JP2002146428A

JP2002146428A - アーク炉のスクラップ溶解方法及び溶解システム

Info

Publication number: JP2002146428A
Application number: JP2000335000A
Authority: JP
Inventors: Yoshimi Komatsu; 喜美小松; Hiroharu Tagashira; 弘治田頭; Hidefumi Tamura; 秀文田村
Original assignee: NKK Bars and Shapes Co Ltd
Current assignee: JFE Bars and Shapes Corp
Priority date: 2000-11-01
Filing date: 2000-11-01
Publication date: 2002-05-22

Abstract

(57)【要約】【課題】熱エネルギーをスクラップに伝達する際の着
熱効率を上げることができ、この結果、電力コストを下
げ、且つ生産性を上げることができるアーク炉のスクラ
ップ溶解制御方法及び装置を提供する。【解決手段】スクラップの溶解が不均一になればなる
ほど、着熱効率が落ち、電力原単位が上がること、逆に
いえば、スクラップの溶解が均一になればなるほど、着
熱効率が上がり、電力原単位が下がることを知見した。
そして、着熱効率を上げるために、スクラップの不均一
状況を把握し、残存スクラップを迅速に溶解できるよう
に、残存スクラップに内側及び外側から熱エネルギーを
集中する一方、さらに無駄なアーク電力を投入するのを
防止するように、アーク電力をコントロールした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、炉内に装入された
スクラップを、アーク熱を利用して加熱溶解するアーク
炉のスクラップ溶解方法及び溶解システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】アーク炉の一般的な操業は、以下の通り
である。まず主原料たるスクラップを炉内に装入し、ア
ーク熱によって溶解する。ある程度スクラップが溶解し
たのち、さらにスクラップを１回以上追加装入し、再び
アーク熱によって溶解する。その後、適当な精練用副原
料を投入して必要な精練作業を行い、スクラップを所望
の成分、温度の溶鋼とし、取鍋中に出鋼する。

【０００３】アーク炉において、主原料コストが大半を
占め、それに次いで電力コストの占める割合が大きい。
電力コストを下げることが製造コストを下げる点で重要
となる。従来から電力コストを下げ、且つ生産性を上げ
るために、投入されるアーク電力を上げ、アーク炉のｔ
ａｐ−ｔｏ−ｔａｐ、すなわち製鋼時間を短くすること
が行われている。

【０００４】しかし、実際には同じアーク電力を投入し
ても、熱エネルギーがスクラップに伝達される着熱効率
が、アーク炉の操業の方法によって異なる。このため、
さらなる電力コストの低下、及び生産性の向上のため
に、着熱効率を上げる試みが必要となる。

【０００５】ところで、アーク炉の生産性を向上する技
術として、直流アーク炉において、溶残スクラップが出
鋼時まで残っているのを防止する溶残スクラップの溶解
方法が知られている（特開平４−２２５７８２号公報参
照）。この溶残スクラップの溶解方法は、図９に示すよ
うに、磁気センサ１で炉体内の溶残スクラップ２の位置
を検出し、炉床導体３に流れる電流値を制御して直流用
電極４から出るアークを溶残スクラップ２の方向に向け
る。あるいは、図１０に示すように、磁気センサ１で炉
体内の溶残スクラップ２の位置を検出し、炉体内に酸素
を吹き込む酸素ランス５の先端を溶残スクラップ２の方
向に向けている。

【０００６】また、アーク炉の炉内スクラップの溶解状
況を的確に把握する技術として、製鋼用アーク炉の溶解
プロセス検出方法も知られている（特公平６−５０６７
４号公報参照）。この溶解プロセス検出方法は、直流ア
ーク炉の炉蓋に、光センサーを炉内に向けて適宜間隔で
配置し、光センサーでスクラップから溶解した溶湯の輻
射光を検知する。

