JPH09272908A - 溶融還元設備の操業方法 - Google Patents
溶融還元設備の操業方法Info
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- JPH09272908A JPH09272908A JP8397896A JP8397896A JPH09272908A JP H09272908 A JPH09272908 A JP H09272908A JP 8397896 A JP8397896 A JP 8397896A JP 8397896 A JP8397896 A JP 8397896A JP H09272908 A JPH09272908 A JP H09272908A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 炉本体に金属原料、炭材及び造滓剤を添加
し、純酸素及び／又は酸素富化ガスを吹き込んで溶融金
属を直接製造する設備において、高炉スラグと異なり再
資源化が遅れている電気炉、２次精錬設備、転炉等の製
鋼過程で発生するスラグを溶融還元の金属材料、造滓
剤、熱源として有効活用することで、溶融還元炉の金属
材料原単位、媒溶剤原単位、炭材原単位及び酸素原単位
を低減することを目的とする。 【解決手段】 炉本体に金属原料、炭材及び造滓剤を添
加し、純酸素及び／又は酸素富化ガスを吹き込んで、溶
融金属を直接製造する設備において、炉本体上に配置し
た開閉自在な溶融スラグ投入口から電気炉、２次精錬設
備、転炉等の製鋼過程で発生するスラグを溶融状態のま
まで炉本体に装入することを特徴とする溶融還元設備の
操業方法。
し、純酸素及び／又は酸素富化ガスを吹き込んで溶融金
属を直接製造する設備において、高炉スラグと異なり再
資源化が遅れている電気炉、２次精錬設備、転炉等の製
鋼過程で発生するスラグを溶融還元の金属材料、造滓
剤、熱源として有効活用することで、溶融還元炉の金属
材料原単位、媒溶剤原単位、炭材原単位及び酸素原単位
を低減することを目的とする。 【解決手段】 炉本体に金属原料、炭材及び造滓剤を添
加し、純酸素及び／又は酸素富化ガスを吹き込んで、溶
融金属を直接製造する設備において、炉本体上に配置し
た開閉自在な溶融スラグ投入口から電気炉、２次精錬設
備、転炉等の製鋼過程で発生するスラグを溶融状態のま
まで炉本体に装入することを特徴とする溶融還元設備の
操業方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、炉本体に金属原
料、炭材及び造滓剤を添加し、純酸素及び／又は酸素富
化ガスを吹き込んで、溶融金属を直接製造する溶融還元
の操業方法に関する。
料、炭材及び造滓剤を添加し、純酸素及び／又は酸素富
化ガスを吹き込んで、溶融金属を直接製造する溶融還元
の操業方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】溶融還元は、炉本体内に金属原料、炭材
及び造滓剤を添加し、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金属を還元し、
溶融金属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。
及び造滓剤を添加し、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金属を還元し、
溶融金属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、特に小規模溶融金属製造法として最近注
目されつつある。
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、特に小規模溶融金属製造法として最近注
目されつつある。
【０００４】一般にこの種の溶融還元法は、炉本体内に
予備還元した金属原料、炭材及び造滓剤を添加し、炉本
体から発生する燃焼性ガス中のＣＯガス、Ｈ2 ガスで金
属原料を予備還元する２段法（例えば特開５７−１２０
６０７号公報、特開昭６１−９６０１９号公報等）と、
炉本体内に未還元の金属原料、炭材及び媒溶剤を添加
し、スラグ中で金属原料中の酸化金属を還元し、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６１−２７９６０８号
公報、特開昭６０−９８１５号公報等）とに分類され
る。
予備還元した金属原料、炭材及び造滓剤を添加し、炉本
体から発生する燃焼性ガス中のＣＯガス、Ｈ2 ガスで金
属原料を予備還元する２段法（例えば特開５７−１２０
６０７号公報、特開昭６１−９６０１９号公報等）と、
炉本体内に未還元の金属原料、炭材及び媒溶剤を添加
し、スラグ中で金属原料中の酸化金属を還元し、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６１−２７９６０８号
公報、特開昭６０−９８１５号公報等）とに分類され
る。
【０００５】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、及び予備還元炉内での反応の均一性から金
属原料の形状制限がある（例えば充填層方式においては
塊状の金属原料しか使用できず、流動層方式では粉状の
金属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、及び予備還元炉内での反応の均一性から金
