JPH0723499B2 - 溶融還元法 - Google Patents
溶融還元法Info
- Publication number
- JPH0723499B2 JPH0723499B2 JP9082088A JP9082088A JPH0723499B2 JP H0723499 B2 JPH0723499 B2 JP H0723499B2 JP 9082088 A JP9082088 A JP 9082088A JP 9082088 A JP9082088 A JP 9082088A JP H0723499 B2 JPH0723499 B2 JP H0723499B2
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- JP
- Japan
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- slag
- furnace
- smelting
- level
- sublance
- Prior art date
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/14—Multi-stage processes processes carried out in different vessels or furnaces
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacture Of Iron (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は炭材を燃料および還元材として用い、鉄鉱石
を転炉型製錬炉内において溶融状態で還元する溶融還元
法に関する。
を転炉型製錬炉内において溶融状態で還元する溶融還元
法に関する。
［従来の技術］ 溶融還元法は、高炉製銑法に変わるものであり、高炉製
銑法においては高炉の建設費が高く、広大な敷地が必要
であるという高炉製銑法の欠点を解消すべく、近年に至
り開発されたものである。
銑法においては高炉の建設費が高く、広大な敷地が必要
であるという高炉製銑法の欠点を解消すべく、近年に至
り開発されたものである。
この還元法においては、製錬炉内の溶銑中に原料となる
予備還元鉱石又は生鉱石を装入され、また還元材または
燃料となる炭材及び石炭その他の造滓材を装入された製
錬炉内に酸素が吹き込まれる。そうすると炭材が溶銑中
に溶解するとともに、炭材のＣが酸素ガスによって酸化
される。このときの酸化熱によって鉱石が溶融されると
ともに、鉱石が炭材中のＣによって還元される。溶銑か
ら発生するCOガスは過剰に吹き込まれる酸素ガスにより
２次燃焼されてCO2ガスになる。このCO2ガスの顕熱は、
溶銑上を覆っているスラグ及びフオーミング状の粒鉄に
伝達され、次いで溶銑に伝達される。こうして鉄鉱石の
還元反応に必要な熱が鉄鉱石に伝えられ溶銑が効率良く
製造される。
予備還元鉱石又は生鉱石を装入され、また還元材または
燃料となる炭材及び石炭その他の造滓材を装入された製
錬炉内に酸素が吹き込まれる。そうすると炭材が溶銑中
に溶解するとともに、炭材のＣが酸素ガスによって酸化
される。このときの酸化熱によって鉱石が溶融されると
ともに、鉱石が炭材中のＣによって還元される。溶銑か
ら発生するCOガスは過剰に吹き込まれる酸素ガスにより
２次燃焼されてCO2ガスになる。このCO2ガスの顕熱は、
溶銑上を覆っているスラグ及びフオーミング状の粒鉄に
伝達され、次いで溶銑に伝達される。こうして鉄鉱石の
還元反応に必要な熱が鉄鉱石に伝えられ溶銑が効率良く
製造される。
こうして鉄鉱石が還元されて溶銑が製造されるが、製錬
炉における鉄鉱石の還元工程を軽減するため、製錬炉に
装入される前の鉄鉱石の予備還元率を60乃至75％とと
し、従って製錬炉の排出ガスは還元性の高い低酸化度の
ガスを大量に使用している。
炉における鉄鉱石の還元工程を軽減するため、製錬炉に
装入される前の鉄鉱石の予備還元率を60乃至75％とと
し、従って製錬炉の排出ガスは還元性の高い低酸化度の
ガスを大量に使用している。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、予備還元率を30％以上にする場合にお
は、製錬炉の排出ガスの酸化度を下げ、また前記ガス量
を多量に必要とするので、CO2ガスの燃焼度つまり２次
燃焼効率が下がって溶融還元も熱効率が低下する虞があ
る。また酸素ランスの先端位置とスラグレベルが大幅に
ずれた場合には２次燃焼効率の低下、２次燃焼による熱
がスラグまたは鉄浴に伝達される割合即ち着熱効率が低
下、生成ガス温度の上昇による炉口耐火物の損傷を生じ
る虞がある。
は、製錬炉の排出ガスの酸化度を下げ、また前記ガス量
を多量に必要とするので、CO2ガスの燃焼度つまり２次
