JP2002129222A

JP2002129222A - 冷鉄源の溶解方法及び溶解設備

Info

Publication number: JP2002129222A
Application number: JP2000318711A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Nakayama; 剛中山; Ryuji Yamaguchi; 隆二山口; Hideaki Mizukami; 秀昭水上
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 2000-10-19
Filing date: 2000-10-19
Publication date: 2002-05-09

Abstract

(57)【要約】【課題】予熱室を必要とせずに冷鉄源を予熱すること
ができ、且つ、出湯時の溶湯温度が制御可能である冷鉄
源の溶解方法及び溶解設備を提供する。【解決手段】本発明による冷鉄源の溶解設備１は、冷
鉄源装入口３及びこの冷鉄源装入口直下の底部に嵩上げ
部２ｃを備えた溶解室２と、溶解室内で冷鉄源１８を溶
解するためのアーク発生用電極７，８と、冷鉄源が嵩上
げ部に常に存在する状態を保つように溶解室へ冷鉄源を
連続的又は断続的に供給する冷鉄源供給手段１７とを有
し、冷鉄源が嵩上げ部に存在する状態で溶湯１９を出湯
する冷鉄源の溶解設備であって、前記嵩上げ部は所定量
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
有している。

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、ヒートの最初に溶解される冷鉄源は常に予熱され
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、予熱室内での冷鉄
源の融着或いは機械的原因により棚吊りが発生して安定
操業が難しく、又、予熱室内で未燃焼ガスを燃焼させる
ために酸素含有ガスを供給しても、予熱室内では冷鉄源
が充填しているために安定的に未燃焼ガスを燃焼させる
ことができず、予熱温度を十分高くすることが困難であ
る。又、予熱室が上方に突出しているために建家高さが
高くなり、設備費が増大する。

【０００６】更に、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り、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、歩留まりの低下や製品の品質低下の原
因となる。

【０００７】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、シャフト型の予熱室を必要と
せずに冷鉄源を連続的に予熱することができ、且つ、未
燃焼ガスを安定的に燃焼させて冷鉄源を高温度に予熱す
ることが可能であり、従来の排ガスを利用して冷鉄源を
予熱する方法では達成できない極めて高効率で溶解する
ことができると共に、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。

