(57)【要約】【課題】溶融金属を攪拌するための底吹き攪拌用ガスを溶解炉内に吹き込むに際し、溶解炉内の溶融金属に強い旋回流を発生させて溶融金属を十分に攪拌することができる溶解炉における底吹き攪拌用ガスの吹き込み方法を提供すること。【解決手段】溶解炉の炉底壁に、炉軸心線を中心とする同一円上に等間隔にて配列した４個以上の底吹き羽口を設け、該配列された底吹き羽口についてガス吹き込み流量を他よりも多くした底吹き羽口を同一回りに順次切り替えながら、前記配列された全ての底吹き羽口から溶融金属を攪拌するための底吹き攪拌用ガスを溶解炉内へ吹き込む。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶解炉の炉底壁に、炉軸心線を中心とする同一円上に等間隔にて配列した４個以上の底吹き羽口を設け、該配列された底吹き羽口についてガス吹き込み流量を他よりも多くした底吹き羽口を同一回りに順次切り替えながら、前記配列された全ての底吹き羽口から溶融金属を攪拌するための底吹き攪拌用ガスを溶解炉内へ吹き込むことを特徴とする溶解炉における底吹き攪拌用ガスの吹き込み方法。
【請求項２】
前記配列された底吹き羽口のうちガス吹き込み流量を他よりも多くした底吹き羽口を複数個設定していることを特徴とする請求項１記載の溶解炉における底吹き攪拌用ガスの吹き込み方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融金属を攪拌するための底吹き攪拌用ガスを溶解炉内に吹き込むに際し、溶解炉内の溶融金属に強力な旋回流を発生させて溶融金属を十分に攪拌することができるようにした、溶解炉における底吹き攪拌用ガスの吹き込み方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在の製鉄法の主流は高炉法であるが、今後の製鉄法として石炭ベースの還元鉄製造法が知られている。石炭ベース還元鉄製造法として、粉鉱石と粉石炭とを団塊にした成形体を回転炉床炉で予備還元して還元鉄を得、この還元鉄を高温のまま鉄浴式溶解炉へ連続的に装入し、燃料及び還元剤として供給される微粉炭素材料を過剰の酸素で燃焼させて二次燃焼させつつ、前記還元鉄を精錬及び還元して鉄溶湯（銑鉄）を得るようにした方法が知られている。
【０００３】
ところで、前記鉄浴式溶解炉における還元鉄の溶解などのように、一般に、溶融金属浴を用いる溶解では、溶融金属に旋回流を発生させて溶融金属を攪拌することで溶解速度を向上させることができる。
【０００４】
ここで、前記旋回流を発生させるための従来技術として、例えば、特開２００６−２７４３６４号公報に開示された底吹き羽口がある。図９は従来技術による底吹き羽口において底吹き羽口の上端面の例を模式的に示す斜視図、図１０は図９中の流路の開口部近傍を拡大して示す側面図である。
【０００５】
この従来技術による底吹き羽口は、溶融金属を収容して精錬する精錬用容器の底部に配設され、精錬用ガスを精錬用容器内へ吹き込む底吹き羽口であって、図９，図１０に示すように、円柱状に成形した羽口耐火物５１に精錬用ガスの流路５２を細管状に成形して２本以上設け（図９には流路５２を６本設ける例が示されている）、羽口耐火物１の上端面にその流路５２を開口させ、羽口耐火物５１の中心軸ＣＬ１を中心とする円周上に、流路５２の開口部の中心である開口中心点Ｃｐを等間隔で配置し、開口中心点Ｃｐを通る鉛直線と流路５２の中心軸ＣＬ２とのなす傾斜角αが全ての開口中心点Ｃｐにて１０〜４５°の範囲にあるようにした底吹き羽口である。なお、精錬用ガスの流路５２の中心軸ＣＬ２は、平面視において、開口中心点Ｃｐが配置される円周ＣＡの接線方向であることが好ましいとされている。
【０００６】
図１１は、従来技術による底吹き羽口において底吹き羽口から精錬用容器内の溶融金属へ精錬用ガスを吹き込む例を模式的に示す断面図である。底吹き羽口は、その上端面が炉底耐火物５５の上面に露出するように配設されている。精錬用ガス５４は、底吹き羽口の下部から供給され、各流路５２内を通って開口部から気泡５４ａとなって溶融金属５３へ吹き込まれる。そして、精錬用ガスの流路５２を、各開口中心点Ｃｐにて、鉛直線に対して一定の傾斜角αで傾斜させることにより、溶融金属５３へ吹き込まれた精錬用ガス５４の気泡５４ａによる旋回流ＳＥを形成するようにしている。
