JPH0961058A - 竪型スクラップ溶解炉の操業方法 - Google Patents

竪型スクラップ溶解炉の操業方法

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JPH0961058A
JPH0961058A JP21620595A JP21620595A JPH0961058A JP H0961058 A JPH0961058 A JP H0961058A JP 21620595 A JP21620595 A JP 21620595A JP 21620595 A JP21620595 A JP 21620595A JP H0961058 A JPH0961058 A JP H0961058A
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JP
Japan
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furnace
scrap
melting furnace
tuyere
vertical
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Withdrawn
Application number
JP21620595A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiromasa Iijima
寛昌 飯嶋
Hideji Takeuchi
秀次 竹内
Nagayasu Bessho
永康 別所
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • 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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  • Manufacture Of Iron (AREA)
  • Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】竪型スクラップ溶解炉において、棚吊りを防止
すると共に炭材の保有エネルギー効率向上を図る。 【解決手段】炭材3と鉄源2との何れか一方を炉中心部
に他方を炉壁側に分離させて竪型スクラップ溶解炉に装
入し、羽口4より送風すると共に、鉄源層域に開口した
羽口12、13及び上下動自在なランス9の吹込位置を
上下方向に調整し、2次燃焼を促進し発生したCOをC
2 まで完全燃焼させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、スクラップと炭材
を原材料として溶銑を製造するに際し、これらの装入物
分布を制御して、スクラップ充填層内で効率よく2次燃
焼を行い、スクラップの予熱を有効に行う操業方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来、製鋼用の鉄源として、高炉で鉄鉱
石を溶融還元して得た溶銑、あるいはこれを冷却、凝固
させた冷銑あるいは、鉄鋼材料の加工や建築物や機械製
品等の老朽化により、発生するスクラップ等がある。こ
れらの鉄源を使用する際に溶銑や冷銑の場合は、鉄鉱石
を溶融還元するのに多くのエネルギーが必要であり、か
つ原料である鉄鉱石等の事前処理と高炉や転炉の様な大
規模な設備が必要である。これに対して、スクラップの
使用は、鉄鉱石と比較して還元に要する熱分だけエネル
ギー使用量を削減することができ、また原料の事前処理
を簡略化することができることにより、大規模な設備が
必要ないといった利点がある。
【0003】竪型炉によるスクラップ溶解法は、熱源と
してコークス等の安価な炭材を使用することができるこ
とと、竪型炉の特性上排ガス温度を低くすることが可能
であるため、熱効率を向上させることができ、エネルギ
ー使用量、コストの両方の利点が得られる。また、特表
平1−501401号公報に示されているように、竪型
炉においてエネルギー使用量をさらに低減するために、
図6に示すように鉄源2と炭材3を個別に装入する提案
もある。図6(a)は縦断面図、(b)は平面図であ
る。この技術では原材料の装入位置を異なる2か所と
し、鉄源2は炉頂部からシャフト部11に、炭材3は炉
床16の上側部の炭材の装入管6の投入口から装入す
る。鉄源2が充填された予熱層(シャフト部11)で
は、CO2 +C→2COの反応が起こらない。もし、こ
の反応が起こると、炉全体としては、炉外に排出される
ガス中のCO分だけは潜熱分として捨てられることにな
る。しかし、図6の技術ではこの反応が起こらないこと
