JPH0651890B2 - 冶金炉の操業方法及び冶金炉装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、冶金炉の操業方法および冶金炉装置に関す
る。

現在、銑鉄を製造する溶鉱炉には、鉱石、焼結品または
ペレツトになった鉄、コークスおよびフラツクスからな
るバーデン材料が頂部から入れられる。溶鉱炉の出銑量
に対する主な制約の一つは、溶鉱炉の稼動容量である。
もし、羽口に石炭を送り込むことにより溶鉱炉に入れる
コークスの量を減らすことができるならば、鉄含有材料
の容量についての制約を大幅になくすことができて出銑
量を高めることができる。特に、現在バーデン材料の送
り込み率に限界のある装入バケツトによりバーデン材料
を送り込む炉では、コークスの取扱い量が減るという効
果がある。

近年、細かく砕かれたすなわち粉砕された石炭を溶鉱炉
の羽口に送ることについて種々の試みがなされている。
この技術では、石炭の注入によってコークスの装入量の
２０％以上も置き替えることができて、生産速度が高ま
り燃料費が軽減されさらに炉頂ガスの品質も良くなる。

この種の構造の一例が、米国特許第３１５０９６２号明
細書に説明されている。この装置は、かなり複雑で重力
作動式の分離器を用いていて、粉砕された石炭がホツパ
の下部に堆積し、さらにそこから溶鉱炉の羽口に回転バ
ルブを通じて供給されている。経験によれば、回転バル
ブは、操業中極めて故障が多く、かなりの修繕と点検と
を要している。粉砕器自体も、稼動部品を備えた機械的
な粉砕器なので、これまた必然的に修繕を必要としてい
た。

一方、溶鉱炉を羽口の部分で部分的に石炭燃焼式に替え
るという提案には技術上および経済上の問題があった。
粉砕炭を製造するには、かなり重い稼動部品を備えた大
きな機械式の粉砕器が必要であった。このような粉砕器
には修理点検が頻繁に必要でありまた機械的な振動に耐
える堅固な基礎が必要なため、この種の粉砕器を溶鉱炉
に近接した鋼圧延機の設置箇所に設けることが困難であ
った。この箇所は、人間が接近するのをできるだけ避け
るのが好ましい危険箇所である。したがって、粉砕器
は、溶鉱炉からかなり離れたところに設けねばならず、
このため長い分配管路を必要としていた。さらに、大型
の不活性ガス置換装置を備えたバケツト・フイーダー式
の装置を用いてバケツト・フイーダー装置が危険になら
ないようにする必要があった。

本願発明は、冶金炉内の圧力よりも著しく高い圧力で粉
砕器に導入される少なくとも１つの気体媒体流で粒子相
互間の衝突により粉砕器中で燃料を粉砕して、この粉砕
される燃料を粉砕器で超微粒径に粉砕し、超微粒化した
燃料を気体媒体の作用だけにより直接かつ連続して粉砕
器から冶金炉に供給することを提案するものである。

気体媒体により引き起こされる粒子相互間の衝突を利用
した粉砕器を用いることによって、高い出銑量が浸食率
を極めて低く抑えたまま得られる。粉砕すべき石炭を運
ぶ気体媒体のカーテンにより、粉砕器の壁が浸食から保
護されるので上述した粉砕器は、保守点検の必要性が少
なくて済む。さらに、この粉砕器自体は、従来の機械式
粉砕器では避けることのできなかった振動の問題を有し
ていないので、粉砕器を冶金炉に近接した位置に据え付
けることができる。このため、必要とされる空気式の石
炭搬送管路の長さを相当に短くすることができるので、
費用はもちろんのこと保守点検も軽減される。

本発明による粉砕器を用いれば、稼動部品がないので修
繕の必要もない。通常は２乃至２．５バールのオーダー
である溶鉱炉内の圧力よりもかなり高い、たとえば３乃
至３．５バール以上の圧力を粉砕器内で用いることによ
り、超微粒燃料を溶鉱炉に搬送する特別な機構を設けな
くて済む。

