JPH04346612A

JPH04346612A - 電気炉の炉体構造及びその操業方法

Info

Publication number: JPH04346612A
Application number: JP3144087A
Authority: JP
Inventors: Makoto Takahashi; 誠高橋; Hiromoto Hidaka; 日高　弘基
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1991-05-21
Filing date: 1991-05-21
Publication date: 1992-12-02

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】本発明は溶融金属内にガス、粉体
を吹き込む羽口を備えた電気炉の炉体構造及びその操業
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電気炉の操業においては、スクラ
ップ等の装入原料を溶解する工程で、炉壁から助燃バ−
ナ−や溶解促進のために酸素が供給されている。このと
き、電気炉の炉底は、その直径に対して深さの極めて浅
い、いわゆるシャロ−バスの状態にある。このために、
溶融金属浴を撹拌する力は極めて弱い。加えて、電極か
ら付与される熱も溶融金属浴の上面のみを加熱するため
に消費されるので、溶融金属浴内に対流が起き難く、温
度及び成分が不均一となる。また、撹拌力が弱いことか
ら、溶融金属浴とフラックス層との間で冶金的反応が平
衡となる状態に達せず、極めて反応効率が悪い。その結
果、フェロマンガン、フェロクロム、シリコン材等の添
加材の原単位の悪化、スラグ中のト−タルＦｅが上昇す
ることによる鉄ロスの増加等の欠点があった。この欠点
を避けるため撹拌力を強化すると、上記の解決に加えて
、脱炭率の向上、鋼中の含有ガスの除去等による清浄化
が図られ、極めて大きなメリットが期待される。しかし
、電気炉の場合、溶融金属浴の動揺や激しい波立ちは、
開口部からの溶融金属の漏出、水冷パネルの容損、ア−
クの不安定化等の問題を派生するおそれがある。このた
め、これらの危険性を回避して激しい撹拌力を溶融金属
浴に与えることは実操業的には困難とされていた。そこで、炉底部から不活性ガス又は酸化性ガス等を溶融
金属浴中に吹き込むことにより、溶解を促進させる方法
等が提案されている。この電気炉における溶解促進させ
る方法として、例えば、特開平１−２９４８１５号公報
がある。これは、炉底部に羽口を設けて、ガスを溶湯内
に吹き込む電気炉の溶解法である。また、羽口を溶鋼上
面に設置し、炉体を傾けて羽口を浸漬させてガスや粉体
を溶鋼中に吹き込み、通常時はガス（Ｏ２）のみ吹いて
スクラップを溶解する方法として例えば、特開昭６２−
６０８１１号公報が知られている。さらには、炉底部に
羽口を設けて、吹込みガス量、溶湯の盛り上がり高さを
制限した操業方法として、特開昭６３−４０１０号公報
が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
１−２９４８１５号公報の如き、羽口を炉底部に設けて
ガスを溶融金属浴中に吹き込むと、その吹込み量に応じ
た溶湯深さがないと吹き抜けを生じて、操業に支障をき
たす。このために吹込み量が大幅に制限される欠点があ
る。また、特開昭６２−６０８１１号公報にあっては、
羽口が一方向しか設置できず、均一溶解する上で好まし
くない。また傾動しても羽口位置より上の溶鋼厚みが小
さく、吹き込む粉体の利用率が悪い欠点がある。さらに
、特開昭６３−４０１０号公報にあっては、吹込み効果
が吹き抜け、溶湯の盛り上がり、揺動といった現象のた
め本来得られるレベルより低めの操業方法とならざるを
得ない欠点がある。そこで、本発明は、このような電気
炉での問題に鑑み、炉内の浴を均一にかつ、大きな撹拌
を与えるガス吹込み用ノズルの水平配置によって、ガス
、粉体の動的エネルギ−を、その水平移動で消費させて
、ガス吹込みによる溶湯の吹き抜け現象を緩和し、大量
の吹込みを可能とすると共に固体装入物の溶解促進、冶
金反応の向上、温度、成分の均一化並びに炉床耐火物の
ガス、粉体による損耗、激しい湯の動きによる損耗が低
下できること等を目的として開発されたものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の電気炉の炉体構
造及びその操業方法は、その目的を達成するために、（
１）電気炉において、ガス、粉体を吹込む羽口の設置レ
ベルを炉底よりの浴深さ３００ｍｍ以上とした残湯量の
上面に位置し、かつ、ほぼ水平に配設したことを特徴と
する電気炉の炉体構造。（２）請求項１記載の電気炉において、該炉体の側壁に
配設された羽口炉内レベルまで残湯量を残し、次の操業
初期より、ガス、粉体の吹込みを可能としたことを特徴
とする電気炉の操業方法にある。