属原料の形状制限がある（例えば充填層方式においては
塊状の金属原料しか使用できず、流動層方式では粉状の
金属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。
【０００６】以下、鉄の還元の場合について説明する
が、本発明が同様の溶融還元法によって製造される非鉄
金属及び鉄合金（例えばクロム、ニッケル、マンガン
等）の溶融還元設備についても適用されることは言うま
でもない。
が、本発明が同様の溶融還元法によって製造される非鉄
金属及び鉄合金（例えばクロム、ニッケル、マンガン
等）の溶融還元設備についても適用されることは言うま
でもない。
【０００７】このような１段法溶融還元においては、造
滓剤として生石灰（ＣａＯ）又は石灰石（ＣａＣＯ3 ）
を投入してきた。生石灰又は石灰石は鉄原料中の脈石分
及び炭材中の灰分に含まれるＳｉＯ2 を希釈し、塩基度
（ＣａＯ／ＳｉＯ2 ）を１前後にするために投入され、
その投入量も例えば鉄原料の溶融還元の場合には、鉄原
料中の脈石分及び炭材中の灰分の成分によって異なる
が、生石灰を例えば約１４０kg/tと多量に投入されてい
た。
滓剤として生石灰（ＣａＯ）又は石灰石（ＣａＣＯ3 ）
を投入してきた。生石灰又は石灰石は鉄原料中の脈石分
及び炭材中の灰分に含まれるＳｉＯ2 を希釈し、塩基度
（ＣａＯ／ＳｉＯ2 ）を１前後にするために投入され、
その投入量も例えば鉄原料の溶融還元の場合には、鉄原
料中の脈石分及び炭材中の灰分の成分によって異なる
が、生石灰を例えば約１４０kg/tと多量に投入されてい
た。
【０００８】一方、電気炉、２次精錬設備、転炉等の製
鋼課程で発生するスラグは、高炉スラグがＴＦｅ＜１
％、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ2 ）＝約１．５という成分
で、高炉セメント原料、コンクリート粗骨材等の再資源
化が進んでいる。
鋼課程で発生するスラグは、高炉スラグがＴＦｅ＜１
％、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ2 ）＝約１．５という成分
で、高炉セメント原料、コンクリート粗骨材等の再資源
化が進んでいる。
【０００９】これに対し、炭素鋼溶製の場合の電気炉ス
ラグ及び転炉スラグにおいてはＴＦｅ＝２５％〜４０％
と高いこと、２次精錬スラグにおいては、ＴＦｅ＝１〜
２％と低いものの、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ2 ）＝約２
〜３と高く水和反応による体積膨張があることから、高
炉スラグのような再資源化が進んでいない。従って、ス
ラグの廃却による費用がかさみ、炭素鋼製造コストが高
価についていた。以上、炭素鋼製造の場合についての課
題を述べたが、含クロム鋼、含マンガン鋼、含ニッケル
鋼等の製造の場合もほぼ同じ課題を有している。
ラグ及び転炉スラグにおいてはＴＦｅ＝２５％〜４０％
と高いこと、２次精錬スラグにおいては、ＴＦｅ＝１〜
２％と低いものの、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ2 ）＝約２
〜３と高く水和反応による体積膨張があることから、高
炉スラグのような再資源化が進んでいない。従って、ス
ラグの廃却による費用がかさみ、炭素鋼製造コストが高
価についていた。以上、炭素鋼製造の場合についての課
題を述べたが、含クロム鋼、含マンガン鋼、含ニッケル
鋼等の製造の場合もほぼ同じ課題を有している。
【００１０】そこで、これらの課題を解決するために、
クロム鉱石を転炉等の精錬炉に装入し、炉内でクロム鉱
石を溶融還元する方法において、造滓剤として含クロム
鋼精錬時のスラグ、又はステンレス溶解後の電気炉スラ
グを冷却固化した状態で炉上バンカーから投入する方法
が、特開昭６３−１５３２０７号公報で提案されてい
る。この方法では、従来廃却されていた前記スラグの有
効利用が図られ、造滓剤の使用量が低減されると共に、
上記スラグに含まれている５％程度の未還元クロム分を
回収できるという効果が期待できる。
クロム鉱石を転炉等の精錬炉に装入し、炉内でクロム鉱
石を溶融還元する方法において、造滓剤として含クロム
鋼精錬時のスラグ、又はステンレス溶解後の電気炉スラ
グを冷却固化した状態で炉上バンカーから投入する方法
が、特開昭６３−１５３２０７号公報で提案されてい
る。この方法では、従来廃却されていた前記スラグの有
効利用が図られ、造滓剤の使用量が低減されると共に、
上記スラグに含まれている５％程度の未還元クロム分を
回収できるという効果が期待できる。
【００１１】一方、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、溶融還元炉を一時停
止し補修等を行った後に再度立ち上げる場合には、何ら
かの方法で溶融スラグを炉内に生成する必要がある。こ
の炉内の溶融スラグを生成するために、冷却固化したス
ラグを炉内に装入し、バーナー等で加熱し溶融する方法
もあるが、この方法では多量のエネルギーと長い溶解時
間が必要となる課題があった。
元は溶融スラグ中で行われるため、溶融還元炉を一時停
止し補修等を行った後に再度立ち上げる場合には、何ら
かの方法で溶融スラグを炉内に生成する必要がある。こ
の炉内の溶融スラグを生成するために、冷却固化したス
ラグを炉内に装入し、バーナー等で加熱し溶融する方法
もあるが、この方法では多量のエネルギーと長い溶解時
