JP5874449B2 - Hot metal production method using vertical scrap melting furnace - Google Patents
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Description
本発明は、主羽口の上方に上部羽口を備えた竪型スクラップ溶解炉を用い、炉内で発生したCOを上部羽口からの送風で2次燃焼させ、その熱で鉄源である鉄系スクラップを予熱しつつ、溶銑の製造を行う溶銑製造方法に関する。 The present invention uses a vertical scrap melting furnace having an upper tuyere above the main tuyere, and CO generated in the furnace is secondarily burned by blowing from the upper tuyere, and the heat is used as an iron source. The present invention relates to a hot metal manufacturing method for manufacturing hot metal while preheating iron-based scrap.
竪型炉によるスクラップ溶解プロセスとして、キュポラ法がある。このキュポラ法は、炉上部からスクラップとコークスを層状または混合して装入し、溶銑を製造する手法である。羽口前では、まず下記(1)式に示す燃焼反応が進行し、生成したCO2は下記(2)式に示すソリューションロス反応によってCOに変化する。
C+O2→CO2 …(1)
C+CO2→2CO …(2)
There is a cupola method as a scrap melting process in a vertical furnace. This cupola method is a method for producing hot metal by laminating or mixing scrap and coke from the upper part of the furnace. Before the tuyere, the combustion reaction shown in the following formula (1) proceeds, and the generated CO 2 is changed to CO by the solution loss reaction shown in the following formula (2).
C + O 2 → CO 2 (1)
C + CO 2 → 2CO (2)
竪型スクラップ溶解炉では、吸熱反応であるソリューションロス反応の反応速度が速いほど、コークス比が高くなる。従来、コークス比削減技術として、主羽口の上方に上部羽口を設けて送風を行うことで、ソリューションロス反応で発生したCOを2次燃焼させ、その燃焼熱によってスクラップを予熱する操業方法が知られている(例えば、特許文献1)。また、このような2次燃焼操業において、上部羽口からの送風量や、羽口各段の炉高方向距離の範囲を規定した操業方法も知られている(例えば、特許文献2)。 In vertical scrap melting furnaces, the higher the reaction rate of the solution loss reaction, which is an endothermic reaction, the higher the coke ratio. Conventionally, as a coke ratio reduction technology, there is an operation method in which the upper tuyere is provided above the main tuyere and the air is blown, so that CO generated by the solution loss reaction is secondarily burned and the scrap is preheated by the combustion heat. Known (for example, Patent Document 1). Further, in such secondary combustion operation, an operation method is also known in which the amount of air blown from the upper tuyere and the range of the distance in the furnace height direction of each tuyere are defined (for example, Patent Document 2).
特許文献1,2には、それぞれ炉内径0.9m、0.6mという小型炉での実施例が示されているが、本発明者らによる検討の結果、炉内径が1.5m以上の大型炉では、従来の小型炉に対する技術を適用しても、コークス比が十分に削減できないという問題があることが判った。すなわち、大型炉では、羽口からの送風が炉中心部まで届きにくいため、炉中心部側で十分に発熱反応が起こらず、ガスの酸化度が低いままとなるため、同領域でのスクラップへの熱供給が不十分となる。そのため、炉中心部でスクラップを十分に溶解できなくなり、コークス比が増加するという問題があることが判った。主羽口からの送風について、炉壁から炉半径方向における各位置でのガス流速を調べた結果を図8に示す。ここで、ガス流速は、空塔中に内径50mmの羽口1本から140Nm3/hで送風した際の測定値である。図8によれば、炉壁からの半径方向距離が0.75m以上になると、ガス流速が非常に遅くなっていることが判る。
したがって本発明の目的は、以上のような従来技術の課題を解決し、主羽口と上部羽口を備えた炉内径が1.5m以上の竪型スクラップ溶解炉において、鉄系スクラップから低コークス比で溶銑を製造することができる溶銑製造方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and in a vertical scrap melting furnace having a main tuyere and an upper tuyere with an inner diameter of 1.5 m or more, from iron-based scrap to low coke. It is providing the hot metal manufacturing method which can manufacture hot metal by ratio.
本発明者らは、上記課題を解決するために検討を重ねた結果、上部羽口の炉高方向での設置位置と上部羽口からの送風率及び上部羽口送風の炉中心位置流速を所定の範囲に規制することにより、低コークス比での溶銑製造が実現できることを見出した。
本発明はこのような知見に基づきなされたもので、以下を要旨とするものである。
As a result of repeated studies to solve the above problems, the present inventors have determined the installation position of the upper tuyere in the furnace height direction, the blowing rate from the upper tuyere, and the furnace center position flow rate of the upper tuyere blowing. It has been found that hot metal production at a low coke ratio can be realized by restricting to this range.
