JPS62243707A - 傾転式溶融金属製造装置 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は、たとえば鉄鉱石或はその予備還元物といっ
た金属は化物を含む原料を、溶融状態で固体炭素質で還
元し、溶融数域を得る装置に関する。

（従来の技術） たとえば鉄鉱石を還元して溶鉄を得るプロセスとして・
最も普偏的に現用されているプロセスは、高炉による方
法である。この高炉による鉄鉱石の還元プロセスにおい
ては、多量のコークスを熱源および還元剤として使用す
る。高炉に供給するコークスは、数十米に達する高さの
炉内装入物の荷重によって破壊されないだけの物理的強
度が必要であるところから、強粘結炭を乾留して製造さ
れる＠ところが、強粘結炭は、世界的に賦存量が少ない
上に地域的に偏った賦存状況となっているため・供給が
不安定となり易い問題がある。また、石炭を乾留するた
めの巨大な設備（コークス炉団）や多大の労力を必要と
する。

また、高炉に供給される鉄鉱石は、通常焼結されて、焼
結鉱として高炉に装入される。ところが、鉄鉱石のｍＭ
プロセスは、多大のエネルギーを必要とするとともに、
焼結鉱を得る過程で多電の硫黄酸化物、窒素酸化物を発
生し、これを処理するために高いコストを必要としてい
る。

そこで高炉によらない、簡潔な鉄鉱石の還元プロセスが
強く望まれている。

この要請に応える研究が種々進められている。

たとえば、シャフト炉、またはロータリキルンによって
鉄鉱石を金属鉄まで還元した後、この金属鉄を電気炉で
溶解する方法があるけれども・金属鉄の溶解のための熱
源に多量の電力を用いるところからコスト面で難点があ
る。我国においては、電力は最も高価なエネルギーであ
シ、電力を主熱源とするプロセスは極めて不利である。

従って、石炭、コークスといった安価な一次エネルギー
を熱源とするプロセスを構築することが１！要である。

一方、鉄鉱石を、加熱、溶解しながら還元する溶融還元
プロセスも研究されてきた。溶ｆｉｑ還元プロセスにあ
っては、侵蝕性の強い溶融酸化鉄から如何にして炉内耐
火材を保護するか、また・還元と溶解に必要な多量のエ
ネルギーを如何にして供給するかが、プロセスを成立さ
せ得るか否かの鍵となる。

溶融還元プロセスのうちの一つに、たとえは特公昭４０
−１３０４３号に開光されている回転炉方式がある０回
転炉方式は、熱効率を高くするという観点から提案され
たものであるけれども・高温の反応容器を回転させると
いう機械的制約から大型化に難点がある。

また、雀属ば化物の溶融還元プロセスの１つとし１、加
熱源に電力を用いるものかめる。たとえば、アーク炉や
プラズマを用いるプロセスである。

これらの、熱源に電力を用いるプロセスは、還元性雰囲
気下で〃０熱が可能であるという利点はめるものの、電
力を熱源としていることからコスト面で難点がめる０ 一方、石炭等炭材の燃焼熱を直接的に利用する溶融還元
プロセスにおいては、炭材の燃焼という酸化反応と、金
属酸化物、たとえば鉄鉱石を還元する還元反応とを両立
させることが困難であυ、従来、成功例がなかった。

金属酸化物を含む原料を、反応容器に装入して固体炭素
質によって溶融還元するプロセスにおいては、浴を強攪
拌すること、ならびに炉内での二次燃焼率を高くするこ
とが基本的な条件となる。

処で、反応容器内のメタル・スラグ浴を強攪拌しようと
する場合、炉底に設けた羽口からガスを吹込むと・浴深
が小さい場合には、ガスが浴を吹抜けてしまうという問
題がある。

また、缶属赦化物の溶融還元プロセスにあっては１放熱
や空気による酸化を避けるため、原料装入は連続的であ
っても金属溶湯の排出は、ある程度以上溶湯が貯榴され
た都匿、間歇的に行なうことが望ましい０その際、反応
容器内の浴深が変化するから・常に安定した適正な、浴
の攪拌状態を維持することが困難になる。

さらに、反応容器の生産性を上げるためには、金ＩＩ４
溶湯やスラグの排出中も、原料の装入、溶融、還元を行
なえることが望ましいけれども、たとえば特公昭５６−
８０８５号公報に開示されているような、竪型炉では、
金属溶湯やスラグの排出は、製錬を中断しないとできな
い。

（発明が解決しようとする問題点） この発明は、上に述べた従来技術における問題点を解決
した反応容器内の浴の強攪拌を常に安定して可能ならし
める、生産性の高い、金属酸化物の溶融還元のための装
置ＩＬｔ−提供することを目的としてなされた。

（問題点に８次するための手段） この発明の要旨とする処は・溶融金属およびスラグを収
納する横型円筒状の反応容器であって−その胴部に浴−
下からガスを浴中に吹込むための羽口金有するとともに
、浴面上から酸素含有ガスを吹付けるための上吹ランス
を有しさらに、炉体をその軸心回りに傾転させ、浴面下
となる位置に設けられた羽口からのガスの浴中への吹込
角度を変化させる如く構成してなる傾転式溶融金属製造
装置にある。

以下に、この発明の詳細な説明する。

第１図（ａ）　、　（ｂりに、この発明になる傾転式溶
融金属製造装置の縦断面図を、第２図に横断面図を示す
Ｏ これらの図において、ｌは炉体であって、水平な軸心を
もつ円筒型である。この炉体１は、図示しない駆動装置
によって・その軸心回シに傾転し得るよう構成さｎてい
る＠炉体１の傾転角度の範囲は、５〜１０°である。

