JPH07207325A - 炭材を燃料とするスクラップの溶解方法 - Google Patents

炭材を燃料とするスクラップの溶解方法

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JPH07207325A
JPH07207325A JP541194A JP541194A JPH07207325A JP H07207325 A JPH07207325 A JP H07207325A JP 541194 A JP541194 A JP 541194A JP 541194 A JP541194 A JP 541194A JP H07207325 A JPH07207325 A JP H07207325A
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JP
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scrap
gas
oxygen
blowing
slag
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JP541194A
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Inventor
Hiroyuki Katayama
裕之 片山
Mitsutaka Matsuo
充高 松尾
Yoji Idemoto
庸司 出本
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 炭材の燃焼度を高め、しかも耐火物負荷を軽
減し、排ガスの窒素酸化物の濃度を下げ、かつダスト発
生量の低減によって鉄の歩留り向上を図るスクラップの
溶解方法を提供する。 【構成】 上底吹き溶解炉を用いてスラグと溶融金属か
ら成る溶融物層を底吹き攪拌し、酸素ガスをスラグ層の
上方から吹付け、炭材とスクラップを投入してスクラッ
プを溶解する方法において、酸素ガスを中心軸に対して
30〜70°の傾斜にて吹き付けると共に、スラグ量を
溶融金属量の20重量%以上とし、かつ、スクラップの
投入口を酸素ガス吹き出し位置より上方向として、スク
ラップの投入と同時に700℃以下のガスを、排出され
るガス量の5%以上吹き込む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は上底吹き溶解炉を用いて
スクラップ原料より溶融金属を製造する方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】近年、資源、環境問題から、スクラップ
などの固体金属原料をリサイクル使用して、効率的に溶
融金属を製造することが技術課題となって来ている。そ
の金属スクラップの種類は種々のものがあるが、発生量
の多い鉄鋼スクラップを用いて溶融鉄を得る方法とし
て、従来は殆ど電気炉で行われて来た。しかし、電気炉
の場合は、スクラップの溶解・精錬に多くの電力を消費
するため、わが国のように電力価格が著しく高い国では
コストアップとして好ましくない。そこで、電気炉によ
らずに経済的にスクラップを溶解・精錬する方法とし
て、高送酸能力を有する転炉の余剰生産能力を利用して
安価な炭材を用いたスクラップの溶解・精錬方法が検討
されるようになって来た。このような状況の中で、一般
的には既存の上底吹きの複合吹錬転炉を利用することで
設備増を控えると共に、スクラップと一緒に炉内に炭材
を装入し、酸素を上吹きして溶解・精錬する方法が提案
されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た上底吹きの複合吹錬においては、燃焼度を高めない
と、排ガスが多量に発生するので、排ガスを有効利用で
きる場所でないと経済的でないこと、一方、排ガスの燃
焼度を高めると耐火物への負荷が大きく、排ガスの中に
窒素酸化物が増して、その除去費用が高くなるし、更に
はスクラップを装入する方法が従来のような炉を倒して
行う方法では酸素を吹きながら投入することは通常の転
炉では困難であり、その間酸素を止める必要がある等の
問題がある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上述したような問題を解
消し、炭材の燃焼度を高め、しかも耐火物負荷を軽減
し、排ガスの窒素酸化物の濃度を下げて酸素を吹きなが
らスクラップを連続的に投入することが出来るスクラッ
プの溶解方法を提供することにある。その発明の要旨と
するところは、 (1)上底吹き溶解炉を用いてスラグと溶融金属とから
成る溶融物層を底吹き攪拌し、酸素ガスをスラグ層の上
方から吹付け、炭材とスクラップを投入してスクラップ
を溶解する方法において、酸素ガスを中心軸に対して3
0〜70°の傾斜にて吹き付けると共に、スラグ量を溶
融金属量の20重量%以上とし、かつ、スクラップの投
入口を酸素ガス吹き出し位置より上方向として、スクラ
ップの投入と同時に700℃以下のガスを、排出される
ガス量の5%以上吹き込むことを特徴とする炭材を燃料
