TW568952B - A direct smelting process and apparatus - Google Patents

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568952 A7 _____ Β7_ 五、發明説明（i ) 本發明係關於一種由含鐵材料製造鐵及/或鐵合金之 方法及裝置，該材料包括鐵礦，其它含鐵礦石如鉻鐵礦、 .特別還原礦石，以及含鐵廢料流如鋼返料。 本發明特別係關於一種基於金屬炫池之直接炫煉方 法以及一種製造熔融鐵及/或鐵合金之裝置。 一種已知製造熔融鐵之基於熔池直接熔煉法為DIOS 方法。DIOS方法包括前還原階段以及熔煉還原階段。於 DIOS方法’礦石（-8毫米）經預熱（750 eC )，以及使用來自 熔煉遠原容器（含有鐵及溶渣溶池）之廢氣於起泡流化床預 先還原（10至30%)，熔渣於鐵上形成深層。礦石之細小成 份（·0.3毫米）及粗大成份（-8毫米）於製程之預還原階段分 開’ -0.3毫米成份被收集於旋風器且使用氮氣注入熔煉還 原容器内部，同時粗礦藉重力進給。預先乾燥的煤由容器 直接進給容量還原容器。煤於熔渣層分解成為炭及揮發性 物質，礦石溶解於熔渣且形成氧化亞鐵。氧化亞鐵於熔渣 /鐵以及熔渣/炭界面還原而製造鐵。於鐵/熔渣及熔渣/炭 界面產生的一氧化碳產生起泡熔渣。氧氣被吹送通過特殊 設計的搶，搶將氧氣引進起泡熔渣内部以及改良二次燃 燒。氧噴射燃燒熔煉還原反應產生的氧化碳，因而產生熱 量，熱量首先傳送至熔融爐渣，以及然後經由底部吹送氣 體強力攪拌效應而傳送至熔渣/鐵界面。攪拌氣體由熔煉 還原容器底部或側部導入熱鐵熔池内，改良傳熱效率，增 加熔渣/鐵還原界面，因此改良容器生產力及熱效率。但 注入速率有限制，原因在於強力攪拌會經由增加氧氣噴射 本紙張尺度適用中國國家標準（OiS〉Α4規格（210X297公釐） -4 · -------------!…….......:Ί 訂·“...........…：籲 (請先閲讀背面之注意事項再填窩本頁) -568952 A7 B7 五、發明説明（ 與炼漬鐵小滴間的交互作用而降低二次作用，結果導致生 產力下降以及耐火碑磨耗增加。定期流出溶渣及鐵。 另一種已知之製造熔融鐵之直接熔煉法為羅那特 (R〇melt)方法。羅那特方法係基於使用大容積且經過高度 攪動的熔渣池做為媒介，用於熔煉熔煉還原容器内的含金 屬進料成為一體，以及用以後燃燒氣態反應產物，以及視 需要傳遞俾連續炫煉含金屬進料。含金屬進料、煤及助熔 劑經由於容器頂端開口藉重力進給溶潰池。羅那特方法包 括將富含氧空氣經由下排熔爐風口初步鼓風而造成需要的 熔渣攪動；以及經由上排熔爐風口注入富含氧空氣或氧氣 俾促進後燃燒。於炼渣產生溶體向下移動，形成鐵層，以 及經由前爐床排放。於羅那特方法鐵床並非主要反應介 質。 另一種已知直接熔煉而製造熔鐵之方法為AISI方法。 AISI方法包括前還原階段以及熔煉還原階段。於八151方 法’經過預熱以及特別經過預還原的鐵礦丸粒、煤或焦炭 炭渣及助熔劑由頂部進給加壓熔煉反應器，反應器含有鐵 及熔渣的熔池。煤於熔渣層脫去揮發物，鐵礦丸粒溶解於 熔渣，然後藉熔渣的碳（炭）還原。該方法條件結果導致熔 渣起泡。於該處理過程產生的一氧化碳及氫氣於熔渣層内 部或恰在其上方經後燃燒而產生吸熱還原反應需要的能 量。氧氣經由中央水冷式搶由頂部吹送，而氮氣經由反應 器底部的熔爐風口注入俾確保充份攪動，而有助於後燃燒 能量傳熱至熔池。製程廢氣係於熱旋風器除塵，然後才進 衣紙張又度適同中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） .......................