JPH0663706B2 - 精錬炉における精錬ガスの供給および溶湯の排出方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は精錬炉における精錬ガスの供給および溶湯の排
出方法に係り、詳しくは、例えば溶融還元製鉄設備の溶
融還元炉などの炉側羽口へ精錬ガスを吹き込み、また、
溶融還元炉から溶湯を排出する際の各種弁体の開閉操作
手順に関するものである。

〔従来の技術〕

近年、高炉法に代わる次世代製鉄法として、予備還元炉
や溶融還元炉を備えた溶融還元法の開発が進められてお
り、この溶融還元炉からの溶湯の排出方法は、新要素技
術の一つの開発テーマとなっている。

従来、精錬炉からの溶湯排出は、高炉におけるように開
口機と閉塞機とにより出銑口を穿孔または閉塞させて行
う方法、転炉のように炉体を傾動して行う方法、その
他、鍋型容器に見られる容器底部に設けた湯孔を耐火物
で構成したスライディングゲートまたは昇降ゲートによ
り開閉させて行う方法などがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

溶融還元炉は一般的に炉底または炉側に窒素などの精錬
ガスを吹き込む羽口を有する加圧密閉型精錬炉であっ
て、操業は連続でかつ生産速度に対しフレキシビリティ
を持ったものが要求され、精錬ならびに製品である溶湯
の排出方法もそれに対応したものが望まれる。

本発明は上述の要望に鑑みなされたもので、その目的
は、精錬炉への精錬ガスの吹き込みや精錬炉からの溶湯
排出が容易に行われ、さらに、溶湯排出速度を調整する
ことができると共に、出湯に伴う溶銑や溶滓の一部が飛
散することがない精錬炉における精錬ガスの供給および
溶湯の排出方法を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、第１図を参照して、ガス吹込弁12を備えたガ
ス吹込管10からの精錬ガスを下方に向けて供給するガス
吹き通路8Aと、このガス吹き通路8Aの下端から鍋17に至
るまでに配置された出湯用の開閉弁16に向けて下方へ延
びる溶湯通路8Bと、ガス吹き通路8Aの下部から分岐して
精錬炉１の羽口２に連なる羽口通路8Cとからなる三方向
形通路８が形成された中継部材６と、 羽口通路8Cと溶湯通路8Bおよび開閉弁16をバイパスし
て、その開閉弁16の下部に連なり鍋17を取り外し自在に
するフード19により覆われて密閉されている鍋17の上方
空間19Bとガス吹き通路8Aの上部とを連通し、ガス吹き
通路8Aと鍋17とを均圧化させる均圧弁13を備えた均圧管
14と、 密閉された上方空間19Bに連通し、その上方空間19Bを昇
圧または減圧する昇圧弁23を備えた昇圧管24と、 密閉された上方空間19Bに連通し、その上方空間19Bから
排気させるパージ弁25を備えた排出管26とを有する装置
における吹錬ならびに出湯方法に適用される。

その特徴とするところは、開閉弁16と均圧弁13とを閉止
した状態でガス吹込弁12を開いておき、ガス吹込管10か
ら供給される精錬ガスをガス吹き通路8A,羽口通路8Cお
よび羽口２を介して精錬炉１に吹き込む精錬ガス吹込工
程（第１図参照）、 その精錬ガス吹込工程後に、ガス吹込弁12を開いた状態
に維持しかつ均圧弁13および開閉弁16を閉止させた状態
で昇圧弁23を開き、フード19によって密閉された空の鍋
17の内圧を、精錬ガス吹込工程中に達成されている三方
向形通路８の内圧と同じになるまで昇圧させる昇圧工程
（第２図参照）、 その昇圧工程後に昇圧弁23を閉止する一方で均圧弁13と
開閉弁16とを開き、精錬ガス吹込工程中に達成された圧
力を維持する三方向形通路８と昇圧工程で昇圧された鍋
17とを均圧化する均圧工程（第３図参照）、 その均圧工程後に開閉弁16を開いたままにしておく一方
でガス吹込弁12を閉止しかつパージ弁25を開き、三方向
形通路８の内圧が精錬炉１の内圧と溶湯27の高さの換算
圧力との和である羽口背圧より低下することによって、
羽口２から鍋17へ出湯させる出湯工程（第４図参照）、 その出湯工程後にパージ弁25を閉止する一方でガス吹込
弁12を開き、三方向形通路８の内圧を羽口２の背圧より
昇圧させることによって出湯を停止させると同時に、精
錬ガスの吹き込みを開始する再精錬ガス吹込工程（第５
図参照）、 その再精錬ガス吹込工程後に開閉弁16および均圧弁13を
閉止してからパージ弁25を開き、上方空間19Bを大気圧
にする鍋排気工程（第６図参照）、 その鍋排気工程後に、鍋17をフード19から外して搬出す
る一方、空の鍋17をフード19に取り付け、その後にパー
ジ弁25を閉止する鍋置換工程（第７図参照）を繰り返す
ことである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、出湯用の開閉弁と均圧弁とが閉止され
た状態でガス吹込弁が開かれており、中継部材の三方向
形通路のうちのガス吹き通路や羽口通路を経て精錬炉の
羽口へ精錬ガスが吹き込まれるので、中継部材からの溶
湯の流出を伴うことなく精錬ガスの吹き込みが可能とな
る。

