JPH02166216A - 鉄系スクラップの溶解方法 - Google Patents

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〉 この発明は、上・底両吹きの複合吹錬転炉によって極力
少ない炭材消費量でスクラップを溶解する方法に関する
ものである。

〈従来技術とその課題〉 近年、製鋼原料としてのスクラップが大量に出回るよう
になり価格的にも有利になってきたことを背景に、製鋼
原料に占めるスクラップの割合は一段と増加する傾向を
見せ始めている。

ところで、従来、製鋼原料としてのスクラップは、転炉
製鋼時の塗材として一部使用されはしたものの、殆んど
は電気炉によって熔解・精錬が行われていた。しかし、
電気料金の高い我が国では、スクラップ溶解量が増大す
るにつれてその熔解熱源を“電力°゛ではなしに比較的
安価な“炭材”に求める気運が強まり、しかも転炉設備
の急激かつ大量に熱量を供給できる能力が注目されて、
“転炉によるスクラップの溶解・精錬法”が検討される
ようになった。そして、このような検討の上に立ち、［
既存の上・底両吹きの複合転炉を使用すると共に、まず
スクラップと一緒に炉内へ装入した火種用のコークスに
着火した後、炉上方より熱源としての炭材（コークス又
は石炭）を投入しながら上・底吹き吹錬する」と言うス
クラップの溶解・精錬手段が実操業に導入されつつある
状況となってきた。

しかしながら、実際作業として上述のような複合転炉に
よるスクラップ溶解・精錬を実施した場合に目論見通り
の炭材原単位や０２ガス原単位を達成することが難しく
、炭材や０２ガスの消費量がどうしても計算値を超えて
しまいがちになるとの問題が指摘された。

このようなことから、本発明が主目的としたのは、上・
底両吹きの複合吹錬転炉を使用してスクラップの溶解・
精錬を実施する際、極力少ない炭材消費量並びに０２ガ
ス消費量の下で安定したスクラップ溶解を実施できるよ
うにする手段の提供である。

〈課題を解決するだめの手段〉 そこで、本発明者等は、上記目的を達成すべく種々の観
点から研究を重ねたところ次に示すような知見を得るに
至った。即ち、 ｆａｉ　　上・底両吹きの複合吹錬転炉を使用してスク
ラップの溶解・精錬を実施した際に目論見通りの炭材原
単位や０□ガス原単位を達成しにくい大きな理由として
、 イ）スクラップ溶解過程において、コークスの燃焼によ
り生したＣ○２ガスが再度炭材と接触してＣＯガスを生
じる吸熱反応が起きやすいので、計算通りに十分な熱量
が確保できない。

■）転炉でのスクラップの溶解作業時には、溶解が均一
に進行しないで溶は残りを生じやすく（甚だしいときに
は未溶解物が炉壁に偏在して所謂“棚材”と呼ばれる現
象を引き起こす）、投入したエネルギーが有効に利用さ
れないでエネルギー源である炭材及び０□ガスが必要以
上に消費されてしまう が挙げられること、 ｆｂｌ　　従って、炭材原単位や０２ガス原単位の低減
には、通常の転炉操業時と比べ多量に発生するＣＯガス
を燃焼させてこれをも熱源とし、かつ前記溶は残りを防
止することが極めて有効な手段であること、 （Ｃ）シかし、現在のところ十分に満足し得る転炉内Ｃ
Ｏガスの燃焼手段やスクラップの溶は残り防止手段が見
当たらないが、転炉に上吹ランスや底吹羽口とは別体の
ＣＯガス燃焼用０゜吹込羽口（横吹羽口）を設け、かつ
上吹ランスを軸芯中心に反復回転させなから０２吹込を
行ってスクラップ溶解を実施すると、転炉内ＣＯガスの
燃焼率（−次燃焼率）が格段に向上する上、前記溶は残
りも効果的に防止されること、 （ｄｌ　　ただ、その際のＣＯ燃焼効率並びに溶は残り
防止効果は主として上吹ランスの反復回転速度炉の内径
、炉腹に設ける横吹羽口の水平角度並びに炉内装入物か
ら横吹羽口までの高さと密接かつ微妙に関係しているの
で、十分な効果を得るにはこれらを特定条件に調整する
ことが必要であるが、該条件さえ整えば イ）上吹ランスの反復回転に伴う火点の更新によってＣ
Ｏガスの発生サイトが炉内に均一に分散されるため、横
吹羽口からの０２ガスによって二次燃焼する機会が高く
なる。

