JPH03140405A - Smelting reduction method of metal - Google Patents

Smelting reduction method of metal

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JPH03140405A
JPH03140405A JP28045989A JP28045989A JPH03140405A JP H03140405 A JPH03140405 A JP H03140405A JP 28045989 A JP28045989 A JP 28045989A JP 28045989 A JP28045989 A JP 28045989A JP H03140405 A JPH03140405 A JP H03140405A
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iron
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哲治 茨城
Masao Yamauchi
雅夫 山内
Michitaka Kanemoto
金本 通隆
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Abstract

PURPOSE:To produce molten iron from iron ore at a low cost by regulating stirring force to the molten iron with gas blowing from bottom blowing tuyeres and oxygen supplying pressure with a top blowing lance to the specific condition at the time of producing the molten iron from iron ore into a converter having the oxygen top blowing lance and the bottom blowing tuyeres. CONSTITUTION:The iron ore and coal as reducing agent are charged into a small quantity of molten iron 11 and molten slag 12 in the converter 1 having the oxygen top blowing lance 2 and plural bottom blowing tuyeres 3, and the gas is blown at the ratio of 70-450Nm<3>/hr per one piece of the bottom blowing tuyere 3 in the normal state conversion to stir the molten iron 11 with the stirring force of 1-6kw/ton of molten iron. Further, the oxygen is injected from the top blowing lance 2 and the iron ore is melted and contained Fe2O3 is reduced into Fe with the coal in the molten slag 12 or C in the molten iron 11 to make the molten iron. In this case, the molten slag 12 quantity on surface of the molten iron 11 is made to >=1500kg/m<2> and height of the lance 2 tip, stirring gas quantity from the tuyeres 3, oxygen supplying rate with the top blowing lance 2 and nozzle shape of the lance, are controlled so as to satisfy the inequality I between thickness L0 of the molten slag 12 and depth L of recessing part 21 in the molten slag 12 with oxygen supplying pressure from the top blowing lance 2 to produce the molten iron from the iron ore with the excellent productivity.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は金属酸化物の溶融還元法に関し、特に、鉄およ
び合金鉄の溶融還元法に係わるものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to a method for melting and reducing metal oxides, and particularly to a method for melting and reducing iron and ferroalloys.

では、鉱石を溶融し、還元する媒体として炉内に多量に
存在するスラグを活用する操業法があり、この方式での
反応、伝熱および安定操業方法について種々開発が進め
られている。
There is an operating method that utilizes the large amount of slag present in the furnace as a medium for melting and reducing ore, and various developments are underway regarding reactions, heat transfer, and stable operating methods using this method.

例えば、特開昭61−221322号公報では、転炉型
容器内において、スラグに二次燃焼熱を伝達し、更にス
ラグ浴をガスで攪拌して前記熱を溶融金属に伝達する技
術が開示されており、攪拌法としては、スラグ内および
溶融金属内にガスを吹き込み、伝熱を促進する技術が示
されている。また特開昭61−213310号公報には
、上底吹きが可能な転炉型の容器で溶融還元を行う際、
■スラグ景を250 kg/を以上、■底吹きされるガ
ス量を全ガス量の3〜40%、■スラグのMgO+1V
z03≦23%の条件として、熱利用効率を向上する技
術が開示されている。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-221322 discloses a technique in which secondary combustion heat is transferred to slag in a converter type vessel, and the slag bath is further stirred with gas to transfer the heat to molten metal. As a stirring method, a technique has been proposed in which gas is blown into the slag and molten metal to promote heat transfer. Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-213310 discloses that when performing melt reduction in a converter-type container capable of top-bottom blowing,
■ Slag size is 250 kg/or more, ■ Bottom blown gas amount is 3 to 40% of the total gas amount, ■ Slag MgO + 1V
A technique for improving heat utilization efficiency under the condition of z03≦23% is disclosed.

ところで溶融還元において主原料としての鉱石は、上方
もしくは、炉底から供給され、鉄浴内もしくはスラグ内
で溶解し、酸化鉄の形態でスラグ中に溶解する。この酸
化鉄は、溶銑中に溶存している炭素およびスラグ中に混
在しているコークスもしくはチャーの形態をしている炭
材により、還元されて溶銑となる。
By the way, ore as the main raw material in smelting reduction is supplied from above or from the bottom of the furnace, and is dissolved in an iron bath or slag, and is dissolved in the slag in the form of iron oxide. This iron oxide is reduced to hot metal by carbon dissolved in the hot metal and carbon material in the form of coke or char mixed in the slag.

前記鉱石を還元する際には多量の還元熱が必要であり、
このため溶融還元法では、炉内に酸素もしくは、酸素を
含むガスを供給して、燃料として供給される石炭・コー
クス・石油乾留残差等の炭素もしくは炭化水素を燃焼さ
せて、この熱を補う操業が実施される。また鉄浴から発
生するCOガスおよびH2ガスを、更にCO□ガスおよ
びH20ガスまで燃焼させる二次燃焼によって炉内にお
いて多量の熱を発生させ、前記還元のために必要な熱量
を確保する技術開発も積極的に進められている。
A large amount of reduction heat is required when reducing the ore,
For this reason, in the smelting reduction method, oxygen or a gas containing oxygen is supplied into the furnace, and carbon or hydrocarbons such as coal, coke, and petroleum carbonization residue supplied as fuel are burned to compensate for this heat. Operations are carried out. In addition, we have developed a technology to generate a large amount of heat in the furnace through secondary combustion in which CO gas and H2 gas generated from the iron bath are further combusted to CO□ gas and H20 gas, thereby securing the amount of heat necessary for the reduction. is also being actively promoted.

この際、溶銑およびスラグを攪拌することは、反応およ
び伝熱を促進するうえから効果的な方法であり、熱効率
を向上させるための一手段として溶銑およびスラグを攪
拌するための種々の技術が採用されている。この撹拌は
、上吹きの酸素を鉄浴4ら遮断して、メタルの再酸化を
防止するとともにスラグ内で還元反応を起こすためにも
有効に機能する。
At this time, stirring the hot metal and slag is an effective method for promoting reaction and heat transfer, and various techniques for stirring the hot metal and slag have been adopted as a means to improve thermal efficiency. has been done. This stirring effectively functions to block top-blown oxygen from the iron bath 4, prevent metal reoxidation, and cause a reduction reaction within the slag.

一方、スラグ中に懸濁する炭材は、スラグに溶解してい
る酸化鉄をその表面で還元したり、燃焼熱の伝熱媒体の
機能を持っている。加えてスラグ中で酸化鉄の還元反応
により発生する一酸化炭素の微小気泡を合体する働きも
有しており、発生するガスによるスラグの過剰な泡立ち
を抑制して、炉口からスラグが突沸することにより操業
が続行できない現象(以下、スロッピングと称する)を
抑制する機能も果たしている。このような炭材の有する
機能を有効に活用するためにも、スラグを循環させ、炭
材をスラグ内に均一に分布させる前記スラグの攪拌は重
要な手段である。スラグの攪拌方法としては、鉄浴ヘガ
スを吹き込むことにより、スラグを攪拌する方法と、ス
ラグに直接ガスを吹き込む方法、及び機械的な回転体で
スラグを攪拌する方法等がある。しかしながらスラグに
直接ガスを吹き込む方法では、ガスは炉の側壁から供給
されるため、壁際のスラグの攪拌は良いものの、特に大
型炉では、中心部のスラグの攪拌はほとんどできないと
言う問題を抱えている。また、回転体でスラグを攪拌す
る方法については、熔融還元のスラグは耐火物の浸食性
が強いため、回転体の耐用性がきわめて短(、しかも高
温かつ高ダスト濃度の炉内に機械的に作動する物体を装
着することは、整備上の問題点が大きかった。このため
実用化にはほど遠く、従って、従来は鉄浴ヘガスを吹込
むことにより、スラグの攪拌を行う方法が一般的であっ
た。
On the other hand, the carbonaceous material suspended in the slag reduces iron oxide dissolved in the slag on its surface and functions as a heat transfer medium for combustion heat. In addition, it also has the function of coalescing the microbubbles of carbon monoxide generated in the slag due to the reduction reaction of iron oxide, suppressing excessive bubbling of the slag due to the generated gas, and causing the slag to boil from the furnace mouth. This function also serves to suppress the phenomenon in which operations cannot be continued (hereinafter referred to as slopping). In order to effectively utilize the functions of such carbonaceous materials, stirring of the slag is an important means for circulating the slag and uniformly distributing the carbonaceous materials within the slag. Methods of stirring the slag include a method of stirring the slag by blowing gas into the iron bath, a method of blowing gas directly into the slag, and a method of stirring the slag with a mechanical rotating body. However, with the method of blowing gas directly into the slag, the gas is supplied from the side wall of the furnace, so although the slag can be agitated near the wall, it has the problem that, especially in large furnaces, it is almost impossible to agitate the slag in the center. There is. In addition, regarding the method of stirring slag with a rotary body, the durability of the rotary body is extremely short because slag from melt reduction is highly erosive to refractories. Attaching a moving object was a major maintenance problem.For this reason, it was far from practical use, and therefore, the conventional method of stirring the slag was by blowing gas into the iron bath. Ta.

鉄欲への攪拌ガスの吹き込みは、鉄浴内の物質および熱
の移動を促進して、成分と温度を均一にする効果を有す
るとともに、スラグ−メタル間の界面を効果的に攪拌し
て、還元反応速度をさらに向上させる効果もある。
Blowing stirring gas into the iron bath has the effect of promoting the movement of substances and heat within the iron bath, making the components and temperature uniform, and also effectively stirring the slag-metal interface. It also has the effect of further improving the reduction reaction rate.

