JP3012083B2 - 直流アーク炉による溶銑の製造方法及び溶銑の製造設備 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、三相交流アーク炉と比
較して消費電力量及び電極消耗量を低減することのでき
る１基の直流アーク炉によって、スクラップの如き比較
的形状の大きな固形物のみならず、各種の鉱石やダスト
やスケールの如き粉粒状体などの原料までもそのまま溶
銑原料として使用して、高効率で経済的に溶銑を製造す
ることのできる直流アーク炉による溶銑の製造方法及び
この方法を実施するのに好適な溶銑の製造設備に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より製鋼用の溶銑の製造は三相交流
アーク炉を使用することが一般的であったが、近年三相
交流アーク炉よりも消費電力量を約５〜１０％低減させ
ることができると共に電極消耗量を約５０〜６５％も低
減させることができる直流アーク炉が使用されるように
なってきた。この溶銑製造に使用する直流アーク炉は、
一般に炉体の底部に陰電極が設置されており、炉頂より
炉体内に黒鉛製の陽電極を挿入設置してこの陽電極と主
としてスクラップの如き固形物から成る溶銑原料との間
でアーク放電を生じさせて溶銑原料を溶解させるもので
ある。このような直流アーク炉を使用して溶銑を製造す
るには、先ずスクラップの如き固形物から成る溶銑原料
を炉内に装入した後、黒鉛製の中実陽電極を炉頂より炉
体内に挿入設置してこの中実陽電極と前記溶銑原料との
間でアーク放電させて溶銑原料を溶解するのである。こ
のとき溶銑原料は、図１(イ)に示す如く炉頂より設置さ
れた中実陽電極を包囲するように積み重ねた状態に装入
されるので、溶銑原料の溶解が進むに従って中実陽電極
周辺のスクラップ等の溶銑原料が崩落する現象が生じ
る。

【０００３】一方、前記直流アーク炉と同様な構造であ
るが、炉頂より設置される電極として中空陽電極を使用
してこの中空陽電極の中空部よりペレットやブリケット
に加工したスラッジや、スケールの如き酸化物の状態で
ある粉粒状体を投入して優れた還元能力を発揮させる直
流アーク炉が近年実用化されてきている。この直流アー
ク炉は中空陽電極直下のプラズマ高温部で投入された前
述の如き酸化物の状態である粉粒状体を溶融還元するも
のであるが、この中空陽電極は中実陽電極に比べてその
強度が劣るため、前述した直流アーク炉の場合のように
溶銑原料の溶解が進んで陽電極周辺のスクラップ等の溶
銑原料が崩落する現象が生じると中空陽電極が容易に折
損して頻繁に操業が継続して実施出来なくなるため、炉
内に最初に投入する溶銑原料は既に溶解されている原料
でなければならないという欠点があり、その結果溶銑原
料として酸化物の状態である粉粒状体も使用しようとす
ると、陽電極として中実陽電極を使用する直流アーク炉
と陽電極として中空陽電極を使用する直流アーク炉との
２基の直流アーク炉を用意し２工程により溶銑を製造し
なければならないために設備費が高価となるだけでなく
製造コストも上昇し、更に陽電極として中実陽電極を使
用する直流アーク炉等で溶解した溶銑原料を陽電極とし
て中空陽電極を使用する直流アーク炉に移送せねばなら
ず、しかもその移送過程で溶解した溶銑原料の温度が低
下してエネルギ的にも不経済であるという欠点があっ
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述した諸
欠点を解消し、交流アーク炉と比較して消費電力量や電
極消耗量を低減できる等種々の利点を有している直流ア
ーク炉によって溶銑を製造するに際し、溶銑原料とし
て、スクラップの如き比較的形状の大きな固形物のみな
らず、諸々の鉱石とか製鉄過程で発生する酸化物である
ダストやスラッジやスケールの如き粉粒状体をも溶銑原
料としてそのまま使用して、１基の直流アーク炉を用い
１工程で、かかる溶銑原料の溶解且つ溶融還元を効率良
く経済的に実施することのできる直流アーク炉による溶
銑の製造方法及びこの方法を実施するのに好適な溶銑の
製造設備を提供することを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる課
題を解決すべく鋭意研究した結果、直流アーク炉により
溶銑を製造する際に、溶銑原料として主としてスクラッ
プの如き比較的形状が大きく重量の重い固形物を使用す
るときには炉体内に装入されたこのような溶銑原料の崩
落による陽電極の折損などの損傷に対処するために中実
陽電極を使用し、この強度の大きな中実陽電極の使用に
よって比較的形状の大きな固形物から成る溶銑原料を粗
方溶解し得たら、この中実陽電極を中空陽電極と差し換
えて直ちに主として諸鉱石やダストやスラッジやスケー
ルの如き酸化物の状態である粉粒状体を中空陽電極の中
空部より炉体内に装入してこの粉粒状体から成る溶銑原
料の溶融還元を行うようにすれば、１基の直流アーク炉
を用い１工程で種々の溶銑原料を格別に加工処理せずに
そのまま使用し得てしかも直流アーク炉の有する消費電
力量を低減させることができると共に電極消耗量も低減
させることができるという利点を充分に発揮させ、しか
も装入された酸化物の溶融還元効率も良く経済的に溶銑
を製造することができることを究明して本発明を完成し
たのである。

