JPH0387308A - 鉄浴反応器の操業方法 - 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） 本発明は鉄塔反応容器へ粉状の原料を供給する際の操業
方法に関する。

（従来の技術） 鉄浴反応容器、例えば転炉において、冷却材としての鉄
鉱石や熱源としてのコークス等の炭材、および副原料な
どの原料を効率的に供給する種々の技術開発がなされて
きた。しかし、現状では、前記転炉操業においては、塊
状の原料を供給することが殆んどであり、粉状の原料を
供給する場合、あらかじめ塊成化したのち、炉上より重
力を利用して炉内へ投入する方法が一般的であった。

近年、前記鉱石や炭材等の粉状原料を転炉に供給する開
発も積極的になされており、例えば特公昭８２−２４４
８６号公報においては、前記粉状原料を滓化抑制剤とし
て利用し、この粉状原料を炉内スラグがフォーミング状
態となり、さらにスロッピング傾向となった場合に転炉
側壁に設けられた貫通孔から供給する手段が開示されて
いる。

また精錬炉内の溶融金属（以下溶鉄と言う）に、前述し
た鉱石、還元剤でかつ熱源である炭材、副原料としての
石炭等を原料として供給するとともに、前記溶鉄に酸素
ガスを吹込んで鉱石を還元精錬する溶融還元が、近年積
極的に採用されるようになっている。

このような溶融還元において前記原料の供給は、例えば
特開昭６１−１９９００９号公報には鉱石および炭材等
の原料を篩で塊と粉に分級し、所定サイズ以上の塊状の
原料は炉の上部に設置されている上部原料投入装置より
溶融還元炉内へ供給し、また所定サイズ末端の粉状の原
料（以下粉状原料と言う）は給粉装置を介して炉内の溶
鉄浴もしくはスラグ層内へ吹込む方法が開示されている
。

本発明者らはさきに特願昭６３−７７９８３号明細書に
おいて、炉内静止スラグ面より設定高さの炉壁に設けら
れた開口部に粉状原料供給装置を装着し、該供給装置を
介して粉状原料をスラグ面に対して所定の傾斜角を有せ
しめて吹込み、粉状原料の炉内空間での滞留時間τく３
秒の条件による原料供給方法を提案した。

（発明が解決しようとする課題） 粉原料を炉上から供給すると排ガスにより吹上げられ、
飛散によるロスが大きいため、従来技術に示すように浴
面以下からのインジェクションの方法もしくは、ブリケ
ットなどの塊成化がとられている。しかし、これらの方
法は、設備費、処理費などが必要になり製造原価が高く
なる。

本発明は、鉄浴反応器の生成ガス流を利用して、供給歩
留良く粉状原料を供給する操業方法を提供するものであ
る。

（課題を解決するための手段） 本発明は酸素を含むガスを炉上から供給し、溶鉄の製造
もしくは精錬を行う鉄浴反応器の操業において、上吹ガ
スの吹錬時に、炉浴面よりも上部の吹込口から、炉中心
から炉壁の方向に炉半径の２７３以下の浴面に、粉状原
料を供給することを特徴とする鉄浴反応器の操業方法で
ある。

（作　　用） 以下本発明について詳述する。

第１図は本発明に基づく操業方法の一例を説明する反応
容器の断面構造図である。

図において１が鉄浴反応器であり、２が溶融スラグ、３
が溶融金属、っまり溶鉄であり、また４は排気ダクトで
ある。鉄浴反応器１の上部からは前記排気ダクト４を貫
通して設けられた上吹きランス５により酸素が供給され
、また炉底に設置された底吹羽口６からは攪拌用のガス
が吹込まれる構造となっている。７は粉状原料供給装置
（以下単に供給装置と言う）であり、炉壁ｔＯの設定部
位に開口された炉壁開口部１１に装着されている。

この供給装置７は供給管１５を介して粉状原料ホッパー
１２に連接されており、また前記供給管１５には粉状原
料を随伴し、後述する条件で気体搬送するためのキャリ
ヤーガス供給管１３が連結されている。