ところが前述した従来技術における操業では、伝熱効率
と反応速度を向上させることのみに注目して、単にスラ
グを良好に攪拌すれば良いと言っただけの技術思想しか
なく、スラグの攪拌以外のこく、例えば、底吹き攪拌を
適正な範囲に制御して、ダスト発生量を抑制すること等
については、十分な研究がなされていなかった。また、
従来の溶融還元法の開発は、1〜10ton炉程度の非
常に小型な試験炉で、研究開発がされてきたことから、
攪拌ガスの羽口1本当たりのガス流量は数十〜100 
Nrrf/hr程度の少量であった。このため、羽口1
本当りのガス流量を増加させた場合の影響については、
全く解明されておらず、大型炉で必然的に実施される大
流量の底吹きガス吹き込み時の問題点については、未解
決の状態であった。
However, in the operation using the conventional technology mentioned above, the technical idea is that it is only necessary to stir the slag well, focusing only on improving heat transfer efficiency and reaction rate, and there is no need for any other methods other than stirring the slag. For example, sufficient research has not been conducted on controlling the bottom blowing agitation within an appropriate range to suppress the amount of dust generated. Also,
The development of conventional smelting reduction methods has been carried out in very small test furnaces of 1 to 10 ton furnaces.
The gas flow rate per tuyere of stirring gas is several tens to 100.
The amount was as small as Nrrf/hr. For this reason, tuyere 1
Regarding the effect of increasing the actual gas flow rate,
This was not fully understood, and the problems associated with the large flow rate of bottom-blown gas injection, which is inevitably carried out in large reactors, remained unresolved.

つまり、底吹きガス流量を必要以上に多くした場合には
、溶銑がスラグ内に吹上げられる。この結果、スラグ中
の粒鉄が多くなり、発生ガスに随伴される鉄が増加し、
炉外にダストとして排出されたり、上吹きランスから噴
出される酸素ジェットと粒鉄が接触することにより、酸
素ジェットに鉄が吹き散らされて鉄ダストロスが増加す
るなどの重大な問題が生じることになる、更に、スラグ
内の多量の粒鉄と酸素ジェットとが接触した場合は、二
次燃焼率が低下する問題が生ずる。このような問題に対
し前記従来技術では、適切な処置方法は確立していなか
った。
In other words, if the bottom blowing gas flow rate is increased more than necessary, hot metal is blown up into the slag. As a result, the amount of granular iron in the slag increases, and the amount of iron accompanying the generated gas increases.
If granulated iron is discharged as dust outside the furnace or comes into contact with the oxygen jet ejected from the top blowing lance, serious problems such as iron being blown away by the oxygen jet and increased iron dust loss can occur. Moreover, if a large amount of granulated iron in the slag comes into contact with the oxygen jet, a problem arises in that the secondary combustion rate decreases. In the prior art, no appropriate method of dealing with such problems has been established.

従来法での操業において、鉄のダストロスは、良好な状
態でも、60〜80kg/tあり、操業条件によっては
、100kg/を以上の場合もあった。この様に多量の
鉄のダストロスが生じるため、発生ダストを集塵して、
これを再度、炉内に供給することが必要であり、ダスト
リサイクルのための設備が大掛かりとなる。またリサイ
クルダストを余分に炉内に供給することから、鉄ダスト
の溶解熱が増加して、プロセス全体として熱効率が低下
すると言った問題にも繋がっていた。特に、ダストロス
が100kg八を越える場合は、そのための熱収支の悪
化は、鉄の溶融還元の場合、5,000〜? 、 0O
Okca l/ tにもなり、燃料として使用する石炭
が、30〜50kg/tも増加する結果となる。
In the conventional operation, the iron dust loss is 60 to 80 kg/t even under good conditions, and sometimes exceeds 100 kg/t depending on the operating conditions. Since a large amount of iron dust loss is generated in this way, the generated dust is collected and
It is necessary to feed this into the furnace again, which requires large-scale equipment for dust recycling. Furthermore, since excess recycled dust is supplied into the furnace, the heat of melting the iron dust increases, leading to a problem in which the thermal efficiency of the entire process decreases. In particular, when the dust loss exceeds 100 kg, the heat balance deteriorates by 5,000~? , 0O
This results in an increase in the amount of coal used as fuel by 30 to 50 kg/t.

前述したように、スラグ内に炭材を懸濁するこ重量の炭
材を懸濁させている。しかし、この炭材は飛散し易く、
時には、投入石炭の15〜20%もの量が飛散すること
もある。炭材の飛散は炭材の原単位の増加をもたらすだ
けでなく、スラグ内の炭材の混在比率が低下して、スロ
ッピングが発生する等の問題も生ずる。特に、炭材のダ
ストロスが多い場合はスラグ内炭材の混在比率の低下が
生じて、スロッピングが発生し、このスロッピング発生
は、ひどい場合、操業開始後、30〜40分で生じ、そ
の時点で操業が不可能となる。これらのことより炭材の
飛散ロス低減方法は、特に、解決が望まれていた問題点
があった。
As mentioned above, a weight of carbonaceous material is suspended in the slag. However, this carbon material is easily scattered,
In some cases, as much as 15-20% of the coal input is scattered. The scattering of carbonaceous materials not only causes an increase in the basic unit of carbonaceous materials, but also causes problems such as a decrease in the mixing ratio of carbonaceous materials in the slag, resulting in occurrence of slopping. In particular, when there is a large amount of dust loss of carbonaceous materials, the mixing ratio of carbonaceous materials in the slag decreases and slopping occurs.In severe cases, this slopping occurs within 30 to 40 minutes after the start of operation. Operation becomes impossible at this point. For these reasons, methods for reducing the scattering loss of carbonaceous materials have particular problems that have been desired to be solved.

この問題解決のためには、極力、炭材の飛散率を低減す
ることが重要であるが、従来法では適当な方法がなく、
未解決のままであった。
In order to solve this problem, it is important to reduce the scattering rate of carbonaceous materials as much as possible, but there is no suitable method in the conventional method.
It remained unresolved.

〈発明が解決しようとする課題〉 溶融還元の操業を効率的かつ経済的に実施しようとした
場合に、次の点が技術的な課題となる。
<Problems to be Solved by the Invention> When attempting to efficiently and economically carry out melt reduction operations, the following points become technical issues.

攪拌力を適切な範囲に調整して、溶鉄および溶融スラグ
の攪拌状態を適正に保つことである。即ち (1)底吹きされる攪拌ガスによる溶融還元炉の鉄浴の
攪拌力を適切な範囲として、特にスラグの循環流動を良
好に保ち、二次燃焼の伝熱および還元反応を生じている
界面への物質移動を適正な水準とすることにより、熱効
率および反応速度を良好な状態に保持する。
The purpose is to maintain the proper stirring state of molten iron and molten slag by adjusting the stirring force within an appropriate range. In other words, (1) the stirring power of the iron bath of the smelting reduction furnace by the bottom-blown stirring gas is set within an appropriate range, and the circulation flow of the slag is kept particularly well, and the interface where heat transfer of secondary combustion and reduction reaction occur; Thermal efficiency and reaction rate are maintained at a good level by ensuring proper levels of mass transfer to the reactor.

(2)スラグ内への粒鉄の吹上げ量を低減して、鉄ダス
トの発生を抑える。
(2) Reduce the amount of granulated iron blown up into the slag to suppress the generation of iron dust.

(3)スラグ内の粒鉄と上吹き酸素ジェットの接触を阻
み、二次燃焼率の低下を防止する。
(3) Prevents contact between the granulated iron in the slag and the top-blown oxygen jet, thereby preventing a decrease in the secondary combustion rate.

(4)発生ガスにより同伴飛散する炭材量を低減する。(4) Reduce the amount of carbon material entrained and scattered by the generated gas.

本発明は前記課題を効果的に解決する溶融還元法を提供
するものである。
The present invention provides a melt reduction method that effectively solves the above problems.

く課題を解決するための手段〉 本発明は、溶融還元における前述した課題を解決するた
めに実際操業に適用可能な大型の試験炉において、種々
の研究検討を重ねた結果発明されたものであって、上吹
きランスから酸素を、浴面下の複数の羽口より攪拌ガス
を底吹きする鉄浴式の溶融還元炉において、前記攪拌ガ
スによる鉄浴の攪拌力を1〜6kW/tの範囲とし、か
つ、前記羽口1本当りのガス流量を標準状態換算で70
〜450 Nr+(/hrの範囲で制御して操業するこ
とを特徴とするものである。
Means for Solving the Problems> The present invention was invented as a result of various research studies conducted in a large test reactor that can be applied to actual operations in order to solve the above-mentioned problems in melt reduction. In an iron bath type melting reduction furnace in which oxygen is blown from a top blowing lance and stirring gas is bottom blown from a plurality of tuyeres below the bath surface, the stirring power of the iron bath by the stirring gas is in the range of 1 to 6 kW/t. and the gas flow rate per tuyere is 70 in terms of standard conditions.
It is characterized by controlled operation within the range of ~450 Nr+(/hr).

また、前記操業方法において、上吹き酸素のスラグに対
する凹み深さ(L)とスラグ厚み(L0)の関係が下記
(1)式を満足するように、攪拌ガス流量、ランス高さ
、送酸流量、上吹きランスのノズル形状のいずれか、も
しくは2以上を制御することを特徴とするもである。
In addition, in the above operating method, the stirring gas flow rate, the lance height, and the oxygen supply flow rate are adjusted so that the relationship between the concavity depth (L) of top-blown oxygen to the slag and the slag thickness (L0) satisfies the following equation (1). The present invention is characterized in that one or more of the nozzle shapes of the top-blowing lance are controlled.

Lo  L  < 35 ((r ・q/p) 1/2
  (1)ただし、q:羽口1本当りのガス流量(Nr
rf/hr)α:攪拌ガスの鉄浴内での反応によるガス
容積の変化率(−) p:炉内圧力(ata、) さらにまた、前記操業方法において、溶融還元炉内の浴
面積当りのスラグ量を1500kg/rrf以上として
操業することを特徴とするものである。
Lo L < 35 ((r ・q/p) 1/2
(1) However, q: Gas flow rate per tuyere (Nr
rf/hr) α: Rate of change in gas volume due to reaction of stirred gas in the iron bath (-) p: Furnace pressure (ata,) Furthermore, in the above operating method, the change rate per bath area in the smelting reduction furnace It is characterized by operating with a slag amount of 1500 kg/rrf or more.