【０００６】以下、図面により本発明に係る直流アーク
炉による溶銑の製造方法及びこの方法を実施するのに好
適な溶銑の製造設備について詳細に説明する。図１は本
発明方法により溶銑を製造する過程を示しており(イ)は
主としてスクラップ等の比較的形状の大きな固形物から
成る溶銑原料を装入して溶解中の炉体内を模式的に示す
説明図、(ロ)は溶銑原料が粗方溶解した時又は溶解した
直後に酸化物の状態である粉粒状体の溶融還元を行って
いる状態の炉体内を模式的に示す説明図、図２は本発明
に係る溶銑の製造設備の１実施例を示す平面説明図、図
３は図２における炉蓋の炉蓋移動装置を示す正面説明
図、図４は図２における電極用昇降装置の要部を示す正
断面説明図、図５は本発明に係る溶銑の製造設備の他の
実施例を示す平面説明図である。

【０００７】本発明方法を実施するには、先ず図１に示
した構造と同様の、底部1aに炉底陰電極1bが設置されて
おり上部が溶銑原料装入口1cとして開口している炉体１
と、炉体１上に設置されて頂部に電極挿入孔2aが形成さ
れており炉体１の溶銑原料装入口1cを覆い開閉する炉蓋
２とを準備する。図２及び図３に示すように、この炉蓋
２には、炉蓋２を旋回させる旋回機構5aと炉蓋２を昇降
させる昇降機構5bとから構成されている炉蓋移動装置５
が装着されている。この炉蓋移動装置５における旋回機
構5aとしては、炉体１の近傍位置に設置されており油圧
シリンダ等の駆動手段5abによって支点5acを中心として
回転される回転体5aaで構成され、昇降機構5bとして
は、図３に示す如く前記旋回機構5aの回転体5aa上に固
定されており、炉体１の頂部の溶銑原料装入口1cを開閉
可能な炉蓋２の直上位置まで延設されているアーム5ba
（図示した実施例では２本）を有し、このような一対の
アーム5baの炉蓋２の直上に位置する部分に枢着されて
いるプーリ5bbを介して一端をこの炉蓋２に必要に応じ
て着脱可能に取り付けられたワイヤ5bdの他端が前記ア
ーム5ba上に設置されている油圧シリンダ5bcのピストン
ロッドにそれぞれ取り付けられている構成を示すことが
できる。

【０００８】また、中実陽電極３用及び中空陽電極４用
のそれぞれほぼ同じ構成で各２組の電極用昇降装置６及
び電極用旋回装置７も炉体１の近傍に準備する。この各
電極用昇降装置６及び電極用旋回装置７としては、例え
ば図２に示す如く炉体１の近傍位置に設置されており油
圧シリンダ7bにより支点7cを中心として回転駆動せしめ
られる回転体7aから成る電極用旋回装置７と、図４に示
す如く鉛直柱6aaの上端に中実陽電極３又は中空陽電極
４を垂直にその先端に取り付けられる水平アーム6abが
固定されている略Ｌ字状アーム6aの鉛直柱6aaが前記電
極用旋回装置７の回転体7aに貫挿されており且つこの回
転体7aに固定されているガイド部材6c（図４に示した実
施例では高さ方向で少なくとも２ヶ所をそれぞれ挟持す
るプーリ）により鉛直にガイドされていると共に前記回
転体7aに設置されているワイヤ巻取ドラム6dから巻取・
巻出されるワイヤ6eが前記鉛直柱6aa下端に枢着されて
いるプーリ6bを介して一端を前記回転体7aに取り付けら
れている構成を示すことができる。

