JPH03257108A - 溶融還元炉の耐火物損耗抑制方法 - 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、現行高炉製鉄法の問題点を解決する新製鉄性
として期待され、目下研究か盛んに行われている溶融還
元製鉄法において、実用化のために解決か要望されてい
る耐火物損耗量の低減方法に関する。

［従来の技術］ 従来、鉄の大量生産は高炉法で行われてきた。高炉法は
高いシャフトを利用して原料と高温カスを自流接触させ
ることにより効率的に還元反応と熱交換を行なうことに
特徴かあるか、高シャフト部でカスの流れを安定化させ
るために、炭材については強粘結炭を用いて製造した強
度の高いコークスを必要とし、また鉱石については粉鉱
石を塊成化する工程が必要である。

このようにコークス製造工程、および鉱石塊成化工程か
必要なことか設備費、工程費および操業のフレキシビリ
ティ阻害などの点で問題である。

これに対して溶融還元製鉄法では、鉱石、石炭の前処理
工程を極力簡略化して、現行高炉法の問題点を解決しよ
うとしている。

その方式として種々のものが提案、試験されてきたが、
現在、生産性その他の点で実用に最も近いレヘルまで研
究が進捗しているのは鉄浴法である。これは上底吹きが
可能な、例えば転炉状の容器を用い、酸素を上から吹き
ながら鉱石、炭材なとの原料を栃加して、酸化鉄の溶融
・還元を行なう方法である。この方式の特徴は、多量の
スラグ存在によりて、攪拌されているメタル浴と酸素ジ
ェットを遮断し、酸化性＝囲気と還元反応サイトを熱伝
達の良好な状態で安定共存させていることである。通常
ではフォーミングなどのために安定して炉内に存在させ
るのが困難な多量のスラグを、スラグ内に所定量以上の
炭材を共存させることによって、安定状態を保持すべく
制御している。

［発明が解決しようとする課［１ 前記の方式すなわち鉄浴法を実用化する上で残された課
題は耐火物損耗量を低減することである。それは、高炉
のようなシャフト炉に比へると、発熱効率を高めるため
に酸素ガスを用い、しかも２次燃焼率を高くしているこ
と、高温のガスか耐火物に直接接触していることか主な
理由である。これらの要因は、高炉の問題点を解決する
ために脱シャフトをはかった結果として生じたものて、
これを解決することか、高炉法の問題点を解決した新製
鉄性を実用化するための最大の課題となっている。

本発明は、鉄塔式溶融還元製鉄法において耐火物の損耗
量を抑制する実用的な操業方法を提示する。

［課題を解決するための手段］ 上底吹き可能な冶金炉を用いて、酸素を上吹きしながら
、酸化鉄を含有する鉄原料、石灰などのフラックス、お
よび炭素質固体を供給して溶融還元を行ない、溶融鉄−
炭素合金を製造する工程において、 ■　スラグの組成とメタル温度の関係が（１）式を満足
するようにスラグ組成、メタル温度のいずれか、あるい
は両方を調整すること■　使用する炭材組成と炉内カス
の燃焼状況の関係か（２）式の関係を満足するように使
用する炭材組成を調整すること 炉内二次燃焼率（堀）≦−０，５（炭材の揮発分含有量
（制）＋５８　　　・・・（２）の２つの操作を同時に
行なうように操業する。

［作 用コ 第１図に本発明を実施するのに用いる設備の一例を示す
。ガスを上底吹診することが可能な冶金炉において、上
方からはランス１を通して酸素を主どするガスを供給す
る。一方、底からは溶融物の攪拌を目的として、底吹き
羽口２から、例えば窒素カスを吹き込む。容器は耐火ラ
イニング３で内張すされている。内張り材としては、ア
ルミナ、あるいはマグネシアのような比較的安価に入手
可能な高融点酸化物を主成分とし、それに必要より熱伝
導性を向上し、また耐スポール、耐スラグ性を改善する
ための黒鉛などの炭素質、および炭素酸化抑制のための
金属を加えたものが使用される。