【０００７】さらに、アーク炉の炉内スクラップの溶け
落ちを的確に把握する技術として、スクラップ溶け落ち
装置（特開平７−２８６２１８号公報参照）も知られて
いる。このスクラップ溶け落ち装置は、電気炉の炉蓋に
設けたＩＴＶカメラ、炉体の外周に設けたマイク、電気
炉へ投入する電力を管理する投入電力管理装置のうち、
少なくとも２つ以上の信号を入力とし、ファジィ推論を
行ってスクラップの溶け落ちを判定する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の溶残スクラッップの溶解方法にあっては、壁側に位
置する溶残スクラップ２にアークを向け、アーク熱を内
側のみから加えているので、溶残スクラップを両側から
効率良く溶解することができない。また、壁側に位置す
る溶残スクラップ２にアークを飛ばせるほど、アークの
偏向角度を大きくとれないという問題もある。さらに、
溶残スクラップ２にアークを向けているが、すでに溶け
落ちている部分にもアークが投入されることがあり、ス
クラップへの着熱効率を充分に上げることができない。
さらに、作業口から酸素ランスをスクラップに向けてい
るが、この方法によると酸素ランスを適用できる範囲が
限られてしまい、壁側に位置する溶残スクラップ２を溶
解することができない場合がある。三相交流用アーク炉
になると、電極が３本になるので、より一層酸素ランス
をスクラップに向けるのが困難になる。

【０００９】また、従来の製鋼用アーク炉の溶解プロセ
ス検出方法あるいはスクラップ溶け落ち検出装置にあっ
ては、残存するスクラップを検知する方法等は記載され
ているが、着熱効率を上げるための具体的な手段につい
ては一切記載されていない。

【００１０】そこで、本発明は、スクラップ溶解検出装
置の情報をもとに、熱エネルギーをスクラップに伝達す
る際の着熱効率を上げることができ、この結果、電力コ
ストを下げ、且つ生産性を上げることができるアーク炉
のスクラップ溶解制御方法及び装置を提供する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】以下、本発明について説
明する。本発明者は、スクラップの溶解の不均一さと、
電力原単位との関係を研究した。この結果、スクラップ
の溶解が不均一になればなるほど、着熱効率が落ち、電
力原単位が上がること、逆にいえば、スクラップの溶解
が均一になればなるほど、着熱効率が上がり、電力原単
位が下がることを見い出した。そして、本発明者は、残
存スクラップを把握するセンシング技術及び残存スクラ
ップにアーク熱及び補助熱量を付与する熱付与技術をリ
ンクさせることによって、最高の着熱効率を達成した。
すなわち、着熱効率を上げるために、スクラップの不均
一状況を把握し、残存スクラップを迅速に溶解できるよ
うに、残存スクラップに内側及び外側から熱エネルギー
を集中する一方、さらに無駄なアーク電力を投入するの
を防止するように、溶け落ちたスクラップに投入するア
ーク電力を抑えた。

【００１２】具体的には、本発明は、三相交流炉におい
て、炉壁近傍に残るスクラップの位置を把握し、把握さ
れた残存スクラップに近い三相交流用電極のアーク電力
を上げると共に、前記残存スクラップに近いバーナーか
ら投入される補助熱量を継続あるいは上げる一方、スク
ラップの倒れ込んだところの三相交流用電極のアーク電
力を下げると共に、スクラップの倒れ込んだところのバ
ーナーから投入される熱量を継続あるいは下げ、前記残
存スクラップの内側及び外側から前記残存スクラップに
効率良く熱量を加えることを特徴とする。

【００１３】ここで、残存スクラップの位置を把握する
のには、炉体の振動を検知する方法、磁気センサあるい
は光センサを使用する方法、あるいはカメラの映像を利
用する方法等、種々の方法を用いることができる。

【００１４】この発明によれば、スクラップの溶解状況
に応じて、スクラップの内側から投入されるアーク電力
が相毎に調整され、且つスクラップの外側から投入され
る補助熱量が補助熱量投入装置毎に調整される。したが
って、熱エネルギーがスクラップに伝達される着熱効率
を上げることができ、この結果、電力コストを下げ、且
つ生産性を上げることができる。

