JPH11293314A - 鉄原料の溶融還元方法及び溶融還元炉 - Google Patents

鉄原料の溶融還元方法及び溶融還元炉

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JPH11293314A
JPH11293314A JP9373498A JP9373498A JPH11293314A JP H11293314 A JPH11293314 A JP H11293314A JP 9373498 A JP9373498 A JP 9373498A JP 9373498 A JP9373498 A JP 9373498A JP H11293314 A JPH11293314 A JP H11293314A
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JP
Japan
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slag
reaction vessel
iron
raw material
tuyeres
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JP9373498A
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Shiro Hora
史郎 洞
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 炭材とスラグの混合及び二次燃焼熱のスラグ
浴への伝達を促進させ、それによって還元反応速度を向
上せしめ、鉄又は銑鉄を効率的に製造する鉄原料の溶融
還元方法及び溶融還元炉の提供。 【解決手段】 上部羽口14及び下部羽口4を備えた反
応容器1とサイフォン口6a,6bで連通する溶銑溜ま
り7及びスラグ溜まり10からなる溶融還元炉の反応容
器1の中に鉄原料、炭材及び造滓材を装入するととも
に、酸素及び酸素含有空気を吹き込むことによって溶融
・還元し溶鉄または溶銑を直接製造する方法において、
吹き込み高さを変更自在とした上部羽口14から吹き込
まれる酸素ガスジェットを、その衝突によってスラグ浴
11aに生じるキャビテイ深さLを下部羽口4より上部
にあるスラグ厚みLsに対する比L/Lsが0.3から
0.7となるように吹き付ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄原料、炭材及び
造滓剤をスラグ浴に投入し、そこに酸素あるいは酸素富
化空気を吹き込むことによって溶融状態の鉄又は銑鉄を
直接製造する溶融還元方法及び溶融還元炉に関する。
【0002】
【従来の技術】鉄鉱石の溶融還元法は、反応容器、反応
容器とサイフォン口で連通する溶銑溜まり及びスラグ溜
まりとで構成してサイフォン出銑する構造とした溶融還
元炉の反応容器の側壁に設けた下部羽口から酸素もしく
は酸素富化空気を吹き込んでスラグを撹拌し、反応容器
内に投入した鉄原料、炭材及び造滓剤をスラグ中に混合
して溶融状態にし鉄原料を還元し、生成した鉄または銑
鉄とスラグとを分離することにより、鉄又は銑鉄を直接
製造する方法である。
【0003】図5は従来の溶融還元炉の正断面図、図6
従来の溶融還元炉の側断面図であり、反応容器1の上部
には、鉄原料、炭材、造滓材等の原料を反応容器1内に
投入するための原料投入口2と、反応容器1内で発生し
たガスを排出するガス排出口3が設けられ、ガス排出口
3は排ガスの熱を回収するボイラーに接続されている。
【0004】反応容器1の下部及び上部の両側にはそれ
ぞれ複数の下部羽口4及び上部羽口5が設けられ、下部
羽口4から酸素富化空気、上部羽口5から酸素がそれぞ
れ反応容器1内へ吹き込まれる。
【0005】反応容器1の下部の外側の左右には、一方
の側に反応容器1とサイフォン口6aで連通している溶
銑溜まり7が設けられ、溶銑溜まり7には溶銑8を出銑
するための出銑口9が設けられている。他方の側には反
応容器1とサイフォン口6bで連通しているスラグ溜ま
り10が設けられ、スラグ溜まり10にはスラグ11を
出滓するための出滓口12が設けられている。
【0006】上記の溶融還元炉を用いた鉄又は銑鉄の製
造プロセスについて説明すると、原料投入口2から鉄原
料、石炭あるいはコークス等の炭材及び造滓剤等の原料
