JPS59107013A

JPS59107013A - 溶融還元を利用した溶鋼製造法

Info

Publication number: JPS59107013A
Application number: JP21463782A
Authority: JP
Inventors: Teruo Tsutsumi; 堤　照男; Tetsuo Horie; 徹男堀江
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1982-12-09
Filing date: 1982-12-09
Publication date: 1984-06-21
Also published as: JPH036202B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】り、特に予備還元炉にて鉄鉱石を還元して得られた半還
元鉄を、複数の溶融還元炉へ順次装入し、各溶融還元炉
ごとにパッチ方式で半還元鉄に溶融還元および脱炭処理
を行って直接に溶鋼を製造し得るようになした溶融還元
を利用した溶鋼製造法に関する。

溶融還元反応とは、溶融状態にて酸化鉄（鉄鉱石）が鉄
に還元される反応をいう。また溶融還元法とは、安価で
非常に広範囲に存在する一般炭と酸化鉄鉱石とを直接利
用して鉄鉱石から鉄をつくる方法であり、高炉法におけ
る焼結ベレット、コークスのような原料への前処理を必
要としない。

溶融還元法は、現在、製鉄法として主流を占めている高
炉を主体とした大規模一貫製鉄法に対し、原料・燃料の
融通性や生産性の良さや設備コストの低減が図れる等の
理由から研究開発が活発に行われつつあり、将来高炉法
にとって代る可能性を有するものとして注目されている
。

第１図乃至第２図は、現□在、研究開発されている溶融
還元法のプロセスフロー金示すものである。

図示する如く、特に予備処理をしない状態の粉状又は粒
状の鉄鉱石と石炭とは、そのまま予備還元炉ＡＫ投入さ
れる（第２図の場合には、直接に溶融還元炉Ｂ上部の高
温還元雰囲気下の予備還元部Ｃに投入される。）。鉄鉱
石は予備還元炉Ａ（あるいは予備還元部Ｃ）にて溶融還
元炉ＢからのＣｏ。

Ｈ２等ｏ　溶融還元炉発生ガスＤにより予備還元されて
半還元鉄となり、半還元鉄Ｅはチャーとともに溶融還元
炉Ｂに送られる。そして、酸素と炭素との燃焼により生
じた高温還元雰囲気の溶融還元炉Ｂで半還元鉄Ｅは溶解
され最終還元を受けて銑鉄となる。溶融還元炉Ｂで得ら
れた銑鉄は、後続の転炉Ｆにて供給酸素により脱炭処理
されて溶鋼となり、更に連続鋳造機等で鋼片とされる。

ところで、転炉Ｆは、その操業技術が非常に難かしく、
また転炉設備は大量生産（５０万トン／年以上）しない
と採算が合わず、更に溶融還元炉Ｂから転炉Ｆへの銑鉄
移送時の熱ａスが大きい。そこで、溶融還元炉Ｂで直接
鋼が得られれば、転炉Ｆを省略でき、設備コスト、省エ
ネルギ、操業性などの点で有利となる。しかしながら、
予備還元炉Ａからは次々に半還元鉄Ｅが切り出されて溶
融還元炉Ｂに送られるので、−貫したプロセスの流れを
阻害しないように溶融還元炉Ｂでは半還元鉄の溶融還元
が終了した後は、脱炭処理することなく銑鉄の状態で排
出しなくてはならない。また、予備還元炉Ａから半還元
鉄が次々に切り出されてくるため、溶融還元炉Ｂ内は還
元雰囲気を維持する必要から炭素リッチな状態にあるの
で還元された鉄中に炭素が溶は込み易く、溶融還元炉Ｂ
の操業条件全適当に変えても現状では鋼を生産すること
はできない。

本発明は以上の従来の問題点を有効に解決すべく創案さ
れたものであり、本発明の目的は、予備還元炉にて鉄鉱
石を還元して得られた半還元鉄を、複数の溶融還元炉に
順次装入し、各溶融還元炉ごとに半還元鉄に溶融還元お
よび脱炭処理を行うように構成したことにより、溶融還
元炉から直接に溶鋼を生産することができると共に転炉
全不要とし得、運転コスト、設備コストヲ低減でき且つ
操業性を向上し得る溶融還元を利用した溶鋼製造法を提
供することにある。

以下に本発明方法を添付図面に従って詳述する。

第３図は本発明を実施するための装置の概略系統図であ
り、本装置は予備還元炉３と第１及び第２の溶融還元炉
１，２とから主に構成されている。

予備還元炉３は流動層形式のものであり、予備還元炉３
上方には、その頂部に粉状の鉄鉱石と石炭と全装入する
ための鉄鉱石供給ホッパ４と石炭供給ホッパ５とがそれ
ぞれ設けられ、また予備還元炉３下部には、炉内に還元
力スを吹き込むための還元ガス供給ライン２１が接続さ
れている。また、予備還元炉３上部には、還元処理後の
ガスを排出するための排ガスライン１が接続されており
、排ガスライン７には排ガスを冷却する冷却器８が設け
られている（排ガス中には、可燃分がまだかなり含まれ
てい不ため、排ガスは発電やペトロケミカル用として使
われる。）。

