JPH09118906A - 酸素富化による竪型迅速溶解炉 - Google Patents
酸素富化による竪型迅速溶解炉Info
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Landscapes
- Manufacture Of Iron (AREA)
- Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
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、従来の様な高温熱風を全く使用せずして、コーク
スの迅速燃焼反応の推進により高温で金属地金を溶解す
ることを目的とする。 【構成】 コークスを燃料とする溶解炉において、常温
空気に純酸素を混合して酸素濃度２５乃至４０％の混合
空気を複数個の羽口より圧送してコークスを燃焼させる
ことによって、熱風装置や除湿装置の必要がなく超高温
度と強還元雰囲気の溶解帯を形成せしめる酸素富化によ
る竪型迅速溶解炉。
いて、従来の様な高温熱風を全く使用せずして、コーク
スの迅速燃焼反応の推進により高温で金属地金を溶解す
ることを目的とする。 【構成】 コークスを燃料とする溶解炉において、常温
空気に純酸素を混合して酸素濃度２５乃至４０％の混合
空気を複数個の羽口より圧送してコークスを燃焼させる
ことによって、熱風装置や除湿装置の必要がなく超高温
度と強還元雰囲気の溶解帯を形成せしめる酸素富化によ
る竪型迅速溶解炉。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属地金を溶解する高
温溶解キュポラにおいて、一定比の純酸素を富化した混
合空気を炉内に圧送することにより、従来の様な高温熱
風を全く使用せずして、コークスの迅速燃焼反応の推進
により超高温度化と強還元化の雰囲気を形成することに
より金属地金を溶解する様にした酸素富化による竪型迅
速溶解炉に関するものである。
温溶解キュポラにおいて、一定比の純酸素を富化した混
合空気を炉内に圧送することにより、従来の様な高温熱
風を全く使用せずして、コークスの迅速燃焼反応の推進
により超高温度化と強還元化の雰囲気を形成することに
より金属地金を溶解する様にした酸素富化による竪型迅
速溶解炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より一般に鋳鉄用の金属地金を連続
溶解するには、コークス・キューポラが多く使用されて
いるものである。而して、鋼屑の多量溶解、高温溶解と
還元溶解のためには良質なコークスの採用、送風空気の
除湿と高温度化並びに送風空気への１乃至４％程度の酸
素富化などが行われている。
溶解するには、コークス・キューポラが多く使用されて
いるものである。而して、鋼屑の多量溶解、高温溶解と
還元溶解のためには良質なコークスの採用、送風空気の
除湿と高温度化並びに送風空気への１乃至４％程度の酸
素富化などが行われている。
【０００３】しかしながらこれらの内、送風空気の高温
度化が大型炉で最も効率的となっているが、かかる設備
の建設費が高いこと、メンテナンスの維持費が高いこと
などが操業時間の短いキュポラおよび小型キュポラの溶
解コストに占める割合が大きく、キュポラを採用するメ
リットを相殺しているものである。
度化が大型炉で最も効率的となっているが、かかる設備
の建設費が高いこと、メンテナンスの維持費が高いこと
などが操業時間の短いキュポラおよび小型キュポラの溶
解コストに占める割合が大きく、キュポラを採用するメ
リットを相殺しているものである。
【０００４】したがって、溶解コストの低減を図るため
には、コストに占める割合の大きな建設費および維持費
を低減する必要があるが、高温熱風キュポラを用いる場
合には、これらは前記する如き理由により不可欠である
為、これらの低減は極めて困難なものである。一方、キ
ュポラの還元溶解の達成には、コークスの多量使用ない
し送風の高温度化が最も普遍的であり、絶対条件と言わ
れている。このために溶解コストの安い還元溶解の出来
る作業性の容易な溶解炉の出現が強く要望されているも
のである。
には、コストに占める割合の大きな建設費および維持費
を低減する必要があるが、高温熱風キュポラを用いる場
合には、これらは前記する如き理由により不可欠である
為、これらの低減は極めて困難なものである。一方、キ
ュポラの還元溶解の達成には、コークスの多量使用ない
し送風の高温度化が最も普遍的であり、絶対条件と言わ
れている。このために溶解コストの安い還元溶解の出来
