JPS5848607B2 - 粗鉄鉱石より直接溶銃を得る方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は直接還元高炉シャフトに鉱石をばらばらのバル
ク材料として装入しそしてそこで高温還元ガスの作用に
よってスポンジ鉄に還元し、その後スポンジ鉄を排出具
によって熱間で溶解・ガス発生機に移送し、ここで装入
石炭と吹込み酸素含有ガスから前記スポンジ鉄溶解に必
要な熱及び還元ガスを発生させ、そのうち第１の部分ガ
ス流を事前決定還元温度まで冷却しそしてダクトを除い
た後に、前記直接還元高炉シャフ・トの還元ゾーンに吹
込む方法に関するものである。

また、本発明は溶解・ガス発生機の上方に直接還元高炉
のシャフトが位置しており、その下部には熱せられたス
ポンジ鉄除去用排出具が設けられており、この排出具は
溶解・ガス発生機と連通している少なくとも１個の出口
を有している装置に関するものである。

上記型式の装置及び方法はドイツ公開公報第２８４３３
０３より公知である。

この公知方法において溶解・ガス発生機により製造され
る還元ガスは１２００ないし１４００℃の温度で溶解・
ガス発生機を去りまた多くのダストを担送している。

このガスを高炉シャフトに供給する前にこれを先ず清浄
にしそして直接還元プロセスに適する温度に冷却しなけ
ればならない。

この温度は約８００゜Ｃである。

仮にガスがより高温で高炉シャフトに直接入ったとすれ
ば、直ちにスポンジ鉄が粘着し合い゜そして多量のダス
トが粒子間スペースに充満して操業が不可能になろう。

したがってかかる公知方法においては高炉シャフトと溶
解・ガス発生機とは直接連通されておらず、熱せられた
スポンジ鉄は、閉鎖部（ロツクゲート）を介して高炉の
シャフトから溶解・ガス発生機に搬送され、閉鎖部は二
つの容器を相互に隔てている。

この種の閉鎖部（又はロツクゲート）は高温に対処する
ため動作に信頼性がなく、また閉鎖部を通過するバルク
材料の本性故に動作に信頼性がない。

スポンジ鉄粒子は閉鎖部の可動部分に粘着して気密シー
ルを損ない、また過剰な熱せられた還元ガスはスポンジ
鉄を損なうのでスポンジ鉄は粘結し合う。

本発明の目的は上記型式の装置及び方法を出発とし、上
述の難点が起こらせずに高炉シャフトから溶解・ガス発
生機にスポンジ鉄粒子を連続的に搬送できるようにする
ことである。

また、プロセス全体で熱効率を高めるために、高炉シャ
フト内において軟化点直下の温度にあるスポンジ鉄粒子
は連続的且つ信頼性を以って搬送さるべきものである。

本発明の目的は、スポンジ鉄の熱せられた粒子を少なく
とも１個の連通通路を経て溶解・ガス発生機に直接移動
せしめ、この直接連通通路を介して溶解・ガス発生機か
ら高炉のシャフトに還元ガスの第２の部分ガス流を向流
にて流し、この第２の部分ガス流の容積流量は高炉シャ
フトに入る還元ガスの合計流に対して３０％以下とし、
また第２の部分流の温度は連通通路の中で９５０゜Ｃ未
満としたことにより達威される。

本発明方法の実施態様を挙げると次のとおりである。

第２の部分ガス流の体積流量が高炉シャフトに入る還元
ガスの合計流量の５ないし１５パーセントとすること。

第２の部分ガス流の体積流量が高炉シャフトに入る合計
還元ガス流量の８ないし１０パーセントとすること。

第２の部分ガス流を連通通路内で７５０ないし８５０℃
に冷却すること。

溶解・ガス発生機内で製造された還元ガスの第３の部分
ガス流が清浄化され且つ適宜冷却された後に、該部分ガ
ス流を連通通路内にて第２の部分ガス流と混合すること
により該第２の部分ガス流を冷却すること。

第３の部分ガス流のガスが第２の部分ガス流と混合され
る以前に該第３の部分ガス流を５０℃に冷却すること。

溶解・ガス発生機と高炉シャフト還元ゾーンの入口との
間の第１の部分ガス流の通路における流れ抵抗が、溶解
・ガス発生機と還元ゾーンの入口の間における第２及び
第３の部分流の通路における流れ抵抗よりかなり小さく
すること。

