JP2000345229A - 冷鉄源のアーク溶解方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 中間鍋、製鋼炉を必要とせずにアークにより
冷鉄源を溶解する設備を用いて溶銑から直接溶鋼を製造
することができる冷鉄源のアーク溶解方法を提供するこ
と。 【解決手段】 溶解炉１の上部に予熱シャフト２が直結
したアーク溶解設備により冷鉄源を溶解するにあたり、
予熱シャフト２内に冷鉄源Ｓとともに炭材Ｃを装入し
て、一定以上の炭素含有量を有する溶湯８を製造し、所
定量の溶湯が生成した時点で、炉１を出鋼部３側へ傾動
し、アークによる溶湯の加熱と酸素吹き込みによる脱炭
を行って溶鋼とし、予熱シャフト２と溶解炉１に冷鉄源
Ｓが存在する状態で溶鋼を出鋼する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄スクラップ、直
接還元鉄等の冷鉄源をアークにより溶解する冷鉄源のア
ーク溶解方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、鉄スクラップの発生量の増加に伴
い、鉄スクラップのリサイクルが環境保全や製鋼コスト
低減の観点から注目されつつある。この鉄スクラップの
溶解プロセスの一つとして、キュポラなどの竪型炉に鉄
スクラップと炭材を装入し炉体下方の羽口より酸化性ガ
スを送風して溶銑を製造し、この溶銑を転炉あるいはア
ーク炉等の製鋼炉に装入して脱炭し、溶鋼を製造する方
法がある。

【０００３】この方法において、鉄スクラップから混入
するＣｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｓｎという不純物元素を希釈す
る目的で、前記竪型炉からの溶銑を転炉またはアーク炉
に装入する際に不純物元素の少ない高炉溶銑や別途用意
した不純物の少ない鉄スクラップを混ぜて、最終製品の
不純物濃度を調整する方法が提案されている（特開平６
−２８７６２１号公報）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記方
法においては、竪型炉により溶銑を製造してから、転炉
またはアーク炉等の製鋼炉を用いて脱炭するため、溶鋼
を製造するまでに、溶銑製造のための竪型炉、製鋼炉、
およびこれらの間で溶銑を移送するための中間鍋を必要
とし、製造工程が煩雑になるという問題点がある。

【０００５】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであって、中間鍋、製鋼炉を必要とせずにアークによ
り冷鉄源を溶解する設備を用いて溶銑から直接溶鋼を製
造することができる冷鉄源のアーク溶解方法を提供する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、第１発明は、冷鉄源を溶解するための溶解室と、そ
の一方側の上部に直結し、冷鉄源を予熱する予熱室と、
溶解室内で冷鉄源を溶解するためのアーク電極と、冷鉄
源が溶解室と予熱室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または断続的に供給する冷鉄
源供給手段と、前記溶解室内の溶湯に酸素を供給する酸
素供給手段と、前記溶解室に突設され、出鋼口を有する
出鋼部と、前記溶解室を前記出鋼部側へ傾動させる傾動
手段とを有し、前記予熱室内の冷鉄源は、溶解中に前記
溶解室の予熱室が設けられている一方側から他方側へ向
けて供給され、前記出鋼部は、その冷鉄源の供給方向と
は異なる方向に設けられ、かつ前記溶解室の予熱室が設
けられた部分と出鋼部が設けられた部分とは、前記溶解
室を傾動した際に冷鉄源が前記出鋼部へ流出することを
妨げることが可能なように離間している冷鉄源のアーク
溶解設備を用いて冷鉄源を溶解するにあたり、前記予熱
室内に冷鉄源とともに炭材を装入して、一定以上の炭素
含有量を有する溶湯を製造し、所定量の溶湯が生成した
時点で、炉を出鋼部側へ傾動し、アークによる溶湯の加
熱と酸素吹き込みによる脱炭を行って溶鋼とし、予熱室
と溶解室に冷鉄源が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アーク溶解方法を提供する。

【０００７】第２発明は、第１発明において、前記出鋼
部は、前記冷鉄源の供給方向に対して直交する方向に向
けて設けられていることを特徴とする冷鉄源のアーク溶
解方法を提供する。

【０００８】第３発明は、第１発明または第２発明にお
いて、前記溶解室の予熱室が設けられた部分と出鋼部が
設けられた部分との間の離間距離は、前記予熱室から溶
解室に亘って安息角で拡がる冷鉄源の距離よりも長いこ
とを特徴とする冷鉄源のアーク溶解方法を提供する。