とするスクラップの溶解方法。 (2)(1)において、スクラップの投入と同時に吹き
込むガスを炉から発生したCO2 を75容積%以上含む
ガスとすることを特徴とする炭材を燃料とするスクラッ
プの溶解方法にある。
【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は本発明に係るスクラップ溶解吹錬法を
使用する反応容器の概念図である。図1に示すように、
反応容器1は耐火物2で内張りされた、例えば溶解炉
で、酸素吹込みランス3を備えている。酸素吹込みラン
ス3から酸素ガスを溶融金属5上の溶融スラグ4に吹き
付ける。石炭やコークスなどの炭材6及びスクラップ7
をガス8と共に上方から投入して炉内の溶融スラグ4上
に装入される。これらの炭材の燃焼発生ガスを有効に溶
融スラグに伝えるために、炉底からは底吹きガスによ
る、例えばN2 、CO、炭酸ガスなどの攪拌ガス9によ
って溶融金属を攪拌して良好な伝熱を行うことを目的と
する。なお、符号10は気泡、11はタップホールを示
す。
【0006】
【作用】このように溶解炉の上方から酸素を吹き込み、
その酸素吹き込口の角度θを30〜60°傾斜に設け
る。しかも2本以上の酸素吹込みランスを通して吹き込
まれる。この酸素ガスは高濃度の酸素含有ガスであり、
純酸素ガス、或いは70%以上の酸素を含む比較的純度
の低い酸素ガス、或いは純酸素ガスと空気、窒素のよう
な希釈ガスの混合物で、酸素濃度を70%以上のものを
用いる。このような酸素ガスを溶融スラグ4の上から供
給する場合に、酸素吹込み口の角度を30〜60°にし
た理由は、60°を超えると対向する炉壁の損耗が激し
く、また、30°未満であるとランス位置を高くしない
と燃焼度を高めることが出来ないし、一方、ランス位置
を高くすると耐火物負荷が増えるからである。そこで耐
火物負荷を抑えるためには、その間に冷却ガスを吹き込
むことも考えられるが、しかし熱利用効率を低下させる
ことになるので好ましくない。また、炭材及び造滓材並
びにスクラップは酸素噴出位置より上方より投入され
る。この場合スクラップ投入は、予熱されないもの、予
熱されたものを連続的投入ないしは間欠装入のいずれを
組合わせて、適宜分割して装入する。
【0007】そして、酸素ガスは炭材および発生COな
どの可燃ガス成分を燃焼させて発熱し、スクラップの溶
解熱を供給する。一方、底吹きガスには溶融物を攪拌す
る効果があり、伝熱進行に必要である。この底吹きガス
としては、前述したように、N2 ,CO,CO2 、アル
ゴンなどの1種ないしは2種以上の混合ガスを用いられ
る。この工程において、上吹き酸素ジェットと溶融金属
浴との直接接触を抑制することが重要な条件である。も
し、直接接触が起こるような条件で酸素吹酸すると、鉄
のダスト発生量が多くなり、かつ、二次燃焼率が低下し
て本発明の目的を著しく阻害するからである。
【0008】このようにして、先ず操業に当たっては、
種湯を自分で作るか、溶銑を装入するかした後、最初に
生石灰などのフラックスを加えてスラグを作る。そのス
ラグ量は溶融金属量の20重量%以上とする。20重量
%以上でないと酸素ジェットが溶融金属と反応する比率
が高くなり、2次燃焼率を上げることが出来ないからで
ある。一方、底吹きガスは前述したように窒素ガスなど
を溶融金属t当たり5〜30Nm3 /h・t吹き込む必
要がある。これが5Nm3 /h・t未満であると熱効率
を低下させる。また、30Nm3 /h・tを超えると炭
材燃焼度を上げることが出来ない。このようにして、溶
融スラグの温度と溶融金属の温度の差を50℃以下にな
るようにするものである。この条件を満足しないと耐火
物の損耗量が増加し好ましくない。
【0009】また、排ガスの成分はCO2 が70%以上
に成るように調整することが望ましい。その理由は70
%未満であると、スクラップ溶解の必要炭材が多く、か
つ排ガスの量が多くなり、ガス回収しないと経済的でな
い。このためには、用いる炭材の成分及び炭材の添加速
度や酸素を吹く速度などを調整する。更にスクラップに
おいては装入口から連続的に投入するものであるがそれ
と同時にガスを送り込む。このガスの量は排ガス量の5
容積%以上、好ましくは5〜15容積%、700℃以下
の温度、好ましくは常温から200℃の温度で吹き込
む。ガス量が排ガス量の5容積%未満であると耐火物の
損耗量が高いからである。また、ガス温度が700℃を
越える温度であると、ガス量と同様耐火物損耗量が多く
なる。
【0010】以上のように、鋼スクラップの投入と同時
に700℃以下のガスを排ガス量の5%以上を酸素ガス
吹き出し位置より上方から吹き込むことによって熱効率
を低下させないで、ガス温度を下げて耐火物を効率的に
保護出来る。さらに、この条件でガスを吹くと炉内の温
度ガスがスクラップに接触して付着有機物と接触して白
煙り、異臭などを発生することを防止するものである。
また、このガスとして空気、窒素などを用いることも可
能であるが、好ましくは炉の排ガスの1部を冷却したも
のを用いる。その理由は、耐火物損耗量低減効果が大き
いこと及び排ガス中の窒素酸化物濃度を低下させること
