JPH11344287A

JPH11344287A - アーク炉操業方法

Info

Publication number: JPH11344287A
Application number: JP18000398A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Mizukami; 秀昭水上; Ryuji Yamaguchi; 隆二山口
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1998-04-01
Filing date: 1998-06-26
Publication date: 1999-12-14

Abstract

(57)【要約】【課題】直接還元鉄や冷銑等の高炭素含有冷鉄源を鉄
スクラップと併用して溶解する際に、電力使用量の削減
が可能で且つ溶鋼中炭素濃度の調整が容易な操業方法を
確立する。【解決手段】溶解室２と、溶解室に直結し、溶解室で
発生する排ガスが導入されるシャフト型の予熱室３と、
溶解室への冷鉄源供給装置１０と、を具備したアーク炉
１での操業方法であって、高炭素含有冷鉄源２１を冷鉄
源供給装置にて溶解室に直接装入すると共に、鉄スクラ
ップ２０が予熱室と溶解室とに連続して存在する状態を
保つように鉄スクラップを予熱室へ装入しながら、溶解
室内の鉄スクラップ及び高炭素含有冷鉄源をアーク２４
にて溶解し、溶解室に少なくとも１ヒート分の溶鋼２２
が溜まった時点で、鉄スクラップが予熱室と溶解室とに
連続して存在する状態で溶鋼を出鋼する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、直接還元鉄や冷銑
等の高炭素含有冷鉄源を鉄スクラップと併用して溶解
し、溶鋼を製造するアーク炉での操業方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】製鋼用アーク炉では、アーク熱にて鉄ス
クラップを加熱・溶解し、精錬して溶鋼を製造するが、
多くの電力を消費するため、溶解中にアーク炉の溶解室
から発生する高温の排ガスを利用して鉄スクラップを予
熱し、予熱した鉄スクラップを溶解することで電力使用
量を削減する方法が多数提案されている。

【０００３】例えば、特開平７−１８０９７５号公報
（以下、「先行技術１」と記す）には、開閉可能な火格
子を装着したシャフト型の予熱室を、溶解室の上方に鉄
スクラップ導入路を介して接続して設け、火格子で保持
した鉄スクラップを排ガスにより予熱し、予熱した鉄ス
クラップを鉄スクラップ導入路に設けたプッシャーにて
溶解室内に装入する設備が開示されている。しかし、先
行技術１では、火格子及びプッシャーといった鉄スクラ
ップの保持・搬送用装置が必要であり、このため、溶解
室からの排ガスで予熱する際、予熱温度に限界があり、
効率的な予熱ができない。何故なら、高温の排ガスで予
熱すれば予熱効率が向上するが、上記の保持・搬送用装
置の熱変形や融着等の設備トラブルが発生するため、排
ガス温度を上げることができないからである。

【０００４】特公平６−４６１４５号公報（以下、「先
行技術２」と記す）には、溶解室に直結してシャフト型
の予熱室を設け、溶解室内と予熱室内とに１ヒート分の
鉄スクラップを溶解毎に装入し、装入した鉄スクラップ
を排ガスで予熱しつつ、鉄スクラップを溶解する設備が
開示されている。先行技術２では、予熱室が溶解室に直
結されているので、先行技術１のような保持・搬送用装
置を必要とせず、そのため、熱による保持・搬送用装置
の設備トラブルを懸念すること無く、排ガス温度を上昇
させ、鉄スクラップの予熱温度を上げることができる。
しかし先行技術２では、１ヒート分の溶鋼量を溶解する
毎に予熱室内の鉄スクラップを全て溶解し、予熱室内に
鉄スクラップが残らない状態で溶鋼を出鋼するため、次
ヒートの最初に溶解される鉄スクラップの予熱ができ
ず、排ガスの有効利用という点では未だ十分とはいえな
い。

【０００５】又、近年の世界的なアーク炉の新設に伴う
鉄スクラップ価格の上昇や、アーク炉による製造品種の
高級鋼化により、鉄スクラップの代替としてＣｕ、Ｓ
ｎ、Ｃｒ等の不純物の少ない直接還元鉄や冷銑が用いら
れるようになり、これらを配合したアーク炉操業が多数
報告されている。尚、直接還元鉄は大きく２種類に分類
され、１種は直径が１０〜３０ｍｍ程度の直接還元鉄、
所謂ＤＲＩと呼ばれるものと、他の１種は高温状態のＤ
ＲＩをブリケット化した最大長辺が１００〜２００ｍｍ
程度の直方体形状の直接還元鉄、所謂ＨＢＩ（ホット−
ブリケット−アイアン）と呼ばれるもので、以下、それ
ぞれＤＲＩ及びＨＢＩと記す。

