JPS6335729A - 溶融金属収容容器への粉状原料装入方法及び装入装置 - 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、？８融金属の製錬、精製等を行う溶融金属収
容容器に粉鉱石、還元剤、改質剤、造滓剤等の原料を装
入する方法及び装置に関する。

〔従来の技術〕

最近、高炉・転炉法に代わる製鋼技術として溶融還元製
錬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溶湯を製造することを目的とし
て開発されたものである。

このような溶融還元炉の一つとして、本発明者等は先に
第３図に示す形式の炉をｉ２案した（特願昭６１−２２
８９５号）。この炉は、固定式の縦型炉部ｌと該縦型炉
部１に対して着脱可能に設けられた容器部２を備えてい
る。容器部２は、台車３に載置されており、別の容器部
２と容易に交換することを可能にしている。

容器部２は、主として溶融金属浴８等からなる溶融物を
収容するものであり、酸素ガス及びプロパン、微粉炭等
の燃料を溶融物に吹き込む底吹き羽口１１が底壁に設け
られている。底吹き羽口１１を介して容器部２内に吹き
込まれたガスは、溶融金属浴８中を気泡１０となって上
弄し、装入原料に対する還元反応を進める。

また、容器部２の下部には出湯口１２が設けられており
、この出湯口１２を介して任意の時間に溶融金属、スラ
グ等の溶融物が炉外に排出される。

他方、縦型炉部１は、垂直円筒状或いは部分的に径大化
した円筒状の形状を備えている。該縦型炉部１の下部は
容器部２に百着・離脱自在にされており、その上部は排
ガス１３を排ガス利用系に送るためのダクトにつながっ
ている。該縦型炉部１の下部は、フォーミングしたスラ
グ層９の一部に浸ン貞されている。

この縦型炉部１には、垂直上方からランス４及び斜め上
方又は横方向から複数のランス５が挿入されるようにな
っている。これらランス４，５から、酸素ガス等のガス
及び／又は鉱石２石炭等の粉体が炉内に吹き込まれる。

更に、この縦型炉部ｌには、鉱石又はその成形物、塊状
炭材等の塊状物を投入するための塊状物投入装置６が設
けられており、この塊状物投入装置６はスクリューフィ
ーダー６ａを備えている。

この溶融還元炉においては、炭材が懸濁しているスラグ
層９と溶融金属浴８との接触を充分に行うことにより、
その界面におけ不製錬反応を促進させる。また、スラグ
Ｎ９中でもＣ＋Ｆｅ０−”Ｆｅ＋ＣＯの反応を行ってい
る。そこで、このようなスラグＮ９に対する鉱石原料の
装入を工夫することが重要となる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

溶融還元法以外の製錬法において使用されている鉱石原
料は、その形態は専ら装入の容易性を主眼において考え
られていた。これに対し、溶融還元法においては、前述
したように今までの製錬反応とは異なり、溶融金属とス
ラグとの界面における反応を主体とするものであり、且
つその反応には所定の熱を必要とする。

ところが、粉鉱石を浴面上方から投入するときには、落
下の過程で消費される割合が大きく、その粉鉱石が溶融
金属とスラグとの界面に達する確率は低い。たとえば、
炉内を上昇する排ガスに随伴され、反応域に効率良く添
加することができない。また、底吹き羽口を介して炉底
から粉鉱石を吹き込む場合には、装入された粉鉱石がガ
スと一諸に吹き抜けることがあり、充分な滞留時間が得
られない。そのため、この底吹きによっても添加効率を
高くすることには限度がある。更に、底吹き羽口を介し
た吹込みによる場合、メンテナンスが困難なものとなる
。

この粉鉱石の添加に関する問題は、何も第３図に示した
ような上下分離型の溶融還元炉に限ったものではなく、
たとえば転炉型等の他の種々の形式の溶融還元炉に共通
するものである。更には、溶融還元炉に留まらず、その
他の転炉、取鍋、混銑車、ＲＨ，ＤＨ等の容器において
、添加された粉鉱石、炭材、造滓剤等の粉状の原料を効
率良く反応に使用しようとするときにも、共通する問題
でもある。

そこで、本発明は、粉状の原料の装入形態に改良を加え
ることにより、その粉状の原料を高い添加効率で装入し
、しかも高い反応効率が得ることを目的として開発され
たものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の粉状原料装入方法は、その目的を達成するため
、容器に収容された溶融金属に粉状の原料を装入するに
際し、容器内の溶融金属浴表面の下方に水平部が形成さ
れた炉体側壁をもつ炉を用意し、前記水平部に設けたガ
ス吹込み羽口から攪拌用ガスを垂直下方の溶融金属浴に
吹込み、且つ垂直断面でみて前記ガス吹込み羽口より外
方にある炉底及び／又は側壁下部に設けた底吹き羽口か
ら粉状の原料を溶融金属浴に吹き込むことを特徴とする
。

