JP2001074377A

JP2001074377A - 冷鉄源の溶解方法及び溶解設備

Info

Publication number: JP2001074377A
Application number: JP2000204910A
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: 1999-07-08
Filing date: 2000-07-06
Publication date: 2001-03-23

Abstract

(57)【要約】【課題】溶解室に直結された予熱室を有するアーク溶
解設備を用い、冷鉄源が予熱室と溶解室とに連続して存
在する状態で冷鉄源を溶解して出湯する際に、出湯時の
溶湯温度を上昇させ、溶湯温度の低下に伴う操業トラブ
ルを防止する。【解決手段】アーク発生用電極７、８を備えた溶解室
２と、その上部に直結するシャフト型の予熱室３とを具
備し、溶解室で発生する排ガスを予熱室に導入して予熱
室内の冷鉄源１８を予熱しつつ溶解するアーク溶解設備
１Ａでの冷鉄源の溶解方法において、溶解室の予熱室側
の底部に嵩上げ部２ｃを設置しておき、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冷鉄源を溶
解し、次いで、溶解室内の溶湯１９の湯面が嵩上げ部に
到達する前に、冷鉄源が予熱室と溶解室とに連続して存
在する状態で溶湯を出湯する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄スクラップや直
接還元鉄等の冷鉄源をアーク熱により効率良く溶解する
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】製鋼用アーク溶解設備では、アーク発生
用電極から発生するアーク熱にて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、溶解中にアーク溶解
設備の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によって電
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
の熱による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湯する
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、その上部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
で溶鋼を出湯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、２ヒート目以降
では溶解される全ての冷鉄源が溶解室で発生する排ガス
により予熱され、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、溶解室内において
溶鋼と冷鉄源とが常に共存する状態、即ち溶鋼中に冷鉄
源が浸かった状態で出湯するため、出湯される溶鋼の温
度が低く、出湯時にアーク溶解設備の出湯口での凝固地
金付着により出湯が阻害される虞がある。又、溶鋼温度
が低いために、取鍋等の溶湯保持容器への出湯後、溶湯
保持容器内壁へ凝固地金が付着し、鉄歩留まりの低下や
鋼製品の品質低下の原因となる。

【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、溶解室の上部に直結されたシ
ャフト型の予熱室を有する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
うに冷鉄源を予熱室へ供給しつつ溶解室内の冷鉄源を溶
解して出湯する際に、出湯時の溶湯温度を上昇させて、
溶湯温度の低下に伴う出湯口での地金付着による閉塞や
溶湯保持容器内壁への地金付着を防止することを可能と
す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、そ
の一方側の上部に直結するシャフト型の予熱室とを具備
し、溶解室で発生する排ガスを予熱室に導入して予熱室
内の冷鉄源を予熱しつつ溶解するアーク溶解設備での冷
鉄源の溶解方法において、前記溶解室の予熱室側の底部
に嵩上げ部を設置しておき、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溶
解し、次いで、溶解室内の溶湯湯面が前記嵩上げ部に到
達する前に、冷鉄源が予熱室と溶解室とに連続して存在
する状態で溶湯を出湯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、ア
ーク発生用電極を備えた溶解室と、その一方側の上部に
直結するシャフト型の予熱室とを具備し、溶解室で発生
する排ガスを予熱室に導入して予熱室内の冷鉄源を予熱
しつつ溶解するアーク溶解設備での冷鉄源の溶解方法に
おいて、前記溶解室の予熱室側の底部に嵩上げ部を設置
しておき、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、酸素ガス及び炭材を溶解室内に吹き込
みつつ、又は溶解室内をバーナーにて加熱しつつ、若し
くは両者を併用しつつ、溶解室内の冷鉄源をアークにて
溶解し、次いで、酸素ガス及び炭材吹き込み、及び、バ
ーナー加熱を停止してアークにて溶湯を加熱・昇温した
後、溶解室内の溶湯湯面が前記嵩上げ部に到達する前
に、冷鉄源が予熱室と溶解室とに連続して存在する状態
で溶湯を出湯する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、その一方側の上部に
直結するシャフト型の予熱室と、予熱室内を出入り可能
として予熱室の下部に設けられたプッシャーとを具備
し、溶解室で発生する排ガスを予熱室に導入して予熱室
内の冷鉄源を予熱しつつ溶解するアーク溶解設備での冷
鉄源の溶解方法において、前記溶解室の予熱室側の底部
に嵩上げ部を設置しておき、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すると共に、前記プッシャーを
予熱室内へ連続的又は断続的に出入りさせて予熱室内の
冷鉄源を溶解室へ供給しながら溶解室内の冷鉄源を溶解
し、次いで、プッシャーを停止してアークにて溶湯を加
熱・昇温した後、溶解室内の溶湯湯面が前記嵩上げ部に
到達する前に、冷鉄源が予熱室と溶解室とに連続して存
在する状態で溶湯を出湯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方法は、ア
ーク発生用電極を備えた溶解室と、その一方側の上部に
直結するシャフト型の予熱室と、溶解室に突設され、出
湯口を有する出湯部とを具備し、予熱室内の冷鉄源は溶
解中に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、出湯部はその冷鉄源の供給方向と
は異なる方向に設けられ、溶解室で発生する排ガスを予
熱室に導入して予熱室内の冷鉄源を予熱しつつ溶解する
アーク溶解設備での冷鉄源の溶解方法であって、前記溶
解室の予熱室側の底部に嵩上げ部を設置しておき、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溶解し、次いで、溶解室内の溶湯湯
面が前記嵩上げ部に到達する前に、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湯を出湯することを
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方法は、ア
ーク発生用電極を備えた溶解室と、その一方側の上部に
直結するシャフト型の予熱室と、溶解室に突設され、出
湯口を有する出湯部とを具備し、予熱室内の冷鉄源は溶
解中に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、出湯部はその冷鉄源の供給方向と
は異なる方向に設けられ、溶解室で発生する排ガスを予
熱室に導入して予熱室内の冷鉄源を予熱しつつ溶解する
アーク溶解設備での冷鉄源の溶解方法であって、前記溶
解室の予熱室側の底部に嵩上げ部を設置しておき、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、酸素ガス及び炭材を溶解室内に吹き込みつつ、又は
溶解室内をバーナーにて加熱しつつ、若しくは両者を併
用しつつ、溶解室内の冷鉄源をアークにて溶解し、次い
で、酸素ガス及び炭材吹き込み、及び、バーナー加熱を
停止してアークにて溶湯を加熱・昇温した後、溶解室内
の溶湯湯面が前記嵩上げ部に到達する前に、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湯を出湯す
ることを特徴とするものである。

【００１２】第６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、その一方側の上部に
直結するシャフト型の予熱室と、溶解室に突設され、出
湯口を有する出湯部と、予熱室内を出入り可能として予
熱室の下部に設けられたプッシャーとを具備し、予熱室
内の冷鉄源は溶解中に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、出湯部はその冷鉄
源の供給方向とは異なる方向に設けられ、溶解室で発生
する排ガスを予熱室に導入して予熱室内の冷鉄源を予熱
しつつ溶解するアーク溶解設備での冷鉄源の溶解方法で
あって、前記溶解室の予熱室側の底部に嵩上げ部を設置
しておき、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
へ供給すると共に、前記プッシャーを予熱室内へ連続的
又は断続的に出入りさせて予熱室内の冷鉄源を溶解室へ
供給しながら溶解室内の冷鉄源を溶解し、次いで、プッ
シャーを停止してアークにて溶湯を加熱・昇温した後、
溶解室内の溶湯湯面が前記嵩上げ部に到達する前に、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湯
を出湯することを特徴とするものである。

