JP3523720B2 - スクラップ溶解法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はスクラップ溶解法、より
詳細には、スクラップを鉄源として溶銑を製造するとと
もに、燃料用ガスとして高い利用価値のある高カロリー
排ガスを得ることができるスクラップ溶解法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年スクラップ（銑屑、鉄屑）の供給が
増加の一途を辿っており、そのリサイクルが資源の有効
利用の面で重要な課題となりつつある。このためスクラ
ップを原料として低コストに高い生産性で溶銑を製造で
きる技術の開発が強く望まれている。従来、スクラップ
から溶銑を製造するために電気炉が用いられているが、
電気炉法は莫大な電気を必要とするためコストが高く、
製造コスト面での要求を満足できない。

【０００３】また、キュポラ法によりスクラップを原料
とした鋳物銑の製造が行われているが、このキュポラ法
では燃料として鋳物用の高品位大塊コークスを使用する
必要があり、この鋳物用コークスは高炉用コークスの４
倍程度の価格であるため製造コストの面で汎用化は難し
い。キュポラ法ではスクラップの円滑な溶解を促すため
に、羽口から吹き込まれた熱風中の酸素を羽口先のコー
クスによって急速に消費させず、炉の下部に形成される
コークスベット上部のスクラップ溶解帯付近で消費させ
るようにし、この部分で最高温度になるような温度分布
にすることが必要であり、このためコークスは高炉用コ
ークスよりも反応性が低く、燃焼しにくいものを使用す
る必要がある。このため、高炉用コークスよりも粒度が
大きく反応性の低い特殊な鋳物用コークスを用いること
が不可欠である。

【０００４】以上のような従来の電気炉法やキュポラ法
に対して、シャフト炉を用いたスクラップ溶解法とし
て、シャフト炉内に鉄源であるスクラップと高炉用コー
クスとを装入するとともに、羽口部から常温の高酸素富
化空気と微粉炭を吹き込んで燃焼させ、この燃焼ガスの
顕熱によりスクラップを溶解するとともに、シャフト部
から空気を吹き込むことで燃焼ガスを二次燃焼させてス
クラップの溶解を促進させるようにしたスクラップ溶解
法が提案されている（鉄と鋼 Vol.79,No.2，P.139〜14
6）。

【０００５】また、他の方法として、シャフト炉の外部
に微粉炭燃焼用の燃焼炉を設けてこの燃焼炉で微粉炭を
多量に燃焼させ、発生した高温の燃焼ガスをスクラップ
とコークスが装入されたシャフト炉に導入するととも
に、この導入の際に酸素含有ガスを補給して燃焼ガスを
二次燃焼させ、この燃焼ガスの顕熱によりスクラップを
溶解するようにしたスクラップ溶解法が提案されている
（特開平１−１９５２２５号公報）。これらの提案によ
るスクラップ溶解法は、熱源の一部として微粉炭を使用
し且つ炉内に装入するコークスとして安価な高炉用コー
クスを使用できるため、経済的な操業を実現できる可能
性がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した２つ
のスクラップ溶解法はいずれも低燃料比によるエネルギ
ーミニマムを指向した技術であり、このため燃料比を低
く抑えた操業（燃料比：３００ｋｇ／ｔ未満）を行な
い、且つ微粉炭の燃焼により生成した燃焼ガスにさらに
空気等の酸素含有ガスを吹き込んで二次燃焼させること
により、低燃料比の下でのスクラップ溶解の促進を図っ
ている。すなわち、これら従来のスクラップ溶解法の狙
いは、燃料比の低減化と熱源の一部として微粉炭を使用
することによりスクラップ溶解の低コスト化を実現しよ
うとするものであり、したがって、微粉炭の大量供給を
行なって高燃料比の操業を行い、大量供給された微粉炭
を積極的に燃焼ガス化して大量の排ガス（燃料ガス）を
得るというような意図はなく、また、これが可能となる
ような操業条件や手段を備えてもいない。

【０００７】また、上記のスクラップ溶解法では製造コ
ストの低減化のために熱源の一部として微粉炭を用いて
いるが、その供給量は［微粉炭比／コークス比］の重量
比で１．０に満たず（せいぜい高くても０．９程度）、
燃料比を低く抑えてはいるものの、コークス比が相対的
に高いという意味で低コスト化が十分に図られていると
は言い難い。また、これらのスクラップ溶解法では、低
燃料比による操業を可能とするために微粉炭の燃焼ガス
にさらに空気等の酸素含有ガスを吹き込んで二次燃焼さ
せており、また、微粉炭の燃焼や二次燃焼のために空気
若しくは酸素富化された空気を用いているため、排出さ
れる排ガスには必然的に窒素やＣＯ₂等が多量に含まれ
ることになる。したがって、これら従来技術のスクラッ
プ溶解法において炉から排出される排ガスは、燃料ガス
としてそれなりの利用価値はあるものの、例えば高効率
な発電を行なうための燃料ガスや加熱炉用燃料ガスとし
て利用できるような熱量を有する高カロリーガスではな
い。

【０００８】例えば、前者の従来技術を述べた文献（鉄
と鋼 Vol.79,No.2，P.139〜146）では、キュポラ法に較
べて高カロリーの排ガスが得られ、これを燃料ガスとし
て有効利用できるとしているが、その排ガスカロリーは
約２０００ｋｃａｌ／Ｎｍ³（約８４００ｋＪ／Ｎｍ³）
程度に過ぎない。また、同文献では試験的に二次燃焼を
実施しないで行った実験例のデータも示されているが、
本発明者らが試算した結果では、この場合でも排ガスの
カロリーは高々２３００ｋｃａｌ／Ｎｍ³程度に過ぎな
い。一般に、加熱炉用や高効率発電用の燃料ガスとして
は２５００ｋｃａｌ／Ｎｍ³以上の高カロリーガスが使
用されており、したがって、従来技術で得られる排ガス
は加熱炉用や高効率発電用としては適さず、利用価値の
低いものと言わざるを得ない。また、低燃料比での操業
であるために発生する排ガス量も少なく、排ガスカロリ
ーが低いことも相俟って高品質の燃料ガスを大量に安定
供給できるような技術ではない。

【０００９】また、後者の従来技術（特開平１−１９５
２２５号公報）では、溶解炉とは別に微粉炭燃焼用の燃
焼炉が必要であるため設備コストが高く、また、燃焼炉
で生成した高温ガスをガス導管によりシャフト炉に導く
途中でガス顕熱の一部が失われるため、経済性の面でも
問題がある。なお、先に述べたキュポラ法の改良技術と
して、羽口から酸素富化熱風を微粉炭とともに吹き込む
ようにした方法も提案（ Klaus Scheiding : Proceedin
gs of the Enghth Japan-Germany Seminar, Oct.,6,7,1
993（ Sendai,Japan ）,p.22“ Hot Metal Production
Based on Scrap, Coal and Oxygen ”）されているが、
この方法では高炉用コークスのなかでも大径のコークス
を使用しなければならず、製造コストが高くなる問題が
ある。また、先に述べた従来技術と同様、この技術にも
微粉炭を大量に供給してその燃焼ガス化を図るというよ
うな意図はなく、また、これが可能となるような操業条
件や手段を備えてもおらず、さらに窒素を含む熱風の吹
き込みを行なっていること等からしても、高カロリーの
排ガスを得ることは到底望めない。

