JPH10310813A

JPH10310813A - 冷鉄源の溶解方法および溶解設備

Info

Publication number: JPH10310813A
Application number: JP7861898A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Mizukami; 秀昭水上; Toshimichi Maki; 敏道牧; Yasuhiro Sato; 靖浩佐藤; Takeshi Nakayama; 剛中山
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1997-03-13
Filing date: 1998-03-12
Publication date: 1998-11-24

Abstract

(57)【要約】【課題】溶解室への冷鉄源の搬送供給のための装置を必
要とせず、また、次チャージの冷鉄源の予熱も可能であ
り、従来の溶解設備では達成できない極めて高効率な冷
鉄源の溶解が可能であり、しかも大がかりな設備を必要
とせずに有害成分の発生を防止することができる冷鉄源
の溶解方法および溶解設備を提供すること。【解決手段】溶解炉1と、その上方に直結する予熱シャ
フト2とを有するアーク溶解設備を用いて冷鉄源を溶解
するにあたり、予熱シャフト2へ冷鉄源3を供給しながら
溶解炉2内の冷鉄源3をアーク7により溶解し、複数段に
形成されたガス導入口16から、冷鉄源装入部分に酸素含
有ガスを供給して溶解炉1から発生する未燃焼ガスを燃
焼させ、排ガスの予熱シャフト出口付近での温度が所定
温度以上になるように、酸素含有ガスの量およびガス導
入口16の位置を調節し、その後排ガスを予熱シャフト2
上部に連結された冷却部21で急冷する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄スクラップ、直
接還元鉄等の冷鉄源をアークにより溶解する冷鉄源の溶
解方法および溶解設備に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、資源および環境問題から、発生量
の多い鉄鋼スクラップをアーク炉を用いて溶解するプロ
セスが増加している。このようなアーク炉では、スクラ
ップ溶解に多くの電力を消費するため、溶解中に炉から
発生する排ガスでスクラップを予熱しながら溶解し、必
要とする電力を極力少なくする方法が提案されている。

【０００３】例えば、（１）アーク炉に水平予熱体を連
結し、アーク炉からの排ガスを予熱体に導入してスクラ
ップを予熱し、この予熱されたスクラップを連続的にア
ーク炉に供給するもの、および、（２）アーク炉からの
排ガスによってシャフト予熱帯で予熱されたスクラップ
を、２段に設けたプッシャーによりアーク炉に連続的に
供給するものがある（普通鋼電気炉業のストラテジー、
Ｐ７７およびＰ８０；日本鉄鋼協会、平成６年１１月１
４日発行）。

【０００４】また、（３）アーク炉の直上にスクラップ
予熱チャンバーを２室設け、アーク炉から発生する排ガ
スでチャンバー内のスクラップを予熱し、フィンガーと
呼ばれるストッパーを開放することによりスクラップを
アーク炉に供給するタイプのものも知られている（エレ
クトロヒート、Ｎｏ．８２，１９９５，Ｐ５６）。

【０００５】さらに、（４）アーク炉に回転キルンとシ
ャフトタイプの予熱帯を連結し、スクラップをプッシャ
ーによりシャフトからキルンに供給し、さらにキルンに
よりアーク炉に連続的に供給するものもある（特開平６
−１２２２３４号公報）。

【０００６】さらにまた、（５）アーク炉の炉蓋の一部
にシャフト状の予熱帯を直結し、１チャージ分のスクラ
ップをアーク炉内およびシャフト内に供給しておいて、
スクラップを溶解するもの（特公平６−４６１４５号公
報）、および、（６）シャフト状のアーク炉で、シャフ
ト内の１チャージ分のスクラップが排ガスにより予熱さ
れながら、炉の側壁から挿入された電極により溶解され
るものが知られている。

【０００７】以上のような排ガスによりスクラップを予
熱するタイプのアーク炉において、低いものでは、およ
そ２５０〜２７０ｋＷｈ／ｔの電力原単位が目標とされ
ている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アーク
炉から発生する排ガスによりスクラップを予熱する上記
（１）〜（６）の設備は、以下に示すような欠点があ
る。

【０００９】（１）〜（４）の設備では、スクラップを
アーク炉内に供給するために、振動コンベア、プッシャ
ー、キルンまたはフィンガーというスクラップ搬送供給
のための装置が必要であり、このため、アーク炉からの
排ガスでスクラップを予熱する際の予熱温度に限界があ
る。すなわち、高温に予熱しようとして炉内に添加する
酸素量を増加させ、排ガスの熱量を増やす時に、上記装
置の熱変形等によるハード上のトラブルが避けられな
い。また、高温に予熱しようとする時に、局部的に融着
するようになってスクラップを搬送供給できなくなる問
題があり、予熱温度に限界がある。

【００１０】これに対して、（５）および（６）の設備
では、スクラップがアーク炉内、または、アーク炉およ
びアーク炉に直結したシャフト内に予め装入するため、
上述したスクラップ搬送供給のための装置を必要とせ
ず、したがって上述のような問題も生じない。しかしな
がら、これらの設備では、１チャージ毎にアーク炉内お
よびシャフト内のスクラップをすべて溶解し、炉内およ
びシャフト内にスクラップが残らない状態で炉内溶鋼を
出鋼するため、次チャージのスクラップの予熱ができな
いことにより排ガスの有効利用という点では十分とはい
えない。

【００１１】一方、これらの技術においては、未燃焼ガ
ス、原料に付着している油分などに起因して、排ガス中
にダイオキシンに代表される芳香族塩素化合物等の有害
物質が含まれることがあり、また、これと同時に白煙や
悪臭などが発生し、作業環境上問題となっている。この
ような有害物質の発生を防止する技術として、例えば、
特開平６−１１７７８０号公報に開示されたものがあ
る。これは、排ガスを有害成分が分解あるいは燃焼する
高温域までバーナーで加熱する燃焼混合装置と、有害成
分が分解あるいは燃焼する時間まで加熱ガスを高温度に
保つための保持室と、そこで高温にされた加熱ガスを急
冷するガスクーラーとを備えた設備である。しかし、こ
の技術では排ガスを処理するために、燃焼装置および保
持装置が必要であり、設備的に大がかりなものとなって
しまう。

【００１２】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであって、溶解室への冷鉄源の搬送供給のための装置
を特に必要とせず、また、次チャージの冷鉄源の予熱も
可能であり、従来の排ガスを利用して冷鉄源を予熱する
溶解設備では達成できない極めて高効率な冷鉄源の溶解
が可能であり、しかも大がかりな設備を必要とせずに有
害成分の発生を防止することができる冷鉄源の溶解方法
および溶解設備を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決する技術として、先に、溶解室と、その上方に直
結する予熱シャフトとを有するアーク溶解設備を用いて
冷鉄源を溶解する方法であって、冷鉄源が溶解室と予熱
シャフトに連続して存在する状態を保つように予熱シャ
フトへ冷鉄源を連続的または断続的に供給しながら溶解
室内の冷鉄源をアーク加熱により燃焼させることにより
溶解し、溶解室に所定量の溶鋼が溜まった時点で溶解室
および予熱シャフトに冷鉄源が存在する状態で溶鋼を出
鋼することを特徴とする冷鉄源の溶解方法を提案した。
この方法によれば、予熱シャフトから溶解室への冷鉄源
の搬送供給のための設備を特に必要とせず、また、次チ
ャージの冷鉄源の予熱も可能であり、従来の排ガスを利
用するスクラップ予熱溶解炉および溶解方法では達成で
きなかった高効率の冷鉄源の溶解を達成することができ
る。

【００１４】この方法では、さらに溶解室にコークスな
どの補助熱源を添加し、所定量以上の酸素ガスを吹き込
んでＣＯガスを発生させ、そのＣＯガスの排ガスによっ
て予熱することにより一層効率良く溶解室内および予熱
シャフト内の冷鉄源を予熱することができる。この場合
に、溶解室で酸素とコークス等の補助熱源の反応によっ
て発生したＣＯガスを溶解室内および予熱シャフト内で
効率良く燃焼させる必要がある。例えば、溶解室内で発
生するＣＯガスは、酸素がなければ未燃焼のまま予熱シ
ャフト外へ放出される。しかしながら、このような状態
は排ガスの有効利用という点では十分とはいえない。

【００１５】これに対し、確実に排ガス中の未燃焼分を
燃焼させ、効率良く冷鉄源に排ガスの熱を着熱させるに
は、例えば、溶解室内へ酸素とコークス等を供給するこ
とによる脱炭によって生成したＣＯガスが溶解室内の冷
鉄源層内に入る位置で、またはシャフトの入り口の冷鉄
源層内において、すなわちなるべく溶解室に近い位置
で、一度に、酸素または空気を導入して、排ガス中の未
燃分を燃焼させる方法が考えられる。

