JPH0959710A - 鋼スクラップの溶解炉及び溶解方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 炉内空間の高温ガスに接触する壁は全て水冷
パネル化し、傾動出湯しても溶融金属は耐火物製の壁に
しか接触しない鋼スクラップの溶解炉及びその溶解方法
を提供すること。 【解決手段】 傾動手段を有する転炉型鋼スクラップの
溶解炉において、炉上部溶融金属浴面より上方を金属製
の水冷パネルで、残部は耐火物で被覆され、炉壁部に出
湯孔を有し内部が耐火物で被覆された空間を有する金属
製突起部を配設し、該出湯孔を有する側の側の溶解炉の
炉壁は２重壁に構成したことを特徴とする鋼スクラップ
の溶解炉及びその溶解方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶解炉内壁の上部
に水冷パネル壁を有する鋼スクラップの溶解炉及び溶解
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、上底吹き転炉を用いて転炉内の残
留又は装入した、あるいは形成した少量の溶鉄浴に、鋼
スクラップ又は炭材を、例えば上方添加あるいは底吹き
羽口吹き込みにより供給し、上底吹酸して、炭材を燃焼
させて熱を得、この熱により鋼スクラップを溶解して転
炉内の溶鉄を増量せしめ、所定の溶鉄量に達した後出湯
する鋼スクラップの溶解方法が提案・実施されている。
この鋼スクラップ溶解炉内壁は、通常耐火物のライニン
グによって構成されている。しかし、この溶解炉に用い
る耐火物のコストが高くなること、すなわちスクラップ
溶解においては溶解炉内の炭材の２次燃焼率（下記
（１）式による）が高くなって、溶解炉内部空間ガス温
度も高くなるために耐火物の損耗速度が極めて速いと言
う問題がある。

【０００３】この対策の一つとして、耐火物壁を水冷パ
ネル化することが考えられるが、しかし、現状において
は転炉炉内壁を水冷パネルにすると傾動出湯する際に溶
融金属あるいは、溶融温度の高いスラグ−溶融金属浴界
面などが水冷パネルに当たって水冷パネルの孔明きが発
生して水蒸気爆発が起きたり、地金が大量に付着して歩
留りが悪くなる等の種々の問題があることから、高炉な
どの傾動出湯を必要としない炉以外には採用されていな
いのが実状である。

【０００４】電気炉は、その炉内壁に水冷パネルを有
し、転炉などではないものの１０度〜４５度程度の軽微
の傾動を行う、いわゆる偏芯炉底出湯方式の溶解炉であ
るが、この方式を転炉型のスクラップ溶解炉に用いるこ
とは以下の理由により炉底出湯孔からの溶湯洩れの危険
性が高く不可能であった。第１に、転炉は電気炉に比べ
て炉高が高く、かつ炉径が小さいため、同一容量の場
合、炉内溶湯浴深さが深くなって（電気炉の５〜１０倍
の浴深）、炉底にかかる溶融金属静圧が極めて高い。第
２に、電気炉の溶解エネルギーが主に電気であって、炉
底への負荷が少ないのに対して、転炉は上吹きランスか
ら大量かつ高速で吹き込む酸素ガスジェットによる炭材
の燃焼熱であるために、酸素ガスジェットの衝撃による
炉底への負荷が莫大である。つまり、炉底に出湯孔を配
した場合、転炉特有のこれら２つの大きな炉底への負荷
により、その出湯孔から溶湯が洩れるトラブルが多発し
て操業できなかったのであり、現存の転炉の出湯孔が炉
肩（炉の上部）にあるのもこの理由による。

