JPS62502202A - 溶融シャフト炉による製鉄におけるまたは関する改良 - 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】 溶融シャフト炉による製鉄におけるまたは関する改良技術分野 本発明は例えば近代的な送風炉によって代表されるシャフト炉のような溶融シャ フト炉による製鉄に関する。

背景技術 シャフト炉において、コークス、鉱石（通常は一部の焼結体と多分ベレット状と なった材料を含む）および多種の添加物が炉の上部に挿入され、そして必要な燃 焼と溶融が、炉の朝顔にある熱風管から羽口を経て炉内に注入された熱空気流に よって炉内で行なわれる。

この炉によって生産されるものは鉄であり、これは炉の底部に近接する炉床より ８洗する。

従来より、送風炉について羽口で送風中に石油燃料やその他の炭化水素燃料を濃 厚に混入させ、熱的入力を増加させてこれによる炉内のコークス要求量を低下さ せることが提案されている。また、そのような燃料として粒状または粉状の石炭 を用いること、または粉状のまたは水中でのスラリ状の石炭を用いることが提案 されている。

同様に熱風内の酸素濃度を適度に押さえ、炉の溶融能力を高めることが提案され ている。

しかしながら、これらすべての提案は送風炉の標準的作用を増加させかつ改良さ せるものである。そのような増加を伴う送風炉作用は、都合よくいけば生産性お よび経済性の点で良好な効率となるけれども、通常状態での作用が続く。

本発明の目的は、石炭と酸素の消費を高めるという点で作用を改善できるシャ゛ フト炉を提供することである。

発明の開示 本発明によれば、溶融シャフト炉によって以下の工程の製鉄方法を提供する。す なわち、この製鉄方法は鉄鉱石とコークスを炉の上部に供給する工程と、燃焼を 高めるために炉の溶融域に石炭と酸素を注入する工程とからなり、このことによ って、反応温度を制御し溶融に必要な熱を供給できる。この場合、石炭と酸素の 注入量は一酸化炭素と水素を発生させる燃焼に関する化学量論の値が０．７から １．７となる範囲内にある。

そのように発生した一酸化炭素と水素はシャフト内で鉄鉱石に対して還元剤とし て作用する。

注入された石炭と酸素が十分な反応をするために、それらは一般的に略同時に注 入される。

石炭と酸素の比率は化学量論の値が０．９から１．３の範囲内に入っていること が好ましい。

酸素は空気流内に薄められまたは混入されて注入されるか、または熱風と会合さ せて注入される。

石炭は、例えば無煙炭やコークス用石炭や高燃焼用石炭等の混合体よりなり、適 切な粒状形、例えば３ｍｍの粒状形となっている。石炭は経済性を考慮して一般 的な目的に用いる工業用石炭であることが好ましい。

酸素と石炭は単一の入口部材または装置例えばランサやバーナ等によって導かれ るか、あるいは石炭は酸素と例えば分離ランサによって分離して炉内に入る。ま た酸素の添加量は適当な量に押えられて、酸素は上述の空気流中に混入される。

石炭は湿分を含んでおり、また注入されるスラリ状に炉内に入り、酸素注入用ラ ンサに近接して注入されることが好ましい。

送風炉において１つまたはそれ以上の石炭および酸素のランサからの注入は、送 風用羽口を経て溶融域に対して行なわれる。しかし、石炭と酸素の注入量が大き い場合は通常の送風炉羽口は、炉の周囲に配設された酸素および石炭のバーナ用 ランサに置き換えられる。

本発明によって生じた作用区域で制御される熱の遊離によって、また酸素が存在 することによって、化学的作用の制御を助ける添加物、例えば低シリコン鉄を作 るための細粒鉄鉱石や、脱硫を助ける添加物をランサを炉内に挿入することがで きる。

細粒鉄鉱石をより多く注入することも可能であり、このことによって炉の上部に 充てんする鉱石量を減少することができる。

本発明によれば、鉄鉱石と伴に上部に充てんするコークスの必要量が非常に少な くなる。酸素と石炭を注入することによって炉内のコークス量を置換できる範囲 は炉内のコークス必要量によって定められるが、これらは積層物を柔らかくし溶 融する高温度の反応中ガスの透過性を維持しつづけるものである。

さらに、炉内において酸素の注入を少なくとも部分的に熱風の代用として用いる ことによって、炉内の生産性を増加させ、かつオフガスの熱量値を増加させるこ とができる。

さらに本発明によれば、送風炉設備を最大効率で連続的に使用できるという利点 がある。

最後に、次のことは注目すべきである。すなわち、オフガスの熱量値が増加する ことに加えて、石炭内炭化水素の高燃焼質量が積層物に用いられるコークスのも のより多くなるため、より多くの有用なオフガスが生産される。