【０００８】

【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、アーク発生用電極及び冷鉄源装入口を備
えた溶解室と、この溶解室内に冷鉄源を供給する冷鉄源
供給手段とを具備したアーク溶解設備での冷鉄源の溶解
方法において、冷鉄源装入口直下の溶解室の底部に嵩上
げ部を設置しておき、冷鉄源が嵩上げ部に常に存在する
状態を保つように、冷鉄源供給手段を用いて冷鉄源装入
口から冷鉄源を連続的又は断続的に溶解室へ供給しなが
ら溶解室内の冷鉄源をアークにて溶解し、溶解室内の溶
湯湯面が嵩上げ部に到達する前に、冷鉄源が嵩上げ部に
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２の発明による冷鉄源の溶解方法は、ア
ーク発生用電極及び冷鉄源装入口を備えた溶解室と、こ
の溶解室内に冷鉄源を供給する冷鉄源供給手段とを具備
したアーク溶解設備での冷鉄源の溶解方法において、冷
鉄源装入口直下の溶解室の底部に嵩上げ部を設置してお
き、冷鉄源が嵩上げ部に常に存在する状態を保つよう
に、冷鉄源供給手段を用いて冷鉄源装入口から冷鉄源を
連続的又は断続的に溶解室へ供給しながら、酸素及び炭
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、若しくは双方を行いつつ、溶解室内の
冷鉄源をアークにて溶解し、次いで、酸素及び炭材吹き
込み、並びに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嵩上げ部に到
達する前に、冷鉄源が嵩上げ部に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３の発明による冷鉄源の溶解方法は、ア
ーク発生用電極及び冷鉄源装入口を備えた溶解室と、こ
の溶解室内に冷鉄源を供給する冷鉄源供給手段と、溶解
室内を出入りする１基若しくは２基以上のプッシャーと
を具備したアーク溶解設備での冷鉄源の溶解方法におい
て、冷鉄源装入口直下の溶解室の底部に嵩上げ部を設置
しておき、冷鉄源が嵩上げ部に常に存在する状態を保つ
ように、冷鉄源供給手段を用いて冷鉄源装入口から冷鉄
源を連続的又は断続的に溶解室へ供給すると共に、プッ
シャーを溶解室内に出入りさせて嵩上げ部に堆積した冷
鉄源を溶解室内に生成される溶湯側に供給しながら溶解
室内の冷鉄源をアークにて溶解し、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
内の溶湯湯面が嵩上げ部に到達する前に、冷鉄源が嵩上
げ部に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４の発明による冷鉄源の溶解方法は、ア
ーク発生用電極及び冷鉄源装入口を備えた溶解室と、こ
の溶解室内に冷鉄源を供給する冷鉄源供給手段と、溶解
室に突設され、出湯口を有する出湯部とを具備し、溶解
室内の冷鉄源は溶解中に溶解室の冷鉄源装入口が設けら
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たアー
ク溶解設備での冷鉄源の溶解方法であって、冷鉄源装入
口直下の溶解室の底部に嵩上げ部を設置しておき、冷鉄
源が嵩上げ部に常に存在する状態を保つように、冷鉄源
供給手段を用いて冷鉄源装入口から冷鉄源を連続的又は
断続的に溶解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、溶解室内の溶湯湯面が嵩上げ部に到達す
る前に、冷鉄源が嵩上げ部に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５の発明による冷鉄源の溶解方法は、ア
ーク発生用電極及び冷鉄源装入口を備えた溶解室と、こ
の溶解室内に冷鉄源を供給する冷鉄源供給手段と、溶解
室に突設され、出湯口を有する出湯部とを具備し、溶解
室内の冷鉄源は溶解中に溶解室の冷鉄源装入口が設けら
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たアー
ク溶解設備での冷鉄源の溶解方法であって、冷鉄源装入
口直下の溶解室の底部に嵩上げ部を設置しておき、冷鉄
源が嵩上げ部に常に存在する状態を保つように、冷鉄源
供給手段を用いて冷鉄源装入口から冷鉄源を連続的又は
断続的に溶解室へ供給しながら、酸素及び炭材を溶解室
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、若しくは双方を行いつつ、溶解室内の冷鉄源をア
ークにて溶解し、次いで、酸素及び炭材吹き込み、並び
に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嵩上げ部に到達する前
に、冷鉄源が嵩上げ部に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６の発明による冷鉄源の溶解方法は、ア
ーク発生用電極及び冷鉄源装入口を備えた溶解室と、こ
の溶解室内に冷鉄源を供給する冷鉄源供給手段と、溶解
室に突設され、出湯口を有する出湯部と、溶解室内を出
入りする１基若しくは２基以上のプッシャーとを具備
し、溶解室内の冷鉄源は溶解中に溶解室の冷鉄源装入口
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
れたアーク溶解設備での冷鉄源の溶解方法であって、冷
鉄源装入口直下の溶解室の底部に嵩上げ部を設置してお
き、冷鉄源が嵩上げ部に常に存在する状態を保つよう
に、冷鉄源供給手段を用いて冷鉄源装入口から冷鉄源を
連続的又は断続的に溶解室へ供給すると共に、プッシャ
ーを溶解室内に出入りさせて嵩上げ部に堆積した冷鉄源
を溶解室内に生成される溶湯側に供給しながら溶解室内
の冷鉄源をアークにて溶解し、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
溶湯湯面が嵩上げ部に到達する前に、冷鉄源が嵩上げ部
に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。

【００１４】第７の発明による冷鉄源の溶解方法は、第
４の発明ないし第６の発明の何れかにおいて、前記アー
ク溶解設備が、溶解室の冷鉄源装入口が設けられた部分
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。

【００１５】第８の発明による冷鉄源の溶解方法は、第
４の発明ないし第７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９の発明による冷鉄源の溶解設備は、冷
鉄源装入口及びこの冷鉄源装入口直下の底部に嵩上げ部
を備えた溶解室と、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、冷鉄源が嵩上げ部に常に存在する
状態を保つように溶解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、冷鉄源が嵩上げ部に
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、前記嵩上げ部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していることを特徴とする
ものである。

【００１７】第１０の発明による冷鉄源の溶解設備は、
冷鉄源装入口及びこの冷鉄源装入口直下の底部に嵩上げ
部を備えた溶解室と、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、冷鉄源が嵩上げ部に常に存在す
る状態を保つように溶解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、溶解室に突設され、出湯
口を有する出湯部とを有し、冷鉄源が嵩上げ部に存在す
る状態で溶湯を出湯する冷鉄源の溶解設備であって、前
記溶解室内の冷鉄源は溶解中に溶解室の冷鉄源装入口が
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、前記嵩上げ部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していることを特
徴とするものである。

