JP2000292064A

JP2000292064A - 冷鉄源の溶解方法及び溶解設備

Info

Publication number: JP2000292064A
Application number: JP9716099A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Mizukami; 秀昭水上; Ryuji Yamaguchi; 隆二山口; Takeshi Nakayama; 剛中山
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1999-04-05
Filing date: 1999-04-05
Publication date: 2000-10-20

Abstract

(57)【要約】【課題】溶解室と直結した予熱室を有する溶解設備に
おいて、溶解室内の予熱室下方位置における冷鉄源の棚
吊りを防止して、高効率で安定した溶解を行う。【解決手段】アーク発生用電極６、７を備えた溶解室
２と、溶解室に直結し、溶解室で発生する排ガスが導入
されるシャフト型の予熱室３とを具備したアーク溶解設
備１を用い、冷鉄源１６が予熱室と溶解室とに連続して
存在する状態を保つように冷鉄源を予熱室へ供給しなが
ら溶解室内の冷鉄源をアーク１９にて溶解し、溶解室に
少なくとも１ヒート分の溶鋼１７が溜まった時点で、冷
鉄源が予熱室と溶解室とに連続して存在する状態で溶鋼
を出鋼する冷鉄源の溶解方法において、溶解室内の予熱
室下方位置に堆積する冷鉄源を突き棒にて突つきながら
溶解する、或いは、溶解室内の冷鉄源と溶鋼との境界付
近の溶鋼中に酸素又は不活性ガスを溶解室炉底から吹き
込みながら溶解する方法及び装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷鉄源や直接還元
鉄等の冷鉄源を効率良く溶解する溶解方法及び溶解設備
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】製鋼用アーク炉では、アーク発生用電極
から発生するアーク熱により鉄スクラップや直接還元鉄
等の冷鉄源を加熱・溶解し、精錬して溶鋼を製造する
が、多くの電力を消費するため、溶解中にアーク炉溶解
室から発生する高温の排ガスを利用して冷鉄源を予熱
し、予熱した冷鉄源を溶解することで電力使用量を削減
する方法が多数提案されている。

【０００３】例えば、特公平６−４６１４５号公報（以
下「先行技術１」と記す）には、溶解室に直結したシャ
フト型の予熱室を設け、溶解室内と予熱室内とに１ヒー
ト分の冷鉄源を溶解毎に装入して、この冷鉄源を排ガス
で予熱しつつ溶解する設備が開示されている。先行技術
１では、予熱室が溶解室に直結されているので冷鉄源の
保持・搬送用設備が必要でなく、そのため、これら設備
の設備トラブルを懸念することなく排ガス温度を上昇さ
せ、冷鉄源の予熱温度を上げることができるので、電力
削減効果に優れるが、１ヒート分の溶鋼量を溶解する毎
に予熱室内の全ての冷鉄源を溶解して出鋼するため、次
ヒートの最初に溶解される冷鉄源の予熱ができず、排ガ
スの有効利用という点では十分とはいえない。

