JPH10330812A - 溶融還元設備及びその操業方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 下行程から指定される炉から排出される溶融
金属の温度が上昇した場合でも、炉本体内の溶融金属温
度を低く一定化することにより、スラグの顕熱、燃焼性
ガスの熱量及び水冷パネルからの抜熱量を小さくするこ
とで、結果として炭材及び酸素原単位を減少することを
目的とする。 【解決手段】 炉本体に金属原料、炭材、及び造滓材を
添加し、純酸素及び／又は酸素富化ガスを吹き込んで、
炉本体の底部には溶融金属が溜まり、その上部に溶融金
属より比重の軽いスラグが溜まっており、溶融金属は溶
融金属溜まりを介して出銑口から、スラグは出滓口から
それぞれ連続又は断続的に排出される溶融金属を直接製
造する設備において、前記溶融金属溜まりの天井又は側
面に、プラズマトーチ又は電極を設けたことを特徴とす
る溶融還元設備。

Description

【発明の詳細な説明】

【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、及び造滓材を添加し、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
元設備に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶融還元は、炉本体内に金属原料、炭
材、及び造滓材を添加し、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、１５００〜１７００℃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。

【０００４】−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、及び造滓材を添加し、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（例えば特開昭５７−１
２０６０７号公報、特開昭６１−９６０１９号公報等参
照）と、炉本体内に末還元の金属原料、炭材、及び造滓
材を添加し、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６１一２７
９６０８号公報、特開昭６０−９８１５号公報等参照）
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。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。

【０００６】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
（以後上部空間と呼ぶ）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％＋Ｈ₂Ｏ％＋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。

【０００７】ところが、スラグの上下方向の攪拌が十分
でない場合、スラグの下層への熱移動が小さくなり、ス
ラグの上層のみが加熱され、上部空間とスラグ上層の温
度差が小さくなり、上部空間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問題があった。この場
合、上部空間からスラグへの熱移動量が低下することか
ら、上部空間の雰囲気温度が上昇し、上部空間の炉壁に
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
という問題があった。

【０００８】そこで、これらの問題を解決するために、
底吹羽口と酸素上吹きランスを備え、炉壁に耐火物を内
張りした溶解炉に溶融金属を入れ、底吹羽口から吹き込
まれるガス量を制御し、スラグ組成及び遊離炭材量を制
限して溶融還元する方法が、特開昭６０−９８１５号公
報で提案されている。

【０００９】しかるに、この方法では、金属原料を還元
すると共に上部空間からスラグへの熱移動量を確保する
ためにスラグを強攪拌する必要があるが、この攪拌力を
溶融金属の攪拌を介してスラグに伝える点で精錬操作上
大きな難点があった。即ち、溶融金属攪拌ガス量が極め
て多いため、非酸素ガスでは溶融金属の温度の低下を招
き、一方、温度維持のために酸素を含ませると溶融金属
の酸化を招くジレンマがある。

【００１０】そこで、これらの課題を解決するために、
金属浴面下で金属を攪拌するために不活性ガスを吹き込
む羽口と、金属浴面上で且つスラグ面下に位置し、スラ
グ内に酸素又は酸素富化ガスを吹き込む羽口と酸素上吹
きランスとを備えた、炉壁に耐火物を内張りした溶融還
元炉を用いる方法が特開昭６１一２７９６０８号公報で
提案されている。

【００１１】しかるに、この方法であっても、金属を攪
拌するために金属浴面下の羽口から不活性ガスを吹き込
むために、なお以下に記述するの課題がある。 金属浴面下の羽口から吹き込まれる不活性ガスによ
り、溶融金属の粒がスラグ中に吹き上げられ、金属浴面
上で且つスラグ面下に位置した羽口からスラグ内に吹き
込まれる酸素又は酸素富化ガスにより再酸化され、還元
速度向上、即ち生産速度向上の妨げとなる。 金属浴面下の羽口から吹き込まれる不活性ガスによ
り、溶融金属の粒がスラグ中に吹き上げられスラグ中に
懸濁するため、スラグの熱容量及び熱伝導率が大きくな
り、スラグに接する炉壁を水冷構造にできず、耐火物構
造にせざるを得ないため、この耐火物のスラグによる損
耗が大きく、頻繁に補修又は張り替えする必要がある。

