JPH07113587A

JPH07113587A - スクラップの予熱方法

Info

Publication number: JPH07113587A
Application number: JP28215093A
Authority: JP
Inventors: Shinichiro Fukushima; 信一郎福嶋; Shunichi Sugiyama; 峻一杉山; Hiroaki Sato; 博明佐藤; Hiroshi Kurihara; 博栗原; Ryoichi Tanaka; 良一田中; Mamoru Matsuo; 護松尾; Makoto Miyata; 誠宮田
Original assignee: Nippon Furnace Co Ltd; NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: Nippon Furnace Co Ltd; JFE Engineering Corp
Priority date: 1993-10-18
Filing date: 1993-10-18
Publication date: 1995-05-02
Anticipated expiration: 2015-11-06
Also published as: JP3106042B2

Abstract

(57)【要約】【目的】熱補償のための炭素を削減しかつ精錬時間を
短縮可能とする。【構成】燃焼用空気の供給と燃焼ガスの排出とを蓄熱
体を通して行い燃焼ガスの温度に近い高温の燃焼用空気
を供給してバーナ５，６を燃焼させる蓄熱型バーナシス
テム４を備えた実質的な密閉空間２内にスクラップＷを
収容し、発生する燃焼ガス１７をスクラップＷに向けて
噴きつけると共に蓄熱体を経て燃焼排ガス１７を排気
し、スクラップＷを予熱するようにしている。ここで、
密閉空間２は、スクラップＷを収容するバケットシュー
ト１などに蓄熱型バーナシステム４を装備した蓋３をか
ぶせることによって構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はスクラップの予熱方法に
関する。更に詳述すると、本発明は溶銑に鋼スクラップ
を投入して溶鋼を得る場合のスクラップの予熱方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、鋼スクラップ（以下、単にスクラ
ップと呼ぶ）が増加する傾向にあることから、このスク
ラップを製鋼工程において転炉に移す前の溶銑内に投入
し、再生することが要求されている。そこで、従来は、
例えば、図８に示すように、あらかじめ溶銑の温度近く
まで加熱された溶銑鍋（これを赤熱した状態から赤鍋と
も言う）１０１にスクラップ１０２を敷き詰め、溶銑鍋
１０１の輻射熱でスクラップ１０２を予熱し、その後溶
銑を流し込むようにしている。あるいは、転炉１０３に
スクラップシュート１０４から冷たいスクラップ１０２
を投入した後に溶銑を流し込むようにしている。そし
て、この溶銑とスクラップ１０２を転炉１０３に移して
から酸素吹きを行うようにしている。転炉１０３内では
高温の銑鉄に酸素が吹き込まれ、銑鉄中の炭素と発熱反
応させると共に脱炭して鋼を製造するようにしている。
このとき、スクラップには炭素分が銑鉄より含まれてい
ないため、この分を別個に補給し投入したスクラップを
溶かすための熱を補償する必要がある。したがって、ス
クラップの比率を高めると炭素の投入量を増やしたり、
他の増熱剤を投入して熱補償する必要がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、熱補償
のために添加される炭素源はできるだけ不純物の含有が
少ないものが用いられるため高価となる。このため、炭
素の添加量はできるだけ少なくすることが望まれる。ま
た、熱補償に十分な炭素が添加されずにスクラップの量
が増えると、転炉の中の熱を奪って溶けるため、発生熱
量よりもスクラップによって奪われる熱量が多くなり転
炉としての機能を果たさなくなってしまう虞がある。こ
のため、スクラップの投入量は自ずと制限を受けてしま
う。

【０００４】本発明は、熱補償のための炭素を削減でき
かつ精錬時間を短縮できるスクラップの予熱方法を提供
することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明のスクラップの予熱方法は、燃焼用空気の供
給と燃焼ガスの排出とを蓄熱体を通して行い燃焼ガスの
温度に近い高温の燃焼用空気を供給してバーナを燃焼さ
せる蓄熱型バーナシステムを備えた実質的な密閉空間内
にスクラップを収容し、発生する燃焼ガスをスクラップ
に向けて噴きつけると共に蓄熱体を経て燃焼排ガスを排
気し、スクラップを予熱するようにしている。