る作業性の容易な溶解炉の出現が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、溶解炉の設計と操炉において、従来の熱風発
生装置を全く使用することなく、一定比の純酸素を富化
した混合空気を炉内に圧送することにより、コークスの
迅速燃焼反応の推進により超高温度化と強還元の雰囲気
を狭い溶解帯の領域で行わしめることによって溶解を可
能とすることが出来る新規なる竪型迅速溶解炉を提供す
ることを目的とする。
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、溶解炉の設計と操炉において、従来の熱風発
生装置を全く使用することなく、一定比の純酸素を富化
した混合空気を炉内に圧送することにより、コークスの
迅速燃焼反応の推進により超高温度化と強還元の雰囲気
を狭い溶解帯の領域で行わしめることによって溶解を可
能とすることが出来る新規なる竪型迅速溶解炉を提供す
ることを目的とする。
【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、炉底に溶湯湯溜帯を、炉頂に地金等の投
入口とを有する溶解炉の溶解帯に、酸素濃度２５乃至４
０％の混合空気を複数個の羽口から圧送することによっ
て、コークスの迅速燃焼反応速度と反応熱の向上、なら
びに迅速還元反応速度の向上によって地金等を溶解する
ようにしたものである。
成するために、炉底に溶湯湯溜帯を、炉頂に地金等の投
入口とを有する溶解炉の溶解帯に、酸素濃度２５乃至４
０％の混合空気を複数個の羽口から圧送することによっ
て、コークスの迅速燃焼反応速度と反応熱の向上、なら
びに迅速還元反応速度の向上によって地金等を溶解する
ようにしたものである。
【０００７】
【作 用】本発明は、炉底の溶湯湯溜帯の直上部位の溶
解帯において、複数個の羽口の直前ではコークスと酸素
濃度２５乃至４０９の混合空気の衝風が迅速な燃焼反応
を示し、炉内燃焼温度は２１００℃乃至２４００℃に達
する。この様に羽口直前の超高温度化と二酸化炭素の生
成は、直ちに羽口上部位コークスと急激な吸熱反応が起
こり一酸化炭素の強還元雰囲気となった非常に溶解帯域
の狭い高温溶解帯構成の溶解炉となる。これにより反応
熱と高温ガスの直前接触による迅速な溶解が達成せれる
ものである。
解帯において、複数個の羽口の直前ではコークスと酸素
濃度２５乃至４０９の混合空気の衝風が迅速な燃焼反応
を示し、炉内燃焼温度は２１００℃乃至２４００℃に達
する。この様に羽口直前の超高温度化と二酸化炭素の生
成は、直ちに羽口上部位コークスと急激な吸熱反応が起
こり一酸化炭素の強還元雰囲気となった非常に溶解帯域
の狭い高温溶解帯構成の溶解炉となる。これにより反応
熱と高温ガスの直前接触による迅速な溶解が達成せれる
ものである。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の基本実施例を竪型迅速溶解炉
の縦断面概略図に基づき説明すれば、竪型溶解炉本体１
は、炉底部が溶湯湯溜帯２、溶解帯３、炉床４及び羽口
内径ｄとした複数個羽口面５と羽口６との構成におい
て、複数個の羽口６からは常温空気に純酸素を混合して
酸素濃度２５乃至４０％の混合空気を圧送してコークス
を燃焼させることにより熱風装置や除湿装置の必要がな
く超高温度と強還元雰囲気で燃焼させる溶解帯を形成さ
せるものである。
の縦断面概略図に基づき説明すれば、竪型溶解炉本体１
は、炉底部が溶湯湯溜帯２、溶解帯３、炉床４及び羽口
内径ｄとした複数個羽口面５と羽口６との構成におい
て、複数個の羽口６からは常温空気に純酸素を混合して
酸素濃度２５乃至４０％の混合空気を圧送してコークス
を燃焼させることにより熱風装置や除湿装置の必要がな
く超高温度と強還元雰囲気で燃焼させる溶解帯を形成さ
せるものである。
【０００９】溶解帯３は羽口面で高温度の２０００℃以
上となった燃焼ガスの上昇に伴って高温の溶解を早くす
るとともにコークスの炭素Ｃと燃焼ガスの二酸化炭素Ｃ
Ｏ２が急速に反応し一酸化炭素ＣＯ濃度の高い還元雰囲
気とともに比較的溶解帯域を短く形成する特徴を有す
る。この為羽口面５から排ガス排出口１１および地金投
入口１４までの高さ排ガス有効高さＨ０および投入口有
効高さＨ１が一般のシャフト型炉よりも低いものとな
る。
上となった燃焼ガスの上昇に伴って高温の溶解を早くす
るとともにコークスの炭素Ｃと燃焼ガスの二酸化炭素Ｃ
Ｏ２が急速に反応し一酸化炭素ＣＯ濃度の高い還元雰囲
気とともに比較的溶解帯域を短く形成する特徴を有す
る。この為羽口面５から排ガス排出口１１および地金投
入口１４までの高さ排ガス有効高さＨ０および投入口有
