JPS61199010A - 溶融還元製鉄法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、鉄鉱石、石炭、石灰及び酸素ガスを炉底の
羽口又は炉体上部から精錬炉内の溶銑中に吹き込み又は
添加して溶銑を得る溶！１！還元製鉄法に関する。

［従来の技術］ 溶融還元製鉄法は、高炉製銑法に代るものであり、高炉
製銑法においては高炉の建設費が高く、広大な敷地が必
要であるという高炉製銑法の欠点を解消すべく、近年に
至り開発されたものである。

この溶融還元製鉄法においては、精錬炉内の溶銑中に、
炉底に設けた羽口から予備還元鉱石又は生鉱石並びに粉
末状の石炭及び石灰を吹き込むか又は炉上部から添加し
、更に別の羽口から酸素ガスを溶銑中に吹き込むか又は
それと同時に炉頭部から炉内に挿入されたランスを介し
て溶銑に酸素ガスを吹き付ける。そうすると、石炭が溶
銑中に溶解するとともに、石炭の炭素が酸素ガスによっ
て酸化される。そして、この酸化熱によって鉱石が溶融
するとともに、鉱石が石炭中の炭素によって還元される
。溶銑から発生するＣＯガスは過剰に吹込まれる酸素ガ
スにより２次燃焼されてＣＯ２ガスになる。このＣＯ２
ガスの顕熱は、溶銑上を覆っているフォーミング状の鉄
粒及びスラグに伝達され、次いで、溶銑に戻される。

［この発明が解決しようとする問題点］しかし、この従
来の溶融還元製鉄法においては、高炉製銑法により製造
された溶銑に比較して、溶銑内の硫黄（Ｓ）１１度が高
いという欠点がある。

例えば、高炉溶銑のＳ濃度が０．０３％であるのに対し
、溶融還元製鉄法により製造された溶銑の組成は、下記
第１表に示す如くである。

第１表 但し、単位は重量％であり、ｔｒ、は微量を意味する。

このように、溶融還元製鉄法においては、溶銑の硫黄濃
度が０．１５％と高いので、この溶銑を製鋼工場の転炉
で精錬する前に脱硫処理する必要がある。このため、従
来、この溶銑を溶融還元炉から転炉まで運搬する取鋼又
はトーピードカー等の運搬容器中で、溶銑の脱硫処理が
なされている。しかし、この脱硫処理においては、脱硫
ステーションの建設費が高いという問題の他に、脱硫処
理により、溶銑運搬容器内の耐火物が溶損し、耐火物青
白が短いという欠点があり、更に、脱硫処理のために、
時間的ロスがあるとともに、溶銑温度が低下してしまう
。

Ｅ問題点を解決するための手段］ この発明は、特別の脱硫ステーションを設置する必要が
なく、脱硫処理のための時間的ロスが生じることなく、
溶銑温度の低下が回避された溶融還元製鉄法を提供する
ことを目的とする。

この発明に係る溶融還元製鉄法は、精錬炉内の溶銑中に
その炉下部に設けた羽口を介し又は炉上部から鉱石、石
炭、石灰及び酸素ガスを溶銑に向けて添加し又は吹き込
んで鉱石を還元精錬する溶融還元製鉄法において、還元
精錬が終了した後、炉下部の羽口を介して、脱硫フラッ
クスをキャリアガスにキャリアさせて炉内の溶銑中に吹
き込み、溶銑を脱硫することを特徴とする。

溶融還元製鉄法においては、鉄鉱石等及び酸素ガスの吹
き込みによる還元精錬を約５０分間継続した後、溶銑を
鎮静化し、次いで出銑するため。

約１０分間この原料装入を停止する。そして、羽口３，
４からは溶銑の浸入を防止する程度のガスを流しておき
、この鎮静化が終了した後、溶銑を出銑する。この発明
においては、溶銑鎮静化のための時間を利用し、炉下部
の羽口を介して脱硫フラックスを溶銑内に吹き込み、溶
銑を脱硫するものである。これにより、炉外での脱硫処
理が不要になる。