The present invention has been made on the basis of such findings and has the following gist.
[1]炉内径が1.5m以上の竪型スクラップ溶解炉において、炉頂から鉄系スクラップとコークスを装入し、炉下部に設けられた主羽口と、該主羽口の上方位置に1段又は上下2段に設けられた上部羽口から送風を行うことで溶銑を製造する方法であって、
上部羽口の位置Lu/H(但し、上部羽口が上下2段に設けられる場合には、該上下2段の各上部羽口の位置)、上部羽口からの送風率Vu/(Vm+Vu)(但し、上部羽口が上下2段に設けられる場合には、該上下2段の上部羽口からの合計の送風率)、各上部羽口からの送風の炉中心位置での流速Vcが、下記(1)〜(3)のいずれかを満たすように、主羽口と上部羽口から送風を行うことを特徴とする竪型スクラップ溶解炉を用いた溶銑の製造方法。
(1)下記条件を満足する。
Lu/H=0.25〜0.80
Vu/(Vm+Vu)=0.21〜0.37
Vc=10〜25
(2)下記条件を満足する。
Lu/H=0.35〜0.70
Vu/(Vm+Vu)=0.15〜0.43
Vc=10〜25
(3)下記条件を満足する。
Lu/H=0.35〜0.70
Vu/(Vm+Vu)=0.21〜0.37
Vc=8〜25
但し Lu:主羽口から上部羽口までの炉高方向距離(m)
H:主羽口からストックラインまでの炉高方向距離(m)
Vm:主羽口送風量(Nm3/h)
Vu:上部羽口送風量(Nm3/h)
Vc:各上部羽口からの送風の炉中心位置での流速(Nm/s)
[1] In a vertical scrap melting furnace with an inner diameter of 1.5 m or more, iron-based scrap and coke are charged from the top of the furnace, and a main tuyere provided in the lower part of the kiln and a position above the main tuyere A method for producing hot metal by blowing air from an upper tuyere provided in one or two upper and lower stages,
Upper tuyere position L u / H (however, if the upper tuyere is provided in two upper and lower stages, the position of each upper tuyere in the upper and lower two stages), the air flow rate V u / ( V m + V u ) (However, when the upper tuyere is provided in two upper and lower stages, the total blowing rate from the upper tuyere of the upper and lower two stages), at the furnace center position of the blowing from each upper tuyere method for producing a flow velocity V c is the following (1) to (3) of the like satisfy either the primary tuyere and the molten iron using a vertical scrap melting furnace to the upper tuyeres, characterized in that air is blown .
(1) The following conditions are satisfied.
L u /H=0.25 to 0.80
V u / (V m + V u) = 0.21~0.37
V c = 10 to 25
(2) Satisfies the following conditions.
L u /H=0.35-0.70
V u / (V m + V u) = 0.15~0.43
V c = 10 to 25
(3) Satisfy the following conditions.
L u /H=0.35-0.70
V u / (V m + V u) = 0.21~0.37
V c = 8~25
L u : Distance in the furnace height direction from the main tuyere to the upper tuyere (m)
H: Furnace height direction distance from the main tuyere to the stock line (m)
V m : Main tuyere air volume (Nm 3 / h)
V u : Upper tuyere air volume (Nm 3 / h)
V c : Flow velocity (Nm / s) at the furnace center position of the air blown from each upper tuyere
[2]上記[1]の製造方法において、上部羽口の位置Lu/H(但し、上部羽口が上下2段に設けられる場合には、該上下2段の各上部羽口の位置)、上部羽口からの送風率Vu/(Vm+Vu)(但し、上部羽口が上下2段に設けられる場合には、該上下2段の上部羽口からの合計の送風率)、各上部羽口からの送風の炉中心位置での流速Vcが、下記条件を満足するように、主羽口と上部羽口から送風を行うことを特徴とする竪型スクラップ溶解炉を用いた溶銑の製造方法。
Lu/H=0.35〜0.70
Vu/(Vm+Vu)=0.21〜0.37
Vc=10〜25
[2] In the manufacturing method of [1], the upper tuyere position L u / H (however, when the upper tuyere is provided in two upper and lower stages, the position of each upper tuyere in the upper and lower two stages) , The blowing rate V u / (V m + V u ) from the upper tuyere (however, when the upper tuyere is provided in two upper and lower stages, the total blowing rate from the upper and lower two tuyere) flow rate V c at the furnace center position of the air from the upper tuyeres is, so as to satisfy the following condition, using a vertical scrap melting furnace, characterized in that air is blown from the primary tuyeres and the top tuyeres Hot metal production method.