間が必要となる課題があった。
【００１２】そこで、これらの課題を解決するために、
長方形の炉体の２つの長辺を水平方向に貫通してスラグ
に向けら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み、炉体を貫通して２次燃
焼帯に向けられた上部羽口を通じて２次燃焼帯に純酸素
及び／又は酸素富化ガスを吹き込み、炉内面の２次燃焼
帯及びスラグに面した範囲に水冷パネルを内張りした溶
融還元炉において、溶融還元炉を一時停止し補修等を行
った後に再度立ち上げる場合に、炉内に内張りした耐火
物の予熱後に、高炉、平炉もしくは電気炉にて副産物と
して得られた溶融スラグを装入し、その後固体酸化物原
料を装入しつつ炭材及び酸素を供給して、溶融還元操業
を行う方法が、特開平１−５０２２７６号公報で提案さ
れている。
長方形の炉体の２つの長辺を水平方向に貫通してスラグ
に向けら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み、炉体を貫通して２次燃
焼帯に向けられた上部羽口を通じて２次燃焼帯に純酸素
及び／又は酸素富化ガスを吹き込み、炉内面の２次燃焼
帯及びスラグに面した範囲に水冷パネルを内張りした溶
融還元炉において、溶融還元炉を一時停止し補修等を行
った後に再度立ち上げる場合に、炉内に内張りした耐火
物の予熱後に、高炉、平炉もしくは電気炉にて副産物と
して得られた溶融スラグを装入し、その後固体酸化物原
料を装入しつつ炭材及び酸素を供給して、溶融還元操業
を行う方法が、特開平１−５０２２７６号公報で提案さ
れている。
【００１３】
【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。特開昭
６３−１５３２０７号公報で提案されている方法におい
ては、上記スラグを冷却固化した状態で炉上バンカーか
ら投入する方法のため、エネルギー原単位即ち炭材及び
酸素原単位が低下しないという課題を抱えている。
構造であっても、なお以下の課題を抱えている。特開昭
６３−１５３２０７号公報で提案されている方法におい
ては、上記スラグを冷却固化した状態で炉上バンカーか
ら投入する方法のため、エネルギー原単位即ち炭材及び
酸素原単位が低下しないという課題を抱えている。
【００１４】また、特開平１−５０２２７６号公報で提
案されている方法においては、あくまでも溶融還元炉を
一時停止し補修等を行った後に再度立ち上げる場合に、
溶融スラグを炉内に生成する方法であり、電気炉、２次
精錬設備、転炉等の製鋼課程で発生するスラグを溶融還
元の金属材料、造滓剤、熱源として有効活用することは
提案していない。
案されている方法においては、あくまでも溶融還元炉を
一時停止し補修等を行った後に再度立ち上げる場合に、
溶融スラグを炉内に生成する方法であり、電気炉、２次
精錬設備、転炉等の製鋼課程で発生するスラグを溶融還
元の金属材料、造滓剤、熱源として有効活用することは
提案していない。
【００１５】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、
電気炉、２次精錬設備、転炉等の製鋼課程で発生するス
ラグを溶融還元の金属材料、造滓剤、熱源として有効活
用することにより、溶融還元炉の金属材料原単位、造滓
剤原単位、炭材原単位及び酸素原単位を低減することを
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、
電気炉、２次精錬設備、転炉等の製鋼課程で発生するス
ラグを溶融還元の金属材料、造滓剤、熱源として有効活
用することにより、溶融還元炉の金属材料原単位、造滓
剤原単位、炭材原単位及び酸素原単位を低減することを
目的とする。
【００１６】
【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、炉本体に金属原料、炭材及び造滓剤を
添加し、純酸素及び／又は酸素富化ガスを吹き込んで、
溶融金属を直接製造する設備において、炉本体上部に配
置した開閉自在な溶融スラグを投入口から電気炉、２次
精錬設備、転炉等の製鋼課程で発生するスラグを溶融状
態のままで炉本体内に装入することを特徴とする。
めに、本発明は、炉本体に金属原料、炭材及び造滓剤を
添加し、純酸素及び／又は酸素富化ガスを吹き込んで、
溶融金属を直接製造する設備において、炉本体上部に配
置した開閉自在な溶融スラグを投入口から電気炉、２次
精錬設備、転炉等の製鋼課程で発生するスラグを溶融状
態のままで炉本体内に装入することを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の溶融還元炉の操業方法に
おいては、炉本体上部に配置した開閉自在な溶融スラグ
投入口から電気炉、２次精錬設備、転炉等の製鋼課程で
発生するスラグを溶融状態のままで炉本体内に装入する
ことにより、上記スラグを溶融還元の金属材料、造滓
剤、熱源として有効活用することで、以下の作用があ
る。
おいては、炉本体上部に配置した開閉自在な溶融スラグ
投入口から電気炉、２次精錬設備、転炉等の製鋼課程で
発生するスラグを溶融状態のままで炉本体内に装入する
ことにより、上記スラグを溶融還元の金属材料、造滓
剤、熱源として有効活用することで、以下の作用があ
る。
【００１８】電気炉、２次精錬設備、転炉等の製鋼課
程で発生するスラグは、各設備から排出時は約１６００
℃であり、溶融還元炉まで輸送した後も約１４００℃の
