JPH0382703A - 溶銑の製造装置及び製造方法 - 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） 本発明はスクラップと鉄鉱石を鉄源として溶銑を製造す
る溶銑の製造装置及び製造方法に関する。

（従来の技術） 鉄スクラツプは転炉精錬のとき、捨材としてわずかに使
用されているが、大部分は電気炉の鉄源として使われて
いる。しかしその使用量の増加にともなって消費電力が
増大し、電気料金の高いわが国ではスクラップを使用す
る利点は失われつつある。そこで最近では、溶解熱源を
電力より安価なコークスや石炭に求め、転炉で熔解しよ
うとする下記のような転炉スクラップ溶解法が提案され
ている。

（ａ）製鋼時の熱勘定改善方法（特公昭５６−８０８５
号公報）　、（ｂ）リアクター製鉄方法及び装置（特開
昭５７−１９８５０６号公報）、（Ｃ）スクラップの溶
解精錬方法（特開昭６２−４７４１７号公報）、（ｄ）
溶銑製造方法（特願昭６２−２３５４８号）、などであ
る。

上記の方法はスクラップ配合率の増加、或いはスクラッ
プだけを使用する転炉製鋼法である。しかしながらスク
ラップの需給バランスはきわめて不安定であって、需要
が増せばその価格は著しく高騰し、それに依存する製鉄
方法及び製鋼法はコスト的にきわめて不利になる。

そこで本出願人はスクラップと鉄鉱石を鉄源として使用
でき、しかも燃料利用効率の高い転炉型筒型炉による溶
銑の製造方法を提案した（特願昭６３−１２２２９２号
）、この溶銑の製造方法では第４図に示すような転炉型
式の筒型炉１を用いる。この筒型炉１は図示のように、
炉上部にガスの排出と原料装入用の炉口２）炉壁下部に
支燃性ガスと燃料を吹き込む一次羽口３、その上部に支
燃性ガスを吹き込む二次羽口４、炉底に溶銑及びスラグ
を排出する出銑口６を備えている。このような筒型炉に
より溶銑を製造するには、まず炉内下部にコークス充填
層７を形成し、その上にスクラップと鉄鉱石の充填層８
を形成させる。そして下部のコークス層７に一次羽口３
から支燃性ガスと燃料を吹き込んで下記（１）式の反応
を起こさせ、その反応熱によりコークス層７を高温に保
つ。

Ｃ＋１／２０ｘ−ＣＯ＋２９，４００ｋｃａｌ／１ｖｏ
ｌ−Ｃ−（１）上記（１）式で発生したＣＯは、上部に
あるスクラップと鉄鉱石の充填層８で二次羽口から吹き
込まれる支燃性ガスと下記（２）式の反応（２次燃焼）
を起こす、そのとき発生する反応熱はスクラップと鉄鉱
石の加熱と溶融に利用される。

ＣＯ＋１／２０！→ＣＯｚ＋６７．５９０ｋｃａｌ／ｋ
ｍｏｌ　Ｈｃｏ−・・（２）この反応で熔融した鉄鉱石
（溶融酸化鉄）は下部のコークス層７に滴下し、高温の
コークスと下記（３）式の反応を起こして速やかに還元
される。

Ｆｅｚｅｓ　＋３　Ｃ−２Ｆａ＋　３　Ｃ０１０８，０
９０ｋｃａｌ／ｋａ＋ｏｌ−ＦｅｚＯｔ　　−（３）上
記（３）式の反応のとき、近くにＣ０２が存在しないの
で上記（３）式の反応は円滑に進行する。そして（＋）
式及び（３）式で発生したＣＯはスクラップと鉄鉱石の
充填層８内で２次燃焼するので、それらの加熱と溶融に
有効に利用され高い燃焼効率が達成される。

上記方法によって溶銑を熱効率よく製造することが可能
になった。しかしこの方法にはまだ次のような問題があ
る。すなわち、支燃性ガスや燃料は炉壁に設けられた一
次羽口と二次羽口から吹き込まれるために、炉内原料充
填層の厚さがばらついたり、溶解が不均一になったりす
ると、炉内のガス流れが不安定になって炉壁側に偏るた
め、支燃性ガスや燃料が炉の内部まで到達しにくくなっ
て、炉内下部にスクラップや鉄鉱石などの未溶解固形物
が堆積するようになる。そのような固形物が存在すると
熱が有効に利用されなくなり、燃料原単位が悪化し、引
いては安定操業を行うことができなくなる。

（発明が解決しようとする課題〉 炉壁に一次羽口と二次羽口を備えた筒型炉は、従来の溶
解炉に較べて熱効率が著しくすぐれている。しかし操業
バランスが少しでも狂うと炉底部に未溶解固形物が形成
され、熱効率の低下や不安定な操業を招くことがある。