【００１２】スラグの熱容量及び熱伝導率が大きくな
るため、金属浴面上で且つスラグ面に位置した羽口につ
いても水冷構造にできず、消耗式羽口にせざるを得ない
ため、頻繁に交換する必要がある。 金属浴面下の羽口は、溶融金属の熱容量及び熱伝導率
が大きいため、水冷構造にできず、消耗式羽口にせざる
を得ないため、頻繁に交換する必要がある。 金属浴面下の羽口周辺の耐火物の損耗が大きく、頻繁
に補修又は張り替えする必要がある。

【００１３】そこで、これらの課題を解決するために、
炉本体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、炉本体を貫通して上部空間に向けられた上部
羽口を通じて上部空間に純酸素及び／又は酸素富化ガス
を吹き込み、炉本体内面の上部空間及びスラグに面した
範囲に水冷パネルを内張りした構造が、特開平１−５０
２２７６号公報で提案されている。

【００１４】以下、特開平１−５０２２７６号公報で提
案されている従来技術を図３の炉体構造立断面図に基づ
いて説明する。炉本体１は基礎２に固定され、炉本体内
面は水冷パネル３及び耐火物４を内張りされており、炉
本体１の上部には、鉄原料、炭材、及び造滓材を添加す
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。炉本体１の底部
には溶融金属７が溜まり、その上部に溶融金属７より比
重の軽い泡立ちスラグ８が溜まっており、溶融金属７は
溶融金属溜まり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。

【００１５】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）

【００１６】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、炉本体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。

【００１７】上記式（１），（２），（３）により泡立
ちスラグ８中で発生したＣＯガスにより、泡立ちスラグ
８中に気泡が対流するため、炉本体内の下部羽口１３よ
り上方に位置する泡立ちスラグ８の比重はスラグ溜まり
１０中の鎮静スラグ１６の比重の１／２〜１／３となる
ことが発明者らの試験操業等で確認されている。

【００１８】更に、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、泡立ちスラグ８の浴面の上の上部空間１５に向け
て炉本体１を貫通して配設された上部羽口１４を通じて
上部空間１５中に吹き込まれる酸素と、泡立ちスラグ８
の浴面の上の上部空間１５において、以下の式（４），
（５）に示す酸化反応をする。 ＣＯ＋１／２Ｏ₂ →ＣＯ₂ （発熱反応）・・・（４） Ｈ₂ ＋１／２Ｏ₂ →Ｈ₂ Ｏ （発熱反応）・・・（５）

【００１９】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を通じて上部空間１５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。

【００２０】炉内２次燃焼率を上昇させると、上部空間
１５における式（４），（５）の反応熱の一部が、上部
空間１５から泡立ちスラグ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。この構造では、前述の金属
を攪拌するために不活性ガスを吹き込む金属浴面下の羽
口がないために、前述の〜の課題はすべて解決して
いる。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、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。溶融
還元設備では、下行程の制約から出銑口から排出される
溶融金属の温度が指定されるため、その指定温度が高い
ときには、その分だけスラグの温度が上げざるを得ず、
その分だけ炉本体から排出される燃焼性ガスの温度も上
昇する。

【００２２】従って、下行程から指定される出銑口から
排出される溶融金属の温度が例えば約１００℃上昇した
場合、スラグと炉本体から排出される燃焼性ガスの温度
を約１００℃上昇するに必要なエネルギーが余分に必要
となり、その分だけ炭材及び酸素原単位が上昇すること
になる。

