專利名稱：熔融鐵制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在鐵浴式熔融爐中，通過熔融例如固體還原鐵、廢鋼等的原料鐵源來 制造熔融鐵(鐵水)的方法。
背景技術(shù)：
在鐵浴式熔融爐中，熔融鐵是通過氧氣吹煉，燃燒鐵水中的碳和/或供給到爐內(nèi) 的含碳材料，熔融原料鐵源而被制造的。將爐內(nèi)蓄積的熔融鐵取出到爐外的方式有分批式 和連續(xù)式，但各方式均留有以下問題點(diǎn)，尚不存在確立的方式。<現(xiàn)有技術(shù)1>歷來，大量提出有作為鐵浴式熔融爐，使用了轉(zhuǎn)爐型的熔爐的方式(例如參照專 利文獻(xiàn)1)。但是，使用轉(zhuǎn)爐型的鐵浴式熔融爐時(shí)，存在如下問題。即因?yàn)檗D(zhuǎn)爐型的鐵浴式 熔融爐排出熔融鐵和熔融爐渣(以下，有時(shí)僅稱為“熔渣”)時(shí)，需要停止氧氣吹煉(即，中 止熔融鐵的制造)且需要傾動(dòng)爐體，所以，該吹煉的停止造成熔融鐵的生產(chǎn)率降低。此外， 還存在如下問題。即出鐵中從爐體表面向外部空氣擴(kuò)散造成的熱損失會(huì)引起爐內(nèi)熔池溫 度的降低，因此，當(dāng)實(shí)施下一次的吹煉時(shí)，就需要在原料鐵源裝入前進(jìn)行使該溫度降低部分 得以恢復(fù)的升溫操作，該升溫操作使熔融鐵的生產(chǎn)率進(jìn)一步降低。<現(xiàn)有技術(shù)2>另一方面，作為鐵浴式熔融爐，公開有一種連續(xù)出鐵式的熔融爐，其在爐底側(cè)部形 成有出鐵出渣口，并且在該出鐵出渣口的前面設(shè)有被稱為所謂前爐的耐火物結(jié)構(gòu)體，在該 耐火物結(jié)構(gòu)體(前爐)內(nèi)部，形成有從上述出鐵出渣口順著出鐵槽直通到出鐵位置的連續(xù) 出鐵用的通路(參照專利文獻(xiàn)2)。但是，這樣的連續(xù)出鐵式的熔融爐存在如下問題。艮口 從前爐到出鐵槽之間的熱損失大，需要輔助燃燒器的加熱等；另外，在例如因原料供給設(shè)備 或氧供給設(shè)備等所發(fā)生的設(shè)備故障而熔融吹煉被中斷的情況下，從前爐到出鐵槽之間會(huì)有 鐵水或熔融爐渣的凝固及堵塞，導(dǎo)致復(fù)原時(shí)需要投入極大的時(shí)間和費(fèi)用。另外，因?yàn)殍F水不 是分批而是連續(xù)地排出，所以，如果采用鐵水包來接取在分批工序的后段、即煉鋼工序中所 需要的鐵水量時(shí)，則花較長(zhǎng)時(shí)間，從而不能忽視初期排出的鐵水的溫度下降，在最壞的情況 下，鐵水有可能在鐵水包內(nèi)凝固。專利文獻(xiàn)1 日本特公平3-49964號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開2001-303114號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述問題而做，其目的在于，提供一種熔融鐵制造方法，其是使用鐵浴 式熔融爐，以含氧氣體帶來的鐵水中的碳和/或供給到爐內(nèi)的含碳材料的燃燒熱來熔融原 料鐵源，從而制造熔融鐵的方法，既能夠防止出鐵出渣時(shí)的溫度降低造成的熔融鐵和熔融 爐渣的固化等的故障，又能夠穩(wěn)定提高熔融鐵的生產(chǎn)率。本發(fā)明人為了解決上述問題，當(dāng)進(jìn)行出鐵及出渣時(shí)，不像上述現(xiàn)有技術(shù)1的轉(zhuǎn)爐
3型那樣使?fàn)t體傾動(dòng)，而是仍使?fàn)t體保持與熔融鐵生成時(shí)相同的姿勢(shì)來進(jìn)行出鐵及出渣。但 是，如上現(xiàn)有技術(shù)2所述，連續(xù)出鐵出渣的技術(shù)性課題很多，被判斷為實(shí)用化困難，因此決 定采用以高爐進(jìn)行的間歇式出鐵及出渣的方式。另外，為了一邊防止出鐵出渣時(shí)的溫度降 低造成的熔融鐵和熔融爐渣的固化等的故障，一邊提高熔融鐵的生產(chǎn)率，本發(fā)明人認(rèn)為在 出鐵及出渣中仍繼續(xù)吹入含氧氣體(吹煉)為有效，經(jīng)過使用了實(shí)驗(yàn)爐的熔融實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證， 完成了如下的發(fā)明。