【０００６】ここで、密閉空間は、スクラップを収容す
るバケットシュートと、このバケットシュートの開口部
を塞いでバケットシュートとの間で実質的に密閉された
空間を形成する蓋とから成り、蓋に蓄熱型バーナシステ
ムを構成する一対のバーナを配置することが好ましい。
また、密閉空間は蓄熱型バーナシステムを構成する一対
のバーナを両側壁に対向配置したスクラップ容器と、こ
のスクラップ容器の口を塞ぐ蓋とから成ることが好まし
い。更に、密閉空間は一面だけが開口されたスクラップ
容器と、このスクラップ容器の口を塞ぐ蓋とから成り、
前記蓋に蓄熱型バーナシステムを配置することが好まし
い。

【０００７】また、本発明のスクラップの予熱方法は、
加熱前の取鍋内にあらかじめスクラップを敷き詰める一
方、燃焼用空気の供給と燃焼ガスの排出とを蓄熱体を通
して交互に行い燃焼ガスの温度に近い高温の燃焼用空気
によって一対のバーナを短時間に交互に燃焼させる蓄熱
型バーナシステムを少なくとも１システム以上備えた蓋
で取鍋を塞ぎ、取鍋内で一対のバーナを交互燃焼させて
燃焼停止中のバーナの蓄熱体を経て燃焼ガスを排気し、
取鍋の加熱と同時にスクラップの予熱を行うようにして
いる。

【０００８】また、蓋には密閉空間内へ突出し対を成す
バーナ間の空間を部分的に仕切る仕切壁を設け、該仕切
壁を越えて迂回してから燃焼ガスを排気させることが好
ましい。

【０００９】

【作用】したがって、加熱前の取鍋あるいはスクラップ
を収容するバケットシュートやスクラップ容器のいずれ
か若しくはその他の容器を蓋で塞ぐことによって形成さ
れる密閉空間内にスクラップを収容し、蓋あるいはバケ
ットシュートやスクラップ容器に装備された蓄熱型バー
ナシステムの燃焼によって得られた高温火炎の輻射熱と
燃焼ガスの流動によってスクラップを温める。スクラッ
プと熱交換した後の燃焼ガスは燃焼停止中のバーナ側の
蓄熱体を通って排気される際に、その顕熱が蓄熱体に回
収される。そして、蓄熱体に回収された熱は直接熱交換
によって極めて高い熱交換効率で燃焼用空気の予熱に使
われて再び炉内へ戻される。このときの燃焼用空気の温
度は、排気される燃焼ガスの温度に近い高温とできるの
で、これに更に燃料の燃焼による熱を加えて炉内温度を
急速に昇温させかつ高温火炎が得られる。また、短時間
に交互燃焼させる場合、火炎位置が頻繁に移り変わるた
め密閉空間内での温度分布がより均一化され、一部のス
クラップが加熱され過ぎることなくスクラップ全体が均
一に加熱される。

【００１０】ここで、請求項６の発明の場合、密閉空間
内へ突出する仕切壁によって密閉空間がスクラップが積
み上げられた部分を除いて仕切られるため、対を成すバ
ーナ間で燃焼ガスがショートパスを招くことなく確実に
仕切壁を越えて迂回してスクラップの間を通過して反対
側のバーナの蓄熱体から排気される。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の構成を図面に示す実施例に基
づいて詳細に説明する。尚、本実施例においては密閉空
間を構成する取鍋あるいはバケットシュートなどの構造
そのものは特に重要でないのでその詳細な説明は省略す
る。