【００１８】第１１の発明による冷鉄源の溶解設備は、
第９の発明又は第１０の発明において、前記冷鉄源装入
口の下方には溶解室内を出入り可能なプッシャーが１基
若しくは２基以上、更に設けられていることを特徴とす
るものである。

【００１９】本発明者等は出湯時の溶湯温度が低いとい
う問題点を解決すべく、溶湯中に埋没して冷鉄源が存在
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）とは、ΔＴ∝Ｗ／Ｓの関係
があることを見出した。従って、過熱度（ΔＴ）を大き
くするには、溶解速度（Ｗ）即ちアーク加熱能力が一定
の条件では、溶湯と溶湯中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。

【００２０】本発明では、冷鉄源装入口直下の溶解室底
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。

【００２１】又、本発明では、冷鉄源を溶解室内で予熱
しつつ溶解するので、予熱室を必要とせず、予熱室にお
ける冷鉄源の棚吊り等のトラブルを発生させることなく
安定した操業を行うことができる。又、冷鉄源が嵩上げ
部に常に存在する状態を保つように、溶解室内に冷鉄源
を供給しながら溶解室内の冷鉄源をアークにて溶解し、
溶解室内に所定量の溶湯が溜まった時点で、冷鉄源が嵩
上げ部に存在する状態で溶湯を出湯するので、冷鉄源は
溶解される前に溶解室内で予熱され、極めて高効率で冷
鉄源を溶解することができる。この場合、次ヒート以降
で溶解する冷鉄源を全て予熱することができる。

【００２２】その際に、溶解室内において、アーク加熱
のみならず、酸素及び炭材吹き込みによる炭材の燃焼、
又はバーナー加熱、若しくは双方を行うことによって発
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
・溶融することで、嵩上げ部に堆積した冷鉄源を溶湯中
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、酸素や炭材の吹き込み又はガスバーナー加熱によ
り、溶解室内の溶湯中への冷鉄源の供給を促進させるこ
とができる。又、溶解室に設置したプッシャーを用いて
冷鉄源を供給する場合には、嵩上げ部に堆積する冷鉄源
の溶湯中への供給量を適切に制御することができ、溶解
室内の溶湯中への冷鉄源供給の過不足を防止することが
できる。

【００２３】又、溶解室内に所定量の溶湯が確保された
なら、酸素と炭材の吹き込み、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。

【００２４】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１０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、冷鉄源の溶湯中への崩落に
よる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、溶解室の冷鉄源装入口が設けられた部
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。

【００２５】

【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、
図２は、図１に示すアーク溶解設備の概略平面図であ
る。

【００２６】図１及び図２において、内部を耐火物で構
築され、底部に底部電極７を備えた溶解室２の側壁上部
には水冷構造の側壁５が配置され、側壁５の上部は開閉
自在な水冷構造の蓋６で覆われている。蓋６の溶解室２
の外周部に相当する一角には、冷鉄源１８を溶解室２内
に装入するための冷鉄源装入口３が設置されており、冷
鉄源装入口３には、開閉可能な開閉蓋２２及び開閉蓋２
２ａが設置されている。溶解室２の冷鉄源装入口３を設
置した部位の反対側には突出部２ｄが設けられ、突出部
２ｄの底部には、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。溶解室２を傾動するための傾動手段として、溶
解室２の４角に接続する４個の昇降シリンダー１１から
構成された傾動装置１０が設けられ、又、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。アーク発生用電極である底部電極７と
上部電極８とは直流電源（図示せず）に連結し、底部電
極７と上部電極８との間でアーク２１を発生させる。

【００２７】冷鉄源装入口３直下の溶解室２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。

【００２８】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１３
とが設けられ、酸素吹き込みランス１２からは酸素が溶
解室２内に吹き込まれ、そして、炭材吹き込みランス１
３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若しくは酸
素富化空気により燃焼させるバーナー１４が、冷鉄源装
入口３を介して溶解室２へ供給される冷鉄源１８の斜面
に向け、蓋６を貫通して設置されている。

【００２９】冷鉄源装入口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、冷鉄源装入口３に設けられた開閉蓋２２及び開閉
蓋２２ａを開閉させて、鉄スクラップや直接還元鉄等の
冷鉄源１８が溶解室２内に装入される。冷鉄源１８の装
入の際に、開閉蓋２２及び開閉蓋２２ａを交互に開閉さ
せること、即ち、どちらか一方の開閉蓋２２、２２ａを
閉鎖しておくことで、溶解室２で発生する排ガスの漏洩
を防止することができる。又、冷鉄源装入口３の側壁部
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ダクト２
３を通って吸引される。その際、溶解室２内の冷鉄源１
８はダクト２３の前面に堆積しているので、この排ガス
により嵩上げ部２ｃ上に堆積している冷鉄源１８が予熱
される。このようにして直流式アーク溶解設備１が構成
されている。

