンやマンガンのような合金元素が
融剤に捕捉されるが、これらの不足分を補うため、高価
なフェロノリコン及びフェロマンガンを装入量に添加す
るという作業が必要になる。
また、鉄の脱硫はキュポラの外部でも実施できるが、こ
れを行うためには、炭化カルシウムを取りべ内の溶融鉄
に加え、窒素を溶融体中に吹き込んでこれを泡立たせ、
攪拌を行う。生成した鏡化力ルンウムと未反応の炭化力
ルソウムとが化合すると、トス(doss )が生しる
が、このトスを溶融鉄の頂部からすくい取る。トスが水
と反応すると、アセチレンが生じるが、これは空気と混
ざると爆発を起こしやすい。
本発明の目的は、エネルギ効率が良く、所要の合金元素
の捕捉が起こらず、爆発性の副産物が生成せず、しかも
キュポラの耐火性ライナーに対してイl害ではない、キ
ュポラ内の鉄の脱硫方法を提供するごとにある。
本発明によれば、プラズマトーチ及び粒状物供給装置を
備えたプラズマトーチ供給ノズルを有寸−るプラズマ燃
焼式キュポラの中の原料を脱硫する力l去であって、キ
ュポラに、原料、コークス及び融剤を装入する段階と、
コークスを点火すると共に空気を加えて原料を溶融させ
、溶融原料とスラグのプールを生ぜしめる段階と、c、
oとM、OとC,CO,とM、CO:lとC−CO3M
 q CO2とがら成る群のうち選択した脱硫剤をプラ
ズマトーチ供給ノズル内に供給する段階と、空気をプラ
ズマトーチ供給ノズル内に供給する段階と、プラズマト
ーチを、プラズマトーチ供給ノズル内の脱梳剤を溶融さ
せるに十分なパワーレベルで稼動させ、溶融脱硫剤及び
空気が溶融プールに隣接した箇所でキュポラに入る前に
温度2500°F〜3500゜Fに達するようにし、そ
れにより、溶融脱硫剤が溶融原料と直接混合し、溶融原
料中の硫黄と反応して溶融プール中の溶融原料が脱硫さ
れ、既反応及び未反応の溶融脱硫剤がスラグの一部にな
り、スラグを流動可能な状態にする段階とを有すること
を特徴とする脱硫方法が提供される。
本発明を、添付の図面を参照して今、例示的に説明する
第1図は、キュポラl、即ち、基部3及び該基部から1
方へ延びる垂直の円筒形ノ1ウジング5を有する炉を示
している。基部3及びノ)ウジング5は、実質的に丸い
開口シャフト9を形成する耐火煉瓦その他の耐火物7で
内張すされており、シャフト9の上端は排ガス導管11
により煙突(図示せず)に連結されている。シャフト9
の上端付近に設けられていて、装入量をキュポラ1内に
装入する開口13を含む装入用ドアが設けられて0る。
装入量は通常、コークス、屑鉄及び、例えばドロ゛フィ
ト又は石灰石のような融剤を含む、鉄はキュポラ内に生
じる通常の金属であるが、後述の脱硫方法を利用すると
、他の金属、鉱石、合金又は他の物質が得られる。
基部3の付近には、ダム17及びスキマー19含有する
流し口I5が設けられており、ダム17とスキマー19
は互いに協働して溶融鉄とスラグを分離し、これらは流
し口15から別々に抜き出される。
プラズマトーチ供給ノズル21がシャフト9のド部に設
けられており、その一端はシャフト9内へ開口し、該一
端と反対側の端にはプラズマトーチ23が設けられてい
る。プラズマトーチ供給ノズル2■は一つしか図示して
いないが、サイズ及び設計処理燵に応じてキュポラ1内
に任意の個数のプラズマトーチ供給ノズル21を設ける
ことがii能である。プラズマトーチ供給ノズル21は
米国特許節4,761,793号明細書に詳述されてい
る。
粒状物ビン25がプラズマトーチ供給ノズル21の上方
に配置され、このビンとスクリュー・オーガー27又は
他の供給手段との協働により、プラズマトーチ供給ノズ
ル21への粒状物の流星が調節される。ビン25は、C
,0とM、OとC−COxとM、COゴとCおCO) 
M 、 COzとから成る脱硫剤群から選択した脱硫剤
を収容しており、選択された脱硫剤は、硫黄除去量に応
