JPS61213310A - Production of molten ferrous alloy - Google Patents

Production of molten ferrous alloy

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JPS61213310A
JPS61213310A JP5257885A JP5257885A JPS61213310A JP S61213310 A JPS61213310 A JP S61213310A JP 5257885 A JP5257885 A JP 5257885A JP 5257885 A JP5257885 A JP 5257885A JP S61213310 A JPS61213310 A JP S61213310A
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裕之 片山
Yozo Fujikake
藤掛 陽蔵
Hiroyuki Kajioka
梶岡 博幸
Hideki Ishikawa
英毅 石川
Masatoshi Kuwabara
桑原 正年
Tsutomu Saito
力 斎藤
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    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/30Regulating or controlling the blowing
    • C21C5/35Blowing from above and through the bath

Abstract

PURPOSE:To improve remarkably thermal efficiency in smelting using a top and bottom blown converter by combining adequately operating conditions, shutting off an oxidative atmosphere and the formed metal and transmitting efficiently the heat formed by a reaction CO CO2 to the melt. CONSTITUTION:A raw material contg. iron oxide, carbonaceous reducing agent, flux and gaseous oxygen are supplied to the converter which permits top and bottom blowing of gas, by which a molten ferrous alloy is produced. The converter is operated under the conditions satisfying the following four conditions: (1) The amt. of slag is maintained at >=250kg/t-metal. (2) The conditions expressed by the formula I. (3) The conditions expressed by the formula II. (4) The conditions expressed by the formula III. The foaming of the slag is suppressed and the heat utilizing rate is increased by controlling optionally the degree of combustion of the generated gaseous CO to CO2 in the converter when the converter is operated in the above-mentioned manner.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は主として酸化鉄を含む原料を還元して、鉄系
合金溶湯を得るための方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention mainly relates to a method for reducing a raw material containing iron oxide to obtain a molten iron-based alloy.

(従来の技術) 鉄鉱石を原料として鉄を製造する方法として現在の主流
は高炉を経由する方法であり(95%以上)、一旦、固
相で還元を行りて海綿鉄を輿透し、これを電気炉で溶解
する方法が残シの数チを占めている。
(Conventional technology) The current mainstream method for manufacturing iron using iron ore as a raw material is to go through a blast furnace (95% or more). The method of melting this in an electric furnace accounts for many of the remaining products.

しかし、高炉を経由する方法では (1)粉献の塊成化工程が必要である (2)石炭のコークス化工程が必要である(3)膨大な
設備費がかかる (4)生産の7レキシビリテイが小さbなどの問題があ
シ、一方、海綿鉄を経由する方法は大量生産工程として
はエネルイー費が高くなるという欠点を有している。
However, the method using a blast furnace (1) requires an agglomeration process for powder, (2) requires a coking process for coal, (3) requires enormous equipment costs, and (4) has poor production flexibility. On the other hand, the method using sponge iron has the disadvantage of high energy costs for mass production processes.

したがって、高炉法にかわる大量の金属溶湯製造法とし
て、よシ直接的な工程で、かつよシコン/母りトな設備
を用いて行う方法、すなわち、溶融還元法がこの約30
年間、種々の方向から研究されてきた。しかし、いずれ
も実用化される段階に至っていない。
Therefore, as a method for producing large amounts of molten metal in place of the blast furnace method, a method using a more direct process and more sophisticated equipment, that is, the smelting reduction method, is recommended.
It has been studied from various directions over the years. However, none of them have reached the stage of practical use.

溶融還元法の原理は、炭材(石炭あるいはコークス)、
鉱石、酸化性ガス(酸素など)及びフラックス(石灰な
ど)を共存させ、炭材の燃焼、あるいはそれによって生
じたcoガスの一部または大部分をC02iで燃焼する
ことによって生じた熱を利用して、鉱石のCによる還元
反応、 ”n01n + iC−nF・+T Co2(n:1〜
3.m:1〜4) を進行させ、かつ諸原料を溶解して溶融合金と溶融スラ
グを分離することにある。
The principle of the smelting reduction method is that carbonaceous materials (coal or coke),
Ore, oxidizing gas (oxygen, etc.) and flux (lime, etc.) coexist, and the heat generated by burning carbonaceous materials or a part or most of the resulting co gas with CO2i is used. Then, the reduction reaction by C in the ore, ``n01n + iC-nF・+T Co2 (n: 1~
3. m: 1 to 4) and melt the various raw materials to separate the molten alloy and molten slag.

この際、炭材単位量あたシの発生熱量が多いほど工程的
には有利である。Cを燃焼させた時の生成物がCOの場
合と002の場合を比べると後者の方が約4倍の熱量を
発生する。すなわち、生成ガスの陵化度が高いほど、炭
材単位量あたシの発生熱量が多くなる。
At this time, the greater the amount of heat generated per unit amount of carbonaceous material, the more advantageous it is in terms of the process. When comparing the case where the product when C is combusted is CO and the case where 002 is the product, the latter generates about four times as much heat. That is, the higher the degree of formation of the generated gas, the greater the amount of heat generated per unit amount of carbonaceous material.

