JPH0798968B2 - 溶融還元炉の操業法 - Google Patents
溶融還元炉の操業法Info
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- JPH0798968B2 JPH0798968B2 JP1925888A JP1925888A JPH0798968B2 JP H0798968 B2 JPH0798968 B2 JP H0798968B2 JP 1925888 A JP1925888 A JP 1925888A JP 1925888 A JP1925888 A JP 1925888A JP H0798968 B2 JPH0798968 B2 JP H0798968B2
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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- Y02P10/20—Recycling
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Description
本発明は、金属の溶融還元を効率的かつ安定的に操業す
るための操業法に関する。
るための操業法に関する。
溶融還元炉においては、炉内に塊状もしくは粉状の鉱石
もしくは半還元鉱石（以下鉱石という）、石炭等の炭
材、石炭等を投入するとともに酸素ガスを吹込みながら
石炭を燃焼させ、さらに炉内の溶融スラグおよび溶融金
属を撹拌して投入した鉱石を還元させることにより、溶
融金属を得るものである。 この溶融還元反応を効率的かつ安定的に実施するために
は、炉内での還元反応が操業目標どおり進行している
か、物質・熱収支は予定どおりか等を操業中絶えず検知
し、かつ、これらの状態値を正常に制御する必要があ
る。そのためには、特に炉内の溶融スラグの成分および
金属浴の温度等を把握し、これらを適正に制御すること
が重要である。 このような制御を行う従来の技術としては、例えば特開
昭60-218407号公報に開示された溶融還元システムの操
業法があるがこの技術では鉄の溶融還元プロセスにおい
て、発生ガスの発生量の制御方法を与えることのみを目
的とするものである。
もしくは半還元鉱石（以下鉱石という）、石炭等の炭
材、石炭等を投入するとともに酸素ガスを吹込みながら
石炭を燃焼させ、さらに炉内の溶融スラグおよび溶融金
属を撹拌して投入した鉱石を還元させることにより、溶
融金属を得るものである。 この溶融還元反応を効率的かつ安定的に実施するために
は、炉内での還元反応が操業目標どおり進行している
か、物質・熱収支は予定どおりか等を操業中絶えず検知
し、かつ、これらの状態値を正常に制御する必要があ
る。そのためには、特に炉内の溶融スラグの成分および
金属浴の温度等を把握し、これらを適正に制御すること
が重要である。 このような制御を行う従来の技術としては、例えば特開
昭60-218407号公報に開示された溶融還元システムの操
業法があるがこの技術では鉄の溶融還元プロセスにおい
て、発生ガスの発生量の制御方法を与えることのみを目
的とするものである。
溶融還元においては、一般に炉内に添加された鉱石中の
酸化金属のすべてが、直ちに還元され溶融金属となると
は限らず、一部は主としてスラグ内に溶解して酸化金属
成分として存在する。そして、このスラグ内の酸化金属
濃度は最終的に、炉内の還元剤と酸化金属が反応する速
度と鉱石の供給速度が平衡する濃度になる。本発明者ら
は種々の試験を繰り返すうちに、この平衡濃度は炉内の
金属浴および溶融スラグの撹拌状態、金属浴中の炭素濃
度、溶融スラグ中の炭材量、酸素の供給状態等により異
なることを知見した。 つまり、スラグ内酸化金属濃度はたえず一定ではなく、
炉内の状況の変化に対応して、変化してゆく。さらに、
実際の還元反応速度は鉱石の投入速度とは異なるため、
単に鉱石の投入速度からだけの反応熱等の熱収支を判断
して操業するだけでは、熱的に安定した操業ができない