【０００９】第４発明は、第１発明ないし第３発明のい
ずれかにおいて、出鋼の際の溶解室傾動時に、溶解室内
で移動する溶鋼に追従して前記アーク電極を移動または
傾動させる移動手段または傾動手段をさらに有すること
を特徴とする冷鉄源のアーク溶解方法を提供する。

【００１０】第５発明は、第１発明ないし第３発明のい
ずれかにおいて、前記出鋼部に設けられた他のアーク電
極をさらに有することを特徴とする冷鉄源のアーク溶解
方法を提供する。

【００１１】第６発明は、第１発明ないし第５発明のい
ずれかにおいて、溶解中および出鋼時に、溶解室および
予熱室に１チャージ分の５０％以上の冷鉄源が残存して
いることを特徴とする冷鉄源のアーク溶解方法を提供す
る。

【００１２】第７発明は、第１発明ないし第６発明のい
ずれかにおいて、前記溶解室内の溶湯にコークス等の補
助熱源を供給する補助熱源供給手段をさらに有すること
を特徴とする冷鉄源のアーク溶解方法を提供する。

【００１３】第８発明は、第１発明ないし第７発明のい
ずれかにおいて、前記一定以上の炭素含有量を有する溶
湯が溶銑であることを特徴とする冷鉄源アーク溶解方法
を提供する。

【００１４】第９発明は、第１発明ないし第８発明のい
ずれかにおいて、高炉溶銑、銑鉄または直接還元鉄を溶
解室に直接装入することを特徴とする冷鉄源のアーク溶
解方法を提供する。

【００１５】本発明においては、基本的に、冷鉄源を溶
解するための溶解室と、その一方側の上部に直結し、冷
鉄源を予熱する予熱室と、溶解室内で冷鉄源を溶解する
ためのアーク電極とを備えた溶解設備を用い、予熱室内
にスクラップ等の冷鉄源とともにコークス等の炭材を装
入して溶解し、一定以上の炭素含有量の溶湯または溶銑
を所定量溶解室内に生成させた後に、シャフト内および
溶解室に冷鉄源が存在する状態で出鋼部側に炉を傾動す
る。

【００１６】この場合に、予熱室から溶解室への冷鉄源
およびコークスの供給方向とは異なる方向に出鋼部を設
け、かつ前記溶解室の予熱室が設けられた部分と出鋼部
が設けられた部分とが、溶解室を傾動した際に冷鉄源お
よびコークスが前記出鋼口側に流出することを妨げるこ
とが可能なように離間している、つまりこれらの間の壁
部により冷鉄源が遮られるようにした。このようにする
ことにより、溶解室を出鋼部側に傾動させた際に、冷鉄
源およびコークス等の炭材が傾動方向に流れ込むことが
阻止され、一定以上の炭素含有量を有する溶湯と冷鉄源
の接触面積を確実に小さくすることができる。したがっ
て、溶解室を傾動させた後に一定時間アークにより溶湯
を加熱することによって溶湯のスーパーヒートを大きく
することができ、出鋼時の溶鉄の温度が低いことによる
出鋼口のつまりを防止しすることができるとともに、こ
の状態で一定時間酸素吹き込み装置より送酸することに
より脱炭することができ、所定の炭素濃度の溶鋼を生成
させることができる。

【００１７】すなわち、予熱室と溶解室とが直結した炉
を用いた場合であっても、溶解後に溶解室を傾動させな
い場合には、炭素含有溶湯と冷鉄源が常に溶解室内で接
触した状態であるので、アーク加熱によっても冷鉄源が
溶解してくるだけで、溶湯はスーパーヒートせず、出湯
時の温度が低い。また、酸素吹き込みにより溶湯を脱炭
しようとしても、溶湯と冷鉄源およびコークス等の炭材
とが常に溶解室内で接触しているので、コークスからの
浸炭も同時に起こり脱炭することが困難である。また、
溶解室を傾動させても、冷鉄源が溶湯とともに移動する
場合もスーパーヒートを十分に確保することが困難であ
るが、上述したように、本発明の方法では、溶解室を傾
動させて冷鉄源と溶湯との接触面積を小さくすることが
でき、スーパーヒートを大きくすることができるので、
出鋼口の詰まりが生じることなく、有効に脱炭を行うこ
とができる。