本発明は、上述のような製鉄方法を行なうための溶融シャフト炉もその範囲内で 含む。

図面の簡単な説明 本発明を容易に理解するため、以下の添付図面によって、２つの実施例を説明す る。

第１図は本発明の作用の特徴を組込んだ直立シャフト炉の立断面図であって送風 注入管がない場合を示す図、第２図は第１図の酸素−石炭用バーナ用ランサを示 す立断面図、第３図は本発明の作用の特徴を組込んだ送風炉の断面図、第４図は 本発明の作用を行なうための酸素および石炭のランサを取付けた送風炉の羽目を 示す等角等影図、第５図は第４図に示した羽口の他の装置を示す概略立断面図、 第６図は第４図に示した羽口のさらに他の装置を示す概略立断面図である。

発明を実施するための最良の形態 第１図は本発明を直立シャフト炉に適用した場合を示す。

この実施例において、送風炉の通常の設備と鉱石および制限された量のコークス からなる積層物が加えられる上部シャフト炉はなくなる。バーナ装置７（第２図 に詳細に示す）が、炉床８の上方の溶融域で燃焼する酸素と石炭の混合物を注入 するため用いられることがわかる。

この酸素と石炭の燃焼によって符号９から８洗される鉄を生産する。本実施例に よれば熱風噴出は完全に取除かれる。

第２図に示すように、バーナ装置７は水冷ジャケット２５と二重同軸管を備えて いる。内側配管２６は供給管２７から石炭を移送し、一方外側配管２８は供給管 ２９から酸素を移送する。配管２６と２８の先端部はジャケット２５を越えて炉 内へ突出しており、このため石炭と酸素の混同および燃焼が炉内で行なわれる。

配管２８の先端には水冷装置３０が設けられている。

例えば酸素移送装置と外周装置の冷却を強めるような、石炭の導入手段を含む他 の設計も計画可能である。この装置においては、石炭は酸素流の外周より導かれ 、この場合は環状に又は多数の分離した噴射状に導かれる。

典型的な作用例において、石炭ランサを通る石炭／空気注入比率が単位温度当り ５５０Ｋｇ　（これは単位温度当りのドライ石炭の注入比率が４８６Ｋｇに相当 する）および酸素注入比率が単位温度当りで０．４７７）ンの場合、積層物内の コークスが単位温度当り４９０Ｋｇから１０９Ｋｇまで十分な溶融温度と溶融作 業を伴って減少することが可能となっている。本実施例では石炭と酸素の注入量 は、−酸化炭素と水素を発生させる燃焼に関する化学量論の値が０．９８となる ようにされている。

第３図に、通常の作用工程における送風炉１の通常の構成を示す。これは、鉱石 （これは一部の焼結体と鉄鉱石ペレットを含む）とコークスと他の比較的小量の 添加物を混合した積層物を上部に供給するように配置されている。この積層物は 炉内を下方に移動し、そして溶融領域４に至る。この溶融領域４では熱風が熱風 管５を経て羽口３から導入されるが、この熱風は通常は高温空気からなる。羽口 ３から炉内へ入る熱風に加えて、羽口３には第４図、第５図および第６図に示す 酸素と石炭の注入装置が設けられている。

１つの実施例によれば、炉の各羽口から１分間当り３０Ｋｇの石炭と１分間当り １５ｍ３までの酸素が注入・・される（酸素は各羽口において熱風内の容量が３ ３％となっている）。そのような注入によって、積層物中のコークス要求量が一 減縮されるということは重要であり、また石炭と酸素の燃焼によってもたらされ た熱量の増加によって溶融効率も増加する。

本発明による一つの典型例によれば、石炭／空気の注入比率が石炭ランスを通し て単位温度当り３００Ｋｇで（これは単位温度当りのドライ石炭注入比率が２６ ５Ｋｇに相当する）、かつ酸素注入比率が単位温度当りで０．２７６トンの場合 で十分な溶融温度と溶融作用を伴って積層物中のコークスの減少量が単位温度当 り４９０Ｋｇから２８３Ｋｇへと、また、送風量を単位温度当り１ｌ１０４Ｎ　 から６９３Ｎｍ３へと減少することかできる。本実施例では石炭と酸素の注入量 は、−酸化炭素と水素を生じさせる燃焼に関する化学量論の値が０．９９となる 。