ことも知見した。また、炉内の状態の変化によってはス
ラグ内には未還元の酸化金属が急速に蓄積することも決
して稀ではなく、炉内の反応が適正に進行していること
を連続的かつ瞬時に検知することが技術的に困難であっ
た。 ところで前記公報に開示された技術においては、炉内の
還元率と発生ガスの組成を測定して、予備還元鉱、石炭
および酸素の供給状態を制御する方法である。しかしな
がらこの方法においては、スラグ組成、特にフラグ中酸
化金属の濃度（および総量）を計測できないために、還
元反応速度が目的どおり進行しているかどうか、またス
ラグ中の酸化金属の濃度が過多で異常反応が発生しない
かの判断ができない。さらに反応の進行に伴う還元反応
熱の供給を、実際の反応速度から適正に制御することは
困難であった。 また上記技術を含めて一般に従来技術においては、炉内
の還元反応が適正かどうかを判定するためには、炉内か
ら溶融スラグを採取してこれを分析することにより、ス
ラグ成分、特にスラグ中酸化金属濃度を測定する方法が
行われている。しかしながら、この測定方法において
は、試料の採取が間欠的であり、かつこのスラグの試料
分析には十数分間以上の長時間が必要であるため、炉内
の状況が短時間に変化する溶融還元炉においては、実際
の反応に即応する的確な制御をすることは不可能であっ
た。 本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、炉内の反
応の変化を連続的かつ瞬時にとらえ炉内の還元反応およ
び熱収支が適正かつ安定して進行する状態を保つことが
できる操業法を提供する。
酸化金属のすべてが、直ちに還元され溶融金属となると
は限らず、一部は主としてスラグ内に溶解して酸化金属
成分として存在する。そして、このスラグ内の酸化金属
濃度は最終的に、炉内の還元剤と酸化金属が反応する速
度と鉱石の供給速度が平衡する濃度になる。本発明者ら
は種々の試験を繰り返すうちに、この平衡濃度は炉内の
金属浴および溶融スラグの撹拌状態、金属浴中の炭素濃
度、溶融スラグ中の炭材量、酸素の供給状態等により異
なることを知見した。 つまり、スラグ内酸化金属濃度はたえず一定ではなく、
炉内の状況の変化に対応して、変化してゆく。さらに、
実際の還元反応速度は鉱石の投入速度とは異なるため、
単に鉱石の投入速度からだけの反応熱等の熱収支を判断
して操業するだけでは、熱的に安定した操業ができない
ことも知見した。また、炉内の状態の変化によってはス
ラグ内には未還元の酸化金属が急速に蓄積することも決
して稀ではなく、炉内の反応が適正に進行していること
を連続的かつ瞬時に検知することが技術的に困難であっ
た。 ところで前記公報に開示された技術においては、炉内の
還元率と発生ガスの組成を測定して、予備還元鉱、石炭
および酸素の供給状態を制御する方法である。しかしな
がらこの方法においては、スラグ組成、特にフラグ中酸
化金属の濃度（および総量）を計測できないために、還
元反応速度が目的どおり進行しているかどうか、またス
ラグ中の酸化金属の濃度が過多で異常反応が発生しない
かの判断ができない。さらに反応の進行に伴う還元反応
熱の供給を、実際の反応速度から適正に制御することは
困難であった。 また上記技術を含めて一般に従来技術においては、炉内
の還元反応が適正かどうかを判定するためには、炉内か
ら溶融スラグを採取してこれを分析することにより、ス
ラグ成分、特にスラグ中酸化金属濃度を測定する方法が
行われている。しかしながら、この測定方法において
は、試料の採取が間欠的であり、かつこのスラグの試料
分析には十数分間以上の長時間が必要であるため、炉内
の状況が短時間に変化する溶融還元炉においては、実際
の反応に即応する的確な制御をすることは不可能であっ
た。 本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、炉内の反
応の変化を連続的かつ瞬時にとらえ炉内の還元反応およ
び熱収支が適正かつ安定して進行する状態を保つことが
できる操業法を提供する。
