JPH01198414A - 溶融還元炉の原料投入装置及び原料投入方法 - 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、溶融還元炉に粉状、塊状の鉄鉱石や炭材等の
原料を投入する装置及び方法に関する。

〔従来の技術〕

鉄鉱石を還元して溶銑を製造するため、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
法においては、大規模な設備が必要とされる。また、、
強粘結炭を乾留したコークスや鉄源として焼結鉱を使用
するため、コークス炉設備や焼結設備等の付帯設備が必
要とされる。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。他方、シャフト炉によ
り鉄鉱石を還元する方法においては、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
小規模な設備によって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、たとえば特願昭６１
−８６７９４号に開示されたような転炉、混銑炉型等が
ある。

この種の溶融還元炉においては、従来の製銑用或いは製
鋼用の冶金炉と同様に、炉体上部に配置した投入装置か
ら排ガスフード及び炉口を経て炉内に塊状の鉄鉱石や炭
材等を投入している。しかし、溶融還元炉では主として
粉状の鉄鉱石や炭材を投入し、精錬反応を急速に進行さ
せたいために１　ｍａ＋以下の細粉が多用されるケース
が多い。そのため、投入された原料が炉内に飛散し、ス
ラグ層及び溶融金属浴に効率良く到達することができな
い。

また、溶融還元炉の内部で発生した排ガスを回収して、
予備還元炉、予熱炉、排ガスボイラー等で利用するため
にも粉状原料が有利であり、ガス流れを直結するため、
排ガスフードを炉口に気密接続している。通常、この排
ガスフードを流れる排ガスの流速は、大きなものである
。このような排ガスフードに開口された原料投入装置か
ら原料を投入すると、排ガスの流れに随伴されて系外に
持ち去られる割合が多くなる。

〔発明が解決しようとする課題〕

そこで、投入原料の消費効率を上げるために、溶融還元
炉の内壁に原料投入口を開口させ、内壁から炉内のスラ
グ層に落下させる方式を実施した。

ところが、原料投入口を炉体の内壁に開口させた場合、
炉内に飛散又はフォーミングしているスラグ、地金等が
原料投入口に付着して、閉塞を起こし、円滑な原料投入
が阻害されてしまう。また、原料投入装置の原料が接触
する部分の摩耗が激しく、水冷機構を備えた投入装置に
あっては、部分的摩耗によって短期間に水冷機構から冷
却水がもれ、重大な事故を引き起こすことにもなる。

このような付着物による障害を防ぐためには、原料投入
部を常に清浄な状態に維持することが必要である。しか
しながら、原料投入口が炉内に開口しているため、清浄
作業が面倒なものとなる。

そこで、本発明は、原料投入部のシ二−ト面を清浄化す
る機構を組み込むことにより、付着したスラグ、地金等
を自動的に剥離し、原料の投入を常に安定した条件下で
行うことができる原料投入装置及び投入方法を提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の原料投入装置は、その目的を達成するために、
溶融還元炉の上部炉壁に穿設されたシュート挿入用開口
に進退自在に設けられたシュートと、該シーートに内挿
され°長手方向に移動可能なスクレーバと、前記シュー
トの器壁に設けられた水冷機構とを備えていることを特
徴とする。

ここで、スクレーバを半円樋状或いは円筒状或いは角筒
状の断面をもつスクレーバを使用することができる。ま
た、シュートの長手方向に沿ってスクレーバを相対的に
進退させるため、シュートに直接的に摺動装置を取り付
けたり、シュートを進退させる昇降装置に支柱を介して
スクレーバを固定する手段が採用される。また、このシ
ュートとしては、先細り状のテーパ面を先端部に形成し
たものを使用することができる。

また、溶融還元炉に対する原料の投入は、スラグ層に対
する原料の落下位置が、炉内半径をＲとするとき、炉の
中心からＲ／３より外側になるように、溶融還元炉の炉
壁を貢通して設けられたシュートの炉体内面からの突出
量又は投入角度を調整することにより行われる。

