JPH03150309A - 溶銑の製造装置および製造方法 - 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、鉄鉱石とスクラップを鉄源とする溶銑の製
造装置および製造方法、詳しくは筒型炉内で生成した溶
銑を、目標生産量に精度よく出銑することにより、溶銑
量の過不足が招く後工程の支障を排除できる溶銑の製造
装置および製造方法に関する。

（従来の技術） 現在、銑鉄はその大部分が高炉によって製造されている
。高炉製銑法そのものは、永年にわたる改良が積み重ね
られて銑鉄の大量生産技術としては極めて優れたものと
なっている。しかし、高炉製銑法は、鉄源としては焼結
鉱を、燃料（Ｍ元材）としては高品質のコークスを使用
するものであり、利用できる原燃料の制約がある。また
、近年の高炉は巨大化し、しかも一旦火入れした後は停
止、再起動が璽単にはできないため、鋼材需要の変動に
応しる柔軟性に乏しい。

上記のような従来の高炉製銑法の問題点を解消すべく、
本出願人は製鋼用の転炉の頚僚する筒型炉を使用し、鉱
石とスクラップとを鉄源として用いる新しい製銑方法を
発明し、特願昭６３−１２２２９２号として提案した。

上記の銑鉄製造方法では第１図に示すような転炉型式の
筒型炉ｌを用いる。この筒型炉ｌは図示のように、炉上
部に炉内ガスの排出と原料装入用の開口部２、炉壁下部
に支燃性ガスと必要に一応して燃料を吹き込む一次羽口
３、その上部炉壁に支燃性ガスを吹き込む二次羽口４、
炉底に出銑口５とスラグを排出する排滓口１０を備えて
いる。この炉は、製鋼用転炉のように、傾動できるもの
であるのが望ましい。

上記筒型炉ｌを用いて溶銑を製造するには、まず炉内下
部にコークス充填Ｎ７を、その上にスクラップと鉄鉱石
の充填層Ｂを形成さ−せる。そして下部のコークス層７
に一次羽口３から支燃性ガス（酸素含有ガス）を吹き込
んで下記（１）式の反応を生じさせ、その反応熱によっ
てコークス層７を高温に保つ。

Ｃ＋１／２０ｘ→ＣＯ＋２９．４００ｋｃａｌ／ｋｍｏ
ｌ−Ｃ＝・（１）上記（１）式で発生したＣＯは、スク
ラップと鉄鉱石の充填層８で二次羽口４から吹きこまれ
る支燃性ガスと下記（２）式の反応（２次燃焼）を起こ
す、その反応熱はスクラップと鉄鉱石の加熱および溶融
に利用される。

ＣＯ＋　ｌ／２Ｇｚ→ＣＯｔ＋６７．５９０ｋｃａｌ／
ｋｍｏｌ　・Ｃｏ−（２）この反応で溶融した鉄鉱石（
溶融酸化鉄）は下部のコークス層７に滴下して高温のコ
ークスと下記（３１式により反応してすみやかに還元さ
れる。

Ｆｅ、０３＋　３　Ｃ→２　Ｆｅ＋　３　ＣＯ１０８，
０９０ｋｃａｌ／ｋｍｏｌ−Ｆｅｖ０３・・−ｔ３を上
記（３）式の反応のとき、近（にＣＯ，が存在しないか
らＣＯ富で（３）式の反応が阻害されることはない。

そして（１）式および（３）式で発生したＣＯはスクラ
ップと鉄鉱石の充填ＮＢ内で２次燃焼するために、それ
らの加熱と溶融に有効に利用されて高い燃料効率が達成
される。

なお、上記の方法において、炉の上部開口部から装入す
る鉱石は、通常の鉄鉱石の外に■１、Ｃｒ、Ｍｏ、　Ｎ
ｉなどを多く含む鉱石またはこれらの酸化物を使用する
ことができる。また、これらの鉱石類およびコークスと
ともに、珪石、石灰石、蛇紋岩、蛍石などの副原料を装
入することができる。スクラップとしても、ステンレス
鋼スクラップのような高合金スクラップを使用してその
中の有用元素を再利用することが可能である。