［実施例］ 以下、添附の図面に基いて、この発明の実施例について
説明する。第１図は、この発明の実施例に係る方法の操
業状態を示すグラフ図、第２図はその方法に使用される
精錬炉１を示す。この精錬炉１は、上吹転炉とほぼ同様
の構造を有しているが、炉底に羽口３，４が設けられて
いて炉底から鉄鉱石屋−びガスなどを炉内に吹き込むこ
とができる点が上吹転炉と異なる。

この精錬炉１の炉体２は、その炉頂が開口しており、炉
底には、多数の羽口３．４が設置されている。羽口３，
４は、例えば、炉底の中心を中心とする４個の同心円上
に夫々複数個配設されている。

羽口３からは、粉末状の鉄鉱石、石炭及び石灰が、プロ
セスガスをキャリアガスとして炉内に供給される。この
鉄鉱石は、還元炉において予備還元されたもの又は生の
ままの鉱石である。また、プロセスガスは、工場内にて
生成するガスであるが、精錬炉１にて排出されるガス及
び還元炉における排ガスなどを使用することができる。

羽口３のうち、石炭及び石灰用の羽口は、窒素ガス又は
アルゴンガスなどのキャリアガスの供給源にも連結する
ことが可能である。このガス供給源と羽口３との間を連
結するパイプ（図示せず）には、脱硫フラックスを貯留
したホッパ（図示せず）が配設されている。これにより
、この羽口３を介して脱硫フラックスをキャリアガスに
キャリアさせてン容銑１０内に吹き込むことができる。

脱硫フラックスは、通常、脱硫処理に使用されているフ
ラックスを使用することができる。一方、羽口４からは
、酸素ガスが炉内に供給される。炉体２の上部には、操
業終了時に炉内のｍ漬を排出するための出湯口５が設け
られており、下部には溶銑を出；易するための出銑口６
が設けられている。出銑口６からは、バルブ７を開にす
ることにより、溶銑が出湯され、出湯口５からは、炉体
２を傾動することにより、溶湯が排出される。炉内の溶
銑１０上には、フォーミング状のスラグ１１が存在し、
このスラグ１１における溶銑１０の近傍の領域には２次
燃煉帯１２が形成される。

炉体２の内径は、例えば、７ｍであり、炉内には、約５
００トンの溶銑が挿入され、溶銑１トン当り２５０都の
スラグが形成される。炉内には、周囲を耐火物で被覆し
たランス８がその下部をスラグ１１内に浸漬させて挿入
されている。このランス８には、酸素ガスが供給され、
その下端の吐出口から酸素ガスが溶銑１０に向けて吐出
される。このランス８は、炉の中心部にその長手方向を
鉛直にして設置される。

このように構成される装置を使用して、鉱石を溶融還元
する場合は、先ず、第１図に示すように、種湯として、
約３００トンの溶銑を精錬炉１内に挿入する。次いで、
羽口４を介して酸素ガスを６００００乃至７０００ＯＮ
ｍ３／／時の流量で炉内に供給し、溶銑１０内に酸素ガ
スを吹ぎ込む。そして、粒径が０．５１１ｒｌＲ以下に
なるように破砕された鉄鉱石を、２８８トン／時（４，
８ｉ−２７分）の速度で、プロセスガスをキャリアガス
として羽口３を介して溶銑１０内に吹き込む。この粉状
の鉄鉱石の供給と同時に、粉状の生石灰及び石炭を夫々
１時間当り２３．４トン及び１６５トンの速度（夫々、
毎分０．３９トン及び２．７５トン）で、プロセスガス
をキャリアガスとして羽口３を介して溶銑１０に吹き込
む。一方、ランス８を介して酸素ガスを約４８００ＯＮ
ｍ３／時の速度で溶銑に向けて噴出させる。