じて、スクリュー・オーガー27により、溶融状態の鉄
1トンにつき毎時約1〜2ポンドの速度でプラズマトー
チ供給ノズル21へ供給される。
ガス抜取りノズル29が、シャフト9と連通ずると共に
ダクト又は導管31を経てプラズマトーチ供給ノズル2
1と連通しており、排ガスをプラズマプラズマトーチ供
給ノズル21を介してキュポラ1に再循環させる。排ガ
スを再循環させる工χルギを得るため、排ガスからの粒
状物の除去に用いられるサイクロン分離器33が導管3
!内に供給ノズル21と連通した状態で図示されると共
に、プラズマトーチ23への空気の供給に用いられるト
ーチ用空気導管39が図示されている。
鉄、別種の金属又は物質がキュポラI内の溶融金属とス
ラグのプール(溜まり)内に存在している状態で鉄鉱石
、別種の金属又はこれらの混合物を脱硫するキュポラl
の動作J仝理は、鉄についての脱硫動作原理上はぼ同じ
である。した、かって、”’+ M Mであれば、この
脱輪方法を用いると他の合令金属を脱硫できることは言
うまでもないので、鉄の脱硫方法を以Fに説明する。
種々の屑鉄、コークス及び融剤を含む装入量を開口13
を通してキュポラlのシャフト9内に装入する。典型的
には石灰石又はドロマイトである融剤は、装入量のうち
小さな割合、即ち3 ++(1%を占めるに過ぎない。
装入量全体のうちii :ytでVr5%〜15%を占
めるコークスを、プラズマトー−r−を用いて点火する
と共に空気を供給して二1−クスを燃焼させ、装入量全
体のうち重11tで約80%〜C)0%を占める屑鉄を
溶融させ、ソヤフト9の底部にスラグで謂われた状態の
溶融鉄のプールを生ぜしめる。C40とM、OとC、C
O3とM 、 CO:+とC、CO3M 、 COxと
から成る脱硫剤群から選択した脱硫剤を、鉄から除去す
べき硫黄量に応して、スクリュー・オーガー27により
、18融状態の鉄1トンにつき毎分約1〜2ポンドの制
御された速度でプラズマトーチ供給ノズル2Iへ供給す
る。 トーチのパワーレベルは、プラズマトーチ供給ノ
ズル21を通過する融剤及びガスを、脱硫剤が溶融する
2500°F〜3500°];′の温度まで加熱するよ
う設定されている。溶融状態の脱硫剤は、溶融鉄とスラ
グのプールの頂部に隣接した箇所でシャフト9に入って
これらと化合し、溶融鉄中の硫黄と反応し、スラグとの
化合により硅葭を溶融鉄から除去する。また、未反応の
脱硫剤はスラグと化合し、スラグの粘度を減じてその流
動性を高める。
硫黄購は実質的に減少し、即も、実施した試験結果によ
れば0.003%まで減少したので、溶融鉄をキュポラ
から鋳型へ直接注ぎ込んで商品を製造できる。また、硫
黄含有贋が少ないので、溶融鉄をキュポラIからマグネ
シウムの入っているインフラスコ形鋳型内へ直接注ぎ込
むことにより、ノジュラー鋳鉄が鋳型内に得られる。
キュボラ内の溶融鉄を脱硫する上記方法を利用すると、
脱硫に必要なエネルギが最少限に抑えられ、キエボラ内
の耐火ライナーのノミ命への、昔影響が最少限に抑えら
れ、しがも、鉄の適正な化を的性質を得るためには高価
な鉄系合金元素の添加が必要になるスラグ中の他の合金
元素の捕捉が生じず、従って溶融鉄をキュポラ1がら取
り出した状態で直接商業的に利用できるという利点が得
られる。
4、 図+r+i (7)I’iiI 111ft説明
添付の図面は、プラズマ燃焼式キュポラの略図である。
1・・・キュポラ、3・・・法部、5・・・ハウジング
、7・・・耐火物、9・・・シャフト、15・・・流し
口、21・・・プラズマトーチ供給ノズル、23・・・
プラズマトーチ、27・・・スクリューオーガー 29
・・・ガス抜取りノズル。
特許出願人:ウェスチングハウス・エレクトリック・コ
ーポレーション 代 理 人:加熱 紘一部(外1名)

