JP2000096125A - アーク炉による冷鉄原料の溶解方法 - Google Patents
アーク炉による冷鉄原料の溶解方法Info
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- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 アーク炉で冷鉄原料を加熱・溶解するために
供給するエネルギーを当該冷鉄原料へ効率浴着熱させる
溶解方法を開発する。 【解決手段】 １ヒート分の冷鉄原料の全量又は一部を
アーク炉へ装入し、通電開始後の供給電力量が１００ｋ
Ｗｈ／ｔに達するまでに、補助燃焼装置からの炉内への
送酸量を、１３〜（全送酸量−１０）Ｎｍ3 ／ｔとなる
よう調節する。更に望ましくは、全送酸量を３０〜４３
Ｎｍ3 ／ｔとなるように調節する。また、炉体形状とし
て、鉄源原料全量が溶解したときの炉内湯面から炉内側
壁上端までの高さＬと、炉内径Ｄとの関係がＬ／Ｄ＝
０．６〜１．４を満たすものを使用する。 【効果】 スクラップ予熱用の特別な装置、スクラップ
装入用の特別な機器を設けることなく、着熱効率が向上
し、操業性及びコスト低減に寄与する。
供給するエネルギーを当該冷鉄原料へ効率浴着熱させる
溶解方法を開発する。 【解決手段】 １ヒート分の冷鉄原料の全量又は一部を
アーク炉へ装入し、通電開始後の供給電力量が１００ｋ
Ｗｈ／ｔに達するまでに、補助燃焼装置からの炉内への
送酸量を、１３〜（全送酸量−１０）Ｎｍ3 ／ｔとなる
よう調節する。更に望ましくは、全送酸量を３０〜４３
Ｎｍ3 ／ｔとなるように調節する。また、炉体形状とし
て、鉄源原料全量が溶解したときの炉内湯面から炉内側
壁上端までの高さＬと、炉内径Ｄとの関係がＬ／Ｄ＝
０．６〜１．４を満たすものを使用する。 【効果】 スクラップ予熱用の特別な装置、スクラップ
装入用の特別な機器を設けることなく、着熱効率が向上
し、操業性及びコスト低減に寄与する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ア−ク炉による
金属原料の溶解および溶融金属の精錬、特に冷鉄原料の
製鋼精錬工程において、１装入チャンスに大量のスクラ
ップを装入することができるアーク炉を用いた操業にお
いて、冷鉄原料を溶解するために供給するエネルギーの
当該冷鉄原料への着熱効率を向上させる技術に関するも
のである。
金属原料の溶解および溶融金属の精錬、特に冷鉄原料の
製鋼精錬工程において、１装入チャンスに大量のスクラ
ップを装入することができるアーク炉を用いた操業にお
いて、冷鉄原料を溶解するために供給するエネルギーの
当該冷鉄原料への着熱効率を向上させる技術に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】金属原料の溶解および溶融金属の精錬等
に使用されるアーク炉へのスクラップ装入は、通常、ス
クラップバケットを用いることによって所謂バッチ装入
が行われている。ところが、スクラップの嵩密度が小さ
いために、ア−ク炉１チャ−ジの出湯に対して必要な量
のスクラップを１回の装入チャンスの装入作業によって
装入することは困難である。そこで、通常は最初の装入
チャンスの装入作業で装入されたスクラップがある程度
溶解して、炉内にスクラップを装入するための容積が形
成された後に第２回目の装入作業（追加装入作業）をす
ることが必要となっている。そのため、追加装入作業時
に炉蓋開閉を必要とし、生産性が低下し、また炉蓋開閉
時に炉内の熱が炉外に放散するという問題がある。そこ
で、溶解のスタ−ト後は炉蓋の開閉をしなくてもよいよ
うにするため、１チャ−ジの出湯に必要な量のスクラッ
プを全量、予め炉内に装入した後に、電気炉に通電を開
始してスクラップの加熱溶解を始めるという方法が、い
くつか提案されている。
に使用されるアーク炉へのスクラップ装入は、通常、ス
クラップバケットを用いることによって所謂バッチ装入
が行われている。ところが、スクラップの嵩密度が小さ
いために、ア−ク炉１チャ−ジの出湯に対して必要な量
のスクラップを１回の装入チャンスの装入作業によって
装入することは困難である。そこで、通常は最初の装入
チャンスの装入作業で装入されたスクラップがある程度
溶解して、炉内にスクラップを装入するための容積が形
成された後に第２回目の装入作業（追加装入作業）をす
ることが必要となっている。そのため、追加装入作業時
に炉蓋開閉を必要とし、生産性が低下し、また炉蓋開閉
時に炉内の熱が炉外に放散するという問題がある。そこ
で、溶解のスタ−ト後は炉蓋の開閉をしなくてもよいよ
うにするため、１チャ−ジの出湯に必要な量のスクラッ
プを全量、予め炉内に装入した後に、電気炉に通電を開
始してスクラップの加熱溶解を始めるという方法が、い
くつか提案されている。
【０００３】例えば、実開平１−１６７５９４号公報に
は、溶解途中で金属スクラップを追加装入する際の炉内
熱エネルギー損失を抑制するために、初装入でスクラッ
プの全量を装入できる炉体形状を得ることとし、シルレ
ベル（スラグ排出口の上端面を指す）から炉体上端面ま
での高さＨを、炉殻の内径Ｄの０．７５倍以上とする、
即ち、Ｈ≧０．７５Ｄとするアーク炉が開示されている
（以下、先行技術１という）。
は、溶解途中で金属スクラップを追加装入する際の炉内
熱エネルギー損失を抑制するために、初装入でスクラッ
プの全量を装入できる炉体形状を得ることとし、シルレ
ベル（スラグ排出口の上端面を指す）から炉体上端面ま
での高さＨを、炉殻の内径Ｄの０．７５倍以上とする、
即ち、Ｈ≧０．７５Ｄとするアーク炉が開示されている
（以下、先行技術１という）。
【０００４】また、特公平７−９２３３７号公報には、
先行技術１と同様の目的で、炉殻高さＨと炉底部におけ
る炉殻内径Ｄの比を０．９以上とする、即ちＨ／Ｄ≧
０．９とする直流アーク式のスクラップ溶解炉が開示さ
れている（以下、先行技術２という）。
先行技術１と同様の目的で、炉殻高さＨと炉底部におけ
る炉殻内径Ｄの比を０．９以上とする、即ちＨ／Ｄ≧
０．９とする直流アーク式のスクラップ溶解炉が開示さ
れている（以下、先行技術２という）。
【０００５】更に、例えば、５ｔｈ Ｅｕｒｏｐｅａｎ
Ｅｌｅｃｔｒｉｃ ＳｔｅｅｌＣｏｎｇｒｅｓｓ，Ｊ
ｕｎｅ １９−２３，１９９５，Ｐａｒｉｓ によれ
ば、一電源で２炉を交互に操業することができる所謂ツ
イン炉では、一方が通電溶解中に、他方の待機炉におい
て、酸素バーナーによりスクラップを通電前に予熱する