【０００４】この問題を解決すべく、特開平１０−２９
２９９０号公報（以下「先行技術２」と記す）が本発明
者等により提案されている。先行技術２では、溶解室
と、溶解室に直結するシャフト型の予熱室とを備えたア
ーク溶解設備を用い、冷鉄源が予熱室と溶解室とに連続
して存在する状態を保つように冷鉄源を連続的又は断続
的に予熱室へ供給しながら、溶解室内の冷鉄源をアーク
にて溶解し、溶解室に所定量の溶鋼が溜まった時点で、
冷鉄源が予熱室と溶解室とに連続して存在する状態で溶
鋼を出鋼する溶解方法としているので、予熱室内及び溶
解室内には常に冷鉄源が存在して、次ヒートの最初に溶
解される冷鉄源も予熱され、電力使用量の大幅な削減が
達成される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、先行技
術２でも以下の問題点がある。即ち、冷鉄源が連続的に
予熱室から溶解室内の溶鋼中に供給されているときに
は、高温に予熱された冷鉄源の定常的な溶解が可能とな
り、電力原単位の低減を図ることができるものの、予熱
室から溶解室に供給された冷鉄源と溶解室内の溶鋼との
境界付近に冷鉄源が積層したり、又は、予熱室下方の溶
け残った未溶解部に冷鉄源が積層したりして、冷鉄源が
溶鋼中に落ちていかず、所謂、棚吊りが発生した場合に
は、溶鋼と冷鉄源との接触面積が減少して溶解が停滞す
ることがある。これらの現象は特に操業トラブルにはな
らないが、これらの現象が生じると溶解時間の延長、溶
鋼温度の上昇等が生じて、安定操業に支障を来すことに
なる。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
その目的とするところは、溶解室に直結されたシャフト
型の予熱室から溶解室への冷鉄源の供給に際して、溶解
室内の予熱室下方位置における冷鉄源の棚吊りを防止し
て、高効率で安定した溶解を行うことのできる冷鉄源の
溶解方法及び溶解設備を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１の発明による冷鉄源
の溶解方法は、アーク発生用電極を備えた溶解室と、溶
解室に直結し、溶解室で発生する排ガスが導入されるシ
ャフト型の予熱室とを具備したアーク溶解設備を用い、
冷鉄源が予熱室と溶解室とに連続して存在する状態を保
つように冷鉄源を連続的又は断続的に予熱室へ供給しな
がら溶解室内の冷鉄源をアークにて溶解し、溶解室に少
なくとも１ヒート分の溶鋼が溜まった時点で、冷鉄源が
予熱室と溶解室とに連続して存在する状態で溶鋼を出鋼
する冷鉄源の溶解方法において、溶解室内の予熱室下方
位置に堆積する冷鉄源を突き棒にて突つきながら溶解す
ることを特徴とするものである。

【０００８】第２の発明による冷鉄源の溶解方法は、第
１の発明において、前記突き棒を前後に振動させながら
冷鉄源を突くことを特徴とするものである。

【０００９】第３の発明による冷鉄源の溶解方法は、ア
ーク発生用電極を備えた溶解室と、溶解室に直結し、溶
解室で発生する排ガスが導入されるシャフト型の予熱室
とを具備したアーク溶解設備を用い、冷鉄源が予熱室と
溶解室とに連続して存在する状態を保つように冷鉄源を
連続的又は断続的に予熱室へ供給しながら溶解室内の冷
鉄源をアークにて溶解し、溶解室に少なくとも１ヒート
分の溶鋼が溜まった時点で、冷鉄源が予熱室と溶解室と
に連続して存在する状態で溶鋼を出鋼する冷鉄源の溶解
方法において、溶解室内の冷鉄源と溶鋼との境界付近の
溶鋼中に酸素又は不活性ガスを溶解室炉底から吹き込み
ながら溶解することを特徴とするものである。

【００１０】第４の発明による冷鉄源の溶解設備は、冷
鉄源を溶解するための溶解室と、溶解室の上部に直結
し、溶解室で発生する排ガスにて冷鉄源を予熱するシャ
フト型の予熱室と、溶解室内で冷鉄源を溶解するための
アーク発生用電極と、冷鉄源が予熱室と溶解室とに連続
して存在する状態を保つように予熱室へ冷鉄源を連続的
又は断続的に供給する冷鉄源供給手段と、溶解室内の予
熱室下方位置に堆積する冷鉄源を突つくための突き棒
と、溶解室に設けられた出鋼口とを具備し、前記突き棒
により溶解室内の予熱室下方位置に堆積する冷鉄源を突
つきながら、溶解室内の冷鉄源をアークにより溶解し、
溶解室に少なくとも１ヒート分の溶鋼が溜まった時点
で、冷鉄源が予熱室と溶解室とに連続して存在する状態
で溶鋼を出鋼することを特徴とするものである。

【００１１】第５の発明による冷鉄源の溶解設備は、冷
鉄源を溶解するための溶解室と、溶解室の上部に直結
し、溶解室で発生する排ガスにて冷鉄源を予熱するシャ
フト型の予熱室と、溶解室内で冷鉄源を溶解するための
アーク発生用電極と、冷鉄源が予熱室と溶解室とに連続
して存在する状態を保つように予熱室へ冷鉄源を連続的
又は断続的に供給する冷鉄源供給手段と、溶解室内の冷
鉄源と溶鋼との境界付近の溶鋼中に酸素又は不活性ガス
を吹き込むためのガス供給手段と、溶解室に設けられた
出鋼口とを具備し、前記ガス供給手段から酸素又は不活
性ガスを吹き込みながら、溶解室内の冷鉄源をアークに
より溶解し、溶解室に少なくとも１ヒート分の溶鋼が溜
まった時点で、冷鉄源が予熱室と溶解室とに連続して存
在する状態で溶鋼を出鋼することを特徴とするものであ
る。

