JP2009256794A - 溶鉄製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】底吹き羽口7から不活性ガスAを吹き込んで溶湯を攪拌しつつ、溶解炉1に原料鉄源B、炭材C及び造滓材Dを装入し、上吹きランス5から酸素含有ガスEを上吹きすることにより、炭材Cや溶鉄中の炭素を燃焼させた燃焼熱で原料鉄源Bを溶解して溶鉄及びスラグを生成する溶解工程を有し、該溶解工程は、溶解炉1が溶鉄を生成するときの姿勢を保ったままでタップホール9から溶鉄及びスラグを排出する出銑滓工程を少なくとも1つ有し、該出銑滓工程は、溶鉄の生成を継続または中断し、酸素含有ガスEの上吹きを継続することにより炉内の溶鉄温度を予め設定した最低溶鉄温度以上に保持する。
【選択図】図1
Description
鉄浴式溶解炉として転炉型の炉を用いた方式が従来から多数提案されている(例えば、特許文献1参照)。しかしながら、転炉型の鉄浴式溶解炉を用いた場合は、酸素吹錬を停止して(すなわち、溶鉄の製造を中止して)炉体を傾動させて溶鉄と溶融スラグ(以下、単に「スラグ」ともいう。)を排出するため、この吹錬停止により溶鉄の生産性が低下する問題がある。さらに、出銑中に炉体表面から外気への熱ロスにより炉内の溶湯温度が低下するため、次の吹錬において、原料鉄源装入前に、該温度低下分を回復させる昇温操作を行う必要があり、溶鉄の生産性がさらに低下する問題もある。
一方、鉄浴式溶解炉として、炉底側部に出銑滓口が形成されるとともに、この出銑滓口の前面に所謂前炉と称される耐火物構造体が設けられ、この耐火物構造体(前炉)内部に前記出銑滓口から出銑樋への出銑位置まで通じる連続出銑用の通路が形成された連続出銑式の溶解炉が開示されている(特許文献2参照)。しかしながら、このような連続出銑式の溶解炉では、前炉から出銑樋の間での熱ロスが大きく、補助バーナでの加熱などが必要になるうえ、例えば原料供給設備や酸素供給設備などで発生した設備トラブルが原因で溶解吹錬を中断した場合には、前炉から出銑樋の間で、溶銑や溶融スラグが固まって閉塞してしまい、復旧に多大な時間と費用を要する問題がある。また、溶銑がバッチではなく連続的に排出されるため、バッチ工程である後段の製鋼工程で使用するために必要な量の溶銑を取鍋が受けるには時間がかかり、初期に排出された溶銑の温度降下が無視できず、最悪の場合には取鍋内で溶銑が固まってしまうおそれもある。
図1に、本発明の一実施形態に係る鉄浴式溶解炉の概略構成を示す。本実施形態に係る鉄浴式溶解炉1は竪型反応炉であり、鉄浴式溶解炉1の上部に設けられた炉口2には排ガスダクト3が接続されている。鉄浴式溶解炉1は、原料装入シュート4と、吹錬時に炉口2から炉内に挿入される上吹きランス5とを備えている。また、炉底6には複数の底吹き羽口7が設けられ、炉側8の下部にはタップホール9が設けられている。原料装入シュート4は、原料である原料鉄源B、炭材Cおよび/または造滓材Dの装入に用いられる。上吹きランス5は酸素含有ガスEの供給に、底吹き羽口7は不活性ガスAの供給に用いられる。タップホール9は溶鉄の排出(すなわち、出銑)およびスラグの排出(すなわち、出滓)に用いられる。
鉄浴式溶解炉1内の溶鉄層11中に複数の底吹き羽口7から例えば窒素ガスなどの不活性ガスAを吹き込んで溶鉄層11を攪拌しつつ、例えば固体還元鉄などの原料鉄源B、例えば石炭などの炭材C、および例えば生石灰、軽焼ドロマイトなどの造滓材Dを、例えば重力を利用した落とし込み方式の原料装入シュート4を介して、鉄浴式溶解炉1の上方より炉内に装入し、上吹きランス5の下端部に設けられた噴射口から例えば酸素ガスなどの酸素含有ガスEを上吹きすることにより、溶鉄11中の炭素および/または炭材Cを燃焼させる。この燃焼熱で、固体還元鉄(原料鉄源B)が溶解して溶鉄11が生成する。その際、スラグも生成する。
上記のようにして溶解操作を所定時間継続し、鉄浴式溶解炉1内で所定量(例えば、1タップ分)の蓄銑滓を行う。その後、出銑滓を行う(すなわち、間欠的な出銑滓を行う)。具体的には、高炉での出銑滓作業と同じく、鉄浴式溶解炉1の炉体を傾動することなく溶鉄生成時の姿勢を保ったまま(例えば、直立させたまま)、タップホール9をドリルで開孔し、先ず溶鉄を、その浴面がタップホール9のレベルになるまで排出する。引き続いてスラグの排出を行う。
上記実施形態では、鉄浴式溶解炉1としては、非密閉構造のものを例示したが、これに限定されるものではなく、密閉構造のものを用いてもよい。
