JPH05195030A - 二区域向流製錬器システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 大きい熱金属生産性及び良好な熱移動特性を
有する鉄鉱石を製錬するための方法及び装置を提供す
る。 【構成】 水平の製錬器２中で、スラグダム２２を用い
てスラグ６および溶融鉄４を製錬器２の反対側端部に向
かって加えて互いに向流状態で流し、スラグ６が向かっ
ている製錬器２の区域１２中で酸化鉄−還元条件を保
ち、溶融鉄４が向かっている製錬器２の区域中１０で炭
素−酸化条件を保ち、製錬器２の還元区域１２端部４４
からスラグ６を出銑し、そして製錬器２中の両区域１
０，１２に、鉄鉱石、石炭、酸素、および融剤を、炭素
で飽和されている還元区域１２中に溶融鉄４を保ち、出
銑されたスラグ６中で約５重量％以下のＦｅＯ含有量を
保ち、そして出銑された溶融鉄４中で約０.５−５重量
％の炭素含有量を保つのに充分な添加速度で加える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、米国政府の援助で協同契約番号
ＤＥ−ＦＣ０７−８９ＩＤ１２８４７の下でエネルギー
部門と共になされた。政府は本発明に一定の権利を有し
ている。

【０００２】

【発明の背景】

１.発明の技術分野 本発明は、冶金および冶金装置に関するものである。特
に、本発明は製鉄および製鋼用の特殊な冶金方法並びに
鉱石を製錬しそして液化された金属を処理するための手
段に関するものである。

【０００３】２.背景技術の記載 製鋼の歴史の大部分は、金属を酸化しそして還元するた
めに一区域を使用しているバッチ方法の歴史である。例
えば、２１カーク−オスマー（Kirk-Othmer）、「鋼（S
teel）」、エンサイクロペディア・オブ・ケミカル・テ
クノロジー（Encyclopedea of Chemical Technology）
５５２（３版、１９７８）を参照のこと。ベッセマー方
法が１８００年代中程に導入されたため、バッチ方法は
大きく改良された。それにもかかわらず、相当な制限が
残っており、それの重要なものはバッチ方法の限定され
た生産速度である。

【０００４】バッチ方法の制限を克服するために、鋼工
業は連続的製鋼方法の開発を長いこと試みてきている。
１９６０年代および１９７０年代に、多くの連続的方法
が研究され、そしてこの研究の考察およびいくつかのさ
らに最近の研究はアキラ・フクザワ（Akira Fukuzaw
a）、「連続的製鋼方法：研究および未来（ContinuousS
teelmaking Process: Research and Future）」、２
２、Bull. Japan Inst. Metals、８５５−８６１（１９
８３）中に見られ、英訳は２７、Transaction of Natio
nal Research Institute for Metals、８１（１９８
５）中で見られる。しかしながら、一部は同一炉中にお
ける還元および燃焼反応の同時発生に起因しているいく
つかの問題点が未解決のまま残っている。例えばＴ.イ
バラキ（Ibaraki）他、「鉄鉱石の製錬還元の開発−商
業的製鋼方式（Development of SmeltingReduction of
Iron Ore - An Approach to Commercial Ironmakin
g）」、第４９回製鋼会議議事録（49th Ironmaking Con
ference Proceedings）、デトロイト（１９９０年３
月）を参照のこと。さらに最近では、ポール・Ｅ.クエ
ネア（PaulE. Queneau）、「鉛用のＱＳＬ反応器並びに
Ｎｉ、Ｃｕ、およびＦｅ用のそれの将来性（The QSL Re
actor for Lead and Its Prospects for Ni, Cu, and F
e）」、３０ＪＯＭ（１９８９年１２月）は、連続的製
鋼用の水平の製錬器（図９および関連記載）を提唱して
いるが、速度に関する操作上の問題点があることを記し
ている。仮定されたシステムに関すると、該論文は３５
頁に「それの製鉄能力は明らかに巨大な溶鉱炉のものと
匹敵しないであろうが、それはミニミル用には少なくと
も適当している可能性がある」と推測している。１０年
間の研究およびクエネア提案にもかかわらず、製鋼工業
は連続的な製鉄および製鋼用の開発可能な手段を生じる
ことに失敗してきている。