【０００５】一方、生産性を高めるためには出湯速度を
迅速に行う必要があり、そのためには炉底出湯法よりも
大きな角度で傾動して大径の炉口から出湯する方法の方
が短時間に出湯することが出来る。事実、電気炉の場合
は炉底出湯孔の径は溶湯洩れの危険性から小さく（転炉
の半分程度以下）、転炉に比べて出湯時間もはるかに長
い。しかしながら、傾動出湯方式の問題は、出湯に伴い
溶融スラグまでもが流出してしまうことである。この一
つの構成として、例えば特公昭５６−５４３６６号公報
は融解した金属又は合金などの溶湯を、その自由表面に
覆って浮遊する溶滓とともに湛えた溶湯容器に、その出
湯姿勢で水平面と交わる面内に迂曲する出湯通路を設
け、この出湯通路から出湯した溶湯流の後尾残湯の静圧
により、この溶湯流に追尾流動する溶滓の静圧とつり合
わせて、溶滓の流出を阻止する樋を設けている溶湯、溶
滓の分離出湯装置、すなわち、溶湯の静圧により、溶滓
の静圧とつり合わせる出湯通路、いわゆる、樋の形成を
もって溶滓の溶湯流出に追尾した伴流を阻止して、溶湯
の選択的な分離出湯を可能とする溶湯、溶滓の分離出湯
装置が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、炉内の湯の流
動を規定するものではなく、特公昭５６−５４３６６号
公報記載の方法で出湯孔までの炉内壁が水冷パネルであ
った場合には、傾動出湯する際に湯が水冷パネルに接触
し、何ら水冷パネルの保護に寄与しない。また、特公昭
５６−５４３６６号公報に示す樋は炉外での溶湯、溶滓
の分離出湯のための溶滓の流出を阻止する樋であり、そ
の構造は出湯孔を有する側の溶解炉の炉壁を２重壁に構
成したものとは全く異なり、しかも、上記水冷パネル構
造を有する転炉型スクラップ溶解炉では全く採用されて
いないのが実状である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述したような問題を解
消すべく、発明者らは鋭意検討を重ねた結果、炉内空間
の高温ガスに接触する壁を全て水冷パネル化でき、かつ
大きな傾動角度で高速出湯しても溶融金属と水冷パネル
との接触を完全に防止でき、水冷パネルを保護できると
同時に、溶融スラグの流出をも防止でき、さらに炉底に
出湯孔を設ける必要がないために上吹き酸素量を増大し
ても炉底あるいは出湯孔からの溶湯洩れの危険性を解消
できる鋼スクラップの溶解炉及びそ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）傾動手段を有する転炉型鋼スクラップの溶解炉に
おいて、溶解炉内部空間とは別であって、溶解炉炉壁の
外側に隣接する空間を少なくとも１つ以上配するように
該炉壁の少なくとも一部を２重壁とし、該炉壁下部に設
けた少なくとも１つ以上の孔で溶解炉内部空間と隣接す
る空間とを連通させ、２重壁のうち外周側の壁面に少な
くとも１つ以上の出湯孔を配したことを特徴とする鋼ス
クラップの溶解炉。

【０００８】（２）傾動手段を有する転炉型鋼スクラッ
プの溶解炉において、溶解炉炉壁の外側に隣接する中空
の突起部を少なくとも１つ以上設け、該突起部内空間と
溶解炉内部空間とを、該炉壁に設けた少なくとも１つ以
上の孔によって連通させ、溶解炉と反対側の該突起部の
壁面に少なくとも１つ以上の出湯孔を配したことを特徴
とする鋼スクラップの溶解炉。 （３）転炉型溶解炉炉内壁面に関し、溶解炉内の溶融金
属量が最大の時の溶融金属湯面位置より上の部分を金属
製の水冷パネルとし、該水冷パネル面より下の部分を耐
火物とし、かつ２重壁あるいは突起部の外周壁面に設け
る出湯孔の下端高さ位置を該水冷パネル面下端より上方
範囲にし、さらに該出湯孔を配する外周壁面の上端高さ
位置を該出湯孔の上端より上方範囲に至るようにしたこ
とを特徴とする前記（１）又は（２）記載の鋼スクラッ
プの溶解炉。

【０００９】（４）第２の空間あるいは突起部内空間に
ついて、該空間の高さを転炉型溶解炉の高さの１０〜１
５０％とし、かつ、該空間の出湯孔を含む横断面におけ
る幅を、溶解炉の炉内径の１０〜１５０％とし、さらに
該空間と転炉型溶解炉内部空間とを仕切る炉壁の上部に
設けた少なくとも１つ以上の孔で該空間と転炉型溶解炉
内部空間とを連通させたことを特徴とする前記（３）記
載の鋼スクラップの溶解炉。 （５）前記（１）〜（４）のいずれか１項に記載の鋼ス
クラップの溶解炉において、溶解炉内に残存する溶融金
属量、溶融スラグ量、溶解炉内圧力、あるいは炉傾動角
度のうち少なくとも１種以上を調整しながら、溶融スラ
グ−溶融金属界面を耐火物で被覆された炉壁範囲内に保
持しながら鋼スクラップを溶解および出湯することを特
徴とする鋼スクラップの溶解方法。

【００１０】（６）上吹きランスから酸素含有ガスを吹
き込みながら鋼スクラップの溶解を行いながら、上底吹
き転炉型溶解炉内部空間の圧力を、２重壁間あるいは突
起部内部の空間の圧力よりも高く調整し、かつ傾動角度
を０°〜３０°の範囲で出湯することを特徴とする前記
（５）記載の鋼スクラップの溶解方法。ここで言う「転
炉型溶解炉」とは、鋼の精錬に用いる脱炭用の炉径より
炉高の大きい形状の転炉を指し、上吹き転炉、底吹き転
炉、上底吹き転炉、横吹き転炉などのガス吹き込み方式
は問わない。