口）上吹ランスの反復回転によって上吹ランスからの０
２ジエツトが逐次移動するので、炉内のガス流れがより
撹乱されてＣＯガスの０゜ガスへの巻き込みが促進され
、この点からも二次燃焼率が高くなる ハ）また、上吹ランスからの０゜ジェットが移動するた
め、スクラップ層の間隙を０２ガスが通り抜けて床敷コ
ークスと反応しやすくなる。

二）生成したＣＯガスを横吹羽目からの０□ガスにてス
クラップ層の中で二次燃焼させることができるので、二
次燃焼熱のスクラップへの伝達効率が顕著に向上する 等の効果が安定化して熱効率向上や溶は残り防止が達成
でき、溶解作業に何らの悪影響もなく炭材及び０２の使
用量が大幅に節減されるようになること。

本発明は、上記知見等に基づいてなされたものであり、 「第１図に示されるように、上・底両吹きの複合吹錬転
炉（１）によってスクラップを溶解・精錬するに当り、
前記転炉（１）として炉腹に １．２Ｈ≦　Ｄ−ｔａｎθ　≦１．２Ｈなる条件を満足
する０□ガス吹き込み用の横吹羽口（２）を設けたもの
を使用し、該横吹羽口（２）からも炉内に酸素ガスを吹
き込むと共に、上吹ランス（３）からの送酸は該上吹ラ
ンス（３）を軸芯中心に０．２〜２０ｒｐｍの回転速度
で往復回転（反復回転）させながら実施することによっ
て、転炉によるスクラップの溶解を使用炭材量少なく安
定して行えるようにした点」 に特徴を有するものである。

なお、図面において符号４は底吹羽口を、５は溶湯をそ
れぞれ示す。

続いて、本発明において横吹羽口の配設条件並びに上吹
ランスの回転速度を前記の如くに限定した理由を、その
作用と共に詳述する。

〈作用〉 まず、横吹羽口の配設条件に係るｒＤ−、ｔａｎθ」の
値を−１，２Ｈ〜１．２Ｈの範囲に限定したのは、該値
が−１，２Ｈを下回っても１．２Ｈを上回っても炉内で
発生ずるＣＯガス燃焼率（２次燃焼比率）が急激に低下
して所望の炭材節減が達成できないからである。

第２図は、炉腹に横吹羽口を設けた上・底両吹きの複合
吹錬転炉を使用し、最初に床敷コークスを投入してから
底吹羽口及び／又は上吹ランスから０□ガスを吹込んで
これを着火させ、その後スクラップを装入すると共に、
この上に炭材を投入しながら上・底吹き吹錬を行ってス
クラップ溶解を実施した際の、横吹羽口の水平角度（ｔ
ａｎ　θ〕と２次燃焼率増加分（％）との関係を示した
グラフであるが、この第２図からも、横吹羽目を前記式
１式％ に調整したときにのみ高い２次燃焼率を確保できること
が明らかであり、最高２次燃焼率：５０％達成（従来は
約２０％）が可能となることが分かる。

なお、上記２次燃焼率（％）とは式 １式％ また、上吹ランスの往復（反復）回転速度を０．２〜２
０ｒｐｍと定めたのは、やはり回転速度が０．２ｒｐｍ
を下回っても　２Ｏｒｐｍを上回っても炉内で発生する
ＣＯガス燃焼率（２次燃焼比率）が急激に低下して所望
の炭材節減が達成できないからである。

即ち、第３図は、横吹羽口の配設条件がＤ　−ｔａｎθ
　≦１．２Ｈ を満足する状態とした上で、上吹ランスの回転速度を０
．１〜４Ｏｒｐｍまで連続的に変化させたときの２次燃
焼率増加分を調べた結果を示すグラフである。

なお、この第３図では、上吹ランスの往復回転をしなか
ったときの２次燃焼率増加分をベース（０）とし、これ
を基準に調査結果を表示しである。そして、この第３図
に示される結果からも、上吹うンスの回転速度を０．２
〜２Ｏｒｐｍに調整したときにのみ十分に高い２次燃焼
比率が達成でき、平均２次燃焼比率で８０％確保が可能
となることが分かる。

以上に説明した方法により、既設の転炉設備を利用して
使用炭材量少なくスクラップ溶解を遂行することができ
るが、以下、実施例によって本発明を更に具体的に説明
する。