本発明に係る装置は、溶解・ガス発生機と、この上方に
位置している直接還元高炉シャフトと、熱せられたスポ
ンジ鉄を除去するために高炉シャフトの下部に設けられ
た放出具であって、前記溶解・ガス発生機と連通ずる少
なくとも１個の出口を有する放出具とを含んでなる装置
において、直接溶解・ガス発生機に導く連通通路が前記
放出具の出口に接続されており、且つこの連通通路は冷
却ガスを流入させるための側部入口を有することを特徴
とする。

本発明装置の実施態様を挙げると次のとおりである。

前記放出具が高炉シャフトを横に伸びるウオームコンベ
ヤーであること。

前記放出具であるウオームコンベヤは放射方向に位置し
、フリースタンデイング式であり且つ一端のみで軸受に
より支持されていること。

コンベヤのウオームは中断されてパドルを形成している
こと。

ウオームがその取入側端部に向かってテーパを付けられ
ており、このためにウオームの周りの仮想包絡線が円錐
形をなし、ウオームの取入側端部に向かって細くなって
いること。

本発明方法では、溶解・ガス発生機から送られる熱せら
れ（１２００℃）そして汚染された還元ガスが直接高炉
シャフトに流入するのを防止するための閉鎖体（又は閉
鎖ロック）は用いられていない。

却って、溶解・ガス発生機で製造された還元ガスの小部
分を高炉シャフト内にスポンジ鉄粒子と向流で流入せし
めることが、高炉シャフト部に入る前にこの小部分をス
ポンジ鉄の軟化点未満の温度に冷却することを前提にす
れば、完全に実際的であることが分かった。

このガス流を冷却するに当たって、冷却により還元ガス
の品質劣化が起こらないようにしなければならない。

特に有効な冷却方法は、溶解・ガス発生機から直接送ら
れ、熱せられている還元ガスに、１００℃まで冷却され
そして清浄化されている還元ガス流を混合することであ
ると分かった。

ガスが放出具に到達した時には、ガス中のダストは放出
具の出口の近くでスポンジ鉄粒子上に大巾に沈積するの
で、沈積ダストは輸送されているスポンジ鉄粒子ととも
に溶解・ガス発生機に戻される。

既述のように溶解・ガス発生機から直接高炉シャフトに
入る非清浄還元ガス流の体積流量は、較正されたプロセ
ス温度で高炉シャフトに入る清浄冷却還元ガス流に比較
して小さくなければならない。

これを確実にするためには、溶解・ガス発生機から直接
送られる非清浄ガスの流路の流れ抵抗が、清浄ずみで較
正プロセス温度まで冷却された還元ガスの通路における
流れ抵抗よりよほど高くなければならない。

これらの二つの通路の最初のものの流れ抵抗を決定する
のは、実質的に放出具の存在であり、他方では、清浄・
冷却された還元ガスの主ブラストを導入するガス入口の
レベルにおいて高炉シャフト中に存在するばら材料カラ
ムである。

この理由によってガス流れ抵抗が高い放出具を用いるこ
とが有利であり、また適切なダスト除去装置及びガス清
浄装置を選択することによって第２通路における流れ抵
抗を最小にすることが有利である。

特に適切な放出具は、溶解・ガス発生機に落とし込む落
下管に直接放出するパドルウオーム（ ｐａｄｄｌｅｗ
ｏｒｍ）コンベヤーであることが分かった。

パドルウオームコンベヤーは通過するガスの流れ抵抗を
高くシ、また有効なダストフィルターを構戒する。

またスポンジ鉄粒子と混合されたダストを一定に搬送す
ることにより良好な自己清浄作用が与えられる。

以下二つの図面に基いて本発明をさらに詳しく説明する
。

第１図に模式的に示された装置は粗い鉄鉱石から直接溶
銑を作るものであり、ドイツ特許公開公報第２８４３３
０３号に記載された型式の溶解・ガス発生機１を有して
いる。

この溶解・ガス発生機１の上方には、図示されていない
フレームから懸吊されている直接還元高炉シャフト２が
あり、その原理は例えばドイツ特許公開公報等２９３５
７０７号に記載されている。

高炉シャフト２の中には気密二重式ベル弁３を介して粗
い鉄鉱石が装入され、装入された鉄鉱石は高炉シャフト
２内をゆっくり下降し、中間レベルガス入口４から入る
熱せられた還元ガスのブラストにより鉱石はその下降通
過中に還元される。

このブラストは鉱石を７５０ないし８５０゜Ｃの範囲の
温度に加熱する。

消費されたガスは高炉シャフト２を上部ガス出口５から
去り、常法により還元ガス回路又は他の方式に依って再
循環される。

鉄鉱石の還元により製造され、熱せられたスポンジ鉄は
７５０ないし８５０℃の範囲内の温度で高炉シャフト２
の下部から連続的に下向きに溶解・ガス発生機１に放出
される。