高温であり、上記のスラグを溶融状態のままで炉本体内
に装入することにより、上記スラグの顕熱分だけ投入必
要エネルギー即ち炭材、酸素原単位が減少する。
程で発生するスラグは、各設備から排出時は約１６００
℃であり、溶融還元炉まで輸送した後も約１４００℃の
高温であり、上記のスラグを溶融状態のままで炉本体内
に装入することにより、上記スラグの顕熱分だけ投入必
要エネルギー即ち炭材、酸素原単位が減少する。
【００１９】溶融還元炉内のスラグの塩基度は、還元
反応促進の面から約１．０に調整するために生石灰又は
石灰石等の造滓剤を投入するのが一般的であるが、電気
炉、転炉で発生するスラグの塩基度は約１．５、２次精
錬設備で発生するスラグの塩基度は約３であることか
ら、上記のスラグを炉本体内に装入することにより、上
記の造滓剤原単位が減少する。
反応促進の面から約１．０に調整するために生石灰又は
石灰石等の造滓剤を投入するのが一般的であるが、電気
炉、転炉で発生するスラグの塩基度は約１．５、２次精
錬設備で発生するスラグの塩基度は約３であることか
ら、上記のスラグを炉本体内に装入することにより、上
記の造滓剤原単位が減少する。
【００２０】電気炉、転炉で発生するスラグはＴＦｅ
＝２５〜４０％なので、上記のスラグを炉本体内に装入
することにより、上記のスラグ中鉄分を回収でき、鉄原
料単位が減少する。
＝２５〜４０％なので、上記のスラグを炉本体内に装入
することにより、上記のスラグ中鉄分を回収でき、鉄原
料単位が減少する。
【００２１】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜図２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ある。図２はその側面図である。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、開閉自在
な溶融スラグ投入口１５、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。
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ある。図２はその側面図である。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、開閉自在
な溶融スラグ投入口１５、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
又は断続的に排出される。本実施例は、鉄の還元の場合
について説明するが、本発明が同様の溶融還元法によっ
て製造される非鉄金属及び鉄合金（例えばクロム、ニッ
ケル、マンガン等）の溶融還元設備についても適用され
ることは言うまでもない。
部に溶銑７より比重の軽いスラグ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
又は断続的に排出される。本実施例は、鉄の還元の場合
について説明するが、本発明が同様の溶融還元法によっ
て製造される非鉄金属及び鉄合金（例えばクロム、ニッ
ケル、マンガン等）の溶融還元設備についても適用され
ることは言うまでもない。
【００２３】ベルトコンベアー１９により原料投入口５
を通って投入された鉄原料中、及び揚重機１８に吊られ
た滓鍋１７により溶融スラグ投入口１５を通って投入さ
れた溶融スラグ中の酸化鉄（ＦｅＯ及びＦｅ2 Ｏ3 ）
は、同じくベルトコンベアー１９により原料投入口５を
通って投入された炭材中炭素分により、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）
を通って投入された鉄原料中、及び揚重機１８に吊られ
た滓鍋１７により溶融スラグ投入口１５を通って投入さ
れた溶融スラグ中の酸化鉄（ＦｅＯ及びＦｅ2 Ｏ3 ）
は、同じくベルトコンベアー１９により原料投入口５を
通って投入された炭材中炭素分により、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】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を貫通してスラグ８に向けて配
設された下部羽口１３を通じてスラグ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）
炭素分の一部は、炉体１を貫通してスラグ８に向けて配
設された下部羽口１３を通じてスラグ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）
【００２５】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、式（３）で酸化反応で発
生すべきエネルギーは、式（１），（２）の還元反応に
必要なエネルギー及び装入した鉄原料及び炭材をスラグ
８の温度まで上昇するのに必要なエネルギーによって決
定される。
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、式（３）で酸化反応で発
生すべきエネルギーは、式（１），（２）の還元反応に
必要なエネルギー及び装入した鉄原料及び炭材をスラグ
８の温度まで上昇するのに必要なエネルギーによって決
定される。
【００２６】従って、溶融スラグ投入口１５から投入さ
れた溶融スラグの顕熱により、鉄原料及び炭材をスラグ
８の温度まで上昇するのに必要なエネルギーの一部を補
