JPH06102807B2 - 溶融還元法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は鉄鉱石から直接溶銑を製造する溶融還元法、
特に鉄鉱石の還元を高効率で行なう方法に関する。

〔従来の技術〕

従来の鉄鉱石から鋼を得る代表的な方法は、高炉法と転
炉法とを組合せた方法である。この方法は高炉により鉄
鉱石を還元して銑鉄を得たのち、この銑鉄を転炉で脱炭
して鋼を得るいわゆる間接法である。

しかし、この間接法には現在次のような問題がある。

高炉に使用するコークスは強粘結炭を使用しているが
世界的な強粘結炭の需要増大にともない、強粘結炭の入
手面に不安があると同時に価格が高騰する一方である。

コークス製造のためのコークス炉が必要であり、燃料
費も多く必要とする。

効率を高めるため、高炉に装入する鉄鉱石を焼結する
ための高価な焼結設備を必要とする。

このため間接法の改善提案がなされると同時に、間接法
に代る製鋼法として高炉を使用しない直接溶融還元法の
開発がいくつか進められている。

しかし、直接溶融還元法は石炭の消費量の増加を防ぐた
め、予備還元炉を使用するミドレツクス法（Midrex法）
等の還元鉄製造プロセスを組込む必要があり、設備費が
高価となり現段階では実用に至つていない。

また、予備還元炉を使用せずに鉄鉱石を直接還元して鋼
を得る直接溶融還元法には、冶金学的に次の問題があ
る。

例えば転炉等を利用して炉内に鉄浴を形成し、この鉄浴
に鉄鉱石を投入して還元せしめ、次第に増加する鉄浴を
連続的あるいは間欠的に抜き出して鋼を製造する場合、
鉄鉱石を還元するためには還元剤が必要であり、鉄浴を
還元剤として利用するに際しては鉄浴の還元ポテンシヤ
ルが高いことが条件となる。

しかし抜き出すべき鋼浴は常識的に炭素含有量〔Ｃ〕が
１％未満であり、高炉の炭素含有量〔Ｃ〕が４％程度の
浴と比較して還元ポテンシヤルが低く、鉄浴上に装入さ
れた鉄鉱石は鉄浴上で溶解しても速やかに還元されな
い。このため鉄鉱石と石炭を酸素転炉内に装入して鉄鉱
石より直接溶鋼を得る方法も種々試みられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記鉄鉱石と石炭を酸素転炉内に装入して鉄鉱石より直
接溶鋼を得る方法はいずれの場合も高炉による還元溶銑
には経済的にはるかに及ばないという問題点がある。

これは酸素転炉内で吹錬中の脱炭反応Ｃ＋Ｏ→COにより
発生するCOガスが、鉄浴湯面上方においてランスからの
酸素ジエツトと反応し と２次燃焼を行なつているが、この２次燃焼によつて発
生する熱が鉄浴に着熱せずガスとして発散してしまうた
めである。

また、この２次燃焼による熱により炉耐火物の損傷を生
じるという問題点もある。

この発明は上記問題点を解決するためになされたもので
あり、鉄鉱石の還元を高能率で行なうことにより鉄鉱石
から直接鋼を安定して経済的に得ることができる溶融還
元法を提案することを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る溶融還元法は、上部から垂下したランス
により酸素を吹込んで鉄鉱石から溶鋼又は溶銑を製造す
る酸素転炉内の鉄浴湯面近傍へ放射状に配置した複数の
ガス吹込ノズルより酸素を吹込み、スラグ及び鉄浴の液
滴をランス火点方向へ飛ばすことを特徴とする。

〔作用〕

この発明においては、鉄浴湯面近傍へ放射状に配置した
複数のガス吹込ノズルより吹込む酸素で、スラグ及び鉄
浴の液滴をランス火点方向へ有効に飛ばすことにより、
２次燃焼の熱をスラグ及び鉄浴の液滴に吸収させて、２
次燃焼により発生する熱を鉄浴に着熱させる。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示す断面図であり、図に
おいて１は転炉、２は転炉１内の鉄浴、３は転炉１内に
挿入され鉄浴２面に高圧の酸素を吹き込むランス、4a〜
4nは鉄浴２の湯面2a近傍に設けられたガス吹込ノズルで
ある。このガス吹込ノズル4a〜4nは第２図の平面図に示
すように転炉１の外周に対して放射状に配置された複数
個のノズルからなる。