L u /H=0.35-0.70
V u / (V m + V u) = 0.21~0.37
V c = 10 to 25
本発明法によれば、主羽口と上部羽口を備え、炉内径が1.5m以上という従来よりも大型の竪型スクラップ溶解炉において、鉄系スクラップから低コークス比で溶銑を製造することができる。 According to the method of the present invention, hot metal is produced from iron-based scrap at a low coke ratio in a vertical type scrap melting furnace having a main tuyere and an upper tuyere and having a furnace inner diameter of 1.5 m or more. Can do.
本発明の溶銑製造方法は、炉内径が1.5m以上の竪型スクラップ溶解炉において、炉頂から鉄系スクラップとコークスを装入し、炉下部に設けられた主羽口と、この主羽口の上方に1段又は上下2段に設けられた上部羽口から送風を行う(すなわち、主羽口と上部羽口による分割送風操業を行う)ことで溶銑を製造する方法である。
図1は、本発明で用いる竪型スクラップ溶解炉(以下、単に「竪型溶解炉」という)の一実施形態とその基本的な操業形態を模式的に示している。
The hot metal production method of the present invention is a vertical scrap melting furnace having a furnace inner diameter of 1.5 m or more, charged with iron-based scrap and coke from the top of the furnace, and a main tuyere provided at the bottom of the furnace, This is a method for producing hot metal by blowing air from the upper tuyere provided in one stage or two stages above and below the mouth (that is, performing a divided blowing operation by the main tuyere and the upper tuyere).
FIG. 1 schematically shows an embodiment of a vertical scrap melting furnace (hereinafter simply referred to as “vertical melting furnace”) used in the present invention and its basic operation mode.
図において、1は炉下部に設けられた主羽口、2はこの主羽口1の上方位置に設けられた上部羽口2である。主羽口1、上部羽口2ともに、炉体周方向において適当な間隔で複数本(通常、4〜10本程度)設けられている。また、本実施形態では、上部羽口2は1段のみ設けられているが、上下2段に設けてもよい。また、3は炉頂に設けられる原料装入部、4は排ガス出口、5は出銑口である。この竪型溶解炉は、炉内径が1.5m以上であれば、大きさ等に本質的な制限はないが、実質的に操業可能若しくは操業上有利なサイズとして、通常は、主羽口位置での炉内径が2〜4m程度、炉高が6〜10m程度である。なお、上部羽口2の炉高方向位置に特別な上限はないが、位置が高くなると炉頂温度も高くなるので、設備の耐熱温度の上限(通常300℃程度)を考慮して配置することが好ましい。
In the figure, 1 is a main tuyere provided at the lower part of the furnace, and 2 is an
このような竪型溶解炉では、炉頂の原料装入部3から鉄系スクラップaとコークスbを装入するとともに、主羽口1と上部羽口2から空気又は酸素富化空気をそれぞれ吹き込み、コークスbの燃焼ガスの熱で鉄系スクラップaを溶解し、溶銑とする。その際、主羽口1からの送風により生じたCOを上部羽口2からの送風により2次燃焼させ、この2次燃焼熱で鉄系スクラップaの予熱を行い、エネルギー効率を高める。生成した溶銑cは炉底部の出銑口5から炉外に取り出される。なお、主羽口1と上部羽口2からの送風温度は特に限定しないが、通常は、主羽口1から吹き込まれる空気又は酸素富化空気は熱風であり、上部羽口2から吹き込まれる空気又は酸素富化空気は常温である。
In such a vertical melting furnace, iron scrap a and coke b are charged from the raw
主羽口1からの送風空気に酸素富化する場合、酸素富化率に特別な制限はないが、酸素富化率が15vol%未満では酸素富化による効果が小さく、一方、35vol%を超えると、羽口前の温度上昇によるソリューションロスの増加によってコークス比が上昇するので、酸素富化率は15〜35vol%が好ましい。
また、上部羽口2からの送風空気に酸素富化する場合も、酸素富化率に特別な制限はないが、酸素富化率が30vol%を超えると、羽口前の温度上昇によるソリューションロスの増加によってコークス比が上昇し、鉄系スクラップの局所過熱による棚吊りも発生しやすくなるので、酸素富化率は30vol%以下が好ましい。
鉄系スクラップaとコークスbは、炉内に同時に装入してもよいし、交互に装入してもよい。また、主たる炉装入原料は鉄系スクラップaとコークスbであるが、それ以外に、例えば、銑鉄、還元鉄、鉄鉱石等の鉄源、木炭や無煙炭等の炭材などを装入してもよい。
When oxygen is enriched in the air blown from the
In addition, when oxygen is enriched in the air blown from the
The iron-based scrap a and coke b may be charged into the furnace at the same time or may be alternately charged. The main furnace charging materials are iron scrap a and coke b. In addition, for example, iron sources such as pig iron, reduced iron and iron ore, and charcoal materials such as charcoal and anthracite are charged. Also good.
