JPH10219324A - 鉄原料の溶融還元方法及び溶融還元設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鉄原料の溶融還元法において、脱硫設備を簡
略化して処理時間を短縮し、処理中の溶鉄の温度降下に
よるエネルギー損失を低減でき、さらに後工程で効率よ
く脱炭処理することができる鉄原料の溶融還元法及びそ
の設備の提供。 【解決手段】 反応容器、溶銑溜まり及びスラグ溜まり
とで構成される溶融還元炉の反応容器内に酸素又は酸素
富化空気を吹き込むことによりに鉄原料を溶融還元し、
溶銑溜まりの鉄又は銑鉄の中に浸漬ランスを介して脱硫
剤を搬送ガスにより吹き込んで脱硫処理する。さらに、
溶融還元炉に連設した脱炭容器内で鉄又は銑鉄中に酸素
ランスで酸素を吹き込んで脱炭処理する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄原料を溶融状態
で還元して鉄又は銑鉄を製造する溶融還元方法及び溶融
還元設備に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄鉱石の溶融還元法は、反応容器、反応
容器とサイフォン口で連通する溶銑溜まり及びスラグ溜
まりとで構成してサイフォン出銑する構造とした溶融還
元炉の反応容器内に投入した鉄原料、炭材及び造滓剤を
酸素もしくは酸素冨化空気を吹き込むことによって溶融
状態にし鉄原料を還元し、生成した鉄または銑鉄とスラ
グとを分離することにより、鉄又は銑鉄を直接製造する
方法である。

【０００３】図６は従来の溶融還元炉で、その正断面
図、図７は従来の溶融還元炉で、側断面図であり、反応
容器１の上部には、鉄原料、炭材、造滓材等の原料を反
応容器１内に投入するための原料投入孔２と、反応容器
１内で発生したガスを排出するガス排出口３が設けら
れ、ガス排出口３は排ガスの熱を回収するボイラーに接
続されている。

【０００４】反応容器１の下部及び上部の両側にはそれ
ぞれ複数の下部羽口４及び上部羽口５が設けられ、下部
羽口４から酸素富化空気、上部羽口５から酸素がそれぞ
れ反応容器１内へ吹き込まれる。

【０００５】反応容器１の下部の外側の左右には、一方
の側に反応容器１とサイフォン口６ａで連通している溶
銑溜まり７が設けられ、溶銑溜まり７には銑鉄８を出銑
するための出銑口９が設けられている。他方の側には反
応容器１とサイフォン口６ｂで連通しているスラグ溜ま
り１０が設けられ、スラグ溜まり１０にはスラグ１１を
出滓するための出滓口１２が設けられている。

【０００６】上記の溶融還元炉を用いた鉄又は銑鉄の製
造プロセスについて説明すると、原料投入孔２から鉄原
料、石炭あるいはコークス等の炭材及び造滓剤等の原料
が連続的に反応容器１内に投入される。溶融還元法は、
鉄原料として、鉄鉱石だけでなく鉄ダスト、ミルスケー
ル等の鉄を含有する広範囲な種類の鉄原料が使用でき、
また、炭材には、主として石炭を使用し、しかも炭種を
選ばず、一般炭でよいことが高炉法と異なる優れた特徴
である。

【０００７】反応容器１内には、原料が溶解されて１４
００〜１５００°Ｃのスラグ浴１１ａが形成されてお
り、スラグ浴１１ａには下部羽口４を通して酸素富化空
気が吹き込まれ、スラグ浴１１ａを撹拌するとともに、
投入された石炭の一部を燃焼させてスラグ浴１１ａに熱
を供給する。投入された原料は、スラグ浴１１ａに巻き
込まれ溶融され、さらにスラグ中の酸化鉄は石炭により
還元される。

【０００８】スラグ浴１１ａから出るガス（ＣＯガス）
には上部羽口５から酸素を吹き込んで１５００〜１８０
０°Ｃの二次燃焼熱を生成し、スラグ浴１１ａは泡立ち
飛沫が飛んでいるため、二次燃焼熱を効率よくスラグ浴
１１ａに伝達することができる。

【０００９】下部羽口４の下には、動きの穏やかなスラ
グ層があり、ここで鉄又は銑鉄の小滴とスラグとが分離
され、鉄又は銑鉄８はサイフォン口６ａを経て溶銑溜ま
り７から出銑口９を通って炉外に排出され、スラグ１１
はサイフォン口６ｂを経てスラグ溜まり１０から出滓口
１２を通って炉外に排出される。