〈作 用〉 前述したように溶融還元においては、溶銑および溶融ス
ラグを効率的に攪拌し、かつ、スラグ内に適度な量の炭
材を懸濁させておくことが、熱効率および反応速度、ひ
いては、生産性を支配する重要な操業条件である。
<Function> As mentioned above, in smelting reduction, it is important to efficiently stir the hot metal and molten slag and to suspend an appropriate amount of carbonaceous material in the slag to improve thermal efficiency and reaction rate. , is an important operating condition that governs productivity.

本発明者らは、この操業条件を満足しつつ、先に問題点
として述べたダスト発生量の低減方法および二次燃焼率
の低下防止方法について、実際操業に適用可能な大型の
試験炉において種々実験研究を重ねた結果、以下に述べ
る事実を知見した。
The present inventors have developed various methods for reducing the amount of dust generated and preventing a decrease in the secondary combustion rate, which were mentioned as problems while satisfying these operating conditions, in a large-scale test furnace that can be applied to actual operations. As a result of repeated experimental research, we discovered the following facts.

まず、鉄ダストの発生機構を解析するために、鉄ダスト
の発生に最も重大な影響を与えるスラグ内の粒鉄の分布
を、スラグ内の物質分布を測定することによって調査を
した。
First, in order to analyze the mechanism of iron dust generation, we investigated the distribution of granular iron in the slag, which has the most significant effect on the generation of iron dust, by measuring the material distribution within the slag.

本例では、最大120T浴の溶融還元炉を用い、下記の
操業条件の下で前記測定を実施した。
In this example, the measurements were carried out under the following operating conditions using a melting reduction furnace with a maximum bath capacity of 120T.

試験炉の炉容 最大120T浴炉 浴面積 22ボ 鉄浴量 スラグ量 スラグ中炭材量 鉱石投入速度 石炭投入速度 上吹酸素流量 溶銑温度 羽口数 攪丁牢ガス種 攪拌ガス流量 炉内容積131rr′r 70〜110T 21〜45T 5〜22T 約41T/hr 約27T/hr 20、000 N rri / hr 1500°C 1〜6 N2.Co□ 400〜4,00ONn(/hr 試験条件 前記測定には、長さ2,000 mmのプローブに、3
ないし4個のサンプル室が300〜500W間隔で組み
込まれた特殊なサブランスプローブを用いた。スラグ及
び溶鉄等の溶融物は前記サンプル室に流入し、サンプリ
ングされるが、各サンプル室の入口は厚紙で閉蓋され、
溶融物に接してから所定時間後に燃焼しつくしスラグ等
の溶融物が流入するように構成されている。
Furnace capacity of test furnace Max. 120T bath Furnace bath area 22 bowls Iron bath amount Slag amount Carbon material in slag Ore charging speed Coal charging speed Top-blown oxygen flow rate Hot metal temperature Number of tuyeres Stirring gas species Stirring gas flow rate Furnace internal volume 131rr' r 70-110T 21-45T 5-22T Approx. 41T/hr Approx. 27T/hr 20,000 N rri/hr 1500°C 1-6 N2. Co
A special sublance probe was used in which four sample chambers were installed at 300-500 W intervals. Molten materials such as slag and molten iron flow into the sample chamber and are sampled, but the entrance of each sample chamber is closed with cardboard.
The structure is such that a molten material such as slag that burns after a predetermined period of time after coming into contact with the molten material flows into the pipe.

而してこのプローブを装着したサブランスを、操業中の
スラグ内に挿入して、スラグ層のサンプルを採取し、こ
のサンプルを冷却して、スラグと鉄を分離することによ
りスラグ中に混在している粒鉄の比率を求めることがで
きる。第3図は、前述したN2の流量と羽口数を種々変
化させた操業中における測定結果の一例を示すもので、
横軸が羽口1本当りのN2の流量、縦軸がスラグ中の粒
鉄比率である。測定位置は鉄浴ぽから、1.5m上の部
分であり、Oが、羽口2本の操業、また、・が、羽口4
本の操業であり、このときのスラグ厚みは、3〜4mで
あった。
Then, a sublance equipped with this probe is inserted into the slag during operation to collect a sample of the slag layer, and this sample is cooled to separate the slag and iron so that they are not mixed in the slag. The ratio of grained iron present can be determined. Figure 3 shows an example of the measurement results during operation while varying the N2 flow rate and number of tuyeres mentioned above.
The horizontal axis is the N2 flow rate per tuyere, and the vertical axis is the granular iron ratio in the slag. The measurement position was 1.5 m above the iron bath port, where O was operating two tuyeres, and .
This was normal operation, and the slag thickness at this time was 3 to 4 m.

また、前述したN、の流量と羽口数を変化させて、二次
燃焼率、二次燃焼の着熱効率および排ガス中のダスト量
も調査した。第4図及び第5図はその調査結果の一例を
示すもので、第4図は、羽口4本の操業での調査結果で
あり、攪拌ガス流量が、300 N rrr /hr/
本の時のスラグ内の垂直方向の粒鉄分布を示したもので
ある。この第4図から明らかなように、ある部分から下
になると、スラグ中の粒鉄が急激に増加する。つまり鉄
浴面の揺動や粒鉄の吹上げにより、スラグ層下部には多
量の鉄が混在していることが判明した。また第5図は、
羽口1本当りのガス流量を変化させた場合の鉄ダストの
発生量を調査した結果の一例を示すものである。この第
5図から判るように450Nrrf/hr/本以下であ
れば鉄ダストが少ないのに対して、450 N rrf
/hr/本を越えると、鉄ダストが多くなった。
In addition, the secondary combustion rate, the heat transfer efficiency of the secondary combustion, and the amount of dust in the exhaust gas were also investigated by changing the flow rate of N and the number of tuyeres. Figures 4 and 5 show examples of the investigation results, and Figure 4 shows the investigation results for operation with four tuyeres, and the stirring gas flow rate was 300 N rrr /hr/
This figure shows the vertical distribution of iron particles in the slag. As is clear from FIG. 4, the amount of granulated iron in the slag increases rapidly from a certain point down. In other words, it was found that a large amount of iron was mixed in the lower part of the slag layer due to the shaking of the iron bath surface and the blowing up of granulated iron. Also, Figure 5 shows
This figure shows an example of the results of investigating the amount of iron dust generated when the gas flow rate per tuyere was changed. As can be seen from Fig. 5, if it is less than 450 Nrrf/hr/piece, there is less iron dust;
/hr/ As you go beyond the book, the amount of iron dust increases.

以上のように排ガス中の鉄ダスト量と、攪拌ガス流量の
関係を種々の要因で解析した結果、羽口1本当りのガス
流量が、鉄ダスト量に最も影響が大きいことが判った。
As a result of analyzing the relationship between the amount of iron dust in the exhaust gas and the flow rate of stirring gas using various factors as described above, it was found that the gas flow rate per tuyere has the greatest influence on the amount of iron dust.

また、羽口1本当りの攪拌ガス流量と、スラグ中の粒鉄
量の関係を調査した前記第3図から、攪拌ガスの流量が
450Nnf/hr/本を越えると、上部スラグ中の粒
鉄量が極端に増加することも判った。更に前記第5図に
示される鉄ダストの発生量と第3図のスラグ中の粒鉄比
率にも、同様の傾向が認められた。
In addition, from Figure 3, which investigated the relationship between the stirring gas flow rate per tuyere and the amount of granulated iron in the slag, it is clear that when the stirring gas flow rate exceeds 450 Nnf/hr/tuyere, the granulated iron in the upper slag It was also found that the amount increased dramatically. Furthermore, a similar tendency was observed in the amount of iron dust generated as shown in FIG. 5 and the ratio of iron particles in the slag shown in FIG. 3.

而して上部スラグ中の粒鉄量を低減することが、鉄ダス
トを減少させるための重要な条件の一つであることを本
発明者らは知見した。つまり、スラグ中の粒鉄が増加す
ると酸素ジェットや発生ガスに吹き飛ばされる鉄が減少
して鉄ダストが減少することを前述した種々の調査結果
により見出した。具体的には羽口1本当りの攪拌ガス流
量を適性な範囲である4 50 Nn(/hr/本以下
とすることにより、スラグ中の粒鉄比率の低い操業がで
き、鉄ダストの発生量を低減できることをつきとめた。
The present inventors have discovered that reducing the amount of iron particles in the upper slag is one of the important conditions for reducing iron dust. In other words, it has been found from the various research results mentioned above that when the amount of iron particles in the slag increases, the amount of iron blown away by oxygen jets and generated gas decreases, resulting in a decrease in iron dust. Specifically, by setting the stirring gas flow rate per tuyere to an appropriate range of 4 50 Nn (/hr/piece or less), operation with a low ratio of iron particles in the slag can be achieved, and the amount of iron dust generated can be reduced. We found that it is possible to reduce the

ただし、攪拌ガスとして、鉄浴内で反応するガス種、た
とえば、二酸化炭素(C02)、酸素(0□)等を使用
する場合は、反応により、ガスの容積が増加するため、
450 Nrrf/hr/本以下の流量においても、鉄
ダストの発生が多い現象が生ずる。しかしながらこの現
象は、攪拌ガスが鉄浴内で反応して容積変化する比率を
考慮した係数を掛けて補正することにより、不活性であ
るNz、Ar等と同様の整理ができる。(ただし、炉内
圧は1ata。
However, if a gas species that reacts in the iron bath, such as carbon dioxide (CO2) or oxygen (0□), is used as the stirring gas, the volume of the gas will increase due to the reaction.
Even at a flow rate of 450 Nrrf/hr/unit or less, a phenomenon in which a large amount of iron dust is generated occurs. However, this phenomenon can be corrected in the same manner as inert Nz, Ar, etc. by multiplying it by a coefficient that takes into account the rate at which the stirred gas reacts in the iron bath and changes its volume. (However, the furnace pressure is 1 ata.