本發(fā)明提供一種熔融鐵制造方法，該熔融鐵制造方法使用鐵浴式熔融爐來熔融原 料鐵源而制造熔融鐵，所述熔融爐在爐的上部具有頂吹噴槍(lance)，在爐底具有底吹風(fēng) 口(tuyere)，在爐側(cè)的下部具有出爐口(taphole)，所述熔融鐵制造方法具有熔融工序， 一邊從所述底吹風(fēng)口向存在于所述熔融爐內(nèi)的熔池(melt)吹入惰性氣體而攪拌該熔池， 一邊向所述熔融爐中裝入所述原料鐵源、含碳材料和造渣材料，且從所述頂吹噴槍頂吹含 氧氣體，以便通過所述含碳材料和/或所述熔融鐵中的碳燃燒產(chǎn)生的燃燒熱來熔融所述原 料鐵源而生成所述熔融鐵和熔渣，其中，所述熔融工序具有至少一個(gè)出鐵出渣工序，在所 述熔融爐保持生成所述熔融鐵時(shí)的姿勢(shì)的情況下，從所述出爐口排出所述熔融鐵和所述熔 渣，在所述出鐵出渣工序中，通過繼續(xù)或中斷所述熔融鐵的生成，且通過繼續(xù)所述含氧氣體 的頂吹，將爐內(nèi)的熔融鐵溫度保持在預(yù)先設(shè)定的最低熔融鐵溫度以上。本發(fā)明的目的、特征、詳情和優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)以下的詳細(xì)說明和附圖變得更加明白。


圖1是表示實(shí)施方式的鐵浴式熔融爐的概略結(jié)構(gòu)的縱剖面圖。圖2是模式化地表示鐵浴式熔融爐內(nèi)的熔渣層近旁的含碳材料的分布狀況的縱 剖面圖。圖3是表示出鐵出渣中的爐內(nèi)的鐵水液面的高度位置的隨時(shí)間變化的曲線圖。
具體實(shí)施例方式以下，基于附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明的實(shí)施方式。另外，本發(fā)明不受本實(shí)施方式的任 何限制。(鐵浴式熔融爐的結(jié)構(gòu))圖1中顯示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的鐵浴式熔融爐的概略結(jié)構(gòu)。本實(shí)施方式的鐵 浴式熔融爐1是豎型反應(yīng)爐，在鐵浴式熔融爐1的上部所設(shè)的爐口 2上連接有排氣管道3。 鐵浴式熔融爐1具有裝料斜槽(chute) 4和在吹煉時(shí)從爐口 2插入爐內(nèi)的頂吹噴槍5。另 外，在爐內(nèi)6設(shè)有多個(gè)底吹風(fēng)口 7，在爐側(cè)8的下部設(shè)有出爐口 9。裝料斜槽4用于作為原 料的原料鐵源B、含碳材料C和/或造渣材料D的裝入。頂吹噴槍5用于含氧氣體E的供 給，底吹風(fēng)口 7用于惰性氣體A的供給。出爐口 9用于熔融鐵的排出(即，出鐵)和熔渣的 排出(即，出渣)。鐵浴式熔融爐(以下，有時(shí)僅稱為“爐”)1的爐口 2和排氣管道3的連接優(yōu)選以 如下方式進(jìn)行用可升降地設(shè)于該排氣管道3的下端部的裙板(skirt) 10覆蓋該爐口 2的 上方，并使該裙板不要與所述爐口 2密著。由此，爐內(nèi)壓力變動(dòng)時(shí)，通過使裙板10升降而調(diào) 整其與爐口 2的間隙，從該間隙將爐內(nèi)氣體的一部分排放到大氣中或吸引大氣，從而能夠抑制爐內(nèi)壓力的變動(dòng)，因此能夠更確實(shí)地防止會(huì)對(duì)爐內(nèi)壓力變動(dòng)造成影響的熔渣起泡的發(fā) 生。還有，如后述，將排氣作為燃料氣體進(jìn)行有效利用時(shí)，若吸引大氣則可能引起排氣的熱 量降低，但通過以如下方式進(jìn)行控制，即通過吸引大氣而使?fàn)t內(nèi)壓力馬上穩(wěn)定化，并使卷入 到排氣中的空氣量自動(dòng)地減少，則排氣的熱量降低基本上不構(gòu)成問題，能夠穩(wěn)定地回收高 熱量的排氣。另外，通過采用使用了上述可升降的裙板10的連接方式，即使在萬一有熔渣異常 起泡而從爐口 2溢出那樣的情況下，也只是從裙板10與爐口 2的間隙漏到爐外，因此，仍可 以得到能夠避免例如排氣系統(tǒng)的堵塞或損傷等更嚴(yán)重的設(shè)備損傷的效果。還有，優(yōu)選在排氣管道中設(shè)置例如未圖示的廢熱鍋爐，由此可以回收高溫排氣的 顯熱，并且由于顯熱被回收后的排氣高濃度地含有一氧化碳?xì)怏w(以下，有時(shí)稱作“Co氣 體”)，因此在對(duì)其進(jìn)行除塵后作為燃料氣體可以有效利用。以下，分為使用該鐵浴式熔融爐1熔融原料鐵源B而生成熔融鐵和熔渣的熔融工 序，和從該爐排出在熔融工序中所生成的熔融鐵和熔渣的出鐵出渣工序，并按順序進(jìn)行說 明。[熔融工序]一邊從多個(gè)底吹風(fēng)口 7向鐵浴式熔融爐1內(nèi)的熔融鐵層11中吹入例如氮?dú)獾榷?性氣體A來對(duì)熔融鐵層11進(jìn)行攪拌，一邊將例如固體還原鐵等的原料鐵源B、例如煤炭等含 碳材料C、以及例如生石灰、輕燒白云石等造渣材料D—起，經(jīng)由例如利用重力落入方式的 裝料斜槽4，自鐵浴式熔融爐1的上方裝入爐內(nèi)，并且從設(shè)于頂吹噴槍5的下端部的噴射口 吹出例如氧氣等含氧氣體E，從而使熔融鐵11中的碳和/或含碳材料C燃燒。