償でき、式（３）で酸化反応で発生すべきエネルギーが
減少し、結果として炭材原単位が減少する。
れた溶融スラグの顕熱により、鉄原料及び炭材をスラグ
８の温度まで上昇するのに必要なエネルギーの一部を補
償でき、式（３）で酸化反応で発生すべきエネルギーが
減少し、結果として炭材原単位が減少する。
【００２７】さらに、上記式（１），（２），（３）に
よりスラグ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）
【００２８】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。２次燃焼帯１６における式
（４），（５）の反応熱の一部がスラグ８に伝達する。 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。２次燃焼帯１６における式
（４），（５）の反応熱の一部がスラグ８に伝達する。 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。
【００２９】以下の表１に、電気炉スラグ及び２次精錬
設備スラグの成分の１例を示す。各々の溶重量鋼当たり
の上記スラグ発生量は、操業条件によって変動するが、
例えば、溶鋼当たり電気炉スラグ：約１００kg/t程度、
２次精錬設備スラグ：約３０kg/t程度である。
設備スラグの成分の１例を示す。各々の溶重量鋼当たり
の上記スラグ発生量は、操業条件によって変動するが、
例えば、溶鋼当たり電気炉スラグ：約１００kg/t程度、
２次精錬設備スラグ：約３０kg/t程度である。
【００３０】例えば、溶融還元設備の下工程にある電気
炉における溶銑装入率を３０％（スクラップ装入率：７
０％）とし、電気炉及び２次精錬設備で発生したスラグ
を全量溶融還元設備に投入した場合、溶銑重量当たりの
上記スラグの溶融還元設備への投入量は、電気炉スラ
グ：約３００kg/t、２次精錬スラグ：約９０kg/tとな
る。
炉における溶銑装入率を３０％（スクラップ装入率：７
０％）とし、電気炉及び２次精錬設備で発生したスラグ
を全量溶融還元設備に投入した場合、溶銑重量当たりの
上記スラグの溶融還元設備への投入量は、電気炉スラ
グ：約３００kg/t、２次精錬スラグ：約９０kg/tとな
る。
【００３１】
【表１】
【００３２】表２に、鉄原料として鉄鉱石のみを使用し
た場合と、冷却固化後の電気炉及び２次精錬設備のスラ
グを投入した場合（特開昭６３−１５３２０７号公報で
提案されている従来技術を溶銑製造に適用した場合）
の、炭材、酸素及び造滓剤原単位の１例を示す。
た場合と、冷却固化後の電気炉及び２次精錬設備のスラ
グを投入した場合（特開昭６３−１５３２０７号公報で
提案されている従来技術を溶銑製造に適用した場合）
の、炭材、酸素及び造滓剤原単位の１例を示す。
【００３３】
【表２】
【００３４】電気炉スラグは、ＴＦｅ＝約２５〜４０％
なので、鉄原料原単位が約１３％減少する効果と、電気
炉スラグの塩基度は約１．５、２次精錬スラグの塩基度
は約３．０であることから、造滓剤原単位が約２２〜４
４％減少する効果はあるものの、冷却固化後のスラグを
投入したことにより、投入必要エネルギー即ち炭材、酸
素原単位の減少効果は殆どない。
なので、鉄原料原単位が約１３％減少する効果と、電気
炉スラグの塩基度は約１．５、２次精錬スラグの塩基度
は約３．０であることから、造滓剤原単位が約２２〜４
４％減少する効果はあるものの、冷却固化後のスラグを
投入したことにより、投入必要エネルギー即ち炭材、酸
素原単位の減少効果は殆どない。
【００３５】表３に、鉄原料として鉄鉱石のみを使用し
た場合と、溶融状態の電気炉及び２次精錬設備のスラグ
を投入した場合（本発明に係わる操業方法）の、炭材、
酸素原単位及び造滓剤原単位の１例を示す。
た場合と、溶融状態の電気炉及び２次精錬設備のスラグ
を投入した場合（本発明に係わる操業方法）の、炭材、
酸素原単位及び造滓剤原単位の１例を示す。
【００３６】
【表３】
【００３７】本発明の実施例によれば、鉄原料原単位が
約１３％減少する効果と、造滓剤原単位が約２４〜５５
％減少する効果があり、更に、溶融状態のスラグを投入
したことにより、投入必要エネルギー即ち炭材原単位が
約５〜６％、酸素原単位が約７〜８％減少する効果があ
る。
約１３％減少する効果と、造滓剤原単位が約２４〜５５
％減少する効果があり、更に、溶融状態のスラグを投入
したことにより、投入必要エネルギー即ち炭材原単位が
約５〜６％、酸素原単位が約７〜８％減少する効果があ
る。
【００３８】また、溶融還元炉の発生スラグ量が、約２
８〜４１％増加することにより、鉄原料の脈石成分及び
炭材に含まれる硫黄（Ｓ）及び燐（Ｐ）がスラグに持ち
出される量が増加し、結果として溶銑中に残留する硫黄
分が約１５〜１８％、燐分が約１０〜１５％低下する効
果もある。
８〜４１％増加することにより、鉄原料の脈石成分及び
炭材に含まれる硫黄（Ｓ）及び燐（Ｐ）がスラグに持ち
出される量が増加し、結果として溶銑中に残留する硫黄
分が約１５〜１８％、燐分が約１０〜１５％低下する効
果もある。
【００３９】尚、溶融還元炉の発生スラグは、ＴＦｅ＝
約３％と低く、塩基度：約１．０なので、高炉スラグと
ほぼ同様に再資源化が可能であり、溶融還元炉の発生ス
ラグ量が増加しても、溶銑製造コストの増加にはつなが
らない。
約３％と低く、塩基度：約１．０なので、高炉スラグと
ほぼ同様に再資源化が可能であり、溶融還元炉の発生ス
