JP2002339013A - 鋼ダライコ屑の溶解方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶解室の上蓋を解放することや鋼ダライコ屑
の溶融による棚吊りを起こすことなく、どのような型式
のアーク溶解設備であっても大量の鋼ダライコ屑を溶解
用原料として使用して溶湯を溶製する。 【解決手段】 溶解室２を取り囲む側壁７又は上蓋８に
設置した装入口６から鋼ダライコ屑２２を溶解室内に装
入しながら、溶解室内の鋼ダライコ屑をアーク２６によ
り溶解する。その際、溶解室から発生する排ガスを前記
装入口とは異なる位置に設置した排気口１４から排出し
ながら溶解することが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、大量の鋼ダライコ
屑を安価な溶解用原料としてアーク熱により溶解する方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鉄スクラップや直接還元鉄等の冷鉄源を
アーク溶解設備にて溶解する際は、一般に、冷鉄源を一
旦供給用バケットに積載し、次いで、供給用バケットか
らアーク溶解設備の溶解室内に装入する方法が行なわれ
ている。鉄スクラップを主体とする冷鉄源は嵩密度が小
さいため、アーク溶解設備の１ヒートの溶湯量に対応す
る冷鉄源全量を１回の装入チャンスで溶解室内に装入す
ることは困難であり、そのため、例えば鉄鋼便覧第II巻
製銑・製鋼（日本鉄鋼協会編、第３版、５５６頁）（以
下、「先行技術１」と記す）に示されるように、最初の
装入チャンスに装入（以下、「初装入」と記す）した冷
鉄源をある程度溶解して溶解室内に冷鉄源を装入するた
めの空間を形成した後、溶解室の上蓋を開放して第２回
目の冷鉄源の装入（以下、「追加装入」と記す）を行な
っている。場合によっては、更に溶解を続けて第３回目
の追加装入を行なうこともある。

【０００３】ところで、安価な冷鉄源として鋼ダライコ
屑がある。これは鋼の切削加工等で生じる加工屑であ
り、その嵩密度は通常の鉄スクラップの１／３から１／
５程度で極めて小さい。従って、先行技術１のような溶
解方法において鋼ダライコ屑を溶解用原料として大量に
使用した場合には、嵩密度が低いことに起因して追加装
入の回数が大幅に増加する。この追加装入時には、溶解
室の上蓋を開閉するために通電を中断しなければなら
ず、生産性が低下し、又、溶解室上蓋の解放時には溶解
室内の熱が放散するために熱効率が悪化するという問題
点もある。

【０００４】一方、溶解中には冷鉄源を溶解室に直接装
入せずに、溶解室に直結された予熱室に装入し、溶解室
から発生する排ガスにより予熱室内で予熱してから溶解
室内に装入する型式のアーク溶解設備が特開平７−１８
０９７５号公報（以下「先行技術２」と記す）に開示さ
れている。又、溶解室に直結された予熱室内と溶解室内
とに１ヒート分の冷鉄源全量を溶解毎に装入し、予熱室
内に装入した冷鉄源を排ガスで予熱しつつ溶解する型式
のアーク溶解設備が特公平６−４６１４５号公報（以下
「先行技術３」と記す）に開示されている。先行技術２
では追加装入の際にも溶解室の上蓋を開閉する必要がな
く、又、先行技術３では追加装入自体する必要がなく、
従って、先行技術２及び先行技術３において鋼ダライコ
屑を配合した場合には、先行技術１における上記の問題
点は解消される。

【０００５】しかし、鋼ダライコ屑は肉厚が薄く、排ガ
スとの単位質量当たりの接触面積が大きく、そのために
予熱され易く、更に表面には油分が付着していることも
あり、鋼ダライコ屑を予熱すると優先的に予熱され、予
熱雰囲気中に酸素が存在する状態では、場合によっては
酸化溶融して他の冷鉄源と融着し、先行技術２及び先行
技術３のような型式の予熱室内では棚吊りして、予熱室
から溶解室への冷鉄源の供給が阻害される虞がある。そ
のため、先行技術２及び先行技術３のような、溶解室と
直結された予熱室を備えたアーク溶解設備において鋼ダ
ライコ屑を溶解用原料として使用する場合には、鋼ダラ
イコ屑は初装入のみに限られる、若しくは、予熱室に装
入する場合には配合量が制限されており、安価な鋼ダラ
イコ屑の大量使用による製造コストの削減が達成できな
いという問題点がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】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
上蓋を解放することや鋼ダライコ屑の溶融による棚吊り
を起こすことなく、どのような型式のアーク溶解設備で
あっても大量の鋼ダライコ屑を溶解用原料として使用す
ることができる溶解方法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の発明による鋼ダラ
イコ屑の溶解方法は、溶解室を取り囲む側壁又は上蓋に
設置した装入口から鋼ダライコ屑を溶解室内に装入しな
がら、溶解室内の鋼ダライコ屑をアークにより溶解する
ことを特徴とするものである。

【０００８】第２の発明による鋼ダライコ屑の溶解方法
は、第１の発明において、溶解室から発生する排ガスを
前記装入口とは異なる位置に設置した排気口から排出し
ながら鋼ダライコ屑を溶解することを特徴とするもので
ある。