利用該燃燒 熱熔融固體還原鐵(原料鐵源B)，生成熔融鐵11。這時(shí)，還生成熔渣。作為惰性氣體A，除了氮?dú)庖酝猓€可列舉氬氣(Ar)、一氧化碳?xì)怏w(CO)、二氧化 碳?xì)怏w(CO2)等。各惰性氣體A可以單獨(dú)使用，也可以使用將兩種以上加以組合的混合氣 體。為了充分?jǐn)嚢枞廴阼F層11并確保固體還原鐵(原料鐵源B)的熔融速度，底吹用 的氮?dú)?惰性氣體A)的流量?jī)?yōu)選在0. 02 0. 20Nm3/ (min · t 一熔融鐵層)的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。作為原料鐵源B，除了固體還原鐵以外，還可列舉廢鐵、氧化鐵皮(millscale)等。 各原料鐵源B可以單獨(dú)使用，也可以組合兩種以上使用。作為上述固體還原鐵，可列舉將例如鐵礦石、煉鐵廠粉塵等的氧化鐵源和例如煤 炭等的碳質(zhì)還原劑所構(gòu)成的粉狀混合物團(tuán)塊化而成為含碳氧化鐵團(tuán)塊化物，使用例如回轉(zhuǎn) 爐床爐、直線爐、回轉(zhuǎn)窯等的移動(dòng)式加熱還原爐進(jìn)行加熱還原而得到的固體還原鐵；和現(xiàn)有 的使用天然氣來形成的固體還原鐵(natural-gas solid reduced iron)等。將剛還原后 的高溫的這些固體還原鐵，可以在實(shí)質(zhì)上不進(jìn)行冷卻而仍保持熱狀態(tài)下，直接裝入鐵浴式 熔融爐1，也可以一下子冷卻至常溫后，再裝入鐵浴式熔融爐1。從降低鐵浴式熔融爐1的 含碳材料消耗量的觀點(diǎn)出發(fā)，希望使用金屬化率為60%以上、優(yōu)選為80%以上、更優(yōu)選金 屬化率高達(dá)接近廢鐵的熔融熱量的90%以上的固體還原鐵。作為含碳材料C，除了煤炭以外，還可列舉焦炭、石油焦炭、木炭、木屑、廢塑料、舊 輪胎、回轉(zhuǎn)爐床爐所使用的爐底含碳材料(包含炭化后的含碳材料)。各含碳材料C可以單獨(dú)使用，也可以兩種以上并用。從防止?fàn)t內(nèi)的異常的熔渣起泡，并且在出鐵出渣時(shí)，使熔融爐保持熔融鐵生成時(shí) 相同的姿勢(shì)，并以此狀態(tài)不使之傾動(dòng)而確實(shí)地排出熔渣的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選通過調(diào)整含碳材 料C的裝入時(shí)期和裝入量，來如圖2的模式圖所示地，在熔融鐵層11上所形成的熔融爐渣 層12的上層部中形成使含碳材料C的一部分懸浮的含碳材料懸浮熔渣層13、和位于該含碳 材料懸浮層13上且僅由含碳材料C構(gòu)成的含碳材料被覆層14。通過在熔渣層12的上層部形成如上所述的含碳材料懸浮熔渣層13，可以使含碳 材料懸浮熔渣層13中的熔渣的(FeO)濃度降低，且使構(gòu)成起泡的原因的CO氣體氣泡的生 成速度降低，并且，借助存在于熔渣中的含碳材料，可使該CO氣體氣泡容易從熔渣層12中 跑出，不易發(fā)生起泡。此外，通過在含碳材料懸浮熔渣層13的上方形成含碳材料被覆層14，熔渣層12 被含碳材料被覆層14保溫，所以，可更確實(shí)地防止出渣時(shí)，熔渣在出爐口 9內(nèi)冷卻固化的情 況。因此，加上后述出鐵出渣工序中的熔融鐵溫度的保持作用，不用傾動(dòng)爐體以熔融鐵生成 時(shí)同一姿勢(shì)的狀態(tài)，不使在形成于含碳材料懸浮熔渣層13上方的含碳材料被覆層14中的 含碳材料C流出，就可以進(jìn)行順暢、迅速的出渣作業(yè)。為了形成含碳材料懸浮熔渣層13和含碳材料被覆層14并更確實(shí)地發(fā)揮其效果， 在開始頂吹含氧氣體E之前，優(yōu)選在原料鐵源B和造渣材料D的裝入之前，先將含碳材料C 裝入到在爐內(nèi)蓄積有作為初始熔池的熔融鐵的鐵浴式熔融爐1中。這是由于，從原料鐵源 B的熔融初期階段，存在于熔融鐵層11之上的含碳材料C立即在熔融爐渣層12的上層懸 浮，會(huì)更確實(shí)地形成含碳材料懸浮熔渣層13。另外，即使含氧氣體E的頂吹在繼續(xù)中，為了 有效地補(bǔ)充含碳材料懸浮熔渣層13和含碳材料被覆層14的含碳材料，也可以減少原料鐵 源B和造渣材料D的裝入量或停止裝入，而裝入含碳材料C。為了形成含碳材料懸浮熔渣層13和含碳材料被覆層14并更確實(shí)地發(fā)揮其效果， 在開始排出熔融鐵(出鐵)時(shí)，還優(yōu)選將含碳材料懸浮熔渣層13中的含碳材料和含碳材料 被覆層14的含碳材料的合計(jì)量(即，爐內(nèi)所殘留的含碳材料的量)設(shè)定為，熔融爐渣層12 中的每IOOOkg熔渣中有100 1000kg。