２は、羽口であって、炉内の金属溶湯浴面下から、たと
えば酸素含有ガスを吹込むべく機能する＠３は、上吹ラ
ンスであって、酸素含有ガスを、スラグ７中に懸濁して
いる、またスラグフ上に存在している固体炭素質、たと
えば粒粉状コークスに吹付け、これを燃焼せしめるべく
機能する。

前述の羽口２と上吹ランス３は、おおよそ、炉内部の軸
方向長さＬとＤの比、Ｌ／Ｄの軸方向間隔で、炉体１に
配設される。

番は、開口であって、上吹ランス３が貫通し、炉体ｌが
水平な軸心回シに・５〜１０°といった角度で傾動して
も支障がないよう、周方向に延びる長孔となっている。

５は、スラグ排出口でろって、炉体１が、第１図（ａり
に示す状態から、第１図（ｂりに示す状態に傾転せしめ
られたときに、スラグ浴にその炉内開口部が臨む、周方
向位置に穿設される。

６は、炉（反応容器）内の蓋属溶湯７は、溶融スラグで
ある。

製錬中にあっては、塑属溶湯６および溶融スラグマは、
羽口２から吹込まれるガスによって、強い攪拌下におか
れ・激しく流動している。

このように構成したこの発明になる傾転式溶融金属製造
装置は、炉体ｌをその水平軸心回シに、僅かの角度で回
動させることによシ、羽口２によるガス吹込角度を変化
させることができるから、浴の深さが変化しても、羽口
２から吹込まれたガスが浴６．スラグ’ｌｆ吹抜けるこ
となく、浴の強い攪拌状態を維持することができる。

また、炉体ｌをその軸心回シに傾転させて、メタル、ス
ラグの排出を行ないつつ同時に製錬を行なうことも容易
にできる。

さらに、炉体を水平軸心をもつ円筒型とすることによっ
て、たとえば鉄鉱石を溶融還元する場合のような、大量
生産型の溶融還元に適した装置とすることができる。

即ち、第一に、炉体１を軸方向に拡大することによって
・容易に規模を拡大（スケールアツプノすることができ
る。

稟二に、鉄鉱石のような鉄酸化物の溶融還元を行なうに
際しては、溶融スラグのフォーミング確立ち）が問題と
なるが、この発明になる装置の場合、炉体１の構造とし
て、浴の上部に大きな空間を有しているから、多重のス
ラグやそのフォーミングによシよ〈対応できる。

第三に、浴全体の均一な攪拌、浴全面への均等な吹酸、
火点生成が容易である。

（作　用） この発明になる装置を用いて、鉄系合金溶湯を製造する
場合の作用（操業りについて説明する。

耐火物を内張シした水平横型回転炉を予め予熱し、炉内
に溶銑を装入する。この時に上吹きランスは炉の上部に
引き上げられ、溶銑は耐火物製の４１ＩＩＩｔ−使って
、炉の上部よシ注入される。初めに装入する溶銑の童は
メタル中に吹込んだガスが吹き抜けをおこさない最小限
の量で、かつ吹込み羽口は炉をわずか回転させると、と
によシ、できるだけ炉の底部に近い位置になるようにセ
ットされる。

溶銑装入後上吹ランスを下降して所定位置にセットして
吹酸を開始する。その後鉄鉱石原料、固体炭素原料、副
材料などを連続的に添加して溶融還元を行なう。生成さ
れる溶鉄によりメタル浴の深さが深くなるのに対応して
、炉を少しづ＼回転させる。すなわち、浴表面に対する
羽口の浸漬深を一定に保つことによって、浴内へのガス
および原料粉体の吠き込みが安定に保たれる。このよう
な操業をおこなうことが吹込み羽口の耐用性を高めるこ
とおよび溶融還元反応を制御することに対して非常に重
要な要因となる・ 所定量の溶鉄が生成したのちランスを引き上げて・ｙｔ
−所定の角度傾転させ、出湯口よシ溶鉄の一部およびス
ラグを炉外に排出する。この時底吹き羽口はその閉塞を
防ぐため少量の不活性ガスを流しておく・引きつソき羽
口からの吹込みを行なうに必要最小限の溶鉄を炉内に残
して、炉をもとの位置に回転する。そこでランスを炉内
に下降して吹酸を開始し・再び各種原料を添加して溶融
還元操業を繰り返す、以上が本発明の設備による操業方
法の？ｌＪである。

（発明の効果〕 この発明は、以上述べたように構成しかつ、作用せしめ
るようにしたから金属酸化物の溶融還元を、大規模に高
い生産性下で行なうことができるとともに、熱源に電力
を用いないか・ら極めてコストを低くできる効果を奏す
る。尚、本発明装置は屑鉄、還元鉄な〜どの金属原料を
高い能率下で溶解する上でも極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　、　（ｂ）は、この発明になる傾転式溶
ｌｌ！ｌＩ金属製造装置の縦断面図、第２図は、その横
断面図である０ １・・・　・・・炉体 ２・・　・・・・羽口 そ＼・・・・・上次きランス ４・・・・・・開口 ５・・　・・・・スラグ排出口 ６・・・　・・・金属溶湯 ７・　・・　・・・溶融スラグ 出　願　人　新日本製鐵株式会社 第を図 停２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 溶融金属およびスラグを収納する横型円筒状の反応容器
   であつて、その胴部に浴面下からガスを浴中に吹込むた
   めの羽口を有するとともに、浴面上から酸素含有ガスを
   吹付けるための上吹ランスを有しさらに、炉体をその軸
   心回りに傾転させ、浴面下となる位置に設けられた羽口
   からのガスの浴中への吹込角度を変化させる如く構成し
   てなる傾転式溶融金属製造装置。