JPS5919171B2 - 溶解炉への還元鉄粉の装入方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアーク炉、転炉、平炉及び誘導炉等の溶解炉へ
の還元鉄粉の装入方法に関するものである。

直接製鉄法の一環である直接還元法には種々の方法が存
在するが、流動層法による還元生成物の形状は粒状ない
し粉状であるため（およそ−１６ｍｅｓｈ）該還元鉄粉
を溶解するに際しては従来より該還元鉄粉をブリケット
にして溶解炉へ連続ないしバッチ式に装入する方法が採
用されている。

しかしブリケット化は還元と溶解の中間にブリケラティ
ングプロセスが入るため、直接製鉄における一貫プロセ
スとしては複雑になり、かつブリケラティング費用が処
理コストに上乗されるため、重速−６１４の一貫プロセ
スにおいてはブリケラティングの如き中間プロセスを存
在せしめることは望ましくない。

また溶湯への鉄粉添加としては連続鋳造等で溶湯の冷却
材としての例があるがこの場合には添加量が少ないため
、キャリヤーガスを必要とせず本発明とは全く異質のも
のである。

本発明は流動層還元炉の生成物である還元鉄粉をそのま
まの形状にて、キャリヤーガス流量還元鉄粉の切出し速
度可変でかつ定量切出し可能な吹込機にて輸送パイプお
よび浸漬式ランスを介して還元鉄粉を溶解炉内の溶湯中
へ直接吹込装入かつ溶解することを特徴とするものであ
る。

以下本発明の一実施態様を第１表ないし第２表および第
１図ないし第５図に基づいて詳細を説明する。

本発明で対象とする還元鉄粉の組成の一例は表１に示す
如くである。

また該還元鉄粉の粒度分布の一例は表２に示す如くであ
り、流動層還元炉の経済的および技術的運転条件より未
還元鉱石段階で１６ｍｅｓｈでカットし、該粒度以下の
粒度分布を有する還元鉄粉が使用されるのが一般的であ
る。

ここで還元鉄粉を輸送するに要するキャリヤーガス流速
は次式にて示されることは公知である。

Ｖ＝Ｖｆ＋Ｖｍ（ｍ／５ｅｅ） （１）
ここでｖｆ：浮遊限界速度（ｍ／５ｅｃ）Ｖｆ＝３．２
８ｐ Ｖｍ：粒子速度（ｍ／ ｓ ｅ ｃ ） ＳＧ：真比重 （Ｔｏｎ／ ｍ’ ） ｄ：粒径 （ｉｎ） ただし、粒度分布がある場合には最大粒径（ｄｍａｘ）
を考える。

また、表１および表２に示した一般的な還元鉄粉につい
ては Ｓ Ｇ ＝ ５ （Ｔｏ ｎ／ｍ”） ｄｍａｘ＝ １．２ （ｍｍ） であり、上式より、浮遊限界速度は８ ｍ／Ｂ ｅ ｃ
である。

また粒子速度は輸送管径によっても異なるが、最低Ｖｍ
＞０でなげればならないから、Ｖ＞ ８ （ｍ／ｓ ｅ
ｃ ） （２）となる。

すなわち水平管を介して、上記還元鉄粉を輸送するため
には、キャリヤーガス流速はおよそ８ｍ／３ｅｅ以上で
あれば還元鉄粉の輸送は可能であるが、輸送ガス速度が
過大になるとバブリングによるスプラツシエないしスロ
ッピング現象が発生する問題があるが、輸送ガス速度の
上限は炉容、炉形式等により異なるので、本発明では該
上限値は制限しない。

また、還元鉄粉の輸送現象は上記キャリヤーガス流速の
みならず還元鉄粉およびキャリヤーガスの混合比あるい
は輸送管径によって影響され、還元鉄粉が輸送管中で閉
塞する限界は、図１に示す如く、１つの曲線で表わされ
、これを数式にて表わすと次の如くなる。

μｍ０．３１ （Ｆｒ／１０）’ （
３）ただしＦｒ−Ｖ／Ｊ μｍ Ｇ Ｓ／Ｇ ａ μ ：混合比 Ｆ ｒ ： Ｆｒｏｕｄｅ数 Ｖ：キャリヤーガス速度 ｇ：動力加速度 Ｄ＝輸送管径 Ｇｓ：単位時間内に輸送する還元鉄粉重量Ｇａ：上記還
元鉄粉を輸送するに要するキャリヤーガス重量 すなわち水平輸送管内にて還元鉄粉が閉塞しないために
は、 ■ μく０・３１（□。