這是由于，如果其為IOOkg以上，則含碳材料懸浮 熔渣層13中的含碳材料的量增多，并且含碳材料被覆層14變厚，因此上述起泡防止效果和 出渣作業(yè)的順暢、迅速化的效果增大。另一方面，如果其為IOOOkg以下，則含碳材料被覆層 14的含碳材料所造成的熔渣的卷入及加熱造成的含碳材料(含碳材料被覆層14)的一體化 被抑制，熔渣層12可得到充分地?cái)嚢?，所以，固體還原鐵B向熔融鐵層11中熔融的速度不 會(huì)降低。上述含碳材料的合計(jì)量，更優(yōu)選在熔融爐渣層12中的每IOOOkg熔渣中占150 500kg，特別優(yōu)選為200 300kg。在此，爐內(nèi)所殘留的含碳材料的量，例如可以通過從裝入爐內(nèi)的含碳材料的量中 減去如下幾項(xiàng)含碳材料的量的合計(jì)量來進(jìn)行計(jì)算，即減去固體還原鐵中的未還原氧化鐵 的還原所使用的含碳材料的量；向所生成的熔融鐵中滲碳所使用的含碳材料的量；由于頂 吹氧氣而燃燒了的含碳材料的量；作為粉塵飛散到排氣中的含碳材料的量。另外，熔融爐渣 層12中的熔渣量，例如可以通過如下方式計(jì)算根據(jù)裝入爐內(nèi)的固體還原鐵中的脈石量、 含碳材料中的灰分量和造渣材料量算出熔渣生成量，再?gòu)脑撊墼闪恐袦p去出渣的熔渣 量。
還有，裝入鐵浴式熔融爐1的含碳材料C的粒度，優(yōu)選平均粒徑在2 20mm的范 圍。這是由于，如果為2mm以上，則容易抑制其向排氣中的飛散。另一方面，如果在20mm以 下，則熔渣層12的(FeO)濃度充分降低，另外向熔融鐵層11中的滲碳速度上升。從進(jìn)一 步抑制向排氣中飛散的觀點(diǎn)出發(fā)，平均粒徑更選為3mm以上，從進(jìn)一步降低熔渣層12的氧 化鐵濃度，進(jìn)一步提升向熔融鐵層11中的滲碳速度的觀點(diǎn)出發(fā)，平均粒徑更優(yōu)選為15mm以 下。還有，為了確保熔渣層12的流動(dòng)性并且促進(jìn)從熔融鐵的脫硫，熔渣層12的堿度 Ca0/Si02(質(zhì)量比)優(yōu)選在0. 8 2. 0的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，更優(yōu)選在1. 0 1. 6的范圍內(nèi)進(jìn) 行調(diào)整。作為含氧氣體E，除了氧氣以外，還可以列舉富氧空氣。含氧氣體E只要是達(dá)到如 下程度的含有氧的氣體即可其能夠使含碳材料C和/或熔融鐵層11中的碳燃燒，并能夠 以此燃燒熱熔融原料鐵源。從頂吹噴槍5供給的氧氣(含氧氣體E)的流量，優(yōu)選以如下方式調(diào)整使含碳材 料C和/或熔融鐵層11中的碳燃燒，以此燃燒熱充分地熔融固體還原鐵(原料鐵源B)而 生成熔融鐵和熔渣。另外，在簡(jiǎn)單化的計(jì)算式中，CO2/(C0+C02)所代表的二次燃燒率，通過調(diào)節(jié)頂吹氧 氣的流量和/或頂吹噴槍5的高度而能夠控制為推薦值(40%以下，更優(yōu)選為10 35%， 進(jìn)一步優(yōu)選為15 30% )，由此，不會(huì)使鐵浴式熔融爐1的耐火物的熱負(fù)荷過大，可以減少 含碳材料的消耗量。還有，通過從上方噴射氧氣(含氧氣體E)，熔渣層12受到攪拌作用，加上底吹氮 氣(惰性氣體A)對(duì)熔融鐵層11的攪拌作用，在熔融鐵層11與熔渣層12的界面，固體還原 鐵B向熔融鐵層11中的熔融及含碳材料C向熔融鐵層11中的滲碳得到促進(jìn)。在此，在形 成含碳材料懸浮熔渣層13和含碳材料被覆層14的熔融鐵制造方法中，由于含碳材料懸浮 熔渣層13存在致使?jié)B碳得到促進(jìn)，因氧氣吹煉造成的熔融鐵的脫碳不會(huì)優(yōu)先于向熔融鐵 水的滲碳，因此，與沒有形成含碳材料懸浮熔渣層13和含碳材料被覆層14的熔融鐵制造方 法相比，可以進(jìn)行碳濃度高的熔融鐵的制造。在形成含碳材料懸浮熔渣層13和含碳材料被覆層14的熔融鐵制造方法中，熔融 鐵中的碳含量?jī)?yōu)選3質(zhì)量％以上，更優(yōu)選3. 5 4. 5質(zhì)量％。隨之而來的是，希望熔渣層 12中的鐵含量降低到10質(zhì)量％的程度以下，更優(yōu)選為5質(zhì)量％的程度以下，進(jìn)一步優(yōu)選為 3質(zhì)量％的程度以下。通過使熔渣層12中的鐵含量降低，從熔融鐵層11的脫硫被促進(jìn)，并 且，因熔融FeO造成的爐內(nèi)襯耐火物的熔損也得到抑制。