【０００７】
しかしながら、前述した従来技術では、精錬用ガスの流路１本あたりのガス流量が限られているため、溶融金属に強い旋回流を発生させる点において改善の余地があった。
【特許文献１】特開２００６−２７４３６４号公報（第１図〜第３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明の課題は、溶融金属を攪拌するための底吹き攪拌用ガスを溶解炉内に吹き込むに際し、溶解炉内の溶融金属に強い旋回流を発生させて溶融金属を十分に攪拌することができる溶解炉における底吹き攪拌用ガスの吹き込み方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【００１０】
請求項１の発明は、溶解炉の炉底壁に、炉軸心線を中心とする同一円上に等間隔にて配列した４個以上の底吹き羽口を設け、該配列された底吹き羽口についてガス吹き込み流量を他よりも多くした底吹き羽口を同一回りに順次切り替えながら、前記配列された全ての底吹き羽口から溶融金属を攪拌するための底吹き攪拌用ガスを溶解炉内へ吹き込むことを特徴とする溶解炉における底吹き攪拌用ガスの吹き込み方法である。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１記載の溶解炉における底吹き攪拌用ガスの吹き込み方法において、前記配列された底吹き羽口のうちガス吹き込み流量を他よりも多くした底吹き羽口を複数個設定していることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の溶解炉における底吹き攪拌用ガスの吹き込み方法は、溶解炉の炉底壁に、炉軸心線を中心とする同一円上に等間隔にて配列した４個以上の底吹き羽口を設け、該配列された底吹き羽口についてガス吹き込み流量を他よりも多くした底吹き羽口を同一回りに順次切り替えながら、同時期に全ての底吹き羽口から溶融金属を攪拌するための底吹き攪拌用ガスを溶解炉内へ吹き込むようにしている。これにより、溶解炉内の溶融金属に強い旋回流を発生させて溶融金属を十分に攪拌することができ、溶解速度の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明について説明する。図１は、本発明の方法を説明するための図であって、炉底壁に８個の底吹き羽口が設けられた鉄浴式溶解炉を略示する図である。
【００１４】
図１に示すように、鉄浴式溶解炉１０の炉底壁１０ａに、炉軸心線を中心とする同一円上に等間隔にて、この例では、１番目から８番目までの８個の底吹き羽口１１１〜１１８が設けられている。底吹き羽口１１１〜１１８は、上下方向に延びる羽口軸心線が炉軸心線と平行をなすように設けられている。
【００１５】
図２は、図１に示す鉄浴式溶解炉の炉底壁に配列された８個の底吹き羽口においてガス吹き込み流量を他よりも多くした底吹き羽口（黒丸で示す）を１個設定し、当該底吹き羽口を同一回りに順次切り替えることを説明するための平面図である。
【００１６】
本発明の方法は、図２に示す例では、炉底壁１０ａに配列された底吹き羽口１１１〜１１８について底吹き攪拌用ガス（Ｎ２ガスなどの不活性ガス）のガス吹き込み流量を他よりも多くした底吹き羽口を１個設定し、図２に示すように、当該底吹き羽口を同一回り（図示例では時計回り）に順次切り替えることを繰り返しながら、同時期に全ての底吹き羽口１１１〜１１８から鉄浴式溶解炉１０内に底吹き攪拌用ガスを吹き込むようにしている。これにより、鉄浴式溶解炉１０内の鉄溶湯に強力な旋回流を発生させて鉄溶湯を十分に攪拌することができ、溶解速度の向上を図ることができる。
【００１７】
ここで、本発明においては、溶解炉の炉底壁に設ける底吹き羽口は、溶解炉内の溶融金属に旋回流を発生させるため４個以上設ける必要がある。炉底壁に設ける底吹き羽口の個数は、適用対象の溶解炉の容量にもよるが、羽口数の増加による構造の複雑化や旋回流による効果などの点から、４〜８個の範囲がよい。
【００１８】
本発明の方法では、ガス吹き込み流量を他よりも多くした底吹き羽口を、１個でなく複数個、例えば２個あるいは３個設定し、当該各底吹き羽口を同一回りに順次切り替えるようにすることもよい。この場合、後述する図３，図４に示すように、ガス吹き込み流量を他よりも多くした底吹き羽口（図３，図４において黒丸で示す）の間に位置する底吹き羽口の個数がほぼ同数となるように、ガス吹き込み流量を他よりも多くした底吹き羽口の位置を設定することがよい。