鉄鉱石は、炉の上部開口部からだけでなく、粉状鉱石を
一次羽口および／または二次羽口から吹き込むこともで
きる。

一次羽口および二次羽口から吹き込む支燃性ガスは、前
記のとおり０．含有ガスであるが、一次羽口からは支燃
性ガスとともに、微粉炭や重油、天然ガスなどの気体ま
たは液体の燃料を吹き込むのが望ましい、また、ＣａＯ
なとの脱硫剤を炉底に設けた羽口（図示せず）から吹き
込んで低硫黄跣を製造することもできる。

排滓および出銑は、炉内で溶銑と自然分離したスラグが
排滓口より上のレベルにあり、溶銑が排滓口より下のレ
ベルにある時、炉体を傾動してスラグを排滓口から排出
し、この後溶銑を出銑口から排出して行われる。

以上のように本出願人が先にしＥ室した上記溶銑の製造
方法によれば、転炉型式の筒型炉でスクラップと鉄鉱石
から熱効率よく溶銑を製造することができる。

しかしながら、この方法ではｌチャージ当たりのＰ４銑
生産量のばらつきは避けられず、出銑時の溶銑置に過不
足を生ずる。

不足した場合、次の溶解完了を待って注ぎ足したり、過
剰の場合、過剰分を他の容器に移しかえる等の工程増、
時間項がこれに伴う放熱ロス増等の支障を生ずるという
問題があった。

（発明が解決しようとする課題） この発明は、傾動装量を設けた筒型炉を用いて、スクラ
ップと鉄鉱石から溶銑を製造する隙、目標溶銑生産量に
対して過不足のない出銑を可能とし、前記工程増、時間
項および放熱ロス増等の問題点を解決する溶銑の製造装
置とその製造方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段》 本発明者らは、上述した筒型炉を使用して、チャージ目
標生産１８）ンの一定鉄源配合でバッチ操業および連続
操業を行い、溶銑生産量の変動を調査し、上記問題点の
解決を検討した。

バッチ操業における１チャージごとの溶銑生産量のばら
つき範囲量はチャージ目標生産量の４％であった。即ち
、実際の溶銑生産量をＡ、チャージごとの目標生産量を
Ｂとすれば、 Ａ＝（１−０，０４）ｘ　Ｂ−Ｂ　　　　・・・（４）
となる。

チャージ目標生産量に溶銑生産量のばらつき範囲量、す
なわちチャージ目標生産量の４％を加えた量をチャージ
することにより、（４）式のマイナス側のばらつきはな
くなるので、溶銑生産量が生産目標値に不足するという
事態は回避できる。このチャージ方法では溶銑生産量は
生産目標値より常に余剰となるが、プラス側のばらつき
の量大値はチャージ目標生産量の４％、すなわち溶銑生
産量のばらつき範囲蓋にとどまる。そこで、第２図に示
すように、炉体を傾動したとき出銑口下縁端と排滓口下
縁端を結ぶ直線を含む水平面とその下部にある炉底面、
炉壁面に囲まれた湯溜り部（第２図の斜線部）の溶銑滞
留量がチャージごと溶銑生産量のばらつき範囲量以上と
なるように排滓口、出銃口を設けておけば、生産目標値
まで出銑した後、炉体を傾動して出銑を停止した隙、余
剰の溶銑は全量湯溜り部に滞留できるので生産目標値に
対して過剰の出銑となることはない。

連＆！操業におけるチャージ積算の溶銑生産量は（５）
式で示される。ばらつき範囲蓋はｌチャージ当たりのチ
ャージ目標生産量の±４％であった。即ち、チャージ積
算溶銑実生産量をＡｏ、チャージ稙算溶跣目標生産量を
特徴とする特許 Ａ＝Ｂ±０．０４ＸＡ　　・・・（５）となる。

連続操業初回のチャージについては、バッチ操業と同じ
ようにチャージ目標生産量に溶銑生産量のばらつき範囲
量、すなわちチャージ目標生産量の４％を加えた量をチ
ャージする。２回目以降はｌチャージ当たりのチャージ
目標生産量を各回ごとにチャージする。このチャージ法
におけるチャージ積算溶銑生産量は（５）式から次の（
６）式となる。

