JP2003239007A - Method for producing reduced metal from metal content - Google Patents
Method for producing reduced metal from metal contentInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】移動型炉床炉での還元鉄の製造において、移動
炉床上の原料堆積層内の熱伝達メカニズムを改善し、還
元鉄の生産性向上を可能とする方法を提案する。
【解決手段】金属酸化物と固体還元剤とを含む混合原料
を、移動炉床上に堆積させ、その移動炉床が炉内を移動
する間に該混合原料を加熱、還元し、少なくとも一度は
溶融させてから冷却することにより還元金属を製造する
方法において、前記混合原料として、溶融過程を経て製
造された金属を含むものを用いること。(57) [Summary] [PROBLEMS] In the production of reduced iron in a moving hearth furnace, there is provided a method for improving the heat transfer mechanism in a raw material deposition layer on a moving hearth and improving the productivity of reduced iron. suggest. A mixed raw material containing a metal oxide and a solid reducing agent is deposited on a moving hearth, and the mixed raw material is heated and reduced while the moving hearth moves in the furnace, and is melted at least once. In a method for producing a reduced metal by cooling after being cooled, a material containing a metal produced through a melting process is used as the mixed raw material.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、加熱炉内を水平方
向に移動する炉床上に原料を装入し、その炉床が炉内を
移動する間に、前記原料を加熱して還元する形式の移動
型炉床炉を用い、この炉内に装入した金属酸化物等を含
む原料から還元金属を製造する方法であって、特に、移
動炉床上の原料堆積層内部の伝熱メカニズムを改善し
て、生産性を向上させる上で有利な方法について提案す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a type in which a raw material is charged on a hearth that moves horizontally in a heating furnace and the raw material is heated and reduced while the hearth moves in the furnace. A method for producing reduced metal from a raw material containing metal oxides, etc. charged in the moving hearth furnace of No. 3, especially by improving the heat transfer mechanism inside the raw material deposit layer on the moving hearth. Then, it proposes an advantageous method for improving productivity.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、鋼というのは、転炉か電気炉に
て製造されるのが普通である。このうち、電気炉法は、
スクラップや還元鉄を、電気エネルギーを使って加熱溶
融し、場合によっては、さらに精錬することにより鋼に
する方法である。ただし、近年では、スクラップの需給
が逼迫していること及び、より高品質な鋼への要求高ま
ってきたことから、スクラップに代えて還元鉄を使用す
る傾向が見られる。こうした要請に応えられる技術とし
て最近、還元鉄の製造技術が開発されている。この技術
は、水平方向に移動する炉床(以下、移動炉床という)
上に、金属含有物、たとえば鉄鉱石などの金属酸化物と
固体還元剤との混合物を装入して堆積させ、上方から輻
射伝熱によって前記金属含有物(以下、「金属酸化物」
の例で述べる)を加熱還元し、さらにはその還元生成物
を炉床上で少なくとも一度は溶融してスラグとメタルと
に分離させることにより、還元金属を製造する方法であ
る (特開平11−172312号公報参照) 。2. Description of the Related Art Generally, steel is usually manufactured in a converter or an electric furnace. Of these, the electric furnace method is
This is a method in which scrap and reduced iron are heated and melted by using electric energy, and in some cases, further refined into steel. However, in recent years, there is a tendency to use reduced iron in place of scrap due to the tight supply and demand of scrap and the increasing demand for higher quality steel. Recently, a reduced iron manufacturing technique has been developed as a technique capable of meeting such demands. This technology uses a horizontally moving hearth (hereinafter referred to as the moving hearth)
A metal-containing material, for example, a mixture of a metal oxide such as iron ore and a solid reducing agent is charged and deposited, and the metal-containing material (hereinafter referred to as “metal oxide”) by radiant heat transfer from above.
The method of producing a reduced metal by heating and reducing the reduction product) and further melting the reduction product at least once on the hearth to separate it into slag and metal (Japanese Patent Laid-Open No. 11-172312). (See the official gazette).
【0003】この技術では、移動型炉床炉を用いるが、
このタイプの炉は、炉床が炉内を水平に移動し、その移
動の過程で原料を加熱還元、溶融する形式のものであ
る。なお、水平に移動する炉床とは、図1に示すような
回転移動する形式のものが普通であり、この形式の故に
該移動型炉床炉は、特に回転炉床炉とも呼ばれている。In this technique, a moving hearth furnace is used,
This type of furnace is of a type in which the hearth moves horizontally in the furnace and the raw material is heated and reduced and melted in the course of the movement. It should be noted that the horizontally moving hearth is usually of the type that rotationally moves as shown in FIG. 1, and because of this type, the moving hearth is also called a rotary hearth furnace. .
