JPH09272906A - 溶融還元設備の炉体構造 - Google Patents
溶融還元設備の炉体構造Info
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- JPH09272906A JPH09272906A JP8397696A JP8397696A JPH09272906A JP H09272906 A JPH09272906 A JP H09272906A JP 8397696 A JP8397696 A JP 8397696A JP 8397696 A JP8397696 A JP 8397696A JP H09272906 A JPH09272906 A JP H09272906A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 溶融還元炉の炉体構造において、炉体の短辺
方向の長さを増大でき、炉体の長辺方向の長さを増大せ
ずに溶銑生産量の増大を可能とする。 【解決手段】 水平断面が長方形の炉本体に鉄原料、
炭材及び媒溶剤を添加し、長方形の炉体の２つの長辺の
各々を水平方向に貫通してスラグに向けて配設された下
部羽口を通じてスラグ中に酸素及び／又は酸素富化ガス
を吹き込んで、溶鉄又は溶銑を直接製造する設備におい
て、炉体の底面の短辺方向の中心付近に底部羽口を配
し、該底部羽口から溶銑中に不活性ガスを吹き込む如く
なしたことを特徴とする溶融還元設備の炉体構造。 前記の溶融還元設備溶銑において、溶銑及びスラグ
の合計高さ：Ｈ、下部羽口を通じてスラグ中に吹き込ま
れる吹込みガスの水平方向の到達距離：Ｌ3 、底部羽口
から吹き込まれるガスの広がり角：２θとすると、炉体
の上記下部羽口の高さにおける水平断面の短辺方向の長
さ：Ｌ1 を２×Ｌ3 ＜Ｌ1 ≦２×（Ｌ3＋Ｈ×ｔａｎ
θ）にしたことを特徴とする溶融還元設備の炉体構造。
方向の長さを増大でき、炉体の長辺方向の長さを増大せ
ずに溶銑生産量の増大を可能とする。 【解決手段】 水平断面が長方形の炉本体に鉄原料、
炭材及び媒溶剤を添加し、長方形の炉体の２つの長辺の
各々を水平方向に貫通してスラグに向けて配設された下
部羽口を通じてスラグ中に酸素及び／又は酸素富化ガス
を吹き込んで、溶鉄又は溶銑を直接製造する設備におい
て、炉体の底面の短辺方向の中心付近に底部羽口を配
し、該底部羽口から溶銑中に不活性ガスを吹き込む如く
なしたことを特徴とする溶融還元設備の炉体構造。 前記の溶融還元設備溶銑において、溶銑及びスラグ
の合計高さ：Ｈ、下部羽口を通じてスラグ中に吹き込ま
れる吹込みガスの水平方向の到達距離：Ｌ3 、底部羽口
から吹き込まれるガスの広がり角：２θとすると、炉体
の上記下部羽口の高さにおける水平断面の短辺方向の長
さ：Ｌ1 を２×Ｌ3 ＜Ｌ1 ≦２×（Ｌ3＋Ｈ×ｔａｎ
θ）にしたことを特徴とする溶融還元設備の炉体構造。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、炉本体に鉄原料、
炭材及び媒溶剤を添加し、純酸素及び／又は酸素富化ガ
スを吹き込んで、溶鉄又は溶銑を直接製造する溶融還元
設備に関する。
炭材及び媒溶剤を添加し、純酸素及び／又は酸素富化ガ
スを吹き込んで、溶鉄又は溶銑を直接製造する溶融還元
設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】溶融還元は、炉本体内に鉄原料、炭材及
び媒溶剤を添加し、純酸素及び／又は酸素富化ガスを吹
き込んで、スラグ中で鉄原料中の酸化鉄を還元し、溶鉄
又は溶銑を直接製造する方法である。この方法では、溶
融還元炉から１６００〜１８００℃程度の高温の燃焼性
ガスが生成される。
び媒溶剤を添加し、純酸素及び／又は酸素富化ガスを吹
き込んで、スラグ中で鉄原料中の酸化鉄を還元し、溶鉄
又は溶銑を直接製造する方法である。この方法では、溶
融還元炉から１６００〜１８００℃程度の高温の燃焼性
ガスが生成される。
【０００３】この溶融還元法においては、鉄原料の還元
は溶融スラグ中で行われるため、その還元速度即ち溶銑
の生産速度はスラグの体積にほぼ比例することは広く知
られている。従って、溶銑の生産速度を増大すること
は、溶融スラグの水平断面積又は溶融スラグの高さを増
大することで可能となる。
は溶融スラグ中で行われるため、その還元速度即ち溶銑
の生産速度はスラグの体積にほぼ比例することは広く知
られている。従って、溶銑の生産速度を増大すること
は、溶融スラグの水平断面積又は溶融スラグの高さを増
大することで可能となる。
【０００４】しかし、溶融スラグの高さをむやみに増大
すると、溶融還元炉の設備高さが高くなり、溶融還元炉
に鉄原料、炭材及び媒溶剤を添加する原料設備、及び溶
融還元炉から排出される燃焼性ガスを回収する排ガス回
収設備の設備高さが高くなり、ひいてはこれらを収納す