【００３０】このように構成される直流式アーク溶解設
備１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により溶解室２内に冷鉄源１８を装
入し、冷鉄源１８が冷鉄源装入口３付近まで堆積して存
在する状態とする。冷鉄源１８は嵩上げ部２ｃの上に堆
積し、一部は嵩上げ部２ｃより落下して溶解室２の中央
部にまで堆積する。尚、溶解室２内へ冷鉄源１８を均一
に装入するために、蓋６を開けて冷鉄源装入口３と反対
側の溶解室２内に冷鉄源１８を装入しても良い。溶解室
２内へ冷鉄源１８を均一に装入することにより、冷鉄源
１８の溶解操業を円滑に開始することができる。

【００３１】この状態で底部電極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と底部電極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。

【００３２】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 ガスにより嵩
上げ部２ｃ上に堆積する冷鉄源１８は効率良く予熱され
る。この炭材の吹き込み量は、吹き込む酸素の量に対応
して決める。即ち、吹き込まれる酸素の化学当量に等し
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は、酸
素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。

【００３３】酸素吹き込み及び炭材吹き込みに相前後し
て、バーナー１４を用いて嵩上げ部２ｃ上に堆積する冷
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から酸素のみを吹き付けても良い。

【００３４】酸素及び炭材吹き込みに伴う高温排ガスの
生成、並びに、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、酸素吹き込み及び炭材吹き込みと、バーナ
ー加熱とを同時に実施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。

【００３５】溶湯１９の生成、並びに冷鉄源１８の溶湯
１９中への崩落に伴って、溶解室２内に堆積する冷鉄源
１８は減少するので、この減少分を補うために、供給用
バケット１７から溶解室２内へ冷鉄源１８を装入する。
この冷鉄源１８の溶解室２内への装入は、冷鉄源１８が
常に嵩上げ部２ｃの上に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、予熱効果を高めるため
に、冷鉄源１８を冷鉄源装入口３付近まで堆積させるこ
とが好ましい。この際の冷鉄源１８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良
いし、溶解室２内の冷鉄源１８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供給用バ
ケット１７による冷鉄源１８の投入を制御するようにし
ても良い。

【００３６】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、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。

【００３７】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、嵩上げ部２ｃに冷鉄
源１８が堆積した状態を保ったまま、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にて冷鉄
源装入口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。

【００３８】このようにして冷鉄源１８を溶解すること
で、冷鉄源１８の予熱効率の極めて高い状態で溶解操業
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、嵩上げ部２ｃの設置によって溶湯１
９の加熱度を高めることが可能となり、溶湯温度の低下
に伴う出湯口１５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等の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。又、冷
鉄源１８を予熱するための予熱室を特に必要としないの
で、冷鉄源１８の棚吊り等のトラブルがなく、安定操業
が可能である。

【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る。このアーク溶解設
備１Ａは、図１に示したアーク溶解設備１の変形例であ
り、嵩上げ部２ｃに堆積した冷鉄源１８の溶湯１９中へ
の供給促進手段として、アーク溶解設備１で具備してい
たバーナー１４の替わりに、冷鉄源装入口３の直下に溶
解室２を出入り可能な、１基若しくは２基以上のプッシ
ャー２７を具備している。即ち、アーク溶解設備１Ａに
はバーナー１４が設置されていない。

【００４０】プッシャー２７は、溶解室２を出入りし、
嵩上げ部２ｃ上に堆積している冷鉄源１８を溶解室２内
の溶湯１９側に押し込んで供給する。プッシャー２７の
溶解室２内への出入りを頻繁に行えば、多量の冷鉄源１
８が溶湯１９側に供給され、又、プッシャー２７を停止
すれば、溶湯１９側への冷鉄源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、その設置数が多いほど、冷鉄源１８の供給制御が容
易となるので、２基以上とすることが好ましい。アーク
溶解設備１Ａ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１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。

【００４１】このように構成される直流式アーク溶解設
備１Ａ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１Ａでは、嵩上げ部２ｃ上に堆
積する冷鉄源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１と同一であ
り、従って、冷鉄源１８を嵩上げ部２ｃから溶湯１９側
へ供給するためにプッシャー２７を運転し、バーナー１
４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。