超微粒状に粉砕された石炭の摩耗特性は低いので、管路
の流速を高めることができ、搬送流体をたとえば１９乃
至３８mm径の小径の管路に収容できるので、補助燃料と
しての油用に設けられている管路を利用することができ
る。

本願発明を実施する一つの方法では、超微粒状に粉砕し
た燃料と気体媒体とを、粉砕器から溶鉱炉の羽口を通じ
て直接かつ連続して供給する。

気体媒体を、蒸気にして冶金炉に湿潤化を与えるのにも
用いれるようにしても良い。こうすると、湿潤化のため
に別の箇所で水を導入する必要をなくすることができ
る。

別の態様では気体媒体を圧縮空気と蒸気の混合体とし、
十分な蒸気を用いて溶鉱炉の湿潤化を行なうとともに部
分的な乾燥と粉砕とを起こすようにすることができる。
圧縮空気の供給は、蒸気に対する補助として行なわれる
もので、石炭の乾燥と粉砕に要するエネルギーを追加す
るものである。さらに別の態様では、気体媒体は、圧縮
された加熱空気からなり、溶鉱炉の湿潤化を別の機構で
行なっている。

気体媒体を圧縮した不活性ガスとし、石炭の粉砕物の全
部または一部を乾燥させるのに用い、この圧縮した不活
性ガスを、当該溶鉱炉からの圧縮した炉頂ガスとするこ
ともできる。

粉砕器と溶鉱炉の羽口の間に、遠心式の固体濃縮器を用
いて、羽口へ流れる材料の総量を減らすことにより、羽
口に装入された小径の注入器を通じて濃縮された混合体
が注入されるようにしても良い。羽口へ流れる材料の総
量を減らすようにすれば、代替燃料として油を導入する
のに用いていたランス注入器を利用して超微粒燃料を溶
鉱炉内に導入することができる。このため、現在の溶鉱
炉を、比較的安い経費で改良することができる。

濃縮器には、清浄ガス出口部、ここに、濃縮器で抽出さ
れた気体媒体を通し、これを、たとえば、羽口の蒸留位
置にまたは溶鉱炉の廃ガス清浄装置に直接供給するよう
にしても良い。廃ガスをしばしば再循環させてこの段階
で含有されている石炭の粒子を溶鉱炉内で燃やせるよう
にする。

実際、本発明によれば比較的小径の管路を用いることが
できるので、気体媒体を用いて濃縮器を不要化すること
も可能となる。このようにすると、本発明による装置の
構造がさらに簡単かつ安価となり、修繕や保守の必要性
が著しく低下する。

窒素やアルゴン等の不活性ガスを導入して冶金炉内で攪
拌を行なうこと、および不活性ガスを冶金炉の底部で溶
融金属中に流し込んで溶融金属中を泡立てさせることに
より攪拌することは公知である。この種の装置では通
常、高圧の不活性ガスと圧力バルブを用いて、不活性ガ
スの圧力を程良いレベルまで落としている。このような
溶鉱炉では、通常、減圧剤として溶鉱炉に石炭を導入す
る炉頂フイーダーを設けているので、そこから生じるガ
スによって石炭が溶鉱炉の炉頂で簡単に吹き消されるた
め、石炭の著しい損失を招いている。

本発明は、さらに、不活性ガスの媒体からなる少なくと
も一つの流れで粒子相互間の衝突を起こすことによって
粉砕器中で固体燃料またはその他の固体添加物を粉砕し
て超微粒状の粉砕物を作り、冶金炉の少なくとも下部に
溶融金属浴が形成されるように冶金炉を操業し、超微粒
の粉砕物と不活性ガス媒体の混合体を粉砕器から溶融金
属浴に導入することによって、溶融金属浴を攪拌し、超
微粒の粉砕物をこの溶融金属と反応させることからなる
冶金炉を操業する方法を提供するものである。