【００１２】本発明によれば、例え予熱室下方の溶け残
った未溶解部に冷鉄源が積層したとしても、突き棒によ
り冷鉄源を突ついて溶鋼中に落下させることができ、
又、例え予熱室から溶解室に供給された冷鉄源と溶解室
内の溶鋼との境界付近に冷鉄源が積層したとしても、酸
素又は不活性ガスを冷鉄源と溶鋼との境界付近の溶鋼中
に吹き込むことにより、積層部を溶解することができる
ので、冷鉄源の棚吊りが防止され、冷鉄源を溶解室に安
定して供給することができる。その結果、高効率でしか
も安定した操業が可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に基づき説明
する。図１は、本発明の実施の形態の１例を示すアーク
溶解設備の縦断面概略図である。

【００１４】図１において、内部を耐火物で構築され、
底部に炉底電極６を備えた溶解室２の上部には、シャフ
ト型の予熱室３と水冷構造の炉壁４とが配置され、この
予熱室３で覆われない炉壁４の上部開口部は、開閉自在
な水冷構造の炉蓋５で覆われている。この炉蓋５を貫通
して、溶解室２内へ上下移動可能な黒鉛製の上部電極７
が設けられ、アーク溶解設備１の基部が構成されてい
る。炉底電極６と上部電極７とは直流電源（図示せず）
に連結し、炉底電極６と上部電極７との間でアーク１９
を発生させる。

【００１５】予熱室３の上方には、走行台車２４に吊り
下げられた底開き型の供給用バケット１５が設けられ、
この供給用バケット１５から、予熱室３の上部に設けた
開閉自在な供給口２０を介して鉄スクラップや直接還元
鉄等の冷鉄源１６が予熱室３内に装入される。そして、
予熱室３の上端に設けられたダクト２１は集塵機（図示
せず）に連結し、溶解室２で発生する高温の排ガスは、
予熱室３及びダクト２１を順に通って吸引され、予熱室
３内の冷鉄源１６は予熱される。予熱された冷鉄源１６
は、溶解室２内で溶解される冷鉄源１６の量に見合っ
て、溶解室２内に自由落下し、溶解室２へ装入される。

【００１６】予熱室３の側壁は下方に向かって広がるテ
ーパーを有している。テーパーを設けることにより予熱
された冷鉄源１６を溶解室２へ安定して供給することが
できる。テーパーが形成されない場合には、冷鉄源１６
が落下し難くなり、予熱室３内で棚吊りを起こす原因と
なる。このテーパーは２．５〜７度の範囲であることが
好ましい。２．５度未満では予熱室３内の棚吊り発生を
有効に防止することができず、又、７度を越えると予熱
室３内の冷鉄源１６の装入量が減少して、冷鉄源１６の
予熱室３内の滞留時間を十分に長くすることができず、
十分な予熱効果を得ることができなくなる。

【００１７】炉蓋５を貫通して、溶解室２内を上下移動
可能な酸素吹き込みランス８と炭材吹き込みランス９と
が設けられ、酸素吹き込みランス８からは酸素が溶解室
２内に吹き込まれ、炭材吹き込みランス９からは空気や
窒素等を搬送用ガスとしてコークス、チャー、石炭、木
炭、黒鉛等の等の炭材が溶解室２内に吹き込まれる。
又、溶解室２の予熱室３を設置した部位の反対側には、
その炉底に、扉２２で出口側を押さえ付けられて内部に
詰め砂又はマッド剤が充填された出鋼口１３と、その側
壁に、扉２３で出口側を押さえ付けられて内部に詰め砂
又はマッド剤が充填された出滓口１４とが設けられてい
る。この出鋼口１３の鉛直上方に対応する部位の炉蓋５
には、バーナー１０が取り付けられている。バーナー１
０は、重油、灯油、微粉炭、プロパンガス、天然ガス等
の化石燃料を、空気又は酸素若しくは酸素富化空気によ
り溶解室２内で燃焼させる。

