JP2000146452A

JP2000146452A - 固定式製錬炉

Info

Publication number: JP2000146452A
Application number: JP10318711A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Watabe; 雅之渡部; Mitsuhiro Yamanaka; 光弘山中; Takeshi Sekiguchi; 関口　　毅; Masahiro Kawakami; 正弘川上; Shinichi Isozaki; 進市磯崎; Katsuhiro Iwasaki; 克博岩崎
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1998-11-10
Filing date: 1998-11-10
Publication date: 2000-05-26

Abstract

(57)【要約】【課題】炉修が容易で且つ炉修期間を大幅に短縮する
ことが可能な固定式製錬炉を確立する。【解決手段】炉側壁に出湯口１３を有し、炉内の溶湯
１９を前記出湯口から排出する際に所定量の溶湯を炉内
に残留させた操業を行う固定式製錬炉１において、炉内
に残留する溶湯を排出するための排出孔１２が炉底に設
けられていると共に、炉体鉄皮２の内径の１／２〜２／
３に相当する範囲の炉底部分３を取り外し可能とする。
そして、炉頂の一部分５を取り外し可能とし、炉修タワ
ーの挿入を可能とすることや、この炉頂の取り外し可能
な部分とは干渉しない炉頂位置に複数本の排ガスダクト
６を設けることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属の製錬に用い
る固定式の製錬炉に関するもので、詳しくは、炉修が容
易で且つ炉修期間の短縮が可能な製錬炉に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】製錬炉は高炉のような固定式と、転炉、
電気炉のような傾動式の２種類があり、それぞれ主に、
固定式製錬炉では、原材料を連続的に装入して反応生成
物を連続的若しくは半連続的に排出する連続方式の製錬
が行われ、又、傾動式製錬炉では、原材料及び反応生成
物を１回の製錬毎に装入・排出するバッチ方式の製錬が
行われている。

【０００３】鉄鉱石の溶融還元製錬は連続方式の製錬で
あり、生成する溶銑及び溶融スラグを連続的又は間歇的
に炉外に排出して操業している。この方法では、炉内の
反応を促進させるために、鉄浴を常に炉内に確保する必
要があり、排出の際も所定量の溶銑を炉内に残留させて
いる。そのため、一般に炉側壁に出湯口を設け、出湯口
より下方に所定量の溶銑を残留させて操業を行ってい
る。

【０００４】この溶融還元製錬においては、上記の２つ
の型式の製錬炉が提案されており、例えば、特開平１−
１９８４１４号公報には、炉体中央部をトラニオン軸受
で支持された転炉型の傾動式溶融還元炉が開示され、
又、特開平４−８０３１１号公報には、炉下部の側壁部
に出湯孔を設けたシャフト状の固定式溶融還元炉が開示
されている。しかし、傾動式溶融還元炉では、炉殻が大
型になるとトラニオン軸等の傾動用支持部の支持重量が
増大し、支持部の機械的強度確保のため設備が大型化し
て設備費の増大を招き、又、大型化により炉廻りの他の
付属機械の配置が困難となる。更に、炉内のスラグライ
ン部に水冷式の金属製パネルを設置する場合には、傾動
させて溶銑と水冷パネルとを接触させると、水冷パネル
が溶損するので、炉体を大きく傾動させることができな
い。そのため、現状では鉄鉱石の溶融還元炉としては、
固定式炉体の方が有利になっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、炉体を
構成するワーク煉瓦が損耗して炉寿命が尽きた場合、傾
動式炉体であれば炉体を傾動して、炉内に残留する溶銑
及び溶融スラグを側壁に設けた出湯口から排出可能であ
るが、固定式炉体では高炉と同様に放冷して溶銑及び溶
融スラグを凝固させた後、破砕・切断して炉外に排出し
なければならない。そのため、長い放冷期間を必要と
し、炉修が延長して稼働率が低減する。又、炉内のワー
ク煉瓦を積み替える際には、煉瓦等の資材を炉頂から供
給し且つ排出するので、炉修作業が煩雑となり炉修期間
の延長をもたらす。このように、炉内残留物の冷却及び
排出作業を伴う従来の炉修作業は、製造コスト上昇の原
因となっていた。

【０００６】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、その目的とするところは、炉修が容易で且つ炉修期
間を大幅に短縮することが可能な固定式製錬炉を提供す
ることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１の発明による固定式
製錬炉は、炉側壁に出湯口を有し、炉内の溶湯を前記出
湯口から排出する際に所定量の溶湯を炉内に残留させた
操業を行う固定式製錬炉において、炉内に残留する溶湯
を排出するための排出孔が炉底に設けられていると共
に、炉体鉄皮内径の１／２〜２／３に相当する範囲の炉
底部分が取り外し可能であることを特徴とするものであ
る。