【００４２】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、溶解室２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により嵩上げ部２ｃ上に堆
積する冷鉄源１８は強制的に溶解室２内の溶湯１９側に
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１
９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１に準じて行うこと
とする。

【００４３】このようにして冷鉄源１８を溶解すること
で、冷鉄源１８の予熱効率の極めて高い状態で溶解操業
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、嵩上げ部２ｃの設置によって溶湯１
９の加熱度を高めることが可能となり、溶湯温度の低下
に伴う出湯口１５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等の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。又、冷
鉄源１８を予熱するための予熱室を特に必要としないの
で、冷鉄源１８の棚吊り等のトラブルがなく、安定操業
が可能である。

【００４４】次に、第３の実施の形態について、図４か
ら図８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の概
略平面図、図６は、図４のＸ−Ｘ’矢視による断面図、
図７は、図４のＹ−Ｙ’矢視による断面図、図８は、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
す縦断面図である。

【００４５】このアーク溶解設備１Ｂ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。嵩上げ部２ｃに堆積する冷鉄源１８は溶解室２の冷
鉄源装入口側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の冷鉄源装入口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が嵩上げ部
２ｃから溶解室２の中央部側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の冷鉄源装
入口側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１Ｂ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１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１Ｂ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１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、
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
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の冷鉄源装
入口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。

【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、嵩上げ部２ｃに冷鉄
源１８が堆積した状態を保ったまま、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１に準じて行うこととする。

【００５１】このようにして冷鉄源１８を溶解すること
で、冷鉄源１８の予熱効率の極めて高い状態で溶解操業
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、嵩上げ部２ｃ及び出湯部４の設置に
よって溶湯１９の加熱度を高めることが可能となり、溶
湯温度の低下に伴う出湯口１５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等の操業トラブルを未
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。又、冷鉄源１８を予熱するための予熱室を特に必
要としないので、冷鉄源１８の棚吊り等のトラブルがな
く、安定操業が可能である。

【００５２】次に、第４の実施の形態について図９に基
づき説明する。図９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る。このアーク溶解設
備１Ｃは、図４から図８に示したアーク溶解設備１Ｂの
変形例であり、嵩上げ部２ｃに堆積した冷鉄源１８の溶
湯１９中への供給促進手段として、アーク溶解設備１Ｂ
で具備していたバーナー１４の替わりに、冷鉄源装入口
３の直下に溶解室２を出入り可能な、１基若しくは２基
以上のプッシャー２７を具備している。即ち、アーク溶
解設備１Ｃにはバーナー１４が設置されていない。

【００５３】プッシャー２７は、溶解室２を出入りし、
嵩上げ部２ｃ上に堆積している冷鉄源１８を溶解室２内
の溶湯１９側に押し込んで供給する。プッシャー２７の
溶解室２内への出入りを頻繁に行えば、多量の冷鉄源１
８が溶湯１９側に供給され、又、プッシャー２７を停止
すれば、溶湯１９側への冷鉄源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、その設置数が多いほど、冷鉄源１８の供給制御が容
易となるので、２基以上とすることが好ましい。アーク
溶解設備１Ｃは、その他の構造は図４から図８に示す第
３の実施の形態のアーク溶解設備１Ｂ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１Ｃ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１Ｃでは、嵩上げ部２ｃ上に堆
積する冷鉄源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８に示すアーク溶解設備１Ｂ
と同一であり、従って、冷鉄源１８を嵩上げ部２ｃから
溶湯１９側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、溶解室２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により嵩上げ部２ｃ上に堆
積する冷鉄源１８は強制的に溶解室２内の溶湯１９側に
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１
９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１Ｂに準じて行うこ
ととする。

【００５６】このようにして冷鉄源１８を溶解すること
で、冷鉄源１８の予熱効率の極めて高い状態で溶解操業
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、嵩上げ部２ｃ及び出湯部４の設置に
よって溶湯１９の加熱度を高めることが可能となり、溶
湯温度の低下に伴う出湯口１５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等の操業トラブルを未
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。又、冷鉄源１８を予熱するための予熱室を特に必
要としないので、冷鉄源１８の棚吊り等のトラブルがな
く、安定操業が可能である。