【００２３】更に、前述のようにスラグと炉本体から排
出される燃焼性ガスの温度が約１００℃上昇すると、炉
本体内面の上部空間に面した範囲に水冷パネルを内張り
した場合、水冷パネルからの抜熱が増加するために、炭
材及び酸素原単位が更に上昇することになる。これは、
上部空間に面した水冷パネルにおいては、水冷パネルへ
の伝熱が輻射伝熱が主体のために、（燃焼性ガスの温
度）⁴ 一（水冷パネルの表面温度）⁴ にほぼ比例し、ス
ラグに面した水冷パネルにおいては、水冷パネルへの伝
熱が対流伝熱が主体のために、（スラグの温度）−（水
冷パネルの表面温度）にほぼ比例するためである。

【００２４】また、炉本体内に内張りする耐火物は、溶
融金属とスラグの界面が接触する部分において損耗速度
が大きく、溶融金属のみ接触する部分の損耗は小さい。
炉本体内に内張りする耐火物の一例として、アルミナ質
煉瓦の溶融金属とスラグの界面の損耗速度を溶融金属温
度を変化させて測定した結果を図４に示す。炉本体内の
溶融金属とスラグの温度を例えば１４００℃から１５０
０℃へと１００℃上昇した場合、耐火物損耗速度は３倍
以上に増加する。

【００２５】また、ＣａＯ／ＳｉＯ₂ ＝約１のスラグ組
成に於ける、溶融金属温度と燐分配率（（Ｐ₂ Ｏ₅ ）／
［Ｐ］² ）の関係を図５に示す。ここで、（Ｐ₂ Ｏ₅ ）
はスラグ中の燐酸濃度、［Ｐ］² は溶融金属中の燐濃度
を示す。炉本体内の溶融金属温度を上昇すると、図５に
示すように、スラグ一溶融金属間の燐分配率（（Ｐ₂Ｏ
₅ ）／［Ｐ］² ）が低下して、溶融金属の燐濃度が上昇
する問題がある。

【００２６】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、
下行程から指定される出銑口から排出される溶融金属の
温度が上昇した場合でも、炉本体内の溶融金属の温度を
低く一定化することにより、スラグの顕熱量、燃焼性ガ
スの熱量及び水冷パネルからの抜熱量を小さくすること
で、結果として炭材及び酸素原単位を減少することを可
能とする溶融還元設備を提供することを目的とするもの
である。

【００２７】

【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、及び造滓材
を添加し、純酸素及び／又は酸素富化ガスを吹き込ん
で、炉本体の底部には溶融金属が溜まり、その上部に溶
融金属より比重の軽いスラグが溜まっており、溶融金属
は溶融金属溜まりを介して出銑口から、スラグは出滓口
からそれぞれ連続又は断続的に排出される溶融金属を直
接製造する設備において、前記溶融金属溜まりの天井又
は側面に、プラズマトーチ又は電極を設けたことを特徴
とする溶融還元設備であり、また、前記炉本体から発生
する燃焼性ガスの顕熱、潜熱を、廃熱ボイラー及び発電
設備によって電力として回収する設備を併設し、前記発
電設備と前記プラズマトーチ又は電極を電気的に接続し
て、前記発電設備から前記プラズマトーチ又は電極に電
力を供給する如くなしたことを特徴とする溶融還元設備
である。

【００２８】更に本発明は、炉本体に金属原料、炭材、
及び造滓材を添加し、純酸素及び／又は酸素富化ガスを
吹き込んで、炉本体の底部には溶融金属が溜まり、その
上部に溶融金属より比重の軽いスラグが溜まっており、
溶融金属は溶融金属溜まりを介して出銑口から、スラグ
は出滓口からそれぞれ連続又は断続的に排出される溶融
金属を直接製造する方法において、前記炉本体内で還元
される溶融金属の温度を、前記出銑口から排出される溶
融金属の温度より低く設定し、前記溶融金属溜まりにお
いて、溶融金属をプラズマ加熱又はアーク加熱により、
前記出銑口から排出される溶融金属の温度まで昇温する
ことを特徴とする溶融還元設備の操業方法である。