【０００５】

【発明の要旨】本発明の一目的は、一区域方法より大き
い熱金属生産性を有する鉄鉱石を製錬するための方法お
よび装置を提供することである。

【０００６】本発明の別の目的は、一区域方法より良好
な熱移動特性を有する鉄鉱石を製錬するための方法およ
び装置を提供することである。

【０００７】本発明のさらに別の目的は、液体鉄を効率
的に生産するための方法および装置を提供することであ
る。

【０００８】本発明のさらに他の目的は、一区域製錬器
中で通常見られるものより高いスラグ中のＦｅＯ含有量
を有する酸化環境を生じることのできる鉄鉱石を製錬す
るための方法および装置を提供することである。

【０００９】これらのおよび他の目的は二区域向流製錬
器により達成され、そこでは酸素、鉄鉱石、融剤、およ
び石炭が二区域に、区域を越える熱移動の必要がないよ
うな方法で、加えられる。還元区域は、製錬器中の他所
に存在している条件より酸化鉄の還元に貢献する条件下
に保たれている。酸化区域中で保たれている条件は、還
元区域中で保たれている条件より炭素の酸化に貢献する
ものである。スラグは製錬器を越えて溶融金属が移動す
る方向と反対方向に（すなわち向流で）移動する。酸化
区域中のスラグのＦｅＯ含有量（約１５−２０％）は還
元区域中（多くとも約５％）より高い。（断らない限
り、全ての百分率はここでは重量によるものである。）
スラグが酸化区域から還元区域に流れるにつれて、Ｆｅ
Ｏはスラグから還元され、そしてスラグは約５％以下の
ＦｅＯで出銑される。従って、収率を減少させる出銑ス
ラグ中の高いＦｅＯ含有量は存在しない。還元区域中で
は、スラグ中に過剰の石炭が存在しており迅速な反応を
可能とし、そして金属は炭素で飽和されている。金属が
還元区域から酸化区域に流れるにつれて、それの炭素含
有量は約１−２％に減じられ、そして金属が酸化区域か
ら出銑される。該方法は実質的に連続的または半連続的
に実施される。該方法のエネルギー物質−速度モデル
は、還元（すなわち生産）速度は同様な寸法の一区域製
錬器より１００％（以上）速いことを示唆している。

【００１０】

【好適態様の詳細な記載】図１は、連続的製鋼方法に関
与する二区域向流製錬器の図を示している。水平の製錬
器２は、金属４、スラグ６、およびスラグ−金属乳化液
８を二区域中に、すなわち酸化区域１０および還元区域
１２中に、含んでいる。内部で、製錬器２は約１２フィ
ートの長さ、１９インチの幅、および１０フィートの高
さであることができる。

【００１１】製錬器２は屋根１４および壁１６を有して
おり、それらの両者は水噴霧器システム１８により冷却
されている耐火物質から製造されている。さらに、屋根
１４および壁１６は製錬器２が熱および生じるかもしれ
ない短期の漏水に耐えるのを助けるための銅冷却剤２０
も有している。銅冷却剤２０は水冷フィンガーまたは板
であり、約４インチ×２７インチの寸法であり、屋根１
４および壁１６の耐火物質中に約１８インチほど伸びて
いる。銅冷却剤２０は１−２個の足中心の上に、高摩耗
領域中に間隔をつめて置くことができる。

【００１２】スラグダム２２は製錬器２の長さに沿って
大体半分のところに置かれており、区域１０および１２
を部分的に分離している。スラグダム２２は金属４の上
および外に置かれており、そして還元区域１２から酸化
区域１０へのスラグ６の逆流を阻止するが酸化区域１０
から還元区域１２へのスラグの正味流速を酸化区域中の
スラグの正味生産速度と等しくさせるように構成されて
いる。一態様では（図１に示されていない）、スラグダ
ム２２は１個以上の門を有しており、その中をスラグ６
が区域１０から区域１２へ流れることができる。任意
に、門システムをスラグに加えて、スラグ６およびスラ
グ−金属乳化液８の一部を還元区域１２から酸化区域１
０に逆に流すこともできる。この逆流はスラグ６の一部
を再循環させるが、還元区域１２へのスラグ６の正味移
動は依然として存在している。