【０００９】第３の発明による鋼ダライコ屑の溶解方法
は、溶解室と、この溶解室に直結するシャフト型の原料
装入室とを有するアーク溶解設備を用い、鋼ダライコ屑
が溶解室及び原料装入室に存在する状態を保つように鋼
ダライコ屑を原料装入室へ供給すると共に、溶解室から
発生する排ガスを原料装入室とは異なる位置に設置した
排気口から排出しながら、溶解室内の鋼ダライコ屑をア
ークにより溶解し、溶解室内に所定量の溶湯が生成した
時点で出湯することを特徴とするものである。

【００１０】第１の発明及び第２の発明では、鋼ダライ
コ屑を側壁又は上蓋に設置された装入口から溶解室内に
装入するので、鋼ダライコ屑の溶解室への装入の際に上
蓋を解放する必要がなく、そのために連続してアーク加
熱することができるので、上蓋解放に起因する生産性の
低下並びに熱効率の悪化を防止することができる。又、
溶解室で発生する排ガスを鋼ダライコ屑の装入口とは異
なる位置から排出させた場合には、溶解室へ装入される
前の鋼ダライコ屑は排ガスにより実質的に予熱されず、
鋼ダライコ屑の酸化・融着が防止され、鋼ダライコ屑を
溶解室へ安定して供給することができる。

【００１１】第３の発明では、鋼ダライコ屑を溶解室に
直結されたシャフト型の原料装入室から連続して溶解室
内に装入するので、鋼ダライコ屑の溶解室への装入の際
に溶解室を解放する必要がなく、従って、先行技術１の
ような追加装入時の上蓋解放に起因する生産性の低下並
びに熱効率の悪化を防止することができる。又、溶解室
から発生する排ガスを原料装入室とは異なる位置に設置
した排気口から排出させるので、溶解室へ装入される前
の鋼ダライコ屑は排ガスにより実質的に予熱されず、鋼
ダライコ屑の酸化・融着が防止され、鋼ダライコ屑を溶
解室へ安定して供給することができる。

【００１２】

【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に基づき説明する。図１は、本発明の実施の形態
の例を示す図であり、本発明を実施したアーク溶解設備
の縦断面概略図である。

【００１３】図１に示すように、内部を耐火物で構築さ
れ、底部に下部電極９を備えた溶解室２の周辺上部に
は、溶解室２を取り囲むようにして水冷構造で金属製の
側壁７が配置され、この側壁７の上部は開閉自在な水冷
構造の上蓋８で覆われている。この上蓋８を貫通して、
溶解室２内までの上下移動が可能な黒鉛製の上部電極１
０が設けられ、下部電極９と上部電極１０とは直流電源
（図示せず）に連結されており、下部電極９と上部電極
１０との間でアーク２６を発生させる。又、溶解室２に
は出湯口（図示せず）が設けられている。

【００１４】側壁７には、その先端部が装入口６として
溶解室２に開口している原料供給室５が、側壁７を貫通
して設置されている。原料供給室５内にはプッシャー１
９が設置され、このプッシャー１９を原料供給室５内で
作動させることにより、原料供給室５の上部側に設置さ
れた蓋２０を介して原料供給室５内に装入された鋼ダラ
イコ屑２２が連続的若しくは断続的に装入口６から溶解
室２内へ供給されるようになっている。図１では原料供
給室５が側壁７を貫通しているが、上蓋８を貫通するよ
うに配置しても良い。

【００１５】又、側壁７を貫通して、溶解室２内までの
上下移動が可能な酸素吹き込みランス１１と炭材吹き込
みランス１２とが設けられ、酸素吹き込みランス１１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１２からは空気や窒素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。

【００１６】上蓋８には排気口１４が設けられ、この排
気口１４と接続してダクト１５が設けられ、溶解室２内
で発生する高温の排ガスは排気口１４及びダクト１５を
介して集塵機（図示せず）に吸引されて排出される。即
ち、溶解室２で発生する排ガスは原料供給室５内に流入
しないようになっており、原料供給室５内の鋼ダライコ
屑２２は排ガスにより予熱されないようになっている。
図１では排気口１４を上蓋８に設置しているが、側壁７
に設置しても良い。

【００１７】溶解室２の上方には、走行台車３０に吊り
下げられた底開き型の供給用バケット２１が設けられ、
この供給用バケット２１から上蓋８を解放した状態で溶
解用原料としての鉄スクラップ等が溶解室２内に装入さ
れるようになっている。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。

【００１８】このように構成される直流式アーク溶解設
備１において鋼ダライコ屑２２を含めて冷鉄源を溶解す
るに際しては、先ず、供給用バケット２１に鉄スクラッ
プや冷銑、及び鋼ダライコ屑２２等の冷鉄源（図示せ
ず）を溶解用原料として積載し、これらの冷鉄源を積載
した供給用バケット２１を走行台車３０により溶解室２
の直上に搬送し、予め上部電極１０を上昇させて取り外
すと共に上蓋８を開放して、これらの冷鉄源を初装入と
して溶解室２内に装入する。次いで、上蓋８を閉じて上
部電極１０を溶解室２内に挿入し、下部電極９と上部電
極１０との間に直流電流を給電して、上部電極１０と下
部電極９及び装入した冷鉄源との間でアーク２６を発生
させ、発生するアーク熱により初装入として装入した冷
鉄源を溶解して溶湯２４を生成させる。溶湯２４の生成
に伴い、生石灰及び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２５を溶湯２４上に形成させ、溶湯
２４の酸化を防止すると共に溶湯２４の保温を図る。