【００２９】

【発明の実施の形態】本発明の溶融還元設備において
は、前述の構成としたことで、以下の作用がある。 炉本体内の溶融金属の温度を低くでき、その分だけ炉
本体内の溶融金属の温度、スラグ温度及び炉本体から排
出される燃焼性ガスの温度を低下でき、その熱量の分だ
け炭材及び酸素原単位が低下する。 スラグの温度を低下でき、炉本体内面のスラグに面し
た範囲の水冷パネルの抜熱量が低下し、その熱量の分だ
け炭材及び酸素原単位が低下する。

【００３０】炉本体から排出される燃焼性ガスの温度
を低下でき、炉本体内面の上部空間に面した範囲の水冷
パネルの抜熱量が低下し、その熱量の分だけ炭材及び酸
素原単位が低下する。 炉本体内の溶融金属及びスラグの温度を低くでき、炉
本体内面の溶融金属及びスラグに面した範囲の耐火物の
損耗速度が低下し、耐火物補修頻度及び補修費用が低減
する。溶銑溜まり内で溶融金属温度を上昇させても、溶
銑溜まり内にはスラグがないために、耐火物の損耗速度
の大幅な上昇の心配がない。

【００３１】炉本体内の溶融金属及びスラグの温度を
低くでき、脱燐能力が向上する。溶銑溜まり内で溶融金
属温度を上昇させても、溶銑溜まり内にはスラグがない
ために、復燐の心配がない。 燃焼性ガスの顕熱、潜熱を、廃熱ボイラー及び発電設
備によって電力として回収する設備を併設し、前記発電
設備から前記プラズマトーチ又は電極に電力を供給する
如くなしたことで、系外から電力を供給する必要がな
い。 下行程から指定される出銑口から排出される溶融金属
の温度の変動に係わらず、炉本体内の溶融金属の温度を
低く−定化することにより、前記指定温度の変動に起因
する炭材及び酸素投入量の変更の必要が生じない。

【００３２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１及び図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−実施例の炉体構造立断面図であり、図２はそのＡ−
Ａ断面図である。炉本体１は基礎２に固定され、炉本体
内面は水冷パネル３及び耐火物４を内張りされており、
炉本体１の上部には、鉄原料、炭材、及び造滓材を添加
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。炉本体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が溜まっている。

【００３３】溶銑７は、炉本体１から溶銑用トンネル１
７を介して溶銑溜まり９に流入する。前記溶銑用トンネ
ル１７は、泡立ちスラグ８と溶銑７の界面より下の高さ
に開口しているため、溶銑溜まり９にはスラグは流入せ
ず、溶銑７のみが溜まる。

【００３４】溶銑溜まり９の天井部分には、把持装置３
０で把持され特に図示しない電極昇降装置により昇降さ
れるプラズマトーチ２８が設けられ、溶銑溜まり９の底
には下部電極２９が設けられ、プラズマトーチ２８を陰
極、下部電極２９を陽極とした直流電圧が変圧器３１に
よって印可されている。プラズマトーチ２８には、Ａｒ
等の不活性ガスが注入され、高温のプラズマジェットと
なり、溶銑７の表面に吹き付けられ、溶銑７を加熱す
る。溶銑７は、前記のように下工程に指定された温度ま
で加熱された後に、溶銑溜まり９中の溶銑７の上面付近
に設けられた出銑口１１から連続又は断続的に排出され
る。溶銑溜まり９には、溶銑用トンネル１７から、即ち
下方から比較的低温の溶銑が流入し、溶銑７の上面がプ
ラズマジェットによって加熱され、加熱された溶銑は上
方の出銑口１１から排出されるため、プラズマ加熱の熱
効率は高く、約６０％以上に達する。

【００３５】一方、スラグはスラグ用トンネル１８及び
スラグ溜まり１０を介して出滓口１２から連続又は断続
的に排出される。

【００３６】炉本体１で発生した高温の燃焼性ガスは、
炉本体１の上部に配設されたガス排出口６を通して、廃
熱ボイラー１９に導かれ、燃焼性ガスの顕熱、潜熱を蒸
気化して回収された後、集塵機２０、ブロアー２１、煙
突２２等を通して系外に排出される。