本発明は、炉内に供給される酸素の総和と、炉内から排
出される酸素の総和を連続的に計測し、それぞれの総和
の差から、その時点に炉内に蓄積される酸素量を後記
（１）式により計算し、（１）式により求められた酸素
量に基づいて、炉内に残留する酸化金属量の変化率（単
位時間当たり残留酸化金属量変化）を後記（２）式によ
り求めると共に、（２）式により求められた残留酸化金
属量変化に基づいて、炉内に残留する酸化金属量を後記
（３）式により求めることにより酸化金属の還元反応の
進行を検知することを特徴とする溶融還元炉の操業法で
あり、また上記の計測値（炉内に供給される酸素の総和
と、炉内から排出される酸素の総和）及び計算値
（（１）式から求められる炉内蓄積酸素量、（２）式か
ら求められる残留酸化金属量の変化率と、（３）式から
求められる炉内残留酸化金属量）により、残留酸化金属
量を生成スラグ量で除したスラグ内酸化金属濃度が基準
値を超えないように酸素の供給速度およびランス高さ、
炭材の供給速度、金属浴および溶融スラグの撹拌力を単
独もしくは組合せて制御することを特徴とする溶融還元
炉の操業法である。
出される酸素の総和を連続的に計測し、それぞれの総和
の差から、その時点に炉内に蓄積される酸素量を後記
（１）式により計算し、（１）式により求められた酸素
量に基づいて、炉内に残留する酸化金属量の変化率（単
位時間当たり残留酸化金属量変化）を後記（２）式によ
り求めると共に、（２）式により求められた残留酸化金
属量変化に基づいて、炉内に残留する酸化金属量を後記
（３）式により求めることにより酸化金属の還元反応の
進行を検知することを特徴とする溶融還元炉の操業法で
あり、また上記の計測値（炉内に供給される酸素の総和
と、炉内から排出される酸素の総和）及び計算値
（（１）式から求められる炉内蓄積酸素量、（２）式か
ら求められる残留酸化金属量の変化率と、（３）式から
求められる炉内残留酸化金属量）により、残留酸化金属
量を生成スラグ量で除したスラグ内酸化金属濃度が基準
値を超えないように酸素の供給速度およびランス高さ、
炭材の供給速度、金属浴および溶融スラグの撹拌力を単
独もしくは組合せて制御することを特徴とする溶融還元
炉の操業法である。
以下本発明を作用とともに詳述する。 本発明においては、炉内の反応の進行状態および熱収支
等を検知、把握するために、溶融還元炉における瞬時毎
の酸素バランスを計測して、これを基にして炉内での未
還元で主にスラグ中に残留している酸化金属の量および
スラグ内酸化金属濃度を算出、把握し、操業を適正に制
御する。 まず、溶融還元炉における反応の状況を説明すれば、前
に述べたように炉内に供給された気体の酸素および鉱石
中の酸素の全部が、ただちに反応して発生ガスとして炉
外へ排出される訳ではないこと、また炉内に残留してい
る酸素は、重量でみた場合、炭素と結合し一酸化炭素、
二酸化炭素の形で存在しているガス状酸素は無視できる
程度であり、その殆どは、金属の酸化物として存在して
いることといった幾つかの関係を、種々の試験の結果見
出すに到った。 つまり、炉内に供給される酸素と排出される酸素の計測
値から算出される残留酸素を把握することにより、炉内
で還元されずにいる酸化金属の量を把握することができ
ることを発明した（後記（３）式）。また、この酸化金
属の総量とスラグに取り囲まれる鉱石、炭材等の原料か
らの不純物たとえば、SiO2、CaO等の炉内の蓄積量か
ら、スラグ内酸化金属濃度の値を計算して得ること（後
記（４）式）、さらに鉱石の投入速度等に基づいて炉内
の酸化金属の量の変化率（単位時間当たり残留酸化金属
変化）を求めることにより、炉内で実際に還元している
反応速度を求めることができる（後記（２）式）ことか
ら、ある瞬間に実際の還元反応熱等を正確に求めること
を本発明者らは可能とした。 ここで、本発明における炉内に残留する酸化金属の量お
よびスラグ内濃度を求めるための溶融還元の構成例を述
べる。 第１図は本発明を実施するための溶融還元制御の一例を
示すブロック接続図である。１は炉体、２は送酸用ラン