キャリヤーガスとしては窒素、アルゴンもしくは炭酸ガ
ス等の不活性ガスを用いることが可能である。

本発明においては炉中心から炉壁の方向に炉半径の２／
３以下の浴面に粉状原料を供給するが、これは以下の説
明により明らかである。

即ち本発明者らは、鉄浴反応器における流体の流動と反
応をシミュレーションした。

その結果を第２図に示す。

図は炉内のガスの流れの解析結果を示す炉内の縦断面の
１／２である。図中の数字は下向きのガス流速を示して
おり、ガスは炉の中心（半径方向の約２／３程度）では
浴面に向かっており、炉壁付近（半径方向の壁側１／３
程度）では非常に高速で炉上に向かって流れている（図
中ではマイナスで記されている）ことが判った。

そこで、この流れを利用して炉内に粉状の原料を供給す
ることによって高歩留で供給することが可能であること
が判った。

従って本発明においては炉中心から炉壁の方向２／３以
内の炉内ガス下降流に粉状原料を供給するものとする。

第３図は第１図の部分模式図である。

図においてＡは粉状原料の供給方向の延長線と浴面レベ
ルとの交点、Ｒは炉半径、ｒは炉中心から炉壁に向う半
径方向の距離を示している。

本発明においては炉肩に貫通孔を設け、この孔を通して
キャリヤーガスとともに粉状原料を供給するが、この場
合の吹込みの角度は、吹込み方向の中心線と浴面の交点
が、炉内断面２／３倍の直径の範囲である向きにするこ
とが重要である。

又、前述したように炉壁付近は非常に高速の上昇流があ
るため、炉壁から供給する場合には、ノズルからの吐出
流速の鉛直下向きの成分を、炉内ガスの上昇流よりも大
きくする必要がある。

経験によるとほとんどの場合にはこの上昇流速は３０〜
５０ｍ／ｓ程度であることから、粉状原料を供給する場
合、吐出流速の鉛直下向きの速度成分がこの値よりも大
きければよい。

炉壁の貫通孔の向きを設備的に下向きに大きくとれない
場合には、ノズルの先端部のみ下向きに設計することで
対応は可能である。

炉壁に設けた貫通孔からの吹込み以外にも、炉上から補
助ランスを装入し炉内断面の２／３の範囲に粉状原料を
供給してもよい。この場合には、炉壁近傍の高速の上昇
流には曝されないから下向きの吐出流速は小さくてもよ
い。

第４図は、炉上から補助ランスを装入して、炉内に粉原
料を供給する操業の断面を示す構造図である。

炉内のガスの流れに沿うように、補助ランスから粉原料
を供給するため、下向きの吐出速度は炉壁開孔部から供
給する場合に比べ小さくてもよく、５〜ｌＯｍ／ｓ程度
でよい。

図において２０は補助ランス、７は供給装置で第１図図
示の粉状原料及びキャリヤーガス供給系を設けている。

又、炉が縦長で、粉状原料を供給する位置が上の方であ
り、炉内空間部での滞留時間が大きくなっても供給歩留
にはあまり影響されず、鉄浴との交点を炉内断面積の２
７３の位置になるように設定すればよいことが判った。

粉状原料の供給は溶鉄やスラグに浸漬していない状態で
可能なため、給粉タンクやキャリヤーガスを高圧にする
必要もなく、設備は安価なものとできる。

（実施例１） １７０　を転炉での吹錬時に、本発明の操業方法を実施
した。

炉内径５ｍｓ上方からの送酸速度は３０．０００ｈ３／
　Ｈとした。

本実施例は、吹錬時、冷却材として、鉱石を供給すると
きのもので、従来法としては塊状の鉱石を使用し、本発
明法に基づ〈実施例では表１に示す粒度分布の粉鉱石を
使用した。

表　　　１ 供給条件は次の通りであった。

キャリヤーガス；Ｎ２ 搬送ガス流量、　２０００〜４００ＯＮｉ３　／Ｈ投入
速度、　８００）ｃｇ／分 ノ　ズル径；　８ｈ＋ｍφ 固　　気　　比；９．Ｂ〜１９ 本実施例での送酸速度、炉内径では炉壁近傍の最大ガス
流速が約３０ｍ／ｓとなることから、供給装置ノズル先
端からの吐出流速が３５ｍ／ｓとなるように搬送（キャ
リヤー）ガス流速を調整した。

粉鉱石の供給速度を８００ｋｇ／分としたため、固気比
は約ｌＯ〜２０まで変化させた。

供給装置としては炉肩に設けた開孔部に、径８０關φの
ノズルを取りつけ、このノズルの向きを鉛直方向から水
平方向にまで可変の構造とし、１チヤージ毎にわずかず
つ角度を変更し、粉原料（鉱石）を投入し、その際の供
給歩留を調査した。