【００１０】このように従来提案されているスクラップ
溶解技術は、基本的に燃料比の低減化によるエネルギー
ミニマムを指向しているが故に、その排ガスは熱量が小
さく且つ排出量も少なく、利用価値の低いものであっ
た。また、熱源の一部として微粉炭を用いているが、微
粉炭の高効率な燃焼を実現することができないためコー
クス比に対して微粉炭比を十分に高めることができず、
微粉炭使用による低コスト化が十分に図られていない。
このような従来のスクラップ溶解技術に対し、本発明は
スクラップを高効率に溶解して溶銑を製造できるだけで
なく、燃料用ガスとして利用価値の高い高カロリーの排
ガスを大量に製造することができ、しかも高カロリー排
ガスの利用価値を考慮した場合に従来技術に較べて相当
程度に低い製造コストで操業を行なうことができる、全
く新たなタイプのスクラップ溶解法を提供しようとする
ものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を、微粉炭の大量吹き込みによる高燃料比、高微粉炭比
での操業の下で下記の〜 の手段により達成すること
を特徴としている。 羽口部の燃焼バーナから微粉炭
とともに酸素を吹き込む。 微粉炭と酸素とを、両者
が速かに接触して混合するような特定の方法により吹き
込むことにより微粉炭の急速燃焼を実現させるととも
に、微粉炭の燃焼の大部分を羽口部の燃焼バーナの内部
で行わしめることにより、炉内状況に影響されることな
く微粉炭の安定した高効率燃焼を実現させる。 微粉
炭の燃焼による燃焼ガスを有意に二次燃焼させない。
燃焼バーナから吹き込む微粉炭量ＰＣ（ｋｇ／ｈ）と
酸素流量Ｏ _２ （Ｎｍ ^３ ／ｈ）との比［ＰＣ／Ｏ _２ ］を
０．７ｋｇ／Ｎｍ ^３ 以上とする。 燃料比を３００ｋ
ｇ／ｔ以上、微粉炭比（ｋｇ／ｔ）とコークス比（ｋｇ
／ｔ）の重量比［微粉炭比／コークス比］を１．０以上
とする。

【００１２】すなわち、本発明の構成は以下の通りであ
る。 (1) 羽口部に燃焼バーナを備えたシャフト炉を用い、該
シャフト炉内に鉄源であるスクラップとコークスを装入
し、前記燃焼バーナの内部に微粉炭量ＰＣ（ｋｇ／ｈ）
と酸素流量Ｏ _２ （Ｎｍ ^３ ／ｈ）との比［ＰＣ／Ｏ _２ ］が
０．７ｋｇ／Ｎｍ ^３ 以上となるような条件で微粉炭と酸
素を吹き込み、燃料比を３００ｋｇ／ｔ以上、微粉炭比
（ｋｇ／ｔ）とコークス比（ｋｇ／ｔ）の重量比［微粉
炭比／コークス比］を１．０以上とする操業条件で実施
されるスクラップ溶解法であって、 前記微粉炭と酸素の
吹き込みに当たっては、前記燃焼バーナの内部に微粉炭
を吹き込むとともに、その周囲から酸素を吹き込んで両
者を混合させることにより、微粉炭をバーナ内部で急速
燃焼させ、その燃焼ガスを炉内に導入し、該燃焼ガスの
顕熱でスクラップを溶解して溶銑を製造するとともに、
前記燃焼ガスを炉内で有意に二次燃焼させることなく燃
料用ガスとして回収することを特徴とするスクラップ溶
解法。

【００１３】(2) バーナ先端開口部の内方に微粉炭の予
燃焼室が設けられた燃焼バーナを羽口部に備えたシャフ
ト炉を用い、該シャフト炉内に鉄源であるスクラップと
コークスを装入し、前記燃焼バーナの予燃焼室内に微粉
炭量ＰＣ（ｋｇ／ｈ）と酸素流量Ｏ _２ （Ｎｍ ^３ ／ｈ）と
の比［ＰＣ／Ｏ _２ ］が０．７ｋｇ／Ｎｍ ^３ 以上となるよ
うな条件で微粉炭と酸素を吹き込み、燃料比を３００ｋ
ｇ／ｔ以上、微粉炭比（ｋｇ／ｔ）とコークス比（ｋｇ
／ｔ）の重量比［微粉炭比／コークス比］を１．０以上
とする操業条件で実施されるスクラップ溶解法であっ
て、 前記微粉炭と酸素の吹き込みに当たっては、前記燃
焼バーナの予燃焼室内にバーナ径方向中心若しくはその
近傍から微粉炭を吹き込むとともに、その周囲から酸素
を吹き込んで両者を混合させることにより、微粉炭を予
燃焼室内で急速燃焼させ、その燃焼ガスをバーナ先端開
口部から炉内に導入し、該燃焼ガスの顕熱でスクラップ
を溶解して溶銑を製造するとともに、前記燃焼ガスを炉
内で有意に二次燃焼させることなく燃料用ガスとして回
収することを特徴とするスクラップ溶解法。

【００１４】本発明のスクラップ溶解法では、燃焼バー
ナにおける微粉炭の吹き込み部の内側からさらに酸素を
吹き込むことができる。したがってこの場合には、バー
ナ内部に酸素を吹込むとともに、その周囲から微粉炭を
吹込み、さらにその周囲から酸素を吹き込むことにな
る。また、上記(2)の構成においては、予燃焼室内にバ
ーナ径方向中心若しくはその近傍から酸素を吹き込むと
ともに、その周囲から微粉炭を吹き込み、さらにその周
囲から酸素を吹込むことになる。

【００１５】本発明では、シャフト炉に装入されるコー
クスとして高炉用コークスを用いることができる。

【００１６】燃焼バーナの内部（上記(2)の構成では予
燃焼室）において微粉炭の周囲から酸素を吹き込むに当
っては、微粉炭吹出部の周りを環状に囲むような酸素吹
出部から酸素を吹き込むようにしてもよいし、或いは微
粉炭吹出部の周りに適宜間隔をおいて配された複数の酸
素吹出部から酸素を吹き込むようにしてもよい。また、
燃焼バーナにおける微粉炭の吹き出し位置はバーナ径方
向中心から或る程度偏位していてもよく、要はバーナ径
方向中心若しくはその近傍から微粉炭が吹き出され、そ
の周囲から酸素が吹き出されるようにすればよい。