る建築物の高さが高くなり、建設費の大幅な増大を引き
起こすので、溶融スラグの水平断面積を増大させること
が一般的に行われている。
すると、溶融還元炉の設備高さが高くなり、溶融還元炉
に鉄原料、炭材及び媒溶剤を添加する原料設備、及び溶
融還元炉から排出される燃焼性ガスを回収する排ガス回
収設備の設備高さが高くなり、ひいてはこれらを収納す
る建築物の高さが高くなり、建設費の大幅な増大を引き
起こすので、溶融スラグの水平断面積を増大させること
が一般的に行われている。
【０００５】この溶融還元法は、従来の高炉法に比べ、
生産量の柔軟性が高い、即ち生産量の変更が容易なこと
と、設備の停止・再起動が容易なこと、及び設備投資額
が小さいことから、特に小規模溶銑製造法として最近注
目されつつある。
生産量の柔軟性が高い、即ち生産量の変更が容易なこと
と、設備の停止・再起動が容易なこと、及び設備投資額
が小さいことから、特に小規模溶銑製造法として最近注
目されつつある。
【０００６】一般にこの種の溶融還元法は、炉本体内に
予備還元した鉄原料、炭材及び媒溶剤を添加し、炉本体
から発生する燃焼性ガス中のＣＯガス、Ｈ2 ガスで鉄鉱
石を予備還元する２段法と、炉本体内に未還元の鉄原
料、炭材及び媒溶剤を添加し、スラグ中で鉄原料中の酸
化鉄を還元し、炉本体から発生する燃焼性ガス中のＣＯ
ガス、Ｈ2 ガスを廃熱ボイラー内で完全燃焼させ、燃焼
性ガスの顕熱、潜熱を蒸気化して回収し、発電等を行う
１段法（例えば特開平１−５０２２７６号公報、特開昭
６３−６５０１１号公報、特開昭６３−６５００７号公
報等）とに分類される。
予備還元した鉄原料、炭材及び媒溶剤を添加し、炉本体
から発生する燃焼性ガス中のＣＯガス、Ｈ2 ガスで鉄鉱
石を予備還元する２段法と、炉本体内に未還元の鉄原
料、炭材及び媒溶剤を添加し、スラグ中で鉄原料中の酸
化鉄を還元し、炉本体から発生する燃焼性ガス中のＣＯ
ガス、Ｈ2 ガスを廃熱ボイラー内で完全燃焼させ、燃焼
性ガスの顕熱、潜熱を蒸気化して回収し、発電等を行う
１段法（例えば特開平１−５０２２７６号公報、特開昭
６３−６５０１１号公報、特開昭６３−６５００７号公
報等）とに分類される。
【０００７】２段法は、１段法に比べエネルギー効率が
良い利点はあるものの、充填層方式及び流動層方式等の
予備還元炉が必要なため設備が複雑となり、設備投資額
が高いこと、予備還元炉内での反応の均一性から鉄原料
の形状制限がある（例えば充填層方式においては塊状の
鉄原料しか使用できず、流動層方式では粉状の鉄原料し
か使用できない）等の欠点があることから、最近シンプ
ルな１段法が注目されつつある。
良い利点はあるものの、充填層方式及び流動層方式等の
予備還元炉が必要なため設備が複雑となり、設備投資額
が高いこと、予備還元炉内での反応の均一性から鉄原料
の形状制限がある（例えば充填層方式においては塊状の
鉄原料しか使用できず、流動層方式では粉状の鉄原料し
か使用できない）等の欠点があることから、最近シンプ
ルな１段法が注目されつつある。
【０００８】また、この１段法においては、スラグ中で
発生するＣＯガス、Ｈ2 ガスをスラグ上部の炉内空間
（以後２次燃焼帯と呼ぶ）で燃焼する割合（以後炉内２
次燃焼率と呼び、炉内２次燃焼率＝（ＣＯ2 ％＋Ｈ2 Ｏ
％）／（ＣＯ2 ％＋ＣＯ％＋Ｈ2 Ｏ％＋Ｈ2 ％）と定義
する）を上昇させ、その燃焼熱をスラグに有効に伝える
ことで、エネルギー効率を向上させる、即ち炭材原単位
を低減させることが可能なことは広く知られている。
発生するＣＯガス、Ｈ2 ガスをスラグ上部の炉内空間
（以後２次燃焼帯と呼ぶ）で燃焼する割合（以後炉内２
次燃焼率と呼び、炉内２次燃焼率＝（ＣＯ2 ％＋Ｈ2 Ｏ
％）／（ＣＯ2 ％＋ＣＯ％＋Ｈ2 Ｏ％＋Ｈ2 ％）と定義
する）を上昇させ、その燃焼熱をスラグに有効に伝える
ことで、エネルギー効率を向上させる、即ち炭材原単位
を低減させることが可能なことは広く知られている。
【０００９】ところが、スラグの上下方向の撹拌が十分
でない場合、スラグの下層及び溶銑への熱移動が小さく
なり、スラグの上層のみが加熱され、２次燃焼帯とスラ
グ上層の温度差が小さくなり、２次燃焼帯からスラグへ
の熱移動量が低下し、結果として２次燃焼率を上昇させ
ても炭材原単位の低減代が小さくなるという課題があっ
た。
でない場合、スラグの下層及び溶銑への熱移動が小さく
なり、スラグの上層のみが加熱され、２次燃焼帯とスラ
グ上層の温度差が小さくなり、２次燃焼帯からスラグへ
の熱移動量が低下し、結果として２次燃焼率を上昇させ
ても炭材原単位の低減代が小さくなるという課題があっ
た。
【００１０】この場合、２次燃焼帯からスラグへの熱移
動量が低下することから、２次燃焼帯の雰囲気温度が上
昇し、２次燃焼帯の炉壁に耐火物を内張りした場合には
耐火物の損耗量が急増すること、又は２次燃焼帯の炉壁