ラグ量が増加しても、溶銑製造コストの増加にはつなが
らない。
【００４０】
【発明の効果】本発明の溶融還元炉の操業方法において
は、炉本体上部に配置した開閉自在な溶融スラグ投入口
から製鋼課程で発生するスラグを溶融状態のままで炉本
体内に装入することにより、例えば、電気炉スラグを溶
銑重量当たり３００kg/t、２次精錬スラグを９０kg/tを
投入した場合には、以下の効果が期待できる。
は、炉本体上部に配置した開閉自在な溶融スラグ投入口
から製鋼課程で発生するスラグを溶融状態のままで炉本
体内に装入することにより、例えば、電気炉スラグを溶
銑重量当たり３００kg/t、２次精錬スラグを９０kg/tを
投入した場合には、以下の効果が期待できる。
【００４１】電気炉、２次精錬設備、転炉等の製鋼課
程で発生するスラグは、各設備から排出時は約１６００
℃であり、溶融還元炉まで輸送した後も約１４００℃の
高温であり、上記のスラグを溶融状態のままで炉本体内
に装入することにより、上記スラグの顕熱分だけ投入必
要エネルギー即ち炭材原単位が約６％、酸素原単位が約
８％減少する。
程で発生するスラグは、各設備から排出時は約１６００
℃であり、溶融還元炉まで輸送した後も約１４００℃の
高温であり、上記のスラグを溶融状態のままで炉本体内
に装入することにより、上記スラグの顕熱分だけ投入必
要エネルギー即ち炭材原単位が約６％、酸素原単位が約
８％減少する。
【００４２】溶融還元炉内のスラグの塩基度は、還元
反応促進の面から約１．０に調整するために生石灰又は
石灰石等の造滓剤を投入するのが一般的であるが、電気
炉、転炉で発生するスラグの塩基度は約１．５、２次精
錬設備で発生するスラグの塩基度は約３であることか
ら、上記のスラグを炉本体内に装入することにより、上
記の造滓剤原単位が約５５％減少する。
反応促進の面から約１．０に調整するために生石灰又は
石灰石等の造滓剤を投入するのが一般的であるが、電気
炉、転炉で発生するスラグの塩基度は約１．５、２次精
錬設備で発生するスラグの塩基度は約３であることか
ら、上記のスラグを炉本体内に装入することにより、上
記の造滓剤原単位が約５５％減少する。
【００４３】電気炉、転炉で発生するスラグはＴＦｅ
＝２５〜４０％なので、上記のスラグを炉本体内に装入
することにより、上記のスラグ中鉄分を回収でき、鉄原
料原単位が約１３％減少する。
＝２５〜４０％なので、上記のスラグを炉本体内に装入
することにより、上記のスラグ中鉄分を回収でき、鉄原
料原単位が約１３％減少する。
【００４４】溶融還元炉の発生スラグ量が約４１％増
加することにより、鉄原料の脈石成分及び炭材に含まれ
る硫黄（Ｓ）及び燐（Ｐ）がスラグに持ち出される量が
増加し、結果として溶銑中に残留する硫黄分が約１８
％、燐分が約１５％低下する。
加することにより、鉄原料の脈石成分及び炭材に含まれ
る硫黄（Ｓ）及び燐（Ｐ）がスラグに持ち出される量が
増加し、結果として溶銑中に残留する硫黄分が約１８
％、燐分が約１５％低下する。
【図１】本発明に係わる溶融還元設備の炉体構造立断面
図である。
図である。
【図２】図１の側面図である。
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 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 溶融スラグ投入口 １６ ２次燃焼帯 １７ 滓鍋 １８ 揚重機 １９ ベルトコンベアー
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成８年１１月８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００８】一方、電気炉、２次精錬設備、転炉等の製
鋼過程で発生するスラグは、高炉スラグがＴＦｅ＜１
％、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ2 ）＝約１．５という成分
で、高炉セメント原料、コンクリート粗骨材等の再資源
化が進んでいる。
鋼過程で発生するスラグは、高炉スラグがＴＦｅ＜１
％、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ2 ）＝約１．５という成分
で、高炉セメント原料、コンクリート粗骨材等の再資源
化が進んでいる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１４】また、特開平１−５０２２７６号公報で提
案されている方法においては、あくまでも溶融還元炉を
一時停止し補修等を行った後に再度立ち上げる場合に、
溶融スラグを炉内に生成する方法であり、電気炉、２次
精錬設備、転炉等の製鋼過程で発生するスラグを溶融還
元の金属材料、造滓剤、熱源として有効活用すること
は、提案していない。
案されている方法においては、あくまでも溶融還元炉を
一時停止し補修等を行った後に再度立ち上げる場合に、
溶融スラグを炉内に生成する方法であり、電気炉、２次
精錬設備、転炉等の製鋼過程で発生するスラグを溶融還
元の金属材料、造滓剤、熱源として有効活用すること
は、提案していない。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１５】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、
電気炉、２次精錬設備、転炉等の製鋼過程で発生するス