上記のように構成した転炉１内に鉄浴２を装入し、この
鉄浴２面上にランス３から酸素を吹込みながら、鉄鉱石
と石炭を連続投入して鉄鉱石の還元を行なう。この際複
数のガス吹込ノズル4a〜4nから酸素を吹き込み、この吹
き込んだ酸素により鉄浴２及び鉄浴２の湯面2a上のスラ
グ（不図示）の一部を液滴５とし、液滴５をランス３の
火点3a方向に飛ばしながら鉄鉱石より直接溶鋼を製造す
る。

この製鋼中に転炉１内ではランス３から吹き込む酸素と
投入された石炭によりＣ＋Ｏ→COの１次燃焼反応を活発
に行ない、COガスにより鉄鉱石の還元を行なう。

一方、ランス３からの酸素ジエツトによりCOガスが湯面
2a上方の２次燃焼帯６で の２次燃焼を行なつている。この２次燃焼帯６にガス吹
込ノズル4a〜4nから放射状に吹き込む酸素により２次燃
焼比の増大を図ると同時に、２次燃焼により発生した熱
を放射状に吹き込む酸素によつて飛ばされたスラグ及び
鉄浴の液滴５に吸収して鉄浴２に効率良く着熱させる。

〔具体例〕

第１図に示した転炉１に最初炭素含有量〔Ｃ〕を３％に
調整した鉄浴２を入れ、この中に鉄鉱石と炭素を連続投
入しながらガス吹込ノズル4a〜4nから２次燃焼帯６に放
射状に酸素を吹き込んだ場合と、ガス吹込ノズル4a〜4n
から酸素を吹き込まない場合における、鉄浴２の炭素含
有量〔Ｃ〕と石炭原単位（kg/ton鉄）を調べた結果を第
３図に示す。第３図においてＡはガス吹込ノズル4a〜4n
から酸素を吹き込んだ場合、Ｂはガス吹込ノズル4a〜4n
から酸素を吹き込まない場合の石炭原単位の変化であ
る。

第３図から明らかなように、鉄浴２中の炭素含有量
〔Ｃ〕の減少にしたがつてガス吹込ノズル4a〜4nから酸
素を吹き込んだ場合の方が、酸素吹き込みのない場合に
比べて石炭原単位が大巾に減少した。これはガス吹込ノ
ズル4a〜4nで吹き込む酸素によつて２次燃焼帯６に飛ば
される液滴５中の炭素含有量〔Ｃ〕が高い場合は２次燃
焼帯６のCO₂ガスを液滴５中の炭素で還元するが、鉄浴
２中の炭素含有量〔Ｃ〕が低下し、液滴５中の炭素含有
量〔Ｃ〕が低下するにしたがつて液滴５は２次燃焼帯６
の熱を吸収するのみとなり、この液滴５により鉄浴２の
着熱を図ることができるためと考えられる。なお、反応
には実質的に関与しないが、酸素吹込みにあたっては、
羽口を水冷したり、羽口周囲より既知の保護ガス（炭化
水素系ガス、不活性ガス等）吹込みにより、羽口保護対
策を講ずることはいうまでもない。

したがつてガス吹込ノズル4a〜4nを湯面2a近傍に設ける
ことにより、液滴５をランス３の火点3a附近の２次燃焼
帯６に有効に飛ばすことにより鉄浴２の着熱効率を高め
ることができる。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したように、湯面近傍に設けた複数
のガス吹込ノズルより吹き込む酸素で、スラグ及び鉄浴
の液滴をランス火点方向へ有効に飛ばすことにより、こ
の液滴で２次燃焼によつて発生した熱を吸収して鉄浴に
着熱するから、石炭原単位（kg/ton鉄）を大巾に減少す
ることができ、鉄鉱石の還元を経済的に行なうことがで
きる。また２次燃焼によつて発生した熱を鉄浴に効率良
く着熱することができるから、２次燃焼による炉耐火物
の損傷を防止することができる効果も有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す断面図、第２図は上記
実施例の平面図、第３図は鉄浴中の炭素含有量〔Ｃ〕
（％）と石炭原単位（kg/ton鉄）の特性図である。 １…転炉、２…鉄浴、2a…湯面、３…ランス、3a…ラン
ス火点、4a〜4n…ガス吹込ノズル、５…液滴、６…２次
燃焼帯。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上部から垂下したランスにより酸素を吹込
   んで鉄鉱石から溶鋼又は溶銑を製造する酸素転炉内の鉄
   浴湯面近傍へ放射状に配置した複数のガス吹込ノズルよ
   り酸素を吹込み、スラグ及び鉄浴の液滴をランス火点方
   向へ飛ばすことを特徴とする溶融還元法。