しかし、溶融還元の主目的は金属酸化物の還元にあシ、
資源有効利用の観点からも系外に排出されるスラグ中の
金属酸化物の濃度は、現行法に比べても遜色がないレベ
ルまで低下できる方法でなければならない。また、発生
した熱が有効に反応に用いられなければ々らな込。
However, the main purpose of smelting reduction is to reduce metal oxides;
From the viewpoint of effective resource utilization, a method must be able to reduce the concentration of metal oxides in the slag discharged outside the system to a level comparable to that of the current method. Also, if the generated heat is not used effectively for the reaction, various problems will occur.

このように1発熱のための炭材酸化反応と、金属酸化物
の還元反応をどのようにして両立させるか、また、何ら
かの手段で雰囲気の酸化反応を促進したとして、その反
応によって生じた発熱量をいかにして、酸化物の還元反
応の進行に有効に用いられるようにするか、これらを、
技術的に解決する方法が見つかっていないということが
、今日まで溶融還元法が実用化されるに至っていない理
由であシ、根本的表問題である。
How to balance the carbon material oxidation reaction and metal oxide reduction reaction, which generate heat, and how much heat is generated by the reaction if the oxidation reaction in the atmosphere is promoted by some means? How can these be effectively used in the progress of the reduction reaction of oxides?
The fact that no technical solution has been found is the reason why the smelting reduction method has not been put into practical use to date, and is a fundamental table problem.

そこで中間的表方法として、炭材を燃焼させ高CO/C
O2比、高H2/H20比のガスを得、このガスを生成
品と考える方法(ガス化)、あるいは高CO/ CO2
、高H2/H20のがスを、溶融還元炉とは別の設備で
鉱石の予備還元に利用する方法などが提案されている。
Therefore, an intermediate method is to burn carbonaceous materials to achieve high CO/C
A method of obtaining gas with a high O2 ratio and a high H2/H20 ratio and considering this gas as a product (gasification), or a method with a high CO/CO2
, a method has been proposed in which high H2/H20 gas is used for preliminary reduction of ore in equipment separate from the smelting reduction furnace.

これらは、いずれも、発熱のための酸化反応と、還元反
応を共存させることの困離さを回避するための方法であ
るが、設備費、操業自由度の点から溶融還元法がもつ本
来の長所を大幅に減殺するものと言わなければならない
These are all methods to avoid the difficulty of having an oxidation reaction and a reduction reaction coexist due to heat generation, but the smelting reduction method has the inherent advantages in terms of equipment costs and operational freedom. It must be said that this significantly reduces the number of deaths.

(発明が解決しようとする問題点) この発明は、溶融還元法の理想状態、すなわち、金属酸
化物の還元反応を進めてスラグ中のその濃度を低下する
と同時に、雰囲気は強度に酸化して発生熱量を高め、か
つ、その発生熱量を効率的に溶融物に伝えるという状況
を実現するための方法を提供するものである。
(Problems to be Solved by the Invention) This invention achieves the ideal state of the smelting reduction method, that is, the reduction reaction of metal oxides proceeds to reduce their concentration in the slag, and at the same time, the atmosphere is strongly oxidized and generated. The present invention provides a method for increasing the amount of heat and efficiently transmitting the generated heat to the molten material.

(問題点を解決するための手段) 本発明の前記の目的は、上底吹転炉を用いた強攪拌状態
での製錬において、諸操業条件を適性に組合せることに
よって、酸化性の雰囲気と、生成したメタルを安定して
遮断するとともに、CO/CO2の反応によって生成し
た熱を溶融物に効率的に伝えて還元反応に利用できるよ
うにすることによって達成される。
(Means for Solving the Problems) The above-mentioned object of the present invention is to suppress the oxidizing atmosphere by appropriately combining various operating conditions in smelting under strong stirring using a top-bottom blowing converter. This is achieved by stably blocking the generated metal and efficiently transmitting the heat generated by the CO/CO2 reaction to the melt so that it can be used for the reduction reaction.

以下本発明を実現するための具体的な方法について説明
する。
A specific method for realizing the present invention will be described below.

従来のシャフト型の製錬炉と異なシ、本発明では溶融還
元炉としては溶融物を強攪拌することが必須条件であり
、装置としては溶融物層にガスを安定して吹き込んで攪
拌できる設備1例えば酸素を上底吹できる転炉を用いる
。この場合のがス底吹の目的は溶融物を攪拌することで
あって、粉体を吹き込むことは必須要件ではない。むし
ろ、後述するように底吹してもよい原料(鉱石、還元剤
)の割合には上限値が存在する。吹き込むガスは気泡に
よる溶融物の攪拌が主目的であるから、ガスの種類は特
に制約されない。炉内反応の進行のために必要な酸素ガ
スの一部を供給するという観点から、酸素あるいは酸素
を含有するガスを用いることは当然可能である。なお、
酸素あるいは酸素を含有するガスを用いた場合には、操
業条件の選定次第では成品溶湯の0%を炭素飽和値より
も低下できるという利点がある。酸素のほかにも、N2
゜Ar * CO2+炭化水素などのガス、あるいはそ
の組合せまたは、本プロセスで発生したco2.coを
主成分とするガスを循環使用することも可能である。
Unlike conventional shaft-type smelting furnaces, in the present invention, strong stirring of the molten material is an essential condition for the smelting reduction furnace, and the equipment is capable of stably blowing gas into the molten material layer for stirring. 1. For example, a converter that can blow oxygen from the top to the bottom is used. The purpose of bottom blowing in this case is to stir the melt, and blowing powder is not an essential requirement. Rather, as will be described later, there is an upper limit to the proportion of raw materials (ore, reducing agent) that may be bottom-blown. Since the main purpose of the gas to be blown is to stir the melt by bubbles, there are no particular restrictions on the type of gas. From the viewpoint of supplying a portion of the oxygen gas necessary for the progress of the reaction in the furnace, it is naturally possible to use oxygen or a gas containing oxygen. In addition,
When oxygen or a gas containing oxygen is used, there is an advantage that depending on the selection of operating conditions, 0% of the finished molten metal can be reduced below the carbon saturation value. In addition to oxygen, N2
゜Ar * Gas such as CO2 + hydrocarbon, or a combination thereof, or co2. generated in this process. It is also possible to recycle gas containing co as a main component.

