JPH08219645A - 竪型高温還元溶解炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属地金を再溶解する高温溶解キュポラに
おいて、送風温度と酸素混合空気との組み合わせ効果
と、還元剤の吹込みによる相乗効果とにより、超高温度
還元雰囲気形成の溶解帯によって鋳鉄材料としての高度
な成熟性を達成することを目的とする。 【構成】 炉底に溶湯湯溜帯を、炉頂に銑鉄、鋼屑、
鋳鉄などの金属地金の投入口を有するコークスを燃料と
する溶解炉において、羽口に取付けた１個又は複数個の
吹込管により還元性物質を吹込み、又は熔湯湯溜帯の羽
口面直上の溶解帯に一定範囲の酸素濃度と一定範囲に組
み合わせた混合空気を圧送してコークスを激しく燃焼さ
せることによって超高温度と超還元雰囲気の溶解帯を形
成せしめてなる竪型高温還元溶解炉。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属地金を再溶解する
高温溶解キュポラにおいて、送風温度と酸素混合空気と
の組み合わせ効果を充分発揮し、還元剤の吹込みによる
相乗効果により、超高温度還元雰囲気形成の溶解帯によ
って鋳鉄材料としての高度な成熟性を達成する様にした
竪型高温還元溶解炉に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より一般に使用されている鋳鉄用縦
型溶解炉はコークス燃料を良質なものを選択し、且つ送
風温度の高温化と脱湿並びに１乃至５％程度の酸素富化
が行われている。而して、この溶解炉の溶解帯および予
熱帯を含めてこれらからの燃焼雰囲気としてのＣＯ％は
８乃至１３％であって発明者の意図する還元雰囲気とは
ほど遠いのが実情である。

【０００３】しかしながら、１５トン以上の大型キュポ
ラはともかくとして、送風温度が４５０℃以上の高温度
化には建設費が高くなるだけでなく設備の維持管理の他
寿命問題も解決出来ていないものであり、また、操業の
短いか或いは小型のキュポラでは本格的な熱風キュポラ
にするだけのコストメリットを出し得ないのが実情であ
る。

【０００４】又一方、出願人は先に高酸素富化操業をベ
ースとした竪型迅速溶解炉を開発提案したが、酸素富化
量が多くなって若干コスト高となることが分かって来
た。この様なことからコストの安い超高温還元炉の実現
を図る様強く要望されているものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明により解決しよ
うとする課題は、如上の如き要請に基づき創作したもの
であって、溶解炉の設計と操業において、炉内へ粉末又
はガスの吹込み装置と、キュポラ排ガスを利用した送風
温度４２０℃以下の比較的低温の温風および熱風炉は容
易であり、寿命も長くコスト安に出来るものである。こ
の様なことから送風温度との組み合わせを考慮すること
で供給酸素量を初期の約１／２で溶解帯およびその直上
付近の予熱帯で、ＣＯ％が１３％乃至４０％となる様な
雰囲気を構成出来る新規なる竪型超高温度還元溶解炉を
提供することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明はかかる目的を達
成するために、溶解炉の溶解帯への還元性物質の吹込み
による溶解帯の還元性雰囲気の向上と、溶解帯における
コークス燃焼の活性度を顕著にするために酸素濃度２６
乃至４１％の範囲の混合空気とその混合空気の送風温度
２０乃至４２０℃の組み合わせの選択によって、最高の
効率で任意の超高温と強還元雰囲気の溶解帯を形成せし
めると共に、溶解帯の直上部分の還元予熱帯での部分的
二次燃焼制御によって高温予熱帯を形成せしめて、溶け
落ち前の地金の高温度化によって更に強還元溶解を達成
し、成熟度の極めて高い鋳鉄を製造するようにしたもの
である。