【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な
いし第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、冷鉄源１８が滑って落下しない程度に、冷鉄源装入
口３側を高くして溶解室２の中央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
冷鉄源装入口３の直下に設置されていれば良い。嵩上げ
部２ｃにこのような傾斜を設けた場合には、炉修等によ
り溶解操業を停止する際に、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、ダクト２３を冷鉄源装入口３の側壁に
設置したが、冷鉄源装入口３の側壁の設置する必要はな
く、側壁５又は蓋６を貫通して設置しても良い。更に、
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、溶解室が直径７．２ｍ、高さ４ｍであり、溶解室の
容量が溶鋼換算で１８０トンである。

【００６０】先ず、溶解室内に冷鉄源として鉄スクラッ
プ１００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。溶鋼の生成に伴って、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４００Ｖに設定
した。又、嵩上げ部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。

【００６１】溶解室内に冷鉄源装入口付近まで堆積させ
た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を溶解室に供給し、溶解室内の鉄
スクラップ高さをほぼ一定の高さに保持しながら溶解を
続けた。この間、酸素吹き込み、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、溶解室を冷鉄源装入口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】その結果、バーナーに使用した酸素を含む
トータルの酸素吹き込み量を溶鋼トン当たり３３Ｎｍ³
（以下、「Ｎｍ³ ／ｔ」と記す）、コークス吹き込み量
を溶鋼トン当たり２２ｋｇ（以下、「ｋｇ／ｔ」と記
す）とした溶解条件で、出湯から出湯までの時間は平均
で４０分となり、電力原単位は溶鋼トン当たり２３０ｋ
Ｗｈ（以下「ｋＷｈ／ｔ」と記す）が得られた。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１７５ｍｍ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、平均３０ｋＷｈ／ｔ
であった。

【００６４】一方、先行技術２に示したシャフト型の予
熱室を具備したアーク溶解設備（溶解室容量：１８０ト
ン）を用いて、鉄スクラップを連続して予熱室に供給し
つつ溶解した場合（比較例）についても、同様に電力原
単位を求めた。比較例における酸素吹き込み量及び炭材
吹き込み量は実施例と同一にした。比較例では、出湯か
ら出湯までの時間は平均４０分、電力原単位は平均２１
０ｋＷｈ／ｔが得られたが、溶湯中に未溶解の鉄スクラ
ップが埋没した状態で出湯するために出湯時の溶湯温度
は１５５０℃であり、取鍋精錬炉にて１６２０℃に昇温
するために、取鍋精錬炉の電力使用量は平均で６０ｋＷ
ｈ／ｔであった。

【００６５】このように、取鍋精錬炉までを含めた電力
原単位は、実施例と比較例とでほとんど差が見られなか
ったが、シャフト型の予熱室で予熱した比較例では、予
熱室内での鉄スクラップの融着或いは機械的原因による
棚吊りが１０ヒートに１回程度の頻度で発生し、安定操
業が困難であった。実施例ではこれらのトラブルは全く
発生せず、これらの結果から実施例と比較例とを比較す
ると、エネルギー効率は両者がほぼ等しく、操業安定性
は実施例の方が優れることが確認できた。

【００６６】［実施例２］図４から図８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、溶解室の容量が溶鋼換算で１８０トンである。

【００６７】先ず、溶解室内に鉄スクラップ１００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を６０００Ｎｍ³ ／ｈ
ｒ吹き込むと共に、嵩上げ部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８０ｋ
ｇ／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。

【００６８】溶解室内に冷鉄源装入口付近まで堆積させ
た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を溶解室に供給し、溶解室内の鉄
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。

【００６９】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４００
Ｖの電圧によるアーク通電により加熱し、溶鋼を１６２
０℃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。

【００７０】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。

【００７１】バーナーに使用した酸素を含むトータルの
酸素吹き込み量が３３Ｎｍ³ ／ｔ、コークス吹き込み量
が２２ｋｇ／ｔで、電力電単位が２３０ｋＷｈ／ｔであ
った。又、酸素吹き込み量が４５Ｎｍ³ ／ｔ、コークス
吹き込み量が３２ｋｇ／ｔの条件では、電力電単位が１
７０ｋＷｈ／ｔであった。出湯した溶鋼は直ちに連続鋳
造機により１７５ｍｍ平方の断面を有するビレットに鋳
造した。

【００７２】［実施例３］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、
溶解室の容量が溶鋼換算で１８０トンである。プッシャ
ーは冷鉄源装入口直下の横方向に３基設置した。

【００７３】先ず、溶解室内に鉄スクラップ１００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を６０００Ｎｍ³ ／ｈｒ、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。