に水冷パネルを内張りした場合には水冷パネルの抜熱量
が急増するという課題があった。
動量が低下することから、２次燃焼帯の雰囲気温度が上
昇し、２次燃焼帯の炉壁に耐火物を内張りした場合には
耐火物の損耗量が急増すること、又は２次燃焼帯の炉壁
に水冷パネルを内張りした場合には水冷パネルの抜熱量
が急増するという課題があった。
【００１１】そこで、これらの課題を解決するために、
水平断面が長方形の炉体の２つの長辺の各々を水平方向
に貫通してスラグに向けて配設された下部羽口を通じ
て、スラグ中に純酸素及び／又は酸素富化ガスを吹き込
む構造が、特開平１−５０２２７６号公報で提案されて
いる。
水平断面が長方形の炉体の２つの長辺の各々を水平方向
に貫通してスラグに向けて配設された下部羽口を通じ
て、スラグ中に純酸素及び／又は酸素富化ガスを吹き込
む構造が、特開平１−５０２２７６号公報で提案されて
いる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この種の炉体
構造であっても、なお以下の課題を抱えている。前述の
ように、溶銑の生産速度を増大する場合、溶融スラグの
水平断面積を増大することが一般的に行われている。水
平断面が長方形の炉体の２つの長辺の各々を水平方向に
貫通してスラグに向けて配設された下部羽口を通じてス
ラグ中に純酸素及び／又は酸素富化ガスを吹き込む構造
の場合、溶融スラグの水平断面積即ち上記下部羽口の高
さにおける水平断面積を増大する時に、上記下部羽口の
高さにおける水平断面の短辺長さ：Ｌ1 を増大すると、
炉体の２つの長辺の各々を水平方向に貫通してスラグに
向けて配設された下部羽口を通じてスラグ中に吹き込ま
れる純酸素及び／又は酸素富化ガスが、上記下部羽口の
高さにおける水平断面の短辺方向の中心まで到達せず
に、水平断面の短辺方向の中心付近の溶融スラグが十分
に撹拌されないという問題が生じる。
構造であっても、なお以下の課題を抱えている。前述の
ように、溶銑の生産速度を増大する場合、溶融スラグの
水平断面積を増大することが一般的に行われている。水
平断面が長方形の炉体の２つの長辺の各々を水平方向に
貫通してスラグに向けて配設された下部羽口を通じてス
ラグ中に純酸素及び／又は酸素富化ガスを吹き込む構造
の場合、溶融スラグの水平断面積即ち上記下部羽口の高
さにおける水平断面積を増大する時に、上記下部羽口の
高さにおける水平断面の短辺長さ：Ｌ1 を増大すると、
炉体の２つの長辺の各々を水平方向に貫通してスラグに
向けて配設された下部羽口を通じてスラグ中に吹き込ま
れる純酸素及び／又は酸素富化ガスが、上記下部羽口の
高さにおける水平断面の短辺方向の中心まで到達せず
に、水平断面の短辺方向の中心付近の溶融スラグが十分
に撹拌されないという問題が生じる。
【００１３】即ち、下部羽口を通じてスラグ中に吹き込
まれる吹込みガスの水平方向の到達距離：Ｌ3 とする
と、上記下部羽口の高さにおける水平断面の短辺方向の
長さ：Ｌ1 は、Ｌ1 ≦２×Ｌ3 とせざるを得ず、Ｌ1 を
Ｌ1 ＞２×Ｌ3 にした場合、下部羽口を通じてスラグ中
に吹き込まれる純酸素及び／又は酸素富化ガスが、上記
下部羽口の高さにおける水平断面の短辺方向の中心まで
到達せずに、水平断面の短辺方向の中心付近の溶融スラ
グが十分に撹拌されないという問題が生じる。
まれる吹込みガスの水平方向の到達距離：Ｌ3 とする
と、上記下部羽口の高さにおける水平断面の短辺方向の
長さ：Ｌ1 は、Ｌ1 ≦２×Ｌ3 とせざるを得ず、Ｌ1 を
Ｌ1 ＞２×Ｌ3 にした場合、下部羽口を通じてスラグ中
に吹き込まれる純酸素及び／又は酸素富化ガスが、上記
下部羽口の高さにおける水平断面の短辺方向の中心まで
到達せずに、水平断面の短辺方向の中心付近の溶融スラ
グが十分に撹拌されないという問題が生じる。
【００１４】従って、上記下部羽口の高さにおける水平
断面積：Ｓ（＝Ｌ1 ×Ｌ2 ）を増大する時には、上記下
部羽口の高さにおける水平断面の長辺長さ：Ｌ2 のみを
増大するという手段を用いざるを得ない。
断面積：Ｓ（＝Ｌ1 ×Ｌ2 ）を増大する時には、上記下
部羽口の高さにおける水平断面の長辺長さ：Ｌ2 のみを
増大するという手段を用いざるを得ない。
【００１５】溶銑の生産速度を例えば２倍に増大する場
合、上記下部羽口の高さにおける水平断面の長辺長さ：
Ｌ2 を２倍に増大することになり、以下の課題が生じ
る。 工場建築物内の配置が困難になる。 炉体及び耐火物の熱膨張吸収が困難になる。 水平断面が長方形の炉体の長辺方向の反応の均一性確
保が困難になる。
合、上記下部羽口の高さにおける水平断面の長辺長さ：
Ｌ2 を２倍に増大することになり、以下の課題が生じ
る。 工場建築物内の配置が困難になる。 炉体及び耐火物の熱膨張吸収が困難になる。 水平断面が長方形の炉体の長辺方向の反応の均一性確