【００３７】一方、廃熱ボイラー１９で燃焼性ガスの顕
熱、潜熱によって高圧蒸気化された蒸気は、蒸気配管２
３を通ってタービン２４及び発電機２５に導かれ電力に
変換される。

【００３８】発電機で変換された電力は、酸素設備２
６、廃熱ボイラー１９、タービン２４及びブロアー２１
に送電線２７を介して送電されると共に、プラズマトー
チ２８にも送電線２７及び変圧器３１を介して適当な電
圧に制御された後に送電される。

【００３９】以下の表に、特開平１−５０２２７６号公
報で提案された従来技術、及び本発明に係わる溶融還元
設備の炭材及び酸素原単位の一例を示す。操業条件は以
下の通りである。 溶融金属原料 ：鉄鉱石 炭材種類 ：一般炭 溶銑生産速度 ：２５ｔ／ｈ 出銑温度 ：１５００℃ プラズマトーチ容量：１ＭＷ×２基

【００４０】

【表１】

【００４１】上記のように、溶銑溜まりで約１００〜２
００℃昇温することで、炉本体内の溶銑温度を約１００
〜２００℃低下でき、燃焼性ガスの熱量は約９〜１７
％、水冷パネル抜熱量は約１８〜３４％減少し、結果と
して、炭材原単位は約８〜１５％、酸素原単位は１２〜
２３％減少する効果があった。

【００４２】更に、炉本体内の溶銑温度を約１００〜２
００℃低下できたことで、脱燐能力が向上し、溶銑中
［Ｐ］が１１〜３２％低下した。また、耐火物の損耗量
が７１〜８６％低下した。また、酸素原単位の低下によ
り酸素設備の使用電力が、燃焼性ガスの熱量低下により
発電設備の使用電力が、それぞれ低下することにより、
プラズマトーチの使用電力も加えた溶融還元設備全体の
使用電力として、約５〜８％低下した。

【００４３】本実施例は、溶銑溜まり９中の溶銑７の加
熱手段として、下部電極を陽極とした移行式の直流プラ
ズマトーチを適用した場合について説明したが、３相交
流プラズマトーチもしくはプラズマトーチ内に陽極と陰
極の双方を備えた非移行式の直流プラズマトーチ等の他
の形式のプラズマトーチを適用した場合についても、本
発明が適用されることは言うまでもない。

【００４４】また、本実施例は、溶銑溜まり９中の溶銑
７の加熱手段として、下部電極を陽極とした移行式の直
流プラズマトーチを適用した場合について説明したが、
３相交流アークもしくは直流アーク等のアーク加熱を適
用した場合についても、本発明が適用されることは言う
までもない。

【００４５】また、本実施例は、鉄の還元の場合につい
て説明したが、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。また、本実施例は、炉本体の水平断
面が長方形の溶融還元設備の場合について説明したが、
本発明が炉本体の水平断面が円形の溶融還元設備の場合
についても適用されることは言うまでもない。

【００４６】

【発明の効果】本発明の溶融還元設備においては、前述
の構成としたことで、以下の効果が期待できる。 炉本体内の溶融金属の温度を低くでき、その分だけ炉
本体内の溶融金属の温度、スラグ温度及び炉本体から排
出される燃焼性ガスの温度を低下でき、その熱量の分だ
け炭材及び酸素原単位が低下する。 スラグの温度を低下でき、炉本体内面のスラグに面し
た範囲の水冷パネルの抜熱量が低下し、その熱量の分だ
け炭材及び酸素原単位が低下する。

