JPH04235209A

JPH04235209A - 製鋼炉の操業方法

Info

Publication number: JPH04235209A
Application number: JP3001815A
Authority: JP
Inventors: Hideji Takeuchi; 秀次竹内; Toshikazu Sakuratani; 桜谷　敏和; Tsutomu Nozaki; 努野崎
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1991-01-11
Filing date: 1991-01-11
Publication date: 1992-08-24
Anticipated expiration: 2014-05-24
Also published as: JP2895247B2

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶銑、スクラップ、鉄
鉱石などを鉄源として利用し溶鋼を製造できる製鋼炉の
操業方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】溶鋼を製造する製鋼炉を分類すると、溶
銑を主鉄源とし酸素吹精する転炉、スクラップ（屑鉄）
を主鉄源とし電気エネルギーにより溶解する電気炉、お
よびステンレス鋼製造のために電気炉で溶解した含クロ
ム粗溶鋼を酸素とアルゴンにより吹精するＡＯＤ炉など
に大別できる。

【０００３】そして、これらのプロセスを選択する基準
は、■鉄源の価格と入手の容易さ、■溶鋼を得るために
必要なエネルギー価格、■要求される溶鋼成分、が主な
ものである。例えば、高炉設備を有するいわゆる一貫製
鉄所では、鉄源として溶銑を用いるのが最も経済的であ
り、電気エネルギーにより製造する酸素ガスを用いて転
炉内で精錬し、合金鉄を添加する事により多種類の鋼種
を製造できる。一方、電気炉を有する製鉄所では、鉄源
としてスクラップ（屑鉄）を用い、電気エネルギーによ
り直接的に加熱・溶解する。この際に、少量の炭材とし
て酸素ガスを用いて電気エネルギーの補完とする操業方
法を採るのが一般的である。得られた溶鋼を炉内あるい
は炉外で還元処理した後、合金鉄を加える事により、多
くの鋼種を対応できる。

【０００４】以上述べたように、各プロセスにより使用
できる鉄源とエネルギーはほぼ決まっており、大幅な変
動ができない。すなわち、転炉プロセスではスクラップ
の利用は全鉄源の高々２０％程度に留まるし、外部から
与えるエネルギーは酸素ガスのみ（酸素は電気エネルギ
ーにより製造するので、エネルギーの一種と考えられる
）しか使用できない。一方、電気炉プロセスでは、鉄源
のほぼ全量がスクラップであり、大量の溶銑を利用でき
る構造の設備にはなっていない。また、使用できるエネ
ルギーは大部分が電気であり補完的に炭材の酸素による
燃焼熱がある。

【０００５】鉄源とエネルギー源の利用範囲を拡大し、
フレキシブルな製鋼炉を提案した例として、例えば特開
昭６２−４７４１７号公報のように、転炉プロセスでの
鉄源の全量をスクラップとし、石炭やコークスと酸素ガ
スとをエネルギー源として溶解精錬する方法がある。ま
た、特開昭５９−２１５４２７号公報のように電気炉内
でのスクラップ溶解時に、アーク加熱を一部微粉炭バー
ナー加熱におきかえる溶解方法もある。また、さらに特
開昭６３−１００１１９　号公報のように、炉内にスク
ラップを装入後、ＤＣアーク電極によりボーリングを行
い、その後電極を抜き出してボーリング孔に酸素ランス
を装入してスクラップを溶解する方法も提示されている
。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来法には次のような欠点や問題点があった。特開昭
６２−４７４１７号公報の方法は、転炉プロセスに基づ
くものであり、スクラップ溶解用のエネルギーは酸素ガ
スによる石炭、コークスの燃焼エネルギーである。一般
に、転炉内で石炭、コークスを完全燃焼させて更にこの
発生熱を溶解用に完全に利用するのは非常に困難である
。例えば、炭材を酸化して発生したＣＯガスの５０％程
度は炉内で燃焼せずに系外に持ち出されるし、炉内で燃
焼したＣＯガスの燃焼熱の６０〜７０％が溶解用に利用
されるのみで、残りの熱量は排ガス顕熱として系外へ持
ち去られる。したがって、条件によっては電気エネルギ
ーを直接利用した方が全体としては経済的である場合で
あっても、この方法では、石炭やコークスの燃焼熱を利
用することしかできず、経済的な損失は大きい。