【００１８】したがって、本発明では、予熱室が溶解室
に直結したアーク溶解設備のみにより、一定以上の炭素
含有溶湯の生成と、その溶湯を脱炭して溶鋼を製造する
ことができ、従来技術のように竪型のシャフト炉で溶銑
を製造して、次にアーク炉または転炉等の脱炭炉で溶鋼
を製造する必要がなく、極めて効率よく鉄スクラップ等
の冷鉄源から溶鋼を製造することができる。

【００１９】また、高炉溶銑や銑鉄（冷鉄）または直接
還元鉄といったＣｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｓｎ等の不純物元素
を含まない鉄源を直接溶解室内に装入しすることを行う
ことにより、冷鉄源として鉄スクラップを用いた場合
に、鉄スクラップから混入する上記不純物元素濃度を希
釈することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態について説明する。図１は本発明の一実施
形態に係るアーク溶解設備を示す斜視図、図２はその平
面図、図３は図１のＡ−Ａ’矢視による断面図、図４は
図１のＢ−Ｂ’矢視による断面図である。このアーク溶
解設備は、冷鉄源をアーク溶解するための溶解炉１と、
その一方側１ａの上部に直結し、上方に向かって延在す
る予熱シャフト２と、溶解室１に設けられた出鋼部３と
を備えている。

【００２１】図３に示すように、予熱シャフト２の上端
には、排ガス吸引系に連結する排気部２ａが設けられて
いる。この溶解炉１および予熱シャフト２には冷鉄源と
しての鉄スクラップＳおよび炭材としてのコークスＣが
装入される。

【００２２】予熱シャフト２の上方にはスクラップ装入
バケット４が設けられており、このバケット４から予熱
シャフト２内に鉄スクラップＳおよび炭材としてのコー
クスＣが装入される。コークスはこのバケット中に所定
量装入されていてもよいし別途別のバケットで装入して
もよい。この場合に、このバケット４からのスクラップ
ＳとコークスＣの装入は、操業中に、スクラップＳおよ
びコークスＣが溶解室１と予熱シャフト２に連続して存
在する状態を保つように予熱シャフト２へスクラップＳ
およびコークスＣを連続的または断続的に供給する。こ
の際のスクラップＳおよびコークスＣの装入は、操業実
績に基づいて予め設定されたレシピに基づいて行っても
よいし、予熱シャフト２内のスクラップＳの量を検出可
能なセンサーを設け、このセンサーからの信号に基づい
てバスケット４によるスクラップおよびコークスＣの投
入を適宜の制御手段により制御するようにしてもよい。

【００２３】溶解炉１の上部には開閉可能な炉蓋５が設
けられており、その炉蓋５を貫通して溶解炉１の上方か
らその中に垂直にアーク電極６が挿入されている。ま
た、溶解炉１に炉底１０のアーク電極６と対向する位置
には、炉底電極１１が設けられている。そしてアーク電
極６によって形成されているアーク７により、スクラッ
プＳが溶解され、溶湯８となる。溶湯８の上にはスラグ
９が形成されており、アーク７はこのスラグ９内に形成
されることとなる。アーク電極６は、支持部材１３に支
持されており、かつ傾動機構１４により傾動可能となっ
ている。

【００２４】また、溶解炉１には２本のランス１２ａ、
１２ｂがその先端を溶鋼湯面に向けて挿入されており、
ランス１２ａからは酸素が供給され、ランス１２ｂから
は補助熱源としてのコークスがインジェクションされ
る。

【００２５】予熱シャフト２内のスクラップＳおよびコ
ークスＣは、溶解炉１の予熱シャフト側１ａからその反
対側１ｂに向かう方向へ供給されるが、出鋼部３は、こ
のスクラップＳおよびコークスＣの供給方向に対して直
交する方向に向くように溶解炉１に突設されている。そ
して、溶解炉１は、図示しない傾動機構により、出鋼部
３側に傾動可能となっている。また、溶解炉１の予熱シ
ャフト２が設けられた部分と出鋼部３が設けられた部分
とは距離ａだけ離間しており、溶解炉１が傾動された際
に、その部分の壁部によりスクラップＳおよびコークス
Ｃが出鋼部３側に流出することが阻止される。この場合
に、図３に示すように、距離ａが予熱シャフト２から溶
解炉１に亘って安息角で拡がるスクラップＳの距離より
も長いことが好ましい。このようにすることにより、溶
解炉１を傾動した際のスクラップＳおよびコークスＣの
出鋼部３側への流出を完全に阻止することができる。