【００１３】第７の発明による冷鉄源の溶解方法は、第
４の発明乃至第６の発明の何れかにおいて、前記アーク
溶解設備が、溶解室の予熱室が設けられた部分と出湯部
が設けられた部分との間に、溶解室を出湯部側に傾動し
た際に溶解室内の冷鉄源が出湯部へ流出することを妨げ
るための離間部を具備したアーク溶解設備であることを
特徴とするものである。

【００１４】第８の発明による冷鉄源の溶解方法は、第
７の発明において、前記離間部の長さが、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
とを特徴とするものである。

【００１５】第９の発明による冷鉄源の溶解方法は、第
４の発明乃至第８の発明の何れかにおいて、前記出湯部
が冷鉄源の供給方向に対して直交する方向に設けられて
いることを特徴とするものである。

【００１６】第１０の発明による冷鉄源の溶解方法は、
第４の発明乃至第９の発明の何れかにおいて、前記アー
ク溶解設備が、出湯の際の溶解室傾動時に、溶解室内で
移動する溶湯に追従してアーク発生用電極を移動させる
移動手段を更に具備したアーク溶解設備であることを特
徴とするものである。

【００１７】第１１の発明による冷鉄源の溶解方法は、
第４の発明乃至第１０の発明の何れかにおいて、前記ア
ーク溶解設備が、出湯部に設けられた他のアーク発生用
電極を更に具備したアーク溶解設備であることを特徴と
するものである。

【００１８】第１２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、その一方側の上部に
直結し、冷鉄源を予熱するための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又は断続的に供給
する冷鉄源供給手段とを有し、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湯を出湯する冷鉄源の溶
解設備において、前記溶解室の予熱側の底部には、所定
量の溶湯を溶解室内で溶解しても溶湯が到達しない高さ
を有する嵩上げ部が設けられていることを特徴とするも
のである。

【００１９】第１３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、その一方側の上部に
直結し、冷鉄源を予熱するための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又は断続的に供給
する冷鉄源供給手段と、前記溶解室に突設され、出湯口
を有する出湯部とを有し、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湯を出湯する冷鉄源の溶解設
備であって、前記予熱室内の冷鉄源は溶解中に溶解室の
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、前記出湯部はその冷鉄源の供給方向とは異なる方
向に設けられ、且つ、前記溶解室の予熱側の底部には、
所定量の溶湯を溶解室内で溶解しても溶湯が到達しない
高さを有する嵩上げ部が設けられていることを特徴とす
るものである。

【００２０】第１４の発明による冷鉄源の溶解設備は、
第１２の発明又は第１３の発明において、前記予熱室の
下部には予熱室内を出入り可能なプッシャーが更に設け
られていることを特徴とするものである。

【００２１】本発明者等は出湯温度が低いという問題点
を解決すべく、予熱室と溶解室とに冷鉄源が連続して存
在する状態で溶解室内の溶湯の温度を上昇させる手段に
ついて鋭意検討を重ねた。その結果、溶湯の過熱度（Δ
Ｔ）は、溶解速度（Ｗ）及び溶湯と溶湯中に浸かってい
る冷鉄源との接触面積（Ｓ）と以下の関係があることを
見出した。Ｗ∝ΔＴ×Ｓ ΔＴ∝Ｗ／Ｓ従って、過熱度（ΔＴ）を大きくするには溶解速度
（Ｗ）、即ちアーク加熱パワーが一定の条件では、溶湯
と溶湯に浸かっている冷鉄源との接触面積（Ｓ）を小さ
くすることが有効である。

【００２２】本発明では、溶解室の予熱室側の底部にそ
れ以外の底部よりも高い嵩上げ部を設置しておき、冷鉄
源の溶解により生成される溶湯が所定量となった際も嵩
上げ部には溶湯が到達しないようにしている。そのた
め、冷鉄源を溶解して溶解室内に所定量の溶湯が確保さ
れた状態でも嵩上げ部までには溶湯湯面が到達せず、そ
して、その状態で溶湯を出湯するので、冷鉄源と溶湯と
の接触面積を小さくすることができ、溶湯の過熱度を大
きくすることが可能となる。

【００２３】酸素ガス及び炭材吹き込みによる炭材等の
燃焼熱、又はバーナー加熱、若しくは両者の併用により
発生する高温の排ガスで嵩上げ部に堆積する冷鉄源を加
熱・溶融することにより、冷鉄源を溶湯中に崩落させて
冷鉄源の溶解を促進させることができる。即ち、酸素ガ
スや炭材の吹き込み又はガスバーナー加熱により、予熱
室から溶解室への冷鉄源の供給を促進させることができ
る。又、予熱室の下部に設置したプッシャーを用いた場
合には、予熱室から溶解室への冷鉄源の供給量を適切に
制御することができ、溶解室への冷鉄源供給の過不足を
防止することができる。

【００２４】又、溶解室内に所定量の溶湯が確保された
なら、酸素ガスと炭材の吹き込み、及び、バーナー加熱
を停止することで、冷鉄源の溶湯中への供給を中断させ
ることができる。同様に、プッシャーを停止すること
で、冷鉄源の溶解室への供給を中断させることができ
る。そのため、所定量の溶湯を溶解室内に確保した時点
において、嵩上げ部に堆積した冷鉄源と溶湯とを実質的
に分離することが可能となり、冷鉄源と溶湯との接触面
積を極めて小さくすることができ、溶湯の過熱度をより
一層大きくすることが可能となる。その結果、出湯中に
おける出湯口での閉塞等の溶湯温度の低下によるトラブ
ルを未然に防止することができる。

【００２５】但し、溶解室内の溶湯を出湯するために溶
解室を傾動させると、嵩上げ部に堆積した冷鉄源が溶湯
中に崩落して、溶湯の過熱度を低下させる虞があるが、
第４の発明、第５の発明、第６の発明、及び第１３の発
明では、溶解室に突設した出湯部を冷鉄源の供給方向と
は異なる方向としているので、出湯するために溶解室を
出湯部側へ傾動させた場合も、冷鉄源の溶湯中への崩落
を抑えることが可能であり、溶湯過熱度の低下を防止す
ることができる。そして、出湯部を冷鉄源の供給方向に
対して直交する方向に設けること、又、溶解室の予熱室
が設けられた部分と出湯部が設けられた部分との間に、
溶解室を出湯部側に傾動した際に溶解室内の冷鉄源が出
湯部へ流出することを妨げるための離間部を設けるこ
と、更に、この離間部の長さを、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くすること
で、溶解室を出湯部側へ傾動した際の冷鉄源の溶湯中へ
の崩落を一層少なくすることが可能となる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態を説明する。先ず、第１の実施の形態につ
いて、図１及び図２に基づき説明する。図１及び図２
は、第１の実施の形態の例を示すアーク溶解設備の縦断
面概略図であり、図１は溶解途中の状態を示し、図２は
溶解末期の状態を示す図である。