【００１１】

【発明の実施の形態】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
解炉で２重壁により隣接する空間（以下、隣接空間と称
する）を形成した例を示す縦断面図、図２は図１に係る
鋼スクラップ溶解炉を傾動させて出湯する状態を示す図
であり、図３は本発明に係る鋼スクラップ溶解炉で金属
製突起部を含んだ例の側断面図である。また、図４は本
発明に係る鋼スクラップ溶解炉で２重壁により隣接空間
９を形成した別の例を示し、図５はさらに別の例を示す
縦断面図及び平面図、図６も同様に更に他の別の例を示
す縦断面図及び平面図である。図１〜図３に示すよう
に、転炉１に酸素含有ガスを吹き込むための酸素上吹き
ランス２を備え、酸素上吹きランス２から酸素含有ガス
を溶融金属３上の溶融スラグ４に吹き付ける。また、コ
ークスあるいは石炭などの炭材及びスクラップを上方か
ら（図示しない）炉内の溶融スラグ４上に投入する。転
炉１は従来脱炭用に用いていた転炉をベースとした転炉
型の炉体の総称であり、電気炉とは明らかに異なる縦長
横狭な炉体を指し、上吹きランス、サブランス、底吹き
羽口あるいは横吹き羽口などの付帯設備の有無は問わな
い。

【００１２】一方、溶解炉１内に残存する溶融金属量が
最大の時の溶融金属３浴面より上方の炉内壁面は全周に
わたって金属製、特に銅あるいは鋼製の水冷パネル５で
構成され、その外側は不定形耐火物を介した鉄皮１５で
ある。その他の炉内壁面はレンガあるいは不定形の耐火
物で被覆される。また、既存の転炉を本発明の溶解炉に
作り変える時は、既存の転炉の出湯孔の配置側の炉壁を
２重壁とし、新設の場合には傾動軸に平行な面に接する
側の炉壁の少なくとも一部を２重壁とし、図１及び図２
のような隣接空間９を形成する。あるいは、図３に示す
ように溶解炉１の炉壁に隣接する中空の金属製突起部６
を少なくとも１つ設けても良いが、既存転炉を改造する
場合には金属製突起部６方式が簡便で好ましい。

【００１３】これらの隣接空間９内では酸素吹き込みや
電極などによる鋼スクラップの溶解は原則として行わ
ず、生成した溶融金属３を保持し、傾動出湯に際して水
冷パネル５壁面に溶融金属３を接触させないためのバッ
ファ空間である。隣接空間９と溶解炉１内部空間とは溶
解炉１炉壁下部に配設した少なくとも１以上の連通孔８
を介して連通させてあり、隣接空間９を構成する壁面の
内側面は全て耐火物製の壁面にするのが良いが、その外
側面は通常の転炉の炉壁構造と同様の鉄皮構造で良い。

【００１４】連通孔８の形状は多角形あるいは円形など
が考えられるが、溶融金属３の移動による摩耗・亀裂発
生の点から円形が好ましい。連通孔８の高さ位置として
は、隣接空間９あるいは金属製突起部６内空間の全高の
半分より下方範囲とし、かつ、連通孔８上端位置を鋼ス
クラップの溶解前あるいは出湯後の溶融金属量の最小時
の溶融金属３浴面高さ位置より下にすると溶融スラグ４
が隣接空間９に流れ込まなくて良いが、連通孔８下端位
置が炉底面と同一であると、無傾動時に多量の溶融金属
３が隣接空間９に残留して熱損失が大きくなるので、隣
接空間９と溶解炉１内部空間の容積比との関係で決定す
るのが良い。連通孔８の数は基本的には１つで良いが、
地金付着などによる閉塞の可能性があるので、予備的と
して水平方向に並ぶ２つ以上の孔にするのが好ましい。

【００１５】２重壁の場合はそのうちの外周壁面１０、
金属製突起部６部の場合は溶解炉１と反対側の壁面１０
´に少なくとも１つ以上の出湯孔７を配設する。出湯孔
７の数は、隣接空間９の溶解炉１外周面上の横幅が溶解
炉１外周長の４分の１以下の場合には１つでも構わない
が、隣接空間９を溶解炉１外周全長にわたって配設した
場合、さらにその隣接空間９を外周に沿って仕切（図示
しない）などでさらに細かく仕切って複数の隣接空間９
を設けた場合（例えば図５）や、金属製突起部６を２つ
以上配設した場合（図示しない）に、各々の空間毎に出
湯孔は必要となるので、２つ以上の場合もあり得る。

【００１６】隣接空間９内の耐火物壁面または出湯孔７
の補修を考慮すると、傾動可能方向の両方に隣接空間９
および出湯孔７を設ける（図５）と、操業を継続したま
ま交互に補修ができて好ましい。また、２重壁の溶解炉
１全周にわたって設けると、水冷パネル５が万一破損し
水蒸気爆発により溶解炉１の鉄皮１５が破れても、溶融
金属３はこの隣接空間９に保持できるため、溶湯洩れト
ラブルを防止でき、かつ傾動方向の両側で出湯できる
が、施工費用が高い。