そうすると、石炭は溶銑１０内に溶解し、酸素ガスによ
って酸化され、ＣＯガスが発生する。鉄鉱石は溶解した
炭素によって還元され、溶銑１０の量がしだいに増大す
るとともにＣＯガスが発生する。

このようにして発生したＣＯガスはランス８から吹き込
まれている酸素ガスによって２次燃焼され、ＣＯ２ガス
が発生する。このＣＯ２ガスは極めて大きな顕熱を有し
ており、このＣＯ２ガスが溶銑上のフォーミング状スラ
グを通過して上昇する間に、その顕熱が鉄粒及びスラグ
粒に伝達される。

このような鉄粒及びスラグ粒は対流していてこれらが溶
銑１０に戻ることにより、ＣＯ２ガスの顕熱が溶銑１０
に返還される。

このようにして、鉄鉱石を精錬することにより、精錬炉
１内の溶銑１０は１時間で約５００）−ンに増加する。

そうすると、酸素ガス及び鉄鉱石等の吹き込みを停止し
、石炭及び石灰用の羽口３を介して、脱硫フラックスを
窒素ガス又はアルゴンガスにキャリアさせて、溶銑１０
内に吹き込む。この脱硫フラックスの吹き込み及び溶銑
の鎮静化が終了した後、バルブ７を開にして、出銑口６
から溶銑を約２００トン出銑する。この出銑が終了した
後、酸素ガス及び鉄鉱石の吹き込みを再開し、精錬を再
度開始する。このような操作を繰返し、例えば、２００
時間に亘り鉄鉱石を連続ＩＩ錬する。精錬終了後、炉体
２を傾動させて、出湯口５から残存している溶銑１０を
排出する。

次に、この発明方法により、１時間当り２００トンの溶
銑を生産した場合の実施例について説明する。先ず、新
炉のスタート時の第１の実施例について説明する。

第２表は、溶銑脱硫処理前後の溶銑組成を示し、第３表
は同じくそのスラグ組成を示す。また、第４表はＣａＯ
／Ｓ　ｉ　０２比及び硫黄分配比を示す。

第２表 第３表 第４表 但し、第２表及び第３表において、単位は重量％であり
、ｔｒ、は微口を意味する。１ｌ１２硫処理前及び処理
後の溶銑温度は夫々１５００’Ｃ及び１４９６°Ｃであ
り、温度低下はほとんど起きていない。スラグ−は、処
理前が１２２．６トンであり、処理後が１３０トンであ
る。

斬炉のスタート時においては、種湯として、溶銑を３１
５トン炉内に装入し、鉄鉱石等及び酸素ガスを溶銑に吹
き込んで還元精錬し、溶銑を５１５トン溶製する。次い
で、この溶銑に対し、粉状の脱硫フラックスをキャリア
ガスにキャリアさせて溶銑に吹き込み、溶銑を１ｌ１２
′６Ｎする。脱硫フラックスはＣａＯを主体とする粉体
である。７．３トンの１１５２硫フランクスを、石炭と
生石灰の合計吹込み速度を３．１５トン／分にして、２
．３分で吹込んだ。

この第１実施例においては、脱硫処理前の硫黄濃度［Ｓ
］＋が０．１５％、脱硫処理後の硫黄濃度［Ｓ］Ｆが０
．０２％であり、従って、その脱硫効率は約８０％であ
る。脱硫フラックスを粉体インジェクション法により、
溶銑に添加する場合は、脱硫フラックスと溶銑との混合
攪拌が強いので、脱硫速度はＣａＯ中のＳの拡散律速と
考えられる。この場合は、下記（１）式が成立する。

［Ｓ　コ　　Ｉ−［８］Ｆ＝　　β　Ｍ　　　　　　　
　　　　　　・・・　・・・　（１）但し、βは定数で
、脱硫フラックスが生石灰であるときは、０．０２１７
であり、Ｍはこの生石灰の添加原単位（溶銑１トン当り
の量［Ａ１ｆｆ］）である。従って、この式から、５１
５トンの溶銑の硫黄濃度を０．１５％から０．０２％に
脱硫するのに必要な脱硫フラックスの量は、７．３１〜
ン（溶銑５１５トン）になり、この値は実操業における
値とよく一致する。

