JPH0379709A

JPH0379709A - 鉄系合金溶湯のスラグ浴式溶融還元製造装置および方法

Info

Publication number: JPH0379709A
Application number: JP1185787A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Mori; 久森
Original assignee: Godo Steel Ltd; GODO SEITETSU KK
Current assignee: Godo Steel Ltd; GODO SEITETSU KK
Priority date: 1989-05-26
Filing date: 1989-07-17
Publication date: 1991-04-04
Anticipated expiration: 2009-06-01
Also published as: JPH0641606B2

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〕本発明は鉄系合金溶湯のスラグ浴式溶融還元製造装置お
よび方法、すなわち、主として酸化鉄を含む原料を溶融
還元し、鉄系合金溶湯を得るための装置および製造法に
係り、詳しくは、スラグ浴式溶融還元により、溶銑、粗
鋼、フェロクロム溶湯、フェロマンガン溶湯などを製造
し、もしくは、スクラップを溶解する装置および方法に
関するものである。

〔従来の技術〕

鉄鉱石を原料として鉄を製造する場合、現在の主流は、
高炉を経由する方法が採られる。しかし、大量生産に適
した高炉を経由する方法では、石炭をコークス化する工
程および粉鉱を塊成化する工程が必要であり、設備が大
型化すると共に建設費が膨大となる。また、生産量に応
じたフレキシビリティ−のある運転形態をとることが容
易でなく、そのような場合に炉の運転調整がはなはだ難
しくなるなどの問題が残されている。したがって、高炉
法に代わる大量の金属溶湯の製造法としてより直接的な
工程を採用でき、また、より小型化された設備で製造す
ることができる溶融還元法が長年にわたって研究されて
いる。

溶融還元法には多くの種類や形式があるが、最近では、
鉄浴式溶融還元法に関する研究が活発に行われている。

すなわち、酸素転炉で溶銑から溶鋼を製造する際に、炉
内に鉄鉱石を添加すると、溶銑中の炭素によって鉄鉱石
が還元され、鉄が生成されることは古くから知られてい
る。近年、転炉の熱余裕度の拡大を目的として、転炉内
に炭材を添加し、酸素を燃焼させた発生熱でスクラップ
配合比を増加させる研究がなされ、これを契機として、
転炉に炭材と鉄鉱石もしくは部分還元鉱石を添加し、鉄
を製造するようにした鉄浴式溶融還元製鉄法の研究が盛
んに行われている。

ところで、炭材を一酸化炭素に燃焼させる時の発生熱量
は、−酸化炭素をさらに二酸化炭素にまで燃焼させる（
以下、二次燃焼という）ときの発生熱量の部分の一以下
に過ぎない。したがって、鉄浴式溶融還元法においては
、炭材および酸素ガス原単位を減少させるために、二次
燃焼率の向上と二次燃焼時の発生熱を還元反応進行部位
である溶鉄・スラグ浴に着熱させる効率（以下、着熱効
率という）を同時に向上させることが重要な課題となる
。

しかし、転炉における通常のスラグ量程度では、溶湯が
雰囲気に曝されることは避けられず、その結果、Ｃｏｔ　　＋　Ｆ　ｅ−＋ＣＯ＋Ｆ　ｅ○あるいはＣＯｔ　＋Ｃ→２ＣＯの化学反応が起こるために二次燃焼率の上限が低くなり
、一方、溶湯の上部空間において無理に二次燃焼率を高
くすると、着熱効率が低下するという問題がある。

この問題を解決するための画期的な手段として、いわゆ
る、炭材懸濁大量スラグ・鉄浴式溶融還元法が、フェロ
クロムの溶融還元の際に発明され、溶鉄の製造について
は、特開昭６１−２１３３１０号公報に、鉄系合金溶湯
の製造方法として開示されている。

その要点は、（１）スラグ量を溶湯１トン当たり２５０ｋｇ以上にす
ること、好ましくは、３００〜４８０　ｋｇとすること
により、溶融鉄合金層および底吹きによって生じたスプ
ラッシュが直接高温の雰囲気と接触することを防止して
、二次燃焼率を向上させること（２）スラグ中にスラグ
重量の２０％以上の炭素分を残留させることにより、ス
ラグの泡立ち状態を適度に維持してスロッピングを防止
させること（３）底吹きガス量比を３〜３０％にするこ
と、スラグのＭｇＯ＋Ａ　ｆ　ｇｏｓを２３％以下に抑
制し、そのＣａＯ／Ｓｔｏｗを０．８〜１．９の範囲に
保つこと、スラグ層に上部から添加された鉱石と炭材の
合計重量比率を６０％以上にすることにより、着熱効率を向上させている。これによって、着
熱効率を９０％程度以上に維持しながら、従来法に比べ
て大幅に二次燃焼率を向上させることが可能となった。

なお、技術思想としては異なる点も多いが、鉄浴上の泡
立ちスラグ内において溶融還元反応を起こさせる例が、
特開昭５８−１４４４０７号公報にも記載されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、特開昭６１−２１３３１．０号公報に記
載された発明にあるように、着熱効率を高く維持できる
程度に溶銑およびスラグを強く撹拌すると、溶銑と二酸
化炭素ガス雰囲気との接触を完全に防止できないため、
二次燃焼率の若干の低下は避けられない。

また、スラグと接触する位置より上部の炉壁の耐火物原
単位が高くなるので、電気炉で常用されている溶鋼レベ
ルより上の炉壁部の水冷構造を適用しようとしても、底
吹きガスの撹拌による溶湯レベルの変動や泡立ちが著し
いために、溶湯・スラグ境界付近の炉壁の水冷化が不可
能になり、結局、この部位の損耗によって炉全体の耐火
物の寿命が短くなってしまう。しかも、連続出湯するこ
となく２〜３時間の間隔で間歇的に出湯させる場合、そ
の間に生成した溶湯によって炉内の場面レベルが上昇す
る。そのため、溶湯に触れない部位のみを水冷化構造に
すると、耐火物を内張する部位はかなりの高さにわたっ
てスラグに触れることになる。なお、上記した耐火物原
単位が高くなるというのは、スラグを適当に泡立たせる
ためにスラグの塩基度を１．２〜１．４程度に低くせざ
るを得ないこと、および、着熱効率が高いが二次燃焼率
も高いために、排ガス温度が通常１　、７００°Ｃ以上
になってしまうことに基づいている。

また、溶湯・スラグが強く撹拌されているため、スラグ
中に懸濁している炭材の作用で、溶湯はほぼ炭素飽和状
態になっている。すなわち、炭素飽和にするための固定
炭素質が必要となり、特に高い揮発分の石炭を炭材とし
て使用する場合には、炭材原単位が高くなってしまう。

一方、スラグ中に炭材が懸濁しているので、連続操業中
に倒炉せずに間歇出滓をする場合に、スラグと共に炭材
が流出し、炭材原単位が悪化する。また、通常３〜１０
％程度含まれているスラグ中の酸化鉄濃度を減少して、
鉄歩留を向上させるために仕上還元期が必要となり、そ
の結果、生産性が低下する。このようなことは、大量ス
ラグ鉄浴式溶融還元法による溶銑、フェロマンガン溶湯
、フェロクロム溶湯の製造およびスクラップの溶解に共
通する問題であり、その後の公知資料においても、上記
のような鉄浴式溶融還元法の本質的な問題点を解決した
例は見当たらない。