本発明の溶銑製造方法では、上部羽口2の位置Lu/H、上部羽口2からの送風率Vu/(Vm+Vu)、各上部羽口2からの送風の炉中心位置での流速Vcが、下記(1)〜(3)のいずれかを満たすように、主羽口1と上部羽口2から送風を行う。
(1)下記条件を満足する。
Lu/H=0.25〜0.80
Vu/(Vm+Vu)=0.21〜0.37
Vc=10〜25
(2)下記条件を満足する。
Lu/H=0.35〜0.70
Vu/(Vm+Vu)=0.15〜0.43
Vc=10〜25
(3)下記条件を満足する。
Lu/H=0.35〜0.70
Vu/(Vm+Vu)=0.21〜0.37
Vc=8〜25
但し Lu:主羽口から上部羽口までの炉高方向距離(m)
H:主羽口からストックラインまでの炉高方向距離(m)
Vm:主羽口送風量(Nm3/h)
Vu:上部羽口送風量(Nm3/h)
Vc:各上部羽口からの送風の炉中心位置での流速(Nm/s)
In the hot metal production method of the present invention, the position L u / H of the
(1) The following conditions are satisfied.
L u /H=0.25 to 0.80
V u / (V m + V u) = 0.21~0.37
V c = 10 to 25
(2) Satisfies the following conditions.
L u /H=0.35-0.70
V u / (V m + V u) = 0.15~0.43
V c = 10 to 25
(3) Satisfy the following conditions.
L u /H=0.35-0.70
V u / (V m + V u) = 0.21~0.37
V c = 8~25
L u : Distance in the furnace height direction from the main tuyere to the upper tuyere (m)
H: Furnace height direction distance from the main tuyere to the stock line (m)
V m : Main tuyere air volume (Nm 3 / h)
V u : Upper tuyere air volume (Nm 3 / h)
V c : Flow velocity (Nm / s) at the furnace center position of the air blown from each upper tuyere
また、より好ましくは、下記条件を満足するように、主羽口1と上部羽口2から送風を行う。
Lu/H=0.35〜0.70
Vu/(Vm+Vu)=0.21〜0.37
Vc=10〜25
More preferably, air is blown from the
L u /H=0.35-0.70
V u / (V m + V u) = 0.21~0.37
V c = 10 to 25
ここで、上部羽口2が上下2段に設けられる場合には、上記「上部羽口の位置Lu/H」とは当該上下2段の各上部羽口の位置であり、また、上記「上部羽口からの送風率Vu/(Vm+Vu)」とは当該上下2段の上部羽口からの合計の送風率である。また、上記Hの定義中のストックラインとは、炉の設計上の炉内充填物上面位置のことである。
また、各上部羽口2からの送風の炉中心位置での流速Vc(羽口1本当たりの流速)は、羽口前のコークスが充填されていない自由工程での計算値であり、下記(3)式(参考文献:Φ.A.アブラモフ著、「−資源開発技術者のための−流体力学入門」、(株)内田老鶴圃、1983年7月、p.197〜p.203)により求めたものである。下記(3)式は、a=0.08とし、d0は使用した羽口の内径を用いて計算した。
V0:送風の羽口先での流速(m/s)
a:噴流の構造係数(−)
d0:羽口内径(m)
R:羽口先から炉中心までの距離(m)
Here, when the
Moreover, the flow velocity V c (flow velocity per tuyere) at the furnace center position of the air blown from each
V 0 : Flow velocity (m / s) at the tip of the air blower
a: Structure coefficient of jet (-)
d 0 : inner diameter of tuyere (m)
R: Distance from the tuyere to the furnace center (m)
図1に示すような構造を有する炉内径3.4mの竪型溶解炉を用い、炉頂から鉄系スクラップとコークスを装入し、主羽口1と上部羽口2から送風を行う溶銑製造プロセスにおいて、上部羽口2からの送風の炉中心位置での流速Vcを8Nm/sとし、上部羽口位置(高さ)Lu/Hと上部羽口2からの送風率Vu/(Vm+Vu)を変化させて操業を行い、コークス比を調査した。その結果を図2及び図3に示す。図2は、上部羽口位置Lu/Hを横軸にとり、上部羽口送風を行わない場合と較べたコークス比削減量との関係を示しており、図3は、上部羽口2からの送風率Vu/(Vm+Vu)を横軸にとり、上部羽口送風を行わない場合と較べたコークス比削減量との関係を示している。
Using a vertical melting furnace with an inner diameter of 3.4 m having the structure shown in FIG. 1, iron scrap and coke are charged from the top of the furnace and blown from the
図2及び図3によれば、上部羽口2からの送風の炉中心位置での流速Vcを8Nm/sとした場合には、上部羽口位置Lu/Hが0.35〜0.70、上部羽口2からの送風率Vu/(Vm+Vu)が0.21〜0.37の範囲(上記(3)の範囲)において、上部羽口送風を行わない場合と較べてコークス比を10kg/t以上削減できることが判る。
この場合、上部羽口位置Lu/Hが上記下限値未満では、上部送風位置での炉内ガスの温度が高いため、2次燃焼反応だけでなくコークスの燃焼反応やソリューションロス反応も起こり、そのためコークス比が低減しないものと考えられる。一方、上部羽口位置Lu/Hが上記上限値を超えると、2次燃焼で発生した熱が鉄系スクラップに十分に着熱することなく炉頂から排出されるため、この場合もコークス比が低減しないものと考えられる。なお、上部羽口2が上下2段に設けられる場合も同様の結果が得られた。
According to FIGS. 2 and 3, when the flow velocity V c at the furnace center position of the air from the
