JPH08311518A - 着熱効率の優れた鋼スクラップの溶解方法 - Google Patents

着熱効率の優れた鋼スクラップの溶解方法

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JPH08311518A
JPH08311518A JP11857995A JP11857995A JPH08311518A JP H08311518 A JPH08311518 A JP H08311518A JP 11857995 A JP11857995 A JP 11857995A JP 11857995 A JP11857995 A JP 11857995A JP H08311518 A JPH08311518 A JP H08311518A
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furnace
gas
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slag
melting
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JP11857995A
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Kyoji Okumura
恭司 奥村
Hiroyuki Katayama
裕之 片山
Yoshihiro Hatsuta
好弘 八太
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

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  • Manufacture Of Iron (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
  • Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スラグ層内にある炭材や粒鉄を介して高温ガ
スの熱を溶融鉄浴に着熱させるに当たり、着熱効率を向
上させるために炉内壁側の溶融鉄浴と高温ガスを直接接
触させ、その時の伝熱及び輻射伝熱で溶融鉄浴に着熱さ
せる着熱効率の優れた鋼スクラップの溶解方法を提供す
ること。 【構成】 上吹き又は上底吹き精錬炉により炭材を投入
し、スラグを生成させながら鋼スクラップを溶解する方
法において、溶解炉内壁上下方向に少なくとも1段かつ
炉内周方向に少なくとも2箇所設けた横吹き羽口からガ
スを吹き込み、該スラグを溶解炉中心部に集めて、上吹
きランスから吹くガスとスラグ層との衝突面の最外周
と、該溶解炉内壁面とで囲まれる範囲内であって、該溶
解炉内壁面から1〜200cm離れた範囲のみにおい
て、溶融鉄浴面とガスとを直接接触させたことを特徴と
する着熱効率の優れた鋼スクラップの溶解方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、上吹き又は上底吹き精
錬炉により炭材を投入しスラグを生成させながら鋼スク
ラップを溶解する着熱効率の優れた鋼スクラップの溶解
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のスクラップ溶解の伝熱機構は、伝
熱媒体となる炭材や粒鉄を存在させてスラグ層を攪拌・
循環移動させ、酸素を炭材や粒鉄に吹き付けてこれらを
酸化・燃焼(一次燃焼:C+O=CO、二次燃焼:CO
+O=CO2 )させると同時に熱を持たせ、循環流に乗
ってスラグ層直下にある溶融鉄浴に接触・侵入させて着
熱させるものである。しかしこの場合、炭材や粒鉄の燃
焼時に発生する高温ガス(CO+CO2 ガス)とその保
有熱は、一部スラグ層と攪拌・混合されて溶融鉄浴に着
熱するものの、大部分はスラグ層直上空間へ散逸してし
まい、溶融鉄浴に着熱できていなかった。さらに着熱効
率を向上させる方法として、スラグ層中炭材や粒鉄の量
Qcと送酸量Qo2 の比(=Qc/Qo2 )を減らし
