JPH1047862A - Arc melting furnace and melting method of cold iron source employing the same - Google Patents

Arc melting furnace and melting method of cold iron source employing the same

Info

Publication number
JPH1047862A
JPH1047862A JP3097797A JP3097797A JPH1047862A JP H1047862 A JPH1047862 A JP H1047862A JP 3097797 A JP3097797 A JP 3097797A JP 3097797 A JP3097797 A JP 3097797A JP H1047862 A JPH1047862 A JP H1047862A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
furnace
line
gas
oxygen
scrap
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3097797A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideaki Mizukami
秀昭 水上
Keiji Wakahara
啓司 若原
Hirotsugu Kubo
博嗣 久保
Shuzo Uchino
周三 内野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NKK Corp, Nippon Kokan Ltd filed Critical NKK Corp
Priority to JP3097797A priority Critical patent/JPH1047862A/en
Publication of JPH1047862A publication Critical patent/JPH1047862A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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

Landscapes

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

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the efficiency of secondary combustion of exhaust gas of a DC arc melting furnace and contrive the improvement of heat transfer efficiency to the total amount of scrap. SOLUTION: Three sets or more of nozzles 3a-3c, blowing oxygen O2 for burning combustible substances in exhaust gas, are disposed at such positions that the ratio of a height (h) from the level of molten metal to the height L from the level of molten metal to the upper end of a side wall becomes h/L=0.15-0.55 in such a direction of a gas port that an angle θ formed by the line of projection Lg in the horizontal plane of the blow line of gas and the line of projection Lc in a horizontal plane of a straight line, connecting the gas port and the center line G of an electrode satisfies a relation θr<θ<40 deg., wherein the angle θr represents an angle formed by the line of projection Lc and the line of projection Lg in the horizontal plane of the blowing line when the electrode is lowered and the blowing line comes in contacted with the circumferential surface of the electrode. Respective three pieces or more of nozzles are provided at tow or more steps The internal volume of the furnace can receive the initial charge of total amount of scrap. L/D=0.6-1.4 (here D is the inner diameter of the furnace). Cold iron source is molten by the melting furnace employing auxiliary fuel and more than 40Nm<3> /t of oxygen for primary combustion for oxidizing and burning the scrap.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、アーク溶解炉に
関するものであって、操業中の溶解炉から発生する排ガ
ス中のCOを炉内スクラップ層内で燃焼させ、その際発
生する燃焼熱を炉内のスクラップまたは溶鋼に効率良く
着熱させることができるアーク溶解炉に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an arc melting furnace, in which CO in exhaust gas generated from a melting furnace in operation is burned in a scrap layer in the furnace, and the combustion heat generated at the time is burned. TECHNICAL FIELD The present invention relates to an arc melting furnace that can efficiently heat scrap or molten steel therein.

【0002】[0002]

【従来の技術】アーク溶解炉内で発生するガスからの炉
内での効率的なエネルギー回収技術に、所謂炉内二次燃
焼技術、即ち、操業に際し補助燃料としてのコークスや
スクラップを酸化燃焼させるための酸素吹込みによる一
次燃焼により発生するCOと、一次燃焼で発生したCO
を更に炉内でCO2 に燃焼させる所謂二次燃焼のために
吹き込んだO2 との反応を炉内で促進させる技術、並び
に、上記二次燃焼で発生する二次燃焼熱をスクラップに
着熱させる技術とがある。
2. Description of the Related Art A so-called in-furnace combustion technique, that is, oxidative combustion of coke and scrap as auxiliary fuel in operation, is a technique for efficient energy recovery in a furnace from gas generated in an arc melting furnace. Generated by primary combustion due to oxygen injection and CO generated by primary combustion
Chakunetsu further techniques to accelerate the reaction in the furnace with the O 2 blown for so-called two places to burn to CO 2 post combustion in the furnace, as well as, the secondary combustion heat generated by the secondary combustion scrapped There is technology to make it.

【0003】アーク溶解炉で発生する排ガスの炉内での
着熱に有利なアーク溶解炉として、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O2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)。
[0003] As an arc melting furnace which is advantageous for heating of the exhaust gas generated in the arc melting furnace in the furnace, for example, Japanese Utility Model Laid-Open No.
Japanese Patent No. 167594 discloses that a furnace body shape capable of charging the entire amount of scrap at the initial charging in order to suppress heat energy loss in the furnace when additional metal scrap is charged during melting is provided. The height H from the sill level (indicating the upper end surface of the slag discharge port) to the upper end of the furnace body is 0.75 times or more the inner diameter D of the furnace shell, that is, H ≧ 0.75D
Further, as a secondary combustion technique, an opening for injecting O 2 or air is provided on the inner wall of the furnace at a height of 0.35 D or more from the sill level in the furnace, and CO in the exhaust gas is provided. It discloses a method of blowing the amount of air necessary for oxidizing CO to CO 2 according to the concentration (hereinafter referred to as “prior art 1”).

【0004】一方、アーク溶解炉における排ガスの潜熱
回収としての二次燃焼技術として、例えば、特開平5−
98364号公報は、炉内側壁に高さ方向二段にわたっ
て側壁内周の同一高さで等間隔の位置にO2 ガスジェッ
トランスを炉空間の垂直軸に対してほぼ切線方向に設
け、且つ、各段のO2 ガス噴出方向は同一円周方向に向
かせ、上段と下段とは噴出方向を逆まわり方向に向かせ
た吹込み装置を有するアーク溶解炉(以下、「先行技術
2」という)を開示している。
On the other hand, as a secondary combustion technique for recovering latent heat of exhaust gas in an arc melting furnace, for example, Japanese Patent Laid-Open No.
Japanese Patent No. 98364 discloses that an O 2 gas jet lance is provided on the inner wall of a furnace at two positions in the height direction and at equal intervals at the same height on the inner circumference of the side wall in a direction substantially perpendicular to the vertical axis of the furnace space; An arc melting furnace having a blowing device in which the O 2 gas ejection direction of each stage is directed in the same circumferential direction, and the upper and lower stages are directed in opposite directions to each other (hereinafter referred to as “prior art 2”). Is disclosed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述した先行技術1お
よび2はいずれも、排ガスからの炉内スクラップおよび
溶鋼へのエネルギー回収により、電気炉の消費電力原単
位の低減に寄与する利点を有する。しかしながら、先行
技術1では、排ガスによるスクラップ予熱効果が発揮さ
れる点で優れているが、排ガスの二次燃焼に関しては未
だ十分とはいえない。即ち、二次燃焼ノズル位置等の詳
細な設定はなされていない。単に、ブロアーで空気等を
炉内に送り込むことが記載されているだけである。
The above-mentioned prior arts 1 and 2 both have the advantage of contributing to a reduction in the unit power consumption of the electric furnace by recovering energy from the exhaust gas to scrap in the furnace and to molten steel. However, prior art 1 is excellent in that a scrap preheating effect by the exhaust gas is exerted, but it cannot be said that secondary combustion of the exhaust gas is still sufficient. That is, detailed settings such as the position of the secondary combustion nozzle are not made. It merely describes sending air or the like into the furnace by a blower.

【0006】一方、先行技術2によれば、二次燃焼技術
の改善により着熱効率が向上する点で有利である。しか
しながら、1回装入可能な炉体ではないので、溶解スク
ラップの全量に対する着熱効率向上を図ることはできな
い。また、先行技術1に開示された形状の炉体を有する
アーク溶解炉に対して先行技術2に開示された2次燃焼
技術を適正に採用して所期の目的を達成するためには、
2 ガスジェットランスの適正な配設位置、同ランスの
配設個数および同ランスの噴出方向等の適正化を図らな
ければならない。
On the other hand, the prior art 2 is advantageous in that the improvement of the secondary combustion technology improves the heat-releasing efficiency. However, since it is not a furnace body that can be charged once, it is not possible to improve the heating efficiency with respect to the entire amount of melting scrap. Also, in order to properly employ the secondary combustion technology disclosed in Prior Art 2 for an arc melting furnace having a furnace body having the shape disclosed in Prior Art 1, and achieve the intended purpose,
It is necessary to optimize the arrangement position of the O 2 gas jet lance, the number of the lances to be disposed, and the ejection direction of the lances.