本発明は上述の問題に鑑みなされたもので、その目的は
、耐火物の原単位を低減させ、さらに、二次燃焼率およ
び着熱効率を高めて、石炭や酸素ガス原単位を減少させ
る一方、製品を炭素不飽和にすることができる鉄系合金
溶湯のスラグ浴式溶融還元製造装置および方法を提供す
ることである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、基本的には鉄浴をなくして、溶融還元進行部
位を、炭材が懸濁した溶融泡立ちスラグ域としたことで
ある。すなわち、鉄浴上にスラグ相がある限り、スラグ
を強く撹拌して高い二次燃焼率と高い着熱効率を達成し
ようとすれば、二次燃焼率の低下と、鉄浴・スラグ境界
部の炉壁水冷化が不可能になることが避けられないので
、単独のスラグ相のみを上吹きおよび底吹きすれば解決
することができるということに着目したものである。

本発明の鉄系合金溶湯のスラグ浴式溶融還元製造装置は
、第１図に示すように、横断面が略矩形に形成されて長
手方向へ延びる水冷壁を有した気密構造の溶融還元炉体
１、および、その一方端に配置された溶湯貯留炉体２を
備える溶融還元製造装置に適用される。

その特徴とするところは、溶融還元炉体１が、その天井
部または側上部に排ガスロアを有して、スラグ浴式溶融
還元部ＩＡと脱鉄鎮静炭材分離出滓部１Ｂとに画成され
ている。スラグ浴式溶融還元部１Ａにおいては、泡立ち
スラグ浴に懸濁させた固体炭素質によりスラグ４中の鉄
系酸化物を溶融還元するため、炉体１の天井部１ｅに、
酸素ガスまたは酸素含有ガスを吹き込む上吹ランス５と
、鉄系金属酸化物、炭材および石灰石などを流し込む装
入口６とが設けられる。その炉体ｌの側壁には、粉状金
属酸化物、絹状炭材、ダストなどを吹き込む横吹羽口１
０が備えられ、その炉体１の底部１ｂには、スラグ浴へ
酸素ガス、窒素ガスまたは不活性ガスなどを吹き込む底
吹羽口９が備えられると共に、その最底部には、溶融還
元により生成された溶湯１１を流過させるため、溶湯貯
留炉体２に向けて長手方向へ傾斜した耐火物樋１２が形
成される。そして、炉体１内の他方端には、泡立ちスラ
グを鎮静化させるために、スラグ浴式溶融還元部ＩＡの
スラグ４が越流できかつ底部が耐火物樋１２に連通ずる
隔壁１３で仕切られた脱鉄鎮静炭材分離出滓部ＩＢが設
けられている。この脱鉄鎮静炭材分離出滓部ＩＢの側壁
には、炭材とキャリアガスもしくは酸素ガスと冷却ガス
を横吹きする吹込羽口１４と、この吹込羽口Ｉ４の下部
に設けられて鎮静化されたスラグを排出する出滓口１５
とが設けられる。溶湯貯留炉体２には、耐火物４１ｉ！
１２から流下する溶湯１１を貯留すると共に、その貯留
された溶湯１１を取り出す出湯口１６が備えられている
。

なお、溶融還元炉体１の天井部１ｅには、鉄系金属酸化
物を流し込む装入口６とは別に、鉄系スタラップが投入
されるスクラップ添加口１７を設けておくとよい。

第４図に示すように、溶湯貯留炉体１８の底部１８ａに
、鉄浴に酸素ガスを吹き込む底吹羽口１９が形成され、
天井部１８ｂには石灰石などの脱硫材を供給する投入口
２０が設けられているようにしてもよい。

溶湯貯留炉体１８の天井部１８ｂに、脱硫材を供給する
投入口２０とは別に、鉄系スクラップが投入されるスク
ラップ添加口２１を設けておくこともできる。

第５図に示すように、溶融還元炉体１は、耐火物樋１２
を含む下部炉体ＩＤと、泡立ちスラグ浴およびガスに接
する上部炉体ＩＵとに、分割できる構造としておくとよ
い。

溶湯貯留炉体２，１８も、第１図および第４図に示すよ
うに、鉄浴１１に接する下部炉体２Ｄ。

１８Ｄと、鉄浴１１に接しない上部炉体２Ｕ、１８Ｕと
に、分割できる構造としておくとよい。

一方、鉄系合金溶湯のスラグ浴式溶融還元製造方法の発
明は、第１図および第４図において、横断面が略矩形に
形成されて長手方向へ延びる密閉された溶融還元炉体１
に、鉄系金属酸化物、炭材および石灰石などを流し込み
、炉体１のスラグ浴式溶融還元部内に発生した泡立ちス
ラグ浴に、酸素ガスまたは酸素含有ガスを吹き込み、泡
立ちスラグ浴中に流し込まれた鉄系金属酸化物が溶融還
元された溶湯１１を、溶融還元炉体１の一方端に接続さ
れた溶湯貯留炉体２，１８で貯留し、その溶湯１１を間
歇的に出湯する一方、溶融還元炉体ｌの他方端に形成さ
れた脱鉄鎮静炭材分離出滓部ＩＢを形成するために仕切
る隔壁ｉ３を越流した泡立ちスラグを、横吹きされる炭
材とキャリアガスもしくは酸素ガスと冷却ガスによる撹
拌で溶融還元を促進した後鎮静化させ、その鎮静化され
たスラグを排出するようにしたことである。

溶融還元炉体１内へ、鉄系金属酸化物に加えてクロム酸
化物もしくはマンガン酸化物を流し込んでもよい。

溶融還元炉体１内へ、鉄系金属酸化物を流し込む一方、
鉄系スクラップを投入するようにすることもできる。

溶湯貯留炉体１８内へ脱硫材を供給し、鉄浴に酸素ガス
を吹き込んでもよい。

溶湯貯留炉体１８内へ脱硫材を供給する一方、鉄系スク
ラップを投入することもできる。

〔発明の効果〕

本発明の鉄系合金溶湯のスラグ浴式溶融還元製造装置お
よび方法においては、炉壁のほぼ全面に、１．７００°
Ｃの高温ガスに接触しても溶損することのないクーリン
グブロック材を適用することができる。したがって、炉
体は溶損の極めて少ない構造となり、従来に比べて、耐
火物の原単位を大幅に低減させることができ、ひいては
、溶湯生産の低廉化が図られる。

さらに、炉体内における炭材の二次燃焼率が高められる
一方、高温の雰囲気から還元反応が進行する泡立ちスラ
グへの着熱効率も著しく高められ、従来の鉄浴法のよう
に、鉄系酸化物の歩留りを向上させるための仕上還元期
が不要となり、溶湯の生産性の向上が図られると共に、
酸素ガスや炭材の原単位の低減が実現される。