方法が実施されている（以下、先行技術３という）。
Ｅｌｅｃｔｒｉｃ ＳｔｅｅｌＣｏｎｇｒｅｓｓ，Ｊ
ｕｎｅ １９−２３，１９９５，Ｐａｒｉｓ によれ
ば、一電源で２炉を交互に操業することができる所謂ツ
イン炉では、一方が通電溶解中に、他方の待機炉におい
て、酸素バーナーによりスクラップを通電前に予熱する
方法が実施されている（以下、先行技術３という）。
【０００６】また、Ｎｅｗ Ｍｅｌｔｉｎｇ Ｔｅｃｈ
ｎｏｌｏｇｉｅｓ（２５ｔｈ Ａｄｖａｃｅｄ Ｔｅｃ
ｈｎｏｌｏｇｙ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ，Ｍａｙ，１１−
１４，１９９７，Ｓｔ．Ｐｅｔｅｒｓｂｕｒｇ，Ｆ
Ｌ．，ＵＳＡ）には、初装入でスクラップの全量を装入
できる直流炉２基を用い、１本の電極で交互にスクラッ
プを溶解する方式に炉（ツイン炉）を構成し、即ち、通
電溶解中の炉（溶解炉）とこれに対する他方の炉（待機
炉）から構成されたアーク炉設備において、酸素バーナ
ーや酸素／カーボンランスを使用し、待機炉でスクラッ
プの予熱を行ない、一方、溶解炉での溶解が終了して出
鋼した後に電極を待機炉側に移動して溶解を開始すると
いう方法が提案されている。
ｎｏｌｏｇｉｅｓ（２５ｔｈ Ａｄｖａｃｅｄ Ｔｅｃ
ｈｎｏｌｏｇｙ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ，Ｍａｙ，１１−
１４，１９９７，Ｓｔ．Ｐｅｔｅｒｓｂｕｒｇ，Ｆ
Ｌ．，ＵＳＡ）には、初装入でスクラップの全量を装入
できる直流炉２基を用い、１本の電極で交互にスクラッ
プを溶解する方式に炉（ツイン炉）を構成し、即ち、通
電溶解中の炉（溶解炉）とこれに対する他方の炉（待機
炉）から構成されたアーク炉設備において、酸素バーナ
ーや酸素／カーボンランスを使用し、待機炉でスクラッ
プの予熱を行ない、一方、溶解炉での溶解が終了して出
鋼した後に電極を待機炉側に移動して溶解を開始すると
いう方法が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】前述した先行技術１及
び２においては、初装入のみで１ヒート分のスクラップ
全量を収容できる炉形状の提案がなされており、従って
追加装入時の炉蓋の開閉は必要なく、これによる熱損失
は低減される。また、炉内容積が増大し、スクラップの
全量が溶解スタート時から炉内に収容されているので、
操業中に発生する排ガス、例えばコークス等の補助熱源
と酸素吹き込みとにより発生したＣＯガスや、それが炉
内への侵入空気等により二次燃焼したＣＯ2 ガスからの
スクラップへの着熱も効率的になる。しかしながら、こ
の効果的なアーク炉の具体的な操業方法については何ら
提示されていない。
び２においては、初装入のみで１ヒート分のスクラップ
全量を収容できる炉形状の提案がなされており、従って
追加装入時の炉蓋の開閉は必要なく、これによる熱損失
は低減される。また、炉内容積が増大し、スクラップの
全量が溶解スタート時から炉内に収容されているので、
操業中に発生する排ガス、例えばコークス等の補助熱源
と酸素吹き込みとにより発生したＣＯガスや、それが炉
内への侵入空気等により二次燃焼したＣＯ2 ガスからの
スクラップへの着熱も効率的になる。しかしながら、こ
の効果的なアーク炉の具体的な操業方法については何ら
提示されていない。
【０００８】また、先行技術３には、待機中に酸素バー
ナーや酸素／カーボンランスを用いた補助燃料の燃焼に
より、スクラップを予熱し、効率よくスクラップを予熱
・溶解する方法が提案されている。しかしながら、先行
技術３及び４共に、その具体的な操業方法については何
ら提示されていない。
ナーや酸素／カーボンランスを用いた補助燃料の燃焼に
より、スクラップを予熱し、効率よくスクラップを予熱
・溶解する方法が提案されている。しかしながら、先行
技術３及び４共に、その具体的な操業方法については何
ら提示されていない。
【０００９】従って、この発明の課題は、上述したよう
な初装入のみで１ヒート分のスクラップ全量を収容でき
るアーク炉を用いてその利点を生かし、且つ、炉内への
補助燃料及び酸素の吹込みにより発生したガスの有する
顕熱等のエネルギーを、炉内に装入されたスクラップへ
効果的に着熱させる方法を開発することにある。
な初装入のみで１ヒート分のスクラップ全量を収容でき
るアーク炉を用いてその利点を生かし、且つ、炉内への
補助燃料及び酸素の吹込みにより発生したガスの有する
顕熱等のエネルギーを、炉内に装入されたスクラップへ
効果的に着熱させる方法を開発することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上述した
課題を解決したアーク炉による冷鉄原料の溶解方法を開
発すべく鋭意実機による試験を重ね、後述する種々の試
験結果を解析し、確認実験をして下記発明を完成させ
た。
課題を解決したアーク炉による冷鉄原料の溶解方法を開
発すべく鋭意実機による試験を重ね、後述する種々の試
験結果を解析し、確認実験をして下記発明を完成させ
た。
【００１１】即ち、請求項１記載のアーク炉による冷鉄
原料の溶解方法は、原料として冷鉄原料を使用するアー
ク炉による製鋼精錬工程中の原料溶解工程において、ア
ーク炉として、当該アーク炉の１ヒートで使用する冷鉄
原料の全量を初装入の１装入チャンスで収容する炉内容
積をもち、且つ、酸素含有ガスで燃料を燃焼させてエネ
ルギーを供給する酸素燃焼装置及び／又は酸素含有ガス
のみを供給する酸素供給装置からなる補助燃焼装置を備
えたアーク炉を用いる。そして、当該アーク炉への通電
によるアーク熱と上記補助燃焼装置による補助燃焼熱と
を含むエネルギーにより、上記装入冷鉄原料を加熱・溶
解するに際して、アーク炉への電力供給量が当該アーク
炉への装入全冷鉄原料１トン当たり１００ｋＷｈに到達
する時点までに、補助燃焼装置により炉内に供給する酸
素量：Ｏ2(100)を、次式： １３≦Ｏ2(100)≦Ｏ2(total)−１０ （Ｎｍ3 ／ｔ）--------------（１） 但し、 Ｏ2(total)：１ヒートの全期間中に補助燃焼装置からア
ーク炉へ供給される酸素の装入全冷鉄原料１トン当たり
の供給量（Ｎｍ3 ／） を満たすように制御することに特徴を有するものであ
る。
原料の溶解方法は、原料として冷鉄原料を使用するアー
ク炉による製鋼精錬工程中の原料溶解工程において、ア
ーク炉として、当該アーク炉の１ヒートで使用する冷鉄