【0007】従って、この発明の目的は上述した問題を
解決して、アーク溶解炉から発生する排ガスからの炉内
での効果的な二次燃焼技術によりエネルギー回収を、顕
熱と潜熱の両面から行ない、且つ着熱効率を向上させる
ことにより行ない、かくして総合的なエネルギー回収効
果を発揮することができるアーク溶解炉を提供すること
にある。
[0007] Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to recover energy by an effective secondary combustion technique in the furnace from exhaust gas generated from an arc melting furnace, from both sensible heat and latent heat. It is an object of the present invention to provide an arc melting furnace which can be performed by improving the heating efficiency and thus can exhibit a comprehensive energy recovery effect.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上述した
観点からアーク溶解炉の排ガスからのエネルギー回収率
を一段と高めることにより電力原単位の低減を図ること
ができるアーク溶解炉を開発すべく鋭意研究を重ねた。
SUMMARY OF THE INVENTION The present inventors have developed an arc melting furnace capable of reducing the power consumption by further increasing the energy recovery rate from the exhaust gas of the arc melting furnace from the above-mentioned viewpoint. I did my utmost research.

【0009】先ず、アーク溶解炉の溶解期における溶解
熱バランス式を簡略化すると下記(3)式で表わすこと
ができる。 ηe e +ηc c +ηm m +Qpr=Qs ------------(3) 但し、Qe :投入電力量 Qc :炭素の炉内燃焼発熱量 =(QCO+QCO2 ×PCD)×WC /860 Qm :金属(主に、Fe、Mn、Al、Si等)の酸化
による発熱量(通常、80〜90kWh/ton 程度) ηe :投入電力の平均着熱効率(0.7〜0.8程度) ηc :炭素の炉内燃焼熱の平均着熱効率 ηm :金属酸化熱の平均着熱効率、 Qpr:スクラップ予熱による顕熱量 Qs :スクラップ溶解に必要な着熱量(通常380kWh/ton
程度) WC :溶解期溶鋼単位重量当たり炉内燃焼C量(Kg/to
n) PCD(Post Combution Degre
e):二次燃焼率 即ち、スクラップ溶解に必要な着熱量Qs は、投入電力
量Qe 、炭素の炉内燃焼発熱量Qc および金属酸化によ
る発熱量Qm からなる各発熱量の平均着熱効率、並び
に、スクラップ予熱の持ち込み顕熱に依存する。本発明
の課題はこれら各熱量の内、特に炭素の炉内燃焼熱を高
効率で利用することにあり、従って、その平均着熱効率
ηc を大きくすることにある。かくして、排ガスエネル
ギー利用を図ることができる。
First, the melting heat balance equation in the melting period of the arc melting furnace can be simplified to be expressed by the following equation (3). η e Q e + η c Q c + η m Q m + Q pr = Q s (3) where Q e is the input electric energy Q c is the calorific value of carbon combustion in the furnace = (Q CO + Q CO2 × PCD) × W C / 860 Q m : calorific value due to oxidation of metal (mainly Fe, Mn, Al, Si, etc.) (usually about 80 to 90 kWh / ton) η e : input Average heat transfer efficiency of electric power (approximately 0.7 to 0.8) η c : Average heat transfer efficiency of combustion heat of carbon in the furnace η m : Average heat transfer efficiency of metal oxidation heat, Q pr : Sensible heat amount by scrap preheating Q s : The amount of heat required to dissolve the scrap (normally 380kWh / ton
) W C : Burning C in furnace per unit weight of molten steel in melting period (Kg / to
n) PCD (Post Combination Degre)
e): post combustion ratio i.e. Chakunetsuryo Q s necessary scrap melting, the input power amount Q e, the average of the calorific value consisting of the calorific value Q m by the furnace combustion calorific value Q c and the metal oxide of the carbon It depends on the heat transfer efficiency and the sensible heat brought in by scrap preheating. Among these the heat of the object of the present invention, in particular lies in utilizing the furnace combustion heat of carbon at high efficiency, therefore, is to increase the average deposition thermal efficiency eta c. Thus, the exhaust gas energy can be used.

【0010】上記(3)式中、ηc は、浴内での下記
(4)式による炭素の一次燃焼、および、炉内空間で
の下記(5)式による炭素の二次燃焼によって発生する
燃焼熱の炉内被加熱物(スクラップおよび溶湯)への平
均着熱効率である。
In the above equation (3), η c is generated by the primary combustion of carbon in the bath according to the following equation (4) and the secondary combustion of carbon in the furnace space according to the following equation (5). This is the average heat transfer efficiency of the combustion heat to the heating target (scrap and molten metal) in the furnace.

【0011】 C+(1/2)O2 →CO+Qco,Qco=2450Kcal/Kg炭素----(4) CO+(1/2)O2 →CO2 +Qco2 ,Qco2=5630Kcal/Kg 炭素 ---------------- (5) そして、ηc は下記(6)式で表わすことができる。C + (1/2) O 2 → CO + Q co , Q co = 2450 Kcal / Kg carbon --- (4) CO + (1/2) O 2 → CO 2 + Q co2 , Q co2 = 5630 Kcal / Kg carbon ---------------- (5) And η c can be expressed by the following equation (6).

【0012】 ηc ={Qcoηco+Qco2 PCDηco2 }/(Qco+Qco2 ×PCD) ------------------(6) 但し、CO2 :排ガス中のCO2 比率(vol.% ) CO :排ガス中のCO比率(vol.% ) ここで、ηcoは浴内での炭素の燃焼熱の着熱効率であ
り、これは溶解炉の形状や操業条件の影響を受けにく
く、且つ高効率である。また、二次燃焼率PCDは最近
の技術開発により0.8程度まで高められている。従っ
て、電力原単位低減にはPCDを高め、Qc を上げるこ
と、および、ηc を大きくするために、炉内空間でのC
Oの燃焼熱の着熱効率ηco2 を高めることが必須要件と
なる。
[0012] η c = {Q co η co + Q co2 PCDη co2} / (Q co + Q co2 × PCD) ------------------ (6) However, CO 2 : CO 2 ratio in exhaust gas (vol.%) CO: CO ratio in exhaust gas (vol.%) Where η co is the heat transfer efficiency of the heat of combustion of carbon in the bath, which is the shape of the melting furnace And high efficiency with little influence from operating conditions. The secondary combustion rate PCD has been increased to about 0.8 by recent technological development. Therefore, increasing the PCD in reducing power consumption rate, raising the Q c, and, in order to increase the eta c, C in the furnace space
It is an essential requirement to increase the heat transfer efficiency η co2 of the combustion heat of O.

【0013】一溶解分のスクラップを初装入で全量収容
することができる炉(「1回装入炉」という)を用いれ
ば、初装入スクラップの溶落ち後にスクラップを追加装
入する2回装入炉または3回装入炉に比べて、1チャー
ジ分のスクラップの全量が溶解の初期から炉内に装入さ
れているので、ηco2 を高めることができ、従って、η
c を高めることができるので、本発明では1回装入即
ち、1チャージ分のスクラップ全量を初装入のチャンス
に装入できることを前提とする。
[0013] If a furnace capable of accommodating the entire amount of scrap for one melting in the initial charging (referred to as "single charging furnace") is used, the scrap is additionally charged after the initial charging scrap burns down. Compared to the charging furnace or the triple charging furnace, η co2 can be increased because the entire amount of scrap for one charge is charged into the furnace from the beginning of melting, and therefore η co2 can be increased.
Since c can be increased, the present invention is based on the premise that one-time charging, that is, the entire amount of scrap for one charge can be charged at the chance of initial charging.