【００１３】しかしながら、図１は再循環用の門なしで
操作するスラグダム２２を有する本発明の一態様を示し
ている。この態様では、スラグダム２２はスラグ６がス
ラグダム２２を溢流できるように制限されている高さを
有している。上記の寸法を有する製錬器２に関しては、
スラグダム２２は約１０フィートの長さ、１０インチの
幅、および３フィートの高さの銅スラブであることがで
きる。スラグダム２２は金属４の最大高度より約６−８
インチ上に置かれている。

【００１４】スラグダム２２の外部温度を７５０℃以下
に保つために、内部には全長にわたる冷却溝２４があ
る。スラグダム２２を高速空気含有水霧で冷却すること
も可能であるが、水冷が好ましい。空気中の水霧含有量
が損失するとスラグダム２２を数分以内で過熱させるこ
ととなるであろう。従って、霧発生手段および空気中へ
の注入の信頼性は厳密なものとなるであろう。

【００１５】溝中で水の代わりに例えばホット−ダウサ
ームの如き有機熱移動液体を使用することも可能であ
る。そのような使用は、熱を除去するための冷媒回路中
での油／水熱交換器を必要とする。

【００１６】他の方式は、水が部分的に充填されている
冷却溝２４を有することである。そこでは、水の蒸発に
より熱を除くことができ、水蒸気が製錬器２の外部の冷
却された区域中で液化される。液化された水は冷却溝２
４に逆に運ばれて、冷却サイクルが完成する。

【００１７】しかしながら、最良には熱保護は水冷を用
いて、例えば３２０ＵＳＧＰＭの水をそれぞれの溝が２
インチの直径を有する８個の冷却溝２４中に通すことに
より、達成される。この保護は相対的に冷たい温度を与
え、それは下記の利点を有している：（１）凍結された
スラグの相対的に厚い保護層がスラグダム２２上に生
じ、（２）比較的小さい温度勾配がスラグダム２２の銅
中で生じ（それが熱応力を減少させ）、そして（３）製
錬器２を加熱および冷却する時に比較的小さい温度変動
が生じる（これが熱疲労による破損の機会を減少させ
る）。水冷は、例えば動力停止またはポンプ破損による
冷却の短期中断の如き障害に対しても保護を与える。例
えば、熱タンク（図１に示されていない）を使用して製
錬器２を排水および冷却するのに充分な時間にわたり最
小水流を保つことができる。

【００１８】スラグダム２２を構成する際には、破損の
危険性を最小にするための他の特徴を用いなければなら
ない。最初に、水路２４をパイプなしの冷硬−ケース銅
ビレットにより穴をあけなければならない。第二に、ス
ラグダム２２の完全なＸ線試験を使用してそれの一体性
を確かめなければならない。第三に、機械製作された溝
（図１に示されていない）をスラグダム２２の上に置い
て増加分を確保するのを助なければならなず、それによ
り製錬器２の熱からスラグダム２２が遮蔽される。第四
に、熱電対２６をスラグダム２２の長さに沿って設置し
て温度の連続的監視により過熱を検出しなければならな
い。第五に、水路２４への供給および放出用の水管の両
方の流れを監視して漏出を検出しなければならない。こ
れらの特徴を有する水冷されている銅スラグダム２２
が、製錬器２の指定寸法および熱負荷に関する最良の方
式である。

【００１９】金属浴ダム２８は製錬器２中でスラグダム
２２の下に置かれており、酸化区域１０から還元区域１
２への金属の逆流を阻止しながら還元区域から酸化区域
への熱金属の正味流速を還元区域中の熱金属の正味生産
速度と実質的に等しくさせている。金属は少なくとも１
個の開口部３０を通ってダム２８中に流れる。金属浴ダ
ム２８は予備鋳造された耐火性の下部流または通過流式
ダムであり、それは一部は製錬器２の下部の煉瓦積みに
よりそして一部はスラグダム２２の重量により定位置に
保たれている。上記の寸法を有する製錬器２に関して
は、金属浴ダム３０は約９インチの厚さおよび約３フィ
ートの高さであり、製錬器２の底から（そして幅を越え
て）伸びている。

【００２０】製錬器２は口３２Ａおよび３２Ｂを有して
おり、それらはある種の製鋼用成分を酸化区域１０およ
び還元区域１２に加える時に使用される。同様に、２個
の空気注入口３４Ａおよび３４Ｂ並びに２個の酸素投入
口３６Ａおよび３６Ｂも存在しており、それらの全ては
製鋼用成分を製錬器２に加えるためのものである。