保が困難になる。
【００１６】本発明は、以上のような問題点を解決する
ためになされたものであり、その目的とするところは、
生産量の増減に柔軟に対応でき、溶銑の生産量の増大時
において、上記下部羽口の高さにおける水平断面の短辺
長さを増大できる溶融還元設備を提供することを目的と
する。
ためになされたものであり、その目的とするところは、
生産量の増減に柔軟に対応でき、溶銑の生産量の増大時
において、上記下部羽口の高さにおける水平断面の短辺
長さを増大できる溶融還元設備を提供することを目的と
する。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、水平断面が長方形の炉本体に鉄原料、
炭材及び媒溶剤を添加し、長方形の炉体の２つの長辺の
各々を水平方向に貫通してスラグに向けて配設された下
部羽口を通じてスラグ中に酸素及び／又は酸素付加ガス
を吹き込んで、溶鉄又は溶銑を直接製造する設備におい
て、炉体の底面の短辺方向の中心付近に底部羽口を配
し、該底部羽口から溶銑中に不活性ガスを吹き込む如く
なしたことを特徴とする。
めに、本発明は、水平断面が長方形の炉本体に鉄原料、
炭材及び媒溶剤を添加し、長方形の炉体の２つの長辺の
各々を水平方向に貫通してスラグに向けて配設された下
部羽口を通じてスラグ中に酸素及び／又は酸素付加ガス
を吹き込んで、溶鉄又は溶銑を直接製造する設備におい
て、炉体の底面の短辺方向の中心付近に底部羽口を配
し、該底部羽口から溶銑中に不活性ガスを吹き込む如く
なしたことを特徴とする。
【００１８】また、溶銑及びスラグの合計高さ：Ｈ、下
部羽口を通じてスラグ中に吹き込まれる吹き込みガスの
水平方向の到達距離：Ｌ3 、底部羽口から吹き込まれる
ガスの広がり角：２θとすると、炉体の上記下部羽口の
高さにおける水平断面の短辺方向の長さ：Ｌ1 を２×Ｌ
3 ＜Ｌ1 ≦２×（Ｌ3 ＋Ｈ×ｔａｎθ）にしたことを特
徴とする。
部羽口を通じてスラグ中に吹き込まれる吹き込みガスの
水平方向の到達距離：Ｌ3 、底部羽口から吹き込まれる
ガスの広がり角：２θとすると、炉体の上記下部羽口の
高さにおける水平断面の短辺方向の長さ：Ｌ1 を２×Ｌ
3 ＜Ｌ1 ≦２×（Ｌ3 ＋Ｈ×ｔａｎθ）にしたことを特
徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】本発明の溶融還元炉の炉体構造に
おいては、炉体の底面の短辺方向の中心付近に底部羽口
を配し、該底部羽口から溶銑中に不活性ガスを吹き込む
如くなしたことにより、下部羽口の高さにおける水平断
面の短辺方向の長さ即ち炉体の短辺方向の長さを増大で
き、下部羽口の高さにおける水平断面の短辺方向の長さ
即ち炉体の長辺方向の長さを増大せずに溶銑生産量の増
大が可能となることで、以下の作用がある。 工場建築物内の配置が容易になる。 炉体及び耐火物の熱膨張吸収が容易になる。 水平断面が長方形の炉体の長辺方向の反応の均一性確
保が容易になる。
おいては、炉体の底面の短辺方向の中心付近に底部羽口
を配し、該底部羽口から溶銑中に不活性ガスを吹き込む
如くなしたことにより、下部羽口の高さにおける水平断
面の短辺方向の長さ即ち炉体の短辺方向の長さを増大で
き、下部羽口の高さにおける水平断面の短辺方向の長さ
即ち炉体の長辺方向の長さを増大せずに溶銑生産量の増
大が可能となることで、以下の作用がある。 工場建築物内の配置が容易になる。 炉体及び耐火物の熱膨張吸収が容易になる。 水平断面が長方形の炉体の長辺方向の反応の均一性確
保が容易になる。
【００２０】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜図４に基づ
いて説明する。図１は、本発明に係わる溶融還元設備の
炉体構造立断面図で、図２はその側面図である。図３は
特開平１−５０２２７６号公報で提案されている従来技
術の溶融還元設備の炉体構造立断面図である。図４は図
３の従来技術の溶融還元設備において、炉体の下部羽口
の高さにおける水平断面の短辺方向の長さを増大した場
合の炉体構造立断面図である。
いて説明する。図１は、本発明に係わる溶融還元設備の
炉体構造立断面図で、図２はその側面図である。図３は
特開平１−５０２２７６号公報で提案されている従来技
術の溶融還元設備の炉体構造立断面図である。図４は図
３の従来技術の溶融還元設備において、炉体の下部羽口
の高さにおける水平断面の短辺方向の長さを増大した場
合の炉体構造立断面図である。
【００２１】炉体１は基礎２に固定され、炉内面は水冷
パネル３及び耐火物４を内張りされており、炉体１の上
部には、鉄原料、炭材及び媒溶剤を添加する原料投入口
５、及び炉本体から発生する燃焼性ガスを排出するガス
排出口６が配設されている。
パネル３及び耐火物４を内張りされており、炉体１の上
部には、鉄原料、炭材及び媒溶剤を添加する原料投入口
