ミニ高炉と製鉄

ミニ高炉と製鉄

ミニ高炉（MBF）は、一般に、従来の大型高炉（BF）のミニチュアバージョンと見なされています。これらの炉は、小規模な操業に最適です。実際、それらは基本的に現代の従来の高炉の前身であり、したがってそれらはより長い期間稼働してきました。 MBFは多くの国にありますが、MBFの大部分は中国、インド、ブラジル、インドネシアにあります。プラントの可用性とこの技術で達成された完璧さにより、MBFは製鉄のルートとして受け入れられています。さらに、最近では、今日の最新の大型炉の標準となっている設計、負荷、および操作の技術のほとんどがMBFにも採用されています。

MBFは、炉床のようなるつぼを備えた垂直シャフト炉です。還元剤として使用される鉄鉱石、コークスまたは木炭、ならびに燃料からなる負荷材料、およびフラックス（通常は石灰石またはドロマイト）が炉の上部に投入されます。炉は向流反応器の原理で動作します。負荷がシャフトを通って下降するとき、それは予熱され、炉底から上昇する高温ガスによって事前に減少されます。ガスは、羽口を通して酸素が豊富な熱風を導入することによって生成されます。熱風は還元剤を燃焼させ、炉内で行われる還元プロセスに必要な還元ガスと熱を生成します。負担の少ない材料が溶けてHM（溶鉄）を形成し、これが炭素で飽和して炉床に降下します。フラックスは装入物中の不純物と結合して溶融スラグを生成し、それが炉床の溶鉄の上に蓄積します。溶鉄と液スラグは定期的に炉から取り出されます。

MBFは柔軟性と競争力を示し、ベーシックグレードとファウンドリグレードの溶銑（HM）の両方の製造に適しています。 MBFの重要な特徴には、シンプルさと経済性の両方が含まれます。 MBFのその他の機能は次のとおりです。

• 実証済みのテクノロジーと機器。
• 従来の大型BFよりもシンプルな設計と設備。
• 鉱石の装荷には柔軟性があり、鉱石の装荷は100％の鉄鉱石の塊から、装荷の組成における鉄鉱石の塊と凝集体（焼結物またはペレット）の任意のブレンドまでさまざまです。
• 低品質のコークスや木炭など、さまざまな還元剤を使用できます。
• 製造されるHMの品質は、従来の大型BFの品質と同様です。
• その操作と保守は類似していますが、従来の大型BFよりも柔軟性があります。
• 資本コストが低く、機器のメンテナンスコストも低くなります。
• これは、製鉄所やミニ製鉄所で経済的で信頼性の高いHMの供給源であり、誘導炉/電気アーク炉/エネルギー最適化炉で構成される製鋼所との前方統合に使用されます。酸素炉。

名前が示すように、MBFのサイズは小さく、内部ボリュームは35cumから600cumの範囲です。 MBFは一般に低シャフト炉であり、炉の有効高さは12m未満から約20mまでさまざまです。 MBFは通常、2缶/cum/日から3トン/cum/日をはるかに超える範囲の生産性レベルを達成します。

MBFの重要な機能

MBFは、炉床のようなるつぼの上に垂直スタックが重ねられたシャフトタイプの炉です。 MBF複合施設は、BF本体、熱風ストーブ、MBFトップおよび充電システム、いくつかのメンテナンスプラットフォーム、負担材用のいくつかのビンを備えたストックハウスシステム、羽口プラットフォームおよびキャストハウス、スラグ造粒システム、ガスシステム、BFガス洗浄システムで構成されています。原材料・燃料供給システム、電力供給・その他のユーティリティ供給システム、送風機ステーション、BF水循環システムなど。MBFのレイアウトは通常非常にコンパクトで、HM生産をサポートするほとんどの設備が非常に近くに設置されています。適切な炉に。ドライガス洗浄プラントを備えたMBFの典型的なプロセスフローシートを図1に示します。