【０００５】以下本発明について図面に従って詳細に説
明する。図１及び図２は本発明における電気炉の縦断面
図及び平面断面図である。電気炉の炉体１の中心部分に
は１〜３本の上部電極２及び直流電気の場合は下部電極
１１が設けてあり、これらの電極２に通電することによ
りスクラップ等を溶解する。そして炉体１である鋼製外
皮にレンガ等の炉壁耐火物が内張りされた炉床３の側壁
には、羽口４が水平に取り付けられている。また、炉体
１の左右には、固体挿入物を挿入する作業孔１２及び溶
解後の溶湯を排出する出湯孔１３を設けると共に、冷却
のための水冷パネル１４を周囲に形成している。羽口４
は炉体１内の溶融金属浴に粉体５及びガス６を吹き込む
構造であり、外部の酸化性ガス又は不活性ガスの供給源
（図示せず）に連通している。炉体１の炉床３の側壁に
は、例えば３本の羽口４−１、４−２、４−３が等しい
円周ピッチで配設されているが、特にこれには限定され
るものではなく、羽口１本でも可能である。また、前記
羽口から外部の酸化性ガス又は不活性ガス、例えば、Ｃ
Ｏ２，ＣＯ，Ａｒ，Ｎ２，Ｏ２および空気等、或いはそ
れらのガスをキャリアガスとするＣａＯ等の粉体の供給
装置（図示せず）に接続されると共に、これらは配管で
連結され、そしてこれらの配管には、それぞれの流量調
節するための調節弁（図示せず）を設けている。このよ
うな設備において、羽口４を水平に配設することにより
、ガス、粉体の動的エネルギ−を、その水平移動で消費
させて、ガス吹込みによる溶湯の吹き抜け現象を緩和し
、大量の吹込みを可能とした。また、羽口の配設位置で
あるが、溶湯最終レベル７から残湯レベル８の溶湯の高
さをＨとし、この高さＨの容積については、出湯孔１３
から出湯される高さを示し、この高さＨだけ出湯した後
、炉底レベル９からｈの高さだけ残湯量１０を残し出湯
されることになる。このように、炉底レベル９からの高
さｈを３００ｍｍ以上の位置をもって羽口位置とする。従って、図１に示すように、残湯レベルｈの高さ以上に
羽口を配設することになる。しかも、このように、ガス
、粉体を吹込むための羽口の位置レベルを炉底よりの浴
深さ３００ｍｍ以上とした残湯量の上面に位置にした理
由について図３に示す。

【０００６】図３は炉底からの距離と炉底面の流速指数
との関係を示す図である。この炉底からの距離と炉底面
の流速指数との関係は水モデルにて得られたものである
が、その結果、炉底面の流速指数というものは、流れ動
く溶湯による耐火物への影響（損耗）と極めて相関のあ
ることが判明した。すなわち、流速指数が大きくなると
耐火物の損耗が大きくなる。従って耐火物の損耗を出来
るだけ無くするためには流速指数を小さくする必要があ
る。そこで、図３に示すように炉底からの距離、すなわ
ち羽口レベルが３００ｍｍ未満の場合は炉底面の流速指
数が極めて大きいが、しかし３００ｍｍを超えると急激
に炉底面の流速指数が小さくなり、しかも、その後炉底
からの距離が大きくなっても流速指数は変わらないこと
が判明した。このことは、炉底からの距離、すなわち羽
口レベル９からの高さｈで示す浴深さを３００ｍｍ以上
の高さに羽口レベルを配設すれば炉底面の流速指数が小
さくなり、耐火物への影響である損耗が少なくなること
である。従って、ガス、粉体を吹込む羽口の位置レベル
は炉底よりの浴深さを３００ｍｍ以上とした残湯量の上
面に位置し、かつ、ほぼ水平に配設することが最適であ
ることが確認された。このように残湯レベルを３００ｍ
ｍ以上とした残湯量の上面に羽口を上げて配置すること
で、炉床耐火物のガス、粉体による損耗、激しい湯の動
きによる損耗が低下できるものである。