【００１６】しかしながら、この方法では、燃焼によっ
て、酸素または空気を導入した部分が局所的に高温にな
り、設備の破損等を招く。また、この方法では、予熱シ
ャフト上部でガス温度が低下し、そのために予熱シャフ
ト上部でスクラップが蒸し焼き状態となり、やはり、ス
クラップに付着して予熱シャフト内に混入した油分や塩
化ビニール系の混入物の不完全燃焼によって、ダイオキ
シンに代表される芳香族塩素化合物等の有害物質が発生
すると同時に、白煙と悪臭が発生するという問題が生じ
る。

【００１７】上述したように、この問題の解決には特開
平６−１１７７８０号公報に開示された技術を適用する
ことが考えられるが、設備が大がかりとなるという問題
を生じる。

【００１８】本発明者らは、本発明者らが提案した上記
技術を前提として、溶解室内で発生するＣＯガス等の未
燃焼ガスを効率良く燃焼させ、かつ大がかりな設備を用
いずに有害物質の発生を抑制すべく鋭意検討を重ねた結
果、所定の位置に複数段のガス導入口を設け、そこから
所定量の酸素含有ガスを冷鉄源装入部分に供給すること
により、または、溶解室に空気導入部を導入し、かつ一
段または複数段に設けられたガス導入口から所定量の酸
素含有ガスを冷鉄源装入部分に供給することにより、未
燃焼ガスを燃焼させることができるとともに、その際の
燃焼により予熱シャフトの出口付近における排ガス温度
を所定温度以上にすることができ、大がかりな設備がな
くとも有害物質の発生、および白煙、悪臭の発生を防止
することができることを見出した。

【００１９】本発明は、本発明者らのこのような知見に
基づいてなされたものであり、以下の（１）〜（２１）
を提供するものである。

【００２０】（１）溶解室と、その上方に直結する予
熱シャフトとを有するアーク溶解設備を用いて冷鉄源を
溶解する方法であって、冷鉄源が溶解室と予熱シャフト
に連続して存在する状態を保つように予熱シャフトへ冷
鉄源を連続的または断続的に供給しながら溶解室内の冷
鉄源をアーク加熱およびコークス等の補助熱源と酸素を
溶解室に供給することによって溶解し、溶解室に所定量
の溶鋼が溜まった時点で溶解室および予熱シャフトに冷
鉄源が存在する状態で溶鋼を出鋼するにあたり、溶解室
内の湯面位置から予熱シャフト上部の冷鉄源の上端位置
までの範囲において所定位置に複数段にガス導入口を設
け、これらガス導入口から冷鉄源装入部分に所定量の酸
素含有ガスを供給して溶解室から発生する未燃焼ガスを
燃焼させ、酸素含有ガスにより前記未燃焼分が燃焼して
生成した排ガスの前記予熱シャフト出口付近での温度が
所定温度以上になるようにし、その後排ガスを前記予熱
シャフト上部に連結された冷却部で急冷することを特徴
とする冷鉄源の溶解方法。

【００２１】（２）（１）において、前記排ガスを冷
却部で急冷後、排ガスに吸着剤を供給することを特徴と
することを特徴とする冷鉄源の溶解方法。

【００２２】（３）（１）または（２）において、前
記予熱シャフト出口付近での排ガス温度が７５０℃以上
であることを特徴とする冷鉄源の溶解方法。

【００２３】（４）（１）ないし（３）のいずれかに
おいて、前記溶解室湯面からシャフト上部の冷鉄源上端
位置までの長さをＬとした場合に、０．７Ｌの位置より
上方で排ガスの未燃焼分の少なくとも一部を燃焼させる
ことを特徴とする冷鉄源の溶解方法。

【００２４】（５）（１）ないし（４）のいずれかに
おいて、前記酸素含有ガスの全吹き込み量は、その中の
酸素濃度と流量から計算される酸素量Ｑinが、溶解室内
に吹き込む酸素量Ｑ（Ｎｍ³／ｍｉｎ）に対し、以下の
（Ａ）式に示す関係になるようにすることを特徴とする
冷鉄源の溶解方法。０．５５Ｑ≦Ｑin≦０．９Ｑ ……（Ａ）

【００２５】（６）（１）ないし（５）のいずれかに
おいて、前記溶解室内に吹き込む酸素量が２５Ｎｍ³／
ｔ以上であることを特徴とする冷鉄源の溶解方法。

【００２６】（７）（１）ないし（６）のいずれかに
おいて、溶解中および出鋼時に、溶解室および予熱シャ
フトに１チャージ分の５０％以上の冷鉄源が残存してい
ることを特徴とする冷鉄源の溶解方法。

【００２７】（８）溶解室と、冷鉄源を予熱する予熱
シャフトとを有するアーク溶解設備を用いて冷鉄源を溶
解する方法であって、冷鉄源を予熱シャフトから供給し
ながら溶解室内の冷鉄源をアーク加熱およびコークス等
の補助熱源と酸素を溶解室内に供給することにより溶解
するにあたり、溶解室内の湯面位置から予熱シャフト上
部の冷鉄源の上端位置までの範囲において複数段にガス
導入口を設け、これらガス導入口から冷鉄源装入部分に
酸素含有ガスを供給して溶解室から発生する未燃焼ガス
を燃焼させる際に、酸素含有ガスにより前記未燃焼分が
燃焼して生成した排ガスの前記予熱シャフト出口付近で
の温度が所定温度以上になるように、供給する酸素含有
ガスの量およびガス導入口の位置を調節し、その後排ガ
スを前記予熱シャフト上部に連結された冷却部で急冷す
ることを特徴とする冷鉄源の溶解方法。

【００２８】（９）（８）において、前記予熱シャフ
ト出口付近での排ガス温度が７５０℃以上であることを
特徴とする冷鉄源の溶解方法。

【００２９】（１０）溶解室と、その上方に直結する
予熱シャフトとを有するアーク溶解設備を用いて冷鉄源
を溶解する方法であって、冷鉄源が溶解室と予熱シャフ
トに連続して存在する状態を保つように予熱シャフトへ
冷鉄源を連続的または断続的に供給しながら溶解室内の
冷鉄源をアーク加熱およびコークス等の補助熱源と酸素
を溶解室に供給することによって溶解し、溶解室に所定
量の溶鋼が溜まった時点で溶解室および予熱シャフトに
冷鉄源が存在する状態で溶鋼を出鋼するにあたり、溶解
室内に空気を侵入させ、ＣＯ₂／ＣＯ₂＋ＣＯをＯＤとし
た場合にＯＤ＜０．７となるように溶解室内で未燃焼ガ
スを燃焼させ、かつ溶解室内の湯面位置から予熱シャフ
ト上部の冷鉄源の上端位置までの範囲のにおいて所定位
置に一段または複数段にガス導入口を設け、これらガス
導入口から冷鉄源装入部分に所定量の酸素含有ガスを供
給して溶解室から発生する未燃焼ガスの残部を燃焼さ
せ、未燃焼ガスを燃焼させて生成した排ガスの前記予熱
シャフト出口付近での温度が所定温度以上になるように
し、その後排ガスを前記予熱シャフト上部に連結された
冷却部で急冷することを特徴とする冷鉄源の溶解方法。

【００３０】（１１）溶解室と、冷鉄源を予熱する予
熱シャフトとを有するアーク溶解設備を用いて冷鉄源を
溶解する方法であって、冷鉄源を予熱シャフトから供給
しながら溶解室内の冷鉄源をアーク加熱およびコークス
等の補助熱源と酸素を溶解室内に供給することにより溶
解するにあたり、溶解室内に空気を侵入させ、ＣＯ₂／
ＣＯ₂＋ＣＯをＯＤとした場合にＯＤ＜０．７となるよ
うに溶解室内で未燃焼ガスを燃焼させ、かつ溶解室内の
湯面位置から予熱シャフト上部の冷鉄源の上端位置まで
の範囲のにおいて所定位置に一段または複数段にガス導
入口を設け、これらガス導入口から冷鉄源装入部分に所
定量の酸素含有ガスを供給して溶解室から発生する未燃
焼ガスの残部を燃焼させ、未燃焼ガスを燃焼させて生成
した排ガスの前記予熱シャフト出口付近での温度が所定
温度以上になるようにし、その後排ガスを前記予熱シャ
フト上部に連結された冷却部で急冷することを特徴とす
る冷鉄源の溶解方法。