【００２１】さらに、壁１６中には不活性気体または酸
素（示されていない）を溶融金属４中に注入してスラグ
６および金属４の撹拌混合を行うための少なくとも２個
の３８Ａおよび３８Ｂも存在している。同時に、製鋼用
成分が口３２、空気注入口３４、および酸素投入口３６
を介して加えられる。不活性気体の注入はスラグおよび
金属の間の熱および化学物質の交換を促進させる。それ
により、製錬器２の２個の区域１０および１２中の金属
４とスラグ６との間の熱および物質移動がこの方法によ
り促進されて、活性スラグ−金属乳化液８を生成する。

【００２２】図１は還元区域１２中のスラグ出銑穴４４
を示しており、そこからスラグ６を連続的に製錬器２か
ら除去することができる。スラグ出銑穴より低い高さの
ところに、酸化区域１０中の液体鋼出銑穴４６も示され
ており、それにより金属４を連続的に製錬器２から除去
することができる。熱金属出銑穴を酸化区域の端壁中、
製錬器の底付近、または図面の図１に示されている如く
底中の端壁付近に置くことができる。重力だけにより必
要なスラグ流を一方向にそして熱金属流を反対方向に誘
導することができるであろう。単に製鋼用成分の添加を
計量測定することにより、両方の流れを調節することが
できる。

【００２３】好適には複数の高速気体ジェット４０が酸
化区域１０中の壁１６を貫通して不活性気体（示されて
いない）を吹き込んでスラグダム２２上の酸化区域から
還元区域１２中へのスラグ６の確かな活発な移動を引き
起こす。気体ジェット４０は下横方向の角度に向けられ
ており、そして充分な量および力で噴霧器４２中のスラ
グ６の一部を破壊し、そこではスラグ小滴が製錬器２中
の他の熱気体（示されていない）との接触により加熱さ
れる。噴霧器４２はスラグダム２２上を通過し、そこで
はスラグ６は還元区域１２中にそれが出銑されるまで集
められる。

【００２４】図４−８を参照しながらさらに完全に記載
されている製鋼用成分には、鉄鉱石、石炭、シリカ、Ｏ
₂、石灰、およびＮ₂（または該方法用に適している他の
不活性気体、例えばアルゴン）が包含される。鉄鉱石は
還元されていなくてもまたは部分的に還元されていても
よく、そしてそれはペレット、微細物質または焼結物質
の形状であることができる。典型的には、石灰（融剤）
およびシリカを加えて、塩基度（石灰対シリカの比）を
合計０.５−３の範囲内に保つ。しかしながら、塩基度
を区域１０および１２のそれぞれで別個に保つこともで
きる。同様に、２個の区域１０および１２に製鋼用成分
を供給することもでき、または濃縮された酸化物物質を
酸化区域１２に加えながら濃縮された還元用物質を還元
区域１２に加えることもできる。

【００２５】図２は、製錬器２の側面図を示している。
気体フード４８は「下方」位置にあり、酸化区域１０の
上で製錬器２の屋根１４の領域と連結している。同様な
気体フード（示されていない）は延長可能であり還元区
域１２の上で製錬器２の屋根１４の領域と連結してい
る。各気体フード４８が口３２の１個を取り囲んでい
る。口３２のそれぞれがロックホッパー供給システム
（示されていない）を取り囲んでおり、それは製錬器か
ら気体を放出せずに製鋼用成分を溶融物に送っている。
空気注入口３４を使用して製鋼用成分を製錬器２に加え
ることもできる。酸素ランス口３６は挿入されたランス
が加圧されたＯ₂を製錬器２中に吹き込むことを可能と
しており、そして羽口３８は不活性気体を製錬器２中に
注入することを可能としている。図２はスラグ出銑穴４
４および液体鋼出銑穴４６の位置も示している。

【００２６】図３は、１５−２５メートルトンの液体金
属４に関して適当な浴の深さを与えるためのＶ−形の炉
床を示している製錬器２の端面図である。この浴量のた
めに硬質外板５２の使用して耐火性炉床５０を６〜９月
の炉寿命にわたり含むことが可能になっている。図３は
ヘッダー５４も示しており、それは水噴霧システム１８
を支持するために使用されている。