溶解・ガス発生機１の中では石炭は上部人口６から装入
され、また酸素含有ガス、特に酸素及び空気、は放射状
に配設された１２本のノズル７から吹込まれるので、溶
解・ガス発生機１の下部には流動床８が形成されるが、
ここではスポンジ鉄のより大径粒子ですら比較的ゆっく
りと下降している。

流動床内を下降しながら、スポンジ鉄の粒子は加熱され
、流動床の下部・熱い部分でその融点に至って、溶解・
ガス発生機１の底部で溶鉄及びスラグのループが形成さ
れる。

流動床８の上方の溶解・ガス発生機内には安定化室があ
って、ここには放射状配列ノズル９から蒸気、炭化水素
を含む冷却ガス、又は例えば５０℃まで冷却された還元
ガスを吹込んで、溶解・ガス発生機１内にて生成し、熱
せられている還元ガスを冷却する。

溶解・ガス発生機１内にて生成した還元ガスは、安定化
室上方に位置する２つの出口１０を通って流出し、この
時の温度は１２００ないし１４００℃の範囲であり、圧
力は約２バールである。

ここから還元ガスはガスミキサー１１に達し、ここで冷
却ガスと混合されるが、この冷却ガスは、混合ガスを直
接還元プロセスのために十分な低温に、一般には７６０
ないし８５０℃の範囲にするように足る冷ガスである。

ガスミキサーの構造は、冷却ガスの動エネルギの一部が
混合プロセス後に圧力として回復される如きものであり
、これにより、熱せられた還元ガスの通路中の圧力降下
を最小にしている。

ガスミキサーからガスはサイクロン分離機に至り、これ
により随伴コークスダスト及び灰分が大巾に除去される
。

ガスミキサー１１を去るガスは清浄化され、プロセス温
度に冷却されており、かかるガスは二つの部分流に分岐
される。

体積で約６０％は第１の部分ガス流１３として中間レベ
ルガス入口４から高炉シャフト２還元ゾーンに吹込まれ
、残余は噴射スプレー冷却器１４に通過せしめられてそ
こから冷却ガス回収のための洗浄塔１５に通過せしめら
れる。

この洗浄塔１５を去るガスはコンプレッサー１６にて圧
縮され、コンプレッサーによりガスは、５０℃の温度で
、一部はミキサー１１（溶解・ガス発生機１を去ってガ
ス出口１０を経て来る熱せられた還元ガスを冷却するた
めのもの）に供給され、一部は、後述のように別の二つ
の流れとなってノズル９及びリングマニフオールド２２
に供給される。

高炉シャフト２から熱せられたスポンジ鉄粒子を除くた
めにフリースタンド式パドルウオームコンベヤ１７が６
個、高炉シャフト２の中心軸の周りに放射状対称的に分
配されている。

各コンベヤ１７の出口１８は落下管１９に接続されてお
り、ここからスポンジ鉄粒子は溶解・ガス発生機１の上
部カバーを経てその内部に落下する。

したがって軸方向に対称的な６本の落下管１６が置かれ
ている。

溶解・ガス発生機１の入口にできるだけ近くにおいて各
落下管１６中にノズル２１がリングマニフオールド２２
から伸びて開口しており、清浄化され、５０℃に冷却さ
れた還元ガスはコンプレッサー１６によって給送されそ
して６個のノズル２１の全てと接続しているリングマニ
フオールド２２により第３部分ガス流２３として搬送さ
れる。

常法の装置及び方法では、清洗化されておらずまた過剰
に熱せられた原料還元ガスが先ず何らかの処理を受けず
に直接還元高炉シャフトに到達するのを防ぐために高価
な装置が必要であった。

これに対して本発明の方法では、還元ガスの制限された
流れのみを溶解・ガス発生機１から高炉シャフト２へ直
接流し、パッドルウオームコンベヤ１７を通って高炉シ
ャフト２に流入するガス流は下降するスポンジ鉄粒と向
流にしている。

落下管１９を上向きに流れるこの非清浄化還元ガスは便
宜上第２の部分ガス流２４と称する。

この部分ガス流２４の温度は各落下管１９に入るや否や
りングマニフオールド２２からノズル２１に到達する冷
却ガスの制御流により低ｆされるので、第２の部分ガス
流２４の温度はウオームコンベヤ１７を経て高炉シャフ
ト２の内部に流入する以前に７６０と８５０℃の間に低
下する。

