JPH10226813A - Method for melting cold iron source in arc melting furnace - Google Patents

Method for melting cold iron source in arc melting furnace

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JPH10226813A
JPH10226813A JP3094897A JP3094897A JPH10226813A JP H10226813 A JPH10226813 A JP H10226813A JP 3094897 A JP3094897 A JP 3094897A JP 3094897 A JP3094897 A JP 3094897A JP H10226813 A JPH10226813 A JP H10226813A
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JP
Japan
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furnace
scrap
melting
arc
arc melting
Prior art date
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Application number
JP3094897A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideaki Mizukami
秀昭 水上
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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Publication of JPH10226813A publication Critical patent/JPH10226813A/en
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    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

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  • Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a melting method of cold iron source, by which heat conductivity is improved to scrap from arc and generated gas in a melting period. SOLUTION: An arc melting furnace having the vol. in the furnace which can charge the whole quantity of scrap as one melting quantity in the initial charging chance, and oxygen for primary combustion is blown to execute oxidize-combustion of auxiliary fuel and scrap during melting and refining. Further, as the shape of the furnace body, the one having the relation of L/D=0.6-1.4 between the height L from molten steel surface in the furnace to the upper end of side wall in the furnace and the inner diameter D of the furnace, is used. The oxygen for primary combustion is made to >=40Nm<3> /t.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、金属原料の溶解およ
び溶融金属の精錬等に使用されるア−ク炉であって、特
に、1装入チャンスに大量のスクラップを装入すること
ができるアーク溶解炉を用いてスクラップ等の冷鉄源を
溶解する方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an arc furnace used for melting a metal raw material and refining a molten metal, and in particular, can charge a large amount of scrap in one charging chance. The present invention relates to a method for melting a cold iron source such as scrap using an arc melting furnace.

【0002】[0002]

【従来の技術】金属原料の溶解および溶融金属の精錬等
に使用されるアーク溶解炉へのスクラップ装入は、通
常、スクラップバケットを用いることによって所謂バッ
チ装入が行われている。ところが、スクラップの嵩密度
が小さいために、ア−ク炉1チャ−ジの出湯に対して必
要な量のスクラップを1装入チャンスの装入作業によっ
て装入することは困難であるため、通常は最初の装入チ
ャンスの装入作業で装入されたスクラップがある程度溶
解して、炉内にスクラップを装入するための容積が形成
された後に第2回目の装入作業(追加装入作業)をする
ことが必要となっている。このため、追加装入作業時に
炉蓋開閉を必要とし、生産性が低下し、また炉蓋開閉時
に炉内の熱が炉外に放散するという問題がある。そこ
で、溶解のスタ−ト後は炉蓋の開閉をしなくてもよいよ
うにするため、1チャ−ジの出湯に必要な量のスクラッ
プを全量、予め、溶解のスタ−ト前に炉内に装入する方
法として各種の提案が行われている。
2. Description of the Related Art Generally, scrap charging into an arc melting furnace used for melting a metal raw material and refining a molten metal is performed by using a scrap bucket, so-called batch charging. However, since the bulk density of the scrap is small, it is difficult to load the required amount of scrap for the tapping of the arc furnace 1 charge by the charging operation of one charging chance. The second charging operation (additional charging operation) is performed after the scrap charged in the charging operation at the first charging chance is melted to some extent and a volume for charging the scrap is formed in the furnace. ) Is needed. For this reason, there is a problem that the furnace lid needs to be opened and closed at the time of the additional charging operation, productivity is reduced, and heat in the furnace is radiated outside the furnace when the furnace lid is opened and closed. Therefore, in order to eliminate the need to open and close the furnace lid after the start of melting, the entire amount of scrap necessary for tapping one charge should be prepared in the furnace before the start of melting. Various proposals have been made as a method of charging the battery.

【0003】例えば、実開平1−167594号公報
は、溶解途中で金属スクラップを追加装入する際の炉内
熱エネルギー損失を抑制するために、初装入でスクラッ
プの全量を装入することができる炉体形状を得ることと
し、シルレベル(スラグ排出口の上端面を指す)から炉
本体上端までの高さHを、炉殻の内径Dの0.75倍以
上とする、即ち、H≧0.75Dとするアーク溶解炉を
開示し、更に、二次燃焼技術として、同炉においてシル
レベルから0.35D以上の高さの炉内側壁にO 2 また
は空気吹込み用の開口を設け、排ガス中のCO濃度に応
じてCOのCO2への酸化に必要な空気量を吹き込む方
法を開示している(以下、「先行技術1」という)。
For example, Japanese Utility Model Laid-Open No. 1-167594
In the furnace when additional metal scrap is charged during melting
In order to reduce thermal energy loss,
To obtain a furnace shape capable of charging the entire amount of
From the sill level (indicating the top surface of the slag discharge port)
The height H to the upper end of the main body should be 0.75 times or more the inner diameter D of the furnace shell.
Above, that is, an arc melting furnace with H ≧ 0.75D
Disclosed, and as a secondary combustion technology,
O on the inner wall of the furnace 0.33D or more from the level TwoAlso
Is provided with an opening for air injection and responds to CO concentration in exhaust gas.
Just CO of COTwoInjecting the amount of air required for oxidation
(Hereinafter referred to as “prior art 1”).