【００２７】

【モデル分析】二区域向流製錬器中で連続的に鉄または
セミスチール（＜２％Ｃ）を生産するための方法を記載
するための数学的モデルを開発した。モデルは各区域に
関する包括エネルギーおよび物質均衡並びにそこから生
産速度を計算することのできる速度モデルからなってい
る。モデルは各区域中での下記の工程変数間の関係を示
している：１）鉱石添加、２）石炭添加、３）生産速
度、４）金属中の炭素、５）スラグのＦｅＯ含有量、
６）後燃焼比、および７）温度。モデルは、各区域中で
過剰量または不足量の熱が存在していないように方法を
最適化させることができる。モデルは、熱の不足または
過剰が存在している場合には各区域中の温度増加または
減少も計算する。

【００２８】モデルは二要素を有しており、それらは該
方法をいかにして実施するかを記載している：

【００２９】

【数１】

【００３０】

【数２】 生産速度はスラグのＦｅＯ含有量と比例している。スラ
グのＦｅＯ含有量が従来の一区域製錬器中の５％より相
当増加するなら、該方法は許容できない収率損失を有し
ており、すなわち鉄はスラグと共に廃棄される。二区域
製錬器を用いると、スラグのＦｅＯ含有量は１個の区域
中では高いが（＞５％）、スラグはＲＺ中に流れ、そこ
でＦｅＯ含有量は許容可能な水準に減じられる。ＯＺ中
の高いＦｅＯ含有量がこの区域中での高い生産速度を与
える。生産速度はまたスラグ中の炭にも依存している。
ＲＺ中では、大量の炭をスラグ中に有していることによ
り、高い生産速度が得られる。

【００３１】下記の実施例では、下記の仮定がなされて
いる：１）ＲＺ１２から出銑されるスラグ中の最終的な
ＦｅＯ含有量は５％であり、２）ＯＺ１０から出銑され
る金属の炭素含有量は２％である。金属の炭素含有量は
炭素飽和（約５％）から０.５％Ｃまで変動可能であ
る。約０.５％以下の炭素含有量では、スラグからのＦ
ｅＯの還元速度およびその結果としての還元速度は低く
なりすぎるであろう。５−０.５％の間の炭素の変動は
質量均衡または生産速度に意義あるほどの影響を与えな
いであろう。ＲＺ中のＦｅＯ含有量も変動可能である。
ＲＺ中の比較的高いＦｅＯ含有量は生産速度を増加させ
るが、必要な鉱石量を増加させて、該方法の収率を減少
させる。

【００３２】

【実施例】実施例１ 実施例１は、速度定数が各区域で等しくそして一区域製
錬器用のものであると仮定している。温度は１５００℃
であり、そして区域を越える唯一の熱移動はスラグ６ま
たは金属５によるものである。従って、該方法はスラグ
および金属によるもの以外の一方の区域から他方への熱
移動を必要とせずに最適化されている。各区域に対する
石炭、鉄鉱石、および酸素の添加速度は、製錬器中の合
計熱均衡を得てそして保つようなものである。

【００３３】

【数３】 により定義されている後燃焼比（ＰＣＲ）は５０％であ
ると仮定され、そして浴に移される後燃焼エネルギーの
量（すなわち熱移動効率（ＨＴＥ））は８５％である。

【００３４】図４は、ＲＲ＝０.６およびＲＲ＝０.７に
対して生産される１トン（１０００ｋｇ）の金属当たり
のＯＺ１０に加えられる鉱石（ＦｅＯに予備還元されて
いる）の量、ｋｇ、を示している。図５には各区域に対
して必要な石炭添加量が示されている。

【００３５】モデルは必要な酸素および石灰（ＣａＯ）
の量を計算することができる。モデルは、該方法をどの
ようにして実施すべきかを示しており、そしてそれを過
度の熱移動を必要としないような方法で実施できること
を示している。

【００３６】特に重要なことは、二区域製錬器対同一寸
法の一区域製錬器中で得られる生産速度である。２平方
メートル（１ｍ²）の断面積を有する一区域製錬器対そ
れぞれ１平方メートルの二区域製錬器に関して、比較が
行われた。表１に示されている如く、二区域製錬器に関
する生産速度は同様な寸法の一区域のすなわち従来の製
錬器より７５％−１２５％ほど高い。