が連続的に反応容器1内に投入される。溶融還元法は、
鉄原料として、鉄鉱石だけでなく鉄ダスト、ミルスケー
ル等の鉄を含有する広範囲な種類の鉄原料が使用でき、
また、炭材には、主として石炭を使用する。
【0007】反応容器1内には、原料が溶解されてスラ
グ11が形成されており、スラグ浴11aには下部羽口
4を通して酸素あるいは酸素富化空気が吹き込まれ、ス
ラグ浴11aを撹拌するとともに、投入された石炭の一
部を燃焼させてスラグ浴11aに熱を供給する。投入さ
れた原料は、スラグ浴11aに巻き込まれ、溶融されて
スラグとなり、スラグ中の酸化鉄は石炭により還元され
る。
【0008】スラグ浴11aから出るガス(COガス)
には上部羽口5から酸素を吹き込んで燃焼させ、二次燃
焼熱を生成し、スラグ浴11aは泡立ち飛沫が飛んでい
るため、二次燃焼熱を効率よくスラグ浴11aに伝達す
ることができる。
【0009】下部羽口4の下には、動きの穏やかなスラ
グ層があり、ここで鉄又は銑鉄の小滴とスラグ11とが
分離され、鉄又は銑鉄8はサイフォン口6aを経て溶銑
溜まり7から出銑口9を通って炉外に排出され、スラグ
11はサイフォン口6bを経てスラグ溜まり10から出
滓口12を通って炉外に排出される(金属 Vol.6
5(1995)No.11 p1079 〜1081参
照)。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】反応容器の中で鉄原
料、炭材及び造滓剤はスラグと均一に混合していること
が望ましいが、炭材はスラグより比重が軽いので、その
多くが浮遊炭材13としてスラグ上に分離浮遊してスラ
グ浴11aに均一に混合しない。そのため、本来必要な
量より多い炭材を反応容器内に保持しつつ運転せざるを
得ず、また、反応容器内の炭材の量に見合った還元反応
速度で鉄又は銑鉄を製造することができない。
【0011】本発明は、炭材とスラグの混合及び二次燃
焼熱のスラグ浴への伝達を促進させ、それによって還元
反応速度を向上せしめ、鉄又は銑鉄を効率的に製造する
鉄原料の溶融還元方法及び溶融還元炉を提供するもので
ある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の鉄原料の溶融還
元方法は、上部羽口及び下部羽口を備えた反応容器、反
応容器とサイフォン口で連通する溶銑溜まり及びスラグ
溜まりとで構成される溶融還元炉の反応容器の中に鉄原
料、炭材及び造滓材を装入するとともに、酸素及び酸素
含有空気を吹き込むことによって溶融・還元し溶鉄また
は溶銑を直接製造する方法において、吹き込み高さを変
更自在とした上部羽口から反応容器に吹き込まれる酸素
ガスジェットを、その衝突によってスラグ浴に生じるキ
ャビテイ深さLを下部羽口より上部にあるスラグ厚みL
sに対する比L/Lsが0.3から0.7となるように
吹き込み高さを調整して吹き付けることを特徴とする。
【0013】また、本発明は、反応容器の側壁に複数の
上部羽口と可動上部羽口とが交互に設けられ、上剖羽口
から二次燃焼用の酸素ガスジェットを水平方向に噴出さ
せるとともに、可動上部羽口からスラグ浴の表面上の浮
遊炭材に向けて窒素、一酸化炭素、二酸化炭素もしくは
それらの混合ガスのガスジェットを、その衝突によって
スラグ浴に生じるキャビテイ深さLを下部羽口より上部
にあるスラグ厚みLsに対する比L/Lsが0.3から
0.7となるように吹き込み高さを調整して吹き付ける
ことを特徴とする。
【0014】本発明の鉄原料の溶融還元炉は、反応容器
の側壁の下部及び上部の両側にそれぞれ複数の下部羽口
及び可動上部羽口が設けられ、反応容器の下部に、反応
容器と第1のサイフォン口で連通している溶銑溜まり
と、反応容器と第2のサイフォン口で連通しているスラ
グ溜まりが設けられている鉄原料の溶融還元炉におい
て、スラグ浴の表面上の浮遊炭材に向けて酸素ガスジェ
ットを吹き付ける吹き込み高さが変更自在の可動上部羽
口が設けられていることを特徴とする。
【0015】また、本発明は、反応容器の側壁に二次燃
焼用の酸素ガスを水平方向に噴出させる上部羽口と、吹
き込み高さが変更自在の可動吹付羽口とが交互に設けて
もよい。
【0016】
【発明の実施の形態】図1は本発明の溶融還元炉の正断
面図、図2は同側断面図で、図5及び図6により説明し
た従来の溶融還元炉の部材と同一部材には、同一符号を
付し、その説明は省略する。