【００１９】又、初装入として装入した冷鉄源の溶解が
進み、酸素吹き込みランス１１及び炭材吹き込みランス
１２の溶解室２内への挿入が可能となったなら、酸素吹
き込みランス１１及び炭材吹き込みランス１２を溶解室
２内に挿入して、酸素吹き込みランス１１及び炭材吹き
込みランス１２から酸素と炭材とを溶湯２４面又は溶融
スラグ２５中に吹き込むことが望ましい。吹き込まれて
溶湯２４中に溶解した炭材又は溶融スラグ２５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２５をフォー
ミングさせて、アーク２６が溶融スラグ２５に包まれる
ので、アークの着熱効率が上昇する。

【００２０】このようにして初装入としての冷鉄源をほ
ぼ溶解したならば、プッシャー１９を作動させて原料供
給室５から鋼ダライコ屑２２を溶解室２内に供給する。
溶解室２内に供給された鋼ダライコ屑２２は溶湯２４の
熱により加熱されて溶解する。原料供給室５内の鋼ダラ
イコ屑２２が減少したならば、蓋２０を開けて新たに鋼
ダライコ屑２２を原料供給室５内に装入する。

【００２１】鋼ダライコ屑２２を連続的若しくは断続的
に溶解室２内に供給して溶解させ、１ヒート分の溶湯２
４が溶解室２内に生成したならば、鋼ダライコ屑２２の
溶解室２への供給を停止して、溶湯２４を加熱・昇温
し、必要により脱炭等の精錬を行なった後、出湯口から
溶湯保持容器（図示せず）に溶湯２４を出湯する。出湯
後、溶湯２４は必要に応じて取鍋精錬炉等にて精錬した
後、連続鋳造機等で鋳造する。溶湯２４を出湯し、更に
必要に応じて溶融スラグ２５を排滓した後、上蓋８を解
放して初装入としての冷鉄源を供給用バケット２１を介
して溶解室２内に再度装入し、溶解を再開する。

【００２２】このようにして鋼ダライコ屑２２を溶解す
ることで、溶解用原料における鋼ダライコ屑２２の配合
比率を大幅に増加させることができる。又、鋼ダライコ
屑２２の溶解室２への供給の際にも連続してアーク加熱
することができるので、生産性を低下させることがな
く、更に、溶解室２で生成する排ガスにより原料供給室
５内の鋼ダライコ屑２２を予熱しないので、鋼ダライコ
屑２２の酸化・融着が防止され、鋼ダライコ屑２２を溶
解室２内に安定して供給することができる。

【００２３】次いで、第２の実施の形態について、図２
及び図３に基づき説明する。図２は、本発明の実施の形
態の他の例を示す図であり、本発明を実施したアーク溶
解設備の縦断面概略図、図３は、図２のＸ−Ｘ’矢視に
よる縦断面概略図である。

【００２４】この直流式アーク溶解設備１Ａは、鋼ダラ
イコ屑２２並びに鉄スクラップや冷銑等の冷鉄源２３を
アーク溶解するための溶解室２と、溶解室２の上部に直
結し、上方に向かって延在するシャフト型の予熱室３と
を備えている。この溶解室２及び予熱室３には鋼ダライ
コ屑２２並びに鉄スクラップや冷銑等の冷鉄源２３が装
入される。

【００２５】溶解室２の周辺上部には、水冷構造で金属
製の側壁７が配置され、この側壁７の上部には開閉自在
な水冷構造の上蓋８が設けられており、この上蓋８を貫
通して溶解室２の上方からその中にほぼ垂直に上部電極
１０が挿入されている。又、溶解室２の底部には、上部
電極１０と対向する位置に下部電極９が設けられてい
る。そしてこれらの電極によって形成されるアーク２６
により、鋼ダライコ屑２２及び冷鉄源２３が溶解され、
溶湯２４となる。溶湯２４の上には溶融スラグ２５が形
成されており、アーク２６はこの溶融スラグ２５中に形
成されることとなる。

【００２６】側壁７には、その先端部が装入口６として
溶解室２に開口している原料供給室５が、側壁７を貫通
して設置されている。原料供給室５内にはプッシャー１
９が設置され、このプッシャー１９を原料供給室５内で
作動させることにより、原料供給室５の上部側に設置さ
れた蓋２０を介して原料供給室５内に装入された鋼ダラ
イコ屑２２が連続的若しくは断続的に装入口６から溶解
室２内へ供給されるようになっている。図３では原料供
給室５が側壁７を貫通しているが、上蓋８を貫通するよ
うに配置しても良い。

【００２７】又、側壁７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１１と炭材吹き込みラン
ス１２とが、その先端を溶湯湯面に向けて挿入されてお
り、前述したように、酸素吹き込みランス１１からは酸
素が吹き込まれ、炭材吹き込みランス１２からは炭材が
吹き込まれる。

【００２８】予熱室３の上方には、走行台車３０に吊り
下げられた底開き型の供給用バケット２１が設けられ、
この供給用バケット２１から、予熱室３の上部に設けた
開閉自在な供給口２７を介して、鉄スクラップ、冷銑、
直接還元鉄等の冷鉄源２３が予熱室３内に装入される。
鋼ダライコ屑２２も予熱室３内に装入しても良いが、予
熱時の酸化・融着を防止する観点から、装入する場合に
も鋼ダライコ屑２２の酸化・融着による冷鉄源２３の棚
吊りが発生しないようにするため、極力少なくする必要
があり、従って、望ましくは装入しない方が良い。