の場合) Q=αX q           (2)Q:標準状
態換算のガス流量(Nrrf/hr)α:鉄浴内での反
応でガスの容積が変化する率(−) q:実際の攪拌ガス流量(Nボ/hr)ここで、αはガ
ス種で異なるが、例えば、二酸化炭素は、CO□十C→
2GOの反応により、ガス容積を2倍にすることから、
αは2となる。
) Q = α Nbo/hr) Here, α differs depending on the gas type, but for example, carbon dioxide is CO□10C→
Because the 2GO reaction doubles the gas volume,
α becomes 2.

また、種々の理由で炉内を加圧する場合は、炉内圧力に
よりガスが圧縮され、実効容積が小さくなることから、
鉄ダストの発生が少ない攪拌ガス流量が限界値450 
Nnf/hr/本を越える場合もあるが、攪拌ガスの流
量を炉内圧力で補正すれば次の式で整理が可能である。
In addition, when pressurizing the inside of the furnace for various reasons, the pressure inside the furnace compresses the gas and reduces the effective volume.
The stirring gas flow rate is the limit value 450, which generates less iron dust.
Although it may exceed Nnf/hr/unit, if the flow rate of the stirring gas is corrected by the furnace pressure, it can be summarized by the following formula.

つまり、Q=αXqX (po /p)−−−−−−−
・ (3)po :大気圧(ata、) p :炉内圧(ata、) と表現できる。
In other words, Q=αXqX (po /p)
・(3) Po: Atmospheric pressure (ATA,) p: Furnace pressure (ATA,).

ただし、ここで大気圧は、1 ata、であることから
、上記(3)式は下記(4)式に書き換えられる。
However, since the atmospheric pressure here is 1 ata, the above equation (3) can be rewritten into the following equation (4).

Q=αX q / p         (4)したが
って、鉄ダストの発生の少ない鉄浴の攪拌ガスの流量を
評価するためには、(4)式で換算したガス流量(Q)
で、統一的に炉内状況を表現することができることを解
明した。
Q = αX q / p (4) Therefore, in order to evaluate the flow rate of stirring gas in an iron bath where less iron dust is generated, the gas flow rate (Q) converted using equation (4)
It was discovered that the situation inside the reactor could be expressed in a unified manner.

以上の理由により、攪拌ガス流量は、上記の(4)式で
補正して、標準状態換算の値として操業を制御すること
が望ましいことを、本発明者らは解明した。
For the above reasons, the present inventors have found that it is desirable to correct the stirring gas flow rate using the above equation (4) and control the operation using a value converted to the standard state.

また、底吹きガス流量450 N rrf/hr/本以
下が条件本島下ても、羽口数を増加して、鉄浴の攪拌力
が6kW/Lを越える場合は、やはり、ダスト発生量が
増加することも認められた。これは、羽口数を増やして
攪拌力を確保した結果、羽口間の干渉の増加により、吹
上げられた粒鉄の量が増加したためと判明した。第6図
は攪拌ガス流量が、500 Nrrf/hr/本以下の
条件で、鉄浴の攪拌力とダスト発生量の関係、及び鉄浴
の攪拌力と着熱効率の関係を調査した結果の一例を示す
ものである。横軸が撹拌力、縦軸が鉄ダスト発生量及び
着熱効率である。また・は着熱効率、Oは鉄ダストの発
生量である。鉄ダストの発生量は、攪拌力が6 kW/
tを境にして象、激に増加しており、攪拌力が強すぎる
場合は鉄ダスト量が増加することが示されている。また
着熱効率については、1kW/を未満の攪拌力では低下
しており、場合によっては60〜70%の着熱効率とな
り、発生ガス温度が上昇することが認められた。尚、前
記攪拌力は、次の(5)式から計算した値を使用した。
In addition, even if the bottom-blown gas flow rate is 450 N rrf/hr/unit or less, if the number of tuyeres is increased and the stirring power of the iron bath exceeds 6 kW/L, the amount of dust generated will increase. It was also recognized that It turned out that this was because, as a result of increasing the number of tuyeres to ensure stirring power, the amount of granulated iron blown up increased due to increased interference between the tuyeres. Figure 6 shows an example of the results of investigating the relationship between the stirring force of the iron bath and the amount of dust generated, and the relationship between the stirring force of the iron bath and the heat transfer efficiency, under conditions where the stirring gas flow rate is 500 Nrrf/hr/unit or less. It shows. The horizontal axis is the stirring force, and the vertical axis is the amount of iron dust generated and heat transfer efficiency. Also, * is the heat transfer efficiency, and O is the amount of iron dust generated. The amount of iron dust generated is determined by stirring power of 6 kW/
The amount of iron dust increases sharply after t, indicating that the amount of iron dust increases if the stirring force is too strong. Regarding the heat transfer efficiency, it was observed that a stirring power of less than 1 kW/W decreased the heat transfer efficiency, and in some cases the heat transfer efficiency reached 60 to 70%, resulting in an increase in the temperature of the generated gas. Note that the stirring force used was a value calculated from the following equation (5).

t ここで、ε:攪拌力(kW/ t−metal )W:
溶銑重量(1) ρ:溶銑密度(kg/rrf) d:溶銑の浴深さ(m) Lo :大気温度(K) t:鉄浴温度(K) この第6図より判るように、攪拌力の増加に伴い、鉄ダ
ストの発生量が増加し、6kW/tを越えると極端に鉄
ダストが増加することが判明した。本発明において、鉄
浴の攪拌力の上限を6kW/tとしたのは前述した理由
からである。
t Here, ε: Stirring power (kW/t-metal) W:
Weight of hot metal (1) ρ: Density of hot metal (kg/rrf) d: Depth of hot metal bath (m) Lo: Atmospheric temperature (K) t: Iron bath temperature (K) As can be seen from this Figure 6, stirring power It was found that the amount of iron dust generated increased as the amount of power increased, and that the amount of iron dust increased significantly when the power exceeded 6 kW/t. In the present invention, the upper limit of the stirring power of the iron bath is set to 6 kW/t for the reason described above.

次に前述したスラグ中粒鉄分布の調査結果と、上吹きラ
ンスからの酸素ジェットの関係を種々調査研究した。
Next, various studies were conducted on the relationship between the above-mentioned survey results of the distribution of iron particles in the slag and the oxygen jet from the top blowing lance.

前述したサブランスプローブによるスラグ内の垂直方向
の粒鉄分布を調査した第4図から判るように、スラグ下
部は、撹拌ガスにより、吹上げられた粒鉄が多量に存在
している。また、粒鉄の多い層の厚みは、羽口1本当り
のガス流量の影響がもっとも強く、ガス流量と粒鉄の多
い層の厚みの関係として、第4図の測定結果より求めた
スラグ下部の粒鉄の混在比率の多い層の厚みTを第7図
に表した。第7図は、前記第4図の調査結果に基づいて
求めた攪拌ガス流量とスラグ層下部の粒鉄の多い層の厚
みの関係を示したものであり、これについても羽口1本
当たりの攪拌ガス流量に強く影響されていることが判る
。而してこの第7図より前記関係を求めたところ、次の
関係式が得られた。
As can be seen from FIG. 4, which shows the vertical distribution of iron particles in the slag using the sub-lance probe described above, there is a large amount of iron particles blown up by the stirring gas in the lower part of the slag. In addition, the thickness of the layer with a lot of granular iron is most influenced by the gas flow rate per tuyere. The thickness T of the layer with a high mixing ratio of granular iron is shown in FIG. Figure 7 shows the relationship between the stirring gas flow rate and the thickness of the layer with a lot of granulated iron at the bottom of the slag layer, which was determined based on the survey results in Figure 4. It can be seen that this is strongly influenced by the stirring gas flow rate. When the above relationship was determined from FIG. 7, the following relational expression was obtained.

厚み: T=35Q1/2(もしくは、35(αX Q
 / I)) + / Z(6) Q:前記(4)式で定義された羽口1本あたりの底吹き
ガス流量 また、酸素ジェットと粒鉄の多い層の相互作用の影響を
調査するため、上吹きランスを上下させて、上吹き酸素
ジェットによるスラグの凹み(L)を変化させる試験を
実施した。なお、Lの計算は、瀬川らの報告(日刊工業
新聞刊 S44「鉄冶金反応工学j瀬用清著)をもとに
スラグの物性値で換算した、次式を使用した。
Thickness: T=35Q1/2 (or 35(αX Q
/ I)) + / Z (6) Q: Bottom-blown gas flow rate per tuyere defined by the above equation (4) Also, to investigate the influence of the interaction between the oxygen jet and the layer with a lot of granular iron. A test was conducted in which the top-blowing lance was moved up and down to change the dent (L) in the slag caused by the top-blowing oxygen jet. In addition, the following formula was used to calculate L, which was converted by the physical property value of slag based on the report by Segawa et al.

h、=36.O(k −F/D)”’ L=ho exp (0,’78h/ho )  ・ 
(ρ8/ρ3)−・−・・−・・−(7) ただし、k:ノズル係数(−)・・・第10図参照F:
上吹き酸素流1t(Nボ/hr )D:ランスノズル径
(鵬) h:ランス−スラグ上面間隔([lll11)ρイ :
溶銑密度(T/rrr) ρ、ニスラグ密度(T/ボ) ノズル係数には、前記瀬川らの報告による第10図に示
す上吹きランスのノズル角度と、ノズル孔数との関係か
ら求めた。
h,=36. O(k −F/D)'' L=ho exp (0,'78h/ho) ・
(ρ8/ρ3)−・−・・−・・−(7) However, k: Nozzle coefficient (−)...See Figure 10 F:
Top-blown oxygen flow 1t (N/hr) D: Lance nozzle diameter (Peng) h: Lance-slug upper surface distance ([lll11) ρi:
Hot metal density (T/rrr) ρ, Nisslag density (T/bo) The nozzle coefficient was determined from the relationship between the nozzle angle of the top blowing lance shown in FIG. 10 and the number of nozzle holes as reported by Segawa et al.