【０００７】次に、特開昭５９−２１５４２７　号公報
および特開昭６３−１００１１９　号公報の方法は、鉄
源としてスクラップを利用するスクラップ溶解法を基本
とするものであり、電気エネルギーの節約のために微粉
炭バーナーや酸素ランスを用いる方法を提案したもので
ある。したがって鉄源として溶銑や鉄鉱石を利用した方
が全体として安価である条件下では、この方法は経済的
でない。

【０００８】以上述べたように、従来の方法では原料や
エネルギーの価格の大幅な変動に対応することはできず
、常に最も経済的な製鋼方法、原料、エネルギーを選択
することはできなかった。また、要求される鋼種によっ
ては、スクラップ中に含まれるＣｕやＳｎなどの不純物
元素濃度を制限する場合もあるが、スクラップを主鉄源
としていたのでは、このような場合に所望の鋼製品を製
造できなかった。

【０００９】そこで、本発明の目的は、鉄源としての溶
銑、スクラップ、鉄鉱石等の原料価格の変動、エネルギ
ーとしての電気、酸素、炭素質材等の価格の変動、さら
には鋼中成分などの変動要因に応じて、経済的に有利な
対応ができる製鋼炉での操業方法を提案することである
。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、鋼を製造する
製鋼炉で炉体をほぼ上下に２分し、上部を脱着可能な構
造とした炉を用い、鉄源としての溶鉄、スクラップ、鉄
鉱石などの原料価格、エネルギーとしての電気、酸素、
炭素質材などの価格、および要求される鋼中成分などの
変動要因に応じて、炉体上部を交換して操業することを
特徴とする製鋼炉の操業方法であり、また上記操業方法
において、炉体上部が電極を有する電気炉の上部部分お
よび精錬ガス供給ランスを有する転炉の上部部分であっ
て、これらのいずれかを随時装着して操業することを特
徴とする製鋼炉の操業方法である。そして、また本発明
は、鋼を製造する製鋼炉において、炉体をほゞ上下に２
分し、上部を脱着可能な構造とし、電極を有する電気炉
の上部部分および精錬ガス供給ランスを有する転炉の上
部部分のいずれかを随時装着できる構造としたことを特
徴とする製鋼炉である。

【００１１】

【作　　用】本発明の製鋼方法では、上吹き転炉として
も、また電気炉としても操業することができるので、原
料価格の変動、エネルギー価格の変動、さらには目標と
する鋼中成分の変動に対応して、経済的に好ましいいず
れかの操業形態の選択が可能である。

【００１２】次に実施例に基づいて本発明をより詳細に
説明する。

【００１３】

【実施例】本発明で提案する製鋼方法で用いる炉を図１
（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す。炉の下部１は上部と分
離脱着できるようになっており、この上部部分は２のよ
うに転炉の上部部分と同様の構造をしており、精錬用ラ
ンス６が挿入できる。また、別の上部部分は３のように
電気炉の上部部分と同様の構造をしており、黒鉛電極７
によりアーク加熱ができる。

【００１４】なお、下部部分１に付属している４はトラ
ニオン軸、５は炉底羽口とそれへのガスの供給配管であ
り、いずれも通常の転炉付帯設備と同様である。本発明
で用いる製鋼炉の下部部分は、図１の（ａ）のような構
造に限定されるのではなく、例えば図３のように、近年
盛んに使用され始めた炉底出鋼孔９を備える電気炉の下
部部分のような構造でもよい。また、上部部分３のかわ
りに、図４に示すような１本電極の直流アーク電極１１
を設置できる上部部分３′を用いる場合は、それに応じ
て下部部分に炉底電極１４を設置する必要がある。