【0004】上記移動型炉床炉は、図1に示すように、
原料の供給側から排出側に向かって、予熱帯10a、還元
帯10b、溶融帯10cおよび冷却帯10dに区画された環状
の炉体10を有し、その炉体内には、環状の移動炉床11が
回転移動するように構成されている。その移動炉床11上
には、例えば鉄鉱石の如き金属酸化物と固体還元剤との
混合物からなる混合原料が装入される。なお、この移動
炉床11は、表面に耐火れんがが施工してあるが、その
他、粒状耐火物を堆積させたものであってもよい。そし
て、この炉の炉体10上部には、バーナー12が配設され、
このバーナー12を熱源として、移動炉床11上に堆積して
いる鉄鉱石等の金属酸化物を還元剤介在の下に加熱して
還元し還元鉄とする。なお、図1において、符号14は原
料を移動炉床11上へ装入する装入装置、符号15は還元
生成物(還元金属)を排出する排出装置である。As shown in FIG. 1, the mobile hearth furnace has the following structure.
From the supply side of the raw material toward the discharge side, there is an annular furnace body 10 divided into a pre-tropical zone 10a, a reduction zone 10b, a melting zone 10c and a cooling zone 10d, and in the furnace body, an annular moving hearth 11 is configured to rotate. On the moving hearth 11, a mixed raw material composed of a mixture of a metal oxide such as iron ore and a solid reducing agent is charged. The moving hearth 11 has refractory bricks on its surface, but it may also have a granular refractory material deposited thereon. And, a burner 12 is disposed on the upper part of the furnace body 10 of this furnace,
Using this burner 12 as a heat source, metal oxide such as iron ore deposited on the moving hearth 11 is heated under the presence of a reducing agent to reduce the reduced iron. In FIG. 1, reference numeral 14 is a charging device for charging the raw material onto the moving hearth 11, and reference numeral 15 is a discharging device for discharging a reduction product (reduced metal).
【0005】上記移動型炉床炉の操業に当たって、炉体
10内の雰囲気温度は通常、1300℃程度に維持されている
が、溶融帯10cでは1500℃前後の高温に制御することが
好ましい。そして、還元処理が終了した後の還元生成物
は、炉外での酸化防止と、ハンドリングを容易にするた
めに、移動炉床11上の冷却帯10dにおいて冷却した上で
炉外に排出し回収する。When operating the above-mentioned mobile hearth furnace,
The atmospheric temperature in 10 is usually maintained at about 1300 ° C, but it is preferable to control the temperature in the melting zone 10c to a high temperature of about 1500 ° C. Then, the reduced product after the reduction treatment is cooled in the cooling zone 10d on the moving hearth 11 and discharged to the outside of the furnace to prevent oxidation outside the furnace and facilitate handling. To do.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上記移動型炉床炉の操
業において、混合原料は、金属含有物としての鉄鉱石や
ダスト、スラジ等の粉状の金属酸化物と、石炭やコーク
ス等の粉状の固体還元剤を混ぜたものが好適に用いられ
ており、この混合原料は、混合した状態で移動炉床上へ
装入され、堆積する。しかしながら、移動炉床上へ堆積
させた粉状の混合原料は、この原料を構成する粒子間で
の伝熱が律速となるため、昇温速度が小さいという問題
があった。とくに、移動炉床炉の操業においては、移動
炉床が加熱炉内を移動する間に前記加熱バーナー12か
らの輻射伝熱によって原料堆積層2の表面を加熱し、該
原料堆積層2内部に順次に伝熱させていくことで、原料
堆積層2全体の昇温を達成するというメカニズムになっ
ているため、粒子間の伝熱が極めて重要になる。In the operation of the above moving type hearth furnace, the mixed raw materials are powdery metal oxides such as iron ore as a metal-containing material, dust and sludge, and powders such as coal and coke. A mixture of solid solid reducing agents is preferably used, and the mixed raw materials are charged and deposited on the moving hearth in a mixed state. However, the powdery mixed raw material deposited on the moving hearth has a problem that the rate of temperature rise is small because the heat transfer between particles constituting the raw material is rate-determining. Particularly, in the operation of the moving hearth furnace, the surface of the raw material deposition layer 2 is heated by the radiant heat transfer from the heating burner 12 while the moving hearth moves in the heating furnace, and the inside of the raw material deposition layer 2 is heated. Since the mechanism is such that the temperature of the entire raw material deposition layer 2 is increased by sequentially performing heat transfer, heat transfer between particles becomes extremely important.