【００１８】予熱室３から供給される冷鉄源１６と溶解
室２内に生成される溶鋼１７との境界付近の溶解室２の
炉底には、酸素又は不活性ガスを溶解室２内に吹き込む
ためのガス供給手段として羽口１２が設置されている。
酸素を吹き込む場合には、羽口１２を二重管構造として
外管にプロパン等の冷却ガスを流す構造とし、Ａｒ等の
不活性ガスを吹き込む場合には、羽口１２を単管として
も又直径が１ｍｍ程度の多数の細管を集合させたものと
しても、或いは羽口１２に代えて多孔質のポーラス煉瓦
としてもどれでも良い。

【００１９】炉蓋５の予熱室３側には、炉蓋５を貫通し
て炉蓋５の上方から溶解室２内の予熱室３下方位置まで
挿入可能な突き棒１１が設置されている。図２に示すよ
うに、突き棒１１は更に予熱室３の側壁に沿って予熱室
３の側壁と平行な方向にも移動可能となっており、予熱
室３から溶解室２に供給される冷鉄源１６を幅広く且つ
隈なく突ついて崩すことが可能である。そして、突き棒
１１は前後に微動しながら冷鉄源１６を突つく機構を具
備している。尚、図２は、図１に示すアーク溶解設備の
平面概略図である。

【００２０】このように構成されるアーク溶解設備１に
おける冷鉄源１６の溶解方法は次のようにして行われ
る。先ず、供給用バケット１５より予熱室３内に冷鉄源
１６を装入する。予熱室３内に装入された冷鉄源１６
は、溶解室２内にも装入され、やがて予熱室３内を充填
する。尚、溶解室２内へ冷鉄源１６を均一に装入するた
め、炉蓋５を開けて予熱室３と反対側の溶解室２内に冷
鉄源１６を装入することもできる。

【００２１】次いで、羽口１２から酸素又は不活性ガス
を吹き込みながら、炉底電極６と上部電極７との間に直
流電流を給電しつつ上部電極７を昇降させ、上部電極７
と炉底電極６及び装入した冷鉄源１６との間でアーク１
９を発生させる。そして、発生するアーク熱により冷鉄
源１６を溶解し、溶鋼１７を生成させる。溶鋼１７の生
成と共に、生石灰、蛍石等のフラックスを溶解室２内に
装入して、溶融スラグ１８を溶鋼１７上に形成させ、溶
鋼１７の酸化を防止すると共に溶鋼１７の保温を図る。
溶融スラグ１８の量が多すぎる場合には、操業中でも出
滓口１４から、排滓することができる。

【００２２】通電開始に伴い、突き棒１１により溶解室
２内の予熱室３下方位置に堆積する冷鉄源１６を断続的
に突いて、堆積した冷鉄源１６を崩しながら溶解する。
これにより、例え予熱室３下部の溶け残った未溶解部に
冷鉄源１６が積層したとしても、積載した冷鉄源１６が
崩されるので、冷鉄源１６の棚吊りを未然に防止するこ
とができる。上述のように予熱室３の側壁にテーパーを
形成することにより、棚吊りは生じ難くはなるものの、
ある程度の頻度で発生するが、このようにして予熱室３
下方に堆積する冷鉄源１６を崩すので、未溶解部に冷鉄
源１６が積層することによる棚吊りをほぼ完全に防止す
ることができる。突き棒１１は間歇的に溶解室２内に挿
入されるので、その熱負荷は小さく、耐用性は高い。

【００２３】又、溶解の進行に伴って、例え予熱室３下
方位置に堆積する冷鉄源１６と溶鋼１７との境界付近に
冷鉄源１６が積載しても、羽口１２から吹き込まれる酸
素又は不活性ガスにより溶鋼１７が攪拌され、攪拌され
た溶鋼１７により積載した冷鉄源１６が溶解するので、
冷鉄源１６の棚吊りを未然に防止することができる。