【００１０】溶融還元法で得られた鉄又は銑鉄は鍋等で
脱硫設備に搬送し脱硫処理し、さらに、脱硫処理した鉄
又は銑鉄は脱炭設備に搬送し脱炭処理する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】溶融還元法では、炭材
として石炭あるいはコークスを使用するが、これらの炭
材は硫黄を含有しており、特に、石炭において顕著であ
り、炭材中の硫黄の一部は鉄又は銑鉄に移行し、この鉄
又は銑鉄を用いて製造された鋼材には不純物として硫黄
が含まれ、硫黄が鋼材の品質を著しく害することから、
硫黄を鋼材の製造過程で規格が許容するレベルまで除去
低減しなければならない。そのために従来法では脱炭工
程の前に脱硫工程を設けて硫黄の除去低減を行ってい
る。

【００１２】ところが、従来法では、前述の硫黄の除去
低減のため、高価な脱硫設備を独立して設け、溶融還元
炉から鉄又は銑鉄を脱硫設備へ搬送して脱硫処理する必
要があり、かつ鉄又は溶銑の脱硫設備への搬送、脱硫準
備等の脱硫処理に時間を要するだけでなく、しかも、こ
の間に溶鉄の温度降下によるエネルギー損失を余儀なく
されるのである。

【００１３】さらに、脱硫した鉄又は溶銑の脱炭処理の
ため、鉄又は溶銑を脱硫設備から脱炭設備へ搬送するの
で、やはり、この間に溶鉄の温度降下によるエネルギー
損失があり、エネルギーが無駄となる。

【００１４】本発明は、鉄原料の溶融還元法において、
脱硫設備を簡略化して処理時間を短縮し、処理中の溶鉄
の温度降下によるエネルギー損失を低減でき、さらに後
工程で効率よく脱炭処理することができる鉄原料の溶融
還元法及びその設備を提供するものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、反応容器、反
応容器とサイフォン口で連通する溶銑溜まり及びスラグ
溜まりとで構成される溶融還元炉の反応容器に鉄原料、
炭材及び造滓剤を投入し、反応容器内に酸素又は酸素富
化空気を吹き込むことにより溶融し、鉄又は銑鉄とスラ
グとを生成し、生成した鉄又は銑鉄とスラグとを分離
し、鉄又は銑鉄を反応容器に付設された溶銑溜まりに送
り込む鉄原料の溶融還元方法において、溶銑溜まりの鉄
又は銑鉄の中に浸漬ランスを介して脱硫剤を搬送ガスに
より吹き込んで鉄又は銑鉄を脱硫処理する。

【００１６】さらに、溶融還元炉に連設した脱炭容器内
で鉄又は銑鉄中に酸素ランスで酸素を吹き込んで脱炭処
理する。

【００１７】

【発明の実施の形態】

【００１８】

【実施例】

実施例１ 図１は本発明の溶融還元設備における溶銑溜まり部分の
正面の縦断面図、図２は本発明の溶融還元設備における
溶銑溜まり部分の側面の縦断面図である。

【００１９】本発明において、溶融還元炉本体を構成す
る反応容器、溶銑溜まり及びスラグ溜まりの構造は、前
述の「従来の技術」で図６及び図７により説明した溶融
還元炉の本体と同じ構造となっているので、その説明は
省略する。

【００２０】図１及び図２において、溶銑溜まり７には
脱硫剤を溶銑中に吹き込む浸漬ランス１３が配置されて
いる。浸漬ランス１３には脱硫剤タンク１４から脱硫剤
が窒素ガス等の搬送ガスにより送られる。浸漬ランス１
３としては、製銑・製鋼の分野で使用されている周知の
浸漬ランスでよく、例えば、浸漬ランスの中心部に脱硫
剤が通過する流路を有するとともに、表面が耐火物で被
覆され内部に冷媒を循環させて冷却する耐熱構造となっ
た浸漬ランスを用いる。浸漬ランス１３は、溶銑溜まり
７の天井の開口部を貫通し、昇降装置１５により昇降自
在であり、降下させて鉄又は銑鉄８の中に浸漬させて脱
硫剤を吹き込む。