【００１７】また、微粉炭の吹き込み部の内側からさら
に酸素を吹き込む方法においても、酸素の周囲から微粉
炭を吹き込むに当っては、酸素吹出部の周りを環状に囲
むような微粉炭吹出部から酸素を吹き込むようにしても
よいし、或いは酸素吹出部の周りに適宜間隔をおいて配
された複数の微粉炭吹出部から微粉炭を吹き込むように
してもよい。また、微粉炭の周囲から酸素を吹き込む方
法については上述した通りである。なお、本発明におい
ては、炉内にスクラップとともに他の鉄源及び装入物を
装入することを妨げるものではない。

【００１８】

【作用】本発明は、スクラップ溶解において高カロリー
排ガスを積極的に得るために、微粉炭の大量供給により
燃料比を高め且つコークス比に対して微粉炭比を高めた
操業を行うことを前提とし、大量に供給される微粉炭を
効率的に燃焼させ且つ排ガス中の低カロリー成分を低減
させるために、羽口部の燃焼バーナを通じて微粉炭とと
もに酸素を吹込むとともに、微粉炭と酸素とが速かに接
触・混合して燃焼ガス化し、且つ炉内状況に影響される
ことなく微粉炭の安定した高効率燃焼を可能ならしめる
特定の吹き込み及び燃焼方法を実施し、さらに、これに
より生じた燃焼ガスを二次燃焼させることなく炉外に排
出することにより、スクラップの溶解と高カロリー排ガ
スの回収とを低コストで実現させるスクラップ溶解法で
ある。

【００１９】以下、本発明の詳細を図面に基づいて説明
する。図１は本発明のスクラップ溶解法に使用されるシ
ャフト炉の一構成例を示す概念図である。このシャフト
炉１の炉頂部３の上部には原料装入装置５が連設されて
いるが、この原料装入装置５と炉内とは開閉装置６によ
り遮断できる構造とし、高温の炉頂ガスをダクト７を通
じて完全に回収できるようにしてある。図２はシャフト
炉１の羽口部２の一構成例（断面構造）及び本発明法に
よる微粉炭及び酸素の吹き込み方法の一例を示す説明図
であり、１１は炉壁である。

【００２０】この羽口部２には、バーナ先端開口部８の
内方に微粉炭の予燃焼室９を備えた燃焼バーナ４が設置
されており、この燃焼バーナ４の予燃焼室９内にはバー
ナ径方向中心またはその近傍に配された微粉炭吹出部ａ
から微粉炭ＰＣが、また、その周囲に配された酸素吹出
部ｂから酸素Ｏ₂（冷酸素でよい）がそれぞれ吹込まれ
る。なお、予燃焼室内には、必要に応じて冷却剤吹出部
から燃焼温度調整用の冷却剤（水蒸気、窒素等）を吹む
込むことができる。シャフト炉１の炉頂部３からは原料
装入装置５により鉄源であるスクラップとコークスが装
入される。コークスとしては、一般の高炉用コークス
（通常、粒度が２０〜８０ｍｍ）を用いることができ
る。炉内に装入されたコークスは、炉内に充填されたス
クラップを保持する作用をするとともに、スクラップ溶
解のための熱源の一部となる。但し、本発明では羽口部
から吹き込まれる微粉炭が熱源としてより大きな比重を
占めている。

【００２１】羽口部２においては燃焼バーナ４を通じて
微粉炭ＰＣと酸素Ｏ₂が吹き込まれるが、この際、微粉
炭がその周囲を酸素で囲まれるようにして吹き込まれる
ため、微粉炭と酸素の接触が極めて良好になり、両者は
予燃焼室９内で速かに混合して微粉炭が急速着火燃焼す
る。したがって、単位酸素量当たり大量の微粉炭を吹き
込んでも微粉炭は高効率で燃焼し、微粉炭の大部分は予
燃焼室９内で燃焼ガス化する。すなわち、［ＰＣ／
Ｏ₂］を十分に高くしても微粉炭は高効率で燃焼ガス化
し、燃焼することなく炉頂ダストとして炉外に排出され
る微粉炭の量も極く低く抑えることができる。また特
に、本発明では微粉炭を燃焼バーナ内部で燃焼させるた
め、炉内状況に影響されることなく微粉炭を安定して高
効率に燃焼させることができる。

【００２２】これに対して、図１３に示すような公知の
ランス方式で微粉炭を吹込んだ場合や、酸素ガスではな
く熱風や酸素富化空気を吹込んだ場合には、酸素と微粉
炭との接触が十分に確保されないため微粉炭を高効率に
燃焼させることができず、微粉炭の大量吹込み（高微粉
炭比）が実現できない。また、図１２に示すような予燃
焼室をもたない燃焼バーナを用いてバーナ中央から微粉
炭を、その周囲から酸素を炉内に吹き込み微粉炭を羽口
先で急速燃焼させた場合にも、微粉炭の燃焼効率は本発
明法よりも劣り、しかも燃焼効率の安定性に欠ける。

【００２３】なお、微粉炭を着火燃焼させるには、油や
ＬＰＧ等を燃料とする図示しない着火バーナを常時用い
ることもできるし、また、予燃焼室９の内壁を耐火物で
構成し、操業初期にのみ着火バーナ（パイロットバー
ナ）を用いてバーナ内部を予熱若しくは微粉炭を着火燃
焼させ、以降の定常操業では赤熱した耐火物の輻射熱に
より微粉炭を自然着火させるようにすることもできる。

【００２４】図３は、本発明法により微粉炭を急速燃焼
させた場合と、予燃焼室を持たない図１２に示す燃焼バ
ーナを用いて微粉炭を羽口先で急速燃焼させた比較法の
場合について、スクラップ溶解（［ＰＣ／Ｏ₂］＝１．
２）における微粉炭の燃焼率を経時に調べた結果を示し
ている。これによれば、比較法の場合でも微粉炭燃焼率
は一時的に略９０％という高レベルに達してはいるもの
の、燃焼率は経時に大きく変動し、高レベルの燃焼率を
安定して維持することは難しい。これは羽口先の燃焼空
間における装入物（例えば、コークス充填層）等の状況
が変動し、これが微粉炭の燃焼性に影響を与えることに
よるものと考えられる。また、これ以外にも比較法では
種々の操業条件の変化に基づく炉内状況の変動により、
微粉炭の燃焼率が大きく変動する。

【００２５】これに対して本発明法の場合には、供給さ
れた微粉炭の大部分が予燃焼室で燃焼ガス化するため、
微粉炭の燃焼が炉内状況等にほとんど影響されず、この
ため高レベルの微粉炭燃焼率が安定的に得られている。
本発明法では、［ＰＣ／Ｏ₂］のほぼ化学量論的な燃焼
限界である［ＰＣ／Ｏ₂］＝１．４ｋｇ／Ｎｍ²程度まで
微粉炭を吹き込んでも、微粉炭の大部分は予燃焼室９内
で燃焼ガス化し、また、一部未燃の微粉炭がある場合で
も羽口先で急速燃焼する。予燃焼室９での微粉炭の燃焼
により生成した燃焼ガスはバーナ先端開口部８から炉内
に導入され、この燃焼ガスの顕熱によりスクラップが溶
解し、溶銑として炉外に取り出される。