【0004】また、特公平7−92337号公報は、先
行技術1と同様の目的で、炉殻高さHと炉底部における
炉殻内径Dとの比を0.9以上、即ち、H/D≧0.9
とする直流アーク式のスクラップ溶解炉を開示している
(以下、「先行技術2」という)。
Japanese Patent Publication No. Hei 7-92337 discloses that the ratio of the furnace shell height H to the furnace shell inner diameter D at the furnace bottom is 0.9 or more, that is, H / D ≧ 0.9
(Hereinafter referred to as "prior art 2").

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】前述した先行技術1お
よび2においては、いずれも初装入の1チャンスのみで
1溶解分のスクラップ全量を収容できる炉形状のアーク
溶解炉が提案されている。この場合、追加装入時の炉蓋
の開閉は必要なく、これによる熱損失を低減させること
ができ、またスクラップの全量が溶解開始時から炉内に
収容されている。従って、操業中に発生する排ガス、例
えばコークス等の補助燃料と酸素吹込みとにより発生し
たCOガスや、このCOガスと炉内への侵入空気等とで
二次燃焼したCO2 ガスからのスクラップへの着熱効果
が発揮され得る。しかしながら、先行技術1および2に
は、上記着熱効果を発揮させるための具体的な操業方法
については一切開示されていない。
In the above-mentioned prior arts 1 and 2, there is proposed a furnace-shaped arc melting furnace capable of accommodating the entire amount of scrap for one melting at only one chance of initial charging. In this case, it is not necessary to open and close the furnace lid at the time of additional charging, so that the heat loss can be reduced, and the entire amount of scrap is stored in the furnace from the start of melting. Therefore, scrap from the exhaust gas generated during operation, for example, CO gas generated by supplementary fuel such as coke and oxygen injection, or CO 2 gas secondary-combusted with this CO gas and air entering the furnace, etc. The heat effect on the surface can be exhibited. However, the prior arts 1 and 2 do not disclose any specific operation method for exhibiting the above-described heat effect.

【0006】従って、この発明の目的は、スクラップ全
量を収容できるアーク溶解炉を用いる溶解・精錬におけ
る適切な操業方法を見い出すことにより、アーク溶解炉
で発生するガスからの炉内スクラップへの着熱効率を高
めることができる、アーク溶解炉による冷鉄源の溶解方
法を提供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to find an appropriate operation method in melting and refining using an arc melting furnace capable of accommodating the entire amount of scrap, and thereby to improve the heat transfer efficiency of the gas generated in the arc melting furnace to scrap in the furnace. It is an object of the present invention to provide a method for melting a cold iron source using an arc melting furnace, which can improve the melting point.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者は、上述した観
点からアーク溶解炉排ガスからのスクラップへの着熱効
率を高めるための冷鉄源の溶解方法を開発すべく鋭意研
究を重ねた。その結果、アーク溶解炉の炉体内容積を適
切に大きくし、且つ、炉内へ供給する補助燃料およびス
クラップを適切に酸化燃焼させることにより、高温の排
ガスによるスクラップへの着熱効果が従来よりも大きく
なることを知見した。
SUMMARY OF THE INVENTION The present inventor has made intensive studies from the above viewpoints in order to develop a method for melting a cold iron source for improving the efficiency of heating the scrap from the exhaust gas of an arc melting furnace to scrap. As a result, by appropriately increasing the volume inside the furnace of the arc melting furnace and appropriately oxidizing and burning the auxiliary fuel and the scrap supplied into the furnace, the heating effect on the scrap by the high-temperature exhaust gas is higher than before. I knew that it would grow.

【0008】この発明はこうした知見に基づきなされた
ものであり、請求項1記載のアーク溶解炉による冷鉄源
の溶解方法は、溶解炉として1溶解分のスクラップ全量
を、初装入の1チャンスの装入で収容できる炉内容積を
有するアーク溶解炉(1回装入アーク溶解炉)を用い、
且つ、アーク溶解炉において溶解中に補助燃料およびス
クラップを酸化燃焼させるための一次燃焼用酸素を吹き
込むことに特徴を有するものである。
The present invention has been made based on such knowledge, and the method for melting a cold iron source by an arc melting furnace according to the first aspect of the present invention uses the entire amount of scrap for one melting as one melting furnace and one chance for initial charging. Using an arc melting furnace (one-time charging arc melting furnace) having a furnace capacity that can be accommodated by charging
Further, the present invention is characterized in that oxygen for primary combustion for oxidizing and burning auxiliary fuel and scrap is blown during melting in an arc melting furnace.