【0007】このような問題に対してはもちろん、粉状
の金属酸化物と固体還元剤とを混合した後にペレットな
どに塊成化したりする方法、移動炉床上に堆積させた粉
状の原料堆積層2を上方から圧密化して粉状原料の粒子
間接触を大きくする方法等の対策が講じられている。し
かしながら、これらのいずれの方法も、塊成化や圧密化
のための設備や特別の操作が別途必要になる。しかも、
これらの対策は、粒子間の伝熱は向上するものの、鉱石
やダストあるいは石炭や、コークスといった原料の伝熱
特性が各々の物性によって決まることから、この対策だ
けで安定した生産性の向上が実現できる訳ではないので
ある。To solve such a problem, of course, a method of mixing powdery metal oxide and a solid reducing agent and then agglomerating into pellets, and powdery raw material deposition deposited on a moving hearth Measures such as a method of increasing the contact between particles of the powdery raw material by consolidating the layer 2 from above are taken. However, in any of these methods, equipment and special operations for agglomeration and consolidation are required separately. Moreover,
Although these measures improve the heat transfer between particles, the heat transfer characteristics of raw materials such as ore, dust, coal, and coke are determined by their physical properties, so stable productivity improvement is achieved only by these measures. It cannot be done.
【0008】そこで、本発明の目的は、移動型炉床炉に
て還元金属を製造する際に、移動炉床上に堆積させた原
料堆積層内の熱伝達メカニズムを改善することにより、
移動型炉床炉による還元金属の生産性を向上させるため
の方法を提案することにある。Therefore, an object of the present invention is to improve the heat transfer mechanism in the raw material deposit layer deposited on the moving hearth during the production of reduced metal in the moving hearth furnace.
It is to propose a method for improving the productivity of reduced metal by a moving hearth furnace.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】従来技術が抱えている上
述した問題について鋭意検討し、どのような手段が有効
かについて研究した結果、発明者らは、上記の目的を実
現するには、下記の要旨構成に係る技術の採用が有効に
なるとの知見を得て、本発明に想到した。即ち、本発明
は、金属含有物と固体還元剤とを含む混合原料を、移動
型炉床炉内の移動炉床上に堆積させ、その移動炉床が炉
内を移動する間に該混合原料を加熱、還元し、少なくと
も一度は溶融させてから冷却することにより還元金属を
製造する方法において、前記混合原料として、溶融過程
を経て製造された金属を含むものを用いることを特徴と
する還元金属の製造方法である。[Means for Solving the Problems] As a result of earnestly studying the above-mentioned problems of the prior art and studying what kind of means is effective, the inventors have found that in order to achieve the above-mentioned object, The present invention was conceived based on the finding that the adoption of the technology related to the gist configuration of the above is effective. That is, the present invention is to deposit a mixed raw material containing a metal-containing material and a solid reducing agent on a moving hearth in a moving hearth furnace, and to mix the mixed raw material while the moving hearth moves in the furnace. In the method of producing a reduced metal by heating, reducing and melting at least once and then cooling, as the mixed raw material, one containing a metal produced through a melting process is used. It is a manufacturing method.
【0010】なお、本発明において、混合原料に加える
前記金属は、還元鉄および/または鉄スクラップであっ
て、炭素含有量が1mass%以上、5mass%以下であること
が好ましい。In the present invention, the metal added to the mixed raw material is reduced iron and / or iron scrap, and the carbon content is preferably 1 mass% or more and 5 mass% or less.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】以下、移動型炉床炉の操業につい
て説明する。図2に示すように、移動炉床11上には、
混合原料の装入に先立って予め固体還元剤の粒子を敷き
詰めるように供給して固体還元剤層1を形成し、次い
で、その固体還元剤層1の上に金属酸化物および固体還
元剤を含む混合原料を装入して堆積させる。その後、原
料堆積層2の上方より加熱バーナー12を介してその輻
射熱でもって加熱する。その結果、原料中の金属酸化物
は、この原料堆積層2中に混合されている固体還元剤の
作用により還元され、脈石および灰分を含んだ還元物を
生成する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The operation of a moving hearth furnace will be described below. As shown in FIG. 2, on the moving hearth 11,
Prior to charging the mixed raw material, solid reducing agent particles are preliminarily spread so as to be spread to form a solid reducing agent layer 1, and then the solid reducing agent layer 1 contains a metal oxide and a solid reducing agent. Charge and deposit mixed raw materials. After that, the radiant heat is applied from above the raw material deposition layer 2 through the heating burner 12. As a result, the metal oxide in the raw material is reduced by the action of the solid reducing agent mixed in the raw material deposition layer 2 to produce a reduced product containing gangue and ash.
