JPS6046349A - 精錬用ランス - Google Patents

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】 この発明は、主として、鉄浴屈伏ガス化法を利用して金
属鉱石、あるいは金属酸化物を溶解還元して合金鉄を製
造する用途に用いるＭＲ用ヲンスに関する。

鉄浴石炭ガス化法を利用して合金鉄を製造する方法は、
高温の溶融鉄浴中に石炭、コークス、ピッチ、重質油等
の炭素質物質を酸素と共に吹込んでガス化すると同時に
、クロム鉱石、鉄鉱石等の金属鉱石または金属酸化物を
投入し溶融還元する方法である。この溶融還元法に用い
るランスとしては、同一ランスから炭素質物質、金属鉱
石、あるいは金属酸化物と酸素を吹込むことができる非
浸漬上吹多孔ランスが用いられており、その構造は、中
心部に炭素質物質、金属鉱石等を吹込むノズルがあり、
該ノズｐの周囲に酸素等ガス他剤吹込み用ノズルを設け
たものが一般的である。

しかるに、このような構造のランスを用いてガヌ化〜溶
ＩＭｉ還元を行なう方法では、炭素質物質の組成によシ
はぼガス組成が決定され、溶ｔＭ１ａ元のための余剰熱
も決定されるため、ガス組成を変化させることによりガ
ス化の際の余剰熱をコントロールすることができない。

従って、金属鉱石や金属酸化物を溶融還元するためには
、大量の炭素質物質を用い多量の中カロリーガスを発生
させる必要があり、精錬に長大な時間を要したシ、ガス
ノ（ランスの関係で中カロリーガフ、が余剰となった場
合は、不必要なガスを多量に発生させねばならなかった
。

また、単位炭素質物質当たりの溶融還元能を向上させる
ために、炉外で金属鉱石あるいは金属酸化物を８００〜
９００℃に予熱してから炉内に投入する方法をとること
も可能であるが、この場合予熱のための熱効率は高々４
０％程度であシ、旺済的に不利である。

この発明は、従来の前記問題点を解決するだめの精錬用
ランスを提案することを目的とするものである。

この発明の要旨は、中心部に１ないし複数個の粉粒体吹
込み用ノズルを有し、該ノズμの周囲に複数個の酸素等
ガス止剤吹込み用ノズルを備え、さらに、該ガス他剤吹
込み用ノズルの同一円周上もしくは外側に２次燃焼用酸
素等吹込みノズルを設けたことを特徴とし、またガス化
剤吹込みノズルの出口近傍で合流し、中心部の粉粒体吹
込みノズルとは別設の粉粒体吹込みノズルを有すること
を特徴とし、また、上記２次燃焼用酸素等吹込みノズル
は、その中心線がランス軸に対して外側１に２０〜６０
°傾斜していることを特徴とする精錬用ランスにある。

すなわち、この発明は、炭素質物質のガス化によって生
成したガスの２次燃焼を主たる目的とする酸素等−＄＃
−を、ガス化剤としての酸素とは別個に吹込むノズルを
設けることにより、通常のガス化に比して大量のガス化
余剰熱を発生せしめ、少量の炭素質物質で多量の金属鉱
石あるいは金属酸化物′（ｉ−溶融還元することを可能
となしたものであるＯ 以下、この発明のランス構造の一例を図面に基づいて説
明する。

すなわち、この発明は、第１図に示すごとく、ランス本
体（１）の中心部に炭素質物質、金属鉱石、金属酸化物
等を吹込むための粉粒体吹込み用ノズ１ｖ（ａｔ）を設
け、このノズル（ａ、）の周囲に酸素等ガス止剤吹込み
ノズμ（ａ２）を設け、さらにガス他剤吹込みノズ／Ｉ
／（ａ２）と同一円周上おるいは外側に生成ガスの炉内
２次燃焼を主たる目的とする酸素等吹込みノズμ（ａｓ
）を設けた精錬用ランス（Ｌｌ）である。