スであり、基部には流量計2aが取付けられる。３は底吹
羽口であり、同様に流量計3aが取付けられている。炉上
には予備還元鉱（鉱石）供給装置４、石炭供給装置５、
副原料供給装置６が設けられ、夫々計量器4a,5a,6aを経
てシュートから炉内に原料が供給される。炉上に取付け
られた排気ダクトは、発生ガス冷却器14、集塵器７を経
て誘引ファン10に接続され、その途中に発生ガス成分分
析器８と発生ガス流量計９が取付けられている。なお12
は溶鉄、13は溶融スラグである。 ここで流量計2a,3aにより供給酸素流量、計量器4a,5a,6
aにて予備還元鉱供給速度、石炭供給速度、副原料供給
速度、発生ガス流量計９で発生ガス流量、ガス成分分析
器８で発生ガスのＯ2,Co,CO2,H2,H2Ｏが夫々計測されて
プロセスコンピューター11に入力される。 プロセスコンピューター11では下記の演算が行われる。 単位時間当たり残留酸素量変化 ＝（供給酸素流量）＋（予備還元鉱供給速度） ×（予備還元鉱の活性酸素比率＋（副原料供給速
度） ×（副原料の活性酸素比率）−（発生ガス流量） ×（含有酸素比率） ……（１） ここで、 含有酸素比率＝（Ｏ2＋1/2CO＋CO2＋1/2H2Ｏ）（mo
l）、 残留酸素量＝∫（単位時間当たり残留酸素量変化）dt、 単位時間当たり残留酸化金属量変化 ＝（単位時間当たり残留酸素量変化）×（当量数）×
（金属原子量） ……（２） 残留酸化金属量＝∫（単位時間当たり残留酸化金属量変
化）dt ……（３） スラグ内酸化金属濃度＝（残留酸化金属量）／（生成ス
ラグ量） ……（４） 上記において、活性酸素とは、溶融還元炉内において、
炭材等の還元材と反応する金属酸化物、例えば酸化鉄、
酸化マンガン、酸化クロム等の内の化合酸素を指し、Al
2Ｏ3,SiO2等の脈石に含有される酸素は含まれない。従
って、副原料中の活性酸素比率とは、副原料中の全酸素
量に対する上記活性酸素量と定義し、予め分析しておい
た値を用いるものとする。 また、生成スラグ量は操業開始時又は排滓後に測定した
スラグ厚みに基づいて求めた初期スラグ量と、（３）式
に基づいて計算される残留酸化金属量及び鉱石中脈石、
石炭中灰分の残留酸化金属以外のスラグ内成分の和であ
る炉内蓄積スラグ量との総和を用いるものとする。 溶融還元炉内の操業中においては、これらの金属酸化物
は、逐次還元されていくため、還元反応速度の変化を考
慮しない単純な物質バランス計算では、炉内の残留酸化
金属量は把握できない。しかし、上記方法を用いれば、
炉内の残留酸化金属量、さらにはスラグ内酸化金属濃度
までをも瞬時に把握することができ、溶融還元炉の操業
を適正に保つことができる。 以上の演算結果に基づき、溶融還元炉を安定かつ効率的
に制御する操業法について以下に述べる。 まず第一に、炉内の残留酸化金属量（およびスラグ内酸
化金属濃度）の変化率から還元反応速度を求めて還元反
応における吸熱量と生成する溶融金属、スラグおよび発
生ガス等の顕熱さらには、炉の無効熱量等から、炉内で
消費される熱量を求め、金属浴の温度が目標の範囲に入
る様に熱源である炭材と酸素の供給速度および供給状態
を制御する。制御する内容の例を具体的に述べれば、ラ
ンスからの酸素流量、ランスの主孔と副孔の酸素の流量
比およびランス高さを適当に制御すること等により、炭
材の燃焼速度や二次燃焼率等を変化させる。 また第二には、スラグ内酸化金属濃度が過多なるために
発生する異常反応、例えばスラグフォーミング過剰によ
る炉口からのスラグ突沸といった現象を防止し、安定し
た状態を保つことが溶融還元の経済的な操業に重要であ
る。そのために、安定操業条件となるスラグ内酸化金属
濃度の上限以下の範囲にスラグ内酸化金属濃度がなるよ
うに、該演算結果に基づいて、金属浴および溶融スラグ
の撹拌力、炭材の供給速度を変えて炉内の残存炭材量を
制御し、さらに酸素の供給速度を制御する。ここで金属
浴および溶融スラグの撹拌力の制御方法としては、主と
して底吹ガス流量の調整で行う。 これらの制御は、プロセスコンピューター11での炉内の