【0012】上記混合原料にはさらに、還元物や灰分を
溶融させる際の補助剤として有効な副原料を加えてもよ
い。こうした副原料としては、CaCO3やMgCO3等を含むも
のが好ましく、石灰石、ドロマイト、蛇紋岩等を使用す
ることができる。これらの副原料は、溶融する前に、結
晶水の蒸発や一部の分解反応(例えば、CaCO3はCaOに熱
分解される)を起こすものの、高温で固体状態を維持し
ている。また、CaOおよびMgOを含む高炉スラグ、転炉ス
ラグ等の精錬工程で発生するスラグ等を使用することも
できる。In addition to the above-mentioned mixed raw material, an auxiliary raw material effective as an auxiliary agent for melting the reduced product and the ash may be added. As such an auxiliary material, those containing CaCO 3 , MgCO 3, etc. are preferable, and limestone, dolomite, serpentine, etc. can be used. Before melting, these auxiliary materials cause evaporation of crystal water and a partial decomposition reaction (for example, CaCO 3 is thermally decomposed into CaO), but remain in a solid state at high temperature. In addition, slag and the like generated in the refining process such as blast furnace slag and converter slag containing CaO and MgO can also be used.
【0013】その後、上記金属酸化物の還元生成物、灰
分および副原料は、これをさらに加熱すると、やがて溶
融を開始し、溶融メタル(以下、単に「メタル」とい
う)と溶融スラグ(以下、単に「スラグ」という)とを
生成し、前記固体還元剤層1上に滞留した状態に保持さ
れる。Thereafter, the reduced product of metal oxide, the ash and the auxiliary raw material start to be melted when heated further, and molten metal (hereinafter, simply referred to as “metal”) and molten slag (hereinafter, simply referred to as “metal”). (Referred to as “slag”) and is retained in a state of staying on the solid reducing agent layer 1.
【0014】このとき、固体還元剤層1上に生成する還
元生成物は、原料の配合方法や金属酸化物の種類、ある
いは固体還元剤の種類によっても異なるが、原料に含ま
れる固体還元剤が還元反応により消費されるため、当初
の体積よりも小さくなる。従って、還元生成物の溶融に
よって生成したメタルおよびスラグは、表面張力による
作用とも相俟って粒子状に凝集し、前記固体還元剤層1
上に点在するようになる。At this time, the reduction product produced on the solid reducing agent layer 1 varies depending on the mixing method of the raw materials, the type of metal oxide, or the type of the solid reducing agent. Since it is consumed by the reduction reaction, it becomes smaller than the initial volume. Therefore, the metal and slag generated by the melting of the reduction product are aggregated into particles together with the action of the surface tension, and the solid reducing agent layer 1
Will be scattered on the top.
【0015】そこで、前記固体還元剤層1の上に、図3
に示すような複数の凹部1aを形成しておけば、溶融生
成したメタルおよびスラグの凝集粒子(表面張力によっ
て粒状化)が、重力の作用によってかかる凹部1a中に
移動して収容され、分散状態で保持されることになるか
ら、破砕するまでもなく所望の大きさに整粒された状態
の製品(還元金属)を生成し、それ故に製品の円滑な排
出ができるようになる。Therefore, the solid reducing agent layer 1 is provided with
By forming a plurality of recesses 1a as shown in Fig. 1, the aggregated particles of the metal and the slag that have been melted (granulated by surface tension) are moved and accommodated in the recesses 1a by the action of gravity, and are dispersed. Therefore, the product (reduced metal) that has been sized to a desired size is generated without crushing, and therefore the product can be smoothly discharged.
【0016】なお、前記固体還元剤は、その中に灰分を
10wt%程度含有しているものを用いるが、残部の大半は
炭素質であり、1000〜1500℃程度の温度になっても、こ
の固体状態を維持しており、そのため、たとえ原料が溶
融してメタルやスラグを生成したとしても、この固体還
元剤層1自体は、移動炉床11の耐火物に溶着するよう
なことはなく、耐火物の保護層としても機能するもので
ある。The solid reducing agent contains ash in it.
Although it contains about 10 wt%, most of the rest is carbonaceous and maintains this solid state even at temperatures of about 1000 to 1500 ° C. Therefore, even if the raw material melts Even if metal or slag is produced, the solid reducing agent layer 1 itself does not weld to the refractory material of the moving hearth 11 and functions as a protective layer for the refractory material.
【0017】上述した実施形態は、移動炉床11上に粉
鉱石等を装入堆積させて加熱処理する例であるが、図4
に示すように、予め塊成化したペレットもしくはブリケ
ットを該移動炉床11上に積み上げ、加熱し還元処理す
る場合においても、上述した例と同様にメタルとスラグ
が粒状化して分離した状態の還元金属を得ることができ
る。なお、図4では一例として、ペレットを一層に並べ
た場合の模式図を示しているが、多層にわたってペレッ
トを積み上げることも、もちろん可能である。The above-described embodiment is an example of charging and depositing powdered ore or the like on the moving hearth 11 and performing heat treatment.
As shown in Fig. 4, even when the pellets or briquettes that have been agglomerated in advance are stacked on the moving hearth 11 and subjected to heating and reduction treatment, reduction in a state in which the metal and slag are granulated and separated as in the above example A metal can be obtained. Note that, although FIG. 4 shows a schematic diagram in which the pellets are arranged in one layer as an example, it is of course possible to stack the pellets in multiple layers.