この結果、スラグの凹み(L)が粒鉄の多いスラグ層1
3の厚み(T)の領域に到達した場合は(第2図)、攪
拌ガス流量が450 Nrrf/hr/本以下の条件に
おいても鉄のダストロスの増加が認められた。酸素ジェ
ットの凹み(L)と粒鉄の多いスラグ層13の厚み(T
)の関係を理解しやすい様にその概要図を第2図に示し
た。第2図は、溶融還元中の炉内の詳細図であり、炉最
下部には鉄銑11が存在しており、その上部には、溶融
スラグ層12が存在し、スラグ層を通過する攪拌ガスに
より、発泡している。この溶融スラグ層12の下部には
底吹きガスにより吹き上げられた粒鉄の多いスラグ層1
3が形成されており、この厚みをTと表し、溶融スラグ
層12と粒鉄の多いスラグ層13の合計厚みをLoで表
す。スラグ上部には若干の粒鉄と比較的多量の炭材が混
在しており、溶融スラグは底吹きガスおよび鉱石を還元
する際に生成する一酸化炭素ガスによる攪拌により循環
流動している。上吹きの酸素はランス2から、スラグ1
2に向けて吹きつけられており、酸素は超音速もしくは
、亜音速のジェットを形成しており、スラグを押し退け
て深さLの凹みを作る。
As a result, the dents (L) in the slag appear in the slag layer 1 with a large amount of iron particles.
When reaching the thickness (T) region of 3 (Fig. 2), an increase in iron dust loss was observed even under conditions where the stirring gas flow rate was 450 Nrrf/hr/unit or less. The depression of the oxygen jet (L) and the thickness of the slag layer 13 containing a lot of iron particles (T
) A schematic diagram is shown in Figure 2 to make it easier to understand the relationship. FIG. 2 is a detailed view of the inside of the furnace during smelting and reduction. Iron pig 11 is present at the bottom of the furnace, and a molten slag layer 12 is present above it, and stirring passes through the slag layer. Foaming occurs due to gas. At the bottom of this molten slag layer 12 is a slag layer 1 containing a lot of granular iron blown up by the bottom blowing gas.
3 is formed, this thickness is expressed as T, and the total thickness of the molten slag layer 12 and the slag layer 13 containing a large amount of granular iron is expressed as Lo. A small amount of granular iron and a relatively large amount of carbonaceous material are mixed in the upper part of the slag, and the molten slag circulates and flows due to stirring by bottom blowing gas and carbon monoxide gas generated when reducing ore. Top-blown oxygen is from lance 2 and slag 1
2, the oxygen forms a supersonic or subsonic jet, displacing the slag and creating a depression with a depth L.

また、この操業条件では、上吹き酸素と多量の粒鉄が接
触することにより、酸素によって燃焼生成した二酸化炭
素と水蒸気が溶銑中の炭素と反応して、−酸化炭素と水
素を生成することも認められた。つまり、二次燃焼率が
低下し、ひいては炉内への熱供給量が低下して、生産性
の低下をもたらすことを解明した。
In addition, under these operating conditions, due to the contact between top-blown oxygen and a large amount of granulated iron, carbon dioxide and water vapor produced by combustion due to oxygen react with carbon in the hot metal, producing -carbon oxide and hydrogen. Admitted. In other words, it was found that the secondary combustion rate decreases, which in turn decreases the amount of heat supplied to the furnace, resulting in a decrease in productivity.

従って、さらに鉄ダストを低減するとともに、二次燃焼
率を高位に保つためには、攪拌ガス流量の条件に加えて
、上吹き酸素ジェットの凹み深さ(L)が粒鉄の多い層
13の厚み(T)の領域に到達しないことが望ましい。
Therefore, in order to further reduce iron dust and keep the secondary combustion rate at a high level, in addition to the conditions of the stirring gas flow rate, the concave depth (L) of the top-blown oxygen jet must be adjusted to It is desirable not to reach the region of thickness (T).

、LO−Lと(T)の位置関係と、鉄ダスト発生量及び
二次燃焼率の関係を第8図に示すが、酸素ジェットが粒
鉄の多いスラグ層と重なる、Lo−L<Tの操業では、
ダスト量が多く、二次燃焼率が低いことが解明された。
, LO-L and (T), the amount of iron dust generated, and the secondary combustion rate are shown in Figure 8. In operation,
It was found that the amount of dust was large and the secondary combustion rate was low.

尚この操業におけるスラグ厚みは2800朧、スラグ下
部の粒鉄の多い層の厚みは600mmであった。
The slag thickness in this operation was 2,800 mm, and the thickness of the layer containing a lot of granular iron at the bottom of the slag was 600 mm.

この関係を上吹き酸素のスラグに対する凹み深さ(L)
とスラグ層厚み(L0)および底吹きガス流量で表現す
れば、前述した(1)式、つまりLo  L<35(α
X q / p) ’ ” −−−−−−−−−−−一
・−(1)となる。
This relationship is expressed as the depression depth (L) of top-blown oxygen against the slag.
If expressed in terms of the slag layer thickness (L0) and the bottom blowing gas flow rate, the equation (1) mentioned above, that is, Lo L < 35 (α
X q / p) ''' -----------1・-(1).

つ′まり、L、−L<35  (αX q / p )
 I / 2の関係を満たす、上吹き酸素と攪拌ガスの
供給条件で操業することが、鉄ダストを低減するととも
に、二次燃焼率を高位に保つために重要であり、本条件
を満たす操業では、石炭原単位および鉄歩留が良好な操
業が実施できることを本発明者らは解明した。
That is, L, -L<35 (αX q / p)
Operating under top-blown oxygen and stirring gas supply conditions that satisfy the I/2 relationship is important in order to reduce iron dust and maintain a high secondary combustion rate. The present inventors have discovered that it is possible to carry out operations with good coal consumption and iron yield.

次に、鉄浴の攪拌力と二次燃焼の着熱効率の関係を調査
したところ、攪拌力が低い場合は、二次燃焼の着熱効率
が低下することが認められた。
Next, we investigated the relationship between the stirring power of the iron bath and the heat transfer efficiency of secondary combustion, and found that when the stirring power was low, the heat transfer efficiency of secondary combustion decreased.

前記(5)式で定義した鉄浴の攪拌力と着熱効率との関
係を調査した結果が第6図である。鉄浴の攪拌力が1 
kW/を未満になると、二次燃焼の着熱効率が悪化する
ことが認められ、その結果、1 kW/を未満の操業で
は、炉内のガス温度が上昇して耐火物が損傷したり、石
炭原単位が悪化したりする現象が生じて、良好な操業が
実施できなかった。
FIG. 6 shows the results of investigating the relationship between the stirring force of the iron bath defined by the above equation (5) and the heat transfer efficiency. The stirring power of the iron bath is 1
It is recognized that when the power is less than 1 kW/, the heat transfer efficiency of secondary combustion deteriorates. A phenomenon occurred in which the unit consumption rate deteriorated, and good operations could not be carried out.

つまり、鉄浴の攪拌力は、1kW/を以上が望ましく、
前述の鉄ダストの発生量の調査結果から、上限値はkW
/ を以下が望ましいことから、底吹きの攪拌力を1〜
6kW/tとして操業することが、効率的な溶融還元の
操業のために必要であることを本発明者等は解明した。
In other words, the stirring power of the iron bath is preferably 1kW/or more.
Based on the above-mentioned survey results on the amount of iron dust generated, the upper limit is kW.
/ Since the following is desirable, the stirring power of bottom blowing should be 1~
The present inventors have discovered that operation at 6 kW/t is necessary for efficient melt reduction operation.

ここで鉄浴の攪拌力を1 kW/tにするための攪拌ガ
スの流量を求めた。溶融還元での平均的鉄浴温度150
0°Cと、撹拌ガスのジェットが吹き抜けを生じずに安
定して鉄浴を攪拌できる鉄浴の深さが、700〜100
0mmの場合は、炉底面積1ポ当り7ONn(/hr(
不活性ガス、latm、換算)となる。また一方で、攪
拌ガスの羽口を築造する場合は、羽口及びその周囲のサ
ポート煉瓦は大型の異形煉瓦であり、羽口の間隔を極端
に小さくすることはできない問題がある。また、吹き込
みガスの底たたき等の減少により羽口は溶損速度が周囲
の煉瓦に比べて大きく、羽口のみ、すりばち状に先行溶
損することが知られている。隣合う羽口の間隔が小さい
と前記溶損の大きい部分がつながり、炉底煉瓦全体に損
耗する問題もある。しかるに羽口の間隔は通常1m以上
とすることが望ましく、このことから羽口はほぼ1Mに
1本の比率となることから羽口1本当りの最低流量は7
ONrd/hrとなる。
Here, the flow rate of the stirring gas to make the stirring power of the iron bath 1 kW/t was determined. Average iron bath temperature in smelting reduction: 150
0°C and the depth of the iron bath at which the jet of stirring gas can stably stir the iron bath without causing blow-through, is 700 to 100°C.
In the case of 0mm, 7ONn(/hr(
Inert gas, latm, conversion). On the other hand, when constructing tuyeres for stirring gas, the tuyeres and the support bricks around them are large deformed bricks, and there is a problem in that the interval between the tuyeres cannot be made extremely small. In addition, it is known that due to the reduction in the bottom striking of the blown gas, the rate of erosion of the tuyere is higher than that of the surrounding bricks, and that only the tuyere undergoes preliminary erosion in the form of a dovetail. If the distance between adjacent tuyeres is small, the areas with high melting damage will be connected, causing the problem that the entire bottom brick will be worn away. However, it is usually desirable to set the spacing between the tuyeres to 1 m or more, which means that the ratio of tuyeres is approximately one per 1 m, so the minimum flow rate per tuyere is 7.
ONrd/hr.