【0014】さて、アーク溶解炉の炉内空間に酸素含有
ガスを吹き込んで、溶解炉から発生する排ガス中COを
燃焼させる場合、吹込み用ガスノズルを1本、2本、3
本と順次増やしていくと、上記(3)式中の炭素の炉内
燃焼熱の平均着熱効率ηc が上昇することがわかった。
この上昇は(6)式より、COの2次燃焼率PCDの向
上と共に炉内空間でのCO燃焼熱の着熱効率ηco2 が上
昇したことによるものであると考えられる。
When oxygen-containing gas is blown into the furnace space of the arc melting furnace to burn CO in exhaust gas generated from the melting furnace, one, two or three gas nozzles for blowing are used.
It was found that the average heat transfer efficiency η c of the combustion heat of the carbon in the furnace in the above equation (3) increases as the number of books increases.
According to the equation (6), it is considered that this increase is due to the increase in the COD heat rate η co2 in the furnace space together with the improvement in the secondary combustion rate PCD of CO.

【0015】図1は、ガスノズルの本数と炭素の炉内燃
焼熱の平均着熱効率ηc との関係を示すグラフである。
ここで、溶解炉は公称120tonの直流アーク溶解
炉、炉内径Dは7000mm、炉内湯面から炉内側壁の
上端までの高さ(以下、「フリーボード」という)Lは
4000mmでL/D=0.57であり、ガスノズルの
取り付け高さhは炉内湯面から1000mm、h/L=
0.25である。同図によれば、炭素の炉内燃焼熱の平
均着熱効率ηc を高めるためにガスノズルの本数を3本
以上とすべきである。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the number of gas nozzles and the average heat transfer efficiency η c of combustion heat of carbon in a furnace.
Here, the melting furnace is a DC arc melting furnace having a nominal 120 ton, the furnace inner diameter D is 7000 mm, the height (hereinafter, referred to as “free board”) L from the furnace surface to the upper end of the furnace inner wall is 4000 mm, and L / D = 0.57, the mounting height h of the gas nozzle is 1000 mm from the surface of the furnace, h / L =
0.25. According to the figure, the number of gas nozzles should be three or more in order to increase the average heat transfer efficiency η c of combustion heat of carbon in the furnace.

【0016】なお、炉内湯面とは、一溶解分のスクラッ
プが全量溶解したときの溶鋼の上表面を指すものとする
(以降、同じ)。図2に、フリーボードLおよび炉内径
Dの定義を図示する。
Note that the in-furnace surface refers to the upper surface of molten steel when the entire amount of scrap for one melting is melted (the same applies hereinafter). FIG. 2 illustrates the definitions of the free board L and the furnace inner diameter D.

【0017】一方、上記ガスノズルの本数が多すぎると
設備および運転コストが高くなるのでこの点からの制約
を受ける。また、ガスノズルの適正本数は、ηc に及ぼ
す各ガスノズル間隔と吹込みガスの初速または圧力との
関係が影響する。以上を考慮し、同一高さに設置するガ
スノズル本数は3〜6本の範囲内にするのが望ましい。
On the other hand, if the number of the gas nozzles is too large, the equipment and operation costs are increased, so that there is a restriction from this point. The appropriate number of gas nozzles is affected by the relationship between each gas nozzle interval that affects η c and the initial speed or pressure of the blown gas. In consideration of the above, it is desirable that the number of gas nozzles installed at the same height be within a range of 3 to 6.

【0018】次に、ガスノズルを設置する高さは、低い
ほど炭素の炉内燃焼熱の平均着熱効率ηc は大きくなる
が、湯面から一定の高さを保持しないと溶湯スプラッシ
ュによりガスノズルが損傷し易い。一方、その位置が高
くなり過ぎると、ηc の低下が著しくなる。
Next, as the height at which the gas nozzle is installed is lower, the average heat transfer efficiency η c of the combustion heat of carbon in the furnace increases, but the gas nozzle is damaged by the molten metal splash unless a certain height is maintained from the surface of the molten metal. Easy to do. On the other hand, if the position is too high, η c will decrease significantly.

【0019】図3は、ガスノズルの湯面からの配設高さ
hとフリーボードLとの比h/Lと、炭素の炉内燃焼熱
の平均着熱効率ηc との関係を示すグラフである。ここ
で、溶解炉は公称120tonの直流アーク溶解炉、炉
内径Dは7000mm、フリーボードLは4000mm
であり、ガスノズルは同一高さhに3本設置した場合で
ある。同図によれば、炭素の炉内燃焼熱の平均着熱効率
ηc を高めるためにガスノズルを設置すべき適正な高さ
は、湯面からの配設高さhに依存し、湯面から側壁の上
端までの高さLとの間の関係が、h/L=0.55より
小さい条件でη c を大きくすることができることがわか
る。h/Lは小さい方がηC は上昇するが、上述したス
プラッシュの問題からh/L>0.15が必要である。
FIG. 3 shows the arrangement height of the gas nozzle from the molten metal surface.
h to the ratio of h / L to the free board L and the heat of combustion of carbon in the furnace
Average heat transfer efficiency ηc6 is a graph showing a relationship with the graph. here
The melting furnace is a 120 ton DC arc melting furnace, furnace
Inner diameter D is 7000 mm, free board L is 4000 mm
And three gas nozzles are installed at the same height h.
is there. According to the figure, the average heat transfer efficiency of carbon combustion heat in the furnace
ηcHeight where the gas nozzle should be installed to increase the height
Depends on the installation height h from the surface,
The relationship between the height L to the end is from h / L = 0.55.
Η under small conditions cYou can see that
You. The smaller h / L is ηCRises, but the
H / L> 0.15 is necessary due to the problem of the splash.

【0020】ガスノズルを設置する高さの水準数(段
数)は、溶解炉のL/Dの値が増加し、炉体が縦長にな
るに従い増やすことによりガス流れの乱流を維持しηc
を高く維持することができる。この観点から、溶解炉の
L/Dが1.0超えの炉体の場合には、ガスノズルの設
置段数を2以上にすることが望ましい。
The number of levels (number of stages) at which the gas nozzles are installed is increased as the L / D value of the melting furnace increases and the furnace body becomes longer in length, thereby maintaining the turbulence of the gas flow to maintain η c.
Can be kept high. From this viewpoint, in the case of a furnace body in which the L / D of the melting furnace exceeds 1.0, it is desirable to set the number of gas nozzle installation stages to two or more.

【0021】次に、ガスノズルの吹出し口の方向は、酸
素含有ガスの吹出し線が上部アーク電極が降下した状態
のときこれと衝突してはならない。即ち、ガスノズルの
ガス吹出し口の方向は、酸素含有ガスの吹出し線の水平
面内への投影線と、吹出し口と上部アーク電極の中心軸
線とを結ぶ直線の上記水平面内への投影線(投影線Lc
という)とのなす角度θは、酸素含有ガスの吹出し線が
上部アーク電極が降下した状態のときにアーク電極の周
面と接するときの酸素含有ガスの吹出し線の上記水平面
内への投影線と上記投影線Lc とのなす角度をθr
(°)とすると、角度θはθr よりも大きくする。しか
も、角度θを40°未満とすべきである。
Next, the direction of the outlet of the gas nozzle should not collide with the outlet line of the oxygen-containing gas when the upper arc electrode is lowered. In other words, the direction of the gas outlet of the gas nozzle is such that the projection line of the oxygen-containing gas outlet line into the horizontal plane and the straight line connecting the outlet and the central axis of the upper arc electrode into the horizontal plane (projection line) Lc
The angle θ between the projected line of the oxygen-containing gas and the projected line of the oxygen-containing gas when the upper arc electrode is in contact with the peripheral surface of the arc electrode when the upper arc electrode is in a lowered state. The angle formed by the projection line Lc is θr
(°), the angle θ is made larger than θr. Moreover, the angle θ should be less than 40 °.