In this case, if the upper tuyere position L u / H is less than the above lower limit value, the temperature of the gas in the furnace at the upper blowing position is high, so not only the secondary combustion reaction but also the coke combustion reaction and solution loss reaction occur, Therefore, it is considered that the coke ratio is not reduced. On the other hand, if the upper tuyere position L u / H exceeds the above upper limit value, the heat generated in the secondary combustion is discharged from the furnace top without sufficiently reaching the iron-based scrap. Is considered not to decrease. Similar results were obtained when the
また、上部羽口からの送風率Vu/(Vm+Vu)が上記下限値未満では、2次燃焼反応量が小さく、発生熱量も小さいため、コークス比が低減しないものと考えられる。また、上部羽口2からの送風率Vu/(Vm+Vu)が上記上限値を超えると、2次燃焼による反応量が大きいため炉内温度が上昇し、コークスの燃焼反応やソリューションロス反応も起こり、そのためコークス比が低減しないものと考えられる。なお、上部羽口2が上下2段に設けられる場合も同様の結果が得られた。
Further, if the blowing rate V u / (V m + V u ) from the upper tuyere is less than the lower limit value, it is considered that the coke ratio is not reduced because the secondary combustion reaction amount is small and the generated heat amount is also small. Further, if the air blowing rate V u / (V m + V u ) from the
さらに、上部羽口2からの送風の炉中心位置での流速Vcを10Nm/sとし、上部羽口位置(高さ)Lu/Hと上部羽口2からの送風率Vu/(Vm+Vu)を変化させて操業を行い、コークス比を調査した。その結果を図4及び図5に示す。図4は、上部羽口位置Lu/Hを横軸にとり、上部羽口送風を行わない場合と較べたコークス比削減量との関係を示しており、図5は、上部羽口2からの送風率Vu/(Vm+Vu)を横軸にとり、上部羽口送風を行わない場合と較べたコークス比削減量との関係を示している。
Further, the flow velocity V c at the furnace center position of the air blown from the
図4及び図5によれば、上部羽口2からの送風の炉中心位置での流速Vcを10Nm/sとした場合には、上部羽口位置Lu/Hが0.25〜0.80、上部羽口2からの送風率Vu/(Vm+Vu)が0.21〜0.37の範囲(上記(1)の範囲)と、上部羽口位置Lu/Hが0.35〜0.70、上部羽口2からの送風率Vu/(Vm+Vu)が0.15〜0.43の範囲(上記(2)の範囲)において、上部羽口送風を行わない場合と較べてコークス比を10kg/t以上削減できることが判る。
According to FIG 4 and FIG 5, when the flow velocity V c at the furnace center position of the air from the
この場合も、上部羽口位置Lu/Hが上記下限値未満では、上部送風位置での炉内ガスの温度が高いため、2次燃焼反応だけでなくコークスの燃焼反応やソリューションロス反応も起こり、そのためコークス比が低減しないものと考えられる。一方、上部羽口位置Lu/Hが上記上限値を超えると、2次燃焼で発生した熱が鉄系スクラップに十分に着熱することなく炉頂から排出されるため、この場合もコークス比が低減しないものと考えられる。なお、上部羽口2が上下2段に設けられる場合も同様の結果が得られた。
Also in this case, if the upper tuyere position L u / H is less than the above lower limit value, the temperature of the in-furnace gas at the upper blowing position is high, so not only the secondary combustion reaction but also the coke combustion reaction and solution loss reaction occur. Therefore, it is considered that the coke ratio is not reduced. On the other hand, if the upper tuyere position L u / H exceeds the above upper limit value, the heat generated in the secondary combustion is discharged from the furnace top without sufficiently reaching the iron-based scrap. Is considered not to decrease. Similar results were obtained when the
また、上部羽口からの送風率Vu/(Vm+Vu)が上記下限値未満では、2次燃焼反応量が小さく、発生熱量も小さいため、コークス比が低減しないものと考えられる。また、上部羽口2からの送風率Vu/(Vm+Vu)が上記上限値を超えると、2次燃焼による反応量が大きいため炉内温度が上昇し、コークスの燃焼反応やソリューションロス反応も起こり、そのためコークス比が低減しないものと考えられる。なお、上部羽口2が上下2段に設けられる場合も同様の結果が得られた。