【００３７】

【表１】 表１ 実施例１に関する操作変数の関数として２平方メートル の浴面積を有する一区域製錬器および同様な寸法の二区 域製錬器に対する生産速度 生産速度 ＯＺ中の スラグ中の炭 一区域 二区域 ％ＦｅＯ ＲＲ ｋｇ (1000kg/時) (1000kg/時) 10 0.6 171 0.67 1.04 10 0.7 0 0.57 0.89 20 0.6 857 1.16 2.04 20 0.7 367 0.78 1.71実施例２ 通常の浴製錬では、高い後燃焼比を有するためにスラグ
−金属混合は最小にされている。二区域製錬器を用いる
と、ＲＺ１２中でのスラグ−金属混合量を増加させるこ
とができて、その区域中でのより速い還元または生産速
度を生じる。しかしながら、増大されたスラグ−金属混
合を用いると該区域中のＰＣＲは減少する。全システム
に関するＰＣＲをエネルギー効率的方法用に許容可能に
するためには、ＯＺ中のＰＣＲを増加させなければなら
ない。各区域が熱均衡がとれているようにするために各
区域中で必要な石炭および鉱石の量を計算することがで
き、そしてそれらの量は実施例１と同様に図６および７
に示されている。

【００３８】特に興味あることは、各区域で必要なＰＣ
Ｒである。図８では、ＲＺに関するＰＣＲは４５％の合
計ＰＣＲ並びに０.４および０.５のＲＲに対するＯＺ中
のＰＣＲの関数として与えられている。例えば、スラグ
−金属混合がＲＺ中で該区域中のＰＣＲが３８％となる
ように増加されるなら、ＯＺ中のＰＣＲは６０％でなけ
ればならない。

【００３９】この方法での反応器の操作の最も重要な結
果は、生産速度の増加である。この場合、ＯＺ中のスラ
グ−金属反応の速度は一区域製錬器に対するものである
が、ＲＺ中の速度はより良好なスラグ−金属混合のため
に３倍ほど高い。表２には、実施例２により記されてい
る方式で操作されている２ｍ²の一区域製錬器および同
様な寸法の二区域製錬器に関する生産速度が表示されて
いる。両方の場合とも、原料物質はＦｅＯに予備還元さ
れている鉱石であり、そして出銑されるスラグは５％の
ＦｅＯを含有している。この実施例では、二区域中の生
産速度は同様な寸法の一区域製錬器より約１００％−１
８０％ほど高い。

【００４０】

【表２】 表２ 実施例２に関する操作変数の関数として２平方メートル の浴面積を有する一区域製錬器および同様な寸法の二区 域製錬器に対する生産速度 生産速度 ＯＺ中の スラグ中の炭 一区域 二区域 ％ＦｅＯ ＲＲ ｋｇ (1000kg/時) (1000kg/時) 10 0.4 0 0.55 1.41 10 0.5 0 0.55 1.07 20 0.4 1760 1.74 2.78 20 0.5 580 1.10 2.28 本発明の主なる特徴および態様は以下のとおりである。

【００４１】１．石炭の使用により鉄鉱石を連続的に製
錬して約０.５−約５重量％の炭素を含有する溶融鉄を
生成するための方法において、該方法が ａ）水平の製錬器中でスラグにより覆われた溶融鉄を確
保し、 ｂ）スラグおよび溶融鉄を製錬器の反対側端部に向かっ
て誘導して互いに向流状態で流し、 ｃ）スラグが向かっている端部を含む製錬器の区域（以
下では「還元区域」）中で、製錬器中の他所に存在して
いるものよりも酸化鉄の還元に対して貢献する条件を保
ち、 ｄ）溶融鉄が向かっている端部を含む製錬器の区域（以
下では「酸化区域」）中で、還元区域中に存在している
ものよりも炭素の酸化に対して貢献する条件を保ち、 ｅ）製錬器の還元区域端部からスラグを実質的に連続的
または半連続的に出銑し、 ｆ）製錬器の酸化区域端部から溶融鉄を実質的に連続的
または半連続的に出発し、そして ｇ）製錬器中の両区域に、鉄鉱石、石炭、酸素、および
融剤を、（ｉ）炭素で実質的に飽和されている還元区域
中に溶融鉄を保ち、（ii）出銑されたスラグ中で約５重
量％以下のＦｅＯ含有量を保ち、そして（iii）出銑さ
れた溶融鉄中で約０.５−５重量％の炭素含有量を保つ
のに充分な添加速度で、実質的に連続的または半連続的
に加える 段階を含んでなる方法。

