JPS5815523B2 - ハガネノセイホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は細粒鉄鉱石から鋼を製造する方法に関する。

細粒鉄鉱を渦動層前後量中で気体還元剤、例えば−酸化
炭素及び水素を用いて還元することにより海綿鉄を製造
し得ることは公知である。

細粒海綿鉄中に含まれる金属鉄は容易に再酸化される。

従って細粒海綿法は一般に不連続的に行なうその熔融前
に、いわゆる熱団鉱法を用いて塊状に変えるか又は不活
性ガス下に貯蔵及び運搬することによって再酸化を防止
する必要がある。

熱団鉱法並びに不活性ガス下の貯蔵及び運搬は技術的に
困難でありまた著しいコスト高の原因となる。

更に再酸化は上記両防止手段によっても完全には阻止す
ることができない、それというのも再酸化は一定の環境
にあっては海綿鉄団鉱の表面でも生じまた使用される不
活性ガスが常に僅少量の酸素を含有しているからである
。

海綿鉄の熔融を甘受できる費用で実施し得るためには、
海綿鉄は出来るだけ高い含有量で金属鉄を含んでいなけ
ればならない。

鉱石の還元に際して努めなげればならない海綿鉄の高い
還元度はコスト高の原因となり、また特に再酸化を阻止
するための有用な保護手段を必要とする。

更に電気エネルギー又は燃焼熱を供給することにより海
綿鉄を適当な装置内で熔融し得ることは公知である。

燃焼熱を得るには天然ガス、石油及び石炭を使用するこ
とができる。

熔融装置としては平炉（アーク炉、シーメンス炉）、高
炉（溶鉱炉、溶銑炉、高又は低周波低炉）、るつぼ（酸
素精錬転炉）が適しており、これらの装置内で熔融工程
の他に合金−１残還元−及び／又は精錬処理をも実施す
ることができる。

すなわち例えば溶鉱炉内で海綿法を溶融し、同時に残還
元処理を施すことができ、その際最終生成物として炭素
に富んだ銑鉄が生じる。

銑鉄を転炉中で精錬した場合、銑鉄中に４％までの量で
存在する炭素は、吹込まれた空気又は吹込まれた酸素に
よって燃焼され、その除虫じる熱は海綿法の熔融に利用
することができる。

しかし熔融すべき海綿法に対する転炉の収容力は転炉内
に存在する銑鉄の炭素含有量によって不都合に制限され
る。

更に酸素を液状銑鉄に供給するノズルは、著しい機械的
、熱的及び化学的応力（これらは精錬及び熔融工程を損
う）下にある。

従って適当な方法によって転炉内に一層多量の熱を供給
し、酸素供給装置が曝される応力を減少させる研究は欠
かすことができない。

酸素で実施される油たきによる転炉の加熱は実証されて
いない、それというのも熔融すべき海綿法に対する転炉
の収容力は、金属浴への燃焼ガスの熱伝播が不十分であ
ることから実際に高めることができなかったからである
。

更に通常は熔融すべき海綿法をバッチ法で転炉に供給し
、精錬工程後に存在する熔融鋼を不連続的に除去し、こ
れにより転炉に対して一層長い始動及び作業時間がもた
らされる。

西ドイツ特許出願公告第１２６６３３０け公報から、 １、鉄鉱を一酸化炭素及び水素から成る還元ガスを用い
て５００〜７００℃で予熱及び還元して還元度７０〜９
８％の海綿法を生ぜしめ、２、海綿法を、温度１０００
℃の分解天然ガスで溶融鉄の表面下に空気輸送し、 ３．１０００℃に加熱された酸素を浴表面の下方で溶融
鉄に装入し、 ４、熔融鉄中の海綿法を残還元及び熔融し、５、熔融鉄
中に生じる廃ガスを、鉄鉱石を還元するのに使用し、 ６、鉄を定期的に又は連続して除去する 各特徴より成る、炭素含有量の連続的製造法は公知であ
る。

この公知方法では分解天然ガスにより熔融物に著量の水
素が供給される。

水素を予め１０００℃の温度に加熱した場合にも、水素
は熔融物から熱を奪い取る。

それというのも水素は約１５００℃の温度の不燃状態で
熔融物から離脱するからであり、その結果系の熔融効率
は著しく低下する。

公知方法で意図した１０００℃への酸素の加熱は実際に
は酸素導入ノズルの耐用寿命に関し大きな問題を提起す
る。

更に経済的に代替可能の熔融効率を得るため、公知方法
で提案されているように系に海綿法、酸素及び分解天然
ガスを場所的に別個に供給した場合、海綿法ノズルは確
実に凍結する。