【0018】このような移動炉床炉の操業に当たって、
本発明の特徴とするところは、前記混合原料中に、溶融
過程を経て製造された金属(以下、溶融処理金属とい
う)、例えば、本発明法の下で得られる還元金属やスク
ラップを加えることにある。つまり、このような溶融処
理工程を経て製造された金属というのは、鉱石やダスト
の如き酸化物を主とする原料に比べると、熱伝導率が非
常に高いため、これらを前記混合原料中に加えることに
より、原料堆積層2全体の熱伝導性をかなり向上させる
ことができ、ひいては生産性が著しく向上するという作
用効果を生じる。In the operation of such a moving hearth furnace,
A feature of the present invention is that a metal produced through a melting process (hereinafter referred to as a melt-processed metal), for example, a reduced metal or scrap obtained under the method of the present invention is added to the mixed raw material. is there. That is, the metal produced through such a melting treatment step has a very high thermal conductivity as compared with a raw material mainly containing an oxide such as ore and dust, and therefore these metals are mixed in the mixed raw material. With the addition, the thermal conductivity of the entire raw material deposition layer 2 can be considerably improved, and the productivity is remarkably improved.
【0019】上記溶融処理金属の例としては、本発明が
適用される移動型炉床炉法の下で製造された製品金属を
そのまま使用してもよいし、また、一般の溶融精錬法の
下で製造された格落ちの半端品などを使用してもよい。
もちろん、キュポラや電気炉、高炉などにおいて、それ
ぞれの処理中に発生する地金や、それらのプロセスから
発生するスラグ中に混入した玉銑なども使用することが
できる。いずれにしても、少なくとも一度は溶融処理後
に凝固した金属であればよい。As an example of the above-mentioned melt-processed metal, a product metal produced under the moving hearth furnace method to which the present invention is applied may be used as it is, or under a general melting and refining method. You may use the odd-quality products manufactured in.
Of course, in cupolas, electric furnaces, blast furnaces, etc., the metal ingots produced during the respective treatments, the pig iron mixed in the slag produced from these processes, and the like can also be used. In any case, any metal may be used as long as it is solidified at least once.
【0020】さらに、前記混合原料中に混合して用いる
スクラップとしては、製鉄工場で発生するもの、たとえ
ば、製造、加工工程で発生する端材等の工場由来のも
の、あるいは廃棄物の解体の際に生じるスクラップとい
ったものでも問題なく使用できる。ただし、これらは最
終的には再び溶融して製品としての還元金属の一部にな
るのであるから、成分的に製品品質に影響を及ぼさない
ようなものを用いる必要がある。Further, the scraps mixed and mixed in the mixed raw materials are those generated in an iron manufacturing plant, for example, scraps produced from a factory such as scraps generated in the manufacturing and processing steps, or when dismantling waste. Even the scraps that occur in the can be used without problems. However, since these eventually melt again to become a part of the reduced metal as a product, it is necessary to use those whose components do not affect the product quality.
【0021】次に、固体還元層1の上面に形成した凹部
1a中に凝固させたスラグやメタルについて、そのメタ
ル分についてはこれを冷却凝固させて還元金属とする。
このとき小粒径(5mm以下程度)の還元金属が生成する
場合があるが、このような小粒径の還元金属は、スラグ
粒や固体還元剤との分離が困難になるため、一般的には
スラグ粒と一緒に廃棄される。しかし、これらの還元金
属もまた、上述したとおり、前記混合原料中に加えて、
再利用することができ、しかもこれを積極的に再利用す
る。Next, with respect to the slag and metal solidified in the recess 1a formed on the upper surface of the solid reducing layer 1, the metal component is cooled and solidified to obtain a reduced metal.
At this time, a reduced metal with a small particle size (about 5 mm or less) may be generated, but such a reduced metal with a small particle size is generally difficult to separate from the slag particles and the solid reducing agent. Is discarded with the slag particles. However, these reduced metals are also added to the mixed raw material as described above,
It can be reused and is actively reused.
【0022】ところで、上述した還元金属の製造工程で
は、加熱(昇温)、還元、溶融の各処理工程が連続して
進行する。従って、これらの各工程に要する時間を削減
することができれば、全操業時間を削減でき、ひいては
生産性を向上させることができる筈である。そこで、発
明者らは、金属酸化物に代えて原料中に加える上記溶融
処理金属の条件についてさらに、還元後のメタルの溶融
過程を検討することでその好適な性状についても検討し
た。その結果、この溶融処理金属中に含まれる炭素の含
有量が影響していることをつきとめ、より好ましい溶融
処理金属の条件を知見した。以下に、この知見について
詳しく説明する。By the way, in the above-described reduced metal manufacturing process, heating (heating), reduction, and melting process steps proceed in succession. Therefore, if the time required for each of these steps can be reduced, the total operating time can be reduced, and eventually the productivity can be improved. Therefore, the present inventors have examined suitable conditions for the conditions of the above-mentioned melt-treated metal added to the raw material instead of the metal oxide, and further examining the melting process of the metal after reduction. As a result, it was found that the content of carbon contained in the melt-processed metal had an effect, and more preferable conditions for the melt-processed metal were found. Hereinafter, this finding will be described in detail.