【００３１】（１２）（１０）または（１１）におい
て、前記予熱シャフト出口付近での排ガス温度が７５０
℃以上であることを特徴とする冷鉄源の溶解方法。

【００３２】（１３）（１０）ないし（１２）のいず
れかにおいて、０．３＜ＯＤとなるように溶解室内で未
燃焼ガスを燃焼させることを特徴とする冷鉄源の溶解方
法。

【００３３】（１４）（１０）ないし（１３）のいず
れかにおいて、少なくとも、スクラップ上端面からその
２ｍ下方位置までの間に前記ガス導入口が形成されてい
ることを特徴とする冷鉄源の溶解方法。

【００３４】（１５）冷鉄源を溶解するための溶解室
と、その上方に直結し、冷鉄源を予熱する予熱シャフト
と、溶解室内で冷鉄源を溶解するためのアーク電極と、
冷鉄源が溶解室と予熱シャフトに連続して存在する状態
を保つように予熱シャフトへ冷鉄源を連続的または断続
的に供給する冷鉄源供給手段と、前記溶解室にコークス
等の補助熱源を供給する補助熱源供給手段と、前記溶解
室に酸素を供給する酸素供給手段と、溶解室内の湯面位
置から予熱シャフト上部の冷鉄源の上端位置までの範囲
において所定位置に設けられ、冷鉄源装入部分に溶解室
から発生する未燃焼ガスを燃焼させるための酸素含有ガ
スを導入する複数段のガス導入口と、前記予熱シャフト
から排出された排ガスを冷却する冷却部とを具備し、前
記ガス導入口から冷鉄源装入部分に所定量の酸素含有ガ
スを供給して溶解室から発生する未燃焼ガスを燃焼さ
せ、酸素含有ガスにより前記未燃焼ガスが燃焼して生成
する排ガスの前記予熱シャフト出口付近での温度が所定
温度以上になるようにすることを特徴とする冷鉄源の溶
解設備。

【００３５】（１６）（１５）において、さらに、前
記冷却部で急冷された排ガスに吸着剤を供給する吸着剤
供給手段を有することを特徴とする冷鉄源の溶解設備。

【００３６】（１７）（１５）または（１６）におい
て、前記溶解室湯面からシャフト上部の冷鉄源上端位置
までの長さをＬとした場合に、０．７Ｌの位置より上方
で排ガスの未燃焼分の少なくとも一部が燃焼されるよう
にガス導入口が形成されていることを特徴とする冷鉄源
の溶解設備。

【００３７】（１８）冷鉄源を溶解するための溶解室
と、冷鉄源を予熱する予熱シャフトと、溶解室内で冷鉄
源を溶解するためのアーク電極と、前記溶解室にコーク
ス等の補助熱源を供給する補助熱源供給手段と、前記溶
解室に酸素を供給する酸素供給手段と、溶解室内の湯面
位置から予熱シャフト上部の冷鉄源の上端位置までの範
囲において所定位置に設けられ、冷鉄源装入部分に溶解
室から発生する未燃焼ガスを燃焼させるための酸素含有
ガスを導入する複数段のガス導入口と、前記予熱シャフ
トから排出された排ガスを冷却する冷却部とを具備し、
前記ガス導入口から冷鉄源装入部分に所定量の酸素含有
ガスを供給して溶解室から発生する未燃焼ガスを燃焼さ
せ、酸素含有ガスにより前記未燃焼ガスが燃焼して生成
する排ガスの前記予熱シャフト出口付近での温度が所定
温度以上になるようにすることを特徴とする冷鉄源の溶
解設備。

【００３８】（１９）冷鉄源を溶解するための溶解室
と、その上方に直結し、冷鉄源を予熱する予熱シャフト
と、溶解室内で冷鉄源を溶解するためのアーク電極と、
冷鉄源が溶解室と予熱シャフトに連続して存在する状態
を保つように予熱シャフトへ冷鉄源を連続的または断続
的に供給する冷鉄源供給手段と、前記溶解室にコークス
等の補助熱源を供給する補助熱源供給手段と、前記溶解
室に酸素を供給する酸素供給手段と、前記溶解室内に未
燃焼ガスを燃焼するための空気を導入する空気導入部
と、溶解室内の湯面位置から予熱シャフト上部の冷鉄源
の上端位置までの範囲において所定位置に設けられ、冷
鉄源装入部分に溶解室から発生する未燃焼ガスを燃焼さ
せるための酸素含有ガスを導入する一段または複数段の
ガス導入口と、前記予熱シャフトから排出された排ガス
を冷却する冷却部とを具備し、前記空気導入部から侵入
する空気により溶解室内で未燃焼ガスを燃焼させ、かつ
前記ガス導入口から冷鉄源装入部分に所定量の酸素含有
ガスを供給して溶解室から発生する未燃焼ガスの残部を
燃焼させ、前記未燃焼ガスが燃焼して生成する排ガスの
前記予熱シャフト出口付近での温度が所定温度以上にな
るようにすることを特徴とする冷鉄源の溶解設備。

【００３９】（２０）冷鉄源を溶解するための溶解室
と、冷鉄源を予熱する予熱シャフトと、溶解室内で冷鉄
源を溶解するためのアーク電極と、前記溶解室にコーク
ス等の補助熱源を供給する補助熱源供給手段と、前記溶
解室に酸素を供給する酸素供給手段と、溶解室内の湯面
位置から予熱シャフト上部の冷鉄源の上端位置までの範
囲において所定位置に設けられ、冷鉄源装入部分に溶解
室から発生する未燃焼ガスを燃焼させるための酸素含有
ガスを導入する一段または複数段のガス導入口と、前記
予熱シャフトから排出された排ガスを冷却する冷却部と
を具備し、前記空気導入部から侵入する空気により溶解
室内で未燃焼ガスを燃焼させ、かつ前記ガス導入口から
冷鉄源装入部分に所定量の酸素含有ガスを供給して溶解
室から発生する未燃焼ガスの残部を燃焼させ、前記未燃
焼ガスが燃焼して生成する排ガスの前記予熱シャフト出
口付近での温度が所定温度以上になるようにすることを
特徴とする冷鉄源の溶解設備。

【００４０】（２１）（１９）または（２０）におい
て、少なくとも、スクラップ上端面からその２ｍ下方位
置までの間に前記ガス導入口が形成されていることを特
徴とする冷鉄源の溶解設備。

【００４１】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態について説明する。図１は、本発明の一実
施形態に係るアーク溶解設備を示す断面図である。この
アーク溶解設備は、冷鉄源をアーク溶解するための溶解
炉１と、その上方に直結する予熱シャフト２とを備えて
いる。予熱シャフト２の上端には、後述する排ガス処理
系に連結する排気部２ａが設けられている。この溶解炉
１および予熱シャフト２には冷鉄源としての鉄スクラッ
プ３が装入される。

【００４２】予熱シャフト２の上方にはスクラップ装入
バケット４が設けられており、このバケット４から予熱
シャフト２内に鉄スクラップ３が装入される。この場合
に、このバケット４からのスクラップ３の装入は、操業
中に、スクラップ３が溶解室１と予熱シャフト２に連続
して存在する状態を保つように予熱シャフト２へスクラ
ップ３を連続的または断続的に供給する。この際のスク
ラップ３の装入は、操業実績に基づいて予め設定された
レシピに基づいて行ってもよいし、予熱シャフト２内の
スクラップ３の量を検出可能なセンサーを設け、このセ
ンサーからの信号に基づいてバケット４によるスクラッ
プ３の投入を適宜の制御手段により制御するようにして
もよい。

【００４３】溶解炉１の上部には開閉可能な炉蓋５が設
けられており、その炉蓋５を貫通して溶解炉１の上方か
らその中に垂直にアーク電極６が挿入されている。ま
た、溶解炉１の炉底１０のアーク電極６と対向する位置
には、炉底電極１１が設けられている。そしてアーク電
極６によって形成されるアーク７により、スクラップ３
が溶解され、溶鋼８となる。溶鋼８の上にはスラグ９が
形成されており、アーク７はこのスラグ９内に形成され
ることとなる。

【００４４】また、溶解炉１には２本のランス１２ａ，
１２ｂがその先端を溶解室内の溶鋼面に向けて挿入され
ており、ランス１２ａからは酸素が供給され、ランス１
２ｂからは補助熱源としてのコークスがインジェクショ
ンされる。なお、補助熱源としてはコークス以外の炭材
を用いてもよい。