【０００９】このように構成されている本発明に係る直
流アーク炉による溶銑の製造設備を使用して本発明に係
る直流アーク炉による溶銑の製造方法を実施する操作
を、図２及び図３を参照して次に説明する。先ず炉体１
の溶銑原料装入口1cを覆い開閉可能な炉蓋２を炉蓋移動
装置５の昇降機構5bにより上昇させ、次いで旋回機構5a
により炉体１の直上に位置しない状態に旋回させて、炉
体１の頂部の溶銑原料装入口1cを開口させるのである。
すなわち、図示した実施例の場合には、２本のアーム5b
aにそれぞれ設置されている油圧シリンダ5bcを作動させ
てピストンロッドを後退させてプーリ5bbを介してワイ
ヤ5bdを油圧シリンダ5bc側に引き寄せることによって炉
蓋２を炉体１の溶銑原料装入口1cの位置から吊り上げ、
次いで炉体１の近傍位置に設置されている回転体5aaを
駆動手段5abの駆動によって支点5acを中心として回転さ
せることによって、炉蓋２をワイヤ5bdで吊り上げてい
る２本のアーム5baを支点5acを中心として回転させて、
炉蓋２が炉体１の頂部の溶銑原料装入口1cから全く離れ
た位置に位置させるように旋回させる。次いで、開口し
ている溶銑原料装入口1cから炉体１内にスクラップの如
き比較的形状が大きく重量の重い固形物から成る溶銑原
料9aを装入した後、前記と逆の操作により炉蓋２を炉蓋
移動装置５により炉体１上に設置して溶銑原料装入口1c
を閉じた状態にする。

【００１０】かくして炉体１内にスクラップの如き比較
的形状の大きく重量の重い固形物から成る溶銑原料9aを
装入し且つ炉体１の頂部の溶銑原料装入口1cを炉蓋２で
閉じた状態にしたら、炉蓋２の電極挿入孔2aから炉体１
内に中実陽電極３を挿入する。この炉蓋２の電極挿入孔
2aから炉体１内に中実陽電極３を挿入する操作を図２及
び図４を参照して説明すると、先ず電極用旋回装置７の
油圧シリンダ7bにより回転体7aを支点7cを中心として回
転駆動させて、この回転体7aに貫挿されており且つこの
回転体7aに固定されているガイド部材6cにより鉛直にガ
イドされている略Ｌ字状アーム6aを回転体7aと共に旋回
させて、この略Ｌ字状アーム6aの水平アーム6abの先端
に取り付けられている中実陽電極３を炉蓋２に形成され
ている電極挿入孔2aの直上に位置させた後に、電極用昇
降装置６のワイヤ巻取ドラム6dを作動させて略Ｌ字状ア
ーム6aを下降させて水平アーム6abの先端に取り付けら
れている中実陽電極３を炉蓋２の電極挿入孔2aから炉体
１内に挿入させていき中実陽電極３の下端を炉体１内に
装入されている溶銑原料9aと接触しない直近位置に保持
させる。

【００１１】しかる後、図１(イ)に示すように炉体１内
に装入されているスクラップの如き比較的形状の大きな
固形物から成る溶銑原料9aと接触しない直近位置にその
下端が保持された中実陽電極３に通電し、この中実陽電
極３と溶銑原料9aとの間でアーク放電させてこの溶銑原
料9aの溶解を開始する。そして、略Ｌ字状アーム6aを下
降させて水平アーム6abの先端に取り付けられている中
実陽電極３の下端を、炉体１内で鉛直方向の下方へ漸次
下降させていきながらアーク放電によりこの溶銑原料9a
を上方から下方へ次第にボーリングしていき、この中実
陽電極３の周囲の溶銑原料9aを含めて溶解していくので
ある。このような溶解中において、この中実陽電極３の
外周域にある溶銑原料9aが、図１(イ)に示す如く、大な
り小なり崩落しながらほぼ炉体１内全域に渡って溶解が
進行するのである。このようにして、炉体１内に装入さ
れているスクラップ等の溶銑原料9aの溶解が進んで、図
１の(ロ)に示す如く粗方溶解原料10になる前又は直後に
中実陽電極３への通電を停止し、それまで漸次下降させ
ながら通電していた中実陽電極３を電極用昇降装置６に
よりその下端が炉蓋２に形成されている電極装入孔2aの
上方に位置するまで上昇させ、次いで電極用旋回装置７
によりこの炉蓋２の電極挿入孔2aの直上位置から外れた
所定位置まで旋回させる。