【００２７】図１及び図２において、内部を耐火物で構
築され、底部に炉底電極７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５とが配置
され、この予熱室３で覆われない炉壁５の上部開口部は
開閉自在な水冷構造の炉蓋６で覆われている。この炉蓋
６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８が設けられている。溶解室２は、傾動手段とし
て、溶解室２の４角に接続する４個の昇降シリンダー１
１から構成された傾動装置１０により傾動され、又、ア
ーク発生用電極である炉底電極７と上部電極８とは直流
電源（図示せず）に連結し、炉底電極７と上部電極８と
の間でアーク２１を発生させる。

【００２８】溶解室２の予熱室３側の底部には嵩上げ部
２ｃが設けられており、所定量の溶湯１９が溶解室２内
に溜まった時にも、溶湯１９が嵩上げ部２ｃに到達しな
いように、その高さが調整されている。所定量の溶湯量
とは、例えば１ヒート分の溶湯量や、出湯後に溶解室２
内に溶湯１９を残留させる場合には、１ヒート分の溶湯
量と溶解室２内の残留溶湯量とを合わせた量であり、操
業状況により適宜決定される溶湯量である。

【００２９】炉蓋６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１２と炭材吹き込みランス１
３とが設けられ、酸素吹き込みランス１２からは酸素ガ
スが溶解室２内に吹き込まれ、そして、炭材吹き込みラ
ンス１３からは空気や窒素ガス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、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ガス若
しくは酸素富化空気により燃焼させるバーナー１４が、
予熱室３から溶解室２へ供給される冷鉄源１８の斜面に
向け、炉蓋６を貫通して設置されている。

【００３０】予熱室３の上方には、冷鉄源供給手段とし
て、走行台車２６に吊り下げられた底開き型の供給用バ
ケット１７が設けられ、この供給用バケット１７より、
予熱室３の上部に設けた開閉自在な冷鉄源供給口２２を
介して、予熱室３内に鉄スクラップや直接還元鉄等の冷
鉄源１８が供給される。又、予熱室３の上端には集塵機
（図示せず）に連結するダクト２３が設けられ、酸素ガ
ス吹き込み、炭材吹き込み、又はバーナー１４の加熱に
より溶解室２で発生する高温の排ガスは、予熱室３及び
ダクト２３を順に通って吸引され、予熱室３内の冷鉄源
１８が予熱される。そして、予熱された冷鉄源１８は、
溶解室２内で溶解された冷鉄源１８の量に見合って溶解
室２内へ装入される。

【００３１】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２４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湯口１５
と、その側壁に、扉２５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１６とが設
けられている。このようにして直流式アーク溶解設備１
Ａが構成されている。

【００３２】この直流式アーク溶解設備１Ａにおいて冷
鉄源１８を溶解するに際しては、先ず、供給用バケット
１７により予熱室３内に冷鉄源１８を供給する。予熱室
３内に供給された冷鉄源１８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１８を均一に装入するため、炉蓋６を開けて予熱室
３と反対側の溶解室２内に冷鉄源１８を装入することも
できる。次いで、炉底電極７と上部電極８との間に直流
電流を給電しつつ上部電極８を昇降させ、上部電極８と
炉底電極７及び装入した冷鉄源１８との間でアーク２１
を発生させる。そして、発生するアーク熱により冷鉄源
１８を溶解して溶湯１９を生成させる。溶湯１９の生成
に伴い、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２０を溶湯１９上に形成させ、溶湯
１９の酸化を防止すると共に溶湯１９の保温を図る。溶
融スラグ２０の量が多すぎる場合には、操業中でも出滓
口１６から、排滓することができる。

【００３３】溶湯１９の生成する頃から、酸素吹き込み
ランス１２及び炭材吹き込みランス１３から、酸素ガス
と炭材とを溶湯１９面又は溶融スラグ２０中に吹き込む
ことが好ましい。吹き込まれて溶湯１９中に溶解した炭
材又は溶融スラグ２０中に懸濁した炭材と、吹き込まれ
る酸素ガスとが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と共に、反応生成物の
ＣＯガスが溶融スラグ２０をフォーミングさせて、アー
ク２１が溶融スラグ２０に包まれるので、アーク２１の
着熱効率が上昇する。又、大量に発生する高温のＣＯガ
ス、及びこのＣＯガスが二次燃焼した高温のＣＯ₂ ガス
により予熱室３内の冷鉄源１８は効率良く予熱される。
この炭材の吹き込み量は、吹き込む酸素ガスの量に対応
して決める。即ち、吹き込まれる酸素ガスの化学当量に
等しい程度の炭材を添加する。炭材が吹き込まれる酸素
ガスに比べて少ないと、溶湯１９が過剰に酸化するので
好ましくない。補助熱源としての効果を発揮させるため
に、酸素ガスの吹き込み量は溶湯トン当たり２５Ｎｍ³
以上とすることが好ましい。

【００３４】酸素ガス吹き込み及び炭材吹き込みに相前
後して、バーナー１４を用いて予熱室３から溶解室２に
かけての冷鉄源１８の斜面を加熱・溶融することが好ま
しい。その際、バーナー１４から酸素ガスのみを吹き付
けても良い。

【００３５】酸素ガス及び炭材吹き込みに伴う高温排ガ
スの生成、及び、バーナー１４による冷鉄源１８の加熱
・溶融により、嵩上げ部２ｃに堆積した冷鉄源１８は高
温に予熱され又一部は溶解して崩れ落ち、溶解室２内の
溶湯１９中に入り込み、これがアーク２１により溶解さ
れて冷鉄源１８の溶解が促進される。尚、嵩上げ部２ｃ
に堆積した冷鉄源１８の溶湯１９中への崩落を促進させ
るためには、酸素ガス吹き込み及び炭材吹き込みとバー
ナー加熱とを併用することが好ましいが、どちらか一方
とすることもできる。

【００３６】溶湯１９の生成と共に、予熱室３内の冷鉄
源１８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１７から予熱室３へ冷鉄源１８を
供給する。この冷鉄源１８の予熱室３内への供給は、冷
鉄源１８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。その際に、
予熱室３と溶解室２とに連続して存在する冷鉄源１８の
量を、１ヒート分の冷鉄源１８の５０％以上とすること
が好ましい。予熱室３と溶解室２とに連続して存在する
冷鉄源１８を、常に１ヒート分の冷鉄源１８の５０％以
上確保することで、予熱効果を高めることができる。

【００３７】そして、嵩上げ部２ｃに溶湯１９が到達す
る以前の、溶解室２内に所定量の溶湯１９が溜まった時
点で、酸素ガス吹き込み、炭材吹き込み、及びバーナー
加熱を停止する。酸素ガス吹き込み、炭材吹き込み、及
びバーナー加熱の停止に伴い、冷鉄源１８の溶湯１９へ
の崩落が妨げられ、この状態でアーク加熱を継続するこ
とにより、図２に示すように、嵩上げ部２ｃに堆積した
冷鉄源１８と溶湯１９との接触が実質的に断たれる。即
ち、冷鉄源１８と溶湯１９との接触面積が極めて小さく
なり、溶湯１９の加熱・昇温が容易となるので、アーク
２１により溶湯１９を所定の過熱度となるまで昇温する
ことができる。