【００１５】いずれにしても、１基の製鋼炉を図２（ａ
）のように上吹き転炉、あるいは上底吹き転炉としても
使用し、また、図２（ｂ）のように電気炉としても使用
して操業することが本発明の要点である。転炉として使
用する場合には、精錬用ランス６を通して酸素ガスやあ
るいは酸素ガスと他のガス（Ａｒ，　Ｎ２　など）の混
合ガスを吹き込み、溶銑１２を脱炭精錬して溶鋼を製造
する。この時、炉底羽口５から酸素ガスや不活性ガスを
吹き込み反応効率を向上させる手段をとることが望まし
い。

【００１６】一方、電気炉として使用する場合には、図
２の製鋼炉上部部分２および精錬用ランス６を退避させ
、その替わりに、同図（ｂ）のように電気炉用の上部部
分３と電極７を配置し、装入したスクラップ１３をアー
ク加熱により溶解する。この時、転炉の場合と同様に炉
底羽口５により不活性ガスを吹込んで溶解効率を向上さ
せることが望ましい。同図（ｂ）には記入していないが
、上部部分３に設けた孔から酸素ガス用ランスを炉内に
挿入し、酸素ガスにより溶解を早めたり、炭素質材（コ
ークスなど）や燃料油を炉内に導入して燃焼熱を電気エ
ネルギーの補完とする電気炉操業の一般的な手法も採れ
る。

【００１７】さらに、操業の途中で転炉としての操業方
法から電気炉としての操業方法へ、あるいは逆に変更す
る方法も取り得る。すなわち、例えばまず溶銑を装入し
て図２（ａ）のように上底吹き転炉として精錬操業を行
い、所定の時間経過後、２の上部部分を取りはずしスク
ラップを炉上から装入し、３の上部部分を装着して今後
は電気炉として操業を進めることができる。

【００１８】次に、これまでに説明した本発明による製
鋼炉を用いる操業法につき、例を示しながら説明する。実操業を行った本発明の製鋼炉は５０ｔｏｎ　規模の炉
であり、図１（ａ）に示したように、下部部分にはＡｒ
またはＮ２　を底吹きできる炉底羽口を設けた。この羽
口からは合計で　０．５〜１０Ｎｍ３／ｍｉｎ　のガス
を底吹きした。上部部分は図１（ｂ）と（ｃ）に示した
構造の炉体を図５に示すように配置し、どちらの炉体（
上部部分）でも容易に装着できるレイアウトとした。

【００１９】図１（ｂ）の炉体を用いる場合は、上部よ
り吹錬用ランスを降下し炉内に挿入して酸素を供給する
。この時の酸素供給速度は　１００〜　３００Ｎｍ３／
ｍｉｎ　であった。一方、図１（ｃ）の炉体を用いる場
合は、３相の交流アーク電極を炉内に挿入した。電源ト
ランス容量は、３０ＭＶＡ　である。上部炉体（ｂ）と
（ｃ）の選択は、その時点における■溶銑の入手のしや
すさと価格■スクラップの価格■吹錬用ガスの供給量（
特に酸素）と価格■電力価格■排ガスの利用価値■鋼種
による鋼中不純物の制限などを総合的に判断して経済的
なプロセスとなるように行った。

【００２０】加えて、例えば溶銑の供給元である高炉の
修理時期には電気炉として連続して使用するなどの長期
的な制約条件にも対応した。各種の条件から一方の炉体
を選択する場合に、それぞれの条件のコストミニマム化
への重みが異なるため、定量的な選択方法を示すことは
できない。そこで一般論として、表１にどちらの炉体を
選択すべきかの判定基準を○印で示した。

【００２１】　　上述の　５０ｔｏｎ製鋼炉での操業では、通常は転
炉として使用し、鉄源として約４５ｔｏｎ　の溶銑と約
５ｔｏｎ　のスクラップを炉内に装入し、　１２０〜　
１７０Ｎｍ３／ｍｉｎ　の酸素を上吹きし、２．５Ｎｍ
３／ｍｉｎのＡｒガスを底吹きして約１７分で、４７ｔ
ｏｎ　の溶鋼を製造した。

