JPS62182214A

JPS62182214A - 鉄系合金溶湯の製造装置

Info

Publication number: JPS62182214A
Application number: JP2289586A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Katayama; 裕之片山; Hideki Ishikawa; 英毅石川; Mitsutaka Matsuo; 充高松尾; Hiroshi Hirata; 浩平田; Masakazu Nakamura; 正和中村; Naoki Tokumitsu; 徳光　直樹
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1986-02-06
Filing date: 1986-02-06
Publication date: 1987-08-10
Anticipated expiration: 2009-11-09
Also published as: JPH0689383B2

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】（産業上の利用分野）本発明は、鉄鉱石などの酸化物系原料を溶融還元して、
鉄系合金溶湯を製造するための装置に関する。

（従来の技術）従来、溶鉱炉法により製造されてきた溶銑などの鉄系合
金／８湯を、よりコンパクトな設備で、使用原料の制約
なく、安価に製造しようとする、所謂、溶融還元法には
、これまで数多くのプロセスが提案され、かつ試験が行
われてきた。しかし、未だ実用化の段階に達しているも
のはない状態である。

その理由は、現在の高炉法のもつ大量生産の機能を、溶
融還元法の狙いであるコンパクトな設備を用い、原料の
制約なしに実現するには炉形式に問題が残されているか
らである。

溶融還元諸方法の中で最も研究が進んでいる方式の一つ
であるＫＲ法は第２図に示すような竪型の装置を用いる
。即ち、予備還元鉱石投入口３１、石炭投入口３２、排
ガス口３３、酸素吹込羽口３７、溶融金属、スラグ排出
口３８を有する竪型炉であって、投入された石炭はコー
クス化され、炉内でコークス層３４を、スラグ層３５の
上に形成する。溶融合金３６は、溶融金属、スラグ排出
口３８から取出される。このＫＲ法は石炭を直接投入で
きることなど種々の長所をもっているが、その欠点とし
ては次の諸点があげられる。

（１）酸素ガスはメタル浴中には吹き込まれていないの
で、メタル、スラグの攪拌が弱い。したがって、反応の
進行は炉内温度の影響を受！−１やすく、炉内温度が低
下すると、酸化物刃元や脱硫などの反応が阻害される。

（１１）炉内でのガスの二次燃焼率ことがむつかしい。これも、メタル、スラグ浴の撹拌が
弱く、炭材のうち、溶融物層中に捲き込まれて存在する
ものが少ないことに起因する。

一方、底吹可能な転炉を用いる諸方法（例えば第３図）
では、メタル浴を底吹により強攪拌できるので適性条件
下で操業を行うとＫＲ法の欠点である（ｉ）、（ｉｉ）
を解決できる。そのかわり次のような欠点を伴っている
。

（イ）排ガスを鉱石の与熱や予備還元あるいは発電用熱
源等に利用しようとすると、転炉型容器では出湯時など
に排ガスの供給がとまることなど、一定したガス供給を
行えないことが問題である。

（ロ）炉体を傾動させる必要から、とりうる炉の上部空
間の大きさには制約がある。鉄溶融還元では生産性を上
げようとするとスラグがフォーミングしやすい。したが
ってかの上部空間が限られると、生産性が制約を受ける
。

（ハ）炉内での二次燃焼率を高めようとすると、上部空
間の内張耐火物の熱的負荷が増大する。この問題を解消
しようとすると、炉上部の水冷強化などの方策をとるこ
とが考えられるが、出湯、排滓を炉傾動によって行う転
炉型容器では、安全性の点から、水冷可能な範囲が限定
され、耐火物問題を十分に解決することがむつかしい。

（ニ）ダスト生成量が多い。

第３図において、４２は転炉、４３は底吹羽口、４４は
上吹酸素ランス、４５はフート、４６は炭材投入装置、
４７は溶融合金、４８はスラグ、５０は炭材、５１は気
泡、５２−１は原料投入装置、５２−２はフランクス投
入装置、５３は気泡である。