【００４５】溶解炉１の予熱シャフト２が直結されてい
る側とは異なる部分に設けられた突出部１ａの底部には
出鋼口１４が形成されており、その側端にはスラグドア
１５が設けられている。なお、スラグドア１５と同じ周
面に出鋼口が設けられていてもよい。また、突出部１ａ
には、その上方からバーナー１３が挿入されており、出
鋼される溶鋼の温度を上昇させることが可能となってい
る。この場合、バーナー１３の代わりにアーク電極等の
他の加熱手段を設けてもよい。

【００４６】予熱シャフト２の側壁は、図１に示すよう
に、下方に向かって広がるテーパーを有している。この
ようなテーパーを設けることにより、溶解炉１内の溶鋼
８中へ高温のスクラップを安定的に供給することができ
る。テーパーが形成されていない場合には、スクラップ
３が予熱シャフト２の壁部に拘束され自然に落下しにく
くなり、棚吊りを起こす原因となる。

【００４７】予熱シャフト２の側壁のテーパーは、２．
５〜７°の範囲であることが好ましい。このテーパーが
２．５°未満では棚吊り発生を有効に防止することがで
きない。また、７°を超えると予熱シャフト２内のスク
ラップ３の装入量が減少し、予熱時にスクラップ３の滞
留時間を十分に稼ぐことができないため、十分な予熱効
果を得ることができなくなる。逆に、同程度の滞留時間
を稼ごうとすると、予熱シャフト２の高さが高くなるた
め、建屋を高くせざるを得ない。さらに、予熱シャフト
２の上部の断面が狭くなり、使用可能なスクラップ量が
制限されてしまう。

【００４８】予熱シャフト２にテーパーを設けた場合で
あっても、予熱シャフト２が矩形の場合には、その壁面
とスクラップ３との摩擦力が大きく、棚吊りを必ずしも
有効に防止することができないため、予熱シャフト２の
断面形状を、円または楕円または曲線を含む形状にする
ことが好ましい。

【００４９】溶解炉１内の湯面位置から予熱シャフト２
のスクラップ上端位置までの範囲において、溶解炉１お
よび予熱シャフト２の側壁には、スクラップ装入部分に
酸素ガス、空気などの酸素含有ガスを供給するための複
数段（図では３段）のガス導入口１６が設けられてい
る。このガス導入口１６から導入された酸素含有ガスに
より、溶解炉１から発生する未燃焼のＣＯガスを燃焼さ
せる。

【００５０】このようにガス導入口１６を溶解炉１内の
湯面位置から予熱シャフト２のスクラップ上端位置まで
の範囲の任意の位置に複数設けることにより、溶解炉１
から発生したＣＯガスは溶解炉１内のスクラップ層およ
び予熱シャフト２内のスクラップ層２の任意の複数の位
置で燃焼させることができる。例えば、溶解炉１内のス
クラップ層で全燃焼量の１／３、溶解炉１の直上の予熱
シャフト２下部のスクラップ層で１／３、予熱シャフト
２上部で残りの１／３を燃焼させることができる。した
がって、１箇所で発生ＣＯの全量を燃焼させないので燃
焼ガスの温度が高温になる等の不都合が生じずに未燃焼
ガスを燃焼させることができる。この場合に、ガス導入
口１６の位置を適宜設定し、供給する酸素含有ガスの量
を調節することにより、溶解炉１からの排ガスの未燃焼
分が予熱シャフト２の上部まで存在するようにすること
ができ、この状態で予熱シャフト２上部でこの未燃焼分
をガス導入口１６からの酸素含有ガスにより燃焼させる
ことにより、予熱シャフト２の出口付近すなわち排気部
２ａの部分の排ガス温度を所定温度以上の高温に制御す
ることができる。このように排ガスを高温に制御するこ
とができることから、その後、後述するように排ガスを
急冷することにより、ダイオキシンに代表される芳香族
塩素化合物等の有害物質の発生、および白煙、悪臭の発
生を防止することができる。

【００５１】このような有害物質の発生を有効に防止す
る観点からは、予熱シャフト２の出口付近の排ガスの温
度をこれらの分解が促進される７５０℃以上にすること
が好ましく、９００℃以上にすることが一層好ましい。
また、このように排ガスを高温にするためには、溶解室
湯面からシャフト上部の冷鉄源上端位置までの長さをＬ
とした場合に、０．７Ｌの位置より上方で排ガスの未燃
焼分の少なくとも一部を燃焼させることが好ましい。こ
れよりも下方で完全に燃焼してしまうと、その位置より
上方でスクラップ３に熱がとられ、温度が低下して所定
の温度以上の排ガスを得られないからである。

【００５２】予熱シャフト２の排気部２ａには、排ガス
処理系２０が連結されている。排ガス処理系２０はガス
冷却塔２１を有しており、これにより前述したように排
ガスを急冷することによりダイオキシン等の有害物質の
発生を防止することができる。ガス冷却塔２１の下流側
には、吸着剤供給部２２が設けられており、そこから排
ガスに吸着剤を供給することにより、有害物質をさらに
低レベルまで低減することができる。この場合に、吸着
剤としては消石灰、活性炭、石炭灰等を用いることがで
き、これらを排ガスに噴霧することにより供給すること
ができる。さらに、排ガスはバグフィルター２３を経て
スタック２４に至り大気に放出される。なお、参照符号
２５はブロワーである。

【００５３】このように構成される溶解設備において鉄
スクラップを溶解するに際しては、まず、溶解炉１と予
熱シャフト２に鉄スクラップ３を装入し、鉄スクラップ
３が溶解炉１と予熱シャフト２に連続して存在する状態
とする。

【００５４】この状態でアーク電極６によりアーク７を
形成し、鉄スクラップ３を溶解する。この際に、ランス
１２ａにより酸素を供給し、スクラップの溶解を補助す
る。そして、炉内に溶鋼が溜まってきたら、ランス１２
ｂからスラグ中に補助熱源としてのコークスをインジェ
クションしてスラグフォーミング操業に移行し、電極６
の先端をスラグ９中に埋没させ、アーク７がスラグ９内
に形成されるようにする。この補助熱源としてのコーク
スは供給された酸素と反応してＣＯガスを発生させると
ともにその反応熱はスクラップ３の溶解に寄与する

【００５５】このようなスクラップ溶解により発生する
ＣＯ排ガスは、予熱シャフト２に供給され、この排ガス
の熱により、シャフト２内のスクラップ３が予熱され
る。このように、本実施形態では、効率良くスクラップ
を溶解する観点から、コークス等の補助熱源を使用し、
上述したランス１２ｂから補助熱源としてのコークスを
インジェクションするとともにランス１２ａから酸素を
供給することにより、これらが反応してＣＯが発生し、
熱を発生させるが、溶解炉１が密閉状態の場合には、そ
の際に発生するＣＯガスは未燃焼のまま溶解炉１および
予熱シャフト２に供給される。

【００５６】本実施形態においては、溶解炉１内の湯面
位置から予熱シャフト２のスクラップ上端位置までの範
囲の任意の位置に複数のガス導入口１６が設けられてい
るから、これらガス導入口１６から空気、酸素ガス等の
酸素含有ガスを吹き込むことにより、溶解炉１から発生
したＣＯガスは、溶解炉１内のスクラップ層および予熱
シャフト２内のスクラップ層２の任意の複数の位置で燃
焼させることができ、１箇所で燃焼させる場合のように
燃焼ガスの温度が高温になる等の不都合が生じずに未燃
焼ガスを燃焼させることができる。この場合に、ガス導
入口１６の位置を適宜設定し、供給する酸素含有ガスの
量を調節することにより、溶解炉１からの排ガスの未燃
焼分が予熱シャフト２の上部まで存在するようにするこ
とができる。この状態で予熱シャフト２上部でこの未燃
焼分をガス導入口１６からの酸素含有ガスにより燃焼さ
せることにより、予熱シャフト２の出口付近すなわち排
気部２ａの部分の排ガス温度を所定温度以上、好ましく
は７５０℃以上、さらに好ましくは９００℃以上の高温
に制御することができる。そして、排気部２ａから排出
された排ガスは、排ガス処理系２０に供給され、その中
のガス冷却塔２１で急冷されるが、これにより、ダイオ
キシンに代表される芳香族塩素化合物等の有害物質の発
生、および白煙、悪臭の発生を防止することができる。