【００４２】２．製錬器が、二区域を部分的に分離し、
そして還元区域から酸化区域へのスラブの逆流を阻止し
ながら酸化区域から還元区域へのスラグの正味流速を酸
化区域中のスラグの正味生産速度と実質的に等しくさせ
るスラグダムを含んでいる、上記１の方法。

【００４３】３．製錬器が、酸化区域から還元区域への
溶融鉄の逆流を阻止しながら還元区域から酸化区域への
溶融鉄の正味流速を還元区域中の溶融鉄の正味生産速度
と実質的に等しくさせる溶融鉄中に浸漬されているスラ
グダムを含んでいる、上記１の方法。

【００４４】４．段階（ｇ）において、石炭、鉱石、お
よび酸素を各区域に、製錬器中で合計熱均衡を得てそし
てそれを保つような添加速度で加える、上記１の方法。

【００４５】５．段階（ｇ）において、石炭、鉱石、お
よび酸素を各区域に、二区域のそれぞれで熱均衡を得て
そしてそれを保つような添加速度で加える、上記１の方
法。 ６．製錬器が、酸化区域から還元区域への溶融鉄の逆流
を阻止しながら還元区域から酸化区域への溶融鉄の正味
流速を還元区域中の溶融鉄の正味生産速度と実質的に等
しくさせる溶融鉄中に浸漬されているスラグダムを含ん
でいる、上記２の方法。

【００４６】７．段階（ｇ）において、石炭、鉱石、お
よび酸素を各区域に、製錬器中で合計熱均衡を得てそし
てそれを保つような添加速度で加える、上記２の方法。

【００４７】８．段階（ｇ）において、石炭、鉱石、お
よび酸素を各区域に、二区域のそれぞれで熱均衡を得て
そしてそれを保つような添加速度で加える、上記２の方
法。 ９．段階（ｂ）において、不活性気体または酸素を下横
方向の角度で製錬器の酸化端部からのスラグに対して噴
射させ、酸化区域中のスラグの一部を破壊してスラグダ
ム上を通過する噴霧とする、上記２の方法。

【００４８】１０．製錬器が、酸化区域から還元区域へ
の溶融鉄の逆流を阻止しながら還元区域から酸化区域へ
の溶融鉄の正味流速を還元区域中の溶融鉄の正味生産速
度と実質的に等しくさせる溶融鉄中に浸漬されているス
ラグダムを含んでおり、そして段階（ｇ）において、石
炭、鉱石、および酸素を各区域に、製錬器中で合計熱均
衡を得てそしてそれを保つような添加速度で加える、上
記２の方法。

【００４９】１１．段階（ｂ）において、不活性気体ま
たは酸素を下横方向の角度で製錬器の酸化端部からのス
ラグに対して噴射させ、酸化区域中のスラグの一部を破
壊してスラグダム上を通過する噴霧とする、上記２の方
法。

【００５０】１２．段階（ｂ）において、不活性気体ま
たは酸素を下横方向の角度で製錬器の酸化端部からのス
ラグに対して噴射させ、酸化区域中のスラグの一部を破
壊してスラグダム上を通過する噴霧とする、上記１０の
方法。

【００５１】１３．一端に酸化区域をそして反対側端部
に還元区域を有しており、側壁、端壁、および底を有し
ている、囲われている水平に伸びている耐火内張りされ
た容器、容器を二区域に部分的に分割しているスラグダ
ム、スラグダムの下に置かれており、内部に溶融鉄が中
を流れるのに充分な大きさの開口部を有している、金属
浴ダム、容器の酸化区域中の端壁中、底付近、または該
端壁付近の容器の底中のいずれかに置かれている液体金
属タップ、該液体金属タップより高い高度にある、容器
の還元区域中の端壁中のスラグタップ、容器からの気体
漏出なしに粒状固体を容器の各区域に加えるための手
段、および酸素を容器の各区域に吹き込むための手段を
含んでなる、石炭の使用により鉄鉱石を連続的に製錬し
て約０.５−約５重量％の炭素を含有している溶融鉄を
生成するための製錬器。