〈実施例〉 まず、中心孔を有しない６孔の上吹ランスと、４個の炉
底羽口を備えた内径：１５００＋＋ｍの１０トン転炉の
炉腹部に、炉底から１２００ｍｍの高さ位置で０２ガス
吹き込み用の横吹羽口を２基設置すると共に、該横吹羽
口の水平角度を１０°（ｔａｎθ−Ｏ，１Ｂ’）に調整
した。なお、コークスとスクラップを装入した後の炉内
装入物（コークス＋スクラップ）高さは計算により２３
００ｍｍと算出され、スクラップ溶解完了後の溶湯湯面
高さは炉底から６５０ｍ１になることが確認された。

次いで、該転炉に１トンのコークス（スクシンプに対し
て１２５　ｋｇ／ｌ）を投入して床敷とし、炉保有熱と
上吹ランス、底吹羽口及び横吹羽口からの０２ガス吹き
込みとによって着火させた。なお、吹き込み０２ガス量
は、上吹ランスからは４０ＯＮｒｒｒ／ｈｒ、底吹羽口
からは４００　Ｎ　ｎ？／ｈｒ、そして横吹羽口からは
２００　Ｎｎ？／ｈｒであり、これをスクラップ装入終
了時まで継続した。

スクラップは、２トンづつを４回に分けて装入した（ス
クラップの合計は８トンとなる）。

スクラップの装入が終了した後は、吹き込み０□ガス量
を上吹ランスからは８０　ＯＮｒ＆／ｈｒ　、底吹羽口
からは６０ＯＮｎ？／ｈｒ、そして横吹羽口からは２０
ＯＮｎ？／ｈｒとし、一方、上吹ランスの往復回転角を
６０°に設定すると共に、回転速度：２ｒ’ｐｍで該ラ
ンスを時計回りと反時計回りに交互に繰り返し回転させ
ながら２８分間送酸したところ、転炉内側壁部のスクラ
ップは溶は残り無く完全に熔解を完了していた。

なお、スクラップが溶は落ちたときのメタル成分、メタ
ル温度及びスラグ成分は第１表に示す通りであった。

そして、スクラップ溶解終了時点でのコークス及び酸素
消費量を算出し、その結果を第２表に示したが、該第２
表には、比較例として「横吹羽目を使用しない上吹ラン
スのみを往復回転させてスクラップ溶解を実施した場合
の結果」並びに「横吹羽口からも送酸したが、上吹ラン
スは固定したままでスクラップ溶解を実施した場合の結
果」も併せて示した。

第２表に示される結果からも明らかなように、本発明で
規定される条件通りにスクラップ溶解を行うことにより
８０％もの２次燃焼率が達成され、コークス（炭材）及
び０２ガスの消費量が大幅に節減されたことが分かる。

〈効果の総括〉 上述のように、この発明によれば、既設の転炉設備を殆
んどそのまま利用しつつ、極力低い熱源コストでもって
スクラップの高能率熔解を安定に実施することが可能と
なり、製鋼コストの低減や鉄鋼製造設備の安定利用法確
立の道が開かれるなど、産業上極めて有用な効果がもた
らされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るスクラップの溶解方法の実施状
況例を説明した概念図である。 第２図は、横吹羽口の設定条件と２次燃焼率増加分との
関係を示したグラフである。 第３図は、上吹ランスの回転速度と２次燃焼率増加分と
の関係を示したグラフである。 図面において、 ■・・・上、底吹き複合吹錬転炉 ２・・・横吹羽口、　　　　３・・・上吹ランス４・・
・底吹羽口、　　　　５・・・溶湯。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 上・底両吹きの複合吹錬転炉によってスクラップを溶解
   ・精錬するに当り、前記転炉として炉腹に−１．２Ｈ≦
   Ｄ・ｔａｎθ≦１．２Ｈ ［但し、 θ：水平角度、 Ｈ：スクラップ溶解完了後の溶湯湯面 から羽口までの高さ、 Ｄ：炉の内径］ なる条件を満足する酸素ガス吹き込み用の横吹羽口を設
   けたものを使用し、該横吹羽口からも炉内に酸素ガスを
   吹き込むと共に、上吹ランスからの送酸は該上吹ランス
   を軸芯中心に０．２〜２０ｒｐｍの回転速度で往復回転
   させながら実施することを特徴とする、複合転炉による
   スクラップの溶解方法。