を同時に満足させることが出来るからである。
【0011】吹き込むガスの組成の影響を調べた結果、
窒素が25容積%を越えて含まれていると、排ガスの中
の窒素酸化物の濃度が増えるので、その低減処理をしな
いと排出できなくなって好ましくない。また、酸素が2
5容積%を越えて含まれていると、耐火物損耗量低減効
果が小さすぎて本発明の目的に合わない。しかし、炭酸
ガスが75容積%以上含まれていると、耐火物損耗量低
減効果も大きく、かつ排ガス中の窒素酸化物の濃度も、
特別の処理を必要としないレベルまで低減できて実用的
に好ましい。
【0012】また、本発明ではスクラップの投入が容易
に出来るので炉内を定常状態に保ったまま操業が出来る
し、酸素を吹くことを止める時間が短いので、生産性を
上げることが出来る。このようにして所定量のスクラッ
プ溶解を行った後、炉を傾けて、あるいは炉底に孔を開
けたタップホールより必要量の溶融金属の排出を行い、
溶融金属の1部およびスラグの大半を残して次のヒート
の操業に入ることが出来る。なお、溶融金属が製造しよ
うとするものよりも多量のCを含んでいる場合は、別の
炉で酸素吹錬を行い脱炭する。
【0013】
【実施例】図1において、定格溶融金属量100t、酸
素噴出口の傾き45°、酸素噴出口の数3個(均等配
置)、炉底耐火物面レベルから酸素噴出口(耐火物内
面)までの距離3m200、同じくスクラップ投入口中
心までの距離5m100、耐火ライニングMgO、上吹
き酸素量20000Nm3 /h、底吹き窒素量10Nm
3 /h・t−溶融金属、溶融金属温度1420℃±20
℃、スラグ浴温度1450±20℃、炭材としてコーク
ス(固定炭素82%、アッシュ14%)、スラグ量35
t、鋼スクラップは連続的に投入し、同時ガスとしては
この方法で発生した排ガスを35℃に冷却した。そのC
2 85〜92%含有ガスを2500Nm 3 /h吹き込
んだ。そのときの炉からの全発生ガスは33000Nm
3 /hであった。また、炉口での排ガス温度は1540
℃±20℃であり、排ガス窒素酸化物濃度は75ppm
であった。得られた溶融金属成分はC:3.9%、S
i:0.1%、Mn:0.2%、S:0.04%、ま
た、スラグはSiO2 :33%、CaO:44%、T.
Fe:3.5%、Al2 3 :3.3%であり、炭材で
あるコークスの原単位は116kg/t−溶融金属とな
った。
【0014】
【発明の効果】以上述べたように、本発明を実施するこ
とによって炭材の燃焼度を高め、二次燃焼発生ガスの顕
熱を予熱有効利用可能となり、また、特に炉内の耐火物
の損耗を低減し、排ガスの窒素酸化物の濃度を下げ、か
つダスト発生量の低減によって鉄の歩留り向上を図るこ
とが出来る等々工業上極めて優れた効果を奏するもので
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るスクラップ溶解吹錬法を使用する
反応容器の概念図である。
【符号の説明】
1 反応容器 2 耐火物 3 酸素吹込みランス 4 溶融スラグ 5 溶融金属 6 炭材 7 スクラップ 8 ガス 9 攪拌ガス 10 気泡 11 タップホール

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上底吹き溶解炉を用いてスラグと溶融金
    属とから成る溶融物層を底吹き攪拌し、酸素ガスをスラ
    グ層の上方から吹付け、炭材とスクラップを投入してス
    クラップを溶解する方法において、酸素ガスを中心軸に
    対して30〜70°の傾斜にて吹き付けると共に、スラ
    グ量を溶融金属量の20重量%以上とし、かつ、スクラ
    ップの投入口を酸素ガス吹き出し位置より上方向とし
    て、スクラップの投入と同時に700℃以下のガスを、
    排出されるガス量の5%以上吹き込むことを特徴とする
    炭材を燃料とするスクラップの溶解方法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、スクラップの投入と
    同時に吹き込むガスを炉から発生したCO2 を75容積
    %以上含むガスとすることを特徴とする炭材を燃料とす
    るスクラップの溶解方法。
JP541194A 1994-01-21 1994-01-21 炭材を燃料とするスクラップの溶解方法 Withdrawn JPH07207325A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114085949A (zh) * 2021-11-29 2022-02-25 山西晋煤集团技术研究院有限责任公司 一种利用无烟煤降低Consteel电炉全废钢冶炼成本的方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114085949A (zh) * 2021-11-29 2022-02-25 山西晋煤集团技术研究院有限责任公司 一种利用无烟煤降低Consteel电炉全废钢冶炼成本的方法

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