本発明は細粒鉄鉱石を海綿法に還元し、海綿法を熔融し
、熔融物を精錬することにより、連続的にまた経済的に
鋼を得、その際特に鋼製造で好ましいエネルギー収支及
び酸素導入ノズルの耐用寿命の延長を達成することを根
本課題とする。

本発明のこの課題は、 （ａ） 細粒鉄鉱石を向流熱交換機内で５００〜８５
０℃で予熱１〜かつ部分的に還元し、（ｂ） この細
粒鉄鉱を、熔融工程での実際に一酸化炭素から成る廃ガ
スを用いて渦動層前後量中で５００〜８５０℃で、還元
度が４０〜９５％である海綿法に還元し、細粒海綿法か
ら還元ガスを除去し、 （ｃ） 石灰及び他の添加物が混入されていてもよい
酸素を吹き込み、海綿法及び固体の細粒炭素担体、有利
には微粉炭を、炭素含有量が０１％以上でありまた温度
が１２００〜１６００℃である溶融鉄に空気輸送し、そ
の際酸素、海綿法及び炭素相体を浴表面の下方に設けら
れた多ジャケットノズルを介して互いに接近して溶融鉄
に装入し、 （ｄ） 熔融鉄中の海綿法を残還元及び熔融し、溶融
鉄の１部を熔融容器から除去する、 各処理工程を組合わせることによって解決される。

本発明方法を構成する各処理工程は、本方法が連続して
進行するように互いに同調されている。

本方法を連続的に操作することによって、個々の処理装
置に対する始動及び作業時間は短縮され、海綿法の中間
貯蔵は阻止される。

更に微粉炭を使用することによって、廃ガス中に含まれ
る熱を最も有利に利用することによってまた廃ガス中に
含まれる一酸化炭素を使用することによって、経済的及
び合理的な処理法が得られる。

更に海綿法の熔融に必要とされる熔融熱を熔融容器内で
発生させることによってこの熱を最大限に利用すること
ができる。

最後に熔融容器内に生じる燃焼ガス及び固体物質の空気
輸送に使用されたキャリヤガスを熔融金属に混合し、熔
融容器内に温度を均一に配分する。

本発明方法は更に良好な調整可能性によってまたあらゆ
る種類の炭素を使用し得ることによって特徴づけられる
。

本発明で細粒状の固体炭素担体を使用することによって
水素の発生は回避される。

それというのもこの炭素担体は実際に水素を含まないか
らである。

また本発明方法では酸素を１０００℃に加熱する必要は
ない。

このことから酸素−導入ノズルの耐用寿令は延長される
。

この処理過程での最適還元度は、装置の大きさ、場合に
よっては供給される他の熔融すべき装入物の量及びその
高い一酸化炭素含有量により他の場所で利用することの
できる酸ガスの除去量に依存する。

炭素担体の必要量はその炭素含有量及び海綿鉄の還元度
に依存する。

炭素担体の作用は、海綿鉄の残還元を惹起させかつその
燃焼により金属浴の温度を正しく維持することにある。

本発明の他の実施形式では、向流熱交換機中での細粒鉄
鉱石を予熱及び部分還元するために渦動層反応器の酸ガ
ス及び熔融容器からの酸ガスの１部を使用することが提
案される。

この手段は本方法のエネルギー収支に関して有利に作用
する。

更に本発明方法により海綿鉄及び炭素担体を空気輸送す
るため、熔融容器からの酸ガスの１部を使用することが
提案される。

この手段により特に海綿鉄の再酸化が阻止される。

精錬処理に際して鉄の酸化を阻止するためにまた熔融金
属に海綿鉄の残還元で必要とされる炭素含有量を維持す
るため、本発明は、多ジャケットノズルのそれぞれ同心
的に配置された管を介して種々の物質を熔融金属に装入
する有利な方法が提案される：すなわち（ａ） 内管
を介して：炭素担体が混合されていてもよい海綿鉄、 （ｂ） 中間管を介して：細粒石灰及び／又は他の添
加物が混合されていてもよい酸素、 （ｃ） 外管を介して：炭素担体。

本発明方法の経済性を高めるため、細粒鉄鉱石を、酸化
鉄含有細粒廃棄物質例えば溶鉱炉粉塵、圧延スケール及
び製鋼粉塵によって部分的に代えることができる。

本方法の実施にあたっては本発明により該方法を下記の
語単位を変えることにより制御することが有利である： （ａｌ 還元ガスの組成の変更 （ｂ） 還元ガス量の変更 （ｃ） 熔融容器への鉱石の添加、 （ｄ） 熔融容器への屑鉄の添゛加。