【００２４】溶鋼１７の生成する頃から、酸素吹き込み
ランス８及び炭材吹き込みランス９から、酸素及び炭材
を溶解室２内の溶鋼１７又は溶融スラグ１８中に吹き込
むことが好ましい。溶鋼１７中に溶解した炭材又は溶融
スラグ１８中に懸濁した炭材は、酸素と反応して燃焼熱
を発生し、補助熱源として作用して電力使用量を節約す
る。同時に、反応生成物のＣＯガスが溶融スラグ１８を
フォーミングさせ、アーク１９が溶融スラグ１８に包ま
れた、所謂スラグフォーミング操業となるので、アーク
１９の着熱効率が上昇する。又、大量に発生する高温の
ＣＯガスと、このＣＯガスが燃焼して生成するＣＯ₂ガ
スとが、予熱室３内の冷鉄源１６を効率良く予熱する。
この炭材の吹き込み量は、酸素吹き込み量に対応して決
める。即ち、吹き込まれる酸素の化学等量に等しい程度
の炭材を吹き込むこととする。吹き込まれる炭材が酸素
吹き込み量に比べて少ないと、溶鋼１７が過剰に酸化す
るので好ましくない。又、羽口１２から吹き込まれる酸
素は溶鋼１７と反応してＦｅＯとなるが、このＦｅＯは
吹き込まれた炭材により還元される。この場合、酸素吹
き込みランス８と羽口１２とから吹き込まれる酸素の合
計量は、溶解される溶鋼１７の１トン当り２５Ｎｍ³以
上、望ましくは４０Ｎｍ³以上であることが好ましい。
これにより一層効率良く冷鉄源１６を溶解することがで
きる。

【００２５】溶鋼１７の生成に伴い、予熱室３内の冷鉄
源１６は溶解室２内で溶解された量に見合って溶解室２
内に自由落下して減少するので、この減少分を補うため
に供給用バケット１５から予熱室３へ冷鉄源１６を装入
する。この冷鉄源１６の予熱室３内への装入は、冷鉄源
１６が予熱室３と溶解室２とに連続して存在する状態を
保つように、連続的又は断続的に行う。その際、予熱効
率を高めるために、予熱室３と溶解室２とに連続して存
在する冷鉄源１６の量を、１ヒート分の冷鉄源１６の５
０％以上とすることが好ましい。

【００２６】このようにして冷鉄源１６を溶解して、溶
解室２内に少なくとも１ヒート分の溶鋼１７が溜まった
ら、溶解室２及び予熱室３に冷鉄源１６が連続して存在
する状態を保ったまま、溶解室２を傾動して出鋼口１３
から取鍋等の溶鋼保持容器（図示せず）に１ヒート分の
溶鋼１７を出鋼する。出鋼に際しては、溶鋼温度の低下
に伴う出鋼口１３の閉塞等のトラブルを防止するため
に、バーナー１０で溶鋼１７を加熱しても良い。

【００２７】そして出鋼後、必要により溶鋼１７を取鍋
精錬炉等にて昇温して精錬した後、連続鋳造機等で鋳造
する。溶鋼１７を出鋼し、更に溶融スラグ１８を排滓し
た後、溶解室２を水平に戻し、出鋼口１３及び出滓口１
４内に詰め砂又はマッド材を充填し、次いで、再度通電
して溶解を継続する。次回のヒートは予熱された冷鉄源
１６で溶解を開始することができるので、溶解効率が向
上する。尚、出鋼時に、数トン〜数十トンの溶鋼１７を
溶解室２内に残留させて、次回ヒートの溶解を再開して
も良い。こうすることで初期の溶解が促進され、溶解効
率がより一層向上する。

【００２８】このようにして、冷鉄源１６を加熱・溶解
することで、溶解室２内の予熱室３下方位置における冷
鉄源１６の棚吊りを未然に防止することが可能となり、
高効率で安定した溶解を行うことが可能となる。その結
果、生産性の向上と電力原単位の低減とが達成される。

【００２９】尚、上記説明では、突き棒１１及び羽口１
２の両方を具備したアーク溶解設備１で説明したが、本
発明はこれに限るものではなく、突き棒１１又は羽口１
２のどちらか１方のみを設置したアーク溶解設備として
も良い。又、上記説明では、アーク発生装置が直流式の
場合について説明したが、交流式としても全く支障なく
本発明を適用することができる。

