JP2002003925A - 金属溶解炉の操業方法 - Google Patents

金属溶解炉の操業方法

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JP2002003925A
JP2002003925A JP2000183992A JP2000183992A JP2002003925A JP 2002003925 A JP2002003925 A JP 2002003925A JP 2000183992 A JP2000183992 A JP 2000183992A JP 2000183992 A JP2000183992 A JP 2000183992A JP 2002003925 A JP2002003925 A JP 2002003925A
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melting furnace
oxygen
metal melting
metal
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Norio Honjo
則夫 本庄
Hiroshi Yamashita
博司 山下
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Daido Steel Co Ltd
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Daido Steel Co Ltd
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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】 本発明は、廃プラスチックの燃焼熱を有効に
利用することができると共に、溶解中に金属溶解炉内を
還元性雰囲気にすることができ、また廃プラスチックを
粉砕するだけで利用することができる金属溶解炉の操業
方法を提供すること。 【解決手段】 金属溶解炉1内の溶解中の溶解原料4中
に廃プラスチック粒体5を酸素、空気または酸素富化空
気6と共にノズル2およびノズル3から吹き込むことを
特徴とする金属溶解炉の操業方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気炉などの金属
溶解炉の操業方法、詳細には電気炉などの金属溶解炉に
廃プラスチック粒体を酸素、空気または酸素富化空気と
共に吹き込む金属溶解炉の操業方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、電気炉による溶解は、電気炉内に
金属スクラップとこれに必要な合金元素、さらに必要に
応じて新鋼塊を加えて電極と上記金属スクラップとの間
にアークを発生させ、このアーク熱によって上記金属ス
クラップを溶解するのが一般的であった。しかし、アー
ク熱のみで溶解するとコストが高くなることから、溶解
炉にバーナを取付け、このバーナに重油などの燃料と空
気を吹き込んで燃焼させ、この燃焼熱を補助熱とするこ
となどによりコストの低下を図ってきた。
【0003】近年、産業廃棄物の低減化および有効利用
が求められており、廃プラスチックにおいては再資源化
および燃料として利用されつつある。この燃料として利
用する方法として、図3に示すように金属溶解炉に金属
スクラップなどの溶解原料4と廃プラスチック片16を混
在するように装入し、廃プラスチックを燃料の一部とし
て金属スクラップを溶解する方法が本出願人によって特
願平10─363932号として提案されている。
【0004】さらに、上底吹き型転炉での鋼の転炉精錬
において、鉄鉱石、ミルスケール、鉄くずなどの1種以
上と熱源となる廃プラスチックとを混合し、この混合物
を転炉炉口から炉内に装入する鋼の転炉精錬方法が知ら
れている(特開平10─140223号公報)。また、
溶銑を予備処理工程で精錬するにあたり、酸素又は酸素
含有混合ガスと共に廃プラスチック粒体を溶銑中にイン
ジェクションする溶銑の昇温方法が知られている(特開
平7─11320号公報)。
【0005】しかし、上記金属溶解炉に金属スクラップ
と廃プラスチックを混在する方法は、廃プラスチックが
溶解の開始後早い時期に蒸発したり、燃焼し、金属が溶
解する前に排ガスと共に燃焼熱が排出されるので、廃プ
ラスチックの潜在熱量の僅かしか利用できないという欠
点がある。また、溶解の開始後早い時期に全て燃焼して
しまうので、溶解中に金属溶解炉内を還元性雰囲気にす
ることができないという欠点がある。
【0006】さらに、上記上底吹き型転炉での鋼の転炉
精錬方法においては、廃プラスチックをそのままの状態
で炉内に装入すると、廃プラスチックは溶融スラグの表
面に浮遊して燃焼してしまい、溶融スラグ又は溶銑への
着熱は期待できないので、鉄鉱石などと廃プラスチック
とを何らかの方法で一体化する加工が必要であるという
欠点がある。また、酸素又は酸素含有混合ガスと共に廃