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)プラズマトーチ及び粒状物供給装置を備えたプラ
    ズマトーチ供給ノズルを有するプラズマ燃焼式キュポラ
    内の原料を脱硫する方法であって、キュポラに原料、コ
    ークス及び融剤を装入する段階と、コークスを点火する
    と共に空気を加えて原料を溶融させ、溶融原料とスラグ
    のプールを生ぜしめる段階と、CaOとM、OとCaC
    O_3とM、CO_3とCaCO_3M、CO_3とか
    ら成る群のうち選択した脱硫剤をプラズマトーチ供給ノ
    ズル内に供給する段階と、空気をプラズマトーチ供給ノ
    ズル内に供給する段階と、プラズマトーチを、プラズマ
    トーチ供給ノズル内の脱硫剤を溶融させるに十分なパワ
    ーレベルで稼動させ、溶融脱硫剤及び空気が溶融プール
    に隣接した箇所でキュポラに入る前に温度2500°F
    〜3500°Fに達するようにし、それにより、溶融脱
    硫剤が溶融原料と直接混合し、溶融原料中の硫黄と反応
    して溶融プール中の溶融原料が脱硫され、既反応及び未
    反応の溶融脱硫剤がスラグの一部になり、スラグを流動
    可能な状態にする段階とを有することを特徴とする脱硫
    方法。
  2. (2)キュポラへの前記装入段階は、キュポラに、金属
    鉱石、屑金属又は屑鉄の形態の原料を装入する段階を含
    むことを特徴とする請求項第(1)項記載の脱硫方法。
  3. (3)プラズマトーチ供給ノズル内へ脱硫剤を供給する
    前記段階は、溶融鉄から除去すべき硫黄量に応じ、脱硫
    剤を溶融状態の屑鉄1トンにつき毎分1〜2ポンドの制
    御された供給速度で送り込む段階を含むことを特徴とす
    る請求項第(1)項記載の脱硫方法。
  4. (4)プラズマトーチを稼動させる前記段階は、プラズ
    マトーチを、流出ガス及び流出脱硫剤の温度を2500
    °F〜3500°Fの範囲の温度まで昇温させるに十分
    なパワーレベルで稼動させる段階を含むことを特徴とす
    る請求項第(1)項記載の脱硫方法。
  5. (5)キュポラへの前記装入段階は、装入物中の融剤が
    装入量全体のうち重量で約3%を占めるようにキュポラ
    への装入を行う段階を更に含むことを特徴とする請求項
    第(1)項〜第(4)項のうちいずれか一つの項に記載
    の脱硫方法。
  6. (6)インフラスコ形鋳型を準備し、マグネシウムをイ
    ンフラスコ形鋳型内に入れ、溶融鉄をキュポラから鋳型
    内に注ぎ込んで鋳型内にノジュラー鋳鉄を生ぜしめる段
    階を有することを特徴とする請求項第(1)項記載の脱
    硫方法。
JP1168285A 1988-06-29 1989-06-29 プラズマ燃焼式キュポラ内の原料の脱硫方法 Expired - Lifetime JP2747524B2 (ja)

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US07/212,851 US4853033A (en) 1988-06-29 1988-06-29 Method of desulfurizing molten metal in a plasma fired cupola

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BR (1) BR8903199A (ja)
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DE (1) DE68911766T2 (ja)
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