また、図4及び図5によれば、上部羽口2からの送風の炉中心位置での流速Vcを10Nm/sとした場合において、上部羽口位置Lu/Hが0.35〜0.70、上部羽口2からの送風率Vu/(Vm+Vu)が0.21〜0.37の範囲(上記好適範囲)において、上部羽口送風を行わない場合と較べてコークス比を15kg/t以上削減できることが判る。
Further, if the blowing rate V u / (V m + V u ) from the upper tuyere is less than the lower limit value, it is considered that the coke ratio is not reduced because the secondary combustion reaction amount is small and the generated heat amount is also small. Further, if the air blowing rate V u / (V m + V u ) from the
Further, according to FIG. 4 and FIG. 5, when the flow velocity V c at the furnace center position of the air from the
図1に示すような構造を有し、炉内径がそれぞれ1.5m、2.5m、3.4mの竪型溶解炉を用い、炉頂から鉄スクラップとコークスを装入し、主羽口1と上部羽口2から送風を行う溶銑製造プロセスにおいて、上部羽口位置Lu/Hを0.50、上部羽口2からの送風率Vu/(Vm+Vu)を0.30として、上部羽口2からの送風の流速を変えた操業試験を行い、コークス比を調査した。上部羽口2からの送風の炉中心位置での流速Vcとコークス比との関係を図6に示す。また、炉内径が3.4mの竪型溶解炉を用いて同様の操業試験(上部羽口位置Lu/H:0.50、上部羽口からの送風率Vu/(Vm+Vu):0.30)を行い、棚吊り発生頻度を調べた。上部羽口2からの送風の炉中心位置での流速Vcと炉内での棚吊り発生回数との関係を図7に示す。なお、各操業試験では、上部羽口の本数を5〜10本、内径を60〜180mmの範囲で変えることにより、上部羽口2からのトータル送風量一定の条件で流速Vcを変化させた。
Using a vertical melting furnace having a structure as shown in FIG. 1 and furnace inner diameters of 1.5 m, 2.5 m, and 3.4 m, respectively, iron scrap and coke are charged from the top of the furnace, and the
図6によれば、いずれの炉内径の竪型溶解炉を用いた場合でも、上部羽口2からの送風の炉中心位置での流速Vcが8Nm/s未満では、コークス比が著しく高くなる。これは、送風流速が遅いため、送風が炉中心部まで届かず、炉中心部側で十分に発熱反応が起こらないため、同領域で鉄系スクラップを十分に溶解できなくなったことが原因であると考えられる。一方、流速Vcが10Nm/s以上となると、コークス比の低減効果が特に顕著になる。
According to FIG. 6, even when a vertical melting furnace of any of the furnace inside diameter, is less than the flow velocity V c is 8 Nm / s at the furnace center position of the air from the
また、図7によれば、上部羽口2からの送風の炉中心位置での流速Vcが25Nm/sを超えると、鉄系スクラップの局部過熱による棚吊りが多発している。棚吊りが起こると装入物が降下しにくくなり、出銑量も低下するため、操業の継続が困難となる。よって、その送風条件で操業を行うことはできない。炉内径が1.5m、2.5mの竪型溶解炉を用いた試験でも同様の傾向が認められた。
以上の理由から、各上部羽口2からの送風は、炉中心位置での流速Vcがさきに挙げたような下限値を満足し、且つ25Nm/s以下となるように行うことが好ましい。
In addition, according to FIG. 7, when the flow velocity V c at the furnace center position of the air from the
For these reasons, the air blowing from the
図1に示すような構造を有する竪型溶解炉を用い、炉頂から鉄スクラップとコークスを装入し、主羽口1と上部羽口2から送風を行って溶銑を製造した。なお、従来例は、上部羽口2からの送風を行わずに実施した。使用した竪型溶解炉は、炉内径:3.4m、主羽口1からストックラインまでの炉高方向距離H:8m、主羽口数:10本、主羽口内径:150mmである。
Using a vertical melting furnace having a structure as shown in FIG. 1, iron scrap and coke were charged from the top of the furnace, and air was blown from the
本実施例では、鉄系スクラップとしてH2を使用したが、H2以外のスクラップ(HS、H1、H3、H4)を用いた場合でも、同様の結果が得られた。なお、H1〜H4,HSとは、社団法人日本鉄源協会・鉄スクラップ検収統一規格で規格化されたスクラップ種(ヘビー屑)である。また、燃料であるコークスとしては、篩分けにより40〜80mmの粒径に調整された高炉用コークス(質量換算の平均粒径:48mm)を用いた。 In this example, H2 was used as iron-based scrap, but similar results were obtained even when scraps other than H2 (HS, H1, H3, H4) were used. Note that H1 to H4 and HS are scrap types (heavy scraps) standardized by the Japan Iron Source Association and Iron Scrap Inspection Standard. Moreover, as coke which is a fuel, blast furnace coke adjusted to a particle size of 40 to 80 mm by sieving (average particle size in terms of mass: 48 mm) was used.