【００２６】出鋼部３の先端近傍の底部には、出鋼口１
５が形成されており（図４参照）、この出鋼口１５を開
閉するための上下動可能なストッパー１６が設けられて
いる。さらに、出鋼部３の先端部側面にはスラグドア１
７が設けられている。

【００２７】このように構成される溶解設備において鉄
スクラップを溶解するに際しては、まず、溶解炉１と予
熱シャフト２に鉄スクラップＳおよびコークスＣを装入
し、鉄スクラップＳおよびコークスＣが溶解炉１と予熱
シャフト２に連続して存在する状態とする。

【００２８】この状態でアーク電極６によりアーク７を
形成し、鉄スクラップＳを溶解する。この際に、ランス
１２ａから酸素を供給し、スクラップの溶解を補助す
る。そして、炉内に溶湯が溜まってきたら、ランス１２
ｂからスラグ中に補助熱源としてのコークスをインジェ
クションしてスラグフォーミング操業に移行し、電極６
の先端をスラグ９中に埋没させ、アーク７がスラグ９内
に形成されるようにする。この補助熱源としてのコーク
スはスクラップＳの溶解に寄与する。

【００２９】このようなスクラップ溶解により発生する
排ガスは、予熱シャフト２および排気部２ａを経由して
排出され、この排ガスの熱により、シャフト２内のスク
ラップＳが予熱される。溶解炉１内でスクラップＳが溶
解するに従い、予熱シャフト２のスクラップＳおよびコ
ークスＣが順次溶解炉１に供給されるため、予熱シャフ
ト２内のスクラップＳの上端位置が低下してくる。この
場合に、スクラップＳおよびコークスＣが溶解室と予熱
シャフトに連続して存在する状態を保つように、バケッ
ト４から予熱シャフト２へスクラップＳおよびコークス
Ｃを連続的または断続的に供給する。これにより、常に
一定量以上のスクラップＳおよびコークスＣが溶解炉１
および予熱シャフト２内に存在している状態が保たれ
る。この際のスクラップＳおよびコークスＣの装入は、
上述したように、操業実績に基づいて予め設定されたレ
シピに基づいて行ってもよいし、予熱シャフト２内のス
クラップＳおよびコークスＣの量を検出可能なセンサー
を設け、このセンサーからの信号に基づいてバケット４
によるスクラップＳおよびコークスＣの投入を制御する
ようにしてもよい。

【００３０】スクラップＳが溶解していくと、溶解炉１
内で冷鉄源であるスクラップＳとコークスから溶湯に浸
炭することによりある一定の濃度の炭素を含有した溶湯
または溶銑とが共存する状態となっている。このため、
本発明では出鋼前に図５に示すように溶解炉１を出鋼部
３側に傾動させてアーク加熱を続ける時に酸素ランス１
２ａからの送酸により溶湯または溶銑を脱炭し所定の炭
素濃度の溶鋼とする。

【００３１】この場合に、出鋼部３は溶解炉１へのスク
ラップＳおよびコークスＣの流入方向に対して直交する
方向に向くように溶解炉１に突設されており、しかも溶
解炉１の予熱シャフト２が設けられた部分と出鋼部３が
設けられた部分とは距離ａだけ離間しており、その部分
の壁部によりスクラップＳおよびコークスＣが出鋼部３
側に流出することが阻止されるため、出鋼部３側へ流れ
込んだ溶湯とスクラップＳおよびコークスＣとの接触面
積を小さくすることができる。したがって、コークスＣ
からの浸炭が少なく溶湯が有効に脱炭されて所定の炭素
濃度の溶鋼が得られると同時に溶鋼のスーパーヒート
（ΔＴ）を高くすることができ、出鋼される溶鋼の温度
が低いという問題を回避することができる。この離間距
離ａを予熱シャフト２から溶解炉１に亘って安息角で拡
がるスクラップＳの距離よりも長くすることにより、ス
クラップＳの出鋼部３への流入をほぼ完全に阻止するこ
とができ、より一層溶鋼の温度を高くすることができ
る。

【００３２】また、溶解炉１を傾動させるとアーク電極
６が図５の波線の位置になり、アークが有効に供給され
なくなるが、移動または傾動機構１４よりアーク電極６
を移動または傾動させることにより、図５の実線位置と
なり、アークを溶鋼に対して有効に供給することができ
る。

【００３３】このようにアーク電極６を移動または傾動
させる代わりに、図６に示すように、出鋼部３に他のア
ーク電極６’を設け、溶解炉１を傾動させた際に、アー
ク電極６’からアークを発生させることにより、アーク
を有効に供給することができる。