これらのガスは、二重管羽口やその他の吹込み口を通し
て溶融物の中に吹き込まれる。
These gases are blown into the melt through double tube tuyeres or other inlets.

酸素ガスの大部分は、上吹ランスを用いて溶融物に吹き
付けられる。上吹酸素ガスの目的は、炭材の燃焼、ある
いは還元反応により生成したC09H2をCO,、H2
Oまで燃焼して高い発熱量を実現するためである。
Most of the oxygen gas is blown onto the melt using a top blow lance. The purpose of top-blown oxygen gas is to convert C09H2 produced by combustion of carbonaceous materials or reduction reactions into CO, H2
This is to achieve a high calorific value by burning up to O.

原料(鉱石、還元剤、7ラツクスなど)のうち塊状物は
上部から投入する。粉状物は、塊状化して上部から投入
してもよいし、また粉状のまま、ランスなどを通して溶
融物層に吹き付けてもよい。
Among the raw materials (ore, reducing agent, 7lux, etc.), lumps are introduced from the top. The powder may be agglomerated and introduced from above, or may be sprayed onto the melt layer through a lance or the like while remaining powder.

なお、原料の一部としてスクラップを用いることも可能
である。
Note that it is also possible to use scrap as part of the raw material.

転炉状の溶融還元用反応容器から排出されるガスを利用
する方法は設置される場所での要求によシ例えば次のよ
うな種々の方式をとることができる。
The method of utilizing the gas discharged from the converter-like smelting-reduction reaction vessel can be carried out in various ways depending on the requirements of the place where the reactor is installed, such as the following.

(、)  流動層あるいはロータリーキルンを組合せ、
ガスを鉱石の予熱や予備還元に用いる。
(,) Combination of fluidized bed or rotary kiln,
Gas is used for preheating and preliminary reduction of ore.

(b)  yイラーを組合せて、ガスを完全燃焼して蒸
気に変え、発電などに用いる。あるいは、・タービンと
組合せ発電に用いる。
(b) By combining y-iller, the gas is completely combusted and converted into steam, which is used for power generation, etc. Or, use it for power generation in combination with a turbine.

(e)  ガスを、必要によシ除塵、脱C02の設備を
通し、ガスホルダーに貯蔵する。
(e) Gas is passed through equipment for dust removal and CO2 removal as necessary and stored in a gas holder.

これらの設備を用いて行う操業法は次の通〕である。The operating method using these equipment is as follows.

定常的な操業管はじめる前に、溶融還元炉内に溶融鉄合
金(例えばF・−〇系)の層を作る。その量は、底吹き
を安定して行える(すなわち吹抜けなどがおこらな込)
条件によりてきまシ、通常30〜603以上の高さであ
る。このような溶融鉄合金の層は、別の炉で溶製された
溶湯を装入するか、あるいはこの炉の内で、固体金属あ
るhは。
Before starting regular operation, a layer of molten iron alloy (for example, F.-0 series) is created in the smelting reduction furnace. The amount is sufficient to ensure stable bottom blowing (in other words, it does not include blowouts etc.)
Depending on the conditions, the height is usually 30 to 60 cm or more. Such a layer of molten iron alloy can be formed by charging the molten metal made in a separate furnace, or by charging the solid metal in this furnace.

合金とコークスのような炭材を加えて、炉内Kl12(
Jim合によりては、炭化水素)を供給して発熱させて
溶解を行わしめる。一旦、操業がはじまると、2回目以
降のサイクルは、生成した溶融鉄合金を一部残留させる
ことで操業を繰シ返してゆく。
By adding alloy and carbonaceous material such as coke, Kl12 (
Depending on the mixture, hydrocarbons) are supplied to generate heat and melt the mixture. Once the operation begins, in the second and subsequent cycles, the operation is repeated with some of the produced molten iron alloy remaining.

