JPH0293012A - 転炉内屑鉄加熱方法 - 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〕 本発明は、多量の屑鉄を溶解して溶鋼を製造する際、転
炉内で屑鉄を加熱する方法に関する。

〔従来の技術〕

転炉を使用した鋼の溶製方法は、まず屑鉄と溶銑を転炉
に装入した後、上吹きランス及び／又は底吹き羽口から
酸素ガス、空気、酸素富化空気等を吹き込んで溶銑中の
Ｃ，Ｓｉ、　　Ｍｎ、　　Ｐ等を酸化燃焼させることに
よって除去し、同時に発熱させて所定の溶鋼を溶製して
いる。このとき、必要最低温度が鋼種に応じて決まって
おり、この温度を確保するために必要最小量の溶銑！！
（以下、これを最低溶銑量という）　が決まっている。

ところが、溶銑を製造する高炉が不調になった場合や、
鋼の生産量を増加しなければならなくなった場合等にお
いては、装入する屑鉄の量を多くする必要があリ、その
結果として最低溶銑量が低下する。しかし、単に屑鉄の
装入量を多くしたのでは、転炉内で必要とする温度が確
保されない。

この温度を保証するため、転炉に装入された屑鉄を加熱
する方法（特開昭５７−２ｆ）７１０６号公報）や、炭
財等の熱源を添加する方法（特開昭６１−１９５９０９
号公報）等が知られている。

屑鉄を加熱する方法として実操業で採用されているもの
としては、上吹きランスを改造して灯油バーナとして兼
用するもの、炉底に設けた二重管羽口の外管から灯油を
噴出させ、内管からこの灯油を燃焼させるための酸素ガ
ス等を噴出させる方法が一般的に知られている。このよ
うに、屑鉄加熱用の熱源として灯油を使用するのは、灯
油の取り扱いが比較的容易であり、且つ燃焼速度が極め
て早く、屑鉄の短時間加熱が容易に行われることが掲げ
られる。すなわち、短時間で屑鉄を高温に加熱すること
は、転炉等の主要生産設備にとって生産能力向上の面か
ら極めて重要なものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、転炉に投入された屑鉄は、屑鉄間の隙間が大
きく、しかもその隙間の形状も一定していない。そのた
め、二重管羽口を使用して灯油を吹き込み燃焼させると
き、羽口直上で灯油の燃焼により生成した高温ガスは、
屑鉄の隙間を急激に上昇する。その結果、屑鉄に対する
熱伝達が充分に行われず、灯油の加熱効率が低下する。

この加熱効率を高めるためには、羽口直上での高温燃焼
ガスの急上昇を抑えれば良い。この手段として、上吹き
ランスから酸素、空気等を下向きに噴出させることが考
えられる。

しかしながら、上吹きランスからの酸素２空気等の噴出
が過大な場合、その噴出流が屑鉄の間を通過して転炉の
炉底に到達し、炉底耐大物を著しく損傷させる原因とな
る。すなわち、上吹きランスからの酸素が炉底耐大物に
直接光たり、耐火物を酸化溶損させたり、炉底羽口から
噴出した灯油を炉底耐大物直上面で燃焼させ、超高温の
ガスとなって耐火物を損傷させる。

逆に、上吹きランスからの酸素６．空気等の噴出が過少
な場合、炉底羽口直上部で灯油の燃焼により生成した高
温ガスの上昇力が大きくなり、装入された屑鉄の隙間に
上吹き酸素、空気等が進入できなくなる。その結果、上
昇して来た未燃焼灯油を屑鉄表面で燃焼させ、屑鉄の表
面部のみが加熱される。この場合も、熱効率が極めて小
さなものとなる。

そこで、本発明は、酸素で灯油を燃焼させて転炉に装入
した屑鉄を加熱する際、転炉の耐火物を損傷することな
く、高い熱効率で屑鉄を迅速に高温加熱することを目的
とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の転炉的屑鉄加熱方法は、その目的を達成するた
めに、屑鉄が装入された転炉の炉底に設置された二重管
羽口の外管から灯油を噴出させ、前記二重管羽口の内管
から噴出させた助燃ガスにより前記灯油を燃焼させ、生
成した高温ガスの上昇速度ＶＩよりも上吹きランスから
の噴出速度Ｖ２をＶ２＞Ｖ、とすることを特徴とする。

このように、本発明者等は、粗な屑鉄間隙を、逆に炉底
羽口からの未燃焼灯油の効果的な燃焼空間として位置づ
けると共に、この燃焼空間で燃焼した高温燃焼ガスを該
燃焼空間に長時間滞留させることにより屑鉄に対する熱
伝達時間を確保し、熱の授受が容易となる条件を解明し
た。

すなわち、一般の大気下における高温ガスの上昇速度は
、その温度により異なるが、１５００〜２０００℃程度
では１０ｍ／秒程度の高速になるものといわれている。

しかしながら、炉底羽口の上方に屑鉄が積層されており
、炉底に数本の羽口が設置されている条件下では、屑鉄
の間隙を上昇する燃焼ガスの速度Ｖ、は、０．５〜２．
Ｏｍ／秒となっている。