[出鐵出渣工序]如上述繼續(xù)規(guī)定時(shí)間的熔融操作，在鐵浴式熔融爐1內(nèi)進(jìn)行規(guī)定量(例如1次出 爐量)的蓄鐵和蓄渣。然后進(jìn)行出鐵及出渣(即，進(jìn)行間歇的出鐵及出渣)。具體來說，是 與高爐的出鐵出渣作業(yè)相同，不使鐵浴式熔融爐1的爐體傾動(dòng)，而是以保持熔融鐵生成時(shí) 的姿勢(shì)的狀態(tài)(例如使?fàn)t體豎立的狀態(tài))，直接用鉆頭開通出爐口 9，首先將熔融鐵排出，直 至其液面達(dá)到出爐口 9的水平高度。接著進(jìn)行熔渣的排出。在此，出鐵及出渣中繼續(xù)供給頂吹氧氣(含氧氣體E)，使?fàn)t內(nèi)的熔融鐵溫度保持 在預(yù)先設(shè)定的最低熔融鐵溫度以上。頂吹氧氣(含氧氣體E)的流量根據(jù)熔融鐵的組成、溫
7度和蓄鐵量等會(huì)有所不同，但能夠使?fàn)t內(nèi)的熔融鐵溫度確保在上述設(shè)定溫度以上而適宜進(jìn) 行調(diào)整即可。例如，可達(dá)到與出鐵及出渣前相同的流量。另外，隨著出鐵出渣時(shí)間的流逝， 可對(duì)應(yīng)留在爐內(nèi)的蓄鐵量而減少流量，或?qū)?yīng)留在爐內(nèi)的熔融鐵的溫度降低而增加流量。通過繼續(xù)進(jìn)行頂吹氧氣(含氧氣體E)的供給，從而利用使煤炭(含碳材料C)和 /或熔融鐵中的碳燃燒帶來的燃燒熱，能夠抑制出鐵及出渣中的爐內(nèi)熔池的溫度降低。作為最低熔融鐵溫度，考慮到因出鐵、出渣以及將熔融鐵搬運(yùn)到煉鋼設(shè)備等而造 成的溫度降低，理想的是設(shè)定為例如1450°C，優(yōu)選為1480°C，更優(yōu)選為1500°C。在上述出鐵出渣中，除了繼續(xù)頂吹氧氣(含氧氣體E)的供給以外，優(yōu)選還繼續(xù)裝 入煤炭(含碳材料C)。通過繼續(xù)裝入煤炭(含碳材料C)，能夠維持熔融鐵中的碳濃度和懸浮在熔渣層12 中的含碳材料的量。由此，能夠在出鐵出渣中抑制熔渣層的溫度降低，能夠更確實(shí)地防止出 爐口 9因熔渣固化造成的堵塞。另外，在出鐵出渣結(jié)束之后再進(jìn)行的固體還原鐵(原料鐵 源B)的熔融過程中，含碳材料懸浮熔渣層13和含碳材料被覆層14的形成變得容易。在上述出鐵出渣中，除了繼續(xù)頂吹氧氣(含氧氣體E)的供給和煤炭(含碳材料C) 的裝入以外，進(jìn)一步優(yōu)選還繼續(xù)裝入固體還原鐵(原料鐵源B)。通過繼續(xù)裝入固體還原鐵(原料鐵源B)，即使在出鐵出渣中也能夠制造熔融鐵。 即，在出鐵出渣中不裝入固體還原鐵(原料鐵源B)時(shí)，熔融鐵的生成被中斷，但是通過在出 鐵出渣中仍繼續(xù)從出鐵出渣前開始進(jìn)行的固體還原鐵(原料鐵源B)的裝入，即使在出鐵出 渣中也能夠繼續(xù)熔融鐵的生成。這樣，可以進(jìn)一步提高熔融鐵的生產(chǎn)性。在上述出鐵出渣中，除了繼續(xù)頂吹氧氣(含氧氣體E)的供給和煤炭(含碳材料C) 的裝入以外，另外優(yōu)選還繼續(xù)裝入造渣材料D。此外，在上述出鐵出渣中，除了繼續(xù)頂吹氧 氣(含氧氣體E)的供給、煤炭(含碳材料C)的裝入和固體還原鐵(原料鐵源B)的裝入以 外，更進(jìn)一步優(yōu)選還繼續(xù)從熔融工序開始進(jìn)行的造渣材料D的裝入。通過繼續(xù)裝入造渣材料D，能夠維持熔融爐渣的組成。由此，能夠確實(shí)地進(jìn)行熔渣 流動(dòng)度的確保、耐火物熔損的抑制和防止熔渣起泡的發(fā)生。在此，在出鐵出渣中仍繼續(xù)裝入固體還原鐵(原料鐵源B)時(shí)，通過將上述最低熔 融鐵溫度設(shè)定為例如1450°C，能夠?qū)⒊鲨F出渣中的固體還原鐵的裝入速度維持在出鐵出渣 前的固體還原鐵的裝入速度，并以此狀態(tài)進(jìn)行出鐵及出渣。但是，最低熔融鐵溫度更低時(shí)或 蓄鐵量小時(shí)，優(yōu)選上述出鐵出渣中的固體還原鐵(原料鐵源B)的裝入速度，比該出鐵出渣 前的固體還原鐵(原料鐵源B)的裝入速度小。在出鐵出渣中，因?yàn)闋t內(nèi)所保持的熔池量急速減少，所以，若將出鐵出渣中的固體 還原鐵(原料鐵源B)的裝入速度維持得與出鐵出渣前相同，則在熱容變小的熔池中，比該 熔池溫度低得多的還原鐵(原料鐵源B)被大量裝入，熔池的溫度顯示出急速降低的傾向 (再說，因?yàn)樵诔鲨F出渣中仍繼續(xù)著頂吹氧氣的供給和煤炭的裝入，所以認(rèn)為，借助其燃燒 熱，熔池溫度會(huì)恢復(fù)到原來的溫度。但是，由于從氣體向熔融物的導(dǎo)熱速度比從固體向熔融 物的導(dǎo)熱速度要低，所以可以設(shè)想熔池溫度的恢復(fù)會(huì)耗費(fèi)時(shí)間)。