【００３４】以上のように、溶解炉１を傾動して溶湯と
スクラップＳおよびコークスＣとの接触面積を小さくし
溶湯を脱炭して溶鋼するとともに、スーパーヒートさせ
た後、さらに溶解炉１を傾動させ、溶解炉１および予熱
シャフト２内にスクラップＳおよびコークスＣが連続し
て存在する状態を保ったまま、出鋼部３の出鋼口１５を
塞いでいたストッパー１６を上昇させて出鋼口１５を開
き、出鋼口１５から１チャージ分の溶鋼を取鍋等へ出鋼
する。

【００３５】このようにして、予熱シャフト２内にスク
ラップＳとコークスＣを装入して、一旦所定以上の炭素
濃度を含有する溶湯を溶解室内に生成させた後に、溶解
炉１を傾動させて、溶湯を脱炭および昇温して所定の炭
素濃度の溶鋼を得ることができ、従来技術のような竪型
炉＋溶銑鍋＋脱炭炉という複雑なプロセスを用いる場合
と比較して、設備および工程を著しく簡略化することが
できる。

【００３６】なお、常にスクラップＳが溶解炉１と予熱
シャフト２連続して存在する状態を保つように予熱シャ
フト２へスクラップＳを供給し、溶解炉１内で１チャー
ジ分以上の溶鋼が形成されてこれを出鋼する際にも、溶
解炉１および予熱シャフト２に連続してスクラップが存
在するため、排ガスによるスクラップ予熱効率が高い。
この場合に、溶解中および出鋼時に１チャージ分の５０
％以上のスクラップを溶解炉１および予熱シャフト２に
連続して存在するようにすることによって、予熱効率が
極めて高いものとなる。

【００３７】また、効率良くスクラップを溶解する観点
から、コークス等の補助熱源を溶解室内へ添加すること
が望ましく、溶解の際に、上述したランス１２ｂから補
助熱源としてコークス等の炭材をインジェクションする
とともにランス１２ａから酸素を供給することにより、
ＣＯガスが溶解炉１内に生成し、熱を発生させることが
有効である。

【００３８】次に、図７を参照して、本発明の他の実施
形態について説明する。図７は、図１に示すアーク溶解
設備の溶解室内に、溶銑鍋２１により高炉溶銑２２を直
接装入する状態を示したものである。このように溶銑鍋
２１を用いて高炉溶銑２２を装入することにより、スク
ラップからのＣｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｓｎ等の不純物濃度を
希釈することが可能となる。例えば、所定量の溶湯が炉
内に形成された時点で溶銑鍋等により高炉溶銑を溶解室
の蓋を開放して、直接溶解室内に装入し、その後炉を出
鋼口側へ傾動して、前述したように脱炭、昇温して溶鋼
として出湯する。この方法により、不純物元素濃度のコ
ントロールを行うことができる。

【００３９】次に、図８を参照して、本発明のさらに他
の実施形態について説明する。図８は図１に示すアーク
溶解炉に、さらに溶解室上に冷銑や直接還元鉄（ＤＲ
Ｉ）を炉頂投入する投入設備２３が付加されたものであ
る。この投入設備２３は、その中に直接還元鉄（ＤＲ
Ｉ）または冷銑からなる固体鉄源２４を貯留するホッパ
２５と、固体鉄源２４を溶解炉１に導く供給路２６とを
有し、例えば、所定量の溶湯が炉内に形成された時点
で、炉頂より冷銑や直接還元鉄を溶解室内に装入し、ア
ーク加熱溶解後、前述したように炉を出鋼口側へ傾動し
て脱炭、昇温して溶鋼として出湯する。この方法によっ
ても図７の設備と同様、不純物元素濃度のコントロール
を行うことができる。

【００４０】なお、本発明は、上記実施の形態に限定さ
れることなく種々の変形が可能である。例えば、上記実
施の形態では、溶解炉１の予熱シャフト側１ａからその
反対側１ｂに向かうスクラップの流入方向に対して直交
する方向に向くように出鋼部３を設けたが、これに限ら
ずスクラップの流入方向以外の方向であればよい。スク
ラップの流入方向以外であれば、出鋼部へのスクラップ
流出防止効果を得ることができる。また、シャフトに装
入する冷鉄源としてスクラップを用いたが、直接還元鉄
や冷鉄等の他の冷鉄源をシャフトに装入しても適用可能
であることはいうまでもない。また、炭材としてコーク
スを用いた例を説明したが、無煙炭、粉炭、チャー等の
他の炭材を適用可能であることもいうまでもない。