本発明はこのような溶融鉄合金に鉄鉱石あるいはその予
備還元物、石炭あるいはコークスのような固体炭素質還
元剤および石灰、珪石などの7ラツクスを加えなから吹
酸を行って、溶融鉄合金を製造する工程において生成す
るスラグの状態を適正状態に保つことによりて、高C0
2qIbの酸化性雰囲気と還元性溶融物の安定共存、お
よびC0−4CO2の燃焼によって発生した熱を効率的
に還元反応の進行に用いるという、従来、技術的に解決
されていなかった問題に対処しようとするものである。
In the present invention, iron ore or its pre-reduced product, a solid carbonaceous reducing agent such as coal or coke, and 7 lacs such as lime and silica stone are added to such a molten iron alloy, and then acid blowing is performed to form a molten iron alloy. By keeping the slag produced in the manufacturing process in an appropriate state, high CO
Let's address the previously unsolved technical problems of stable coexistence of the oxidizing atmosphere of 2qIb and the reducing melt, and of efficiently using the heat generated by the combustion of C0-4CO2 to proceed with the reduction reaction. That is.

そのためには加熱すべき溶融物の近傍に、COガスの燃
焼によって生成した高温帯を生成せしめる。
For this purpose, a high-temperature zone generated by combustion of CO gas is generated in the vicinity of the melt to be heated.

もし、溶融鉄合金が雰囲気にさらされていると、その近
傍にCOガスの燃焼によって生じた高温帯を作ろうとし
ても CO2+ Fe  −+  Co + PeOあるいは CO□+9→ 2CO の反応がおこシ、前者の場合は再酸化反応であるから全
体として還元反応が阻害されることKなる。
If the molten iron alloy is exposed to the atmosphere, even if an attempt is made to create a high-temperature zone caused by the combustion of CO gas in the vicinity, the reaction of CO2+ Fe -+ Co + PeO or CO□+9→2CO will occur. In the former case, since it is a reoxidation reaction, the reduction reaction as a whole is inhibited.

また、後者の場合には吸熱反応であシ、また、そCO の反応の結果、ガスのm−」−1が低下することco 
+ co。
In addition, in the latter case, it is an endothermic reaction, and as a result of the CO reaction, the m-'-1 of the gas decreases.
+ co.

になる。従来の裏銅転炉で COx  sの値を上げC
O+CO2 る方法は、に次燃焼”と呼ばれているように、溶融鉄合
金存在帯から離れた場所で、CO+102→CO□の反
応をおこさせて発熱させるものであった。
become. Conventional back copper converter increases COx s value C
The method called "secondary combustion" was to generate heat by causing a reaction of CO+102→CO□ at a location away from the zone where the molten iron alloy exists.

しかし、溶融鉄合金が雰囲気にさらされている場熱帯の
距離が離れるほど、熱伝達に不利になシ熱効率が低下す
るという問題があった。
However, there is a problem in that the farther the molten iron alloy is exposed to the atmosphere, the more disadvantageous it becomes to heat transfer and the lower the thermal efficiency becomes.

それに対して本発明では、溶融鉄合金層および底吹によ
りて生じたそのスfラッシュが直接、゛高温の雰囲気と
接触することを、スラグ量を所定の値以上に保つことに
よって実現する。そのための必要スラグ量は、スラグが
後述のような方法によって泡立ちが所定の値以下に抑え
られているという前提条件のもとで、 必要スラグ量(kg/t−metal)≧250   
    (1)であられされる。とくに300〜480
 kli/ t−metalの範囲が最適である。この
ような条件下ではる酸化物)と炭素量(スラグ上に存在
する炭素質固体の量、および発生するCoガスのf)+
7)動的バランスによってきま)、特に吹酸量と炭素質
固体の存在量の組谷せを制御することによって、任意に
高い値まで得ることができる。なお、この場合は、前述
の二次燃焼ではなく、酸素と炭素が会合する部分に主燃
焼帯(すなわち燃焼による高温部分)が形成される。
In contrast, in the present invention, the molten iron alloy layer and its slush produced by bottom blowing are brought into direct contact with the high-temperature atmosphere by keeping the amount of slag above a predetermined value. The amount of slag required for this purpose is based on the premise that foaming of the slag is suppressed to a predetermined value or less by the method described below, and the amount of slag required (kg/t-metal) ≧ 250.
(1). Especially 300-480
A range of kli/t-metal is optimal. Under these conditions, the amount of carbon (the amount of carbonaceous solids present on the slag and the amount of Co gas generated) +
7) Depending on the dynamic balance), in particular by controlling the combination of the amount of blown acid and the amount of carbonaceous solids present, arbitrarily high values can be obtained. In this case, instead of the secondary combustion described above, a main combustion zone (i.e., a high-temperature zone due to combustion) is formed in a portion where oxygen and carbon associate.

この場合、燃焼による高温帯に近接する溶融物は溶融鉄
合金ではなく溶融スラグ層である。したがって、溶融ス
ラグ層を生々吸熱反応場所、すなわち Fe O+ nC→mFe + nc。
In this case, the molten material adjacent to the high temperature zone due to combustion is not a molten iron alloy but a molten slag layer. Therefore, the molten slag layer is transformed into an endothermic reaction site, i.e. FeO+nC→mFe+nc.

 n のおころ場所とするために、原料(鉱石あるいはその還
元物、炭素質固体)のある下限値以上の割合は、溶融鉄
合金層ではなく、スラグ層に直接添加されることが望ま
しい。
In order to maintain the temperature of n, it is desirable that a proportion of the raw material (ore or its reduced product, carbonaceous solid) above a certain lower limit be added directly to the slag layer rather than to the molten iron alloy layer.