還元ガスの組成及び量を変えることによって海綿鉄の還
元度が変えられる。

熔融容器に鉱石及び屑鉄を加えることによって、熔融に
必要とされる炭素及び酸素量並びに生じる廃カス量は増
大する。

最大限の原料利用は、過剰の酸ガスを熔融工程から集め
、利用することによって達成される。

過剰の酸ガスはほとんど定量的に一酸化炭素から成るこ
とから、例えば熱の回収に又は有機化合物の合成に使用
することができる。

本発明の１実施例を示す図面に基づき、更に詳述する。

向流熱交換機１にサイロ２から粒径０〜３ｍｍ、有利に
は０〜０．５ｍｍの細粒鉄鉱石を上方より装入する。

最適の粒径は特に生成装置の大きさに依存する。

上記の粒径は装置の大きさを縮少させる。下方から向流
熱交換機１に、渦動層反応器３のなお熱い酸ガス及び熔
融容器４の酸ガスの１部を供給する。

熔融容器４の酸ガスは廃ガス分配器２７により２部分流
に分割される。

■方の部分流は向流熱交換機１に達する。

その前にこの部分流にはサイロ３５から微粉炭がまた蒸
気分配器３６から熱蒸気が供給される。

この熱蒸気は向流熱交換機３７内で、分配器２γから除
塵機２８に導かれる第２の廃ガス部分流により生じる。

除塵処理後洗ガスは圧縮機３２中で必要な作業圧にされ
、圧力貯蔵庫２９内で貯蔵される。

必要な作業圧は装置の大きさに応じて１〜４０ ａｔｉ
ｉである。

酸ガスはこの圧力貯蔵庫２９から減圧機を介して種々の
使用目的に導かれる。

渦動層反応器３の酸ガスは大部分二酸化炭素から成るが
、熔融容器４の酸ガスはほとんど一酸化炭素のみから成
る。

向流熱交換機１の酸ガスは除塵機５内で除塵され、燃焼
室６でタンク８から除去される酸素で燃焼され、熱交換
機７に導かれ、ここから以後の利用に供されるか又は大
気中に放出することができる。

向流熱交換機１の浄化されかつ後燃焼された酸ガスはほ
ぼ定量的に二酸化炭素から成る。

必要な場合には燃焼室６に減圧機３４を介して一酸化炭
素に富んだ酸ガスを貯蔵庫２９から導入することができ
る。

予熱されかつ前還元された細粒鉄鉱石は、減圧機３３で
必要な作業圧にされた貯蔵庫２９からの廃ガスの少量部
で充填弁９から渦動層反応器３に送られる。

鉱石の還元に使用された貯蔵庫２９からの廃ガスは熱交
換器γ中で、ガスの熱保持量が鉱石の吸熱還元の熱量を
補うのに十分であるように加熱される。

更に還元ガスを減千機１０中で必要な圧力にする。

渦動層反応器３中の温度は５００〜８５０℃であり、海
綿鉄の還元度は４０〜９５％である。

渦動層反応器３は底無しであり、円椎形状である。

海綿鉄から還元廃ガスを除去する処理はサイクロン１１
中で行ない、ここから還元廃ガスは向流熱交換機１に導
かれる。

鉄鉱石の直接還元を一層良好に実施するためには、還元
工程を、サイクロン１１が後続されている多数の順次に
接続された渦動層反応器３中で実施することがしばしば
有利である。

