JPH1161214A - 鉄原料の溶融還元炉 - Google Patents

鉄原料の溶融還元炉

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JPH1161214A
JPH1161214A JP21687197A JP21687197A JPH1161214A JP H1161214 A JPH1161214 A JP H1161214A JP 21687197 A JP21687197 A JP 21687197A JP 21687197 A JP21687197 A JP 21687197A JP H1161214 A JPH1161214 A JP H1161214A
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JP
Japan
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reaction vessel
furnace
furnace bottom
flange
slag
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Withdrawn
Application number
JP21687197A
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English (en)
Inventor
Shinji Shima
真司 嶋
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱膨張により炉体に歪みが生じることがな
く、また、炉低鉄皮冷却を必要としない溶融還元炉の提
供。 【解決手段】 一方の側に反応容器内と第1のサイフォ
ン口で連通する溶銑溜まり6、他方の側に反応容器内と
第2のサイフォン口7で連通しているスラグ溜まり8が
設けられ、かつ溶銑溜まり6とスラグ溜まり8との間の
上部に炉底部上に設置する反応容器2の内部と連通する
開口部4が耐火物1aで形成され、耐火物1aを鉄皮1
bで囲った炉底部1の耐火物1a上に水冷壁13で形成
された反応容器2の下端の水冷フランジ15が設置され
摩擦接合されている鉄原料の溶融還元炉。また、反応容
器を支える反応容器支持フランジを炉底部の開口部周り
に設けた反応容器設置フランジに設置し摩擦接合させて
もよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄原料と炭材とを
溶融還元するスラグ浴に投入し、そこに酸素又は酸素富
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
直接製造する鉄原料の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連通する溶銑溜まり及びスラグ溜ま
りとで構成した溶融還元炉の反応容器内に鉄原料、炭材
及び造滓剤を投入し、還元反応を進めるために反応容器
の側壁に設けた下部羽口から吹き込んだ酸素又は酸素富
化空気によってスラグ浴を撹拌し鉄原料、炭材及び造滓
剤をスラグ浴中に混合させて鉄原料を還元し、生成した
鉄又は銑鉄とスラグとを分離することにより、溶融状態
の鉄又は銑鉄を直接製造する方法である。
【0003】図7は従来の溶融還元炉で、図7−(a)
は正断面図、図7−(b)は側断面図である。
【0004】溶融還元炉は、高温の溶融スラグと二次燃
焼ガスから炉壁を保護するために一部を水冷壁13にし
た反応容器2と、その下部に耐火物1aを鉄皮1bで囲
った炉底部1との一体構造になっている。
【0005】反応容器2の上部には、鉄原料、炭材、造
滓材等の原料を反応容器内に投入するための原料投入口
16と、反応容器2内で発生したガスを排出するガス排
出口17が設けられ、ガス排出口17は排ガスの熱を回
収するボイラーに接続されている。
【0006】反応容器2の下部及び上部の両側にはそれ
ぞれ複数の下部羽口18及び上部羽口19が設けられ、
下部羽口18から酸素富化空気、上部羽口19から酸素
がそれぞれ反応容器内へ吹き込まれる。
【0007】炉底の左右には、一方の側に反応容器内と
第1のサイフォン口5で連通している溶銑溜まり6が設
けられ、溶銑溜まり6には溶銑9を出銑するための出銑
口10が設けられており、他方の側には反応容器内と第
2のサイフォン口7で連通しているスラグ溜まり8が設
けられ、スラグ溜まり8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。
【0008】前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。
【0009】原料投入口16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2内に投入される。反応容器2内には、原料が溶解さ
れて1400〜1500℃のスラグ浴が形成されてお
り、スラグ浴には下部羽口18を通して酸素富化空気が
吹き込まれ、スラグ浴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に熱を供給する。投入
された原料は、スラグ浴に巻き込まれて溶融され、さら
にスラグ中の酸化鉄は石炭により還元される。
【0010】スラグ浴から出るガス(COガス)には上
部羽口19から酸素を吹き込んで生成した1500〜1
800℃の二次燃焼熱をスラグ浴に伝達する。下部羽口
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とが分離され、鉄又は銑鉄は第1
のサイフォン口5を経て溶銑溜まり6から出銑口10を
通って炉外に排出され、スラグは第2のサイフォン口7
を経てスラグ溜まり8から出滓口12を通って炉外に排