５、及び炉本体から発生する燃焼性ガスを排出するガス
排出口６が配設されている。
【００２２】炉体１の底部には溶銑７が溜まり、その上
部に溶銑７より比重の軽い泡立ちスラグ８が溜まってお
り、溶銑７は溶銑溜まり９を介して出銑口１１から、ス
ラグはスラグ溜まり１０を介して出滓口１２から、それ
ぞれ連続的に排出される。
部に溶銑７より比重の軽い泡立ちスラグ８が溜まってお
り、溶銑７は溶銑溜まり９を介して出銑口１１から、ス
ラグはスラグ溜まり１０を介して出滓口１２から、それ
ぞれ連続的に排出される。
【００２３】原料投入口５から投入された鉄原料中の酸
化鉄（ＦｅＯ及びＦｅ2 Ｏ3 ）は、同じく原料投入口５
から投入された炭材中炭素分により、泡立ちスラグ８中
で以下の式（１），（２）に示す反応により還元され
る。 ＦｅＯ ＋ Ｃ→ Ｆｅ＋ ＣＯ （吸熱反応） …（１） Ｆｅ2 Ｏ3 ＋３Ｃ→２Ｆｅ＋３ＣＯ （吸熱反応） …（２）
化鉄（ＦｅＯ及びＦｅ2 Ｏ3 ）は、同じく原料投入口５
から投入された炭材中炭素分により、泡立ちスラグ８中
で以下の式（１），（２）に示す反応により還元され
る。 ＦｅＯ ＋ Ｃ→ Ｆｅ＋ ＣＯ （吸熱反応） …（１） Ｆｅ2 Ｏ3 ＋３Ｃ→２Ｆｅ＋３ＣＯ （吸熱反応） …（２）
【００２４】この溶融還元法においては、式（１），
（２）の還元反応は泡立ちスラグ８中で行われるため、
その還元速度即ち溶銑の生産速度はスラグの体積にほぼ
比例することは広く知られている。
（２）の還元反応は泡立ちスラグ８中で行われるため、
その還元速度即ち溶銑の生産速度はスラグの体積にほぼ
比例することは広く知られている。
【００２５】また、原料投入口５から投入された炭材中
炭素分の一部は、炉体１を貫通して泡立ちスラグ８に向
けて配設された下部羽口１３を通じて泡立ちスラグ８中
に吹き込まれる酸素と、以下の式（３）に示す反応によ
り酸化される。 Ｃ＋１／２Ｏ2 →ＣＯ （発熱反応）…（３） この溶融還元炉のエネルギー効率即ち炭材原単位は、式
（１），（２），（３）の反応に必要な炭素分の合計に
よって決定される。
炭素分の一部は、炉体１を貫通して泡立ちスラグ８に向
けて配設された下部羽口１３を通じて泡立ちスラグ８中
に吹き込まれる酸素と、以下の式（３）に示す反応によ
り酸化される。 Ｃ＋１／２Ｏ2 →ＣＯ （発熱反応）…（３） この溶融還元炉のエネルギー効率即ち炭材原単位は、式
（１），（２），（３）の反応に必要な炭素分の合計に
よって決定される。
【００２６】さらに、上記式（１），（２），（３）に
より泡立ちスラグ８中で発生したＣＯガス及び炭材中水
素分は、炉体１を貫通して２次燃焼帯１６に向けて配設
された上部羽口１４を通じて２次燃焼帯１６中に吹き込
まれる酸素と、以下の式（４），（５）に示す反応によ
り酸化される。 ＣＯ＋１／２Ｏ2 →ＣＯ2 （発熱反応） …（４） Ｈ2 ＋１／２Ｏ2 →Ｈ2 Ｏ （発熱反応） …（５）
より泡立ちスラグ８中で発生したＣＯガス及び炭材中水
素分は、炉体１を貫通して２次燃焼帯１６に向けて配設
された上部羽口１４を通じて２次燃焼帯１６中に吹き込
まれる酸素と、以下の式（４），（５）に示す反応によ
り酸化される。 ＣＯ＋１／２Ｏ2 →ＣＯ2 （発熱反応） …（４） Ｈ2 ＋１／２Ｏ2 →Ｈ2 Ｏ （発熱反応） …（５）
【００２７】この式（４），（５）の反応を炉内２次燃
焼と呼び、この２次燃焼の度合いの大小を以下の式
（６）で定義される炉内２次燃焼率で表すことと、この
２次燃焼率は上部羽口１４を通じて２次燃焼帯１６中に
吹き込まれる酸素の流量を増加することで増加すること
は広く知られている。 炉内２次燃焼率＝（ＣＯ2 ％＋Ｈ2 Ｏ％） ／（ＣＯ2 ％＋ＣＯ％＋Ｈ2 Ｏ％＋Ｈ2 ％） …（６） 但し、（６）式中のＣＯ2 ％，ＣＯ％，Ｈ2 Ｏ％，Ｈ2
％は、ガス排出口６における燃焼性ガスの各成分の体積
分率を示す。
焼と呼び、この２次燃焼の度合いの大小を以下の式
（６）で定義される炉内２次燃焼率で表すことと、この
２次燃焼率は上部羽口１４を通じて２次燃焼帯１６中に
吹き込まれる酸素の流量を増加することで増加すること
は広く知られている。 炉内２次燃焼率＝（ＣＯ2 ％＋Ｈ2 Ｏ％） ／（ＣＯ2 ％＋ＣＯ％＋Ｈ2 Ｏ％＋Ｈ2 ％） …（６） 但し、（６）式中のＣＯ2 ％，ＣＯ％，Ｈ2 Ｏ％，Ｈ2
％は、ガス排出口６における燃焼性ガスの各成分の体積
分率を示す。
【００２８】炉内２次燃焼率を上昇させると、２次燃焼
帯１６における式（４），（５）の反応熱の一部が泡立
ちスラグ８に伝達し、スラグ中の式（３）の発熱反応に
必要な炭素分を減少せしめることで、炭材原単位が減少
する。
帯１６における式（４），（５）の反応熱の一部が泡立
ちスラグ８に伝達し、スラグ中の式（３）の発熱反応に
必要な炭素分を減少せしめることで、炭材原単位が減少
する。