この発明の目的は、原料層厚や溶解状況に多少の変化が
生しても、未溶解固形物が形成されず、高い熱効率で安
定した操業ができるようにする溶銑の製造装置及び製造
方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、筒型炉で溶銑を製造するときに形成され
る未溶解固形物について種々調査をしたところ、下記の
ことが明らかになった。

ａ、炉壁に設けた羽口だけから支燃性ガスや燃料を吹き
込んでも、ガスは通気抵抗の大きい炉内中央部まで到達
しにくいため、充填層内の熱伝達が悪化してデッドゾー
ンができ、未溶解固形物が形成される。

ｂ、炉底に羽目を設け、そこから支燃性ガス又はそれに
燃料を加えて吹き込むと、炉内中央部の熱付与が改善さ
れてデッドゾーンは解消され、未溶解固形物が形成され
なくなる。

Ｃ１炉底に設ける羽口を炉内に突起させ、羽目上端を溶
銑レベルより上位になるようにすると、溶銑が羽口に差
し込むようなことがなくなり、羽口の溶損が軽減される
。また多量の羽口冷却ガスを流す必要がない。

ｄ、炉内の荷下がりはもともと炉壁下部方向に進行し、
中央部の荷下がりは遅れる傾向にあるが、羽目を炉内に
突起させた場合には、そのような現象はなくなって安定
化する傾向にある。

本発明は上記知見に基づいてなされたものであり、その
要旨は下記のとおりである。

第１発明は、上部にガスの排出と原料装入用の炉口を、
炉壁下部に一次羽口を、その上部に二次羽口を、炉底又
は炉壁下部に出銑口を、炉底部に炉底羽口を備え、前記
炉底羽口が炉内に突起し、その上端部が溶銑レベルより
上位になるように形成されている溶銑の製造装置、 第２発明は、第１発明の溶銑の製造装置を用いて溶銑を
製造する方法であって、炉底から一次羽口を含むレベル
までコークス充填層を形成し、その上にスクラップと鉄
鉱石の充填層を形成させ、一次羽口から支燃性ガスと燃
料を、二次羽口から支燃性ガスを、炉底羽口から支燃性
ガス又は支燃性ガスと燃料を吹き込む溶銑の製造方法。

（作用） 以下、本発明の溶銑の製造装置及び方法を図面を用いて
説明する。第１図及び第２図は本発明の溶銑製造装置の
縦断面であり、図中、ｌは筒型炉、２は炉口、３は一次
羽口、４は二次羽口、５は炉底羽口、６は出銑口である
。ところで第ｔｅと第２図とでは炉底羽口５が異なる。

すなわち第１図に示す炉底羽口５はその先端部５ａは炉
底面と同しレベルであるが、第２図に示す炉底羽口５は
炉底から炉内に高く突起し、その先端部５ａは溶銑レベ
ル（第３図（Ｃ）のｌ）より上位になるように形成され
ている。

次に本発明の溶銑製造装置（第２図の装置）による溶銑
の製造方法を説明する。この発明の方法は第３図の（ａ
）、（ロ）、（Ｃ）に対応する下記のａ、ｂ、Ｃの工程
からなる。

ａ、炉口２からコークスを一次羽口３を含むレベルまで
装入してコークス充填層７を形成し、その上にスクラッ
プと鉄鉱石及び石灰石などの副原料の充填層８を形成さ
せる工程（第３図（ａ））。

ｂ、一次羽口３から支燃性ガス（酸素や酸素含有ガスな
ど）と燃料（微粉炭、粉コークス、重油など）を吹き込
み、二次羽口４から支燃性ガスを吹き込み、更に熔解の
初期から中期にかけて炉底羽口５から支燃性ガス又は支
燃性ガスと燃料を吹き込んでスクランプと鉄鉱石を溶解
し、溶銑を製造する工程（第３図（ｂ））、なおこの工
程では、次回に消費するコークス７ａをスクラップと鉄
鉱石の充填層８の上に装入して予熱すると共に溶銑の保
温（第３図（Ｃ）参照）を行うこともある。

Ｃ６生成した溶銑とスラグ９を出銑口６から排出する工
程（第３図（Ｃ））、なお上記すの工程でスクラップと
鉄鉱石の充填層８の上に装入したコークス７ａは炉内に
残存させおく。

ところでこの発明において上記ａ及びｂの工程を設ける
理由は下記のとおりである。

すなわち、炉内下部のコークス充填層７内に一次羽口３
から支燃性ガスと燃料を吹き込んで前記（り式の部分燃
焼を起こさせ、ＣＯを主成分とするガスを発生させると
共に燃焼熱によってコークス充填層７を高温に保持し、
かつ二次羽口４から支燃性ガスをスクラップと鉄鉱石の
充填Ｎ８に吹き込み、下部で発生したＣＯを前記（２）
式の反応にょって二次燃焼させる。そして二次燃焼によ
りスクラップと鉄鉱石を溶解して下部のコークス充填層
７へ滴下させる。コークス層７は前記（＋）式の部分酸
化反応により高温に加熱されているから、滴下してくる
溶融酸化鉄を前記（３）式の反応によって還元して溶鉄
にする。生成された溶鉄は高温コークスにより浸炭され
てＣの高い溶銑になる。このような反応のとき、本発明
では炉底羽口５から支燃性ガスを吹き込む、この支燃性
ガスは炉壁羽口から吹き込まれる支燃性ガスが到達しに
くい炉内中央部に侵入し、未溶解固形物の生成を防止す
る。

