JPH0778252B2 - 溶融シャフト炉による製鉄におけるまたは関する改良 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は例えば近代的な送風炉によって代表されるシャ
フト炉のような溶融シャフト炉による製鉄に関する。

背景技術 シャフト炉において、コークス、鉱石（通常は一部の焼
結体と多分ペレット状となった材料を含む）および多種
の添加物が炉の上部に挿入され、そして必要な燃焼と溶
融が、炉の朝顔にある熱風管から羽口を経て炉内に注入
された熱空気流によって炉内で行なわれる。

この炉によって生産されるものは鉄であり、これは炉の
底部に近接する炉床より出洗する。

従来より、送風炉について羽口で送風中に石油燃料やそ
の他の炭化水素燃料を濃厚に混入させ、熱的入力を増加
させてこれによる炉内のコークス要求量を低下させるこ
とが提案されている。また、そのような燃料として粒状
または粉状の石炭を用いること、または粉状のまたは水
中でのスラリ状の石炭を用いることが提案されている。

同様に熱風内の酸素濃度を適度に押さえ、炉の溶融能力
を高めることが提案されている。

しかしながら、これらすべての提案は送風炉の標準的作
用を増加させかつ改良させるものである。そのような増
加を伴う送風炉作用は、都合よくいけば生産性および経
済性の点で良好な効率となるけれども、通常状態での作
用が続く。

本発明の目的は、石炭と酸素の消費を高めるという点で
作用を改善できるシャフト炉を提供することである。

発明の開示 本発明は、鉄鉱石とコークスを炉の上部に提供する工程
と、石炭と酸素を炉の溶融域に注入する工程と、を備え
た溶鉱炉による製鉄方法において、 石炭と酸素の注入量は、石炭に対する酸素の注入量の比
が一酸化炭素と水素を発生させる燃焼に関する化学量論
比以下であって、かつ化学量論比の0.7〜0.99の範囲内
となるよう選択され、これによって燃焼を促進し、反応
温度を制御し、かつ溶融用の熱を生じさせることを特徴
とする製鉄方法である。

石炭は、例えば無煙炭やコークス用石炭は高燃焼用石炭
等の混合体よりなり、適切な粒状形、例えば3mmの粒状
形となっている。石炭は経済性を考慮して一般的な目的
に用いる工業用石炭であることが好ましい。

酸素と石炭は単一の入口部材または装置例えばランサや
バーナ等によって導かれるか、あるいは石炭は酸素と例
えば分離ランサによって分離して炉内に入る。また酸素
の添加量は適当な量に押えられて、酸素は上述の空気流
中に混入される。

石炭は湿分を含んでおり、また注入されるスラリ状に炉
内に入り、酸素注入用ランサに近接して注入されること
が好ましい。

送風炉において１つまたはそれ以上の石炭および酸素の
ランサからの注入は、送風用羽口を経て溶融域に対して
行なわれる。しかし、石炭と酸素の注入量が大きい場合
は通常の送風炉羽口は、炉の周囲に配設された酸素およ
び石炭のバーナ用ランサに置き換えられる。

本発明によって生じた作用区域で制御される熱の遊離に
よって、また酸素が存在することによって、化学的作用
の制御を助ける添加物、例えば低シリコン鉄を作るため
の細粒鉄鉱石や、脱硫を助ける添加物をランサを炉内に
挿入することができる。

細粒鉄鉱石をより多く注入することも可能であり、この
ことによって炉の上部に充てんする鉱石量を減少するこ
とができる。

本発明によれば、鉄鉱石と伴に上部に充てんするコーク
スの必要量が非常に少なくなる。酸素と石炭を注入する
ことによって炉内のコークス量を置換できる範囲は炉内
のコークス必要量によって定められるが、これらは積層
物を柔らかくし溶融する高温度の反応中ガスの透過性を
維持しつづけるものである。

さらに、炉内において酸素の注入を少なくとも部分的に
熱風の代用として用いることによって、炉内の生産性を
増加させ、かつオフガスの熱量値を増加させることがで
きる。

さらに本発明によれば、送風炉設備を最大効率で連続的
に使用できるという利点がある。

最後に、次のことは注目すべきである。すなわち、オフ
ガスの熱量値が増加することに加えて、石炭内炭化水素
の高燃焼質量が積層物に用いられるコークスのものより
多くなるため、より多くの有用なオフガスが生産され
る。