装..................、玎..................線. (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 568952 A7 _B7_ 五、發明説明（3 ) 給至轴型爐用於預熱以及預還原丸粒成為氧化亞鐵或沃司 鐵（wustite) 〇 另一種仰賴熔鐵層做為反應介質，且俗稱為高爐炼 練（HIsmelt)方法的已知直接溶煉法屬於申請人之國際申請 案 PCT/AU96/00197 (W0 96/31627)。 該國際申請案說明的高爐熔煉法包括： (a) 於容器形成熔鐵及熔渣槽； (b) 於槽内注入： ⑴含金屬進料，典型為鐵氧化物；以及 (ii) 固體含碳材料典型為煤，其係做為鐵氧化物的還 原劑以及能源；以及 (iii) 將含金屬進料於鐵層熔煉成為金屬。 高爐熔煉法也包括將含氧氣體注入熔池上方空間， 以及後燃燒由熔池釋出的反應氣體如一氧化碳及氫氣，以 及將產生的熱傳熱至熔池而促成熔煉含金屬進料需要的熱 高爐熔煉法也包括於熔池之名目寂靜表面上方空間 形成一個過渡區段，其中有利的物質上升，以及隨後熔融 材料之小滴或潑濺或液流下降，提供有效介質而將熔池上 方經由後燃燒反應氣體產生的熱能傳熱至溶池。 該國際申請案說明之高爐熔煉法之特徵為形成過渡 區段’形成方式係經由容器側壁接觸熔池區段及/或由熔 池上方將載氣、含金屬進料及固體含碳材料注入熔池内， 讓載氣及固體材料穿過熔池且造成熔融材料被投射入熔池 衣紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（21〇><297公釐） 6 (先閲讀背面之注总寧項再艰埒本頁) -訂· 568952 - A7 _________B7_ 五、發明説明（4 ) 表面上方空間。 該國際申請案所述高爐熔煉法為比較先前形式高爐 溶煉法的改良，先前形式係經由底部注入氣體及/或含碳 材料之熔池，造成熔融材料小滴及/或潑濺及液流由熔池 r 投射而形成過渡區段。 _ 申請人對直接熔煉法進行測定研究於開發工作，包 φ 括對商業操作過程需求進行研究及開發工作，結果對此種 方法做出一系列相關的重大發現。 就一般術语5之’本發明為一種製造鐵及/或鐵合金 之直接熔煉法，該方法係於商業規模於冶金容器操作，該 • 容器有個爐床、側壁以及爐底，爐床内部最小寬度至少4 - 米，及更佳至少6米。 更特定言之，該方法包括下列步驟： (a) 將固體材料的進料以及載氣經由三根或三根以上 向下伸展的固艘注射搶注入溶融金属及溶融爐渣的溶池 φ · 内，藉此產生一股氣流其造成 • ⑴形成展幅熔池區段；以及 • (Π)欲由展幅熔池區段向上投射的熔融材料之潑濺、 小滴及液流；以及 (b) 經由至少一根氧氣注射搶將含氧氣體注入容器一 區，以及後燃燒由熔池釋放出之可燃氣體。 更特定言之，本發明之特徵係經由選擇固體注射及 氧氣注射搶數目以及搶的相對位置，以及控制製程操作條 件包括於前述步驟（a)及（b)經由搶注射進料及含氧氣體之 本紙張尺度適用中國國家標準（CN’S) Α4規格（210X297公釐） ........................裝------------------?τ…….............線· (請先閲讀背面之注意事項再艰趑本頁) 五、發明説明（5 ) 速率讓·· ⑴展幅熔池區段包括一個升高區環繞容器之氧氣注 入區且介於該氧氣注入區與側壁間； (ii) 熔融材料之潑灑、小滴及液流由升高區向上投射， 且形成一張簾環繞該氧氣注入區且介於氧氣注入區與側壁 間：以及濕潤側壁；以及 (iii) 形成一個「自由」空間環繞該或個氧氣注射搶下 知，自由空間具有熔融材料濃度係低於展幅熔池 區段之熔融材料濃度。 