【００１２】図１に本発明のスクラップの予熱方法の一
例を概念図で示す。このスクラップ予熱方法は、バケッ
トシュート１の開口部を蓄熱型バーナシステム４を装備
した蓋３で塞ぎ、交互燃焼させることによって行われ
る。蓄熱型バーナシステム４を構成する一対のバーナ
５，６は、バケットシュート１の上面と正面に形成され
た開口部を塞いでバケットシュート１との間で実質的に
密閉された空間２を形成するＬ形の蓋３に装備されてい
る。具体的には１つの蓄熱型バーナシステム４を構成す
る一方のバーナ５が蓋３の上面に、他方のバーナ６が蓋
３の正面に取り付けられている。

【００１３】また、バケットシュート１を塞ぐ蓋３に
は、密閉空間２内における燃焼ガス１７の動き（攪拌
性）をより好ましいものとするための工夫が必要に応じ
て施される。例えば、図２に示すように、蓋３の中央
に、密閉空間２内に突出して対を成すバーナ５，６の間
を部分的に仕切る仕切壁１８が設けられている。この仕
切壁１８はスクラップＷが積み上げられた部分よりも上
部の空間を完全に仕切り、仕切壁１８を挟んで配置され
た一対のバーナ５，６間で燃焼ガス１７がショートパス
するのを防いでいる。この場合、仕切壁１８を越えるよ
うに燃焼ガス１７が迂回して仕切壁１８の反対側のバー
ナから排気されるので、スクラップＷの間を通過するよ
うに流れる。尚、仕切壁１８は蓋３と同様の耐火物によ
って一体的に形成されている。

【００１４】また、蓋３との間で密閉空間２を構成する
ものとしては、上述のバケットシュート１に特に限定さ
れず、図３に示すようなスクラップ容器２１を採用する
ことも可能である。この場合、スクラップ容器２１の両
側壁の底部付近に少なくとも一対のバーナ５，６が対向
させて配置され、その間で燃焼ガス１７が流れるように
設けられている。このときの蓋３には蓄熱型バーナシス
テムが装備されていない。

【００１５】更に、図４に示すように、一面だけが開口
されたスクラップ容器３１に対し、蓄熱型バーナシステ
ム４を装備した蓋３を被せて密閉空間２を構成するよう
にしても良い。この場合の蓋３には、一対のバーナ５，
６の間に密閉空間２内へ突出する仕切壁３２が設けら
れ、仕切壁３２を迂回するようにして燃焼ガス１７が流
れるように設けられている。このため、スクラップ容器
３１内に収容されたスクラップＷの中を燃焼ガス１７が
確実に通過する。

【００１６】前述の蓋３あるいはスクラップ容器３１な
どに装備される蓄熱型バーナシステム４はその構造及び
燃焼方式に特に限定を受けるものではないが、例えば図
２に示すように、蓄熱体７を内蔵したダクト１４をバー
ナボディ１３に連結して蓄熱体７とバーナ５，６とを一
体化したものを２基組合せて交互に燃焼させ、燃焼させ
ていない停止中のバーナ及び蓄熱体を通して排ガスを排
出し得るように設けたものが本実施例では使用されてい
る。２基のバーナ５，６のそれぞれの蓄熱体７，７に対
し燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給系８と燃焼ガス
を排出する燃焼ガス排気系９とを四方弁１０の介在によ
って選択的に接続可能とし、一方のバーナ５（あるいは
６）には蓄熱体７を通して燃焼用空気の供給を図る一
方、他方のバーナ６（あるいは５）からは蓄熱体７を通
して燃焼ガスの排出を図るように設けられている。燃焼
用空気は例えば押し込みファン１６等によって供給さ
れ、燃焼排ガスは例えば図示していない誘引ファンなど
の排気手段によって蓋３とバケットシュート１などとで
構成される密閉空間２から吸引され大気中に排出され
る。また、燃料供給系１１は、例えば三方弁１２を介し
ていずれか一方のバーナ５，６に選択的に交互に接続さ
れ燃料を供給する。燃料ノズル１５は、例えばバーナボ
ディ１３のバーナスロート部分に埋設されて噴射口のみ
がバーナスロートの内周面に開口され、内側を燃焼ガス
が通過する際にこれにさらされないように設けられてい
る。