【００３８】溶湯１９の加熱・昇温後、嵩上げ部２ｃに
溶湯１９が到達していない状態で、傾動装置１０により
溶解室２を出湯口１５側に傾動して、出湯口１５から溶
湯保持容器（図示せず）に１ヒート分の溶湯１９を出湯
する。尚、溶解室２を傾動しなくても１ヒート分の溶湯
１９が出湯できる場合には、敢えて傾動する必要はな
い。溶湯１９の出湯に引き続き、必要に応じて溶融スラ
グ２０を排滓した後、溶解室２を傾動装置１０にて予熱
室３側に傾動して出湯口１５及び出滓口１６内に詰め砂
又はマッド材を充填した後、溶解室２を水平に戻して溶
解を再開する。次回のヒートは予熱された冷鉄源１８で
溶解を開始することができる。尚、出湯時に、数トン〜
数十トンの溶湯１９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。溶湯１９を残留させるこ
とで初期の溶解が促進され、溶解効率が一層向上する。

【００３９】次に、第２の実施の形態について図３に基
づき説明する。図３は、第２の実施の形態の例を示すア
ーク溶解設備の縦断面概略図であり、溶解途中の状態を
示す図である。

【００４０】このアーク溶解設備１Ｂは、図１に示した
アーク溶解設備１Ａの変形例であり、予熱室３から溶解
室２への冷鉄源１８の供給促進手段として、アーク溶解
設備１Ａで具備していたバーナー１４の替わりに、予熱
室３の下部にプッシャー２７を具備している。即ち、ア
ーク溶解設備１Ｂにはバーナー１４が設置されていな
い。

【００４１】プッシャー２７は、予熱室３を出入りし、
予熱室３内に充填されている冷鉄源１８を溶解室２内の
冷鉄源１８が充填されていない空間に押し込んで供給す
る。プッシャー２７の予熱室３内への出入りを頻繁に行
えば、多量の冷鉄源１８が溶解室２に供給され、又、プ
ッシャー２７を停止すれば、溶解室２への冷鉄源１８の
供給が停滞し、アーク熱は溶湯１９の昇温に費やされ
る。プッシャー２７は１基に限るものではなく、複数基
設置しても良い。アーク溶解設備１Ｂは、その他の構造
は図１に示す第１の実施の形態のアーク溶解設備１Ａと
同一構造となっており、同一の部分は同一符号により示
し、その説明は省略する。

【００４２】このように構成される直流式アーク溶解設
備１Ｂにおいては、次のようにして冷鉄源１８を溶解す
る。このアーク溶解設備１Ｂでは、予熱室３から溶解室
２への冷鉄源１８の供給をプッシャー２７を用いて行う
以外は、前述の図１に示すアーク溶解設備１Ａと同一で
あり、従って、冷鉄源１８を予熱室３から溶解室２へ供
給するためにプッシャー２７を運転し、バーナー１４は
使用しない以外は、前述の第１の実施の形態と同様な方
法で冷鉄源１８を溶解する。

【００４３】即ち、アーク２１を発生させて溶解室２内
に溶湯１９が生成するころからプッシャー２７の運転を
開始する。プッシャー２７は数分間隔、例えば、３分間
に１回、予熱室３内を１０秒程度で往復するように運転
すれば良い。プッシャー２７により予熱室３内に充填す
る冷鉄源１８は強制的に溶解室２内に押し込まれ、これ
がアーク２１により溶解され、冷鉄源１８の溶解が進行
する。そして、嵩上げ部２ｃに溶湯１９が到達する以前
の、溶解室２内に所定量の溶湯１９が溜まった時点で、
プッシャー２７を停止し、冷鉄源１８の溶湯１９への供
給を中断する。それ以降は、前述した第１の実施の形態
のアーク溶解設備１Ａに沿って行うこととする。

【００４４】次に、第３の実施の形態について、図４か
ら図１０に基づき説明する。図４は第３の実施の形態の
１例を示すアーク溶解設備の斜視図、図５は図４の平面
図、図６は図４のＸ−Ｘ’矢視による断面図であり溶解
途中の状態を示し、図７は図４のＹ−Ｙ’矢視による断
面図、図８は溶解室を傾動させた状態を示す断面図、図
９は図４のＸ−Ｘ’矢視による断面図であり溶解末期の
状態を示し、図１０は図４から図９に示すアーク溶解設
備の変形例を示す断面図である。

【００４５】このアーク溶解設備１Ｃの第１の特徴は、
溶解室２に突設された出湯部４を具備していることであ
る。予熱室３内の冷鉄源１８は溶解室２の予熱室側２ａ
からその反対側２ｂに向かう方向に供給されるが、この
出湯部４は冷鉄源１８の供給方向と直交する方向に向く
ように溶解室２に突設されている。又、溶解室２の予熱
室３が設けられた部分と出湯部４が設けられた部分とは
距離ａだけ離間しており、溶解室２が出湯部４側に傾動
された際に、その部分の壁部により冷鉄源１８が出湯部
４側に流出することが阻止される。この場合、図６に示
すように、距離ａが予熱室３から溶解室２に亘って安息
角で拡がる冷鉄源１８の距離よりも長いことが好まし
い。出湯部４の先端近傍の底部には出湯口１５が設けら
れており、又、溶解室２の底部の嵩上げ部２ｃは、溶解
室２の予熱室側２ａから離間部の途中までの範囲に設け
られている。

【００４６】このアーク溶解設備１Ｃの第２の特徴は、
上部電極８は電極傾動機構９に支持されており、電極傾
動機構９により傾動可能となっていることである。その
他の構造は図１に示す第１の実施の形態のアーク溶解設
備１Ａと同様な構造となっており、同一の部分は同一符
号により示し、その説明は省略する。

【００４７】このように構成された直流式アーク溶解設
備１Ｃにおける冷鉄源１８の溶解方法は、所定量の溶湯
１９が溶解室２内に溜まるまでは前述した図１の直流式
アーク溶解設備１Ａの場合と同様に行う。そして、所定
量の溶湯１９が溶解室２内に溜まった時点で、酸素ガス
吹き込み、炭材吹き込み、及びガスバーナー加熱を停止
してアーク加熱のみ行う。アーク加熱を継続することに
より、図９に示すように、嵩上げ部２ｃに堆積した冷鉄
源１８と溶湯１９との接触が断たれ、アーク２１による
溶湯１９の加熱が容易となるので、所定の過熱度となる
まで昇温することができる。

【００４８】又、所定量の溶湯１９が溜まった時点で、
図８に示すように溶解室２を出湯部４側に傾動し、酸素
ガス吹き込み、炭材吹き込み、及びガスバーナー加熱を
停止してアーク加熱することもできる。この場合、出湯
部４は冷鉄源１８の供給方向と直交する方向に向くよう
に溶解室２に突設されており、しかも、溶解室２の予熱
室３が設けられた部分と出湯部４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冷鉄源
１８が出湯部４側に流出することが阻止されるため、冷
鉄源１８と溶湯１９との接触を確実に阻止することがで
き、溶湯１９の加熱、即ち大きな過熱度を持たせること
が更に容易となる。但し、溶解室２を傾動しなくても１
ヒート分の溶湯１９が出湯できる場合には、敢えて傾動
する必要はない。

