JPH01225716A

JPH01225716A - テルミツト混合物を添加する電気炉製鋼法

Info

Publication number: JPH01225716A
Application number: JP63050889A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Uesugi; 上杉　庸雄; Takashi Sato; 孝佐藤; Hisashi Kojima; 小嶋　久
Original assignee: Fuji Raito Kogyo Kk; Tokyo Tekko Co Ltd; Daiki Aluminium Industry Co Ltd
Current assignee: Fuji Raito Kogyo Kk; Tokyo Tekko Co Ltd; Daiki Aluminium Industry Co Ltd
Priority date: 1988-03-03
Filing date: 1988-03-03
Publication date: 1989-09-08
Also published as: JPH0244886B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野：本発明は１、アーク電気炉による製鋼に際し、アルミニ
ウム灰と廃酸化鉄とからなるテルミット混合物を添加し
て、テルミット反応を起こさせて昇温しで、処理時間を
短縮し、電力使用量を下げ、かつ、鋼収量を増す製鋼法
に関するものである。

従来の技術とその問題点ニアルミニウムと酸化鉄とのテルミット反応は、２　Ａ１
１　＋８　ＦｅＯ＝８　Ｆｅ　＋　Ａ（１２０８＋　２
０６．１１ａｌ　　・・＋　・旧＋＋　（１）８Ａ６　
＋３Ｆｅａ０４　＝９Ｆｅ　＋４Ａ／２０ａ＋７９５．
７１Ｑｌｌ・−・・−（２）４Ａｅ＋　２Ｆｅ２０Ｂ　
＝　４Ｆｅ　＋　２Ａ６２０３＋　４０１．２１ｃａｌ
　・−・−（３）などで表わされる。この種いわゆるテ
ルミット反応は、酸素が存在しなくても、反応を起こし
、酸化鉄を鉄に還元する。本発明は、酸化鉄が、ＦｅＯ
かＦｅ２Ｏ２かＦｅ２０Ｂであるかについては拘らない
。

アルミニウム灰（アルミニウム溶解の際に生ずるスラッ
ゾの総称）中に、金属アルミニウムが含まれていること
は周知である。アルミニウム灰中の金属アルミニウムの
含有量はその成因に応じて必らずしも一定しないが、金
属アルミニウム含有量を増加させる方法として、例えば
アルミニウム切削粉など、アルミニウム加工の際に生ず
る金属アルミニウム粉を添加したり、水ひ・風ひ・浮遊
選鉱法などの高含有量化（ｂｅｎｅｆｉｃｉａｔｉｏｎ
）技術を用いて、高品質化が可能で、また、高含有量の
ものと低含有量のもの・を混合することにより低含有景
品の利用を図ることもできる。

アーク電気炉による製鋼の際に、アルミニウム灰を、フ
ラックスに添加する試みは従来から行われているが、そ
の主要目的は、螢石に代わる精煉剤として、アルミナ−
ライムスラグの高流動性、間接脱硫効果であり、アルミ
ニウム灰中の金属アルミニウムの含有量は低い方が望ま
しい。

また、アルミニウム灰を直接溶鋼に加えて溶鋼中の酸化
鉄と反応させて、テルミット反応を起こさせる方法も試
みられたが、この場合、溶鋼中での酸化鉄の拡散速度が
律速となるため、反応速度が遅く、溶鋼の早期温度上昇
に貢献しない。

アーク電気炉中で、反応律速（反応を抑制制限する要因
のない状態）のテルミット反応を起こさせるため、アル
ミニウム灰と廃酸化鉄とからなるテルミット混合物を、
例えば袋詰として、原料のスクラップとともに、アーク
電気炉に装入して、テルミット反応を行わせる方法（特
開昭６２−２０５２１０号公報）も開示されているが、
この方法では、スクラップが溶落（スクラップ間の空間
がなくなシ、液の自由表面が現出する現象）する前に、
テルミット反応を起こし、反応熱の相当な部分が放射熱
として、塊状スクラップの間から、炉上方空間に逸散し
、熱効果を下げる（高温における伝熱は実質的に放射の
みにより行われること、および、テルミット反応は、点
火・爆燃の順に進むことに注意されたい。）。すなわち
、溶鋼温度の早期上昇に対する貢献度は少ない。

そこで、本発明の目的は、アーク電気炉中で、テルミッ
ト反応を起こさせ、その反応熱を実質的に溶鋼の昇温に
のみ使用し、溶鋼温度を早期に上昇させる製鋼方法を提
供することである。

問題点を解決するための手段：上記問題点を解決する手段として、本発明では、第１に
、使用するテルミット混合物（アルミニウム灰と廃酸化
鉄との混合物）の組成と粒度とを限定し、第２に、アー
ク電気炉による製鋼操作中に、該テルミット混合物を添
加する時期と場所とを特定する。