前述方法結果導致將固體材料之進料及載氣注入熔 池多區，該等多區係位於容器之氧氣注入區周圍。本發明 仰賴高濃度注入固體材料及載氣由才自此等區之向上氣 流，該氣流足夠舉升熔池高於該區，以及將部份熔融材料 噴射入容器頂部空間。 炫融材料的向上舉升造成前述展幅熔池區段升高區 的形成以及前述由升高區投射溶.融材料潑濺、小滴及液流 簾幕的形成。 溶融材料之潑濺、小滴及液流也稱做r指」。 熔融材料的向上舉升也被描述為一系列熔融材料喷 泉由固/載氣南》農度區向上伸展入溶池。 本發明亦繫仰賴選擇固體及氧氣注射搶所在位置， 讓展幅炼池區段升高區以及此等喷泉熔融材料之投射潑 藏、小滴及液流形成於容器的氧氣注入區周圍。 前述展幅熔池區段升高區以及前述熔融材料由升高 各紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公爱） 568952 A7 B7 五、發明説明（6 區投射而環繞氧氣注入區周圍的簾幕之用途為： (a) 讓後燃燒最理想化，經由提供該或各氧氣注射搶 與升高區/簾幕間的空間用於熔池氣體與注入含氧氣體的 容納與混合； (b) 提供高速傳導燃燒所得熱能給熔池之介質； (c) 提供降低容器熱耗損的介質，換言之，升高區/簾 幕；以及 (d) 減少鐵與熔渣小滴及含氧氣體間的反應，該反應 會降低後燃燒。 較佳向下伸展的固體注射搶枝其定位於由該搶出口 端向下垂直畫線交叉爐床床底位在一個圓的多個位置。 較佳步驟（a)包括注入具有足夠動量的進料，讓注入 的固體材料高濃度區係在該圓内部。 更佳該園之直徑係大於或等於爐床底部直徑之三分 之二0 升高區可為連續或非連續。· 簾幕可為連續或非連續。 較佳氧氣注入區為容器中心區。 較佳至少有四根固體注射搶。 展幅熔爐區段其特徵為於該區段之全部熔融材料有 而容積分量的氣隙。 較佳氣體之容積分量至少占展幅熔池區段之30 %容 積比。 步驟（a)產生的氣流造成熔池内部材料的實質移動以 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐〉 9 -----------------------裝-------------·'·:♦·:--------------線 (請先閲讀背面之注意事項再蜞筠本頁) 568952 A7 ___B7_ 五、發明説明（7 ) 及溶池的強力混合。 進料的注入以及由於進料注入造成的氣流以及進料 與熔池的反應造成材料實質移動進入以及移出展幅熔池區 段。 較佳於爐床下區形成金屬豐富區段，以及於金屬豐 富區段上形成展幅熔池區段。 較佳該方法包括定期或連續由容器中流出熔融爐 、;查。 較佳該方法也包括定期或連續由容器中流出熔融鐵 及/或鐵合金。 於步驟（a)注入的進料包括任何適當含鐵材料，包括 鐵礦、其它含鐵礦石例如鉻鐵礦，特別還原礦石，以及含 鐵廢料流例如鋼返料。注意雖然以鐵質材料，換言之，以 鐵為主要成份的材料為較佳含鐵材料，但本發明非僅限於 鐵質材料。 較佳固體材料包括鐵質材料·及/或固體含碳材料。 較佳步驟（a)包括將製程操作所需固體材料總重至少 80%重量比經由固體注射搶注入。 較佳步驟（a)包括以至少40米/秒之速度將進料經由固 體注射搶注入熔池。 較佳速度為8(M〇〇米/秒之範圍。 較佳步驟（a)包括經由固體注射搶以質量流速至多2.0 t/m2/s將容量注入熔池，此處m2係有關搶輸送管的截面積。 較佳步驟（a)包括經由固體注射搶以固/氣比1〇- 衣紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（21〇><297公嫠） 10 (請先閲讀背面之注意事项再填寫本頁)