一方、底吹きや横吹きによる強弱の撹拌が単相のスラグ
を対象に行われ、スラグの嵩比重を１〜０．３程度とな
るような最適な泡立ちスラグを形成させることができる
。そして、炉体の底部に形成した耐火物樋の近傍におけ
る撹拌による泡立ちを弱めることもできる。したがって
、その部位での泡立ちスラグの嵩比重が大きくなり、懸
濁した炭材が浮上して少なくなり、滴下する溶鉄が加炭
されることもなくなり、むしろ、鉄系金属酸化物による
脱炭作用が優先的に行われ、炭素不飽和の溶湯が容易に
生成される。その結果、次後に行われる溶鋼処理や脱炭
処理に要する費用を低減することができる。

加えて、泡立ちスラグ中の鉄系酸化物が高濃度に維持さ
れるので、溶鉄は円滑に脱燐されて品質の向上が図られ
、さらに、脱鉄鎮静炭材分離出滓部を経て排滓されるス
ラグには、炭材がほとんどなくなると共に鉄系金属酸化
物が極めて低濃度となり、溶鉄の生成に要する炭材およ
び鉄系金属酸化物の原単位を抑制することができる。

なお、溶湯貯留炉体における鉄浴に、酸素ガスを底吹き
すると共に石灰石などの脱硫材を供給することができる
ので、溶湯は脱硫された良質の溶鋼に精錬される。

さらに、溶融還元炉体および溶湯貯留炉体においても、
鉄系スクラップの投入が可能であり、溶鉄の増量を簡単
に実現できる。

いずれの炉体にあっても上下分割構造を採用することが
でき、その場合に、耐火物の補修された別体の下部を準
備しておけば、スラグ浴式溶融還元製造装置が一定期間
の運転を終了したとき、直ちに、下部を交換することが
できる。したがって、耐火物の修復のために炉体させる
時間を短縮して、生産性の向上が図られる。

〔実　施　例〕

以下に、図面を参照しながら、本発明の鉄系合金溶湯の
スラグ浴式溶融還元製造装置とそのスラグ浴式溶融還元
製造方法を、その実施例に基いて詳細に説明する。

第１図に示すように、スラグ浴式溶融還元製造装置は、
横断面が略矩形に形成されて長手方向へ延びる水冷壁を
有した気密構造の溶融還元反応工、および、その一方端
に配置された溶湯貯留炉体２を備えている。その溶融還
元炉体１の炉殻１ａ内には、上方空間３が幅広に形成さ
れ〔第２図参照］スラグ浴式溶融還元部ＩＡと脱鉄鎮静
炭材分離出滓部ＩＢが形成される。そして、炉殻１ａの
底部１ｂに内張すされた耐火物１Ｃを除いて、炉壁のほ
ぼ全面に、水冷ブロックや水冷パネル構造のクーリング
ブロック材１ｄが内張すされ、炉体１の水冷化が図られ
ている。なお、クーリングブロック材１ｄは、スプレー
もしくはミスト水冷式としておくこともできる。

炉体ｌの内面は、操業中に生じたスラグ４によって、ス
ラグライニングされるようになっているが、新設の炉体
では、クーリングブロック材１ｄの表面にキャスタブル
耐火物をライニングしておけば、稼働開始時の昇温に都
合がよい。

一方、スラグ浴式溶融還元部ＩＡの天井部１ｅには、酸
素ガスまたは酸素含有ガスを炉体ｌ内に吹き込む複数〔
図示は５本〕の上吹ランス５が設けられ、その下端５ａ
は、炉体１内で発生した泡立ちスラグ浴とほぼ同じ高さ
に開口され、急上昇することがある泡立ちスラグ４と上
吹ランス５の下端５ａとの相対位置が急変することのな
いように配慮されている。これは、上記したように上方
空間３が拡げられており、泡立ちスラグ４の急上昇が抑
制されるからである。なお、上吹ランス５の間隔ｌは、
泡立ちスラグ浴の撹拌が適切でかつ均一となるように、
スラグ浴の幅Ｗｌ　　ｃ第２図参照］の０．７〜１．５
倍程度に選定される。

炉体工の天井部１ｅには、窒素ガスなどのキャリアガス
により鉄系金属酸化物、炭材および石灰石などを流し込
む複数〔図示は２個〕の装入口６が設けられている。こ
のような流し込み形態をとっているのは、高圧のキャリ
アガスによって鉄系金属酸化物などを数十メートル７秒
の速度で圧入すれば、単なる添加よりも飛散損失を減少
させることができるからである。なお、これら装入口６
は上吹ランス５の近傍に配置されていることが好ましい
。

溶融還元炉体１は、その天井部１ｅもくしは図示した側
上部に排ガスロアが備えられるが、排ガスダクト８を介
して流動層式の鉄鉱石予備還元炉に直結されるので、内
圧が１．４気圧以上とされ、好ましくは１．７〜１６８
気圧程度に保持される。このような圧力下の高温の炉体
ｌには、底部１ｂに複数〔図示は５本〕の底吹羽口９が
備えられ、操業中に酸素ガスや窒素ガスまたは不活性ガ
スなどを吹き込むことができるようになっている。その
底吹羽口９から吹き込まれる゛窒素ガスなどと、下記の
溶融還元反応に伴うガス発生とによって、スラグ４が撹
拌され、通常、嵩比重２以上のスラグが１〜０．３程度
の嵩比重に変化され、拡散し上昇する泡立ちスラグ浴を
形成させることができる。

そしで、装入口６から投入された石炭に由来する固体炭
素質である粉粒体は泡立ちスラグ浴中に懸濁され、その
粉粒体と泡立ちスラグ浴中に投入されてスラグに溶解し
た鉄系金属酸化物とが、高温雰囲気中で化学反応を引き
起こし、石炭が高い燃焼率で二次燃焼する一方、高い着
熱効率で鉄系金属酸化物が溶融還元される。

また、炉体１の側壁ｉｆ（第２図参照〕の下部にも、粉
状鉄系金属酸化物、粉状炭材および集塵ダストをキャリ
アガス（例えば窒素ガス）でもってスラグ浴に吹き込む
複数〔図示は１００個〕横吹羽口１０が備えられる。な
お、この横吹羽口１０からの吹き込みがあると、炉体１
内のスラグが撹拌され、それが泡立てられるようになっ
ている。

そして、底吹羽口９や横吹羽口１０は上吹ランス５．５
間の中央に配置されるが、上吹ランス５の直下に設けて
おいてもよい。

ちなみに、上述の装入口６や横吹羽口１０などからスラ
グ浴に吹き込まれる鉄系金属酸化物に代えて、鉄鉱石、
クロム鉱石、マンガン鉱石およびこれらの予備還元鉱石
である粉粒体を吹き込むようにしてもよい。その場合、
後述する溶湯貯留炉体２で貯留される炭素不飽和の溶湯
１１は、フェロクロム溶湯やフェロマンガン溶湯となる
。