【0022】ガスノズルの吹出し口の方向をこのように
限定するのは、酸素含有ガスが電極カーボンの酸化損傷
の原因となるのを防止しなければならず、一方、角度θ
を40°未満とするのは酸素含有ガスが炉内側壁(耐火
物、水冷パネル等)材料に衝突することによる耐火物の
損傷を防止するためである。更に、上記条件に付加して
ガスノズルの吹出し口の方向は、水平方向よりも斜め下
方に向け、ガスノズル設置段数が一つのときは浴表面に
向けることが望ましい。
The reason for limiting the direction of the outlet of the gas nozzle in this way is to prevent the oxygen-containing gas from causing oxidative damage to the electrode carbon, while the angle θ
Is set to less than 40 ° in order to prevent damage to the refractory due to collision of the oxygen-containing gas with the furnace inner wall (refractory, water-cooled panel, etc.) material. Furthermore, in addition to the above conditions, it is desirable that the direction of the outlet of the gas nozzle is directed obliquely downward from the horizontal direction, and is directed toward the bath surface when the number of gas nozzle installation stages is one.

【0023】酸素含有ガスとしては純酸素ガスを使用す
ると二次燃焼率PCDを一層向上させることができる。
また、純酸素ガスは排ガスで加熱して用いれば排ガスエ
ネルギーの利用率が一層向上する。
When pure oxygen gas is used as the oxygen-containing gas, the secondary combustion rate PCD can be further improved.
If pure oxygen gas is used after being heated by exhaust gas, the utilization rate of exhaust gas energy is further improved.

【0024】酸素原単位を種々変更して、本発明を適用
する場合の電力原単位に及ぼす一次燃焼用の酸素原単位
の影響を調べた。溶解量150トンの初装入1チャンス
でスクラップの全量が炉内に装入できる炉であって、h
/L=0.25の位置に二次燃焼ノズルを周囲に5本設
置した。二次燃焼用酸素量は、一次燃焼用酸素量の30
%の量とした。
The effect of the oxygen consumption rate for primary combustion on the power consumption rate when applying the present invention was examined by variously changing the oxygen consumption rate. A furnace in which the entire amount of scrap can be charged into the furnace with one chance of initial charging with a melting amount of 150 tons.
Five secondary combustion nozzles were installed around /L=0.25. The amount of oxygen for secondary combustion is 30 times the amount of oxygen for primary combustion.
%.

【0025】図4に上記試験結果を示す。同図より、酸
素原単位が40Nm3 /t以上のとき単位重量当たりの
電力原単位の減少が著しく二次燃焼の効果が顕著になっ
た。従って、この発明では一次燃焼用の酸素量を40N
3 /t以上に限定する。
FIG. 4 shows the test results. As shown in the figure, when the oxygen intensity is 40 Nm 3 / t or more, the power intensity per unit weight is significantly reduced, and the effect of the secondary combustion becomes remarkable. Therefore, in the present invention, the amount of oxygen for primary combustion is set to 40N.
m 3 / t or more.

【0026】フリーボードLと炉内径Dとの比L/D
は、効率的なアークの形状および発生方向と炉内のスク
ラップ装入分布との関係を左右する要因であって、ア−
クからスクラップへの着熱効率に大きく影響するものと
考えられる。そこで、この着熱効率に着目して、L×D
2 が一定であるという条件、即ち、炉内湯面よりも上方
の炉内容積を一定にした各種L/Dの実用小型ア−ク炉
を用いて、ア−ク炉外へ持ち去られる排ガスの熱損失に
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
全てのスクラップを装入し、常法によるア−ク炉試験操
業を行なった。
Ratio L / D between free board L and inner diameter D of furnace
Is a factor that affects the relationship between the shape and direction of efficient arc generation and the distribution of scrap charged in the furnace.
It is thought that this greatly affects the heat transfer efficiency from scrap to scrap. Focusing on this heat transfer efficiency, L × D
2 is constant, that is, the heat of the exhaust gas carried out of the arc furnace using a practical small-scale arc furnace of various L / Ds in which the furnace volume above the furnace surface is constant. Tested for loss. In the test dissolution, scraps having a constant bulk density were used in each of the chargers, all the scraps were initially charged, and an arc furnace test operation was performed by a conventional method.

【0027】図5は、フリーボード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。同図は酸素含有ガスによる炉内2次燃焼を行なわな
かった場合であり、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の割合で表わしたものである。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the ratio L / D between the freeboard L and the inner diameter D of the furnace and the heat loss ratio of the exhaust gas. The figure shows the case where the in-furnace secondary combustion with the oxygen-containing gas was not performed, and the heat loss ratio of the exhaust gas was L / D = 0.
It is expressed as a ratio of the sum of the sensible heat and the latent heat of the exhaust gas in the test charge to the sum of the sensible heat and the latent heat of the exhaust gas in the test charge in the case of 55.

【0028】図5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程度にまで改善
され、その効果も操業コスト上有用なものである。更
に、L/Dが大きくなると、排ガスの熱損失比は一層低
下している。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改善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。排ガスの熱損失比、並び
に、上記設備の投資および運転コストを考慮した場合、
L/Dは0.7〜1.2の範囲内であることが望まし
い。
As is apparent from FIG. 5, the heat loss ratio of the exhaust gas decreases as L / D increases. L / D is 0.
The heat loss ratio of the exhaust gas in No. 6 is improved to about 0.90, and the effect is also useful in operating costs. Furthermore, as L / D increases, the heat loss ratio of the exhaust gas further decreases. However, even if L / D exceeds 1.4, the improvement in the heat loss ratio of the exhaust gas is small and almost saturated. on the other hand,
As the L / D increases, the electrode lifting device, building,
Disadvantages are that the specifications of the heating equipment and the furnace body cooling equipment must be increased. When the L / D exceeds 1.4, the disadvantage becomes a problem. Considering the heat loss ratio of the exhaust gas, and the investment and operating costs of the above facilities,
L / D is desirably in the range of 0.7 to 1.2.

【0029】従って、スクラップの溶解効率の向上を図
り、且つトータルコストを下げるためには、L/Dは
0.6〜1.4、望ましくは、0.7〜1.2の範囲内
とするのがよい。
Therefore, in order to improve the dissolving efficiency of scrap and reduce the total cost, the L / D should be in the range of 0.6 to 1.4, preferably 0.7 to 1.2. Is good.

【0030】ここで、1回装入炉の要件を求める。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、L、D、および、スクラップの装入量Wの間
には、下記(7)式: L/D=(4/π){(ρl −ρS ’)/(ρl ρS ’)}(W/D3 ) ------------(7) 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。ア−ク炉においては種々の形態の製鋼用
スクラップが使用され、これらスクラップの嵩密度は
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、0.7t/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、フリーボードL、および、炉内径Dが求
められる。例えば、W=120tとすれば、この発明に
おける望ましい条件であるL/D≧0.6が満たされる
ためには、炉内径D≦6.9(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)、即ち、L/D≧0.6であれば
よい。一方、L/Dが大きくなり過ぎると、炉側壁への
熱損失が大きくなり、上述したようにL/Dを1.4以
下にするのがよい。
Here, the requirements for a single charging furnace are determined. By determining the amount of scrap charged per charge and L / D, and calculating L and D determined in accordance therewith, a desired furnace size can be obtained. In a normal arc furnace, the following equation (7) is applied between L, D and the charged amount W of scrap: L / D = (4 / π) {(ρ 1 −ρ S ′) / (Ρ l ρ S ')} (W / D 3 ) ------------ (7) where ρ l : density of molten steel ρ S ': bulk density of scrap W: density of scrap There is a relationship with the charge. In the arc furnace, various forms of scrap for steelmaking are used, and the bulk density of these scraps ranges from 0.3 to 1.0 t / m 3 , but the weighted average value is 0. It is about 0.7 t / m 3 . Therefore, the scrap charging amount W for one charge and L /
Given D, the free board L and the furnace inner diameter D are obtained. For example, if W = 120t, in order to satisfy L / D ≧ 0.6, which is a desirable condition in the present invention, the furnace inner diameter D ≦ 6.9 (m) and the furnace must be The height L to the upper end of the inner wall depends on the value of D,
L ≧ 0.6 × D (m), that is, L / D ≧ 0.6. On the other hand, if the L / D is too large, the heat loss to the furnace side wall will be large, and it is preferable to set the L / D to 1.4 or less as described above.