以上の様に、本発明者らは二次燃焼、同着熱効率および
鉄ダスト発生量について、従来法に比べて良好な操業条
件を実現する攪拌ガスによる鉄浴およびスラグの攪拌条
件を解明した。
As described above, the present inventors have elucidated the stirring conditions for the iron bath and slag using stirring gas that achieve better operating conditions than conventional methods in terms of secondary combustion, heat transfer efficiency, and amount of iron dust generated.

さらに、溶融還元の操業においては、前述した様に、炭
材の飛散ロスを低減することも非常に重要な操業要素で
あることから、本発明者らは精力的に炭材飛散ロス低減
方法の研究を行った。
Furthermore, in the operation of smelting and reduction, reducing the scattering loss of carbonaceous materials is a very important operational element, as mentioned above, and therefore, the present inventors are actively developing methods for reducing the scattering loss of carbonaceous materials. conducted research.

第9図は操業条件を種々変えて、スラグ量と、炭材のダ
ストに止置の関係を調査した結果の一例を示すもので、
スラグ量、もしくは鉄浴面積当りのスラグ量が増加する
に伴い、炭材の飛散量(炭材ダスト)の発生量が減少し
ており、スラグ量が1500kg/rrf以上では、炭
材の飛散ロスが低減されていることが示されている。つ
まり、炭材の飛散ロスに最も強い影響を持つ操業要因と
して、炉内の溶融スラグ量を増加することが重要である
ことが判った。
Figure 9 shows an example of the results of investigating the relationship between slag amount and carbonaceous dust retention under various operating conditions.
As the amount of slag or the amount of slag per iron bath area increases, the amount of carbonaceous material scattering (charcoalwood dust) decreases, and when the slag amount is 1500 kg/rrf or more, the carbonaceous material scattering loss has been shown to be reduced. In other words, it was found that increasing the amount of molten slag in the furnace is important as the operational factor that has the strongest effect on the scattering loss of carbonaceous materials.

そこで本発明者らは、この要因を解明するために、溶融
還元操業中の炉内溶融スラグの膨れ状態を測定した結果
、発生するガスがスラグを通過することから、炉内のス
ラグは通常の鎮静した状態の3〜4倍に膨れていること
が判った。つまり、この膨れ率からスラグの見掛は比重
に換算すれば、膨れたスラグの見掛は比重は0.5〜0
.7T/rrrとなっていることが判った。このスラグ
比重の値は、スラグ内に懸濁している炭材(チャーの形
態をしている)の見掛は比重の0.7〜0.BT/rr
fとほぼ等しい。炭材の見掛は比重がスラグのそれと等
しいことから、激しく流動しているスラグに炭材は良く
混合する能力を持ち、スラグ量を増加させることにより
、スラグが炭材を被覆する効果が増し、炉内のガスへの
移行比率が低下することが原因であることを解明した。
Therefore, in order to elucidate this factor, the present inventors measured the swelling state of the molten slag in the furnace during the smelting reduction operation, and found that the slag in the furnace is normal because the generated gas passes through the slag. It was found that the swelling was three to four times larger than when it was sedated. In other words, if you convert the apparent slag into specific gravity based on this swelling ratio, the apparent specific gravity of the swollen slag is 0.5 to 0.
.. It was found that the speed was 7T/rrr. The value of this slag specific gravity indicates that the apparent carbonaceous material (in the form of char) suspended in the slag is 0.7 to 0.0% of the specific gravity. BT/rr
Almost equal to f. Since the apparent specific gravity of carbonaceous material is the same as that of slag, carbonaceous material has the ability to mix well with the rapidly flowing slag, and by increasing the amount of slag, the effect of slag covering the carbonaceous material increases. It was revealed that the cause was a decrease in the transfer ratio to gas in the furnace.

従って、炉内のスラグ量を増加させてスラグの厚みを大
きくすることにより、スラグが炭材を充分に被覆するこ
とができ、このスラグの被覆効果はスラグの厚みで決ま
ることから、スラグ量を鉄浴面積当りで評価すべきこと
が判った。
Therefore, by increasing the amount of slag in the furnace and increasing the thickness of the slag, the slag can sufficiently cover the carbonaceous material.Since the covering effect of this slag is determined by the thickness of the slag, the amount of slag can be increased. It was found that the evaluation should be based on the area of the iron bath.

前記第9図には、スラグ量が増加するに従い、炭材の飛
散ロス量が減少することが示されている。
FIG. 9 shows that as the amount of slag increases, the amount of scattering loss of carbon material decreases.

本設備でスラグ量が30もしくは、337以上、つまり
、浴面積当りのスラグ量が1500kg/n(以上であ
れば、炭材の飛散ロスが10%以下に低減されているこ
とを解明した。
It has been found that with this equipment, if the slag amount is 30 or 337 or more, that is, if the slag amount per bath area is 1500 kg/n or more, the scattering loss of carbon material is reduced to 10% or less.

〈実施例〉 本発明を第1図に示す溶融還元炉において実施した。<Example> The present invention was carried out in a melting reduction furnace shown in FIG.

第1図において、1は耐火煉瓦の内張りをされた炉体で
あり、この炉体1の下部に溶銑11と熔融スラグ12が
それぞれ浴を形成している。この溶銑11および溶融ス
ラグ12は、1400〜1700°C程度の高温であり
、この中に鉱石を供給して、酸化鉄を溶融した後に、ス
ラグ内の混在しているコークスもしくはチャーの形態を
している炭材および溶銑中の溶存炭素により、この溶融
酸化鉄は還元され、溶銑が製造される。還元熱および生
成物の顕熱を補うために前記溶銑11およびスラグ12
内の炭材に上吹きランス2から酸素(酸素富化空気、も
(しは加熱空気でも良い)が供給される。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a furnace body lined with refractory bricks, and in the lower part of this furnace body 1, hot metal 11 and molten slag 12 each form a bath. The hot metal 11 and molten slag 12 are at a high temperature of about 1400 to 1700°C, and after ore is fed into these and iron oxide is melted, the coke or char mixed in the slag is removed. This molten iron oxide is reduced by the carbonaceous materials in the molten metal and the dissolved carbon in the hot metal, and hot metal is produced. The hot metal 11 and slag 12 are used to compensate for the heat of reduction and the sensible heat of the product.
Oxygen (oxygen-enriched air, or even heated air) is supplied from the top-blowing lance 2 to the carbonaceous material inside.

供給された酸素は、石炭および溶銑内の溶存炭素を燃焼
して、COおよびH2を生成して燃焼熱を発生する。ま
た、発生したこれらのガスとも燃焼反応を起こし、CO
tおよびH2Oを生成し、さらに燃焼熱を発生する。前
者の燃焼を一次燃焼、後者の燃焼を二次燃焼と称する。
The supplied oxygen burns dissolved carbon in the coal and hot metal to generate CO and H2 and generate combustion heat. In addition, combustion reactions occur with these generated gases, resulting in CO
t and H2O, and also generates combustion heat. The former combustion is called primary combustion, and the latter combustion is called secondary combustion.

また、鉱石の溶解、還元反応および熱移動の促進を目的
として、浴面下の羽口3を通して攪拌ガスを供給する。
Further, stirring gas is supplied through the tuyeres 3 below the bath surface for the purpose of promoting ore dissolution, reduction reaction, and heat transfer.

この攪拌ガスは攪拌を目的としていることから、ガス種
は特に限定されるものでなく、一般には、窒素、アルゴ
ン、酸素、プロパン等の炭化水素が用いられる。ただし
、二次燃焼率を高位に保つことを目標として操業を行う
場合、酸素や二酸化炭素等の鉄浴中の炭素を消費するガ
スは望ましくない。つまり、これらの酸化性ガスを底吹
きした場合には、ガスが鉄浴中の溶存炭素と反応しても
熱力学的に一酸化炭素までにしかならず、発生ガスの二
酸化炭素の比率つまり、二次燃焼率を低下させる結果と
なるからである。
Since this stirring gas is intended for stirring, the type of gas is not particularly limited, and generally hydrocarbons such as nitrogen, argon, oxygen, and propane are used. However, when operating with the goal of maintaining a high secondary combustion rate, gases such as oxygen and carbon dioxide that consume carbon in the iron bath are undesirable. In other words, when these oxidizing gases are bottom blown, even if the gas reacts with dissolved carbon in the iron bath, thermodynamically it will only produce carbon monoxide, and the proportion of carbon dioxide in the generated gas, that is, the secondary This is because it results in a reduction in the combustion rate.

鉱石の供給方法としては、炉の上部のホッパーから落下
投入する方法、炉の側壁から吹きつける方法、およびス
ラグもしくは溶鉄浴中に吹き込む方法等があるが、第1
図の実施例では炉上方のホッパー5から鉱石を供給する
方法を示した。
There are several ways to supply ore, such as dropping it from the hopper at the top of the furnace, blowing it from the side wall of the furnace, and blowing it into the slag or molten iron bath.
The illustrated embodiment shows a method of feeding ore from a hopper 5 above the furnace.

石炭の供給は、溶融還元炉内の炭素バランスをほぼ一定
に保つ様に供給される。供給方法としては、鉱石と同様
に、上方から投入、吹きつけ、および溶鉄もしくはスラ
グ浴中への吹き込みによる方法があり、これもまた、第
1図の実施例では炉上方のホッパー4から石炭を供給す
る方法を示した。
Coal is supplied so as to keep the carbon balance within the smelting reduction furnace approximately constant. As with ore, there are several feeding methods, such as charging from above, blowing, and blowing into the molten iron or slag bath. In the embodiment shown in FIG. 1, coal is fed from the hopper 4 above the furnace. Showed how to supply.

