JPH0362768B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、請求項１の前提部分に記載されたよ
うな、微細な鉱石から鋼を製造する方法に関す
る。

この種の製造方法は、西独出願公開（DE−
OS）第2132150号から公知である。この公知の鋼
の直接製造方法においては、連続的に配設された
サイクロン中で微細鉱石を還元する。この際使用
する還元用ガスは、溶解精練装置からの廃ガスで
あり、一酸化炭素からなつている。還元工程と溶
解工程に続いて、同じ容器中で精練操作を行う。

エルレツド・プロセス（ELRED process）に
おいては、微細鉱石は、循環流動床中で石炭によ
り70％金属化され、続いて中空電極を有する直流
還元炉へ通され、処理されて前処理金属
（preliminarymetal）の形態にされる。必要な電
気溶解エネルギーは、予備還元および溶解還元操
作の廃ガスからつくり出される。本製造方法に
は、還元装置から炭素の排出を制限することと、
特に還元装置において高度の金属化を達成しよう
とする時に困難点がある。900℃を越える高い還
元温度においては、鉄粒子が互いにくつつくのを
防ぐために多量の微細石炭を還元装置に加える必
要がある。その結果、海綿鉄粒子と共に相当量の
脱ガスされた石炭粒子が排出されることになる。
石炭の大部分は、アーク炉中に導入する前に排出
物から除く必要があり、そのために冷却手段と金
属粒子からの石炭粒子の分離を費用をかけて行う
必要がある。

過去20年の間に、スクラツプ（鉄くず）からの
鋼の生産が急増した。その理由は、一つには出発
原料が大量に入手できたこと、他方では必要エネ
ルギー量が比較的少なくてすむことである。しか
し、これと関連して高品位の鋼の生産について生
じた問題は、出発原料としての望ましい品位のス
クラツプが入手できないことである。スクラツプ
はしばしば合金成分により汚染されているととも
に、機械工学産業において行われる塗装処理やそ
の他の処理のために汚染されている。

不純物を含むスクラツプと共に、溶鉱炉からの
粗鉄や銑鉄等の原溶鉱炉金属または海綿鉄（直接
還元された鉄鉱石）を使用すれば、鋼の品位を向
上させることは可能である。品位についての必要
条件に依存するが、仕込混合物中のスクラツプと
処女金属との関係は、広範な範囲内で変わりうる
ものである。いわゆる小鋼鉄工場として知られる
所では、鉄鉱石からの海綿鉄が処女金属として主
に使用される。

本発明は、請求項１の前提部分に記載されてい
る種類の製造方法において、還元装置における金
属化度を上昇させることと、海綿鉄粒子溶解工程
における熱効率の水準を向上させることを目的と
する。また本発明は、粗鉄や銑鉄の製造の中間工
程無しに海綿鉄から直接鋼を製造できる製造方法
をも提供せんとするものである。さらに本発明
は、直接還元された微細鉱石、すなわち海綿鉄の
みならず、鉄スクラツプをも仕込材料として使用
でき、製造される鋼の品位についての必要条件に
関して混合物中の各成分比を広い範囲で変えうる
ような製造方法をも提供せんとするものである。

本発明は、請求項１の特色により特徴づけられ
る。本発明の有利な実施態様は、他の請求項に記
載されている。

すなわち、微細鉱石の還元操作は、流動床、好
ましくは循環流動床中において石炭の存在下に行
われ、ここで金属化度を上げるために還元ガスを
流動化ガスとして使用する。この目的に好適な還
元装置は、ルルギ社（Lurgi GmbH）により開
発された循環流動床反応器である。上述のエルレ
ツド・プロセスと対照的に、この反応器は流動化
媒体として熱還元ガスを使用する仕上還元装置と
して使用される。この方式の操作に伴うより大量
の石炭が排出されるという不利は、還元装置から
の石炭排出物をエネルギー源として利用すること
ができる溶解容器を使用することにより除かれ
る。この関連で特に好適なのは、EOF（Energy
Optimising Furnace，エネルギー最大限利用炉）
という名称で知られる鋼生産炉であり、これは酸
素反応器として投入材料中の石炭を受け入れるだ
けでなく、プロセスの熱源としてさらに石炭を必
要とする。したがつて、還元装置から排出された
脱ガス石炭粒子および海綿鉄粒子を適当に溶解反
応容器に供給することができ、還元装置から排出
後その混合物を熱圧粉し（hot−compacted）、そ
の後に溶解容器中に装入する。このようにして、
これら２材料は、適切な物理的大きさと密度を有
する状態にされ、スラグ層を通過し浴内で溶解す
ることができる。炭素が浴中で溶解され、浴中に
注入される酸素によつて溶解材料中への熱供給を
最適にすることができる。