【００１７】また、蓄熱体７，７としては、比較的圧力
損失が低い割に熱容量が大きく耐久性の高い材料、例え
ばムライトやコージライトなどのセラミックスで成形さ
れたハニカム形状のセル孔を多数有する筒体の使用が好
ましい。この場合、燃焼ガスから熱を回収する際にガス
が酸露点温度以下に低下してもセラミックス内に燃料中
のイオウ分やその化学変化物質が捕捉され、下流の排気
系のダクトなどを低温腐食させることがない。勿論、特
にこれに限定されるものではなくセラミックボールやナ
ゲットなどの他の材料あるいは構造から成る蓄熱体を使
用しても良い。

【００１８】以上のように構成された蓄熱型バーナシス
テム４を備えた密閉空間２を利用してスクラップＷの予
熱を行う場合を、図１のスクラップシュートを用いた例
を挙げて説明する。

【００１９】まず、蓄熱型バーナシステム４を備えた蓋
３でバケットシュート１の上方および正面の開口部を塞
ぐ。そして、バケットシュート１と蓋３とで密閉空間２
を形成する。蓄熱型バーナシステム４を構成する一方の
バーナ例えばバーナ５を燃焼させると同時に燃焼させて
いない他方のバーナ６のバーナスロートから燃焼ガス１
７を抜き出し、蓄熱体７を通過させて燃焼ガス排気系９
から排気する。即ち、他方のバーナ６は四方弁１０の切
替えによって燃焼ガス排気系９と接続されかつ燃料供給
が三方弁１２で閉じられているため、燃焼は行われず燃
焼ガスの排出路として利用される。バケットシュート１
の内張り耐火物は火炎及び燃焼ガス１７の輻射熱によっ
て加熱される。ここで、バーナ５に供給される燃焼用空
気は蓄熱体７との直接接触によって予熱されてからバー
ナボディ１３内に供給されるため排ガス温度に近い高温
（１０００℃前後）である。したがって、燃料ノズル１
５から噴射された燃料と混合されたとき、少ない燃料で
も安定燃焼しスクラップＷを予熱するに十分な高温の燃
焼ガスが得られる。また、必要がある場合には、十分な
燃料を噴射することによって酸素富化バーナ程度以上の
高温火炎も容易に得られる。しかも、燃焼量の増減に伴
って燃焼用空気の温度も即座に変化するので燃焼ガスの
温度調整の応答性が良い。したがって、密閉空間２の雰
囲気温度を急速にスクラップＷの予熱に適した温度まで
昇温させ得る。尚、燃焼と排気の切替えは例えば１０秒
〜２分間隔、好ましくは約１分以内、最も好ましくは１
０〜４０秒程度の極めて短い間隔で行われる。また、蓄
熱体７を経由して排出される燃焼ガスが所定の温度例え
ば２００℃程度となったときに切替は行われる。この場
合、火炎位置が頻繁に移り変わるために密閉空間２での
雰囲気温度をより均一化でき、加熱むらが少なくなって
一部のスクラップＷが加熱され過ぎることなくスクラッ
プ全体が均一に加熱される。

【００２０】尚、上述の実施例は本発明の好適な実施の
一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の
要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能であ
る。例えば、図６に示すように、加熱前の取鍋４１内に
スクラップＷをあらかじめ敷き詰め、その状態で取鍋４
１の口を蓋３で塞いで取鍋内を密閉空間２とする。そし
て、取鍋４１内へ燃焼ガス１７を噴き込むことにより、
取鍋４１を加熱するのと同時にスクラップＷによって取
鍋４１の内張り耐火物から放射される輻射熱をスクラッ
プＷの予熱に利用し、またスクラップＷから放射される
輻射熱で内張り耐火物が加熱されるようにすることも可
能である。ここで、蓋３には仕切壁４２が設けられ、該
仕切壁４２を迂回して燃焼ガス１７が排気されるように
設けられている。この場合加熱効率が良くなる。