【００１２】次に、図１(ロ)に示す如く炉体２の電極挿
入孔2aから今度は中空陽電極４を挿入してその下端を炉
体１内の溶解原料10の上方に位置させる。この中空陽電
極４は、前記した中実陽電極３を昇降及び旋回させた電
極用昇降装置６及び電極用旋回装置７と同様な構造では
あるが別個の電極用昇降装置６及び電極用旋回装置７に
予め装着されている。この炉蓋２の電極挿入孔2aから中
空陽電極４を挿入する操作は、前述した中実陽電極３を
挿入する操作と同様に先ず電極用旋回装置７の油圧シリ
ンダ7bにより回転体7aを支点7cを中心として回転駆動せ
しめてこの回転体7aに貫挿されており且つ回転体7aに固
定されているガイド部材6cにより鉛直にガイドされてい
る略Ｌ字状アーム6aを回転体7aと共に旋回させて水平ア
ーム6abの先端に取り付けられている中空陽電極４を炉
蓋２の電極挿入孔2aの直上に位置させた後に、電極用昇
降装置６のワイヤ巻取ドラム6dを作動させて略Ｌ字状ア
ーム6aを下降させて水平アーム6abの先端に取り付けら
れている中空陽電極４を炉蓋２の電極挿入孔2aから挿入
させ中空陽電極４の下端を炉体１内の溶解原料10の上方
に位置させるのである。このようにして中実陽電極３と
中空陽電極４とを差し換えて後、図１(ロ)に示す如く中
空陽電極４の中空部4aより、鉄鉱石，クロム鉱石などの
諸々の鉱石，Ｎｉ廃触媒などの産業廃棄物，製鉄所内等
の製造工程で生ずるダスト，スラジ，スケールなどのよ
うな中空陽電極４の中空部4aに装入し得る寸法で主とし
て酸化物の状態である粉粒状体9bを炉体１内に装入しな
がら、この中空陽電極４に通電しアーク放電により溶解
原料10と共に溶融還元を行って溶銑9bを製造するのであ
る。この際に、前記酸化物の状態である粉粒状体9bと共
にコークスや炭材の如きその還元材料である粉粒状体11
をも同時に装入しながらアーク放電されると、一層良好
に且つ確実に溶融還元が行なわれ溶銑を製造することが
出来るのである。

【００１３】ここで、前述した炉蓋２の炉蓋移動装置
５、各電極用昇降装置６，６及び各電極用旋回装置７，
７の配置について説明する。これらの炉蓋移動装置５，
各電極用昇降装置６，６及び各電極用旋回装置７，７
は、これらによって移動させられる炉蓋２と中実陽電極
３と中空陽電極４とが互いに干渉することなくそれぞれ
独立して移動させ得るように配設されていることが必要
である。このように配設されていれば、実際に移動させ
るときには同時に移動させることもできる。そのため、
炉体１を傾動せしめる傾動床８の炉体１の近傍位置に、
炉蓋移動装置５の回転体5aa，中実陽電極３用の電極用
旋回装置７の回転体7a及び中空陽電極４用の電極用旋回
装置７の回転体7aをそれぞれ別個に設置しても良いが、
図２に示す如く炉蓋移動装置５の回転体5aaを傾動床８
の炉体１の近傍位置に設置すると共にこの炉蓋移動装置
５の回転体5aaに中実陽電極３又は中空陽電極４用の電
極用旋回装置７，７のいずれか一方の回転体7aを設置
し、また他方の電極用旋回装置７の回転体7aを炉体１を
挟んで炉蓋移動装置５の回転体5aaと反対側に設置し、
これら電極用旋回装置７，７の各回転体7a，7aにそれぞ
れ対応する中実陽電極３又は中空陽電極４を取り付ける
略Ｌ字状アーム6a，6aの貫挿された電極用昇降装置６，
６が設けられていたり、また図５に示す如く中実陽電極
３の取り付けられる略Ｌ字状アーム6aと中空陽電極４の
取り付けられる略Ｌ字状アーム6aとが共に貫挿されてい
る一つの回転体7aが、傾動床８の炉体１の近傍位置に支
点5aeで枢着されている炉蓋移動装置５の回転体5aaに支
点7cで枢着されているように構成されていても良い。少
なくとも中実陽電極３又は中空陽電極４用の電極用旋回
装置７，７のいずれか一方の回転体7aが炉蓋移動装置５
の回転体5aaに設置されていることが好ましい。これ
は、このような配置を採用すると炉蓋移動装置５の回転
体5aaを回転させて炉蓋２を移動させた際に、炉蓋移動
装置５の回転体5aaに設置されている中実陽電極３及び
／又は中空陽電極４も一体になって旋回して移動するの
で、溶銑の製造工程において電極用昇降装置６と電極用
旋回装置７とのうちで中実陽電極３及び／又は中空陽電
極４と一体になって旋回して移動する電極用旋回装置７
は作動させる必要が無い場合が生じるから、操作が簡単
になって迅速な作業が可能となるためである。