【００４７】炉本体から排出される燃焼性ガスの温度
を低下でき、炉本体内面の上部空間に面した範囲の水冷
パネルの抜熱量が低下し、その熱量の分だけ炭材及び酸
素原単位が低下する。 炉本体内の溶融金属及びスラグの温度を低くでき、炉
本体内面の溶融金属及びスラグに面した範囲の耐火物の
損耗速度が低下し、耐火物補修頻度及び補修費用が低減
する。溶銑溜まり内で溶融金属温度を上昇させても、溶
銑溜まり内にはスラグがないために、耐火物の損耗速度
の大幅な上昇の心配がない。

【００４８】炉本体内の溶融金属及びスラグの温度を
低くでき、脱燐能力が向上する。溶銑溜まり内で溶融金
属温度を上昇させても、溶銑溜まり内にはスラグがない
ために、復燐の心配がない。 燃焼性ガスの顕熱、潜熱を、廃熱ボイラー及び発電設
備によって電力として回収する設備を併設し、前記発電
設備から前記プラズマトーチ又は電極に電力を供給する
如くなしたことで、系外から電力を供給する必要がな
い。

【００４９】下行程から指定される出銑口から排出さ
れる溶融金属の温度の変動に係わらず、炉本体内の溶融
金属の温度を低く一定化することにより、前記指定温度
の変動に起因する炭材及び酸素投入量の変更の必要が生
じない。 溶融金属溜まりには、溶融金属用トンネルから、即ち
下方から比較的低温の溶融金属が流入し、溶融金属の上
面がプラズマジェットによって加熱され、加熱された溶
融金属は上方の出銑口から排出されるため、プラズマ加
熱又はアーク加熱の熱効率が高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる溶融還元設備の第１の実施例の
炉体構造立断面図。

【図２】図１のＡ一Ａ断面図。

【図３】従来技術における溶融還元設備の炉体構造立断
面図。

【図４】溶融金属温度と耐火物損耗の関係。

【図５】溶融金属温度と燐分配率の関係。

【符号の説明】

１：炉本体 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：上部空間 １６：鎮静スラグ １７：溶銑用トンネル １８：スラグ用トンネル １９：廃熱ボイラー ２０：集塵機 ２１：ブロアー ２２：煙突 ２３：蒸気配管 ２４：タービン ２５：発電機 ２６：酸素設備 ２７：送電線 ２８：プラズマトーチ ２９：下部電極 ３０：把持装置 ３１：変圧器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炉本体に金属原料、炭材、及び造滓材を
   添加し、純酸素及び／又は酸素富化ガスを吹き込んで、
   炉本体の底部には溶融金属が溜まり、その上部に溶融金
   属より比重の軽いスラグが溜まっており、溶融金属は溶
   融金属溜まりを介して出銑口から、スラグは出滓口から
   それぞれ連続又は断続的に排出される溶融金属を直接製
   造する設備において、前記溶融金属溜まりの天井又は側
   面に、プラズマトーチ又は電極を設けたことを特徴とす
   る溶融還元設備。
2. 【請求項２】 請求項１の溶融還元設備において、前記
   炉本体から発生する燃焼性ガスの顕熱、潜熱を、廃熱ボ
   イラー及び発電設備によって電力として回収する設備を
   併設し、前記発電設備と前記プラズマトーチ又は電極を
   電気的に接続して、前記発電設備から前記プラズマトー
   チ又は電極に電力を供給可能にしたことを特徴とする溶
   融還元設備。
3. 【請求項３】 炉本体に金属原料、炭材、及び造滓材を
   添加し、純酸素及び／又は酸素富化ガスを吹き込んで、
   炉本体の底部には溶融金属が溜まり、その上部に溶融金
   属より比重の軽いスラグが溜まっており、溶融金属は溶
   融金属溜まりを介して出銑口から、スラグは出滓口から
   それぞれ連続又は断続的に排出される溶融金属を直接製
   造する方法において、前記炉本体内で還元される溶融金
   属の温度を、前記出銑口から排出される溶融金属の温度
   より低く設定し、前記溶融金属溜まりにおいて、溶融金
   属をプラスマ加熱又はアーク加熱により、前記出銑口か
   ら排出される溶融金属の温度まで昇温することを特徴と
   する溶融還元設備の操業方法。