この冷却ガスを加えるには、ガスが混合し合うときに強
烈な乱流が起こるような注意が必要である。

落下管１９を通って上昇するガスに随伴するダストはウ
オームコンベヤ１７内にて大巾に沈積し、そして、下降
スポンジ鉄とともに溶解・ガス発生機１に戻される。

重要なことは、第２の部分ガス流、すなわち溶解・ガス
発生機１から直接に６本の落下管１９を経て上昇する原
料還元ガス流、が直接還元高炉シャフト２に入る全還元
ガス流の３０体積％以下に制限することである。

この低いパーセントを第２の部分ガス流２４で得るため
には、直接還元高炉シャフトの還元ゾーンまでの、すな
わちガス人口４までの流路の第２の部分ガス流２４の流
れ抵抗が、ガス出口１０からガス人口４までの第１の部
分ガス流１３の流れ抵抗より大でなければならない。

この要求にはパドルウオームコンベヤ１７により応じる
と便利であり、また第１のガス部分流の通路内の流れ抵
抗は意図的にできるだけ低く保たれる。

本発明の方法及び装置は、閉鎖部その他の高価なシール
装置を熱せられた還元ガスに対して高炉シャフト２の内
部をシールすることなく、熱せられたスポンジ鉄粒子を
高炉シャフト２から溶解・ガス発生機１内に直接且つ連
続的に輸送せしめるものである。

原料還元ガスが高温である故にまた輸送されている粒状
スポンジ鉄の性質故に、操業上の信頼性を有するシール
を得ることは至難である。

第２図はパドルウオームコンベヤ１７部分断面を示す側
面図である。

直接還元高炉シャフトのマントルに溶接されたコネクタ
３１にコンベヤ１７は接続されている。

コネクタ３１から下向きに分岐しているのが出口コネク
タ１８であり、これは第１図に示されているように落下
管１９をフランジ接続するためのものである。

コネクタ３１の耐火ライニング３１は保護スリーブ３３
によって摩滅から保護されており、このスリーブもコネ
クタ３１にフランジ接続されている。

パドルウオームコンベヤ１７の鼻部３６は高炉シャフト
２の内部に突入しており、パドルウオームコンベヤ１７
の他端ではコネクタ３１にフランジ接続された駆動ブラ
ケット４４となっており、これには軸受３４が内蔵され
そして支持されている。

ウオーム自体は数カ所にて中断されて個別の一連パドル
が形成されている。

高炉シャフト２の内部まで突入しているウオームの鼻部
３６は破線３８で示されているようにテーパが付けられ
ており、すなわち仮想包絡線３８はその外端に向かって
細くなっている円錐形となっている。