原料の全量を初装入の１装入チャンスで収容する炉内容
積をもち、且つ、酸素含有ガスで燃料を燃焼させてエネ
ルギーを供給する酸素燃焼装置及び／又は酸素含有ガス
のみを供給する酸素供給装置からなる補助燃焼装置を備
えたアーク炉を用いる。そして、当該アーク炉への通電
によるアーク熱と上記補助燃焼装置による補助燃焼熱と
を含むエネルギーにより、上記装入冷鉄原料を加熱・溶
解するに際して、アーク炉への電力供給量が当該アーク
炉への装入全冷鉄原料１トン当たり１００ｋＷｈに到達
する時点までに、補助燃焼装置により炉内に供給する酸
素量：Ｏ2(100)を、次式： １３≦Ｏ2(100)≦Ｏ2(total)−１０ （Ｎｍ3 ／ｔ）--------------（１） 但し、 Ｏ2(total)：１ヒートの全期間中に補助燃焼装置からア
ーク炉へ供給される酸素の装入全冷鉄原料１トン当たり
の供給量（Ｎｍ3 ／） を満たすように制御することに特徴を有するものであ
る。
【００１２】また、請求項２記載のアーク炉による冷鉄
原料の溶解方法は、請求項１記載の発明の方法におい
て、上記補助燃焼装置から、上記アーク炉を用いた操業
１ヒートの全期間中に当該アーク炉内に供給する酸素量
を、装入全冷鉄原料１トン当たり３０〜４３Ｎｍ3 の範
囲内に制御することに特徴を有するものである。
原料の溶解方法は、請求項１記載の発明の方法におい
て、上記補助燃焼装置から、上記アーク炉を用いた操業
１ヒートの全期間中に当該アーク炉内に供給する酸素量
を、装入全冷鉄原料１トン当たり３０〜４３Ｎｍ3 の範
囲内に制御することに特徴を有するものである。
【００１３】そして、請求項３記載のアーク炉による冷
鉄原料の溶解方法は、請求項１又は２記載の発明の方法
において、アーク炉の形状として、鉄源原料が全量溶解
したときの炉内湯面から炉内側壁上端までの高さ：Ｌ
と、炉内径：Ｄとの間の関係が次式： Ｌ／Ｄ＝０．６〜１．４ --------------------------（１） を満たすものであることに特徴を有するものである。
鉄原料の溶解方法は、請求項１又は２記載の発明の方法
において、アーク炉の形状として、鉄源原料が全量溶解
したときの炉内湯面から炉内側壁上端までの高さ：Ｌ
と、炉内径：Ｄとの間の関係が次式： Ｌ／Ｄ＝０．６〜１．４ --------------------------（１） を満たすものであることに特徴を有するものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】次に、この発明を、図面を参照し
ながら説明する。図１は、この発明の溶解方法を実施す
るのに適したアーク溶解炉例の概略縦断面図である。同
図において、Ｌは１溶解分（１ヒート分）のスクラップ
全量が溶解したときの炉内湯面１１ａから、炉内側壁上
端１ａまでの高さを示し、Ｄは炉内径を示す。ここで、
Ｌ／Ｄ＝０．６〜１．４を満たすアーク炉を用いてこの
発明を実施する。その際、補助燃焼装置から炉内に供給
する送酸量に関する各種条件の限定理由について説明す
る。
ながら説明する。図１は、この発明の溶解方法を実施す
るのに適したアーク溶解炉例の概略縦断面図である。同
図において、Ｌは１溶解分（１ヒート分）のスクラップ
全量が溶解したときの炉内湯面１１ａから、炉内側壁上
端１ａまでの高さを示し、Ｄは炉内径を示す。ここで、
Ｌ／Ｄ＝０．６〜１．４を満たすアーク炉を用いてこの
発明を実施する。その際、補助燃焼装置から炉内に供給
する送酸量に関する各種条件の限定理由について説明す
る。
【００１５】（１）補助燃焼装置からの炉内への送酸条
件 先ず、補助燃焼装置からの送酸量を、炉内に装入さ
れた冷鉄原料の加熱のために通電を開始し、その供給電
力量が冷鉄原料１トン当たり１００ｋＷｈに到達するま
でに吹き込むべき酸素量をもって限定した。送酸量の限
定方法をこのようにした理由は次の通りである。容量１
５０トンで、Ｌ／Ｄ＝０．８３の１回装入式直流アーク
炉を用い、初装入にスクラップと共にコークスを炉内に
投入し、通電開始前から水冷ランス及び酸素／灯油バー
ナーを用い、水冷ランスと上記バーナーとから炉内に酸
素を吹き込みつつ、通電を開始した。こうして吹き込ま
れる酸素量が２０Ｎｍ3 ／ｔに達するまでの期間を、通
電開始からの電力量が設定値ｘ（ｋＷｈ／ｔ）に達する
までの期間に一致させる。こうした条件で試験操業した
各ヒートの電力原単位ｙ（ｋＷｈ／ｔ）、即ち、通電開
始から通電終了までに供給した溶鋼１トン当たりの電力
量を測定した。上記試験を、補助燃焼装置からの１ヒー
ト当たりの全送酸量が、３０、３５及び４０Ｎｍ3 ／ｔ
の３水準の各場合について行なった。こうして得られた
試験結果を、図２に示す。なお、同図において、横軸の
送酸量２０Ｎｍ3 ／ｔに達するまでの供給電力量が比較
的小さいものは、通電開始前に全送酸量の多くの部分を
供給したことを示している。
件 先ず、補助燃焼装置からの送酸量を、炉内に装入さ
れた冷鉄原料の加熱のために通電を開始し、その供給電
力量が冷鉄原料１トン当たり１００ｋＷｈに到達するま
でに吹き込むべき酸素量をもって限定した。送酸量の限
定方法をこのようにした理由は次の通りである。容量１
５０トンで、Ｌ／Ｄ＝０．８３の１回装入式直流アーク
炉を用い、初装入にスクラップと共にコークスを炉内に
投入し、通電開始前から水冷ランス及び酸素／灯油バー
ナーを用い、水冷ランスと上記バーナーとから炉内に酸
素を吹き込みつつ、通電を開始した。こうして吹き込ま
れる酸素量が２０Ｎｍ3 ／ｔに達するまでの期間を、通
電開始からの電力量が設定値ｘ（ｋＷｈ／ｔ）に達する
までの期間に一致させる。こうした条件で試験操業した
各ヒートの電力原単位ｙ（ｋＷｈ／ｔ）、即ち、通電開
始から通電終了までに供給した溶鋼１トン当たりの電力
量を測定した。上記試験を、補助燃焼装置からの１ヒー
ト当たりの全送酸量が、３０、３５及び４０Ｎｍ3 ／ｔ
の３水準の各場合について行なった。こうして得られた
試験結果を、図２に示す。なお、同図において、横軸の
送酸量２０Ｎｍ3 ／ｔに達するまでの供給電力量が比較
的小さいものは、通電開始前に全送酸量の多くの部分を
供給したことを示している。
【００１６】図２によれば、全送酸量の如何に関わら
ず、ｘ＝１００を超えるとｙが急激に増大する傾向があ
る。従って、供給電力量がほぼ１００ｋＷｈ／ｔに達す
るまでの間に、所定の送酸量２０Ｎｍ3 ／ｔの吹込みを
完了しておくのが望ましいことがわかる。なお、図２の
ｘとｙとの関係は、所定の送酸量の２０Ｎｍ3 ／ｔを他