【０００８】第２の発明による固定式製錬炉は、第１の
発明において、炉頂の一部分が取り外し可能であって、
この取り外し可能な部分が取り外されて形成する開口部
を介して炉修タワーの挿入が可能であることを特長とす
るものである。

【０００９】第３の発明による固定式製錬炉は、第２の
発明において、炉頂の取り外し可能な部分とは干渉しな
い炉頂位置に複数本の排ガスダクトを設けたことを特長
とするものである。

【００１０】第４の発明による固定式製錬炉は、第２の
発明において、炉頂の取り外し可能な部分が取り外され
て形成する開口部を排ガスダクト用の開口部が兼ねてい
ることを特長とするものである。

【００１１】本発明では、固定式製錬炉の炉底に排出孔
を設ける。そして、固定式製錬炉のワーク煉瓦の溶損等
により炉修が必要となった際には、炉底に設けた排出孔
を強制的に開口して、炉内に残留する溶融金属や溶融ス
ラグを排出する。そのため、炉内の溶融金属や溶融スラ
グが凝固するまで炉内を放冷する必要がなくなると共
に、炉内で凝固した金属やスラグを排出する作業が大幅
に低減する。その結果、炉修期間を大幅に短縮すること
ができる。

【００１２】本発明では、炉体鉄皮内径の１／２〜２／
３に相当する範囲の炉底部分を取り外し可能とし、炉修
時にはこの部分を取り外して開口部を形成する。そのた
め、この開口部を介して、取り除いた煉瓦等の不要なも
のを炉外へ排出することができるので、炉修が極めて容
易になる。又、取り外した炉底部分の煉瓦施工をオフラ
インで個別に進めることができるので、全体の炉修期間
が短縮される。更に、取り外した炉底部分には底吹き羽
口が設置される場合が多く、炉体から取り外して修理す
ることで、底吹き羽口の交換も容易となり、炉修期間の
短縮に寄与する。その際、開口部の大きさが炉体鉄皮内
径の１／２未満では、全ての底吹き羽口を設置するには
狭すぎると共に、炉修に使用する資材の搬出・搬入に支
障をきたす。これらを満たす大きさとしては、最大で炉
体鉄皮内径の２／３あれば十分である。

【００１３】又、本発明では、炉頂部に取り外し可能な
部分を設け、炉修理の際にはこの部分を取り外して形成
される開口部を介して、炉修時に使用する炉修タワーを
炉内に挿入し、炉修タワーを用いて炉修をするので、炉
修を迅速に行うことができる。この部分は、操業中は密
閉されるので、炉内圧力を大気圧よりも高くした製錬も
可能となる。尚、炉修タワーとは、炉内の煉瓦を剥離す
るブレーカー、煉瓦等資材を昇降させるパレット搬送
機、煉瓦施工の足場となる作業台等を兼ね備えたもので
ある。

【００１４】そして、炉頂の取り外し可能な部分とは干
渉しない炉頂位置に複数本の排ガスダクトを設けること
で、炉修タワーを炉内に挿入する際、排ガスダクトを取
り外す必要がなく、炉修作業を迅速に行うことが可能と
なる。又、炉頂の取り外し可能な部分が取り外されて形
成する開口部を、排ガスダクト用の開口部が兼ねた場合
には、設備が簡素化されて設備費を低減することができ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に基づき説明
する。図１及び図２は、本発明による固定式製錬炉の実
施の形態の一例である鉄鉱石の溶融還元炉の縦断面概略
図であり、図１は、操業中の状態を示し、図２は、炉修
中の状態を示す図である。

【００１６】図１及び図２において、溶融還元炉１は外
殻を炉体鉄皮２として、炉底と炉底側の側壁には、炉体
鉄皮２の内側に永久煉瓦９、ワーク煉瓦１０の順に耐火
物が施工され、側壁には、炉底鉄皮２の内側に金属製の
水冷パネル１４が設置され、炉頂には、２本の排ガスダ
クト６とダクト４と原料投入口２１とが設けられ、ダク
ト４にはダクト４と分離可能にフード５が接続されてお
り、そして、これらから構成される溶融還元炉１は支持
部材８で固定されている。排ガスダクト６は集塵機（図
示せず）や予備還元炉（図示せず）と連結されている。