【００２１】次に、図１及び図２を参照して、本発明に
よる鉄又は銑鉄の製造プロセスについて説明する。

【００２２】本発明による鉄又は銑鉄の製造プロセスに
おいて、反応容器１での鉄又は銑鉄８、及びスラグ１１
の生成過程は、前述の「従来の技術」で説明した製造プ
ロセスと同じであり、反応容器１で生成した銑鉄８はサ
イフォン口６ａを経て溶銑溜まり７へ溜まり、スラグ１
１はサイフォン口６ｂを経てスラグ溜まりから出滓口を
通って炉外に排出される。

【００２３】溶銑溜まり７では、鉄又は銑鉄８中に浸漬
ランス１３をランス昇降装置１５で浸漬して、浸漬ラン
ス１３から窒素ガス等の搬送ガスにより脱硫剤を鉄又は
銑鉄８中に吹き込んで、脱硫処理する。

【００２４】脱硫剤としては、生石灰、消石灰、ソーダ
灰、カーバイドなど従来から普通に用いられている脱硫
剤を使用する。脱硫処理に必要な脱硫剤の量は、脱硫処
理前の鉄又は銑鉄に含まれる硫黄の量と脱硫処理後の鉄
又は銑鉄に許容される硫黄の量とで決定する。バッチ出
銑あるいは連続出銑において、出銑中には、溶銑溜まり
７を通過する鉄又は銑鉄８の量に見合う量の脱硫剤を鉄
又は銑鉄８の中に吹き込む。

【００２５】図３は脱硫剤吹込量と脱硫率との関係を示
すグラフで、脱硫剤Ａはカーバイト、脱硫剤Ｂは生石灰
＋Ａｌ、脱硫剤Ｃは生石灰で、図３から明らかなとお
り、脱硫剤の種類及び吹込量によって脱硫の効果が異な
るので、脱硫剤の種類とその吹込量とを変えることによ
って脱硫率をおよそ２０〜 ９０％の範囲で自由に制御
することができる。

【００２６】なお、反応容器１で生成された鉄又は銑鉄
８は、常に溶銑溜まり７に押し出され、一方向流れを形
成するので、溶銑溜まり７で脱硫された鉄又は銑鉄８は
反応容器１に逆流することはない。

【００２７】脱硫処理で反応を終えた脱硫剤は、脱硫さ
れた鉄又は銑鉄８とともに出銑口９から排出され、搬送
ガスは上部の排気ダクト７ａから排出される。

【００２８】実施例２ 図４は本発明による脱炭設備を備えた溶融還元設備の概
念図で、実施例１で説明した、脱硫剤吹き込み用の浸漬
ランス１３を備えた溶銑溜まり７を有する溶融還元設備
に隣接して脱炭容器１６を配設し、溶銑溜まり７の出銑
口９から出銑された鉄又は銑鉄８を脱炭容器１６へ送る
ため、出銑口９と脱炭容器１６との間には傾注樋１７が
設けられている。

【００２９】溶融還元設備に傾注樋１７を挾んで一対の
脱炭容器１６を設けた場合は、傾注樋１７の傾斜をそれ
ぞれの脱炭容器１６へ切り換えて交互に使用することが
できる。

【００３０】脱炭容器１６には傾注樋１７からの銑鉄８
を受ける受銑樋１８が設けられ、受銑樋１８は脱炭容器
１６の内部と連通している。脱炭容器１６には、天井の
開口部を貫通し、ランス昇降装置１９により昇降自在
で、鉄又は銑鉄８に酸素を吹き込む酸素ランス２０が配
置されている。

【００３１】酸素ランス２０は、製鋼で利用されている
酸素ランスを使用し、例えば、中心部に酸素流路が形成
され、内部が冷媒で冷却される構造となって酸素ランス
を使用する。

【００３２】脱炭容器１６には、脱炭処理された溶鋼を
出鋼する出鋼口２１と、脱炭容器１６内で発生するガス
を排出する排ガスダクト２２が設けられている。

【００３３】図４を参照して、本発明による鉄又は銑鉄
の脱炭処理について説明する。

【００３４】実施例１で述べたプロセスにより脱硫され
た鉄又は銑鉄８を出銑口９から傾注樋１７及び受銑樋１
８を経て脱炭容器１６の中へ注ぎ込んだ後、酸素ランス
２０をランス昇降装置１９で降下させ、鉄又は銑鉄８中
に酸素を吹き込んで鉄又は溶銑中の炭素と反応させて、
脱炭を行なう。