ガス吹込弁が開かれた状態で昇圧弁を開き、三方向形通
路と鍋との内圧とが同等になると昇圧弁が閉止され、そ
の後に均圧弁と開閉弁とが開かれるので、ガス吹き通路
の内圧変動を伴うことがなく、出湯の準備が迅速になさ
れる。

出湯用の開閉弁が開かれた後にガス吹込弁から吹き込ま
れる精錬ガスの供給を停止させる一方でパージ弁を開く
ことにより、精錬ガス吹込工程後に羽口から鍋内へ出湯
する出湯工程への切り換えが極めて円滑となる。また、
排出速度の調整もパージ弁の開度を羽口背圧に応じて加
減することによって容易に行われる。その際、精錬炉と
鍋とは中継部材などにより閉鎖空間のみで連通されるこ
とになり、出湯に伴って鍋に排出される溶湯の一部が外
部に飛散するというようなことはない。

鍋への出湯停止は、パージ弁を閉止してガス吹込弁を開
き、精錬炉に精錬ガスを吹き込むと共に羽口背圧より昇
圧させることにより、羽口からの溶湯の流出を阻止して
実現される。これによって、出湯後の開閉弁の閉止が可
能となる。

開閉弁が閉止された後にパージ弁を開くと鍋内部は速や
かに大気圧となり、溶湯を収容した鍋をフードから簡単
に取り外すことができ、溶湯の搬出が可能となる。

〔実施例〕

以下に、図面を参照しながら、本発明に係る精錬炉にお
ける精錬ガスの供給および溶湯の排出方法を詳細に説明
する。

第１図は、本発明の方法を実施するための精錬装置の一
例を示し、精錬炉および溶銑や溶滓などが収容される鍋
の断面図である。その精錬炉１は例えば溶融還元製鉄設
備における溶融還元炉であり、この加圧密閉炉は鉄皮1A
とその内面に張り付けられた耐火煉瓦からなる耐火壁1B
とにより構成される。

ガス吹きと溶湯抜き出しを兼ねる羽口２は精錬炉１の側
胴部に設けられ、鉄皮1Aおよび耐火壁1Bの取付孔５に嵌
め込んだ円柱状の耐火部材３に形成された例えば13mmな
いし20mm径の直線孔である。そして、耐火部材３の先端
に取り付けられた介装部材４のフランジ4aを、鉄皮1Aの
取付座1aにボルトなどで固定することにより、耐火部材
３が耐火壁1Bに取り付けられている。

その羽口２は、後述する炉外に設置した中継部材６の三
方向形通路８に連通される。すなわち、介装部材４のフ
ランジ4bと中継部材６の中央フランジ6aとがボルトなど
で締結され、中継部材６と耐火部材３とが接続される
と、後述する羽口通路8Cを経て精錬炉１の溶湯を出湯さ
せたり、精錬炉１内へ精錬ガスを吹き込む際に、それら
の通路として機能させることができる。