ところで、炉体１の底部１ｂの炉殻１ａには、溶融還元
された溶鉄が接触するので、最下部に耐火物１ｃ（第２
図参照〕が内張すされている。その耐火物ＩＣには、炉
体１の最底部となるところに、溶湯貯留炉体２に向けて
長手方向へ傾斜した耐火物樋１２が溝状に形成されてい
る。第２図の例では、耐火物樋１２が炉体ｌの縦中心線
１ｇより外れて設けられ、耐火物樋１２に至る底部１ｂ
のクーリングブロック材１ｄの左右方向の傾斜は、水平
線に対して５度以上の傾斜が与えられる。なお、溶鉄の
耐火物ｓ１２への流入を促進して溶損を減少させるため
には、通常、傾斜角を２０〜４０度としておく方が好ま
しい。ちなみに、第３図に示すように、耐火物樋１２を
縦中心線１ｇに一致させておいてもよいが、耐火物４ｉ
！！Ｉ！２の溶損を少なくかつ溶湯１１の炭素濃度を低
くするためには、第２図に示したようにしておいた方が
よい。

一方、溶融還元炉体１における溶湯貯留炉体２の反対側
には、泡立ちスラグ浴を鎮静化させるための脱鉄鎮静炭
材分離出滓部ＩＢが、隔壁１３によって画成されている
。その隔壁１３は、スラグ浴式溶融還元部ｌＡ内のスラ
グ４が越流できる高さで、かつ、下部が耐火物機工２に
連通ずる流通孔１３ａを備える。この隔壁１３にもクー
リングブロック材１ｄが張りつけられ、下部に張られた
耐火物ＩＣに、上記の流通孔１３ａが形成されている。

この脱鉄鎮静炭材分離出滓部ＩＢの側壁Ｉｆには、炭材
とキャリアガスもしくは酸素ガスと冷却ガスとを横吹き
する複数〔第２図において２個〕の吹込羽口１４が取り
付けられる。この吹込羽口１４からの吹き込みにより、
越流した泡立ちスラグ４を撹拌し、スラグ４中の鉄系金
属酸化物は懸濁炭材により還元されて低濃度となる。吹
込羽口１４の下方では泡立ちスラグ４が鎮静化され、ス
ラグ４中の炭材が浮上して、スラグ４は低酸化鉄低炭材
状態となる。そのスラグ４を排出するための出滓口１５
が、側壁１ｆの下部に設けられ、鎮静化したスラグ４が
連続排滓されるようになっている。

なお、炉体１に設けられた排ガスロアは、約１゜７００
°Ｃの高温排ガスを排ガスダクト８から排出するための
開口であるが、排ガスダクト８に流動層式の鉄鉱石予備
還元炉などが接続されていれば、その熱を再利用するこ
とができる。

前述した溶湯貯留炉体２は、溶融還元炉体１とは仕切ら
れており、耐火物樋１２のみから流下する溶湯１１を貯
留し、それを間歇的に取り出す出湯口１６を備える。な
お、鉄浴の溶湯１１に接触する下部には耐火物ＩＣが内
張すされ、上部にはクーリングブロック材１ｄが張りつ
けられる。出湯口１６を例えばスライディングノズルと
し、連続的に溶湯１１を出湯させ名湯合には、溶湯貯留
炉体２を図示より小さい容量のものとすることができる
。

上記した構成の溶融還元炉体１の天井部１ｅに、鉄系金
属酸化物などを流し込む装入口６とは独立して、鉄系ス
クラップを添加することができる口径の大きな複数〔図
示は２個〕のスクラップ添加口１７を設けておいてもよ
い。

このような構成の溶融還元製造装置によれば、次のよう
にして鉄系合金溶湯をスラグ浴弐によって溶融還元する
ことができる。

第１図において、稼働を開始するため炉体ｌ内を昇温さ
せるとき、底吹羽口９および横吹羽口ＩＯが閉塞しない
程度の量の窒素ガスを吹き込む。

次いで、装入口６から塊コークスを投入し、上吹ランス
５より吹き込む酸素ガスで塊コークスを燃焼白熱させる
。引き続き、塊コークスと高炉滓などの混合物を投入し
、所定の約１，４００　’Ｃ以上となるまで昇温させる
。

溶融還元工程に入るとき、装入口６から炉体ｌ内に、全
必要量に近い鉄系金属酸化物、炭材および石灰石などの
原料や副原料が投入される。上吹ランス５からの酸素ガ
スや酸素含有ガスの吹き込みが続けられる一方、底吹羽
口９および横吹羽口１０から、酸素ガス、窒素ガス、不
活性ガスなどが吹き込まれる。必要に応じて、添加用の
粉状鉄系金属酸化物、粉状炭材やダストがキャリアガス
と共に吹き込まれる。これらの吹き込みガスによって、
炉体１内のスラグ４は激しく撹拌され、嵩比重が１〜０
．３に変化した泡立ちスラグ浴となり、上吹ランス５の
下端５ａ近くまで上昇する。

流し込まれた石炭が泡立ちスラグ４に懸濁され、その炭
材が泡立ちスラグ浴中の鉄系金属酸化物と化学反応して
溶融還元が行われ、炭素不飽和の溶鉄が生成される。一
方、化学反応で炭材から一酸化炭素ガスが発生すると共
に、それが二次燃焼されて二酸化炭素ガスとなり、炉体
ｌ内の雰囲気が高温に維持される。二次燃焼によって１
　、７００°Ｃとなった二酸化炭素ガスは、排ガスロア
から排ガスダクト８を経て鉄鉱石予備還元炉に導出され
る。

このような化学反応で消費される炭材や鉄系金属酸化物
あるいは石灰石や酸素ガスは、装入口６、上吹ランス５
や底吹羽口９さらには横吹羽口１０から補給される。泡
立ちスラグ浴中で生成された溶鉄は滴下する。耐火物樋
１２の近傍では撹拌作用が弱くなっており、それ故に、
スラグ４の嵩比重が大きく、炭材が浮上してスラグ４中
の懸濁炭材はなくなる。滴下する溶鉄が炭材と反応して
加炭されるよりも、むしろ鉄系金属酸化物と溶鉄との反
応が優先して行われる。その結果、溶鉄は炭素不飽和の
溶湯１１となって耐火物樋１２に集められる。このよう
にして溶融還元が進行されるが、耐火物樋１２の近傍の
泡立ちスラグ４中に含まれる酸化鉄濃度が高いので、そ
れらと接触した溶湯１１は脱燐されることになり都合が
よい。

一方、炉体１内の泡立ちスラグ４は隔壁１３を越えて脱
鉄鎮静炭材分離出滓部ＩＢに流れ込む。

そのスラグ４は底吹羽口９からの吹き込みガスにより影
響を受けることがないが、吹込羽口１４から酸素ガスや
窒素ガスに添加された炭材の吹き込みによって溶融還元
され、そこで溶鉄が生成され、滴下して炭素不飽和の溶
湯１１となる。脱鉄鎮静炭材分離出滓部ＩＢの下部の耐
火物樋ｉ２に集められると、隔壁１３の流通孔１３ａを
通って溶湯貯留炉体２へ導出される。そして、脱鉄鎮静
炭材分離出滓部ＩＢ内の泡立ちスラグ４が吹込羽口１４
より下降すると撹拌が弱められて鎮静化され、その嵩比
重が大きくなって懸濁炭材が浮上する。

