JPH0635611B2 - 溶融還元炉内のスラグ層撹拌方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、鉄鉱石等の酸化物系原料を溶融還元する溶融
還元炉において、メタル浴の表面に浮遊しているスラグ
層を撹拌する方法に関する。

〔従来の技術〕

最近、高炉・転炉法に代わる製鋼技術として溶融還元製
錬法が注目を浴びている。この方法で使用する溶融還元
炉は、使用する原料に制約を受けることなく、副生する
熱を有効に利用し、しかもより小規模な設備により鉄系
合金溶湯を製造することを目的として開発されたもので
ある。

このような溶融還元炉の一つとして、本発明者等は先に
第３図に示す形式の炉を提案した（特願昭61-22895
号）。この炉は、固定式の縦型炉部１と該縦型炉内１に
対して着脱可能に設けられた容器部２を備えている。容
器部２は、台車３に載置されており、別の容器部２と容
易に交換することを可能にしている。

容器部２は、主として溶融金属等のメタル浴８等からな
る溶融物を収容するものであり、酸素ガス及びプロパ
ン，微粉炭等の燃料を溶融物に吹き込む底吹き羽口11が
底壁に設けられている。底吹き羽口11を介して容器部２
内に吹き込まれたガスは、メタル浴８中を気泡10となっ
て上昇し、浴を強撹拌することにより投入原料に対する
還元反応を進める。

また、容器部２の下部にはタップホール12或いはスライ
ディングゲートが設けられており、このタップホール12
或いはスライディングゲートを介して任意の時間に溶融
金属，スラグ等の溶融物が炉外に排出される。

他方、縦型炉部１は、垂直円筒状或いは部分的に径大化
した円筒状の形状をもつ。この縦型炉部１の下部は容器
部２に密着・離脱自在にされており、その上部は排ガス
13を排ガス利用系に送るためのダクトにつながってい
る。該縦型炉部１の下部は、フォーミングしたスラグ層
９の一部に浸漬されている。

この縦型炉部１には、垂直上方からランス４及び斜め上
方又は横方向から複数のランス５が挿入されるようにな
っている。これらランス４，５から、酸素ガス等のガス
及び／又は鉱石，石炭等の粉体が炉内に吹き込まれる。
更に、この縦型炉部１には、鉱石又はその成形物，塊状
炭材等の塊状物を投入するための塊状物投入装置６が設
けられている。

この溶融還元炉においては、炭材が懸濁しているスラグ
層９とメタル浴８との接触を充分に行うことによって、
製錬反応が進行する。このことから、従来のたとえば転
炉等におけるスラグに比較するとき、その量が相当に多
い。また、スラグ層９内部に炭材を多量に含ませ、着熱
効率を上げている。更に、スラグ層９にはダスト補捉機
能を持たせている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このようなスラグ層９の機能を充分に発揮させるために
は、スラグ層９の充分な撹拌が必要である。ところが、
従来のたとえば転炉法におけるランスを転用した場合、
吹酸量に比較して溶融金属を充分に撹拌することができ
ない。これは、転炉法のランスが、通常垂直下方に酸素
ガスを噴出させることを目的として設計されていること
に起因する。

この酸素ガスを垂直下方に吹きつけるランスを使用して
溶融還元法におけるスラグ層９の撹拌効果を上げるべく
吹酸量を増加させた場合には、噴射された酸素ガスがメ
タル浴８の表面にまで達することになる。これでは、溶
融金属の再酸化が促進され、生産性の低下をもたらすこ
とになる。

このスラグ層９の撹拌が不十分なことによる欠点は、第
３図に示したような上下分離型の溶融還元炉に限った問
題ではなく、その他の種々の型の炉に共通して生じるも
のである。すなわち、メタル浴８表面に浮遊するスラグ
層９を如何に効率良く撹拌し、且つその撹拌に使用する
酸素ガスの影響をメタル浴８に与えないようにするか
が、溶融還元法の成否を決する鍵であるといっても過言
ではない。

本発明は、酸素ガス吹込み形態に検討を加えることによ
り、このようなスラグ層の撹拌が不十分なことを改善
し、溶融還元法の生産性を向上させることを目的とす
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明のスラグ層撹拌方法は、その目的を達成するため
に、溶融還元炉内にあるメタル浴の表面に浮遊し且つ炭
材を懸濁させているスラグ層に対して、開孔が斜め下向
きで接線方向逆向きに開孔している一対のノズルをもつ
ランスから、撹拌用ガスを吹き付けることを特徴とす
る。