この発明によれば、鎮静化のための時間の前半の２．３
分を使用して脱硫処理することができ、次いで、残りの
時間を使用して溶銑を更に鎮静化するとともに、約５分
間で溶銑を出銑する。ちなみに、トーピードカーにて、
溶銑に１１１２ｔｔｉフラツクスを吹き込む場合は、ラ
ンス１本当り、最大でも約１５０７（ｇ／分であるので
、この発明における脱硫処理においては、トーピード脱
硫の約２０倍の処理能力を有していることになる。なお
、石灰及び石炭吹き込み用の羽口３の他に、鉄鉱石吹き
込み用の羽口３を使用して脱硫フラックスを溶銑に添加
してもよい。これにより、脱硫時間を一層短縮すること
ができる。

次に、この発明の第２の実施例について説明する。この
第２の実施例は、定常操業の場合、つまり２００トンの
出銑を繰り返している場合のものである。第５表は、溶
銑脱硫処理前後の溶銑組成を示し、第６表は同じくその
スラグ組成を示す。

また、第７表はＣａＯ／Ｓ　ｉ　０２比及び硫黄分配比
を示す。

第５表 第７表 ＣａＯ／Ｓ　ｉ　０２１　（Ｓ）　／　［Ｓ］　１ニー
、−−−一−１，−−−−一一、−−一−斗−、、、、
−、、−−−−−−１□、処理後１　　　　１．４８　
　　・　　　５０．５　　１脱硫処理前及び処理後の溶
銑温度は夫々１５００℃及び１４９６℃であり、１度低
下はほとんど起ぎていない。スラブ量は、処理前が４７
．６ｔ−ンであり、処理後が５０．５トンである。

前回の出銑後、炉内に残留する溶銑は３１５トンであり
、この溶銑の硫黄濃度［Ｓ］は０．０２％である。そし
て、この溶銑を種湯として還元精錬することにより、５
０分間で５１５トンの溶銑が得られる。このようにして
得られた溶銑の硫黄１［は０．０７％であり、脱硫処理
後の硫黄濃度は０．０２％である。この脱硫処理におい
て必要な脱硫フラックスの量は、５１５トンの溶銑に対
し３６７トンであった。この値も前記（１）式により得
られる値とよく一致する。また、脱硫フラックスの吹き
込み速度は３．１５トン／分であるから、吹き込み時間
は１．２分となる。従って、溶銑中への鉄鉱石等及び酸
素ガスの吹き込みを停止している時間（１０分）のうち
、脱硫処理に１．２分、鎮静化に３．８分、及び出銑に
５分費やされることになる。

［発明の効果］ この発明によれば、溶融還元炉内において、出銑に先立
つ溶銑鎮静化のための時間を利用して溶銑を脱硫する。

従って、炉外での脱硫が不要であるので、高コストの脱
硫ステーションを建設する必要がない他、時間的ロス及
び溶銑の温度低下を回避することができる。このため、
製銑プロセス及び製鋼プロセスの整合性を高めることが
可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施例に係る方法の操業状態を示
すグラフ図、第２図はその実施に使用する装置の断面図
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 精錬炉内の溶銑中にその炉下部に設けた羽口を介し又は
   炉上部から鉱石、石炭、石灰及び酸素ガスを溶銑に向け
   て添加し又は吹き込んで鉱石を還元精錬する溶融還元製
   鉄法において、還元精錬が終了した後、炉下部の羽口を
   介して、脱硫フラックスをキャリアガスにキャリアさせ
   て炉内の溶銑中に吹き込み、溶銑を脱硫することを特徴
   とする溶融還元製鉄法。