〔実施例〕

以下、図面を参照しながら、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、本発明の原料投入装置を備えた溶融還元炉を
示す。

溶融還元炉の炉体１は、転炉型に成形されており、トラ
ニオン軸受２で支持され、出湯時等において傾動装置３
により傾動される。炉体１の内部には、溶融金属浴４及
びスラグ層５が形成されており、このスラグ層５に向け
て上吹きランス６から酸素又は酸素含有ガスが吹き付け
られる。そして、炉内で発生した排ガス及び排熱は、炉
ロアの上方に設けた排ガスフード８で回収され、後工程
に運ばれる。

従来では、この排ガスフード８の一部を開口して、そこ
に粒状の鉄鉱石、炭材等の原料を投入する装置を取り付
けていた。これに対し、本実施例においては、炉体１の
壁面にシュート挿入用開口９を設け、このシュート挿入
用開口９に原料投入装置のシュート１０を臨ませている
。このシュート挿入用開口９は、出湯時等において原料
を投入しないとき、シ、−）１０を引き抜いて、蓋体１
１により閉塞している。なお、符番１１ａ　は、蓋体１
１の開閉動作を行う開閉装置である。

シ、−）１０は、昇降台１２に載置され、昇降装置１３
によって牽引される。これにより、シュート１０は、シ
ュート挿入用開口９に進入又は後退する。

シュート１０の途中には原料入口管１４が接続されてお
り、原料タンク１５から延びた原料供給管１６が切離し
可能に接続されている。また、原料供給管１６の途中に
は、パージ弁１７を備えた不活性ガス吹込み用の排ガス
パージ管１８が開口している。更に、原料タンク１５に
収容されている原料１９を送り出したり、或いは供給停
止を行うため、切出し弁２０を原料供給管１６の途中に
設けている。なお、図示するように、原料供給管１６を
２分割し、その間に伸縮管２１及び着脱装置２２を設け
ることもできる。この場合、原料タンク１５からシｘ−
ＮＯまでの距離変動を伸縮管２１で吸収することができ
るため、原料のこぼれ出し及び排ガスの洩出を防止でき
る。

シ、−）１０は、第２図に示すように内管２３．外管２
４及び仕切り管２５からなる多層構造をもっている。こ
の内管２３と仕切り管２５との間に給水管２６を開口し
、仕切り管２５と外管２４との間に排水管２７を開口し
ている。したがって、給水管２６から供給された冷却水
は、シ、−）１０の内側を通って器壁を冷却しながら、
排水管２７から排出される。また、シ＝−）１０の内部
には、摺動装置２８でシュート１０の長手方向に摺動さ
れるスクレーバ２９が配置されている。このスクレーバ
２９は、内管２３の内面形状に対応した形状に成形され
ている。

このシュート１０をシュート挿入用開口９から炉体１の
内部に突出させ、原料タンク１５に収容されている原料
１９を投入しなから吹錬を行う。すなわち、原料１９は
、原料タンク１５から原料供給管１６゜原料入口管１４
．シュート１０を経て炉内に投入される。このとき、炉
内に飛翔しているスラグや地金が、シュート１０の先端
に付着し易い。このような付着物３０があると、シュー
ト１０の面で原料１９が円滑に滑らなくなり、円滑な原
料投入が行われなくなる。

そこで、付着物３０による弊害が予想されるとき或いは
定期的に摺動装置２８を駆動し、スクレーバ２９をシ＝
−）１０の長手方向に前進させる。これによって、スク
レーバ２９の先端部３１は、第２図において一点鎖線で
示すように、シ二−）１０の先端部３２から突出する。