【００２６】図４は、本発明法によりバーナ内部で微粉
炭を急速燃焼させる場合と、図１２に示す予燃焼室を持
たない燃焼バーナを用いて微粉炭を羽口先で急速燃焼さ
せる比較法の場合について、それぞれの羽口部近傍にお
ける理想的な燃焼状況を示したものである。これによれ
ば、比較法では羽口先に燃焼帯が形成され、その外側に
所謂レースウェイが形成される。これに対して本発明法
の理想的な状態では、予燃焼室９内に吹き込まれた酸素
のほぼ全量が予燃焼室９内で急速消費され、この結果、
炉内には微粉炭の燃焼ガス（燃焼バーナ内ではＣＯ₂が
発生するものの、炉内に導入される燃焼ガス中のＣＯ₂
は極くわずかであり、大部分はＣＯである）が導入され
ることになる。これにより羽口先には比較法のような燃
焼帯（酸化帯）がほとんど形成されず、レースウェイの
みが形成されることになる。

【００２７】このように本発明法では、大量の微粉炭を
炉内状況や操業条件の変動等に関係なく高効率に安定し
て燃焼ガス化することができ、このため微粉炭比に対し
てコークス比を相対的に低めた操業が可能である。ま
た、図４に示すように、本発明法では供給された酸素の
大部分が予燃焼室内で急速消費されるため、羽口先には
燃焼帯がほとんど形成されないか、若しくは形成される
としても極く限られた狭い領域にしか形成されない。こ
のため羽口先でのコークスの消費（燃焼）が抑えられ、
この点もコークス比の低減に寄与する。炉内に導入され
た還元性の燃焼ガスは、その顕熱でスクラップを溶解及
び予熱しつつシャフト炉を上昇し、排ガスとして炉上部
から排出されるが、本発明では微粉炭の燃焼により生成
した燃焼ガスを有意に二次燃焼させることなく炉から排
出する。すなわち、従来技術のようにシャフト部に空気
や酸素富化空気を供給して燃焼ガスを二次燃焼させるこ
とはしない。

【００２８】本発明では、羽口部から燃焼用に吹き込ま
れるガスが酸素であり、また、先に述べたように単位酸
素量当たり大量の微粉炭を炉内状況に影響されることな
く効率的に燃焼ガス化することができ、さらに上記のよ
うに燃焼ガスを二次燃焼させないことにより、ＣＯとＨ
₂の含有率が極めて高い（したがって、ＣＯ₂やＮ₂の含
有率が非常に少ない）高カロリー排ガス（２７００ｋｃ
ａｌ／Ｎｍ²以上）が得られる。本発明では微粉炭を高
効率で燃焼させることができるため、［ＰＣ／Ｏ₂］：
０．７ｋｇ／Ｎｍ³以上（好ましくは１．０ｋｇ／Ｎｍ³
以上）においても安定した操業が可能であり、大量供給
された微粉炭を効率的に燃焼させて大量の高カロリー排
ガスを得ることができる。

【００２９】図５は、微粉炭の吹き込み部の内側からさ
らに酸素を吹き込む本発明法及びこれを実施するための
羽口部２の一構成例（断面構造）を示す説明図である。
この羽口部２に設けられる燃焼バーナ４では、予燃焼室
９内にはバーナ径方向中心若しくはその近傍に配された
酸素吹出部ｂ′から酸素Ｏ₂が、また、その周囲に配さ
れた微粉炭吹出部ａから微粉炭ＰＣが、さらにその周囲
に配された酸素吹出部ｂから酸素Ｏ₂がそれぞれ吹き込
まれる。このような方法によれば、微粉炭はその内側と
外側を酸素でサンドイッチされるようにして吹き込まれ
るため微粉炭と酸素の接触状態がより良好になり、これ
により微粉炭の燃焼効率をより高めることができる。

【００３０】先に述べたように本発明は従来法に較べて
燃料比を高くし、且つ微粉炭の大量吹き込みを行なうこ
とを前提としているが、その狙いとする範囲は実操業ベ
ースで、燃料比：３００ｋｇ／ｔ以上、微粉炭比（ｋｇ
／ｔ）とコークス比（ｋｇ／ｔ）の重量比［微粉炭比／
コークス比］：１．０以上であり、これにより溶銑を高
効率に製造することができるとともに、上述したような
高カロリー排ガスを大量に安定供給することが可能とな
る。また、これらの上限は操業度、燃料コストと必要回
収ガスバランス等によって決まるが、一般には燃料比：
５００ｋｇ／ｔ、［微粉炭比／コークス比］：２．５程
度が実質的な上限となると考えられる。このように本発
明では、従来法に較べて燃料比を相対的に高めた操業を
行うことを前提としているため、従来法に較べて燃料費
自体は高くなるが、一方においてコークスに較べてはる
かに安価な微粉炭を大量に使用することでコークス比を
相対的に低減させることができ、しかも利用価値の高い
高カロリー排ガスを大量に製造することができるため、
全体としては従来法に較べて相当程度に低い製造・操業
コストで実施することができる。

【００３１】また、微粉炭と酸素を本発明のような方式
で同時に吹き込むことは、溶銑の歩留り及び品質を確保
することにも役立つ。すなわち、熱源としてコークスの
みを炉内に装入して羽口部から酸素のみを吹き込む方式
を想定した場合、羽口先に酸素帯が奥行き方向に長く形
成され、その近傍を流れる溶銑が酸化され易いため、鉄
がＦｅＯとしてスラグ中に移行して鉄の歩留まりを低下
させ、また、溶銑の成分中に酸化物を懸濁させることに
より溶銑の品質を劣化させることになる。また、図１２
に示すように予燃焼室を持たない燃焼バーナを用いて微
粉炭と酸素を炉内に吹き込んだ場合にも、羽口先にはＯ
₂が存在する燃焼帯（酸化帯）が形成され、この結果、
羽口先を滴下する溶銑滓が酸化されてしまう。これに対
して本発明法では、予燃焼室内で微粉炭が急速に酸素を
消費するため、羽口先には燃焼帯が殆んど形成されない
か、若しくは形成されるとしても極く限られた狭い領域
に形成されるだけであり、このため上記のような溶銑滓
の酸化は殆ど問題とならない。また、このような作用
は、特に［ＰＣ／Ｏ₂］を０．７ｋｇ／Ｎｍ³以上、より
好ましくは１．０ｋｇ／Ｎｍ³以上とすることにより効
果的に得られる。