本発明は、上述のような製鉄方法を行なうための溶融シ
ャフト炉もその範囲内で含む。

図面の簡単な説明 本発明を容易に理解するため、以下の添付図面によっ
て、２つの実施例を説明する。

第１図は本発明の作用の特徴を組込んだ直立シャフト炉
の立断面図であって送風注入管がない場合を示す図、第
２図は第１図の酸素−石炭用バーナ用ランサを示す立断
面図、第３図は本発明の作用の特徴を組込んだ送風炉の
断面図、第４図は本発明の作用を行なうための酸素およ
び石炭のランサを取付けた送風炉の羽口を示す等角等影
図、第５図は第４図に示した羽口の他の装置を示す概略
立断面図、第６図は第４図に示した羽口のさらに他の装
置を示す概略立断面図である。

発明を実施するための最良の形態 第１図は本発明を直立シャフト炉に適用した場合を示
す。

この実施例において、送風炉の通常の設備と鉱石および
制限された量のコークスからなる積層物が加えられる上
部シャフト炉はなくなる。バーナ装置７（第２図に詳細
に示す）が、炉床８の上方の溶融域で燃焼する酸素と石
炭の混合物を注入するため用いられることがわかる。こ
の酸素と石炭の燃焼によって符号９から出洗される鉄を
生産する。本実施例によれば熱風噴出は完全に取除かれ
る。

第２図に示すように、バーナ装置７は水冷ジャケット25
と二重同軸管を備えている。内側配管26は供給管27から
石炭を移送し、一方外側配管28は供給管29から酸素を移
送する。配管26と28の先端部はジャケット25を越えて炉
内へ突出しており、このため石炭と酸素の混同および燃
焼が炉内で行なわれる。配管28の先端には水冷装置30が
設けられている。

例えば酸素移送装置と外周装置の冷却を強めるような、
石炭の導入手段を含む他の設計も計画可能である。この
装置においては、石炭は酸素流の外周より導かれ、この
場合は環状に又は多数の分離した噴射状に導かれる。

典型的な作用例において、石炭ランサを通る石炭／空気
注入比率が単位温度当り550Kg（これは単位温度当りの
ドライ石炭の注入比率が486Kgに相当する）および酸素
注入比率が単位温度当りで0.477トンの場合、積層物内
のコークスが単位温度当り490Kgから109Kgまで十分な溶
融温度と溶融作業を伴って減少することが可能となって
いる。本実施例では石炭と酸素の注入量は、一酸化炭素
と水素を発生させる燃焼に関する化学量論の値が0.98と
なるようにされている。

第３図に、通常の作用工程における送風炉１の通常の構
成を示す。これは、鉱石（これは一部の焼結体と鉄鋼石
ペレットを含む）とコークスと他の比較的小量の添加物
を混合した積層物を上部に供給するように配置されてい
る。この積層物は炉内を下方に移動し、そして溶融領域
４に至る。この溶融領域４では熱風が熱風管５を経て羽
口３から導入されるが、この熱風は通常は高温空気から
なる。羽口３から炉内へ入る熱風に加えて、羽口３には
第４図、第５図および第６図に示す酸素と石炭の注入装
置が設けられている。

１つの実施例によれば、炉の各羽口から１分間当り 30Kgの石炭と１分間当り15m³までの酸素が注入される
（酸素は各羽口において熱風内の容量が33％となってい
る）。そのような注入によって、積層物中のコークス要
求量が減縮されるということは重要であり、また石炭と
酸素の燃焼によってもたらされた熱量の増加によって溶
融効率も増加する。

本発明による一つの典型例によれば、石炭／空気の注入
比率が石炭ランスを通して単位温度当り300Kgで（これ
は単位温度当りのドライ石炭注入比率が265Kgに相当す
る）、かつ酸素注入比率が単位温度当りで0.276トンの
場合で十分な溶融温度と溶融作用を伴って積層物中のコ
ークスの減少量が単位温度当り490Kgから283Kgへと、ま
た、送風量を単位温度当り1104Nm³から693Nm³へと減少
することができる。本実施例では石炭と酸素の注入量
は、一酸化炭素と水素を生じさせる燃焼に関する化学量
論の値が 0.99となる。