したがって、先端部３１の実線位置から一点鎖線位置ま
でのシュート１０内面に付着している付着物３０は、ス
クレーバ２９によって削ぎ落とされ、炉内に送り出され
る。

スクレーバ２９の材質としては、耐熱性と耐摩耗性を備
えた材料が適用され、たとえば、耐熱鋼。

耐熱鋳鉄、ステンレス鋼、高張力鋼、ＦＣＤ、セラミッ
クス管又はセラミックス張ライナー等が使用される。

また、スクレーバ２９としては、第２図の半円樋状の外
に、円筒状又は角筒状（図示せず）のものを使用するこ
とができる。第３図は、この例を示す。

すなわち、円筒状スクレーバ３３をシュート１０の内部
に進退自在に配置する。この円筒状スクレーバ３３には
、前進位置及び後退位置の何れにあっても内部が原料入
口管１４に繋がるように、軸方向に関して所定の長さを
もって穿設された開口部３４を備えている。そして、原
料タンク１５から切り出された原料１９は、原料供給管
１６．原料入口管１４．開ロ部３４を経て円筒状スクレ
ーバ３３の内部に送り込まれ、シ、−）１０の先端部３
２から炉内に投入される。

円筒状スクレーバ３３は、シュート１０の内面全体に摺
接する。そのため、たとえばシュート１０の上側内面に
付着している付着物３０であっても、円筒状スクレーバ
３３が一点鎖線で示した位置に移動する間に、削ぎ落と
されて、炉内に戻される。

また、図示していないがシュート１０を角状にしたとき
は、角筒状スクレーバを採用しても同様であることは当
然である。

スクレーバ２９又は円筒状スクレーバ３３ヲシユート１
０に対して摺動させる方式としては、摺動装置２８に代
えて、シニ−）１０を炉体１から抜き出すときの移動を
利用することができる。第４図は、この例を示す。

吹錬の進行に伴って、溶融金属浴４及びスラグ層５が増
量する。そこで、通常は、炉体１を傾動装置３により傾
動させ、出湯或いは出滓を行う。

このとき、炉体１のシュート挿入用開口９からシ、−Ｎ
ｏを引き抜き、シュート挿入用開口９を蓋体１１で閉塞
する。このシ、−）１０の引抜きは、昇降台１２を昇降
装置１３で巻き上げることによって行われる。

そこで、昇降装置１３の一部に支柱３５を立設し、この
支柱３５にスクレーバ２９を取り付ける。このスクレー
バ２９としては、第２図の半円樋状、第３図の円筒状又
は角筒状の何れをも使用することができる。この構成に
より、シｘ−）１０の後退時に、スクレーバ２９は相対
的にシュート１０の内部に挿入される。その結果、第２
図及び第３図で説明したように、シュート１０の内面に
付着している付着物がスクレーバ２９で剥離され、炉内
に戻される。

また、シュート１０の先′端は、第５図に示すように先
細りのテーパ面３６とすることが好ましい。このテーパ
面３６によって、シ５−）１０の外面及びシュート挿入
用開口９の内面にスラグや地金が付着した場合にあって
も、シュート１０外面とシュート挿入用開口９内面との
間をテーパー面により抜き勝手に構成することができる
。その結果、シ３−ト１０をシュート挿入用開口９から
引き抜く作業が容易になる。これにより、シュート１０
が付着物により引抜き不能となり、炉体１を傾動するた
めに最終的にシニ−）１０の先端部を切断しなければな
らない場合がなくなる。

このシュート１０を使用した原料１９０投入は、第１図
に示すように炉内半径をＲとするとき、Ｒ／３から内壁
までの範囲で行うことが好ましい。この範囲は、上吹き
ランス６から噴出する吹錬ガスによる影響が少なく、シ
ュート１０から投入された原料１９は、スラグ層５上に
自由落下する。また、比較的穏やかなスラグ層５を通過
するため、原料１９の投入効率が向上し、吹錬ガスによ
ってまき上げられたり、スラグや溶融金属の飛散に随伴
されて、持ち去られることがない。