の水準に変化させても類似していることを確認した。
ず、ｘ＝１００を超えるとｙが急激に増大する傾向があ
る。従って、供給電力量がほぼ１００ｋＷｈ／ｔに達す
るまでの間に、所定の送酸量２０Ｎｍ3 ／ｔの吹込みを
完了しておくのが望ましいことがわかる。なお、図２の
ｘとｙとの関係は、所定の送酸量の２０Ｎｍ3 ／ｔを他
の水準に変化させても類似していることを確認した。
【００１７】 次に、供給電力量が１００ｋＷｈ／ｔ
に達するまでの送酸量（Ｏ2(100)で表わす）を、１３≦
Ｏ2(100)≦Ｏ2(total)−１０（Ｎｍ3 ／ｔ）（但し、Ｏ
2(total)は１ヒートの全期間中に補助燃焼装置からアー
ク炉へ供給される酸素の装入全冷鉄原料１トン当たりの
供給量（Ｎｍ3 ／）を表わす）を満たすように制御する
理由を説明する。
に達するまでの送酸量（Ｏ2(100)で表わす）を、１３≦
Ｏ2(100)≦Ｏ2(total)−１０（Ｎｍ3 ／ｔ）（但し、Ｏ
2(total)は１ヒートの全期間中に補助燃焼装置からアー
ク炉へ供給される酸素の装入全冷鉄原料１トン当たりの
供給量（Ｎｍ3 ／）を表わす）を満たすように制御する
理由を説明する。
【００１８】上記項での試験と同様、容量１５０トン
で、Ｌ／Ｄ＝０．８３の１回装入式直流アーク炉を用
い、初装入にスクラップと共にコークスを炉内に投入
し、通電開始前から水冷ランス及び酸素／灯油バーナー
を用い、水冷ランスと上記バーナーとから炉内に送酸し
た。試験ヒート単位で送酸速度のパターンを種々変化さ
せ、通電開始後の供給電気量が１００ｋＷｈ／ｔに達す
る時点までの送酸量Ｏ2(100)を、０から当該ヒートの全
送酸量Ｏ2(total)までの間で変化させた。因みに、Ｏ
2(100)をＯ2(total)に一致させたヒートとは、通電開始
後の供給電気量が１００ｋＷｈ／ｔに達する時点までに
全送酸量を吹込んだヒートを意味する。そして、各試験
ヒートにおける電力原単位ｙを測定した。上記試験を、
補助燃焼装置からの１ヒート当たりの全送酸量が、２
０、２５、３０、３５及び４０Ｎｍ3 ／ｔの５水準の各
場合について行なった。こうして得られた試験結果を、
図３に示す。図３によれば、全送酸量の如何に関わら
ず、電力原単位ｙはＯ2(100)が増加するにつれて減少
し、Ｏ2(100)が１３Ｎｍ3 ／ｔから（Ｏ2(total)−１
０）Ｎｍ3／ｔの範囲にわたってほぼ最低値になり、Ｏ2
(100)が（Ｏ2(total)−１０）Ｎｍ 3 ／ｔを超えると電
力原単位は急激に大きくなる。
で、Ｌ／Ｄ＝０．８３の１回装入式直流アーク炉を用
い、初装入にスクラップと共にコークスを炉内に投入
し、通電開始前から水冷ランス及び酸素／灯油バーナー
を用い、水冷ランスと上記バーナーとから炉内に送酸し
た。試験ヒート単位で送酸速度のパターンを種々変化さ
せ、通電開始後の供給電気量が１００ｋＷｈ／ｔに達す
る時点までの送酸量Ｏ2(100)を、０から当該ヒートの全
送酸量Ｏ2(total)までの間で変化させた。因みに、Ｏ
2(100)をＯ2(total)に一致させたヒートとは、通電開始
後の供給電気量が１００ｋＷｈ／ｔに達する時点までに
全送酸量を吹込んだヒートを意味する。そして、各試験
ヒートにおける電力原単位ｙを測定した。上記試験を、
補助燃焼装置からの１ヒート当たりの全送酸量が、２
０、２５、３０、３５及び４０Ｎｍ3 ／ｔの５水準の各
場合について行なった。こうして得られた試験結果を、
図３に示す。図３によれば、全送酸量の如何に関わら
ず、電力原単位ｙはＯ2(100)が増加するにつれて減少
し、Ｏ2(100)が１３Ｎｍ3 ／ｔから（Ｏ2(total)−１
０）Ｎｍ3／ｔの範囲にわたってほぼ最低値になり、Ｏ2
(100)が（Ｏ2(total)−１０）Ｎｍ 3 ／ｔを超えると電
力原単位は急激に大きくなる。
【００１９】上述した及びの解析結果より、電力原
単位を小さくするために、通電開始後の供給電力が１０
０ｋＷｈ／ｔに達する時点までの送酸量Ｏ2(100)が、１
３Ｎｍ3 ／ｔから（Ｏ2(total)−１０）Ｎｍ3 ／ｔの範
囲内になるように制御するのがよい。
単位を小さくするために、通電開始後の供給電力が１０
０ｋＷｈ／ｔに達する時点までの送酸量Ｏ2(100)が、１
３Ｎｍ3 ／ｔから（Ｏ2(total)−１０）Ｎｍ3 ／ｔの範
囲内になるように制御するのがよい。
【００２０】 更に、補助燃焼装置から供給する全送
酸量を、３０〜４３Ｎｍ3 の範囲内に制御するのが望ま
しい。その理由は、上記図３によれば、全送酸量が２５
Ｎｍ 3 ／ｔ以下では、電力原単位が低いＯ2(100)の範囲
が狭く、しかも、電力原単位の最小値も３００ｋＷｈ／
ｔを超えて大きくなる。一方、本発明者等が実施した今
回のアーク炉操業結果によれば、全送酸量が４３Ｎｍ3
／ｔを超えると、スラグ中のＦｅＯ濃度が高くなって鉄
歩留りが低下し、また、品質への悪影響が出始める。従
って、補助燃焼装置から供給する全送酸量は、３０〜４
３Ｎｍ3 の範囲内に制御するのが望ましい。
酸量を、３０〜４３Ｎｍ3 の範囲内に制御するのが望ま
しい。その理由は、上記図３によれば、全送酸量が２５
Ｎｍ 3 ／ｔ以下では、電力原単位が低いＯ2(100)の範囲
が狭く、しかも、電力原単位の最小値も３００ｋＷｈ／
ｔを超えて大きくなる。一方、本発明者等が実施した今
回のアーク炉操業結果によれば、全送酸量が４３Ｎｍ3
／ｔを超えると、スラグ中のＦｅＯ濃度が高くなって鉄
歩留りが低下し、また、品質への悪影響が出始める。従
って、補助燃焼装置から供給する全送酸量は、３０〜４
３Ｎｍ3 の範囲内に制御するのが望ましい。
【００２１】上述したように、１３Ｎｍ3 ／ｔから（Ｏ
2(total)−１０）Ｎｍ3 ／ｔの範囲内の酸素を、通電後
の供給電力量が１００ｋＷｈ／ｔまでに供給すると、当
該ヒートの電力原単位が低くなる理由は、次の通り考え
られる。供給電力量が１００ｋＷｈ／ｔ以下の時期には
未だ炉内には温度の低いスクラップが十分な量存在する
ため、補助燃焼装置による燃焼ガスからのスクラップへ
の着熱効率が高い。ところが、供給電力量が１００ｋＷ
ｈ／ｔ以上の時期になると、上記燃焼ガスからのスクラ
ップへの着熱効率は、アーク溶解によりスクラップ量が
減少しており、またスクラップの温度もアーク溶解によ
り高くなっている。そのために、燃焼ガスからスクラッ
プへの着熱効率が悪くなる。また、（Ｏ2(total)−１
０）Ｎｍ3 ／ｔ以上の酸素を供給電力が１００ｋＷｈ／
ｔ以上に達する以前に吹き込むと、それ以降の送酸量が
１０Ｎｍ3 ／ｔ未満に制限されてしまい、溶落ち以降の