この方法は、幾つかの特有な効果をもたらすものであ
る。まず、粉砕気体媒体として不活性ガスを用いること
により、他の粉砕媒体を用いる必要がなく、第２に、粉
砕容器中で粉砕を行なうことにより、気体媒体中の圧力
がかなり減少するため、バルブをわざわざ設けなくて済
む。粉砕物は、溶融金属浴に直接送り込まれ、そこで、
減圧剤として極めて効率的かつ直ちに作用するので、石
炭を粉砕器の頂部で加えていた従来の公知の方法におけ
るような石炭の損失が無い。言い換えると、石炭のすべ
ては生産過程で使われ、溶融金属浴でかき混ぜ効果をも
たらすのに通常必要とされる以上の粉砕用の不活性ガス
を必要としない。

本発明はまた、主炉室と、炉内に空気または酸素を供給
する機構と、粉砕器に燃料を供給する機構と、粉砕器に
気体媒体の流れを導いて粉砕器内で超微粒状の粉砕炭を
形成する少なくとも１本のノズルと、超微粒状に粉砕さ
れた石炭と気体媒体の混合体を粉砕器から羽口に供給す
る機構とからなる冶金炉装置を提供するものである。

本願発明をさらにわかり易くするため、添付図面を参照
しながら例示的に説明する。

添付図面において、図示した本願発明による装置は、給
炭バンカー１０を備えていて、この給炭バンカーからト
ツプサイズ（ｔｏｐ ｓｉｚｅ）が６mmと３６mmの間で
ある石炭が、フイーダ１１を介して粉砕器１２に供給さ
れる。加熱蒸気、圧縮空気または不活性ガス（煙道ガス
または溶鉱炉の廃ガス等）が温度の立ち上がり時に３バ
ール、好ましくは３．５バール以上の圧力で複数本のノ
ズルに供給される。ノズルは、環状配列で取付けられ、
各ノズルは、環状配列のなす円の半径と接線の間の角度
で上方を向くように取付けられる。このように配列する
ことによって、かなりの量の粒子間衝突がもたらされ、
この配列では、落下する粒子によりカーテンが形成され
るので粉砕器の壁が運動する粒子の作用により浸食され
るのが防止される。

図示のように粉砕器１２には、３本の出口ダクト１３、
１４、１５が取付けられていて、これらのうちの１本で
ある出口ダクト１５を本発明では用いる。この出口ダク
トは、出口バルブ１６を介して全体を符号１７で示した
末端石炭分配機構に通じている。この分配機構の目的
は、濃縮された石炭と水蒸気の混合体を、溶鉱炉の羽口
２２がある溶鉱炉３０の箇所に搬送することにある。

粉砕された石炭と水蒸気またはガスの混合体は、接続部
材１６ａを介して遠心濃縮器１８に入る。この遠心濃縮
器内では固体と気体流に作用する遠心力により、分離が
行なわれて、濃縮が高まった固体・ガス混合体が、出口
ダクト１５よりも著しく径が小さい固体出口ダクト１９
を介して濃縮器から取り出される。出口ダクト１９は、
二方向固体スプリツター２０に通じていて、この固体ス
プリツターから、２本のさらに小径のパイプ２１が、羽
口２２に設けた注入パイプ２３に通じている。簡明化の
ため、１個の羽口だけを示してある。濃縮器１８からの
清浄ガスは、気体出口ダクト２４から排出され、制御バ
ルブ２５を通る。この制御バルブは、出口ダクト１９と
出口ダクト２４の間の圧力低下を均衡させるためのもの
である。

清浄ガスは、次いで、簡単な二方向スプリツター２６と
接続管路を通って、２つの隣接する羽口に高温の空気を
供給する溶鉱炉の熱風管２７に送られる。この溶鉱炉の
熱風管に送り込まれる熱風２８は、溶鉱炉機構では公知
である搬送ダクト２９により主環状パイプ（図示せず）
から導かれる。