【0009】請求項2記載のアーク溶解炉による冷鉄源
の溶解方法は、請求項1記載の方法において、炉体の形
状が、炉内湯面から炉内側壁上端までの高さLと、炉内
径Dとの間に、L/D=0.6〜1.4なる関係のある
ものを用いることに特徴を有するものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for melting a cold iron source using an arc melting furnace, wherein the shape of the furnace body is the height L from the furnace inner surface to the upper end of the furnace inner wall, and It is characterized by using a material having a relationship of L / D = 0.6 to 1.4 with respect to the inner diameter D.

【0010】請求項3記載のアーク溶解炉による冷鉄源
の溶解方法は、請求項1または2において、一次燃焼用
酸素を40Nm3 /t以上、アーク溶解炉内に吹き込む
ことに特徴を有するものである。
The method for melting a cold iron source by an arc melting furnace according to claim 3 is characterized in that, in claim 1 or 2, oxygen for primary combustion is blown into the arc melting furnace at a flow rate of 40 Nm 3 / t or more. It is.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態の例を図面
を参照しながら説明する。図3は、この発明の溶解方法
を実施するのに適したアーク溶解炉の概略縦断面であ
る。同図において、Lは、1溶解分のスクラップ全量が
溶解したときの炉内湯面11aから炉内側壁上端1aま
での高さを示し、Dは炉内径を示す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a schematic longitudinal section of an arc melting furnace suitable for carrying out the melting method of the present invention. In the figure, L indicates the height from the furnace inner surface 11a to the furnace inner wall upper end 1a when the entire amount of scrap for one melt is melted, and D indicates the furnace inner diameter.

【0012】この発明において一次燃焼用酸素使用量を
40Nm3 /t以上に限定した理由は以下の理由によ
る。溶解量150tの1回装入直流アーク溶解炉を用い
た操業において、炉体形状をL/D=0.85とし、水
冷ランスからの一次燃焼用酸素の吹込み量を種々変えた
チャージを出鋼した。そして酸素原単位と溶鋼単位重量
当たりの電力原単位との関係を調査した。
The reason why the amount of oxygen used for primary combustion is limited to 40 Nm 3 / t or more in the present invention is as follows. In an operation using a single-load DC arc melting furnace with a melting amount of 150 tons, the furnace body shape was set to L / D = 0.85, and a charge was discharged in which the amount of oxygen injected for primary combustion from the water-cooled lance was varied. Made of steel. Then, the relationship between the oxygen intensity and the power intensity per unit weight of molten steel was investigated.

【0013】図1に、上記調査結果を示す。同図から明
らかなように、酸素原単位が40Nm3 /t以上になる
と、電力原単位の低減効果の傾向が大きくなっている。
即ち、酸素原単位を40Nm3 /t以上にすると、CO
主体の大量の高温の排ガスが発生し、また、炉内への侵
入空気中の酸素とCOと間の二次燃焼反応により生成す
るCO2 主体のガスから、炉内スクラップへの着熱効率
が向上したことを表わす。従って、この発明では、酸素
使用量を40Nm3 /t以上に限定する。
FIG. 1 shows the results of the above investigation. As is evident from the figure, when the oxygen consumption rate is 40 Nm 3 / t or more, the tendency of the reduction effect of the power consumption rate increases.
That is, when the oxygen intensity is 40 Nm 3 / t or more, CO 2
A large amount of high-temperature exhaust gas is generated mainly, and the efficiency of heat transfer to scrap in the furnace is improved from CO 2 -based gas generated by the secondary combustion reaction between oxygen and CO in the air entering the furnace. Indicates that you have done so. Therefore, in the present invention, the amount of oxygen used is limited to 40 Nm 3 / t or more.

【0014】次に、この発明において、アーク溶解炉の
炉内湯面から炉内側壁上端までの高さ:Lと、炉内径:
Dとの間の関係を、前記(1)式に限定したのは下記の
理由による。
Next, according to the present invention, a height from the furnace surface of the arc melting furnace to the upper end of the furnace inner wall: L;
The reason for limiting the relationship with D to the above equation (1) is as follows.

【0015】スクラップ装入式アーク溶解炉において、
スクラップの溶解効率に影響する要因の第1として、ア
−クの分布に対する装入されたスクラップの分布および
ア−クの分布と炉内壁との位置関係が重要である。即
ち、スクラップはア−クにできるだけ近い方が有利であ
り、そして、炉内壁はア−クから一定の距離以上離れて
いた方が有利である。
In a scrap charging type arc melting furnace,
As the first factors affecting the melting efficiency of the scrap, the distribution of the charged scrap with respect to the distribution of the arc and the positional relationship between the distribution of the arc and the inner wall of the furnace are important. That is, it is advantageous for the scrap to be as close as possible to the arc, and for the furnace inner wall to be at least a certain distance from the arc.