本実施例は75％の焼結体と25％のペレットの積層物で作
用する送風炉を用いている。

第４図乃至第６図は、酸素と石炭の他の注入装置を示
す。第４図に示すように、その装置は、グランド13およ
びシュラウド14を経て送風炉管15および羽口12へ突設さ
れた石炭および酸素用の分離ランサ10,11を有してい
る。石炭は通常はランサ10内で空気混入される。このよ
うな装置は、その装置自体および送風炉の羽口内の作用
が簡単で効率的となっている。

第５図に他の装置を示す。ここで示すように２重かつ同
軸の例えばインコネルのような耐酸化材によって形成さ
れたランサが送風管16および送風炉の羽口17内に取付け
られている。この実施例では、酸素用配管は外側配管19
であり、この酸素用配管は石炭を移送する内側配管18と
同軸となっている。このような装置もまた簡単な装置で
あり取付けも簡単であり、また石炭と酸素の配管の出口
が並置されていることによって、石炭と酸素の効率よい
燃焼が行なわれる。

第６図はまた石炭と酸素が羽口23に向けて配置された出
口21,22を通過し分離して注入される装置を示してい
る。石炭と酸素は、それぞれ羽口の周辺に設けられた単
一の出口かまたは多数の出口を経て炉内に注入される。

以上説明したように、本発明によれば上記のように、石
炭と酸素の注入量を石炭に対する酸素の注入量の比が一
酸化炭素と水素を発生させる燃焼に関する化学量論比以
下であって、かつ化学量論比の0.7〜0.99の範囲内とな
るよう選択したことによって、石炭の冷却材効果を酸素
によって適切に緩和することができる。このため、炉内
の熱バランスを適切に保つことができる。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鉄鉱石とコークスを炉の上部に供給する工
   程と、石炭と酸素を炉の溶融域に注入する工程と、を備
   えた溶鉱炉による製鉄方法において、 石炭と酸素の注入量は、石炭に対する酸素の注入量の比
   が一酸化炭素と水素を発生させる燃焼に関する化学量論
   比以下であって、かつ化学量論比の0.7〜0.99の範囲内
   となるよう選択され、これによって燃焼を促進し、反応
   温度を制御し、かつ溶融用の熱を生じさせることを特徴
   とする製鉄方法。
2. 【請求項２】酸素として純酸素が注入されることを特徴
   とする請求の範囲第１項記載の製鉄方法。
3. 【請求項３】石炭は3mm以下の粒状形となっていること
   を特徴とする請求の範囲第１項記載の製鉄方法。
4. 【請求項４】酸素と石炭は少なくとも１つの結合した入
   口部材または装置より注入されることを特徴とする請求
   の範囲第１項記載の製鉄方法。
5. 【請求項５】酸素と石炭は少なくとも１つのバーナ用ラ
   ンサによって注入されることを特徴とする請求の範囲第
   ４項記載の製鉄方法。
6. 【請求項６】酸素と石炭は分離された入口部材または装
   置により注入されることを特徴とする請求の範囲第１項
   記載の製鉄方法。
7. 【請求項７】酸素は移送部材を経て入口部材に入り、ま
   た石炭は酸素の移送部材および入口装置の冷却を向上さ
   せるように注入されることを特徴とする請求の範囲第４
   項記載の製鉄方法。
8. 【請求項８】石炭と酸素は少なくともいくつかの溶鉱炉
   羽口を介してランサにより注入されることを特徴とする
   請求の範囲第１項記載の製鉄方法。
9. 【請求項９】石炭と酸素は少なくともいくつかの通常の
   溶鉱炉羽口の代わりに、炉の周囲に設けられた酸素およ
   び石炭用のバーナによって注入されることを特徴とする
   請求の範囲第１項記載の製鉄方法。
10. 【請求項１０】石炭および酸素の注入と関連して、添加
    物が化学作用を制御するために炉内に注入されることを
    特徴とする請求の範囲第１項記載の製鉄方法。
11. 【請求項１１】炉内へ充てんされる鉱石の一部は、石炭
    と酸素の注入と関連して細粒として注入されることを特
    徴とする請求の範囲第１項記載の製鉄方法。