【００１７】炉底には、複数の底吹き羽口１１と１つの
排出孔１２とが設置されており、底吹き羽口１１からは
ＡｒやＮ₂等の攪拌用ガスを吹き込むことができ、排出
孔１２は、通常はマッド剤等により閉塞されているか、
又は底吹き羽口として使用されている。排出孔１２が、
マッド剤等により閉塞されている場合には、炉外から穿
孔機等により強制的に開口することで、炉内に残留する
溶銑１９や溶融スラグ２０を排出することができ、又、
底吹き羽口として使用されている場合には、ＡｒやＮ₂
等の攪拌用ガスに代わり、Ｏ₂を吹き込んで羽口耐火物
を溶損させて内径を拡大することで、炉内に残留する溶
銑１９や溶融スラグ２０を排出することができる。従っ
て、排出孔１２は炉底の最も低い部分に設置することが
好ましい。そして、底吹き羽口１１と排出孔１２とを含
む炉底部分は溶融還元炉１と分離可能になっており、以
下この炉底部分を炉底交換部３と称する。炉底交換部３
は、その大きさを炉体鉄皮２の内径の１／２〜２／３と
する。但し、炉底交換部３は、その形状を円形とする必
要はなく、最小幅が炉体鉄皮２の内径の１／２以上で、
最大幅が炉体鉄皮２の内径の２／３以下の多角形として
も良い。

【００１８】側壁の耐火物施工範囲には内部をマッド剤
（図示せず）で充填された出湯口１３が設けられ、又、
炉頂のフード５を貫通して上吹き酸素ランス１５が炉内
を上下移動可能として設置されている。図示はしないが
フード５と上吹き酸素ランス１５とはシールされてお
り、溶融還元炉１の炉内圧力を大気圧よりも高くした操
業又は低くした操業が可能となっている。

【００１９】この溶融還元炉１を用いた鉄鉱石の溶融還
元製錬は、炉内圧を１．５〜２．５気圧に制御しつつ、
鉄鉱石、石炭、生石灰、及び軽焼ドロマイトを原料投入
口２１から装入し、そして、上吹き酸素ランス１５から
酸素を吹き込み、底吹き羽口１１から窒素を吹き込んで
溶銑１９を攪拌しつつ鉄鉱石を溶融還元し、溶銑１９及
び溶融スラグ２０を製造する。溶銑１９が、所定量製造
され且つ水冷パネル１４位置に達する以前に、出湯口１
３を開口して溶銑１９及び溶融スラグ２０を溶銑保持容
器（図示せず）に排出する。そして炉内に所定量の溶銑
１９を残留させた状態で、出湯口１３にマッド剤を充填
して排出を停止して溶融還元製錬の操業を継続する。

【００２０】このようにして溶融還元製錬の操業を継続
し、ワーク煉瓦１０が損耗して基準の残存厚みになった
なら、溶銑１９及び溶融スラグ２０を出湯口１３から排
出させて溶融還元製錬を中止し、炉修に移行する。炉修
に先立ち、排出孔１２を穿孔機等により炉外側から開口
し、炉内に残留する溶銑１９及び溶融スラグ２０を排出
させ、排出後、炉内を放冷する。そして、炉内温度が所
定値まで低下したら、上吹き酸素ランス１５をフード５
から引き抜き、フード５をダクト４から取り外し、形成
される開口部を介して炉頂から炉修タワー１６を炉内に
挿入する。この時、排ガスダクト６はフード５の取り外
しを干渉しない位置、即ち炉修タワー１６の挿入を干渉
しない位置に設置されているので、炉修タワー１６の挿
入を容易に行うことができる。尚、排ガスダクト６を複
数本設置する理由は、フード５の取り外し作業に干渉し
ない炉頂位置に排ガスダクト６を設置するので、大口径
の排ガスダクト６を設置できず、設置本数を多くして排
ガスの流路断面積を確保するためである。

【００２１】次いで、炉底交換部３と周囲との目地を切
り、炉底交換部３を炉底から取り外して、台車１７に積
載させる。台車１７にはジャッキ１８が設置されてお
り、ジャッキ１８により炉底交換部３を昇降させて受け
取ることができる。その後、炉内のワーク煉瓦１０、出
湯口１３、必要により永久煉瓦９を取り外し、新品と取
り替える。取り外された炉底交換部３は、底吹き羽口１
１、排出孔１２、ワーク煉瓦１０がオフラインで整備さ
れ、整備済みの炉底交換部３は取り外し時と逆の順序で
炉底に組み込まれる。そして、炉内の整備が完了した時
点で、炉修タワー１６を上昇させて取り除き、フード
５、上吹き酸素ランス１５を取り付けて炉修を終了す
る。炉修終了後、気密テスト、試運転等を行った後、炉
体を昇熱して溶融還元製錬を再開する。

【００２２】溶融還元炉１の構造をこのようにすること
で、炉修が容易になり、且つ、炉修期間を大幅に短縮す
ることができる。因みに、本発明者等の経験では、同一
容積の一体型の溶融還元炉に比べて炉修期間を約半分と
することができた。