【００７４】溶解室内に冷鉄源装入口付近まで堆積させ
た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を溶解室に供給し、溶解室内の鉄
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基のプッシャーを交互に運転して鉄スク
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。

【００７５】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。

【００７６】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。

【００７７】酸素吹き込み量が３３Ｎｍ³ ／ｔ、コーク
ス吹き込み量が２２ｋｇ／ｔで、電力電単位が２３０ｋ
Ｗｈ／ｔであった。又、酸素吹き込み量が４５Ｎｍ³ ／
ｔ、コークス吹き込み量が３２ｋｇ／ｔの条件では、電
力電単位が１７０ｋＷｈ／ｔであった。出湯した溶鋼は
直ちに連続鋳造機により１７５ｍｍ平方の断面を有する
ビレットに鋳造した。

【００７８】

【発明の効果】本発明では、溶解室の底部に嵩上げ部を
設け、嵩上げ部に常に冷鉄源が存在する状態を保つよう
に冷鉄源を供給しながら冷鉄源を溶解し、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、次ヒートの冷鉄源の予熱も可能であり、
極めて高効率の冷鉄源の溶解を実現することができると
共に、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して溶湯温度の低下に
伴う操業トラブルを回避することができる。又、予熱室
を必要としないので、冷鉄源の棚吊り等の操業トラブル
がなく、安定操業が可能となる。このように、安価な設
備で効率良く且つ安定して冷鉄源を溶解することが可能
となり、工業上極めて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
縦断面概略図である。

【図２】図１の概略平面図である。

【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の概略平面図である。

【図６】図４のＸ−Ｘ’矢視による断面図である。

【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】第４の実施の形態の例を示すアーク溶解設備の
縦断面概略図である。