【００１７】出湯孔７は、２重壁あるいは金属製突起部
６の外周壁面１０に設けるが、その高さ位置を溶解炉１
内の溶融金属量が最大の時の溶融金属３浴面より上方範
囲に設けることにより、傾動していない時（＝鋼スクラ
ップ溶解中）に溶融金属３が出湯孔７から随時流出する
のを防止するのが良い。操業中、鋼スクラップの溶解に
伴い溶融金属３浴面が大きく上下する場合には最大量時
の溶融金属３浴面より１００ｍｍ以上の余裕代を持って
出湯孔７を設けるのが良い。操業中に出湯孔７を耐火物
又は耐熱材料などで閉塞する場合は、溶融金属３浴面よ
り下方に出湯孔７を設けても良いが、溶湯洩れの危険性
があって本発明の効果が減少するので避けるべきであ
る。

【００１８】隣接空間９の容積を出湯速度（＝出湯量÷
出湯時間）を考慮し、傾動した場合の溶融金属３浴深を
深くするために、隣接空間９の溶解炉半径方向の厚み幅
を溶解炉の炉内径の１０％以上にするのが良い。生産性
から溶解炉１全体の容積を増大するために溶解炉内径と
ほぼ同じかそれ以上にしても良いが、余り大きすぎると
溶解炉自体の傾動角度制御および姿勢制御の安定性に欠
けるため、溶解炉炉内径の１５０％以下の幅に抑えるの
が良い。また、中空の金属製突起部６の溶解炉１側の壁
と、金属製突起部６と接触する溶解炉１の水冷パネル壁
５および鉄皮１５とを共通化して、１枚にするのが設備
的には安価で良い。すなわち、溶解炉１炉壁外側面につ
いて、隣接空間９頂上より上方は鉄皮１５を剥き出し状
態とし、隣接空間９頂上から下側に相当する鉄皮１５外
面上に耐火物を被覆するのである。これにより、図１及
び図２に示した状態より溶解炉と金属製突起部６との間
にある壁は１枚にでき、隣接空間９内の容積を増大する
ことができる。

【００１９】また、連通孔８の高さとスラグ−溶融金属
界面との位置関係に関し、図１及び図２では連通孔８の
上端が溶融スラグ層４内にあり、これにより静圧の釣り
合いで溶融スラグ層４は隣接空間９内にも流れ込んで溶
融金属３浴面を被覆するので、溶融金属３の空気酸化を
防止できて良いが、この場合、傾動出湯時に隣接空間９
内の溶融スラグ４までも流出してしまって、品質上好ま
しくない場合がある。この場合には、隣接空間９内に溶
融スラグ４を流れ込ませないように、連通孔８の上端位
置を図４あるいは図５のように溶解炉１内に残存する溶
融金属３量が最小の時の溶融金属３浴面高さ位置よりも
下方にし、かつ隣接空間９には不活性ガスなどを吹き込
むと共に、出湯孔７も耐火物などにより閉塞するのが良
い。

【００２０】この場合には傾動してもスラグ−溶融金属
界面が常に溶解炉内部空間のみに残存するように傾動角
度、溶融金属３浴深、溶融スラグ４量、溶解炉１内圧
力、隣接空間９内の圧力、連通孔８および出湯孔７の高
さ位置などの関係を考慮して溶解炉１を設計する必要が
ある。すなわち、連通孔８の上端位置を最小溶融金属量
の時のスラグ−溶融金属界面以下の範囲で、好ましくは
界面位置に一致させ、出湯孔７の下端位置を最小溶融金
属量の時のスラグ−溶融金属界面以上で、できるだけ上
方に配設するのが良く、その上方に離す距離は、隣接空
間９の厚み幅、横幅あるいは溶解炉１全体の容積に反比
例する。

【００２１】このような溶解炉１を用いて、スラグ−溶
融金属界面を耐火物壁面範囲に保持しながら鋼スクラッ
プを溶解し、傾動時に溶融スラグ４を隣接空間９内のみ
で移動させながら溶融金属３を出湯する。傾動角度は水
冷パネル壁５と耐火物製外壁との間を通って、出湯孔７
から溶融金属３が出る速度に合わせて大きくする。ま
た、本発明は傾動出湯のみに限定されるものではなく、
サイフォン式に随時垂れ流しでも良いし、溶解炉１内部
空間の圧力を隣接空間９の圧力より高くすれば無傾動の
まま出湯が可能となる。さらに、出湯しないときは溶融
金属３の酸化を防止する目的および出湯孔７保護のた
め、金属製突起部６の内部にＮ₂ ，Ａｒなどの不活性ガ
スを高圧で吹き込むのが好ましい。これにより溶解炉１
内部空間の圧力より隣接空間９の圧力を高くすることに
より隣接空間９内の溶融金属３浴面高さを上昇できて、
溶解炉１内部空間から隣接空間９内への溶融スラグ４の
流入を一層確実に防止できる。出湯孔７に耐火材料ある
いは高圧気体などにより蓋をして密閉しても良く、これ
により少量のガスで溶鋼の酸化を防止出来る。なお、鋼
スクラップ溶解中も空気酸化を防止するために出湯孔を
閉塞するのが良い。