【０００６】例えばH.Mulyatmia 等は、SEAISI Quarter
ly「October,1994,p.44」（以下、「先行技術３」と記
す）において、鉄スクラップとＤＲＩとを交流アーク炉
に装入して通電し、通電２０分後からＨＢＩ及びＤＲＩ
をアーク炉内に連続装入してＨＢＩ＋ＤＲＩの配合率を
（１５＋６０）％から（５＋８５）％とした操業例を報
告し、又、A.Hassan等は、Electric Furnace Conferenc
e Proceedings 「1992,p.289」（以下、「先行技術４」と
記す）において、鉄スクラップとＨＢＩとを交流アーク
炉に装入して通電し、通電後アーク炉内にＨＢＩを連続
装入してＨＢＩの配合率を８６％とした操業例を報告し
ている。

【０００７】しかし先行技術３及び先行技術４では、併
用する鉄スクラップを予熱していないことと、ＤＲＩ及
びＨＢＩは７ｗｔ％程度のＦｅＯを含むためにＦｅＯを
還元するための熱エネルギーが必要であることとによ
り、アーク炉での電力使用量が極めて高い。又、ＤＲＩ
及びＨＢＩは１〜２ｗｔ％の炭素を含有するため、ＤＲ
Ｉ及びＨＢＩのアーク炉への装入時期が出鋼時期に近い
場合には、脱炭処理による溶鋼の炭素濃度の調整が必要
であり、そのため、アーク炉での精錬時間の延長や、場
合によっては目的とする成分の溶鋼を得ることができな
いことも発生する。この炭素濃度の調整は冷銑を使用し
た場合も同様に必要となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記の先行技術２に示
すように、溶解室と直結する予熱室を備えたアーク炉に
おいて、その予熱方法は未だ十分とは言えず、予熱効率
を改善する余地があり、又、溶解室と直結する予熱室を
備えたアーク炉において、直接還元鉄や冷銑等の高炭素
含有冷鉄源を、鉄スクラップと併用した効率的な操業方
法は、未だ開示されていない。

【０００９】本発明はこのような事情に鑑みなされたも
ので、その目的とするところは、溶解室と直結する予熱
室を備えたアーク炉において、直接還元鉄や冷銑等の高
炭素含有冷鉄源を鉄スクラップと併用して溶解する際、
電力使用量の削減が可能であると共に溶鋼中の炭素濃度
の調整が容易である操業方法を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】第１の発明によるアーク
炉操業方法は、溶解室と、溶解室に直結し、溶解室で発
生する排ガスが導入されるシャフト型の予熱室と、溶解
室への冷鉄源供給装置と、を具備したアーク炉での操業
方法であって、高炭素含有冷鉄源を前記冷鉄源供給装置
にて溶解室に直接装入すると共に、鉄スクラップが予熱
室と溶解室とに連続して存在する状態を保つように鉄ス
クラップを連続的又は断続的に予熱室へ装入しながら、
溶解室内の鉄スクラップ及び高炭素含有冷鉄源をアーク
にて溶解し、溶解室に少なくとも１ヒート分の溶鋼が溜
まった時点で、鉄スクラップが予熱室と溶解室とに連続
して存在する状態で溶鋼を出鋼することを特徴とするも
のである。

【００１１】第２の発明によるアーク炉操業方法は、第
１の発明において、溶解中及び出鋼中に、予熱室と溶解
室とに連続して存在する鉄スクラップを１ヒート分の５
０ｗｔ％以上とすることを特徴とするものである。

【００１２】第３の発明によるアーク炉操業方法は、第
１の発明又は第２の発明において、炭材と、溶鋼トン当
たり２５Ｎｍ³以上の酸素ガスとを溶解室内に吹き込む
ことを特徴とするものである。

【００１３】本発明においては、溶解室の上部に直結す
るシャフト型の予熱室と、溶解室へ直接装入することの
できる冷鉄源供給装置との２つの装入径路を設け、鉄ス
クラップは予熱室を介して溶解室へ装入し、又、高炭素
含有冷鉄源は冷鉄源供給装置を介して溶解室へ直接装入
する。尚、本発明の高炭素含有冷鉄源とは、炭素濃度が
１．０ｗｔ％以上の冷鉄源であり、例えば、直接還元鉄
（炭素濃度；１〜２ｗｔ％）や冷銑（炭素濃度；３〜５
ｗｔ％）等であり、炭素濃度の低い鋼を主体とした鉄ス
クラップに比べて格段に炭素含有量が多い冷鉄源であ
る。又、冷銑とは高炉や溶融還元炉、又はキュポラ等で
製造された溶銑を凝固させたものである。