【００１５】また、本発明は、直流電気炉において、炉
壁近傍に残るスクラップの位置を把握し、把握された残
存スクラップに近いバーナーから投入される補助熱量を
継続あるいは上げる一方、スクラップの倒れ込んだとこ
ろのバーナーから投入される熱量を下げ、前記残存スク
ラップの内側及び外側から前記残存スクラップに効率良
く熱量を加えることを特徴とするアーク炉のスクラップ
溶解方法により、上述した課題を解決した。

【００１６】この発明によれば、スクラップの溶解状況
に応じて、スクラップの外側から投入される補助熱量が
補助熱量投入装置毎に調整される。したがって、熱エネ
ルギーがスクラップに伝達される着熱効率を上げること
ができ、この結果、電力コストを下げ、且つ生産性を上
げることができる。

【００１７】また、本発明は、把握された残存スクラッ
プの量に基づいて、スクラップを追加装入するタイミン
グを判定することを特徴とする。

【００１８】スクラップを追加装入するタイミングが遅
れ、溶鋼の温度が高くなると、熱損失が大きくなる。逆
に、スクラップを装入するタイミングが早すぎると、残
存スクラップが多くなるので、追加装入スクラップが装
入不可能になることがある。したがって、壁にある程度
スクラップが残存し、炉中央に湯だまりが相当量できた
頃に追加装入するのが一般的である。従来、スクラップ
を追加装入するタイミングは、スクラップ量及び投入電
力量から計算されていたが、スクラップの溶解状況、炉
の受熱条件、スクラップの種類等の条件によって左右さ
れ、計算どおりにはならなかった。しかしながら、上記
に記述の発明を利用することによって、例えば溶鋼の露
出面積を的確に把握することができ、その結果として、
スクラップ追加装入するタイミングを最適に決定するこ
とが可能になった。

【００１９】また、本発明は、三相交流炉において、炉
壁近傍に残るスクラップの位置を検出する検出手段と、
検出された残存スクラップに近い三相交流用電極のアー
ク電力を上げ、且つスクラップの倒れ込んだところの三
相交流用電極のアーク電力を下げるアーク電力調整手段
と、前記残存スクラップに近いバーナーから投入される
補助熱量を継続あるいは上げ、且つスクラップの倒れ込
んだところのバーナーから投入される熱量を継続あるい
は下げる補助熱量調整手段と、を備え、前記残存スクラ
ップの内側及び外側から前記残存スクラップに効率良く
熱量を加えることを特徴とするアーク炉のスクラップ溶
解システムとしても構成することができる。

【００２０】ここで、アーク電力調整手段は、手動ある
いは自動により、三相交流用電極のうち、例えば２番目
の電極のアーク電力を相対的に上げ、１番目及び３番目
の電極のアーク電力を相対的に下げる。また、アーク電
力調整手段は、アーク電力の調整が解消になったら、ア
ーク電力の制御を、元の制御状態に戻す。

【００２１】補助熱量調整手段は、バーナーに供給する
燃料の流量、及び酸素混合比を調整する。

【００２２】また、本発明は、前記検出手段は、炉内の
画像を撮像する撮影装置と、炉本体内の残存スクラップ
の位置を計測する画像処理装置とを備えることを特徴と
する。

【００２３】ここで、画像処理装置は、例えば画像を二
値化することによって、残存スクラップを抽出し、残存
スクラップの位置を計測する。

【００２４】この発明によれば、残存スクラップの位置
を把握することができる。

【００２５】また、本発明は、前記撮影装置は、炉蓋に
開けられた開口を開閉するシャッタと、前記開口内に進
入可能に設けられたカメラと、を備えることを特徴とす
る。

【００２６】この発明によれば、炉内においては、地金
が付着する可能性が高いが、炉内を観察するときのみシ
ャッタが開くのでカメラが地金によって閉塞することが
ない。