残留金属酸化物量の演算結果に基づき、該プロセスコン
ピューターが制御指令を出し、計量器4aおよび5aを制御
して鉱石および炭材の供給速度を、流量調節器2aおよび
3aを制御して酸素の供給速度と金属浴および溶融スラグ
の撹拌状態を、さらにランス２を上下させて二次燃焼を
行う。
等を検知、把握するために、溶融還元炉における瞬時毎
の酸素バランスを計測して、これを基にして炉内での未
還元で主にスラグ中に残留している酸化金属の量および
スラグ内酸化金属濃度を算出、把握し、操業を適正に制
御する。 まず、溶融還元炉における反応の状況を説明すれば、前
に述べたように炉内に供給された気体の酸素および鉱石
中の酸素の全部が、ただちに反応して発生ガスとして炉
外へ排出される訳ではないこと、また炉内に残留してい
る酸素は、重量でみた場合、炭素と結合し一酸化炭素、
二酸化炭素の形で存在しているガス状酸素は無視できる
程度であり、その殆どは、金属の酸化物として存在して
いることといった幾つかの関係を、種々の試験の結果見
出すに到った。 つまり、炉内に供給される酸素と排出される酸素の計測
値から算出される残留酸素を把握することにより、炉内
で還元されずにいる酸化金属の量を把握することができ
ることを発明した（後記（３）式）。また、この酸化金
属の総量とスラグに取り囲まれる鉱石、炭材等の原料か
らの不純物たとえば、SiO2、CaO等の炉内の蓄積量か
ら、スラグ内酸化金属濃度の値を計算して得ること（後
記（４）式）、さらに鉱石の投入速度等に基づいて炉内
の酸化金属の量の変化率（単位時間当たり残留酸化金属
変化）を求めることにより、炉内で実際に還元している
反応速度を求めることができる（後記（２）式）ことか
ら、ある瞬間に実際の還元反応熱等を正確に求めること
を本発明者らは可能とした。 ここで、本発明における炉内に残留する酸化金属の量お
よびスラグ内濃度を求めるための溶融還元の構成例を述
べる。 第１図は本発明を実施するための溶融還元制御の一例を
示すブロック接続図である。１は炉体、２は送酸用ラン
スであり、基部には流量計2aが取付けられる。３は底吹
羽口であり、同様に流量計3aが取付けられている。炉上
には予備還元鉱（鉱石）供給装置４、石炭供給装置５、
副原料供給装置６が設けられ、夫々計量器4a,5a,6aを経
てシュートから炉内に原料が供給される。炉上に取付け
られた排気ダクトは、発生ガス冷却器14、集塵器７を経
て誘引ファン10に接続され、その途中に発生ガス成分分
析器８と発生ガス流量計９が取付けられている。なお12
は溶鉄、13は溶融スラグである。 ここで流量計2a,3aにより供給酸素流量、計量器4a,5a,6
aにて予備還元鉱供給速度、石炭供給速度、副原料供給
速度、発生ガス流量計９で発生ガス流量、ガス成分分析
器８で発生ガスのＯ2,Co,CO2,H2,H2Ｏが夫々計測されて
プロセスコンピューター11に入力される。 プロセスコンピューター11では下記の演算が行われる。 単位時間当たり残留酸素量変化 ＝（供給酸素流量）＋（予備還元鉱供給速度） ×（予備還元鉱の活性酸素比率＋（副原料供給速
度） ×（副原料の活性酸素比率）−（発生ガス流量） ×（含有酸素比率） ……（１） ここで、 含有酸素比率＝（Ｏ2＋1/2CO＋CO2＋1/2H2Ｏ）（mo
l）、 残留酸素量＝∫（単位時間当たり残留酸素量変化）dt、 単位時間当たり残留酸化金属量変化 ＝（単位時間当たり残留酸素量変化）×（当量数）×
（金属原子量） ……（２） 残留酸化金属量＝∫（単位時間当たり残留酸化金属量変
化）dt ……（３） スラグ内酸化金属濃度＝（残留酸化金属量）／（生成ス
ラグ量） ……（４） 上記において、活性酸素とは、溶融還元炉内において、
炭材等の還元材と反応する金属酸化物、例えば酸化鉄、
酸化マンガン、酸化クロム等の内の化合酸素を指し、Al
2Ｏ3,SiO2等の脈石に含有される酸素は含まれない。従
って、副原料中の活性酸素比率とは、副原料中の全酸素
量に対する上記活性酸素量と定義し、予め分析しておい
