[发明专利]旋转炉床式还原炉的操作方法

说明书

本发明涉及在用旋转炉床由金属氧化物制造还原金属时，通过除去固着在炉床上的固着物使炉床表面保持清净并防止还原金属排出装置摩耗的方法。

近年来，用电炉制造钢材颇为盛行，并且从需要供给其主要原料废钢材的迫切性或对用电炉制造高级钢的要求来看，还原铁的需要正在增大。

作为制造还原铁工艺方法之一，即，将粉状铁矿石与粉状煤炭和焦炭等碳材混合作成块状物，例如颗粒通过将其装入旋转炉床炉并加热至高温，还原铁矿石中的氧化铁而得到固体金属铁，这种方法颇为人瞩目。

利用说明图4上所示的迄今所使用的旋转炉床炉基本设备构成的俯视图，来说明利用已有的旋转炉床炉制造还原铁工艺的一例。

将粉状的铁氧化物及粉状的碳物质混合造粒制成原料颗粒。

将该原料颗粒加热至由颗粒内所发生的可燃性挥发成分不着火程度的温度区域，以除去附着的水分，作成干燥的颗粒(原料9)。

然后，利用适当的装入装置3将该干燥颗粒(原料9)供给旋转炉床炉7中，并在旋转炉床1上形成颗粒层。

通过设置在炉内上方的燃烧器7c的燃烧，对该颗粒层进行辐射加热，还原，进行金属化而得到还原铁。

通过冷却器8向还原铁直接吹入气体冷却，或通过水套水冷间接冷却之后，将还原铁通过排出装置2向炉外排出。

在用旋转炉床炉的还原铁制造工艺中，将块状物载置在旋转炉床炉上时，通过机械的冲击等使块状物粉化而产生粉。此外，还有这种情况，即，在载置之后，在炉内曝露在高温气氛之中，通过脱除碳材料中的挥发成分和还原反应，生成CO、CO₂气体，块状物内压上升而发和破坏、引起爆裂而产生粉。这样所产生的粉在旋转炉床炉内还原而成为金属铁的粉。

再有，在旋转炉床炉内经过还原成为金属化的块状物(还原铁)的排出，通常是使用旋转式排出装置进行的，但是，此时还原铁受到机械处理也产生粉。

这样所产生的粉通过排出装置难于全部除去，其一部分残留在炉床上，并且由于排出装置的作用而被擦进炉床的表面。于是，粉滞留在炉内时，则粉之间在高温下烧结而固着于炉床上，在该固头着物之上堆积着新的粉并成长。该粉不仅是金属铁，还含有来自铁氧化物中的脉石和碳物质中的灰成分等的矿物成分(熔渣成分)，这种矿物成分(熔渣成分)还在炉床上返复熔融和凝固。此外，通过利用排出装置与金属铁一起压缩或压延熔渣成分，使金属铁与熔渣密实地混在一起而形成具有高硬度的组织。

排出装置为了确保其机械强度，通过适当方法被冷却，但是，炉床上的固着物由于硬而高温，所以排出装置的刀头在与固着物接触时所发生的磨擦热等作用而温度上升导致磨耗。因此，往往需要进行中断操作来更换排出装置的旋转部件作业，开工率下降和修理费用上升等成为大问题。

于是，为处理这一问题，曾提出各种方案，例如设计出使排出装置的旋转叶片冷却的方法(结构)来降低刀头的磨耗。

例如，有将叶片作成空心并通过冷却水流入其中对叶片进行冷却，以降低由于叶片腐蚀而造成的损耗。

此外，还有装配水冷管以包围排水装置，通过其辐射冷却来冷却叶片，以降低由于叶片腐蚀而造成的损耗。

但是，即使在将叶片已经冷却的情况下，与在高温下硬度高的炉床接触的刀头部的温度变高，对减轻刀头的磨耗并无太大效果，而且，若在刀头进行磨耗，冷却水向外部漏出，则制品还原铁再次受到氧化。

此外，通过水冷管的辐射冷却来使用间接冷却方法，虽然没有因为上述刀头磨耗而发生的冷却水漏出的问题，但是，由于是间接冷却，所以与上述发明相比较，冷却刀头部的效果特别小，对刀头的磨耗几乎没有效果。

这样，只单纯地研究出冷却叶片的方法，还不能从根本上解决刀头磨耗的问题。

因此，为了谋求上述问题的根本解决，要求：开发一种即使在炉床上形成固着物，也能容易地除去该固着物的方法，例如提出以下方案，但未能达到充分解决。

为了除去滞留在炉床上的金属铁粉和固着物，提出了用喷流气体吹除和用吸罩收回的方法，用带有旋转叶片的笤帚扫除的方法，以及用刮除器刮除的方法。然而，使用以喷射气流吹除的方法中，难以除去固着在炉床上固着物，而且还有被吹除去的金属铁粉吸附在吸罩内的问题。此外，在利用带有旋转叶片的笤帚的扫除的方法中，仍有难于除去牢固地固着在炉床上的固着物。再有，在用刮除器刮除的方法中，如前所述，由于刮除器作用而金属铁粉被压碎、压缩、压延，反而具有很可能助长固着物生长的问题。