予備還元炉３にて鉄鉱石は予備還元され半還元鉄が生成
されるが、この半還元鉄をチャーとともに第１および第
２の溶融還元炉１，２に導入するために、予備還元炉３
底部と第１および第２の溶融還元炉１，２頂部との間に
は半還元鉄導入ライン９，１０がそれぞれ介設されてい
る。半還元鉄導入ライン９，１０には、予備還元炉３で
得られた半還元鉄およびチャーを第１と第２の溶融還元
炉１，２に交互に装入できる切換手段が設けられている
。第１および第２の溶融還元炉１，２には、酸素吹込ラ
ンス１１と、石炭供給シュート１２と、スチーム供給管
１３とがそれぞれ設けられている。

酸素吹込ランス１１は炉内上方より酸素を吹き込むため
のもので、昇降自在に構成されている。更に、溶融還元
炉１，２底部には、スラグ排出口１４と溶鋼排出口１５
とがそれぞれ形成されている。

溶融還元炉１，２では、酸素とチャーおよび石炭との燃
焼により高温の還元ガスが生成され半還元鉄は溶融還元
されるが、溶融還元炉１，２で発生したＣｏ、Ｈ２等の
還元力スを炉外に取り出すために、溶融還元炉１，２上
部には、発生力゛ス導出ライン１６．１７がそれぞれ取
り付けられている。

発生ガス導出ライン１６．１７は発生ガス供給ライン６
に接続され、また発生ガス導出ライン１６゜１７にはラ
インを開閉するための開閉弁等が設けられている。発生
がス供給ライン６には、発生ガス中のダストを取り除く
ための除塵器１８が設けられている。また発生ガス供給
ライン６は還元ガス供給ライン２１と冷却ガスライン１
９に別れる。

冷却ガスライン１９は還元ガスの一部をバイパスさせて
冷却し予備還元炉３に供給される還元ガスの温度全コン
トロールするための温度コントロール用ラインである。

冷却ガスライン１９Ｖｃは冷却器２０が設けられている
。

鉄鉱石は予備還元炉３で予熱および固体状態での予備還
元を受けて半還元鉄となり、半還元鉄は溶融還元炉１，
２で溶融還元されて銑鉄となり、更に、脱炭処理により
溶鋼が製造されるが、次にこの製造工程を説明する。

まず、予備還元炉３においては、鉄鉱石供給ホツノぐ４
と石炭供給ホッパ５とから予備還元炉３頂部に粉状の鉄
鉱石と石炭とがそれぞれ装入され、一方、還元ガス供給
ライン２１より予備還元炉３下部から高温の還元ガスが
吹きこまれて予備還元炉３には流動層が形成される。鉄
鉱石は流動状態にて高温の還元ガスにより加熱されると
共に予備還元されて、その金属化率が５０〜９０％の高
温の半還元鉄が生成される。予備還元炉３は流動層式な
ので、鉄鉱石の焼結防止のために、石炭供給ホツノ９５
から石炭全供給している。また、石炭は鉄鉱石の還元促
進材ともなっている。しかし、予備還元炉としてシャフ
ト炉を用いる場合には石炭は必要ない。この予備還元炉
３では、予備還元されて得られる半還元鉄の金属化率の
制御は、還元ガスの成分と温度、更には投入石炭量によ
ってコントロールされる。

次いで、予備還元炉３で得られた半還元鉄をチャーとと
もに第１および第２の溶融還元炉１，２のいずれか一方
に装入する。第３図は、第１の溶融還元炉１には半還元
鉄が既に装入されており、半還元鉄導入ライン１０を通
って予備還元炉３から第２の溶融還元炉２に半還元鉄が
装入されている状況を示す（第３図中、半還元鉄導入ラ
イン９゜１０と発生ガス導出ライン１６．１７の実線と
破線との区別は、・ぐツチ操業におけるＯＮ、　ＯＦＦ
の状態をそれぞれ示すものである。）。

第１の溶融還元炉１に装入された高温の半還元鉄は、酸
素吹込ランス１１からの酸素と石炭供給シュート１２か
ら投入された石炭および半還元鉄とともに装入されたチ
ャーとの燃焼によジ溶解され、半還元鉄は溶融状態にて
高温の還元性の強い燃焼ガスにより溶融還元される。酸
化鉄の溶融状態での還元反応速度は固体状態での還元反
応速度に比較して著しく速く（約１０倍〜ｌｏｏ倍とい
われている）、半還元鉄は急速に還元され銑鉄が生成さ
れる。スチーム供給管１３からのスチーム供給は、燃焼
による炉内温度上昇を抑えこれを調整するためである。