た値を用いるものとする。 また、生成スラグ量は操業開始時又は排滓後に測定した
スラグ厚みに基づいて求めた初期スラグ量と、（３）式
に基づいて計算される残留酸化金属量及び鉱石中脈石、
石炭中灰分の残留酸化金属以外のスラグ内成分の和であ
る炉内蓄積スラグ量との総和を用いるものとする。 溶融還元炉内の操業中においては、これらの金属酸化物
は、逐次還元されていくため、還元反応速度の変化を考
慮しない単純な物質バランス計算では、炉内の残留酸化
金属量は把握できない。しかし、上記方法を用いれば、
炉内の残留酸化金属量、さらにはスラグ内酸化金属濃度
までをも瞬時に把握することができ、溶融還元炉の操業
を適正に保つことができる。 以上の演算結果に基づき、溶融還元炉を安定かつ効率的
に制御する操業法について以下に述べる。 まず第一に、炉内の残留酸化金属量（およびスラグ内酸
化金属濃度）の変化率から還元反応速度を求めて還元反
応における吸熱量と生成する溶融金属、スラグおよび発
生ガス等の顕熱さらには、炉の無効熱量等から、炉内で
消費される熱量を求め、金属浴の温度が目標の範囲に入
る様に熱源である炭材と酸素の供給速度および供給状態
を制御する。制御する内容の例を具体的に述べれば、ラ
ンスからの酸素流量、ランスの主孔と副孔の酸素の流量
比およびランス高さを適当に制御すること等により、炭
材の燃焼速度や二次燃焼率等を変化させる。 また第二には、スラグ内酸化金属濃度が過多なるために
発生する異常反応、例えばスラグフォーミング過剰によ
る炉口からのスラグ突沸といった現象を防止し、安定し
た状態を保つことが溶融還元の経済的な操業に重要であ
る。そのために、安定操業条件となるスラグ内酸化金属
濃度の上限以下の範囲にスラグ内酸化金属濃度がなるよ
うに、該演算結果に基づいて、金属浴および溶融スラグ
の撹拌力、炭材の供給速度を変えて炉内の残存炭材量を
制御し、さらに酸素の供給速度を制御する。ここで金属
浴および溶融スラグの撹拌力の制御方法としては、主と
して底吹ガス流量の調整で行う。 これらの制御は、プロセスコンピューター11での炉内の
残留金属酸化物量の演算結果に基づき、該プロセスコン
ピューターが制御指令を出し、計量器4aおよび5aを制御
して鉱石および炭材の供給速度を、流量調節器2aおよび
3aを制御して酸素の供給速度と金属浴および溶融スラグ
の撹拌状態を、さらにランス２を上下させて二次燃焼を
行う。
本発明を鉄の溶融還元に適用した実施例を以下に説明す
る。 以下の記述の条件を目標として操業を行った結果を、第
２図（実施例）および第３図（比較例）に示す。ここで
は操業状態の制御精度の指標として、スラグ中鉄分濃度
（スラグ中のFe3+およびFe2+の濃度の和）、溶銑温度お
よびスラグ高さを測定した結果を図とした。 （条件） （イ） 溶融還元炉能力…… 30T/H （ロ） 溶融還元炉容 …… 100T （ハ） 溶銑温度 …… 1500℃ （ニ） 溶銑成分 …… C 4.8％ Si 0.02％ Mn 0.02％ S 0.09％ P0.07％ （ホ） スラグ中成分 …… 塩濃度 1.35 MgO 7％ Al2Ｏ3 8％ 第２図と第３図の比較から判るように、本発明を適用し
た操業法によれば、溶銑温度およびスラグ中鉄分濃度と
もに安定しており、反応および熱収支の制御を終始安定
して行なうことができ、また操業中にスラグの異常フォ
ーミングによる炉口からのスラグの突沸現象も生じなか
った。しかし、一方では適正な反応および熱収支の制御
が行えなかった比較例の操業においては、還元反応が遅
滞してスラグ中鉄分濃度が増加するとともに、熱収支が
取れずに溶銑温度が低下してしまっている。さらに、ス
ラグ中鉄分濃度つまり酸化鉄濃度が増加したことによ
り、一気にスラグ中酸化鉄と、粒鉄内の炭酸もしくは炭
材とが反応して異常スラグフォーミングが発生してスラ
グが炉口から噴出してしまっており、安定した操業状態
を保持できなかった。 また、本発明と従来法による操業を長時間実施した結果
の生産性、熱源の石炭原単位および炉の耐火物の原単位