主原料は、鉄鉱石あるいはその予備還元物のように酸化
鉄を含有するものと、石炭あるいは石炭を炉外で加熱前
処理した炭材である。副原料は、石灰石、生石灰、ドロ
マイトなどのＣａＯを主成分として含有するフラックス
である。

メタル浴６が多量のスラグ４て十分に覆われている状態
で底吹きガスにより溶融物を攪拌しつつ酸素を上吹きす
ると、酸素が添加された炭材の一部および発生ガス中の
Ｃ０１Ｈ２の一部を燃焼させて発熱が生じる。その際の
熱によって添加された酸化鉄含有原料は溶融スラグ中に
溶は込み、ついで、酸化鉄と炭材、あるいはメタル内の
炭素との間の吸熱反応か進行して、酸化鉄の還元、加炭
およびＣＯガス発生か起こる。主原料に含まれているＳ
ｉＯ□、Ａ４ｚ０３、ＭｇＯなどを主成分とする脈石分
は、添加されたフラックスおよび還元されずに残存して
いる一部の酸化鉄と反応して、Ｓｉ０２−Ａｆ１２０３
Ｓ１０２−Ａｆ１２０３−を主成分系とするスラグを形
成する。スラグの成分は添加するフラックスの種類・量
によって制濁される。図中５は気泡を示す。

メタルの温度は、例えは消耗式の熱電対をメタル浴に挿
入して測定することができる。底吹きが行われる本発明
の方式では、メタル温度と溶融スラグ本体の温度はほぼ
等しくなっている。従って、メタル温度（すなわち溶融
スラグの温度）は、発熱速度と原料投入速度の組み合わ
せによフて任意に調整可能である。例えば、吹酸条件一
定て原料投入速度を増減したり、あるいは原料投入条件
に合わせて酸素供給条件（吹酸速度ａｎｄ／○ｒ二次燃
焼率）を変化させたりすればよい。

本発明か目的とする耐火物損耗量抑制のための条件は、
数多くの試験結果を解析して求めた。耐火物損耗には、
第２図に示すように、スラグ組成とメタル温度の間の関
係が大きく影響している。この関係は、スラグの融点、
および溶融スラグと耐火物の反応性の両方が耐火物損耗
に影響しているものと解釈される。

従って、これより耐火物損耗を実用的に許容できる範囲
内にするためには、 ・・・（１） の関係を満足していることが必要である。

なお、第２図は、以下で述べる（２）式が満たされてい
るときの関係を示している。また、耐火物損耗に関係す
る炉内雰囲気温度は、使用する炭材の組成と二次燃焼率
によって大きく影響される。ここに二次燃焼率というの
は、（（！ｋｃＯ２）　＋（％）１２０））−１００／
（（ｏ４ＣＯ２）”（訃ｚｏ）”（％ＣＯ）”（′４Ｈ
２））で定義される値である。

溶融還元炉で使用する炭材の揮発分（Ｖ、Ｍ、）含有量
（工業分析による値）と二次燃焼率、炉内雰囲気温度の
間には関係があり、また炉内雰囲気温度が溶融還元炉で
最も耐火物損耗の進みやすい、いわゆる二次燃焼帯の耐
火物損耗に影響する。

第３図は、溶融還元炉実験の多くのデータを解析して得
られた、耐火物損耗量に及ぼす使用炭材と二次燃焼率の
関係を示す。使用炭材の揮発分含有量が多いほど耐火物
損耗抑制のための二次燃焼率上限値が低くなることがわ
かる。そして、耐火物損耗を工業的に許容されるレベル
以下にするためには、 炉内二次燃焼率（＊）≦−０，５（炭材の揮発分含有量
（！６））＋５８　　　・・・（２）の関係を満足して
いることが必要となる。

