JPH089727B2 - 竪型炉の操業方法及び竪型炉設備 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、通風性を不良とする金属原材を装入した場
合でも炉内圧力を上昇させたり変動させたりすることの
ない竪型炉の操業方法及び竪型炉設備に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

竪型炉は、これに金属原材を装入し、炉壁の外側に設
けられた風箱に導かれた酸素含有ガス（一般に空気）を
風箱の内圧により羽口から炉内に所定の酸素供給量とな
るように吹き込み、炉内のコークスを燃焼させて金属原
材を溶解，精錬して溶銑及び溶滓を炉の下部の出銑樋及
び出滓樋から流出させるように操業される。

この溶銑及び溶滓の流出状態を後方除滓連続出銑式竪
型炉を例としてその下部の断面図を示す第４図により更
に詳細に説明する。

炉本体１の出銑樋２側の炉壁下端1aは出滓樋３側の炉
壁下端1bよりも僅かに低くなつており、また出滓樋３側
の炉壁下端1bを基準とする出銑樋２の上端2aの高さＸ及
び出滓樋３の上端3aの高さＹ（これらをダムの高さと言
う）では高さＸが高さＹよりも僅かに低くなつている。
炉本体１内で溶製された溶銑４と溶滓５とは炉本体１の
下部に溜り、そして溶銑４の比重が溶滓５のそれよりも
大きいことから溶銑４は出銑樋２から、また溶滓５は出
滓樋５からそれぞれ流出することになる。このような竪
型炉において、出銑樋２及び出滓樋３のダムの高さＸ及
びＹは、次のように決められる。溶銑４及び溶滓５が第
４図に示す如く最も標準的な状態で炉本体１内と出銑樋
２内及び出滓樋３内とで圧力がバランスしているとした
ときに、次式が成立する。

先ず出銑樋２側では Ｘ×γｉ＝S₁×γｓ＋Ｐ ここで γi:溶銑４の比重量 S₁ :炉本体１内の溶滓５の厚さ γs:溶滓５の比重量 P :炉本体１のガス内圧 が成立する。

同様に出滓樋３側でも、 S₂×γｓ＋Ｍ×γｉ＝S₁＋Ｐ S₂Ｍ＝Ｙ ここで S₂：出滓樋３内の溶滓５の厚さ M :出滓樋３内の溶銑４の厚さ が成立する。

以上のように、理想的な操業状態における出銑樋２及
び出滓樋３のダムの高さＸ及びＹと、溶銑４と溶銑５と
の比重量γi,γs,炉本体１内と出滓樋３内の溶滓５の厚
さS₁，S₂及び炉本体１のガス内圧Ｐとの関係が示される
が、実際の操業状態においては往々にして上記諸式は成
立していない場合が起こるので、安定操業を続けるため
には、現実に設置されているダムの高さX,Yと必要なダ
ムの高さの差が小さく且つ変動を極力なくすように操業
する必要がある。操業中においては普通上記γi,γs,
S₁，S₂の変動は小さいから、結局炉本体１のガス内圧Ｐ
を適切に且つ変動が小さくなるような操業をする必要が
ある。

従来、上記のような必要を満たすために、使用する金
属原材として炉内での通風性の良いものが使用されてい
た。その理由は、若し金属原材により炉内の通風性を著
しく悪化させた場合、酸素含有ガスの吹き込み圧を高く
したり燃焼後のガスの排気を抑えられて炉内圧力が高く
なるため、出銑樋２及び出滓樋３側と炉本体１内との圧
力バランスが崩れ、各樋から溶銑や溶滓が吹き出すこと
になるからである。そのため、従来の操業方法によれ
ば、炉内の通風性を不良にする金属原材、例えばスラ
ジ，ダスト，スケール，クラツプ細片等の粉粒状のもの
や極端に大径（例えば許容限度である炉径の1/3以上）
の塊状のもの等は使用出来ない欠点があつた。