その懸濁炭材により、スラグ４中の鉄系金属酸化物も還
元される。その結果、下降した泡立ちスラグ４には懸濁
炭材がほとんどなくなり、低濃度の酸化鉄が僅かに残存
するのみとなる。鎮静化したスラグ４は、連続的に出滓
口１５から排滓され、その後に処理される。ここでも、
炭材や鉄系金属酸化物の原単位の低減が図られる。他方
、溶湯貯留炉体２に貯留された溶湯１１は、間歇的に出
湯口１６から取り出される。

ちなみに、操業中の溶融還元炉体１内では、泡立ちスラ
グ４の高さが図示したような上吹ランス５の下端５ａと
ほぼ同じレベルとなるように、原料や副原料の投入量が
調整される。すなわち、泡立ちスラグ４に懸濁される炭
材量は、スラグ重量の２０％以上が常に残留されるよう
になっている。

一方、底吹羽口９からの底吹きガス量は、全吹き込みガ
ス量の３〜３０％とされ、スラグ４の適切な撹拌と泡立
ちが図られ、また、スラグ４中のＭｇＯとＡＮ２０ｆｆ
との合計量が２３％以下に抑制される。

さらに、スラグ中に含まれるＣａｂ／Ｓｉｎｇの比率が
０．８〜１．９程度に保たれ、加えて、装入口６からス
ラグ相に添加された鉱石と炭材の合計重量の比率が６０
％以上に維持され、着熱効率が高められる。

そして、高い二次燃焼率で懸濁炭材が燃焼され、二酸化
炭素ガス雰囲気が１　、７００℃程度に保持される。な
お、炭材は粉粒体の石炭や無煙炭やコークスであっても
よいが、コストの低廉な一般炭が用いられる。また、底
吹羽口９から吹き込まれるガスは、窒素ガス、空気もし
くは酸素ガスが用いられ、酸素ガスの場合は冷却用の液
化天然ガス（ＬＮＧ）が併用される。そして、窒素ガス
および空気の場合は予熱して吹き込むようにしておくと
よい。

第４図は溶融還元炉体１に鍋形の溶湯貯留炉体１８が接
続された装置である。これは、半円形の底部１８ａを備
え、耐火物樋１２を流過した溶湯１１を鉄浴として貯留
する部分には、耐火物１ｃが内張すされている。そして
、天井部１８ｂを含む上部には、クーリングブロック材
１ｄが内張すされ、その上部空間は溶融還元炉体１に連
通されている。また、溶湯貯留炉体１８の底部１８ａに
は、鉄浴に酸素ガスを吹き込む底吹羽口１９が設けられ
、天井部１８ｂには石灰石などの脱硫材を供給する投入
口２０が設けられている。さらに、底部１８ａのやや上
方に出湯口１６があり、種湯を残して間歇的に底吹き精
錬された溶湯１１が取り出されるようになっている。

このような構成の溶湯貯留炉体１８にあっては、操業中
の溶融還元炉体１から脱燐された炭素不飽和の溶湯１１
が流下して底部１８ａに貯留される。

その貯留量が規定量となると、投入口２０からキャリア
ガスである窒素ガスと共に石灰石などの脱硫材が供給さ
れる。本例では、投入口２０から石灰石に加えて珪石が
投入される一方、天井部１８ｂに別途設けられたスクラ
ップ添加口２１から冷却材としての鉄系スクラップや鉄
鉱石が投入される。そして、底吹羽口１９より酸素ガス
および冷却ガスとして液化天然ガスが吹き込まれる。こ
の底吹き操作によって、溶湯１１は脱炭と共に脱硫され
、良質の溶鋼に精錬される。

この場合、投入された石灰石や珪石や鉄鉱石の不純物で
形成されたスラグ２２が、鉄浴上に浮遊する。スラグ２
２の塩基度は転炉並みの３〜５と高（維持され、また、
底吹きのためにスラグ２２中の酸化鉄濃度も低いので、
溶湯１１の脱炭と共に脱硫が進行する。そして、脱炭に
よって発生する一酸化炭素ガスを主成分とする排ガスは
、痩融還元炉体１の泡立ちスラグ浴に入るので、スラグ
２２中の石灰を泡立ちスラグ４の構成物質として活用で
き、排ガス中の一酸化炭素ガスも活用される。なお、投
入口２０からマンガン鉱石を投入するようにしてもよい
。

ちなみに、上述した第１図の場合や第４図の場合にも、
天井部１ｅの装入口６とは別に、スクラップ添加口１７
．２３を設けておき、そこから、鉄系スクラップを投入
するようにすれば、泡立ちスラグ浴中で溶融還元される
酸化鉄を極めて能率的に大量の炭素不飽和の溶鉄とする
ことができる。

その際、スクラップは冷却材としても機能する。

また、装入口６や横吹羽口１０から泡立ちスラグ浴中に
、クロム鉱石もしくはマンガン鉱石、それらの予備還元
鉱石の粉体や粒体を吹き込めば、フェロクロム溶湯やフ
ェロマンガン溶湯を製造することができる。

ところで、第１図に示す溶融還元炉体１を、第５図に示
すように、上部炉体ＩＵと下部炉体ＩＤとに分割できる
構造とし、操業中に従前使用した下部炉体ＩＤの耐火物
ＩＣなどの補修をできるようにしておくと都合がよい。

なお、下部炉体ＩＤは耐火物樋１２を含む部分であり、
上部炉体ＩＵは、泡立ちスラグ浴および高温ガスに接す
るクーリングブロック材１ｄが内張すされている部分で
ある。このような着脱可能な分割構造としておけば、数
十日に一回行う必要のある耐火物１ｃの張り替えや修理
を、炉体１の運転を長時間休止させることなく行うこと
ができる。第５図のように、溶融還元炉体１の下部炉体
ＩＤの全体を、炉体１の長手方向に配置された複数台の
台車２４〔図示は一台〕に乗載しておく。所定位置で油
圧や電動機などの動力によって下部炉体ＩＤを上昇させ
て、フランジ部２５．２５を結合し、上部炉体ＩＵに一
体化することができる。なお、溶湯貯留炉体２゜１８に
おいても、上部炉体２Ｕ、１８Ｕと下部炉体２Ｄ、１８
０など同様の構成により、上下分割構造とすることがで
き、フランジ部２６．２６　（第１図および第４図参照
〕で外して、それぞれの耐火物１ｃの補修を運転とは別
に行うことができる。

ここで、第２図を参照しながら溶融還元炉体１の形状を
説明する。泡立ちスラグ４が生成される領域を、泡立ち
スラグ浴の幅Ｗ１と泡立ちスラグ浴の高さＨｌとの比Ｈ
１／Ｗｚ！＝１にすると、熱損失を最小に留めることが
できる。しかし、酸素ガス、窒素ガスや不活性ガスを底
吹羽口９から吹き込み、スラグ４が有効に撹拌し泡立た
せるためには、Ｈ＋７Ｗｌ＞１が望ましい。一方、横吹
羽口ＩＯから酸素ガスや窒素ガスや不活性ガスを吹き込
む場合、泡立ちスラグ浴の幅Ｗ、が広くなるほど吹込距
離が不十分となるので、Ｈ，／Ｗ、＝０．６〜３．０あ
るいは、それより狭くされた０、８〜２．０が好ましい
。