また、炉壁の近傍を落下する原料１９は、中心部の高熱
に対する遮蔽としても働き、炉体１の内壁を熱的に保護
する。その結果、炉体１の寿命を延ばすことにも役立つ
。

なお、以上の例においては、炉体１に対して１個のシ、
−ト１０を取り付けた場合を説明した。しかし、本発明
は、これに拘束されるものではなくたとえばスラグ層５
に対して原料１９を均等に供給するように、炉壁を貫通
して複数のシ、−）１０を設けることができるのは勿論
である。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明においては、溶融還元炉
の炉壁にシュート挿入用開口を設け、そこに配置したシ
ュートから粉状、塊状の鉄鉱石。

炭材等の原料を炉内に投入している。このため、投入さ
れた原料が、炉内を上昇する排ガスによって持ち去られ
る割合が激減し、製錬反応に効率良く消費される。この
とき、シニートの内面に付着するスラグ、地金等をスク
レーバにより取り除くことができるため、シニートの内
面が清浄に維持され、円滑な原料投入が可能となる。ま
た、投入された原料は、炉中心部の高温雰囲気から放散
される熱量を遮断する作用ももつため、炉壁を熱的に保
護することにも役立つ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例におけるシュートを備えた
溶融還元炉を示し、第２図はそのシュートの詳細を示し
、第３図乃至第５図は他の実施例を説明するための図で
ある。 １：炉体　　　　　　　　２：トラニオン軸受３：傾動
装置　　　　　　４：溶融金属浴５ニスラグ層　　　　
　　　６：上吹きランス７：炉口　　　　　　　　８：
排ガスフード９ニジエート挿入用開口　１０ニジニート
１１：蓋体　　　　　　　　１１ａ：蓋体の開閉装置１
２：昇降台　　　　　　　１３：昇降装置１４：原料入
口管　　　　　１５：原料タンク１６：原料供給管　　
　　　１７：パージ弁１８：排ガスパージ管　　　１９
：原料２０：切出し弁　　　　　　２１：伸縮管２２：
着脱装置　　　　　　２３：内管２４：外管　　　　　
　　　２５：仕切り管２６：給水管　　　　　　　２７
：排水管２８：摺動装置　　　　　　２９：スクレーバ
３０：付着物　　　　　　　３１：スクレーバの先端部
３２：シュートの先端部　　３３：円筒状スクレーバ３
４：開口部　　　　　　　３５：支柱３６：テーバ面　
　　　　　Ｒ：炉内半径特許出願人　　　　新日本製鐵
　株式會社代　　理　　人　　　　　　小　　嘱　　　
益　（ほか２名）第１図 第２図 第３図 １９〉；；Ｌ３０ 、、（ｊ、ｊ 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、溶融還元炉の上部炉壁に穿設されたシュート挿入用
   開口に進退自在に設けられたシュートと、該シュートに
   内挿され長手方向に移動可能なスクレーバと、前記シュ
   ートの器壁に設けられた水冷機構とを備えていることを
   特徴とする溶融還元炉の原料投入装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載のスクレーバが半円樋状
   の断面をもつものであることを特徴とする溶融還元炉の
   原料投入装置。 ３、特許請求の範囲第１項記載のスクレーバが円筒状又
   は角筒状の断面をもつものであることを特徴とする溶融
   還元炉の原料投入装置。 ４、特許請求の範囲第１項記載のスクレーバをシュート
   の長手方向に沿って移動させる摺動装置を備えているこ
   とを特徴とする溶融還元炉の原料投入装置。 ５、特許請求の範囲第１項記載のシュートの後退時にス
   クレーバが相対的にシュートの内部に進入するように、
   シュートを進退させる昇降装置に支柱を介してスクレー
   バを固定したことを特徴とする溶融還元炉の原料投入装
   置。 ６、特許請求の範囲第１項記載のシュートが、先細り状
   のテーパ面を形成した先端部をもつものであることを特
   徴とする溶融還元炉の原料投入装置。 ７、スラグ層に対する原料の落下位置が、炉内半径をＲ
   とするとき、炉の中心からＲ／３より外側になるように
   、溶融還元炉の炉壁を貫通して設けられたシュートの炉
   体内面からの突出量を調整することを特徴とする溶融還
   元炉の原料投入方法。