【００３２】また本発明法では、微粉炭を急速燃焼させ
て得られた燃焼ガスを羽口先に送風することによりスク
ラップが円滑に溶解するため、キュポラ法のような炉内
の温度分布制御のための特殊な鋳物用コークスを必要と
しない。本発明法では、溶解帯下部にレースウェイを作
り、充填されたスクラップを保持するためにコークスが
必要であるが、これには高炉用コークスを利用すること
ができる。また、微粉炭の燃焼ガス化に伴って発生する
主に石炭灰分から成るスラグは、容易に溶融して炉下部
の溶銑と分離してその上部に蓄積し、出銑とともに容易
に炉外に排出でき、操業に支障を与えない。なお、本発
明法では燃焼バーナによる微粉炭と酸素の吹き込みに加
え、同じ燃焼バーナ等を通じて燃焼温度調整用の水蒸気
や窒素等を冷却剤として適宜吹き込むことができる。

【００３３】本発明において燃焼バーナから吹き込まれ
る酸素ガスの純度は可能な限り高い方が好ましいが、一
般に工業用として使用されている酸素ガスの純度は９９
％以上（通常、一般に販売されている工業用酸素ガスの
純度は約９９．８％〜９９．９％程度、製鉄所の酸素プ
ラントから得られる酸素ガスの純度は９９．５％前後で
ある）であり、この程度の純度があれば十分である。ま
た、本発明により得られる作用効果の面から言うと、純
度が９５％未満の酸素ガスでは吹き込まれる微粉炭と酸
素との接触が十分に確保できないため、微粉炭の燃焼効
率が悪くなり、また、排ガス中の低カロリーガス成分も
増加することになり、本発明の目的を達成することが困
難となる。したがって、本発明で羽口部から吹き込まれ
る酸素とは、純度が９５％以上の酸素ガスを指すものと
する。また、吹き込まれる微粉炭の粒度等は特に限定し
ないが、例えば、粒度７４μｍ以下が８０％以上含まれ
るような微粉炭が好適である。

【００３４】以下、図２及び図５に示す燃焼バーナの具
体的構造を説明する。図２に示す燃焼バーナ４のバーナ
本体１２は、筒状の水冷ジャケット１３とこれを貫通す
る微粉炭供給管１４及び酸素供給管１５等から構成さ
れ、前記各供給管の端部がバーナ本体１２の前面（水冷
ジャケット１３の前面）に開口することで、微粉炭吹出
部ａ及び酸素吹出部ｂが形成されている。前記予燃焼室
９は、バーナ本体１２とバーナ先端開口部８との間に筒
状に形成されるもので、その内壁には非金属製の耐火物
１６が内張りされており、先に述べたようにバーナの使
用中はこの耐火物１６を赤熱させることにより予燃焼室
内に供給された微粉炭を着火させるようにしている。ま
た、炉内に噴射する燃焼ガスのガス流速を確保するた
め、予燃焼室９はバーナ先端側がテーパ状に構成されて
いる。

【００３５】予燃焼室９の外側には水冷ジャケット１７
が設けられるとともに、バーナ先端には水冷構造の羽口
１８が設けられている。この羽口１８は高温の炉内雰囲
気からバーナ先端を保護するために設けられるものであ
るが、場合によっては設けなくてもよい。また、予燃焼
室９内での微粉炭と酸素との混合を迅速化し、微粉炭を
効率的に急速燃焼させるため、前記微粉炭吹出部ａと酸
素吹出部ｂは、両者の孔軸延長線の交点ｐが予燃焼室９
の出口先端またはそれよりもバーナ内方に位置するよう
構成されている。

【００３６】さらに、燃焼バーナ全体は、その軸線に水
平方向に対してバーナ先端側が下向きとなるような傾き
角θを付して炉壁１１に取付けられている。このように
傾き角θを付けるのは、微粉炭の灰分が溶融して生じた
スラグをバーナ先端開口部８から炉内に円滑に排出する
ためである。この傾き角θは、予燃焼室９内のスラグを
バーナ先端開口部８方向へ円滑に流下させるために、予
燃焼室９のテーパ部が水平若しくはその先端側が下向き
に傾斜するような大きさとすることが好ましい。また、
図５に示す燃焼バーナの場合には、各吹出部ａ，ｂ，
ｂ′は、それぞれ水冷ジケット１３を貫通する微粉炭供
給管１４及び酸素供給管１５，１５′の先端開口により
形成されている。なお、その他の構成は図２の構造と同
様であるので、同一の符号を付し、詳細な説明は省略す
る。

【００３７】図２及び図５に示す本発明法では、微粉炭
と酸素を種々の態様で吹き込むことができる。図６及び
図７は、図２に示す方法において、バーナ径方向におけ
る微粉炭と酸素の吹き込み方法の態様を示している。こ
のうち図６は微粉炭吹出部ａの周りを環状に囲むような
酸素吹出部ｂから酸素を吹き込むようにした例であり、
また、図７は微粉炭吹出部ａの周りに適宜間隔をおいて
配された複数の酸素吹出部ｂから酸素を吹き込むように
した例である。

【００３８】図８ないし図１０は、図５に示す方法にお
いて、バーナ径方向における微粉炭と酸素の吹き込み方
法の態様を示している。これらのうち図８は、バーナ中
心またはその近傍の酸素吹出部ｂ´の周りを環状に囲む
ような微粉炭吹出部ａから微粉炭を吹き込み、さらにそ
の周囲を環状に囲むような酸素炭吹出部ｂから酸素を吹
き込むようにした例である。また、図９はバーナ中心ま
たはその近傍の酸素吹出部ｂ´の周りを環状に囲むよう
な微粉炭吹出部ａから微粉炭を吹き込み、さらにこの微
粉炭吹出部ａの周りに適宜間隔をおいて配された複数の
酸素吹出部ｂから酸素を吹き込むようにした例である。
また、図１０はバーナ中心またその近傍の酸素吹出部ｂ
´の周りに適宜間隔をおいて配された複数の微粉炭吹出
部ａから微粉炭を吹き込み、さらにこの微粉炭吹出部ａ
の周りに適宜間隔をおいて配された複数の酸素吹出部ｂ
から酸素を吹き込むようにした例である。

【００３９】

【実施例】

〔実施例１〕図１の炉体に図２に示す構造の羽口部を有
するスクラップ溶解用試験炉（炉内容積：２．５ｍ³，
生産量：１０ｔ／日）及び図１の炉体に図５に示す構造
の羽口部を有するスクラップ溶解用試験炉（炉内容積：
２．５ｍ³，生産量：１０ｔ／日）を用い、本発明法に
より［ＰＣ／Ｏ₂］を変化させてスクラップを溶解し、
溶銑を製造した。本実施例では燃焼バーナ４の予燃焼室
内に微粉炭とともに常温の酸素（冷酸素）を吹き込むと
ともに、羽口先の燃焼温度を２０００℃に調整するため
に水蒸気を冷却剤として吹き込んだ。