【００２７】さらに、本発明は、前記撮影装置は、前記
カメラの周辺に圧搾空気を吹き付ける吹き付け部を備え
ることを特徴とする。

【００２８】この発明によれば、カメラのレンズ部分へ
の熱その他が影響するのを防止したり、炉内からカメラ
に地金が付着するのを防止したりすることができる。

【００２９】また、本発明は、前記検出手段は、炉壁を
冷却する、複数に分割された冷却パネルの入口と出口の
温度差に基づいて、炉壁近傍に残るスクラップの位置を
検出することを特徴とする。

【００３０】この発明によれば、残存スクラップの位置
を把握することができる。

【００３１】

【発明の実施の形態】図１及び図２は、本発明のアーク
炉のスクラップ溶解方法及び溶解システムが適用される
アーク炉７を示す。アーク炉７は、三相交流を用い、炉
内に装入された原料をアーク熱で加熱溶解する。アーク
炉７は、炉壁近傍に残るスクラップの位置を把握するセ
ンシング技術と、アーク電力からの熱量及びバーナーか
らの熱量をスクラップに付与する熱付与技術とをリンク
させ、最高の着熱効率を達成している。

【００３２】アーク炉７は、炉殻の内面に耐火物でライ
ニングした炉本体８と、炉本体８の上面に載せられた耐
火物の炉蓋９とで炉室を形成する。炉殻側面には精練作
業を行うための操業口、溶鋼を注出するための出鋼口が
設けられ、下部には出鋼に際して炉本体を傾けるための
傾動装置が設けられる。炉本体８の外周の溶鋼がこない
位置には、耐火物が損耗するのを防止するために複数の
例えば１２分割、１６分割等された水冷パネルが設けら
れる。この水冷パネルは冷却水の入口と出口とを有す
る。また、炉本体の外周の溶鋼がある位置には、複数の
例えば８本の補助熱量を投入するバーナーが設けられ
る。バーナーからはＬＮＧ、灯油、Ｏｉｌ等の燃料が酸
素と共に吹きこまれる。これらの燃料の他に、アルミ
灰、アルミ系の原料の粉体のインジェクション、あるい
はカーボンを吹き込み、酸素と反応させて熱を上げても
よい。

【００３３】炉蓋９は、炉本体８に対して側方に旋回可
能に設けられる。この炉蓋９は、図２に示すように、内
周側の耐火物１０と、外周側の水冷パネル１１とを有す
る。炉蓋９には、炉蓋を貫通して三相交流用電極１２
ａ，１２ｂ，１２ｃ（以下単に電極１２ａ，１２ｂ，１
２ｃという）が同一のピッチ円上に略均等間隔を開けて
取り付けられる。この電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、
電極クランプに保持されている。また、ピッチ円の外側
には、炉本体８内の画像を撮影する１つ以上の例えば２
つの撮影装置１３，１３が設けられる。撮影装置１３の
撮影範囲を図１中Ｓで示す。

【００３４】図３は、撮影装置１３を示す。炉蓋９に
は、開口１４が開けられる。炉蓋９の上面には、開口を
開閉するシャッタ１５が取り付けられる。このシャッタ
１５は、炉内を観察するときに適宜シリンダ１６によっ
て開閉される。シリンダ１６は、炉内を観察するときの
み開となる。シャッタ１５の上方には、カメラ１７が設
けられる。カメラ１７は、カメラケース１８によって覆
われ、昇降シリンダ１９によって昇降可能に進入可能に
設けられている。カメラケースは冷却水によって水冷さ
れている。このカメラ１７は、シャッタ１５が開になっ
たときのみ炉内に進入し、炉内を観察する。吹き付け部
２０は、筒を通してカメラ１７の周辺に強烈に圧搾空気
を吹き付ける。これにより、カメラ１７のレンズ部分へ
の熱その他が影響するのが防止され、炉内からカメラ１
７に地金が付着するのが防止される。また、炉内におい
ては、地金が付着する可能性が高いが、炉内を観察する
ときのみシャッタ１５が開くのでカメラ１７が地金によ
って閉塞することもない。