炉内炭素源と吹込み酸素とによって生じるＣＯガスによ
るスラグのフォーミング現象が不十分となり、アークの
着熱効率が低下してくるため、電力原単位が逆に増加し
てくると考えられる。また、１３Ｎｍ3／ｔ未満では、
補助燃焼装置による補助熱源の燃焼熱自体が少なくな
り、低温のスクラップが十分にある時期での予熱が十分
に行なわれないことによると考えられる。
2(total)−１０）Ｎｍ3 ／ｔの範囲内の酸素を、通電後
の供給電力量が１００ｋＷｈ／ｔまでに供給すると、当
該ヒートの電力原単位が低くなる理由は、次の通り考え
られる。供給電力量が１００ｋＷｈ／ｔ以下の時期には
未だ炉内には温度の低いスクラップが十分な量存在する
ため、補助燃焼装置による燃焼ガスからのスクラップへ
の着熱効率が高い。ところが、供給電力量が１００ｋＷ
ｈ／ｔ以上の時期になると、上記燃焼ガスからのスクラ
ップへの着熱効率は、アーク溶解によりスクラップ量が
減少しており、またスクラップの温度もアーク溶解によ
り高くなっている。そのために、燃焼ガスからスクラッ
プへの着熱効率が悪くなる。また、（Ｏ2(total)−１
０）Ｎｍ3 ／ｔ以上の酸素を供給電力が１００ｋＷｈ／
ｔ以上に達する以前に吹き込むと、それ以降の送酸量が
１０Ｎｍ3 ／ｔ未満に制限されてしまい、溶落ち以降の
炉内炭素源と吹込み酸素とによって生じるＣＯガスによ
るスラグのフォーミング現象が不十分となり、アークの
着熱効率が低下してくるため、電力原単位が逆に増加し
てくると考えられる。また、１３Ｎｍ3／ｔ未満では、
補助燃焼装置による補助熱源の燃焼熱自体が少なくな
り、低温のスクラップが十分にある時期での予熱が十分
に行なわれないことによると考えられる。
【００２２】以上述べたように、通電開始後の供給電力
量が１００ｋＷｈ／ｔに達するまでの時期に、補助燃焼
装置から吹き込む酸素量Ｏ2(100)を、 １３≦Ｏ2(100)≦Ｏ2(total)−１０） Ｎｍ3 ／ｔ とし、また、全期間で使用する酸素量ヲ３０Ｎｍ3 ／ｔ
以上とすることにより、補助燃焼装置から吹き込まれた
酸素と補助熱源との燃焼による発生ガスから炉内スクラ
ップへの着熱が有効に行なわれる。
量が１００ｋＷｈ／ｔに達するまでの時期に、補助燃焼
装置から吹き込む酸素量Ｏ2(100)を、 １３≦Ｏ2(100)≦Ｏ2(total)−１０） Ｎｍ3 ／ｔ とし、また、全期間で使用する酸素量ヲ３０Ｎｍ3 ／ｔ
以上とすることにより、補助燃焼装置から吹き込まれた
酸素と補助熱源との燃焼による発生ガスから炉内スクラ
ップへの着熱が有効に行なわれる。
【００２３】（２）炉体形状 次に、この発明において、アーク炉の炉内湯面から炉内
側壁上端までの高さ：Ｌと、炉内径：Ｄとの間の関係
を、前記（２）式に限定したのは下記の理由による。ス
クラップ装入式アーク炉において、スクラップの溶解効
率に影響する要因の第１として、炉内の発生ガスの顕熱
および潜熱のスクラップへの熱伝達が重要である。即
ち、発生ガスに接するスクラップの表面積が大きく、か
つ、この接触時間が長い方が有利である。一方、一般的
に、ア−ク炉の炉内径はスクラップを予熱するための装
置が設置された炉排ガスダクトの内径に比べて大きいの
で、排ガスのスクラップへの熱伝達上からも有利であ
る。
側壁上端までの高さ：Ｌと、炉内径：Ｄとの間の関係
を、前記（２）式に限定したのは下記の理由による。ス
クラップ装入式アーク炉において、スクラップの溶解効
率に影響する要因の第１として、炉内の発生ガスの顕熱
および潜熱のスクラップへの熱伝達が重要である。即
ち、発生ガスに接するスクラップの表面積が大きく、か
つ、この接触時間が長い方が有利である。一方、一般的
に、ア−ク炉の炉内径はスクラップを予熱するための装
置が設置された炉排ガスダクトの内径に比べて大きいの
で、排ガスのスクラップへの熱伝達上からも有利であ
る。
【００２４】上記要因の第２として、ア−クの分布に対
する装入されたスクラップの分布およびア−クの分布と
炉内壁との位置関係が重要である。即ち、スクラップは
ア−クにできるだけ近い方が有利であり、そして、炉内
壁はア−クから一定の距離以上離れていた方が有利であ
る。
する装入されたスクラップの分布およびア−クの分布と
炉内壁との位置関係が重要である。即ち、スクラップは
ア−クにできるだけ近い方が有利であり、そして、炉内
壁はア−クから一定の距離以上離れていた方が有利であ
る。
【００２５】従って、この発明においては、湯面から炉
内側壁上端までの高さ：Ｌと炉内径：Ｄとの比：Ｌ／Ｄ
は、スクラップの溶解効率に影響する要因を定量的に表
わす指標として適する。
内側壁上端までの高さ：Ｌと炉内径：Ｄとの比：Ｌ／Ｄ
は、スクラップの溶解効率に影響する要因を定量的に表
わす指標として適する。
【００２６】ア−ク炉操業におけるスクラップの溶解効
率は、上述したように、発生ガス及びア−クからスクラ
ップへの着熱効率によって大きく左右される。この着熱
効率に着目して、Ｌ×Ｄ2 が一定であるという条件、即
ち、湯面よりも上方の炉内容積を一定にした各種Ｌ／Ｄ
の小型試験ア−ク炉を用いて、発生ガスの排ガスにより
ア−ク炉外へ持ち去られる熱損失について試験した。試
験溶解はいずれのチャ−ジにおいても、嵩密度が一定の
スクラップを用い、かつ、初装入で全てのスクラプを装
入し、通電開始前からのバーナー予熱と通電開始後の酸
素ランスからの送酸とコークスインジェクションとの併
用によるア−ク炉試験操業を行なった。
率は、上述したように、発生ガス及びア−クからスクラ
ップへの着熱効率によって大きく左右される。この着熱
効率に着目して、Ｌ×Ｄ2 が一定であるという条件、即
ち、湯面よりも上方の炉内容積を一定にした各種Ｌ／Ｄ
の小型試験ア−ク炉を用いて、発生ガスの排ガスにより
ア−ク炉外へ持ち去られる熱損失について試験した。試
験溶解はいずれのチャ−ジにおいても、嵩密度が一定の
スクラップを用い、かつ、初装入で全てのスクラプを装
入し、通電開始前からのバーナー予熱と通電開始後の酸
素ランスからの送酸とコークスインジェクションとの併
用によるア−ク炉試験操業を行なった。
【００２７】図４は、湯面から炉内側壁上端までの高
さ：Ｌと炉内径：Ｄとの比：Ｌ／Ｄと、排ガスの熱損失
比との関係を示すグラフである。但し、排ガスの熱損失
比は、Ｌ／Ｄ＝０．５５の場合の試験チャ−ジにおける
排ガスの顕熱および潜熱の和に対する、当該試験チャ−
ジにおける排ガスの顕熱および潜熱の和で表わしたもの
である。
さ：Ｌと炉内径：Ｄとの比：Ｌ／Ｄと、排ガスの熱損失