【００４０】また、比較法，として図１の炉体に図
１３に示す羽口部を備えた試験炉及び図１の炉体に図１
２に示す羽口部を備えた試験炉を用い、［ＰＣ／Ｏ₂］
を変化させてスクラップを溶解し、溶銑を製造した。図
１３は公知のキュポラ法に基づき酸素富化した熱風にラ
ンス１０を通じて微粉炭を吹き込む方式であり、温度８
００℃の熱風を用い、酸素富化量及び微粉炭量を調整し
て［ＰＣ／Ｏ₂］を変化させた。なお、本実施例におい
ては、粒度が７４μｍ以下７５％、表１に示す工業分析
値を有する微粉炭を吹き込み用として用い、また、コー
クスとしては高炉用コークスを用いた。本発明法及び比
較法における微粉炭の吹き込み限界を見るために、炉頂
ガス中のダストを逐次採取し、ダスト中のＣ濃度（％）
を測定した。その結果を図１１に示す。

【００４１】図１１は投入微粉炭量ＰＣ（ｋｇ／ｈ）と
酸素流量Ｏ₂（Ｎｍ³／ｈ）の比［ＰＣ／Ｏ₂］と炉頂乾
ガス中のＣ濃度との関係を示したもので、図１３の方式
による比較法では［ＰＣ／Ｏ₂］の値が０．７ｋｇ／
Ｎｍ³以上になると炉頂ダスト中にＣ濃度が急増してい
る。これは、［ＰＣ／Ｏ₂］がこの領域になると微粉炭
が羽口先で十分に燃焼し切れず、炉頂から未燃焼のまま
排出されていることを示しており、吹き込まれた微粉炭
が燃料として十分に利用されていないことになる。ま
た、図１２の方式による比較法では、比較法に較べ
て炉頂乾ダスト中のＣ濃度は低いレベルにあるが、それ
でも［ＰＣ／Ｏ₂］：１．３ｋｇ／Ｎｍ³以下においてＣ
濃度は２５％を超えている。

【００４２】一方、図２の方式による本発明法におい
ては［ＰＣ／Ｏ₂］が１．４ｋｇ／Ｎｍ³の近傍まで炉頂
乾ガス中のＣ濃度は低く、特に［ＰＣ／Ｏ₂］：１．３
ｋｇ／Ｎｍ³以下ではＣ濃度は２５％未満であり、微粉
炭を大量に吹き込んでもこれが高効率に燃焼して燃焼ガ
ス化されていることが判る。また、図５の方式による本
発明法においては、微粉炭がより高効率に燃焼するた
め、さらに低いＣ濃度となっている。なお、先に述べた
ように［ＰＣ／Ｏ₂］は化学量論的に１．４ｋｇ／Ｎｍ³
がほぼ上限であり、本発明法において［ＰＣ／Ｏ₂］：
１．４ｋｇ／Ｎｍ³近傍で炉頂乾ガス中のＣ濃度が急増
しているのは本発明法の限界を示すものではない。本実
施例から明らかなように、本発明法によれば微粉炭と酸
素が燃焼バーナの予燃焼室内で急速に混合して微粉炭が
急速燃焼するため、［ＰＣ／Ｏ₂］を十分に高めても微
粉炭を効率的に燃焼させ、燃焼ガス化させることができ
る。また、本発明法ではスクラップの溶解及び溶銑の生
産に関しても、全く支障がないことが確認できた。

【００４３】

【表１】

【００４４】〔実施例２〕実施例１と同じ図１の炉体に
図２に示す羽口部を有する試験炉、図１の炉体に図１２
に示す羽口部を有する試験炉及び図１の炉体に図１３に
示す羽口部を有する試験炉をそれぞれ用いてスクラップ
を溶解し、溶銑を製造した。微粉炭及びコークスは実施
例１と同様のものを用いた。また、この実施例では、一
部の比較例においてシャフト部に二次燃焼用の空気を導
入し、燃焼ガスを二次燃焼させた。各実施例の製造条件
及びその結果を表２〜表４に示す。

【００４５】表２〜表４においてケース２〜４が本発明
例、それ以外が比較例であり、全ての操業例において羽
口部からの微粉炭吹き込みを行なっている。また、ケー
ス１〜４は図２に示す羽口部を備えた試験炉を用いた
例、ケース５〜７は図１３に示す羽口部（ランス方式に
よる微粉炭の吹込み）を備えた試験炉を用いた例、ケー
ス８〜１４は図１２に示す羽口部（予燃焼室を持たない
燃焼バーナによる微粉炭の吹込み）を備えた試験炉を用
いた例であり、いずれの場合も羽口先温度は２２００℃
で一定に保った。本実施例ではどのケースでも操業自体
は全く支障がなった。

【００４６】ケース１〜４は燃焼バーナから酸素ととも
に微粉炭の吹き込みを行ない、ケース１，２，３，４の
順に微粉炭比を増加させた操業例である。ケース１は微
粉炭吹き込みを行ってはいるが、［ＰＣ／Ｏ_２］が低い
ためスラグ中のＦｅＯが高くなっている。また、この操
業例では微粉炭比／コークス比が０．３５程度であり、
コークス比が相対的に高いため製造コストの面で問題が
ある。これに対して本発明の実施例であるケース２〜ケ
ース４においては、スラグ中のＦｅＯが低く、溶銑の品
質及び鉄歩留りは良好である。また、これらケース２〜
ケース４では、コークス比を超える大量の微粉炭を吹き
込んでいるにも拘らず、微粉炭の燃焼が効率的に行なわ
れているため、２７００ｋｃａｌ／Ｎｍ^３以上の高カロ
リー排ガスが大量に得られている。

【００４７】ケース５は従来型の吹き込み羽口を（図１
３参照）用いて微粉炭と酸素とを吹き込んだ操業例であ
り、微粉炭の燃焼効率が低いため［ＰＣ／Ｏ₂］が上げ
られず、このため微粉炭に較べて大量のコークスを必要
とし、製造コストが高い。また、羽口先における微粉炭
と酸素との接触が十分に確保されていないため、スラグ
中のＦｅＯが高く、溶銑の品質低下及び鉄歩留りの低下
を生じている。ケース６は従来型の吹き込み羽口（図１
３参照）を用いて酸素富化された空気を微粉炭とともに
吹き込んだ操業例であり、この操業例では、従来型の吹
き込み羽口を用いていることに加えて、吹き込みガスと
して酸素富化された空気を用いているために酸素と微粉
炭との接触が十分に確保できず、このため微粉炭の燃焼
効率がケース５よりもさらに低く、したがってコークス
比を高くせざるを得ないため製造コストが高い。また、
酸素富化された空気（６６％Ｏ₂）を使用しているた
め、排ガスのカロリーも低く（２５００ｋｃａｌ／Ｎｍ
³未満）、さらに、上記のように酸素と微粉炭との接触
が十分に確保されないため、スラグ中のＦｅＯが高く、
溶銑の品質低下及び鉄歩留りの低下を生じている。