【００３０】

【実施例】［実施例１］図１に示すアーク溶解設備にお
ける実施例を以下に説明する。尚、本実施例では溶解室
炉底の羽口を取り外し、底吹きガス攪拌を行わずに溶解
した例である。アーク溶解設備は、溶解室が炉径７．２
ｍ、高さ４ｍ、予熱室が幅３ｍ、長さ５ｍ、高さ７ｍ、
炉容量が１８０トンである。

【００３１】先ず、予熱室に１５０トンの常温の鉄スク
ラップを装入し、直径３０インチの黒鉛製上部電極を用
い、最大７５０Ｖ、１３０ＫＡの電源容量で溶解を開始
した。通電直後、生石灰と蛍石とを添加すると共に、酸
素吹き込みランスから４０００Ｎｍ³／ｈｒで酸素を吹
き込んだ。溶解室内に溶鋼が溜まってきた時点で、炭材
吹き込みランスからコークスを８０ｋｇ／ｍｉｎとして
スラグ中に吹き込み、スラグフォーミング操業に移行
し、上部電極の先端をフォーミングしたスラグ中に埋没
させた。この時の電圧を５５０Ｖに設定した。そして、
予熱室内の鉄スクラップが溶解につれて下降したなら
ば、供給用バケットにて鉄スクラップを予熱室に装入
し、予熱室内の鉄スクラップ高さを一定の高さに保持し
ながら溶解を続けた。

【００３２】この間、突き棒を５分間に１回の頻度で溶
解室内に挿入して、予熱室下方に堆積した冷鉄源を突つ
いて崩し、冷鉄源の棚吊りを防止して、冷鉄源の溶鋼中
への倒れこみが定常的に生じる状態を継続させた。

【００３３】そして、溶解室内及び予熱室内に連続して
鉄スクラップが存在する状態で溶解を進行させ、溶解室
内に１８０トンの溶鋼が生成した時点で、約６０トンの
溶鋼を溶解室に残し１ヒート分の１２０トンの溶鋼を取
鍋に出鋼した。出鋼時、重油バーナーにより溶鋼を加熱
した。出鋼時の溶鋼の炭素濃度は０．１ｗｔ％で、溶鋼
温度は１５５０℃であった。出鋼後、再通電すると共に
酸素及びコークスの吹き込みを再開し、再び溶鋼量が１
８０トンになったら１２０トン出鋼することを繰り返し
実施した。

【００３４】その結果、酸素吹き込み量が３３Ｎｍ³／
ｔ、コークス吹き込み量が２６ｋｇ／ｔの条件で、出鋼
から出鋼までの平均時間を４０分とし、電力原単位を１
７０ｋＷｈ／ｔとして溶解することができた。

【００３５】突き棒を使用しない場合には、予熱室の下
方位置に溶け残った未溶解部の上に鉄スクラップが積層
し、鉄スクラップの前面には空間があるにも関わらず、
鉄スクラップが溶解室内に落ちていかず、棚吊り状態が
長時間継続して溶解が停滞する現象が６ヒートに１回程
度生じたが、本発明に従って突き棒を使用することによ
り、このような溶解の停滞は発生しなかった。

【００３６】突き棒を用いて冷鉄源を突いた場合と突か
なかった場合とで、出鋼から出鋼までの時間とその頻度
との関係を図３に示す。図３から明らかなように、突き
棒を使用しない場合には、溶鋼への鉄スクラップの供給
が遅れ、その結果出鋼から出鋼までの時間が長くなる場
合が発生したが、突き棒を使用した場合には、ほぼ４０
分間で出鋼でき、溶解時間の延長は発生しなかった。

【００３７】［実施例２］図１に示すアーク溶解設備に
おける実施例を以下に説明する。尚、本実施例では突き
棒は使用せず、溶解室炉底に設けた２つの二重管羽口か
ら酸素を吹き込みつつ溶解した例である。アーク溶解設
備は、溶解室が炉径７．２ｍ、高さ４ｍ、予熱室が幅３
ｍ、長さ５ｍ、高さ７ｍ、炉容量が１８０トンである。