比との関係を示すグラフである。但し、排ガスの熱損失
比は、Ｌ／Ｄ＝０．５５の場合の試験チャ−ジにおける
排ガスの顕熱および潜熱の和に対する、当該試験チャ−
ジにおける排ガスの顕熱および潜熱の和で表わしたもの
である。
【００２８】図４から明らかなように、Ｌ／Ｄが増加す
るに従い、排ガスの熱損失比は低下する。Ｌ／Ｄが０．
６における排ガスの熱損失比は０．９０程度に低下し、
その効果も操業コスト上有用なものである。更に、Ｌ／
Ｄが大きくなるほど排ガスの熱損失比は低下している。
るに従い、排ガスの熱損失比は低下する。Ｌ／Ｄが０．
６における排ガスの熱損失比は０．９０程度に低下し、
その効果も操業コスト上有用なものである。更に、Ｌ／
Ｄが大きくなるほど排ガスの熱損失比は低下している。
【００２９】しかしながら、Ｌ／Ｄが１．４を超えても
排ガスの熱損失比の低下量は小さくほぼ飽和する。一
方、Ｌ／Ｄが大きくなるほど、電極昇降装置、建屋、ク
レ−ン設備および炉体冷却設備等の諸元を大きくしなけ
ればならないという不利益が発生し、Ｌ／Ｄが１．４を
超えると上記不利益が問題となる。
排ガスの熱損失比の低下量は小さくほぼ飽和する。一
方、Ｌ／Ｄが大きくなるほど、電極昇降装置、建屋、ク
レ−ン設備および炉体冷却設備等の諸元を大きくしなけ
ればならないという不利益が発生し、Ｌ／Ｄが１．４を
超えると上記不利益が問題となる。
【００３０】従って、スクラップの溶解効率の向上を図
るためには、少なくとも、湯面から炉内側壁上端までの
高さ：Ｌと炉内径：Ｄとの比Ｌ／Ｄを、０．６〜１．４
の範囲内にすべきである。
るためには、少なくとも、湯面から炉内側壁上端までの
高さ：Ｌと炉内径：Ｄとの比Ｌ／Ｄを、０．６〜１．４
の範囲内にすべきである。
【００３１】一方、この発明のア−ク炉は、１チャ−ジ
の出湯に必要な量のスクラップを全量、１回の装入チャ
ンスで装入することができる炉内容積を有することが必
要である。そこで、１チャ−ジのスクラップ装入量、お
よび、Ｌ／Ｄを決め、これに応じて定まるＬおよびＤを
算出することにより、所望の炉内寸法を求めることがで
きる。通常のア−ク炉においては、鉄源原料が全量溶解
したときの湯面から炉内側壁上端までの高さ：Ｌ、炉内
径Ｄ、及び、スクラップの装入量：Ｗの間には、下記
（３）式： Ｌ／Ｄ＝（４／π）｛（ρl −ρS ’）／ρl ρS ’｝（Ｗ／Ｄ3 ） ------------------------（３） 但し、ρl ：溶鋼の密度 ρS ’：スクラップの嵩密度 Ｗ ：スクラップの装入量の関係がある。
の出湯に必要な量のスクラップを全量、１回の装入チャ
ンスで装入することができる炉内容積を有することが必
要である。そこで、１チャ−ジのスクラップ装入量、お
よび、Ｌ／Ｄを決め、これに応じて定まるＬおよびＤを
算出することにより、所望の炉内寸法を求めることがで
きる。通常のア−ク炉においては、鉄源原料が全量溶解
したときの湯面から炉内側壁上端までの高さ：Ｌ、炉内
径Ｄ、及び、スクラップの装入量：Ｗの間には、下記
（３）式： Ｌ／Ｄ＝（４／π）｛（ρl −ρS ’）／ρl ρS ’｝（Ｗ／Ｄ3 ） ------------------------（３） 但し、ρl ：溶鋼の密度 ρS ’：スクラップの嵩密度 Ｗ ：スクラップの装入量の関係がある。
【００３２】ア−ク炉において使用される製鋼用スクラ
ップには種々の形態のものが使用される。従って、これ
らスクラップの嵩密度も０．３〜１．０ｔ／ｍ3 の範囲
内の種々のものにわたるが、その加重平均値は、０．７
ｔ／ｍ3 程度である。従って、１チャ−ジのスクラップ
装入量：Ｗ、および、Ｌ／Ｄを与えれば、湯面から炉内
側壁上端までの高さ：Ｌ、および、炉内径：Ｄが求めら
れる。例えば、Ｗ＝５０ｔとすれば、この発明の特徴で
あるＬ／Ｄ≧０．６が満たされるためには、炉内径：Ｄ
は、Ｄ≦５．１（ｍ）であって、且つ、湯面から炉内側
壁上端までの高さ：Ｌは、Ｄの値に応じて、Ｌ≧０．６
×Ｄ（ｍ）であればよい。
ップには種々の形態のものが使用される。従って、これ
らスクラップの嵩密度も０．３〜１．０ｔ／ｍ3 の範囲
内の種々のものにわたるが、その加重平均値は、０．７
ｔ／ｍ3 程度である。従って、１チャ−ジのスクラップ
装入量：Ｗ、および、Ｌ／Ｄを与えれば、湯面から炉内
側壁上端までの高さ：Ｌ、および、炉内径：Ｄが求めら
れる。例えば、Ｗ＝５０ｔとすれば、この発明の特徴で
あるＬ／Ｄ≧０．６が満たされるためには、炉内径：Ｄ
は、Ｄ≦５．１（ｍ）であって、且つ、湯面から炉内側
壁上端までの高さ：Ｌは、Ｄの値に応じて、Ｌ≧０．６
×Ｄ（ｍ）であればよい。
【００３３】従って、湯面から炉内側壁上端までの高
さ：Ｌと炉内径：Ｄとの比Ｌ／Ｄを、０．６〜１．４の
範囲内に限定することによって、スクラップの溶解効率
の向上を図ることに効果を奏し、且つ、１チャ−ジの出
湯に使用されるスクラップを全量、溶解開始前に装入す
ることができるようなア−ク炉の炉内寸法および形状を
決めることができる。
さ：Ｌと炉内径：Ｄとの比Ｌ／Ｄを、０．６〜１．４の
範囲内に限定することによって、スクラップの溶解効率
の向上を図ることに効果を奏し、且つ、１チャ−ジの出
湯に使用されるスクラップを全量、溶解開始前に装入す
ることができるようなア−ク炉の炉内寸法および形状を
決めることができる。
【００３４】
【実施例】次に、この発明を実施例により更に詳細に説
明する。図１は、この発明によるアーク炉例を示す概略
縦断面であり、本発明の範囲内の冷鉄原料の溶解方法で
ある実施例１、及び本発明の範囲外の冷鉄原料の溶解方
法である比較例１を行なった。同図に示した炉体は、従
来の直流式アーク炉のフリ−ボ−ドの高さを高くしたも
のである。１はアーク炉の炉体であって、炉本体２の上
部には炉蓋４が固定され、炉蓋４には上部電極棒５が装
入される電極装入孔４ａ、および、排ガスダクト６に連
結する排ガス口４ｂが設けられている。そして、ア−ク
炉から発生した上記排ガスは、排ガスダクト６を通り、
集塵機（図示せず）および排風機（図示せず）を経由し
て排出される。一方、炉本体２の炉底には、下部電極８
および湯溜まり部１０に溜まった溶湯１１を排出するた
めの湯口９が設けられている。
明する。図１は、この発明によるアーク炉例を示す概略
縦断面であり、本発明の範囲内の冷鉄原料の溶解方法で
ある実施例１、及び本発明の範囲外の冷鉄原料の溶解方
法である比較例１を行なった。同図に示した炉体は、従
来の直流式アーク炉のフリ−ボ−ドの高さを高くしたも