供給歩留は、転炉での熱精算による冷却効果から求めた
。

従来法では、塊状の鉱石であることから、炉内のガスの
流れに影響を受けることがなく、供給歩留は９０％以上
を確保できた。

これに対し、本発明法に基づく供給歩留を調査した結果
を、第５図に示した。

図からもわかるように、吹込方向は鉛直下向き方向から
、対向した炉壁に向うようにほぼ水平向きまで１１点の
角度で調査した結果である。

炉中心から炉壁に向って半径の２７３以下の範囲に供給
した場合には、供給歩留は８５％以上を確保でき、塊状
の鉱石を供給する従来法と殆んど変わらない高歩留で供
給されることがわかった。

（実施例２） 実施例１と同様の転炉を用いて、粉炭を供給する場合に
、本発明を実施した。

送酸速度は３０，００ＯＮＩＩ１３ ／Ｈ とした。

表　　　２ 従来法では転炉吹錬時の熱源補償のため塊状のコークス
、石炭等の炭材を供給しているが、本発明の実施にあた
っては、表２に示す粉状の炭材を熱源補償用として使用
した。

供給条件は次の通りである。

キャリヤーガス、Ｎ２ 搬送キャリヤーガス流ｍ　；　８００〜２００ＯＮａ３
／Ｉｆ投人速度、　４００　ｋｇ／分 ノ　ズル径；５０ｍｍφ 固　　気　　比；９，６〜２４ 供給装置ノズル先端の向きを変更させ、はぼ鉛直下向き
から水平方向まで供給できる構造の装置を使用し、６方
向の吹込み角度に対する供給歩留を調査した。

供給歩留を調査した結果を第６図に示す。

供給歩留は供給した炭材の発熱量及び排ガスダスト中の
炭材分、排ガス中Ｃ濃度（ＣＯ１ＣＯ２等）等の情報か
ら精度よくＣバランスを求めた結果から、炉内にトラッ
プされた炭材分を計算して求めた。

従来法による塊状炭材の供給の場合、供給歩留は９０％
以上であった。

それに対し本発明法の結果は、半径の２／３以内の位置
に供給した場合８５％以上であり、塊状原料の場合とほ
とんど同レベルの歩留を達成することが可能であった。

一般に粒鉱は２．８２ｇ／ａ１１、粉炭は０．８５ｇ／
−の嵩密度であるが、実施例１、実施例２に示したよう
に嵩密度の大きく異なる粉鉱石、粉炭に対しても、本発
明の実施により、非常に高歩留で供給することが可能で
あることが判った。

製鋼工程もしくは、溶鉄の製造工程で使用される鉄浴反
応器へ供給される原料は、たとえば鉄鉱石、マンガン鉱
石、コークス、石炭、石灰、ドロマイト等の原料であり
、その粉状での嵩密度はほとんと０．７〜３ｇ／ａ＋１
の範囲である。

而して、前記実施例１，２から判るようにこれらの原料
総てに本発明を適用することが可能である。

（発明の効果） 本発明は上吹ガスの吹錬時に、炉浴面よりも上部の吹込
口から、炉中心から炉壁の方向で炉半径の２／３以下の
浴面に粉状原料を供給し、浴面に向う炉内ガス流を利用
するので、飛散による粉状原料のロスがなく高い歩留で
供給可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全体説明図、第２図は本発明の鉄浴反
応器の部分解析図、第３図は本発明の詳細な説明図、第
４図は本発明の他の実施例の説明図、第５図及び第６図
は本発明の粉原料供給歩留りの図表である。 代　理　人　　弁理士　　茶野木　立　夫第１ 図 第２図 第４図 ７：ａ給装置 ？Ｏ：硼Ｕ切ランス 第５図 粉 供原 給料 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 酸素を含むガスを炉上から供給し、溶鉄の製造もしくは
   精錬を行う鉄浴反応器の操業において、上吹ガスの吹錬
   時に、炉浴面よりも上部の吹込口から、炉中心から炉壁
   の方向に炉半径の２／３以下の浴面に、粉状原料を供給
   することを特徴とする鉄浴反応器の操業方法。