【００２１】また、蓄熱型バーナシステム４は、図５に
示す交互燃焼方式のものに特に限定されず、排ガスと燃
焼用空気の蓄熱体に対する流れを相対的に切り替えるこ
とによって定まったバーナを燃焼し続けさせるようにし
たものでも良い。例えば、図７に示すように、燃焼する
バーナ５１を一定とし、蓄熱体５２を排気系５３と燃焼
用空気供給系５４との間で回転させることによって、蓄
熱体５２に対する燃焼ガス及び燃焼用空気の流れを相対
的に切り替えるようにしても良い。即ち、この蓄熱型バ
ーナシステム４の場合、１つのバーナ５１と、１つの排
気用ポート５５と、バーナ５１に燃焼用空気を供給する
燃焼用空気供給系（ダクト）５４と、排気用ポート５５
と連結されて内の燃焼排ガスを抜き出して大気中などに
排気する排気系（ダクト）５３と、燃焼用空気供給系５
４と排気系５３とに跨って配置される回転型蓄熱体５２
とで構成されている。ここで、排気用ポート６５は、例
えば蓋３あるいはバケットシュートやスクラップ容器２
１などの壁面に穿孔されたバーナ取付用の孔あるいはそ
れに装着される耐火物の筒等によって構成されている。
回転型蓄熱体５２は、円盤状を成し、その中心に配置さ
れた回転軸５６を中心に２室５７ａ，５７ｂに区画され
た耐熱性金属等からなるケーシング５８内で回転するよ
うに設けられている。したがって、蓄熱体５２は排気系
５３に接続された室５７ｂにおいて排出される燃焼ガス
によってほぼ同じ位の温度まで加熱されてから燃焼用空
気供給系５４に接続された室５７ａ側に移って燃焼用空
気と接触し、燃焼用空気を燃焼排ガスより僅かに低い温
度まで加熱する。

【００２２】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
のスクラップ予熱方法は、燃焼用空気の供給と燃焼ガス
の排出とを蓄熱体を通して燃焼ガスの温度に近い高温の
燃焼用空気を供給して燃焼させる蓄熱型バーナシステム
を備えた実質的な密閉空間内にスクラップを収容し、発
生する燃焼ガスをスクラップに向けて噴きつけると共に
蓄熱体を経て燃焼排ガスを排気し、スクラップを予熱す
るようにしているので、少ない燃料でも安定燃焼してス
クラップを予熱するに十分な高温の燃焼ガスが得られ、
昇温時間を短縮できると共にランニングコストを低減で
きる。しかも、短時間に交互燃焼させる場合、火炎位置
が頻繁に移り変わるため、雰囲気温度分布がより均一化
でき、加熱むらが無く短時間でスクラップ全体を均一に
予熱できる。依って、排熱回収による熱効率の向上及び
省エネルギー化に寄与できると共に予熱時間を短縮でき
る。

【００２３】また、請求項２，４あるいは５の発明の場
合、既存のバケットシュートやスクラップ容器若しくは
取鍋を利用して密閉空間を構成し、スクラップの予熱を
実施し得る。

【００２４】また、請求項６の発明の場合、蓋から密閉
空間に突出する仕切壁によって、燃焼ガスのショートパ
スによる排気が妨げられ確実に仕切壁を越えるように迂
回して反対側のバーナの蓄熱体を経て排気されるため、
密閉空間に収容されたスクラップの間を燃焼ガスが確実
に通過して均一に加熱できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】バケットシュートを用いた本発明のスクラップ
の予熱方法の一実施例を示す概念図である。

