JPH07228908A - 炭材充填層型溶融還元炉の操業方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】炭材充填層型溶融還元炉を用いた銑鉄及び合金
鉄製造方法において、吹き抜けやフラッディングを防止
し、高能率で操業する。 【構成】炉頂からスクラップを装入する。スクラップの
装入位置を炉中心部無次元半径０．６以下の領域に限定
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、炭材充填層型溶融還
元炉の操業方法に係わり、更に詳しくは炭材充填層型溶
融還元炉の炉頂からスクラップを装入し、中心吹き抜け
やフラッディングを防止する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】上下２段に羽口を有する炭素系固体還元
剤を充填した竪型炉において、高温空気と共に、少なく
とも上段羽口より金属酸化物を含有する鉱石及びフラッ
クスを吹き込むことにより溶融金属を製造する技術は特
開昭５７−１９８２０５号公報に開示されている。

【０００３】上記発明の概略摸式図を図１に示す。炭材
充填層型溶融還元炉１は、複数の上段羽口４と下段羽口
５を備え、炉上方の炭材供給装置６から炭素系固体還元
剤が供給され炉内に充填層を形成しており、高温送風装
置２からは高温空気が供給され、高温送風分配装置３は
これを複数の上下羽口４, ５に分配する。粉粒状鉱石類
は、フラックス供給装置８からのフラックスとともに、
供給装置７から粉粒体羽口吹込装置９により粉粒体輸送
管１０を経て上段羽口から炉内に吹き込まれ、溶融した
メタルは出銑口１２から排出され、スラグは出滓口１１
から排出される。炭材充填層型溶融還元炉１から排出し
たガスは排ガス処理装置１３で処理される。

【０００４】この炭材充填層型溶融還元炉１において
は、吹き込まれた鉱石とフラックスは、上段羽口前に形
成されるレースウェイ空間で溶融し、この溶融物が下段
羽口まで滴下する間に還元され、炉床に溶融金属及びス
ラグとして滞留する。しかし、上記の発明には以下の問
題点があった。すなわち上記の炭材充填層型溶融還元炉
の生産能力は上下段羽口から吹き込む送風中のＯ₂ 量、
即ち、羽口前で炭材が燃焼して発生する熱量により決ま
る。

【０００５】このため、送風量を増やして生産量を上げ
ようとすると、炉内のガス速度が速くなり、レースウェ
イが吹き抜けや流動化を起こす。特にそれぞれの羽口が
炉壁から炉中心部に向かってガスを吹き出すように設け
られており、レースウェイを大きくしていくと炉中心部
に各羽口からのガスが集中し、ガス速度が速くなり、炉
中心部で吹き抜けを起こす。上段レースウェイが吹き抜
けを起こすと、上段羽口から吹き込んだ粉鉱石の一部が
未還元のままダストとして炉から排されてしまい、また
羽口から供給した熱エネルギーも炉頂から逸出してしま
う。特にこの炭材充填層型溶融還元炉では、上段羽口よ
り上方の炭材層高が低いために、より吹き抜けを起こし
やすい構造である。

【０００６】炉高を高くし層高を高くすることにより、
吹き抜けの頻度を下げることは可能であるが、炉高を高
くするには高額の投資を必要とする。また吹き抜けを起
こしにくくする方法として、粒径の大きな炭材を利用す
ることが考えられるが、粒径の大きなコークスは高価で
ある。さらに、上段羽口のレースウェイは鉱石等の溶解
を行う重要な製錬領域であるが、粒径の大きなコークス
を使用する場合はレースウェイが小さくなり、このため
製錬能力が低下する。

【０００７】このような点を解決する方法として炉頂か
らスクラップを装入し吹き抜けを防止することが考えら
れる。たとえば、特開昭５７−１９８２０５号公報に類
似の２段羽口を設置した炭材充填層型竪型炉でスクラッ
プを使用する例としては特開昭６０−１６２７１８号公
報に開示されている技術が公知である。