568952 A7 _____Β7 五、發明説明（8 ) 18kg/Nm3將進料注入熔池。 較佳含氧氣體為空氣或富氧空氣。 較佳該方法包括於80(M400°C溫度以及200-600米/秒 速度經由氧氣注射搶將空氣或富氧氣體注入容器内。 較佳容量於環繞氧氣注射搶下端自由空間之濃度係 占空間容積之5%或以下。 較佳環繞搶下端之自由空間為半球形容積，該容積 直徑至少為搶下端外徑的2倍。 較佳搶下端周圍自由空間係不大於搶下端外徑的4 倍。 較佳於搶下端周圍自由空間之空氣或富氧空氣所含 氧至少50%，及更佳至少60%容積比被燃燒。 較佳該方法包括將空氣或富氧空氣以渦旋運動注入 容器内部。 於本發明之上下文中，「熔煉」一詞須了解表示熱處 理’其中化學反應還原進料而產·生液態鐵及/或鐵合金。 較佳於步驟（a)於熔池產生氣流至少為0.35 Nm3/s/m2(此處m2表示通過爐床最小寬度之水平截面積）。 較佳於步驟（a)於炫池產生的氣流至少0.5 Nm3/s/m2 ^ 較佳於步驟（a)於熔池產生的氣體流速係低於2 Nm3/s/m2 〇 於熔池產生的氣流部份係由於氣體由底壁及/或側壁 注入熔池產生。 熔融材料可於側壁上形成「濕」層或「乾」層。「濕」 本紙張又度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 11 ......................裝----------------：訂..................線. (請先閲讀背面之注意事項再填趑本頁) 568952 A7 _B7_ 五、發明説明（9 ) 層包含黏著於側壁的凍結層、半固體層（泥漿層）以及外部 液體膜。「乾」層為實質全部熔渣皆被凍結的層。 容器内熔渣的產生可經由變更含金屬進料、含碳材 料及助熔劑進給至容器的速率以及變更操作參數如含氧氣 體注射速率而予控制。 於該製程係有關生產鐵的情況，較佳製程包括控制 熔融鐵中溶碳濃度於至少3重量％，以及維持熔渣於強力 還原條件下，結果導致鐵氧化物濃度低於6重量％，更佳 低於5重量％(以由容器中流出的熔渣之鐵氧化物中之鐵含 量測量）。 含鐵材料及含碳材料的注入可經由相同或分開矛搶 進行。 較佳後燃燒程度至少為40%，此處後燃燒定義為： ([C02]+ [H20]) / ([C02]+ [H20]+ [CO]+ [H2]) 此處： [co2]=廢氣之二氧化碳容積百分比 [H20]=廢氣之水容積百分比 [co]=廢氣之一氧化碳容積百分比 [H]]==廢氣之氫氣容積百分比 概略言之，本發明也提供一種經由直接熔煉法製造 鐵及/或鐵合金之裝置’該裝置包含一固定式非可傾斜的 容器，該容器有爐床、側壁及爐頂，最小寬度至少4米， 及較佳至少6米於爐床内部用以容納鐵及熔渣熔融浴，該 寬度包括富金屬區段以及富金屬區段上方的展幅熔池區 衣紙乐尺度適用中S國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 12 (請先閲讀背面之注意事項再蜞筠本頁) •訂· 568952 五、發明説明（10 段 部； 板； 特定言之： u)爐床係由耐火材料製成且有個底部以及多個側 (b)側壁係由爐床側部向上伸展，側壁包括水冷式面 (c) 至少一根搶向下伸展入容器内部，用以將含氧氣 體注入容器之熔池上方區域； (d) 至少三根固體注射搶，用以將含鐵材料及/或含碳 材料之進料以及載氣注入熔池内部，較佳注入熔池的富金 屬區段内部；以及 (e) —個由容器内流出熔融金屬及熔渣之裝置。 較佳固體注射搶細長，且伸展穿過容器側壁的水冷 式面板，以及向下向内穿入容器爐床區。 較佳爐床界定於容器内之一個筒形區，以及向下伸 展的固體注射搶係設置成由搶出口端向下垂直畫線交又爐 床底係位在爐床内部一個圓形上的多個位置。 更佳圓直徑係大於或等於爐床床底直徑之三分之 較佳氧氣注入區為容器的中區。 