ラグを溶融還元の金属材料、造滓剤、熱源として有効活
用することにより、溶融還元炉の金属材料原単位、造滓
剤原単位、炭材原単位及び酸素原単位を低減することを
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、
電気炉、２次精錬設備、転炉等の製鋼過程で発生するス
ラグを溶融還元の金属材料、造滓剤、熱源として有効活
用することにより、溶融還元炉の金属材料原単位、造滓
剤原単位、炭材原単位及び酸素原単位を低減することを
目的とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１６】
【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、炉本体に金属原料、炭材及び造滓剤を
添加し、純酸素及び／又は酸素富化ガスを吹き込んで、
溶融金属を直接製造する設備において、炉本体上部に配
置した開閉自在な溶融スラグ投入口から電気炉、２次精
錬設備、転炉等の製鋼過程で発生するスラグを溶融状態
のままで炉本体内に装入することを特徴とする。
めに、本発明は、炉本体に金属原料、炭材及び造滓剤を
添加し、純酸素及び／又は酸素富化ガスを吹き込んで、
溶融金属を直接製造する設備において、炉本体上部に配
置した開閉自在な溶融スラグ投入口から電気炉、２次精
錬設備、転炉等の製鋼過程で発生するスラグを溶融状態
のままで炉本体内に装入することを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の溶融還元炉の操業方法に
おいては、炉本体上部に配置した開閉自在な溶融スラグ
投入口から電気炉、２次精錬設備、転炉等の製鋼過程で
発生するスラグを溶融状態のままで炉本体内に装入する
ことにより、上記スラグを溶融還元の金属材料、造滓
剤、熱源として有効活用することで、以下の作用があ
る。
おいては、炉本体上部に配置した開閉自在な溶融スラグ
投入口から電気炉、２次精錬設備、転炉等の製鋼過程で
発生するスラグを溶融状態のままで炉本体内に装入する
ことにより、上記スラグを溶融還元の金属材料、造滓
剤、熱源として有効活用することで、以下の作用があ
る。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１８】電気炉、２次精錬設備、転炉等の製鋼過
程で発生するスラグは、各設備から排出時は約１６００
℃であり、溶融還元炉まで輸送した後も約１４００℃の
高温であり、上記のスラグを溶融状態のままで炉本体内
に装入することにより、上記スラグの顕熱分だけ投入必
要エネルギー即ち炭材、酸素原単位が減少する。
程で発生するスラグは、各設備から排出時は約１６００
℃であり、溶融還元炉まで輸送した後も約１４００℃の
高温であり、上記のスラグを溶融状態のままで炉本体内
に装入することにより、上記スラグの顕熱分だけ投入必
要エネルギー即ち炭材、酸素原単位が減少する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３４】電気炉スラグは、ＴＦｅ＝約２５〜４０％
なので、鉄原料原単位が約１３％減少する効果と、電気
炉スラグの塩基度は約１．５、２次精錬スラグの塩基度
は約３．０であることから、造滓剤原単位が約２２〜４
３％減少する効果はあるものの、冷却固化後のスラグを
投入したことにより、投入必要エネルギー即ち炭材、酸
素原単位の減少効果は殆どない。
なので、鉄原料原単位が約１３％減少する効果と、電気
炉スラグの塩基度は約１．５、２次精錬スラグの塩基度
は約３．０であることから、造滓剤原単位が約２２〜４
３％減少する効果はあるものの、冷却固化後のスラグを
投入したことにより、投入必要エネルギー即ち炭材、酸
素原単位の減少効果は殆どない。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３７】本発明の実施例によれば、鉄原料原単位が
約１３％減少する効果と、造滓剤原単位が約２４〜４５
％減少する効果があり、更に、溶融状態のスラグを投入
したことにより、投入必要エネルギー即ち炭材原単位が
約５〜６％、酸素原単位が約７〜８％減少する効果があ
る。
約１３％減少する効果と、造滓剤原単位が約２４〜４５
％減少する効果があり、更に、溶融状態のスラグを投入
したことにより、投入必要エネルギー即ち炭材原単位が
約５〜６％、酸素原単位が約７〜８％減少する効果があ
る。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３８】また、溶融還元炉の発生スラグ量が、約２
８〜４１％増加することにより、鉄原料の脈石成分及び
炭材に含まれる硫黄（Ｓ）及び燐（Ｐ）がスラグに持ち
出される量が増加し、結果として溶銑中に残留する硫黄
分が約１５〜１９％、燐分が約１０〜１５％低下する効
果もある。
８〜４１％増加することにより、鉄原料の脈石成分及び
炭材に含まれる硫黄（Ｓ）及び燐（Ｐ）がスラグに持ち
出される量が増加し、結果として溶銑中に残留する硫黄
分が約１５〜１９％、燐分が約１０〜１５％低下する効
果もある。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４０】
【発明の効果】本発明の溶融還元炉の操業方法において
は、炉本体上部に配置した開閉自在な溶融スラグ投入口
から製鋼過程で発生するスラグを溶融状態のままで炉本
体内に装入することにより、例えば、電気炉スラグを溶
