JPS63140010A - 溶融還元炉への原料供給方法及び装置 - 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〕 本発明は、鉄鉱石、予備還元物等の酸化物系原料を固体
炭素で金属状態まで還元する溶融還元炉に粉鉱石、粉炭
等の粉状原料を供給する方法及び装置に関する。

〔従来の技術〕

鉄鉱石を還元して溶銑を製造するために、高炉を使用す
る方法、シャフト炉で還元した鉄鉱石原料を電気炉で溶
解する方法等が従来から採用されている。

ところが、高炉を使用する方法においては、熱源及び還
元材として多量のコークスを使用している。また、鉄源
である鉄鉱石は、炉内の通気性及び還元性を向上させる
ために、焼結鉱として高炉に装入されるのが通常である
。このため、高炉法には、強粘結炭を乾溜するためのコ
ークス炉設備及び焼結鉱を製造するための焼結設備が必
要となる。したがって、多大な設備費は勿論のこと、多
くのエネルギー及び労働力を必要とし、処理コストの高
騰を招くという欠点があった。また、強粘結炭は、世界
的に賦与量が少なく且つ地域的に偏在した賦与状態とな
っているために、供給が不安定になり易いという問題も
ある。

他方、シャフト炉による鉄鉱石の還元法においては、鉄
鉱石をペレット化する前処理が必要となり、また還元材
及び熱源として高価な天然ガスを多量に消費するという
欠点がある。

このような従来の溶銑製造技術に代わるものとして、溶
融還元法が注目を浴びている。この方法で使用する溶融
還元炉は、使用する原料に制約を受けることなく、より
小規模な設備により鉄系合金の溶湯を製造することを目
的として開発されたものであり、シャフト炉型、転炉型
、混銑炉型等がある。

これらのタイプのうち、混銑炉型の溶融還元炉は、浴面
を大きくとることができるため、溶湯と溶融スラグとの
界面反応を活発に行うことができるものとして有望視さ
れている。また、その浴面の大きさは炉の長さに応じて
適宜法められるものであるから、生産量に応じた浴面を
自由に選ぶことが可能となる。

本発明者等も、このような形式の炉において一定条件下
でガス吹込みを行えるものを開発し、これを特願昭６１
−８６７９４号として先に出願した。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、このような混銑炉型の溶融還元炉にその長手
方向に沿って設けた複数の上吹きランスから吹錬酸素を
吹き付けながら製錬を行うとき、炉の長手方向に関して
溶融金属の攪拌状態や温度が相違する。たとえば、炉の
中央部の溶融金属に対しては、その部分に配置されてい
る上吹きランスからの酸素流による運動エネルギーに加
え、両側に配置されている上吹きランスからの酸素流に
よる運動エネルギーも与えられる。したがって、この中
央部では溶融金属の攪拌ガく激しく、製錬反応が迅速な
ものとなる。これに対して、鏡板部近傍の溶融金属に与
えられる運動エネルギーが少なく、撹拌が比較的穏やか
なものとなる。また、この部分では、鏡板部により溶融
金属の流動が抑制されるため、攪拌効果は一層小さなも
のとなる。

また、溶融金属の温度についても、両側からの受熱があ
るために中央部では高く、両端の鏡板部近傍では鏡板部
を介した熱放散があるために低いものとなっている。

このように炉内の状況が部分的に異なるとき、還元反応
が長手方向に沿って変動し、炉の生産能力を低下させる
ことになる。また、攪拌流及び温度の不均一は、炉の内
張り耐火物の局部的な損耗を助長させ、溶融還元炉自体
の寿命を劣化させる原因ともなる。

そこで、本発明は、このような混銑炉型等の横方向に長
い炉を使用して溶融還元を行う際、炉況を炉体長手方向
に沿って所定のパターンとなるように炉底から吹き込ま
れる粉鉱石、粉炭等の粉状原料の吹込みｍ！及び／又は
吹込み速度を制御することにより、効律的な溶融還元を
行うことを目的とする。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明の原料供給方法は、その目的を達成するために、
長手方向に複数の上吹きランスを備えた溶融還元炉に粉
状原料を吹き込みながら溶融還元を行うに際し、粉状原
料吹込み用羽口を長手方向に沿って複数個設け、これら
羽口に対応する炉内部分における炉況に基づき、前記粉
状原料吹込み用羽口から吹き込まれる粉状原料の吹込み
量及び／又は吹込み速度を個々の羽口毎に或いはブロッ
ク毎に制御することを特徴とする。