【００３５】図４は、アーク炉のシステム構成図を示
す。アーク電力は、炉用変圧器２１、２次側母線２２を
経由して電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃに供給される。ア
ーク電力は、アーク炉制御盤によって、例えば溶解期、
精練期に合わせた電力制御、あるいはアーク電流の変動
をできるだけ少なくしたような制御がなされる。

【００３６】炉壁近傍に残るスクラップの位置を検出す
るセンシング技術としての検出手段は、上記撮影装置１
３と、画像処理装置２３とを備える。画像処理装置２３
は、撮影装置１３で撮影した炉体内の画像を二値化する
ことによって、残存スクラップを抽出し、残存スクラッ
プの位置を計測する。

【００３７】アーク電力調整手段としてのアーク電力調
整装置２４は、手動あるいは画像処理装置２３に連動し
て、検出された残存スクラップに近い電極１２ａのアー
ク電力を上げ、且つスクラップの倒れ込んだところの電
極１２ｂ，１２ｃのアーク電力を下げる。このアーク電
力の調整方法については後述する。

【００３８】補助熱量調整手段としての補助熱量調整装
置２５は、バーナー２８に供給する燃料の流量、及び酸
素混合比を調整することで、残存スクラップ２６に近い
バーナー２８から投入される補助熱量を継続あるいは上
げ、且つスクラップの倒れ込んだところのバーナー２８
から投入される熱量を継続あるいは下げる。なお、ここ
で、継続とは調整前の熱量から略変化させないことをい
う。また、熱量を下げるには、熱量を０にする場合も含
まれる。この補助熱量調整装置２５は、手動によりある
いは画像処理装置２３に連動して作動する。

【００３９】アーク炉７の一般的な操業は、以下の通り
である。まず主原料たるスクラップを炉内に装入し、ア
ーク熱によって溶解する。ある程度スクラップが溶解し
たのち、さらにスクラップを追加装入し、再びアーク熱
によって溶解する。スクラップは通常２回装入される
が、場合によっては３回装入されることもある。スクラ
ップがメルトダウンした後、適当な精練用副原料を投入
して必要な精練作業を行い、スクラップを所望の成分、
温度の溶鋼とし、取鍋中に出鋼する。

【００４０】次に、本発明の特徴的なスクラップの溶解
方法について説明する。炉内にスクラップを入れ、アー
ク電力を投入し、溶解を進めると、最初はアーク電力が
各電極からスクラップに均一に投入される。炉本体８の
中央部分には、アーク電力が効率良く投入されるので、
中央部分は比較的早く溶ける。このため、炉壁近傍にス
クラップが残る。さらに溶解が進むと、炉壁近傍に残る
スクラップが中心側に倒れ込む。

【００４１】スクラップは均一に倒れ込むことは少な
く、炉本体内にスクラップの倒れ込んでいる部分と倒れ
込んでいない部分が生じる。スクラップの倒れ込みは、
スクラップの種類や装入方法によって変化する。そし
て、炉内には、図５に示すように、炉壁近傍に残存スク
ラップ２６が残る。

【００４２】残存スクラップ２６の位置は、画像処理装
置２３で計測される。この例では、例えば電極１２ａの
近くに残存スクラップが残り、電極１２ｂ及び１２ｃの
近傍ではスクラップが倒れ込んでいる。また、バーナー
，の近傍に残存スクラップが残り、バーナー〜
の間ではスクラップが倒れ込んでいる。この場合、アー
ク電力調整装置２４は、把握された残存スクラップ２６
に近い電極１２ａのアーク電力を上げる一方、スクラッ
プの倒れ込んでいる電極１２ｂ及び１２ｃのアーク電力
を下げる。また、補助熱量調整装置２５は、残存スクラ
ップ２６に近いバーナー及びから投入される補助熱
量を継続する一方、スクラップの倒れ込んだところのバ
ーナー〜から投入される補助熱量を下げる。