このランス（’Ｌｌ）における粉粒体吹込み用ノズル（
ａｌ）は、単数に限らず複数のノズルによって形成して
もよい。この町ノズｐの角度θ１は通常１０°位である
。また、２次燃焼用の酸素等吹込みノズル（ａｓ）ｉｄ
、傾斜角θ２を２０〜６０°に設定する。この２次燃焼
用ノズルをフンス＝μ軸に対して外側１に２０〜６０°
傾斜させた理由は以下の理由による。

この発明者らの実験によれば、ノズＡ／（ａｔ）力１ら
微粉炭を吹込まずに通常の転炉精錬を行なった場合、ノ
ズル（ａｓ）の傾斜角θ、とスクラップ比増大量ｊｓｃ
（％）＝（（その条件でのスクラップ比）−（ベースの
スクラップ比））との間には、その他の条件を同一とす
れば次の関係が成立する。すなわち、θ、が２０°以下
では、２次燃焼用酸素ジェットはそのほとんどが脱炭反
応に寄与し、２次燃焼効果は小さくなり、θ！が６０°
以上では、２次燃焼は起こるが、フレームが浴に到達し
ないために浴への着熱効果が小さく、さらに炉壁の多大
な損耗をきたす。かかる理由によシ、２次燃焼用ノズ／
’（ａｓ）のランス軸に対する傾斜角度θ２を２０〜６
０°に設定した。（Ｗ）は冷却水通路である。

すなわち、上記構造のランス（Ｌｌ）の場合は、ノズ！
ｖ（ａｌ）から万病、コークス、石油残渣等の粉粒状炭
素質物質、あるいはクロム鉱石、鉄鉱石、酸化ニッケμ
等の粉粒状鉱石、金属酸化物、もしくは粉粒状の生石灰
等媒溶剤を吹込み、ノズ／Ｉ／（ａ、）よりガス化剤と
しての酸素等を吹込み、さらに、ノズ／ｌ／　ｃａｓ）
から生成ガスを２次燃焼させるための− ！　酸素等を吹込むことができる。

ｊ　また、ユ。発明は、第２図□１示すごとＩ　く、ラ
ンス本体（１−２）の中心部に１ないし複数個の粉粒体
吹込み用ノズμ（ａｌ）を有し、該ノズμ゛の周囲に酸
素等酸化剤吹込み用ノズル（ａ、）を備え、該ノズ／”
（ａｔ）の同一円周上もしくは外側に、ランス軸に対し
て２０〜６０°の傾斜角θ、の２次燃焼用ノズＡ／（ａ
ｓ）を有するとともに、ガス他剤吹込み用ノズμ（ａ、
）の出口近傍で合流し、中心部の粉粒体吹込み用ノズ／
ｌ／（ａｌ）とは別設の粉粒体吹込み用ノズｆｖ（ｂ、
）を設けたことを特徴とする。

かかる構造の精錬用ランス（Ｌ、）の場合は、中心部の
ノズル（ａｌ）から石炭等炭素質物質を、ノズル（ｂｌ
）から金属鉱石または金属酸化物、あるいは媒溶剤の１
種または２種以上の混合物を吹込み、ノズ１Ｖ（ｂｌ）
から吹込まれる粉粒体をノズ／ｌ／（ａりから吹込まれ
る酸素に出口部で混入せしめて吹込むことができる。熱
論このランスの場合も、ノズル（ａ、）から生成ガスを
２次燃焼させるだめの酸素等酸化剤を吹込む。

次に、上記したこの発明のランスを用いてガス化〜溶融
還元を行なう場合の英施のａ様を第１！：１に基づいて
説明する。

第３図において、（１℃は溶解炉、■はこの発明の非浸
漬上吹多孔ランス（Ｌｌ）（Ｌｘ）、（１３１はガス回
収用スカート、圓はガス回収用フード、０９は副原料投
入口、０６）はＡｒ　ＳＮ２．０３、ＣＯ！等の攪拌ガ
スを吹込むための底吹ノズル、ａηは溶融鉄浴、囮は生
成スラグである。