また、このような現象が起こつた場合、炉本体内の圧
力を下げるため、羽口から吹き込む酸素含有ガス量を減
少させる方法が取られるが、このことにより炉内へ供給
される酸素量が減つて燃焼コークス量が減少するため、
溶解速度が落ちるという欠点もあつた。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明者らは上記のような従来技術の欠点を解消し、
それぞれ製鋼工程で生じるところの、転炉ダストや高炉
ダストの如きダスト，酸洗工程で生じた酸洗スラジの如
きスラジ，熱延工程で生じた熱延スケール，スクラツプ
細片の如き製鋼原料として再使用可能である成分を多量
に含有しているがそのまま竪型炉内に装入すると通風を
不良にする金属原材の有効利用の必然性に立ち至り、通
風を不良にする金属原材を使用しても炉内と出銑や出銑
樋との圧力バランスを崩さずしかも金属原材の溶解速度
もほぼ一定に保つことの出来る竪型炉の操業方法及びそ
の実施に適する竪型炉設備を構成することを本発明の課
題とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは種々の検討した結果、酸素含有ガスとし
て空気と酸素ガスとを併用し、通風性を不良にする金属
原材を使用した場合でもその通風性の不良な程度に応じ
て酸素合計量を一定とする条件下に空気及び酸素ガスの
各流量を増減して常に炉内圧を一定に維持するように構
成することによつて上記課題を解決出来ることを究明し
て本発明を成した。

従来でも空気に酸素ガスを混入したいわゆる酸素富化
空気の使用は試みられているが、その目的は燃料節約，
粗悪コークス対策，省エネルギー，溶銑の温度や流動性
の向上等であり、従つてその使用方法も通風性を不良と
する金属原料を使用したときの炉内圧力上昇と変動とを
防止するためにその不良程度に応じて流量を調節すると
いうようなものではなかつた。

以下、図面によつて本発明に係る竪型炉の操業方法及
び竪型炉設備を詳細に説明する。

第１図は本発明に係る竪型炉設備の１実施例の系統
図、第２図（イ），（ロ）及び（ハ）は炉内圧制御のた
めの操作要領の説明図、第３図（イ），（ロ），
（ハ），（ニ）及び（ホ）は本発明の実施状態の１例を
示す説明図である。

先ず、本発明に係る竪型炉の操業方法について説明す
る。

竪型炉例えば第１図中に示す後方除滓連続出銑式の竪
型炉１′は、一般に前記したように操業される。すなわ
ち、炉本体１の上部にある装入口1cから金属原料，コー
クスを含む原料（図示省略）を装入し風箱６（第１図の
竪型炉１′では簡略に示してあるが、風箱６は炉本体１
の周囲を囲うように設置されている）に導かれた酸素含
有ガスを風箱６の内圧により羽口から炉内に所定の酸素
供給量となるように吹き込まれる。上記所定の酸素供給
量は、金属の種類，原料の種類等により適度な溶解速度
となるように定められる。炉内に吹き込まれた酸素含有
ガスはコークスを燃焼させ、その反応熱により金属原材
を溶解させ、溶的となつてコークス層を落下する間に溶
滓を分離されて精錬された溶銑及び溶滓は下部の出銑樋
２及び出滓樋３からそれぞれ流出することは前記の通り
である。

本発明方法においては、上記の如く操業するに際して
酸素含有ガスとして空気と酸素ガスとを併用し、そして
重要なことは、金属原材として少なくともその一部に通
風性を不良にする金属原材を使用し、炉内における通風
性の不良な程度を炉内圧によつて上下する風箱６の内圧
によつて判断し、この風箱６の内圧が一定圧を維持する
ように空気と酸素ガスとの風箱６への流量をそれらに含
まれる酸素合計流量が前記所定の酸素供給量を維持する
条件下にそれぞれを調節するのである。そのため、空気
と酸素ガスとをそれぞれ個別に流量調節可能な別経路を
経て風箱６に導いて、この別経路において両者の流量を
上記の如く調節するのである。このようにして風箱６の
内圧を一定圧に維持することにより炉内圧の上昇及び変
動を防止することが出来るのである。