各実施例(従来例、本発明例及び比較例)の操業条件と、コークス比等の操業結果を表1に示す。上部羽口からの送風の炉中心位置での流速Vcは、さきに説明した(3)式を用いa=0.08、d0は各羽口内径として計算した。
従来例は、上部羽口送風を行わない操業例である。発明例1は内径60mmの上部羽口を10本、発明例2は内径130mmの上部羽口を8本、発明例3は内径60mmの上部羽口を6本、いずれもLu/H=0.50の位置に設置し、Vu/(Vm+Vu)=0.30で送風を行った操業例である。従来例のコークス比が217kg/tであるのに対して、発明例のコークス比は195〜204kg/tであり、従来例に対してコークス比が13kg/t以上削減されている。
また、発明例4は、上部羽口送風の炉中心位置流速Vc=10Nm/s、上部羽口位置Lu/H=0.80で送風を行った操業例、発明例5は、上部羽口送風の炉中心位置流速Vc=10Nm/s、上部羽口からの送風率Vu/(Vm+Vu)=0.43で送風を行った操業例であり、これら発明例のコークス比は205〜206kg/tであり、従来例に対してコークス比が11kg/t以上削減されている。
Table 1 shows the operation conditions of each example (conventional example, invention example and comparative example) and the operation results such as the coke ratio. The flow velocity V c at the furnace center position of the air blown from the upper tuyere was calculated by using the equation (3) described above, a = 0.08, and d 0 as the inner diameter of each tuyere.
The conventional example is an operation example in which the upper tuyere is not blown. Invention Example 1 has 10 upper tuyere with an inner diameter of 60 mm, Invention Example 2 has eight upper tuyere with an inner diameter of 130 mm, and Invention Example 3 has six upper tuyere with an inner diameter of 60 mm, both L u / H = 0 This is an operation example in which the air is blown at V u / (V m + V u ) = 0.30. While the coke ratio of the conventional example is 217 kg / t, the coke ratio of the invention example is 195 to 204 kg / t, and the coke ratio is reduced by 13 kg / t or more compared to the conventional example.
Inventive Example 4 is an operation example in which the air is blown at the furnace center position flow velocity V c = 10 Nm / s and the upper tuyere position L u /H=0.80 for the upper tuyere blow, and the inventive example 5 is the upper tuyere blow. This is an operation example in which ventilation is performed at a furnace center position flow velocity V c = 10 Nm / s, blowing rate V u / (V m + V u ) = 0.43 from the upper tuyere, and the coke ratio of these invention examples Is 205 to 206 kg / t, and the coke ratio is reduced by 11 kg / t or more compared to the conventional example.