因此，優(yōu)選使出鐵出渣中 的固體還原鐵(原料鐵源B)的裝入速度比不進(jìn)行出鐵出渣時(shí)的固體還原鐵(原料鐵源B) 的裝入速度有所降低，從而防止熔融鐵層的溫度降低。上述出鐵出渣中的固體還原鐵(原 料鐵源B)的裝入速度的降低程度，根據(jù)鐵浴式熔融爐1內(nèi)的熔池保持量和出鐵出渣速度等進(jìn)行適宜調(diào)整即可，例如，其裝入速度為不進(jìn)行出鐵出渣時(shí)的固體還原鐵(原料鐵源B)的 裝入速度的75%以下即可(參照后述實(shí)施例1、2)。還有，從底吹風(fēng)口 7進(jìn)行惰性氣體A的吹入。另外，在出鐵出渣工序中，優(yōu)選跟隨鐵浴式熔融爐1內(nèi)的熔池表面的高度位置的 變化來控制頂吹噴槍5下端的高度位置(噴槍高度)。噴槍高度可以使之連續(xù)地變化，也可 以步進(jìn)式地變化。S卩，由于出鐵及出渣降低熔池表面的高度位置，因此，若固定頂吹噴槍5下端的高 度位置(噴槍高度)，則頂吹噴槍5下端和熔池表面的距離變大，爐內(nèi)的氧氣吹煉狀態(tài)和燃 燒狀態(tài)變化，燃燒熱的發(fā)生量和向熔池的導(dǎo)熱量變化，熔池的溫度將發(fā)生變動(dòng)。因此，優(yōu)選 使頂吹噴槍5的下端的高度位置(噴槍高度)跟隨熔池表面的高度位置的變化而下降，恒 定地維持頂吹噴槍5下端和熔池表面的距離，盡可能使氧氣吹煉狀況和燃燒狀態(tài)不發(fā)生變 化。還有，在出鐵出渣工序中，裝入原料鐵源制造熔融鐵時(shí)，跟隨熔池表面的高度位置上升 或下降，使頂吹噴槍5下端的高度位置上升或下降即可。就出鐵出渣中的熔池表面的高度位置的變化而言，例如，可以基于在過去的出鐵 出渣工序中所測(cè)定的出鐵量及出渣量、與從出鐵出渣開始的時(shí)刻起所經(jīng)過的時(shí)間之間的關(guān) 系來進(jìn)行預(yù)測(cè)。圖3是表示在出鐵出渣工序中，關(guān)于爐內(nèi)的鐵水液面的高度位置隨時(shí)間變化的曲 線圖。具體來說，是使用后述實(shí)施例的實(shí)驗(yàn)爐進(jìn)行本發(fā)明的熔融鐵制造方法時(shí)，在出鐵出渣 工序中，隨時(shí)間測(cè)定從出鐵開始時(shí)間起的出鐵量(容量)，根據(jù)由該測(cè)定獲得的出鐵量和從 出鐵開始算起的需要時(shí)間的關(guān)系，以及根據(jù)實(shí)驗(yàn)爐的爐內(nèi)形狀，就爐內(nèi)的鐵水液面的高度 位置計(jì)算時(shí)間上的變化，縱軸取爐內(nèi)的液面高度，橫軸取經(jīng)過時(shí)間而繪制的曲線圖。藉此能 夠控制頂吹噴槍5下端的高度位置(噴槍高度)。也可以進(jìn)行重量測(cè)定，即用稱重傳感器(load cell)測(cè)定出鐵量，以之替代上述出 鐵量的容量測(cè)定。或者，也可以用微波液位計(jì)等的液位計(jì)直接測(cè)量出鐵出渣中的熔池表面的高度位 置(液面高度)，基于該測(cè)量值控制上述頂吹噴槍下端的高度。或者，也可以基于出鐵出渣中從鐵浴式熔融爐排出的氣體的組成，控制頂吹噴槍 下端的高度位置(噴槍高度)。S卩，若頂吹噴槍5下端和熔池表面的距離變化，則爐內(nèi)的吹煉狀況和燃燒狀態(tài)變 化，排氣組成、例如CO和CO2濃度變化。因此，例如通過使排氣中的CO濃度和/或CO2濃度 處于規(guī)定范圍(例如CO濃度為20 25%)而控制噴槍高度，能夠使?fàn)t內(nèi)的吹煉狀況和燃 燒狀態(tài)盡可能不發(fā)生變化。也可以基于二次燃燒率控制噴槍高度，替代CO濃度和/或CO2 濃度。如上，即使在出鐵出渣中，爐內(nèi)的熔融鐵溫度仍被維持得很高，而且先前熱容大的 熔融鐵被排出，因此出爐口 9被充分地加溫，即使其后才陸續(xù)排出熔渣，熔渣也難以被冷 卻，從而能夠確實(shí)地防止因熔渣的固化造成的出爐口 9的堵塞。另外，當(dāng)含碳材料開始混入熔渣中而從出爐口 9被排出時(shí)，即當(dāng)含碳材料懸浮熔 渣層13開始被排出時(shí)，結(jié)束熔渣的排出，這時(shí)用泥堵塞出爐口 9即可。另外，為了防止?fàn)t內(nèi)氣體從出爐口 9噴出，優(yōu)選爐內(nèi)的壓力設(shè)為常壓(例如，以表壓計(jì)設(shè)為自-IkPa至+IkPa的范圍，優(yōu)選設(shè)為自_500Pa至+500Pa的范圍，更優(yōu)選設(shè)為 自-IOOPa至+IOOPa的范圍)。