燃焼効率が下がって溶融還元も熱効率が低下する虞があ
る。また酸素ランスの先端位置とスラグレベルが大幅に
ずれた場合には２次燃焼効率の低下、２次燃焼による熱
がスラグまたは鉄浴に伝達される割合即ち着熱効率が低
下、生成ガス温度の上昇による炉口耐火物の損傷を生じ
る虞がある。
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
のであって、溶融還元の熱効率を向上させ、前述の酸素
ランス先端の位置とスラグレベルとのずれの許される範
囲を見出し、前記ずれを測定してこれを前記範囲内に保
持して溶融還元の熱効率及び前記着熱効率を向上させる
とともに安定した操業が出来、併せて炉口耐火物の損傷
が低減される溶融還元法を提供しようとするものであ
る。
のであって、溶融還元の熱効率を向上させ、前述の酸素
ランス先端の位置とスラグレベルとのずれの許される範
囲を見出し、前記ずれを測定してこれを前記範囲内に保
持して溶融還元の熱効率及び前記着熱効率を向上させる
とともに安定した操業が出来、併せて炉口耐火物の損傷
が低減される溶融還元法を提供しようとするものであ
る。
［課題を解決するための手段及び作用］ この発明による溶融還元法は鉄鉱石を予熱予備還元炉で
予熱、予備還元して炭材、造滓材とともに製錬炉に装入
し、脱炭用及び２次燃焼用ノズルを有する上吹き酸素ラ
ンスから酸素を吹き込むとともに、製錬炉の側壁及び炉
底に設けられた羽口から攪拌用ガスを吹き込んで鉄鉱石
を溶融還元する方法であって、酸素ランスの先端の位置
を測定して前記酸素ランスの先端がスラグレベルの下40
0mm乃至スラグレベルの上400mmの範囲にあることを特徴
とする。
予熱、予備還元して炭材、造滓材とともに製錬炉に装入
し、脱炭用及び２次燃焼用ノズルを有する上吹き酸素ラ
ンスから酸素を吹き込むとともに、製錬炉の側壁及び炉
底に設けられた羽口から攪拌用ガスを吹き込んで鉄鉱石
を溶融還元する方法であって、酸素ランスの先端の位置
を測定して前記酸素ランスの先端がスラグレベルの下40
0mm乃至スラグレベルの上400mmの範囲にあることを特徴
とする。
［実施例］ 本発明の実施例を添付の図面を参照しながら説明する。
第１図は本発明の溶融還元法に用いられるプロセスの説
明図である。製錬炉10内には鉄浴11及びスラグ層12が形
成され、副原料である炭材及び造滓材が装入される第１
のシュート13が前記精錬炉炉の上部に設けられており、
また酸素を吹き込む酸素ランス21が炉内に鉛直に挿入さ
れている。前記ランスには脱炭用酸素及び２次燃焼用酸
素を噴出するノズル22、23が夫々設けられ、更にランス
先端の中心には主に炭材または石灰等の副原料を吹き込
むノズル24が設けられている。第１図で酸素ランス21の
先端に示した矢印は28、29は夫々脱炭用、２次燃焼用の
酸素の吹きだし方向を示す。前記炉の上方には流動層型
の反応装置である予熱予備還元炉30が設けられ、これに
第２のシュート31から鉄鉱石が供給され、ここで予熱、
予備還元された鉄鉱石は第３のシュート32から前記製錬
炉10に挿入される。予熱予備還元炉30に製錬炉10の発生
ガスを供給する導管33が設けられている。
第１図は本発明の溶融還元法に用いられるプロセスの説
明図である。製錬炉10内には鉄浴11及びスラグ層12が形
成され、副原料である炭材及び造滓材が装入される第１
のシュート13が前記精錬炉炉の上部に設けられており、
また酸素を吹き込む酸素ランス21が炉内に鉛直に挿入さ
れている。前記ランスには脱炭用酸素及び２次燃焼用酸
素を噴出するノズル22、23が夫々設けられ、更にランス
先端の中心には主に炭材または石灰等の副原料を吹き込
むノズル24が設けられている。第１図で酸素ランス21の
先端に示した矢印は28、29は夫々脱炭用、２次燃焼用の
酸素の吹きだし方向を示す。前記炉の上方には流動層型
の反応装置である予熱予備還元炉30が設けられ、これに
第２のシュート31から鉄鉱石が供給され、ここで予熱、
予備還元された鉄鉱石は第３のシュート32から前記製錬
炉10に挿入される。予熱予備還元炉30に製錬炉10の発生
ガスを供給する導管33が設けられている。
また、予熱予備還元炉30の排ガスからダストを除去する
ホットサイクロン34、予熱予備還元炉30の排出ガスの顕
熱を利用して蒸気を得る熱交換器35が設けられている。
さらに、前記精錬炉10の側壁及び炉底には攪拌用のガス
を吹き込む羽口25、26が夫々設けられている。
ホットサイクロン34、予熱予備還元炉30の排出ガスの顕
熱を利用して蒸気を得る熱交換器35が設けられている。
さらに、前記精錬炉10の側壁及び炉底には攪拌用のガス
を吹き込む羽口25、26が夫々設けられている。
なお、原料事情、設備費用、操業の容易性等を考慮して
予熱予備還元炉として、熱効率の良いシャフト炉型もし
くは設備費用が低減され、また操業が容易であるロータ