第1図は、添加された鉱石+炭素質還元剤(以下、炭材
という)の全重量に対する、スラグ層に加えられたもの
が占める比率と、熱利用効率の関係を示す。メタル層で
はなく、直接スラグ層に加えられる原料(鉱石+炭材)
の割合が多いほど熱利用効率が高く々る傾向が認められ
、30%以上、出来れば60%以上が直接スラグ層に加
えられることが望ましい。
FIG. 1 shows the relationship between the ratio of the added ore + carbonaceous reducing agent (hereinafter referred to as carbonaceous material) to the total weight of the slag layer and the heat utilization efficiency. Raw materials (ore + carbon) added directly to the slag layer instead of the metal layer
It is recognized that the higher the proportion of , the higher the heat utilization efficiency, and it is desirable that 30% or more, preferably 60% or more, be added directly to the slag layer.

この原因として前記のことのほかに次のようなことがあ
げられる。
In addition to the above reasons, the following may be cited as causes for this.

(1)  鉱石、炭材など添加されたものの一部がスラ
グ上に浮いて、その表面が雰囲気からの効率的な吸熱サ
イトとして作用する。
(1) A portion of added materials such as ore and carbonaceous material floats on the slag, and its surface acts as an efficient site for absorbing heat from the atmosphere.

(2)  メタル層を通して添加した場合に比べて、還
元反応サイトは平均として上部に移るので、たとえ同一
の発生ガス量におりてもスラグのフォーミングの程度が
小さくできる。
(2) Compared to the case where slag is added through the metal layer, the reduction reaction sites are moved to the upper part on average, so the degree of slag foaming can be reduced even if the amount of gas generated is the same.

鉱石(あるいはその予備還元物)、炭材をスラグ層に直
接加える方法としては、もともと塊状物(5閣φ以上)
の場合には上部から投入すればよく、粉状物の場合には
、上部ランスを通してスラグ面に吹きつけて、慣性力に
よシ溶融スラグ内に侵入させるが、粉状物の一部、また
は二種以上の混合物を、ツリケラト(凹型5あるいはロ
ーラー圧縮)あるいはイレットにして上から投入する。
As for the method of directly adding ore (or its pre-reduced product) and carbonaceous material to the slag layer, it is originally possible to add lumps (more than 5 mm) to the slag layer.
In the case of powdery material, it is sufficient to charge it from the top, and in the case of powdery material, it is sprayed onto the slag surface through the upper lance and penetrated into the molten slag by inertial force. A mixture of two or more types is made into a turikerat (concave mold 5 or roller compaction) or an islet and is poured from above.

なお、メタル層に直接添加する部分は、例えば底吹羽口
よシ粉状物を吹込む。適量の粉状物(特に石炭粉)を底
吹きすることは、加熱以外の他の目的、例えば羽口の溶
損抑制、加炭による溶湯0%調整などの点から効果的な
場合がある。
In addition, in the part where the powder is directly added to the metal layer, the powder is blown into the bottom blowing tuyere, for example. Bottom-blowing an appropriate amount of powder (particularly coal powder) may be effective for purposes other than heating, such as suppressing erosion of the tuyere and adjusting the molten metal to 0% by carburization.

全吹酸量と底吹される全がス量の容址比は第2図に示す
ように熱利用効率に大きな影響を及ぼす。
As shown in Figure 2, the volumetric ratio of the total amount of blown acid to the amount of bottom blown gas has a large effect on the heat utilization efficiency.

底吹される全ガス量(酸素、炭化水素その他)が少なす
ぎる溶融物の攪拌か弱すぎるので、燃焼によって生成し
た熱を十分に受は取ることができないので熱利用効率は
低下する。一方、底吹される全ガス量が多すぎると、吹
込まれたガス、あるいはそれによって生成したガスがス
ラグ層を通過する量がふえるので、スラグがそれだけふ
くらむのでやはり熱利用効率は低下する。また底吹され
る酸素がスの割合が増加するほど、排ガスのCo2%を
高めることがだんだん制約される。したがって最適の底
吹ガス量の比率(全吹酸量に対する)は3%から40チ
、好ましくは3〜30%の範囲である。
If the total amount of bottom-blown gases (oxygen, hydrocarbons, etc.) is too small or the melt is stirred too weakly, the heat generated by combustion cannot be sufficiently absorbed, resulting in a decrease in heat utilization efficiency. On the other hand, if the total amount of bottom-blown gas is too large, the amount of the blown gas or the gas generated thereby passing through the slag layer will increase, and the slag will swell accordingly, resulting in a decrease in heat utilization efficiency. Furthermore, as the proportion of bottom-blown oxygen increases, increasing the CO2% of the exhaust gas becomes more and more restricted. Therefore, the optimum ratio of the amount of bottom blown gas (to the total amount of blown acid) is in the range of 3% to 40%, preferably 3% to 30%.