【0023】図5はFe-C系状態図であるが、この図に示
すように、還元金属やスクラップのようなFe-C系金属、
即ち鋼の場合、温度1150℃以上、炭素分2.1mass%以上
であれば、γ相とともに液相が生成することがわかる。
これに対し、たとえば、日本鉄鋼協会公演要旨集(CAMP
-ISIJ Vol.14(2001)-83)には、鉄鉱石・炭材混合ペレ
ットを高温加熱した場合、1330〜1380℃以上の温度まで
昇温しないとメタルの浸炭・溶融が起こらないとも報告
されている。FIG. 5 is a Fe-C system phase diagram. As shown in this figure, Fe-C system metals such as reduced metal and scrap,
That is, in the case of steel, if the temperature is 1150 ° C. or higher and the carbon content is 2.1 mass% or higher, it is understood that the liquid phase is generated together with the γ phase.
On the other hand, for example, the Japan Iron and Steel Institute performance summary (CAMP
-ISIJ Vol.14 (2001) -83) reports that when iron ore / carbonaceous material mixed pellets are heated at high temperature, metal carburization / melting does not occur unless the temperature is raised to 1330-1380 ° C or higher. ing.
【0024】鉄鉱石等の上述した溶融遅れは、鉄への炭
素の溶融反応(以下、「浸炭反応」という。)の温度を
低下させると、解決できるのではないかと考えた。It was thought that the above-mentioned melting delay of iron ore or the like could be solved by lowering the temperature of the melting reaction of carbon into iron (hereinafter referred to as "carburizing reaction").
【0025】つまり、溶融を開始する前では、固体の炭
素分と未溶融の鉄との固体間における物質移動によって
浸炭反応が進行する。ところが、固体間の物質移動とい
うのは、一般に、原子運動が束縛されるため、固体−液
体間の物質移動に比較して遅いことが知られている。従
って、液状の鉄を早期に生成させることが浸炭反応の促
進に繋がるということがわかる。That is, before the start of melting, the carburization reaction proceeds due to mass transfer between the solid carbon content and the unmelted iron between the solids. However, it is known that mass transfer between solids is generally slower than mass transfer between solid and liquid because the atomic motion is restricted. Therefore, it is understood that the early generation of liquid iron leads to the promotion of the carburization reaction.
【0026】そこで、発明者らは、メタル溶融開始温度
1350℃以下の融体生成温度をもつ金属、そして、例えば
鉄−炭素系金属の場合、炭素濃度が1mass%以上〜5mass%
以下の溶融処理金属(メタリック鉄)を配合することが
有効になるということつきとめた。従って、前記混合原
料中のとくに金属酸化物とともにC含有のメタリック鉄
を共に含有させることにした。その結果、混合原料は、
前記メタリック鉄が始めに、1350℃以下でもって溶融を
開始し、周囲の炭素濃度が低い固体鉄を吸収しながら大
きく成長するようになる。しかも、炭素濃度が低い固体
金属鉄を順次に吸収していくため、溶融鉄中の炭素濃度
は一時的に低下するが、溶融状態であるため、下層の固
形還元剤層1から炭素を迅速に吸収することもでき、ひ
いては浸炭を促進させることができるようになる。Therefore, the inventors have found that the metal melting start temperature is
A metal having a melt formation temperature of 1350 ° C. or lower, and, for example, in the case of iron-carbon metal, the carbon concentration is 1 mass% or more to 5 mass%
It has been found that the addition of the following melt-processed metal (metallic iron) is effective. Therefore, it has been decided to include not only the metal oxide but also the C-containing metallic iron in the mixed raw material. As a result, the mixed raw materials are
The metallic iron first starts melting at 1350 ° C. or lower, and grows large while absorbing solid iron having a low carbon concentration in the surroundings. Moreover, since the solid metallic iron having a low carbon concentration is sequentially absorbed, the carbon concentration in the molten iron is temporarily reduced, but since it is in the molten state, the carbon can be rapidly absorbed from the lower solid reducing agent layer 1. It can also be absorbed and thus accelerate carburization.