Ａ”　＝Ｂ”　＋０．０４ＸＡ±０．０４ＸＡ即ち、 Ｂ≦Ａ”≦Ｂ　＋０．０８ｘＡ　　・・・（６）（６）
式から連続操業で上記チャージ法を採用すると各回の溶
銑生産量がチャージ目標生産量を上回ることになるので
出銑量不足になることはない。

一方、各回の溶銑生産量のブラ′ス側ばらつきは生産目
標チャージ量の８％、すなわちｌチャージ当たりの溶銑
生産量のばらつき範囲量の２倍以内に抑えられている。

従って、第２図の斜線部の湯溜り部の滞留量がチャージ
ごとの溶銑滞留量の２倍以上であれば、この余剰の溶銑
はバッチ操業で述べたと同様、炉体を傾動して全量湯溜
り部に滞留させることがてきるので生産目標値に対して
過剰の出銑になることはない。

以上の知見に基づく本発明は、 （１）スクラップと鉄鉱石から溶銑を製造する前述の第
１図に示すような筒型炉と傾ａ装置とからなる装置であ
って、炉体を傾動したとき、出銑口下端と排滓口下端を
結ぶ直線を含む水平面とその下部にある炉底面、炉壁面
に囲まれた湯溜り部の溶銑滞留量がチャージごと溶銑生
産量のばらつき範囲量の２倍以上となるように出銑口と
排滓口を設けた装置、および １２）上記（１）の装量を用いる溶銑の製造方法であっ
て、銑鉄換算チャージ量をバッチ操業ではチャージ目標
生産量に溶銑生産量のばらつき範囲量を加えた量とし、
連１操業では初回チャージのみチャージ目標生産量に溶
銑生産量のばらつき範囲量を加えた量とし、２回目以降
はチャージ目標生産量とすることを特徴とする溶銑の製
造方法、を要旨とする。本発明方法の実施に際しては、
排滓口より上のレベルにあるスラグを排滓口から排出し
た後、溶解完了した溶銑を所定量出銑口から出銑し、余
剰の溶銑は炉を傾動して湯溜り部に滞留させること、が
望ましい。

（作用） 以下、図面を用いて本発明の装置および方法を説明する
。

第２図は、本発明の溶ａ製造装置の概略断面を炉体を傾
動した状態で示した図である。炉の構造は第１図で前述
したとおりであるが、出銑口５の下縁端ｃＡ点）と排滓
口１０の下縁端（Ｂ点）とを結ぶ直線を含む平面が水平
面になるまで炉休を傾動したとき、その水平面と下部の
炉底面、炉壁面で囲まれた湯溜り部１１の溶銑滞留量が
チャージごと溶銑生産量のばらつき範囲量の２倍以上と
なるように出銑口５、排滓口ｌＯが設けられている。

直立の筒型炉ｌから所定量の溶銑を出銑した後、炉体を
傾動して出銑を停止して余剰の溶銑をこの湯溜り部に滞
留させる。湯溜り部は上記の構造となっているので、バ
ッチ操業における余剰の溶銑は勿論、連続操業の場合で
も溶銑生産蓋のばらつき範囲の量大蓋まで、出銑口５お
よび排滓口１０から溶銑を溢流させることはなく、完全
な湯止めが可能である。

第３図（ａ）〜（ｅ）は本発明の装置の概略断面とバッ
チ操業の工程を模式的に示す図である。バッチ操業にお
ける本発明の溶解操作は下記のａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅの工
程からなっている。

ａ、開口部２からコークスを、炉底から一次羽口３を含
み二次羽口４の下まで装入してコークス充填層７を形成
し、その上にスクラップと鉄鉱石の充填層８を形成する
工程（第３図（ａ））。