【0016】上記要因の第2として、炉内の発生ガスの
顕熱および潜熱のスクラップへの熱伝達が重要である。
即ち、発生ガスに接するスクラップの表面積が大きく、
かつ、この接触時間が長い方が有利である。一方、一般
的に、ア−ク炉の炉内径は、スクラップを予熱するため
の装置として設置された炉排ガスダクトの内径に比べて
大きいので、炉内でのガス流速の方が遅い。従って、排
ガスのスクラップへの熱伝達上からも有利である。
As the second of the above factors, it is important to transfer the sensible heat of the generated gas in the furnace and the latent heat to the scrap.
In other words, the surface area of the scrap in contact with the generated gas is large,
In addition, it is advantageous that the contact time is long. On the other hand, since the inner diameter of the furnace of the arc furnace is generally larger than the inner diameter of the furnace exhaust gas duct installed as a device for preheating the scrap, the gas flow rate in the furnace is slower. Therefore, it is also advantageous from the viewpoint of heat transfer of the exhaust gas to the scrap.

【0017】従って、この発明においては、湯面から炉
内側壁上端までの高さ:Lと炉内径:Dとの比:L/D
は、スクラップの溶解効率に影響する要因を定量的に表
わす指標として適する。
Therefore, in the present invention, the ratio of the height from the molten metal surface to the upper end of the furnace inner wall: L and the inner diameter of the furnace: D: L / D
Is suitable as an index that quantitatively represents a factor affecting the dissolving efficiency of scrap.

【0018】一方、ア−ク炉操業におけるスクラップの
溶解効率は、上述したように、ア−クおよび発生ガスか
らスクラップへの着熱効率によって大きく左右される。
この着熱効率に着目して、L×D2 が一定であるという
条件、即ち、湯面よりも上方の炉内容積を一定にした各
種L/Dの小型試験ア−ク炉を用いて、発生ガスの排ガ
スによりア−ク炉外へ持ち去られる熱損失について試験
した。試験溶解はいずれのチャ−ジにおいても、嵩密度
が一定のスクラップを用い、かつ、初装入で全てのスク
ラプを装入し、常法によるア−ク炉試験操業を行なっ
た。
On the other hand, as described above, the melting efficiency of scrap in the operation of an arc furnace largely depends on the heat transfer efficiency of the scrap from the arc and the generated gas to the scrap.
Focusing on this heat transfer efficiency, the condition that L × D 2 is constant, that is, using a small L / D small test arc furnace with a constant furnace volume above the surface of the molten metal, is used. The heat loss carried out of the arc furnace by the exhaust gas was tested. In each of the tests, a scrap having a constant bulk density was used, and all scraps were initially charged, and an arc furnace test operation was performed by a conventional method.

【0019】図2は、湯面から炉内側壁上端までの高
さ:Lと炉内径:Dとの比:L/Dと、排ガスの熱損失
比との関係を示すグラフである。但し、排ガスの熱損失
比は、L/D=0.55の場合の試験チャ−ジにおける
排ガスの顕熱および潜熱の和に対する、当該試験チャ−
ジにおける排ガスの顕熱および潜熱の和で表わしたもの
である。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the ratio L / D of the height L from the surface of the molten metal to the upper end of the inner wall of the furnace and the inner diameter D of the furnace, and the heat loss ratio of the exhaust gas. However, the heat loss ratio of the exhaust gas is calculated based on the sum of the sensible heat and the latent heat of the exhaust gas in the test charger when L / D = 0.55.
It is expressed as the sum of the sensible heat and the latent heat of the exhaust gas in the nozzle.

【0020】図2から明らかなように、L/Dが増加す
るに従い、排ガスの熱損失比は低下する。L/Dが0.
6における排ガスの熱損失比は0.90程度に低下し、
その効果も操業コスト上有用なものである。更に、L/
Dが大きくなるほど排ガスの熱損失比は低下している。
As is apparent from FIG. 2, as the L / D increases, the heat loss ratio of the exhaust gas decreases. L / D is 0.
The heat loss ratio of the exhaust gas in 6 decreased to about 0.90,
The effect is also useful in operating costs. Furthermore, L /
As D increases, the heat loss ratio of exhaust gas decreases.

【0021】しかしながら、L/Dが1.4を超えても
排ガスの熱損失比の低下量は小さくほぼ飽和する。一
方、L/Dが大きくなるほど、電極昇降装置、建屋、ク
レ−ン設備および炉体冷却設備等の諸元を大きくしなけ
ればならないという不利益が発生し、L/Dが1.4を
超えると上記不利益が問題となる。
However, even when L / D exceeds 1.4, the amount of decrease in the heat loss ratio of exhaust gas is small and almost saturated. On the other hand, as the L / D increases, there is a disadvantage that the specifications of the electrode lifting device, the building, the crane equipment, the furnace cooling equipment, and the like must be increased, and the L / D exceeds 1.4. And the disadvantages described above become a problem.

【0022】従って、スクラップの溶解効率の向上を図
るためには、少なくとも、湯面から炉内側壁上端までの
高さ:Lと炉内径:Dとの比L/Dを、0.6〜1.4
の範囲内にすべきである。
Therefore, in order to improve the melting efficiency of the scrap, at least the ratio L / D of the height: L from the molten metal surface to the upper end of the inner wall of the furnace to the inner diameter of the furnace: D is 0.6 to 1 .4
Should be within the range.