【００５７】この場合に、トータルの酸素含有ガスの吹
き込み量は、その中の酸素濃度と流量から計算される酸
素量Ｑinが、補助熱源との反応および金属酸化のために
炉内に吹き込む酸素量Ｑ（Ｎｍ³／ｍｉｎ）に対し、以
下の（Ａ）式に示す関係になるようにすることが好まし
い。０．５５Ｑ≦Ｑin≦０．９Ｑ ……（Ａ）これは、Ｑinが０．９Ｑを超えると燃焼に関与しない余
剰の酸素が存在するようになり、それに伴う余剰のＮ₂
も増え、発生ガスの温度が低下して効率が低下するとと
もに、余剰酸素による酸化の問題も生じ、また０．５５
Ｑ未満では発生ＣＯの全量を燃焼させることができず、
シャフト上部で未燃焼のＣＯが存在するからである。

【００５８】溶解炉１内でスクラップ３が溶解すると、
予熱シャフト２のスクラップが溶解炉１に供給されるた
め、予熱シャフト２内のスクラップ３の上端位置が低下
してくる。この場合に、スクラップ３が溶解室と予熱シ
ャフトに連続して存在する状態を保つように、バケット
４から予熱シャフト２へスクラップ３を連続的または断
続的に供給する。これにより、常に一定量以上のスクラ
ップが溶解炉１および予熱シャフト２内に存在している
状態が保たれる。この際のスクラップ３の装入は、上述
したように、操業実績に基づいて予め設定されたレシピ
に基づいて行ってもよいし、予熱シャフト２内のスクラ
ップ３の量を検出可能なセンサーを設け、このセンサー
からの信号に基づいてバケット４によるスクラップ３の
投入を制御するようにしてもよい。

【００５９】スクラップの溶解が進行して所定量、例え
ば１チャージ分以上の溶鋼が炉内に溜まったら、溶解炉
１および溶解シャフト２内にスクラップが連続して存在
する状態を保ったまま、溶解炉１を傾動させて出鋼口１
４から１チャージ分の溶鋼を取鍋等へ出鋼する。出鋼に
際しては、溶鋼の凝固による出鋼口１４の詰まりを防止
するために、バーナー１３で溶鋼を加熱してもよい。

【００６０】このようにしてスクラップを溶解する場合
には、予熱シャフト２内にはプッシャーやフィンガー等
のスクラップ搬送供給のための設備を備えていないの
で、これらが設けられている従来の溶解設備よりも使用
する酸素量を増やすことができ、排ガス温度を高めるこ
とができる。したがって、従来の溶解設備よりも高い温
度にスクラップを予熱することが可能になる。

【００６１】また、常にスクラップ３が溶解炉１と予熱
シャフト２に連続して存在する状態を保つように予熱シ
ャフト２へスクラップ３を供給し、溶解炉１内で所定量
の溶鋼が形成されてこれを出鋼する際にも、溶解炉１お
よび予熱シャフト２に連続してスクラップが存在するた
め、排ガスによるスクラップ予熱効率が高い。この場合
に、溶解中および出鋼時に１チャージ分の５０％以上の
スクラップを溶解炉１および予熱シャフト２に連続して
存在するようにすることによって、予熱効率が極めて高
いものとなる。

【００６２】また、コークス等の補助熱源と反応してＣ
Ｏガスを発生させ、かつ金属酸化に使用する酸素の供給
量は２５Ｎｍ³／ｔ以上であることが好ましい。これに
より、一層効率良くスクラップを溶解することができ
る。さらに好ましくは４０Ｎｍ³／ｔである。

【００６３】また、このように常にスクラップが存在し
ている状態で溶解を行うと溶鋼温度が１５５０℃程度と
低いため、溶鋼が出鋼口１４に詰まるおそれがあるが、
上述のようにバーナー１３で溶鋼を加熱することによ
り、このようなおそれを回避することができる。さら
に、出鋼した溶鋼を十分な温度に上昇させるために、溶
鋼を取鍋に出鋼した後、取鍋内の溶鋼を適宜の加熱手段
により加熱し、所定の温度まで昇温してもよい。この際
の加熱手段としては例えばアーク電極を用いることがで
きる。

【００６４】次に、本発明の他の実施形態について説明
する。上記実施形態では、溶解炉１で発生したＣＯ排ガ
スの実質的に全部を溶解炉１内の湯面位置から予熱シャ
フト２のスクラップ上端位置までの範囲の適宜の位置に
設けられた複数段のガス導入口１６からの酸素含有ガス
で燃焼させ、予熱シャフト２の出口付近すなわち排気部
２ａの部分の排ガス温度を所定温度以上の高温に制御し
たが、本実施形態においては、溶解炉１のスラグドア１
５を溶解炉１へ空気を侵入させるための作業扉として機
能させて、溶解処理中にこの作業扉１５を開いて溶解炉
１へ空気を侵入させ、溶解炉１内で未燃焼のＣＯ排ガス
の一部を燃焼させる。そして、未燃焼のＣＯ排ガスの残
部を溶解炉１内の湯面位置から予熱シャフト２のスクラ
ップ上端位置までの範囲に設けられたガス導入口１６か
らの酸素含有ガスで燃焼させる。

【００６５】このように、溶解炉１に空気を侵入させる
と、炉内で生成した高温のＣＯガスの一部が侵入空気に
より燃焼するが、燃焼は溶解炉１内で生じるため、未溶
解スクラップ層内で局所的に高温になることはなくスク
ラップの融着は起こらない。また、このガスの熱は、排
ガスが予熱シャフト２に入る前に溶鋼面から予熱シャフ
ト２の下端位置までの間でスクラップ３に着熱し、排ガ
スが予熱シャフトに入った際には局所的な融着が起こら
ない温度に低下している。さらに、予熱シャフト２内で
ガスの熱がスクラップ３に着熱するため、予熱シャフト
２内スクラップ上端面近傍で残りのＣＯガスを燃焼させ
る時にも排ガス温度は高くなく、したがってその部分で
も局所的な融着は生じない。上記実施形態では、基本的
にスクラップが存在する部分でＣＯガスを燃焼させるた
め、スクラップが融着するおそれが多少あるが、本実施
形態ではスクラップの融着をほぼ完全に防止することが
できる。

【００６６】また、ガス導入口１６の位置を適宜設定
し、酸素含有ガスの供給量を調節し、かつ溶解炉１での
燃焼割合を調節することにより、予熱シャフト２の出口
付近すなわち排気部２ａの部分の排ガス温度を所定温度
以上の高温に制御することができるため、その後排ガス
を急冷することにより、ダイオキシンに代表される芳香
族塩素化合物等の有害物質の発生、および白煙、悪臭の
発生を防止することができる。

【００６７】本実施形態では、ＣＯ排ガスの一部を侵入
空気により溶解炉１で燃焼させる際に、ＣＯ₂／（ＣＯ₂
＋ＣＯ）をＯＤとした場合にＯＤ＜０．７となるように
溶解炉１内で未燃焼のＣＯガスを燃焼させる。ＯＤの値
が０．７以上になると、残存するＣＯ量が少ないため、
残りのＣＯを予熱シャフト２の最上部で燃焼させても、
排ガス温度を所定温度、具体的には上記有害物質が分解
する７５０℃以上の温度にすることができない。より好
ましくは、ＯＤ＜０．６である。

【００６８】このように、本実施形態では、溶解炉１内
で未燃焼ＣＯガスの一部を燃焼させるので、スクラップ
層３の１箇所で燃焼させる場合のように燃焼ガスの温度
が高温になってスクラップ３が融着することを上記実施
形態よりも確実に防止することができるし、燃焼で生成
したＣＯ₂の解離によりＯ₂が生成することもない。ま
た、溶解炉１内に空気を侵入させて燃焼させるＣＯ分
と、スクラップ３へ酸素含有ガスを吹き込んで燃焼させ
るＣＯ分との割合を制御することができ、しかもスクラ
ップ３の所望の位置に所望の量の酸素含有ガスを供給す
ることができるので、コントロール性が良く確実に高効
率で燃焼させることができ、予熱シャフト２の出口付近
での排ガス温度を所定温度以上に制御することができ
る。

【００６９】また、図３に示すように、本実施形態では
従前の実施形態と異なり、すでに溶解炉１内で未燃焼の
ＣＯ排ガスの一部が燃焼しているので、ガス導入口１６
は一段でもよい。もちろん、複数段であっても構わな
い。従前の実施形態と同様、排気部２ａの部分の排ガス
温度を所定の温度以上にする観点からはガス導入口１６
は予熱シャフト２の上端面近傍にあるほうが好ましい。
具体的には、少なくとも、予熱シャフト２のスクラップ
上端面からその２ｍ下方位置までの間にガス導入口１６
が形成されていることが好ましい。