【００４１】

【実施例】（実施例１）溶解炉（長さ；８．５ｍ、幅；
３ｍ、高さ４ｍ）と予熱シャフト（３ｍＷ×３ｍＤ）と
が直結した図１から図５に示すような直流式アーク設備
の溶解炉内および予熱シャフト内に、１５０トンのスク
ラップと２トンのコークスとを装入し、溶解炉にて２８
インチの黒鉛電極により、最大６００Ｖ、１００ｋＡの
電源容量でアークを形成し、スクラップを溶解した。ま
た炉側壁に設けた作業口より、水冷ランスを挿入し、そ
こから６０００Ｎｍ^３／ｈｒの量で送酸した。炉内に溶
鋼が溜まってきた時点で、８０ｋｇ／ｍｉｎでコークス
をスラグ中にインジェクションしスラグフォーミング操
業に移行し、黒鉛電極の先端をフォーミングスラグ中に
埋没させた。この時の電圧は４００Ｖに設定した。予熱
シャフト内のスクラップおよびコークスが溶解炉内での
スクラップの溶解に伴って下降したら、予熱シャフト上
部からスクラップ装入バスケットからスクラップおよび
コークスを供給し、予熱シャフト内のスクラップの高さ
を一定の高さに保持した。

【００４２】このように、溶解炉内および予熱シャフト
内に連続してスクラップおよびコークスが存在する状態
で溶解を進行させ、十分に溶湯（１．２％Ｃ）が生成し
た段階で、溶解炉を出鋼部側に１５度傾動させ、溶湯と
スクラップの接触面積を低減させてアーク加熱すると同
時に水冷ランスからの送酸を行うことにより脱炭し溶湯
をスーパーヒートさせ、溶解炉内にトータルで１８０ト
ンの溶鋼が生成した段階で、さらに溶解炉を傾動させ、
６０トンを炉内に残し、１チャージ分の１２０トンの溶
鋼を出鋼口から取鍋に出鋼した。出鋼時の溶鋼の温度は
１５７５℃であった。溶鋼中のＣ濃度は０．１％であっ
た。

【００４３】１２０トン出鋼後、溶解炉を元に戻し、送
酸とコークスインジェクションを行いながらスラグフォ
ーミング操業を行って溶解を継続し、十分に溶湯（１．
２％Ｃ）が生成したら溶解炉を再び傾動させて再度アー
ク加熱と脱炭を行い溶湯をスーパーヒートさせ、再度溶
解炉内の溶鋼量が１８０トンになったら１２０トン出鋼
することを繰り返した。

【００４４】出鋼した１２０トンの溶鋼は取鍋炉（Ｌ
Ｆ）により１６２０℃に昇温し、連続鋳造により１７５
×１７５ｍｍのビレットを製造した。

【００４５】（実施例２）図１に示す直流式アーク設備
における他の実施例を以下に説明する。アーク設備は、
溶解炉が炉径７．２ｍ、高さ４ｍ、予熱シャフトが幅３
ｍ、長さ５ｍ、高さ７ｍ、炉容量が１８０トンである。
先ず、予熱シャフトに７０トンの常温の鉄スクラップお
よびコークスを装入し、次いで、溶解室に、５０トンの
常温の鉄スクラップと１トンのコークスとを装入して直
径３０インチの黒鉛製上部電極を用い、最大７５０Ｖ、
１３０ＫＡの電源容量により溶解を開始した。また、通
電直後、生石灰と蛍石とを添加すると共に、酸素吹き込
みランスから酸素を６０００Ｎｍ^３／ｈｒ、炭材吹き込
みランスからコークスを８０ｋｇ／ｍｉｎとして溶解シ
ャフト内に吹き込んだ。生石灰および蛍石は加熱されて
溶融スラグとなり、そして、酸素とコークスの吹き込み
により、溶融スラグはフォーミングして上部電極の先端
は溶融スラグ中に埋没した。この時の電圧を５５０Ｖに
設定した。