【００１９】
図３は、図１に示す鉄浴式溶解炉の炉底壁に配列された８個の底吹き羽口においてガス吹き込み流量を他よりも多くした底吹き羽口（黒丸で示す）を２個設定し、当該底吹き羽口を同一回りに順次切り替えることを説明するための平面図である。
【００２０】
本発明の方法は、この図３に示す例では、炉底壁１０ａに配列された底吹き羽口１１１〜１１８について底吹き攪拌用ガスのガス吹き込み流量を他よりも多くした底吹き羽口を、１個でなく２個設定し、図３に示すように、当該底吹き羽口を同一回り（図示例では時計回り）に順次切り替えることを繰り返しながら、同時期に全ての底吹き羽口１１１〜１１８から鉄浴式溶解炉１０内に底吹き攪拌用ガスを吹き込むようにしている。これにより、鉄浴式溶解炉１０内の鉄溶湯に図２の場合に比べてより確実に強い旋回流を発生させて、鉄溶湯を十分に攪拌することができ、溶解速度の向上を図ることができる。
【００２１】
図４は、図１に示す鉄浴式溶解炉の炉底壁に配列された８個の底吹き羽口においてガス吹き込み流量を他よりも多くした底吹き羽口（黒丸で示す）を３個設定し、当該底吹き羽口を同一回りに順次切り替えることを説明するための平面図である。
【００２２】
本発明の方法は、この図４に示す例では、炉底壁１０ａに配列された底吹き羽口１１１〜１１８について底吹き攪拌用ガスのガス吹き込み流量を他よりも多くした底吹き羽口を３個設定し、図４に示すように、当該底吹き羽口を同一回り（図示例では時計回り）に順次切り替えることを繰り返しながら、同時期に全ての底吹き羽口１１１〜１１８から鉄浴式溶解炉１０内に底吹き攪拌用ガスを吹き込むようにしている。これにより、鉄浴式溶解炉１０内の鉄溶湯に図２の場合に比べてより確実に強い旋回流を発生させて、鉄溶湯を十分に攪拌することができ、溶解速度の向上を図ることができる。
【００２３】
図５は本発明の方法を実施するための攪拌用ガス吹き込み装置が鉄浴式溶解炉に備えられている状態を概略的に示す斜視図である。
【００２４】
図５に示すように、鉄浴式溶解炉１０の炉底壁１０ａの下面には、底吹き羽口１１１〜１１８のそれぞれに接続された合計８本のガス吹き込みノズル管１２１〜１２８が取り付けられている。攪拌用ガス吹き込み装置２０は、中空円柱状をなし、その円周壁に前記ガス吹き込みノズル管１２１〜１２８が接続されるとともに、外部から高圧の底吹き攪拌用ガスが導入される外側固定容器３０と、倒立コップ状をなし、外側固定容器３０内に外側固定容器３０内周面に摺動しながら回転可能に設けられ、その円周壁に、前記ガス吹き込みノズル管１２１〜１２８についてガス供給流量を他よりも多くしたガス吹き込みノズル管を同一回りに順次切り替えながら、同時期に全ての前記ガス吹き込みノズル管１２１〜１２８に前記導入された底吹き攪拌用ガスを供給するための所定数の開口部を有する内側回転体４０と、前記内側回転体４０を同一方向に回転させる回転駆動装置５０とにより構成されている。
【００２５】
図６は図５に示す攪拌用ガス吹き込み装置の構成を概略的に示す斜視図、図７は図６における外側固定容器の構成を概略的に示す斜視図、図８は図６における内側回転体の構成を概略的に示す斜視図である。
【００２６】
図６，図７に示すように、中空円柱状をなす外側固定容器３０の円周壁には、円周方向に等間隔で８個のノズル管接続用開口部３１１〜３１８が形成されており、これらの開口部３１１〜３１８に合わせて、同一サイズの前記８本のガス吹き込みノズル管１２１〜１２８が接続されている。また、外側固定容器３０の円周壁には、外側固定容器３０内に高圧の底吹き攪拌用ガスを導入するガス導入管３２が接続されている。
【００２７】
また、図６に示すように、外側固定容器３０内には、この外側固定容器３０の内周面に摺動しながら回転する倒立コップ状をなす内側回転体４０が設けられている。この内側回転体４０の円周壁には、外側固定容器３０に形成された前記８個のノズル管接続用開口部３１１〜３１８の位置に対応させて、図８に示すように、円周方向に等間隔で８個の開口部４１１〜４１８が形成されている。
【００２８】