【００２９】供給用バケット２１からの冷鉄源２３の装
入は、操業中に、冷鉄源２３が溶解室２と予熱室３とに
連続して存在する状態を保つように予熱室３へ冷鉄源２
３を連続的又は断続的に供給する。この際の冷鉄源２３
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、予熱室３内の冷鉄源２３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２１による冷鉄源２３の投入
を制御するようにしても良い。

【００３０】予熱室３の上端にはダクト１５が設けら
れ、ダクト１５の他端は集塵機（図示せず）に連結され
ており、溶解室２で発生する排ガスの排出流路を構成し
ている。即ち、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１５を経由して排出され、予熱室３を通
過する排ガスにより予熱室３内に装入された冷鉄源２３
は予熱され、予熱された冷鉄源２３は、溶解室２内で溶
解される冷鉄源２３の量に見合って溶解室２内に自由落
下し、溶解室２へ装入される。この場合、予熱室３の側
壁は、下方に向かって広がるテーパーを有しており、こ
のようなテーパーを有することにより、予熱室３内の冷
鉄源２３を安定的に溶解室２内へ供給することができ
る。

【００３１】溶解室２の予熱室３を設置した部位の反対
側には、その底部に、扉２８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１６
と、その側壁に、扉２９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１７とが設
けられている。溶解室２における予熱室３と出湯口１６
との関係は、溶解室２の中心に対し１８０度の対向する
位置に限るものではなく、９０度の位置であっても良
い。そして、出湯口１６の鉛直上方に対応する部位の上
蓋８には、バーナー１３が取り付けられている。バーナ
ー１３は、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
により溶解室２内で燃焼させる。このようにして直流式
アーク溶解設備１Ａが構成されている。この直流式アー
ク溶解設備１Ａにおいては、溶解室２に対して予熱室３
自体が排ガスのための排気口の役割を果たしている。

【００３２】このように構成される直流式アーク溶解設
備１Ａにおいて鋼ダライコ屑２２及び冷鉄源２３を溶解
するに際しては、先ず、供給用バケット２１に鉄スクラ
ップ、冷銑、直接還元鉄等の冷鉄源２３を積載し、これ
らの冷鉄源２３を予熱室３内に装入する。予熱室３内に
装入された冷鉄源２３は、溶解室２内にも初装入として
装入される。こうして、冷鉄源２３が溶解室２と予熱室
３とに連続して存在する状態とする。前述したように、
鋼ダライコ屑２２を予熱室３内へ装入することは好まし
くなく、極力少なくする若しくは装入しないようにす
る。尚、初装入としての冷鉄源２３を溶解室２内へ均一
に装入するため、上蓋８を開けて予熱室３と反対側の溶
解室２内に冷鉄源２３を予め装入しておくこともでき
る。この場合には、溶解用原料として鋼ダライコ屑２２
を装入しても良い。

【００３３】次いで、下部電極９と上部電極１０との間
に直流電流を給電して、上部電極１０と下部電極９及び
装入した冷鉄源２３との間でアーク２６を発生させ、発
生するアーク熱により初装入として装入した冷鉄源２３
を溶解して溶湯２４を生成させる。溶湯２４の生成に伴
い、生石灰及び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２５を溶湯２４上に形成させ、溶湯２
４の酸化を防止すると共に溶湯２４の保温を図る。

【００３４】又、初装入として装入した冷鉄源２３の溶
解が進み、酸素吹き込みランス１１及び炭材吹き込みラ
ンス１２の溶解室２内への挿入が可能となったなら、酸
素吹き込みランス１１及び炭材吹き込みランス１２を溶
解室２内に挿入して、酸素吹き込みランス１１及び炭材
吹き込みランス１２から酸素と炭材とを溶湯２４面又は
溶融スラグ２５中に吹き込むことが望ましい。吹き込ま
れて溶湯２４中に溶解した炭材又は溶融スラグ２５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２５をフ
ォーミングさせて、アーク２６が溶融スラグ２５に包ま
れるので、アークの着熱効率が上昇する。

【００３５】又、これらにより発生する排ガスは予熱室
３及びダクト１５を経由して排出され、この排ガスの熱
により予熱室３内の冷鉄源２３が予熱される。原料供給
室５には排ガスが流入しないようになっており、原料供
給室５内の鋼ダライコ屑２２は予熱されることがない。

【００３６】溶解室２内での冷鉄源２３の溶解に伴い、
予熱室３内の冷鉄源２３が順次溶解室２内に供給される
ため、予熱室３内の冷鉄源２３の上端位置が低下してく
る。この場合、予熱室３内に装入した冷鉄源２３が溶解
室２と予熱室３とに連続して存在する状態を保つよう
に、供給用バケット２１から予熱室３へ冷鉄源２３を連
続的又は断続的に装入する。これにより、常に一定以上
の冷鉄源２３が溶解室２内及び予熱室３内に存在してい
る状態が保たれる。