ちなみに、そのガス吹き羽口２の設置位置は例えば炉底
の一部などに設けてもよく、要は、円滑な精錬ガスの吹
き込みや出湯を行える位置にあればよい。

中継部材６は、鉄皮材で成形された中継シェル6Aと、そ
の内部で三方向形通路８を形成する耐火壁７とからなっ
ている。その三方向形通路８は、ガス吹込管10からの精
錬ガスを下方に向けて供給するガス吹き通路8Aと、この
ガス吹き通路8Aの下端から後述する出湯用の開閉弁16に
向けて下方へ延びて溶湯を取り出すための溶湯通路8B
と、ガス吹き通路8Aの下部から分岐して精錬炉１の羽口
２に連なる羽口通路8Cとからなる。

溶湯通路8Bは下方に設置される鍋17に向けて延びるが、
その下部開口は、中継部材６に接続した開閉弁16の通路
16aに連通される。

中継部材６の頂部には窒素ガスなどの精錬ガスを供給す
るガス吹込管10に連通する開口11が設けられ、そのガス
吹込管10に吹込みガス量を調整するガス吹込弁12が介装
されている。

また、中継部材６の頂部近傍には、均圧弁13の介装され
た均圧管14に連なる開口15が形成される。均圧管14は鍋
17の本体18の後述する上方空間19Bに連通され、均圧弁1
3が開かれると、三方向形通路８の内圧Ｐ_１と鍋17の内
圧Ｐ_２とが速やかに均圧化されるようになっている。す
なわち、均圧管14は、羽口通路8Cと溶湯通路8Bおよび開
閉弁16をバイパスし、開閉弁16の下方の鍋17と連通して
いる。

中継部材６の下部フランジ6bには、スライド型の仕切弁
である出湯用の開閉弁16が取り付けられ、その開閉弁16
のケーシングや弁座には耐火材が施されている。そのケ
ーシングに内蔵された弁体16Aは、油圧シリンダ（図示
せず）などの伸縮によって水平方向へ移動し、開閉弁16
が開閉される。

なお、三方向形通路８の内圧が、精錬炉１の内圧Paおよ
び羽口２から溶湯面までの高さＨ_１で生じる羽口背圧Ｐ
_０より高くされた状態で、開閉弁16が開閉される。すな
わち、三方向形通路８の内圧Ｐ_１で溶湯の流出が阻止さ
れ、中継部材６の溶湯通路8Bを溶湯が流下しておらず、
また、弁体16Aに溶湯が付着していない状態で開閉さ
れ、弁体16Aの移動に支障をきたさないように配慮され
ている。

この開閉弁16の下部には、鍋17の本体18がフード19を介
して取り外し自在に接続され、出湯の際、鍋17は開閉弁
16を通過する溶湯27を収容する。本体18やフード19にも
鉄皮の内面に耐火煉瓦が張り付けられ、それぞれのフラ
ンジ18aとフランジ19bとで、鍋17とフード19とが一体化
されている。

なお、フード19の上部にはフランジ19aがあり、開閉弁1
6とは気密的に接続されている。そして、鍋17の内圧Ｐ
_２をガス吹き三方向形通路８の内圧Ｐ_１と均圧化した
り、降圧させるための開口20,21,22がフード19に設けら
れる。

開口20は密閉された上方空間19Bに連通し、均圧弁13が
介装された均圧管14に接続される。上方空間19Bに連通
する開口21はその上方空間19Bを昇圧または減圧する昇
圧弁23を備えた昇圧管24に接続され、開口22は上方空間
19Bから排気させるためのパージ弁25を有する排出管26
に接続されている。

このように構成された吹錬・出湯装置においては、次の
ようにして各種の弁体が開閉操作され、所望する作用が
なされる。なお、図において各弁体が黒く塗りつぶされ
ているときは閉止状態にあり、白抜きとなっているとき
は開口していることを示している。

まず、精錬ガス吹込工程においては、第１図に示すよう
に、中継部材６の頂部に接続されたガス吹込管10のガス
吹込弁12が開かれ、中継部材６の下部にある開閉弁16が
閉止されている。そして、均圧弁13も閉止されており、
供給された精錬ガスは、中継部材６内に設けられたガス
吹き通路8A,羽口通路8Cを経て羽口２から吹き込まれ
る。

吹錬圧Ｐ_１は羽口２に作用する羽口背圧Ｐ_０より大きい
ので、精錬炉１内の溶湯27が撹拌され精錬が促進され
る。このとき、精錬ガス圧によって溶湯は三方向形通路
８への流出を伴うことなく精錬ガスの吹き込みが可能と
なる。