【図２】バケットシュートを用いた本発明のスクラップ
の予熱方法の他の実施例を示す概念図である。

【図３】スクラップ容器を用いた本発明のスクラップの
予熱方法の更に他の実施例を示す概念図である。

【図４】スクラップ容器を用いた本発明のスクラップの
予熱方法の更に他の実施例を示す概念図である。

【図５】本発明に適用される蓄熱型バーナシステムの一
実施例を示す原理図である。

【図６】取鍋を用いた本発明のスクラップの予熱方法の
更に他の実施例を示す概念図である。

【図７】本発明に適用される蓄熱型バーナシステムの他
の実施例を示す原理図である。

【図８】従来のスクラップの予熱方法の一例を示す概念
図である。

【符号の説明】

１バケットシュート２密閉空間３蓋４蓄熱型バーナシステム５，６バーナ７蓄熱体１８，３２仕切壁２１蓄熱型バーナシステムを装備したスクラップ容器３１スクラップ容器４１取鍋

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤博明東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者栗原博東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者田中良一神奈川県横浜市鶴見区尻手２丁目１番53号日本ファーネス工業株式会社内 (72)発明者松尾護神奈川県横浜市鶴見区尻手２丁目１番53号日本ファーネス工業株式会社内 (72)発明者宮田誠神奈川県横浜市鶴見区尻手２丁目１番53号日本ファーネス工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃焼用空気の供給と燃焼ガスの排出とを
蓄熱体を通して行い燃焼ガスの温度に近い高温の燃焼用
空気を供給しながら燃焼させる蓄熱型バーナシステムを
備えた実質的な密閉空間内にスクラップを収容し、前記
バーナの燃焼によって発生する燃焼ガスを前記スクラッ
プに向けて噴きつけると共に前記蓄熱体を経て燃焼排ガ
スを排気し、前記スクラップを予熱することを特徴とす
るスクラップの予熱方法。
【請求項２】前記密閉空間は、スクラップを収容する
バケットシュートと、このバケットシュートの開口部を
塞いで前記バケットシュートとの間で実質的に密閉され
た空間を形成する蓋とから成り、前記蓋に一対のバーナ
を短時間に交互に燃焼させる蓄熱型バーナシステムを配
置したことを特徴とする請求項１記載のスクラップの予
熱方法。
【請求項３】前記密閉空間は蓄熱型バーナシステムを
構成する一対のバーナを両側壁に対向配置したスクラッ
プ容器と、このスクラップ容器の開口を塞ぐ蓋とから成
ることを特徴とする請求項１記載のスクラップの予熱方
法。
【請求項４】前記密閉空間は一面だけが開口されたス
クラップ容器と、このスクラップ容器の口を塞ぐ蓋とか
ら成り、前記蓋に蓄熱型バーナシステムを配置したこと
を特徴とする請求項１記載のスクラップの予熱方法。
【請求項５】加熱前の取鍋内にあらかじめスクラップ
を敷き詰める一方、燃焼用空気の供給と燃焼ガスの排出
とを蓄熱体を通して交互に行い燃焼ガスの温度に近い高
温の燃焼用空気によって一対のバーナを短時間に交互に
燃焼させる蓄熱型バーナシステムを少なくとも１システ
ム以上備えた蓋で前記取鍋を塞ぎ、前記取鍋内で前記一
対のバーナを交互に燃焼させて燃焼停止中のバーナの蓄
熱体を経て燃焼ガスを排気し、前記取鍋の加熱と同時に
スクラップの予熱を行うことを特徴とするスクラップの
予熱方法。
【請求項６】前記蓋には密閉空間内へ突出し対を成す
バーナ間の空間を部分的に仕切る仕切壁を設け、該仕切
壁を越えて迂回してから燃焼ガスを排気させることを特
徴とする請求項１から５のいずれかに記載のスクラップ
の予熱方法。