また、この装入方法に使用される粉状原料装入装置は、
炉体側壁の一部又は全部に水平方向に延びる壁部を形成
し、該水平の壁部にガス吹込み用羽口を設け、且つ垂直
断面でみて前記ガス吹込み羽口より外方にある炉底及び
／又は側壁下部に底吹き羽口を設けたことを特徴とする
。

〔実施例〕

本発明を、第３図に示した溶融還元炉の容器部に粉鉱石
を装入する場合を例にとって、具体的に説明する。しか
し、容器内部における粉状原料の挙動は、溶融還元炉の
容器部に時打のものではなく、その他の転炉、取鍋、混
銑車等においても共通するものである。たとえば、取消
で脱燐、脱硫処理する場合も、同様である。すなわち、
この例は、具体的な理解を促すために留まり、本発明を
なんら拘束するものではない。

粉状の鉱石は、その比表面積が小さいことからスラグに
対する反応性が大きい。また、この粉状の鉱石として予
（１？ｔｔｉＭ元したものを使用するとき、僅かの期間
に還元されて溶融金属浴に移行する。

しかし、通常の添加方法では、前述したように高い添加
効率が得られない。

そこで、粉鉱石を次のように装入することにより、その
添加効率の改善を図る。

第１図は、本発明において使用する装置の一例を示す。

容器部２の内部には、溶融金属浴８及びその上方にスラ
グ層９がある。

この溶融金属浴８の表面より下方の位置で、炉体の垂直
側壁部１４に横方向に延びる水平部１５を形成する。第
１図の例では、この水平部１５を垂直側壁部１４の全周
にわたり形成している。しかし、垂直側壁部１４を部分
的に内方に突出させ、そこに単数又は複数の水平部１５
を形成することもできる。

そして、この水平部１５に攪拌用ガスを溶融金属浴８に
吹き込むガス吹込み羽口１６を設けている。

この水平部１５が炉体の内方に突出する距離は、炉の下
部から吹き込まれた粉鉱石が直接に垂直側壁部１４に接
触しないように設定することが好ましい。たとえば、容
器部２の内径りを２０００ｍｍとし、炉底から水平部１
５までの高さＨを１００Ｇ■■とするとき、水平部１５
の長さしを３００鰭にとる。そして、ガス吹込み羽口１
６を、垂直側壁部１４の内側表面から２５０〜２８０１
ｍのところに設ける。

ここにおいて、水平部１５は、垂直側壁部１４に対して
正確に直角に設けることに限られるものではない。後述
するガス吹込み羽口１６から吹き込まれた攪拌用ガスの
挙動からして、水平部１５と垂直側壁部１４とが作る角
度は９０〜１２０度の範囲にあれば良い。そして、この
ような（頃斜角度をもつ水平部１５の壁にガス吹込み羽
口１６を直角に設けるとき、垂線に対するガス吹込み羽
口１６の角度は０〜３０度となる。この角度をもって吹
き込まれる攪拌用ガスの方向を、本願明細書で、実質的
な意味において垂直下方という。

他方、炉底及び／又は垂直側壁部１４の下部に、粉鉱石
等の粉状原料吹込み用羽口を設けている。

第１図の例では、炉底に設けた底吹き羽口１７が２個示
されている。しかし、この底吹き羽口１７の設置個数は
炉の容量に応して適宜定められるものである。この底吹
き羽口１７の設置個所は、第１図に示す垂直断面でみて
、ガス吹込み羽口１６を通る垂線より外側に底吹き羽口
１７を通る垂線があるように決められる。前述したよう
に、ガス吹込み羽口１６を垂直側壁部１４の内側表面か
ら２５０〜２８０ｍｍのところに設けるとき、垂直側壁
部１４から底吹き羽口１７までの距離を３０〜５０ｍ１
１とすることが好適である。

また、垂直側壁部１４に粉鉱石吹込み用羽口を設けると
きには、その羽口を垂直側壁部１４に対して上向きの（
頃斜角度をもって設けることが好ましい。

次いで、この容器部２内における溶融金属浴８及び装入
された粉鉱石の挙動を説明する。

この水平部１５に設けたガス吹込み羽口１６から溶融金
属浴８に吹き込まれた攪拌用ガスは、溶融金属浴８に矢
印Ａで示したようなり＆環流を生しさせる。この循環流
Ａに対して、炉底に設けた底吹き羽口１７から粉鉱石が
装入される。そして、この循環流Ａは、炉半径方向に関
して外側を上昇し、再度ガス吹込み羽口１６から吹き込
まれた攪拌用ガスに接触する。