のである。１はアーク炉の炉体であって、炉本体２の上
部には炉蓋４が固定され、炉蓋４には上部電極棒５が装
入される電極装入孔４ａ、および、排ガスダクト６に連
結する排ガス口４ｂが設けられている。そして、ア−ク
炉から発生した上記排ガスは、排ガスダクト６を通り、
集塵機（図示せず）および排風機（図示せず）を経由し
て排出される。一方、炉本体２の炉底には、下部電極８
および湯溜まり部１０に溜まった溶湯１１を排出するた
めの湯口９が設けられている。
【００３５】図６は、従来の直流式ア−ク炉の例を示す
概略縦断面であり、これは図１の炉本体２のフリーボー
ドの高さが低いことを除けば、図１に示したア−ク炉と
比較して相違する点はない。図６に示したアーク溶解炉
を用いて、本発明の範囲外の冷鉄原料の溶解方法の試験
（比較例２）を行なった。
概略縦断面であり、これは図１の炉本体２のフリーボー
ドの高さが低いことを除けば、図１に示したア−ク炉と
比較して相違する点はない。図６に示したアーク溶解炉
を用いて、本発明の範囲外の冷鉄原料の溶解方法の試験
（比較例２）を行なった。
【００３６】表１に各種試験条件をしめした。フリ−ボ
−ドの高さ：Ｌと、炉内径：Ｄとの間の関係が、Ｌ／Ｄ
＝０．８５であって、スクラップを初装入チャンスで全
量装入し、通電開始後の供給電力量が１００ｋＷｈ／ｔ
に達するまでに、補助燃料及び炉内スクラップを酸化燃
焼させるために炉内に吹き込む酸素量を１６Ｎｍ3 ／ｔ
- 冷鉄とした本発明の実施例１と、上記酸素量を６Ｎｍ
3 ／ｔとした比較例１、並びに、Ｌ／Ｄ＝０．５５であ
って、スクラップを初装入チャンスに１／２装入し、溶
落ち後残りの１／２を追加装入し、そして酸素を所定量
吹き込んで溶解・精錬を行なった場合（比較例２）の試
験操業を行なった。全送酸量は実施例１並びに比較例１
及び２のいずれも３２Ｎｍ3 ／ｔとした。なお、図５に
は、実施例１の操業における通電及び送酸パターンを示
す。
−ドの高さ：Ｌと、炉内径：Ｄとの間の関係が、Ｌ／Ｄ
＝０．８５であって、スクラップを初装入チャンスで全
量装入し、通電開始後の供給電力量が１００ｋＷｈ／ｔ
に達するまでに、補助燃料及び炉内スクラップを酸化燃
焼させるために炉内に吹き込む酸素量を１６Ｎｍ3 ／ｔ
- 冷鉄とした本発明の実施例１と、上記酸素量を６Ｎｍ
3 ／ｔとした比較例１、並びに、Ｌ／Ｄ＝０．５５であ
って、スクラップを初装入チャンスに１／２装入し、溶
落ち後残りの１／２を追加装入し、そして酸素を所定量
吹き込んで溶解・精錬を行なった場合（比較例２）の試
験操業を行なった。全送酸量は実施例１並びに比較例１
及び２のいずれも３２Ｎｍ3 ／ｔとした。なお、図５に
は、実施例１の操業における通電及び送酸パターンを示
す。
【００３７】
【表１】
【００３８】実施例１及び比較例１、２における操業方
法は、スクラップの装入方法と酸素の供給方法が異なっ
ている。即ち、実施例１及び比較例１では、アーク炉の
炉蓋４を開いて、スクラップ装入用バケットにより炉体
１内に１ヒート分のスクラップ全量を装入し、炉蓋４を
閉め、通電開始前より酸素バーナー及び水冷ランスから
一定量の送酸をした後、上部電極５を炉蓋４を通して炉
内の所定位置まで下降させ、次いで、通電を開始し、上
部電極５とスクラップ７との間にアークを発生させ、ス
クラップ７を加熱・溶解する。なお、上部電極５の下降
は、スクラップ７を上部電極５でボーリングしながら行
なう。スクラップ７の一部が溶融して上部電極５の下端
近傍に湯溜まりを形成し、次第にその湯溜まりが広がっ
ていく。この間、バーナー及び水冷ランスからの送酸は
続けて所定量の酸素を供給する。なお、比較例２のアー
ク炉操業においては、所定量の湯溜まりが形成されたと
きに、一旦、通電を中断し、上部電極５を上昇させ、炉
蓋４を開き、そしてスクラップの残量を炉内へ装入した
後、再び溶解操業に入る。この場合には、通電開始前の
送酸は行なっていない。
法は、スクラップの装入方法と酸素の供給方法が異なっ
ている。即ち、実施例１及び比較例１では、アーク炉の
炉蓋４を開いて、スクラップ装入用バケットにより炉体
１内に１ヒート分のスクラップ全量を装入し、炉蓋４を
閉め、通電開始前より酸素バーナー及び水冷ランスから
一定量の送酸をした後、上部電極５を炉蓋４を通して炉
内の所定位置まで下降させ、次いで、通電を開始し、上
部電極５とスクラップ７との間にアークを発生させ、ス
クラップ７を加熱・溶解する。なお、上部電極５の下降
は、スクラップ７を上部電極５でボーリングしながら行
なう。スクラップ７の一部が溶融して上部電極５の下端
近傍に湯溜まりを形成し、次第にその湯溜まりが広がっ
ていく。この間、バーナー及び水冷ランスからの送酸は
続けて所定量の酸素を供給する。なお、比較例２のアー
ク炉操業においては、所定量の湯溜まりが形成されたと
きに、一旦、通電を中断し、上部電極５を上昇させ、炉
蓋４を開き、そしてスクラップの残量を炉内へ装入した
後、再び溶解操業に入る。この場合には、通電開始前の
送酸は行なっていない。
【００３９】この間、スクラップはアーク熱と発生ガス
の顕熱とによって加熱され、溶解する。次いで、昇温及
び所定の精錬をした後、溶解の化学成分組成を所定値に
調整した後、炉体１を傾動機構（図示せず）によって傾
動することによって湯口９から溶鋼を出湯する。なお、
この発明によるアーク炉は直流式アーク炉に限定される
ものではなく、３相交流式アーク炉等にも同等に適用で
きる。
の顕熱とによって加熱され、溶解する。次いで、昇温及
び所定の精錬をした後、溶解の化学成分組成を所定値に
調整した後、炉体１を傾動機構（図示せず）によって傾
動することによって湯口９から溶鋼を出湯する。なお、
この発明によるアーク炉は直流式アーク炉に限定される
ものではなく、３相交流式アーク炉等にも同等に適用で
きる。
【００４０】表２に、実施例１並びに比較例１及び２に
おける総括熱収支を示す。
おける総括熱収支を示す。
【００４１】
【表２】
【００４２】表２より、本発明のアーク炉による冷鉄原
料の溶解方法を実施した操業においては、特に、発生ガ
スの顕熱及び潜熱が有効に利用されていることがわかっ
た。
料の溶解方法を実施した操業においては、特に、発生ガ
スの顕熱及び潜熱が有効に利用されていることがわかっ
た。
【００４３】
【発明の効果】上述したように、本発明によれば、スク
ラップを予熱するための特別な装置、及び、ア−ク炉へ
スクラップを装入するための特別な機器等を設けること
なく、炉内径に対する湯面から炉内側壁上端までの高さ