【００２２】製鉄所内の高炉が一時的に稼働を停止し、
かつ安価な夜間電力を利用して、スクラップ溶解により
溶鋼を製造しても十分に経済的であると判断された時点
では、炉体上部を図１の（ｂ）から（ｃ）に交替した。この炉内にスクラップを約５０ｔｏｎ　装入し、アーク
加熱によりスクラップ溶解を行った。溶解を促進するた
めに、酸素ランスを挿入して総量で約　１５０Ｎｍ３　
の酸素を吹込んだ。溶解後にはフェロシリコン、フェロ
マンガン、生石灰を炉内に添加し、スラグ中の過剰の酸
化鉄を還元したのち溶鋼を炉外に排出した。得られた溶
鋼重量は約　４６ｔｏｎであった。

【００２３】本発明で示した製鋼炉とその操業法を実施
した製鋼工場での月当たりの鋼の生産量は、従来と比較
して　１．３倍となった。これは上述したように、使用
できる鉄源にフレキシビリティがあるため、溶銑が不足
した場合には、炉体を切替えてスクラップ溶解を行った
ために、製鋼炉の非稼動時間が減少し生産量が増加した
ことによる。

【００２４】また、同一工場の溶鋼１ｔｏｎ　当たりの
製造コストは従来の９０％に低下した。これは、その時
点で最もコストミニマムになるような鉄源とエネルギー
を選択できるようになったためである。

【００２５】

【発明の効果】従来は１基の製鋼炉を転炉もしくは電気
炉と固定していたため、鉄源やエネルギーの価格変動に
対応してそれらを有利に選択することができなかったが
、本発明の製鋼方法により、常にコストミニマムに溶鋼
を製造できるようになった。これにより、ひとつの製鋼
工場内の経済性にとどまらず、社会全体としても、電力
使用量の短期長期の変動を平滑化するバッファの役目を
本発明を実施する製鋼工場が担うことができる。

【００２６】また、従来は転炉では不純物の少ない高級
鋼を、電気炉ではスクラップから不可避的に混入する不
純物が多い中・低級鋼を生産するのが通例であったが、
本発明により鉄源がフレキシブルであるため、製品鋼種
も経済性を保ちながら多様化できるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本となる製鋼炉の構成を概略的に示
した図である。

【図２】本発明を実施する時の２種類の製鋼炉の構成概
略図である。

【図３】本発明を実施する製鋼炉下部部分の他の構造例
である。

【図４】本発明の実施手段の１例を示す概略図である。

【図５】実際の工場内での本発明実施時の設備配置例を
示す説明図である。

【符号の説明】

１　　製鋼炉下部部分２　　製鋼炉上部部分３，３′　　製鋼炉上部部分４　　トラニオン軸５　　炉底ガス吹込み用配管６　　精錬用ランス７　　アーク電極８　　精錬ガスジェット９　　炉底出鋼用孔１０　　アーク１１　　直流アーク電極１２　　溶湯１３　　スクラップ１４　　炉底電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　鋼を製造する製鋼炉で炉体をほぼ上下
に２分し、上部を脱着可能な構造とした炉を用い、鉄源
としての溶鉄、スクラップ、鉄鉱石などの原料価格、エ
ネルギーとしての電気、酸素、炭素質材などの価格、お
よび要求される鋼中成分などの変動要因に応じて、炉体
上部を交換して操業することを特徴とする製鋼炉の操業
方法。
【請求項２】　　請求範囲１の操業方法において、炉体
上部が電極を有する電気炉の上部部分および精錬ガス供
給ランスを有する転炉の上部部分であって、これらのい
ずれかを随時装着して操業することを特徴とする製鋼炉
の操業方法。
【請求項３】　　鋼を製造する製鋼炉において、炉体を
ほゞ上下に２分し、上部を脱着可能な構造とし、電極を
有する電気炉の上部部分および精錬ガス供給ランスを有
する転炉の上部部分のいずれかを随時装着できる構造と
したことを特徴とする製鋼炉。