【００４９】尚、溶解室２を傾動させると、上部電極８
が図８の破線の位置になり、アーク２１が溶湯１９に有
効に供給されなくなるので、電極傾動機構９により上部
電極８を傾動させて図８の実線の位置として、アーク熱
を溶湯１９に有効に供給することが好ましい。又、上部
電極８を傾動させる替わりに、図１０に示すように出湯
部４に他の上部電極８’を設け、溶解室２を傾動させた
際に、上部電極８’からアーク２１を発生させて、アー
ク熱を有効に供給することもできる。

【００５０】溶湯１９の加熱・昇温後、嵩上げ部２ｃに
溶湯１９が到達していない状態で、出湯口１５から溶湯
保持容器（図示せず）に１ヒート分の溶湯１９を出湯す
る。出湯以降は前述した第１の実施の形態のアーク溶解
設備１Ａに沿って行うこととする。

【００５１】次に、第４の実施の形態について図１１に
基づき説明する。図１１は、第４の実施の形態の例を示
すアーク溶解設備の縦断面概略図であり、溶解途中の状
態を示す図である。

【００５２】このアーク溶解設備１Ｄは、図４から図９
に示したアーク溶解設備１Ｃの変形例であり、予熱室３
から溶解室２への冷鉄源１８の供給促進手段として、ア
ーク溶解設備１Ｃで具備していたバーナー１４の替わり
に、予熱室３の下部にプッシャー２７を具備している。
即ち、アーク溶解設備１Ｄにはバーナー１４が設置され
ていない。

【００５３】プッシャー２７は、予熱室３を出入りし、
予熱室３内に充填されている冷鉄源１８を溶解室２内の
冷鉄源１８が充填されていない空間に押し込んで供給す
る。プッシャー２７の予熱室３内への出入りを頻繁に行
えば、多量の冷鉄源１８が溶解室２に供給され、又、プ
ッシャー２７を停止すれば、溶解室２への冷鉄源１８の
供給が停滞し、アーク熱は溶湯１９の昇温に費やされ
る。プッシャー２７は１基に限るものではなく、複数基
設置しても良い。アーク溶解設備１Ｄは、その他の構造
は図４から図９に示す第３の実施の形態のアーク溶解設
備１Ｃと同一構造となっており、同一の部分は同一符号
により示し、その説明は省略する。

【００５４】このように構成される直流式アーク溶解設
備１Ｄにおいては、次のようにして冷鉄源１８を溶解す
る。このアーク溶解設備１Ｄでは、予熱室３から溶解室
２への冷鉄源１８の供給をプッシャー２７を用いて行う
以外は、前述の図４から図９に示すアーク溶解設備１Ｃ
と同一であり、従って、冷鉄源１８を予熱室３から溶解
室２へ供給するためにプッシャー２７を運転し、バーナ
ー１４は使用しない以外は、前述の第３の実施の形態と
同様な方法で冷鉄源１８を溶解する。

【００５５】即ち、アーク２１を発生させて溶解室２内
に溶湯１９が生成するころからプッシャー２７の運転を
開始する。プッシャー２７は数分間隔、例えば、３分間
に１回、予熱室３内を１０秒程度で往復するように運転
すれば良い。プッシャー２７により予熱室３内に充填す
る冷鉄源１８は強制的に溶解室２内に押し込まれ、これ
がアーク２１により溶解され、冷鉄源１８の溶解が進行
する。そして、嵩上げ部２ｃに溶湯１９が到達する以前
の、溶解室２内に所定量の溶湯１９が溜まった時点で、
プッシャー２７を停止し、冷鉄源１８の溶湯１９への供
給を中断する。それ以降は、前述した第３の実施の形態
のアーク溶解設備１Ｃに沿って行うこととする。

【００５６】このようにして冷鉄源１８を溶解すること
で、予熱効率の極めて高い状態で操業を行うことがで
き、電力原単位を大幅に低減することが可能になると共
に、溶湯温度の低下による操業トラブルを未然に防止す
ることができ、安定した操業を行うことができる。

【００５７】尚、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、上記第１乃
至第４の実施の形態では、嵩上げ部２ｃの底面を、溶解
室２が傾動されていない状態ではほぼ水平としている
が、図１２に示すアーク溶解設備１Ｅのように、冷鉄源
１８が滑って落下しない程度に、予熱室３側を高くして
溶解室２側に向かって傾斜させても良い。要は、所定量
の溶湯１９が溶解室２内に溜まった際に、溶湯１９が到
達しない高さの嵩上げ部２ｃが予熱室３の直下に設置さ
れて入れば良い。図１２は、本発明による直流式アーク
溶解設備の第５の実施の形態を示す縦断面概略図であ
り、溶解末期の状態を示す図である。図１２に示すよう
に嵩上げ部２ｃに傾斜を設けた場合には、炉修等により
溶解作業を停止する際に溶解室２内に残留する未溶解の
冷鉄源１８が少なくなり、炉修等に好都合である。

【００５８】又、上記第３及び第４の実施の形態では、
冷鉄源１８の供給方向に対して直交する方向に向くよう
に出湯部４を設けたが、これに限らず冷鉄源１８の供給
方向以外の方向であれば良い。冷鉄源１８の供給方向以
外の方向であれば出湯部４への冷鉄源１８の流出防止効
果を得ることができる。

【００５９】

【実施例】［実施例１］図１に示す直流式アーク溶解設
備における実施例を以下に説明する。アーク溶解設備
は、溶解室が炉径７．２ｍ、高さ４ｍであり、予熱室が
幅３ｍ、長さ５ｍ、高さ７ｍの直方体形状で、炉容量が
１８０トンである。

【００６０】先ず溶解室及び予熱室内に冷鉄源として鉄
スクラップ１５０トンを装入し、直径２８インチの黒鉛
製上部電極を用い、最大６００Ｖ、１００ｋＡの電源容
量により溶解した。溶鋼の生成と共に、生石灰と蛍石と
を添加して溶融スラグを形成し、次いで、酸素吹き込み
ランスから酸素ガスを、炭材吹き込みランスからコーク
スを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４
００Ｖに設定した。又、予熱室から溶解室に拡がる鉄ス
クラップの斜面を、灯油を燃料とするバーナー（４００
ｌ／ｈｒ・本）により加熱・溶融した。

【００６１】予熱室内の鉄スクラップが溶解につれて下
降したら、供給用バケットにより鉄スクラップを予熱室
に供給し、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。この間、酸素ガス吹き込
み、コークス吹き込み、及びバーナーの使用により鉄ス
クラップは溶解室内の溶湯中に定常的に崩れ落ち、溶解
が進行した。

【００６２】嵩上げ部まで溶鋼が到達しない前の、溶解
室内に１８０トンの溶鋼が生成した時点で、酸素ガス吹
き込み、コークス吹き込み、及びバーナー加熱を停止
し、この状態で更に４００Ｖの電圧によるアーク通電に
より加熱し、溶鋼を１６００℃まで昇温した後、嵩上げ
部まで溶鋼が到達しない状態で、約６０トンを溶解室に
残して１ヒート分の１２０トンの溶鋼を取鍋に出湯し
た。出湯時の溶鋼の炭素濃度は０．０８mass％であっ
た。出湯後、溶解室を予熱室側に傾動して出湯口及び出
滓口に詰め砂を充填した後、溶解室を水平に戻して溶解
を再開し、再度溶鋼が１８０トンとなったら酸素ガス吹
き込み、コークス吹き込み、及びバーナー加熱を停止
し、溶鋼を１６００℃まで昇温して１２０トンの溶鋼を
出湯することを繰り返し実施した。