リキルン型のものを設けることは本発明の実施にあたっ
て全く支障はない。
予熱予備還元炉として、熱効率の良いシャフト炉型もし
くは設備費用が低減され、また操業が容易であるロータ
リキルン型のものを設けることは本発明の実施にあたっ
て全く支障はない。
以上のように構成された本発明の方法に用いる溶融還元
装置の作用について説明する。原料である鉄鉱石は第２
のシュート31から予熱予備還元炉30に挿入されここで製
錬炉10から導管33を通して発生ガスの供給を受けて予熱
および還元された後、精錬炉10に第３のシュート32を通
して装入される。副原料である炭材、造滓材は装入装置
が簡便である通常のホッパー（図示せず）から第１のシ
ュートを通して製錬炉10内に装入される外、必要に応じ
て上記酸素ランスに設けたノズル24から粉状として装入
することも可能である。
装置の作用について説明する。原料である鉄鉱石は第２
のシュート31から予熱予備還元炉30に挿入されここで製
錬炉10から導管33を通して発生ガスの供給を受けて予熱
および還元された後、精錬炉10に第３のシュート32を通
して装入される。副原料である炭材、造滓材は装入装置
が簡便である通常のホッパー（図示せず）から第１のシ
ュートを通して製錬炉10内に装入される外、必要に応じ
て上記酸素ランスに設けたノズル24から粉状として装入
することも可能である。
上記のように製錬炉に装入された原料及び副原料は製錬
炉の側壁及び炉底に設けられた羽口25、26から吹き込ま
れる攪拌用ガスによって、既に炉内に形成されている鉄
浴およびスラグ層とともに十分攪拌される。この攪拌用
ガスAr、N2等の不活性ガス及び前記予熱予備還元炉から
の排ガスが用いられる。一方前記酸素ランス21の脱炭用
及び２次燃焼用ノズル22、23から供給される酸素は前記
炭材を酸化させて原料である鉄鉱石を還元するのに十分
な熱源を供給する。また、予熱予備還元炉30からの排ガ
スはホットサイクロン34でダストが除去された後、蒸気
発生器35で熱交換されて系外に排出されるが、必要に応
じて切り換え弁36により製錬炉10の攪拌用ガスとして利
用される。なお、前記蒸気発生器35に代えて鉄鉱石予熱
装置を設け、予熱予備還元炉30の排ガスの顕熱を利用す
ることも可能である。以上の通り製錬炉内のガスは２次
燃焼用酸素によって酸化度は高められ２次燃焼効率は向
上される。
炉の側壁及び炉底に設けられた羽口25、26から吹き込ま
れる攪拌用ガスによって、既に炉内に形成されている鉄
浴およびスラグ層とともに十分攪拌される。この攪拌用
ガスAr、N2等の不活性ガス及び前記予熱予備還元炉から
の排ガスが用いられる。一方前記酸素ランス21の脱炭用
及び２次燃焼用ノズル22、23から供給される酸素は前記
炭材を酸化させて原料である鉄鉱石を還元するのに十分
な熱源を供給する。また、予熱予備還元炉30からの排ガ
スはホットサイクロン34でダストが除去された後、蒸気
発生器35で熱交換されて系外に排出されるが、必要に応
じて切り換え弁36により製錬炉10の攪拌用ガスとして利
用される。なお、前記蒸気発生器35に代えて鉄鉱石予熱
装置を設け、予熱予備還元炉30の排ガスの顕熱を利用す
ることも可能である。以上の通り製錬炉内のガスは２次
燃焼用酸素によって酸化度は高められ２次燃焼効率は向
上される。
次にランス高さの測定方法と、ランス高さをパラメター
として測定した着熱効率及び精錬炉ガスの昇温について
説明する。第２図は精錬炉10に装入されたスラグレベル
測定用のサブランス40を示した図である。製錬炉外のも
のは大部分省略されている。サブランス40の先端部分に
は金網が巻付られておりスラグ層に浸漬された場合には
浸漬された部分だけスラグが付着される。通常はサブラ
ンス40は上に引上げられており、その先端が精錬炉の上
部または炉外にあって、スラグレベルを測定する場合に
はこれをその先端部分がスラグ層12に浸漬されるところ
まで降ろしてから引上げる。サブランスのスラグ付着部
の上端位置とサブランスの引上げ高さから適宜の基準レ
ベル例えば炉口からスラグレベルまでの距離が検知され
る。検知方法として、目視で行うことは十分可能である
が付着スラグは、サブランス引上げ時には高温で、大抵
赤い色をしているので、光センサーないし感熱センサー
により検知することができる。酸素ランスの先端位置は
簡単にこのランスの巻き上げ、巻下しの高さから検知す
ることが出来る（以下酸素ランス、サブランスともその
先端位置を慣用されているようにランス高さと言う）。
こうしてスラグレベルと酸素ランス高さとの差を知るこ
とが出来る。
として測定した着熱効率及び精錬炉ガスの昇温について
説明する。第２図は精錬炉10に装入されたスラグレベル
測定用のサブランス40を示した図である。製錬炉外のも
のは大部分省略されている。サブランス40の先端部分に