本発明者等は、この燃焼ガスの上昇速度に着目し、上吹
きランスから酸素１　空気、酸素富化空気等を噴出させ
るに際し、屑鉄表面部での噴出速度を、炉底羽口からの
燃焼ガスの上昇速度よりも僅かに高くなるように設定す
ることにより、極めて効果的な屑鉄加熱が可能となるこ
とを知見した。

この羽口によって生成された高温ガスの上昇速度Ｖ１は
、 ｖ２ で表される。

ここで、Ｆｏ、底吹酸素ガス流量（Ｎ　ｍ’　７時）Ｆ
ｌ：底吹酸素以外の流量（Ｎｍ″／時）Ｄ＝転炉内張り
れんが内径（ｍ） また、上吹きランスからのガス噴出速度Ｖ２は、ＮＸ　
Ｌ’　　（ｔａｎ（θ＋１２）−ｊａｎ（θ−１２）Ｍ
・　・　・　・（２） で表される。

ここで、Ｆ：上吹き全酸素量（Ｎ　ｍ”７時）Ｎ：上吹
きランスのノズル個数 Ｌ：吹酸高さ（ｍ）（スクラップ上面がらランス先端ま
での距離） θ：ランス孔の傾斜角度じ） このようにして求められる高温ガスの上昇温度ｖＩと上
吹きランスからの噴出速度ｖ２をＶ２＞Ｖｌとなるよう
に常に制御する。

この条件を満足せしめることにより、前記屑鉄の間隙層
を燃焼空間として積極的に活用できるとともに、スクラ
ップの充填層内でのガス対流と燃焼促進による燃焼温度
の上昇が図れ、これらが相加されてスクラップの加熱効
率が大幅に向上する。

また、この条件を制御するためには、上吹きランスから
供給する酸素、空気、酸素富化空気等のガス量を増減す
るか、あるいは底吹きの助燃用ガス、あるいはこれらに
随伴する灯油、炭化水素等の燃料も合わせ増減してもよ
い。

更にまた、本発明においては、前記条件に加えて、転炉
用の屑鉄充填深さ及び屑鉄の種類からくる充填密度等に
より、上吹きランスのガス噴出速度ｖ２　を１．０〜３
．５　ｍ　／秒内にすると、より好ましいことが判明し
た。

すなわち、ガス噴出速度ｖ２が１．　Ｏｍ　／より小さ
いとスクラップの加熱期間が延長し大幅な能率低下を生
じると共に、該屑鉄の表面酸化も合わせ進行し、精錬歩
留りの低下を招く。また逆に、ガス噴出速度ｖ２が３．
５　ｍ　７秒より大きいと高温ガスによる炉底及び炉壁
の耐火物損耗を招来すると共に、局部的な高温域が炉底
近傍に形成され、屑鉄の溶解が発生し、均一でかつ高温
加熱が阻害される。

このことから、ガス噴出速度ｖ２は１．５〜３．５ｍ／
秒が好ましい。

このように、ガスの上昇速度Ｖ１とガス噴出速度ｖ２を
Ｖ２＞Ｖｌとすると共に、該ガス噴出速度Ｖ２　を１，
０〜３．５　ｍ　７秒とすることにより、極めて安定且
つ効率的な加熱を行い得る。

また、実操業においては、前記のガス噴出速度ｖ２を制
御するに際して、極めて再現性に優れ且つ操作し易い利
点から、上吹きランスの吹酸高さＬを、０．０１５ｋ＜
　Ｌ＜０．０３にの範囲で調整すると好ましい。ただし
、ｋは次式で定義され、上吹きランスから噴射された酸
素ガスが下降する速度の強さを表す計数である。

Ｎ　　　ｔａｎ（θ＋１２度）−ｊａｎ（θ−１２度）
・　・　・（３） ここで、Ｎは上吹きランスの孔（個）、θはランス孔の
垂線に対する傾斜角（度）、Ｆは上吹きランスから噴出
される酸素、空気、酸素富化空気等のガスの流量（Ｎｍ
’／時）である。

この理由は、吹酸高さＬが０．０１５により小さくなる
と、上吹きランスからの酸素ガスが高速で屑鉄層を突き
抜け、転炉の炉底に到達し易（なり、耐火物の損傷が激
しくなる。また、吹酸高さＬが０．０３ｋを超えると、
上吹きランスから噴出された酸素ガス流の下降速度が低
下し、転炉内で発生した燃焼ガスの上昇流と打ち消し合
って、屑鉄の間隙に進入しなくなることにある。

このように、（３）式によって求められるランス高さし
を前記のガスの上昇速度Ｖｌ　が高い場合にはＬを小さ
く制御すると共に、前記の範囲にすることにより、前述
と同様の効果が得られる。