【００６３】この溶解中、バーナーに使用した酸素ガス
を含むトータルの酸素ガス吹き込み量及びコークス吹き
込み量を５水準に変更した試験を行った。試験１では、
酸素ガス吹き込み量を溶鋼トン当たり２０Ｎｍ³ （以
下、「Ｎｍ³ ／ｔ」と記す）、コークス吹き込み量を溶
鋼トン当たり１２ｋｇ（以下、「ｋｇ／ｔ」と記す）と
した。又、酸素ガス吹き込み量及びコークス吹き込み量
をそれぞれ、試験２では２５Ｎｍ³ ／ｔ、１６ｋｇ／
ｔ、試験３では３３Ｎｍ³ ／ｔ、２２ｋｇ／ｔ試験４で
は３８Ｎｍ³ ／ｔ、２６ｋｇ／ｔ、試験５では４５Ｎｍ
³ ／ｔ、３２ｋｇ／ｔとした。出湯した溶鋼は取鍋精錬
炉にて１６２０℃に昇温し、連続鋳造機により１７５ｍ
ｍ平方の断面を有するビレットに鋳造した。取鍋精錬炉
の電力使用量は、各試験共に平均３０ｋＷｈ／ｔであっ
た。

【００６４】又、比較のために図１に示すアーク溶解設
備にて、ヒート毎に１２０トンの鉄スクラップを溶解室
と予熱室とに装入し、装入した鉄スクラップを全量溶解
し、次いで１６００℃に昇温し、１２０トンの溶鋼を出
湯する試験６も実施した。試験６での酸素ガス吹き込み
量及びコークス吹き込み量は、それぞれ３３Ｎｍ³ ／
ｔ、２２ｋｇ／ｔであり、試験３と同じ条件である。

【００６５】表１に、各試験の操業条件及び操業結果を
示す。表１に示すようにアーク溶解設備における電力原
単位は、試験１で２６０ｋＷｈ／ｔ、試験２で２４０ｋ
Ｗｈ／ｔ、試験３で２００ｋＷｈ／ｔ、試験４で１７５
ｋＷｈ／ｔ、試験５で１４５ｋＷｈ／ｔとなり、試験１
〜５共に、試験６に比較してアーク溶解設備における電
力原単位は大幅に低減した。特に、酸素ガス吹き込み量
及びコークス吹き込み量が同一な試験３と試験６との比
較では、電力原単位は１０５ｋＷｈ／ｔ低下していた。
又、出湯から出湯までの時間は、試験１で４３分、試験
２で４２分、試験３で４０分、試験４で３９分、試験５
で３７分であった。

【００６６】

【表１】

【００６７】図１３に、試験１〜５において得られた電
力原単位に及ぼす酸素ガス吹き込み量の影響を示す。図
１３に示すように酸素ガス吹き込み量が増加するに従い
電力原単位は低減し、電力原単位の目標を２５０ｋＷｈ
／ｔとすると、安定して２５０ｋＷｈ／ｔを達成するた
めには、酸素ガス吹き込み量を２５Ｎｍ³ ／ｔ以上とす
れば良いことが分かった。このように、本発明により予
熱効果が向上し、電力原単位を大幅に低減することがで
きた。尚、表１の備考欄に本発明の範囲の試験を実施例
とし、本発明以外の試験を比較例として表示した。

【００６８】［実施例２］図４から図９に示す直流式ア
ーク溶解設備における実施例を以下に説明する。アーク
溶解設備は、溶解室が幅３ｍ、長さ８．５ｍ、高さ４ｍ
であり、予熱室が幅３ｍ、長さ３ｍ、高さ７ｍの直方体
形状で、炉容量が１８０トンである。

【００６９】先ず溶解室及び予熱室内に鉄スクラップ１
５０トンを装入し、直径２８インチの黒鉛製上部電極を
用い、最大６００Ｖ、１００ｋＡの電源容量により溶解
した。又、酸素吹き込みランスから酸素ガスを６０００
Ｎｍ³ ／ｈｒ吹き込むと共に、予熱室から溶解室に拡が
る鉄スクラップの斜面を、灯油を燃料とするバーナー
（４００ｌ／ｈｒ・本）により加熱・溶融した。溶解室
内に溶鋼が溜まってきた時点で、生石灰と蛍石とを添加
して溶融スラグを形成すると共に、炭材吹き込みランス
から８０ｋｇ／ｍｉｎでコークスを溶融スラグ中に吹き
込んだ。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４００Ｖに設定した。

【００７０】予熱室内の鉄スクラップが溶解につれて下
降したら、供給用バケットにより鉄スクラップを予熱室
に供給し、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。この間、酸素ガス吹き込
み、コークス吹き込み、及びバーナーの使用により鉄ス
クラップは溶解室内の溶湯中に定常的に崩れ落ち、溶解
が進行した。

【００７１】嵩上げ部まで溶鋼が到達しない前の、溶解
室内に１８０トンの溶鋼が生成した時点で、酸素ガス吹
き込み、コークス吹き込み、及びバーナー加熱を停止
し、溶解室を出湯部側に１５度傾動し、この状態で更に
４００Ｖの電圧によるアーク通電により加熱し、溶鋼を
１６２０℃まで昇温した後、嵩上げ部まで溶鋼が到達し
ない状態で、更に溶解室を傾動させ、約６０トンを溶解
室に残して１ヒート分の１２０トンの溶鋼を取鍋に出湯
した。出湯時の溶鋼の炭素濃度は０．０７mass％であっ
た。

【００７２】出湯後、溶解室を傾動して元に戻し、出湯
口及び出滓口に詰め砂を充填した後、溶解を再開し、再
度溶鋼が１８０トンとなったら酸素ガス吹き込み、コー
クス吹き込み、及びバーナー加熱を停止し、溶鋼を１６
２０℃まで昇温して１２０トンの溶鋼を出湯することを
繰り返し実施した。

【００７３】バーナーに使用した酸素ガスを含むトータ
ルの酸素ガス吹き込み量が３３Ｎｍ ³ ／ｔ、コークス吹
き込み量が２２ｋｇ／ｔ（実施例Ａ）で、電力電単位が
２０７ｋＷｈ／ｔであった。又、酸素ガス吹き込み量が
４５Ｎｍ³ ／ｔ、コークス吹き込み量が３２ｋｇ／ｔの
条件（実施例Ｂ）では、電力電単位が１５７ｋＷｈ／ｔ
であった。出湯した溶鋼は連続鋳造機により１７５ｍｍ
平方の断面を有するビレットに鋳造した。

【００７４】一方、比較のために同じアーク溶解設備を
用いて、ヒート毎に１２０トンの鉄スクラップを溶解室
と予熱室とに装入し、装入した鉄スクラップを全量溶解
し、次いで１６２０℃に昇温し、１２０トンの溶鋼を出
湯する比較例も実施した。表２にこれらの結果を示す。