【００２２】また、隣接空間９内で鋼スクラップの溶解
を行わない場合、隣接空間９の底面あるいは隣接空間９
内壁のうち、連通孔８上端と出湯孔７下端との間から
（図示しない）ガス吹き込みあるいは生石灰などの副原
料を添加して精製を行うことができる。隣接空間９で生
成する溶融スラグ４は連通孔８の上端位置より上方にあ
るため溶解炉１炉壁により溶解炉１内部空間に逆流する
ことはないので溶解炉１内の溶融金属３に影響はない
し、傾動出湯により炉外に排滓してしまえば良い。ある
いは図４のように溶解炉１内部空間の圧力より隣接空間
９内の圧力を小さくすることにより隣接空間９内の溶融
金属３浴面のみを上昇させて溶融スラグ４のみを排滓す
ることもできるし、溶解炉１と隣接空間９との間の炉壁
上部の出湯孔７とほぼ同じ高さ位置に出湯孔を設けて
（図示しない）、出湯時と反対に傾動して隣接空間９で
生成する溶融スラグ４を溶解炉１内部空間に戻すことも
できる。

【００２３】また、溶解炉１内の溶融スラグ４がフォー
ミングして溶解炉１炉頂口から横溢しそうになった場合
でも、出湯孔から隣接空間９に一時的に溶融スラグ４を
流出させて、酸素上吹きランス２が溶融スラグ４中に浸
漬してしまって送酸不能になるのを防止することもでき
る。ガス吹き込みについても、連通孔８上端より上方で
吹き込めば溶解炉１内部空間への影響はない（図示しな
い）。ただし、溶融金属３は連通孔８を介して溶解炉１
内と隣接空間９内とを自由に移動して混合するので必ず
しも精錬処理効率は良くないが、隣接空間９が下になる
ように傾動して精錬を行うか、連通孔８を小径とし、か
つサイフォン式の出湯方法を行えば連続精錬が可能とな
る（図示しない）。さらに、このような連続精錬を前提
として、複数の隣接空間９を互いに隣接するように配設
しても良い。この場合の隣接方向は溶解炉１外周面に沿
って互いに並べて隣接させても良いし（図５）、 隣接
空間９の外周壁のさらに外周に隣接空間９を増設しても
良い（図示しない）。ただし、外側に増設する方法は溶
解炉１全体が大きくなって傾動の安定性が劣化するので
好ましくない。

【００２４】また、図４および図５に示すように溶解炉
１および隣接空間９を蓋１４などにより密閉し、さらに
溶解炉１と隣接空間９とを弁を有する管路及び孔１２で
接続すれば、送酸により溶解炉１内部空間で発生する大
量の高温ガスを用いて、溶解炉１および隣接空間９の内
部圧力を個別かつ自在に制御でき、これにより無傾動出
湯あるいは傾動出湯時の出湯速度の制御を行うこともで
きる。溶解炉１の上部は本発明により水冷パネル５構造
にできるので、炉体形状の熱変形を少なくできるので、
蓋などによる密閉は従来の転炉より容易になる。また、
この場合、管路及び孔１２から隣接空間９に溶解炉１内
部空間で発生する大量のＣＯ含有ガスを導入して着火す
れば、隣接空間９内壁面（耐火物製）を予熱・乾燥する
こともできる。

【００２５】また、溶解炉１内部空間のみを密閉してお
けば、溶解炉１内部空間は加圧されて、スクラップ溶解
に伴う溶融金属３浴面の上昇を阻止でき、しかも送酸に
よるスプラッシュを抑制でき、ランスを昇降する必要は
なくなり、さらに無傾動出湯までも可能にできる。ま
た、傾動した状態で鋼スクラップの溶解を行っても良い
が、蓋との干渉があって好ましくない。さらに溶解炉１
に蓋を用いる場合は酸素上吹きランス２との干渉から圧
力制御による無傾動出湯方式が望ましい。さらに蓋は溶
解炉１には用いないで隣接空間９のみに用い、隣接空間
９内の圧力のみを制御する方式の方が、空間の容積が小
さくて制御し易いため望ましい。なお、本発明の鋼スク
ラップの溶解炉を、鋼スクラップの溶解・溶湯の精錬の
みならず、溶銑あるいは溶鋼の精錬、特に脱炭および脱
Ｐ用の精錬専用炉として用いることもできる。