本発明ではスラグの7オーミング(泡立チ)全抑制して
、スラグ面に近接したところでCo2までの燃焼を行わ
せ、その発生熱量を効率的にスラグに伝えて還元反応に
利用することを眼目にしている。ガスを多量に含んだス
ラグは、燃焼サイトを不安定にし、また熱に対して遮断
作用をする。スラグの7オーミング(泡立ち)には、さ
きに述べたようなスラグ表面よシ下でのガスの発生量、
及びその発生の場所のほかに、スラグ組成にもとづくガ
スの抜けやすさが影響する。熱利用効率に及ぼすスラグ
組成の影響は第3図および第4図に示すようにCaO/
 S i O2比と、(MgO+At203)%が関係
する。CaO/ S + 02は0.8−1.9の範囲
、MgO+ At203は23%以下に保つことが望ま
しい。
The aim of the present invention is to completely suppress the 7 ohm (bubbling) of the slag, to cause combustion to occur close to the slag surface up to Co2, and to efficiently transfer the generated heat to the slag and use it for the reduction reaction. I have to. Slag containing a large amount of gas makes the combustion site unstable and acts as a barrier against heat. 7 Ohming (bubbling) of slag is caused by the amount of gas generated below the slag surface as mentioned earlier.
In addition to the location where the gas is generated, the ease with which gas escapes is affected by the slag composition. The influence of slag composition on heat utilization efficiency is shown in Figures 3 and 4.
The S i O2 ratio and (MgO+At203)% are related. It is desirable to keep CaO/S+02 in the range of 0.8-1.9 and MgO+At203 at 23% or less.

スラグ量(式(1)によって規定される)及び上記のス
ラグ組成の両方の条件を満足させるためには、石灰、珪
石などのフラックスを添加する。あるいは、前ヒートの
スラグを一部残留させたり、あるいは一旦、炉外に排出
したスラグ’t IJプサイル使用したシする。
In order to satisfy both the conditions of the slag amount (defined by formula (1)) and the above-mentioned slag composition, a flux such as lime or silica stone is added. Alternatively, some of the slag from the previous heat may remain, or the slag that has been discharged outside the furnace may be used as an IJ sieve.

前記の底吹ガス量の条件を満足し溶融物が本発明の遂行
に必要なだけ攪拌されている場合には、メタル、スラグ
とも溶融物層の温度はほとんど均一であ夛、その差は無
視できるほどに小さい。底吹を安定して行うために溶融
物の温度は溶融金属の液相線温度よ920℃以上高いこ
とが必要であるが、そのほかには操業上の制約はない。
If the above-mentioned bottom blowing gas amount condition is satisfied and the molten material is stirred as much as necessary to carry out the present invention, the temperature of the molten material layer of both metal and slag will be almost uniform, and the difference will be ignored. As small as possible. In order to perform bottom blowing stably, the temperature of the molten material must be 920° C. or more higher than the liquidus temperature of the molten metal, but there are no other operational restrictions.

しかし、温度が低いと、スラグの粘性の関係からフォー
ミング気味になるため熱利用効率が低下する傾向にある
。また、温度が高くなシすぎると、排ガス温度が高くな
るだけ損である。したがって、1450゜〜1550℃
が最適操業温度である。なお、本明細書で用いた熱利用
効率の定義は次の通υである。
However, if the temperature is low, foaming tends to occur due to the viscosity of the slag, which tends to reduce heat utilization efficiency. On the other hand, if the temperature is too high, the exhaust gas temperature increases, which is a loss. Therefore, 1450° to 1550°C
is the optimum operating temperature. Note that the definition of heat utilization efficiency used in this specification is the following general term υ.

以上のような諸条件を満足するように操業を行うて、添
加した鉱石(あるいはその半還元物)を溶融、還元した
後、必要により、スラグ中の鉄酸化物の量をさらに低下
せしめて、同時にスラグによる脱硫反応を進めようとす
る場合には、鉱石(あるいはその半還元物)の供給を止
めた後、所定時間吹酸を続けると、時間に応じて任意の
値までスラグ酸化鉄含有量を低下せしめることができる
After the operation is carried out to satisfy the above conditions and the added ore (or its semi-reduced product) is melted and reduced, if necessary, the amount of iron oxide in the slag is further reduced, If you want to proceed with the desulfurization reaction using slag at the same time, if you stop the supply of ore (or its half-reduced product) and continue blowing acid for a specified period of time, the slag iron oxide content will increase to an arbitrary value depending on the time. can be lowered.

なお、クロムやマンガン含有量が20%以上の溶融合金
を溶融還元法で得ようとする場合に比べると、鉄の比率
がそれよ〕も高い時には、酸化物が溶融合金中のCによ
っても還元可能なため、溶融合金層表面での還元反応が
進みやすく、そのために、全体としてスラグが7オーミ
ングしやすい傾向にある。これを抑制するためには、(
1)  スラグ中には、スラブ重量の20%以上の炭素
分を残留させ、スラグ−炭材の界面積を大きく保った状
態で操業を行うこと、(なお、スラグ中の残留炭素分は
、系内に添加した炭材中の炭素分と、(溶融金属に加炭
された量)+(排ガス中のco 、 co2及びCを含
むダスト)の差であシ、操業中は刻々、分析値を用5た
計算によシ把握することができる) (11)スラグ組成の調整を行なうこと、GiD  ス
ラグ上部に石灰を含む炭材を加え、その発生ガスによる
発泡効果で7オーミングを抑制すること(そのためには
、全炭材の約60%以上がスラグの上方から加えられる
こと)、 などが望ましい。
In addition, compared to the case where a molten alloy with a chromium or manganese content of 20% or more is obtained by the smelting reduction method, when the iron ratio is even higher, the oxide is also reduced by C in the molten alloy. Since this is possible, the reduction reaction on the surface of the molten alloy layer tends to proceed, and as a result, the slag as a whole tends to be 7 ohming. To suppress this, (
1) Operations should be carried out with a carbon content of 20% or more of the weight of the slab remaining in the slag and a large interface area between the slag and the carbonaceous material. This is the difference between the carbon content in the carbon material added to the molten metal and (the amount of carburized into the molten metal) + (the dust containing CO, CO2, and C in the exhaust gas). (11) Adjust the slag composition, add carbonaceous material containing lime to the top of the GiD slag, and suppress 7 ohming by the foaming effect of the generated gas ( For this purpose, it is desirable that approximately 60% or more of the total carbonaceous material be added from above the slag).