代わりに、清浄ガスを制御バルブ２５から独立した集塵
装置または溶鉱炉の炉頂ガスの出口ダクトに設けたベン
チユリスクラバー（ｖｅｎｔｕｒｉ ｓｃｒｕｂｂｅ
ｒ）に供給しても良い。このようにして集めた固体の中
に未収集の石炭が少量しかない場合には、これを従来の
ように溶鉱炉の装入原料に再循環させて、カロリー値の
損失を低減化する。

図示した装置では、溶鉱炉に６個の隣接する羽口を設け
ることができ、給炭機構を用いて、石炭を溶鉱炉に供給
しても良い。

相当な変更を管路に加えて溶鉱炉の種々の構造に適うよ
うにすることが可能である。さらに、以上の説明は鉄生
産用の溶鉱炉に石炭を注入することについて詳述したも
のではあるが、同様な装置を、鋼製造装置、たとえば電
弧炉、ＢＯＳ装置またはその他の冶金炉に石炭を供給す
るのにも用いれる。

第２図には、電弧炉（Ｅ．Ａ．Ｆ．）が図示してある
が、同様な装置を他の形の炉に用いることも可能であ
る。電弧炉自体は、電極４１を備えた炉体４０を有して
いる。中央の酸素供給口４９と出口管４５からなる同軸
構造のランス（ｌａｎｃｅ）４３を支持する開口４２に
より、ランスとの間に環状のスペースが形成され、出口
管４５には、内部と接続する入口部４６が接線方向に設
けられる。

粉砕器４７には、公知のスライド盤４９を備えた供給ホ
ツパ４８が取付けられ、これにより、石炭が粉砕器の下
部に接続されたスクリユーフイーダー５０に送り込まれ
る。スクリユーフイーダーには、通常の速度調節器５２
と速度検出器５３とを備えた駆動原動機５１が設けられ
る。粉砕器の中央よりも若干下方の位置で、多数の内側
に突出したノズルを備えた環状の給気マニホルド５４が
設けられる。各ノズルは、弦の方向に突出している。給
気パイプ５５により加熱器５６からマニホルド５４に、
空気が供給される。加熱器には、圧縮器５７により給気
がなされる。

第２図の装置の通常の制御のために、装置の種々の箇所
に警報装置５８と圧力センサ５９と温度センサ６０が設
けられる。

粉砕器４７の出口部は、ノズル（ランス）４３の分枝部
（入口部）４６に直接接続された取り出し管６１になっ
ている。

動作について説明すると、石炭が、供給ホツパ４８から
スクリユーフイーダー５０を介して粉砕器４７の下端に
供給され、極めて高圧の空気が、マニホルド５４に取付
けたノズルから注入され、空気の複数の交差流が形成さ
れて石炭が超微粒状に粉砕される。実際の粉砕器は、欧
州特許公告第００１７３６７号明細書に記載されたもの
とほぼ同様である。こうして石炭は、平均粒径が通常１
０ミクロン以下となるように粉砕される。粉砕された石
炭と空気のかなり熱い混合体が、取り出し管６１を通っ
てノズル（ランス）４３の分枝部（入口部）４６に送り
込まれ、若干加えられた酸素と共に石炭と空気の双方
が、溶鉱炉内に装入される。