プラスチック粒体を溶銑中にインジェクションする溶銑
の昇温方法は、溶銑中にインジェクションするため、ノ
ズルの材料を耐熱性とし、その構造を溶融金属に浸食さ
れないものとする必要があり、また廃プラスチック粒体
を高圧で吹き込む必要があるなどの欠点がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、廃プラスチ
ックの燃焼熱を有効に利用することができると共に、溶
解中に金属溶解炉内を還元性雰囲気にすることができ、
また廃プラスチックを粉砕するだけで利用することがで
きる金属溶解炉の操業方法を提供することを課題として
いる。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の電気炉などの金属溶解炉の操業方法におい
ては、金属溶解炉内の溶解中の溶解原料中に廃プラスチ
ック粒体を酸素、空気または酸素富化空気と共に吹き込
むことである。
【0009】さらに、本発明の電気炉などの金属溶解炉
の操業方法においては、金属溶解炉内の溶解中の溶解原
料中に酸素、空気または酸素富化空気と共に吹き込む廃
プラスチック粒体の重量を溶鋼1トン当たり5〜80k
gにすることである。また、本発明の電気炉などの金属
溶解炉の操業方法においては、金属溶解炉内の溶解中の
溶解原料中に廃プラスチック粒体と共に吹き込む酸素、
空気または酸素富化空気中の酸素の容量を廃プラスチッ
ク粒体1kg当たり0.90〜1.2Nm3 にすること
である。
【0010】
【作用】本発明の金属溶解炉の操業方法は、溶解中の溶
解原料中に廃プラスチック粒体を空気などとともに吹き
込むので、溶解の開始後の早い時期に全て燃焼すること
がないため、廃プラスチックの燃焼熱(通常廃プラスチ
ック1kg当たり約8000〜10000kcalであ
る。)を有効に利用することができると共に、廃プラス
チックを粉砕するだけ(スラグの表面に投入する場合に
は、重くする加工が必要)で利用することができる。ま
た、廃プラスチック粒体とともに吹き込む酸素量を少な
くすることにより溶解原料が溶解中に酸化しないように
還元性雰囲気にすることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明について図1を参照して説
明する。図1は、本発明の金属溶解炉の操業方法を説明
するためのエルー式三相アーク炉(電気炉)などの概念
図である。本発明の金属溶解炉の操業方法は、電気炉1
などの金属溶解炉内の溶解中の溶解原料4中に廃プラス
チック粒体5を酸素、空気または酸素富化空気6と共に
ノズル2、3で吹き込むことである。本発明の操業方法
に利用できる金属溶解炉は、金属スクラップを溶解する
ものであれば、如何なるものでもよいが、主として電気
炉(エルー式三相アーク炉)である。
【0012】金属溶解炉に設ける上記ノズル2、3は、
図1に示すように廃プラスチック粒体5と空気など6を
別々に吹き込むように2本1組として設けてもよいし、
廃プラスチック粒体5と空気など6を一緒に吹き込むよ
うな1本のノズルを設けてもよい。その数は、図1に示
すように2本1組でもよいし、2組以上でもよい。また
廃プラスチック粒体5と空気など6を一緒に吹き込む場
合には、1本でもよいし、2本以上でもよい。このノズ
ル2、3の設置位置は、溶解原料中に廃プラスチック粒
体5と空気など6を吹き込むことができる場所であれ
ば、如何なる場所でもよいが、溶解原料が全部溶解した
場合にノズル2、3の先端が溶融金属またはスラグの液
面よりやや上になるような場所が好ましい。
【0013】本発明の金属溶解炉の操業方法に使用する
ことができる廃プラスチックは、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ポリスチレンなどのプラスチックまたはこれ
らの混合物の廃棄物(通常8000〜10000kcal/k
g)であり、且つ硫黄(S)をほとんど含有しないもの
(硫黄を含有するものは溶融金属の中に硫黄が入るから
である。)であれば、特に制限されるものはない。廃プ
ラスチックの大きさは、30mmより大きくなると燃焼
に時間がかかるので、30mm以下、好ましくは15m
m以下が好ましい。また小さ過ぎると流動性がなく、粉
砕にも時間がかかり、燃焼時間も短過ぎるので、5mm
以上が好ましい。より好ましい大きさは5〜7mmであ
る。
【0014】また、本発明の金属溶解炉の操業方法にお
ける酸素、空気または酸素富化空気5と共にノズル3か
ら吹き込む廃プラスチックの量は、溶融金属1トン当た
り5〜80kgが適当である。5kgより少ないと吹き
込む効果がなく、80kgより多くなると供給過剰とな
り、ロスが増加するからである。
【0015】本発明の金属溶解炉の操業方法において、
金属溶解炉内の溶解原料中に廃プラスチック粒体と共に
吹き込む酸素、空気または酸素富化空気中の酸素の容量
は、廃プラスチック粒体1kg当たり0.90〜1.2
0m3 (常温で)であるが、0.90m3 より少ないと
廃プラスチック粒体が十分燃焼されず、また1.20m
3 より多くなると燃焼に必要な量以上になるため、酸化