これらの開口部４１１〜４１８は、図８に示すように、６つの小形開口部４１２〜４１４，４１６〜４１８と、一対の対向する位置に形成された２つの大形開口部４１１，４１５とからなっている。小形開口部４１２〜４１４，４１６〜４１８は、図６に示すように、外側固定容器３０のノズル管接続用開口部３１１〜３１８が例えば半分程度開口したようになる大きさに形成されている。また、大形開口部４１１，４１５は、図６に示すように、ノズル管接続用開口部３１１〜３１８が完全に開口したようになる大きさに形成されている。
【００２９】
また、内側回転体４０の下端部には十文字形フレーム４２が固定されており、この十文字形フレーム４２の軸心部に、外側固定容器３０の下方に設けられた前記回転駆動装置５０によって回転駆動される回転軸４３が結合されている。
【００３０】
このように構成された攪拌用ガス吹き込み装置２０において、高圧の底吹き攪拌用ガスがガス導入管３２から外側固定容器３０内に導入される。外側固定容器３０内では、回転駆動装置５０によって内側回転体４０が、例えば、時計回りに、所定の一定速度で連続的に回転されている。外側固定容器３０内に導入された底吹き攪拌用ガスは、十文字形フレーム４２による底部開口部分から内側回転体４０内に導かれる。
【００３１】
そして、内側回転体４０は、その円周壁に前記開口部４１１〜４１８が形成されている。よって、内側回転体４０の回転に伴って、ガス吹き込みノズル管１２１〜１２８を介して底吹き羽口１１１〜１１８に底吹き攪拌用ガスが供給され、かつ、この例では、前記図３に示すように、底吹き羽口１１１〜１１８について底吹き攪拌用ガスのガス吹き込み流量を他よりも多くした２個の底吹き羽口を、時計回りに順次切り替えることを繰り返しながら、同時期に全ての底吹き羽口１１１〜１１８から鉄浴式溶解炉１０内に底吹き攪拌用ガスが吹き込まれることとなる。これにより、鉄浴式溶解炉１０内の鉄溶湯に強い旋回流を発生させて、鉄溶湯を十分に攪拌することができ、溶解速度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の方法を説明するための図であって、炉底壁に８個の底吹き羽口が設けられた鉄浴式溶解炉を略示する図である。
【図２】図１に示す鉄浴式溶解炉の炉底壁に配列された８個の底吹き羽口においてガス吹き込み流量を他よりも多くした底吹き羽口（黒丸で示す）を１個設定し、当該底吹き羽口を同一回りに順次切り替えることを説明するための平面図である。
【図３】図１に示す鉄浴式溶解炉の炉底壁に配列された８個の底吹き羽口においてガス吹き込み流量を他よりも多くした底吹き羽口（黒丸で示す）を２個設定し、当該底吹き羽口を同一回りに順次切り替えることを説明するための平面図である。
【図４】図１に示す鉄浴式溶解炉の炉底壁に配列された８個の底吹き羽口においてガス吹き込み流量を他よりも多くした底吹き羽口（黒丸で示す）を３個設定し、当該底吹き羽口を同一回りに順次切り替えることを説明するための平面図である。
【図５】本発明の方法を実施するための攪拌用ガス吹き込み装置が鉄浴式溶解炉に備えられている状態を概略的に示す斜視図である。
【図６】図５に示す攪拌用ガス吹き込み装置の構成を概略的に示す斜視図である。
【図７】図６における外側固定容器の構成を概略的に示す斜視図である。
【図８】図６における内側回転体の構成を概略的に示す斜視図である。
【図９】従来技術による底吹き羽口において底吹き羽口の上端面の例を模式的に示す斜視図である。
【図１０】図９中の流路の開口部近傍を拡大して示す側面図である。
【図１１】従来技術による底吹き羽口において底吹き羽口から精錬用容器内の溶融金属へ精錬用ガスを吹き込む例を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０…鉄浴式溶解炉
１０ａ…炉底壁
１１１〜１１８…底吹き羽口
１２１〜１２８…ガス吹き込みノズル管
２０…攪拌用ガス吹き込み装置
３０…外側固定容器
３１１〜３１８…ノズル管接続用開口部
３２…ガス導入管
４０…内側回転体
４１１，４１５…大形開口部
４１２〜４１４，４１６〜４１８…小形開口部
４２…十文字形フレーム
４３…回転軸
５０…回転駆動装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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