【０００７】

【作 用】本発明は、熔湯湯溜帯の羽口面直上の溶解帯
に酸素濃度２６乃至４１％と温度２０乃至４２０℃との
組み合わせ混合空気を圧送することにより、コークスが
激しい燃焼反応を起こし、羽口直上の溶解帯付近は２２
００乃至３０００℃に達する。この様な羽口直上の超高
温度とＣＯ_２ガスは溶解帯の中部ないし上部で高温度コ
ークスと吹込まれた還元性物質とにより急速な吸熱反応
が進行し、ＣＯ％が１３乃至４０％の超高温度強還元雰
囲気を形成する。

【０００８】次いで、溶解帯の上部にあたる予熱帯はＣ
Ｏ％の高い雰囲気で１２００乃至５００℃となるので、
この温度の予熱帯域で二次空気を導入せしめて燃焼ガス
中のＣＯガス成分の一部を再燃焼させることで１２００
乃至８００℃に昇温し、溶け落ち前の地金を高温予熱す
ることにより還元反応溶解がさらに顕著になる。この予
熱帯を通過した排ガスは、集塵装置および熱風装置並び
に排煙ダクトへと導かれる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の基本実施例を添付図面の縦断
面概略図により説明すれば、羽口年の内径Ｄの上部であ
る溶解帯１（Ａ）、その上部は予熱帯２（Ｂ）、更にそ
の上部が地金投入口３を形成し、また、羽口面の下部が
湯溜帯４（Ｃ）とし、該湯溜帯４（Ｃ）には出湯口１５
に連結した連続出湯樋１６によって溶解炉が構成され
る。次いで本発明の特徴である酸素濃度２６乃至４１％
と温度２０乃至４２０℃とを組み合わせた混合空気を混
合空気供給管１０より混合空気供給箱５、混合空気供給
分岐管６及び羽口箱８を経て羽口７より溶解帯１（Ａ）
に供給し、羽口７の内部に装着された吹込管９又は羽口
面上部の吹込管９′より粉末或いはガスによる還元性物
質が吹込まれて超高温度の還元雰囲気の溶解帯を形成す
る。

【００１０】而して、溶解帯１（Ａ）上部ないし予熱帯
２（Ｂ）はＣＯガス濃度１３乃至４０％であり、この燃
焼ガスに二次空気導入管２５、２６によって部分的に再
燃焼させて１２００乃至８００℃に昇温させると共にＣ
Ｏガス濃度を８乃至１５％とした通常の排ガスとして排
ガス排出口２１、排ガス集合管２２及び排ガス排出管２
３を経て排出するものである。この様にして超高温度還
元の溶解帯の形成を特徴とするとともに予熱帯２（Ｂ）
での制御された二次燃焼による昇温させた新たな予熱帯
の構成によって溶け落ち前の地金を加熱することが出
来、高温の還元溶解を完成することが出来るものであ
り、図中１３は湯溜、１４は湯溜帯ライニング、１６は
連続出湯樋、１７は連続出湯樋ダム、１８はスラグ流出
口、１９は最終出湯口、２０は湯溜帯底部上下装置、２
４は予熱帯ライニング、２７は溶解炉煙突、２８は湯溜
帯底部分割面、Ｈｏは予熱帯下部二次空気導入口、Ｈ１
は予熱帯中間部二次空気導入口である。

【００１１】これにより、羽口７の直上３００乃至８０
０ｍｍの最高温度域は理論燃焼温度が２３００乃至３０
００℃と推定される。この高温度でのコークス及び吹込
まれた還元剤物質と燃焼ガス中の成分ガスＣＯ_２との反
応速度は早く且つ吸熱反応も著しい為、羽口７の上１０
００乃至２２００ｍｍ、即ち、炉の大きさによって異な
るが羽口面の内径Ｄの１．５乃至３倍では１２００乃至
９００℃が推定されると共に燃焼ガス中の成分ＣＯガス
％が１３乃至４０％であることを実測した。このことか
ら羽口面から上方１８００乃至４５００ｍｍ、即ち、炉
の大きさによって異なるが羽口面の内径Ｄ２．５乃至４
倍に相当する高さの範囲の二次空気導入再燃焼制御予熱
帯ＨＢでは９００乃至５００℃に温度降下している。こ
の二次空気導入再燃焼制御予熱帯ＨＢに二次空気導入口
２５、２６より二次空気を導入し、排ガス中のＣＯガス
を再燃焼して１２００乃至８００℃に昇温したことで溶
け落ち前の地金が過熱されて熱効率の向上だけでなく高
温還元溶解を一層確実なものにしたことを確認した。