【符号の説明】

１直流式アーク溶解設備１Ａ直流式アーク溶解設備１Ｂ直流式アーク溶解設備１Ｃ直流式アーク溶解設備２溶解室２ｃ嵩上げ部３冷鉄源装入口４出湯部７底部電極８上部電極９電極傾動機構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）Ｆ２７Ｄ 13/00 Ｆ２７Ｄ 13/00 Ｄ (72)発明者水上秀昭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 CB01 CB02 CB07 CC00 CC01 CD13 CD14 4K045 AA04 BA02 RB02 RB12 RC02 4K055 AA03 BA03 BA05 DA03 JA18 4K063 AA04 AA12 AA13 BA02 CA01 CA04 DA06 DA17 FA54 GA09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アーク発生用電極及び冷鉄源装入口を備
えた溶解室と、この溶解室内に冷鉄源を供給する冷鉄源
供給手段とを具備したアーク溶解設備での冷鉄源の溶解
方法において、冷鉄源装入口直下の溶解室の底部に嵩上
げ部を設置しておき、冷鉄源が嵩上げ部に常に存在する
状態を保つように、冷鉄源供給手段を用いて冷鉄源装入
口から冷鉄源を連続的又は断続的に溶解室へ供給しなが
ら溶解室内の冷鉄源をアークにて溶解し、溶解室内の溶
湯湯面が嵩上げ部に到達する前に、冷鉄源が嵩上げ部に
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】アーク発生用電極及び冷鉄源装入口を備
えた溶解室と、この溶解室内に冷鉄源を供給する冷鉄源
供給手段とを具備したアーク溶解設備での冷鉄源の溶解
方法において、冷鉄源装入口直下の溶解室の底部に嵩上
げ部を設置しておき、冷鉄源が嵩上げ部に常に存在する
状態を保つように、冷鉄源供給手段を用いて冷鉄源装入
口から冷鉄源を連続的又は断続的に溶解室へ供給しなが
ら、酸素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、若しくは双方を行いつ
つ、溶解室内の冷鉄源をアークにて溶解し、次いで、酸
素及び炭材吹き込み、並びに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
が嵩上げ部に到達する前に、冷鉄源が嵩上げ部に存在す
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】アーク発生用電極及び冷鉄源装入口を備
えた溶解室と、この溶解室内に冷鉄源を供給する冷鉄源
供給手段と、溶解室内を出入りする１基若しくは２基以
上のプッシャーとを具備したアーク溶解設備での冷鉄源
の溶解方法において、冷鉄源装入口直下の溶解室の底部
に嵩上げ部を設置しておき、冷鉄源が嵩上げ部に常に存
在する状態を保つように、冷鉄源供給手段を用いて冷鉄
源装入口から冷鉄源を連続的又は断続的に溶解室へ供給
すると共に、プッシャーを溶解室内に出入りさせて嵩上
げ部に堆積した冷鉄源を溶解室内に生成される溶湯側に
供給しながら溶解室内の冷鉄源をアークにて溶解し、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嵩上げ部に到達する前
に、冷鉄源が嵩上げ部に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】アーク発生用電極及び冷鉄源装入口を備
えた溶解室と、この溶解室内に冷鉄源を供給する冷鉄源
供給手段と、溶解室に突設され、出湯口を有する出湯部
とを具備し、溶解室内の冷鉄源は溶解中に溶解室の冷鉄
源装入口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
に設けられたアーク溶解設備での冷鉄源の溶解方法であ
って、冷鉄源装入口直下の溶解室の底部に嵩上げ部を設
置しておき、冷鉄源が嵩上げ部に常に存在する状態を保
つように、冷鉄源供給手段を用いて冷鉄源装入口から冷
鉄源を連続的又は断続的に溶解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、溶解室内の溶湯湯面が
嵩上げ部に到達する前に、冷鉄源が嵩上げ部に存在する
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】アーク発生用電極及び冷鉄源装入口を備
えた溶解室と、この溶解室内に冷鉄源を供給する冷鉄源
供給手段と、溶解室に突設され、出湯口を有する出湯部
とを具備し、溶解室内の冷鉄源は溶解中に溶解室の冷鉄
源装入口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
に設けられたアーク溶解設備での冷鉄源の溶解方法であ
って、冷鉄源装入口直下の溶解室の底部に嵩上げ部を設
置しておき、冷鉄源が嵩上げ部に常に存在する状態を保
つように、冷鉄源供給手段を用いて冷鉄源装入口から冷
鉄源を連続的又は断続的に溶解室へ供給しながら、酸素
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、若しくは双方を行いつつ、溶解
室内の冷鉄源をアークにて溶解し、次いで、酸素及び炭
材吹き込み、並びに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嵩上げ
部に到達する前に、冷鉄源が嵩上げ部に存在する状態で
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】アーク発生用電極及び冷鉄源装入口を備
えた溶解室と、この溶解室内に冷鉄源を供給する冷鉄源
供給手段と、溶解室に突設され、出湯口を有する出湯部
と、溶解室内を出入りする１基若しくは２基以上のプッ
シャーとを具備し、溶解室内の冷鉄源は溶解中に溶解室
の冷鉄源装入口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
る方向に設けられたアーク溶解設備での冷鉄源の溶解方
法であって、冷鉄源装入口直下の溶解室の底部に嵩上げ
部を設置しておき、冷鉄源が嵩上げ部に常に存在する状
態を保つように、冷鉄源供給手段を用いて冷鉄源装入口
から冷鉄源を連続的又は断続的に溶解室へ供給すると共
に、プッシャーを溶解室内に出入りさせて嵩上げ部に堆
積した冷鉄源を溶解室内に生成される溶湯側に供給しな
がら溶解室内の冷鉄源をアークにて溶解し、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嵩上げ部に到達する前に、冷
鉄源が嵩上げ部に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、溶解室の冷鉄源
装入口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な
いし請求項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ないし請求項７の何れか１つに記載の冷鉄源の溶解方
法。
【請求項９】冷鉄源装入口及びこの冷鉄源装入口直下
の底部に嵩上げ部を備えた溶解室と、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、冷鉄源が嵩上げ
部に常に存在する状態を保つように溶解室へ冷鉄源を連
続的又は断続的に供給する冷鉄源供給手段とを有し、冷
鉄源が嵩上げ部に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、前記嵩上げ部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している
ことを特徴とする冷鉄源の溶解設備。
【請求項１０】冷鉄源装入口及びこの冷鉄源装入口直
下の底部に嵩上げ部を備えた溶解室と、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、冷鉄源が嵩上
げ部に常に存在する状態を保つように溶解室へ冷鉄源を
連続的又は断続的に供給する冷鉄源供給手段と、溶解室
に突設され、出湯口を有する出湯部とを有し、冷鉄源が
嵩上げ部に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、前記溶解室内の冷鉄源は溶解中に溶解室
の冷鉄源装入口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、前記嵩上げ部は所定量の
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
していることを特徴とする冷鉄源の溶解設備。
【請求項１１】前記冷鉄源装入口の下方には溶解室内
を出入り可能なプッシャーが１基若しくは２基以上、更
に設けられていることを特徴とする請求項９又は請求項
１０に記載の冷鉄源の溶解設備。