【0017】本実施例では、容器の側壁に、吹き込み高
さが変更自在の複数の可動上部羽口14を設け、二次燃
焼を目的として吹き込まれる酸素ガスジェット15をス
ラグ浴11aの表面の浮遊炭材13に向けて吹き付ける
構造としたものである。
【0018】図3は本発明の可動上部羽口の説明図で、
可動上部羽口14は、シリンダー16により回動するア
ーム17の先端に固定され、水冷構造となっている。
【0019】吹き込み高さの変更が自在な可動上部羽口
14により、例えば、反応容器1内のスラグ量が少な
く、スラグの浴面レベルが低い場合、あるいは生産速度
を低めたり二次燃焼率の低い操業を行うために酸素量を
減じた場合、可動上部羽口14の吹き込み高さを低く変
更することによって、ジェットの衝突によってスラグ浴
に生じるキャビテイ深さLを下部羽口4より上部のスラ
グ厚みLsに対する比を0.3〜0.7、すなわち、
0.3≦L/Ls≦0.7とする。
【0020】これは、次の実験式から導き出せる。
【0021】L=Lh・exp(−0.82h/Lh) Lh=200(FO2/d)**(2/3)・・・実験
式 ただし、 Ls :下部羽口より上部のスラグ厚み(mm) L :スラグのキャビティ深さ(mm) Lh :スラグの位置がスラグ浴面の時(h=0)のス
ラグのキャビティ深さ(mm) h :スラク浴面からの吹き込みノズル高さ(mm) FO2:酸素の流量(Nm3/時) d :ノズル径(mm) L/Ls<0.3では、炭材をスラグ浴内に押し込む力
が弱く、一方、L/Ls>0.7では、酸素が下に入り
込みすぎて、溶鉄の再酸化の問題が生じる。
【0022】表1は酸素ジェットを吹き付けた場合のキ
ャビティ深さを示す。
【0023】
【表1】 表1において、酸素の流量(FO2)及び、下部羽口よ
り上部のスラグ厚み(Ls)が同じであっても、スラク
浴面からの吹き込みノズル高さ(h)を変えることによ
り、L/Lsを適正な値に調整することができる。
【0024】また、本発明は、反応容器の側壁に複数の
上部羽口と可動上部羽口とを交互に設け、上剖羽口から
二次燃焼用の酸素ガスジェットを水平方向に噴出させる
とともに、可動上部羽口からスラグ浴の表面上の浮遊炭
材に向けて窒素、一酸化炭素、二酸化炭素もしくはそれ
らの混合ガス等の吹付用ガスジェットの衝突によってス
ラグ浴に生じるキャビテイ深さLを下部羽口より上部に
あるスラグ厚みLsに対する比L/Lsが0.3から
0.7となるようにを吹き付けてもよい。
【0025】
【発明の効果】図4は本発明の上部羽口からの酸素供給
速度と鉄の生産速度との関係を示すグラフで、本発明
は、スラグ上の浮遊炭材の上方からガスジェットを吹き
付けて、スラグ浴にキャビティが生じることによって、
炭材とスラグの混合及び二次燃焼熱のスラグ浴への伝達
が促進され、それによって、還元反応速度を向上せし
め、鉄又は銑鉄を効率的に製造することが可能となる。
【0026】また、上部羽口は水等の冷媒で冷却されて
おり、万一水漏れが生じた場合には、吹き込み高さ変更
機構により炉外に退避することができ安全上も優れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の溶融還元炉の正断面図である。
【図2】 本発明の溶融還元炉の側断面図である。
【図3】 本発明の可動上部羽口の説明図である。
【図4】 酸素供給速度と鉄の生産速度との関係を示す
グラフである。
【図5】 従来の溶融還元炉の正断面図である。
【図6】 従来の溶融還元炉の側断面図である。
【符号の説明】
1: 反応容器 2: 原料投入孔 3: ガス排出口 4: 下部羽口 5: 上部羽口 6a,6b: サイフォン口 7: 溶銑溜まり 8: 溶銑 9: 出銑口 10: スラグ溜まり 11: スラグ 11a: スラグ浴 12: 出滓口 13: 浮遊炭材 14: 可動上部羽口 15: ガスジェット 16: シリンダー 17: アーム

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上部羽口及び下部羽口を備えた反応容
    器、反応容器とサイフォン口で連通する溶銑溜まり及び
    スラグ溜まりとで構成される溶融還元炉の反応容器の中
    に鉄原料、炭材及び造滓材を装入するとともに、酸素及
    び酸素含有空気を吹き込むことによって溶融・還元し溶