【００１４】

【作用】このように本発明方法は、炉蓋２を移動させて
炉体１の溶銑原料装入口1cを開口させ、この溶銑原料装
入口1cから炉体１内に比較的形状の大きな固形物から成
る溶銑原料9aを装入した後に炉蓋２を再び移動させて炉
体１の溶銑原料装入口1cを閉じた状態にし、炉蓋２の電
極挿入孔2aから中実陽電極３の下端を垂直に挿入してい
き、炉体１内に装入されている溶銑原料9aに近接した位
置に保持させて、この中実陽電極３に通電し溶銑原料9a
との間に生じるアーク放電によって中実陽電極３を下降
させながら溶銑原料9aをボーリングしつつ溶解を行って
いくので、溶解が進むに従って比較的形状の大きな固形
物から成る溶銑原料9aが大なり小なり崩落して中実陽電
極３に衝突しても、この中実陽電極３は中空陽電極４に
比べて比較的大きな強度を有しているので折損や欠損す
ることなく損傷し難いのである。従って、バッジ処理的
に繰り返し行われるこのような溶銑原料9aの溶解作業に
おいて、このような電極の折損の如き損耗によって溶解
不能とか不良状態に陥り、この溶解作業が継続してでき
なくなり中断を余儀無くされて、この復旧をも伴なって
発生する熱的な，能率面での，製造歩留及びコスト面で
の，復旧作業安全面などでの諸々の問題を回避すること
ができるのである。

【００１５】そしてこの溶銑原料9aの溶解が進んで粗方
溶解原料10になる前又は直後に中実陽電極３への通電を
停止してその中実陽電極３を中空陽電極４に差し換え、
しかる後に直ちに中空陽電極４の中空部4aより主として
酸化物の状態である粉粒状体9bを炉体１内に装入しなが
ら中空陽電極４に通電し生ずるアーク放電によって溶解
原料10と共に溶融還元を行って溶銑を製造するので、従
来主としてスクラップの如き比較的形状の大きな固形物
から成る溶銑原料9aを溶解して溶銑を製造する場合には
使用できなかったか、或いは後記説明する大幅な制限理
由により効率良く経済的に殆ど使用できなかった鉄鉱
石，クロム鉱石などの諸々の鉱石，Ｎｉ廃触媒などの産
業廃棄物，製鉄所内等の製造工程で生ずるダスト，スラ
ジ，スケール等の主として酸化物の状態である粉粒状体
9bをそのまま多量に炉体１内に装入し得て溶解原料10と
共に溶銑を多量に効率良く経済的に製造することができ
る。しかもこの場合にスクラップ等の重い固形物から成
る溶銑原料9aの崩落による中空陽電極４の損傷に対する
配慮が全く不要なのである。

【００１６】しかし、この直流アーク炉の炉体１内に、
スクラップの如き比較的形状が大きく重量の重い固形物
から成る溶銑原料9aだけでなく前述したような粉粒状体
9bも同時に装入して中実陽電極３又は中空陽電極４に通
電しながらアーク放電により溶解する場合には、この溶
解原料9aを溶解するための強烈なアーク放電によって比
較的形状が小さく重量の軽い粉粒状体9bは飛散しダスト
となってしまって歩留良く溶解して溶解原料10にならな
いのである。そこで、炉体１内に溶銑原料9aを装入する
とき、同時に装入する粉粒状体9bをその炉体１内に装入
されている溶銑原料9aの中腹位置から下方位置へ混ざっ
た状態に少量装入したりして、装入する粉粒状体9bの装
入位置や装入量といった装入条件を制限したり、或いは
飛散してダストになってしまわないように割高にはなる
がこの粉粒状体9bにペレット加工又は製団加工等の格別
な加工処理を加えて形状をまとめ重量の増したペレット
又はブリケットにして装入したりせねばならない。従っ
て、このような粉粒状体9bを効率良く多量に且つ経済的
に使用出来ないのである。

【００１７】しかしながら、前述の如き本発明方法にお
いては、このような粉粒状体9bの原材料の種類や寸法上
での制限は少なく、しかも格別な加工処理を加えたりす
る必要もなく、このような粉粒状体9bをそのまま効率良
く多量に使用できるので、増量された多量の溶銑を経済
的に製造することができるのである。そして、中空陽電
極４の中空部4aを経由して装入される主として酸化物の
状態にある粉粒状体9bを溶融し尚且つ還元するのに、こ
の溶解原料10中に予め還元材料を装入し還元剤を溶解含
有させておいても、又は全く別の手段によって溶融した
粉粒状体9bに還元材料を添加しても、その還元機能が充
分発揮されず効率が悪いのであるが、溶解原料10の存在
する炉体１内の高温雰囲気状態下にあって、前述の如く
装入される粉粒状体9bと共にコークスや炭材の如き還元
材料としての粉粒状体11をも同時に装入すると、中空陽
電極４に通電し生ずる適度で非常に高温のアーク放電に
よってかかる粉粒状体9bを非常に良好に且つ効率良く溶
融し尚且つ還元することができるのである。