如上那樣地，通過在熔融工序中反復(fù)進(jìn)行出鐵出渣工序，S卩，進(jìn)行熔融和間歇式出 鐵及出渣，既可防止熔渣起泡，又不用使?fàn)t傾動(dòng)，而是使?fàn)t以直立狀態(tài)就可以進(jìn)行順暢且迅 速的出鐵出渣作業(yè)，即使在出鐵出渣作業(yè)中，也可以繼續(xù)進(jìn)行吹煉，進(jìn)而熔融各種原料，從 而能夠穩(wěn)定提高熔融鐵的生產(chǎn)率。還有，在結(jié)束熔融鐵的制造時(shí)，以熔融工序進(jìn)行了規(guī)定量的蓄鐵和蓄渣后，也可以 中止含氧氣體的頂吹，從出爐口 9進(jìn)行熔融鐵的排出和熔渣的排出(出鐵及出渣)。(變形例)上述實(shí)施方式中，作為鐵浴式熔融爐1例示了非封閉結(jié)構(gòu)的熔融爐，但并不限定 于此，也可以使用封閉結(jié)構(gòu)的熔融爐。上述實(shí)施例中，展示的是只在一處設(shè)有出爐口 9的例子，但隨著爐耐火物的熔損， 爐內(nèi)底面水平高度會(huì)降低，因此優(yōu)選在爐的高度方向上的多處設(shè)置出爐口。另外，也可以在 爐的水平圓周方向上的多處設(shè)置出爐口 9，例如設(shè)在180°的方向、90°的方向、120°的方 向上。另外，出爐口 9例示的只是共同用于熔融鐵和熔融爐渣的排出，但在熔融爐渣的生成 量多時(shí)，也可以設(shè)置專門用于排出熔融爐渣的出爐口。上述實(shí)施方式中所示的示例是，鐵浴式熔融爐1內(nèi)所蓄積的熔融鐵和熔渣的合計(jì) 量(蓄鐵量和蓄渣量)達(dá)到規(guī)定量時(shí)進(jìn)行出鐵及出渣，但也可以在鐵浴式熔融爐1內(nèi)所蓄 積的熔融鐵量(蓄鐵量)達(dá)到規(guī)定量時(shí)進(jìn)行出鐵及出渣，也可以在鐵浴式熔融爐1內(nèi)所蓄 積的熔渣量(蓄渣量)達(dá)到規(guī)定量時(shí)進(jìn)行出鐵及出渣。上述實(shí)施方式中，作為向爐中裝入含碳材料C及造渣材料D的方式，例示了依靠重 力落入的方式，但例如也可以將其進(jìn)行微粉碎并直接吹入熔渣層中的方式。但是，從抑制設(shè) 備成本及操作成本的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選依靠重力落入的方式。上述實(shí)施方式中，例示了僅設(shè)置一根頂吹噴槍5的例子，但也可以根據(jù)爐的規(guī)模 及形狀等設(shè)置多根。上述實(shí)施方式和下述實(shí)施例中，例示了作為熔池表面采用熔融鐵層11的上表面 的例子。但也可以采用熔融爐渣層12的上表面取代熔融鐵層11的上表面。實(shí)施例以下，列舉實(shí)施例對(duì)于本發(fā)明進(jìn)行具體地說明。還有，本發(fā)明不受本實(shí)施例的任何 限制。為了確證本發(fā)明的效果，使用如下豎型反應(yīng)爐實(shí)施了熔融固體還原鐵的試驗(yàn)，該 豎型反應(yīng)爐在爐底具有底吹風(fēng)口，在爐頂具有頂吹噴槍，在爐側(cè)距爐底高0. 4m的位置具有 出爐口，其耐火物內(nèi)徑為2m，其爐內(nèi)有效高度為2. 6m。作為原料鐵源使用的是，用回轉(zhuǎn)爐床爐對(duì)于以煉鐵廠粉塵為氧化鐵源料的含碳氧 化鐵球團(tuán)進(jìn)行加熱還原，其后冷卻至常溫的表1所示成分組成的固體還原鐵。在表1的粒徑 一行中，“+3. 35mm、64%”表示，用篩眼3. 35mm的篩子進(jìn)行篩分后，留在篩上的還原鐵的質(zhì) 量比率占還原鐵總體的64%，“+6. 7mm、75%”表示，用篩眼6. 7mm的篩子進(jìn)行篩分后，留在 篩上的還原鐵的質(zhì)量比率占還原鐵總體的75%，“+6. 7mm、93%”表示，用篩眼6. 7mm的篩子 進(jìn)行篩分后，留在篩上的還原鐵的質(zhì)量比率占還原鐵總體的93%。作為含碳材料使用了表2所示的成分組成的焦炭粉。表2的粒度一行中的“+12mm”，是指以篩眼12mm的篩子對(duì)表 2的焦炭粉進(jìn)行篩分后，留在篩上的焦炭粉。作為造渣材料使用了生石灰及白云石。另外， 作為從底吹風(fēng)口中供給的惰性氣體使用了氮?dú)?，作為從頂吹噴槍供給的含氧氣體使用了氧氣。 表 權(quán)利要求