【0023】一方、この発明のア−ク炉は、1チャ−ジ
の出湯に必要な量のスクラップを全量、1回の装入チャ
ンスで装入することができる炉内容積を有することが必
要である。そこで、1チャ−ジのスクラップ装入量、お
よび、L/Dを決め、これに応じて定まるLおよびDを
算出することにより、所望の炉内寸法を求めることがで
きる。通常のア−ク炉においては、湯面から炉内側壁上
端までの高さ:L、炉内径D、および、スクラップの装
入量:Wの間には、下記(2)式: 但し、ρl :溶鋼の密度 ρS ’:スクラップの嵩密度 W :スクラップの装入量 の関係がある。
On the other hand, the arc furnace of the present invention needs to have a furnace internal volume capable of charging the entire amount of scrap required for tapping one charge in one charging chance. It is. Thus, a desired furnace size can be obtained by determining the scrap charging amount and L / D of one charge and calculating L and D determined in accordance with the determined amount. In a normal arc furnace, the following formula (2) is used between the height from the molten metal surface to the upper end of the furnace inner wall: L, the furnace inner diameter D, and the amount of scrap charged: W. However, there is a relationship of ρ l : density of molten steel ρ S ': bulk density of scrap W: amount of charged scrap.

【0024】ア−ク炉において使用される製鋼用スクラ
ップには種々の形態のものが使用される。従って、これ
らスクラップの嵩密度も0.3〜1.0t/m3 の範囲
内の種々のものにわたるが、その加重平均値は、0.7
t/m3 程度である。従って、1チャ−ジのスクラップ
装入量:W、および、L/Dを与えれば、湯面から炉内
側壁上端までの高さ:L、および、炉内径:Dが求めら
れる。例えば、W=50tとすれば、この発明の特徴で
あるL/D≧0.6が満たされるためには、炉内径:D
は、D≦5.1(m)であって、且つ、湯面から炉内側
壁上端までの高さ:Lは、Dの値に応じて、L≧0.6
×D(m)であればよい。
Various forms of steelmaking scrap are used in an arc furnace. Accordingly, although the bulk density of these scraps also ranges from 0.3 to 1.0 t / m 3 , the weighted average value is 0.7
It is about t / m 3 . Therefore, given the scrap charging amount of one charge: W and L / D, the height from the molten metal surface to the upper end of the furnace inner wall: L and the furnace inner diameter: D can be obtained. For example, if W = 50t, in order to satisfy L / D ≧ 0.6 which is a feature of the present invention, the furnace inner diameter: D
Is D ≦ 5.1 (m), and the height from the molten metal surface to the upper end of the furnace inner wall: L is L ≧ 0.6 in accordance with the value of D.
XD (m).

【0025】従って、湯面から炉内側壁上端までの高
さ:Lと炉内径:Dとの比L/Dを、0.6〜1.4の
範囲内に限定することによって、スクラップの溶解効率
の向上を図ることに効果を奏し、且つ、1チャ−ジの出
湯に使用されるスクラップを全量、溶解開始前に装入す
ることができるようなア−ク炉の炉内寸法および形状を
決めることができる。
Therefore, by limiting the ratio L / D of the height L from the molten metal surface to the upper end of the inner wall of the furnace to the inner diameter D of the furnace within the range of 0.6 to 1.4, melting of the scrap can be achieved. The size and shape of the arc furnace are such that it is effective to improve the efficiency and that the entire amount of scrap used for tapping one charge can be charged before the start of melting. You can decide.

【0026】なお、この発明においては、溶解開始前に
スクラップの全量を予めア−ク炉へ装入することができ
るので、操業中に炉蓋の開閉を行なう必要はない。従っ
て、このような炉蓋開閉に伴う炉内からの熱損失が無く
なる。また、溶解期においては、電極からのアークはス
クラップに囲まれて発生しており、スクラップへの着熱
効率が高くなる。更に、スクラップを炉内中央部に装入
することができるので、例えば、先行技術1に開示され
たような、炉体の炉壁部にスクラップを連続して装入す
る場合には、炉内壁部に対してはア−ク熱が十分には供
給されないので、炉内壁部におけるスクラップの融着等
が発生し易いが、このような問題は解消される。
In the present invention, since the entire amount of scrap can be charged into the arc furnace before melting starts, it is not necessary to open and close the furnace lid during operation. Accordingly, heat loss from inside the furnace due to such opening and closing of the furnace lid is eliminated. Further, in the melting period, the arc from the electrode is generated by being surrounded by the scrap, and the heat transfer efficiency to the scrap increases. Furthermore, since scrap can be charged into the central part of the furnace, for example, when scrap is continuously charged into the furnace wall of the furnace body as disclosed in Prior Art 1, the furnace inner wall Since the arc heat is not sufficiently supplied to the furnace part, the fusion of the scrap on the inner wall of the furnace tends to occur, but such a problem is solved.