【0031】従って、1回装入炉の炉体形状としては、
L/D=0.6〜1.4とするのが望ましい。なお、1
回装入炉で操業すると、操業中の炉蓋の開閉に伴う炉熱
損失が無くなること、また、溶解期においては、電極か
らのアークがスクラップに囲まれて発生しているので投
入電力のスクラップへの着熱効率も高くなることの二つ
の効果も加わる。
Accordingly, the shape of the furnace body of the single charging furnace is as follows.
It is desirable that L / D = 0.6 to 1.4. In addition, 1
When operating in a recharge furnace, there is no furnace heat loss due to opening and closing of the furnace lid during operation, and in the melting period, the arc from the electrode is surrounded by scrap, so the input power scrap The two effects of increasing the heat transfer efficiency to the surface are also added.

【0032】上述した1回装入炉を用いた場合と従来の
2回または3回装入炉を用いた場合とを、炭素の炉内燃
焼熱の平均着熱効率ηc について比較する。図6は、溶
解期における炭素の炉内燃焼熱の平均着熱効率ηc に及
ぼす、1回、2回および3回装入炉の違いによる影響を
示すグラフである。同図によれば、2回および3回装入
炉に比較して1回装入炉の場合には、炭素の炉内燃焼熱
の平均着熱効率ηc が大幅に向上している。
The average heat transfer efficiency η c of the combustion heat in the furnace of carbon is compared between the case where the above-described one-time charging furnace is used and the case where the conventional two- or three-time charging furnace is used. FIG. 6 is a graph showing the influence on the average heat transfer efficiency η c of the in-furnace combustion heat of carbon during the melting period due to the difference between once, twice and three-time charging furnaces. According to the figure, in the case of the single charging furnace, the average heat transfer efficiency η c of the combustion heat of carbon in the furnace is significantly improved as compared with the double charging furnace and the triple charging furnace.

【0033】本発明者等は上述した知見に基づき、アー
ク溶解炉からの排ガスが有するトータルエネルギーを炉
内被加熱物(加熱中スクラップおよび溶湯)に対して従
来よりも更に高い着熱効率が得られるアーク溶解炉を考
案し、次いで、一溶解分のスクラップを追加装入するこ
となしに1チャンスで全量を装入した上で上記高着熱の
アーク溶解炉で加熱・溶解することにより、従来みられ
なかった効果が得られることを確認した。
Based on the findings described above, the present inventors can obtain a higher heat transfer efficiency to the objects to be heated (scrap and molten metal during heating) in the furnace by using the total energy of the exhaust gas from the arc melting furnace. By devising an arc melting furnace, and then charging the entire amount in one chance without adding additional scrap for one melting point, heating and melting in the above-mentioned high heat-charging arc melting furnace, It was confirmed that an effect that could not be obtained was obtained.

【0034】この発明のアーク溶解炉は下記の通りであ
る。請求項1記載のアーク溶解炉は下記に特徴を有する
ものである。溶解炉の内容積が一溶解分のスクラップ全
量を初装入チャンスで収容可能であって、この溶解炉の
炉内側壁に、溶解炉で原料を加熱し溶解しそして精錬す
る際に発生する高温の排ガス中の可燃物質例えば、CO
ガスを燃焼させる、即ち二次燃焼させるために、酸素含
有ガスを炉内空間に吹き込むガスノズルを設ける。ガス
ノズルは排ガス中の可燃物質の燃焼効率向上のため3本
以上を設け、その位置としては、炉内湯面からの高さを
hとし、フリーボードをLとすると、下記(1)式: h/L=0.15〜0.55 ---------------- (1) の関係を満たすものである。
The arc melting furnace of the present invention is as follows. The arc melting furnace according to the first aspect has the following features. The inner volume of the melting furnace can accommodate the entire amount of scrap for one melting at the initial charging chance, and the high temperature generated when the raw material is heated, melted and refined in the melting furnace on the inner wall of the furnace. Combustible substances in exhaust gas of
In order to burn the gas, that is, to perform the secondary combustion, a gas nozzle for blowing an oxygen-containing gas into the furnace space is provided. If the gas nozzle is provided with three or more gas nozzles to improve the combustion efficiency of combustible substances in the exhaust gas, the height is set to h from the furnace surface, and the free board is set to L, the following equation (1): h / L = 0.15 to 0.55 (1)

【0035】更に、上記ガスノズルのガス吹出し口の方
向は、酸素含有ガスの吹出し線の水平面内への投影線
(以下、「投影線Lg 」という)と、上記吹出し口と上
部アーク電極の中心軸線(以下、「G」という)とを結
ぶ直線の上記水平面内への投影線(以下、「投影線Lc
」という)とのなす角度θは、酸素含有ガスの吹出し
線が上部アーク電極が降下した状態のときにこのアーク
電極の周面と接するときの酸素含有ガスの吹出し線の上
記水平面内への投影線が上記投影線Lc となす角度をθ
r (°)とした場合に、θr <θ<40°なる関係を満
たすものとする。この発明は上記条件をすべて満たすこ
とに特徴を有する。
Further, the direction of the gas outlet of the gas nozzle is such that the projected line of the oxygen-containing gas outlet line onto the horizontal plane (hereinafter referred to as "projected line Lg") and the central axis of the outlet and the upper arc electrode. (Hereinafter referred to as “G”) and a projection line onto the horizontal plane (hereinafter referred to as “projection line Lc”).
Is defined as the projection of the oxygen-containing gas blowout line into the horizontal plane when the oxygen-containing gas blowout line contacts the peripheral surface of the arc electrode when the upper arc electrode is in a lowered state. The angle between the line and the projection line Lc is θ
When r (°), the relationship of θr <θ <40 ° is satisfied. The present invention is characterized by satisfying all the above conditions.

【0036】請求項2記載のアーク溶解炉は、請求項1
記載の溶解炉に、更に、上述したガスノズルの取付位置
を、炉内湯面から一水準の高さに限定せず、2次燃焼の
効果をより大きくするためにフリーボードの高さが大き
い場合には高さを二水準以上とする。そして、各々の水
準の高さに3本以上のガスノズルを設けることに特徴を
有するものである。
The arc melting furnace according to the second aspect is the first aspect of the invention.
In the melting furnace described above, further, the mounting position of the above-mentioned gas nozzle is not limited to a certain level from the surface of the furnace, and the height of the free board is large in order to further increase the effect of the secondary combustion. Has two or more heights. And it is characterized by providing three or more gas nozzles at each level of height.

【0037】請求項3記載のアーク溶解炉は、請求項2
記載の溶解炉に、更に、溶解炉の内容積を、一溶解分の
スクラップ全量を初装入チャンスに装入することができ
る容積を持たせるに当たり、フリーボードLと炉内径D
との間の関係が下記(2)式: L/D=0.6〜1.4 ---------------- (2) を満たすようにすることにより、排ガスエネルギーおよ
びアークエネルギーを一層効率よく利用することができ
ることに特徴を有するものである。
The arc melting furnace according to the third aspect is the second aspect of the invention.
In order to further increase the internal volume of the melting furnace to a volume capable of charging the entire amount of scrap for one melting at the initial charging chance, the freeboard L and the inner diameter D of the furnace were described.
By satisfying the following equation (2): L / D = 0.6 to 1.4 ---------------- (2) It is characterized in that exhaust gas energy and arc energy can be used more efficiently.

【0038】この発明の、アーク溶解炉を用いた冷鉄源
の溶解方法は下記の通りである。請求項4記載のアーク
溶解炉を用いた冷鉄源の溶解方法は下記に特徴を有する
ものである。即ち、請求項1〜3の内いずれか一つに記
載されたアーク溶解炉を用い、当該溶解炉に備わった全
ての機能を活用し、更に、溶解・精錬中の溶解炉内に、
コークス等の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 method for melting a cold iron source using an arc melting furnace according to the present invention is as follows. The method for melting a cold iron source using the arc melting furnace according to claim 4 has the following features. That is, using the arc melting furnace according to any one of claims 1 to 3, utilizing all the functions provided in the melting furnace, further, in the melting furnace during melting and refining,
It is characterized by blowing primary combustion oxygen for oxidizing and burning auxiliary fuel such as coke and scrap.