【００４６】その後、予熱シャフト内の鉄スクラップお
よびコークスが溶解につれて下降したら、供給用バスケ
ットにて鉄スクラップおよびコークスを予熱室に装入
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、そして、溶解室内に１２０トンの溶
湯（１．５％Ｃ）が生成した時点で、溶解室内に高炉溶
銑を６０トン装入し、その後溶解炉を出鋼部側に１５度
傾動させ、溶湯とスクラップの接触面積を低減させ、ア
ーク加熱すると同時に水冷ランスからの送酸により脱炭
し、溶湯をスーパーヒートさせ、さらに、溶解炉を傾動
させ、６０トンを炉内に残し１チャージ分の１２０トン
を出鋼した。出鋼時の温度は１５７５℃であった。溶鋼
のＣ濃度は０．０８％であった。

【００４７】１２０トン出鋼後、溶解炉を元に戻し、送
酸とコークスインジェクションを行いながらスラブフォ
ーミング操業を行って溶解を継続し、再度溶湯（１．５
％Ｃ）が１２０トン生成したら溶解室内に高炉溶銑を６
０トン装入し、その後溶解炉を出鋼部側へ傾動し、同様
のことをくり返した。

【００４８】出鋼した１２０トンの溶鋼は取鍋炉（Ｌ
Ｆ）により１６２０℃に昇温し、連続鋳造により１７５
ｍｍ×１７５ｍｍのビレットを製造した。

【００４９】（実施例３）図８に示す直流式アーク設備
において、鉄スクラップと直接還元鉄のＤＲＩ（炭素濃
度：１．５ｗｔ％）とを併用した実施例３を以下に説明
する。アーク炉は、溶解室が炉径７．２ｍ、高さ４ｍ、
予熱室が幅３ｍ、長さ５ｍ、高さ７ｍで、炉容量が１８
０トンである。

【００５０】まず溶解炉に３０トンの常温のＤＲＩと、
５０トンの常温の鉄スクラップとを装入し、次いで、予
熱シャフトに７０トンの常温の鉄スクラップを装入して
直径３０インチの黒鉛製上部電極を用い、最大７５０
Ｖ、１３０ＫＡの電源容量により溶解を開始した。そし
て、溶湯の生成と共に、生石灰と蛍石とを添加して溶融
スラグを形成し、次いで、酸素ガス吹き込みランスから
酸素ガスを４０００Ｎｍ ^３／ｈｒとし、また、炭材吹き
込みランスからコークスを５０ｋｇ／ｍｉｎとして溶融
スラグ中に吹き込んだ。酸素ガスとコークスの吹き込み
により、溶融スラグはフォーミングして上部電極の先端
は溶融スラグ中に埋没した。この時の電圧を５２０〜５
５０Ｖに設定した。

【００５１】この後、ＤＲＩを１．８トン／分で溶解室
内に連続装入して溶解を継続した。また、予熱室内の鉄
スクラップが溶解につれて下降したら、供給用バケット
にて鉄スクラップおよびコークスを予熱室に装入し、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。そして、溶解室内の１８０トンの溶湯
（１．５％Ｃ）が生成した時点でＤＲＩの溶解室への装
入を停止し、ＤＲＩを完全に溶解してから、炉を１５度
出鋼部側へ傾動し、溶湯とスクラップの接触面積を低減
させ、アーク加熱すると同時に水冷ランスからの送酸に
より脱炭し、溶湯をスーパーヒートさせ、さらに溶解炉
を傾動して、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１５７０℃であった。出
鋼後、出鋼口に詰め砂を充填した後、溶解炉を水平に戻
しＤＲＩの装入および酸素ガスとコークスの吹き込みを
再開し、再び溶鋼量が１８０トンになったら溶解炉を傾
動し同様の脱炭、スーパーヒートを行い１２０トン出鋼
することを繰り返し実施した。

【００５２】出鋼後の溶鋼は取鍋精錬炉にて精錬して１
６２０℃に昇温した後、連続鋳造機により鋳造した。そ
の結果、ＤＲＩの配合率４５％の結果が得られた。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
シャフト直結したアーク溶解炉一つにより、一定以上の
炭素含有溶湯の生成と、その溶湯を脱炭して、溶鋼を製
造することができ、従来技術のように竪型のシャフト炉
で溶銑を製造して、次にアーク炉または転炉等の脱炭炉
で溶鋼を製造する必要がなく極めて効率よく鉄スクラッ
プ等冷鉄源から溶鋼を製造することができる。

【００５４】また、高炉溶銑や銑鉄（冷鉄）または直接
還元鉄等のＣｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｓｎ等の不純物元素を含
まない鉄源を直接溶解室内に装入することを行うことに
より鉄スクラップから混入する上記不純物元素濃度を希
釈することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るアーク溶解設備を示
す斜視図。