７＝ｚ＞’ （４）でなげればならない。

次に本発明の具体的装置を説明する。

第２図は溶解炉および吹込装置の平面図であり、１１は
キャリヤーガス源であり、２はガス源と吹込装置を連結
するパイプである。

３は第３図において詳細を示す如き定量切出しが可能で
かつ単位時間当りの吹込量可変なロータリーフィーダ一
式の吹込装置である。

４はキャリヤーガスおよび還元鉄粉の輸送パイプであり
、５は吹込ランスである。

吹込ランスは該先端部を溶湯中へ浸漬するため、鋼管等
の消耗式ランスでも差支えないが、作業能率およびラン
ス消耗費を考慮すると非消耗式ランスが望ましいことよ
り、本発明では吹込ランスとして比較的耐熱衝撃性の大
であるケイ石質のパイプを使用した。

第３図は溶解炉および吹込装置の正面図であり、本発明
では還元鉄粉吹込装置は溶解炉より上部に位置すること
を特徴とする。

すなわち、還元鉄粉輸送パイプおよび吹込ランスは水平
より下向きの角度を持たせることが重要である。

該輸送パイプないし吹込ランスが水平より上向きである
と、反重力方向に還元鉄粉？輸送しなげればならないた
め、還元鉄粉を輸送するに要するエネルギー（仕事量）
が増大し、キャリヤーガス流速ひいてはキャリヤーガス
流量が増加するためである。

かかる理由により、第３図に示す如き下向きに傾斜せし
めたパイプ内で還元鉄粉を輸送すると必要キャリヤーガ
ス量は実大に減少する。

第４図は前述の如く、還元鉄粉の定量切出しが可能であ
るロータリーフィーダ一式の吹込機である。

該装置においても還元鉄粉輸送部分のパイプ４は水平な
いし下向きに傾斜せしめることが必要である。

第４図において７は還元鉄粉の受入れホッパーであり、
還元鉄粉の貯蔵タンク９内の圧力はバタフライバルブ８
および１２によってキャリヤーガス圧力に等しくしであ
る。

第５図は溶解炉および吹込ランスの正面図であり、種々
のランス位置を示したものである。

ランス位置はいずれの場合でも差支えないが、アーク炉
においては溶湯位置により温度が不均一な場合も存在す
るため、できる限りアークに近い高温部にランス先端部
を浸漬せしめることが必要である。

還元鉄の溶解において、還元鉄粉の有する欠点の１つは
還元鉄の再酸化性が犬であることであり、特に還元鉄粉
は比表面積が犬なる故、再酸化性はペレットおよびブリ
ケットに比較して更に大きい。

また還元鉄粉の＠度は溶湯よりも小さいため、該還元鉄
粉を単に溶湯上に添加したのみでは第６図Ａ、Ｂに示す
如く還元鉄粉は溶湯−気相ないし、溶湯−スラグ界面に
て溶解および反応して、各々下記理由により鉄の歩留り
が低下する原因になり、また還元鉄粉−溶湯の接触面積
が小さいため溶解速度の低下ひいては生産性の低下の原
因にもなる。

（１）溶湯−気相界面における反応（再酸化）Ｆｅ（還
元鉄中）＋７０２（大気中） →Ｆｅ０（スラグ中） （２）溶湯−スラグ界面での物質移動 Ｆｅ（還元鉄中）→Ｆｅ（スラグ中） 上記方法に対して本発明による還元鉄粉の溶湯内への直
接吹込法によれば、第６図、Ｃに模式図を示した如く還
元鉄粉の溶解および反応は大部分が溶湯中で進行するた
め、上記の如き再酸化ないしスラグ中での金属鉄の巻込
現象が減少して歩留りが上昇するとともに還元鉄分−溶
湯間の接触面積が増加して、溶解速度が増大し、ひいて
は生産性も増大する。

本発明は以上の実施例に示したように該方法によれば、
溶解炉の処理能力に応じた量の還元鉄粉を前処理するこ
となく、吹込機からロータリーフィーダーにて所定速度
かつ所定量切出してキャリヤーガスによシ、浸漬ランス
を介して溶湯中へ直接吹込みを行うので、還元鉄粉を連
続的かつ定量的に溶解炉へ装入し得るのである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明方法の一実施態様を示し、第１図は水平管
路における混合比と限界フルード数、第２図は平面図、
第３図は第２図の正面図、第４図は吹込装置の正面図、
第５図は溶解炉およびランスの正面図、第６図は還元鉄
の装入方法および還元鉄形状と溶解性の模式図である。 １・・・キャリヤーガス源、２・・・キャリヤーガスパ
イプ、３・・・吹込機、４・・・還元鉄粉輸送パイプ、
５・・・浸漬式ランス、６・・・溶解炉、７・・・ホッ
パー、８・・・バタフライバルブ、９・・・還元鉄粉貯
蔵タンク、１０・・・ロータリーフィーダー、１１・・
・駆動モーター、１２・・・キャリヤーガスバイバス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 溶解炉より上方に位置するホッパーから、水平ない
   し下向きの傾斜を有する輸送管及びランスを介して、キ
   ャリヤーガスによって還元鉄粉を連続的かつ定量的に溶
   解炉内の溶湯中へ吹込装入しこれを溶解することを特徴
   とする溶解炉への還元鉄粉の装入方法。