【0027】しかも、原料堆積層2中に上述のようにし
て早期に溶融金属が生成すると、溶融金属と固体原料と
の間の伝熱に変化し、伝熱係数が飛躍的に向上するの
で、原料堆積層2の伝熱効率はさらに加速的によくな
る。このように、混合原料中に、溶融温度の低い溶融処
理金属鉄を一部配合することによって、溶融開始温度を
低下させ、浸炭溶融を促進でき、しかも原料堆積層2内
の伝熱効率が良くなるため、溶融までにかかる時間を短
縮し、ひいては生産性の向上に資することになるのであ
る。Moreover, when molten metal is produced in the raw material deposition layer 2 early as described above, the heat transfer between the molten metal and the solid raw material is changed, and the heat transfer coefficient is dramatically improved. The heat transfer efficiency of the raw material deposition layer 2 is further accelerated. As described above, by partially mixing the melt-processed metallic iron having a low melting temperature in the mixed raw material, the melting start temperature can be lowered, the carburizing and melting can be promoted, and the heat transfer efficiency in the raw material deposition layer 2 is improved. Therefore, the time required for melting is shortened, which in turn contributes to improvement in productivity.
【0028】[0028]
【実施例】炉直径20m、炉幅3mの移動型炉床炉である図
1に示す設備を用いて以下の操業試験を行なった。加熱
源としてのバーナー12にはLNGを使用し、酸素濃度が
約35%になるように調整した。炉内温度は1000℃とし、
予熱帯は1350℃、還元帯は1350℃、溶融帯は1500℃、冷
却帯は100℃となるように温度制御を行った。[Example] The following operation test was conducted using the equipment shown in FIG. 1, which is a moving hearth furnace having a furnace diameter of 20 m and a furnace width of 3 m. LNG was used for the burner 12 as a heating source, and the oxygen concentration was adjusted to about 35%. The temperature in the furnace is 1000 ℃,
The temperature was controlled so that the pre-tropics were 1350 ℃, the reduction zone was 1350 ℃, the melting zone was 1500 ℃, and the cooling zone was 100 ℃.
【0029】炉床上に装入する原料としては、鉄分約60
mass%の鉄鉱石を主とし、還元剤としての炭材には揮発
分10vol%、灰分8mass%の石炭を用い、これらはいずれも
1mm以下に篩ったものを使用した。その他に、スラグ成
分調整用に石灰石を使用し、炉床保護のための固体還元
材層としてコークスチャーを使用した。移動炉床上の下
層に敷いたコークスチャーは、ほとんど消費されないた
め、繰返し使用できるものである。なお、この実施例中
の炭材原単位とは、鉄鉱石中に還元剤として配合した分
のみを示す。As a raw material to be charged on the hearth, an iron content of about 60 is used.
Mainly iron ore of mass%, and coal of 10vol% volatile matter and 8mass% ash was used as a carbonaceous material as a reducing agent.
The one sieved to 1 mm or less was used. In addition, limestone was used for adjusting the slag component, and coke was used as a solid reducing material layer for protecting the hearth. The coke laid in the lower layer on the moving hearth is almost never consumed and can be used repeatedly. In addition, the carbonaceous material basic unit in this example indicates only the amount blended in iron ore as a reducing agent.
【0030】実施例1は、5mm以下の還元鉄の全量を原
料鉱石中に配合したもの、また、実施例2は、高炉スラ
グ中より磁選と篩い分けによって炭素濃度4mass%、粒
径5mm以下の小粒径銑鉄を鉱石中に配合したものを用い
た。比較例として、従来の操業方法を実施した。それぞ
れの工程フロー図を図6に示した。なお、使用した磁選
機は、表面磁力1200gaussのドラムタイプの磁選機であ
る。また、炉内には観察用カメラと非接触式炉内温度計
とを設置し、このカメラと温度計の観察から溶融開始温
度を測定した。なお、この実施例の説明において処理時
間とは、装入された原料が溶融帯を抜けるまでの時間を
指す。In Example 1, the total amount of reduced iron having a size of 5 mm or less was mixed in the raw ore, and in Example 2, the carbon concentration was 4 mass% and the particle size was 5 mm or less from the blast furnace slag by magnetic separation and sieving. A mixture of small-grain pig iron and ore was used. As a comparative example, a conventional operating method was carried out. A flow chart of each process is shown in FIG. The magnetic separator used was a drum type magnetic separator with a surface magnetic force of 1200 gauss. In addition, an observation camera and a non-contact type in-furnace thermometer were installed in the furnace, and the melting start temperature was measured by observing the camera and the thermometer. In the description of this example, the processing time means the time until the charged raw materials pass through the melting zone.
【0031】この実施例での操業条件を表1に、加熱処
理後の鉄分のバランスを表2に示す。この時、すべての
原単位は、装入時の鉄分量に対する比として計算されて
いる。その結果、比較例については、上述したように、
製品として利用することのできない程度の小粒径の還元
鉄は、スラグとともに廃棄することを余儀なくされた。
これに対し、本願発明に適合する実施例では、小粒径の
還元鉄までも製品として使用できた。そのために、移動
型炉床炉法における鉄分の回収効率が上昇し、鉱石使用
原単位も減少させることができた。Table 1 shows the operating conditions in this example, and Table 2 shows the balance of the iron content after the heat treatment. At this time, all basic units are calculated as a ratio to the iron content at the time of charging. As a result, for the comparative example, as described above,
Reduced iron with a small particle size that could not be used as a product had to be discarded together with slag.