【０００８】この技術は、炉の上部の原料装入口からク
ロム源（例えば高炭素Ｆｅ−Ｃｒ等）と鉄源を同時に装
入するとともに、炉下部付近に設けられた２段羽口から
高温の空気を吹込み、さらに２段羽口の上段から粉状の
クロム鉱石と発熱材（たとえば粉状の高炭素Ｆｅ−Ｃｒ
等）を供給して含クロム銑を製造する方法である。しか
し、この技術を用いて生産性を向上させるために送風量
を上げた場合には、羽口前レースウエイ直上領域で溶解
したスクラップがフラッディングを起こし、十分な製錬
能力が発揮できないという問題点があった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】この発明は前記したよ
うな問題点を解決するものである。すなわち、２段羽口
を設置した炭材充填層型溶融還元炉で生産性を上げる際
に問題となる、（ａ）炉中心部での吹き抜けや、（ｂ）
同時に、羽口前レースウエイ直上領域での溶解したスク
ラップのフラッディングを安価な手段で防止する方法を
提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決する手段として、炭素系固体還元剤の充填層が形
成され、下部に高温空気を吹き込む上下少なくとも２段
に設けられたそれぞれ複数の羽口を有する竪型炉を用い
て、金属酸化物を含有する粉粒状鉱石類及び／又はダス
トを上段の羽口から熱風とともに炉内に吹き込み溶融金
属を製造する方法において、炉中心部無次元半径０．６
以下の領域に炉頂からスクラップを装入することを特徴
とする炭材充填層型溶融還元炉の操業方法である。

【００１１】

【作用】本発明者らは、炭素系固体還元剤の充填層が形
成され、下部に高温空気を吹き込む上下少なくとも２段
に設けられたそれぞれ複数の羽口を有する竪型炉を用い
て金属酸化物を含有する粉粒状鉱石類から溶融金属を製
造する方法において、生産性を向上させるために送風量
を上昇させた場合において、（１）炉中心部での吹き抜
けを防止する方法、（２）羽口前レースウエイ直上領域
での溶解したスクラップのフラッディングを防止する方
法、について鋭意検討した。その結果、図２に示したよ
うに、スクラップの装入位置を炉中心部無次元半径０．
６以下に限定した領域内に、スクラップを局所的に炉頂
から装入すると、上記吹き抜けとフラッディングを防止
する課題に対して効果的であるとの知見を得た。

【００１２】その効果をまとめると以下の通りである。
スクラップは炭材より比重が大きいため、吹き抜けしや
すい炉中心部の炭材にスクラップのより大きな荷重がか
かると、吹き抜けしにくくなり、送風量を上げ製錬領域
であるレースウェイを大きくできるので、粉体吹き込み
量を増大して生産量の増大を図ることができる。しかし
レースウェイ上部領域、例えば、炉中心部無次元半径で
０．６を越え〜１．０までの領域にスクラップを装入し
た場合、レースウェイ部分からのガスと溶融して滴下し
てくるスクラップとが同じ領域を通るため、フラッディ
ングを起こしやすい。それゆえ、この領域にはスクラッ
プを装入しないようにすることがフラッディング防止に
効果的である。

【００１３】羽口水平断面のレースウェイのない領域を
選択してスクラップを装入した場合にもレースウェイ部
分から炉内を上昇するガスと溶融して滴下してくるスク
ラップとの通る領域が異なるため、フラッディングを起
こしにくくなる。

【００１４】

【実施例】

実施例１ 図１に示す炭材充填層型溶融還元炉を用いて、クロム含
有銑鉄の製造試験を実施した。試験に供した炭材充填層
型溶融還元炉の仕様は次の通りである。

【００１５】炉内径；１５００ｍｍφ 炉高；４０００ｍｍ 炭材層高；３０００ｍｍ 羽口数；上段３本、下段３本 羽口径；３５ｍｍ また、試験に使用したコ−クスは粒径１０〜１５ｍｍの
もので、鉱石は粒径２ｍｍ以下のものを使用した。

【００１６】スクラップの装入は図３、４に示すよう
に、３本の炭材３１の装入管２１と１本のスクラップ３
２の中心装入管２２からなり、中心装入管２２の縦方向
の長さを変えることによりスクラップ３２の装入位置を
炉中心から炉壁方向に広げることができる。図５は炭材
３１の装入管２１を４本にした場合を示している。上記
炉を用いたスクラップ３２の装入位置と吹き抜け頻度を
図２に示す。図２の横軸は炉の半径を無次元化した炉中
心部からの距離、縦軸はスクラップを装入しない場合を
基準にした吹き抜け率である。