上記（２）の関係式を満足させるためには、煙道ガス成
分分析値に炉内と測定場所の間での成分変化の要因を考
慮して求めた炉内二次燃焼率の値を知り、先に工業分析
によって求められている炭材の揮発分含有量（水分だけ
外数）との関係を求めて、もし、二次燃焼率の値が高す
ぎる場合は、吹酸速度を小さくする、ａｎｄ１０ｒ上吹
きランスの高さを低くする、ａｎｄ１０ｒ炭材供給速度
をふやすことによフて調整する。たたし、二次燃焼率が
低過ぎると、耐火物損耗の点ては有利になるが、排ガス
中にシアンが存在するようになって排ガス処理工程か複
雑になる。この問題を回避するには、 二次燃焼率（％）≧２１４０．２５（炭材の揮発分含有
量（％））・・・（３） の関係を満足していることか望ましい。

炉内ガスの二次燃焼率の値が（３）式の関係て決まる値
より低い場合には、前記の二次燃焼率を下げる方法と逆
の操作を行なえはよい。

前記（１）、（２）及び（３）式の条件か同時に満足さ
れるように操業を行ないなから、所定量の原料装入を終
了し、メタルとスラグを所定成分組成に調整したのち、
生成物の一部を排出して、再びこの溶融還元操業を繰り
返す。得られたメタルの成分は高炭素、低Ｓ１で、Ｐと
Ｓは排出時の（Ｔ、Ｆｅ）レベルによって調整できる。

一方、スラグの（Ｔ、Ｆｅ）は酸化鉄原料の投入速度あ
るいは、投入終了から排出までの時間によって調整でき
［実　施　例コ 第１図に示す設備を用いて、表１に示す共通の条件て操
業を行なった。

表　１　共通操業条件 表２は本発明の操業条件および比較例の操業条件におけ
る操業成績を示す。これより、本発明では、比較例と比
べて耐火物損耗速度か低くかつ、炉内ガス中のＣＮ（シ
アン）も生成しないことがわかる。

口発明の効果］ 本発明を実施することによって、溶融還元法の残された
問題である耐火物損耗を十分に許容できるところまで抑
制することがてきる。それによって現行高炉法の問題点
を木質的に解決する新製鉄性の実用化が可能になり、工
業的な効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するのに用いる設備の一例を示す
図、 第２図は耐火物損耗速度に及ぼすスラグ組成とメタル温
度の影響を示す図、 第３図は溶融還元工程で使用する炭材の揮発分含有量と
炉内二次燃焼率の耐火物損耗速度に及ぼす影響を示す図
である。 １・・・上吹ランス、　　　　２・・・底吹き羽口、３
・・・耐火ライニング、　　４・・・スラグ、５・・・
気泡、　　　　　　　６・・・メタルン谷。 メタル浴

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 上底吹き可能な冶金炉を用いて、酸素を上吹きしながら
   、酸化鉄を含有する鉄原料、石灰などのフラックス、お
   よび炭素質固体を供給して溶融還元を行ない、溶融鉄−
   炭素合金を製造する工程において、 ［１］スラグの組成とメタル温度の関係が（１）式を満
   足するようにスラグ組成、メタル温度のいずれか、ある
   いは両方を調整すること メタル温度（℃）≦４２０〔［（％ＣａＯ）＋（％Ｍｇ
   Ｏ）］／（％ＳｉＯ＿２）−０．０３（％Ｔ．Ｆｅ）〕
   ＋１１９５…（１） ［２］使用する炭剤組成と炉内ガスの燃焼状況の関係が
   （２）式の関係を満足するように使用する炭材組成を調
   整すること 炉内二次燃焼率（％）≦−０．５（炭材の揮発分含有量
   （％））＋５８…（２）の２つの操作を同時に行なうこ
   とを特徴とする、溶融還元炉の耐火物損耗抑制方法。