比較例1,2は、上部羽口2からの送風の炉中心位置での流速Vcが8Nm/sにおいて、それぞれ送風率Vu/(Vm+Vu)を0.15、上部羽口位置Lu/Hを0.25とした操業例である。比較例1のコークス比は209kg/t、比較例2のコークス比は210kg/tであり、いずれもコークス比削減量は小さい。
また、比較例3,4は、上部羽口2からの送風の炉中心位置での流速Vcは十分に高いが、それぞれ送風率Vu/(Vm+Vu)を0.50、上部羽口位置Lu/Hを0.20とした操業例である。比較例3のコークス比は211kg/t、比較例4のコークス比は212kg/tであり、いずれもコークス比削減量は小さい。
In Comparative Examples 1 and 2, when the flow velocity V c at the furnace center position of the air blowing from the
In Comparative Examples 3 and 4, the flow velocity V c at the furnace center position of the air blown from the
比較例5は、上部羽口2からの送風の炉中心位置での流速Vcを6.4Nm/sとした操業例である。この操業例のコークス比は213kg/tであり、コークス比削減量は小さい。
比較例6は、上部羽口2からの送風の炉中心位置での流速Vcを27.4Nm/sとした操業例である。この操業例では、鉄系スクラップの局部過熱による棚吊りが発生して操業の継続が困難となった。
Comparative Example 5 is an operation example in which the flow velocity V c at the furnace center position of the air from the
Comparative Example 6 is an operation example in which the flow velocity V c at the furnace center position of the air from the
1 主羽口
2 上部羽口
3 原料装入部
4 排ガス出口
5 出銑口
a 鉄系スクラップ
b コークス
c 溶銑
1
Claims (2)
上部羽口の位置Lu/H(但し、上部羽口が上下2段に設けられる場合には、該上下2段の各上部羽口の位置)、上部羽口からの送風率Vu/(Vm+Vu)(但し、上部羽口が上下2段に設けられる場合には、該上下2段の上部羽口からの合計の送風率)、各上部羽口からの送風の炉中心位置での流速Vcが、下記(1)〜(3)のいずれかを満たすように、主羽口と上部羽口から送風を行うことを特徴とする竪型スクラップ溶解炉を用いた溶銑の製造方法。
(1)下記条件を満足する。
Lu/H=0.25〜0.80
Vu/(Vm+Vu)=0.21〜0.37
Vc=10〜25
(2)下記条件を満足する。
Lu/H=0.35〜0.70
Vu/(Vm+Vu)=0.15〜0.43
Vc=10〜25
(3)下記条件を満足する。
Lu/H=0.35〜0.70
Vu/(Vm+Vu)=0.21〜0.37
Vc=8〜25
但し Lu:主羽口から上部羽口までの炉高方向距離(m)
H:主羽口からストックラインまでの炉高方向距離(m)
Vm:主羽口送風量(Nm3/h)
Vu:上部羽口送風量(Nm3/h)
Vc:各上部羽口からの送風の炉中心位置での流速(Nm/s) In a vertical scrap melting furnace having an inner diameter of 1.5 m or more, iron-based scrap and coke are charged from the top of the furnace, and a main tuyere provided at the lower part of the furnace and one stage above the main tuyere A method of producing hot metal by blowing air from the upper tuyere provided in two upper and lower stages,
Upper tuyere position L u / H (however, if the upper tuyere is provided in two upper and lower stages, the position of each upper tuyere in the upper and lower two stages), the air flow rate V u / ( V m + V u ) (However, when the upper tuyere is provided in two upper and lower stages, the total blowing rate from the upper tuyere of the upper and lower two stages), at the furnace center position of the blowing from each upper tuyere method for producing a flow velocity V c is the following (1) to (3) of the like satisfy either the primary tuyere and the molten iron using a vertical scrap melting furnace to the upper tuyeres, characterized in that air is blown .
(1) The following conditions are satisfied.
L u /H=0.25 to 0.80
V u / (V m + V u) = 0.21~0.37
V c = 10 to 25
(2) Satisfies the following conditions.
L u /H=0.35-0.70
V u / (V m + V u) = 0.15~0.43
V c = 10 to 25
(3) Satisfy the following conditions.
L u /H=0.35-0.70
V u / (V m + V u) = 0.21~0.37
V c = 8~25
L u : Distance in the furnace height direction from the main tuyere to the upper tuyere (m)
H: Furnace height direction distance from the main tuyere to the stock line (m)
V m : Main tuyere air volume (Nm 3 / h)
V u : Upper tuyere air volume (Nm 3 / h)
V c : Flow velocity (Nm / s) at the furnace center position of the air blown from each upper tuyere
Lu/H=0.35〜0.70
Vu/(Vm+Vu)=0.21〜0.37
Vc=10〜25 Upper tuyere position L u / H (however, if the upper tuyere is provided in two upper and lower stages, the position of each upper tuyere in the upper and lower two stages), the air flow rate V u / ( V m + V u ) (However, when the upper tuyere is provided in two upper and lower stages, the total blowing rate from the upper tuyere of the upper and lower two stages), at the furnace center position of the blowing from each upper tuyere flow rate V c is, so as to satisfy the following condition, molten iron manufacturing method using the vertical scrap melting furnace according to claim 1, characterized in that air is blown from the primary tuyeres and the top tuyere.
L u /H=0.35-0.70
V u / (V m + V u) = 0.21~0.37
V c = 10 to 25
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