〔実施例〕

以下、図面に示した実施例により、本発明の特徴を具体
的に説明する。

第１図は固定炉床式の溶融還元炉に本発明を適用した例
を示し、第２図はその平面図である。これらの図におい
て、第３図で示した部材等に相当するものは、同一に符
番で指示している。

炉体Ａの内部空間にはメタル浴８があり、該メタル浴８
の表面にスラグ層９が浮遊している。このスラグ層９に
対して、ランスＢから酸素ガスＣが吹き付けられる。こ
のときに使用されるランスＢは、図面に示されるよう
に、その先端が二股状に分岐されており、分岐管Ｄの前
部は下向きに傾斜している。また、分岐管Ｄの先端に設
けられた開孔部Ｅは、ランスＢの中心と開孔部Ｅで規定
される円周に関して接線状で且つ互いに逆方向に酸素ガ
スＣを噴出するように開孔されている。

このようなランスＢを使用してスラグ層９に酸素ガスＣ
を吹き付けるとき、開孔部Ｅから噴射された酸素ガスＣ
は、斜め下向きの角度をもってスラグ層９に侵入する。
また、それぞれの開孔部Ｅから互いに逆方向に酸素ガス
Ｃが吹き付けられているので、この酸素ガスＣのもつ運
動エネルギーによりスラグ層９が旋回する。

したがって、スラグ層９が酸素ガスＣの吹付けにより充
分に撹拌される。その結果、スラグ層９に懸濁している
炭材の酸化反応及びスラグ−メタル間の接触反応が促進
され、二次燃焼率CO₂/(CO＋CO₂)及び還元率の改善が図
られ、熱発生量の増加及び生産性の向上が行われる。ま
た、酸素ガスＣの流束がスラグ層９に傾斜しているの
で、メタル浴８表面が酸素ガスＣと接触することも防が
れるので、溶融金属の再酸化も生じない。

このスラグ層９に与える旋回運動を効果的なものとする
ためには、スラグ層９面に対する分岐管Ｄ前部の最適傾
斜角度は、ガス吸込み速度及びスラグ厚さに応じて30〜
60度の範囲で定められる。しかし、操業の変動幅を考慮
に入れて最適角度±10度に維持することが好ましい。こ
のように、傾斜角度に好ましい範囲があるのは、次の理
由による。すなわち、該傾斜角度が30度未満であると、
開孔部Ｅから噴射された酸素ガスＣが横方向に拡がり過
ぎ、スラグ層９の撹拌に寄与する率が低下する。他方、
傾斜角度が60度を越えるときには、スラグ層９を突き抜
けてメタル浴８表面に達する酸素ガスＣの量が多くな
り、溶融金属の再酸化が生じる。

また、ランスＢの中心から両端にある開孔部Ｅまでの水
平方向距離は、撹拌すべきスラグ面（炉断面）直径の1/
8〜1/4とすることが好ましい。この範囲外に水平方向距
離があるとき、適切な吹酸量のもとでスラグを充分に旋
回させるに足るエネルギーが与えられない。また、水平
方向距離が大きすぎる場合、壁の抵抗が強くなる。

なお、以上の例においては、ランスＢから酸素ガスＣを
噴出させる場合について説明した。しかし、本発明は、
酸素ガスＣのみの噴出に限らず、粉鉱石，粉炭等の原料
をランスＢから酸素ガスＣを共に噴出させる場合に対し
ても有効である。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明においては、スラグ層に
対して一対の酸素ガス流が斜め下向きに吹き付けられる
ので、スラグ層に旋回運動が付与されその撹拌が充分に
行われる。そのため、スラグとメタルとの間の界面反応
が活発となり、金属酸化物の還元が促進される。また、
高い効率で酸素ガスがスラグ層に供給されることによ
り、スラグ層に懸濁する炭材の酸化が充分に行われ、二
次燃焼率も向上するので、熱発生量も高くなる。更に
は、酸素ガスがスラグ層に対して傾斜して吹き付けられ
ているので、その酸素ガスがメタル浴の表面に達するこ
とがなく、溶融金属の再酸化も生じない。このように、
本発明によるとき、溶融還元法の生産性が改善され、且
つ副生する熱量も高いものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を固定炉床式溶融還元炉に適用した例を
示し、第２図はその平面図を示す。また第３図は、本発
明者等が先に開発した上下分離型の溶融還元炉を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】メタル浴の表面に浮遊し且つ炭材を懸濁さ
   せているスラグ層に対して、開孔が斜め下向きで接線方
   向逆向きに開孔している一対のノズルをもつランスか
   ら、撹拌用ガスを吹き付けることを特徴とする溶融還元
   炉内のスラグ層撹拌方法。