【００２６】

【実施例】

実施例１ 従来、脱炭用上底吹き転炉に使用していた５ｍφの転炉
を改造して、本発明の鋼スクラップ溶解炉を製作するに
あたり、転炉１の炉高の１／４から３／４、かつ転炉１
外周の１／４に相当する炉腹部炉壁の一部に、炉体半径
方向の最大厚み幅を１ｍとする２ｍφの半円形の水平断
面を有し、下部は滑らかに炉体外側の鉄皮１５に接合
し、上部をフラット面にした図１のような隣接空間９を
形成する２重壁の外周壁１０に相当する別の鉄皮を当初
から存在した炉体鉄皮１５の外側に、ボルト締め、嵌合
構造および溶接により接合配設し（図示しない）、酸素
上吹きランス２から酸素含有ガスを吹き込むと共に溶解
炉１炉頂から石炭およびコークスといった炭材を供給
（図示しない）して燃焼させて鋼スクラップの溶解操作
を行った。鉄皮１５によって形成した隣接空間９の内壁
の構造は鉄皮１５の隣接空間９内側の全面に耐火物煉瓦
を配設してその表面を不定形耐火物張りの面とした。溶
解炉１内壁のうち溶融金属３量が最大の時の溶銑３浴面
より上方の範囲を全て鉄皮１５の炉内側に耐火物煉瓦を
介して、更にその炉内側に水冷パネル５を配設して炉内
壁表面に水冷パネル５が露出するような水冷パネル５構
造にした。

【００２７】これにより傾動出湯時に水冷パネル５に溶
銑３が接触することなく出湯でき、かつ溶融スラグ４を
溶解炉内に止めて、溶銑３のみを出湯できるようになっ
た。耐火物補修は定期的に鋼スクラップの溶解初期に傾
動して出湯孔７から補修材を流し込んで補修し、さらに
定期的に出湯孔７のある側の反対側に溶解炉１を傾動し
て溶融スラグ４の一部を隣接空間９内に流し込んで隣接
空間９内の耐火物壁面にスラグコーティングを行い、さ
らに溶解操業中にわたり、溶銑３浴面は溶解炉１内の２
重壁の外周壁１０の水冷パネル５下端より常に上になる
ように操業したため、溶解炉１全体の炉寿命は１０００
０回以上になった。

【００２８】さらに、隣接空間９の底面に設けたガス吹
き込み羽口１１からＡｒを吹き込んで溶銑３の脱Ｐ、脱
Ｃｕおよび脱Ｓｎなどをした。このように吹き込むとＡ
ｒは溶解炉１内の溶銑３浴内に入らないので溶解に悪影
響はないし、隣接空間９の溶融スラグ４は随時炉外に排
出してしまえるので、溶銑３にＰ，Ｃｕ，Ｓｎが戻るこ
ともない。傾動出銑時にはＡｒ気泡吹き込みにより簡易
仕上げ脱Ｓが可能となり、Ｓは０．００１ｗｔ％以下で
出湯できるようになった。溶解中は隣接空間９に底吹き
したＡｒが封入して溶銑３の酸化防止が可能となるので
炉外から出湯孔７に栓をすることにした。栓の代わりに
出湯孔７の外側にスライディングノズルを配しても良い
が、耐熱性から旋回アームを有する蓋とした。Ａｒの代
わりに酸素ガスを底吹きして脱炭して溶銑３を溶鋼にす
ることも実施できたが、溶解炉１内の鋼スクラップの溶
解効率の方が必ずしも改善されないので、中止した。

【００２９】このようにして、出湯孔７を有する側の炉
壁の一部を２重壁にして隣接空間９を形成することによ
り、溶解炉１内に水冷パネル５構造を用いた傾動出湯が
可能となって炉寿命を延長でき、しかも、傾動出湯する
際の水冷パネル５面と溶融金属３との接触も防止できる
ので、水冷パネル５面への付着による溶融金属３の歩留
り低下も解消できると同時に、水冷パネル５の孔明きに
よる水蒸気爆発の危険性もない安全、かつ大径炉口から
の傾動出湯による迅速出湯が可能になり、生産性が向上
し、有害な溶融スラグ４の流出を防止でき、さらに隣接
空間９での復Ｐ、復Ｓのない連続溶解・精錬が可能とな
った。

【００３０】実施例２ 実施例１記載の溶解炉１を用いて、最小量の溶融金属３
浴面が常に連通孔８上端より上に存在するように操業を
行った。さらに隣接空間９の上限位置を溶解炉１炉頂高
さ位置と一致させた。これにより溶解炉１内で生成した
溶融スラグ４の隣接空間９への流出を防止でき、溶解炉
１内の鋼スクラップの溶解効率を高くできた。