このために熱効率が一段とよくなり、炉内原料の荷下が
りが円滑になって安定した操業ができる。

また第２図のような炉底から炉内に突起した炉底羽口５
を設けた場合には上記の効果が一層顕著になるうえ、羽
口先端部が溶銑レヘルより上位にあるので羽口の損傷も
軽減される。

（実施例） 本発明の装置を用いて溶銑を製造し、溶銑量のばらつき
、燃料使用量及び炉底耐火物の田耗量を調べた。使用し
た装置は第１図及び第２図に示すような装置であり、そ
の炉寸法は直径１．５ｍ、炉底から炉口までの高さ３．
６ｍ、内容積６ｍ３である。これに一次羽口及び二次羽
口が炉底からそれぞれ０．８ｍと１．２ｍの位置の側壁
に９０度間隔で４本づつ設置され、炉壁下部には出銑口
が、炉底中央部には炉底羽口が設けられている。第２図
に示す装置の炉底羽口は炉内に０．６ｍ突起している。

原料には、−辺がほぼ０．４５ｍの鉤体で嵩比重３．５
ト＞／ｍ３のスクラップ（鉄純度９９％）と第１表に示
す化学組成を有する鉄鉱石を使用し、燃料には第２表に
示すコークスと微粉炭を用いた。

操業条件としては、一次羽口を含むレベルまでコークス
を装入し、その上に１回当たりの溶銑量が８１シとなる
ようにスクランプ及び鉄鉱石（使用比率２５％）を装入
した。そして一次羽口から８０ＯＮｍ３／ｈの酸素と１
，４００ｋｇ／ｈの微粉炭を吹き込み、二次羽口と炉底
羽口からそれぞれ酸素を６０ＯＮｍ’／ｈと２０ＯＮｍ
’／ｈを吹き込んだ、また本発明の効果を明確にするた
めに第４図に示す装置を用いて回し条件で操業した。

その結果を第３表に示す、なお同表における発明例１と
は第１図に示す装置を用いた場合、発明例２とは第２図
の装置を使用した場合であり、比較例は第４図の装置を
使用した場合である。

第３表から明らかなように、本発明例１及び本発明例２
の場合の燃料使用ｔ（コークス使用量子微粉炭使用量）
は２７１〜２７２ｋｇ／ト：、であり、比較例のそれ（
３２３ｋｇ／　’、）に比べ大幅に低減しており、溶銑
量のばらつき（シ／チャージ）は従来例の２分の１にな
っている。また本発明においては操業が安定化し、溶解
時間の延滞や炉内荷下がり状況が改善されたために、炉
内耐火物の損耗量は比較例に較べ４分の１以下になって
いる。

Ｃ以下、余白〕 第 表 （重量％） 第 表 （重量％） 第 表 （発明の効果） 以上のように炉壁及び炉底に羽口を有する本発明の溶銑
の製造装置を使用し、本発明の製造方法を行えば、スク
ラップと鉄鉱石を鉄源とし、コークスや石炭などの安価
な熱源を用いて溶銑を製造することができる。しかも操
業中に未溶解固形物が発生するようなことがないから、
熱効率よく、安定した操業を行うことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、炉底に羽目を有する本発明の溶銑製造装置の
縦断面図、 第２図は、炉底に突起した炉底羽口を有する本発明の溶
銑製造装置の縦断面図、 第３図は、本発明の溶銑製造装置による溶銑製造工程を
示す図、 第４図は、炉底羽口のない？８銑製造装置の縦断面図、 である。 １は筒型炉、２は炉口、３は一次羽口、４は二次羽口、
５は炉底羽口、６は出銑口、７はコークス充填層、 ８はスクラップと鉄鉱石の充填層、 はン容銑とスラグ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）上部にガスの排出と原料装入用の炉口を、炉壁下
   部に一次羽口を、その上部に二次羽口を、炉底又は炉壁
   下部に出銑口を、炉底部に炉底羽口を備え、前記炉底羽
   口が炉内に突起し、その上端部が溶銑レベルより上位に
   なるように形成されていることを特徴とする溶銑の製造
   装置。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の溶銑の製造装置を用
   いて溶銑を製造する方法であって、炉底から一次羽口を
   含むレベルまでコークス充填層を形成し、その上にスク
   ラップと鉄鉱石の充填層を形成させ、一次羽口から支燃
   性ガスと燃料を、二次羽口から支燃性ガスを、炉底羽口
   から支燃性ガス又は支燃性ガスと燃料を吹き込むことを
   特徴とする溶銑の製造方法。