出される。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、反応容
器と炉底とが一体構造となった従来の溶融還元炉では、
炉底鉄皮を冷却しない場合、炉底鉄皮が高温になり、こ
れと一体構成をなす常に常温の水冷壁との間に熱膨張差
が生じるため、炉体に歪みが生じて、水冷壁を破損する
おそれがあった。また、炉底鉄皮の熱膨張を抑制するた
め、炉底鉄皮冷却をした場合には、熱損失が増大し、ひ
いては石炭原単位の上昇を招くという欠点を有してい
た。
【0012】本発明は、熱膨張により炉体に歪みが生じ
ることがなく、また、炉底鉄皮冷却を必要としない溶融
還元炉を提供するものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の鉄原料の溶融還
元炉は、耐火物を鉄皮で囲った炉底部と、この上に設置
する水冷壁で形成された反応容器とからなる鉄原料の溶
融還元炉であって、反応容器には、反応容器の下部及び
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
けられるとともに、下端の周囲に水冷フランジが設けら
れ、炉底部の左右には、一方の側に反応容器内と第1の
サイフォン口で連通する溶銑溜まりが設けられ、他方の
側には反応容器内と第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、炉底部の上部で、かつ溶銑溜
まりとスラグ溜まりとの間には炉底部上に設置する反応
容器の内部と連通する開口部が耐火物で形成されている
ことを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】前記構成に加え、さらに、水冷フ
ランジの周囲に水冷壁に設けた補強リブの下端に反応容
器を支持する反応容器支持フランジを設けるとともに、
炉低部の鉄皮の上部には、反応容器の反応容器支持フラ
ンジを設置するための反応容器設置フランジを設けるこ
とができる。
【0015】
【実施例】
実施例1 図1は本発明の溶融還元炉の第1実施例の斜視図、図2
は同正断面図、図3は同側断面図である。
【0016】溶融還元炉は、耐火物1aを鉄皮1bで囲
った炉底部1と、この上に設置する反応容器2とで構成
される。
【0017】炉底部1の上部には、設置する反応容器2
の内部と連通する開口部3、及び開口部3の周りに耐火
物で形成される反応容器2の設置面4が設けられてい
る。
【0018】炉底部1の左右には、一方の側に第1のサ
イフォン口5で連通する溶銑溜まり6が設けられ、他方
の側には第2サイフォン口7で連通しているスラグ溜ま
り8が設けられている。溶銑溜まり6には溶銑9を出銑
するための出銑口10が設けられ、スラグ溜まり8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。
【0019】反応容器2の壁は、鋼板で構成され、高温
の溶融スラグと二次燃焼ガスから壁を保護するため、水
冷構造の水冷壁13となっている。水冷壁は、周知の構
造を採用すればよく、たとえば、水冷ジャケット方式、
水管方式を利用する。また水冷壁に必要な強度を持たせ
るために、補強リブ14を設ける。
【0020】反応容器2の下部には、反応容器2を炉底
部1の開口部3の載置面4に載置するための水冷フラン
ジ15を設ける。
【0021】反応容器2は、従来の反応容器と同様に、
頂部には、鉄原料、炭材、造滓材等の原料を反応容器内
に投入するための原料投入口16と、反応容器2内で発
生したガスを排出するガス排出口17が設けられ、下部
及び上部の両側には、それぞれ複数の下部羽口18及び
上部羽口19が設けられ、下部羽口18から酸素富化空
気、上部羽口19から酸素がそれぞれ反応容器2内へ吹
き込まれる。
【0022】本発明は、炉低部の耐火物と反応容器の水
冷壁とを別体とし、炉低部の耐火物と水冷壁が外表面で
接する構造とすることにより、相互の熱膨張差による力
の及ぼし合いがなくなり、耐火物が水冷壁に力を及ぼさ
なくなる。
【0023】また、耐火物に接する水冷壁の端辺全周に
わたって水冷フランジを設け接触面積を広くしたこと
で、耐火物との取り合隙間に侵入した溶融状態の炉内溶
物はそこで冷却され、固化し、炉外に漏出することが防
止できる。
【0024】実施例2 実施例1は、高温となる炉底鉄皮1bと、常に常温であ
る水冷壁13との間には熱膨張差が生じるため、水冷壁
13と炉底部1の耐火物1aとは分離独立し、摩擦接合
により水冷壁13と耐火物1aとが相互に移動自在に設
置面4で接触した構造となっている。しかしながら、反
応容器2が大型になると、耐火物1aの設置面4には水
冷壁13の自重がかかり、強度的に弱い水冷フランジ1
5や耐火物1aに多大な負荷がかかるようになる。
【0025】そこで、大型の反応容器を設置できるよう
にしたのが本実施例である。
【0026】図4は、本発明の溶融還元炉の別実施例の
斜視図、図5は同正断面図、図6は同側断面図である。
【0027】溶融還元炉は、耐火物1aを鉄皮1bで囲
った炉底部1と、この上に設置する反応容器2とで構成
される。
【0028】鉄皮1bの上部には、反応容器2を設置す
るための反応容器設置フランジ20が設けられている。
【0029】その他の構造は実施例1と変わるところは
なく、炉低部1の上部には、設置する反応容器2の内部
と連通する開口部3が耐火物1aで形成され、炉底部1
の左右には、一方の側に第1のサイフォン口5で連通す
る溶銑溜まり6が設けられ、他方の側には第2のサイフ
ォン口7で連通しているスラグ溜まり8が設けられてい
る。溶銑溜まり6には溶銑9を出銑するための出銑口1
0が設けられ、スラグ溜まり8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。