また、この方法を実施するための原料供給装置は、長手
方向に沿って炉体上部に設けた複数の上吹きランスと、
咳上吹きランスに対応して炉体下部に設けた複数の粉状
原料吹込み用羽目と、該粉状原料吹込み用羽口を粉状原
料供給タンクに連結する粉状原料送給配管と、前記該粉
状原料吹込み用羽口から吹き込まれる粉状原料の吹込み
量及び／又は吹込み速度を羽口毎に或いは羽ロブロンク
毎に制御する前記粉状原料送給配管に設けた流量調整器
とを備えていることを特徴とする。

〔実施例〕

以下、図面に示した実施例により、本発明の特徴を具体
的に説明する。

第１図は、第１実施例における原料供給装置の概略を示
す。

本例における溶融還元炉Ａは、円筒状の炉体をもってお
り、その軸線が水平方向に配置されている。この溶融還
元炉Ａの上部には、吹錬酸素を炉内に吹き込むために炉
体の長手方向に沿って複数の上吹きランスＢが配置され
ている。これら上吹きランスＢから吹き込まれた吹錬酸
素により、炉内の装入原料が加熱され、またスラグと溶
融金属との間の界面反応が促進される。なお、この上吹
きランスＢからは、吹！！酸素又は不活性ガスをキャリ
アとして粉状及び／又は小粒状の炭材を吹き込むことも
できる。

他方、溶融還元炉への下部には、炉体長手方向に沿って
複数の羽口Ｃが設けられている。これら羽口Ｃからは、
酸素又は不活性ガスと共に粉鉱石が炉内の溶融金属に吹
き込まれる。これら羽口Ｃは溶融金属への吹込みのため
に設計されているため、吹き込まれる原料を粉鉱石とし
ている。しかし、これに拘束されることなく、スラグ層
に粉炭を吹き込むような位置に羽口Ｃを設計することも
可能である。

第１図の場合、羽口Ｃは、上吹きランスＢに対応してブ
ロック化している。そして、この羽口ブロックからの配
管りを分配器Ｅに連結し、この分配器Ｅを粉状原料供給
タンクＦに接続している。

また、配管りの途中には、その配管りを経由して羽口Ｃ
に送られる粉状原料の流量及び／又は供給速度を調節す
るための流量調節弁Ｇが設けられている。

第２図は、第２実施例における原料供給装置の概略を示
す。なお、同図において、第１図で示した部材等に対応
するものについては同一の記号で指示し、その説明を省
略した。

本例においては、配管り毎に粉状原料供給タンクＦが設
けられている。そして、この粉状原料供給タンクＦ内の
粉状原料は、加圧タンクＨを経て加圧された後に、配管
りに送り込まれる。

第１図及び第２図で示したような横長の溶融還元炉Ａに
おいては、その長手方向に沿って炉況が変動している。

そのため、炉内各部の炉況を適宜の手段により測定し或
いは操業実績から推定し、その測定値又は推定値に基づ
いて、流量調節弁Ｇの開度又は加圧タンクＨの加圧力を
調節して羽口Ｃから炉内に吹き込まれる粉状原料の流量
及び／又は吹込み速度を制御する。

たとえば、長手方向に沿った炉況を均一にする場合には
、中央部における粉状原料の流量及び／又は吹込み速度
を比較的小さく、両端部における粉状原料の流量及び／
又は吹込み速度を比較的大きく維持する。或いは、溶融
還元炉Ａの端部に出湯口を設け、そこから溶融金属を排
出する場合には、その個所に吹き込まれる粉状原料の流
量及び／又は吹込み速度を比較的小さく維持する。これ
により、出湯口近傍にある溶融金属浴が鎮静効果を受け
、スラグと分離した状態での出湯が可能となる。

第１図及び第２図においては、いずれも上吹きランスＢ
毎に羽口Ｃをブロック化している。しかし、本発明は、
これに拘束されるものではない。

たとえば、個々の上吹きランスＢと羽口Ｃとの組合せに
おいて、たとえば上吹きランスＢに最も近い位置にある
羽口Ｃを一つのブロックとし、上吹きランスＢから遠い
所にある羽口Ｃを他のブロックとするようなブロック化
も可能である。このように上吹きランスＢに対する位置
関係を基として羽口Ｃのブロック化を行うとき、個々の
上吹きランスＢが影響を与える炉内領域における反応条
件が均一なものとなる。更には、個々の羽口Ｃに接続さ
れている配管りに独立した制御系を設けることにより、
吹き込まれる粉状原料の吹込み量及び／又は吹込み速度
を羽口Ｃ毎に制御することが可能となる。