【００１７】ｒ／Ｒ＝０．０はスクラップを装入しなか
った場合を示す。ｒ／Ｒ＝０．０〜１．０はスクラップ
を２００ｋｇ／ｈ装入した場合を示す。ｒ／Ｒ＝０．０
〜０．６では炉中心部の吹き抜けしやすいところにスク
ラップの大きな荷重がかかるため、吹き抜け頻度が低下
した。ｒ／Ｒ＝０．６を越えてレースウェイの上方にス
クラップを装入すると、溶融したスクラップがレースウ
ェイ上方の炭材の通気抵抗を大きくするため、レースウ
ェイからのガスが炉上部に抜けにくくなりフラッディン
グを起こした。

【００１８】また、上記炉を用いた、従来技術と本発明
による操業結果を表１に示す。比較例１はスクラップを
使用しない操業、比較例２はスクラップを使用した操業
である。比較例２ではスラグ比は下がっているが、ダス
ト量は増えている。実施例１はクロム濃度が比較例１と
同様の溶銑を、図３に示す炉中心部にスクラップを装入
することにより、生産量を増やした結果である。送風量
は増えているが吹き抜けしにくくなっている。

【００１９】実施例２は、図４に示す炉中心部にスクラ
ップ３２を装入することにより、吹き抜けが起こりにく
くなったため、羽口からの粉体吹き込み量を比較例１の
１．５倍にし、生産量を増やした結果である。送風量を
増やしているが吹き抜けしていない。本発明により、同
一炉を用いて従来法より出銑量を増やすことができた。
また余剰熱エネルギーを有効利用することにより炉頂温
度が下がった。さらに、スラグ比が下がることにより安
定した出銑が可能となった。

【００２０】

【表１】

【００２１】実施例３、４ 比較例３、４ 図１に示す竪型炉を用いて、銑鉄の製造試験を実施し
た。試験に供した竪型炉の仕様は実施例１と同じであ
る。上記炉を用いた、従来技術と本発明による操業結果
を表２に示す。実施例３、４共に送風量は増えているが
吹き抜けやフラッディングを起こしにくくなっている。

【００２２】本発明により、同一炉を用いて従来法より
出銑量を増やすことができた。また余剰熱エネルギーを
有効利用することにより炉頂温度が下がった。さらに、
スラグ比が下がることにより安定した出銑が可能となっ
た。

【００２３】

【表２】

【００２４】

【発明の効果】この発明で吹き抜けを起こりにくくさせ
ることにより、製錬領域であるレースウェイを大きくし
て金属酸化物を含有する粉粒状鉱石類及び／又はダスト
の製錬量を増大できる。従来精錬機能としては積極的に
使用していなかった領域にスクラップを局所的に入れる
ことにより、余剰熱を用いて効率的にスクラップを溶融
し、生産量を増大することができる。

【００２５】また、スラグ分を含まないスクラップを多
量使用することにより、出銑滓中のスラグ比を下げるこ
とにより円滑な出銑を可能にする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示すブロック図である。

【図２】スクラップを装入した場合の装入領域ｒ／Ｒと
吹き抜けまたはフラッディング発生頻度との関係を示し
たグラフである。

【図３】スクラップの装入方法を示す（ａ）縦断面図、
（ｂ）平面図である。

【図４】スクラップの装入方法を示す（ａ）縦断面図、
（ｂ）平面図である。

【図５】スクラップの装入方法を示す（ａ）縦断面図、
（ｂ）平面図である。

【符号の説明】 １ 炭材充填層型溶融還元炉 ２ 高温送風装置 ３ 高温送風分配装置 ４ 上段羽口 ５ 下段羽口 ６ 炭材供給装置 ７ 粉粒状鉱石類供給装置 ８ フラックス供給装置 ９ 粉粒体羽口吹込装置 １０ 粉粒体輸送管 １１ 出滓口 １２ 出銑口 １３ 排ガス処理装置 １４ スクラップ供給装置 ２１ 炭材装入管 ２２ 中心装入管 ３１ 炭材 ３２ スクラップ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炭素系固体還元剤の充填層が形成され、
   下部に高温空気を吹き込む上下少なくとも２段に設けら
   れたそれぞれ複数の羽口を有する竪型炉を用いて、金属
   酸化物を含有する粉粒状鉱石類及び／又はダストを上段
   の羽口から熱風とともに炉内に吹き込み溶融金属を製造
   する方法において、炉中心部無次元半径０．６以下の領
   域に炉頂からスクラップを装入することを特徴とする炭
   材充填層型溶融還元炉の操業方法。