効高さＨ１が一般のシャフト型炉よりも低いものとな
る。
【００１０】燃焼ガスは地金を溶解と予熱した後、排ガ
ス排出口１１、排ガス集合箱１２及び排ガス排出管１３
を通じて排出される。炉体は高温度域となる溶解帯上下
部分を冷却水シャワー管１５からシャワー冷却される。
コークスの燃焼用酸素混合空気は供給管１０から供給箱
８、供給支管９を通じて羽口箱７と羽口６から炉内に供
給される。炉体は、各種耐火材料２１並びに溶解帯ライ
ニング・スラグライニング２０及び溶解帯上部水冷レン
ガ受け等により保護されるように構築されている。又、
溶解した溶湯は、出湯口１６を通じて出湯樋１７のダム
ブロック１８でスラグを浮上しスラグ排出口１９から分
離し前方へ出湯されるものである。
ス排出口１１、排ガス集合箱１２及び排ガス排出管１３
を通じて排出される。炉体は高温度域となる溶解帯上下
部分を冷却水シャワー管１５からシャワー冷却される。
コークスの燃焼用酸素混合空気は供給管１０から供給箱
８、供給支管９を通じて羽口箱７と羽口６から炉内に供
給される。炉体は、各種耐火材料２１並びに溶解帯ライ
ニング・スラグライニング２０及び溶解帯上部水冷レン
ガ受け等により保護されるように構築されている。又、
溶解した溶湯は、出湯口１６を通じて出湯樋１７のダム
ブロック１８でスラグを浮上しスラグ排出口１９から分
離し前方へ出湯されるものである。
【００１１】次いで、前記の実施例による竪型迅速溶解
炉による実際の試験操業結果を説明する。試験溶解を行
う前に、理論火炎温度と炉内温度を文献により解析を行
った結果、表１の通りとなった。
炉による実際の試験操業結果を説明する。試験溶解を行
う前に、理論火炎温度と炉内温度を文献により解析を行
った結果、表１の通りとなった。
【００１２】次に羽口面を直径５００ｍｍとした試験溶
解炉操業条件とその結果を以下に述べる。 ．操業条件は次の通りとし、 酸素富化量；５、１０、１５％。 鋼屑配合量；１０，３０，５０％。 コークス比；１８％。 石灰石 ；３％。 ．使用材料の成分は下表とした場合の、
解炉操業条件とその結果を以下に述べる。 ．操業条件は次の通りとし、 酸素富化量；５、１０、１５％。 鋼屑配合量；１０，３０，５０％。 コークス比；１８％。 石灰石 ；３％。 ．使用材料の成分は下表とした場合の、
【００１３】．操業中の炉壁鉄皮温度からの炉内温度
を推定は、Ｏ２１５％富化燃焼の場合の反応を推定して
羽口上部の炉内温度を鉄皮温度の測定結果から推定し
た。即ち、 １）羽口上２００ｍｍ； Ｃ＋Ｏ２＝ＣＯ２＋９７６００ｋｃａｌ／ｋｍｏｌ となり、理論燃焼温度の計算より理論火炎温度 Ｔ＝２
３５０℃となる。 となり、理論燃焼温度の計算より理論火炎温度 Ｔ＝１
３６０℃となる。
を推定は、Ｏ２１５％富化燃焼の場合の反応を推定して
羽口上部の炉内温度を鉄皮温度の測定結果から推定し
た。即ち、 １）羽口上２００ｍｍ； Ｃ＋Ｏ２＝ＣＯ２＋９７６００ｋｃａｌ／ｋｍｏｌ となり、理論燃焼温度の計算より理論火炎温度 Ｔ＝２
３５０℃となる。 となり、理論燃焼温度の計算より理論火炎温度 Ｔ＝１
３６０℃となる。
【００１４】即ち、上記の計算から表２の通りの炉内温
度が推定出来た。これから羽口直上付近の温度は非常に
高く、羽口上４５０ｍｍでは１５８６℃と急激なまでの
温度降下を確認出来たと共に吸熱還元の現象も確認出来
たと考えられる。
度が推定出来た。これから羽口直上付近の温度は非常に
高く、羽口上４５０ｍｍでは１５８６℃と急激なまでの
温度降下を確認出来たと共に吸熱還元の現象も確認出来
たと考えられる。
【００１５】
【発明の効果】叙上の如く、本発明の具体的実施例で説
明した様に、炉体構造と酸素を２５乃至４０％に富化し
た常温の混合空気によるコークスの迅速な燃焼反応を押
し進めるようにした太く短い目の竪型溶解炉によって、
次に示す様に集塵風量の少量化により集塵装置の小型化
が図れると共に冶金学的な高温迅速溶解を達成しつつク
リーンな経済性の高い工業生産上極めて有用な工業炉で
ある。
明した様に、炉体構造と酸素を２５乃至４０％に富化し
た常温の混合空気によるコークスの迅速な燃焼反応を押
し進めるようにした太く短い目の竪型溶解炉によって、
次に示す様に集塵風量の少量化により集塵装置の小型化
が図れると共に冶金学的な高温迅速溶解を達成しつつク
リーンな経済性の高い工業生産上極めて有用な工業炉で
ある。
【００１６】キュポラの基本能力２Ｔ／Ｈｒの実炉によ
る酸素富化量と出湯量の操業データを表３に示せば、操
業条件として、材料投入量；２５０ｋｇ／回、コークス
比；１４％として、 上記操業データが示す様に、送風空気量を変えることな