検討されているもう一つの炉形式は横型炉（例えば第４
図）である。この方法は、攪拌槽と鎮静槽を横にならべ
、撹拌槽の溶融還元反応を進め、メタル−スラグの混合
物を鎮静槽に送り込んで二層分離し、任意の時点で出湯
、出滓を行うことを特徴としている。この方法の問題点
は次の諸点にある。

（ａ）スラグ、メタルを制御された状態で流すことがむ
つかしい。

（ｂ）転炉型に比べると攪拌強さが小さいので反応速度
及び熱伝達速度が小さい。

（ｃ）ダスト生成量が多い。

第４図において、６１は酸素供給ランス、６２はガス排
出口、６３は鉱石或は予備還元物装入口、６４は混合槽
、６５は鎮静槽、６６は合金溶湯・スラグ排出口である
。

溶融還元法を実用化するためには、これらの欠点を解決
できるような新しい炉形式が必要である。

（発明が解決しようとする問題点）本発明はさきに述べた諸欠点を解決できる新しい炉形式
に関するものであり（１，１溶融物の強攪拌ができる。

（２）炉内での二次燃焼率を高めることができる。

（３）高温ガスをほぼ連続的に生成供給できる。

（４）炉上部の耐火物保護対策がとりやすい。

（５）　　フォーミング状スラグに対応できる。

（６）ダスト生成量を大幅に減少できる。

などの特徴をもつものである。

（問題点を解決するための手段）第１図に示すように、本発明による炉形式は、固定式の
縦型炉部１と、それと脱着可能な、溶融物（特にメタル
）を収納する容器部２の組合せからなる。容器部２は底
吹羽口１１による浴中へのガスの吹込みが可能で、かつ
、任意の時間にメタル、スラグなどの溶融物を炉外に排
出できるタップポール１２、あるいはスライデングゲー
トが（ｎ＆えつけられている。容器部２を縦型炉部１か
ら脱着可能にした理由は、底吹ガスを吹き込んで強攪拌
を行うために内張耐火物の張りかえ、補修を数十臼に１
回は行う必要があるが、その場合に、短時間で、別に耐
火物内張りを行った容器におきかえることができるよう
にするためである。それを行うために、例えば、この容
器全体が台車３にのせられ、台車は水平方向に移動でき
るとともに、所定の位置で油圧、電動機などの動力によ
って上下方向に移動できるようになっており、縦型炉の
部分に密着させられる。

一方、固定式の縦型炉部１は、垂直円筒状、あるいは一
部分の径を大にしたもので、下部は前述の容器２と密着
、脱着が可能で、上部はガスを利用する系へ送るための
ダクトにつながっている。

この縦型炉部は通常転炉のダクト部とは異なり、フォー
ミングしたスラグの一部に浸される。炉殻部は水によっ
て冷却されている。なお、内張耐火物があってもよいが
、フォーミングしたスラグが付着してセルフライニング
する方式であってもよい。

この縦型炉部には垂直上方、斜上方あるいは、横方向か
ら１本あるいは２本以上のランス４．５が挿入できるよ
うになっており、酸素ガスなどのガスまたは／および鉱
石、石炭などの粉体が吹込めるようになっている。

また、塊状物（鉱石あるいはその成型物、塊状炭材）を
投入するため装置６が設けられている。

第１図において、８ば溶融合金、９はスラグ、１０は気
泡である。

（作　用）この装置を用いて鉄系合金？８湯を製造する方法の１例
として、鉄鉱石粉、石炭粉を原料として、溶銑を製造す
る方法について述べる。

反応容器２を取りはずした状態で耐火物内張りを行い、
底吹羽口およびスライディングケートを取付けた後、容
器内に型銑とコークスを装入する。

そして、全体を縦型炉１の下方に移動し、例えば油圧に
よって上方に押し上げ、フランジ部７によって密着させ
る。

底吹羽口から酸素を含むガス及び燃料（プロパンなどの
ガスあるいは微粉炭など）を吹き込んで燃焼させ、同時
に上方からのランスにより酸素を含むガスを吹き込んで
燃焼を助長し、これによって、型銑の溶解を行う。この
際、上方からコークスなどの炭材、および石炭などの副
材料を投入して、コークスの追加と造滓を進行させる。