上記装置において、第１図＃欅叫碑に示スランス（Ｌり
を用いて操業する場合は、溶解炉（１１１内に貯えられ
た相当量の溶融鉄浴（温度約１３００〜１５００℃）α
９中に、ランス中心部の粉粒体吹込み用ノズ／Ｉ／（ａ
ｌ）から石炭等炭素質物質を、ノズ／Ｌ／（ａりから酸
素をそｎぞれ吹込んでガス化を行ない、さらにノズ、１
１／（３，）よシ酸素を吹込んで！Ａ簡的に生成ガスの
２次燃焼を行なわせつつ、ノズル（ａ、）よりｍ粉状の
炭素質物質と共に、粉粒状の金属鉱石、金属酸化物ある
いは半還元生成物等を同時に吹込むことができる。

また、第２図＝章士＝く示すランス（−）を用いる場合
には、中心部のノズ１ｖ（ａ、）よシ徽粉状の炭素質物
質を吹込み、ノズＡ／（ａ２）よシ酸素を吹込みつつガ
ス化を行ない、さらにノズ／Ｌ／（ａｓ）よシ酸索を吹
込んで生成ガスの２次燃焼を行なわせつつ、ノズル（ｂ
ｌ）より粉粒状の金属鉱石、金属酸化物、あるいは半還
元生成物等を吹込むことができる。

このように、この発明のランスによれば、炭素質物質の
ガス化によって生成したガスの２次燃焼を主たる目的と
する酸素を、ガス化剤としての酸素とは別個に吹込むこ
とができるので、大量のガス化余剰熱を発生させて浴中
に伝達させることかで弯、少量の炭素質物質で多量の金
属鉱石、金属酸化物等を溶融還元することができる。す
なわち、炭素質物質のガス化によって発生する顕熱によ
る溶解効果と、２次燃焼により発生する余剰熱による溶
解効果を利用することができるので、金属鉱石、金属酸
化物等の溶離還元能を著しく高めることができる。

さらに、この発明のランス（Ｌりの場合、ノズル（ｂｌ
）ｊシ粉粒状の生石灰等造滓剤を吹込み、これをランス
の出口でノズル（ａ２）よシ吹込まれる酸素ジェットに
混合して火点に供給することが可能となるので、ランス
ノズルを損耗させることなく吹錬の制御性を保ったまま
で、しかも高価な高圧の粉体供給装置を設置することな
く、スラグの滓化促進、スロッピングの低減等の効果を
得ることができる。

マタ、ランス（Ｌｌ）の場合も、ノズル（ａｔ）ｔ［素
質物質のみならず、粉粒状の生石灰等造滓剤の吹込みに
利用することにより、ランス（Ｌ２）の場合と同様の粉
体造滓剤効果を得ることができる。

その他、例えばランス（Ｌｌ）を用いて、中心部のノズ
ル（ａｌ）より微粉状の生石灰等造滓剤を吹込み、ノズ
ル（ａ２）より主待錬用酸素ガスを吹込み、同時にノズ
ル（ａｓ）よυ主としてｊ況灰生成ガスの２次燃焼を目
的とする酸素ガスを吹込むことにより、粉体上吹精錬の
効果であるスラグの滓化促進、脱燐、脱硫反応の促準（
特に中・高次累州の脱燐促進）、スロッピングの減少等
を冥現することができ、同時に２次燃焼による転炉内熱
勅定の改善をはかることができる。

さらにまた、ランス（Ｌ、）を用いて石灰等伏累質物質
のガス化を行なう際、炉内の熱バランスが吸熱側と々す
、鉄浴温度が低下するような場合に、ノズ／ｖ（ａｓ）
より酸素を吹込んで生成ガスを２次燃焼させることによ
り、ガス化炉内の熱勘定をバランスさせることもできる
。