【００１８】しかも、以上に説明した溶融原料9a及び粉
粒状体9bを溶解且つ溶融還元して溶銑を製造するため
に、別個の直流アーク炉を用いず、１基の直流アーク炉
の設置された１工程で製造するので、別個に設置した直
流アーク炉間の溶銑の移送も不要となり、その移送のた
めの取鍋とか移送設備も不必要となる。またその移送の
ために溶銑温度の低下もなく良好な温度コントロールと
良好な溶銑の成分調整等々ができるので、このような溶
銑を元にして溶製する鋼の品質向上，コストダウンを図
ることが出来るのである。

【００１９】

【比較例】表１に示す原料を使用してステンレス鋼を溶
製するための含クロム及びニッケル溶銑を製造した。す
なわち、三相交流アーク炉が優れた溶融還元能力を持た
ないため、油燃焼後の粉粒状Ｎｉ廃触媒とステンレス鋼
製造工程で発生するダスト及びスラッジとをバインダー
を５kg使用して製団装置で混錬製団してブリケットと
し、このブリケットとコークスと硅石とを交流のサブマ
ージドアーク炉に装入して溶融還元した後、これを原料
の一部として更にハイカーボンフェロクローム（H/CFe-
Cr），ハイカーボンフェロニッケル（H/CFe-Ni），スク
ラップ，CaO，ホタル石，硅石及びコークスを三相交流
アーク炉内に段階的に装入してNi：8.50％，Cr：19.0％
の含クロム及びニッケル溶銑を製造した。その結果、こ
の三相交流アーク炉で最終的に製造した溶銑トン当り、
製団装置での混錬製団用電力：２KWH，サブマージドア
ーク炉での溶融還元用電力：72KWH，電極消耗量：0.4k
g、三相交流アーク炉での溶解電力：510KWH，電極消耗
量：3.6kgであり、また全工程トータルのNi歩留，Cr歩
留はそれぞれ98.0％，97.0％であった。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【実施例】図２に示す本発明に係る直流アーク炉による
溶銑の製造設備を用い、前記比較例と同銘柄，同トータ
ル量の原料である表２に示す原料を使用して、同様にス
テンレス鋼を溶製するための含クロム及びニッケル溶銑
を製造した。すなわち、炉体１内にハイカーボンフェロ
クローム（H/CFe-Cr），ハイカーボンフェロニッケル
（H/CFe-Ni），スクラップ，CaO，ホタル石，硅石及び
コークスを装入して、これらの溶銑原料9aを先ず中実陽
電極３を使用して粗方溶解した。その後、この中実陽電
極３を中空陽電極４に差し替えて中空陽電極４の中空部
4aより粉粒状体9bとして油燃焼後の粉粒状Ｎｉ廃触媒，
ステンレス鋼製造工程で発生したダスト及びスラッジと
還元材料11としての粉粒状体のコークスとを連続装入し
て、中空陽電極４直下のプラズマ高温部で溶融還元し
た。その結果、溶銑トン当りの溶解と溶融還元との電
力：530KWH，電極消耗量：２kgであり、前記比較例に比
べてトータル電力で54KWH，トータル電極で２kg，バイ
ンダーで５kgの低減となった。またダスト，スラッジ，
Ｎｉ廃触媒を製団して溶融還元する工程が不要となり、
設備償却費，人件費等の固定費が不要となった。更に、
省工程となったため歩留ロスが減少して、Ni歩留が98.5
％，Cr歩留が97.5％と向上し、Ni：8.54％，Cr：19.1％
の含クロム及びニッケル溶銑が得られた。