これはいずれも生成した溶銑の、底吹ガスによる飛散を
抑制するためである。溶銑量が深さで約２５ｍｍ以上と
なり底吹ガス吹込が安定した状態になると、上吹ランス
を通して粉鉄鉱石の投入、底吹ノズルを通して粉石炭の
投入、上方の投入口から塊鉄鉱石および／あるいは塊石
炭と石灰などのフラックスの投入を行う。

この過程で、鉄鉱石中の酸化鉄分の還元、溶融、加炭が
おこり、また脈石分の滓化がおこる。そして還元反応熱
は炭材あるいは発生したＣＯあるいはＨ２ガスの燃焼に
よって供給される。

フラックスは、生成するスラグ量が、溶湯量に対して２
５０ｋｇ／ｌ−メタル以上となるように添加する。これ
は生成したスラグが攪拌されるメタルを十分に被覆して
スプラッシュの生成を抑制するために望ましい条件であ
る。この際スラグは諸操業条件によって、静止状態のス
ラグの２〜７倍にフォーミング（泡立つ）しているが、
このフォーミングしたスラグが、メタル飛沫がとび出す
ことを抑制するとともにダスト量を少なくするのに役立
つ。

このような過程をつづけることにより、生成するメタル
量及びスラグ量が徐々に増加してくるが、生成したメタ
ル量が容器部２の約４０％まで達すると、スライデング
ゲートをあけて、スラグとメタルの混合物の出湯を行う
。ゲートの炎の位置は、炉底から２５ｃｍあるいはそれ
以上の位置として、安定して底吹が行えるメタル量が６
１１保できるようにする。

なお、炉内の二次燃焼率は吹酸条件と炭材投入量の組合
せによって制御できる。

出湯直前の状態ではフォーミングしたスラグは縦型炉部
１に侵入しているが、冷却された炉壁によって冷却され
て、炉壁にセルフライニング層を形成する。

以上の作用により、本発明の課題は次のように解決され
る。

（１１底吹羽口からのガス、あるいは炭材の吹込みによ
って溶融物の強攪拌ができる。

（２）強攪拌によって、炉内に存在する炭材が、所謂コ
ークスヘッドを作らず、スラグ中にＨ？３．　濁存在し
ていることから、酸化物の還元と並行して、吹１ｍとの
組合により炉内二次燃焼率を高めることができる。

（３）出湯作業が炉を傾動せずに行えることから、高温
ガスはほぼ連続的に生成する。

（４）炉が傾動しないことから、浴場（特にメタル）が
接触する炉壁部は限定され、それ以外の部分は水冷など
の炉壁冷却を安全に行うことができる。したがって耐火
物保護対策がとりやすい。

（５）　　縦型炉部２はフォーミングしてきたスラグを
収容する空間として有効に作用する。

（６）所定量以上の生成スラグを制御されたフォーミン
グ状態に保つことにより、排ガス中のダストが減少する
。

なお、生成した高温排ガスは、必要によりダスト除去を
行った後、鉱石の与熱や予備還元など系内で用いるほか
、立地条件によっては、発電あるいはガスとして系外で
利用することができる。

（実施例）第１図に示す鉄系合金溶湯の製造装置において次のよう
なデメンジョンとした。

反容器部の垂直部の内径２５０　ａｍ、高さ３３５　ｚ
ｍ、上方に開いた部分の高さｌ　４５　＋ｎ、角度（垂
直線に対して４５）、内張耐火物：クロマグレンガ（Ｉ
″７．さ３５０龍）、底吹羽ロ二二重管　（内管内径１
８５ｍφ、外管内径２４１重、内管がらは０２、外管か
らはプロパンガスを吹込む）を４ケ設置した。縦型炉部
１は水冷パネルを挿入し、当初はマグネシアレンガを内
張すしたが、以後、レンガを張りかえることなく付着し
たスラグでセルフライニングした。