から、炉内で完全に炭材のエネルギーを使い切ることが
可能である。しかしながら、図6の装置は高炉やキュポ
ラなどに代表される一般的な竪型炉と比較すると、装置
構造が大幅に異なり、シャフト部11における充填物は
鉄源2のみで、特に鉄源2がスクラップの場合には、高
温ガスによる加熱のため、部分溶融する可能性があり、
この時排ガスの通気性が阻害され、かつ、スクラップの
融着により棚吊り現象が生じ易くなり、操業が不安定と
なる危険性がある。
【0004】また、特開平7−70625号公報に示さ
れているように、コークスを炉壁周辺部に装入し、スク
ラップを炉中心部に装入し、1次羽口で生成したCOガ
スを発熱反応であるCO+1/2・O2 →CO2 により
CO2 に燃焼させ、この反応熱をスクラップの予熱に利
用するため、上部に位置する羽口の突出し位置をスクラ
ップとコークスの境界又は、境界より中心側にセット
し、送風することを特徴とする。この技術では、コーク
ス、スクラップの粒径が均一ではないので、操業中に、
羽口突出し位置を制御することが困難であり、羽口を炉
内に装入することにより、予熱部での原料の棚吊りの危
険性がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述の問題
点を解決するために、竪型スクラップ溶解炉の新規な操
業技術を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、竪型スクラッ
プ溶解炉の操業方法について、熱源(炭材)の使用量削
減の検討をした結果、前述の特表平1−501401号
公報と同様にCO2 +C→2COの吸熱反応の抑制と、
1次羽口で生成したCOガスを発熱反応であるCO+1
/2・O2 →CO2 によりCO2 に燃焼させ、炉内で炭
材のエネルギーを完全に使い切ることの双方を同時に達
成する技術を開発し完成したものである。すなわち、上
記吸熱反応の抑制方法として、炉の横断面図を模式的に
図2、図3、図4、図5に示すように、鉄源と炭材が互
いに分離して分布するような装入方法とし、図1に示す
ように、炉頂から垂下する上下動自在なランス及び炉壁
高さ方向に設けた多段羽口の上部羽口を活用して2次燃
焼が完全に行われるようにすることとしたものである。
【0007】本発明は、竪型スクラップ溶解炉の操業方
法において、炭材と鉄源との何れか一方を炉中心部に他
方を炉壁側に互いに分離させて装入し、羽口より送風す
ると共に、鉄源層域に開口したランスの送風位置を上下
方向に調整することを特徴とする竪型スクラップ溶解炉
の操業方法である。ランスは炉頂から下方に向かって挿
入し、上下動自在とし、上下方向の送風位置を調整自在
とするのがよい。
【0008】上記操業方法において、さらに、炉壁高さ
方向多数段の羽口からの送風を併せて調整することによ
って、さらに効率のよい操業を行うことができる。この
場合に、前記ランス及び前記多数段の羽口から酸素富化
空気を送風することとすると好適である。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の技術は、竪型炉内におい
て起こる炭材中の炭素と高温排ガスに含まれるCO2
スとの吸熱反応の抑制による熱効率向上を実現するもの
である。すなわち、竪型炉下部に設置された羽口から送
られる空気で、C+O2 →CO2 の反応が起こり、CO
2 ガスが炉内を上昇し炉外に排出される過程で、一部は
充填層中の炭材と接触し、炭材中の炭素とCO2 +C→
2COの反応を起こす。この反応は、吸熱反応であり、
炉全体としては、炉外に排出されるガス中のCO分だけ
は潜熱分として捨てられることになり、炭材の消費量が
増加する。
【0010】図1は、本発明を好適に実施できる竪型ス
クラップ溶解炉の概略説明図である。装入原料であるス
クラップ2を鉄源の装入管7の頂部のスクラップ装入箇
所から装入し、また炭材3としてのコークスと生石灰を
炭材の装入管6の頂部のコークス装入箇所から溶解炉シ
ャフト部1内に装入する。溶解炉シャフト部1下部に設
置した1次羽口4から空気を送風し、2次羽口12、3
次羽口13、および上下動自在なランス9より送風し、
2次燃焼を精度よく行わせる。この2次燃焼によりスク
ラップの予熱を行い、装入原料を連続的に装入し、溶解
して溶銑15を取鍋14に得る。
【0011】そこで、炭材の持つエネルギーを炉内で完
全に使い切るために、上述の吸熱反応を抑制する方法と
して、竪型炉内のスクラップと炭材の装入方法について
着目した。すなわち、竪型炉横断面におけるスクラップ
と炭材を、図2〜図5に示すように、スクラップと炭材
が互いに分離して分布するように装入する。図2〜図5