【0039】請求項5記載のアーク溶解炉を用いた冷鉄
源の溶解方法は、本発明の効果を一層顕著にするため
に、請求項4に記載された溶解方法において、一次燃焼
用酸素を40Nm3 /t以上使用することに特徴を有す
るものである。
The method for melting a cold iron source using an arc melting furnace according to the fifth aspect of the present invention is characterized in that the primary combustion oxygen is added to the melting method according to the fourth aspect to make the effect of the present invention more remarkable. It is characterized by using at least 40 Nm 3 / t.

【0040】[0040]

【発明の実施の形態】次に、この発明を、図面を参照し
ながら更に説明する。図7はこの発明のアーク溶解炉の
一実施態様を示す、一部切欠き概略構成図であり、図8
〜11は図7要部概略断面図であって、図8および9は
それぞれ図7のX−X線およびY−Y線水平断面図であ
り、図10および11はそれぞれ図8および9のA−A
線およびB−B線縦断面図である。
Next, the present invention will be further described with reference to the drawings. FIG. 7 is a partially cutaway schematic configuration view showing an embodiment of the arc melting furnace of the present invention.
8 to 9 are horizontal cross-sectional views taken along lines XX and YY of FIG. 7, respectively, and FIGS. 10 and 11 are sectional views taken along line A of FIGS. 8 and 9, respectively. -A
FIG. 3 is a vertical sectional view taken along line BB and line BB.

【0041】図7に示すように、直流アーク溶解炉1の
側壁2の内部には、高さ方向2段にわたり酸素含有ガス
を炉内に吹き込むためのガスノズルが各段に3個ずつ、
合計6個のガスノズル3a、3b、・・、3fが取り付
けられており、各ガスノズルは、酸素含有ガス配管系4
を介して酸素含有ガス供給装置5に接続している。一
方、直流アーク溶解炉1の炉蓋6(図2参照)には排ガ
ス系配管7(図2参照)が接続し溶解炉排風機(図示せ
ず)に通じている。排ガス系配管7の途中からは排ガス
サンプリング装置8を経て排ガス分析装置9が接続さ
れ、これから酸素含有ガス供給制御装置10に送信ケー
ブルが接続され、更に酸素含有ガス供給装置5に接続し
ている。
As shown in FIG. 7, inside the side wall 2 of the DC arc melting furnace 1, three gas nozzles for blowing oxygen-containing gas into the furnace over two stages in the height direction are provided.
A total of six gas nozzles 3a, 3b,..., 3f are attached.
Is connected to the oxygen-containing gas supply device 5 via the. On the other hand, an exhaust gas piping 7 (see FIG. 2) is connected to a furnace cover 6 (see FIG. 2) of the DC arc melting furnace 1 and communicates with a melting furnace exhaust fan (not shown). An exhaust gas analyzer 9 is connected to a part of the exhaust gas piping 7 via an exhaust gas sampling device 8, a transmission cable is connected to the oxygen-containing gas supply control device 10, and further connected to the oxygen-containing gas supply device 5.

【0042】溶解炉の炉体形状は、一溶解分のスクラッ
プ全量が溶解した時の炉内湯面11aから炉内側壁2の
上端13までの高さ(フリーボード)をLとし、炉の内
径をDとすると、L/D=0.6〜1.4の範囲内にあ
り、一溶解分のスクラップは全量初回の装入チャンスで
収容することができ、所謂1回装入炉である。
The furnace body shape of the melting furnace is such that the height (free board) from the furnace surface 11a to the upper end 13 of the furnace inner wall 2 when the entire amount of scrap for one melting is melted is L, and the inner diameter of the furnace is Assuming that D is in the range of L / D = 0.6 to 1.4, the scrap for one dissolution can be accommodated in the first charging chance, and is a so-called single charging furnace.

【0043】図8および9に示すように、ガスノズルは
各段に炉内側壁2の内周等間隔に3個ずつ取り付けら
れ、各ガスノズルにはガス吹出し孔が1孔ずつ設けられ
ている。ガス吹出し線の水平面内への投影線(直線Lg
)と、ガス吹出し口と上部アーク電極の中心軸線
(G)とを結ぶ直線の水平面内への投影線(直線Lc )
とのなす角度θ(図8参照)がそれぞれ所定の角度で炉
内方向を向いている。ここで、角度θは酸素含有ガスの
吹出し線が上部アーク電極が降下した状態のとき電極の
周面と接するときの角度θr よりも大きく、且つ、40
°未満に設定する。そして、下段および上段のガスノズ
ルからの吹出し方向はそれぞれ時計廻りおよび反時計廻
りとなっている。
As shown in FIGS. 8 and 9, three gas nozzles are attached to each stage at equal intervals on the inner circumference of the furnace inner wall 2, and each gas nozzle is provided with one gas blowing hole. Projection line (straight line Lg)
) And a projection line (straight line Lc) of a straight line connecting the gas outlet and the central axis (G) of the upper arc electrode into a horizontal plane.
(See FIG. 8) are directed at a predetermined angle in the furnace direction. Here, the angle θ is larger than the angle θr when the blowing line of the oxygen-containing gas comes into contact with the peripheral surface of the upper arc electrode when the upper arc electrode is lowered, and 40 °.
Set to less than °. The blowing directions from the lower and upper gas nozzles are clockwise and counterclockwise, respectively.

【0044】図10および11に示すように、下段およ
び上段に取り付けられたガスノズルの高さは、湯面から
それぞれh1 /L=0.25、h2 /L=0.50の位
置であり、各ガスノズルは水平方向Hに対してそれぞれ
所定の角度αの下方向を向いている(図10中のHおよ
びα参照)。
As shown in FIGS. 10 and 11, the heights of the gas nozzles mounted on the lower and upper stages are respectively at positions h 1 /L=0.25 and h 2 /L=0.50 from the surface of the molten metal. Each gas nozzle faces downward at a predetermined angle α with respect to the horizontal direction H (see H and α in FIG. 10).

【0045】次に、上記直流アーク溶解炉の操業方法の
一実施態様を説明する。予熱済みまたは予熱されていな
い一溶解分のスクラップ全量を直流アーク溶解炉1に装
入し、炉蓋6をして炉内を密閉し、上部アーク電極12
を降下させて通電しアーク溶解を開始する。所定の排風
機およびダンパー操作をし、炉内から発生する高温の排
ガスから排ガスサンプリング装置8で採取したサンプル
を排ガス分析装置9でCO、H2 、CO2 ガス含有量を
分析し、その結果に基づき酸素含有ガス供給制御装置1
0で制御された流量の酸素含有ガスを酸素含有ガス供給
装置5から供給してガスノズル3から炉内に噴射する。
スクラップを全量加熱・溶解後、所定の造滓材を炉内へ
投入し、所定の精錬を行ない、取鍋に出鋼する。
Next, an embodiment of the method for operating the DC arc melting furnace will be described. The entire preheated or unheated scrap for one melt is charged into the DC arc melting furnace 1, the furnace lid 6 is closed, the furnace is sealed, and the upper arc electrode 12 is heated.
To start the arc melting. A predetermined exhaust fan and a damper are operated, and a sample collected from a high-temperature exhaust gas generated in the furnace by an exhaust gas sampling device 8 is analyzed for CO, H 2 , and CO 2 gas contents by an exhaust gas analyzer 9. Oxygen-containing gas supply control device 1 based on
The oxygen-containing gas at a flow rate controlled at 0 is supplied from the oxygen-containing gas supply device 5 and injected from the gas nozzle 3 into the furnace.
After heating and melting the entire amount of the scrap, a predetermined slag-making material is put into a furnace, a predetermined refining is performed, and steel is tapped into a ladle.

【0046】[0046]

【実施例】次に、この発明を実施例により更に説明す
る。図7および図8〜11に示したこの発明の実施態様
において、表1に示す電気炉設備および操業条件で試験
した。表2には、二次燃焼用ガスノズルの設置条件およ
び送酸条件の詳細を示す。
Next, the present invention will be further described with reference to examples. In the embodiment of the present invention shown in FIGS. 7 and 8 to 11, tests were performed under the electric furnace facilities and operating conditions shown in Table 1. Table 2 shows the details of the installation conditions and the acid supply conditions of the secondary combustion gas nozzle.