銑鉄生成後、一時、酸素と石炭の供給を停止し、溶融還
元工程で生成されたスラグをスラグ排出口１４から炉外
に排出する。そして、スラグ排出口、速やかに酸素吹込
ランス１１より酸素を噴射して銑鉄の脱炭全行う。銑鉄
中の炭素が除去され、規定の炭素含有量にまで下がった
時点で鋼として溶鋼排出口１５から出鋼する。

一方、第２の溶融還元炉２では、第１の溶融還元炉１の
上記溶融還元およびスラグ排出工程中、予備還元炉３か
らの半還元鉄の装入を行っている。

そして、第１の溶融還元炉１で脱炭処理のため吹錬を行
う時点で第２の溶融還元炉２の溶融還元を開始する。こ
れは、還元ガス供給ライン２１がら予備還元炉３に供給
される還元ガスの成分、温度、量等の変動を極力少なく
するためである。従って、また、第２の溶融還元炉２が
脱炭工程に入った時点で第１の溶融還元炉１の溶融還元
処理を始める。

このように、予備還元炉３から次々に切り出される半還
元鉄を交互に溶融還元炉１，２に装入するようにしたた
め、従来の一基のみの溶融還元炉のように炉内全常時、
還元性の強い炭素リッチな状態に維持する必要がなくな
り、各溶融還元炉１゜２ごとに、溶融還元後の銑鉄に更
に脱炭処理を施すことができ溶融還元炉１，２から直接
鋼を製造することができる。また、直接に溶鋼が製造で
きるため、転炉設備が不要となる。転炉設備は現在約５
０万トン／年以上の生産を行わないと採算が合わず、大
規模製鉄所にしか適さないが、転炉を省略できる本発明
は、小規模な製鉄生産にも適用できる。更に従来°のよ
うな溶融還元炉から転炉への銑鉄移送の問題がなくなる
ので、それら設備や移送時の熱損失がなくなる。また、
操業技術が非常に難かしい転炉が不要となるので、その
分操業が容易となる。

更に、溶融還元炉に順次、適宜インターバルにて半還元
鉄を装入するようにしたため、溶融還元炉間にガス発生
に時間差が生ずるが、溶融還元炉への半還元鉄以外から
溶鋼の出鋼までの１サイクルの周期を一定にコントロー
ルすることにより予備還元炉への還元ガスの成分、温度
、供給量等が一定した安定な還元ガスを供給することが
できる。

この点従来方式では、溶融還元初期と末期では発生ガス
の成分等が異なるため、予備還元炉での鉄鋼石の還元に
バラツキが生じてしまう。

また、溶融還元炉ごとに半還元鉄以外にクロム鋼等の合
金材料を加えれば、各溶融還元炉で種々の異なった鋼種
の生産が可能となる。なお、上記実施例は、溶融還元炉
が二基の場合であったが、三基以上設けても勿論よい。

また、鉱石、石炭にも特に制限はなく、従来操業可能な
ものであればいずれのもの全使用してもよい。

以上の説明より明らかな如く、本発明によれば次のよう
な優れた効果を発揮することができる。

（リ　溶融還元炉より直接溶鋼を得ることができる。

（２）直接溶鋼を得ることができ、転炉設備を不要とで
きる。従って設備コストの低減、小規模製鉄が可能とな
ると共に、銑鉄移送による熱ロスがなく、また操業の容
易化が図れる。

（３）還元力スの量、成分、温度等を一定にコントロー
ルすることが可能となり、予備還元炉での鉄鉱石の還元
のバラツキが少なくなる。

（４）　　各溶融還元炉ごとに種々の異なった鋼種の生
産ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は従来の溶融還元法による溶鋼製造を示
す工程図、第３図は本発明方法を実施するための装置の
系統図である。図中、１，２は溶融還元炉、３は予備還元炉、２１は還
元ガス供給ライン、９．１０は半還元鉄以外ライン、１
１は酸素吹込ランス、１２は石炭供給シュート、１５は
溶鋼排出口、１６．１７は発生ガス導出ラインである。

Claims

【特許請求の範囲】

鉄鉱石を予備還元炉で還元して半還元鉄を生成し、該半
還元鉄を複数の溶融還元炉に順次装入し、各溶融還元炉
内で高温還元雰囲気下にて上記半還元鉄を溶融還元して
後脱炭処理を行うことにより溶鋼を製造することを特徴
とする溶融還元を利用した溶鋼製造法。