更佳側壁包括： (a) —個上桶段其界定一個筒形區於容器内部，而該 筒形區之直徑係大於爐床界定區直徑；以及 (b) —個下桶段，其包括耐火材料内部襯墊以及界定 .....................裝…… (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) :線丨 各紙成尺度適用中國國家標準（挪）規格（2i〇x297公愛） 13 568952 A7 ______B7_ 五、發明説明（11 ) 載頭錐形區於容器内部。 載頭錐形區提供爐床於上桶段間的過渡區。 較佳固體注射搶伸展入容器内部至少1米，及更佳至 少1.5米且係沿該長度自行支撐。 固體注射搶數目可依據爐床維度而視需要改變。舉 例言之，爐床為直徑4米之概略筒形時，較佳至少有四根 固體注射搶。當爐床直徑為6米時，較佳至少有六根顧體 注射搶。當爐床直徑為8米時，較佳至少有八根固體注射 搶。於使用限度範圍内，固體注射搶數目也可經由變更尺 寸改變俾提南產品的整體產出量。 較佳固體注射搶環繞容器周邊間隔距離相等。 進一步參照附圖舉例說明本發明，附圖以縱剖面顯 示本發明方法及裝置之較佳具體實施例之示意形式。 後文說明係有關製造熔融鐵之熔煉鐵礦内容，但需 了解本發明非僅限於本應用例而可適用於任何適當進料。 附圖顯示的直接熔煉裝置包括一個冶金容器，概略 標示為11。容器11有個爐床，包括由耐火碑製成的底部12 及側部13 ;側壁14形成為概略圓柱形料桶而由爐床側部i 3 向上伸展，料桶包括一個由水冷式面板製成的上桶段51以 及一個由水冷式面板且帶有耐火碑之内部襯墊製成的下桶 段53 ;頂部17 ;廢氣出口 18 ;用以連續排放熔融鐵的前爐 床19 ;以及用以排放熔融熔渣的流出孔21。 爐床及上桶段51界定容器内部的筒形區段。下桶段53 界定容器内部的概略載頭錐形筒形區段，下桶段提供較狹 衣紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 14 (請先閲讀背面之注意事项再填筠本頁) .訂·， # 568952 A7 B7 五、發明説明（12 窄直徑爐床與較寬直徑的上桶段51間的過渡區段。於商業 規模之工廠，換言之，每年生產至少50萬噸熔融鐵的工廠， 爐床直徑至少4米，及更佳至少6米。 須注意本發明非僅限於此種容器組合，而係延伸至 任何其它可以商業規模製造熔融金屬之適當形狀與大小的 容器。 使用中，容器含有鐵及熔渣熔池。 容器嵌合一根向下伸展的熱空氣喷搶26用以輸送熱 工氣至谷器中間上區91’以及輸送由溶池釋放出的後燃燒 反應氣體。搶26於下端具有外部直徑d。搶26係定位成： ⑴搶20中軸相對於水平轴夾角2〇至9〇度（第夏圖顯示搶 26之夾角90度）； (u)搶26深入容器内的距離至少為搶下端的外徑〇 ; 以及 (iii)搶26之外徑至少為搶下端於熔池寂靜表面（圖中 未顯示）外部直徑D的3倍。 「寂靜表面」須了解係表示無氣體及固體注射於容 器時的熔池表面。 須注意依據互相關聯之多項因素包括容器大小及幾 何之範圍決定，可有多於一根搶26。 容器也嵌合六根固體注射搶27(附圖僅顯示二根），通 過側壁14向下向内以相對水平為2〇-7〇度夾角伸展入熔池 内部，用以注射夾帶於乏氧載氣的進料至熔池，該進料為 鐵礦、固體含妓材料及助溶劑。 衣紙張尺度適用中國國家標準（CNTS) A4規格（210X297公爱） 15 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝· ，τ· 線丨 568952 A7 __B7 _ 五、發明説明（13 ) 搶27係設置成搶27之出口端39環繞於容器中轴之間 隔距離相等。此外，搶27係定位成由出口端39垂直向下畫 .