はそれぞれ図1のA−A矢視断面の模式図である。図2
では溶解炉シャフト部1の炉周側に鉄源2、中心側に炭
材3を装入している。図3では逆に中心側に鉄源2、炉
周側に炭材3を装入している。図4では炉周側に円周方
向に不連続に炭材3を装入し、中心側から炉周に至る間
に鉄源2を装入している。図5は鉄源と炭材の分布が図
4と丁度逆の関係にある。図2〜図5の装入ではそれぞ
れ、炭材部分の横断面積が減少し、これと炭材部分の通
気抵抗がスクラップ部分と比較して大きいことと相まっ
て炭材部分の通気ガス流量を大幅に減少させることが可
能である。この条件下で図1に示すように、炉頂より上
下動可能なランス9、およびこれに加えて上段に多数段
の羽口12、13を設置することにより、2次燃焼を向
上させることができる。鉄源2を炉壁側に装入し、炭材
3を炉中心部に装入する場合は、多段羽口と上下動可能
なランスとの併用により、2次燃焼を向上させる。炭材
3を炉壁側に装入し、鉄源2を炉中心部に装入する場合
は、炭材への直接送風を避けるために、多段羽口12、
13からの送風量を抑え、上下動自在なランス9からの
送風量を増加させる。あるいは酸素富化することによ
り、2次燃焼を向上させる。したがって多段羽口12、
13とランス9の設置により、装入物充填層部で高さ方
向で温度分布を制御することができ、スクラップの融着
が起こらない最適な予熱を行うことができる。すなわ
ち、上記のような装入方法の改善により、炭材とCO2
ガスとの反応量を低減させることができ、炭材の持つエ
ネルギーを有効にスクラップの予熱、溶解に利用するこ
とができる。
【0012】図6の技術では、装置構造が一般的な竪型
炉と比較して複雑であり、シャフト部における充填物は
スクラップのみで、ガス加熱によるスクラップの融着に
より棚吊り現象が生じ易くなるが、本発明方法は、設備
的に単純なランスと、多段羽口の有効活用により、スク
ラップ充填層部での温度分布を制御しながら、2次燃焼
率を向上させ、スクラップの予熱を有効に行うことがで
きる。またシャフト部内でスクラップと炭材が充填さ
れ、同時にこれらの装入物が降下してくるので、仮に融
着しても炭材が含まれているので、棚吊り現象が生じに
くい操業方法である。又、図6の技術は、コークスの予
熱ができないのに対して、本発明では装入物充填層部で
コークスの予熱ができる。
【0013】
【実施例】
(実施例−1)本発明の1実施例として、竪型溶解炉と
して3t/hの能力を有するキュポラを用いて100t
のスクラップを溶解した。この実施例において、使用し
たスクラップはサイズが25〜150mmのシュレッダ
ースクラップであり、炭材としてサイズが30〜75m
mの高炉用コークスを使用した。なお、溶解炉シャフト
部1の内径は600mmである。操業条件としては、キ
ュポラへのスクラップとコークスの装入を図2に示すよ
うにキュポラ横断面において、炉中心にコークス、炉壁
周辺にスクラップを装入し、得られる溶銑温度が154
0±10℃、溶銑中炭素濃度が3.5±0.5%となる
ように炉頂からのコークス装入量を調整した。一方、送
風量は、1次羽口4から、1800Nm3 /hr、上下
動可能なランス9(移動羽口)から、300Nm3 /h
rの割合で供給した。以上の実施例−1における操業の
結果、コークス原単位は100kg/tとなった。
【0014】(実施例−2)上記の実施例−1と同様の
設備を用い、操業条件としては、キュポラへのスクラッ
プとコークスの装入分布が図3、4、5に示すようにな
るように装入しても同様な結果が得られた。 (実施例−3)ランス9(移動羽口)に加えて、2次羽
口12、3次羽口13からも送風した。操業条件として
は、図2に示すようにシャフト炉中心部に炭材3、周炉
側に鉄源2を装入し、送風量は、1次羽口4より165
0Nm3 /hr、ランス9(移動羽口)より300Nm
3 /hr、2次羽口12より100Nm3 /hr、3次
羽口13より50Nm3 /hrの割合で供給した。操業
の結果として、コークス原単位は92kg/tとなっ
た。
【0015】(実施例−4)図3、4、5の場合は、コ
ークスへの直接送風をさけるため2次羽口12より50
Nm3 /hr、3次羽口13より30Nm3 /hrと流
量を抑え、ランス9(移動羽口)から370Nm3 /h
rと増加させて供給した結果同様な結果が得られた。
【0016】(実施例−5)移動羽口、多段羽口の両方
から酸素富化を行った。操業条件としては、鉄源と炭材
を図2に示す分布になるように装入して、送風量は1次
羽口4より1650Nm3 /hr、ランス9(移動羽
口)からは空気を300Nm3 /hr、酸素を10Nm
3 /hr、2次羽口12からは空気を100Nm3 /h