【0030】実施例1と同じく、反応容器2の壁は、鋼
板で構成され、高温の溶融スラグと二次燃焼ガスから壁
を保護するため、水冷構造の水冷壁13となっており、
水冷壁には必要な強度を持たせるために、補強リブ14
を設ける。
【0031】反応容器2の下部には、炉底部1の開口部
3周りの耐火物1aの設置面4に接する水冷フランジ1
5を設ける。
【0032】補強リブ14の下端には、反応容器2を支
持し、炉低部1の反応容器設置フランジ20に設置する
反応容器支持フランジ21を設ける。
【0033】反応容器2は、実施例1と同様に、頂部に
原料投入口16、ガス排出口17が設けられ、下部及び
上部の両側には、それぞれ複数の下部羽18口及び上部
羽口19が設けられる。
【0034】本実施例では、水冷壁13の外側に補強リ
ブ14を形成し、補強リブ下端に反応容器支持フランジ
21を設けることで、反応容器2の自重は下端の水冷フ
ランジ15まで伝達されることなく、反応容器支持フラ
ンジ21に集中され、鉄皮1bに設けられた反応容器設
置フランジ20に反応容器支持フランジ21を載置する
ことで反応容器2の自重は直接鉄皮1bに伝達される。
また、反応容器設置フランジ20と反応容器支持フラン
ジ21とが摩擦接合することにより、水冷壁13と鉄皮
1bの熱膨張差は相互の滑りとして吸収される。
【0035】
【発明の効果】
(1)熱膨張差による炉体の歪み、炉壁の変形、水冷壁
破損を防止できるので、炉体の信頼性が向上する。
【0036】(2)炉底鉄皮冷却が不要になることでプ
ロセスとしての熱ロスが低減する。 (3)反応容器と炉底部が分離独立しているため、休止
時には炉底部分離が容易に実現できる。その副次的利点
として、炉底上部か解放され煉瓦積みの作業量および時
間が低減し、炉底のみを迅速交換することが可能となり
稼働率が向上する。
【0037】(4)反応容器支持フランジを設けて水冷
の接合部に多大な自重がかかることを防止できることに
より、炉体の信頼性が向上し、大規模な反応容器を採用
することができる上、磨耗寿命の延びも期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の溶融還元炉の第1実施例の斜視図であ
る。
【図2】本発明の溶融還元炉の第1実施例の正断面図で
ある。
【図3】本発明の溶融還元炉の第1実施例の側断面図で
ある。
【図4】本発明の溶融還元炉の別実施例の斜視図であ
る。
【図5】本発明の溶融還元炉の別実施例の正断面図であ
る。
【図6】本発明の溶融還元炉の別実施例の側断面図であ
る。
【図7】従来の溶融還元炉で、図7−(a)は正断面
図、図7−(b)は側断面図である。
【符号の説明】
1 炉底部 1a 耐火物 1b 鉄皮 2 反応容器 3 開口部 4 設置面 5 第1のサイフォン口 6 溶銑溜まり 7 第2のサイフォン口 8 スラグ溜まり 9 溶銑 10 出銑口 11 スラグ 12 出滓口 13 水冷壁 14 補強リブ 15 水冷フランジ 16 原料投入口 17 ガス排出口 18 下部羽口 19 上部羽口 20 反応容器設置
フランジ 21 反応容器支持フランジ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 耐火物を鉄皮で囲った炉底部と、この上
    に設置する水冷壁で形成された反応容器とからなる鉄原
    料の溶融還元炉であって、反応容器には、反応容器の下
    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
    口が設けられるとともに、下端の周囲に水冷フランジが
    設けられ、炉底部の左右には、一方の側に反応容器内と
    第1のサイフォン口で連通する溶銑溜まりが設けられ、
    他方の側には反応容器内と第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、炉底部の上部で、かつ
    溶銑溜まりとスラグ溜まりとの間には炉底部上に設置す
    る反応容器の内部と連通する開口部が耐火物で形成され
    ていることを特徴とする鉄原料の溶融還元炉。
  2. 【請求項2】 耐火物を鉄皮で囲った炉底部と、この上
    に設置する水冷壁で形成された反応容器とからなる鉄原
    料の溶融還元炉であって、反応容器には、反応容器の下
    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
    口が設けられるとともに、下端の周囲に水冷フランジが
    設けられ、さらに、水冷フランジの周囲に水冷壁に設け
    た補強リブの下端に反応容器を支持する反応容器支持フ
    ランジを設け、炉底部の左右には、一方の側に反応容器
    内と第1のサイフォン口で連通する溶銑溜まりが設けら
    れ、他方の側には反応容器内と第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、炉底部の上部で、
    かつ溶銑溜まりとスラグ溜まりとの間には炉底部上に設
    置する反応容器の内部と連通する開口部が耐火物で形成
    され、さらに、鉄皮の上部には、反応容器の反応容器支
    持フランジを設置するための反応容器設置フランジが設
    けられていることを特徴とする鉄原料の溶融還元炉。
JP21687197A 1997-08-11 1997-08-11 鉄原料の溶融還元炉 Withdrawn JPH1161214A (ja)

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Date Code Title Description
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Effective date: 20041102