【0047】[0047]

【表1】 [Table 1]

【0048】[0048]

【表2】 [Table 2]

【0049】試験は、表1に示すように、溶解能力15
0ton/チャージの直流アーク溶解炉または120t
on/チャージの直流アーク炉において、L/Dの値の
相違、2次燃焼用ノズルの設置有無、および一次燃焼用
酸素使用量の相違を組み合わせた4場合について行なっ
た。第1は本発明の範囲内(実施例1)であり、スクラ
ップの1回装入炉で一次燃焼用酸素を42Nm3 /t使
用し、且つ2次燃焼を行なった場合、第2は本発明の範
囲内(実施例2)であり、実施例1の一次燃焼用酸素が
33Nm3 /tの場合、第3は本発明の範囲外(比較例
1)であり、スクラップの1回装入炉で2次燃焼を行な
わなかった場合、そして、第4は本発明の範囲外(比較
例2)であり、スクラップの2回装入炉で2次燃焼を行
なわなかった場合である。
The test was carried out as shown in Table 1 with a dissolution capacity of 15
0 ton / charge DC arc melting furnace or 120t
In an on / charge DC arc furnace, four different combinations of differences in L / D values, the presence or absence of a secondary combustion nozzle, and differences in the amount of oxygen used for primary combustion were performed. The first is within the scope of the present invention (Example 1). When the primary combustion oxygen is used at 42 Nm 3 / t and the secondary combustion is performed in a single charge furnace for scrap, the second is the present invention. (Example 2), and when the oxygen for primary combustion in Example 1 is 33 Nm 3 / t, the third is out of the scope of the present invention (Comparative Example 1), and the single charging furnace for scrap is used. And the fourth case is outside the scope of the present invention (Comparative Example 2), in which the secondary combustion was not performed in the double charging furnace for scrap.

【0050】更に、実施例1および2については、2次
燃焼用ガスノズルを下段および上段の2段に炉壁内周等
間隔に各3本ずつ取り付け、ガスの吹出し口を上下段で
逆回りの方向にガスを吹き出させるように向けた。ガス
吹出し口には各1つのガス吹出し孔を設け、その吹出し
方向の内、前述した水平面内投影角θを30°に、そし
て鉛直面内への投影角αを15°にした。
Further, in Examples 1 and 2, three gas nozzles for secondary combustion were attached to the lower and upper stages at equal intervals on the inner wall of the furnace wall, and the gas outlets were reversed in upper and lower stages. Directed to blow gas in the direction. Each gas outlet was provided with one gas outlet, and the projection angle θ in the horizontal plane was set to 30 ° and the projection angle α in the vertical plane was set to 15 ° in the blowing direction.

【0051】ここで、ガス吹出し方向の鉛直面内への投
影角αとは、ガス吹出し線の鉛直面内への投影線と、上
記鉛直面内の水平線とのなす角をいう。また、2次燃焼
用酸素含有ガスとしては工業用純酸素を、実施例1では
9.6Nm3 /t、そして実施例2では13.2Nm3
/tだけ吹き込んだ。
Here, the projection angle α in the vertical direction in the gas blowing direction refers to the angle between the projection line of the gas blowing line in the vertical plane and the horizontal line in the vertical plane. Also, the commercially pure oxygen as a secondary combustion oxygen-containing gas, in Example 1, 9.6 nm 3 / t and Example 2, 13.2 nm 3,
/ T.

【0052】表3に、上記試験結果を示す。表3から下
記事項がわかる。
Table 3 shows the test results. Table 3 shows the following.

【0053】[0053]

【表3】 [Table 3]

【0054】本発明のアーク溶解炉を用いた溶解方法の
実施例1および2による操業によれば、従来のアーク炉
である比較例1および2による操業に比べて熱効率が大
幅に上昇している。その理由は、実施例1および2にお
いては、炉内2次燃焼率PCDの向上により炭素の炉内
燃焼発熱量が上昇したこと、および、排ガス中COガス
燃焼熱の炉内スクラップへの着熱効率が上昇したことに
よるものであることがわかる。また、実施例1は実施例
2よりも一段と優れている。
According to the operation of the melting method using the arc melting furnace of the present invention according to Examples 1 and 2, the thermal efficiency is greatly increased as compared with the operation according to Comparative Examples 1 and 2, which are conventional arc furnaces. . The reason for this is that, in Examples 1 and 2, the increase in the in-furnace secondary combustion rate PCD increased the in-furnace calorific value of carbon due to the improvement in the in-furnace secondary combustion rate, and the efficiency of heat transfer of CO gas combustion heat in exhaust gas to the in-furnace scrap It can be seen that this is due to the rise in In addition, the first embodiment is much better than the second embodiment.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
炉内2次燃焼率の向上および排ガス顕熱の炉内スクラッ
プへの着熱効率の向上により、電気炉内で発生する発生
ガスからの効率的なエネルギー回収をすることができる
アーク溶解炉を提供することができ、更に、そのアーク
溶解炉を用いた冷鉄源の溶解方法を提供することがで
き、工業上有用な効果がもたらされる。
As described above, according to the present invention,
Provided is an arc melting furnace capable of efficiently recovering energy from generated gas generated in an electric furnace by improving an in-furnace secondary combustion rate and an efficiency of heat transfer of sensible heat of exhaust gas to scrap in the furnace. Further, a method for melting a cold iron source using the arc melting furnace can be provided, and an industrially useful effect can be obtained.

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

【図1】ガスノズルの本数と炭素の炉内燃焼熱の平均着
熱効率ηc との関係を示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the number of gas nozzles and the average heat transfer efficiency η c of combustion heat of carbon in a furnace.

【図2】フリーボードLおよび炉内径Dの定義を説明す
る図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining definitions of a free board L and a furnace inner diameter D.

【図3】ガスノズルの湯面からの配設高さhと湯面から
側壁の上端までの高さLとの比h/Lと、炭素の炉内燃
焼熱の平均着熱効率ηc との関係を示すグラフである。
FIG. 3 shows a relationship between a ratio h / L of an arrangement height h of the gas nozzle from the molten metal surface to a height L from the molten metal surface to the upper end of the side wall, and an average heat transfer efficiency η c of combustion heat in the furnace of carbon. FIG.

【図4】電力原単位に及ぼす一次燃焼用の酸素原単位の
影響を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing an effect of an oxygen consumption unit for primary combustion on a power consumption unit.

【図5】湯面から炉内の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. 5 is a graph showing a relationship between a ratio L / D of a height L from a molten metal surface to an upper end of a side wall in the furnace and an inner diameter D of the furnace, and a heat loss ratio of exhaust gas.

【図6】炭素の炉内燃焼熱の平均着熱効率ηc に及ぼ
す、1回、2回および3回装入炉の違いによる影響を示
すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing the influence on the average heat transfer efficiency η c of the combustion heat of carbon in the furnace due to the difference between the once, twice and three times charging furnaces.

【図7】この発明の一実施態様を示す、一部切欠き概略
構成図である。
FIG. 7 is a partially cut-away schematic configuration view showing one embodiment of the present invention.