【００３１】実施例３ 図４に示すように、溶解炉１内部空間と隣接空間９の上
部を互いに連通するように、これらの空間を仕切る炉壁
に開閉弁を有する孔および管１２を配設し、かつ溶解炉
１および隣接空間９の上部開口部に集塵排気設備に導通
する管１３を有する蓋１４を設けて、これら空間を密閉
すると共に、出湯孔７も耐火物製蓋で密閉し、酸素上吹
きランス２からの送酸による鋼スクラップの溶解の進行
に伴って、溶解炉内部および隣接空間内の圧力を個別か
つ自在に増減できるようになった。また、溶解操業の末
期に溶融金属浴面が上昇して来ると酸素上吹きランス２
と溶融金属浴面との距離が短くなって、スプラッシュな
どが増大したので、これを回避するために溶解炉１の蓋
１４の集塵排気設備への管１３の弁を閉め、溶解炉１内
部空間の圧力を大気圧から５気圧に高め、同時に空間を
仕切る炉壁に配した管１２の弁を開いて、隣接空間９内
も５気圧にした。溶銑３浴面が当初設定した最大量に到
達した時点で、空間を仕切る炉壁に配した管１２の弁を
閉じると同時に出湯孔７を開いて、隣接空間９内の圧力
を低下させて隣接空間９内の溶銑３浴面のみを上昇させ
たので出湯孔７からサイフォン式に出湯できた。加圧程
度は大気圧から２０気圧までの範囲が溶解炉１の築炉費
用から良い。また、溶解炉１内の溶融スラグ４がフォー
ミングした時には溶解炉１内部空間のみを加圧して抑制
しつつ、炭材を投入した。この方式で、溶解中は、溶解
炉１内で生成するＣＯガス含有ガスを管１２を介して隣
接空間９内に導入しつつ、隣接空間９の上部に配設した
バーナー１６で着火させて、隣接空間９内の耐火物製内
壁面を予熱・乾燥ができ、耐火物製内壁面の寿命がさら
に向上した。これにより、スプラッシュなどの防止によ
る鉄歩留の向上、耐火物寿命による炉止め時間の解消に
よる生産量向上などの効果も得られた。

【００３２】実施例４ 実施例２記載の溶解炉１の傾動軸に対して相対する側の
両炉壁を２重壁として２つの隣接空間９、９´を配設
し、交互に出湯空間として使用しながら、交互に耐火物
製壁面の補修を行った。この結果、耐火物補修のための
炉止め時間の完全解消による生産量向上および水冷パネ
ル５の孔明き時の湯漏れの危険性も解消できた。

【００３３】実施例５ 溶解炉１には蓋１４を用いないで、隣接空間９のみに蓋
１４を配設して、排気装置と接続した管路１２´および
溶解炉１内で発生するガスを一旦排気集塵装置で回収し
た後、高圧で隣接空間９に導入する管路１２とを連結
し、隣接空間９内の圧力のみを加減圧して、無傾動出湯
を行った（図示しない）。この場合、加減圧の応答性は
迅速になり、制御性が改善された。溶解炉１内で溶融ス
ラグ４がフォーミングした場合には、隣接空間９を高真
空にして溶解炉１と隣接空間９との上部を連通する連通
孔８´からフォーミングした溶融スラグ４を吸引して、
送酸溶解操業を継続できるようになった。

【００３４】実施例６ 図６に示すように、出湯孔７を配する側の隣接空間９と
反対側に設ける隣接空間９´の底面位置および隣接空間
９´と溶解炉１内とを連通するための連通孔８´の下端
位置を溶解炉１内の溶融スラグ層４の厚み範囲内とし、
連通孔８´の上端位置を溶解炉１内の溶融スラグ層４上
面より上方に設けた。そして隣接空間９´の上方にスク
ラップを投入するための孔（図示しない）を設けて、こ
の孔を介してスクラップ供給タンクに連結してある（図
示しない）。これによりスクラップは隣接空間９´内の
溶融スラグ層４にのみ供給することにした。溶解炉１内
で生成する高温のＣＯ含有ガスは連通孔８´を介して隣
接空間９´に入り、スクラップの予熱に使用した。溶融
スラグ層４を横吹きガスなどにより水平方向にも攪拌混
合し続け、溶解炉１内の溶融スラグ層４から隣接空間９
´内の溶融スラグ層４に熱を伝えて、スクラップの一部
を予熱・溶解しながら溶解炉１内に連続的に供給した。
これにより溶解炉１および隣接空間９´内部の内壁面の
うち溶融スラグ層４より上方部分は全て水冷パネルにで
き、耐火物コストを半減できた。また、供給するスクラ
ップへの熱の伝達は隣接空間９´内および溶解炉１内に
存在し、かつ火点に近く高温の溶融スラグ層４内で行う
ことができる着熱効率が５％上昇した。