【００２９】この２次燃焼帯から泡立ちスラグ８への熱
移動量を大きくするためには、前述のように、泡立ちス
ラグ８の上下方向の撹拌を十分に行うことが必要である
が、特開平１−５０２２７６号公報で提案されている従
来技術の溶融還元設備の炉体構造では、図３に示すよう
に、長方形の炉体の２つの長辺の各々を水平方向に貫通
して泡立ちスラグ８に向けて配設された下部羽口１３を
通じて、泡立ちスラグ８中に純酸素及び／又は酸素富化
ガスを吹き込むため、この吹込みガスの水平方向の到達
距離：Ｌ3 とすると、炉体の上記下部羽口の高さにおけ
る水平断面の短辺方向の長さ：Ｌ1 は、Ｌ1 ≦２×Ｌ3
としている。
移動量を大きくするためには、前述のように、泡立ちス
ラグ８の上下方向の撹拌を十分に行うことが必要である
が、特開平１−５０２２７６号公報で提案されている従
来技術の溶融還元設備の炉体構造では、図３に示すよう
に、長方形の炉体の２つの長辺の各々を水平方向に貫通
して泡立ちスラグ８に向けて配設された下部羽口１３を
通じて、泡立ちスラグ８中に純酸素及び／又は酸素富化
ガスを吹き込むため、この吹込みガスの水平方向の到達
距離：Ｌ3 とすると、炉体の上記下部羽口の高さにおけ
る水平断面の短辺方向の長さ：Ｌ1 は、Ｌ1 ≦２×Ｌ3
としている。
【００３０】Ｌ1 をＬ1 ＞２×Ｌ3 にした場合、図４に
示すように、下部羽口１３を通じて泡立ちスラグ８中に
吹き込まれる純酸素及び／又は酸素富化ガスが、炉体の
上記下部羽口の高さにおける水平断面の短辺方向の中心
に到達せずに、短辺方向の中心付近の泡立ちスラグ８が
十分に撹拌されないという問題が生じる。
示すように、下部羽口１３を通じて泡立ちスラグ８中に
吹き込まれる純酸素及び／又は酸素富化ガスが、炉体の
上記下部羽口の高さにおける水平断面の短辺方向の中心
に到達せずに、短辺方向の中心付近の泡立ちスラグ８が
十分に撹拌されないという問題が生じる。
【００３１】一方、溶銑７及び泡立ちスラグ８に向けて
垂直方向に配設された底部羽口１５を通じてガスを吹き
込む場合、そのガス流量の大小に係わらず、ガスは一定
の広がり角：２θ（約２０°）であることが、公知文献
（鉄と鋼，６１，（１９８１）、No．６等）より広く知
られている。
垂直方向に配設された底部羽口１５を通じてガスを吹き
込む場合、そのガス流量の大小に係わらず、ガスは一定
の広がり角：２θ（約２０°）であることが、公知文献
（鉄と鋼，６１，（１９８１）、No．６等）より広く知
られている。
【００３２】従って、溶銑７及びスラグ８の合計高さ：
Ｈとすると、底部羽口１５から吹き込まれたガスのスラ
グ８上面における広がり幅：Ｌ4 は、Ｌ4 ＝２Ｈ×ｔａ
ｎθで表せ、このガス広がり幅：Ｌ4 内は十分に撹拌さ
れる。
Ｈとすると、底部羽口１５から吹き込まれたガスのスラ
グ８上面における広がり幅：Ｌ4 は、Ｌ4 ＝２Ｈ×ｔａ
ｎθで表せ、このガス広がり幅：Ｌ4 内は十分に撹拌さ
れる。
【００３３】そこで、図１に示す本発明に係わる溶融還
元設備の炉体構造においては、炉体の底面の短辺方向の
中心付近に底部羽口を配し、該底部羽口から溶銑中に不
活性ガスを吹き込む如くなしたことで、炉体の上記下部
羽口の高さにおける水平断面の短辺方向の長さ：Ｌ1 を
２×Ｌ3 ＜Ｌ1 ＜２×（Ｌ3 ＋Ｈ×ｔａｎθ）にした場
合でも、前述の下部羽口の高さにおける水平断面の短辺
方向の中心付近の泡立ちスラグ８が十分に撹拌される。
元設備の炉体構造においては、炉体の底面の短辺方向の
中心付近に底部羽口を配し、該底部羽口から溶銑中に不
活性ガスを吹き込む如くなしたことで、炉体の上記下部
羽口の高さにおける水平断面の短辺方向の長さ：Ｌ1 を
２×Ｌ3 ＜Ｌ1 ＜２×（Ｌ3 ＋Ｈ×ｔａｎθ）にした場
合でも、前述の下部羽口の高さにおける水平断面の短辺
方向の中心付近の泡立ちスラグ８が十分に撹拌される。
【００３４】以下の表１に、下部羽口の高さにおける必
要水平断面積：Ｓ＝５０ｍ2 、下部羽口１３から吹き込
まれたガスの水平方向の到達距離：Ｌ3 ＝１．３ｍ、溶
銑７及びスラグ８の高さ：Ｈ＝５ｍの時の、従来技術及
び本発明に係わる溶融還元設備の炉体寸法の１例を示
す。
要水平断面積：Ｓ＝５０ｍ2 、下部羽口１３から吹き込
まれたガスの水平方向の到達距離：Ｌ3 ＝１．３ｍ、溶
銑７及びスラグ８の高さ：Ｈ＝５ｍの時の、従来技術及
び本発明に係わる溶融還元設備の炉体寸法の１例を示
す。
【００３５】
【表１】
【００３６】また、長方形の炉体１の２つの長辺を水平
方向に貫通してスラグ８に向けて配設された下部羽口１
３を通じて、スラグ中に酸素及び／又は酸素富化ガスを
吹き込んで溶鉄又は溶銑を直接製造する設備において
は、前述の式（３）の発熱反応に必要な酸素は、専ら下
部羽口１３から吹き込まれるため、底部羽口１５から吹
き込まれるガスは専らスラグ８及び溶銑７の撹拌に寄与