なお、空の鍋17が図示しない台車などで、開閉弁16で閉
止されたフード19の下方へ搬送され、フランジ18aとフ
ランジ19bとの接続で、出湯に備えられている。ちなみ
に、昇圧弁23は閉止され、パージ弁25も出湯直前まで閉
止される。

混練ガス吹込工程が完了すると、溶湯27を排出するため
の準備がなされる。まず、空の鍋17が昇圧されるが、こ
の昇圧工程では、第２図に示すように、ガス吹込弁12が
開かれている状態で、昇圧弁23が開かれる。そして、昇
圧管24からのガスで、大気圧Ｐ_２であった鍋17の内圧が
Ｐ_１に迅速に昇圧される。

その後に中継部材６と鍋17との均圧化がなされるが、そ
の均圧工程では、第３図に示すように昇圧弁23が閉止さ
れ、均圧弁13と開閉弁16とが開かれて、三方向形通路８
の内圧Ｐ_１は圧力変動を伴うことなく鍋17の内圧と均圧
化される。

このような状態で溶湯27が排出されるが、その出湯工程
では、第４図に示すように、ガス吹込弁12が閉止される
一方、開閉弁16とパージ弁25が開かれ、三方向形通路８
のガス圧が低下すると羽口２から羽口通路8Cおよび溶湯
通路8Bを経て出湯が促される。すなわち、精錬ガス吹込
工程後に羽口２から鍋17へ出湯する出湯工程への切り換
えがこのようにして極めて円滑になされる。

このとき、パージ弁25を全開とせずに羽口背圧に応じて
開度を調整すれば三方向形通路８の内圧Ｐ_３が加減さ
れ、出湯速度を所望のものとすることができる。この出
湯にあっては、三方向形通路８や鍋17内は密閉状態にあ
り、溶湯などが外部へ飛散することはない。その結果、
粉塵による工場内の汚染などは未然に防止される。

こうして出湯した後の再精錬ガス吹込工程では、第５図
に示すように、パージ弁25が閉止される一方でガス吹込
弁12が開かれ、通路内圧が初期の吹錬圧Ｐ_１に近い圧力
Ｐ_４まで戻るように、所定量の精錬ガスの吹き込みがな
される。

この状態では、羽口２からの溶湯などの流出は阻止さ
れ、フード19に形成された通路19Aなどを流下する溶湯
は全て鍋17へ落とされる。これによって開閉弁16を閉止
する準備がなされるが、開閉弁16の通路16aには溶湯が
ほとんど残留していないので、弁体16Aを円滑に閉止す
ることができるようになる。

その後の鍋排気工程では、第６図に示すように、開閉弁
16と均圧弁13とが閉止された状態とした後にパージ弁25
が開かれ、鍋17内は大気圧とされる。

排気が済むと溶湯27を搬出すると共に新しい空の鍋17を
取り付ける必要があり、その鍋置換工程では、第７図に
示すように、開閉弁16を介して中継部材６に装着されて
いた鍋17が安全かつ簡単に外される。その際、開閉弁16
が閉止されており、三方向形通路８の内圧はＰ_４に維持
され、羽口２からの流出もない。