図1ドライガス洗浄プラントを備えたMBFの一般的なプロセスフローシート

処理炉である炉は、次のように製鉄システムに参加しています。

• すでに準備された荷役資材を、供給システムを介して保管場所から受け取ります。
• ブローステーションの送風機で発生し、ストーブで加熱された熱風を受け取ります。熱風は通常、酸素が豊富です。
• HMと液体スラグを生成して供給します。
• 高炉ガスをガス洗浄システムに供給します。
• 冷却およびユーティリティシステムを介して冷却水と圧縮空気を受け取ります。
• 電気システムから電力が供給されます。
• コマンドアンドコントロールシステムによって制御されます。

MBFは一般に、6つのプラットフォームをサポートする4つの支柱と、RCC基礎上に直接立つスキップブリッジ（スキップ充電の場合）を備えた自立型フレーム構造を備えています。炉のシェルは通常、さまざまな厚さの構造用鋼板で作られています。

2つの中国のMBFの典型的なプロファイルは、タブ1に示されています。

パラメータ ユニット 有効量 兼 炉の直径 腹の直径 喉の直径 デッドレイヤーの高さ 炉床の高さ ボッシュの高さ お腹の高さ シャフトの高さ 喉の高さ 有効高さ スタック角度 デグ ボッシュアングル デグ 高さ/直径の比率 羽口の数 いいえ。

タブ1中国のミニ高炉の典型的なプロファイル
Sl.No。	値
1	50	320
2	m	2.25	4.9
3	m	3.05	5.7
4	m	2	3.7
5	m	0.35	0.6
6	m	1.8	2.7
7	m	2.3	2.9
8	m	1	1
9	m	5.3	9.2
10	m	1.27	1.6
11	m	12.02	17.4
12	84.27	83.79
13	81.57	82.15
14		3.58	3.05
15	6	12

最新のMBFでは、通常、セミグラファイトカーボンブロックがBFボトムに使用され、キャストカーボンブロックが炉床に使用されます。優れた熱伝導性と耐エロージョン性を備えたカーボンブロックは、BFの底部と炉床を効果的に保護できます。セラミックカップ構造は、一般的に、アルミナライニングを備えた炉床内壁に使用されます。コランダムれんがとアルミナれんがは、それぞれタップホールエリアとスラグノッチエリアで使用されます。ボッシュ、ベリー、および部分的にスタックされた領域は、通常、アルミナレンガで裏打ちされています。ライニングの上部スタックエリアには、高密度の耐火粘土レンガが使用されています。炉の内殻には通常、70mmの厚さのアルミナキャスタブルがスプレーされます。 BFスロートとトップカバーの内張りには、アンカーの溶接と、耐熱性と耐摩耗性のキャスタブルの1層が使用されています。炉のライニングの設計に応じて、MBFの予想キャンペーン寿命は5年から10年以上の範囲で異なります。

熱風温度の上昇は、MBFでの微粉炭の注入量を増やし、MBFでのコークス率を下げるための主要な対策の1つです。熱風システムの設計は、BFガスを燃料として使用することにより、熱風温度を1200℃に維持できるように通常行われています。最近、MBFには、回転式接線ドーム燃焼設計の3つの番号の熱風ストーブが装備されています。

羽口には、賑やかなメインからブローパイプを介して熱風が供給されます。羽口は羽口クーラーと一緒に設置されています。どちらも銅でできています。 MBFに設置される羽口の数は、MBFの有効容量によって異なり、通常は動作条件下で210m/秒から230m/秒の範囲の最適な爆風速度になるように設計されています。

最近のMBFには、溶銑とスラグの両方が流れる場所から1つのタップホールがあります。それらは、作業プラットフォームに配置されたHMランナーに適切に配置されたスキマープレートによって分離されています。一部のMBFには、液体スラグをタッピングするための個別のスラグノッチがあります。溶銑は取鍋または魚雷車に流れ込み、液体スラグはスラグ造粒システムに運ばれます。