く酸素量の増加のみで出湯量の増加が出来た。故に４Ｔ
／Ｈｒベースで見れば送風空気量の大幅な削減が出来
た。
る酸素富化量と出湯量の操業データを表３に示せば、操
業条件として、材料投入量；２５０ｋｇ／回、コークス
比；１４％として、 上記操業データが示す様に、送風空気量を変えることな
く酸素量の増加のみで出湯量の増加が出来た。故に４Ｔ
／Ｈｒベースで見れば送風空気量の大幅な削減が出来
た。
【００１７】本発明の効果を再度要約すると次の通りと
なる。即ち、 １．燃焼空気を常温のままで強還元性の超高温溶解を達
成できたことで、熱風発生装置や除湿装置等の高い建設
費とメンテナンスを必要とする装置類が不要となったの
で、溶解コストの安い冶金学的溶解炉を得ることが出来
た。 ２．排ガス量の低減により集塵装置の小型化が可能とな
った。 ３．超高温度化と強還元性雰囲気を得た迅速溶解である
為、溶存酸素、溶存窒素の少ない、しかも成熟度の高い
鋳鉄溶湯を得ることが出来た。 ４．溶解帯から予熱帯の広い温度域と還元雰囲気の形成
によって低ＮＯＸ、低ＳＯＸへのクリーン環境の実現へ
の可能性が期待出来る。 ５．炉高の低い大量連続溶解炉が実現出来る様になっ
た。 ６．低品位コークス、高炉用コークスが鋳鉄溶解用キュ
ポラに採用出来る様になった。
なる。即ち、 １．燃焼空気を常温のままで強還元性の超高温溶解を達
成できたことで、熱風発生装置や除湿装置等の高い建設
費とメンテナンスを必要とする装置類が不要となったの
で、溶解コストの安い冶金学的溶解炉を得ることが出来
た。 ２．排ガス量の低減により集塵装置の小型化が可能とな
った。 ３．超高温度化と強還元性雰囲気を得た迅速溶解である
為、溶存酸素、溶存窒素の少ない、しかも成熟度の高い
鋳鉄溶湯を得ることが出来た。 ４．溶解帯から予熱帯の広い温度域と還元雰囲気の形成
によって低ＮＯＸ、低ＳＯＸへのクリーン環境の実現へ
の可能性が期待出来る。 ５．炉高の低い大量連続溶解炉が実現出来る様になっ
た。 ６．低品位コークス、高炉用コークスが鋳鉄溶解用キュ
ポラに採用出来る様になった。
【図１】本発明の竪型迅速溶解炉の縦断面概略図であ
る。
る。
【符号の説明】 １ 竪型溶解炉本体 ２ 溶湯湯溜帯 ３ 溶解帯 ４ 炉床 ５ 羽口面 ６ 羽口 ７ 羽口箱 ８ 供給箱 ９ 供給支管 １０ 供給管 １１ 排ガス排出口 １２ 排ガス集合箱 １３ 排ガス排出管 １４ 地金投入口 １５ 冷却水シャワー管 １６ 出湯口 １７ 出湯樋 １８ ダムブロック １９ スラグ排出口 ２０ 溶解帯ライニング・スラグライニング ２１ 各種耐火ライニング ｄ 羽口内径 Ｄ０ 羽口及び羽口面直径 Ｄ１ 溶解帯の最大直径 Ｈ０ 排ガス有効高さ Ｈ１ 投入有効高さ
Claims (1)
- 【請求項１】 コークスを燃料とする溶解炉において、
常温空気に純酸素を混合して酸素濃度２５乃至４０％の
混合空気を複数個の羽口より圧送してコークスを燃焼さ
せることによって、熱風装置や除湿装置の必要がなく超
高温度と強還元雰囲気の溶解帯を形成せしめることを特
徴とする酸素富化による竪型迅速溶解炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31148595A JPH09118906A (ja) | 1995-10-23 | 1995-10-23 | 酸素富化による竪型迅速溶解炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31148595A JPH09118906A (ja) | 1995-10-23 | 1995-10-23 | 酸素富化による竪型迅速溶解炉 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09118906A true JPH09118906A (ja) | 1997-05-06 |
Family
ID=18017807
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31148595A Pending JPH09118906A (ja) | 1995-10-23 | 1995-10-23 | 酸素富化による竪型迅速溶解炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09118906A (ja) |
-
1995
- 1995-10-23 JP JP31148595A patent/JPH09118906A/ja active Pending
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