また、羽口Ｃを以上に説明したようにブロック化すると
き、補修・点検のための作業も容易となる。たとえば、
第１図の例にあっては、多数の羽口Ｃが３個のブロック
とされているので、そのブロック毎に羽口を取り出し、
溶損している部分等の補修を行うことができる。また、
このブロック化により、羽口Ｃから粉状原料供給タンク
Ｆに至る配管も簡素化される。

第３図は、第１図に示した装置を使用して粉鉱石の吹込
み速度を制御した場合の効果を、比較例と共に具体的に
示したものである。

溶融還元炉Ａとしては、内径が６０００　ｍｓで長さが
１００００　ｍの円筒状の炉を使用した。そして、上吹
きランスＢからは、３００ＯＮｎ？／分で吹錬酸素を送
給し、また不活性ガスをキャリアとして粉炭を３００に
＋ｒ／分装入した。他方、すべての羽口Ｃから、約２０
０ｋｇ／分の吹込み速度で粉鉱石を炉内の熔融金属浴に
吹き込んだ。このとき、第３図（ａｌ及び（ｂ）におい
て点線で示すように、炉体の長手方向に沿って溶融金属
の温度及び流動速度が変動した。なお、流動速度は、光
高温計等により検出し、ｍ／ｓｅｃ単位で表している。

そこで、第１図に示した中央の羽口ブロックから炉内に
吹き込む粉鉱石の吹込み速度をそのままに維持し、両端
の羽口ブロックからの吹込み速度を２２０ｋｇ／分に増
加させた。その結果、溶融金属の炉体長手方向に沿った
温度分布及び流動状態は、それぞれ同図ｆａｌ及びφ）
において実線で示すように変動幅の小さなものとなった
。

このようにして、炉況に応じて吹込み流量及び／又は吹
込み速度を調節することにより、炉体長手方向に沿った
炉況の制御が可能となる。そのため、炉の全長が製錬反
応に有効利用され、生産性が１０％向上した。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明においては、羽口を介し
て吹き込まれる粉状原料の吹込み流量及び／又は吹込み
速度を炉体長手方向に沿って調整することにより、炉内
の反応条件を制御することが可能となる。たとえば、通
常の製錬期にあっては炉内全体の反応条件が均一となる
ようにし、出湯期にあっては、出湯口付近の攪拌状態を
抑えることによって、炉内全域を還元反応に有効に使用
し、スラグから分離された状態での溶融金属の排出を行
うことができる。このように、本発明によるとき、炉内
全域が還元反応に使用されることから、生産性に優れた
溶融還元が実施される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例における原料供給装置の概
略を示し、第２図は第２実施例における原料供給装置の
概略を示し、第３図は本発明の効果を具体的に表したグ
ラフである。 特許出願人　　　　　新日本製鐵　株式會社代理人　　
小堀　益（ほか２名） 第　　１　　図 日 第２図 第３図 漏　　　　　　　　　　　　　中　　　　　　　　　　
　　　篇夫 祁　　　　　　　　　　　　　部　　　　　　　　　　
　　　部炉体の艮手力向位！ （ｂ） 炉体の長今方向位！

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、長手方向に複数の上吹きランスを備えた溶融還元炉
   に粉状原料を吹き込みながら溶融還元を行うに際し、粉
   状原料吹込み用羽口を長手方向に沿って複数個設け、こ
   れら羽口に対応する炉内部分における炉況に基づき、前
   記粉状原料吹込み用羽口から吹き込まれる粉状原料の吹
   込み量及び／又は吹込み速度を個々の羽口毎に或いはブ
   ロック毎に制御することを特徴とする溶融還元炉への原
   料供給方法。 ２、長手方向に沿って炉体上部に設けた複数の上吹きラ
   ンスと、該上吹きランスに対応して炉体下部に設けた複
   数の粉状原料吹込み用羽口と、該粉状原料吹込み用羽口
   を粉状原料供給タンクに連結する粉状原料送給配管と、
   前記該粉状原料吹込み用羽口から吹き込まれる粉状原料
   の吹込み量及び／又は吹込み速度を羽口毎に或いは羽口
   ブロック毎に制御する前記粉状原料送給配管に設けた流
   量調整器とを備えていることを特徴とする溶融還元炉へ
   の原料供給装置。