【００３８】先ず、予熱室に１５０トンの常温の鉄スク
ラップを装入し、直径３０インチの黒鉛製上部電極を用
い、最大７５０Ｖ、１３０ＫＡの電源容量で溶解を開始
した。通電直後、生石灰と蛍石とを添加すると共に、酸
素吹き込みランスから４０００Ｎｍ³／ｈｒで酸素を吹
き込んだ。溶解室内に溶鋼が溜まってきた時点で、炭材
吹き込みランスからコークスを８０ｋｇ／ｍｉｎとして
スラグ中に吹き込み、スラグフォーミング操業に移行
し、上部電極の先端をフォーミングしたスラグ中に埋没
させた。この時の電圧を５５０Ｖに設定した。そして、
予熱室内の鉄スクラップが溶解につれて下降したなら
ば、供給用バケットにて鉄スクラップを予熱室に装入
し、予熱室内の鉄スクラップ高さを一定の高さに保持し
ながら溶解を続けた。

【００３９】この間、二重管羽口から１つの羽口当り４
０Ｎｍ³／ｈｒ、羽口合計で８０Ｎｍ³／ｈｒで酸素を
吹き込み、冷鉄源の棚吊りを防止して、冷鉄源の溶鋼中
への倒れこみが定常的に生じる状態を継続させた。尚、
二重管の外管からはプロパンガスを吹き込み、羽口を冷
却させた。

【００４０】そして、溶解室内及び予熱室内に連続して
鉄スクラップが存在する状態で溶解を進行させ、溶解室
内に１８０トンの溶鋼が生成した時点で、約６０トンの
溶鋼を溶解室に残し１ヒート分の１２０トンの溶鋼を取
鍋に出鋼した。出鋼時、重油バーナーにより溶鋼を加熱
した。出鋼時の溶鋼の炭素濃度は０．１ｗｔ％で、溶鋼
温度は１５５０℃であった。出鋼後、再通電すると共に
酸素及びコークスの吹き込みを再開し、再び溶鋼量が１
８０トンになったら１２０トン出鋼することを繰り返し
実施した。

【００４１】その結果、酸素吹き込みランス及び底吹き
羽口からの合計の酸素吹き込み量が３３Ｎｍ³／ｔ、コ
ークス吹き込み量が２６ｋｇ／ｔの条件で、出鋼から出
鋼までの平均時間を４０分とし、電力原単位を１７０ｋ
Ｗｈ／ｔとして溶解することができた。

【００４２】羽口から酸素を吹き込まない場合には、溶
鋼と冷鉄源との境界付近に溶け残った未溶解部の上に鉄
スクラップが積層し、鉄スクラップの前面には空間があ
るにも関わらず、鉄スクラップが溶解室内に落ちていか
ず、棚吊り状態が長時間継続して溶解が停滞する現象が
６ヒートに１回程度生じたが、本発明に従って酸素を吹
き込むことにより、このような溶解の停滞は発生しなか
った。

【００４３】酸素を炉底から吹き込んだ場合と吹き込ま
ない場合とで、出鋼から出鋼までの時間とその頻度との
関係を調査した結果、実施例１と同様に、酸素を吹き込
まない場合には、溶鋼への鉄スクラップの供給が遅れ、
その結果出鋼から出鋼までの時間が長くなる場合が発生
したが、酸素を吹き込んだ場合には、ほぼ４０分間で出
鋼でき、溶解時間の延長は発生しなかった。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、溶解室に直結されたシ
ャフト型の予熱室から溶解室への冷鉄源の供給に際し
て、溶解室内の予熱室下方位置における冷鉄源の棚吊り
を防止することができるので、高効率で安定した冷鉄源
の溶解を行うことが可能となる。その結果、生産性の向
上並びに電力原単位の大幅な低減が達成され、多大な工
業的効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の１例を示すアーク溶解設
備の縦断面概略図である。