本発明ではスクラップと鉄鉱石の銑鉄換算チャージ量を
チャージ目標生産量に溶銑生産量のばらつき範囲量を加
えた量とすることにより、出銑量不足を回避する。

ｂ、一次羽口から支燃性ガスと燃料を吹き込み、二次羽
口４から支燃性ガスを吹き込んでスクラップと鉄鉱石を
溶解する工程（第３図（ハ））。

Ｃ，生成したスラグ９−２を炉体（１１仙装置６により
炉を傾動して排滓口ｌＯから完全に排出する工程（第３
図（Ｃ））。

ｄ、炉を垂直に立て直した後、溶１１９−１を出銑口５
より出銑し、ロードセル１１により重り計量可能な受銑
＆１１２に目標生産量まで受銑する工程（第３図（４）
。

ｅ、所定量受銑したところで炉を排滓口１Ｇ側へ傾動し
、湯切りし、残りの溶銑がある場合受跣鍋を入れ替え受
銑する工程（第３図（ｅ））。

本発明では溶銑生産のばらつきで生ずる余剰の溶銑量を
湯溜り部の溶銑滞留以下にできるので第３図（６）、（
ロ）の工程で余剰溶銑を湯溜り部に滞留させることによ
り、出銑量過剰の事態を回避することができるのである
。

第４図伸）〜（２）は、本発明の装置による連続操業の
工程を模式的に示す図である。連続操業における本発明
の溶解操作は下記のａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇの工程
からなっている。

ａ、開口部２から、コークスを炉底から一次羽口３を含
み二次羽口４の下まで装入してコークス充填層？−１を
形成し、その上にスクラップと鉄鉱石の充填層８−１を
形成する工程（第４図（ａ））。

本発明ではスクラップと鉄鉱石の銑鉄換算チャージ量を
初回チャージのみチャージ目標生産量に溶銑生産量のば
らつき範囲量を加えた量とすることにより、出銑量不足
を回避することが可能である。

ｂ、一次羽口３から支燃性ガスと燃料を吹き込み、二次
羽口から支燃性ガスを吹き込んでスクラップと鉄鉱石を
溶解すると共に、次回の操作で消費するコークスフー２
を装入する工程（第４図＠）。

Ｃ，初！！装入のスクラップと鉄鉱石が完全に溶解して
、溶銑９−１１スラグ９−２が生成し、降下したコーク
スＮフー２の上に次回溶解用のスクラップと鉄鉱石８−
２を装入する工程（第４図（Ｃ））。

本発明では２回目以降のスクラップと鉄鉱石の銑鉄換算
チャージ量は、目標生産量とすることにより出銑量不足
とはならない。

ｄ、生成した溶銑９−１とスラグ９−２のうち、スラグ
９−２を排滓口１０から傾＃Ｊ排出し、完全に排滓する
工程（第４図＠）。

ｅ、炉を垂直に立て直した後、スクラップと鉄鉱石の充
填Ｎ８−２の上に次々回の操作で消費するコークスフー
３を装入するとともに、溶銑９−１を出銑口５より出銑
し、ロードセルＵにより重量計量可能な受銑鍋１２に目
標生産量まで受銑する工程（第４図＠１）。

ｆ、所定量出銑したところで排滓口側へ傾動し、出銑を
停止し、閉塞蓋で出銑口を塞ぎ、充填砂（ケイ砂）を気
送砂詰めする工程（第４図（ｆ））。

本発明装量を使用すれば、溶銑生産のばらつきで生ずる
余剰の溶銑量を、湯溜り部のに滞留させておくことがで
きるから、過剰溶銑は出銑口５または排滓口ｌＯから溢
流することなく、出銑量過剰などのトラブルを回避する
ことできる。

ｇ、炉を垂直に立て直した後、次回の溶解操作が開始さ
れるが、初回の令剰溶銑は次回の溶銑生産に加えられる
（第４図（６））。

以上のように本発明によれば、スクラップと鉄鉱石を鉄
源として高い熱効率で溶銑を製造できるとともに、スラ
グと溶銑の分離がよく、かつ出跣置遇刺のトラブルもな
しに所定の溶銑量を確実に出銑することが可能である。