【0027】[0027]

【実施例】次に、この発明を実施例により更に詳細に説
明する。図3に示した概略縦断面形状のアーク溶解炉を
用いて、本発明の範囲内の冷鉄源の溶解方法(実施例)
を行なった。同図に示した炉体は、従来の直流式ア−ク
炉の炉本体の上面に接して炉内側壁部を形成する嵩上げ
部を設けることによって、フリ−ボ−ドの高さを高くし
たものである。1はアーク溶解炉の炉体であって、炉本
体2と炉体嵩上げ部3とから構成されている。炉体嵩上
げ部3の上部には炉蓋4が固定され、炉蓋4には上部電
極棒5が装入される電極装入孔4a、および、排ガスダ
クト6に連結する排ガス口4bが設けられている。そし
て、ア−ク炉から発生した上記排ガスは、排ガスダクト
6を通り、集塵機(図示せず)および排風機(図示せ
ず)を経由して排出される。一方、炉本体2の炉底に
は、下部電極8および湯溜まり部10に溜まった溶湯1
1を排出するための湯口9が設けられている。
Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples. Method for melting a cold iron source within the scope of the present invention using an arc melting furnace having a schematic vertical cross-sectional shape shown in FIG. 3 (Example)
Was performed. The furnace body shown in FIG. 3 has a raised freeboard provided with a raised portion forming a furnace inner wall portion in contact with the upper surface of the furnace body of a conventional DC arc furnace. Things. Reference numeral 1 denotes a furnace body of an arc melting furnace, which includes a furnace main body 2 and a furnace body raising section 3. A furnace lid 4 is fixed to an upper portion of the furnace body raising portion 3, and the furnace lid 4 is provided with an electrode insertion hole 4 a into which an upper electrode rod 5 is inserted, and an exhaust gas port 4 b connected to an exhaust gas duct 6. ing. The exhaust gas generated from the arc furnace passes through an exhaust gas duct 6 and is discharged through a dust collector (not shown) and a blower (not shown). On the other hand, the lower electrode 8 and the molten metal 1
A gate 9 for discharging 1 is provided.

【0028】図4は従来の直流式ア−ク炉の例を示す概
略縦断面であり、これは図3の炉本体2の上面に接して
設けられた炉嵩上げ部3がないことを除けば、図3に示
したア−ク炉と比較して相違する点はない。図4に示し
たアーク溶解炉を用いて、本発明の範囲外の冷鉄源の溶
解方法(比較例)を行なった。
FIG. 4 is a schematic longitudinal sectional view showing an example of a conventional DC arc furnace, except that there is no furnace raising portion 3 provided in contact with the upper surface of the furnace main body 2 in FIG. There is no difference from the arc furnace shown in FIG. Using the arc melting furnace shown in FIG. 4, a method of melting a cold iron source outside the scope of the present invention (Comparative Example) was performed.

【0029】表1に、フリ−ボ−ドの高さLと、炉内径
Dとの関係が、L/D=0.85であって、スクラップ
を初装入チャンスで全量装入し、そして炉内への補助燃
料および炉内スクラップを酸化燃焼させるための一次燃
焼用酸素を所定値吹き込んで溶解・精錬を行なった場合
(実施例1および2)、並びに、L/D=0.55であ
って、スクラップを初装入チャンスに1/2装入し、溶
落ち後残りの1/2を追加装入し、そして一次燃焼用酸
素を所定値吹き込んで溶解・精錬を行なった場合(比較
例)の試験操業を行なった。
Table 1 shows that the relationship between the height L of the free board and the inner diameter D of the furnace is L / D = 0.85, and that the entire amount of scrap is charged at the initial charging chance. In the case where melting and refining were performed by blowing a predetermined value of oxygen for primary combustion for oxidizing and burning auxiliary fuel and scrap in the furnace into the furnace (Examples 1 and 2), and L / D = 0.55 Then, when the scrap is charged at the first charging chance, the remaining 1/2 is added after the burn-down, and the oxygen for the primary combustion is blown at a predetermined value to perform melting and refining (comparison) The test operation of Example) was performed.

【0030】[0030]