以上のような方法で、所定の値までC0t−CO2に燃
焼すること、及び燃焼によシ生成した熱を効率的に還元
反応の進行に用いることができる。
By the method described above, it is possible to combust COt-CO2 up to a predetermined value and to efficiently use the heat generated by the combustion to proceed with the reduction reaction.

なお、立地条件によシ、非定常的に燃料用ガスが必要な
場合には、排出ガスの組成を検出しながら、吹酸量とス
ラグ内に残留する炭素分の比率を制御する仁とにより、
排ガスのCO/CO2を任意に変えることができる。こ
の排出がスを必要により除塵後、脱CO2処理してから
ガスホルダーに導くことによシ、必要量の必要組成ガス
を得ることができる。
In addition, if fuel gas is required unsteadily due to location conditions, it is possible to control the amount of blown acid and the ratio of carbon remaining in the slag while detecting the composition of the exhaust gas. ,
CO/CO2 of exhaust gas can be changed arbitrarily. By removing dust and CO2 from this discharged gas if necessary, and then guiding it to a gas holder, the required amount of the required composition gas can be obtained.

(実施例) 定格溶湯量120tの上底吹転炉〔底吹羽口4本、3重
管;内管(内径16■、肉厚1期):CO/CO2混合
がス(1800Nm’/hr )キャリヤによる石炭粉
吹込用、二番目の管(内径20■、肉厚1m):0□ガ
ス吹込用:最外管(内径24m):冷却ガスプロパンe
 60 Nm’ )吹込用〕に、Fa−C(4,2%)
−ss (o、3s) tv’m湯140を装入する。
(Example) Top-bottom blowing converter with rated molten metal capacity of 120 tons [4 bottom blowing tuyere, triple pipe; inner tube (inner diameter 16 mm, wall thickness 1 period): CO/CO2 mixing (1800 Nm'/hr ) For coal powder injection by carrier, second pipe (inner diameter 20cm, wall thickness 1m): 0□For gas injection: Outermost pipe (inner diameter 24m): Cooling gas propane e
60 Nm') for blowing], Fa-C (4.2%)
-ss (o, 3s) Charge tv'm hot water 140.

鉄鉱石(T、Fe : 67 % 、 8102: 4
.6 % 、 Tie、:0、2%、 P2O5: 0
.2チ)をふるい分け、5蝙以上のもの(全装入量の5
5%)は炉上のホラ・母−から炉内に投入、5m未満の
ものは石炭粉30重量%配合して混合した後、ロール圧
縮した圧粉体を、別のホラ−臂−から炉内に投入する。
Iron ore (T, Fe: 67%, 8102: 4
.. 6%, Tie,: 0, 2%, P2O5: 0
.. 2 pieces) are sieved, and those with more than 5 pieces (5 pieces of the total charge) are sieved.
5%) is fed into the furnace from the hollow above the furnace, and after mixing 30% by weight of coal powder for those less than 5 m long, the compacted powder compacted by rolls is fed into the furnace from the arm of another hollow. Put it inside.

石炭(T−C: 73 % m V、M (volat
ile matter):15チ:アッシュ:12S、
P:0.08チ、S:0.6%)はふるい分けて10m
m以上のものは、炉上のホラa4−から直接炉内に供給
する。ふるい下は1■以下に粉砕して、一部は前記の鉱
石とのロール圧縮用に用い、また、全装入量の10チを
前記の底吹羽口を通して炉内に吹込み、残シは、上吹2
ンス(全部で7孔、内、中心の1個はCo/CO2混合
ガスによる石炭粉吹込用、他の6孔は酸素吹付用300
00 Nm”/ hr )を通して供給する。
Coal (TC: 73% mV, M (volat
ile matter): 15chi: Ash: 12S,
P: 0.08chi, S: 0.6%) is sieved and 10m
Those of m or more are directly supplied into the furnace from the hole a4- on the furnace. The bottom of the sieve is crushed to 1 inch or less, a part is used for roll compression with the ore mentioned above, and the total charge of 10 inches is blown into the furnace through the bottom blowing tuyere to remove the remaining residue. Ha, Uebuki 2
(7 holes in total, one in the center is for coal powder injection with Co/CO2 mixed gas, the other 6 holes are for oxygen injection)
00 Nm”/hr).

なお、石炭使用量の約5重量%の塊コークス(外る。Note that lump coke accounts for approximately 5% by weight of the amount of coal used.