は金網が巻付られておりスラグ層に浸漬された場合には
浸漬された部分だけスラグが付着される。通常はサブラ
ンス40は上に引上げられており、その先端が精錬炉の上
部または炉外にあって、スラグレベルを測定する場合に
はこれをその先端部分がスラグ層12に浸漬されるところ
まで降ろしてから引上げる。サブランスのスラグ付着部
の上端位置とサブランスの引上げ高さから適宜の基準レ
ベル例えば炉口からスラグレベルまでの距離が検知され
る。検知方法として、目視で行うことは十分可能である
が付着スラグは、サブランス引上げ時には高温で、大抵
赤い色をしているので、光センサーないし感熱センサー
により検知することができる。酸素ランスの先端位置は
簡単にこのランスの巻き上げ、巻下しの高さから検知す
ることが出来る（以下酸素ランス、サブランスともその
先端位置を慣用されているようにランス高さと言う）。
こうしてスラグレベルと酸素ランス高さとの差を知るこ
とが出来る。
スラグレベルを測定する方法として製錬炉の上方からマ
イクロ波を投射し、これがスラグ表面で反射された波を
検知し、投射波と反射波の位相のずれからスラグレベル
を測定することも可能である。
イクロ波を投射し、これがスラグ表面で反射された波を
検知し、投射波と反射波の位相のずれからスラグレベル
を測定することも可能である。
第３図は着熱効率と酸素ランス高さとスラグレベルの差
との関係を示す図である。横軸の０は前記差が零で、＋
は酸素ランス21の高さがスラグレベルより高く、−はこ
の逆である。この差が＋400mm以上では２次燃焼による
熱が製錬炉外に排出されて前記着熱効率が急に低下す
る。この場合製錬炉の炉口耐火物は高温排ガスによって
損傷する虞が大きくなる。また−400mm以下では酸素ラ
ンスの脱炭用ノズルからの酸素により鉄浴からのスプラ
ッシュが激しくなり粒鉄中の炭素がCO2ガスを還元してC
Oガスとなって２次燃焼効率を下げ、溶融還元の熱効率
を低下させる虞がある。
との関係を示す図である。横軸の０は前記差が零で、＋
は酸素ランス21の高さがスラグレベルより高く、−はこ
の逆である。この差が＋400mm以上では２次燃焼による
熱が製錬炉外に排出されて前記着熱効率が急に低下す
る。この場合製錬炉の炉口耐火物は高温排ガスによって
損傷する虞が大きくなる。また−400mm以下では酸素ラ
ンスの脱炭用ノズルからの酸素により鉄浴からのスプラ
ッシュが激しくなり粒鉄中の炭素がCO2ガスを還元してC
Oガスとなって２次燃焼効率を下げ、溶融還元の熱効率
を低下させる虞がある。
スラグレベルを常時考慮して酸素ランスの高さとの差を
前述の通り−400mmから＋400mmの範囲に入るように調整
することにより上記の通り前記着熱効率及び製錬炉の熱
効率はいずれも安定して高くなるが、スラグレベルを考
慮せず酸素高さを一定に保持した場合は蓄熱効率および
溶融還元の熱効率は安定せず不安定な操業を強いられる
ことになる。
前述の通り−400mmから＋400mmの範囲に入るように調整
することにより上記の通り前記着熱効率及び製錬炉の熱
効率はいずれも安定して高くなるが、スラグレベルを考
慮せず酸素高さを一定に保持した場合は蓄熱効率および
溶融還元の熱効率は安定せず不安定な操業を強いられる
ことになる。
［発明の効果］ 本発明の溶融還元法によれば、攪拌用ガスによる鉄浴お
よびスラグ層の攪拌並びに２次燃焼用酸素による製錬炉
内ガスの酸化が行われるので、溶融還元の熱効率が向上
し、また、スラグレベルを測定して酸素ランスの高さと
の差がを大きくずれないように調整するので、着熱効率
及び溶融還元の熱効率は安定して高くなり、安定した溶
融還元の操業を行うことが出来る。
よびスラグ層の攪拌並びに２次燃焼用酸素による製錬炉
内ガスの酸化が行われるので、溶融還元の熱効率が向上
し、また、スラグレベルを測定して酸素ランスの高さと
の差がを大きくずれないように調整するので、着熱効率
及び溶融還元の熱効率は安定して高くなり、安定した溶
融還元の操業を行うことが出来る。
第１図は、この発明の溶融還元法に用いられるプロセス
の説明図、第２図はサブランスによるスラグレベル測定
の方法を示す説明図、第３図は着熱効率と酸素ランス高
さとスラグレベルの差との関係を示すグラフ図である。 10……製錬炉、11……鉄浴、12……スラグ層、13……第
１のシュート、21……酸素ランス、22、23、24……ノズ
ル、25、26……羽口、30……予熱予備還元炉、40……サ
ブランス、41……金網、45……光センサー。
の説明図、第２図はサブランスによるスラグレベル測定
の方法を示す説明図、第３図は着熱効率と酸素ランス高
さとスラグレベルの差との関係を示すグラフ図である。 10……製錬炉、11……鉄浴、12……スラグ層、13……第
１のシュート、21……酸素ランス、22、23、24……ノズ
ル、25、26……羽口、30……予熱予備還元炉、40……サ