【００２２】

【表２】

【００２３】

【発明の効果】以上に詳述したように、本発明に係る直
流アーク炉による溶銑の製造方法及びこの方法を実施す
るための直流アーク炉による溶銑の製造設備には、以下
に説明するような優れた効果を有しており、その工業的
価値は非常に大きなものである。 (1) 従来の三相交流アーク炉と比較して電力消費量及び
電極消耗量を低減させることができ省エネルギ効果に優
れた直流アーク炉１基で、この１基の直流アーク炉の設
置されている１工程で、温度管理上，成分調整の如き品
質管理上及び歩留管理上において非常に良好な結果が得
られ、更により以上の省エネルギ効果の発揮された、多
量の溶銑を製造することができる。そして不用な装置や
設備を省略できて、省工程ができる優れた効果が認めら
れる。 (2) この溶銑を製造するための溶銑原料は、その種類
（銘柄）としては諸鉱石，産業廃棄物，製鉄所内等にお
いて発生する副生成物にまで至り、特に酸化物の状態で
あるものも使用できるし、またその形状寸法としてはス
クラップの如き比較的形状が大きく重量の重い固形物か
ら粉粒状体のものまで格別な加工処理を加えることなく
そのまま使用することができるし、このような種類や形
状寸法の原料を余り制限されずに多量に使用することが
できるし、且つこのような種類や形状寸法の原料を余り
制限されずに多量に使用できることなどから、すなわち
原料の種類，形状寸法，使用量などにおいて殆ど制限さ
れずに幅広いあらゆる原料が使用できるのである。この
ことから、産業廃棄物の有効な再利用とか原料事情の変
化にも良好に対応できるし、総合的に省資源を図りなが
ら廉価な原料を使用することができる。 (3) 特に酸化物の状態である粉粒状体の原料を使用し溶
融還元して溶銑を製造するときに必要な還元材料は、コ
ークスや炭材の如き廉価で入手し易い原材料で充分であ
り、格別な還元材料を必要とせずしかもこのような還元
材料を酸化物の状態である粉粒状体の原料と共に炉体内
に装入することによって主として溶融だけでなく還元ま
で充分に行える優れた効果が認められる。 (4) 炉体に備えられた陽電極を簡単に差し替えては用い
ることによって、陽電極の折損など損傷を防止できるの
で、単にこの陽電極の消耗量が節減されるだけでなく、
このような損傷に付随して発生する溶解作業の中断及び
その復旧とこれにより生ずる諸々の問題を回避すること
ができる。従って、円滑に溶解且つ溶融還元し得て、溶
銑を安定して製造できる。 (5) そして、本発明方法を実施するための製造設備にお
いて、中実陽電極や中空陽電極を昇降させる電極用昇降
装置及び旋回させる電極用旋回装置は簡単な構造である
から、容易に且つ比較的安価に準備できる利点も有して
いる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法により溶銑を製造する過程を示して
おり、(イ)は主としてスクラップ等の比較的形状の大き
な固形物から成る溶銑原料を装入して溶解中の炉体内を
模式的に示す説明図、(ロ)は溶銑原料が粗方溶解した時
又は溶解した直後に酸化物の状態である粉粒状体の溶融
還元を行っている状態の炉体内を模式的に示す説明図で
ある。

【図２】本発明に係る溶銑製造設備の１実施例を示す平
面説明図である。

【図３】図２における炉蓋の炉蓋移動装置の１実施例を
示す正面説明図である。

【図４】図２における電極用昇降装置の要部を示す正断
面説明図である。

【図５】本発明に係る溶銑製造設備の他の実施例を示す
平面説明図である。

【符号の説明】

１ 炉体 1a 底部 1b 炉底陰電極 1c 溶銑原料装入口 ２ 炉蓋 2a 電極挿入孔 ３ 中実陽電極 ４ 中空陽電極 4a 中空部 ５ 炉蓋移動装置 5a 旋回機構 5aa 回転体 5ab 駆動手段 5ac 支点 5b 昇降機構 5ba アーム 5bb プーリ 5bc 油圧シリンダ 5bd ワイヤ ６ 電極用昇降装置 6a 略Ｌ字状アーム 6aa 鉛直柱 6ab 水平アーム 6b プーリ 6c ガイド部材 6d ワイヤ巻取ドラム 6e ワイヤ ７ 電極用旋回装置 7a 回転体 7b 油圧シリンダ 7c 支点 ８ 傾動床 ９ 溶銑原料 9a 比較的形状の大きな固形物から成る溶銑原料 9b 粉粒状体の溶解原料 10 溶銑原料の溶解された溶解原料 11 粉粒状体の還元材料

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C21B 11/10 C22B 5/02 C22B 9/16 F27B 3/08 F27D 3/10