すなわち、本発明は、アーク電気炉による製鋼に際しニアルミニウムと廃酸化鉄とを、ほぼ、テルミット反応を
行うべき当量比で含み、かつ、金属アルミニウム含有量
が１３重量％以上であり、２０メツシュ篩網を通過する
粒度を持つ、テルミット混合物を；アーク電気炉へ装入した製鋼原料が溶落し、フラックス
を加えた直後に、溶鋼中に添加する；ことを特徴とする
テルミット混合物を添加する電気炉製鋼法である。

テルミット混合物を溶鋼中に添加するためには中空ラン
スを溶鋼中に差込み、空気をキャリヤーとして押込むの
が便利である。

この際テルミット混合物をビード化しておくと、溶鋼中
への押込が容易である。

また、テルミット混合物を、中空ランス中を容易に通過
する小袋中に収納し、これら小袋を、溶鋼中に押込む方
法も望ましい。

ビードおよび小袋を用いる場合、押し棒を用いると、さ
らに押込が容易である。

作用：（ＩＬ　（２）、（３）式で示したテルミット反応の反
応熱は、生成物質１　ｋＱあたりで示すと、いずれも、
約９００日で、生成物質の比熱は約０．２（雇／　ｋｔ
ｉ　’Ｃ）である。なお、鉄の融解熱は約６５１ａｌ／
Ａ：ｇ、純鉄の融点は約１５４０’Ｃ１鉄合金の場合、
一般に、純鉄に比べて溶点が低い。

テルミット反応が起こる環境条件により異なるが、これ
らの数字から、アルミニウム灰の金属アルミニウム含有
量が下がると、共存不純物をも温度上昇させねばならな
いので、テルミット反応による到達温度が下がる。

実験結果によると、本発明のテルミット混合物の場合、
金属アルミニウムと酸化鉄とがほぼ当量関係にあるとき
、金属アルミニウムの含有量が１３重量％以上であれば
、電気炉内で容易にテルミット反応が進行する。また、
反応をスムーズに行うためには、テルミット混合物の粒
度が重要因子となるが、タイラー標準篩の２０メツシュ
！　（８３８μｍ）を通過する粒度アあれば、実質的な
悪影響は認められない。

テルミット混合物を添加する時期は、製鋼原料（通常ス
クラップ）が、電気炉内で溶落し、溶鋼上にスラッグを
添加した直後である。テルミット混合物の反応熱を有効
に利用するためには、製鋼操作のなるべく早い時期に添
加し、溶鋼の温度を急上昇させることが、必要であるが
、すでに述べたように、スクラップが塊状の時点では、
放射熱損失が大きく、溶鋼温度の上昇に対する貢献が少
ない。

テルミット反応生成物であるアルミナおよびテルミット
混合物中の無機不純物は、溶鋼との比重差により、浮上
して、溶融フラックスと合体する。この溶融フラックス
は、テルミット反応熱の放射損失を防ぐ作用もする。

テルミット混合物の添加場所は溶鋼中である。

もし、フラックス中に添加すると、フラックスにより希
釈される恐れがちシ、気相空間へ添加されると発生熱の
溶鋼への伝熱が著減する。

電気炉内の溶融液に、テルミット混合物を添加する方法
としては、中空ランスを液中に差込み、テルミット混合
物を、空気をキャリヤーとして押込むことが望ましい。

溶融液の比重が高いので（約７．８）液深が大きくなる
と、圧入に要する圧が急増することに注意を要する。

しかしながら、テルミット混合物の添加場所は深部はど
、溶鋼への伝熱効果が良いのは言うまでもなく、溶鋼の
最底部へ添加（押込）するのが最良である。

なお、ランスは、取替可能にしておき、テルミット混合
物の押込添加を行わない間、電気炉内の高温に曝さない
ことが望ましい。また、普通鋼管を使用する場合、溶鋼
に浸漬する部分で、溶損が起こるので、取替容易にして
おき、適宜取換えることが望ましい。

実施例：第１図において、上記テルミット混合物はホッパ（１）
の、上扉（１ａ）、下扉（１ｂ）ノ間の上室（ＩＣ）に
、上扉（１ａ）を開き下扉（ｌｂ）を閉じた状態で装入
される。装入が終ると上扉（１ａ）を閉じ、圧力源（例
えば圧縮機）（３）の元弁（３ａ）、弁（４）を開いて
、上室（ｌｃ）内を加圧状態にする。次に、弁（５）を
開いて、上室（１ｃ）、下室（１ｄ）の圧力を同一なら
しめる。次に下扉（ｌｂ）　（一般にゲート弁）を開い
て、テルミット混合物を王室（１ｄ）内に落下させる（
落下が終ると下扉（１ｃ）を閉じることが望ましい。）
０中空ランス（７）の下端は溶鋼内に液深りだけ押込ま
れており、ｈと溶鋼の密度の積に相当する圧力までの耐
圧能力があることに注意されたい。下室（１ｄ）内のテ
ルミット混合物は、周知の星形調節弁（２）により、中
空ランス（７）内に送り出され、その下端（２ｄ）から
溶鋼中に押出される（溶鋼中に押出すためには、ランス
（７）内の圧力が、溶鋼表面から深度りの部分の液圧よ
り大きいことが必要で゛ある。）。弁（５）、弁（６）
は、それぞれ、下室（１ｄ）の加圧、中空ランス（７）
内の加圧、圧調整用に用いられる。