【００７０】このようにガス導入口１６が１段の場合、
およびガス導入口１６が複数段であってもガス導入量が
少ない場合には、ＯＤの値は０．３＜ＯＤであることが
好ましい。このような場合にＯＤの値が０．３以下であ
ると、予熱シャフト２内でのガスの熱量が不足して、ス
クラップの予熱を十分に行うことができない。さらに好
ましくは、０．４＜ＯＤである。

【００７１】本実施形態においても、スクラップの溶解
が進行して所定量の溶鋼が炉内に溜まったら、溶解炉１
および溶解シャフト２内にスクラップが連続して存在す
る状態を保ったまま、溶解炉１を傾動させて出鋼口１４
から１チャージ分の溶鋼を取鍋等へ出鋼する。したがっ
て、同様に従来の溶解設備よりも高い温度にスクラップ
を予熱することが可能になる。

【００７２】さらに、従前の実施の形態と同様、常にス
クラップ３が溶解炉１と予熱シャフト２に連続して存在
する状態を保つように予熱シャフト２へスクラップ３を
供給するので、排ガスによるスクラップ予熱効率が高
く、溶解中および出鋼時に１チャージ分の５０％以上の
スクラップを溶解炉１および予熱シャフト２に連続して
存在するようにすることによって、予熱効率が極めて高
いものとなる。

【００７３】さらにまた、コークス等の補助熱源と反応
してＣＯガスを発生させ、かつスラグフォーミングのた
めの金属酸化に使用する酸素の供給量についても同様に
２５Ｎｍ³／ｔ以上であることが好ましく、さらに好ま
しくは４０Ｎｍ³／ｔである。

【００７４】

【実施例】

（第１実施例）溶解炉（炉径；７．２ｍ、高さ４ｍ）と
予熱シャフト（５ｍＷ×３ｍＤ×７ｍＨ）とが直結した
直流アーク設備の溶解炉内および予熱シャフト内に、ス
クラップ１５０トンを装入し、溶解炉にて２８インチの
黒鉛電極により、最大６００Ｖ、１００ｋＡの電源容量
でアークを形成し、スクラップを溶解した。また炉側壁
に設けた作業口より、水冷ランスを挿入し、そこから９
５００Ｎｍ³／ｈｒの量で送酸した。

【００７５】図４に示すように、溶解炉１の湯面上の側
壁（溶解炉上端から１．５ｍ下方）側面に１段（Ａ）に
４箇所、さらに予熱シャフト２に、シャフト下部５００
ｍｍの位置から図に示すような間隔で５段（Ｂ，Ｃ，
Ｄ，Ｅ，Ｆ）に各４箇所、合計６段に空気を溶解炉１、
予熱シャフト２に吹き込むノズル（ガス導入口）１６を
設置した。各ノズルから空気を表１に示すように分配し
て吹き込み、その時の電力原単位と予熱シャフト上部で
の排ガス温度、さらにダイオキシン等の有害物質の発生
状況およびそれに伴う白煙、悪臭の状況を調査した。

【００７６】なお、炉内に溶鋼が溜まってきた時点で、
１２０ｋｇ／ｍｉｎでコークスをスラグ中にインジェク
ションしスラグフォーミング操業に移行し、黒鉛電極の
先端をフォーミングスラグ中に埋没させた。この時の電
圧は４００Ｖに設定した。予熱シャフト内のスクラップ
が溶解炉内でのスクラップの溶解に伴って下降したら、
予熱シャフト上部からスクラップ装入バケットからスク
ラップを供給し、予熱シャフト内のスクラップの高さを
一定の高さに保持した。

【００７７】このように、溶解炉内および予熱シャフト
内に連続してスクラップが存在する状態で溶解を進行さ
せ、溶解炉内に１８０トンの溶鋼が生成した段階で、６
０トンを炉内に残し、１チャージ分の１２０トンの溶鋼
を出鋼口から取鍋に出鋼した。出鋼時の溶鋼の温度は１
５５０℃であった。溶鋼中のＣ濃度は０．１％であっ
た。出鋼口付近の溶鋼は、酸素−オイルバーナーで加熱
した。

【００７８】１２０トン出鋼後も送酸とコークスインジ
ェクションを行いながらスラグフォーミング操業を行っ
て溶解を継続し、再度溶解炉内の溶鋼量が１８０トンに
なったら１２０トン出鋼することを繰り返した。表１の
結果は、この溶解を繰り返した５チャージの平均値を示
している。なお、表１の実施例１〜３は本発明の範囲内
であり、比較例１〜３は本発明の範囲から外れるもので
ある。比較例１〜３はいずれもシャフト出口での排ガス
温度が低い。比較例３では溶解炉を密閉状態とし、かつ
空気の吹き込みを行わなかった。

【００７９】表１の結果から、実施例では、シャフト出
口での排ガス温度を９００℃以上にすることができ、し
たがって、ダイオキシン等の有害物質の発生量をほぼ０
にすることができ、白煙、悪臭の発生をなくすることが
できることが確認された。これに対して、シャフト出口
での温度が低い比較例はいずれも有害物質が多く発生
し、白煙、悪臭も発生した。

【００８０】また、実施例では、スクラップが常に溶解
炉および予熱シャフトに存在し、しかも未燃焼のＣＯガ
スを二次燃焼させることができることから、スクラップ
の予熱効率が高く、電力原単位を低くすることができる
ことが確認された。これら実施例では、平均してｔａｐ
−ｔａｐ約３７分間で１２０トンの溶鋼が得られ、酸素
量４５Ｎｍ³／ｔ、コークス原単位３６ｋｇ／ｔで電力
原単位１４０〜１５０ｋＷｈ／ｔが得られ、空気の吹き
込みを行わなかった比較例３と比べ、８０ｋＷｈ／ｔも
電力原単位が低かった。出鋼した１２０トンの溶鋼は取
鍋炉（ＬＦ）により１６２０℃に昇温し、連続鋳造によ
り１７５×１７５ｍｍのビレットを製造した。

【００８１】

【表１】

【００８２】（第２実施例）溶解炉（炉径；７．２ｍ、
高さ４ｍ）と予熱シャフト（５ｍＷ×３ｍＤ×７ｍＨ）
とが直結した直流アーク設備の溶解炉内および予熱シャ
フト内に、スクラップ１５０トンを装入し、溶解炉にて
２８インチの黒鉛電極により、最大６００Ｖ、１００ｋ
Ａの電源容量でアークを形成し、スクラップを溶解し
た。また炉側壁に設けた作業口より、水冷ランスを挿入
し、そこから９５００Ｎｍ³／ｈｒの量で送酸した。

【００８３】図３に示すように、予熱シャフト２のスク
ラップ上端面から２ｍ下方位置までの間に酸素含有ガス
としての空気を導入するためのガス導入口１６を１段
（４箇所）に設置し、さらに作業扉１５により溶解炉１
への侵入空気量を調節可能とした。そして、作業扉１５
およびガス導入口１６から空気を供給してＣＯを燃焼さ
せた。その際のトータルの二次燃焼空気量と各位置での
ＯＤ（＝ＣＯ₂／（ＣＯ₂＋ＣＯ））の値を表２に示す。
また、その時の電力原単位と予熱シャフト上部での排ガ
ス温度、さらにダイオキシン等の有害物質の発生状況お
よびそれに伴う白煙、悪臭の状況を調査した。

【００８４】なお、炉内に溶鋼が溜まってきた時点で、
１２０ｋｇ／ｍｉｎでコークスをスラグ中にインジェク
ションしスラグフォーミング操業に移行し、黒鉛電極の
先端をフォーミングスラグ中に埋没させた。この時の電
圧は４００Ｖに設定した。予熱シャフト内のスクラップ
が溶解炉内でのスクラップの溶解に伴って下降したら、
予熱シャフト上部からスクラップ装入バケットからスク
ラップを供給し、予熱シャフト内のスクラップの高さを
一定の高さに保持した。

【００８５】このように、溶解炉内および予熱シャフト
内に連続してスクラップが存在する状態で溶解を進行さ
せ、溶解炉内に１８０トンの溶鋼が生成した段階で、６
０トンを炉内に残し、１チャージ分の１２０トンの溶鋼
を出鋼口から取鍋に出鋼した。出鋼時の溶鋼の温度は１
５５０℃であった。溶鋼中のＣ濃度は０．１％であっ
た。出鋼口付近の溶鋼は、酸素−オイルバーナーで加熱
した。