一種熔融鐵制造方法，其特征在于，使用鐵浴式熔融爐來熔融原料鐵源而制造熔融鐵，所述熔融爐在爐的上部具有頂吹噴槍，在爐底具有底吹風(fēng)口，在爐側(cè)的下部具有出爐口，所述熔融鐵制造方法具有熔融工序，一邊從所述底吹風(fēng)口向存在于所述熔融爐內(nèi)的熔池吹入惰性氣體而攪拌該熔池，一邊向所述熔融爐中裝入所述原料鐵源、含碳材料和造渣材料，且從所述頂吹噴槍頂吹含氧氣體，以便通過所述含碳材料和/或所述熔融鐵中的碳燃燒產(chǎn)生的燃燒熱來熔融所述原料鐵源而生成所述熔融鐵和熔渣，其中，所述熔融工序具有至少一個(gè)出鐵出渣工序，在所述熔融爐保持生成所述熔融鐵時(shí)的姿勢(shì)的情況下，從所述出爐口排出所述熔融鐵和所述熔渣，在所述出鐵出渣工序中，通過繼續(xù)或中斷所述熔融鐵的生成，且通過繼續(xù)所述含氧氣體的頂吹，將爐內(nèi)的熔融鐵溫度保持在預(yù)先設(shè)定的最低熔融鐵溫度以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔融鐵制造方法，其特征在于，在所述熔融工序中，當(dāng)蓄積在 所述熔融爐內(nèi)的所述熔融鐵和所述熔渣的合計(jì)量達(dá)到規(guī)定量時(shí)，開始所述出鐵出渣工序。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熔融鐵制造方法，其特征在于，在所述出鐵出渣工序中， 還繼續(xù)裝入所述含碳材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的熔融鐵制造方法，其特征在于，在所述出鐵出渣 工序中，還繼續(xù)裝入所述造渣材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的熔融鐵制造方法，其特征在于，在所述出鐵出渣 工序中，還通過繼續(xù)裝入所述原料鐵源來繼續(xù)所述原料鐵源的熔融。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熔融鐵制造方法，其特征在于，所述出鐵出渣工序中的所述 原料鐵源的裝入速度，比在所述熔融工序中的所述出鐵出渣工序之前裝入的所述原料鐵源 的裝入速度小。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 6中任一項(xiàng)所述的熔融鐵制造方法，其特征在于，所述頂吹噴槍在 其下端部具有噴射口，在所述出鐵出渣工序中，跟隨所述熔融爐內(nèi)的熔池表面的高度位置的變化來控制所述 頂吹噴槍的下端的高度位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的熔融鐵制造方法，其特征在于，基于預(yù)先測(cè)定的所述出鐵出 渣工序中的出鐵量及出渣量、與從出鐵出渣開始的時(shí)刻起的經(jīng)過時(shí)間之間的關(guān)系，且基于 由所述熔融爐的爐內(nèi)形狀計(jì)算出的熔池表面的高度位置的經(jīng)時(shí)變化，來控制所述頂吹噴槍 下端的高度位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的熔融鐵制造方法，其特征在于，在所述出鐵出渣工序中，以液 位計(jì)測(cè)量所述熔融爐內(nèi)的熔池表面的高度位置，基于該測(cè)量的熔池表面的高度位置來控制 所述頂吹噴槍下端的高度位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1 6中任一項(xiàng)所述的熔融鐵制造方法，其特征在于，所述頂吹噴槍 在其下端部具有噴射口，在所述出鐵出渣工序中，基于從所述熔融爐排出的氣體的組成，來控制上述頂吹噴槍 下端的高度位置。全文摘要
一種熔融鐵制造方法，使用鐵浴式熔融爐來熔融原料鐵源而制造熔融鐵，所述熔融爐在爐的上部具有頂吹噴槍，在爐底具有底吹風(fēng)口，在爐側(cè)的下部具有出爐口，所述熔融鐵制造方法具有熔融工序，一邊從所述底吹風(fēng)口向存在于所述熔融爐內(nèi)的熔池吹入惰性氣體而攪拌該熔池，一邊向所述熔融爐中裝入所述原料鐵源、含碳材料和造渣材料，且從所述頂吹噴槍頂吹含氧氣體，以便通過所述含碳材料和/或所述熔融鐵中的碳燃燒產(chǎn)生的燃燒熱來熔融所述原料鐵源而生成所述熔融鐵和熔渣，其中，所述熔融工序具有至少一個(gè)出鐵出渣工序，在所述熔融爐保持生成所述熔融鐵時(shí)的姿勢(shì)的情況下，從所述出爐口排出所述熔融鐵和所述熔渣，在所述出鐵出渣工序中，通過繼續(xù)或中斷所述熔融鐵的生成，且通過繼續(xù)所述含氧氣體的頂吹，將爐內(nèi)的熔融鐵溫度保持在預(yù)先設(shè)定的最低熔融鐵溫度以上。
文檔編號(hào)C21B11/00GK101978079SQ200980110179
公開日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2009年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月25日
發(fā)明者杉立宏志, 立石雅孝, 藤本英明 申請(qǐng)人:株式會(huì)社神戶制鋼所