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中実陽電極(３)と中空陽電極(４)とを備
   えており、底部(1a)に炉底陰電極(1b)と頂部に溶銑原料
   装入口(1c)とを備える炉体(１)と当該装入口(1c)に開閉
   可能に備えられる炉蓋(２)とを有する直流アーク炉を使
   用して溶銑を製造するに際し、先ず中実陽電極(３)を用
   いて通電して主として該炉体(１)内に装入された比較的
   形状の大きな固形物から成る溶銑原料(9a)を粗方溶解
   し、次いでこの中実陽電極(３)を中空陽電極(４)に差し
   替えた後、この中空陽電極(４)を用いて通電しながら当
   該中空陽電極(４)の中空部(4a)を経由して該炉体(１)内
   に装入される主として酸化物の状態である粉粒状体(9b)
   を既溶解状態にある溶解原料(10)と共に溶融還元して、
   溶銑を製造することを特徴とする直流アーク炉による溶
   銑の製造方法。
2. 【請求項２】 炉体(１)から炉蓋(２)を移動させて炉体
   (１)の溶銑原料装入口(1c)を開口し、この装入口(1c)か
   ら炉体(１)内に主として比較的形状の大きな固形物から
   成る溶銑原料(9a)を装入した後、再び炉蓋(２)を移動さ
   せて炉体(１)の溶銑原料装入口(1c)を閉じた状態にし
   て、当該炉蓋(２)の電極挿入孔(2a)より中実陽電極(３)
   を炉体(１)内の所定位置まで挿入してから通電して、該
   溶銑原料(9a)の溶解を行い、この溶銑原料(9a)が溶解し
   て粗方溶解原料(10)になる前又は直後に中実陽電極(３)
   への通電を停止してその中実陽電極(３)を中空陽電極
   (４)に差し換え、しかる後に中空陽電極(４)に通電しな
   がら中空陽電極(４)の中空部(4a)を経由して該炉体(１)
   内に装入される主として酸化物の状態である粉粒状体(9
   b)を既溶解状態にある溶解原料(10)と共に溶融還元を行
   って、溶銑を製造する請求項１に記載の直流アーク炉に
   よる溶銑の製造方法。
3. 【請求項３】 中空陽電極(４)の中空部(4a)を経由して
   炉体(１)内に、主として酸化物の状態である粉粒状体(9
   b)と共にその還元材料としての粉粒状体(11)をも装入す
   る請求項１又は２に記載の直流アーク炉による溶銑の製
   造方法。
4. 【請求項４】 底部(1a)に炉底陰電極(1b)が設置されて
   おり頂部に溶銑原料装入口(1c)が開口している直流アー
   ク炉の炉体(１)と、電極挿入孔(2a)の形成されている炉
   蓋(２)と、この炉蓋(２)を移動させて炉体(１)の溶銑原
   料装入口(1c)を開閉させる炉蓋移動装置(５)と、炉体
   (１)上に設置された炉蓋(２)の電極挿入孔(2a)にそれぞ
   れ挿入される中実陽電極(３)及び中空陽電極(４)をそれ
   ぞれ昇降させる電極用昇降装置(６)及び旋回させる電極
   用旋回装置(７)とを備えていることを特徴とする直流ア
   ーク炉による溶銑の製造設備。
5. 【請求項５】 炉蓋移動装置(５)が、炉体(１)の近傍位
   置に設置されており駆動手段(5ab)によって支点(5ac)を
   中心として回転される回転体(5aa)から成る旋回機構(5
   a)と、該旋回機構(5a)の回転体(5aa)に固定されており
   炉体(１)の頂部に開口している溶銑原料装入口(1c)を覆
   う炉蓋(２)の直上位置まで延設されているアーム(5ba)
   の炉蓋(２)の直上に位置する部分に枢着されているプー
   リ(5bb)を介して一端を炉蓋(２)に取り付けられたワイ
   ヤ(5bd)の他端が前記アーム(5ba)に設置されている油圧
   シリンダ(5bc)のピストンロッドに取り付けられている
   昇降機構(5b)とから成る請求項４に記載の直流アーク炉
   による溶銑の製造設備。
6. 【請求項６】 電極用旋回装置(７)が炉体(１)の近傍位
   置に設置されており油圧シリンダ(7b)により支点(7c)を
   中心として回転駆動せしめられる回転体(7a)から成り、
   電極用昇降装置(６)が、鉛直柱(6aa)の上端に中実陽電
   極(３)又は中空陽電極(４)を垂直にその先端に取り付け
   られる水平アーム(6ab)が固定されている略Ｌ字状アー
   ム(6a)の鉛直柱(6aa)が前記電極用旋回装置(７)の回転
   体(7a)に貫挿されており且つこの回転体(7a)に固定され
   ているガイド部材(6c)により鉛直にガイドされていると
   共に前記回転体(7a)に設置されているワイヤ巻取ドラム
   (6d)から巻取・巻出されるワイヤ(6e)が前記鉛直柱(6a
   a)下端に枢着されているプーリ(6b)を介して一端を前記
   回転体(7a)に取り付けられて構成されている請求項４又
   は５に記載の直流アーク炉による溶銑の製造設備。