鍋17が搬出されると、第１図に示すように、新しい空の
鍋17が取り付けられ、パージ弁25が閉止されて次の出湯
準備が整えられる。

精錬炉１に残存する溶湯27の以後の精錬や出湯手順も同
様にして行われる。なお、上述の溶湯の排出方法は、溶
融還元製鉄設備における溶融還元炉に限ることなく、高
炉や転炉などの精錬炉で、羽口を介して精錬ガスによる
吹き込みや出湯が行われる精錬用の炉に広く適用するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る精錬炉における精錬ガスの供給お
よび溶湯の排出方法を実現させるための精錬装置の部分
図であって、その精錬ガス吹込工程における各弁の開閉
状態を説明する作動図、第２図は昇圧工程における各弁
の開閉状態を説明する作動図、第３図は均圧工程におけ
る各弁の開閉状態を説明する作動図、第４図は出湯工程
における各弁の開閉状態を説明する作動図、第５図は再
精錬ガス吹込工程における各弁の開閉状態を説明する作
動図、第６図は鍋排気工程における各弁の開閉状態図、
第７図は鍋置換工程における各弁の開閉状態を説明する
作動図である。 １……精錬炉、２……羽口、６……中継部材、８……三
方向形通路、8A……ガス吹き通路、8B……溶湯通路、8C
……羽口通路、10……ガス吹込管、12……ガス吹込弁、
13……均圧弁、14……均圧管、16……開閉弁、17……
鍋、19……フード、19B……上方空間、23……昇圧弁、2
4……昇圧管、25……パージ弁、26……排出管、27……
溶湯。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガス吹込弁（12）を備えたガス吹込管（1
   0）からの精錬ガスを下方に向けて供給するガス吹き通
   路（8A）と、該ガス吹き通路（8A）の下端から鍋（17）
   に至るまでに配置された出湯用の開閉弁（16）に向けて
   下方へ延びる溶湯通路（8B）と、前記ガス吹き通路（8
   A）の下部から分岐して精錬炉（１）の羽口（２）に連
   なる羽口通路（8C）とからなる三方向形通路（８）が形
   成された中継部材（６）と、 前記羽口通路（8C）と溶湯通路（8B）および開閉弁（1
   6）をバイパスして、該開閉弁（16）の下部に連なり前
   記鍋（17）を取り外し自在にするフード（19）により覆
   われて密閉されている該鍋（17）の上方空間（19B）と
   前記ガス吹き通路（8A）の上部とを連通し、前記ガス吹
   き通路（8A）と鍋（17）とを均圧化させる均圧弁（13）
   を備えた均圧管（14）と、 密閉された前記上方空間（19B）に連通し、該上方空間
   （19B）を昇圧または減圧する昇圧弁（23）を備えた昇
   圧管（24）と、 密閉された前記上方空間（19B）に連通し、該上方空間
   （19B）から排気させるパージ弁（25）を備えた排出管
   （26）とを有する装置における吹錬ならびに出湯方法で
   あって、 前記開閉弁（16）と均圧弁（13）とを閉止した状態で前
   記ガス吹込弁（12）を開いておき、前記ガス吹込管（1
   0）から供給される精錬ガスを前記ガス吹き通路（8
   A），羽口通路（8C）および羽口（２）を介して前記精
   錬炉（１）に吹き込む精錬ガス吹込工程、 該精錬ガス吹込工程後に、前記ガス吹込弁（12）を開い
   た状態に維持しかつ前記均圧弁（13）および開閉弁（1
   6）を閉止させた状態で昇圧弁（23）を開き、前記フー
   ド（19）によって密閉された空の前記鍋（17）の内圧
   を、前記精錬ガス吹込工程中に達成されている前記三方
   向形通路（８）の内圧と同じになるまで昇圧させる昇圧
   工程、 該昇圧工程後に前記昇圧弁（23）を閉止する一方で前記
   均圧弁（13）と開閉弁（16）とを開き、前記精錬ガス吹
   込工程中に達成された圧力を維持する前記三方向形通路
   （８）と前記昇圧工程で昇圧された前記鍋（17）とを均
   圧化する均圧工程、 該均圧工程後に前記開閉弁（16）を開いたままにしてお
   く一方で前記ガス吹込弁（12）を閉止しかつ前記パージ
   弁（25）を開き、前記三方向形通路（８）の内圧が前記
   精錬炉（１）の内圧と溶湯（27）の高さの換算圧力との
   和である羽口背圧より低下することによって、羽口
   （２）から鍋（17）へ出湯させる出湯工程、 該出湯工程後に前記パージ弁（25）を閉止する一方で前
   記ガス吹込弁（12）を開き、前記三方向形通路（８）の
   内圧を前記羽口（２）の背圧より昇圧させることによっ
   て出湯を停止させると同時に、精錬ガスの吹き込みを開
   始する再精錬ガス吹込工程、 該再精錬ガス吹込工程後に前記開閉弁（16）および均圧
   弁（13）を閉止してから前記パージ弁（25）を開き、前
   記上方空間（19B）を大気圧にする鍋排気工程、 該鍋排気工程後に、前記鍋（17）をフード（19）から外
   して搬出する一方、空の鍋（17）を前記フード（19）に
   取り付け、その後に前記パージ弁（25）を閉止する鍋置
   換工程を繰り返すことを特徴とする精錬炉における精錬
   ガスの供給および溶湯の排出方法。