JPH01255612A - 鉄の溶融還元方法 - 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〕 この発明は、鉄の溶融還元方法に係り、詳しくは、製錬
炉の鉄浴上のスラグ層中での二次燃焼によって発生した
熱を、スラグ層を介して鉄浴へ高効率で着熱させながら
、鉄浴中で鉄原料を溶融還元する方法に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

製錬炉内に収容した鉄原料に炭材を添加して、ランスか
ら酸素を吹き込むことにより鉄原料を溶融還元する、鉄
の溶融還元方法が知られている。

この溶融還元方法では、転炉型の製錬炉の底壁に設けら
れた底吹きノズルからの撹拌用ガスの撹拌下に、製錬炉
内の鉄浴上のスラグ層の中に挿入したランスの下端から
鉄浴中に脱炭用酸素を吹き込んで、鉄浴中の炭素を脱戻
し、ランスの下部側壁の複数本の酸素吹込みノズルから
スラグ層中に二次燃焼用酸素を吹き込んで、脱炭によっ
て生成した一酸化炭素をスラグ層中で二次燃焼させ、大
量の熱を発生させる。そして、これによって、スラグ層
を介して鉄浴中に熱を供給し、鉄浴中で鉄原料の溶融お
よび還元反応を行なわせるようになっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、従来の溶融還元方法では、炉内での二次燃焼
率は０．４〜０．６程度になっており、二次燃焼用酸素
を吹き込まないときの二次燃焼率が０．１〜０．２程度
であることを考慮すれば、妥当な高い値が得られている
。しかしながら、その二次燃焼によって発生した熱の鉄
浴家への着熱効率は、スラグ層重中での二次燃焼帯長さ
が短かいことなどから、０．６〜０．８程度に止まって
おり、着熱効率としては低い値しか得られていない。鉄
の溶融還元方法では、０．９を超える着熱効率が安定し
て得られなければ充分と言えない。

この発明の目的は、上述の現状に鑑み、製錬炉内のスラ
グ層中での二次燃焼によって発生した熱の鉄浴への着熱
効率として、例えば０．９を超える高い値を安定して得
ながら、鉄浴中で鉄原料を溶融還元することを可能とし
た、鉄の溶融還元方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、鉄の溶融還元方法において、ランスの下部
側壁に設けられた複数本の酸素吹込みノズルから製錬炉
内のスラグ層中に二次燃焼用酸素を吹き込むことに関し
、下記の式を満足するように操業することに特徴を有す
るものである。

但し、 α：炉内の二次燃焼率、 η：二次燃焼によって発生した熱の鉄浴への着熱効率、 Ｌｌ：ｉ番目の酸素吹込みノズルから吹き込まれた二次
燃焼用酸素によるスラグ層 内での二次燃焼帯長さ（ｍ）、 ｎ：酸素吹込みノズルの本数、 ■、：製錬炉の排ガス空塔速度（Ｎｍｆｆ／　ｈ　）　
。

以下、この発明の方法について詳述する。

本発明者等は、鉄の溶融還元方法において、製錬炉内の
スラグ層中での二次燃焼によって発生した熱の鉄浴への
着熱を、安定して０．９を超える高い着熱効率で行なわ
せることを可能とすべく、ランスの下部側壁に設けられ
た複数本の酸素吹込みノズルから製錬炉内のスラグ層中
に二次燃焼用酸素を吹き込むことに関し、鋭意研究を重
ねた。その結果、次のようにすればよいことが判った。

即ち、スラグ層中での二次燃焼によって発生した熱の、
スラグ層を介した鉄浴への着熱は、発生した熱のスラグ
層への着熱が大きな支配因子になる。そこで、ガス状熱
媒体からの液状被伝熱体への伝熱モデルで伝熱の程度を
示す量として、下記（１）式で表わされるパラメータＰ
を導入し、スラグ層中での二次燃焼率αと鉄浴への着熱
効率ηとを、そのときのパラメータＰの値を求めて整理
してやった。

但し、 γ：熱媒体と被伝熱体との間の熱伝達係数［Ｋｃａｌ／
　ｎｆ　ｈ　’Ｃ］、 Ａ：熱媒体と被伝熱体との間の単位体積当りの伝熱面積
［ボ／ポ］、 Ｌ：熱交換長さ［ｍ］、 Ｕ、ｊ熱媒体の空塔速度［Ｎｓ／ｈ］。

その結果、二次燃焼率αと着熱効率ηとの間にはＰを介
して、下記（２）式で示される関係があることが判った
。その関係を示すグラフを第１図に示す。

第１図から明らかなように、二次燃焼率αを低下させず
に着熱効率ηを高くするには、パラメータＰを大きくす
ることが必要である。

一方、製錬炉の排ガス空塔速度をＶ、［Ｎｍ／ｈ］、ラ
ンス下部側壁の１本の酸素吹込みノズルのｉ番目のノズ
ルから吹き込まれた二次燃焼用酸素によるスラグ層内で
の二次燃焼帯長さをＬｚ　　［ｍ］とすると、パラメー
タＰは下記（３）式で表わされる。