冷却ステーブはMBFで使用されており、底部と炉床で3つのプレーン表面ステーブが使用され、ボッシュゾーンとベリーゾーンで耐火物が挿入されたステーブが使用されています。下部スタックのレンガライニングを効果的にサポートし、BFシェルの開口部を減らしてMBFの気密性を高めるために、スタック領域にステップステーブが使用されています。中層および下層のスタックには、通常、フェライト球状黒鉛鋳鉄のステーブが使用されます。シームレス鋼管は、ステーブの高温面のステーブとリブプレートの内側に鋳造されています。溝にはカーボン素材がはめ込まれています。 MBFの底には通常水冷が使用されます。羽口システムは、専用の水冷システムによって冷却されます。

高炉本体のその他の補助装置は、（i）2ステージスロートアーマー、（ii）スロートストックラインの近くに設置されてスロート領域のストック分布を検出する「スロート赤外線画像カメラ」、および（iii）上部水噴霧および冷却装置です。最高温度が非常に高くなるときに使用されます。

通常、MBFにはスキップ課金システムが装備されています。一部のMBFでは、スキップチャージの代わりにコンベヤーチャージが使用されます。 MBFのトップチャージには、（i）ディストリビューターによる2ベルチャージと（ii）ベルレストップシステムの両方のシステムが使用されています。最新のMBFには、ベルレストップシステムが搭載されています。

ベルレストップの場合、一般的に（i）リングタイプ（シングルリングタイプ、マルチリングタイプ、（ii）固定点タイプ）の2種類の分配が使用されます。リングタイプの場合、負担ホッパー内の分配材料は同心リング（シングルリング）またはマルチ同心リング（マルチリング）を介してシュートを分配することにより、炉に充填されます。シングルリングタイプの分配の場合、分配シュートは、充填中に同じ指定された傾斜角度のままになります。マルチリングの場合分配、傾斜角度は充電中に何度でも変更できます。各角度位置で1つの円または複数の円の分配を行うことができます。固定タイプの分配の場合、分配シュートは、材​​料を分配するために指定された傾斜角度に従って配置されます。指定されたポイント。セクターの分配は、ベルレストップチャージ装置を使用して行うこともできます。通常、均等化の目的で窒素ガスが使用されます。

炉（ストックライン）内の装入高さは、2本のストックロッドによって制御されます。継続的な負荷レベルの検出は、通常の生産中に、負荷レベルとともに自動的に下げられるストックロッドを介して自動的に実行されます。指定されたレベルに達すると、ストックロッドが持ち上げられます。充電レベルは制御室に表示されます。

キャストハウスは通常、長方形の形状で、勾配が1:12の鋼製の屋根とRCC柱があります。換気窓は通常、屋根のデザインで提供されます。キャストハウスには、油圧式マッドガンと油圧式/空気圧式タップホール掘削機が装備されています。キャストハウスは通常、バッグフィルターシステムによって完全に除塵されています。

MBFで発生する高炉ガスは、4回のオフテイク、4回の取込、2回の取込で回収され、1回のダウンカマーに集まって最終的にダストキャッチャーに送られます。 BFトップガスの常温は100℃から300℃の範囲で、最大400℃です。炉の上部の両方の取り込みには、一般に油圧シリンダーによって駆動される1つのナンバーブリーディングバルブが装備されています。ダストキャッチャーは重力原理に基づいて動作し、BFガスから粗いダストを除去します。ダストキャッチャーからのBFガスは、サチュレーターと一次および二次スクラバーで構成されるウェットガス洗浄システム、または窒素ガスを使用してダストを逆吹きする低圧ダストバッグフィルターで構成されるドライガス洗浄システムのいずれかでさらに洗浄されます。