【００４３】残存スクラップ２６が残っているところ
は、熱を吸収し易い着熱効率のよい部分である。この熱
を吸収し易い部分の電極１２ａのアーク電力を上げ、バ
ーナーから投入される補助熱量を継続することで、残存
スクラップ２６の内側及び外側から効率良く熱量を加え
ることができる。一方、スクラップが倒れ込んでいると
ころは、例えば水冷パネルに熱を奪われるなど着熱効率
が余り良くない。スクラップが倒れ込んでいるところに
熱を加えるのは、電力及び燃料の無駄になるので、この
部分には熱を加えないのが望ましい。

【００４４】図６は、時間と冷却パネルの冷却水の入口
と出口の温度差の関係を示す。図中Ａはスクラップが最
も速く倒れ込んだところの冷却パネルＡの冷却水の温度
差の時間的変化を示し、図中Ｂはスクラップが倒れ込ま
ずに最後まで残っていたところの冷却パネルの冷却水の
温度差の時間的変化を示す。また、図中実線は、溶解制
御を行っていない場合を示し、図中２点鎖線は溶解制御
を行っている場合を示す。なお、スクラップが早期に倒
れ込む冷却パネルＡ及び倒れ込まない冷却パネルＢの位
置は、ホットスポット、コールドスポットに限られな
い。

【００４５】スクラップが溶解し始めると、冷却パネル
Ａの部分でも冷却パネルＢの部分でも、均等に冷却水の
温度が上昇する。冷却パネルＡの位置でスクラップが倒
れ込むと、アーク熱が直接冷却パネルＡの冷却水の温度
上昇に使用される。このため、ある時間Ｔ１から急激に
冷却水の温度が上昇する。あるところまで温度が上昇す
ると、受熱と排熱とのバランスが取れ、定常状態にな
る。

【００４６】一方、スクラップが倒れ込まない位置の冷
却パネルＢでは、アーク熱がスクラップに伝達されてい
るので、冷却水の温度がなかなか上がらないが、系全体
では暖められるので温度が徐々に上がっていく。冷却パ
ネルＢの位置でもスクラップが倒れ込む（Ｔ２）と、ア
ーク熱が直接冷却パネルＢの冷却水の温度上昇に使用さ
れる。このため、ある時間から急激に冷却水の温度が上
昇する。冷却パネルＢの冷却水の温度が上昇しきるとス
クラップの溶け落ち、すなわちメルトダウンとなる。こ
のメルトダウンは、遅い方の冷却パネルＢに律速され
る。冷却パネルＡ及び冷却パネルＢ以外のその他の冷却
パネルは、冷却パネルＡと冷却パネルＢの間の温度推移
を示す。

【００４７】次に溶解制御を行った場合について説明す
る。冷却パネルＡの位置のスクラップが倒れ込んだこと
を把握すると、この冷却パネルＡに近い部分の電極１２
ｂ，１２ｃのアーク電力を下げる。これにより、温度上
昇の傾きはなだらかになる。これにより、電力が損失す
るのを防止することができる。その後やはり冷却水の温
度が上昇し、ある温度まで上昇すると、定常状態にな
る。

【００４８】冷却パネルＢに近い電極１２ａのアーク電
力は、残存スクラップに集中的に熱を加えられるよう
に、時間Ｔ１経過後から上げられる。これにより、冷却
パネルＢの位置に近い残存スクラップの倒れ込みも若干
早くなり、倒れ込んだ後の温度上昇の傾きも急になる。
したがって、冷却パネルＢの冷却水の温度が上昇しきる
メルトダウンが、ＭＤ１からＭＤ２に早くなる。なお、
上記電極の電力の上げ下げは、トータルの電力が一定に
なるように行われる。また、電極のアーク電力の比率を
変えるだけではなく、バーナーから投入される補助熱量
の比率も同様に変えている。