すればよく、酸素を含ませる必要はない。
方向に貫通してスラグ８に向けて配設された下部羽口１
３を通じて、スラグ中に酸素及び／又は酸素富化ガスを
吹き込んで溶鉄又は溶銑を直接製造する設備において
は、前述の式（３）の発熱反応に必要な酸素は、専ら下
部羽口１３から吹き込まれるため、底部羽口１５から吹
き込まれるガスは専らスラグ８及び溶銑７の撹拌に寄与
すればよく、酸素を含ませる必要はない。
【００３７】一方、底部羽口１５から溶銑中に吹き込む
ガスに酸素を含ませると、溶銑中の金属鉄分の再酸化を
招くおそれもある。従って、本発明においては、底部羽
口１５から不活性ガス（例えば窒素、アルゴン等）を吹
き込む構成としている。
ガスに酸素を含ませると、溶銑中の金属鉄分の再酸化を
招くおそれもある。従って、本発明においては、底部羽
口１５から不活性ガス（例えば窒素、アルゴン等）を吹
き込む構成としている。
【００３８】また、図２に示す本実施例におけるサイホ
ンの原理による出銑及び出滓方式においては、炉内の溶
銑７の上面から出銑口１１までの高さ：Ｈm1、炉内の溶
銑７の上面から出滓口１２までの高さ：Ｈs1、及び炉内
の溶銑７の上面から炉内の泡立ちスラグ８までの高さ：
Ｈs2は、以下の式の関係がある。 Ｈs1＝Ｈm1×Ｙm ／Ｙs1 …（７） Ｈs2＝Ｈm1×Ｙm ／Ｙs2 …（８） 但し、Ｙm ：溶銑１１の比重 Ｙs1：スラグ溜まり１０中の鎮静したスラグ１７の比重 Ｙs2：炉内の泡立ちスラグ８の比重
ンの原理による出銑及び出滓方式においては、炉内の溶
銑７の上面から出銑口１１までの高さ：Ｈm1、炉内の溶
銑７の上面から出滓口１２までの高さ：Ｈs1、及び炉内
の溶銑７の上面から炉内の泡立ちスラグ８までの高さ：
Ｈs2は、以下の式の関係がある。 Ｈs1＝Ｈm1×Ｙm ／Ｙs1 …（７） Ｈs2＝Ｈm1×Ｙm ／Ｙs2 …（８） 但し、Ｙm ：溶銑１１の比重 Ｙs1：スラグ溜まり１０中の鎮静したスラグ１７の比重 Ｙs2：炉内の泡立ちスラグ８の比重
【００３９】また、炉内の溶銑７及びスラグ８の合計高
さ：Ｈ、及び炉内の溶銑７の高さ：Ｈm2と炉内の溶銑７
の上面から炉内の泡立ちスラグ８までの高さ：Ｈs2は、
以下の式の関係がある。 Ｈ＝Ｈm2＋Ｈs2 …（９）
さ：Ｈ、及び炉内の溶銑７の高さ：Ｈm2と炉内の溶銑７
の上面から炉内の泡立ちスラグ８までの高さ：Ｈs2は、
以下の式の関係がある。 Ｈ＝Ｈm2＋Ｈs2 …（９）
【００４０】従って、炉底から出銑口１１までの高さ：
Ｈm1＋Ｈm2、及び炉底から出滓口１２までの高さ：Ｈs1
＋Ｈm2を変更しなければ、炉内の溶銑７及び泡立ちスラ
グ８の合計高さ：Ｈは一定に保たれる。
Ｈm1＋Ｈm2、及び炉底から出滓口１２までの高さ：Ｈs1
＋Ｈm2を変更しなければ、炉内の溶銑７及び泡立ちスラ
グ８の合計高さ：Ｈは一定に保たれる。
【００４１】
【発明の効果】本発明の溶融還元炉の炉体構造において
は、炉体の底面の短辺方向の中心付近に底部羽口を配
し、該底部羽口から溶銑中に不活性ガスを吹き込む如く
なしたことにより、下部羽口の高さにおける水平断面の
短辺方向の長さ即ち炉体の短辺方向の長さを増大でき、
下部羽口の高さにおける水平断面の短辺方向の長さ即ち
炉体の長辺方向の長さを増大することなしに溶銑の生産
量の増大が可能となることで、以下の効果が期待でき
る。 工場建築物内の配置が容易になる。 炉体及び耐火物の熱膨張吸収が容易になる。 水平断面が長方形の炉体の長辺方向の反応の均一性確
保が容易になる。 底部羽口を通じて溶銑中に不活性ガスを吹き込むこと
により、溶銑中は常に還元性雰囲気に保持され、鉄分の
再酸化がない。
は、炉体の底面の短辺方向の中心付近に底部羽口を配
し、該底部羽口から溶銑中に不活性ガスを吹き込む如く
なしたことにより、下部羽口の高さにおける水平断面の
短辺方向の長さ即ち炉体の短辺方向の長さを増大でき、
下部羽口の高さにおける水平断面の短辺方向の長さ即ち
炉体の長辺方向の長さを増大することなしに溶銑の生産
量の増大が可能となることで、以下の効果が期待でき
る。 工場建築物内の配置が容易になる。 炉体及び耐火物の熱膨張吸収が容易になる。 水平断面が長方形の炉体の長辺方向の反応の均一性確
保が容易になる。 底部羽口を通じて溶銑中に不活性ガスを吹き込むこと
により、溶銑中は常に還元性雰囲気に保持され、鉄分の
再酸化がない。
【図１】本発明に係わる溶融還元設備の炉体構造立断面
図。
図。
【図２】図１の側面図。
【図３】特開平１−５０２２７６号公報で提案されてい
る従来技術の溶融還元設備の炉体構造立断面図。
る従来技術の溶融還元設備の炉体構造立断面図。
【図４】図３の従来技術の溶融還元設備において、下部
羽口の高さにおける水平断面の短辺方向の長さを増大し
た場合の炉体構造立断面図。
羽口の高さにおける水平断面の短辺方向の長さを増大し
た場合の炉体構造立断面図。