【００４８】ケース７は従来型の吹き込み羽口（図１３
参照）を用い、酸素富化された空気を微粉炭とともに吹
き込むとともに、シャフト部に二次燃焼用の空気を導入
した操業例であり、この操業例ではケース６に較べて燃
料比は低くできるものの、ケース６と同様の理由により
微粉炭の燃焼効率が低く、コークス比が高いため製造コ
ストが高い。また、酸素富化された空気（６６％Ｏ₂）
を使用し且つ微粉炭の燃焼により生じた燃焼ガスを二次
燃焼させているため、排ガスのカロリーが極めて低い
（１８００ｋｃａｌ／Ｎｍ³未満）。また、ケース６と
同様に酸素と微粉炭との接触が十分に確保されないた
め、スラグ中のＦｅＯが高く、溶銑の品質低下及び鉄歩
留りの低下を生じている。

【００４９】ケース８は図１２に示す微粉炭の吹き込み
方式を採用し、微粉炭の周囲から酸素富化された空気を
吹き込んだ操業例であり、この操業例では吹き込みガス
として酸素富化された空気を用いているために酸素と微
粉炭との接触が十分に確保できず、このため微粉炭の燃
焼効率が低く、したがってコークス比を高くせざるを得
ないため製造コストが高い。また、酸素富化された空気
（６９％Ｏ₂）を使用しているため排ガスのカロリーも
低い（２４００ｋｃａｌ／Ｎｍ³未満）。さらに、酸素
富化された空気を用いているために酸素と微粉炭の接触
が十分に確保されないため、スラグ中のＦｅＯがケース
２〜４に較べて高く、溶接の品質低下及び歩留低下を生
じている。

【００５０】ケース９は図１２に示す微粉炭の吹き込み
方式を採用し、微粉炭の周囲から酸素富化された空気を
吹き込むとともに、シャフト部に二次燃焼用の空気を導
入した操業例であり、この操業例ではケース８に較べて
燃料比は低くできるものの、ケース８と同様の理由によ
り微粉炭の燃焼効率が低く、コークス比が高いため製造
コストが高い。また、酸素富化された空気（６２％
Ｏ₂）を使用し且つ微粉炭の燃焼により生じた燃焼ガス
を二次燃焼させているため、排ガスのカロリーが極めて
低い（１８００ｋｃａｌ／Ｎｍ³未満）。また、ケース
８と同様に酸素と微粉炭との接触が十分に確保されない
ため、スラグ中のＦｅＯがケース２〜４に較べて高く、
溶銑の品質低下及び鉄歩留りの低下を生じている。

【００５１】ケース１０とケース１１は低燃料比による
操業例であり、このうちケース１０は図１２に示す微粉
炭の吹き込み方式を採用し、微粉炭の周囲から酸素富化
された空気を吹き込んだ操業例である。この操業例では
吹き込みガスとして酸素富化された空気を用いているた
めに酸素と微粉炭との接触が十分に確保できず、このた
め微粉炭の燃焼効率が低く、したがってコークス比を高
くせざるを得ないため製造コストが高い。また、酸素富
化された空気（６３％Ｏ₂）を使用しているため、排ガ
スのカロリーも低く（２３００ｋｃａｌ／Ｎｍ³未
満）、さらに、低燃焼比での操業であるため排ガス量も
少ない。また、酸素富化された空気を用いているために
酸素と微粉炭との接触が十分に確保されないため、スラ
グ中のＦｅＯがケース２〜４に較べて高く、溶接の品質
低下及び歩留低下を生じている。

【００５２】ケース１１は図１２に示す微粉炭の吹き込
み方式を採用し、微粉炭の周囲から酸素富化された空気
を吹き込むとともに、シャフト部に二次燃焼用の空気を
導入した操業例であり、この操業例ではケース１０に較
べて燃料比は低くできるものの、ケース１０と同様の理
由により微粉炭の燃焼効率が低く、コークス比が高いた
め製造コストが高い。また、酸素富化された空気（６３
％Ｏ₂）を使用し且つ微粉炭の燃焼により生じた燃焼ガ
スを二次燃焼させているため、排ガスのカロリーが極め
て低く（１８００ｋｃａｌ／Ｎｍ³未満）、さらに、低
燃焼比での操業であるため排ガス量も少ない。また、ケ
ース１０と同様に酸素と微粉炭との接触が十分に確保さ
れないため、スラグ中のＦｅＯがケース２〜４に較べて
高く、溶銑の品質低下及び鉄歩留りの低下を生じてい
る。

【００５３】ケース１２〜ケース１４は図１２に示す微
粉炭の吹き込み方式を採用し、微粉炭の周囲から酸素
（冷酸素）を吹き込んだ操業例であり、それらの操業例
のうちケース１２はケース２と、ケース１３はケース３
と、ケース１４はケース４とそれぞれ同じ［ＰＣ／
Ｏ₂］で実施されたものである。これらケース１２〜ケ
ース１４はケース２〜ケース４とそれぞれ比較すると判
るように、ケース２〜ケース４に較べて微粉炭の燃焼率
が低いためコークス比が高く、また、羽口先に燃焼帯が
形成されるためスラグ中のＦｅＯがケース２〜４に較べ
て高く、溶銑の品質低下及び鉄歩留りの低下を生じてい
る。

【００５４】以上の実施例から明らかなように、高燃料
比及び高微粉炭比による操業の下で、スクラップを効率
的に溶解し且つ高カロリー排ガスを大量に得ることによ
り低コスト操業を実現するためには、羽口部の燃焼バ
ーナから微粉炭とともに酸素を吹き込む、微粉炭と酸
素とを、両者が速かに接触して混合するような特定の方
法により吹き込むことにより微粉炭の急速燃焼を実現さ
せるとともに、微粉炭の燃焼の大部分を羽口部の燃焼バ
ーナの内部で行わしめることにより、炉内状況に影響さ
れることなく微粉炭の安定した高効率燃焼を実現させ
る、微粉炭の燃焼による燃焼ガスを有意に二次燃焼さ
せない、という本発明法の条件を全て満足させる必要が
あることが判る。

【００５５】

【表２】

【００５６】

【表３】

【００５７】

【表４】

【００５８】

【発明の効果】以上述べたように本発明のスクラップ溶
解法によれば、スクラップを溶解して溶銑を効率的に製
造できるだけでなく、燃料用ガスとして利用価値の高い
高カロリーの排ガスを大量に得ることができ、しかも、
主要熱源として一般炭を粉砕した安価な微粉炭を使用で
きること、［ＰＣ／Ｏ₂］を高めることができるため少
ない酸素量で大量の微粉炭を燃焼ガス化できること、簡
易な設備で実施できること等から、スクラップと微粉炭
とを主原料とした溶銑及び高カロリー燃料用ガスの製造
を低コストで実施することができる。特に、微粉炭比を
高めることができ且つ利用価値の高い高カロリー排ガス
を大量に製造できることを考慮した場合に、従来技術に
較べて相当程度に低い製造・操業コストで実施すること
ができるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスクラップ溶解法の実施に使用される
シャフト炉の一構成例を示す概念図