【００１２】又、溶解帯１（Ａ）で超高温度燃焼したガ
スはコークスと吹込まれた還元性物質と反応して超還元
反応が進行し、次いで溶解帯１（Ａ）の上部から予熱帯
２（Ｂ）の中間部位で二次空気導入口２５、２６により
部分的に二次燃焼が行われて、新たな二次空気導入再燃
焼制御予熱帯ＨＢが形成される。二次燃焼後の排ガス
は、排ガス排出口２１から排ガス集合管２２を通じて排
ガス排出管２３から集塵装置ないし熱風炉を経て排出さ
れる。また、炉体の溶解帯１（Ａ）は冷却水シャワー管
１２からシャワー冷却されると同時に予熱帯２（Ｂ）も
冷却水シャワー管１１からシャワー冷却されるものであ
る。

【００１３】次いで、本発明による実際の操業結果を説
明すれば、操業例１として、『羽口面の内径５５０ｍｍ
の冷風キュポラの操業例』とし、共通条件は、銑鉄配合
量：２５％、鋼屑：２５％、戻り鉄：５０％とし、追い
込みコークス比：１４％、石灰石：３％とした場合の
「操業条件と燃焼ガス成分と出湯温度との関係」は表１
に示す通りである。

【００１４】

【００１５】操業例１は上記の表１から明らかな様に、
燃焼ガス成分中のＣＯ％の増加の著しいこと、即ち。
高温でコークスと還元性物質との二次反応と、そして高
度な還元雰囲気が形成されていることが実証出来たと考
えられ、一方、鋳鉄溶解の超高温度の出湯が実現し、
新規な鋳鉄材料が期待出来るものと考えるものである。

【００１６】また、操業例２として、『４ｔ／Ｈｒ×３
２０℃熱風キュポラによる操業例』として、その操業条
件は表２の「配合比と配合成分（％）」による。

【００１７】上記する操業例２の結果を表３の「操業条
件と燃焼ガス成分と出湯温度との関係」と、表４の「材
料試験結果（３０φ×５００Ｌ砂型）」に表示する。

【００１８】

【００１９】表３に酸素富化条件と燃焼ガス成分及び出
湯温度を示したとおり、酸素富化によりＣＯ％が上昇
し、酸素富化１０％でＣＯ％が顕著に向上することが分
り、また、出湯温度は５％富化で著しく上昇し、１０％
富化では殆ど変化を示さなかった。一方、この様な操業
の酸素富化量の変化は、材質に及ぼす影響が表４に示す
通り大きいことが分かった。即ち、同一配合条件で酸素
富化５％で共晶組成となり、酸素富化１０％で過共晶組
成になり、それぞれ特徴のある高炭素ネズミ鋳鉄が創造
されることが確認できたと考えられる。

【００２０】

【発明の効果】叙上の如く、本発明の実施例で説明した
様に、酸素富化量％と送風温度の組み合わせによる混合
空気の操作方法の他に、溶解帯への還元性物質の吹込み
と予熱帯における二次空気の導入によって予熱帯の温度
を８００℃以上にすることを実現し、強い還元溶解を達
成した極めて有用な工業炉となるものである。