【００４９】

【実施例】図７は、アーク炉の操業を示すタイムチャー
トである。時間−１０分のとき、前のチャージの出鋼が
される。炉内の若干の補修の後、主装入が行われる。時
間０分のとき、電力が通電され、僅かな時間をおいて順
次バーナーの燃焼、酸素の吹き込みが行われる。そし
て、上述の溶解方法が採られる。ある程度スクラップが
溶解すると、スクラップが追加装入される。スクラップ
が追加装入されるタイミングは、撮影装置で把握された
残存スクラップの量に基づいて判定される。スクラップ
は、壁に残存スクラップが残っていて真中に湯溜まりが
あり、全体の６０％程度溶解した程度に追加装入され
る。

【００５０】その後、上述の溶解方法が行われ、スクラ
ップがメルトダウンしたところで出鋼される。本発明の
溶解方法によれば、出鋼から出鋼までの時間が全体的に
圧縮され、ｔａｐ−ｔｏ―ｔａｐを４分程度短くでき
た。また、溶解１トンあたりの電力原単位を１８ｋｗｈ
／ｔ程度減らすことができた。

【００５１】図８は、冷却パネルの給排水温度差の標準
偏差と電力原単位指数との関係を示したグラフである。
横軸は、標準偏差をとっているので、横軸の数値が大き
くなればなるほど温度差の不均一度が大きくなる。この
図から、温度差の標準偏差が大きくなればなるほど、す
なわち溶解の不均一度が上がれば上がるほど、電力原単
位指数が上がることがわかる。逆にいえばスクラップを
均一に溶解すればするほど、電力原単位指数は下がるこ
とがわかる。図中▲は、従来技術を示し、○は上記溶解
方法を適用した本発明を示す。上述のセンシング技術と
熱付与技術とをリンクさせることによって、スクラップ
を均一に溶解することができ、電力原単位指数を低減す
ることができた。

【００５２】なお、上記実施形態では、三相交流用電極
を用いた場合を示したが、直流用電極を用いたアーク炉
にも本発明は適用しうる。直流用電極を用いたアーク炉
の場合、溶解の均一性は三相交流用電極を用いた場合に
劣るが、外側のバーナーから投入される補助熱量の調整
で同じような技術を適用しうる。

【００５３】また、上記実施形態では、残存スクラップ
の位置を把握するのに撮影装置１３を用いているが、複
数に分割された冷却パネルの冷却水の入口と出口との温
度差によっても残存スクラップの位置を計測することも
できる。冷却水の温度差が大きく、抜熱が大きいという
ことは、冷却パネルが地金で覆われておらず、アーク熱
が冷却パネルに直接伝わっている可能性が大きい。一
方、冷却水の温度差が小さいところは地金（残存スクラ
ップ）が被っている可能性が大きい。したがって、冷却
水の温度差が小さい部分のみ、アーク電力を上げ、補助
熱量を上げることによって、カメラを使用した場合と同
様な効果を奏する。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
炉壁近傍に残るスクラップの位置を把握し、把握された
残存スクラップに近い三相交流用電極のアーク電力を上
げると共に、前記残存スクラップに近いバーナーから投
入される補助熱量を継続あるいは上げる一方、スクラッ
プの倒れ込んだところの三相交流用電極のアーク電力を
下げると共に、スクラップの倒れ込んだところのバーナ
ーから投入される熱量を継続あるいは下げ、前記残存ス
クラップの内側及び外側から前記残存スクラップに効率
良く熱量を加える。スクラップの溶解状況に応じて、ス
クラップの内側から投入されるアーク電力が調整され、
且つスクラップの外側から投入される補助熱量が調整さ
れる。したがって、熱エネルギーがスクラップに伝達さ
れる着熱効率を上げることができ、この結果、電力コス
トを下げ、且つ生産性を上げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態のアーク炉の溶解方法
に使用されるアーク炉を示す概略図。