【図２】シャフト炉の羽口部の一構成例（断面構造）並
びに本発明法による微粉炭及び酸素の吹き込み方法を示
す説明図

【図３】本発明法により微粉炭と酸素の吹き込みを行っ
た場合と、予燃焼室を持たない燃焼バーナを用いて微粉
炭を羽口先で急速燃焼させた比較法の場合について、ス
クラップ溶解における微粉炭燃焼率を経時に示すグラフ

【図４】本発明法により微粉炭と酸素の吹き込みを行っ
た場合と、予燃焼室を持たない燃焼バーナを用いて微粉
炭を羽口先で急速燃焼させた比較法の場合について、羽
口部近傍における理想的な燃焼状況を示した説明図

【図５】シャフト炉の羽口部の他の構成例（断面構造）
並びに本発明法による微粉炭及び酸素の吹き込み方法を
示す説明図

【図６】図２に示す方式において、バーナ径方向におけ
る微粉炭と酸素の吹き込み方法の一態様を示す説明図

【図７】図２に示す方式において、バーナ径方向におけ
る微粉炭と酸素の吹き込み方法の他の態様を示す説明図

【図８】図５に示す方式において、バーナ径方向におけ
る微粉炭と酸素の吹き込み方法の一態様を示す説明図

【図９】図５に示す方式において、バーナ径方向におけ
る微粉炭と酸素の吹き込み方法の他の態様を示す説明図

【図１０】図５に示す方式において、バーナ径方向にお
ける微粉炭と酸素の吹き込み方法の他の態様を示す説明
図

【図１１】実施例１において、投入した微粉炭量ＰＣ
（ｋｇ／ｈ）と酸素流量Ｏ₂（Ｎｍ³／ｈ）との比［ＰＣ
／Ｏ₂］と炉頂乾ガス中のＣ濃度との関係を示したグラ
フ

【図１２】予燃焼室を持たない燃焼バーナを備えた羽口
部の断面構造を示す説明図

【図１３】従来方式の羽口部の断面構造を示す説明図

【符号の説明】

１…シャフト炉、２…羽口部、３…炉頂部、４…燃焼バ
ーナ、５…原料装入装置、６…開閉装置、７…ダクト、
８…バーナ先端開口部、９…予燃焼室、１０…ランス、
１１…炉壁、１２…バーナ本体、１３…水冷ジケット、
１４…微粉炭供給管、１５，１５′…酸素供給管、１６
…耐火物、１７…水冷ジケット、１８…羽口、ａ…微粉
炭吹出部、ｂ，ｂ´…酸素吹出部、ｐ…交点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野田 英俊 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 (72)発明者 松浦 正博 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 (72)発明者 村井 亮太 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 (56)参考文献 特開 昭63−195207（ＪＰ，Ａ) 特表 昭62−502202（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C21B 11/02

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 羽口部に燃焼バーナを備えたシャフト炉
   を用い、該シャフト炉内に鉄源であるスクラップとコー
   クスを装入し、前記燃焼バーナの内部に微粉炭量ＰＣ
   （ｋｇ／ｈ）と酸素流量Ｏ _２ （Ｎｍ ^３ ／ｈ）との比［Ｐ
   Ｃ／Ｏ _２ ］が０．７ｋｇ／Ｎｍ ^３ 以上となるような条件
   で微粉炭と酸素を吹き込み、燃料比を３００ｋｇ／ｔ以
   上、微粉炭比（ｋｇ／ｔ）とコークス比（ｋｇ／ｔ）の
   重量比［微粉炭比／コークス比］を１．０以上とする操
   業条件で実施されるスクラップ溶解法であって、 前記微粉炭と酸素の吹き込みに当たっては、 前記燃焼バ
   ーナの内部に微粉炭を吹き込むとともに、その周囲から
   酸素を吹き込んで両者を混合させることにより、微粉炭
   をバーナ内部で急速燃焼させ、その燃焼ガスを炉内に導
   入し、該燃焼ガスの顕熱でスクラップを溶解して溶銑を
   製造するとともに、前記燃焼ガスを炉内で有意に二次燃
   焼させることなく燃料用ガスとして回収することを特徴
   とするスクラップ溶解法。
2. 【請求項２】 バーナ先端開口部の内方に微粉炭の予燃
   焼室が設けられた燃焼バーナを羽口部に備えたシャフト
   炉を用い、該シャフト炉内に鉄源であるスクラップとコ
   ークスを装入し、前記燃焼バーナの予燃焼室内に微粉炭
   量ＰＣ（ｋｇ／ｈ）と酸素流量Ｏ _２ （Ｎｍ ^３ ／ｈ）との
   比［ＰＣ／Ｏ _２ ］が０．７ｋｇ／Ｎｍ ^３ 以上となるよう
   な条件で微粉炭と酸素を吹き込み、燃料比を３００ｋｇ
   ／ｔ以上、微粉炭比（ｋｇ／ｔ）とコークス比（ｋｇ／
   ｔ）の重量比［微粉炭比／コークス比］を１．０以上と
   する操業条件で実施されるスクラップ溶解法であって、 前記微粉炭と酸素の吹き込みに当たっては、 前記燃焼バ
   ーナの予燃焼室内にバーナ径方向中心若しくはその近傍
   から微粉炭を吹き込むとともに、その周囲から酸素を吹
   き込んで両者を混合させることにより、微粉炭を予燃焼
   室内で急速燃焼させ、その燃焼ガスをバーナ先端開口部
   から炉内に導入し、該燃焼ガスの顕熱でスクラップを溶
   解して溶銑を製造するとともに、前記燃焼ガスを炉内で
   有意に二次燃焼させることなく燃料用ガスとして回収す
   ることを特徴とするスクラップ溶解法。
3. 【請求項３】 予燃焼室内における微粉炭吹出部ａの孔
   軸延長線と酸素吹出部ｂ の孔軸延長線の交点ｐが、予燃
   焼室の出口先端またはそれよりもバーナ内方に位置する
   よう構成された燃焼バーナを用いること特徴とする請求
   項２に記載のスクラップ溶解法。
4. 【請求項４】 燃焼バーナの予燃焼室内に吹き込まれた
   酸素のほぼ全量を、予燃焼室内での微粉炭の燃焼に消費
   させることを特徴とする請求項２または３に記載のスク
   ラップ溶解法。
5. 【請求項５】 燃焼バーナにおける微粉炭の吹き込み部
   の内側からさらに酸素を吹き込むことを特徴とする請求
   項１、２、３または４に記載のスクラップ溶解法。
6. 【請求項６】 シャフト炉に装入されるコークスとして
   高炉用コークスを用いることを特徴とする請求項１、
   ２、３、４または５に記載のスクラップ溶解法。
7. 【請求項７】 燃焼バーナ内部または燃焼バーナの予燃
   焼室内に吹き込まれる酸素の純度が９５％以上であるこ
   とを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６に記
   載のスクラップ溶解法。