【００８６】１２０トン出鋼後も送酸とコークスインジ
ェクションを行いながらスラグフォーミング操業を行っ
て溶解を継続し、再度溶解炉内の溶鋼量が１８０トンに
なったら１２０トン出鋼することを繰り返した。表２の
結果は、この溶解を繰り返した５チャージの平均値を示
している。なお、表２の実施例４は本発明の範囲内であ
り、比較例４〜６は本発明の範囲から外れるものであ
る。比較例４は溶解炉でのＯＤが０．７以上であり、比
較例５は溶解炉が密閉状態でかつガス導入口からの空気
を吹き込まなかったものであるため、いずれもシャフト
出口の排ガス温度が低くかった。

【００８７】表２の結果から、実施例４では、シャフト
出口での排ガス温度を９００℃以上にすることができ、
したがって、ダイオキシン等の有害物質の発生量をほぼ
０にすることができ、白煙、悪臭の発生をなくすること
ができることが確認された。これに対して、シャフト出
口での温度が低い比較例４，５はいずれも有害物質が多
く発生し、白煙、悪臭も発生した。

【００８８】また、実施例では、スクラップが常に溶解
炉および予熱シャフトに存在し、しかも未燃焼のＣＯガ
スを二次燃焼させることができることから、スクラップ
の予熱効率が高く、電力原単位を低くすることができる
ことが確認された。これら実施例では、平均してｔａｐ
−ｔａｐ約３７分間で１２０トンの溶鋼が得られ、酸素
量４５Ｎｍ³／ｔ、コークス原単位３６ｋｇ／ｔで電力
原単位１４０〜１５０ｋＷｈ／ｔが得られ、空気の吹き
込みを行わなかった比較例５と比べ、８０ｋＷｈ／ｔも
電力原単位が低かった。出鋼した１２０トンの溶鋼は取
鍋炉（ＬＦ）により１６２０℃に昇温し、連続鋳造によ
り１７５×１７５ｍｍのビレットを製造した。

【００８９】

【表２】

【００９０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
溶解室と、その上部に直結する予熱シャフトとを有する
アーク溶解設備を用いてスクラップ等の冷鉄源を溶解す
るので、溶解室への冷鉄源の搬送供給のための装置を特
に必要としない。また、冷鉄源が溶解室と予熱シャフト
に連続して存在する状態を保つように予熱シャフトへ冷
鉄源を供給しながら溶解室内の冷鉄源をアークにより溶
解し、溶解室に所定量の溶鋼が溜まった時点で溶解室お
よび予熱シャフトに冷鉄源が存在する状態で溶鋼を出鋼
するので、次チャージの冷鉄源の予熱も可能であり、極
めて高効率の冷鉄源の溶解を実現することができる。さ
らに、溶解室で発生した未燃焼ガスを、溶解室内の湯面
から予熱シャフト上部の冷鉄源の上端位置までの範囲に
おいて複数段に形成されたガス導入口から冷鉄源装入部
分に酸素含有ガスを供給して燃焼させ、または、溶解室
への侵入空気と溶解室内の湯面から予熱シャフト上部の
冷鉄源の上端位置までの範囲において一段または複数段
に形成されたガス導入口から供給された酸素含有ガスに
より燃焼させ、その際に、酸素含有ガスにより前記未燃
焼分が燃焼した排ガスの前記予熱シャフト出口付近での
温度が所定温度以上になるようにし、その後排ガスを前
記予熱シャフト上部に連結された冷却部で急冷するの
で、未燃焼ガスを設備破損等がない条件で効率良く燃焼
させることができるとともに、有害物質の発生、および
白煙、悪臭の発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るアーク溶解設備を示
す断面図。