〔実施例〕

第１図は、本実施例で使用した上底吹き転炉を概略的に
示す断面図である。転炉ｌの内面が耐火物で内張すされ
ており、底部に４〜８本の二重前羽口２が設置されてい
る。通常の溶鋼吹錬中には二重前羽口２の内管から酸素
１空気、酸素富化空気、酸素−窒素の混合ガス等が噴出
され、外管からＬＰＧ、窒素、二酸化炭素等の冷却ガス
を単独或いは混合ガスとして噴出させている。

転炉ｌに装入された屑鉄３を加熱する場合、二重前羽口
２の外管から多ｆｆｉの灯油を噴出させる。

そして、噴出した灯油は、二重前羽口２の内管から噴出
される酸素によって高速で燃焼する。

転炉Ｉとして３５０トン／チヤージのものを使用し、こ
の転炉ｌに屑鉄３をシュートで装入した。

この屑鉄装入量は、加熱を行う場合、通常の操業条件よ
りもはるかに多量とすることができる。たとえば、後述
する加熱により、屑鉄３の装入量を１２０トン程度まで
増加させることができた。

屑鉄３を装入した後、二重前羽口２°の外管から灯油を
、内管から酸素−窒素の混合ガスを噴出させた。この混
合ガスを使用する理由は、二重管胴ロ２直上の屑鉄３が
高温と高濃度酸素により酸（ヒ溶融することを防ぐため
である。このような酸化溶融が生じると、二重前羽口２
から激しく噴出されるガス流によって、溶融物がダスト
となって炉外に飛散する危険が高くなる。

二重前羽口２から噴出された灯油が着火したとき、上吹
きランス５を下降させて、吹酸を開始した。この上吹き
ランス５から噴出させるガスも、同様な理由から酸素−
窒素の混合ガスとした。なお、転炉ｌの上方から、成形
石炭又はコークスを必要に応じて投入管４から投入した
。

この状態で２０分間加熱を継続すると、屑鉄３の平均温
度は８００℃となり、灯油の熱効率は４０％であった。

第１表は、このときの屑鉄加熱の操業条件の一例を示す
。第１表においては、ランス高さしの変更により、上吹
きランス５から流出するガスの圧力を、屑鉄３内を上昇
する高温ガスの上昇力より大きくしたケースＣを実施例
として示す。他方、ランス高さしを小さくしたケースＡ
にあっては、ケース已に比較して熱効率に大きな変化が
見られないものの、炉底耐大物の溶損が著しくなってい
る。他方、ランス高さしを大きくしたケースＣにあって
は、熱効率が著しく低くなっており、屑鉄が均一に加熱
されなかった。

また、同様の条件で上吹酸素ガス量を増減した場合も実
施したが、結果はほぼランス高さしを変更した場合と同
様であった。

（以下、この頁余白） 第 表 〔発明の効果〕 以上に説明したように、本発明においては、上吹きラン
スから屑鉄に吹き付けられるガスによって、屑鉄内の隙
間を上昇する高温ガスが屑鉄内に滞留する時間を長くし
ている。これによって、高温ガスと屑鉄との間の熱交換
が促進され、屑鉄を高速で高温加熱することが可能とな
る。また、底吹き羽口から噴出した灯油が未燃焼のまま
で屑鉄層を通過することもなくなる。その結果、吹き込
まれた灯油の燃焼効率を高くすることができ、効率良く
屑鉄の加熱が行われ、最低溶銑中を低下させた転炉操業
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明実施例で使用した転炉を概略的に示す
断面図である。 １：転炉　　　　　　　　　２：二重管羽ロ３：屑鉄　
　　　　　　　　４；投入管５：上吹きランス

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、屑鉄が装入された転炉の炉底に設置された二重管羽
   口の外管から灯油を噴出させ、前記二重管羽口の内管か
   ら噴出させた助燃ガスにより前記灯油を燃焼させ、生成
   した高温ガスの上昇速度Ｖ＿１よりも上吹きランスから
   の噴出速度Ｖ＿２をＶ＿２＞Ｖ＿１とすることを特徴と
   する転炉内屑鉄加熱方法。 ただし、 Ｖ＿１＝［１２×（２・Ｆ＿０＋Ｆ＿１）］／Ｄ＾２ Ｆ＿０：底吹酸素ガス流量（Ｎｍ＾２／時） Ｆ＿１：底吹酸素以外の流量（Ｎｍ＾２／時） Ｄ：転炉内張りれんが内径（ｍ） １．３×Ｆ Ｖ＿２＝ Ｎ×Ｌ＾２｛ｔａｎ（θ＋１２）−ｔａｎ（θ−１２）
   ｝＾２ Ｆ：上吹き全酸素量（Ｎｍ＾２／時） Ｎ：上吹きランスのノズル個数 Ｌ：吹酸高さ（ｍ）（スクラップ上面からランス先端ま
   での距離） θ：ランス孔の傾斜角度（°）