線交又爐床底部12於圓的位置71，該圓直徑約為爐床直徑 的三分之二。 注意搶27之位置係就氧搶26之位置以及形成熔融材 料簾幕72至少環繞搶26且介於容器側壁14與搶26間的目的 選擇；須注意於不同的容器/搶26配置時不同排列的搶27 可能更適合達成此項目的。特別，須注意本發明非僅限於 搶26位在中央的排列。 使用時，鐵礦、固體含碳材料（典型為煤）、及助熔劑 (典型為石灰及氧化鎂）夾帶於載氣（典型為氮氣）經由搶27 以至少40米/秒，且較佳80-100米/秒之速度注入熔池。固 體材料/載氣的動量承載固體材料及氣體朝向爐床底部12 進入以容器中軸為中心但隔開的區域（編號24表示的圓形 區域）。此等區於後文說明稱做為高濃度固/氣注入區。煤 被脫去揮發物因而產生氣體。碳部份溶解於金屬，以及部 份保留為固鱧碳。鐵礦熔煉成為金屬，熔煉反應產生一氧 化碳氣體。氣體轉運入熔池，且經由脫去揮發物及熔煉而 產生顯著浮力將炼融材料（包括金屬及熔渣）以及固鱧碳由 熔池中向上舉升。 炼融材料及固體碳的浮力向上舉升，造成溶池的實 貝搜動’特別恰在高濃度固/氣注入區24上方且由該區向 外隔開’結果形成展幅熔池區段28，其表面以箭頭3〇指示。 特別’展幅炫池區段2 8表面形成一個介於中區91與容器側 衣纸張尺度適用中國国家標準（CNS〉M規格（21〇χ297公营） 16 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

、一 HU # 568952 A7 _____ B7_ 五、發明説明（Η ) 壁Η間的環形升高區70。攪動程度係讓展幅熔池區段28内 部的熔融材料出現實質移動，以及此區段内部熔融材料強 力混合至有合理一致的溫度的程度，典型為1450· 1550。(：， 整個區段的溫度變化約為30eC。 即使炼融材料於展幅溶池區段28強力混合，但熔融 鐵朝向爐床下部漸進沉降而形成富金屬區段23，經由前爐 床19連續移出。 展幅熔池區段28於富金屬區段23間的界面大半係由 高濃度固/氣注入區24決定。熔融材料由此區實質向上移 動可藉由經由搶27的額外進料的連續供給以及原已熔融材 料的向下移動而與補償。 此外，來自高濃度固/氣注入區24之向上氣流投射部 份炼融材料（主要為熔渣）呈潑濺、小滴及液流超越展幅熔 池區段28之升高區70，以及形成前述簾幕72。於簾幕72的 溶融材料接觸側壁14上桶段51，該上桶段係於展幅熔池區 段28及頂17上方。 概略言之，展幅熔池區段28為液體連續容積，而其 中含有氣隙。 前述熔融材料的移動可見呈一連串由高濃度固/氣注 入區噴射的噴泉，且形成展幅熔池區段28之升高區70以及 形成熔融材料簾幕72。 此外，使用中，800-1400。(：溫度及200-600米/秒速度 的熱空氣經由搶26注入容器中區91，偏轉於該區向上投射 的熔融材料，結果造成大致不含金屬/熔渣的自由空間29 ......................裝.........I........訂.................線 (請先閲讀背面之注意事項再«舄本頁) 衣紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 17 568952 A7 --------!Z____ 五、發明説明（15 ) 形成於搶26末端周圍。此種向下喷射熱空氣促成投射熔融 材料成形為前述簾幕72形狀。 搶27之位置係選擇讓其出口端39於處理操作期間係 南於富金屬區段23表面。搶27如此定位可減少經由接觸熔 融金屬而受損的風險，同時可藉加壓内部水冷卻而冷卻 搶’而無水直接接觸容器的溶融金屬的風險。特別，搶 之位置選擇為出口端28於寂靜條件下係高於富金屬區段23 表面150-1500毫米之範圍。