性の雰囲気になり、溶解原料を酸化するとともに、燃焼
温度が低下するからである。また、溶解原料を還元性雰
囲気で溶解する場合には、廃プラスチック粒体1kg当
たり酸素量を約0.97m3 以下にすればよいので、
0.97m3 よりやや少ない量にするのが好ましい。
【0016】
【実施例】図1に示すようなエルー式三相アーク炉1、
すなわち鉄皮の上に耐火物を設けた炉床7と、鉄皮の内
側に水冷ジャケットまたは耐火物を設けた炉壁8、9、
10、11と、炉蓋12と、電極13とからなり、開口
部14、15のうちの開口部15にノズル2とノズル3
を差し込んだ、1回の溶解能力30トンのエルー式三相
アーク炉1を用い、鉄スクラップ、合金鉄などの溶解原
料30トンを装入し、ノズル付近の温度が約300℃に
なったときノズル2から約5〜7mmの大きさの廃プラ
スチック粒体5を3kg/cm2 の圧力で毎分約40
kg吹き込むとともに、ノズル3から酸素を9kg/c
2 の圧力で毎分約38m3 吹き込み、これらの吹き込
みを約30分間行った。この間の廃プラスチック粒体5
の総吹き込み重量は、溶鋼1トン当たり約40kgであ
り、溶解原料の全体が溶解するまでの時間は、約70分
であった。また、溶解開始から出鋼までの電気使用量
は、溶鋼1トン当たり約330kwhであった。
【0017】比較例1 図2に示すように実施例と同じエルー式三相アーク炉1
に鉄スクラップ、合金鉄などの溶解原料約30トンを装
入し、ノズル2と3から廃プラスチック粒体および酸素
を吹き込むことなく溶解を行った。溶解原料の全体が溶
解するまでの時間は、約76分であった。また、溶解開
始から出鋼までの電気使用量は、溶鋼1トン当たり約4
10kwhであった。
【0018】比較例2 図3示すように上部に2本の空気吹き込み用ノズル3を
設け、廃プラスチック粒体5を吹き込むノズル2を設け
なかったこと以外実施例と同じエルー式三相アーク炉に
約5〜7mmの大きさの廃プラスチック片を溶鋼1トン
当たり約40kg装入し、その上に鉄スクラップ、合金
鉄などの溶解原料約30トンを装入し、3本のノズル3
から酸素を9kg/cm2 の圧力で毎分約38m3 吹き
込み、この酸素の吹き込みを約30分間行った。溶解原
料の全体が溶解するまでの時間は、約73分であった。
また、溶解開始から出鋼までの電気使用量は、溶鋼1ト
ン当たり380whであった。
【0019】上記実施例、比較例1および比較例2によ
ると、本発明の実施例の溶解原料のが溶解するまでの時
間は、廃プラスチック粒体および酸素を吹き込まなかっ
た比較例1に比較して92%であり、また廃プラスチッ
ク粒体を溶解原料に混在しておいた比較例2に比較して
96%であった。また、溶解開始から出鋼までの電気使
用量は、比較例1に比較して80%であり、また比較例
2に比較して87%であった。
【0020】
【効果】本発明の金属溶解炉の操業方法は、上記構成に
したことにより、溶解時間も短縮すると共に電気使用量
も少なくなり、また溶解雰囲気を還元性にすることがで
きるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】エルー式三相アーク炉を用いる本発明の金属溶
解炉の操業方法の一実施例を説明するための概念図であ
る。
【図2】エルー式三相アーク炉を用いる比較例の金属溶
解炉の操業方法を説明するための概念図である。
【図3】エルー式三相アーク炉を用いる他の比較例およ
び従来の金属溶解炉の操業方法を説明するための概念図
である。
【符号の簡単な説明】
1 エルー式三相アーク炉 2 廃プラスチック粒体5の吹き込み用ノズル 3 酸素、空気などの吹き込み用ノズル 4 溶解原料 5 廃プラスチック粒体 6 酸素、空気または酸素富化空気 7 炉床 8〜11 炉壁 12 炉蓋 13 電極 14、15 開口部 16 廃プラスチック片

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属溶解炉内の溶解中の溶解原料中に廃
    プラスチック粒体を酸素、空気または酸素富化空気と共
    に吹き込むことを特徴とする金属溶解炉の操業方法。
  2. 【請求項2】 金属溶解炉内の溶解中の溶解原料中に酸
    素、空気または酸素富化空気と共に吹き込む廃プラスチ
    ック粒体の重量が溶融金属1トン当たり5〜80kgで
    あることを特徴とする請求項1記載の金属溶解炉の操業
    方法。
  3. 【請求項3】 金属溶解炉内の溶解中の溶解原料中に廃
    プラスチック粒体と共に吹き込む酸素、空気または酸素
    富化空気中の酸素の容量が廃プラスチック粒体1kg当
    たり0.90〜1.2Nm3 であることを特徴とする請
    求項1または請求項2記載の金属溶解炉の操業方法。
JP2000183992A 2000-06-20 2000-06-20 金属溶解炉の操業方法 Pending JP2002003925A (ja)

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