銑重量当たり３００kg/t、２次精錬スラグを９０kg/tを
投入した場合には、以下の効果が期待できる。
は、炉本体上部に配置した開閉自在な溶融スラグ投入口
から製鋼過程で発生するスラグを溶融状態のままで炉本
体内に装入することにより、例えば、電気炉スラグを溶
銑重量当たり３００kg/t、２次精錬スラグを９０kg/tを
投入した場合には、以下の効果が期待できる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４１】電気炉、２次精錬設備、転炉等の製鋼過
程で発生するスラグは、各設備から排出時は約１６００
℃であり、溶融還元炉まで輸送した後も約１４００℃の
高温であり、上記のスラグを溶融状態のままで炉本体内
に装入することにより、上記スラグの顕熱分だけ投入必
要エネルギー即ち炭材原単位が約６％、酸素原単位が約
８％減少する。
程で発生するスラグは、各設備から排出時は約１６００
℃であり、溶融還元炉まで輸送した後も約１４００℃の
高温であり、上記のスラグを溶融状態のままで炉本体内
に装入することにより、上記スラグの顕熱分だけ投入必
要エネルギー即ち炭材原単位が約６％、酸素原単位が約
８％減少する。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４２】溶融還元炉内のスラグの塩基度は、還元
反応促進の面から約１．０に調整するために生石灰又は
石灰石等の造滓剤を投入するのが一般的であるが、電気
炉、転炉で発生するスラグの塩基度は約１．５、２次精
錬設備で発生するスラグの塩基度は約３であることか
ら、上記のスラグを炉本体内に装入することにより、上
記の造滓剤原単位が約４５％減少する。
反応促進の面から約１．０に調整するために生石灰又は
石灰石等の造滓剤を投入するのが一般的であるが、電気
炉、転炉で発生するスラグの塩基度は約１．５、２次精
錬設備で発生するスラグの塩基度は約３であることか
ら、上記のスラグを炉本体内に装入することにより、上
記の造滓剤原単位が約４５％減少する。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４４】溶融還元炉の発生スラグ量が約４１％増
加することにより、鉄原料の脈石成分及び炭材に含まれ
る硫黄（Ｓ）及び燐（Ｐ）がスラグに持ち出される量が
増加し、結果として溶銑中に残留する硫黄分が約１９
％、燐分が約１５％低下する。
加することにより、鉄原料の脈石成分及び炭材に含まれ
る硫黄（Ｓ）及び燐（Ｐ）がスラグに持ち出される量が
増加し、結果として溶銑中に残留する硫黄分が約１９
％、燐分が約１５％低下する。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
Claims (1)
- 【請求項１】 炉本体に金属原料、炭材及び造滓剤を添
加し、純酸素及び／又は酸素富化ガスを吹き込んで、溶
融金属を直接製造する設備において、炉本体上部に配置
した開閉自在な溶融スラグ投入口から電気炉、２次精錬
設備、転炉等の製鋼課程で発生するスラグを溶融状態の
ままで炉本体内に装入することを特徴とする溶融還元設
備の操業方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8397896A JPH09272908A (ja) | 1996-04-05 | 1996-04-05 | 溶融還元設備の操業方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8397896A JPH09272908A (ja) | 1996-04-05 | 1996-04-05 | 溶融還元設備の操業方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09272908A true JPH09272908A (ja) | 1997-10-21 |
Family
ID=13817633
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8397896A Withdrawn JPH09272908A (ja) | 1996-04-05 | 1996-04-05 | 溶融還元設備の操業方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09272908A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8298317B2 (en) | 2004-01-30 | 2012-10-30 | Technological Resources Pty. Limited | Ironmaking and steelmaking |
-
1996
- 1996-04-05 JP JP8397896A patent/JPH09272908A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8298317B2 (en) | 2004-01-30 | 2012-10-30 | Technological Resources Pty. Limited | Ironmaking and steelmaking |
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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 |