の比を適正な値にすることと、通電開始後の供給電力が
１００ｋＷｈ／ｔに達するまでに補助燃焼装置から供給
する酸素量を適切に設定することとによって、 アーク
炉排ガスからのスクラップへの着熱効率を高めることが
できる。かくして、操業性に優れ、しかも、操業コスト
を大幅に削減することができる。このようなアーク炉に
よる冷鉄原料の溶解方法を提供することができ、工業上
極めて有用な効果がもたらされる。
ラップを予熱するための特別な装置、及び、ア−ク炉へ
スクラップを装入するための特別な機器等を設けること
なく、炉内径に対する湯面から炉内側壁上端までの高さ
の比を適正な値にすることと、通電開始後の供給電力が
１００ｋＷｈ／ｔに達するまでに補助燃焼装置から供給
する酸素量を適切に設定することとによって、 アーク
炉排ガスからのスクラップへの着熱効率を高めることが
できる。かくして、操業性に優れ、しかも、操業コスト
を大幅に削減することができる。このようなアーク炉に
よる冷鉄原料の溶解方法を提供することができ、工業上
極めて有用な効果がもたらされる。
【図１】この発明の方法の実施に用いた直流式アーク炉
を示す概略縦断面図である。
を示す概略縦断面図である。
【図２】送酸量が２０Ｎｍ3 ／ｔに達するまでの時点で
の供給電力量と、当該ヒートの電力原単位との関係を、
全送酸量で層別して表わしたグラフである。
の供給電力量と、当該ヒートの電力原単位との関係を、
全送酸量で層別して表わしたグラフである。
【図３】直流アーク炉における通電開始後の供給電力量
が１００ｋＷｈ／ｔに達するまでの送酸量と当該チャー
ジの電力原単位との関係を、全送酸量で層別して表わし
たグラフである。
が１００ｋＷｈ／ｔに達するまでの送酸量と当該チャー
ジの電力原単位との関係を、全送酸量で層別して表わし
たグラフである。
【図４】直流式ア−ク炉における湯面から炉内側壁上端
までの高さＬと炉内径Ｄとの比Ｌ ／Ｄと、排ガスの熱
損失比との関係を示すグラフである。
までの高さＬと炉内径Ｄとの比Ｌ ／Ｄと、排ガスの熱
損失比との関係を示すグラフである。
【図５】実施例１の操業における通電及び送酸パターン
を示す図である。
を示す図である。
【図６】従来の直流式ア−ク炉の例を示す概略縦断面で
ある。
ある。
Ｌ 炉内湯面から炉内側壁上端までの高さ Ｄ 炉内径 １ ア−ク炉の炉体 １ａ 炉内側壁上端 ２ 炉本体 ４ 炉蓋 ４ａ 電極装入孔 ４ｂ 排ガス口 ５ 上部電極 ６ 排ガスダクト ７ スクラップ ８ 下部電極 ９ 湯口 １０ 炉底 １１ 溶湯 １１ａ 湯面
Claims (3)
- 【請求項１】 原料として冷鉄原料を使用するアーク炉
による製鋼精錬工程中の原料溶解工程において、前記ア
ーク炉として、当該アーク炉の１ヒートで使用する冷鉄
原料の全量を初装入の１装入チャンスで収容する炉内容
積をもち、且つ、酸素含有ガスで燃料を燃焼させてエネ
ルギーを供給する酸素燃焼装置及び／又は酸素含有ガス
のみを供給する酸素供給装置からなる補助燃焼装置を備
えたアーク炉を用い、当該アーク炉への通電によるアー
ク熱と前記補助燃焼装置による補助燃焼熱とを含むエネ
ルギーにより、前記装入冷鉄原料を加熱・溶解する方法
において、 前記アーク炉への電力供給量が当該アーク炉への装入全
冷鉄原料１トン当たり１００ｋＷｈに到達する時点まで
に、前記補助燃焼装置により炉内に供給する酸素量：Ｏ
2(100)を、下記（１）式： １３≦Ｏ2(100)≦Ｏ2(total)−１０ （Ｎｍ3 ／ｔ）--------------（１） 但し、 Ｏ2(total)：１ヒートの全期間中に補助燃焼装置からア
ーク炉へ供給される酸素の装入全冷鉄原料１トン当たり
の供給量（Ｎｍ3 ／） を満たすように制御することを特徴とする、アーク炉に
よる冷鉄原料の溶解方法。 - 【請求項２】 前記補助燃焼装置から前記アーク炉によ
る操業１ヒートの全期間中に当該アーク炉内に供給する
酸素量を、装入全冷鉄原料１トン当たり３０〜４３Ｎｍ
3 の範囲内に制御することを特徴とする、請求項１記載
のアーク炉による冷鉄原料の溶解方法。 - 【請求項３】 前記アーク炉は、鉄源原料が全量溶解し
たときの炉内湯面から炉内側壁上端までの高さ：Ｌと、
炉内径：Ｄとの間の関係が下記（２）式： Ｌ／Ｄ＝０．６〜１．４ ------------------------------（２） を満たすものであることを特徴とする、請求項１又は２
記載のアーク炉による冷鉄原料の溶解方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27096498A JP2000096125A (ja) | 1998-09-25 | 1998-09-25 | アーク炉による冷鉄原料の溶解方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27096498A JP2000096125A (ja) | 1998-09-25 | 1998-09-25 | アーク炉による冷鉄原料の溶解方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000096125A true JP2000096125A (ja) | 2000-04-04 |
Family
ID=17493487
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27096498A Pending JP2000096125A (ja) | 1998-09-25 | 1998-09-25 | アーク炉による冷鉄原料の溶解方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000096125A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020000335A (ko) * | 2000-06-23 | 2002-01-05 | 이구택 | 전기로의 냉연재 제조방법 |
-
1998
- 1998-09-25 JP JP27096498A patent/JP2000096125A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020000335A (ko) * | 2000-06-23 | 2002-01-05 | 이구택 | 전기로의 냉연재 제조방법 |
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