て、下記式で表現される二次燃焼率を上げて単位炭材量
当たりの発生熱量を増やすことが考えられるが、Qc/
Qo2 を減らすためにスラグ層中炭材量を少なくした
り、あるいは送酸量を増やしたりすると、スラグがフォ
ーミングして操業不能に陥ったり、伝熱媒体の炭材が欠
乏して着熱効率が低下していた。従って、二次燃焼率を
高位に維持したままで着熱効率までも高位に維持するこ
とが出来ないのが実状である。 二次燃焼率(%)={排ガス中のCO2 濃度(%)}/
{排ガス中のCO濃度(%)+CO2 濃度(%)}×1
00
【0003】上述した問題の対策の1つとして、溶融鉄
浴と高温ガスとを直接接触させるために、スラグの一部
を除去する方法が考えられる。しかし、従来のスラグを
除去する手段としては、例えば、特開平4−18798
5号公報のように底吹き電気炉において、炉心を中心と
して排滓口側とその反対側に各々1個以上の羽口を配
し、各々の羽口に底吹きガスを供給する配管及び流量制
御弁を個別に接続して精錬時に排滓口側の羽口の流量を
増加することによって、電気炉内スラグを炉心側に押し
やり排滓口からの流出量を減少させる方法や特開昭53
−53503号公報のように、転炉出鋼中出鋼孔から気
体を吹き込み、出鋼孔上部、溶鋼表面の鋼滓を排除しつ
つ出鋼する転炉出鋼時の鋼滓排出防止方法は開示されて
いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、炉内壁
側のスラグを横吹きガスで炉中心に集めて炉内壁側の溶
融鉄浴と高温ガスを直接接触させる目的は何ら開示され
ていないし、また、そのような考え方は示唆されてもい
ない。すなわち、スクラップ溶解や溶融還元法などにお
いて、炉内上部で酸素上吹きランスにより高温ガスを発
生させ、この高温ガスの持つ熱を炉内下方にある溶融鉄
浴にスラグ層内にある炭材や粒鉄を介して高温ガスの熱
を溶融鉄に着熱させるための技術ではない。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、スラグ層内に
ある炭材や粒鉄を介して高温ガスの熱を溶融鉄浴に着熱
させるに当たり、着熱効率を向上させるために炉内壁側
の溶融鉄浴と高温ガスとを直接接触させ、その時の伝熱
及び輻射伝熱で溶融鉄浴に着熱させる着熱効率の優れた
鋼スクラップの溶解方法を提供するものである。その発
明の要旨とするところは、 (1)上吹き又は上底吹き精錬炉により炭材を投入し、
スラグを生成させながら鋼スクラップを溶解する方法に
おいて、溶解炉内壁上下方向に少なくとも1段かつ炉内
周方向に少なくとも2箇所設けた横吹き羽口からガスを
吹き込み、該スラグを溶解炉中心部に集めて、上吹きラ
ンスから吹くガスとスラグ層との衝突面の最外周と、該
溶解炉内壁面とで囲まれる範囲内であって、該溶解炉内
壁面から1〜200cm離れた範囲内のみにおいて、溶
融鉄浴面とガスとを直接接触させることを特徴とする着
熱効率の優れた鋼スクラップの溶解方法。
【0006】(2)少なくとも2つ以上設ける底吹き羽
口のうち、上吹きランスから吹くガスとスラグ層との衝
突面の最外周と、該溶解炉内壁面とで囲まれる範囲内で
あって、該溶解炉内壁面から1〜200cm離れた範囲
に相当する炉底部位にある底吹き羽口のみからガスを吹
き込むことを特徴とする(1)記載の着熱効率の優れた
鋼スクラップの溶解方法にある。
【0007】
【作用】以下、本発明について図面に従って詳細に説明
する。図1は本発明に係る鋼スクラップ溶解炉を示す縦
断面図である。図1に示すように、溶解炉1は耐火物2
で内張りされた、例えば転炉であり、上吹きランス3を
備えている。石炭やコークスなどの炭材及び鋼スクラッ
プなどの原料を上方から炉内の溶融スラグ5上に投入
し、混合する。上吹きランス3から酸素ガスを溶融鉄4
上の溶融スラグ5に吹き付け、溶融スラグ5中の炭材を
酸化・燃焼させて発生する熱を有効に溶融鉄浴に伝える
ために、溶融スラグ5を攪拌する。攪拌は炉底に設けら
れた底吹き羽口6からのガス吹込みにより、例えば
2 ,LPG及びN2 ,CO,CO2 ,Arなどの攪拌