【０００７】次に、第２の発明についてであるが、上記
のような、ほぼ水平に配設した羽口を持つ電気炉におい
て、ガス、粉体の投入効率を最大にするために、操業初
期よりガス、粉体の吹き込みが可能とすることが必要で
ある。そのため羽口の設置位置または羽口レベルまで残
湯することにより、次の操業初期より、直ちにガス、粉
体の吹き込みが可能とした。これによって、常時溶湯内
に吹込みガス、粉体が可能となり、完全に出湯した後再
度初期操作であるスクラップ等の投入から連続的操業が
可能となり、極めて利用率の高い操業が得られる。また
、羽口からの不活性ガスの空吹き操作も不必要になる等
効果は大きい。

【０００８】

【作用】上記の炉体構造をもつ、水平の羽口を設けるこ
とで吹き抜けに関与するガス、粉体の上向きの動的エネ
ルギ−が小さくなり、その動的エネルギ−は水平移動中
に消費され、そのため吹き抜けが無くなり、多量のガス
、粉体の吹込みが支障なく可能となった。また、残湯レ
ベルに羽口を設置したため、炉底の耐火物に損傷を与え
ることなく、操業初期より、吹込み可能となり、更には
、吹込みガス、粉体が常時溶湯内に吹込まれる。

【０００９】

【実施例】図１ないし図２に示す電気炉を用いて図４の
チャ−トに示す操業を実施した。主装入は、全体の約６
０％のスクラップに造滓剤であるＣａＯ等を加えて装入
し、水平に取り付けられた二重管羽口の内管から微粉炭
等とキャリアガスとしてのＮ２及び外管から酸素ガス、
又は不活性ガス（ここではＮ２）を吹き込んでバ−ナ−
として働かせ、ア−ク加熱の補助とした。残り約４０％
のスクラップを追装して、酸化・昇熱を行い溶解を続け
た。溶解がすんだところで、スラグを除去し、引き続い
て、羽口内管からフラックス（ＣａＯ粉体）をキャリア
ガスＮ２のみ供給すると同時に合金元素を添加した後、
還元、精錬を行い、溶鋼の約６０％を出鋼した。引続き
約４０％残溶鋼の状態でスクラップと造滓剤を初期と同
様操作で主装入を行い第１溶解操業を連続的に行った。その時の残溶鋼の高さｈは３５０ｍｍであり、水平羽口
からは空吹きを必要とせず、かつ吹き抜けは全くなく問
題とする溶鋼の揺動も少なく、炉底耐火物の損耗も全く
見られなかった。

【００１０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明設備を採用す
ることにより、上部よりのランスによる吹込作業、機械
が不要となり、設備コストが安くなり、また、従来の羽
口からの吹込み量は吹き抜け等から制限されていたが、
この問題が解消され、また、羽口炉内レベルまで残湯量
を残すことから、操業初期から吹込み可能となり、常時
溶湯内に吹込むためガス、粉体の利用率が極めて高く、
そのため有効率の高い吹込みが可能となり、工業上の効
果は著しいものがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における電気炉の縦断面図、

【図２】同
、本発明における電気炉の平面断面図、

【図３】炉底か
らの距離と炉底面の流速指数との関係を示す図、

【図４】本発明の電気炉操業方法の一例を示すチャ−ト
図である。

【符号の説明】

１　　炉体、２　　上部電極、３　　炉床、４　　羽口、５　　粉体、６　　ガス、７　　溶湯最終レベル、８　　残湯レベル、９　　炉底レベル、１０　　残湯量、１１　　下部電極、１２　　作業孔、１３　　出湯孔、１４　　水冷パネル。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　電気炉において、ガス、粉体を吹込む
羽口の設置レベルを炉底よりの浴深さ３００ｍｍ以上と
した残湯量の上面に位置し、かつ、ほぼ水平に配設した
ことを特徴とする電気炉の炉体構造。
【請求項２】　　請求項１記載の電気炉において、該炉
体の側壁に配設された羽口炉内レベルまで残湯量を残し
、次の操業初期より、ガス、粉体の吹込みを可能とした
ことを特徴とする電気炉の操業方法。