【００２１】本発明の効果を再度要約すると次の通りと
なる。即ち、 （１）．超高温度と超還元性溶解帯の形成が、酸素富化
量と送風温度と還元剤の組み合わせ効果によってコスト
安く達成出来ると共に成熟度の高いネズミ鋳鉄の製造が
可能となった。 （２）．溶解帯の上部から予熱帯の広い範囲の任意の最
適位置において二次空気を導入して部分再燃焼すること
によって、溶け落ち前の地金の予熱温度を高くして、一
層還元高温度溶解を容易にすると共に成熟性の高い鋳鉄
の製造が可能であることを確認したものである。 （３）．低品位コークスの利用が出来るようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の竪型高温還元溶解炉の縦断面概略図で
ある。

【符号の説明】

１（Ａ） 溶解帯 ２（Ｂ） 予熱帯 ３ 地金投入口 ４（Ｃ） 湯溜帯 Ｄ 羽口面の内径 ５ 混合空気供給箱 ６ 混合空気供給分岐管 ７ 羽口 ８ 羽口箱 ９ 吹込み管 １０ 混合空気供給管 １１、１２ 冷却水シャワー管 １３ 湯溜 １４ 湯溜帯ライニング １５ 出湯口 １６ 連続出湯樋 １７ 連続出湯樋ダム １８ スラグ流出口 １９ 最終出湯口 ２０ 湯溜帯底部上下装置 ２１ 排ガス排出口 ２２ 排ガス集合管 ２３ 排ガス排出管 ２４ 予熱帯ライニング ２５、２６ 二次空気導入口 ２７ 溶解炉煙突 ２８ 湯溜帯底部分割面 Ｈｏ 予熱帯下部二次空気導入口 Ｈ１ 予熱帯中間部二次空気導入口 ＨＢ 二次空気導入再燃焼制御予熱帯

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炉底に溶湯湯溜帯を、炉頂に銑鉄、鋼
   屑、鋳鉄などの金属地金の投入口を有するコークスを燃
   料とする溶解炉において、羽口及び羽口面からの高さが
   羽口面の内径Ｄの０．５倍（炉の大きさにより３００乃
   至９００ｍｍ）の高さに取付けた１個又は複数個の吹込
   管により炭素又は炭化水素質等の還元性物質を吹込み、
   超高温のＣＯ_２と反応させＣＯ又はＨの生成により還元
   性雰囲気を形成することを特徴とする竪型高温還元溶解
   炉。
2. 【請求項２】 炉底に溶湯湯溜帯を、炉頂に銑鉄、鋼
   屑、鋳鉄などの金属地金の投入口を有するコークスを燃
   料とする溶解炉において、熔湯湯溜帯の羽口面直上の溶
   解帯に酸素濃度２６％乃至４１％、温度２０乃至４２０
   ℃の組み合わせ混合空気を圧送してコークスを激しく燃
   焼させることによって超高温度と超還元雰囲気の溶解帯
   を形成せしめることを特徴とする竪型高温還元溶解炉。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の竪型高温還元溶解
   炉において、高温還元溶解帯の直上部部分の余熱帯であ
   るところの羽口面よりの高さ位置が、羽口面の内径Ｄの
   １．５倍乃至３倍（炉の大きさにより１２００乃至２２
   ００ｍｍ）から上方へ羽口面の内径Ｄの２．５乃至４倍
   （炉の大きさにより１８００乃至４５００ｍｍ）に相当
   するところの温度域１２００乃至５００℃の部分へ、二
   次空気を一段に複数個または複数段に複数個の導入口を
   設けて導入せしめ、ＣＯガス部分を部分的に再燃焼させ
   ることにより、この予熱帯域の温度を１２００乃至８０
   ０℃に自動昇温制御させることで、溶け落ち直前の地金
   を高温予熱することを特徴とする竪型高温還元溶解炉。
4. 【請求項４】 請求項１、２又は３記載の竪型高温還元
   溶解炉において、羽口面の下部で湯溜帯下部を分割し、
   自由に脱着交換出来る様にしたことを特徴とする竪型高
   温還元溶解炉。