ガスを用いる。一方、横吹き羽口7を溶融スラグ5の存
在範囲内に設け、ここからガスを横方向に1l/min
/スラグトン〜1000l/min/スラグトンの量吹
き込み、炉内壁のスラグを炉中心部に吹き寄せ続ける。
【0008】図2は本発明に係る鋼スクラップ溶解炉に
横吹きしたときのスラグ状態を示す縦断面図である。図
2に示すように、炉中心に位置する酸素上吹きランス3
の先端から吹くガスと溶融スラグ5上面との衝突面(以
下、火点という)の外周位置9と、溶解炉1内壁面とで
囲まれる領域に存在するスラグを炉中心部に集め、炉内
壁側は溶融鉄とガスとを直接接触させた状態とする。こ
のような状態にすることにより、火点ではスラグにより
溶融鉄とガスとの遮断を充分行うことができ、かつスラ
グ層中の炭材は従来の如くCO2 まで燃焼できる。一
方、露出され攪拌された溶融鉄には直接上吹き酸素が接
触せず火点で加熱昇温された高温ガスのみが直接接触す
る。
【0009】溶解炉内壁側の溶融鉄浴表面も、横吹きガ
ス吹き込みにより攪拌されており、高温ガスの一部と攪
拌・混合され、高温ガスの熱は直接溶融鉄浴に伝熱す
る。溶融鉄と高温ガス(CO2 主体のガス)との混合に
より、溶融鉄の炭素濃度が高い場合は溶融鉄の一部が酸
化されて(=CO2 +C=2CO:ソリューションロス
反応)COガスが発生するが、これは横吹きガス吹き込
みにより溶融鉄浴中で火点に寄せ集められ、火点におい
て上吹き酸素により酸化・燃焼できるし、ソリューショ
ンロス反応は吸熱反応なので炉内壁付近で反応すれば、
内壁耐火物の損耗を抑制することにもなる。ソリューシ
ョンロス反応を抑えるには、溶融鉄の炭素濃度を低くし
ておけば良い。また万一、溶融鉄浴と混合されずに上部
空間に散逸する高温ガスがあっても、その熱は露出した
溶融鉄浴表面に輻射伝熱するので、従来法のように高温
ガスが高温のまま溶解炉外に排出されることはなくな
る。
【0010】上吹きランス先端より吹く酸素ガスと溶融
スラグ5との衝突面の外周位置9よりやや外側(炉内壁
側)位置までスラグを存在させれば、上吹きランス先端
から吹き込む酸素ガスが直接溶融鉄に当たらなくでき
る。このスラグ層内では従来法の通り、二次燃焼率を高
めることができ、一方、伝熱媒体である炭材が減少し
て、その部分の着熱が悪くなっても、炉内壁側での直接
伝熱と輻射伝熱とで溶融鉄への着熱を補えると言うもの
である。このようにして、二次燃焼率を高位に維持した
ままで着熱効率も高位に維持出来る。また、炉内壁側の
スラグを中心部に寄せるために横吹き羽口を設けるもの
であるが、効率良くスラグを中心部に寄せるためには、
スラグ−溶融鉄浴界面からスラグ層厚の1/2位置間に
設けるのが好ましく、さらに、吹き込むガスを斜め上方
向に向かって吹き込むとより効果を達成することが出来
る。その斜め上方向の角度は30〜60°の範囲が好ま
しい。
【0011】更に補助的に、あるいは代替として底吹き
羽口からのガス吹き込みを用いても良い。ガスの底吹き
により、溶融鉄の見掛け比重は軽くなって溶融鉄浴の一
部は盛り上がる。位置は底吹き羽口6直上であり、溶融
鉄浴深さに依存して広がるが、底吹き羽口6の位置を、
上吹きランスから吹くガスとスラグ層との衝突面の最外
周と、該溶解炉内壁面とで囲まれる範囲内であって、該
溶解炉内壁面から1〜200cm離れた範囲に相当する
炉底部位に限定すれば、その部分の溶融鉄浴表面が盛り
上がり、溶融スラグ5層を貫き抜けて溶融鉄浴の一部を
露出させることができる。この場合、横吹き羽口7の位
置は溶融鉄のみになるが、炉の中心部では溶融スラグ5
層の位置に相当するので、本発明に矛盾するものではな
い。また、溶融鉄の露出した部分の直上空間のガス流れ
を、火点からの高温ガスの散逸抑制の観点から制御した
い場合には、別の横吹き羽口(図示しない)を設けて下
あるいは下斜め方向にガスを吹き込んでも良い。
【0012】
【実施例】
実施例1 図1に示す溶解炉を用いて、スラグを用いたスクラップ
0.1トン/溶鋼トン溶解で、100l/min/スラ
グトンの底吹き窒素に加えて溶融鉄浴面から50mmの