第３図に示した装置もほぼ同様であって、同一部品につ
いては同一符号を用いてある。この態様では、空気圧縮
器を用いる代りに、アルゴン等の高圧の不活性ガスまた
は窒素が入ったコンテナ７０を、石炭を粉砕する気体媒
体源として用いている。また、粉砕した石炭と気体媒体
と共に酸素を導入するノズル４３を設ける代りに、異な
った形のノズル７１を設けてあり、これにより、不活性
ガスを、炉内に図示した溶融金属の表面７２よりも下の
位置で炉内に導入している。こうすると、不活性の気体
媒体を溶融浴中でかき混ぜ体または攪拌体として作用さ
せるとともに、同時に溶融浴中に必要量の石炭を直接注
入してこれを直ちに使用できるという効果がある。酸素
は、炉体４０の頂部でスプリツター７３を介して注入さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による溶鉱炉装置の一実施例の概略側
面図を示すものであって、一部を拡大して示してある。
第２図は、本発明による方法を実施するための装置の第
２の実施例の概略図を示すものである。第３図は、本発
明の方法を実施する装置の第３の実施例の概略図を示す
ものである。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】粉砕した燃料を気体媒体の流れに載せて炉
   内に送り込む冶金炉を操業する方法において、 冶金炉内の圧力よりも著しく高い圧力で粉砕器に導入さ
   れる少なくとも１つの気体媒体流で粒子相互間の衝突に
   より粉砕器中で燃料を粉砕して、該粉砕される燃料をこ
   の粉砕器で超微粒径に粉砕し、超微粒化した燃料を気体
   媒体の作用だけにより直接かつ連続して粉砕器から冶金
   炉に供給することを特徴とする方法。
2. 【請求項２】前記超微粒化された燃料と気体媒体を、前
   記粉砕器から前記冶金炉の複数個の羽口を介して直接か
   つ連続して供給することを特徴とする、特許請求の範囲
   第１項に記載した方法。
3. 【請求項３】前記冶金炉を少なくともその下部に溶融金
   属浴が形成されるように操作し、前記超微粒に粉砕され
   た燃料と気体媒体を前記粉砕器から溶融金属浴に直接か
   つ連続して供給することにより、溶融金属浴をかくはん
   して超微粒化された燃料を溶融金属と反応させることを
   特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載した方法。
4. 【請求項４】前記粉砕器と前記冶金炉の羽口の間に遠心
   式固体濃縮器を使用することにより、羽口へ流れる原料
   の総量を減らして、濃縮された混合体が羽口に挿入され
   た小径の注入器を通じて注入されるようにしたことを特
   徴とする、特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれ
   かに記載した方法。
5. 【請求項５】前記濃縮器は、この中で抽出された気体媒
   体を通す清浄気体出口部を備えていることを特徴とす
   る、特許請求の範囲第４項に記載した方法。
6. 【請求項６】主炉室（３０、４０）と、炉内に空気又は
   酸素を供給する機構（２２、４３、７３）とからなる冶
   金炉装置において、 該装置が、粉砕器（１２、３７）と、これに燃料を供給
   する機構（１０、１１、５０）と、主炉室内の正常圧力
   よりも著しく高い圧で粉砕器に気体媒体流を導入して粉
   砕器中で超微粒状に粉砕された石炭を作る少なくとも１
   本のノズルと、超微粒状に粉砕された燃料と気体媒体の
   混合体を粉砕器（１２、３７）から主炉室（３０、４
   ０）へ直接かつ連続して供給する機構（１５ないし２
   １、２３、６１）とからなることを特徴とする装置。
7. 【請求項７】前記粉砕器（１２、４７）には、複数個の
   ノズルが環状配列で取り付けられ、各ノズルは、環状配
   列が形成する円の半径と接線の間の角度で上方を向いて
   配置されていることを特徴とする、特許請求の範囲第６
   項に記載した装置。
8. 【請求項８】前記粉砕器と前記羽口の間に遠心式濃縮器
   （１８）を設け、この濃縮器の固体出口部（１９）を羽
   口に接続したことを特徴とする、特許請求の範囲第６項
   又は第７項に記載した装置。
9. 【請求項９】前記濃縮器の清浄気体出口部（２４）にバ
   ルブ（２５）を設けて、濃縮器の清浄気体出口部（２
   ４）と団体出口部（１９）間の圧力を均衡させるように
   したことを特徴とする、特許請求の範囲第８項に記載し
   た装置。
10. 【請求項１０】前記粉砕器（４７）の出口部を前記主炉
    室（４０）の下部（４１）に直接接続して、主炉室内の
    溶融金属浴を流入してくる気体媒体によりかくはんする
    ようにしたことを特徴とする、特許請求の範囲第６項に
    記載した装置。