次に、上記の竪型炉の操業方法の実施に適する本発明
に係る竪型炉設備について第１図により説明する。

竪型炉設備の本来の使用目的は、上部から原料を装入
し羽口から酸素含有ガスを吹き込み下部から連続的に出
銑させるためのものであることは従来と変わりはない。
このような竪型炉設備において、本発明に係る竪型炉設
備では炉本体１の羽口７に連通している風箱６にその内
圧を測定する圧力計８が設置されている。この圧力計８
は制御装置に圧力信号を発信することの出来るものであ
る。風箱６に酸素含有ガスを導くためのガス配管の一部
又は全部として、空気供給源９及び酸素ガス供給源10か
らそれぞれ別経路を成して空気配管11及び酸素ガス配管
12が設けられている。第１図では上記両配管11,12は風
箱６前で合流して共通のガス配管12′となつている。空
気供給源９及び酸素ガス供給源10は常にそれぞれ空気及
び酸素ガスを補給されて加圧状態に保たれている。上記
別経路を成す空気配管11及び酸素ガス配管12毎にそれぞ
れ空気流量計13,酸素ガス流量計14と電磁流量調節弁15,
16とが設置されている。この空気流量計13,酸素ガス流
量計14も前記圧力計８と同様に制御装置に流量信号を発
信することのできるものである。そして上記圧力計8,空
気流量計13,酸素ガス流量計14及び電磁流量調節弁15,16
を有機的に関連させて作動させるために、制御装置17と
空気配管11及び酸素ガス12毎に調節機18,19とが設置さ
れている。制御装置17は、風箱６に設置された圧力計８
からの圧力信号20を受けて空気と酸素ガスとの酸素合計
流量が所定の酸素供給量を維持する条件下に風箱６の内
圧を一定圧に維持するための空気流量及び酸素ガス流量
を計算して各流量変更指令信号21,22を各調節器18,19に
発するものである。各調節器18,19はそれぞれ制御装置1
7からの流量変更指令信号21,22と空気流量計13,酸素ガ
ス流量計14からの流量信号23,24とを受けてその差をな
くすための開度修正信号を発するものである。以上の各
機器と竪型炉１′とから本発明に係る竪型炉設備は構成
されている。

〔作用〕

本発明に係る竪型炉設備は上記構成により次のように
作用する。

操業されている竪型炉１′の或る時点における風箱６
の内圧が制御装置17に設定されている設定圧力P₁に合致
しており空気流量がV_a-1で酸素ガス流量がV_o-1であつ
て、これらの酸素合計流量が制御装置17に設定されてい
る所定の酸素供給量Vtoに合致しているとする。炉内の
通風性に変化がなければ風箱６の圧力計８は動かず、制
御装置17は何らの指示も出さない。

このような状態から、通風性を不良にする金属原材の
使用等により圧力計８で測定される圧力が風箱６の設定
圧力P₁を越えようとするときは、空気流量を第２図
（イ）に示す如くV_a-1からV_a-2に減少させて、酸素ガス
を第２図（ロ）に示す如くV_o-1からV_o-2に増加させる指
令が制御装置17から各調節器18,19へ出される。そして
各調節器18,19からそれぞれ各電磁流量調節弁15,16に開
度修正信号が発信されて空気及び酸素ガスの流量が調節
されるのである。すなわち、風箱６の内圧を設定圧力P₁
に保つため、制御装置17から調節器18,19へ流量変更指
令が出され、空気流量がV_a-1から減少すると同時に、酸
素ガス流量がV_o-1からV_o-2へ増加する。このことにより
炉内へ機器する全酸素量すなわち供給空気中の酸素量と
供給酸素ガスの酸素量との和を所定の酸素供給Vtoに保
つて炉内での金属原材の溶解速度が低下するのを防止す
る。そして空気及び酸素ガスの合計流量としては調節前
より減少し、このことにより風箱６の内圧（従つて炉内
圧）の上昇は直ちに修正されて元に戻るのである。若し
上記の調節が不充分又は更に炉内圧従つて風箱６の内圧
が上昇しようとするときは、続いて前記と同様の制御が
行われる。また、上記とは逆に炉内圧従つて風箱６の内
圧が設定圧力P₁よりも低下しようとするときは、制御機
構は上記とは逆に作用し、酸素合計流量を所定の酸素供
給Vtoに保ちながら空気供給量を増加させ酸素ガス流量
を減少させて設定圧力P₁を一定に維持しようとするので
ある。このようにして空気及び酸素ガスの合計流量は使
用する金属原材の通風性によつて調節され変化するが、
それらの酸素合計流量及び風箱６の内圧は第２図（ハ）
に示す如く常に一定していて、炉内の溶解，精錬を常に
安定状態に保つことが出来るのである。

〔実施例〕

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。

第１図に示し系統図の設備を用い、次の条件で操業し
た。

竪型炉内径 1m 設定酸素供給量 16.8Nm³／分 設定風箱内圧 （炉内圧1000mm水柱に相当） 溶解速度 7T/時間 原料コークス 鋳物コークス 金属原材 銑鉄及び鋼屑 金属原材の通風性は、装入順に最初は良いもの、次にに
不良なもの、最後に再び良いものであつた。操業状態を
各項に分けて第３図に示す。

空気流量及び酸素ガス流量は第３図（ロ），（ハ）に
示す如く装入した金属原材の通風性に従つて減増した
が、酸素合計流量は同図（ニ）に示す如くほぼ一定して
設定酸素供給量と同じ量を維持しており、従つて同図
（ホ）に示す如く溶解速度の大きな変動もなく、しかも
同図（イ）に示す如く風箱の大きな変動はなく、従つて
炉内圧も同様で各樋からの溶銑，溶滓の吹き出しは全く
なかつた。