【００３５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明による出湯孔
を有する隣接空間を形成したことにより、水冷パネル化
による耐火物コストの削減及び耐火物の補修頻度の低減
をはかることが出来ると共に、傾動出湯する際の水冷パ
ネルへの地金の付着及び水冷パネルへの孔明きによる水
蒸気爆発の危険性のない安全な大径炉口による大量な湯
を迅速に出湯することが出来、また、無傾動出湯、溶融
スラグのフォーミング阻止、出湯時の溶融スラグの流出
防止、隣接空間における簡易精錬、連続精錬が可能とな
るなど、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】本発明に係る鋼スクラップ溶解炉で２重壁によ
り隣接空間を形成した例を示す縦断面図、

【図２】本発明に係る鋼スクラップ溶解炉を傾動させて
出湯する状態を示す図、

【図３】本発明に係る鋼スクラップ溶解炉で金属製突起
部を含んだ例の側断面図、

【図４】本発明に係る鋼スクラップ溶解炉で２重壁によ
り隣接空間を形成した別の例を示す縦断面図、

【図５】本発明に係る鋼スクラップ溶解炉で２重壁によ
り隣接空間を形成した異なる例を示す縦断面図及び平面
図、

【図６】本発明に係る鋼スクラップ溶解炉で２重壁によ
り隣接空間を形成した更に別の例を示す縦断面図及び平
面図である。

【符号の説明】

１ 転炉あるいは転炉型鋼スクラップ溶解炉 ２ 酸素上吹きランス ３ 溶融金属（溶銑） ４ 溶融スラグ（溶融スラグ層） ５ 水冷パネル ６ 金属製突起部 ７、７´ 出湯孔 ８、８´ 連通孔 ９、９´ 隣接空間 １０、１０´ ２重壁の外周壁 １１、１１´ ガス吹き込み羽口 １２、１２´ 弁を有する管および孔 １３ 集塵排気装置と溶解炉との連通管 １４、１４´ 蓋 １５、１５´ 鉄皮 １６ 着火バーナー

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 傾動手段を有する転炉型鋼スクラップの
   溶解炉において、溶解炉内部空間とは別であって、溶解
   炉炉壁の外側に隣接する空間を少なくとも１つ以上配す
   るように該炉壁の少なくとも一部を２重壁とし、該炉壁
   下部に設けた少なくとも１つ以上の孔で溶解炉内部空間
   と隣接する空間とを連通させ、２重壁のうち外周側の壁
   面に少なくとも１つ以上の出湯孔を配したことを特徴と
   する鋼スクラップの溶解炉。
2. 【請求項２】 傾動手段を有する転炉型鋼スクラップの
   溶解炉において、溶解炉炉壁の外側に隣接する中空の突
   起部を少なくとも１つ以上設け、該突起部内空間と溶解
   炉内部空間とを、該炉壁に設けた少なくとも１つ以上の
   孔によって連通させ、溶解炉と反対側の該突起部の壁面
   に少なくとも１つ以上の出湯孔を配したことを特徴とす
   る鋼スクラップの溶解炉。
3. 【請求項３】 転炉型溶解炉炉内壁面に関し、溶解炉内
   の溶融金属量が最大の時の溶融金属湯面位置より上の部
   分を金属製の水冷パネルとし、該水冷パネル面より下の
   部分を耐火物とし、かつ２重壁あるいは突起部の外周壁
   面に設ける出湯孔の下端高さ位置を該水冷パネル面下端
   より上方範囲にし、さらに該出湯孔を配する外周壁面の
   上端高さ位置を該出湯孔の上端より上方範囲に至るよう
   にしたことを特徴とする請求項１又は２記載の鋼スクラ
   ップの溶解炉。
4. 【請求項４】 第２の空間あるいは突起部内空間につい
   て、該空間の高さを転炉型溶解炉の高さの１０〜１５０
   ％とし、かつ該空間の出湯孔を含む横断面における幅
   を、溶解炉の炉内径の１０〜１５０％とし、さらに該空
   間と転炉型溶解炉内部空間とを仕切る炉壁の上部に設け
   た少なくとも１つ以上の孔で該空間と転炉型溶解炉内部
   空間とを連通させたことを特徴とする請求項３記載の鋼
   スクラップの溶解炉。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項に記載の鋼
   スクラップの溶解炉において、溶解炉内に残存する溶融
   金属量、溶融スラグ量、溶解炉内圧力、あるいは炉傾動
   角度のうち少なくとも１種以上を調整しながら、溶融ス
   ラグ−溶融金属界面を耐火物で被覆された炉壁範囲内に
   保持しながら鋼スクラップを溶解および出湯することを
   特徴とする鋼スクラップの溶解方法。
6. 【請求項６】 上吹きランスから酸素含有ガスを吹き込
   みながら鋼スクラップの溶解を行いながら、上底吹き転
   炉型溶解炉内部空間の圧力を、２重壁間あるいは突起部
   内部の空間の圧力よりも高く調整し、かつ傾動角度を０
   °〜３０°の範囲で出湯することを特徴とする請求項５
   記載の鋼スクラップの溶解方法。