の比較を次に示す。
る。 以下の記述の条件を目標として操業を行った結果を、第
２図（実施例）および第３図（比較例）に示す。ここで
は操業状態の制御精度の指標として、スラグ中鉄分濃度
（スラグ中のFe3+およびFe2+の濃度の和）、溶銑温度お
よびスラグ高さを測定した結果を図とした。 （条件） （イ） 溶融還元炉能力…… 30T/H （ロ） 溶融還元炉容 …… 100T （ハ） 溶銑温度 …… 1500℃ （ニ） 溶銑成分 …… C 4.8％ Si 0.02％ Mn 0.02％ S 0.09％ P0.07％ （ホ） スラグ中成分 …… 塩濃度 1.35 MgO 7％ Al2Ｏ3 8％ 第２図と第３図の比較から判るように、本発明を適用し
た操業法によれば、溶銑温度およびスラグ中鉄分濃度と
もに安定しており、反応および熱収支の制御を終始安定
して行なうことができ、また操業中にスラグの異常フォ
ーミングによる炉口からのスラグの突沸現象も生じなか
った。しかし、一方では適正な反応および熱収支の制御
が行えなかった比較例の操業においては、還元反応が遅
滞してスラグ中鉄分濃度が増加するとともに、熱収支が
取れずに溶銑温度が低下してしまっている。さらに、ス
ラグ中鉄分濃度つまり酸化鉄濃度が増加したことによ
り、一気にスラグ中酸化鉄と、粒鉄内の炭酸もしくは炭
材とが反応して異常スラグフォーミングが発生してスラ
グが炉口から噴出してしまっており、安定した操業状態
を保持できなかった。 また、本発明と従来法による操業を長時間実施した結果
の生産性、熱源の石炭原単位および炉の耐火物の原単位
の比較を次に示す。
以上説明したごとく本発明による操業法によれば、炉内
の反応および熱収支の変化を連続的および瞬時にとらえ
て、その変化に即応するように炉内の酸化金属量のスラ
グ中濃度および金属浴温度を目標の範囲内に制御するこ
とができるので、反応の異常現象などの変化にたいして
事前に対処でき、溶融還元反応速度が安定するとともに
操業性も向上することができ、また浴温度の低下による
反応の遅滞が生じない。さらに熱収支が安定して不必要
な高温操業をすることがなくなることから、熱源の炭材
原単位が減少し、かつ高温の溶融金属および溶融スラグ
による耐火物の損耗も防止できることから、金属の製造
のための費用も大幅に低減を図ることができる。
の反応および熱収支の変化を連続的および瞬時にとらえ
て、その変化に即応するように炉内の酸化金属量のスラ
グ中濃度および金属浴温度を目標の範囲内に制御するこ
とができるので、反応の異常現象などの変化にたいして
事前に対処でき、溶融還元反応速度が安定するとともに
操業性も向上することができ、また浴温度の低下による
反応の遅滞が生じない。さらに熱収支が安定して不必要
な高温操業をすることがなくなることから、熱源の炭材
原単位が減少し、かつ高温の溶融金属および溶融スラグ
による耐火物の損耗も防止できることから、金属の製造
のための費用も大幅に低減を図ることができる。
第１図は本発明を実施するための溶融還元制御の一例を
示すブロック接続図、第２図および第３図は操業状況を
示す実施例および比較例のグラフである。 １……炉体、２……送酸用ランス、３……底吹羽口、2
a,3a……流量計、４……予備還元鉱供給装置、５……石
炭供給装置、６……副原料供給装置、4a,5a,6a……計量
器、８……発生ガス成分分析器、９……発生ガス流量
計、11……プロセスコンピューター。
示すブロック接続図、第２図および第３図は操業状況を
示す実施例および比較例のグラフである。 １……炉体、２……送酸用ランス、３……底吹羽口、2
a,3a……流量計、４……予備還元鉱供給装置、５……石
炭供給装置、６……副原料供給装置、4a,5a,6a……計量
器、８……発生ガス成分分析器、９……発生ガス流量
計、11……プロセスコンピューター。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金本 通隆 大阪府堺市築港八幡町１ 新日本製鐵株式 会社堺製鐵所内 (56)参考文献 特開 昭60−215705（ＪＰ，Ａ) 特公 昭56−52083（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (2)