【００３７】一方、初装入として装入した冷鉄源２３が
ほぼ溶解したならば、プッシャー１９を作動させて原料
供給室５から鋼ダライコ屑２２を溶解室２内に供給す
る。溶解室２内に供給された鋼ダライコ屑２２は溶湯２
４の熱により加熱されて溶解する。原料供給室５内の鋼
ダライコ屑２２が減少したならば、蓋２０を開けて新た
に鋼ダライコ屑２２を原料供給室５内に装入する。

【００３８】このようにして鋼ダライコ屑２２を連続的
若しくは断続的に溶解室２内に供給しながら、予熱室３
内の冷鉄源２３と供給された鋼ダライコ屑２２とを溶解
し、１ヒート分の溶湯２４が溶解室２内に生成したなら
ば、鋼ダライコ屑２２の溶解室２への供給を停止して、
溶湯２４を加熱・昇温し、必要により脱炭等の精錬を行
ない、出湯口１６から溶湯保持容器（図示せず）に溶湯
２４を出湯する。この際、溶解室２内には若干量の溶湯
２４を残す。出湯後、溶湯２４は必要に応じて取鍋精錬
炉等にて精錬した後、連続鋳造機等で鋳造する。溶湯２
４を出湯し、更に必要に応じて溶融スラグ２５を排滓し
た後、鋼ダライコ屑２２の原料供給室５から溶解室２へ
の供給を再開する。鋼ダライコ屑２２の溶解室２への供
給と前後してアーク加熱を再開し、鋼ダライコ屑２２及
び冷鉄源２３の溶解を再開する。

【００３９】このようにして鋼ダライコ屑２２を溶解す
ることで、溶解用原料における鋼ダライコ屑２２の配合
比率を大幅に増加させることができる。又、鋼ダライコ
屑２２の溶解室２への供給の際にも連続してアーク加熱
することができるので、生産性を低下させることがな
く、更に、溶解室２で生成する排ガスにより原料供給室
５内の鋼ダライコ屑２２を予熱しないので、鋼ダライコ
屑２２の酸化・融着が防止され、鋼ダライコ屑２２を溶
解室２内に安定して供給することができる。

【００４０】次に、第３の実施の形態について、図４に
基づき説明する。図４は、本発明の実施の形態の他の例
を示す図であり、本発明を実施したアーク溶解設備の縦
断面概略図である。

【００４１】この直流式アーク溶解設備１Ｂは、鋼ダラ
イコ屑２２並びに鋼ダライコ屑２２と他の冷鉄源との混
合物をアーク溶解するための溶解室２と、溶解室２の上
部に直結し、上方に向かって延在するシャフト型の原料
装入室４とを備えている。この溶解室２及び原料装入室
４には溶解用原料として鋼ダライコ屑２２、並びに鋼ダ
ライコ屑２２と鉄スクラップ、冷銑、直接還元鉄等の他
の冷鉄源との混合物が装入される。

【００４２】溶解室２の周辺上部には、水冷構造で金属
製の側壁７が配置され、この側壁７の上部には開閉自在
な水冷構造の上蓋８が設けられており、この上蓋８を貫
通して溶解室２の上方からその中にほぼ垂直に上部電極
１０が挿入されている。又、溶解室２の底部には、上部
電極１０と対向する位置に下部電極９が設けられてい
る。そしてこれらの電極によって形成されるアーク２６
により、鋼ダライコ屑２２を含む溶解用原料が溶解さ
れ、溶湯２４となる。溶湯２４の上には溶融スラグ２５
が形成されており、アーク２６はこの溶融スラグ２５中
に形成されることとなる。

【００４３】原料装入室４の上方には、走行台車３０に
吊り下げられた底開き型の供給用バケット２１が設けら
れ、この供給用バケット２１から、原料装入室４の上部
に設けた開閉自在な供給口２７を介して、鋼ダライコ屑
２２が原料装入室４内に装入される。鋼ダライコ屑２２
以外に、鉄スクラップや冷銑及び直接還元鉄等も鋼ダラ
イコ屑２２と混合して原料装入室４内に装入しても良
い。

【００４４】原料装入室４には、原料装入室４内を出入
り可能なプッシャー１８が設置されている。原料装入室
４内の鋼ダライコ屑２２は、溶解室２内で溶解される鋼
ダライコ屑２２の量に見合って自重により自由落下して
溶解室２内へ供給されるが、プッシャー１８を作動させ
ることにより、原料装入室４内の鋼ダライコ屑２２を確
実に溶解室２内へ供給することができる。プッシャー１
８は多いほど鋼ダライコ屑２２の供給が安定するので、
２基以上設置することが好ましい。

【００４５】供給用バケット２１からの鋼ダライコ屑２
２の装入は、操業中に、鋼ダライコ屑２２が溶解室２と
原料装入室４とに連続して存在する状態を保つように原
料装入室４へ鋼ダライコ屑２２を連続的又は断続的に供
給する。この際の鋼ダライコ屑２２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、原料装入室４内の鋼ダライコ屑２２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２１による鋼ダライコ屑２２の投入を
制御するようにしても良い。

【００４６】上蓋８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１１と炭材吹き込みランス１
２とが、その先端を溶湯湯面に向けて挿入されており、
前述したように、酸素吹き込みランス１１からは酸素が
供給され、炭材吹き込みランス１２からは炭材が吹き込
まれる。又、上蓋８には排気口１４が設けられ、この排
気口１４と接続するダクト１５が設けられ、ダクト１５
の他端は集塵機（図示せず）に連結されており、溶解室
２で発生する高温の排ガスは排気口１４及びダクト１５
を経由して排出され、原料装入室４内に装入された鋼ダ
ライコ屑２２は排ガスにより予熱されないようになって
いる。