【００５２】１４．容器が使用されておりそしてスラグ
が該スラグタップの水準にある時に、容器の酸化区域中
のスラグの一部を破壊してスラグダム上を通過する噴霧
とするのに充分な量および力で不活性気体または酸素を
下横方向の角度で容器の酸化端部から容器中へ噴射する
ための手段を含んでいる、上記１３の製錬器。

【００５３】１５．スラグダムが銅製であり、そしてそ
の中を液体冷媒が循環できるような冷却路を含んでい
る、上記１４の製錬器。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の二区域向流製錬器の図式的表示であ
る。

【図２】本発明の二区域向流製錬器の側面図である。

【図３】図２に示されている二区域向流製錬器の端面図
である。

【図４】本発明の二区域向流製錬器に関するモデルデー
タのグラフである。

【図５】本発明の二区域向流製錬器に関するモデルデー
タのグラフである。

【図６】本発明の二区域向流製錬器に関するモデルデー
タのグラフである。

【図７】本発明の二区域向流製錬器に関するモデルデー
タのグラフである。

【図８】本発明の二区域向流製錬器に関するモデルデー
タのグラフである。

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【手続補正書】

【提出日】平成４年７月２２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５３】１５．スラグダムが銅製であり、そしてそ
の中を液体冷媒が循環できるような冷却路を含んでい
る、上記１３の精錬器。 １６．スラグダムが銅製であり、そしてその中を液体冷
媒が循環できるような冷却路を含んでいる、上記１４の
精錬器。

フロントページの続き (72)発明者 ジエイムズ・エイチ・コツクス カナダ・エム４エツクス １ビー５・オン タリオ・トロント・ウイチエスターストリ ート147 (72)発明者 ジヨン・エフ・エリオツト アメリカ合衆国マサチユセツツ州01890ウ インチエスター・アーリントンストリート 118

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 石炭の使用により鉄鉱石を連続的に製錬
   して約０.５−約５重量％の炭素を含有する溶融鉄を生
   成するための方法において、該方法が ａ）水平の製錬器中でスラグにより覆われた溶融鉄を確
   保し、 ｂ）スラグおよび溶融鉄を製錬器の反対側端部に向かっ
   て誘導して互いに向流状態で流し、 ｃ）スラグが向かっている端部を含む製錬器の区域（以
   下では「還元区域」）中で、製錬器中の他所に存在して
   いるものよりも酸化鉄の還元に対して貢献する条件を保
   ち、 ｄ）溶融鉄が向かっている端部を含む製錬器の区域（以
   下では「酸化区域」）中で、還元区域中に存在している
   ものよりも炭素の酸化に対して貢献する条件を保ち、 ｅ）製錬器の還元区域端部からスラグを実質的に連続的
   または半連続的に出銑し、 ｆ）製錬器の酸化区域端部から溶融鉄を実質的に連続的
   または半連続的に出発し、そして ｇ）製錬器中の両区域に、鉄鉱石、石炭、酸素、および
   融剤を、（ｉ）炭素で実質的に飽和されている還元区域
   中に溶融鉄を保ち、（ii）出銑されたスラグ中で約５重
   量％以下のＦｅＯ含有量を保ち、そして（iii）出銑さ
   れた溶融鉄中で約０.５−５重量％の炭素含有量を保つ
   のに充分な添加速度で、実質的に連続的または半連続的
   に加える 段階を含んでなる方法。
2. 【請求項２】 一端に酸化区域をそして反対側端部に還
   元区域を有しており、側壁、端壁、および底を有してい
   る、囲われている水平に伸びている耐火内張りされた容
   器、容器を二区域に部分的に分割しているスラグダム、
   スラグダムの下に置かれており、内部に溶融鉄が中を流
   れるのに充分な大きさの開口部を有している、金属浴ダ
   ム、容器の酸化区域中の端壁中、底付近、または該端壁
   付近の容器の底中のいずれかに置かれている液体金属タ
   ップ、該液体金属タップより高い高度にある、容器の還
   元区域中の端壁中のスラグタップ、容器からの気体漏出
   なしに粒状固体を容器の各区域に加えるための手段、お
   よび酸素を容器の各区域に吹き込むための手段を含んで
   なる、石炭の使用により鉄鉱石を連続的に製錬して約
   ０.５−約５重量％の炭素を含有している溶融鉄を生成
   するための製錬器。