すなわち、半永久的ともいえる循ＩＯ流へに１５）鉱石
が装入されるので、む）鉱石の滞留時間は非常に長いも
のとなる。この点、従来の底吹き羽口による場合、粉鉱
石を単に炉底から７８融金属浴に吹き込んでいるので、
吹込み正の一部昇に伴い吹き扱けが生じ易い。これに対
し、本例にあっては、循環流Ａの下降流がある種のカー
テンとして働き、底吹き羽口１７から装入された粉鉱石
が直上して溶融金属浴８の表面に達するようなことがな
い。その結果、装入された粉鉱石の歩留りが向上し、ま
た反応効率の改善も行われる。

また、炉内における溶融金属浴８の循環をこのようにし
て行うとき、炉の中心部を別な目的に利用することがで
きる。たとえば、溶融還元製錬の場合に、製造された溶
融金属を取り出す際、それをスラグと分離することが必
要である。そこで、この中心部が比較的攪拌の少ない領
域であることに着目し、これを溶融金属浴８の鎮静部と
して使うことが考えられる。特に、この溶融金属浴８と
スラグ層９との分離を積極的に行おうとするのであれば
、撹拌が行われている周辺部から中心部を独立させるよ
うに、その間に適宜の部分的な隔壁を設けても良い。

以下、第１図における内径をＤ＝２０００ｍ、炉底から
水平部１５までの高さをＨ”１１０００ａ、水平部１５
の長さをＬ＝３００−一、水平部１５と垂直側壁部１４
とが作る角度を直角とし、垂直側壁部１４の内面から２
８０龍及び５０ＩＩの個所にそれぞれガス吹込み羽口１
６及び底吹き羽口１７を設けた内容積３０トンの炉を使
用した場合の操業条件及び結果を示す。

この炉に、溶銑２０トン、フラフクスとしてＣａＯ２，
７トン及びＳ：Ｏｔ　１．８　トン並びにコークス１．
２トンを投入し、上吹き酸素６００ＯＮ、ｄ／時及び底
吹き酸素４０ＯＮＩＩ？／時の割合で炉内に酸素ガスを
吹き込んだ。

そして、水平部１５の合計１６個所に設けたガス吹込み
羽口１６からそれぞれ、攪拌用ガスとして窒素ガスを２
００ＯＮ　１７分の流量で吹き込んだ。また、炉底の合
計１６個所に設けた底吹き羽口１７からそれぞれ、窒素
ガス２００ＯＮ　Ｉ！／分をキャリアガスとして粒径１
ｍ未満の粉鉱石を１５ｋｇ／分の速度で吹き込んだ。他
方、炭材としてコークスを８０ｋｇ／分の速度で投入し
た。

製錬を１時間継続したところ、９トンの溶銑が得られた
。このときの鉱石歩留りは９９％であり、反応速度は１
２０ｋｇ−Ｆｅ／分（χＴ、Ｆｅ）であった。このとき
の粉鉱石の歩留りを、その他の装入方法と比較して示し
たものが、第２図である。この図から明らかなように、
本例においては、装入された粉鉱石のほとんど全てが反
応に使用されている。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明においては、炉内中心部
で下降する溶融金属の循環流を形成し、その循環流の上
昇部に粉状の原料を吹き込むことにより、吹き込まれた
粉状の原料が溶融金属浴表面に直上することを防ぎ、し
かも長い滞留時間で粉状の原料を溶融金属浴と接触させ
ている。このため、歩留り良く優れた反応効率で粉状の
原料を溶融金属浴に添加することが可能になった。した
がって、本発明によるとき、優れた効率で溶融金属の生
産、処理を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を溶融還元炉の容器部に適用した例を示
し、第２図はその例における粉鉱石の歩留りを示す。ま
た、第３図は、本発明者等が先に開発した溶融還元炉を
示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、容器に収容された溶融金属に粉状の原料を装入する
   に際し、容器内の溶融金属浴表面の下方に水平部が形成
   された炉体側壁をもつ炉を用意し、前記水平部に設けた
   ガス吹込み羽口から攪拌用ガスを垂直下方に溶融金属浴
   に吹込み、且つ垂直断面でみて前記ガス吹込み羽口より
   外方にある炉底及び／又は側壁下部に設けた底吹き羽口
   から粉状の原料を溶融金属浴に吹き込むことを特徴とす
   る溶融金属収容容器への粉状原料装入方法。 ２、炉体側壁の一部又は全部に水平方向に延びる壁部を
   形成し、該水平の壁部にガス吹込み用羽口を設け、且つ
   垂直断面でみて前記ガス吹込み羽口より外方にある炉底
   及び／又は側壁下部に底吹き羽口を設けたことを特徴と
   する溶融金属収容容器への粉状原料装入装置。