【図8】図7のX−X線水平断面図である。FIG. 8 is a horizontal sectional view taken along line XX of FIG. 7;

【図9】図7のY−Y線水平断面図である。FIG. 9 is a horizontal sectional view taken along line YY of FIG. 7;

【図10】図8のA−A線縦断面図である。FIG. 10 is a vertical sectional view taken along line AA of FIG. 8;

【図11】図9のB−B線縦断面図である。FIG. 11 is a vertical sectional view taken along line BB of FIG. 9;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 直流アーク溶解炉 2 側壁 3 ガスノズル 3a,3b,・・・,3f ガスノズル 4 酸素含有ガス配管系 5 酸素含有ガス供給装置 6 炉蓋 7 排ガス系配管 8 排ガスサンプリング装置 9 排ガス分析装置 10 酸素含有ガス供給制御装置 11 溶湯 11a 湯面 12 上部アーク電極 13 上端 14 炉底電極 15 炉底 L フリーボード D 炉内径 G 上部アーク電極の中心軸線 h1 下段ガスノズルの高さ h2 上段ガスノズルの高さDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 DC arc melting furnace 2 Side wall 3 Gas nozzle 3a, 3b, ..., 3f Gas nozzle 4 Oxygen-containing gas piping system 5 Oxygen-containing gas supply device 6 Furnace lid 7 Exhaust gas system piping 8 Exhaust gas sampling device 9 Exhaust gas analyzer 10 Oxygen-containing gas the height of the height h 2 upper gas nozzle supply controller 11 melt 11a molten metal surface 12 central axis h 1 lower gas nozzle of the upper arc electrode 13 upper 14 bottom electrode 15 hearth L freeboard D furnace inner diameter G upper arc electrode

フロントページの続き (72)発明者 内野 周三 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Continued on the front page (72) Inventor Shuzo Uchino 1-2-1 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Kokan Co., Ltd.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一溶解分のスクラップ全量を初装入チャ
ンスで収容可能な容積を有し、炉内側壁に、原料を加熱
し溶解しそして精錬する際に発生する排ガス中の可燃物
質を燃焼させる二次燃焼用の酸素含有ガスを炉内空間に
吹き込むガスノズルを設けたアーク溶解炉において、 前記ガスノズルを3本以上設け、 前記ガスノズルを設ける位置は、前記一溶解分のスクラ
ップ全量が溶解したときの溶鋼表面から前記ガスノズル
までの高さhと、前記溶鋼表面から前記炉内側壁の上端
までの高さLとの間の関係が下記(1)式: h/L=0.15 〜0.55 ---------------- (1) を満たし、且つ、 前記ガスノズルのガス吹出し口の方向は、前記酸素含有
ガスの吹出し線の水平面内への投影線と、前記吹出し口
と上部アーク電極の中心軸線とを結ぶ直線の前記水平面
内への投影線(投影線Lc という)とのなす角度θ
(°)が、前記酸素含有ガスの吹出し線が前記上部アー
ク電極が降下した状態のときに前記上部アーク電極の周
面と接するときの前記酸素含有ガスの吹出し線の前記水
平面内への投影線と前記投影線Lc とのなす角度をθr
(°)とした場合に、θr <θ<40°なる関係を満た
すことを特徴とするアーク溶解炉。
1. The furnace has a volume capable of accommodating the entire amount of scrap for one melting at an initial charging chance, and burns combustible substances in exhaust gas generated when heating, melting and refining raw materials on a furnace inner wall. In an arc melting furnace provided with a gas nozzle for blowing an oxygen-containing gas for secondary combustion into the furnace space, three or more gas nozzles are provided, and the gas nozzle is provided at a position where the entire amount of scrap for one melt is melted. The relationship between the height h from the molten steel surface to the gas nozzle and the height L from the molten steel surface to the upper end of the furnace inner wall is expressed by the following formula (1): h / L = 0.15-0. 55 ---------------- (1) is satisfied, and the direction of the gas outlet of the gas nozzle is a projection line of the oxygen-containing gas blowing line into a horizontal plane. A straight line connecting the outlet and the central axis of the upper arc electrode. Angle θ between the line and a projection line (referred to as projection line Lc) in the horizontal plane
(°) is a projection line of the oxygen-containing gas blowing line into the horizontal plane when the blowing line of the oxygen-containing gas comes into contact with the peripheral surface of the upper arc electrode when the upper arc electrode is lowered. Is the angle between the projection line Lc and θr
An arc melting furnace characterized by satisfying a relationship of θr <θ <40 ° when (°).
【請求項2】 前記ガスノズルは、前記炉内湯面からの
高さが2水準以上の高さに各々3本以上設けられている
ことを特徴とする請求項1記載のアーク溶解炉。
2. The arc melting furnace according to claim 1, wherein three or more gas nozzles are respectively provided at a height of two or more levels from a surface of the furnace.
【請求項3】 前記溶解炉は、前記炉内湯面から前記炉
内側壁の上端までの高さLと炉内径Dとの間の関係が下
記(2)式: L/D=0.6〜1.4 ---------------- (2) を満たすことを特徴とする請求項2記載のアーク溶解
炉。
3. In the melting furnace, the relationship between the height L from the furnace surface to the upper end of the furnace inner wall and the furnace inner diameter D is expressed by the following equation (2): L / D = 0.6 to The arc melting furnace according to claim 2, wherein 1.4 ---------------- (2) is satisfied.
【請求項4】 請求項1〜3の内いずれか一つに記載さ
れたアーク溶解炉を用い、前記溶解・精錬中の溶解炉内
に、コークス等の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、アーク溶解炉を用いた冷鉄源の溶解方法。
4. An arc melting furnace according to any one of claims 1 to 3 for oxidizing and burning auxiliary fuel such as coke and scrap in the melting furnace during melting and refining. A method for melting a cold iron source using an arc melting furnace, characterized by blowing oxygen for primary combustion.
【請求項5】 前記一次燃焼用酸素を、40Nm3 /t
以上使用することを特徴とする、請求項4記載の、アー
ク溶解炉を用いた冷鉄源の溶解方法。
5. The method according to claim 5, wherein the oxygen for the primary combustion is 40 Nm 3 / t.
The method for melting a cold iron source using an arc melting furnace according to claim 4, wherein the method is used as described above.
JP3097797A 1996-05-27 1997-02-14 Arc melting furnace and melting method of cold iron source employing the same Pending JPH1047862A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3097797A JPH1047862A (en) 1996-05-27 1997-02-14 Arc melting furnace and melting method of cold iron source employing the same

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13213496 1996-05-27
JP8-132134 1996-05-27
JP3097797A JPH1047862A (en) 1996-05-27 1997-02-14 Arc melting furnace and melting method of cold iron source employing the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH1047862A true JPH1047862A (en) 1998-02-20

Family

ID=26369430

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3097797A Pending JPH1047862A (en) 1996-05-27 1997-02-14 Arc melting furnace and melting method of cold iron source employing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH1047862A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9812302B2 (en) 2007-03-16 2017-11-07 National University Corporation Tohoku University Magnetron sputtering apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9812302B2 (en) 2007-03-16 2017-11-07 National University Corporation Tohoku University Magnetron sputtering apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0693561B1 (en) Electric arc furnace post-combustion method
SU1496637A3 (en) Method and apparatus for continuous refining of steel in electric furnace
JPS62227023A (en) Steelmaking apparatus
JPH1047862A (en) Arc melting furnace and melting method of cold iron source employing the same
JPH08506858A (en) Method and apparatus for producing iron
JP2000337776A (en) Method for improving secondary combustion rate and heating efficiency of melting furnace, or the like
WO2022234762A1 (en) Electric furnace and steelmaking method
JPH08291311A (en) Steel scrap melting method excellent in heat conductive efficiency
JPH11189816A (en) Operation of vertical scrap iron melting furnace
JP2000008115A (en) Melting of cold iron source
JPH10317046A (en) Dc arc melting furnace
JP3031203B2 (en) Hot metal production method
JPH01191719A (en) Method for operating smelting reduction furnace
JP2002003917A (en) Method for supplying oxygen in vertical melting furnace
JP2530932Y2 (en) Cylindrical furnace pulverized coal injection nozzle
JPH10204512A (en) Operation of vertical scrap melting furnace
WO2020063671A1 (en) Method for smelting low nitrogen steel using electric furnace
JPH08311525A (en) Method for melting steel scrap and melting furnace
JPH0120208B2 (en)
JPS62116712A (en) Melting and smelting vessel having splash lance
JPH1123156A (en) Fusion furnace for metal, and fusion method for metal
JPH08311518A (en) Method for melting steel scrap excellent in heat conductive efficiency
JPH0875364A (en) Steelmaking electric furnace
JPH09143522A (en) Method for melting iron scrap at high speed
JPH0689383B2 (en) Equipment for manufacturing molten iron alloys