【図２】上記アーク炉の炉蓋の平面図。

【図３】撮影装置を示す側面図（一部断面を含む）。

【図４】本発明の溶解システムのシステム構成図。

【図５】炉内のスクラップの溶解状況を示す図。

【図６】冷却パネルの時間と温度差の関係を示すグラ
フ。

【図７】アーク炉の操業のタイムチャート。

【図８】冷却水の給排水温度差と電力原単位指数との関
係を示したグラフ。

【図９】従来の溶残スクラップの溶解方法に使用される
アーク炉を示す垂直断面図。

【図１０】従来の溶残スクラップの溶解方法に使用され
るアーク炉を示す水平断面図。

【符号の説明】

１２ａ，１２ｂ，１２ｃ三相交流用電極１３撮影装置（検出手段）１５シャッタ１７カメラ２０吹き付け部２３画像処理装置（検出手段）２４アーク電力調整装置（アーク電力調整手段）２５補助熱量調整装置（補助熱量調整手段）２６残存スクラップ２８バーナー

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 21/00 Ｆ２７Ｄ 21/00 Ａ 21/02 21/02 (72)発明者田村秀文東京都中央区新川２丁目12番８号エヌケーケー条鋼株式会社内Ｆターム(参考） 4K014 CC01 CC04 CD04 CD11 4K045 AA04 BA02 DA02 DA07 RA06 RB02 RB12 RC10 4K051 AA05 AB03 HA03 4K056 AA05 BB01 BB08 CA02 FA03 FA04 FA22 FA23

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】三相交流炉において、炉壁近傍に残るスクラップの位置を把握し、把握された残存スクラップに近い三相交流用電極のアー
ク電力を上げると共に、前記残存スクラップに近いバー
ナーから投入される補助熱量を継続あるいは上げる一
方、スクラップの倒れ込んだところの三相交流用電極のアー
ク電力を下げると共に、スクラップの倒れ込んだところ
のバーナーから投入される熱量を継続あるいは下げ、前記残存スクラップの内側及び外側から前記残存スクラ
ップに効率良く熱量を加えることを特徴とするアーク炉
のスクラップ溶解方法。
【請求項２】直流電気炉において、炉壁近傍に残るスクラップの位置を把握し、把握された残存スクラップに近いバーナーから投入され
る補助熱量を継続あるいは上げる一方、スクラップの倒
れ込んだところのバーナーから投入される熱量を下げ、前記残存スクラップの内側及び外側から前記残存スクラ
ップに効率良く熱量を加えることを特徴とするアーク炉
のスクラップ溶解方法。
【請求項３】把握された残存スクラップの量に基づい
て、スクラップを追加装入するタイミングを判定するこ
とを特徴とする請求項１又は２に記載のアーク炉のスク
ラップ溶解方法。
【請求項４】三相交流炉において、炉壁近傍に残るスクラップの位置を検出する検出手段
と、検出された残存スクラップに近い三相交流用電極のアー
ク電力を上げ、且つスクラップの倒れ込んだところの三
相交流用電極のアーク電力を下げるアーク電力調整手段
と、前記残存スクラップに近いバーナーから投入される補助
熱量を継続あるいは上げ、且つスクラップの倒れ込んだ
ところのバーナーから投入される熱量を継続あるいは下
げる補助熱量調整手段と、を備え、前記残存スクラップの内側及び外側から前記残存スクラ
ップに効率良く熱量を加えることを特徴とするアーク炉
のスクラップ溶解システム。
【請求項５】前記検出手段は、炉本体内の画像を撮影
する撮影装置と、炉本体内の残存スクラップの位置を計
測する画像処理装置とを備えることを特徴とする請求項
４に記載のアーク炉のスクラップ溶解システム。
【請求項６】前記撮影装置は、炉蓋に開けられた開口
を開閉するシャッタと、前記開口を介して炉内に進入可
能に設けられたカメラと、を備えることを特徴とする請
求項５に記載のアーク炉のスクラップ溶解システム。
【請求項７】前記撮影装置は、前記カメラの周辺に圧
搾空気を吹き付ける吹き付け部を備えることを特徴とす
る請求項６に記載のアーク炉のスクラップ溶解システ
ム。
【請求項８】前記検出手段は、炉壁を冷却する、複数
に分割された冷却パネルの入口と出口の温度差に基づい
て、炉壁近傍に残るスクラップの位置を検出することを
特徴とする請求項４に記載のアーク炉のスクラップ溶解
システム。