炭素についての酸化反応によつて生成する廃ガ
スは、器内で後燃焼を受け、次の仕込材料として
溶解反応装置に供給することができるスクラツプ
を予熱するのに使用される。

本方式は、品位について最高の必要条件を満足
する鋼製造についてさえも、仕込原料の選択に関
して高度の融通性があること、原料に関してのコ
ストが低水準であること、それに伴つて鋼の製造
コストも非常に低いことで特徴づけられる。

微細鉱石から鋼を製造する本発明の製造方法の
原理を示す添付第１図を参照しながら、実施例に
よつて本発明をさらに詳しく説明する。

第１図に図解的に示される設備には、還元ガス
発生器１、還元装置２および溶解容器３が含まれ
ている。還元ガス発生器は、改質器としての形式
をとり、還元装置からの廃ガスを、約900℃の温
度で還元装置２の最終ステージに供給される高品
位還元ガスに改変するものである。還元装置は循
環流動床の原理に基き作動し、仕上還元ステージ
４および予備還元サイクロン５，６および７を含
む。微細鉱石は、供給口８を経由して予備還元サ
イクロン６に供給される。微細鉱石を、仕上還元
サイクロン４からの熱廃ガスで予熱・予備還元
し、その後予備還元サイクロン７を経由し、供給
口９を通して仕上還元ステージ４に供給する。約
900℃の熱還元ガスが流動化ガスとして供給口１
０および１１を通して導入され、かつ、微細石炭
が供給口１２を介してさらに供給されている仕上
還元ステージ４において、微細鉱石粉末は極めて
高度の金属化度（＞95％）に還元される。このよ
うにして得られた海綿鉄粒は、脱ガスされた石炭
粉末と共に約800℃の温度で排出口１３を通して
仕上還元ステージから排出される。この時、石炭
粉末の割合は約10重量％である。

還元装置からの廃ガスは、約400℃の温度で予
備還元ステージ７から出てゆき、熱ガスフイルタ
を通過した後、還元ガス発生器１である改質器へ
と送られる。

エム・ビー・エム−メタル・ブレテイン・マン
スリー（MBM−Metal Bulletin Monthly）と
いう雑誌の1986年10月号47ないし51頁に記載され
ているイーオーエフ（EOF，Energy
Optimising Furnace）型の溶解溶器ないし溶解
炉１４を使用し、海綿鉄粒を溶解する。溶解容器
１４の上方には、仕込材料予熱器１５が設けられ
ている。溶解容器１４は溶融鉄浴１６を収容して
いる。溶融鉄浴１６の表面下に、溶解容器１４中
に開口した浴下ノズル１７が設置されており、酸
素の注入や、場合によつては粉末化された石炭や
添加剤等の固体材料のキヤリアガスによる注入を
行う。浴表面上にさらにノズル１８が設置され、
溶解容器１４中に開口しており、リング状導管を
介して供給されうる酸素または予熱空気の注入を
行う。この酸素または予熱空気は、溶融浴から上
昇してくるCO含有廃ガスの後燃焼に使われる。
この設備は、オイル−酸素バーナー１９も有して
いる。

仕込材料予熱器１５は、その頂部を水平可動カ
バー２０で塞ぐことができる容器の形態をしてい
る。この容器はグリツド部分２１，２２および２
３により、３つの重ねた予熱器部分に細分されて
おり、グリツド部分２１，２２および２３は、容
器内部に差し込まれた閉じた位置（図示されてい
る位置）と容器内部から取り出された開いた位置
との間を、作動手段により移動できるようになつ
ている。仕込材料は予熱器部分内に収容され、溶
解容器からの熱廃ガスが、矢印で示されるように
仕込材料を通過して流れ、流れていく過程で仕込
材料を加熱する。仕込材料は、本質的に鋼スクラ
ツプ等の固形鉄材料を含むものであり、後に溶解
されるものである。