テルミット混合物を、公知のビード製造機（例えば、カ
ーボンブラックのビード製造機など）を用いてビード化
すると、転動し易くなり、容易にランス（７）中を落下
する。

また、テルミット混合物を、中空ランス（７）を容易に
通過し得る小袋に入れても同様の効果があり、ポーキン
グ棒を用いて押込むこともできる。

冷却器（８）は、テルミット混合物が、−旦点火される
と、支燃物が存在しなくても、爆発的に進行するので、
爆発予防のだめに取付けたものである。金属アルミニウ
ムの含量が多い場合、この種爆発予防装置は必須である
。

また、普通鋼で作った中空ランス（７）は溶損を起こし
易いので、フランジ継手ａＱ部で取外し、取替えること
が望ましい。（９）は電気炉壁、αηは溶鋼表面である
。

図示しないが、上記テルミット混合物添加装置は、昇降
移動装置、例えば昇降装置を具えた台車、に固定して空
間移動させる。

発明の効果：テルミット混合物として、アルミニウム灰中の金属アル
ミニウムと廃酸化鉄中の酸化鉄とを、テルミット反応の
当量比に混合したものを、２０メツシュアンダーサイズ
、の砂で希釈して、金属アルミニウム含有量、２７．４
％、２５．５％、１５．５％の８種類の混合物を使用し
た（アルミニウム灰は、（株）太細アルミニウム工業所
から、また、廃酸化鉄は東京鐵鋼株式会社から入手した
。）。

第１表に実験条件を、また、第２図に、スクラップが溶
落した後の溶鋼温度の経時変化を示した。

実験結果から明らかなように、テルミット混合物中の金
属アルミニウムが、約１７％以上の場合に、溶鋼温度の
初期温度上昇が多きいことがわかる。しかしながら、金
属アルミニウム含有量が約１５チに下がると何故初期温
度が急減するのか、引続いて試験中である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の試験に用いた、テルミット混合物を
アーク電気炉へ装入するための装置の概略構造を示す図
面である。第２図は、テルミット混合物中の金属アルミニウムの含
有量と、溶鋼温度の経時変化の一例を示すグラフである
。（１ン・・・ホッパ（１ａ）・・・上扉（１ｂ）・・・
下　扉　　　　（１ｃ）・・・上　室（ｌｄ）・・・下
　室　　　　（２）・・・星形調節弁（３）・・・圧力
源　　　　　（７）・・・中空ランス（８）・・・冷却
器　　　　　（９）・・・電気炉壁αｑ・・・フランジ
継手出　願　人　　東京鐵鋼株式会社株式会社大紀アルミニウム工業所簿＠滋ｙｔｃ＜”ｃ）手続補正書昭和６３年　４月郵乞日特許庁長官　小　川　邦　夫　殿事件の表示　　特願昭６３−５０８８９号発明の名称　
　　　テルミット混合物を添加する電気炉製鋼法氏名（
名称、）　　東京鐵鋼株式会社（１カ、２名補正命令の
日付　　　自　　発。明ｆＲ書、発明の詳細な説明の欄、１、第９頁第１８行目、「下扉（ＩＣ）　Ｊとあるのを
、「下扉（１ｂ）」と補正します。２、第１１頁第１４行目から第１６行目まで、「（アル
ミニウム灰は・・・・・・・・・入手した。）」とある
のを削除します。３、第１２頁第２行目から第４行目まで、「しかしなが
ら、・・。・・・・・・試験中て゛ある。」とあるのを削除しまず
。４　第１２頁第１表の数値において、実施例３のＡＭ％
が「１８５」とあるのを、ｒ１５．５．と補正します。

Claims

【特許請求の範囲】１　アーク電気炉による製鋼に際し：アルミニウム灰と廃酸化鉄とを、ほぼ、テルミット反応
を行うべき当量比で含み、かつ、金属アルミニウム含有
量が１３重量％以上であり、２０メッシュ篩網を通過す
る粒度を持つ、テルミット混合物を；アーク電気炉へ装入した製鋼原料が溶落し、フラックス
を加えた直後に、溶鋼中に添加する；ことを特徴とするテルミット混合物を添加する電気炉製
鋼法。２　テルミット混合物を、中空ランスにより溶鋼中に添
加する特許請求の範囲第１項に記載の電気炉製鋼法。３　テルミット混合物がビード化されている特許請求の
範囲第１項または第２項に記載の方法。４　テルミット化合物が、中空ランス中を容易に通過す
る小袋中に収納されている特許請求の範囲第１項から第
３項のいずれか１に記載の方法。