サイクロン１１内で生じる海綿鉄は充填弁１２中で、減
圧機１３内において必要なキャリヤガス圧にされた貯蔵
庫２９の廃ガスの１部と混合される。

充填弁１２内で海綿鉄に更に、サイロ１４内に貯蔵され
た粒径Ｏ〜３朋の微粉炭が混合される。

更に充填弁１２中の海綿鉄にはサイロ２０からの細粒鉄
鉱石が混合される。

−酸化炭素含有廃ガス中に懸濁されかつ炭素担体と混合
された海綿鉄はジャケットノズル１５の内管を介して熔
融容器４に達する。

熔融容器内には熔融金属１６が存在し、該熔融金属上に
は鉱滓層１７が浮遊している。

熔融容器４は熔融、残還元及び精錬容器として利用する
。

多ジャケットノズル１５の中間管を介して貯蔵タンク８
からの酸素が熔融容器４に吹込まれる。

この酸素には配量装置１８を介してサイロ１９からの細
粒石灰及び場合によっては他の添加物が混合される。

サイロ１４から微粉炭を除去し充填弁２１中で貯蔵庫２
９からの廃ガスの１部と混合するが、この廃ガスの１部
はその前に減圧機２２中で必要な作業圧にされる。

引続き一酸化炭素を含有する廃ガスに懸濁された微粉炭
をジャケットノズル１５の外管を介して熔融容器４に送
る。

熔融容器は、金属浴表向の下方に配置された１個以上の
ジャケットノズル１５を装備している。

金属浴１６は温度１２００〜１６００℃及び炭素含有量
０．１％以上である。

排出口２３を介して熔融容器４から液状の予備精錬鋼を
除去し、精錬転炉２４に導く。

ここで予備精練鋼は貯蔵タンク８から除去された酸素を
吹込むことにより所望の炭素含有量に調整される。

添加物質、海綿鉄の鉱物成分及び石炭から並びに金属酸
化物から成る、熔融容器４中に存在する鉱滓は、排出口
２５を介して排出される。

熔融容器４中で生じた廃ガスはほとんど定量的に一酸化
炭素から成りかつ気密な炉腹２６から廃ガス分配器２７
に送られる。

還元ガス又はキャリヤガスとして利用されない熔融容器
４からの廃ガスは他に使用するため貯蔵庫２９から除去
される。

はとんど専ら一酸化炭素から成る精錬転炉２４の廃カス
はほぼ気密な炉蓋３１を介して廃ガス分配器２７に導か
れ、熔融容器４の廃ガス流に混入される。

熔融容器４を始動するには液状銑鉄を釜に配するか又は
小型の熔融炉中で予め熔融する。

次に本発明の実施態様並びに関連事項につき列記する。

（１）細粒鉄鉱石を予熱及び部分還元するため、渦動層
反応器からの廃ガス及び、熔融容器からの廃ガスの１部
を使用することを特徴とする特許請求の範囲記載の方法
。

（２）海綿鉄及び炭素担体を空気輸送するために、熔融
容器からの廃ガスの１部を使用することを特徴とする特
許請求の範囲記載並びに前記第１項による方法。

（３）多ジャケットノズルのそれぞれ同心的に配置され
た管を介して種々の物質を、すなわち（ａ） 内管を
介して：炭素担体が混合されていていてもよい海綿鉄、 （ｂ） 中間管を介して：細粒石灰及び／又は他の添
加物が混合されていてもよい酸素、 （ｃ） 外管を介して：炭素担体、 を、熔融金属に装入することを特徴とする特許請求の範
囲記載及び前記第１〜２項による方法。

（４）細粒鉄鉱石を、鉄酸化物を含む細粒廃棄物によっ
て部分的に代えることを特徴とする特許請求の範囲記載
並びに前記第１〜３項による方法。

（５）本方法の制御を次の調整単位を変えることによっ
て、すなわち、 （ａ） 還元ガスの組成を変え、 （ｂ） 還元ガスの量を変え、 （ｃ） 鉱石を熔融容器に加え、 （ｄ） 屑鉄を熔融容器に加える ことによって行なうことを特徴とする特許請求の範囲記
載並びに前記第１〜４項による方法。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明方法を実施するためのフローシートである
。 １・・・・・・自流熱交換機、３・・・・・・渦動層反
応器、４・・・・・・熔融容器、２４・・・・・・精錬
転炉。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 細粒鉄鉱石から鋼を製造する方法において（ａ）細
   粒鉄鉱石を向流熱交換機中で５００〜８０５℃で予熱し
   かつ部分的に還元し、 （ｂ） この細粒鉄鉱石を、熔融工程での実際に一酸
   化炭素から成る廃ガスを用いて渦動層前後量中で５００
   〜８５０°Ｃで、還元度が４０〜９５％である海綿鉄に
   還元し、細粒海綿法から還元ガスを除去し、 （ｃｊ 石灰及び他の添加物が混合されていてもよい
   酸素を吹き込み、海綿鉄及び固体の細粒炭素担体を、炭
   素含有量が０．１部以」−でありまた温度が１２００〜
   １６００°Ｃである溶融鉄に空気輸送し、その際酸素、
   海綿鉄及び炭素担体を、浴表面の下方に設けられた多ジ
   ャケットノズルを介して互いに接近して溶融鉄に装入し
   、 （ｄ） 熔融鉄中の海綿鉄を残還元及び熔融し、溶融
   鉄の１部を熔融容器から除去する 各工程を組合わせたことを特徴とする鋼の製法。