縦型炉部の内径は５４０　ｍｍ、高さく塊状物投入口ま
で）は８４０龍である。壁を通して挿入したランスは四
本（９ｏ°間隔）で角度は垂直線に対して６０°、ノズ
ルはｌ孔（３０ｍｍ）　Ｔ：Ｏｚと鉄鉱石粉（２龍未満
）を吹込んだ。上方がら垂直に挿入したランス４は１木
で、ノズルは７龍φ×６で、中心部の１孔がらは石炭粉
（２龍φ未満）をＮ２をキャリアガスとして吹込み、残
り５孔からは酸素ガスを吹込んだ。塊状物を装入するた
めの装置６は密閉スクリューフィーダ一方式で、石炭（
２１以上）、鉱石（２龍以上）、石灰石（５龍以上）を
添加するのに用いた。

この装置を用いて、吹酸量３００００　Ｎ　ｎｉ’／ｈ
ｒ　（上吹：　１５００　Ｎｎ？／ｈｒ、斜横吹１４０
００　Ｎ　％　／　ｈｒ。

底吹Ｌ　ＯＯＯＮ　ｍ／ｈｒ）を吹いて、鉄鉱石（Ｔ、
Ｆｅ６８．１％）、石炭（０分７３％）を用いて、溶銑
（Ｃ：４．２％、　Ｓｉ：　０．１％、　　Ｐ　：　０
．０８％、ｓ：０、０２５％、温度１４８０”Ｃ）、ス
ラグ（ＣａＯ：４５％、　５ｉｏ２：　３５％、　Ａ７
！ｚｏ３：　１２％：　Ｍｇ０＝３％、　Ｔ、Ｆｅ：　
２％、　　Ｓ　：　０．３５％）、排ガスｃ。

３２％、　ＣＯ２３８％、　１１２０１７％、１１．１
０％）を製造した。溶融物の出湯は約二時間おきにタッ
プポールをあけて行った。なお、出湯前のスラグ高さは
炉底より６３０〜８９０　＋ｎであった。

排ガス中のダストＩは８ｇ／Ｎｒｎ’である。これはボ
イラーで完全燃焼して蒸気を生成して発電に供した。

２１日間連続操業を行った後、容器部２をすでに築炉ず
みのものと取替え（所要時間１．５時間）、操業を繰り
返した。

（発明の効果）本発明によれば下記の効果を奏しうる鉄系合金溶湯の製
造装置を提供することが出来るので、産業上稗益すると
ころが大である。

（１）　　溶融物の強攪拌ができる。

（２）炉内での二次燃焼率を高めることができる。

（３）高温ガスをほぼ連続的に生成供給できる。

（４）炉上部の耐火物保護対策がとりやすい。

（５）　　フォーミング状スラグに対応できる。

（６）　　ダスト生成量を大幅に減少できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による鉄系合金溶湯の製造装置の一例を
示す図、第２図は従来研究されている溶融還元法の一つ
である竪型炉の一例であるＫＲ法の装置を示す図、第３
図は同様の目的に用いられている転炉状容器の一例を示
す図、第４図はＲｆ！槽と鎮静槽の組合せからなる横型
炉の一例を示す図である。第１図第２図ぞｆイネｈ逍元ｊンｔへイｊ第３図４３底歌羽口第４図

Claims

【特許請求の範囲】

溶融鉄系合金及びスラグを収納する容器部と、その上方
に設置された縦型炉部が密着かつ脱着できる構造をもち
、該容器部は溶融合金中にガスを吹込める羽口と、溶融
物を排出するための開閉可能な穴を持つこと、縦型炉部
は上部の排ガスダクトに連結し、下方はスラグに浸漬可
能としたことを特徴とする鉄系合金溶湯を製造するため
の装置。