【表1】 実施例および比較例における操業方法は、スクラップの
装入方法を除き、同じである。即ち、アーク溶解炉の炉
蓋4を開いて、スクラップ装入用バケットにより炉体1
内に所定量のスクラップを装入し、炉蓋4を閉め、上部
電極5を炉蓋4を通して炉内の所定位置まで下降させ、
次いで、通電を開始し、電極5とスクラップ7との間に
アークを発生させ、スクラップ7の溶解を開始する。な
お、上部電極5の下降はスクラップ7を上部電極5でボ
ーリングしながら行なう。スクラップ7の一部が溶融し
て上部電極5の下端近傍に湯溜まりを形成し、次第にそ
の湯溜まりが広がっていく。なお、比較用ア−ク炉の操
業においては、所定量の湯溜まりが形成された時に、一
旦、通電を中止し、上部電極5を上昇させ、炉蓋4を開
き、そして、スクラップの残量を炉内へ装入した後、再
び溶解操業に入る。この間、スクラップはアーク熱と発
生ガスの顕熱によって加熱され、溶解する。次いで、昇
温および所定の精錬をした後、溶鋼の化学成分組成を所
定値に調整した後、炉体1を傾動機構(図示せず)によ
って傾動することによって湯口9から溶鋼を出湯する。
[Table 1] The operating methods in the examples and comparative examples are the same except for the method of charging the scrap. That is, the furnace lid 4 of the arc melting furnace is opened, and the furnace body 1 is opened by a scrap charging bucket.
A predetermined amount of scrap is charged therein, the furnace lid 4 is closed, and the upper electrode 5 is lowered through the furnace lid 4 to a predetermined position in the furnace.
Next, energization is started, an arc is generated between the electrode 5 and the scrap 7, and melting of the scrap 7 is started. The lowering of the upper electrode 5 is performed while boring the scrap 7 with the upper electrode 5. Part of the scrap 7 is melted to form a pool in the vicinity of the lower end of the upper electrode 5, and the pool gradually expands. In the operation of the comparative arc furnace, when a predetermined amount of pool is formed, the power supply is temporarily stopped, the upper electrode 5 is raised, the furnace lid 4 is opened, and the remaining amount of scrap is removed. And then start melting operation again. During this time, the scrap is heated and melted by the arc heat and the sensible heat of the generated gas. Next, after the temperature is raised and predetermined refining is performed, the chemical composition of the molten steel is adjusted to a predetermined value, and then the furnace body 1 is tilted by a tilting mechanism (not shown) to discharge molten steel from the gate 9.

【0031】なお、この発明によるアーク溶解炉は直流
式アーク溶解炉に限定されるものではなく、3相交流式
アーク溶解炉等にも適用出来る。表2に、実施例1およ
び2、並びに、比較例における総括熱収支の結果を示
す。
The arc melting furnace according to the present invention is not limited to a DC arc melting furnace, but can be applied to a three-phase AC arc melting furnace and the like. Table 2 shows the results of the overall heat balance in Examples 1 and 2 and Comparative Example.

【0032】[0032]

【表2】 表2および今回の試験結果から下記事項が明らかとな
り、本発明ア−ク炉を使用した操業においては、特に、
発生ガスの顕熱および潜熱が有効に利用されていること
がわかった。即ち、 発生ガスからスクラップへの着熱効率は、従来の2
回スクラップ装入の場合の50〜60%に比して、70
〜80%と高くなる。このためにア−ク炉操業における
電力原単位が低下する。 アークからスクラップへの熱効率が高い。 通電開始から出湯までの間において、スクラップの
追加装入を行わないので、炉蓋開閉に伴う炉内から外部
への熱放散がなくなり、炉体からの放熱損失が5kwh
/t程度少なくなる。 通電開始から出湯までの間において、スクラップの
追加装入を行わないので、1ヒ−トの所要時間が短縮さ
れ、その分だけ生産性が向上する。 通電開始から出湯までの間において、スクラップの
追加装入を行わないので、炉蓋の開閉がなく、これに伴
う発塵等の問題がなくなる。 装入されるスクラップの高さを均等にすることがで
きるので、溶解が均一になり、そのためにスクラップの
溶け残りがなくなり、従って、この処理に要する電力が
不要となり、また、溶け残りスクラップを処理するため
のバーナの設置等が不要となる。 上記〜の効果により操業コストの削減が可能と
なる。
[Table 2] From Table 2 and the results of this test, the following matters become clear. In the operation using the arc furnace of the present invention, in particular,
It was found that the sensible heat and latent heat of the generated gas were used effectively. That is, the efficiency of heat generation from generated gas to scrap is 2
70-70% compared to 50-60% in the case of multiple scrap loading
Up to 80%. For this reason, the power consumption in the arc furnace operation is reduced. High thermal efficiency from arc to scrap. Since no additional scrap is charged between the start of energization and the tapping, no heat is dissipated from the inside of the furnace to the outside due to the opening and closing of the furnace lid, and the heat loss from the furnace body is 5 kWh.
/ T about less. Since no additional scrap is charged during the period from the start of energization to the tapping, the required time for one heat is reduced, and the productivity is improved accordingly. Since no additional charging of scrap is performed during the period from the start of energization to tapping of the hot water, the furnace lid is not opened and closed, and problems associated with dust generation and the like are eliminated. Since the height of the scrap to be charged can be made uniform, the melting becomes uniform, so that there is no residual melting of the scrap. There is no need to install a burner to perform the operation. Due to the above effects, the operation cost can be reduced.