吹酸(上吹20000 Nm”/hr 、底吹1800
 Nm3/hr)を行いつつ、炉内溶融物の温度を測定
して、1450〜1520℃の範囲になるように、鉄鉱
石を添加し、それに応じてスラグ量が300±40kl
iF/t−メタル、スラグ組成がCab/ SiO2;
1.2±0.3Mg0 + AL20. = 8±6%
となるように添加する。
Blowing acid (top blowing 20,000 Nm”/hr, bottom blowing 1,800 Nm”/hr
(Nm3/hr), measure the temperature of the molten material in the furnace, add iron ore so that it is in the range of 1450 to 1520°C, and adjust the amount of slag accordingly to 300±40kl.
iF/t-metal, slag composition is Cab/SiO2;
1.2±0.3Mg0 + AL20. = 8±6%
Add so that

また、排ガスの量および組成を検出し、Cバランス式に
よシ、炉内スラグ中に残留する炭素分の量がスラグ量の
25チ5%となるように石炭コークス投入量を調整する
Further, the amount and composition of the exhaust gas are detected, and the amount of coal coke input is adjusted according to the C balance formula so that the amount of carbon remaining in the slag in the furnace is 25% and 5% of the amount of slag.

操業形態は、時間帯によシ次の281からなシたってい
る。
There are 281 types of operation depending on the time of day.

タッピングされるメタル(生成量の70%)、スラグ(
生成量の約90チ)の成分は、上記入。
Metal being tapped (70% of production), slag (
The ingredients for approximately 90 g of the production amount are listed above.

Bの場合にそれぞれ次の通シである。In case of B, the following rules apply.

メタル(鉄系合金溶湯)      C−t%)スラ’
               (wt%)タッピング
、後は、残し湯を利用して、上述の操業をくシ返してゆ
く。
Metal (molten iron alloy) C-t%) Sla'
(wt%) After tapping, the above-mentioned operation is repeated using the remaining hot water.

(発明の効果) 以上のように本発明は、設備としては既存の製鋼用上底
吹転炉に近いものを利用し、操業条件は通常製鋼法とは
全く異なるものを採用することによシ、鉱石から鉄系合
金溶湯を熱効率高く得ること、及び発生ガスを立地条件
に応じて融通性よく変えられることを特徴とするもので
、従来高炉法の欠点を解決するものとして、経済的な効
果が゛大きい0
(Effects of the Invention) As described above, the present invention utilizes equipment similar to existing top-bottom blowing converters for steelmaking, and adopts operating conditions that are completely different from those of ordinary steelmaking methods. , which is characterized by the ability to obtain molten iron alloy from ore with high thermal efficiency and the ability to flexibly change the generated gas depending on the location conditions, and has economical effects as a solution to the drawbacks of the conventional blast furnace method. is large 0

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は添加された鉱石+炭材の全重量に対する、スラ
グ層に加えられたものが占める比率と、熱利用効率の関
係を示す図、第2図は、全吹酸量に対する底吹される全
ガス量の比率が熱利用効率に及ぼす影響を示す図、第3
図および第4図は熱利用効率に及ぼすスラグ組成の影響
を示す図である。 第1図 第4図 Mf士Al:z03(%)
Figure 1 shows the relationship between the ratio of what is added to the slag layer to the total weight of added ore + carbonaceous material and the heat utilization efficiency. Figure 3 shows the effect of the ratio of total gas amount on heat utilization efficiency.
4 and 4 are diagrams showing the influence of slag composition on heat utilization efficiency. Figure 1 Figure 4 Mf engineer Al: z03 (%)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 ガスを上、底吹できる転炉状反応容器で、酸化鉄を含む
原料、炭素質還元剤、フラックス、気体酸素を供給して
鉄系合金溶湯を製造するにあたり、(1)スラグ量を2
50kg/t−メタル以上に保つこと (2)[スラグ層に加えられる鉱石、炭材(重量)]/
[添加された全鉱石+炭材(重量)]×100≧30%
(3)[底吹される全ガス量(Nm^3)]/[全吹酸
量(Nm^3)]×100=3〜40%(4)スラグの
MgO+Al_2O_3≦23%の条件を同時に満足さ
せる条件で操業を行うことにより、スラグの泡立ち(フ
ォーミング)を抑制して発生するCOガスの炉内でのC
O_2への燃焼度を任意に制御しつつ、熱利用効率を高
めることを特徴とする鉄系合金溶湯の製造方法。
[Claims] In producing a molten iron-based alloy by supplying a raw material containing iron oxide, a carbonaceous reducing agent, flux, and gaseous oxygen in a converter-like reaction vessel capable of blowing gas upward and downward, ) slag amount 2
Keep it at 50kg/t-metal or more (2) [Ore and carbonaceous materials added to the slag layer (weight)] /
[Total added ore + carbon material (weight)] x 100≧30%
(3) [Total amount of bottom blown gas (Nm^3)]/[Total amount of blown acid (Nm^3)] x 100 = 3 to 40% (4) Satisfy the conditions of MgO + Al_2O_3≦23% of slag at the same time By operating under such conditions, the foaming of the slag is suppressed and the CO gas generated inside the furnace is reduced.
A method for producing a molten iron-based alloy, characterized by increasing heat utilization efficiency while arbitrarily controlling the degree of burnup to O_2.
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