先ず、縦型反応炉に立ち上げ用の種湯を装入した後、底吹き羽口から窒素ガスを流量15Nm3/hrで供給して種湯を攪拌しながら炭材50kgを装入した。そして、窒素ガスの供給を継続して種湯を攪拌させた状態で、原料(表1に示す固体還元鉄(1)、炭材、造滓材)の装入と、上吹きランスから流量450Nm3/hrの酸素ガスの供給(吹練)とを開始し、固体還元鉄の溶解を行った。これにより、炉内に溶鉄とスラグが生成し、スラグ層の上層部には炭材懸濁スラグ層および炭材被覆層が形成された。なお、溶解時の二次燃焼率は上記単純化した計算式CO2/(CO+CO2)を用いて20〜30%に制御した。
なお、出銑滓中は、炉内の圧力をゲージ圧で−60Pa程度に制御したので、溶解中だけでなく、出銑滓中においてもタップホールから炉内ガスが噴出することはなかった。
実施例1の出銑滓後に炉内に残った溶鉄を種湯として、実施例1と同様に、窒素ガスの供給と炭材の装入を行い、続いて各原料(表1に示す固体還元鉄(3)、炭材、造滓材)の装入と吹錬とを開始して、固体還元鉄の溶解を行った。これにより、炉内に溶鉄とスラグが生成し、スラグ層の上層部には炭材懸濁スラグ層および炭材被覆層が形成された。実施例2における溶解時の二次燃焼率も、上記単純化した計算式CO2/(CO+CO2)を用いて20〜30%に制御した。
実施例2の出銑滓後に炉内に残った溶鉄を種湯とした以外は、実施例1と同様に、窒素ガスの供給と炭材の装入を行い、続いて各原料(表1に示す固体還元鉄(1)、炭材、造滓材)の装入と吹錬とを開始して、固体還元鉄の溶解を行った。これにより、炉内に溶鉄とスラグが生成し、スラグ層の上層部には炭材懸濁スラグ層および炭材被覆層が形成された。比較例における溶解時の二次燃焼率も、上記単純化した計算式CO2/(CO+CO2)を用いて20〜30%に制御した。
2:炉口
3:排ガスダクト
4:原料装入シュート
5:上吹きランス
6:炉底
7:底吹き羽口
8:炉側
9:タップホール
10:スカート
11:溶鉄層
12:溶融スラグ層
13:炭材懸濁スラグ層
14:炭材被覆層
A:不活性ガス
B:原料鉄源
C:炭材
D:造滓材
E:酸素含有ガス
Claims (10)
- 炉の上部に上吹きランスを、炉底に底吹き羽口を、炉側の下部にタップホールを備えた鉄浴式溶解炉を用いて原料鉄源を溶解して溶鉄を製造する方法であって、
前記溶解炉内に存在する溶湯に前記底吹き羽口から不活性ガスを吹き込んで前記溶湯を攪拌しつつ、前記溶解炉に前記原料鉄源、炭材および造滓材を装入し、前記上吹きランスから酸素含有ガスを上吹きすることにより、前記炭材および/または前記溶鉄中の炭素を燃焼させた燃焼熱で、前記原料鉄源を溶解して前記溶鉄およびスラグを生成する溶解工程を有し、
前記溶解工程は、前記溶解炉が前記溶鉄を生成するときの姿勢を保ったままで前記タップホールから前記溶鉄および前記スラグを排出する出銑滓工程を少なくとも1つ有し、
前記出銑滓工程は、前記溶鉄の生成を継続または中断し、前記酸素含有ガスの上吹きを継続することにより炉内の溶鉄温度を予め設定した最低溶鉄温度以上に保持する溶鉄製造方法。 - 前記溶解工程において、前記溶解炉内に蓄えられた前記溶鉄および前記スラグの合計量が所定量に達したときに、前記出銑滓工程が開始する請求項1に記載の溶鉄製造方法。
- 前記出銑滓工程において、さらに、前記炭材の装入を継続する請求項1または2に記載の溶鉄製造方法。
- 前記出銑滓工程において、さらに、前記造滓材の装入を継続する請求項1〜3のいずれか1項に記載の溶鉄製造方法。
- 前記出銑滓工程において、さらに、前記原料鉄源の装入を継続することにより、前記原料鉄源の溶解を継続する請求項1〜4のいずれか1項に記載の溶鉄製造方法。
- 前記溶解工程において、前記出銑滓工程における前記原料鉄源の装入速度が、当該出銑滓工程より前に装入された前記原料鉄源の装入速度より小さい請求項5に記載の溶鉄製造方法。
- 前記上吹きランスはその下端部に噴射口を備えており、
前記出銑滓工程において、前記溶解炉内の湯面の高さ位置の変化に追随するように、前記上吹きランスの下端の高さ位置を制御する請求項1〜6のいずれか1項に記載の溶鉄製造方法。 - 予め測定した前記出銑滓工程における出銑滓量と出銑滓を開始した時刻からの経時時間との関係および前記溶解炉の炉内形状から算出した、湯面の高さ位置の経時変化に基づいて、前記上吹きランス下端の高さ位置を制御する請求項7に記載の溶鉄製造方法。
- 前記出銑滓工程において、前記溶解炉内の湯面の高さ位置をレベル計で測定し、この測定された湯面の高さ位置に基づいて前記上吹きランス下端の高さ位置を制御する請求項7に記載の溶鉄製造方法。
- 前記上吹きランスはその下端部に噴射口を備えており、
前記出銑滓工程において、前記溶解炉からの排ガスの組成に基づいて、前記上吹きランス下端の高さ位置を制御する請求項1〜6のいずれか1項に記載の溶鉄製造方法。
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