就此方面而言，雖然附圖顯示 搶27係深入容器内部，但搶27之出口端可齊平側壁14。 經由搶26噴射熱空氣後燃燒搶26末端周圍自由空間 29以及周圍熔融材料的反應氣體一氧化碳及氫氣，且產生 約2000°C或以上的高溫。傳熱至氣體注入區的熔融材料， 特別經由熔融材料而部份傳熱至富金屬區段23。 自由空間29對於達成高度後燃燒相當重要，原因在 於自由空間29可夾帶展幅熔池區段28上方空間的氣體進入 搶26端區，因而增加可利用的反應氣體暴露於後燃燒。 簾幕72對於屏障來自後燃燒喷射的輻射能至側壁14 也提供部份效果故有其重要性。 此外，於簾幕72内部熔融材料之上升及下降小滴、 潑濺及液流為將後燃燒產生的熱量傳遞給熔池的有效手 段。 須了解本發明絕非囿限於舉例說明組成的特定細 節，多種修改及變化皆落入本發明之精髓及範圍。 木纸張尺度適用中國国家標準（CNS) A4規格（210X297公爱） · 18 (請先閲讀背面之注意事項再填舄本頁) •訂·、 # 568952 A7 B7 五、發明説明（ 16 元件標號對照 11...冶金容器 12...底部 13…側部 14…側壁 17".頂 18···出口 19...前爐床 21…流出孔 23...富含金屬區段 24··.固/氣注入區 26...熱空氣注射搶 27...固體注射搶 28...展幅熔池區段 29...自由空間 30…箭頭 39...出口端 51…上桶段 53...下桶段 70...環形升高區 71...所在位置 72...簾幕 91...上區 (請先閱讀背面之注意事項再填窍本頁) 衣紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 19

Claims (1)

1. 568952 A B c D 六、申請專利範圍 第90117688號專财請案”專利範圍修正本9^1()月3日: 1. 一種製造鐵及/或鐵合金之直接熔煉方法，f方法係以 商業規模於冶金容器操作，該容器有個爐床、多個側壁 及一個爐底，以及爐床内部之最小寬度至少4米，該方 法包括下列步驟： (a) 將固體材料的進料以及載氣經由三根或三根以 上向下伸展的固體注射搶注入熔融金屬及熔融爐逢的 熔池内，藉此產生一股氣流其造成： — 裝 ⑴形成展幅熔池區段；以及 (ii)欲由展幅溶池區段向上投射的溶融材料之潑 濺、小滴及液流；以及 訂 (b) 經由至少一根氧氣注射搶將含氧氣體注入容器 一區，以及後燃燒由熔池释放出之可燃氣體； 以及該方法之特徵為經由選擇固體注射及氧氣注 射搶數目以及搶的相對位置•，以及控制製程操作條件包 括於前述步驟（a)及（b)經由搶注射進料及含氧氣體之速 率讓： ⑴展幅熔池區段包括一個升高區環繞容器之氧氣 注入區且介於該氧氣注入區與側壁.間；、 (ii) 炼融材料之潑瀵、小滴及液流由升高區向上投 射，且形成一張簾環繞該氧氣注入區且介於氧 氣注入區與側壁間；以及濕潤側壁；以及 (iii) 形成一個「自由」空間環繞該或個氧氣注射搶 下端，自由空間具有熔融材料濃度係低於展幅 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格UlOX297々« ) 20 熔池區段之熔融材料濃度。 如申請專利範圍第丨項之方 戈具中於步驟⑷產生的氣 机造成材料於熔池内部的音所 合。 n。丨的貫質移動以及熔池的強力混 申請專利範圍第1項之方▲，其中步驟⑷經由進料的 /主入以及進料㈣池反應產生的氣體流造成材料實質 移進及移出展幅熔池區段。 2請專利範㈣⑴射任—項之方法，包括定期由 各器中流出炼融炫造。 如申請專利範圍第1至3項中任一 ^仕貝之方法，包括由容器 中連續流出溶融炼潰。 如=專㈣㈣1至3項巾任—項之方法，其包括定期 由谷器中流出熔融鐵及/或鐵合金。 