【図２】図１に示すアーク溶解設備の平面概略図であ
る。

【図３】実施例１において、突き棒使用の有無による出
鋼から出鋼までの時間を調査した結果を示す図である。

【符号の説明】

１アーク溶解設備２溶解室３予熱室４炉壁５炉蓋６炉底電極７上部電極８酸素吹き込みランス９炭材吹き込みランス１０バーナー１１突き棒１２羽口１３出鋼口１４出滓口１５供給用バケット１６冷鉄源１７溶鋼１８溶融スラグ１９アーク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中山剛東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内Ｆターム(参考） 4K014 CB07 CC01 CC09 CD11 4K045 AA01 AA03 AA06 BA02 RB02 RB16 RB22 RB29 RC02 4K063 AA03 AA04 AA12 BA02 CA01 CA06 GA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アーク発生用電極を備えた溶解室と、溶
解室に直結し、溶解室で発生する排ガスが導入されるシ
ャフト型の予熱室とを具備したアーク溶解設備を用い、
冷鉄源が予熱室と溶解室とに連続して存在する状態を保
つように冷鉄源を連続的又は断続的に予熱室へ供給しな
がら溶解室内の冷鉄源をアークにて溶解し、溶解室に少
なくとも１ヒート分の溶鋼が溜まった時点で、冷鉄源が
予熱室と溶解室とに連続して存在する状態で溶鋼を出鋼
する冷鉄源の溶解方法において、溶解室内の予熱室下方
位置に堆積する冷鉄源を突き棒にて突つきながら溶解す
ることを特徴とする冷鉄源の溶解方法。
【請求項２】前記突き棒を前後に振動させながら冷鉄
源を突くことを特徴とする請求項１に記載の冷鉄源の溶
解方法。
【請求項３】アーク発生用電極を備えた溶解室と、溶
解室に直結し、溶解室で発生する排ガスが導入されるシ
ャフト型の予熱室とを具備したアーク溶解設備を用い、
冷鉄源が予熱室と溶解室とに連続して存在する状態を保
つように冷鉄源を連続的又は断続的に予熱室へ供給しな
がら溶解室内の冷鉄源をアークにて溶解し、溶解室に少
なくとも１ヒート分の溶鋼が溜まった時点で、冷鉄源が
予熱室と溶解室とに連続して存在する状態で溶鋼を出鋼
する冷鉄源の溶解方法において、溶解室内の冷鉄源と溶
鋼との境界付近の溶鋼中に酸素又は不活性ガスを溶解室
炉底から吹き込みながら溶解することを特徴とする冷鉄
源の溶解方法。
【請求項４】冷鉄源を溶解するための溶解室と、溶解
室の上部に直結し、溶解室で発生する排ガスにて冷鉄源
を予熱するシャフト型の予熱室と、溶解室内で冷鉄源を
溶解するためのアーク発生用電極と、冷鉄源が予熱室と
溶解室とに連続して存在する状態を保つように予熱室へ
冷鉄源を連続的又は断続的に供給する冷鉄源供給手段
と、溶解室内の予熱室下方位置に堆積する冷鉄源を突つ
くための突き棒と、溶解室に設けられた出鋼口とを具備
し、前記突き棒により溶解室内の予熱室下方位置に堆積
する冷鉄源を突つきながら、溶解室内の冷鉄源をアーク
により溶解し、溶解室に少なくとも１ヒート分の溶鋼が
溜まった時点で、冷鉄源が予熱室と溶解室とに連続して
存在する状態で溶鋼を出鋼することを特徴とする冷鉄源
の溶解設備。
【請求項５】冷鉄源を溶解するための溶解室と、溶解
室の上部に直結し、溶解室で発生する排ガスにて冷鉄源
を予熱するシャフト型の予熱室と、溶解室内で冷鉄源を
溶解するためのアーク発生用電極と、冷鉄源が予熱室と
溶解室とに連続して存在する状態を保つように予熱室へ
冷鉄源を連続的又は断続的に供給する冷鉄源供給手段
と、溶解室内の冷鉄源と溶鋼との境界付近の溶鋼中に酸
素又は不活性ガスを吹き込むためのガス供給手段と、溶
解室に設けられた出鋼口とを具備し、前記ガス供給手段
から酸素又は不活性ガスを吹き込みながら、溶解室内の
冷鉄源をアークにより溶解し、溶解室に少なくとも１ヒ
ート分の溶鋼が溜まった時点で、冷鉄源が予熱室と溶解
室とに連続して存在する状態で溶鋼を出鋼することを特
徴とする冷鉄源の溶解設備。