この鼻部３６は全体にテーパが付いており、高炉シャフ
トのほぼ中心まで伸びており、このような構成がスポン
ジ鉄材料を一様に除去せしめる。

ウオームのシャフト３５は中空であり且つ水冷されてい
る。

中心内管３９はシャフト３５の開放端の直前に末端があ
り、そして冷却水流を輸送する。

この冷却水は内管３９と中空シャフト３５の内面間の間
隙より戻される。

シャフト３５はつめ車４０及びつめ４１を含む間欠駆動
機４５によって回転駆動される。

つめ４１はレバー４２に旋回自在に装着されている。

水圧又は油圧ピストン４３はレバー４２を前後に揺動さ
せるので、つめは、シャフト３５に固定されているつめ
車４０を間欠的に１度に１歯又は数歯駆動させる。

高炉シャフト直径が大きい場合にはウオームコンベヤシ
ャフトを高炉シャフト全体を横断させ、高炉シャフトの
両側にて軸愛で回転させて、使用することが必要になる
。

この場合はウオームブレードは反対方向にらせん形を形
成し、すなわち一つは左手方向らせん形、一つは右手方
向らせん形を形或し、以ってスポンジ鉄材料が高炉シャ
フトの中心から外向きの二方向に搬出されるようにする
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る方法及び装置の概念図であり、第
２図は高炉シャフトから熱せられたスポンジ鉄粒子を除
くためのパドルウオームコンベヤの縦断面図である。 １・・・・・・溶解・ガス発生機、２・・・・・・高炉
シャフト、５・・・・・・上部ガス出口、６・・・・・
・ノズル、８・・・・・・流動床、９・・・・・・ノズ
ル、１０・・・・・・出口、１１・・・・・・ガスミキ
サー １３・・・・・・第１の部分流、１４・・・・・
・冷却器、１６・・・・・・コンプレッサー、１．７・
・・・・・コンベヤ、１８・・・・・・出口、１９・・
・・・・連通通路、２２・・・・・・リングマニフオー
ルド、２３・・・・・・第３の部分ガス流、２４・・・
・・・第２の部分ガス流。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 直接還元高炉シャフトに鉱石をばらばらのバルク材
   料として装入しそしてそこで高温還元ガスの作用によっ
   てスポンジ鉄に還元し、その後スポンジ鉄を排出具によ
   って熱間で溶解・ガス発生機に移送し、ここで装入石炭
   と吹込み酸素含有ガスから前記スポンジ鉄溶解に必要な
   熱及び還元ガスを発生させ、そのうち第１の部分ガス流
   を事前決定還元温度まで冷却しそしてダストを除いた後
   に、前記直接還元高炉シャフトの還元ゾーンに吹込む方
   法において、スポンジ鉄の熱せられた粒子を少なくとも
   １個の連通通路を経て溶解・ガス発生機に直接移動せし
   め、この直接連通通路を介して溶解・ガス発生機から高
   炉のシャフトに還元ガスの第２の部分ガス流を向流にて
   流し、この第２の部分ガス流の体積流量は高炉シャフト
   に入る還元ガスの合計流に対して３０％以下とし、また
   第２の部分ガス流の温度は連通通路の中で９５０℃未満
   としたことを特徴とする粗鉄鉱石より直接溶銑を得る方
   法。 ２ 第２の部分ガス流２４の体積流量が高炉シャフト２
   に入る還元ガスの合計流量の５ないし１５パーセントで
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の粗鉄
   鉱石より直接溶銑を得る方法。 ３ 第２の部分ガス流２４の体積流量が高炉シャフト２
   に入る合計還元ガス流量の８ないし１０パーセントであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の粗鉄鉱
   石より直接溶銑を得る方法。 ４ 第２の部分ガス流２４を連通通路１９内で７５０な
   いし８５０゜Ｃに冷却することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項ないし第３項の１項に記載の粗鉄鉱石より直
   接溶銑を得る方法。 ５ 溶解・ガス発生機１内で製造された還元ガスの第３
   の部分ガス流２３が清浄化され且つ適宜冷却された後に
   、該部分ガス流を連通通路１９内にて第２の部分ガス流
   ２４と混合することにより該第２の部分ガス流を冷却す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第４項
   の１項に記載の粗鉄鉱石より直接溶銑を得る方法。 ６ 第３の部分ガス流２３のガスが第２の部分ガス流２
   ４と混合される以前に該第３の部分ガス流２３を５０℃
   に冷却することを特徴とする特許請求の範囲第５項記載
   の粗鉄鉱石より直接溶銑を得る方法。 ７ 溶解・ガス発生機１と高炉シャフト還元ゾーンの入
   口４との間の第１の部分ガス流１３の通路における流れ
   抵抗が、溶解・ガス発生機と還元ゾーンの入口の間にお
   ける第２及び第３の部分ガス流２４ ．２３の通路にお
   ける流れ抵抗よりかなり小さいことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項ないし第６項記載の粗鉄鉱石より直接溶
   銑を得る方法。 ８ 溶解・ガス発生機１と、この上方に位置している直
   接還元高炉シャフトと、熱せられたスポンジ鉄を除去す
   るために高炉シャフトの下部に設けられた放出具であっ
   て、前記溶解・ガス発生機と連通ずる少なくとも１個の
   出口を有する放出具とを含んでなる装置において、 直接溶解・ガス発生機１に導く連通通路１９が、前記放
   出具の出口１８に接続されており、且つこの連通通路は
   冷却ガスを流入させるための側部入口を有することを特
   徴とする粗鉄鉱石より直接溶銑を得る装置。 ９ 前記放出具が高炉シャフトを横に伸びるウオームコ
   ンベヤーであることを特徴とする特許請求の範囲第８項
   記載の粗鉄鉱石より直接溶銑を得る装置。 １０前記放出具であるウオームコンベヤは放射方向に位
   置し、フリースタンデイング式であり且つ一端のみで軸
   受により支持されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第８項記載の粗鉄鉱石より直接溶銑を得る装置。 １１ コンベヤ１７のウオーム３６は中断されたパド
   ル３７を形成していることを特徴とする特許請求の範囲
   第９項又は第１０項記載の粗鉄鉱石より直接溶銑を得る
   装置。 １２ ウオーム３６がその取入側端部に向かってテー
   パを付けられており、このためにウオームの周りの仮想
   包絡線が円錐形をなし、ウオームの取入側端部に向かっ
   て細くなっていることを特徴とする特許請求の範囲第９
   項又は第１０項記載の粗鉄鉱石より直接溶銑を得る装置
   。