【００７５】

【表２】

【００７６】表２に示すように、酸素ガス吹き込み量が
ほぼ同じで、連続的に供給した実施例Ａが比較例より
も、およそ１１０ｋＷｈ／ｔも電力原単位が低く、本実
施例の鉄スクラップの予熱効果が非常に高いことが確認
できた。

【００７７】［実施例３］図１１に示す直流式アーク溶
解設備における実施例を以下に説明する。アーク溶解設
備は、溶解室が幅３ｍ、長さ８．５ｍ、高さ４ｍであ
り、予熱室が幅３ｍ、長さ３ｍ、高さ７ｍの直方体形状
で、炉容量が１８０トンである。プッシャーは予熱室下
部の横方向に３基設置した。

【００７８】先ず溶解室及び予熱室内に鉄スクラップ１
５０トンを装入し、直径２８インチの黒鉛製上部電極を
用い、最大６００Ｖ、１００ｋＡの電源容量により溶解
した。又、溶解室内に溶鋼が溜まってきた時点で、生石
灰と蛍石とを添加して溶融スラグを形成すると共に、酸
素吹き込みランスから酸素ガスを６０００Ｎｍ³ ／ｈ
ｒ、炭材吹き込みランスから８０ｋｇ／ｍｉｎでコーク
スを溶融スラグ中に吹き込んだ。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４００Ｖに設
定した。

【００７９】予熱室内の鉄スクラップが溶解につれて下
降したら、供給用バケットにより鉄スクラップを予熱室
に供給し、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。この間、３基のプッシャー
により鉄スクラップを溶解室内の溶湯中に定常的に供給
し、溶解を進行させた。

【００８０】嵩上げ部まで溶鋼が到達しない前の、溶解
室内に１８０トンの溶鋼が生成した時点で、プッシャー
を停止すると共に酸素ガス吹き込み及びコークス吹き込
みを停止し、溶解室を出湯部側に１５度傾動し、この状
態で更に４００Ｖの電圧によるアーク通電により加熱
し、溶鋼を１６２０℃まで昇温した後、嵩上げ部まで溶
鋼が到達しない状態で、更に溶解室を傾動させ、約６０
トンを溶解室に残し１ヒート分の１２０トンの溶鋼を取
鍋に出湯した。出湯時の溶鋼の炭素濃度は０．０７mass
％であった。

【００８１】出湯後、溶解室を傾動して元に戻し、出湯
口及び出滓口に詰め砂を充填した後、溶解を再開し、再
度溶鋼が１８０トンとなったらプッシャーを停止すると
共に酸素ガス吹き込み及びコークス吹き込みを停止し、
溶鋼を１６２０℃まで昇温して１２０トンの溶鋼を出湯
することを繰り返し実施した。

【００８２】酸素ガス吹き込み量が３３Ｎｍ³ ／ｔ、コ
ークス吹き込み量が２２ｋｇ／ｔ（実施例Ｃ）で、電力
電単位が２０５ｋＷｈ／ｔであった。又、酸素ガス吹き
込み量が４５Ｎｍ³ ／ｔ、コークス吹き込み量が３２ｋ
ｇ／ｔの条件（実施例Ｄ）では、電力電単位が１６０ｋ
Ｗｈ／ｔであった。出湯した溶鋼は連続鋳造機により１
７５ｍｍ平方の断面を有するビレットに鋳造した。

【００８３】一方、比較のために同じアーク溶解設備を
用いて、ヒート毎に１２０トンの鉄スクラップを溶解室
と予熱室とに装入し、装入した鉄スクラップを全量溶解
し、次いで１６２０℃に昇温し、１２０トンの溶鋼を出
湯する比較例も実施した。表３にこれらの結果を示す。

【００８４】

【表３】

【００８５】表３に示すように、酸素ガス吹き込み量が
ほぼ同じで、連続的に供給した実施例Ｃが比較例より
も、およそ１１０ｋＷｈ／ｔも電力原単位が低く、本実
施例の鉄スクラップの予熱効果が非常に高いことが確認
できた。

【００８６】

【発明の効果】本発明では、溶解室の底部に嵩上げ部を
設け、冷鉄源の溶解に伴い生成される溶湯が嵩上げ部に
到達する前に溶湯を出湯するので、冷鉄源と溶湯との接
触面積を極めて少なくすることができ、溶湯の過熱度を
大きくすることができる。その結果、溶湯温度の低下に
伴う操業トラブルを回避することができ、低い電力原単
位で且つ安定して冷鉄源を溶解することが可能となり、
工業上有益な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態の例を示すアーク溶解設備の
縦断面概略図であり、溶解途中の状態を示す図である。

【図２】第１の実施の形態の例を示すアーク溶解設備の
縦断面概略図であり、溶解末期の状態を示す図である。

【図３】第２の実施の形態の例を示すアーク溶解設備の
縦断面概略図であり、溶解途中の状態を示す図である。

【図４】第３の実施の形態の１例を示すアーク溶解設備
の斜視図である。

【図５】図４の平面図である。

【図６】図４のＸ−Ｘ’矢視による断面図であり、溶解
途中の状態を示す図である。

【図７】図４のＹ−Ｙ’矢視による断面図である。

【図８】図４に示すアーク溶解設備の溶解室を傾動させ
た状態を示す断面図である。

【図９】図４のＸ−Ｘ’矢視による断面図であり、溶解
末期の状態を示す図である。

【図１０】図４から図９に示すアーク溶解設備の変形例
を示す断面図である。

【図１１】第４の実施の形態の例を示すアーク溶解設備
の縦断面概略図であり、溶解途中の状態を示す図であ
る。

【図１２】本発明による直流式アーク溶解設備の第５の
実施の形態を示す縦断面概略図であり、溶解末期の状態
を示す図である。

【図１３】実施例１から得られた電力原単位に及ぼす酸
素ガス吹き込み量の影響を示す図である。

【符号の説明】

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄアーク溶解設備２溶解室２ｃ嵩上げ部３予熱室４出湯部５炉壁６炉蓋７炉底電極８上部電極１０傾動装置１２酸素吹き込みランス１３炭材吹き込みランス１４バーナー１５出湯口１７供給用バケット１８冷鉄源１９溶湯２０溶融スラグ２１アーク２７プッシャー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ２７Ｂ 3/18 Ｆ２７Ｂ 3/18 3/22 3/22 Ｆ２７Ｄ 13/00 Ｆ２７Ｄ 13/00 ＢＤ 17/00 １０１ 17/00 １０１Ｇ