MBFの動作は、従来の大型BFと同様です。高炉の上部に装入された装入物、すなわち鉄装入物（焼結鉱/ペレットおよび塊鉱）、還元剤（木炭またはBFコークス）およびフラックス（石灰石およびドロマイト）がスタックを通って降下するとき、それらは予熱されます炉床から上昇する高温ガスと、炉床のすぐ上にあるシャフトの下部にある羽口から導入された熱風によって。

加熱された空気は、上部から充填されたBFコークスの大部分を燃焼させて、プロセスに必要な熱を生成し、鉱石の負荷から酸素を除去する還元ガスを提供します。還元された鉄は溶けて炉床の底まで流れ落ちます。フラックスは鉱石中の不純物と結合してスラグを生成し、これも溶融して炉床の溶鉄の上に蓄積します。時々、溶鉄と液体スラグはタッピングホールを通って炉から排出されます。

最近のMBFには、羽口レベルで行われる微粉炭注入（PCI）が装備されています。最新のMBFは、最大150kg/トンのHMのPCIレートを持つことができます。 MBFの一般的な動作パラメータをタブ2に示します。

パラメータ ユニット 価値 炉の可用性 日数 負担のあるシンター 約80 鉱石率 燃料料金 BFコークス率 PCIレート 爆風温度 デグC 最高圧力 スラグ率 BFの生産性 トン/兼/日 エアブラストの酸素富化 約3

タブ2MBFの動作パラメータ
Sl.No。
1	330 – 350
2	％
3	kg / tHM	1600〜1700
4	kg / tHM	550-600
5	kg / tHM	420-450
6	kg / tHM	120-150
1	1100-1200
8	kg / sq cm	0.3 -1.0
9	kg / tHM	300-380
10	2-3
11	％

MBFでのユーティリティの一般的な消費量は、タブ3に示されています。

パラメータ ユニット 価値 エアブラスト 約1800 高炉ガスの生成 約900 蒸気 約50 電気 約120 窒素 約2 圧縮空気 約0.3

タブ3MBFでのユーティリティの一般的な消費量
Sl.No。
1	N cum / tHM
2	N cum / tHM
3	kg / tHM
4	kWh / tHM
5	N cum / tHM
6	N cum / tHM

MBFの自動化システムは、一般に、強力な機能、高水準のパフォーマンス、高い信頼性、容易な拡張能力、包括的な通信能力、容易な実装と配布構造、および容易な操作という特徴を備えています。通常、高レベルの耐電磁干渉と耐衝撃性に加えて、モジュール式の処理能力と瞬間反射能力を備えています。

MBF全体の操作の制御と監視は、通常、MBF作業プラットフォームの近くにあるMBF制御室から実行されます。制御システムは通常、監視ステーション、メインPLC、アラーム、インターロック、および保護で構成されています。通常、1つのリモートステーションもマテハン管理室に設置されます。システムはネットワークを介してリンクされています。監視システムは通常、プロセスパラメータ、傾向記録、およびアラームログの制御に使用されます。すべてのプロセスパラメータを測定および制御するために、多数のフィールド機器が設置されています。重要な測定値には、（i）圧力測定値、（ii）温度測定値、（iii）流量測定値、（iv）BFガスダストレベル測定値、（v）ストックレベル、シュート角度、スロットルバルブ開放度の測定値などがあります。 （vi）負担材料の重量測定およびその他多数。キャストハウス機器を操作するためのコントロールキャビンは、オペレーターが機器を見ることができる安全な場所のキャストハウス自体にあります。

MBFの水冷システムは、通常、（i）高炉シェル冷却、（ii）羽口および羽口冷却器の冷却、（iii）湿式ガス洗浄の場合のガス洗浄システム、 （iv）スラグ造粒、（v）BFトップ油圧システム冷却、（vi）マッドガン/掘削機油圧システム冷却。すべての水が再循環されます。頭上の水タンクは通常、停電時の緊急要件に対応するために提供されます。すべての水システムに関連する主なパラメータは、制御室から監視システムを介して監視されます。