位置に設けた横吹き羽口より、底吹き窒素量と同量の窒
素を吹き、スラグ量を10tから5tに半減させた結
果、溶融鉄浴面が盛り上がって炉内壁の溶融鉄浴面が露
出した。この結果二次燃焼率70%、かつ着熱効果が9
8%になった。
【0013】実施例2 実施例1と同様の方法で、スラグ表層から500mmの
位置(スラグ厚みの半分に当たる位置)に100l/m
in/スラグトンの窒素底吹きに加えて、横吹き羽口を
追加して、底吹き窒素量と同量の窒素を吹き、スラグ量
を5tから4tに低減させた結果、溶融鉄浴面盛り上が
りと、スラグの炉中心への移動により炉内壁の露出する
溶融鉄浴面が50%増大した。この結果二次燃焼率80
%で、かつ着熱効果が100%になった。これに対し
て、比較例であるスラグ多量溶解で100Nm3 /hr
の窒素底吹き窒素の場合、スラグ厚みは炉内壁側で最大
1.0mであった。そのときの二次燃焼率は80%で着
熱効果は96%であった。このように、スラグの炉内壁
から炉中心への移動により炉内壁側で露出する溶融鉄浴
面積を増大させることによって着熱効果の向上を図るこ
とができた。
【0014】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によるガス横
吹き及び必要に応じ底吹き込みによってスラグを炉内壁
から炉中心へ移動させて炉内壁側で露出する溶融鉄浴面
積を増大させることによって着熱効果を向上させると同
時に、二次燃焼率も高位に維持することが出来る等工業
上極めて有利な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る鋼スクラップ溶解炉を示す縦断面
図、
【図2】本発明に係る鋼スクラップ溶解炉に横吹きした
ときのスラグ状態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
1 溶解炉 2 耐火物 3 上吹きランス 4 溶解鉄 5 溶融スラグ 6 底吹き羽口 7 横吹き羽口 8 メタル界面 9 外周位置

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上吹き又は上底吹き精錬炉により炭材を
    投入し、スラグを生成させながら鋼スクラップを溶解す
    る方法において、溶解炉内壁上下方向に少なくとも1段
    かつ炉内周方向に少なくとも2箇所設けた横吹き羽口か
    らガスを吹き込み、該スラグを溶解炉中心部に集めて、
    上吹きランスから吹くガスとスラグ層との衝突面の最外
    周と、該溶解炉内壁面とで囲まれる範囲内であって、該
    溶解炉内壁面から1〜200cm離れた範囲内のみにお
    いて、溶融鉄浴面とガスとを直接接触させることを特徴
    とする着熱効率の優れた鋼スクラップの溶解方法。
  2. 【請求項2】 少なくとも2つ以上設ける底吹き羽口の
    うち、上吹きランスから吹くガスとスラグ層との衝突面
    の最外周と、該溶解炉内壁面とで囲まれる範囲内であっ
    て、該溶解炉内壁面から1〜200cm離れた範囲に相
    当する炉底部位にある底吹き羽口のみからガスを吹き込
    むことを特徴とする請求項1記載の着熱効率の優れた鋼
    スクラップの溶解方法。
JP11857995A 1995-05-17 1995-05-17 着熱効率の優れた鋼スクラップの溶解方法 Withdrawn JPH08311518A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109813103A (zh) * 2017-11-22 2019-05-28 中国瑞林工程技术股份有限公司 用于侧吹炉的风口装置及其应用

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109813103A (zh) * 2017-11-22 2019-05-28 中国瑞林工程技术股份有限公司 用于侧吹炉的风口装置及其应用

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