１ 炉体 ２ 基礎 ３ 水冷パネル ４ 耐火物 ５ 原料投入口 ６ ガス排出口 ７ 溶銑 ８ 泡立ちスラグ ９ 溶銑溜まり １０ スラグ溜まり １１ 出銑口 １２ 出滓口 １３ 下部羽口 １４ 上部羽口 １５ 底部羽口 １６ ２次燃焼帯 １７ スラグ溜まり１０中の鎮静したスラグ Ｌ1 炉体１の短辺方向の長さ Ｌ2 炉体１の長辺方向の長さ Ｌ3 下部羽口１３から吹き込まれたガスの水平方向の
到達距離 Ｌ4 底部羽口１５から吹き込まれたガスのスラグ８上
面における広がり幅 Ｈ 溶銑７及び泡立ちスラグ８の合計高さ Ｈm1 炉内の溶銑７の上面から出銑口１１までの高さ Ｈm2 炉内の溶銑７の高さ Ｈs1 炉内の溶銑７の上面から出滓口１２までの高さ Ｈs2 炉内の溶銑７の上面から炉内の泡立ちスラグ８ま
での高さ
到達距離 Ｌ4 底部羽口１５から吹き込まれたガスのスラグ８上
面における広がり幅 Ｈ 溶銑７及び泡立ちスラグ８の合計高さ Ｈm1 炉内の溶銑７の上面から出銑口１１までの高さ Ｈm2 炉内の溶銑７の高さ Ｈs1 炉内の溶銑７の上面から出滓口１２までの高さ Ｈs2 炉内の溶銑７の上面から炉内の泡立ちスラグ８ま
での高さ
Claims (2)
- 【請求項１】 水平断面が長方形の炉本体に鉄原料、炭
材及び媒溶剤を添加し、長方形の炉体の２つの長辺の各
々を水平方向に貫通してスラグに向けて配設された下部
羽口を通じてスラグ中に酸素及び／又は酸素富化ガスを
吹き込んで、溶鉄又は溶銑を直接製造する設備におい
て、炉体の底面の短辺方向の中心付近に底部羽口を配
し、該底部羽口から溶銑中に不活性ガスを吹き込む如く
なしたことを特徴とする溶融還元設備の炉体構造。 - 【請求項２】 請求項１の溶融還元設備において、溶銑
及びスラグの合計高さ：Ｈ、下部羽口を通じてスラグ中
に吹き込まれる吹込みガスの水平方向の到達距離：
Ｌ3 、底部羽口から吹き込まれるガスの広がり角：２θ
とすると、炉体の上記下部羽口の高さにおける水平断面
の短辺方向の長さ：Ｌ1 を２×Ｌ3 ＜Ｌ1≦２×（Ｌ3
＋Ｈ×ｔａｎθ）にしたことを特徴とする請求項１記載
の溶融還元設備の炉体構造。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8397696A JPH09272906A (ja) | 1996-04-05 | 1996-04-05 | 溶融還元設備の炉体構造 |
| KR1019980707816A KR20000005151A (ko) | 1996-04-05 | 1997-04-02 | 용융 환원 장치 및 그것의 작동 방법 |
| EP97914586A EP0905260A1 (en) | 1996-04-05 | 1997-04-02 | Smelting reduction apparatus and method of operating the same |
| CN97194407A CN1068052C (zh) | 1996-04-05 | 1997-04-02 | 熔融还原装置以及操作该装置的方法 |
| PCT/JP1997/001142 WO1997038141A1 (fr) | 1996-04-05 | 1997-04-02 | Appareil de reduction par fusion et procede de mise en oeuvre |
| IDP971143A ID16806A (id) | 1996-04-05 | 1997-04-04 | Alat reduksi peleburan dan metode pengoperasiannya |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8397696A JPH09272906A (ja) | 1996-04-05 | 1996-04-05 | 溶融還元設備の炉体構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09272906A true JPH09272906A (ja) | 1997-10-21 |
Family
ID=13817578
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8397696A Withdrawn JPH09272906A (ja) | 1996-04-05 | 1996-04-05 | 溶融還元設備の炉体構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09272906A (ja) |
-
1996
- 1996-04-05 JP JP8397696A patent/JPH09272906A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030701 |