On the other hand, in the examples suitable for the present invention, even reduced iron having a small particle size could be used as a product. Therefore, the recovery efficiency of iron in the mobile hearth furnace method was improved, and the unit consumption of ore was also reduced.
【0032】[0032]
【表1】 [Table 1]
【0033】[0033]
【表2】 [Table 2]
【0034】次に、スラグの溶融開始温度について観察
したところ、炭素濃度の高い高炉銑鉄を配合したほうが
溶融開始温度が低くなり、処理時間も短くてすむことが
わかった。また、溶融温度の低下により、加熱用の燃料
消費量の低減が実現でき、LNG原単位を低下させること
も可能となった。これらの結果から、本発明方法を用い
た場合、鉱石およびエネルギー原単位の削減と処理時間
の短縮による生産性の向上が図れることがわかった。Next, when the melting start temperature of the slag was observed, it was found that when blast furnace pig iron having a high carbon concentration was blended, the melting start temperature was lower and the treatment time was shorter. Also, by lowering the melting temperature, it was possible to reduce the fuel consumption for heating, and it was also possible to lower the LNG intensity. From these results, it was found that when the method of the present invention is used, it is possible to improve the productivity by reducing the ore and energy intensity and reducing the processing time.
【0035】[0035]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、移
動型炉床炉の操業において、原料からの鉄分の回収率お
よび生産性を向上させることができると共に、設備規模
の縮小による設備コストの低減も可能になる。また、加
熱用燃料を低減することもできることから、発生するCO
2量を低減させることができる。As described above, according to the present invention, in the operation of the mobile hearth furnace, the recovery rate and productivity of iron from the raw material can be improved, and the equipment cost can be reduced by reducing the equipment scale. Can also be reduced. In addition, since the heating fuel can be reduced, the CO
2 The amount can be reduced.
【図1】移動型炉床炉の略線図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a moving hearth furnace.
【図2】原料の積みつけ状況を示した部分断面図および
断面斜視図である。2A and 2B are a partial cross-sectional view and a cross-sectional perspective view showing a loading state of raw materials.
【図3】上面に凸凹を付けた固体還元剤層の上に原料を
積み付けた状況を示した部分断面図である。FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing a state where raw materials are stacked on a solid reducing agent layer having an uneven top surface.
【図4】成形原料を積みつけた状況を示した部分断面図
である。FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing a state in which molding raw materials are stacked.
【図5】Fe-C系状態図である。FIG. 5 is a phase diagram of Fe—C system.
【図6】比較例および本発明実施例のフローを示した工
程図である。FIG. 6 is a process diagram showing a flow of a comparative example and an example of the present invention.
1 固体還元剤層 2、2′ 原料 4 メタル 5 スラグ 10 炉体 10a 予熱帯 10b 還元帯 10c 溶融帯 10d 冷却帯 11 炉床 12 バーナー 14 装入装置 15 排出装置 17 冷却装置 1 Solid reducing agent layer 2,2 'raw material 4 metal 5 slag 10 furnace body 10a Pretropical zone 10b Reduction zone 10c melting zone 10d cooling zone 11 hearth 12 burners 14 Charging device 15 Ejector 17 Cooling system
Claims (2)
料を、移動型炉床炉内の移動炉床上に堆積させ、その移
動炉床が炉内を移動する間に該混合原料を加熱、還元
し、少なくとも一度は溶融させてから冷却することによ
り還元金属を製造する方法において、前記混合原料とし
て、溶融過程を経て製造された金属を含むものを用いる
ことを特徴とする還元金属の製造方法。1. A mixed raw material containing a metal-containing material and a solid reducing agent is deposited on a moving hearth in a moving hearth furnace, and the mixed raw material is heated while the moving hearth moves in the furnace. In the method for producing a reduced metal by reducing, melting at least once, and then cooling, a method of producing a reduced metal, characterized in that a material containing a metal produced through a melting process is used as the mixed raw material. Method.
および/または鉄スクラップであって、炭素含有量が1m
ass%以上、5mass%以下のものであることを特徴とする
請求項1に記載の還元金属の製造方法。2. The metal added to the mixed raw material is reduced iron and / or iron scrap and has a carbon content of 1 m.
The method for producing a reduced metal according to claim 1, wherein the content is ass% or more and 5 mass% or less.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002041367A JP2003239007A (en) | 2002-02-19 | 2002-02-19 | Method for producing reduced metal from metal content |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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