    鉄または溶銑を直接製造する方法において、吹き込み高
    さを変更自在とした上部羽口から反応容器に吹き込まれ
    る酸素ガスジェットを、その衝突によってスラグ浴に生
    じるキャビテイ深さLを下部羽口より上部にあるスラグ
    厚みLsに対する比L/Lsが0.3から0.7となる
    ように吹き込み高さを調整して吹き付けることを特徴と
    する鉄原料の溶融還元方法。
  2. 【請求項2】 上部羽口及び下部羽口を備えた反応容
    器、反応容器とサイフォン口で連通する溶銑溜まり及び
    スラグ溜まりとで構成される溶融還元炉の反応容器に鉄
    原料、炭材及び造滓剤を投入し、酸素もしくは酸素富化
    空気を吹き込むことにより原料を溶融還元し、鉄又は銑
    鉄とスラグとを生成し、鉄又は銑鉄を溶銑溜まりに送り
    込む鉄原料の溶融還元方法において、反応容器の側壁に
    複数の上部羽口と可動上部羽口とが交互に設けられ、上
    部羽口から二次燃焼用の酸素ガスジェットを水平方向に
    噴出させるとともに、可動上部羽口からスラグ浴の表面
    上の浮遊炭材に向けて窒素、一酸化炭素、二酸化炭素も
    しくはそれらの混合ガスのガスジェットを、その衝突に
    よってスラグ浴に生じるキャビテイ深さLを下部羽口よ
    り上部にあるスラグ厚みLsに対する比L/Lsが0.
    3から0.7となるように吹き込み高さを調整して吹き
    付けることを特徴とする鉄原料の溶融還元方法。
  3. 【請求項3】 反応容器の側壁の下部及び上部の両側に
    それぞれ複数の下部羽口及び可動上部羽口が設けられ、
    反応容器の下部に、反応容器と第1のサイフォン口で連
    通している溶銑溜まりと、反応容器と第2のサイフォン
    口で連通しているスラグ溜まりが設けられている鉄原料
    の溶融還元炉において、スラグ浴の表面上の浮遊炭材に
    向けて酸素ガスジェットを吹き付ける吹き込み高さが変
    更自在の可動上部羽口が設けられていることを特徴とす
    る鉄原料の溶融還元炉。
  4. 【請求項4】 反応容器の側壁の下部及び上部の両側に
    それぞれ複数の下部羽口及び上部羽口が設けられ、反応
    容器の下部に、反応容器と第1のサイフォン口で連通し
    ている溶銑溜まりと、反応容器と第2のサイフォン口で
    連通しているスラグ溜まりが設けられている鉄原料の溶
    融還元炉において、反応容器の側壁に二次燃焼用の酸素
    ガスを水平方向に噴出させる上部羽口と、吹き込み高さ
    が変更自在の可動吹付羽口とが交互に設けられているこ
    とを特徴とする鉄原料の溶融還元炉。
JP9373498A 1998-04-06 1998-04-06 鉄原料の溶融還元方法及び溶融還元炉 Withdrawn JPH11293314A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100642440B1 (ko) * 1999-06-04 2006-11-02 테크놀라지칼 리소시스 피티와이. 리미티드. 직접적인 제련 방법 및 장치
CN104293396A (zh) * 2014-10-20 2015-01-21 煤炭科学技术研究院有限公司 一种溢流式铁浴熔渣池及其排渣方法
CN110317916A (zh) * 2018-03-29 2019-10-11 中国瑞林工程技术有限公司 尾渣还原炉

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100642440B1 (ko) * 1999-06-04 2006-11-02 테크놀라지칼 리소시스 피티와이. 리미티드. 직접적인 제련 방법 및 장치
CN104293396A (zh) * 2014-10-20 2015-01-21 煤炭科学技术研究院有限公司 一种溢流式铁浴熔渣池及其排渣方法
CN104293396B (zh) * 2014-10-20 2016-06-01 煤炭科学技术研究院有限公司 一种溢流式铁浴熔渣池及其排渣方法
CN110317916A (zh) * 2018-03-29 2019-10-11 中国瑞林工程技术有限公司 尾渣还原炉

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