【００４７】溶解室２の原料装入室４を設置した部位の
反対側には、その底部に、扉２８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１
６と、その側壁に、扉２９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１７とが
設けられている。溶解室２における原料装入室４と出湯
口１６との関係は、溶解室２の中心に対し１８０度の対
向する位置に限るものではなく、９０度の位置であって
も良い。そして、出湯口１６の鉛直上方に対応する部位
の上蓋８には、バーナー１３が取り付けられている。バ
ーナー１３は、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
空気により溶解室２内で燃焼させる。このようにして直
流式アーク溶解設備１Ｂが構成されている。

【００４８】このように構成される直流式アーク溶解設
備１Ｂにおいて鋼ダライコ屑２２を溶解するに際して
は、先ず、供給用バケット２１を介して鋼ダライコ屑２
２を原料装入室４内に装入する。鋼ダライコ屑２２以外
に鉄スクラップや冷銑及び直接還元鉄等の冷鉄源を装入
しても良い。原料装入室４内に装入された鋼ダライコ屑
２２は、溶解室２内にも装入され、やがて原料装入室４
内を充填する。尚、初装入としての鋼ダライコ屑２２を
溶解室２内へ均一に装入するため、上蓋８を開けて原料
装入室４と反対側の溶解室２内に鋼ダライコ屑２２を予
め装入しておくこともできる。この場合、鋼ダライコ屑
２２と共に前述した他の冷鉄源を装入しても良い。

【００４９】次いで、下部電極９と上部電極１０との間
に直流電流を給電して、上部電極１０と下部電極９及び
装入した鋼ダライコ屑２２又は他の冷鉄源との間でアー
ク２６を発生させ、発生するアーク熱により初装入とし
て装入した鋼ダライコ屑２２及び他の冷鉄源を溶解して
溶湯２４を生成させる。溶湯２４の生成に伴い、生石灰
及び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２５を溶湯２４上に形成させ、溶湯２４の酸化を
防止すると共に溶湯２４の保温を図る。

【００５０】溶湯２４の生成する頃から、酸素吹き込み
ランス１１から酸素を、又、炭材吹き込みランス１２か
ら炭材を、溶解室２内の溶湯２４又は溶融スラグ２５中
に吹き込むことが望ましい。吹き込まれて溶湯２４中に
溶解した炭材又は溶融スラグ２５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２５をフォーミングさせ
て、アーク２６が溶融スラグ２５に包まれるので、アー
クの着熱効率が上昇する。この間、ダクト１５を介して
溶解室２で発生する排ガスを排気する。

【００５１】溶湯２４の生成に伴い、原料装入室４内の
鋼ダライコ屑２２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、原料装入室４内の鋼ダライ
コ屑２２が減少するので、この減少分を補うために供給
用バケット２１から原料装入室４へ鋼ダライコ屑２２を
連続的又は断続的に装入する。これにより、常に一定以
上の鋼ダライコ屑２２が溶解室２内及び原料装入室４内
に存在している状態が保たれる。鋼ダライコ屑２２の溶
解室２への供給が不安定な場合には、プッシャー１８を
作動させて、鋼ダライコ屑２２を強制的に溶解室２へ供
給する。

【００５２】鋼ダライコ屑２２の溶解が進行して所定量
の溶湯２４、例えば１ヒート分の溶湯２４が溶解室２内
に生成したならば、溶解室２を出湯口１６側へ傾動さ
せ、溶解室２内の鋼ダライコ屑２２と溶湯２４との接触
面積を減少させ、溶湯２４をアーク２６にて加熱する。
その際にバーナー１３を併用しても良い。

【００５３】溶湯２４を所定温度まで昇温した後、溶解
室２を出湯口１６側に更に傾動させ、溶解室２及び原料
装入室４に鋼ダライコ屑２２が連続して存在する状態を
保ったまま、出湯口１６を塞いでいた扉２８を開き、出
湯口１６から１ヒート分の溶湯２４を溶湯保持容器（図
示せず）に出湯する。出湯に際しては溶湯２４の凝固に
よる出湯口１６の閉塞を防止するために、バーナー１３
で溶湯２４を加熱しても良い。この間もダクト１５を介
して溶解室２で発生する排ガスを排気する。

【００５４】そして、出湯後、必要に応じて溶湯２４を
取鍋精錬炉等にて昇温して精錬した後、連続鋳造機等で
鋳造する。溶湯２４を出湯し、更に必要に応じて溶融ス
ラグ２５を排滓した後、溶解室２を水平に戻し、出湯口
１６及び出滓口１７内に詰め砂又はマッド材を充填した
後、次回ヒートの溶解を再開する。尚、出湯時に数トン
〜数十トンの溶湯２４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。こうすることで初期の
溶解が促進され、溶解効率が向上する。

【００５５】このようにして溶解することで、生産性を
低下させることがなく、大量の鋼ダライコ屑２２を用い
て溶湯２４を溶製することができる。又、溶解室２で生
成する排ガスにより原料装入室４内の鋼ダライコ屑２２
が予熱されないので、鋼ダライコ屑２２の酸化・融着が
防止され、鋼ダライコ屑２２を溶解室２内に安定して供
給することができる。