溶融還元の操業中には、鉱石は5のホッパーから、また
、石炭は、4のホッパーから連続的に供給され、酸素も
上吹きのランスからスラグおよび溶銑の方向に吹きつけ
られ、供給された鉱石は溶解、還元され、溶銑として炉
下部の溶銑浴に沈降する。また、石炭が燃焼したガスは
、排ガスダクト7を経由して回収されて、ガス中のダス
トは集塵機8で除塵され、予備還元炉での鉱石の予備還
元の還元ガス、もしくは、燃料として使用される。この
時、ガスは多量の顕熱を持っていることから、この顕熱
を蒸気発生等の熱として有効利用しても良い。
During the smelting reduction operation, ore was continuously supplied from hopper No. 5, coal from hopper No. 4, and oxygen was also supplied by blowing from a top-blown lance toward the slag and hot metal. The ore is melted, reduced, and settled as hot metal in the hot metal bath at the bottom of the furnace. Furthermore, the gas from the combustion of coal is recovered via the exhaust gas duct 7, and the dust in the gas is removed by the dust collector 8, and is used as reducing gas for preliminary reduction of ore in the preliminary reduction furnace or as fuel. Ru. At this time, since the gas has a large amount of sensible heat, this sensible heat may be effectively used as heat for steam generation, etc.

操業の制御のためには、炉内の状態の測定が必要である
ことから、サブランス6を使用して、溶銑とスラグのサ
ンプルを採取し、また、スラグおよび溶銑の上面高さも
測定する。また、二次燃焼率の測定等の目的で、排ガス
分析計10も設置される。
In order to control the operation, it is necessary to measure the conditions inside the furnace, so samples of the hot metal and slag are collected using the sublance 6, and the heights of the top surfaces of the slag and hot metal are also measured. Further, an exhaust gas analyzer 10 is also installed for purposes such as measuring the secondary combustion rate.

溶融還元の操業が進行していくと炉内に溶銑とスラグが
蓄積していくことから、定期的に溶銑およびスラグは排
出される。
As the smelting reduction operation progresses, hot metal and slag accumulate in the furnace, so the hot metal and slag are periodically discharged.

前述した溶融還元炉において第1表に示す各条件に基づ
き溶銑の製造を行った。第1表において本発明による実
施例では、本発明に定める各々底吹きガス流量、攪拌力
、上吹き酸素ジェットによるスラグの凹み深さと粒鉄の
多いスラグ層の厚みの比較およびスラグ量のいずれも本
発明の条件で操業した結果である。
Hot metal was produced in the smelting reduction furnace described above under the conditions shown in Table 1. In Table 1, in the examples according to the present invention, each of the bottom-blown gas flow rate, stirring power, comparison of the dent depth of the slag due to the top-blown oxygen jet and the thickness of the slag layer containing a lot of granular iron, and the slag amount specified in the present invention were These are the results of operation under the conditions of the present invention.

実施例1では鉄浴内で反応しない窒素ガスを底吹きし、
かつ炉内圧力を大気圧とした標準的な操業である。また
、実施例2では炉内圧力を2気圧にした操業である。こ
の時の攪拌ガス流量は、ノルマル換算での表示(Nrr
f/hr)では、本発明に定める羽口1本当りの底吹き
ガス流量の上限を越えているが、炉内圧力を補正した流
量(標準状態換算:Q)では、本発明の操業条件内に入
る操業である。実施例3では、鉄浴内の炭素と反応して
一酸化炭素となり、容積が2倍となる炭酸ガスを攪拌ガ
スとして吹き込んだ場合の操業結果である。
In Example 1, nitrogen gas that does not react in the iron bath is blown from the bottom,
This is a standard operation in which the pressure inside the furnace is atmospheric pressure. Further, in Example 2, the operation was performed with the furnace pressure at 2 atmospheres. The stirring gas flow rate at this time is displayed in normal conversion (Nrr
f/hr) exceeds the upper limit of the bottom-blown gas flow rate per tuyere defined in the present invention, but the flow rate corrected for the furnace pressure (converted to standard conditions: Q) is within the operating conditions of the present invention. This is a new operation. Example 3 shows the operation results when carbon dioxide gas, which reacts with carbon in the iron bath to become carbon monoxide and doubles in volume, is blown in as a stirring gas.

これらの実施例はいずれも、二次燃焼率が43〜46%
と比較的高位であり、かつ、着熱効率も90%以上とな
っている。鉄ダストの発生量は生成溶銑当り3%以下で
あり、また、炭材ダストの発生量も約5〜7%と低位に
止まっている。この様に二次燃焼、ダスト発生ともに良
好な操業が実施できたことから、石炭原単位も1000
kg/を以下となっている。
In all of these examples, the secondary combustion rate was 43 to 46%.
This is relatively high, and the heat transfer efficiency is also over 90%. The amount of iron dust generated is less than 3% per produced hot metal, and the amount of carbonaceous dust generated remains at a low level of about 5 to 7%. In this way, we were able to conduct a good operation in terms of secondary combustion and dust generation, and the coal consumption rate was reduced to 1000.
kg/ is below.

これに対して、従来法による操業である比較例1では、
羽口1本当りの攪拌ガス流量が65ONポ/hrと多い
ことから、鉄ダスト量が85.4kg/tと多くなって
おり、鉄歩留が悪いことから、石炭原単位も1000k
g/tを越えている。
On the other hand, in Comparative Example 1, which is operated by the conventional method,
Since the stirring gas flow rate per tuyere is as high as 65ON/hr, the amount of iron dust is as high as 85.4kg/t, and as the iron yield is poor, the coal consumption rate is also 1000k.
exceeding g/t.

また、比較例2では、炉内圧力を2気圧に加圧状態にし
た操業結果であり、圧力を補正しても羽口1本あたりの
標準状態換算のガス流量(Q)が、本発明の範囲である
4 50 N rrr/hrを越えていることから、鉄
ダストの発生量が、98.7 kg八と多く、また、石
炭原単位も悪かった。
In addition, Comparative Example 2 is the result of operation in which the furnace pressure was increased to 2 atmospheres, and even if the pressure is corrected, the gas flow rate (Q) per tuyere converted to the standard state is still lower than that of the present invention. Since it exceeded the range of 450 N rrr/hr, the amount of iron dust generated was large at 98.7 kg, and the coal consumption rate was also poor.

次に、鉄浴内で反応して容積が2倍になる炭酸ガスを吹
き込んだ場合の比較例3は、鉄浴内での反応を考慮しな
かった場合には、羽口1本当りのガス流量は本発明範囲
に入るが、反応を考慮した場合には、Qが上限を越える
操業での結果を示している。この比較例3の操業におい
ても、鉄ダスト量は、100kg八以上と多く、石炭原
単位も1100kg/を以上であった。この操業結果か
ら底吹きガス流量の上限としては、鉄浴内での反応によ
る容積の変化を考慮に入れなければならないことが判る
Next, in Comparative Example 3, in which carbon dioxide gas is blown in, which reacts in the iron bath and doubles its volume, if the reaction in the iron bath is not taken into account, the amount of gas per tuyere is Although the flow rate falls within the range of the present invention, when the reaction is taken into consideration, the results are shown in an operation where Q exceeds the upper limit. In the operation of Comparative Example 3 as well, the amount of iron dust was as large as 100 kg or more, and the coal consumption rate was also 1100 kg or more. These operational results show that the upper limit of the bottom-blown gas flow rate must take into account the change in volume due to the reaction within the iron bath.

次に、撹拌力が弱く、二次燃焼の着熱効率が悪化した操
業として比較例4を示す。この試験操業においては、鉄
浴の攪拌力は、0.8 kW/tと弱く、本発明の操業
範囲である1 kW/tよりも少なくなっている0本比
較例では、着熱効率が79%と他の操業例に比べて低い
操業しかできなかった結果、石炭原単位が1295kg
/tと非常に多い結果となり、経済的な溶銑製造法とは
言えなかった。
Next, Comparative Example 4 will be shown as an operation in which the stirring force was weak and the heat transfer efficiency of secondary combustion was deteriorated. In this test operation, the stirring power of the iron bath was weak at 0.8 kW/t, and in the comparative example, which was less than 1 kW/t, which is the operating range of the present invention, the heat transfer efficiency was 79%. As a result, the coal consumption rate was 1295kg compared to other operation examples.
/t, which was a very large amount, and could not be said to be an economical hot metal production method.

比較例5では、羽口1本当りのガス流量については本発
明の条件を満たしているが、羽口数が6本と多いことか
ら、鉄浴の攪拌力は6 kW/を超であった。この結果
、鉄ダスト発生量は約120kg/tと多い操業となっ
た。
In Comparative Example 5, the gas flow rate per tuyere satisfied the conditions of the present invention, but since the number of tuyeres was as large as 6, the stirring power of the iron bath exceeded 6 kW/. As a result, the amount of iron dust generated was approximately 120 kg/t, resulting in a large operation.

比較例6では、上吹き酸素ジェットが形成するスラグの
凹みが、攪拌のために吹き込まれる底吹きガスにより形
成されるスラグ下部の粒鉄の多い層の厚み(T)の範囲
に到達してしまった操業の例である。この操業では、酸
素と粒鉄が接触して、粒鉄を発生ガス中に吹き散らすと
同時に上吹き酸素と鉄浴から発生した一酸化炭素ガスが
燃焼して生成した二酸化炭素と粒鉄中の炭素が反応して
、−酸化炭素に戻ってしまった。この結果、鉄ダスト発
生量が多いとともに、二次燃焼率が低下しており、鉄ダ
スト発生量は、約100kg/tであり、石炭原単位も
1251kg/tと多かった。
In Comparative Example 6, the dent in the slag formed by the top-blown oxygen jet reached the thickness (T) of the layer containing a lot of iron particles at the bottom of the slag, which was formed by the bottom-blown gas blown for stirring. This is an example of a similar operation. In this operation, oxygen and granulated iron come into contact, and the granulated iron is blown away into the generated gas. At the same time, the top-blown oxygen and carbon monoxide gas generated from the iron bath are combusted, resulting in carbon dioxide and carbon dioxide in the granulated iron. The carbon reacted and returned to -carbon oxide. As a result, the amount of iron dust generated was large, and the secondary combustion rate was decreased, and the amount of iron dust generated was about 100 kg/t, and the coal consumption rate was also high at 1251 kg/t.