溶解容器１４には、還元装置２からの熱排出物
を取り入れる閉鎖可能の取入口２４も設けられて
いる。しかし、この熱排出物は、溶解容器１４へ
直接供給されるのではなく、熱圧粉操作（hot
compacting operation）を経た後に初めて溶解
容器１４に供給されるのである。この目的のため
に、仕上還元ステージ４の排出口１３と溶解容器
１４の取入口２４との間に熱圧粉ステージ２５が
設けられている。この熱圧粉ステージ２５の上流
側に、海綿鉄粒と石炭の排出混合物用の貯蔵手段
２６が配置されている。別の導管２７を介して微
細石炭を熱圧粉ステージ２５に供給できるように
もなつており、溶解容器へのエネルギー供給を増
大させなければならない場合に混合物中の石炭／
海綿鉄比を上げることが可能となつている。

熱圧粉ステージ２５を出た海綿鉄−石炭塊は、
溶解容器に装入された時、溶融浴１６上のスラグ
層を貫通し溶融材料中に入り込むことができるよ
うな大きさと密度を有するものである。溶融材料
中の炭素含有量に依存するが、石炭はすみやかに
溶融材料中に溶解し、浴下ノズルを通して注入さ
れた酸素の影響下に海綿鉄の溶解に必要な溶解エ
ネルギーを提供する。溶解容器には、海綿鉄−石
炭熱塊のみでなく、仕込材料予熱器１５で予熱さ
れたスクラツプをも仕込むことが好ましい。この
点に関し、出発原料間の比、すなわち微細鉱石と
スクラツプの比は広い範囲内で変えうる。大量の
スクラツプを使用する時必要な追加のエネルギー
は、一部はオイル−酸素バーナー１９により供給
され、一部は導管２７を介して熱圧粉ステージ２
５への炭素供給により提供されるか、またはノズ
ル１７を介して直接供給される。

混成操作態様、すなわち溶解容器に海綿鉄−石
炭塊とスクラツプを仕込む場合は、海綿鉄−石炭
塊の一つ一つがスクラツプより前に導入すると、
下向きの荷重として働くスクラツプにより各塊が
下方に押し下げられることとなり、海綿鉄−石炭
塊により導入される炭素の溶融材料中での溶解条
件を向上することとなるので有利である。

溶融鋼材料の溶解精練後の出湯操作を行う際、
残留物［residue，たまり（sump）］は溶解容器
１４中に保持して次の溶解プロセスに使用するの
が好ましい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の原理を示す模式図であ
る。 １……還元ガス発生器、２……還元装置、３，
１４……溶解容器、４……仕上還元ステージ、
５，６，７……予備還元サイクロン、１５……仕
込材料加熱器、１６……溶解浴、１７……浴下ノ
ズル、２５……熱圧粉ステージ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 還元装置の流動床において還元ガスと共に石
   炭の存在下に微細鉱石を還元して海綿鉄粒を形成
   し、前記海綿鉄粒を溶解容器に送り、そこで供給
   された石炭と酸素により溶解精練して鋼を製造す
   る微細鉱石からの鋼の製造方法において； 前記還元装置から排出される海綿鉄粒と微細石
   炭の混合物を、前記溶解精練容器に導入する前に
   熱圧粉操作に付すことを特徴とする鋼の製造方
   法。 ２ 仕上還元ステージで約900℃の温度で仕上還
   元操作に付す前に、前記微細鉱石を予備還元ステ
   ージで予備還元することを特徴とする請求項１に
   記載の製造方法。 ３ 熱圧粉操作前に、前記排出された海綿鉄粒と
   石炭の混合物に微細石炭を追加供給することを特
   徴とする請求項１または２に記載の製造方法。 ４ 前記溶解精練容器にスクラツプをも仕込むこ
   とを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記
   載の製造方法。 ５ 前記溶解精練容器からの熱廃ガスによつて前
   記スクラツプを予熱することを特徴とする請求項
   １ないし４のいずれかに記載の製造方法。 ６ 海綿鉄−石炭塊、または海綿鉄−石炭塊とス
   クラツプの溶解を行う目的で、前記溶解精練容器
   中に存在し、かつ溶解されるべき材料を少なくと
   も部分的に覆つている溶解物中に浴下ノズルを介
   して酸素を注入することを特徴とする請求項１な
   いし５のいずれかに記載の製造方法。 ７ 前記溶解精練容器中の溶解物中に酸素を注入
   した際に出てくるCO含有ガスを、前記溶解精練
   容器中で後燃焼させ、前記溶解精練容器上に配設
   されるスクラツプ予熱器を通過させることを特徴
   とする請求項１ないし６のいずれかに記載の製造
   方法。