（実施例） 本実施例では、筒型炉と傾動装量を備えた第２図に示す
ような装量を使用した。筒型炉の炉寸法は、直径１．５
−、炉底から炉口までの高さが３．８−、内容１ｉ６．
０ｍ”であり、この炉には、炉底から０．８閣上部の側
壁に９０度間隔で４本の一次羽口、炉底から１２５上の
炉壁に９０度間隔で４の二次羽口、炉底から０．７３■
上に１個の排滓口が設けられている。

出銑口は炉底中央部および炉底中央部からυ１滓口側へ
ずらし、排滓口炉内面（第２図のＢ点）と出銑口１１＠
（第２図のＡ点）の直線距離を変えて湯溜り部の溶銑滞
留量が第３表に示す値になるように１１ｇＭシた。

鉄源は、最大寸法４００ｍ転嵩比重３．５ｔ／ｓ３のス
クラップ（鉄純度９９％）と、第１表に示す組成の鉄鉱
石を使用した。燃料は第２表に示すコークスとａ粉炭を
用いた。そして一次羽口からコークス層に酸素を１．０
０ＯＮ＋ｍ”八と微粉炭を１．４００　ｋｇ八を吹き込
み、二次羽口から酸素を６０ＯＮｍ”／ｈを吹き込んだ
。

第１表　　　（重量％） １６６．４１０．４１１．８５１０．５４　Ｉ　Ｏ，２
１１，１１ｚ−ｏｌ操業条件はつぎのとおりである。

スクラップ使用＠　：　７１６（ｋｇハー銑鉄）鉱石使
川１　　　　：　３２６（ｋｇハー銑鉄）鉱石使用比率
　　：鉄換算２５％ 石灰石使用量　　＝　７３（ｋｇ八−銑鉄）蛇紋岩使用
量　　＝　１２（ｋｇハー溶銑）ケイ石使川１　　　：
２（ｋｇ八−溶跣）コークス使用１　　：　１３３（ｋ
ｇ八−溶跣）微粉炭使用１　　　：　ｒａｓ（ｈ、八−
ｉ８跣）燃料使川量合計　：　２７２（ｋｇハー溶銑）
目標溶跣生産ｉ１：８（ｔ／チャージ）本発明の実施例
、比較例ではスクラップと鉄鉱石の銑鉄換算チャージ措
をバッチ操業では８．３ｔ、連続操業では初回のみ８．
３【、二回目以降は８ｔとし、すでに述べた第３図、第
４図の溶解操作に従って溶銑を製造し、出銑を行い、出
銑状況を調査した。なお、スクラップと鉄鉱石の銑鉄換
算チャージ量を８ｔとし、出銑時には炉体の（Ｉｎ動を
行わず、溶製された溶銑を全量出銑する通常操業の出銑
状況を比較例−１，３として調査した。

本発明の実施例、比較例の出銑状況を第３表に示す。

（以下、余白） 通常操業では、受銑量に過不足があり、特に出銑量不足
の場合はバッチ操業（比較例−１）、連ａ操業（比較例
−３）とも受銑Ｉ調整に７０分を要し、その間における
溶銑温度降下も３５℃と大きいものであった。出銑量過
剰の場合も残跣量処理が必要であった。

これに対して、本発明のＭ！、方法によれば、バッチ操
業（実施例−ｌ、２）、連続操業（実施例−３，４）の
いずれにおいても出銑置不足の事態は発生せず、通常操
業に見られる受ａ１ｍ整待ちという時間ロス、溶銑温度
降下という温度ロスは皆無である。また、炉体をｍａｔ
、、たときの出銑トラブルもな（、受銑鍋中の溶銑量と
スラグ置の和に対する溶銑量の百分率で示されるスラグ
分離効率も９９．５％以上と良好である。連続操業（実
施例−３，４）では、湯溜り部の余剰溶銑は出銑するこ
となく、次回の溶銑生産に追加されるので、バッチ操業
（実施例−１，２）での残跣処理時間とい、た時間ロス
はない。