r、酸素を2.5Nm3 /hr、3次羽口13からは空
気を50Nm3 /hr、酸素を1.3Nm3 /hrの割
合で供給した。操業の結果、コークス原単位は87kg
/tとなった。
【0017】(実施例−6)図3、4、5に示す分布と
した場合は、2次羽口12から空気50Nm3 /hr、
酸素0.5Nm3 /hr、3次羽口13から空気30N
3 /hr、酸素0.3Nm3 /hrに抑え、ランス9
(移動羽口)から、空気370Nm3 /hr、酸素13
Nm3 /hrと増加させて供給した結果実施例5と同様
な結果が得られた。表1に送風条件を示す。
【0018】(比較例−1)従来の特表平1−5014
01号公報の装置と同設備のものを使用し溶解能力は実
施例1と同様に3t/h、生産量100tとして操業し
た。スクラップサイズは25〜150mm、炭材サイズ
は30〜75mmとした。操業条件を表1に併記した。
その結果、コークス原単位は130kg/tであった。
次に操業上では、1日当たりの操業で3〜4回の棚吊り
が生じるのに対し、本発明では棚吊りは起こらずに順調
な操業が行えた。
【0019】(比較例−2)従来の特開平7−7062
5号公報の装置と同設備のものを使用し比較例1と同様
に操業した結果、コークス原単位は110kg/tであ
った。次に操業上では、多段羽口の突き出し部での棚吊
りが1日当たりの操業で2〜3回生じた。すなわち、上
述の実施例、比較例から明らかなように、本発明は、低
炭材原単位でのスクラップの溶解が可能となる。
【0020】
【表1】
【0021】
【発明の効果】本発明は、竪型スクラップ溶解炉内横断
面において、鉄源と炭材の装入物分布制御操業におい
て、移動羽口と多段羽口により、2次燃焼を向上させ、
高さ方向でスクラップの温度分布が制御でき、炉内で炭
材のエネルギーを完全に使い切り、エネルギー効率向上
すなわち、炭材原単位減少を可能にした。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施に使用した竪型スクラップ溶解炉
の縦断面の説明図である。
【図2】図1のA−A矢視断面図である。
【図3】図1のA−A矢視断面図である。
【図4】図1のA−A矢視断面図である。
【図5】図1のA−A矢視断面図である。
【図6】従来例の鉄源溶解用高炉の説明図を示し、
(a)は側面図、(b)は平面図である。
【符号の説明】
1 溶解炉シャフト部 2 スクラップ
(鉄源) 3 炭材(コークス) 4 1次羽口 5 溶融鉄の取り出し口 6 炭材の装入
管 7 鉄源の装入管 8 排ガス 9 ランス(移動羽口) 10 火格子 11 シャフト部 12 2次羽口 13 3次羽口 14 取鍋 15 溶銑 16 炉床

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 竪型スクラップ溶解炉の操業方法におい
    て、炭材と鉄源との何れか一方を炉中心部に他方を炉壁
    側に互いに分離させて装入し、羽口より送風すると共
    に、鉄源層域に開口したランスの送風位置を上下方向に
    調整することを特徴とする竪型スクラップ溶解炉の操業
    方法。
  2. 【請求項2】 さらに、炉壁高さ方向多数段の羽口から
    の送風を併せて調整することを特徴とする請求項1記載
    の竪型スクラップ溶解炉の操業方法。
  3. 【請求項3】 前記ランス及び前記多数段の羽口から酸
    素富化空気を送風することを特徴とする請求項2記載の
    竪型スクラップ溶解炉の操業方法。
JP21620595A 1995-08-24 1995-08-24 竪型スクラップ溶解炉の操業方法 Withdrawn JPH0961058A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111518986A (zh) * 2020-05-27 2020-08-11 沈阳东大山汇环境科技有限公司 一种利用一次燃烧热能冶炼废钢系统及其炼钢方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111518986A (zh) * 2020-05-27 2020-08-11 沈阳东大山汇环境科技有限公司 一种利用一次燃烧热能冶炼废钢系统及其炼钢方法

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Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

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Effective date: 20021105