一方、泡立ったスラグ４が排ガスロアへ流入するのを防
止し、二次燃焼率と着熱効率をともに高く維持するため
に、最も上昇したスラグ４の上面が上吹ランス５の下端
５ａにほぼ接触することが望ましい。そのために、泡立
ちスラグ浴の上方空間３の幅Ｗアは１．２〜１．５　Ｗ
、とされ、泡立ちスラグ４の異常な上昇が抑制されるよ
うになっている。

また、泡立ちスラグ浴の上方の排ガスなどが、排ガスロ
アへ向けて流れるときの空塔速度が大きければ、装入口
６から流し込まれる鉱石や炭材の粉が飛散して、排ガス
ダクト８から流出する割合が高くなる。このような事態
を考慮して、全燐容量に対する溶湯の生産性を高めるに
は、溶融還元炉体１の全長Ｌ〔第１図参照］と泡立ちス
ラグ浴の幅Ｗ１との比Ｌ／　Ｗ、を大きくすることが望
まれ、通常、Ｌ／Ｗ、＞４が採用される。その場合、上
吹ランス５の数を適宜増加すればよい。

一方、泡立ちスラグ浴の単位体積当たりの排ガス発生量
を一定とすれば、上述の空塔速度は、泡立ちスラグ浴の
横断面積Ｓ　＋　［＝Ｗ＋　Ｘ　Ｈ＋］と上方空間３の
横断面積Ｓ　ｚ　［−Ｗ　ｚ　Ｘ　Ｈｚ］との比率３２
／Ｓ、およびＬ／ＷＩで決まる。なお、Ｈ２は上方空間
３の高さである。したがって、Ｓ、／５ｌ＝０．６〜３
．０なるように泡立ちスラグ浴の幅ＷＩや上方空間３の
幅Ｗ！　、泡立ちスラグ浴の高さＨｌや上方空間３の高
さＨ２を決めればよい。なお、Ｌ／Ｗ、〉６となれば、
複数の排ガスロアを設けることが必要となろう。

脱鉄鎮静炭材分離出滓部ＩＢで生成される溶湯１１の燐
濃度は、スラグ浴式溶融還元部ＬＡで生成される溶湯１
１における燐濃度より高くなる。

それは、スラグ温式溶融還元部ＩＡ内の泡立ちスラグ浴
中に高い濃度で含まれていた酸化鉄濃度が、脱鉄鎮静炭
材分離出滓部ＩＢ内の泡立ちスラグ４中における溶融還
元に使用されて低くなっているためである。そこで、隔
壁１３の流通孔１３ａから、スラグ温式溶融還元部ＩＡ
寄りに僅かな距離を隔てた耐火物機１２の位置に、湯溜
り部〔図示せず〕を設け、石灰系の脱燐材と酸素ガスも
しくはミルスケールを、湯溜り部の底部から吹き込み、
脱燐するようにしてもよい。

なお、底吹きや横吹きによって泡立ちスラグ浴が形成さ
れるが、スラグ４の嵩比重を０．３〜１．０に変化する
よう調整すると、炭材の二次燃焼率と着熱効率とを高く
することができるのは、上述の通りである。そして、泡
立ちスラグ浴の嵩比重や固定炭素質の分布は、鉄鉱石や
炭材の添加速度と、酸素ガスの送酸速度などで決まる単
位スラグ量当りのガス発生速度と、スラグの組成や温度
や炉内圧力さらには底吹比重や横吹比重、上吹ランス構
造やスラグ浴の撹拌の強弱に伴う空間的分布などによっ
て、調整することができる。

ちなみに、従来の鉄浴法と本発明のスラグ浴法とを比較
してみると、鉄浴法による溶融還元の場合、スラグ・溶
湯境界面で、鉄に溶解している炭素によるスラグ中の酸
化鉄の還元反応が、スラグ内に懸濁した炭素によるスラ
グ中の酸化鉄の還元反応に並行して進行し、この両反応
による溶鉄の生成量の和が生産量となる。スラグ浴法の
溶融還元の場合、前者の寄与は零に近く、生産量が低下
する。しかし、炉体を大型化するに伴って、スラグと溶
湯の界面反応による生成量の寄与が極めて小さくなり、
鉄浴と泡立ちスラグの両容積でみた単位容積当たりの生
産量の差を２０％以下に減少させることができる。

スラグ浴法の場合、溶融還元炉体１に脱鉄鎮静炭材分離
出滓部ＩＢを設けることによる全容積当たりの生産性の
低下は、鉄浴法における仕上還元期を必要とすることに
基く生産性の低下よりも小さくなる。なお、フェロクロ
ムおよびフェロマンガンの溶融還元の場合は、スラグ・
溶湯境界面で還元反応が進行しないので、鉄浴と泡立ち
スラグの両容積でみた単位容積当たりの生産性は、スラ
グ浴法の方が高くなるといえる。

炉体の抜熱による熱損失は、耐火物を全面に内張すして
いる鉄浴炉の方が、水冷構造のスラグ浴炉より少なくな
る。しかし、炉体容積を大型化すると、二次燃焼率と着
熱効率との積でみた全熱効率は、スラグ浴法の方が優れ
ている。

スラグ浴法では、泡立ちスラグ浴の平均温度を１．４０
０〜１，６００″Ｃ程度に保持することが、泡立ちスラ
グの高さ制御などのために必要となる。しかし、浴全体
の熱含量でみれば、鉄浴炉のほうがスラグ浴炉より大き
く、鉄浴は熱的なバッファーの役割を果たしている。す
なわち、スラグ浴法の方が、同一外乱による温度変動幅
が大きくなるので、温度計測個所を増やすなど、計測制
御システムの充実化を図る必要がある。

スクラップを溶解させる場合、炭材を鉄浴に吹き込む鉄
浴法に比べると、スラグ浴法は、耐火物、炭材、酸素原
単位が著しく優れており、例えば特開昭６１−２１３３
１０号公報に記載されたスラグ・鉄浴法に比べれば、耐
火物原単位が著しく良く、炭材、酸素の原単位は若干優
れたものとなる。しかし、スラグ浴法は、浴の熱含量が
小さいため、剪断層やダライ粉など厚さや形状が揃えら
れているスクラップを連続装入する場合にしか適用でき
ない。

炭材を吹き込む鉄浴法では、重量層などの不定形なスク
ラップをバッチ装入できるので、スクラップの種類を選
択する自由度の高さと装入法については、スラグ浴法が
劣るといわざるを得ない。

本発明の実施例を、第１表のデータおよび第１図、第２
図を参照しながら説明する。

第１図に示すスラグ浴式溶融還元部ＩＡの長さは１５ｍ
、脱鉄鎮静炭材分離出滓部ＩＢのそれは１．５ｍである
。第２図に示す泡立ちスラグ浴の幅Ｗ、を３．５ｍ、高
さＨＩを４ｍ、上方空間３の幅Ｗ２を４．５ｍ、その高
さを４ｍとした水冷構造の溶融還元炉体１に、二次燃焼
用特殊多孔上吹ランス５を５本、底吹羽口９を６本、ス
ラグ浴面より３ｍの下方位置に横吹羽口１０を１２本配
置した。また、炉体ｌは上下の二分割方式とし、内面は
キャスタブル耐火物で、厚さ４０ａｔｏ＋のコーティン
グを施している。