炉体傾動時の湯溜り部溶銑滞留量が、溶銑生産量のばら
つき範囲量の２倍以上である実施例−ｌ、２．３．４と
、ばらつき範ＩＩＩの２倍未満である比較例−２，４を
比較すると、いずれも出銑量不足はないが前者では出銑
時のトラブルがないのに対し、後者ては所定量出銑後炉
体を傾動して出銑を停止し、余剰溶銑を湯溜り部に滞留
させるとき、湯溜り部が小さいため排滓口から溶銑が一
部流出するというトラブルが発生することがあった。炉
体傾動時の湯溜り部溶銑滞留量を溶銑生産量のばらつき
範囲量の２倍以上とする本発明の装置により、上述の出
銑トラブルを回避することができる。

（発明の効果） 本発明によれば、高炉に比較してはるかに小型で筒便な
傾動装量を有する筒型炉を使用し、かつ鉄源として鉱石
とともにスクラップを使用して柔軟性に富んだ製銑を行
うことができる。しかも、目標生産置に精度良く出銑す
ることにより、受跣Ｉｌｌ整にともなう時間ロス、溶銑
温度降下ロス、出銑トラブルを回避することができる。

また、銑滓分離効率も高く安定しているので経済的に良
質の溶銑が製造できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、スクラップと鉄鉱石から銑鉄を製造する筒型
炉とその炉内装入物状態を示す概略断面図である。 第２図は、本発明の溶銑製造装置の概略断面を、炉体を
傾動した状態で示した図である。 第３図は、本発明の装置の概略断面とバッチ操業の工程
を模式的に示す図である。 第４図は、本発明の装置の概略断面と連続操業の工程を
模式的に示す図である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）上部にガスの排出と原料装入用の炉口を、炉壁下
   部に一次羽口を、その上部炉壁に二次羽口を、炉底又は
   炉壁下部に出銑口を、前記出銑口より上の炉壁に排滓口
   を有する筒型炉と、この炉を傾動する傾動装置を備えた
   溶銑製造装置において、炉体を傾動したとき、出銑口下
   縁端と排滓口下縁端を結ぶ直線を含む水平面とその下部
   にある炉底面、炉壁面に囲まれた湯溜り部の溶銑滞留量
   がチャージごとの溶銑生産量のばらつき範囲量の２倍以
   上である溶銑製造装置。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の溶銑の製造装置を使
   用し、炉底から一次羽口を含むレベルまでコークスの充
   填層を形成させ、その上に二次羽口を含むレベルまで鉄
   鉱石とスクラップの充填層を形成させた後、一次羽口か
   ら支燃性ガスと燃料を、二次羽口から支燃性ガスを吹き
   込んで溶銑を製造する方法であって、スクラップと鉄鉱
   石の銑鉄換算チャージ量をチャージ目標生産量に溶銑生
   産量のばらつき範囲量を加えた量とすることを特徴とす
   る溶銑の製造方法。
3. （３）特許請求の範囲第１項記載の溶銑装置を使用し、
   炉底から一次羽口を含むレベルまでコークスの充填層を
   形成させ、その上に二次羽口を含むレベルまで鉄鉱石と
   スクラップの充填層を形成させた後、一次羽口から支燃
   性ガスと燃料を、二次羽口から支燃性ガスを吹き込んで
   溶銑を製造し、炉内で自然分離した溶銑およびスラグを
   出銑口と排滓口から排出しつつ、炉口から二次羽口レベ
   ル以上に鉄鉱石とスクラップの充填層および／またはコ
   ークスの充填層を維持して溶銑を製造する方法であって
   、スクラップと鉄鉱石の銑鉄換算チャージ量を初回チャ
   ージのみチャージ目標生産量に溶銑生産量のばらつき範
   囲量を加えた量とし、２回目以降のチャージではチャー
   ジ目標生産量とすることを特徴とする溶銑の製造方法。
4. （４）排滓口より上のレベルにあるスラグを排滓口から
   排出した後、溶解完了した溶銑を所定量出銑口から出銃
   し、余剰の溶銑は炉を傾動して湯溜り部に滞留させるこ
   とを特徴とする請求項（２）または（３）の溶銑の製造
   方法