- 【請求項１】炉内に供給される酸素の総和と、炉内から
排出される酸素の総和を連続的に計測し、それぞれの総
和の差から、その時点に炉内に蓄積される酸素量を
（１）式により計算し、（１）式により求められた酸素
量に基づいて、炉内に残留する酸化金属量の変化率（単
位時間当たり残留酸化金属量変化）を（２）式により求
めると共に、（２）式により求められた残留酸化金属量
変化に基づいて、炉内に残留する酸化金属量を（３）式
により求めることにより酸化金属の還元反応の進行を検
知することを特徴とする溶融還元炉の操業法。 単位時間当たり残留酸素量変化 ＝（供給酸素流量）＋（予備還元鉱供給速度）×（予
備還元鉱の活性酸素比率 ＋（副原料供給速度）×（副原料の活性酸素比率）
−（発生ガス流量） ×（含有酸素比率） ……（１） ここで、 含有酸素比率＝（Ｏ2＋1/2CO＋CO2＋1/2H2Ｏ）（mo
l）、 残留酸素量＝∫（単位時間当たり残留酸素量変化）dt、 単位時間当たり残留酸化金属量変化 ＝（単位時間当たり残留酸素量変化）×（当量数） ×（金属原子量） ……（２） 残留酸化金属量＝∫（単位時間当たり残留酸化金属量変
化）dt ……（３） - 【請求項２】前記第１項記載の溶融還元炉の操業法にお
いて、該計測値及び計算値により、残留酸化金属量を生
成スラグ量で除したスラグ内酸化金属濃度が基準値を超
えないように酸素の供給速度およびランス高さ、炭材の
供給速度、金属浴および溶融スラグの撹拌力を単独もし
くは組合せて制御することを特徴とする溶融還元炉の操
業法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1925888A JPH0798968B2 (ja) | 1988-01-29 | 1988-01-29 | 溶融還元炉の操業法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1925888A JPH0798968B2 (ja) | 1988-01-29 | 1988-01-29 | 溶融還元炉の操業法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01195217A JPH01195217A (ja) | 1989-08-07 |
| JPH0798968B2 true JPH0798968B2 (ja) | 1995-10-25 |
Family
ID=11994407
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1925888A Expired - Lifetime JPH0798968B2 (ja) | 1988-01-29 | 1988-01-29 | 溶融還元炉の操業法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0798968B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2765734B2 (ja) * | 1989-08-29 | 1998-06-18 | 新日本製鐵株式会社 | 鉄浴反応器の操業方法 |
| JP2002081867A (ja) * | 2000-09-07 | 2002-03-22 | Daido Steel Co Ltd | 金属酸化物還元炉の導入空気制御装置 |
-
1988
- 1988-01-29 JP JP1925888A patent/JPH0798968B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01195217A (ja) | 1989-08-07 |
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