以下、この発明の実施例について説明する。

〔実施例１〕 第３図に示す構造の１０トン溶解炉に、第１表に示す組
成を有する温度１２５０℃の脱珪、脱燐処理を施した溶
銑１０トンを貯え、第１図　・に示す非浸漬上吹多孔ラ
ンス（Ｌｌ）を用い、ノズｌしくａｌ）よりパージ用ガ
ス１２ＯＮｍ”／Ｈｒを吹き、ノズ１ｖ（ａｘ’）（ａ
ｓ）より酸素をそれぞれ２０００　Ｎｒｎ”　／Ｈｒ、
　７００　Ｎｍ３／Ｈｒ吹込んだ。続いて、Ｃｒ銑をＩ
Ｍ造するため、鉄浴温度が１５１０℃に達したところで
、ノズル（ａｌ）より第２表に示す組成を有する炭素質
物質粉を２５００？／Ｈｒ。

ノズル（ａりより吹込む酸素を１４８０　Ｎ＋が／Ｈｒ
、ノズ１ｖ（ａ、）よシ吹込む酸素を６８０　Ｎｒｎ”
／Ｈｒに設定し、吹込みを開始した。これと同時に、ノ
ズル（ａｌ）より上記と同じ炭素質物質粉と混谷した状
態で第３表に示す組成を有する微粉砕したクロム鉱石の
吹込みを開始した。クロム鉱石の吹込み量は鉄浴温度の
変化を見ながら増減させたが、平均的には約３３００　
ｈ／Ｈｒであった。なお、媒溶剤はスフグ塩括度が０．
５〜２．０の範囲になるように適宜添加した。

クロム鉱石の吹込み開始後約２．１時間経過した時点で
酸素、炭素質物質、クロム鉱石の吹込みを中止し、注銑
〜ガス化までの間炉底に設けた妊吹ノズルよυ吹込んで
いたＮ！ガヌ４Ｑ　Ｎｍ”　／ＨｒをＡｒガス１００　
Ｎｒｎ”　／Ｈｒに切換えて、浴を強攪拌した。この強
攪拌を約１０分間継続した後、操業を終了した。

本実施例における溶銑の成分と温度推移を第４表に示す
。また、クロム鉱石溶融還元中の生成ガス組成、第２表
に示す組成の炭素質物質１トン轟りの溶融還元能力およ
びＳｕＳ　４３０用粗合金鉄製造のためのクロム鉱石溶
融還元に要する時間等を第５表に示す。

〔比較例〕

実施例１と同じ１０トン溶解炉に、実施例１とほぼ同じ
組成、温度の溶１１０）ンを貯え、中心孔とその周囲に
３個の多孔を配しただけの従来の非浸漬上吹多孔ランス
を用い、中心孔よりパージ用ガス１２０　Ｎｍ”　／Ｈ
ｒを吹き、多孔より酸素を２５０　Ｑ　Ｎｍ”／Ｈｒ吹
込んだ。その後、鉄浴温度が１５３０℃に達したところ
で中心孔よシ実施例１と同じ第２表に示す組−成を有す
る炭素質物質粉を２５００　Ｋ９／Ｈｒ、多孔よシ吹込
む酸素の量を１８６０　Ｎ靜／Ｈｒに設定し、吹込みを
開始した。これと同時に、中心孔より上記と同じ炭素質
物質粉と混合した状懺で実施例１と同じ第３表に示す組
成を有するクロム鉱石の吹込みを開始した。クロム鉱石
の吹込み量は鉄浴温度の変化を見ながら増減させたが、
平均的には約１５００Ｋｐ／Ｈｒでちった。なお、媒溶
剤はヌヲグ塩基度が０．５〜２．０の範囲になるように
適宜添加した。クロム鉱石の吹込み開始後約４．５時間
経過した時点で酸素、炭素質物質、クロム鉱石の吹込み
を中止し、注銑〜ガス化までの間底吹ノズルよシ吹込ん
でい九Ｎ２ガス４０　Ｎｒｎ”／ＨｒをＡｒガス１００
　Ｎｍ”／Ｈｒに切換えて、浴を強攪拌した。この強攪
拌を約１０分間継続した後、操業を終了した。その時の
、クロム鉱石溶融還元中の生成ガス組成、炭素質物質１
トン当シの溶融還元能力およびＳｕＳ　４３０用粗合金
鉄製造のためのクロム鉱石溶融還元に要する時間等は第
５表に併せて示した。