如申請專利範圍第⑴項中任―項之方法，其包括由容 裔連續流出熔融鐵及/或鐵合金。 如申請專利範圍第1至3項中•任一項之方法，其中步驟⑷ 包括經由固體注射搶將製程使用的固體材料總重之至 少80%注入製程中。 如申請專利範圍第⑴項中任—項之方法，以㈣⑷ 包括經由固體注射搶以至少40米/秒之速度將進料注入 溶池内部。 如申請專利範圍第9項之方法，其中該速度係於8〇_ι〇〇 米/秒之範圍。 如Μ專㈣㈣丨至3射任—項之方法，其〇 568952 ABCD 六、申請專利範圍 包括經由固體注射搶以至多2.G t/m2/s^量流速將進 料注入熔池，此處m2係有關搶輸送管戴面積。 12.如申請專利範圍第丨至3項中任一項之方法，其中步驟 包括經由固體注射搶以固體/氣體比1〇_18 kg/Nm3將進 料注入溶池。 3 ·如申叫專利範圍第1至3項中任一項:之方法，其中步驟（b) 包括經由氧氣注射搶於80〇_14〇〇。〇以及以2〇〇_6〇〇米/秒 速度將做為含氧氣體之空氣或富氧空氣注入空氣内部。 14·如申請專利範圍第丨至3項中任一項之方法，包括於步驟 (b)於渦旋運動將做為含氧氣體之空氣或富氧空氣注入 容器内部。 15·如申請專利範圍第丨·至3項中··任一項之方法，其中步驟 產生的氣體流至少為〇·35 Nm3/s/m2(此處m2係有關通過 爐床最小寬度的水平截面積）、。 16·如申請專利範圍第15項之方法，其中步驟（〇產生至少 〇·5 Nm3/s/m2之氣體流。 Π·如申請專利範圍第15項之方法，其中步驟（a)產生至少2 Nm3/s/m2之氣體流。 18· —種經由直接熔煉法製造鐵及/或鐵合金之裝置、，該裝 置包括： (a)—個固定式非可傾斜的容器，用以容納金屬及 熔渣之炼池，其包括一個富氧區段以及一個展幅熔池區 段於富氧區段上方，該容器包括一個爐床具有最小内部 寬度至少4米以及側壁係由爐床向上伸展，爐床係由耐 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公袭) ----*- ' 22 - )68952

   ABCD

   申請專利範圍 火材料製成，以及側壁包括水冷式面板；‘ (b) 至少一根向下伸入容器内部的槍，用以將含氧 氣體注入容器之溶池上方區域； (c) 至少三根固體注射搶，用以將進料及載氣注入 熔池；以及 (d) 由容器内部流出熔融金屬及熔渣之裝置。 19·如申请專利範圍第18項之裝置，其中該固體注射槍為細 長，且伸展貫穿於容器側壁的水冷式面板，以及g下向 内深入容器的爐床區。 2〇·如申请專利範圍第18項之裝置，其中該爐床界定一個筒 形區於容器内部，以及該等向下伸展的固體注射搶係定 位成由搶出口端向下垂直晝.線交又爐床底部於爐床内 部一個圓圈上的多個位置。 a如申請專㈣圍第19項之裝i，其中該爐床界定一個筒 形區於容器内部，以及該等向下伸展的固體注射搶係定 位成由搶出口端向下垂直畫線交又爐床底部於爐床内 • 气 部一個圓圈上的多個位置。. •如申明專利範圍第20或21項之裝置，其中該圓之直徑係 大於或等於爐床寬度直徑的三分之二。 、 23=申請專利範圍第18至21項中任—項之裝置，其中該氧 氣注入區為容器的中區。 24.如申請專利範圍第18至21項中任一項之裝置，其中該側 壁包括： (a) —個上桶段其界定一個筒形區於容器内部，而 z氏張尺度適準（CNS) A4祕⑵㈣公 23 範圍 申請專利 該筒形區之直徑係大於爐床界定區直徑；以及 (b)個下桶段，其包括耐火材料内部概塾以及界 定戴頭錐㈣於容㈣部，相頭錐輕形成上桶段與 爐床間的過渡區。 士申明專利範圍第18至21項中任一項之裝置，其中該固 體主射搶係深入容器内至少丨米且沿該長度可自行支 撐0 本纸張尺度適用中國國家標準（CMS) A4規格（210父297公釐） 24