ＫΣＬ！ Ｐ−□　　　　・・・・・・・・・（３）■。

（３）式において、Ｋは製錬炉の炉容で決まる定数で、
５トン炉以上の実用規模の炉では９３である。

そこで、（３）式は（４）式のように書き変えることが
できる。

９３Σ　Ｌ！ Ｐ＝　−−二Ｌ−−・・・・・・・・・（４）■。

従って、所定の二次燃焼率αの下で目標の高い着熱効率
ηを確実に得るには、そのα、ηの値を（２）式に代入
して得られるバラメークＰの値に対し、（４）式で求め
られるパラメータＰの値が同等以上になればよい、故に
、次の（５）式の関係を満せばよい。

９３ΣＬ、　　　０．９　α０１ １“ｖｌ、　　　≧　１−７　　・・・・・・・・・（
５）そこで、この発明では、ランスの下部側壁に設けら
れた複数本の酸素吹込みノズルからスラグ層中に二次燃
焼用酸素を吹き込むことに関し、（５）式を満足する未
うに操業するものである。具体的には、製錬炉の寸法お
よび溶融還元による溶鉄の生産性から空塔速度■、が定
まるので、酸素吹込みノズルの本数ｎ、設置条件、吹込
み条件等を設計して、上記（５）式を満足するように操
業する。なお、ランス下端からの鉄浴中への脱炭用酸素
の吹込みに関しては、通常通り操業すればよい。

以上のような操業法をとるこの発明によれば、二次燃焼
率を低下させずに所定の値の下で、二次燃焼によって発
生した熱を、例えば０．９を超えるような所望の安定し
た高い着熱効率で鉄浴へ着熱させながら、鉄浴中で鉄原
料を溶融還元させることができる。

〔実施例〕

この発明の方法に従って鉄の溶融還元を行なった。二次
燃焼率αは０．５以上、二次燃焼によって発生した熱の
鉄浴への着熱効率ηは０．９以上を設定した。

製錬炉は生産性５００トン／日、内径５ｍの、第２図に
示すような転炉型の製錬炉１を用いた。

製錬炉１内の鉄浴２上のスラグ層３の高さは最大３．５
ｍとし、スラグ層３の下部には５００ｍφのランス４を
挿入した。ランス４の下部側壁には、周方向上２５本ず
つ、上下方向１００Ｉピツチで４段の合計１００本の酸
素吹込みノズルを設けた。

以上の条件の下に、製錬炉１の底壁の底吹きノズル５か
らの撹拌用ガスによる撹拌下に、ランス４の下端から鉄
浴２中に脱炭用酸素を吹き込み、ランス４の下部側壁の
酸素吹込みノズルからスラグ層３中に二次燃焼用酸素を
吹き込んで、二次燃焼用酸素の吹込みに関し前述の（５
）式を満足するように操業したところ、二次燃焼率αと
して０．６０、着熱効率ηとして０．９０を安定して得
ながら、鉄浴２中で鉄原料を溶融還元できた。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明の溶融還元方法によれば
、製錬炉内のスラグ層中での二次燃焼によって発生した
熱の鉄浴への着熱効率として、例えば０．９を超える高
い値を安定して得ながら、鉄浴中で鉄原料を溶融還元す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、鉄の溶融還元方法での着熱効率ηと二次燃焼
率αとの関係を示すグラフ、第２図は、この発明の実施
例での鉄の溶融還元方法を示す説明図である。図面にお
いて、 １・・・製錬炉、　　　　　２・・・鉄浴、３・・・ス
ラグ層、　　　　　４・・・ランス、５・・・底吹きノ
ズル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、製錬炉の底壁に設けられた底吹きノズルから前記製
   錬炉内の鉄浴中に撹拌用ガスを吹き込んで、前記鉄浴を
   撹拌しつつ、 前記製錬炉の上部から前記鉄浴上のスラグ層の中に挿入
   したランスの下端から、前記鉄浴中に脱炭用酸素を吹き
   込み、そして、 前記ランスの下部側壁に設けられた複数本の酸素吹込み
   ノズルから前記スラグ層中に二次燃焼用酸素を吹き込む
   ことからなる、鉄の溶融還元方法において、 下記の式を満足するように操業することを特徴とする、
   鉄の溶融還元方法。 ▲数式、化学式、表等があります▼ 但し、 α：炉内の二次燃焼率、 η：二次燃焼によって発生した熱の鉄浴への着熱効率、 Ｌ＿ｉ：ｉ番目の酸素吹込みノズルから吹き込まれた二
   次燃焼用酸素によるスラグ層 内での二次燃焼帯長さ〔ｍ〕、 ｎ：酸素吹込みノズルの本数、 Ｖ＿９：製錬炉の排ガス空塔速度〔Ｎｍ＾３／ｈ〕。