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、そ
の一方側の上部に直結するシャフト型の予熱室とを具備
し、溶解室で発生する排ガスを予熱室に導入して予熱室
内の冷鉄源を予熱しつつ溶解するアーク溶解設備での冷
鉄源の溶解方法において、前記溶解室の予熱室側の底部
に嵩上げ部を設置しておき、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溶
解し、次いで、溶解室内の溶湯湯面が前記嵩上げ部に到
達する前に、冷鉄源が予熱室と溶解室とに連続して存在
する状態で溶湯を出湯することを特徴とする冷鉄源の溶
解方法。
【請求項２】アーク発生用電極を備えた溶解室と、そ
の一方側の上部に直結するシャフト型の予熱室とを具備
し、溶解室で発生する排ガスを予熱室に導入して予熱室
内の冷鉄源を予熱しつつ溶解するアーク溶解設備での冷
鉄源の溶解方法において、前記溶解室の予熱室側の底部
に嵩上げ部を設置しておき、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、酸素ガス及び炭材を
溶解室内に吹き込みつつ、又は溶解室内をバーナーにて
加熱しつつ、若しくは両者を併用しつつ、溶解室内の冷
鉄源をアークにて溶解し、次いで、酸素ガス及び炭材吹
き込み、及び、バーナー加熱を停止してアークにて溶湯
を加熱・昇温した後、溶解室内の溶湯湯面が前記嵩上げ
部に到達する前に、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湯を出湯することを特徴とする冷鉄
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、そ
の一方側の上部に直結するシャフト型の予熱室と、予熱
室内を出入り可能として予熱室の下部に設けられたプッ
シャーとを具備し、溶解室で発生する排ガスを予熱室に
導入して予熱室内の冷鉄源を予熱しつつ溶解するアーク
溶解設備での冷鉄源の溶解方法において、前記溶解室の
予熱室側の底部に嵩上げ部を設置しておき、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すると共に、前
記プッシャーを予熱室内へ連続的又は断続的に出入りさ
せて予熱室内の冷鉄源を溶解室へ供給しながら溶解室内
の冷鉄源を溶解し、次いで、プッシャーを停止してアー
クにて溶湯を加熱・昇温した後、溶解室内の溶湯湯面が
前記嵩上げ部に到達する前に、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湯を出湯することを特徴
とする冷鉄源の溶解方法。
【請求項４】アーク発生用電極を備えた溶解室と、そ
の一方側の上部に直結するシャフト型の予熱室と、溶解
室に突設され、出湯口を有する出湯部とを具備し、予熱
室内の冷鉄源は溶解中に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、出湯部はその冷
鉄源の供給方向とは異なる方向に設けられ、溶解室で発
生する排ガスを予熱室に導入して予熱室内の冷鉄源を予
熱しつつ溶解するアーク溶解設備での冷鉄源の溶解方法
であって、前記溶解室の予熱室側の底部に嵩上げ部を設
置しておき、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溶解し、次いで、
溶解室内の溶湯湯面が前記嵩上げ部に到達する前に、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湯
を出湯することを特徴とする冷鉄源の溶解方法。
【請求項５】アーク発生用電極を備えた溶解室と、そ
の一方側の上部に直結するシャフト型の予熱室と、溶解
室に突設され、出湯口を有する出湯部とを具備し、予熱
室内の冷鉄源は溶解中に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、出湯部はその冷
鉄源の供給方向とは異なる方向に設けられ、溶解室で発
生する排ガスを予熱室に導入して予熱室内の冷鉄源を予
熱しつつ溶解するアーク溶解設備での冷鉄源の溶解方法
であって、前記溶解室の予熱室側の底部に嵩上げ部を設
置しておき、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、酸素ガス及び炭材を溶解室内に吹き
込みつつ、又は溶解室内をバーナーにて加熱しつつ、若
しくは両者を併用しつつ、溶解室内の冷鉄源をアークに
て溶解し、次いで、酸素ガス及び炭材吹き込み、及び、
バーナー加熱を停止してアークにて溶湯を加熱・昇温し
た後、溶解室内の溶湯湯面が前記嵩上げ部に到達する前
に、冷鉄源が予熱室と溶解室とに連続して存在する状態
で溶湯を出湯することを特徴とする冷鉄源の溶解方法。
【請求項６】アーク発生用電極を備えた溶解室と、そ
の一方側の上部に直結するシャフト型の予熱室と、溶解
室に突設され、出湯口を有する出湯部と、予熱室内を出
入り可能として予熱室の下部に設けられたプッシャーと
を具備し、予熱室内の冷鉄源は溶解中に溶解室の予熱室
が設けられている一方側から他方側へ向けて供給され、
出湯部はその冷鉄源の供給方向とは異なる方向に設けら
れ、溶解室で発生する排ガスを予熱室に導入して予熱室
内の冷鉄源を予熱しつつ溶解するアーク溶解設備での冷
鉄源の溶解方法であって、前記溶解室の予熱室側の底部
に嵩上げ部を設置しておき、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すると共に、前記プッシャーを
予熱室内へ連続的又は断続的に出入りさせて予熱室内の
冷鉄源を溶解室へ供給しながら溶解室内の冷鉄源を溶解
し、次いで、プッシャーを停止してアークにて溶湯を加
熱・昇温した後、溶解室内の溶湯湯面が前記嵩上げ部に
到達する前に、冷鉄源が予熱室と溶解室とに連続して存
在する状態で溶湯を出湯することを特徴とする冷鉄源の
溶解方法。
【請求項７】前記アーク溶解設備が、溶解室の予熱室
が設けられた部分と出湯部が設けられた部分との間に、
溶解室を出湯部側に傾動した際に溶解室内の冷鉄源が出
湯部へ流出することを妨げるための離間部を具備したア
ーク溶解設備であることを特徴とする請求項４乃至請求
項６の何れか１つに記載の冷鉄源の溶解方法。
【請求項８】前記離間部の長さが、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７に記載の冷鉄源の溶解方法。
【請求項９】前記出湯部が冷鉄源の供給方向に対して
直交する方向に設けられていることを特徴とする請求項
４乃至請求項８の何れか１つに記載の冷鉄源の溶解方
法。
【請求項１０】前記アーク溶解設備が、出湯の際の溶
解室傾動時に、溶解室内で移動する溶湯に追従してアー
ク発生用電極を移動させる移動手段を更に具備したアー
ク溶解設備であることを特徴とする請求項４乃至請求項
９の何れか１つに記載の冷鉄源の溶解方法。
【請求項１１】前記アーク溶解設備が、出湯部に設け
られた他のアーク発生用電極を更に具備したアーク溶解
設備であることを特徴とする請求項４乃至請求項１０の
何れか１つに記載の冷鉄源の溶解方法。
【請求項１２】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、冷鉄源を予熱するためのシャ
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又
は断続的に供給する冷鉄源供給手段とを有し、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湯を出湯
する冷鉄源の溶解設備において、前記溶解室の予熱側の
底部には、所定量の溶湯を溶解室内で溶解しても溶湯が
到達しない高さを有する嵩上げ部が設けられていること
を特徴とする冷鉄源の溶解設備。
【請求項１３】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、冷鉄源を予熱するためのシャ
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又
は断続的に供給する冷鉄源供給手段と、前記溶解室に突
設され、出湯口を有する出湯部とを有し、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湯を出湯する
冷鉄源の溶解設備であって、前記予熱室内の冷鉄源は溶
解中に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、前記出湯部はその冷鉄源の供給方
向とは異なる方向に設けられ、且つ、前記溶解室の予熱
側の底部には、所定量の溶湯を溶解室内で溶解しても溶
湯が到達しない高さを有する嵩上げ部が設けられている
ことを特徴とする冷鉄源の溶解設備。
【請求項１４】前記予熱室の下部には予熱室内を出入
り可能なプッシャーが更に設けられていることを特徴と
する請求項１２又は請求項１３に記載の冷鉄源の溶解設
備。