炉体ｌの下部炉体ＩＤをバーナで予熱後、上下を連結し
て底吹羽口９および横吹羽口１０が閉塞しない程度の最
小量の窒素ガスを流し、かつ、装入口６から塊コークス
を投入し、上吹ランス５から酸素ガスを吹き込む。塊コ
ークスが白熱した後、塊状のコークスと高炉滓の混合物
を投入し、その混合物の高炉滓比率を高めながら投入を
続ける。

そして、４時間経過後にスラグ総量が約１５０トンとな
り、そのうち炭材量が４０トン、スラグ温度が１　、５
００℃に達したとき、コークスを一般炭に切り換えて投
入し始め、次いで、鉄鉱石を投入して溶融還元を開始し
た。排ガスは流動層式の予備還元炉に導かれ、鉄鉱石を
加熱して部分還元させ、この予備還元鉄鉱石を熱間で、
装入口６から直接装入した。

その結果、流し込まれた鉄鉱石の温度と還元率が次第に
上昇し、約２００時間後に定常状態に到達した。そこで
、第１表に、ケースＩとケース■について、それぞれ１
００時間のテストを実施した結果を示す。そのときの炉
内圧は１．７〜１．８気圧であり、内容積が３０−の溶
湯貯留炉体に溶湯を貯留して、８０分間隔で出湯させた
。４１５時間にわたる操業において、耐火物樋の最大溶
損深さは、４５ｍｍであった。

第１表に記載のケース■は、転炉を用いた炭材懸濁大量
スラグ鉄浴式溶融還元法による比較例である。耐火物ラ
イニング後の内容積が３１０ｍ’の３２０トン転炉に二
次燃焼用特殊多孔上吹ランス１本、底吹羽口４本、溶湯
面より約１．５ｍ上方の位置に横吹羽口４本を配置した
。種湯として溶銑１００トンを装入し、底吹羽口および
横吹羽口が閉塞しない程度の最小量のガスを流しつつ、
炉頂部の装入口から塊コークスを流し込み、上吹ランス
から酸素ガスを吹き込みながら、高炉滓の添加を続けた
。

約３時間経過後、炉内スラグ量が約４０トン、スラグ中
の炭材量が約１０トン、溶湯温度が約１　、４５０°Ｃ
に達した後、コークスを一般炭に切り換え、鉄鉱石の流
し込みを開始して、溶融還元を始めた。排ガスを予備還
元流動層へ導出させ、鉄鉱石を加熱部分還元させると、
流し込む鉄鉱石の温度と還元率とが次第に上昇した。約
２００時間経過後に定常状態に達したので、１００時間
のテストを実施した。

転炉の内圧は１．７〜１．８気圧であった。なお、連続
操業の形態として、定常溶融還元期を約２時間とし、上
吹ガス量、横吹ガス量、底吹ガス量と鉄系金属酸化物、
炭材添加量とを定常期の約２／３に落として、その間に
炉腹部から出滓し、その後に出湯する出湯滓期を繰り返
した。

なお、第１表に記載されたガス量・鉱石・石炭添加量・
スラグ重量・スラグ中の炭材量、二次燃焼率、着熱効率
は全テスト期間の平均値である。

３１０時間にわたる操業において、スラグ・溶湯境界面
における耐火物の溶損厚さは、１２０〜１５０ｍｍであ
った。スラグに接する部分の耐火物の溶損厚さは、１７
０〜２００ｍｍであった。

本発明のスラグ温式溶融還元製造法におけるケースＩお
よび■と、従来法のケース■とを比較すると、本発明は
従来法に比べて、（１）耐火物の溶損厚さが小さく、たとえ従来法でスラ
グのみに接する部位より上方を水冷構造化したとしても
、耐火物の面積を乗ずれば、耐火物の原単位が著しく小
さくなっている。

（２）二次燃焼率が高く維持されるので、炭材および酸
素ガスの原単位が著しく低減される。

第表（３）溶湯は炭素不飽和であり、次後の溶鋼処理が簡単
化される。

（４）脱鉄鎮静炭材分離出滓部を設けた結果、排出され
るスラグ中の酸化鉄および炭材濃度が低くなる。

以上のことが明白であり、所期の目的が達成されたこと
が判る。

次に、本発明をスクラップ溶解に適用した結果を説明す
る。設備は溶融還元の場合と同様であるが、スクラップ
添加口１７を装入口６とは独立して設けた。装置の立上
げ手順も同様であるが、スラグ総量が約１２０トン、ス
ラグ中の炭材量が約１０トン、スラグ温度が約１，５０
０　”Ｃに達したとき、コークスを一般炭に切り換えて
投入し始め、次いで、剪断層をスクラップ添加口より連
続的に投入した。

炉内圧は常圧とし、排ガスは排ガスホルダーに導いた。

そして、生成された溶湯は３０分間隔で出湯した。

５０タツプすなわち２５時間にわたるデータの平均値を
第２表のケース■に示している。ケースＶは転炉を用い
た例で、設備と立上げ作業手順はケース■とほば同様で
ある。ただし、炉内スラグ量が約４０トン、スラグ中の
炭材量が約７トン、溶湯温度が１．５００　’Ｃに達し
た後、中量屑と軽量層とを混ぜて一括装入した。約３５
分間、上吹き・横吹き・底吹きと炭材の流し込みを続け
た後、上吹きを停止して側体で出湯、出滓を行い、次い
で、スクラップを１５分かけて装入し、以後、これらの
作業を繰り返した。５０タツプすなわち４２時間にわた
るデータを第２表のケースＶに示す。ケース■とＶとは
、ともにスクラップ中の酸化鉄が僅かであるため、スラ
グの酸化鉄含有量は低く、その結果、スロッピングの防
止に必要なスラグ中の炭材割合は、溶融還元の場合より
も低かった。

本発明のケース■は、従来法のケース■に比べて二次燃
焼率が高く維持されている。その結果、炭材および酸素
ガスの原単位が低減される利点を有するのは明白である
。しかし、溶湯に含まれる炭素、燐、硫黄の！（％）、
排出されるスラグ中の酸化鉄含有量、炭材濃度について
は、特に有利第表（以下、余白）な点が認められない。すなわち、本発明によるスクラッ
プ溶解専用の場合の利点は、溶融還元する場合に比べて
小さいことが判る。なお、鉄系金属酸化物を溶融還元す
る場合に比べて、スクラップを溶解する場合は、酸化鉄
の還元に要するエネルギーをほとんど必要としないので
、炭材や酸素ガスの原単位が小さくなり、生産性が著し
く高められる。

生産性の上方弾力性が要求される場合、通常の転炉で炭
材を添加してスクラップ配合比を上げようとすれば、二
次燃焼率および着熱効率がともに本発明よりはるかに低
く、効率的でない。このような場合に本発明を利用し、
溶融還元を行いながらスクラップの溶解も同じ炉内で並
行して行えば、第１表に記載したケースＩおよび■と、
第２表に記載したケース■との中間のどのような生産性
の要求に対しても、高い熱効率で応えることができ、本
発明のスラグ浴溶融還元法の後工程としての転炉で、所
定の終点温度と成分に的中させるに必要な割合のスクラ
ップを使用することにすれば、トータルプロセスの熱効
率を著しく向上させることができる。

