JPH07197114A - コークス充填層方式の竪型製錬炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、コークスが炉内を安定して降下する
と共に、熱効率の優れた操業ができるコークス充填層方
式の竪型製錬炉を提供することを目的とする。 【構成】炉上方のホッパから複数本の装入管を介してコ
ークスを供給して形成されたコークス充填層に、炉下部
円周方向で上下２段に設けた複数本の送風用羽口のう
ち、上段羽口より粉状の金属酸化物、及びスラグ成分調
整用の造滓剤を、下段羽口より酸素含有ガスを吹込み、
該金属酸化物を溶融、還元するコークス充填層方式の竪
型製錬炉において、上記コークス装入管を、その中心軸
が炉円周方向で隣り合う送風羽口の直前に形成されるレ
ースウェイ間の中間位置になるように設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、炉頂から複数の装入管
を介して供給、形成されたコークス充填層を有し、炉下
部の円周方向に複数本設けた羽口から熱風を吹込んで金
属酸化物を溶融、還元する竪型製錬炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】コークス充填層方式の竪型製錬炉は、例
えば特開昭５７−１９８２０５号公報で開示されている
ように、コークスが充填された炉下部の円周方向で、上
下２段に設けた羽口前に形成されるレースウェイ内部の
高温域へ、粉状原料を吹き込み、そのレースウェイ内部
の熱とコークス中の炭素により該粉状原料の溶融、還元
を行うものである。その際、該粉状原料の還元よりも溶
融が先行するため、未還元の溶融物が上段羽口から下方
へ滴下する。この未還元溶融物は、コークス充填層内を
滴下中に金属への還元が終了するが、その還元に必要な
熱は、下段羽口から炉内へ送風された空気中の酸素及び
富化酸素とコークスの燃焼で発生したガスから供給され
る。

【０００３】ところで、この炉へのコークスの装入は、
特開昭５７−１５３０７号公報で開示されているよう
に、従来は炉中心付近と炉壁付近にコークス装入管を設
置して行われていた（図３参照）。この装入方法は、炉
内でのコークス堆積面をできるだけ平坦に保ち、炉内全
面で通気抵抗を均一にして、炉内ガス流の偏流を低減し
ようとするものであった。一般に、コークス充填層方式
の竪型製錬炉では、炉内のコークスを安定して降下させ
るため、かつ炉体への熱負荷を低減するために、炉内中
心部を流れるガス流を強化する（中心部を流れるガスを
多くする）ように操業が行われる。しかし、上記特開昭
５７−１５３０７号公報に記載のコークス装入方法で
は、炉頂中心部に設置したコークス装入管への熱負荷が
非常に大となり、装入管の変形等の問題が生じ、設備保
全に多くの費用が必要となるという問題があった。

【０００４】そこで、本出願人は、最近、特願平４−７
１７６４号として、上記特開昭５７−１５３０７号公報
記載の技術で生じる問題点を解決する目的で、図４に示
すようなコークス装入方法を提案した。それは、コーク
ス装入管の中心軸を下段送風羽口が形成するレースウェ
イのほぼ中心と一致するように設定し、コークスの消費
域であるレースウェイの直上に装入管を設置することに
より、炉内コークスの降下を安定させ、炉の安定操業を
図ったものである。

【０００５】しかしながら、この特願平４−７１７６４
号のように、コークス装入管をレースウェイ直上に設置
しても、以下のような別の問題が生じた。すなわち、装
入管から炉内のコークス充填層の表面にコークスが流出
する際、そのコークスの堆積状態は装入管の下端を頂点
とする山形状になるが、この場合は、コークス粒径の大
きい粒子ほど転がる距離が大きくなるため、装入管の直
下では粒径が小さく、装入管から水平方向で遠くに離れ
る程、粒径が大きいコークスが堆積する傾向がある。こ
の状況を、図５の概念図で示す。水平断面でみるとレー
スウェイ位置ではコークス粒径は小さくなり、レースウ
ェイから離れるほどコークス粒径が大きくなる。また、
炉内でコークスの降下する流線は、ほぼ炉シャフト部の
傾きに応じて鉛直方向に流れるので、炉内頂部での水平
断面方向のコークス粒径分布は炉下部においても保存さ
れる。その結果、羽口前で発生したガスは炉の上方へ流
れるが、その際、コークス粒径が小さい領域では通気抵
抗が大きいため、コークス粒径の大きい領域を選択的に
ガスは流れることになる。従って、レースウェイ直上に
装入管を設置すると、羽口付近のコークスは粒径が比較
的小さく、羽口前から水平方向に遠ざかるほどコークス
粒径が大きいので、下段羽口前で発生したガスは炉中心
部、及び隣接する各羽口との間の領域へより流れやすく
なる。上述したように、コークス充填層方式の竪型製錬
炉では、上段羽口から吹き込まれた粉状原料が滴下する
際に、下段羽口前で発生する高温ガスからの熱供給で還
元が進行するので、下段羽口前で発生したガスができる
だけ鉛直上方へ流れ、上段羽口前から滴下する未還元溶
融物と熱交換することが望ましい。