ブランス、41……金網、45……光センサー。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川上 正弘 東京都千代田区丸の内１丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 山田 健三 東京都千代田区丸の内１丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 審査官 三浦 悟 (56)参考文献 特開 昭63−89610（ＪＰ，Ａ)
Claims (5)
- 【請求項１】鉄鉱石を予熱予備還元炉で予熱、予備還元
して炭材、造滓材とともに製錬炉に装入し、脱炭用及び
２次燃焼用ノズルを有する上吹き酸素ランスから酸素を
吹き込むとともに、製錬炉の側壁及び炉底に設けられた
羽口から攪拌用ガスを吹き込んで鉄鉱石を溶融還元する
方法であって、酸素ランスの先端の位置を測定して前記
酸素ランスの先端がスラグレベルの下400mm乃至スラグ
レベルの上400mmの範囲にあることを特徴とする溶融還
元法。 - 【請求項２】サブランスまたはこれに緊締された棒状治
具をスラグに浸漬させ、前記サブランスまたは棒状治具
のスラグ付着レベルからスラグレベルを測定することを
特徴とする請求項１に記載の溶融還元法。 - 【請求項３】前記サブランスまたは棒状治具に付着した
スラグを光センサーで検出してスラグレベルを測定する
ことを特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載の溶
融還元法。 - 【請求項４】前記サブランスまたは棒状治具に金網状の
シートを巻着し、またはその表面に凹凸を付したことを
特徴とする請求項１乃至３項のいずれか１に記載の溶融
還元法。 - 【請求項５】前記製錬炉の炉口からマイクロ波を炉内に
向けて放射し、その反射波を検知してスラグレベルを測
定することを特徴とする請求項１に記載の溶融還元法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9082088A JPH0723499B2 (ja) | 1988-04-13 | 1988-04-13 | 溶融還元法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9082088A JPH0723499B2 (ja) | 1988-04-13 | 1988-04-13 | 溶融還元法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01263211A JPH01263211A (ja) | 1989-10-19 |
| JPH0723499B2 true JPH0723499B2 (ja) | 1995-03-15 |
Family
ID=14009230
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9082088A Expired - Lifetime JPH0723499B2 (ja) | 1988-04-13 | 1988-04-13 | 溶融還元法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0723499B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997035038A1 (en) * | 1996-03-22 | 1997-09-25 | Steel Technology Corporation | Stable operation of a smelter reactor |
| AUPQ599400A0 (en) * | 2000-03-03 | 2000-03-23 | Technological Resources Pty Limited | Direct smelting process and apparatus |
| JP4650226B2 (ja) * | 2005-11-16 | 2011-03-16 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 溶融還元方法 |
| CN101978079B (zh) * | 2008-03-25 | 2013-01-02 | 株式会社神户制钢所 | 熔融铁制造方法 |
-
1988
- 1988-04-13 JP JP9082088A patent/JPH0723499B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01263211A (ja) | 1989-10-19 |
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