【００３５】図５は酸素供給量と炭素含有量との関係を
示すグラフで、酸素供給量が増加するにつれて炭素含有
量が減少するので、酸素供給量を加減することにより、
所定の炭素含有量とすることができる。

【００３６】脱炭処理した鋼は、出鋼口２１から出鋼
し、酸素と炭素との反応により生成したガスは、排ガス
ダクト２２で排出する。

【００３７】

【発明の効果】

（１） 溶銑溜まりの中で脱硫処理するので、溶融還元
炉と独立して脱硫工程を持つ必要がなく、脱硫設備が簡
略化され、その結果、高価な脱硫設備と処理時間そして
処理中の溶鉄の温度降下によるエネルギー損失などの問
題を解決する。

【００３８】（２） 脱炭容器を連設することにより、
連続的に鋼の製造が可能となり、生産効率やエネルギー
効率が向上し、生産設備の小型化・経済化を実現するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の溶融還元設備における溶銑溜まり部
分の正面の縦断面図である。

【図２】 本発明の溶融還元設備における溶銑溜まり部
分の側面の縦断面図である。

【図３】 脱硫剤吹込量と脱硫率との関係を示すグラフ
である。

【図４】 本発明による脱炭設備を備えた溶融還元設備
の概念図である。

【図５】 酸素供給量と炭素含有量との関係を示すグラ
フである。

【図６】 従来の溶融還元炉で、その正断面図である。

【図７】 従来の溶融還元炉で、側断面図である。

【符号の説明】

１ 反応容器 ２ 原料投入孔 ３ ガス排出口 ４ 下部羽口 ５ 上部羽口 ６ａ，６ｂ サイフォン口 ７ 溶銑溜まり ７ａ 排気ダクト ８ 銑鉄 ９ 出銑口 １０ スラグ溜まり １１ スラグ １１ａ スラグ浴 １２ 出滓口 １３ 浸漬ランス １４ 脱硫剤タンク １５ ランス昇降装置 １６ 脱炭容器 １７ 傾注樋 １８ 受銑樋 １９ ランス昇降装置 ２０ 酸素ランス ２１ 出鋼口 ２２ 排ガスダクト

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 反応容器、反応容器とサイフォン口で連
   通する溶銑溜まり及びスラグ溜まりとで構成される溶融
   還元炉の反応容器に鉄原料、炭材及び造滓剤を投入り
   し、酸素もしくは酸素富化空気を吹き込むことにより原
   料を溶融還元し、鉄又は銑鉄とスラグとを生成し、鉄又
   は銑鉄を反応容器に付設された溶銑溜まりに送り込む鉄
   原料の溶融還元方法において、溶銑溜まりの鉄又は銑鉄
   の中に浸漬ランスを介して脱硫剤を搬送ガスにより吹き
   込んで鉄又は銑鉄を脱硫処理することを特徴とする鉄原
   料の溶融還元方法。
2. 【請求項２】 出銑中に溶銑溜まりを通過する鉄又は銑
   鉄の量に見合う量の脱硫剤を鉄又は銑鉄の中に吹き込む
   ことを特徴とする請求項１記載の鉄原料の溶融還元方
   法。
3. 【請求項３】 溶銑溜まりで脱硫処理した鉄又は銑鉄を
   溶融還元炉に連設した脱炭容器内に送り込み、鉄又は銑
   鉄中に酸素ランスで酸素吹き込んで脱炭処理することを
   特徴とする請求項１又は２記載の鉄原料の溶融還元方
   法。
4. 【請求項４】 反応容器の下部及び上部の両側にそれぞ
   れ複数の下部羽口及び上部羽口が設けられ、反応容器の
   下部に、反応容器と第１のサイフォン口で連通している
   溶銑溜まりと、反応容器と第２のサイフォン口で連通し
   ているスラグ溜まりが設けられている鉄原料の溶融還元
   炉の溶銑溜まりの鉄又は銑鉄中に脱硫剤を吹込む浸漬ラ
   ンスを設けたことを特徴とする鉄原料の溶融還元設備。
5. 【請求項５】 溶融還元炉に脱炭容器を連設し、脱炭容
   器に溶銑溜まりで脱硫処理した鉄又は銑鉄に酸素を吹き
   込む昇降自在の酸素ランスを配置したことを特徴とする
   請求項４記載の溶融還元設備。
6. 【請求項６】 溶融還元炉に傾動可能な傾注樋を介して
   脱炭容器を連設したことを特徴とする請求項５記載の溶
   融還元設備。