本実施例は７５゛％の焼結体と２５％のベレットの積層物で作用する送風炉を用 いている。

第４図乃至第６、図は、酸素と石炭の他の注入装置を示す。第４図に示すように 、その装置は、グランド１３およびシュラウド１４を経て送風炉管１５および羽 口１２ヘ突設された石炭および酸素用の分離ランサ１０，１１を有している。石 炭は通常はランサ１０内で空気混入される。このような装置は、その装置自体お よび送風炉の羽口内の作用が簡単で効率的となっている。

第５図に他の装置を示す。ここで示すように２重かつ同軸の例えばインコネルの ような耐酸化材によって形成されたランサが送風管１６および送風炉の羽口１７ 内に取付けられている。この実施例では、酸素用配管は外側配管１９であり、こ の酸素用配管は石炭を移送する内側配管１８と同軸となっている。このような装 置もまた簡単な装置であり取付けも簡単であり、また石炭と酸素の配管の出口が 並置されていることによって、石炭と酸素の効率よい燃焼が行なわれる。

第６図はまた石炭と酸素が羽口２３に向けて配置された出口２１．２２を通過し 分離して注入される装置を示している。石炭と酸素は、それぞれ羽口の周辺に設 けられた単一の出口かまたは多数の出口を経て炉内に注入される。

国際調査報告 １ｍ５ｍ５ｆｉ６−＾ｅｅｌｌｃａ＋　＋・　ｐｃＴ７ｃａ　８６１００４４５ ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　ＴＨＥ　ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣＨＲＥＰ ＯＲＴ　ＯＮ

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. １．鉄鉱石とコークスを炉の上部に供給する工程と、石炭と酸素を炉の溶融域に 燃焼を促進するために注入する工程とからなり、反応温度を制御し溶融熱を供給 し、石炭と酸素の注入量を一酸化炭素と水素を発生させる燃焼に関する化学量論 の値を０．７から１．７の範囲内とした溶融シャフト炉による製鉄方法。
2. ２．石炭と酸素の割合を化学量論の値が０．９から１．３の範囲内となるように したことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の製鉄方法。
3. ３．酸素は薄められて注入されることを特徴とする請求の範囲第１項または第２ 項のいずれかに記載の製鉄方法。
4. ４．酸素は空気流内に混入されることを特徴とする請求の範囲第１項または第２ 項のいずれかに記載の製鉄方法。
5. ５．石炭は一般目的用の工業用石炭であることを特徴とする請求の範囲第１項乃 至第４項のいずれかに記載の製鉄方法。
6. ６．石炭は３ｍｍ以下の粒状形であることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第 ５項のいずれかに記載の製鉄方法。
7. ７．酸素と石炭は少なくとも１つの結合した入口部材または装置より注入される ことを特徴とする請求の範囲第１項乃至第６項のいずれかに記載の製鉄方法。
8. ８．酸素と石炭は少なくとも１つのバーナ用ランサによって注入されることを特 徴とする請求の範囲第７項に記載の製鉄方法。
9. ９．酸素と石炭は分離された入口部材または装置により注入されることを特徴と する請求の範囲第１項乃至第６項のいずれかに記載の製鉄方法。
10. １０．石炭は石炭／水のスラリ状となっていることを特徴とする請求の範囲第１ 項乃至第９項のいずれかに記載の製鉄方法。
11. １１．酸素は移送部材を経て入口部材に入り、また石炭は酸素の移送部材および 入口装置の冷却を高めるように注入されることを特徴とする請求の範囲第１項乃 至第８項のいずれかに記載の製鉄方法。
12. １２．送風炉での使用であって、石炭と酸素はランサで少なくともいくつかの送 風羽口を経て注入されることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第１１項のいず れかに記載の製鉄方法。
13. １３．送風炉での使用であって、石炭と酸素は少なくとも通常の送風炉羽口のい くつかの場所と同じ場所で炉の周囲に設けられた酸素および石炭用のバーナによ って注入されることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第７項のいずれかに記載 の製鉄方法。
14. １４．石炭および酸素の注入と関連して、添加物が化学作用を制御するために炉 内に注入されることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第１３項のいずれかに記 載の製鉄方法。
15. １５．炉内へ充てんされる鉱石の総量は、石炭と酸素の注入と関連して細粒とし て注入されることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第１４項のいずれかに記載 の製鉄方法。
16. １６．鉄鉱石とコークスを炉の上部へ供給する装置と、石炭と酸素を炉内へ注入 する装置とを備えた、請求の範囲第１項乃至第１５項のいずれかに記載の製鉄方 法を行なう溶融シャフト炉。
17. １７．添付図面に関連して述べられた実質的な製鉄方法。