【０００６】しかしながら、特願平４−７１７６４号の
コークス装入方法では、以上説明した理由で、上段羽口
前から滴下する未還元溶融物と下段羽口前で発生したガ
スとの効果的な熱交換ができず、下段羽口から供給する
熱が有効に利用されないのである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる事情
を鑑み、コークスが炉内を安定して降下すると共に、熱
効率の優れた操業ができるコークス充填層方式の竪型製
錬炉を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】発明者は、上記目的を達
成するため、本発明で対象としている竪型製錬炉の冷間
縮尺模型を用い、炉内のガス流れと、コークス粒径分布
に関する試験、研究を行った。その際、下段羽口前で発
生するガスが効果的に上段羽口方向へ上昇するために
は、水平方向断面での羽口近傍のコークス粒径を周辺よ
り比較的大きくすることが効果的であることがわかっ
た。本発明は、この知見を具現化したもので、炉上方の
ホッパから複数本の装入管を介してコークスを供給して
形成されたコークス充填層に、炉下部円周方向で上下２
段に設けた複数本の送風用羽口のうち、上段羽口より粉
状の金属酸化物、及びスラグ成分調整用の造滓剤を、下
段羽口より酸素含有ガスを吹込み、該金属酸化物を溶
融、還元するコークス充填層方式の竪型製錬炉におい
て、上記コークス装入管を、その中心軸が炉円周方向で
隣り合う送風羽口の直前に形成されるレースウェイ間の
中間位置になるように設けたことを特徴とするコークス
充填層方式の竪型製錬炉である。

【０００９】

【作用】本発明では、炉上方のホッパから複数本の装入
管を介してコークスを供給して形成されたコークス充填
層に、炉下部円周方向で上下２段に設けた複数本の送風
用羽口のうち、上段羽口より粉状の金属酸化物、及びス
ラグ成分調整用の造滓剤を、下段羽口より酸素含有ガス
を吹込み、該金属酸化物を溶融、還元するコークス充填
層方式の竪型製錬炉において、上記コークス装入管を、
その中心軸が炉円周方向で隣り合う送風羽口の直前に形
成されるレースウェイ間の中間位置になるように設けた
ので、下段羽口前のコークス粒径をその周辺部より大き
くすることができるようになり、上段羽口前から滴下す
る未還元溶融物と上記下段羽口前で発生する高温ガスと
の接触が容易になる。その結果、熱交換の効率が著しく
増大することになる。以下、図１〜２に基づき、本発明
の内容を説明する。

【００１０】図１は、本発明に係るコークス充填層方式
の竪型精錬炉の概要である。それは、縦断面図の図１
（ａ）より明らかなように、装入管８が、炉上のホッパ
７に蓄積された塊状コークス６を炉内へ供給する構造で
あり、金属酸化物の粉状原料は上段羽口２から吹込ま
れ、酸素含有ガスが下段羽口より吹込まれる。また、平
面図の図１（ｂ）に示したように，下段羽口２’前のレ
ースウェイ３は、正常な操業が行われている際には、い
ずれも上下方向にほぼ同等の大きさの空洞である。そし
て、本発明のポイントは、これらのレースウェイ３を包
含するドーナツ状領域１２の中で、且つ隣接する各レー
スウェイ３の間の中間に相当する位置に、その中心軸が
くるように、装入管を設置するものである。その結果、
装入されるコークスは、炉円周方向に、図２に示すよう
な粒径分布を持つ。つまり、羽口２直前の粒径は、その
周辺部より大きくなる。発明者は、この粒径分布の達成
を冷間模型での実験（実験条件は表１に示す）によって
確認できたのである。

【００１１】

【表１】

【００１２】なお、該装入管の下端が、レースウエイよ
りはるか上方の炉上部になることは、説明を要しない。

【００１３】

【実施例】生産能力１４０Ｔ／Ｄの本発明に係る竪型製
錬炉を製作し、粉状酸化鉄の原料から溶融鉄を製造し
た。その際の操業条件と操業結果を表２に示す。表２よ
り明らかなように、本発明の効果により、１４０Ｔ／Ｄ
の生産を行っても、燃料比１１２０ｋｇ／ｔ−ｍｅｔａ
ｌで操業が可能であった。一方、従来の装入管の中心軸
を各羽口の形成するレースウェイのほぼ中心位置に一致
させて設置した竪型製錬炉での結果（表２比較例）と比
較すると、燃料比で５０ｋｇ／ｔ−ｍｅｔａｌの低減が
あったことになる。

【００１４】

【表２】

【００１５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明では、炉下部
円周方向に複数本の送風用羽口を上下２段配設し、その
上下２段の羽口の内、上部の羽口より粉状の金属酸化
物、及びスラグ成分の調整用の造滓剤を炉内のコークス
充填層に吹込む竪型製錬炉において、コークス装入管の
配置を変える改造をしただけで、炉内で高温ガスと溶融
物の適正な接触を保つことができるようになり、操業に
おける燃料比の著しい低減が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るコークス充填層方式の竪型製錬炉
の概要を示す図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は平
面図である。

【図２】冷間模型における本発明実施時の円周方向コー
クス粒径分布である。

【図３】従来の竪型製錬炉の概要を示す縦断面図であ
る。

【図４】同一出願人の特願平４−７１７６４号で出願中
の竪型製錬炉の概要図であり、（ａ）は縦断面図、
（ｂ）は平面図である。

【図５】図４の装置で得た炉内円周方向でのコークスの
粒径分布である。

【符号の説明】

１ コークス充填層 ２、２’ 上段羽口、下段羽口 ３ レースウェイ ４ ガス流 ５ ６ コークス ７ コークス供給ホッパ ８ 装入管 １２ レースウェイを包含するドーナツ状領域 １３ シャフト部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炉上方のホッパから複数本の装入管を介
   してコークスを供給して形成されたコークス充填層に、
   炉下部円周方向で上下２段に設けた複数本の送風用羽口
   のうち、上段羽口より粉状の金属酸化物、及びスラグ成
   分調整用の造滓剤を、下段羽口より酸素含有ガスを吹込
   み、該金属酸化物を溶融、還元するコークス充填層方式
   の竪型製錬炉において、 上記コークス装入管を、その中心軸が炉円周方向で隣り
   合う送風羽口の直前に形成されるレースウェイ間の中間
   位置になるように設けたことを特徴とするコークス充填
   層方式の竪型製錬炉。