【００２３】図３及び図４は、本発明による固定式製錬
炉の実施の形態の他の例を示す鉄鉱石の溶融還元炉の断
面概略図であり、図３は、操業中の状態を示し、図４
は、炉修中の状態を示す図である。図３及び図４におい
て、図１及び図２と同一の部分は同一符号により示し、
その説明は省略する。

【００２４】図３及び図４に示すように、この溶融還元
炉１では、炉頂に設けたダクト４と排ガスダクト７とが
取り外し可能に接続され、更に、排ガスダクト７と排ガ
スダクト６とが取り外し可能に接続されている。そし
て、排ガスダクト７を貫通して上吹き酸素ランス１５が
炉内を上下移動可能に設置されている。尚、排ガスダク
ト６は集塵機（図示せず）や予備還元炉（図示せず）と
連結されている。

【００２５】排ガスダクト７は、ダクト４及び排ガスダ
クト６と分離可能となっているので、炉修理時、先ず、
上吹き酸素ランス１５を排ガスダクト７から引抜き、次
いで、排ガスダクト７をダクト４及び排ガスダクト６か
ら取り外せば、形成される開口部を介して炉修タワー１
６を炉頂側から炉内に挿入することができる。

【００２６】このようにこの溶融還元炉１では、炉修タ
ワー１６の挿入用の開口部を排ガスダクト６用の開口部
が兼ねた構造で、その他の構造は図１及び図２と同一で
あるので、溶融還元製錬方法、及び、炉修タワー１６の
挿入方法以外の炉修方法は上記の説明に準じて行うこと
とし、その説明は省略する。この溶融還元炉１でも、炉
修が容易になり、且つ、炉修期間を大幅に短縮すること
ができる。更に、排ガスダクト６を１本にすることがで
きるので、設備が簡素化され、設備費を低減することが
できる。

【００２７】尚、上記説明は固定式製錬炉として鉄鉱石
の溶融還元炉１について説明したが、固定式製錬炉は溶
融還元炉１に限るものではなく、酸素を吹き込み、鉄ス
クラップを連続的に溶解する鉄のスクラップ溶解炉や、
酸素を吹き込み、Ｎｉ鉱石やＣｒ鉱石をコークスで還元
して溶融状態のＦｅ−Ｎｉ合金及びＦｅ−Ｃｒ合金を製
造する製錬炉にも同様に適用することができる。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、固定式製錬炉における
炉修が簡素化され、且つ、炉修期間が大幅に短縮される
ので、炉修費を削減させることが可能となる。又、固定
式製錬炉の稼働率が向上するので、製造コストの低減化
も達成され、その工業的効果は格別である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１例である溶融還元炉の操業中の縦断
面概略図である。

【図２】本発明の１例である溶融還元炉の炉修中の縦断
面概略図である。

【図３】本発明の他の例である溶融還元炉の操業中の縦
断面概略図である。

【図４】本発明の他の例である溶融還元炉の炉修中の縦
断面概略図である。

【符号の説明】

１溶融還元炉２炉体鉄皮３炉底交換部４ダクト５フード６排ガスダクト７排ガスダクト１１底吹き羽口１２排出孔１３出湯口１４水冷パネル１５上吹き酸素ランス１６炉修タワー１７台車１９溶銑２０溶融スラグ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者関口毅東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者川上正弘東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者磯崎進市東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者岩崎克博東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内Ｆターム(参考） 4K012 CA08 4K045 AA01 AA03 BA02 GA06 GA11 4K051 AA00 AB05 BA01 BB00 DA00 EA00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炉側壁に出湯口を有し、炉内の溶湯を前
記出湯口から排出する際に所定量の溶湯を炉内に残留さ
せた操業を行う固定式製錬炉において、炉内に残留する
溶湯を排出するための排出孔が炉底に設けられていると
共に、炉体鉄皮内径の１／２〜２／３に相当する範囲の
炉底部分が取り外し可能であることを特徴とする固定式
製錬炉。
【請求項２】炉頂の一部分が取り外し可能であって、
この取り外し可能な部分が取り外されて形成する開口部
を介して炉修タワーの挿入が可能であることを特長とす
る請求項１に記載の固定式製錬炉。
【請求項３】前記炉頂の取り外し可能な部分とは干渉
しない炉頂位置に複数本の排ガスダクトを設けたことを
特長とする請求項２に記載の固定式製錬炉。
【請求項４】前記炉頂の取り外し可能な部分が取り外
されて形成する開口部を排ガスダクト用の開口部が兼ね
ていることを特長とする請求項２に記載の固定式製錬
炉。