【００５６】

【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６ｍであり、溶解室の容量が１００ト
ンである。先ず、溶解室内に鋼ダライコ屑５トンを含む
鉄スクラップ６５トンを初装入し、最大７００Ｖ、１２
０ｋＡの電源容量により溶解を開始した。溶鋼の生成に
伴い、生石灰と蛍石とを添加して溶融スラグを形成し
た。そして、溶解室内中央部に溶融スラグが現出した時
点で、酸素吹き込みランスから酸素を、又、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。

【００５７】このようにして溶解を続け、初装入の約６
５トンが溶解した時点で上蓋８を解放して１５トンの鉄
スクラップを追加装入すると同時に、原料供給室から鋼
ダライコ屑を連続的に毎分およそ２トンの供給速度で供
給し、総量約２０トンの鋼ダライコ屑を供給した。

【００５８】このようにして、約１００トンの溶鋼を得
て、その後１６２０℃まで昇温して取鍋に出湯した。出
湯時の溶鋼の炭素濃度は０．１mass％であった。酸素吹
き込み量が溶鋼トン当たり３０Ｎｍ³ （以下「Ｎｍ³ ／
ｔ」と記す）、炭材吹き込み量が溶鋼トン当たり２０ｋ
ｇ（以下「ｋｇ／ｔ」と記す）の条件で、電力使用量は
溶鋼トン当たり３９０ｋＷｈ（以下「ｋＷｈ／ｔ」と記
す）であった。

【００５９】このように鋼ダライコ屑の配合比率が２５
％の高配合比率であっても、溶鋼を効率良く且つ操業ト
ラブルもなく安定して溶製することができた。先行技術
１のような従来の溶解方法では初装入の６５トン中に５
トン及び追加装入の３５トン中に３トン程度の鋼ダライ
コ屑を配合するのが限界であり、従来では鋼ダライコ屑
の配合比率は８％程度であったものが、本発明によりお
よそ３倍の配合比率まで高めることが可能であった。

【００６０】［実施例２］図２及び図３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、予熱室
が幅３ｍ、長さ５ｍ、高さ７ｍで、溶解室の容量が１８
０トンである。

【００６１】先ず、溶解室内及び予熱室内に鋼ダライコ
屑が実質的に混入していない鉄スクラップ１５０トンを
装入し、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。又、酸素吹き込みランスから５５００Ｎｍ³ ／ｈｒ
の流量で送酸した。そして、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／ｍｉ
ｎの吹き込み速度でコークスを溶融スラグ中に吹き込
み、スラグフォーミング操業に移行し、上部電極の先端
をフォーミングした溶融スラグ中に埋没させた。この時
の電圧を５５０Ｖに設定した。

【００６２】このようにして溶解を続け、溶解室内に初
装入として装入した鉄スクラップがほぼ溶解した時点
で、原料供給室から鋼ダライコ屑を連続的に毎分およそ
１．２トンの供給速度で溶解室内に供給した。

【００６３】一方、溶解室内の鉄スクラップの溶解に伴
い、予熱室内の鉄スクラップが下降したならば、供給用
バケットを介して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の高さを一定以上の高さに保持し
た。

【００６４】このように、溶解室内及び予熱室内に連続
して鉄スクラップが存在する状態を保ちながら、原料供
給室から鋼ダライコ屑を連続的に溶解室内へ装入して溶
解を進行させ、溶解室内に約１８０トンの溶鋼が生成し
た時点で鋼ダライコ屑の溶解室への供給を停止し、溶解
室を出湯口側に傾動し、この状態で溶鋼をアークと重油
バーナーにより１５８０℃まで昇温した後、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
を取鍋に出湯した。出湯時の溶鋼の炭素濃度は０．１ma
ss％であった。

【００６５】出湯後、溶解室を水平に戻して出湯口に詰
め砂を充填した後に溶解を再開し、再び溶鋼量が約１８
０トンになったら溶解室を傾動させ、溶鋼を１５８０℃
まで昇温して１２０トン出湯することを繰り返し実施し
た。２回目以降の溶解も送酸及びコークス吹き込みを実
施すると共に鋼ダライコ屑の供給も実施した。

【００６６】その結果、酸素吹き込み量が３３Ｎｍ³ ／
ｔ、コークス吹き込み量が２６ｋｇ／ｔの条件で、出湯
から出湯までの時間は平均して４０分となり２１０ｋＷ
ｈ／ｔの電力使用量で溶解することができた。又、１ヒ
ート当たりの鋼ダライコ屑の配合量は平均して３６トン
であり、配合比率は３０％であった。従来、先行技術２
のような予熱室を備えたアーク溶解設備では、予熱室へ
装入される冷鉄源中の鋼ダライコ屑の配合比率は３％以
下であり、本発明によりおよそ１０倍の配合比率まで高
めることが可能であった。

【００６７】［実施例３］図４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、原料装入室が幅
３ｍ、長さ５ｍ、高さ７ｍで、溶解室の容量が１８０ト
ンである。

【００６８】先ず、溶解室に７０トンの鉄スクラップを
装入し、次いで、鉄スクラップ４０トンと鋼ダライコ屑
１０トンとを原料装入室に装入し、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。又、酸素吹き込みランスか
ら５５００Ｎｍ³ ／ｈｒの流量で送酸した。そして、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の吹き込み速度でコークスを
溶融スラグ中に吹き込み、スラグフォーミング操業に移
行し、上部電極の先端をフォーミングした溶融スラグ中
に埋没させた。この時の電圧を５５０Ｖに設定した。