【0033】[0033]

【発明の効果】上述したように、本発明によれば、スク
ラップを予熱するための特別な装置、および、ア−ク炉
へスクラップを装入するための特別な機器等を設けるこ
となく、既設のアーク溶解炉に対しては、ア−ク炉の炉
体と同径の所定の嵩上げ部を設けるという簡単な構造の
設備改造をすること、新設のア−ク炉に対しては、炉内
径に対する湯面から炉内側壁上端までの高さの比を適正
な値にすることと、一次燃焼用酸素を吹き込む操業を適
切に行なうこととにより、溶解期におけるアークからス
クラップへの着熱効率を高めることができ、しかも、炉
内発生ガスからスクラップへの着熱効率を高めることが
できる。かくして、操業性に優れ、しかも、操業コスト
を大きく削減することができる、アーク溶解炉による冷
鉄源の溶解方法を提供することができ、工業上極めて有
用な効果がもたらされる。
As described above, according to the present invention, a special device for preheating scrap and a special device for charging scrap into an arc furnace can be provided without using any special equipment. For the arc melting furnace, the equipment must be remodeled with a simple structure in which a predetermined raised portion having the same diameter as the furnace body of the arc furnace is provided. For the new arc furnace, the furnace inner diameter is changed. The ratio of the height from the molten metal surface to the upper end of the inner wall of the furnace to an appropriate value, and the operation of blowing oxygen for primary combustion is performed appropriately to increase the heat transfer efficiency from the arc to the scrap during the melting period In addition, the efficiency of heating the scrap from the gas generated in the furnace to the scrap can be improved. Thus, it is possible to provide a method for melting a cold iron source using an arc melting furnace, which is excellent in operability and can greatly reduce the operation cost, and has an extremely industrially useful effect.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】直流アーク溶解炉における一次燃焼用吹込み酸
素の原単位と溶鋼単位重量当たりの消費電力原単位との
関係を示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing a relationship between a basic unit of blown oxygen for primary combustion and a basic unit of power consumption per unit weight of molten steel in a DC arc melting furnace.

【図2】湯面から炉内側壁上端までの高さLと炉内径D
との比L/Dと、排ガスの熱損失比との関係を示すグラ
フである。
FIG. 2 shows the height L from the molten metal surface to the upper end of the inner wall of the furnace and the inner diameter D of the furnace.
4 is a graph showing the relationship between the ratio L / D of the exhaust gas and the heat loss ratio of exhaust gas.

【図3】この発明の方法を実施するのに用いる直流アー
ク溶解炉を示す概略縦断面図である。
FIG. 3 is a schematic vertical sectional view showing a DC arc melting furnace used to carry out the method of the present invention.

【図4】従来の直流式ア−ク炉の例を示す概略縦断面で
ある。
FIG. 4 is a schematic longitudinal section showing an example of a conventional DC arc furnace.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

L 炉内湯面から炉内側壁上端までの高さ D 炉内径 1 ア−ク炉の炉体 1a 炉内側壁上端 2 炉本体 3 炉体嵩上げ部 4 炉蓋 4a 電極装入孔 4b 排ガス口 5 上部電極 6 排ガスダクト 7 スクラップ 8 下部電極 9 湯口 10 炉底 11 溶湯 11a 湯面 L Height from furnace inner surface to upper end of furnace inner wall D Furnace inner diameter 1 Furnace body of arc furnace 1a Furnace inner wall upper end 2 Furnace main body 3 Furnace body raising section 4 Furnace lid 4a Electrode charging hole 4b Exhaust gas outlet 5 Upper part Electrode 6 Exhaust gas duct 7 Scrap 8 Lower electrode 9 Gate 10 Furnace bottom 11 Molten metal 11a Metal surface

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 1溶解分のスクラップ全量を初装入の1
チャンスで収容する炉内容積を有するアーク溶解炉を用
い、且つ、前記アーク溶解炉において溶解および精錬中
に補助燃料およびスクラップを酸化燃焼させるための一
次燃焼用酸素を吹き込むことを特徴とする、アーク溶解
炉による冷鉄源の溶解方法。
1. The total amount of scrap for one dissolution is set to 1
An arc melting furnace having a furnace internal volume to accommodate the chance, and blowing oxygen for primary combustion for oxidizing and burning auxiliary fuel and scrap during melting and refining in the arc melting furnace. A method of melting a cold iron source using a melting furnace.
【請求項2】 前記アーク溶解炉が、更に、炉内湯面か
ら炉内側壁上端までの高さ:Lと、炉内径:Dとの間の
関係が下記(1)式: L/D=0.6〜1.4 --------------------------(1) を満たすアーク溶解炉を用いることを特徴とする、請求
項1記載のアーク溶解炉による冷鉄源の溶解方法。
2. The arc melting furnace further has a relationship between a height: L from the furnace surface to the upper end of the furnace inner wall and a furnace inner diameter: D, the following equation (1): L / D = 0. An arc melting furnace that satisfies 0.6 to 1.4 (1) is used. A method for melting a cold iron source by the arc melting furnace according to 1.
【請求項3】 前記一次燃焼用酸素を40Nm3 /t以
上前記アーク溶解炉内に吹き込むことを特徴とする、請
求項1または2記載のアーク溶解炉による冷鉄源の溶解
方法。
3. The method for melting a cold iron source using an arc melting furnace according to claim 1, wherein the oxygen for primary combustion is blown into the arc melting furnace at a rate of 40 Nm 3 / t or more.
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