比較例7は、スラグ量の少ない操業の例である。この操
業では、二次燃焼および鉄ダストについては、良好であ
ったが、スラグが1200kg/rrfと本発明の範囲
の下限である1500kg/rdよりも少なかったこと
から、炭材ダストの発生量が投入石炭の15%にもなっ
てしまい、この結果、石炭のロスが多く、石炭原単位が
1150kg/tと多かった。また、石炭原単位の悪化
に加えて、スラグに懸濁する炭材が飛散ロスにより減少
してしまったことから、スラグが異常フォーミングによ
るスロッピングを生じ、操業が続行できなかった。
Comparative Example 7 is an example of operation with a small amount of slag. In this operation, secondary combustion and iron dust were good, but the amount of slag was 1200 kg/rrf, which was less than the lower limit of 1500 kg/rd of the scope of the present invention, so the amount of carbonaceous dust generated was low. This amounted to 15% of the input coal, resulting in a large loss of coal, and the coal consumption rate was as high as 1150 kg/t. In addition to the deterioration of the coal consumption rate, the amount of carbon suspended in the slag decreased due to scattering loss, which caused slag slopping due to abnormal forming, making it impossible to continue operations.

この様に、本発明に示す操業範囲から逸脱する操業にお
いては、いずれも、二次燃焼率が低下する、着熱効率が
低下する、鉄ダストが増加する、および炭材ダストが増
加するといった操業コストの悪化をもたらす事態を生じ
て、経済的な溶銑の製造ができなかったのに対し、本発
明の操業範囲内である実施例1〜3においては、鉄およ
び炭材ダスト発生量が少な(、かつ、二次燃焼率、着熱
効率も良好な効率的な熔融還元法の操業が実施できた。
As described above, in any operation that deviates from the operating range shown in the present invention, operating costs such as a decrease in the secondary combustion rate, a decrease in heat transfer efficiency, an increase in iron dust, and an increase in carbonaceous dust are incurred. However, in Examples 1 to 3, which are within the operational range of the present invention, the amount of iron and carbonaceous dust generated was small ( In addition, we were able to operate an efficient smelting reduction method with good secondary combustion rate and heat transfer efficiency.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明の実施により、溶融還元の操業中に発生する発生
ガスへの鉄ダストおよび炭材ダストの発生量を減少させ
るとともに、二次燃焼率および着熱効率が高い操業を実
施することができ、鉄歩留が良好であると共に、石炭原
単位、酸素原単位の少ない操業が可能となり、安価な製
造コストで溶銑を製造できることに加えて、生産性も向
上できる。
By implementing the present invention, it is possible to reduce the amount of iron dust and carbonaceous dust generated in the generated gas during smelting reduction operation, and to perform operation with high secondary combustion rate and heat transfer efficiency. In addition to good yields, it is possible to operate with low coal consumption and oxygen consumption, and in addition to being able to produce hot metal at a low production cost, productivity can also be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明に基づく溶融還元法の操業を説明する
ためのものであり、周知の鉄浴式の溶融還元炉の構成図
、第2図は、溶融還元炉内の詳細図であり、スラグ厚み
、酸素ジェットによるスラグ凹み、粒鉄の多いスラグ層
の関係を示す図、第3図は、溶融還元法の操業における
スラグ中の粒鉄とスラグの重量比の関係の調査結果の一
例を示す図、第4図は、スラグ内の垂直方向の粒鉄分布
の調査結果の一例を示す図、第5図は、羽口1本当りの
ガス流量と鉄ダスト発生量の関係の調査結果の一例を示
す図、第6図は、鉄浴の攪拌力と鉄ダスト発生量の関係
と鉄浴の攪拌力と着熱効率の関係の調査結果の一例を示
す図、第7図は、羽口1本当りの底吹きガス流量とスラ
グ層下部の粒鉄の多い層の厚みの関係の調査結果の一例
を示す図、第8図は、酸素ジェットの到達高さと鉄ダス
ト発生量および二次燃焼率の関係の調査結果の一例を示
す図、第9図は、スラグ重量と炭材のダスト発生量の関
係の調査結果の一例を示す図、第10図は、上吹き酸素
ジェットによる到達高さしの計算に使用するノズル係数
(k)とノズル角度とランスの孔数の関係を示す図であ
る。 第1図 第3図 0 50 00 Z夕0 落口1本当たりa) /v7旅、量 (Nm’−令) 第5図 470°/本きたソのQUXd… (Nm3/hr)第
4図 / 友L4井j丘づ゛うの准すこ (771) 第6図 4大浴の渇t、伴力 (kw/t−メタル) 第7図 O 25θ 00 7δO 羽01本づたりの底吠乃゛叉儲二t(1mシヘハ第9図 浴面積者t−)のスラブ量(t/ynz)0 勿 0 0 スラブ量 (1> 第8図 ・コ ニ;XJζafi二51;eヒ o:4夫ゲスト発生4L 第10図 0 /S 0 S )人゛ル轡度(°)
Fig. 1 is for explaining the operation of the smelting reduction method based on the present invention, and is a block diagram of a well-known iron bath type smelting reduction furnace, and Fig. 2 is a detailed diagram of the inside of the smelting reduction furnace. , A diagram showing the relationship between slag thickness, slag depression caused by oxygen jet, and a slag layer with a large amount of granular iron. Figure 3 is an example of the results of an investigation of the relationship between the weight ratio of granular iron in slag to slag in the operation of the smelting reduction method. Figure 4 shows an example of the investigation results of the vertical distribution of iron particles in the slag, and Figure 5 shows the investigation results of the relationship between the gas flow rate per tuyere and the amount of iron dust generated. Figure 6 shows an example of the relationship between the stirring force of the iron bath and the amount of iron dust generated, and the relationship between the stirring force of the iron bath and heat transfer efficiency. Figure 8 shows an example of the relationship between the bottom blowing gas flow rate per jet and the thickness of the layer with a lot of iron particles at the bottom of the slag layer. Figure 9 shows an example of the results of a study on the relationship between the slag weight and the amount of dust generated from carbonaceous material. Figure 10 shows the height reached by the top-blown oxygen jet. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the nozzle coefficient (k), the nozzle angle, and the number of holes in the lance used for calculation of the distance. Fig. 1 Fig. 3 0 50 00 Z evening 0 per drop a) /v7 journey, amount (Nm'-rei) Fig. 5 470°/QUXd of main come... (Nm3/hr) Fig. 4 / Friend L4 Ij Okazuuno Junsuko (771) Fig. 6 4 Large bath thirst t, partner force (kw/t-metal) Fig. 7 O 25θ 00 7δO Bottom of each feather Amount of slab (t/ynz) of ゛叉2t (1m shiheha Figure 9 bath area t-) 0 0 0 Slab amount (1> Figure 8・Koni; XJζafi 251; ehio: 4 Husband guest occurrence 4L Fig. 10 0/S 0 S ) People's traffic level (°)

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)上吹きランスから酸素を、浴面下の複数の羽口よ
り撹拌ガスを底吹きする鉄浴式の溶融還元炉において、
前記撹拌ガスによる鉄浴の攪拌力を1〜6kW/tの範
囲とし、かつ、前記羽口1本当りのガス流量を標準状態
換算で70〜450Nm^3/hrの範囲で制御して操
業することを特徴とする金属の溶融還元法
(1) In an iron bath-type melting reduction furnace that blows oxygen from a top blowing lance and bottom blows stirring gas from multiple tuyeres below the bath surface,
The stirring power of the iron bath by the stirring gas is set in the range of 1 to 6 kW/t, and the gas flow rate per tuyere is controlled in the range of 70 to 450 Nm^3/hr in terms of standard conditions. A metal smelting reduction method characterized by
(2)上吹き酸素のスラグに対する凹み深さ(L)とス
ラグ厚み(L_0)の関係が下記式を満足するように、
攪拌ガス流量、ランス高さ、送酸流量、上吹きランスの
ノズル形状のいずれか、もしくは2以上を制御すること
を特徴とする請求項1記載の金属の溶融還元法。 L_0−L<35(α・q/p)^1^/^2ただし、
q:羽口1本当りのガス流量(Nm^3/hr)α:攪
拌ガスの鉄浴内での反応による ガス容積の変化率(−) p:炉内圧力(ata.)
(2) So that the relationship between the depth of the top-blown oxygen dent in the slag (L) and the slag thickness (L_0) satisfies the following formula:
2. The metal smelting reduction method according to claim 1, wherein any one or more of the stirring gas flow rate, the lance height, the oxygen supply flow rate, and the nozzle shape of the top blowing lance is controlled. L_0-L<35(α・q/p)^1^/^2 However,
q: Gas flow rate per tuyere (Nm^3/hr) α: Rate of change in gas volume due to reaction of stirred gas in the iron bath (-) p: Furnace pressure (ata.)
(3)溶融還元炉内の浴面積当りのスラグ量を1500
kg/m^3以上として操業することを特徴とする請求
項1または2記載の金属の溶融還元法。
(3) Reduce the amount of slag per bath area in the smelting reduction furnace to 1500
The method for melting and reducing metals according to claim 1 or 2, characterized in that it is operated at a rate of kg/m^3 or more.
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