【００６９】このようにして溶解を継続し、溶解室内に
初装入として装入した鉄スクラップがほぼ溶解した時点
で、原料装入室下部に設置されたプッシャーを作動さ
せ、原料装入室内に装入されていた鉄スクラップと鋼ダ
ライコ屑との混合物を溶解室内に供給した。

【００７０】一方、原料装入室内に装入した鉄スクラッ
プと鋼ダライコ屑との混合物が溶解室内での鉄スクラッ
プの溶解に伴って下降したら、鉄スクラップと鋼ダライ
コ屑とがおよそ４：１の比率で配合された混合物を原料
装入室に供給用バケットを介して供給し、原料装入室内
におけるこの混合物の高さを一定以上に保持した。

【００７１】溶解室内及び原料装入室内に連続して鉄ス
クラップと鋼ダライコ屑との上記混合物が存在する状態
を保ちながら溶解を進行し、溶解室内に約１８０トンの
溶鋼が生成した時点で、溶解室を出湯口側に傾動し、こ
の状態でアーク加熱と重油バーナーとにより加熱し、溶
鋼を１５８０℃まで昇温した後、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
湯した。出湯時の溶鋼の炭素濃度は０．１mass％であっ
た。

【００７２】出湯後、溶解室を水平に戻して出湯口に詰
め砂を充填した後、送酸及びコーク吹き込みを行ってス
ラグフォーミング操業による溶解を再開した。その際に
鉄スクラップと鋼ダライコ屑との上記混合物を８分毎に
１６トンの投入速度で原料装入室に供給しながら溶解
し、再び溶鋼量が約１８０トンになったら溶解室を傾動
させ、溶鋼を１５８０℃まで昇温して１２０トン出湯す
ることを繰り返し実施した。

【００７３】その結果、酸素吹き込み量が３３Ｎｍ³ ／
ｔ、コークス吹き込み量が２６ｋｇ／ｔの条件で、出湯
から出湯までの時間は平均して６０分となり３５０ｋＷ
ｈ／ｔの電力使用量で溶解することができた。又、１ヒ
ート当たりの鋼ダライコ屑の配合量は平均して２４トン
であり、配合比率は２０％であった。先行技術３のよう
な１ヒートで使用する溶解用原料の全量を溶解室内及び
予熱室内に装入して溶解する方法では、溶解用原料中の
鋼ダライコ屑の配合比率は５％以下であり、本発明によ
りおよそ４倍の配合比率まで高めることが可能であっ
た。

【００７４】

【発明の効果】本発明によれば、鋼ダライコ屑を用いて
溶湯を溶製する際に、鋼ダライコ屑の溶解室への装入時
に上蓋を解放する必要がなく、連続してアーク加熱する
ことができるので、生産性の低下及び熱効率の悪化を未
然に防止することができ、又、溶解室で発生する排ガス
により溶解室へ装入される前の鋼ダライコ屑を予熱しな
いので、鋼ダライコ屑の酸化・融着が防止され、鋼ダラ
イコ屑を溶解室へ安定して供給することができる。その
結果、安価な鋼ダライコ屑を大量に配合して溶湯を溶製
することが可能となり、製造コストを大幅に削減するこ
とができ、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】本発明の実施の形態の例を示す図であり、本発
明を実施したアーク溶解設備の縦断面概略図である。

【図２】本発明の実施の形態の他の例を示す図であり、
本発明を実施したアーク溶解設備の縦断面概略図であ
る。

【図３】図２のＸ−Ｘ’矢視による縦断面概略図であ
る。

【図４】本発明の実施の形態の他の例を示す図であり、
本発明を実施した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 ２ 溶解室 ３ 予熱室 ４ 原料装入室 ５ 原料供給室 ６ 装入口 ９ 下部電極 １０ 上部電極 １４ 排気口 １６ 出湯口 １８ プッシャー １９ プッシャー ２１ 供給用バケット ２２ 鋼ダライコ屑 ２３ 冷鉄源 ２４ 溶湯 ２５ 溶融スラグ ２６ アーク

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶解室を取り囲む側壁又は上蓋に設置し
   た装入口から鋼ダライコ屑を溶解室内に装入しながら、
   溶解室内の鋼ダライコ屑をアークにより溶解することを
   特徴とする鋼ダライコ屑の溶解方法。
2. 【請求項２】 溶解室から発生する排ガスを前記装入口
   とは異なる位置に設置した排気口から排出しながら鋼ダ
   ライコ屑を溶解することを特徴とする請求項１に記載の
   鋼ダライコ屑の溶解方法。
3. 【請求項３】 溶解室と、この溶解室に直結するシャフ
   ト型の原料装入室とを有するアーク溶解設備を用い、鋼
   ダライコ屑が溶解室及び原料装入室に存在する状態を保
   つように鋼ダライコ屑を原料装入室へ供給すると共に、
   溶解室から発生する排ガスを原料装入室とは異なる位置
   に設置した排気口から排出しながら、溶解室内の鋼ダラ
   イコ屑をアークにより溶解し、溶解室内に所定量の溶湯
   が生成した時点で出湯することを特徴とする鋼ダライコ
   屑の溶解方法。