【図２】本発明の一実施形態に係るアーク溶解設備を示
す平面図。

【図３】図１のＡ−Ａ’矢視による断面図。

【図４】図１のＢ−Ｂ’矢視による断面図。

【図５】本発明の一実施形態に係るアーク溶解設備にお
ける溶解炉を傾動させた状態を示す断面図。

【図６】図１ないし図５に示すアーク溶解設備の変形例
を示す断面図。

【図７】本発明の他の実施形態を説明するための図。

【図８】本発明のさらに他の実施形態を説明するための
図。

【符号の説明】

１……溶解炉 ２……予熱シャフト ３……出鋼部 ４……スクラップ装入バケット ６……電極 ７……アーク ８……溶鋼 ９……スラグ １２ａ……酸素供給ランス １５……出鋼口 Ｓ……鉄スクラップ Ｃ……コークス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K012 CA09 CB08 DC04 DC09 DE04 DE08 DF08 4K014 CA01 CB01 CB02 CB07 CC05 CD02 CD12 CD13 CD14

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷鉄源を溶解するための溶解室と、その
   一方側の上部に直結し、冷鉄源を予熱する予熱室と、溶
   解室内で冷鉄源を溶解するためのアーク電極と、冷鉄源
   が溶解室と予熱室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または断続的に供給する冷鉄源
   供給手段と、前記溶解室内の溶湯に酸素を供給する酸素
   供給手段と、前記溶解室に突設され、出鋼口を有する出
   鋼部と、前記溶解室を前記出鋼部側へ傾動させる傾動手
   段とを有し、前記予熱室内の冷鉄源は、溶解中に前記溶
   解室の予熱室が設けられている一方側から他方側へ向け
   て供給され、前記出鋼部は、その冷鉄源の供給方向とは
   異なる方向に設けられ、かつ前記溶解室の予熱室が設け
   られた部分と出鋼部が設けられた部分とは、前記溶解室
   を傾動した際に冷鉄源が前記出鋼部へ流出することを妨
   げることが可能なように離間している冷鉄源のアーク溶
   解設備を用いて冷鉄源を溶解するにあたり、 前記予熱室内に冷鉄源とともに炭材を装入して、一定以
   上の炭素含有量を有する溶湯を製造し、所定量の溶湯が
   生成した時点で、炉を出鋼部側へ傾動し、アークによる
   溶湯の加熱と酸素吹き込みによる脱炭を行って溶鋼と
   し、予熱室と溶解室に冷鉄源が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アーク溶解方法。
2. 【請求項２】 前記出鋼部は、前記冷鉄源の供給方向に
   対して直交する方向に向けて設けられていることを特徴
   とする請求項１に記載の冷鉄源のアーク溶解方法。
3. 【請求項３】 前記溶解室の予熱室が設けられた部分と
   出鋼部が設けられた部分との間の離間距離は、前記予熱
   室から溶解室に亘って安息角で拡がる冷鉄源の距離より
   も長いことを特徴とする請求項１または請求項２に記載
   の冷鉄源のアーク溶解方法。
4. 【請求項４】 出鋼の際の溶解室傾動時に、溶解室内で
   移動する溶鋼に追従して前記アーク電極を移動または傾
   動させる移動手段または傾動手段をさらに有することを
   特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記
   載の冷鉄源のアーク溶解方法。
5. 【請求項５】 前記出鋼部に設けられた他のアーク電極
   をさらに有することを特徴とする請求項１ないし請求項
   ３のいずれか１項に記載の冷鉄源のアーク溶解方法。
6. 【請求項６】 溶解中および出鋼時に、溶解室および予
   熱室に１チャージ分の５０％以上の冷鉄源が残存してい
   ることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか
   １項に記載の冷鉄源のアーク溶解方法。
7. 【請求項７】 前記溶解室内の溶湯にコークス等の補助
   熱源を供給する補助熱源供給手段をさらに有することを
   特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記
   載の冷鉄源のアーク溶解方法。
8. 【請求項８】 前記一定以上の炭素含有量を有する溶湯
   が溶銑であることを特徴とする請求項１ないし請求項７
   のいずれか１項に記載の冷鉄源アーク溶解方法。
9. 【請求項９】 高炉溶銑、銑鉄または直接還元鉄を溶解
   室に直接装入することを特徴とする請求項１ないし請求
   項８のいずれか１項に記載の冷鉄源のアーク溶解方法。