【図２】本発明の一実施形態に係るアーク溶解設備を示
す平面図。

【図３】本発明の他の実施形態に係るアーク溶解設備を
示す断面図。

【図４】本発明の実施例に適用したアーク溶解設備の一
部分を示す断面図。

【符号の説明】

１……溶解炉２……予熱シャフト３……鉄スクラップ４……スクラップ装入バスケット６……電極７……アーク８……溶鋼９……スラグ１２……ランス１３……バーナー１４……出鋼口１５……スラグドア（作業扉）１６……ガス導入口２０……排ガス処理系２１……ガス冷却塔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中山剛東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶解室と、その上方に直結する予熱シャ
フトとを有するアーク溶解設備を用いて冷鉄源を溶解す
る方法であって、冷鉄源が溶解室と予熱シャフトに連続
して存在する状態を保つように予熱シャフトへ冷鉄源を
連続的または断続的に供給しながら溶解室内の冷鉄源を
アーク加熱およびコークス等の補助熱源と酸素を溶解室
に供給することによって溶解し、溶解室に所定量の溶鋼
が溜まった時点で溶解室および予熱シャフトに冷鉄源が
存在する状態で溶鋼を出鋼するにあたり、溶解室内の湯
面位置から予熱シャフト上部の冷鉄源の上端位置までの
範囲において所定位置に複数段にガス導入口を設け、こ
れらガス導入口から冷鉄源装入部分に所定量の酸素含有
ガスを供給して溶解室から発生する未燃焼ガスを燃焼さ
せ、酸素含有ガスにより前記未燃焼ガスが燃焼して生成
した排ガスの前記予熱シャフト出口付近での温度が所定
温度以上になるようにし、その後排ガスを前記予熱シャ
フト上部に連結された冷却部で急冷することを特徴とす
る冷鉄源の溶解方法。
【請求項２】前記排ガスを冷却部で急冷後、排ガスに
吸着剤を供給することを特徴とすることを特徴とする請
求項１に記載の冷鉄源の溶解方法。
【請求項３】前記予熱シャフト出口付近での排ガス温
度が７５０℃以上であることを特徴とする請求項１また
は請求項２に記載の冷鉄源の溶解方法。
【請求項４】前記溶解室湯面からシャフト上部の冷鉄
源上端位置までの長さをＬとした場合に、０．７Ｌの位
置より上方で排ガスの未燃焼分の少なくとも一部を燃焼
させることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいず
れか１項に記載の冷鉄源の溶解方法。
【請求項５】前記酸素含有ガスの全吹き込み量は、そ
の中の酸素濃度と流量から計算される酸素量Ｑinが、溶
解室内に吹き込む酸素量Ｑ（Ｎｍ³／ｍｉｎ）に対し、
以下の（Ａ）式に示す関係になるようにすることを特徴
とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の
冷鉄源の溶解方法。０．５５Ｑ≦Ｑin≦０．９Ｑ ……（Ａ）
【請求項６】前記溶解室内に吹き込む酸素量が２５Ｎ
ｍ³／ｔ以上であることを特徴とする請求項１ないし請
求項５のいずれか１項に記載の冷鉄源の溶解方法。
【請求項７】溶解中および出鋼時に、溶解室および予
熱シャフトに１チャージ分の５０％以上の冷鉄源が残存
していることを特徴とする請求項１ないし請求項６のい
ずれか１項に記載の冷鉄源の溶解方法。
【請求項８】溶解室と、冷鉄源を予熱する予熱シャフ
トとを有するアーク溶解設備を用いて冷鉄源を溶解する
方法であって、冷鉄源を予熱シャフトから供給しながら
溶解室内の冷鉄源をアーク加熱およびコークス等の補助
熱源と酸素を溶解室内に供給することにより溶解するに
あたり、溶解室内の湯面位置から予熱シャフト上部の冷
鉄源の上端位置までの範囲において複数段にガス導入口
を設け、これらガス導入口から冷鉄源装入部分に酸素含
有ガスを供給して溶解室から発生する未燃焼ガスを燃焼
させる際に、酸素含有ガスにより前記未燃焼ガスが燃焼
して生成した排ガスの前記予熱シャフト出口付近での温
度が所定温度以上になるように、供給する酸素含有ガス
の量およびガス導入口の位置を調節し、その後排ガスを
前記予熱シャフト上部に連結された冷却部で急冷するこ
とを特徴とする冷鉄源の溶解方法。
【請求項９】前記予熱シャフト出口付近での排ガス温
度が７５０℃以上であることを特徴とする請求項８に記
載の冷鉄源の溶解方法。
【請求項１０】溶解室と、その上方に直結する予熱シ
ャフトとを有するアーク溶解設備を用いて冷鉄源を溶解
する方法であって、冷鉄源が溶解室と予熱シャフトに連
続して存在する状態を保つように予熱シャフトへ冷鉄源
を連続的または断続的に供給しながら溶解室内の冷鉄源
をアーク加熱およびコークス等の補助熱源と酸素を溶解
室に供給することによって溶解し、溶解室に所定量の溶
鋼が溜まった時点で溶解室および予熱シャフトに冷鉄源
が存在する状態で溶鋼を出鋼するにあたり、溶解室内に
空気を侵入させ、ＣＯ₂／（ＣＯ₂＋ＣＯ）をＯＤとした
場合にＯＤ＜０．７となるように溶解室内で未燃焼ガス
を燃焼させ、かつ溶解室内の湯面位置から予熱シャフト
上部の冷鉄源の上端位置までの範囲のにおいて所定位置
に一段または複数段にガス導入口を設け、これらガス導
入口から冷鉄源装入部分に所定量の酸素含有ガスを供給
して溶解室から発生する未燃焼ガスの残部を燃焼させ、
未燃焼ガスを燃焼させて生成した排ガスの前記予熱シャ
フト出口付近での温度が所定温度以上になるようにし、
その後排ガスを前記予熱シャフト上部に連結された冷却
部で急冷することを特徴とする冷鉄源の溶解方法。
【請求項１１】溶解室と、冷鉄源を予熱する予熱シャ
フトとを有するアーク溶解設備を用いて冷鉄源を溶解す
る方法であって、冷鉄源を予熱シャフトから供給しなが
ら溶解室内の冷鉄源をアーク加熱およびコークス等の補
助熱源と酸素を溶解室内に供給することにより溶解する
にあたり、溶解室内に空気を侵入させ、ＣＯ₂／（ＣＯ₂
＋ＣＯ）をＯＤとした場合にＯＤ＜０．７となるように
溶解室内で未燃焼ガスを燃焼させ、かつ溶解室内の湯面
位置から予熱シャフト上部の冷鉄源の上端位置までの範
囲のにおいて所定位置に一段または複数段にガス導入口
を設け、これらガス導入口から冷鉄源装入部分に所定量
の酸素含有ガスを供給して溶解室から発生する未燃焼ガ
スの残部を燃焼させ、未燃焼ガスを燃焼させて生成した
排ガスの前記予熱シャフト出口付近での温度が所定温度
以上になるようにし、その後排ガスを前記予熱シャフト
上部に連結された冷却部で急冷することを特徴とする冷
鉄源の溶解方法。
【請求項１２】前記予熱シャフト出口付近での排ガス
温度が７５０℃以上であることを特徴とする請求項１０
または請求項１１に記載の冷鉄源の溶解方法。
【請求項１３】０．３＜ＯＤとなるように溶解室内で
未燃焼ガスを燃焼させることを特徴とする請求項１０な
いし請求項１２のいずれか１項に記載の冷鉄源の溶解方
法。
【請求項１４】少なくとも、スクラップ上端面からそ
の２ｍ下方位置までの間に前記ガス導入口が形成されて
いることを特徴とする請求項１０ないし請求項１３のい
ずれか１項に記載の冷鉄源の溶解方法。
【請求項１５】冷鉄源を溶解するための溶解室と、そ
の上方に直結し、冷鉄源を予熱する予熱シャフトと、溶
解室内で冷鉄源を溶解するためのアーク電極と、冷鉄源
が溶解室と予熱シャフトに連続して存在する状態を保つ
ように予熱シャフトへ冷鉄源を連続的または断続的に供
給する冷鉄源供給手段と、前記溶解室にコークス等の補
助熱源を供給する補助熱源供給手段と、前記溶解室に酸
素を供給する酸素供給手段と、溶解室内の湯面位置から
予熱シャフト上部の冷鉄源の上端位置までの範囲におい
て所定位置に設けられ、冷鉄源装入部分に溶解室から発
生する未燃焼ガスを燃焼させるための酸素含有ガスを導
入する複数段のガス導入口と、前記予熱シャフトから排
出された排ガスを冷却する冷却部とを具備し、前記ガス
導入口から冷鉄源装入部分に所定量の酸素含有ガスを供
給して溶解室から発生する未燃焼ガスを燃焼させ、酸素
含有ガスにより前記未燃焼ガスが燃焼して生成する排ガ
スの前記予熱シャフト出口付近での温度が所定温度以上
になるようにすることを特徴とする冷鉄源の溶解設備。
【請求項１６】さらに、前記冷却部で急冷された排ガ
スに吸着剤を供給する吸着剤供給手段を有することを特
徴とする請求項１５に記載の冷鉄源の溶解設備。
【請求項１７】前記溶解室湯面からシャフト上部の冷
鉄源上端位置までの長さをＬとした場合に、０．７Ｌの
位置より上方で排ガスの未燃焼分の少なくとも一部が燃
焼されるようにガス導入口が形成されていることを特徴
とする請求項１６または請求項１６に記載の冷鉄源の溶
解設備。
【請求項１８】冷鉄源を溶解するための溶解室と、冷
鉄源を予熱する予熱シャフトと、溶解室内で冷鉄源を溶
解するためのアーク電極と、前記溶解室にコークス等の
補助熱源を供給する補助熱源供給手段と、前記溶解室に
酸素を供給する酸素供給手段と、溶解室内の湯面位置か
ら予熱シャフト上部の冷鉄源の上端位置までの範囲にお
いて所定位置に設けられ、冷鉄源装入部分に溶解室から
発生する未燃焼ガスを燃焼させるための酸素含有ガスを
導入する複数段のガス導入口と、前記予熱シャフトから
排出された排ガスを冷却する冷却部とを具備し、前記ガ
ス導入口から冷鉄源装入部分に所定量の酸素含有ガスを
供給して溶解室から発生する未燃焼ガスを燃焼させ、酸
素含有ガスにより前記未燃焼ガスが燃焼して生成する排
ガスの前記予熱シャフト出口付近での温度が所定温度以
上になるようにすることを特徴とする冷鉄源の溶解設
備。
【請求項１９】冷鉄源を溶解するための溶解室と、そ
の上方に直結し、冷鉄源を予熱する予熱シャフトと、溶
解室内で冷鉄源を溶解するためのアーク電極と、冷鉄源
が溶解室と予熱シャフトに連続して存在する状態を保つ
ように予熱シャフトへ冷鉄源を連続的または断続的に供
給する冷鉄源供給手段と、前記溶解室にコークス等の補
助熱源を供給する補助熱源供給手段と、前記溶解室に酸
素を供給する酸素供給手段と、前記溶解室内に未燃焼ガ
スを燃焼するための空気を導入する空気導入部と、溶解
室内の湯面位置から予熱シャフト上部の冷鉄源の上端位
置までの範囲において所定位置に設けられ、冷鉄源装入
部分に溶解室から発生する未燃焼ガスを燃焼させるため
の酸素含有ガスを導入する一段または複数段のガス導入
口と、前記予熱シャフトから排出された排ガスを冷却す
る冷却部とを具備し、前記空気導入部から侵入する空気
により溶解室内で未燃焼ガスを燃焼させ、かつ前記ガス
導入口から冷鉄源装入部分に所定量の酸素含有ガスを供
給して溶解室から発生する未燃焼ガスの残部を燃焼さ
せ、前記未燃焼ガスが燃焼して生成する排ガスの前記予
熱シャフト出口付近での温度が所定温度以上になるよう
にすることを特徴とする冷鉄源の溶解設備。
【請求項２０】冷鉄源を溶解するための溶解室と、冷
鉄源を予熱する予熱シャフトと、溶解室内で冷鉄源を溶
解するためのアーク電極と、前記溶解室にコークス等の
補助熱源を供給する補助熱源供給手段と、前記溶解室に
酸素を供給する酸素供給手段と、溶解室内の湯面位置か
ら予熱シャフト上部の冷鉄源の上端位置までの範囲にお
いて所定位置に設けられ、冷鉄源装入部分に溶解室から
発生する未燃焼ガスを燃焼させるための酸素含有ガスを
導入する一段または複数段のガス導入口と、前記予熱シ
ャフトから排出された排ガスを冷却する冷却部とを具備
し、前記空気導入部から侵入する空気により溶解室内で
未燃焼ガスを燃焼させ、かつ前記ガス導入口から冷鉄源
装入部分に所定量の酸素含有ガスを供給して溶解室から
発生する未燃焼ガスの残部を燃焼させ、前記未燃焼ガス
が燃焼して生成する排ガスの前記予熱シャフト出口付近
での温度が所定温度以上になるようにすることを特徴と
する冷鉄源の溶解設備。
【請求項２１】少なくとも、スクラップ上端面からそ
の２ｍ下方位置までの間に前記ガス導入口が形成されて
いることを特徴とする請求項１９または請求項２０に記
載の冷鉄源の溶解設備。