第５表よシ、この発明のランスを用いた場合、鉱石の溶
融還元に要する時間、炭素質物質、酸素等使用量、耐火
物費用等が大巾に節減され、生成ガスバランスからみて
、それほど中カロリーガスの必要のないところでは多大
な効果を奏することがわかる。

なお、ラン、ｚ（Ｌ、）のかわりに、−一一一　−第２
図に示す６重管フン７、（Ｌりを用いて、ノズμ（ａ、
）より炭素質物質、ノズル（ａ、）　（ａ、）より酸素
、さらにノズＩＶ（ｂｌ）よりクロム鉱石粉を吹込んで
も、本実施例と同様の効果が得られることはいうまでも
ない。

第１表　溶銑の組成（ｗｔ％） 第２表　炭素質物質の組成 第３表　クロム鉱石の組成（ｗｔ％） 第　４　表　溶銑の成分（％）と温度推移第５表　結　
果

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明の非浸漬多孔ランスの構
造例を示すもので、第１図（イ）は同図（ハ）のイーイ
線上の縦断面図、同図（ロ）は同図（ハ）のローロ線上
の縦断面図、同図（ハ）は同上ランスの底面図、第２図
イ）は同図（ハ）のイーイ線上の縦断面図、同図（ロ）
は同図（イ）のローロ線上の横断面図、同図（ハ）は同
上ランスの底面図、第３図は同上の実施例１における溶
解炉を示す概略図である。 １．１−２・・・ランス本体、町・・・粉粒体吹込み用
ノズル、ａ、・・・酸素環ガヌ止剤吹込み用ノズル、ａ
、・・・２次燃焼用酸素等吹込み用ノズル、ｂ、・・・
粉粒体吹込み用ノズル、１１・・・溶解炉、１２・・・
非浸漬多孔ランス、１３・−・ガス回収用フード、１５
・・・副原料投入口、１６・−・底吹ノズル、１７・・
・溶融鉄浴、１８・・・生成７ラグ、θ、・・・２次燃
焼用酸素等吹込みノズルの傾斜角度。 出願人　住友金属工業株式会社 代理人　押　１）　良　久Ｗｌ 第１図 （イ） 第２図 （イ） 瞥つ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）中心部に１ないし複数個の粉粒体吹込み用ノズル
   を有し、該ノズルの周囲に複数個の酸素等ガス化剤吹込
   み月ノズルを備え、さらに、該ガス化剤吹込み用ノズル
   の同一円周上もしくは外側に２次燃焼用酸素等吹込み用
   ノズルを設けたことを特徴とする精錬用ランス。
2. （２）中心部に１ないしｃｉ数個の粉粒体吹込み用ノズ
   ルを有し、該ノズμの周囲に複数個の酸素等ガス化剤吹
   込み用ノズｐを備え、該ガス化剤吹込み用ノズμの出口
   近傍で合流し、前記中心部の粉粒体吹込み用ノズルとは
   別設の粉粒体吹込み用ノズルを有し、ガス化剤吹込み用
   ノズμの同一円周上もしくは外側に２次燃焼用酸素等吹
   込み用ノズルを設けたことを特徴とする精錬用ランス。
3. （３）２次燃焼用酸素等吹込み用ノズルは、その中心線
   がランス軸に対して外側に２０〜６０°傾斜しているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項および第２項記載
   の精練用ランス。