すなわち、本発明は、スラグ浴溶融還元を専用に実施す
る場合と、スラグ浴溶融還元に並行してスクラップを溶
解させる場合とにおいて、その効果が顕著である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の鉄系合金溶湯のスラグ浴式溶融還元製
造装置の縦断面図、第２図は第１図の■−ｎ線矢視断面
図、第３図は耐火物樋の位置が異なる場合の断面図、第
４図は異なる溶湯貯留炉体を備えたスラグ浴式溶融還元
製造装置の縦断面図、第５図は上下分割構造とされた溶
融還元炉体の断面図である。１・−・溶融還元炉体、１Ａ−・−スラグ浴式溶融還元
部、ＩＢ−説鉄鎮静炭材分離出滓部、ＩＤ、２Ｄ。１８　Ｉ）−−一下部炉体、ＩＵ、２Ｕ、１８Ｕ−・・
上部炉体、ｌｂ・−・底部、１ｅ−・−天井部、２〜溶
溶湯貯留体、４．２２−　スラグ、５−上吹ランス、６
・・・装入口、７−・−排ガス口、９・・−底吹羽口、
１０・・−横吹羽口、１１−溶湯（鉄浴）、３−隔壁、１４−吹込羽口、・・−出湯口、１７，２１．２３１８−溶湯貯留炉体、１８ａ弁部、１９−・底吹羽口、２０１２・・−耐火物樋、１１５−出滓口、１６スクラップ添加口、一底部、１８　ｂ−・天投入口。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）横断面が略矩形に形成されて長手方向へ延びる水
冷壁を有した気密構造の溶融還元炉体、および、その一
方端に配置された溶湯貯留炉体を備える溶融還元製造装
置であって、前記溶融還元炉体は、その天井部または側上部に排ガス
口を有して、スラグ浴式溶融還元部と脱鉄鎮静炭材分離
出滓部とに画成され、上記スラグ浴式溶融還元部においては、泡立ちスラグ浴
に懸濁させた固体炭素質によりスラグ中の鉄系酸化物を
溶融還元するため、炉体の天井部に、酸素ガスまたは酸
素含有ガスを吹き込む上吹ランスと、鉄系金属酸化物、
炭材および石灰石などを流し込む装入口とが設けられ、その炉体の側壁には、粉状金属酸化物、粉状炭材、ダス
トなどを吹き込む横吹羽口が備えられ、その炉体の底部
には、スラグ浴へ酸素ガス、窒素ガスまたは不活性ガス
などを吹き込む底吹羽口が備えられると共に、その最底
部には、溶融還元により生成された溶湯を流過させるた
め、前記溶湯貯留炉体に向けて長手方向へ傾斜した耐火
物樋が形成され、上記炉体内の他方端には、泡立ちスラグを鎮静化させる
ために、スラグ浴式溶融還元部のスラグが越流できかつ
底部が上記耐火物樋に連通する隔壁で、仕切られた前記
脱鉄鎮静炭材分離出滓部が設けられ、この脱鉄鎮静炭材分離出滓部の側壁には、炭材とキャリ
アガスもしくは酸素ガスと冷却ガスを横吹きする吹込羽
口と、この吹込羽口の下部に設けられて鎮静化されたス
ラグを排出する出滓口とが設けられ、前記溶湯貯留炉体には、上記耐火物樋から流下する溶湯
を貯留すると共に、その貯留された溶湯を取り出す出湯
口が備えられていることを特徴とする鉄系合金溶湯のス
ラグ浴式溶融還元製造装置。
（２）上記溶融還元炉体の天井部には、鉄系金属酸化物
を流し込む装入口とは別に、鉄系スクラップを投入する
スクラップ添加口が設けられていることを特徴とする請
求項１に記載の鉄系合金溶湯のスラグ浴式溶融還元製造
装置。
（３）前記溶湯貯留炉体の底部には、鉄浴に酸素ガスを
吹き込む底吹羽口が形成され、天井部には石灰石などの
脱硫材を供給する投入口が設けられていることを特徴と
する請求項１に記載の鉄系合金溶湯のスラグ浴式溶融還
元製造装置。
（４）上記溶湯貯留炉体の天井部には、脱硫材を供給す
る投入口とは別に、鉄系スクラップを投入するスクラッ
プ添加口が設けられていることを特徴とする請求項３に
記載の鉄系合金溶湯のスラグ浴式溶融還元製造装置。
（５）上記溶融還元炉体は、耐火物樋を含む下部炉体と
、泡立ちスラグ浴およびガスに接する上部炉体とに、分
割できる構造となっていることを特徴とする請求項１な
いし請求項４のいずれかに記載の鉄系合金溶湯のスラグ
浴式溶融還元製造装置。
（６）上記溶湯貯留炉体は、鉄浴に接する下部炉体と、
鉄浴に接しない上部炉体とに、分割できる構造となって
いることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれ
かに記載の鉄系合金溶湯のスラグ浴式溶融還元製造装置
。
（７）横断面が略矩形に形成されて長手方向へ延びる密
閉された溶融還元炉体に、鉄系金属酸化物、炭材および
石灰石などを流し込み、上記炉体のスラグ浴式溶融還元部内に発生した泡立ちス
ラグ浴に、酸素ガスまたは酸素含有ガスを吹き込み、上記泡立ちスラグ浴中に流し込まれた鉄系金属酸化物が
溶融還元された溶湯を、溶融還元炉体の一方端に接続さ
れた溶湯貯留炉体で貯留し、その溶湯を間歇的に出湯す
る一方、上記溶融還元炉体の他方端に形成された脱鉄鎮静炭材分
離出滓部を形成するために仕切る隔壁を越流した泡立ち
スラグを、横吹きされる炭材とキャリアガスもしくは酸
素ガスと冷却ガスによる撹拌で溶融還元を促進した後鎮
静化させ、その鎮静化されたスラグを排出することを特徴とする鉄
系合金溶湯のスラグ浴式溶融還元製造法。
（８）上記溶融還元炉体内へ、鉄系金属酸化物に加えて
クロム酸化物もしくはマンガン酸化物を流し込むことを
特徴とする請求項７に記載の鉄系合金溶湯のスラグ浴式
溶融還元製造法。
（９）上記溶融還元炉体内へ、鉄系金属酸化物を流し込
む一方、鉄系スクラップを投入することを特徴とする請
求項７に記載の鉄系合金溶湯のスラグ浴式溶融還元製造
法。
（１０）上記溶湯貯留炉体内へ脱硫材を供給し、鉄浴に
酸素ガスを吹き込むことを特徴とする請求項７に記載の
鉄系合金溶湯のスラグ浴式溶融還元製造法。
（１１）上記溶湯貯留炉体内へ脱硫材を供給する一方、
鉄系スクラップを投入することを特徴とする請求項１０
に記載の鉄系合金溶湯のスラグ浴式溶融還元製造法。