〔発明の効果〕

以上詳述した如く、本発明に係る竪型炉の操業方法及
び竪型炉設備は、酸素含有ガスとして空気と酸素ガスと
を併用し、それらの酸素合計流量を所定の一定量に維持
する条件下に各流量を調節し合計流量を増減させて炉内
圧を一定に維持するように構成したことにより、使用す
る原料が通風性を不良とするものであつてもまたその程
度が変動しても、溶解速度を一定に保ちながら炉内圧力
を一定の設定値に保つことが可能である。このことによ
り、樋から溶銑，溶滓が吹き出すこともなく安定した操
業を行うことが出来るのであり、その工業的価値の非常
に大きなものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る竪型炉設備の１実施例の系統
図、第２図（イ），（ロ）及び（ハ）は炉内圧制御のた
めの操作要領の説明図、第３図（イ），（ロ），
（ハ），（ニ）及び（ホ）は本発明の実施状態の１例を
示す説明図であり、第４図は竪型炉下部の模式断面図で
ある。 １′……竪型炉 １……炉本体 1a……出銑樋側の炉壁下端 1b……出滓樋側の炉壁下端 1c……装入口 ２……出銑樋 2a……上端 ３……出滓樋 3a……上端 ４……溶銑 ５……溶滓 ６……風箱 ７……羽口 ８……圧力計 ９……空気供給源 10……酸素ガス供給源 11……空気配管 12……酸素ガス配管 12′……共通のガス配管 13……空気流量計 14……酸素ガス流量計 15,16……電磁流量調節弁 17……制御装置 18,19……調節器 20……圧力信号 21,22……流量変更指令信号 23,24……流量信号 25,26……開度修正信号 Ｍ……出滓樋内の溶銑の厚さ Ｐ……炉本体のガス内圧 S₁……炉本体の溶滓の厚さ S₂……出滓樋内の溶滓の厚さ V_a-1，V_a-2……空気流量 V_o-1，V_o-2……酸素ガス流量 Vto……所定の酸素供給量 Ｘ……出銑樋側のダムの高さ Ｙ……出滓樋側のダムの高さ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】竪型炉の上部から金属原材，コークスその
   他の原料を装入し風箱に導かれた酸素含有ガスを風箱の
   内圧により羽口から炉内に所定の酸素供給量となるよう
   に吹き込み炉内コークスを燃焼させて連続的に出銑する
   に当り、通風性を不良にする金属原材を少なくとも一部
   に使用し、酸素含有ガスとして空気と酸素ガスとをそれ
   ぞれ個別に流量調節可能な別経路を経て風箱に導き、空
   気及び酸素ガスの各流量をそれらの酸素合計流量が所定
   の酸素供給量を維持する条件下に調節して風箱の内圧を
   一定圧に維持することにより、炉内圧の変動を防止する
   ことを特徴とする竪型炉の操業方法。
2. 【請求項２】上部から原料を装入し羽口から酸素含有ガ
   スを吹き込み下部から連続的に出銑させる竪型炉設備に
   おいて、炉本体（１）の羽口（７）に連通していて炉内
   に吹き込まれる酸素含有ガスが導かれる風箱（６）にそ
   の内圧を測定する圧力計（８）が設置されており、風箱
   （６）に酸素含有ガスを導くガス配管の一部又は全部が
   空気供給源（９）及び酸素ガス供給源（10）からそれぞ
   れ別経路を成して設けられていて各経路毎にそれぞれ空
   気流量計（13）及び酸素ガス流量計（14）と共に電磁流
   量調節弁（15），（16）が設置されており、風箱（６）
   に設置された圧力計（８）からの圧力信号（20）を受け
   て空気と酸素ガスとの酸素合計流量が所定の酸素供給量
   を維持する条件下に風箱（６）の内圧を一定圧に維持す
   るための空気流量及び酸素ガス流量を計算して各流量変
   更指令信号（21），（22）を発する制御装置（17）が設
   置されており、上記各経路毎に制御装置（17）からの上
   記流量変更指令信号（21），（22）と空気流量計（1
   3），酸素ガス流量計（14）からの流量信号（23），（2
   4）とを受けてその差をなくすための各開度修正信号（2
   5），（26）を当該電磁流量調節弁（15），（16）に発
   信する調節器（18），（19）が設置されていることを特
   徴とする竪型炉設備。