【００１４】このような高炭素含有冷鉄源を鉄スクラッ
プと共に予熱室に装入すると、１ヒート分以上の所定量
の溶鋼が溶解室内に溜まって出鋼する際にも、溶鋼中に
埋没する未溶解の高炭素含有冷鉄源が溶解して溶鋼中に
炭素が溶け出し、溶鋼の炭素濃度が変動する。そのた
め、溶鋼の炭素濃度の調整が困難になると共に、時には
目的とする値以上の炭素濃度となる。この問題を未然に
防止するため、本発明では、高炭素含有冷鉄源を冷鉄源
供給装置を介して溶解室へ直接装入する。即ち、高炭素
含有冷鉄源の溶解室への装入を１ヒート分以上の所定量
の溶鋼が溶解室内に溜まった以降は中断することができ
るので、それ以降、高炭素含有冷鉄源からの炭素の溶け
出しが無くなり、そのため、溶鋼の炭素濃度の調整を容
易に行なうことができる。

【００１５】又、高炭素含有冷鉄源である直接還元鉄
は、直径が１０〜３０ｍｍ程度の球状のＤＲＩと、最大
長辺が１００〜２００ｍｍ程度の直方体形状のＨＢＩと
に分類されるように、鉄スクラップに比べて小さく、更
に、形状が丸みを帯び且つサイズが揃っているため、充
填密度が高くなる。そのため、直接還元鉄を予熱室に装
入すると、直接還元鉄のみであっても又鉄スクラップと
の混合であっても、どちらも充填密度が高くなり、溶解
室で発生する排ガスの予熱室内の通過が困難となり、予
熱室内での排ガスによる予熱が不可能になるばかりでは
なく、排ガスが溶解室から漏洩するため、安全衛生上で
も問題となる。本発明では直接還元鉄は冷鉄源供給装置
を介して溶解室に直接装入するので、これ等の問題を防
止することができる。

【００１６】一方、予熱室内で予熱された鉄スクラップ
は、溶解室内での鉄スクラップの溶解量に見合って、自
然落下して溶解室に装入されるので、予熱室から溶解室
への鉄スクラップの搬送用装置が不要であり、予熱温度
を上昇させることができる。そして、鉄スクラップが予
熱室と溶解室とに連続して存在する状態を保つように予
熱室への鉄スクラップの装入を継続しながら溶解室内の
鉄スクラップ及び高炭素含有冷鉄源を溶解し、又、鉄ス
クラップが予熱室と溶解室とに連続して存在する状態で
溶鋼を出鋼するので、次ヒートに用いる鉄スクラップが
全て予熱され、極めて高い予熱効率で溶解することがで
きる。

【００１７】又、溶解中及び出鋼中に、予熱室と溶解室
とに連続して存在する鉄スクラップを１ヒート分の５０
ｗｔ％以上とすることで、鉄スクラップの予熱時間が確
保され、高い予熱効率を得ることができる。

【００１８】更に、溶解室内に炭材と酸素ガスとを吹き
込むことで、炭材の燃焼熱が電力エネルギーの代替にな
ると同時に、発生するＣＯガスがＣＯ₂ガスに燃焼して
鉄スクラップを予熱するので、電力原単位を一層低減す
ることができる。この酸素ガスの吹き込み量は、溶鋼ト
ン当たり２５Ｎｍ³以上とすることが好ましい。図２
は、下記実施例１に示したアーク炉で、酸素ガスの吹き
込み量を溶解開始から出鋼までの間に溶解室内で滞留す
る溶鋼トン当たり１５〜４５Ｎｍ³に変更して試験した
時の電力原単位の推移を示す図であるが、図２に示すよ
うに、酸素ガス吹き込み量を溶鋼トン当たり２５Ｎｍ³
以上とすることで、酸素ガス吹き込みを行なわない時の
電力原単位に対して１０％以上の電力原単位を安定して
削減することができるからである。

【００１９】尚、本発明の１ヒート分の溶鋼とは、連続
鋳造等の鋳造作業に用いる取鍋等の溶鋼保持搬送容器の
１つの容器に収納される溶鋼量であり、これは鋳造作業
を実施する建物のクレーン等の吊り上げ荷重から決まる
量である。又、鉄スクラップは廃棄物として回収される
ものが主体であるので、鉄スクラップと直接還元鉄や冷
銑等の高炭素含有冷鉄源とを厳密に分別することは実際
上困難であり、従って、鉄スクラップに高炭素含有冷鉄
源がある程度含まれることは許容されることとする。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明を図面に基づき説明する。
図１は、本発明の実施の形態の１例を示すアーク炉設備
の縦断面概略図である。

【００２１】図において、内部を耐火物で構築され、底
部に炉底電極６を備えた溶解室２の上部には、シャフト
型の予熱室３と水冷構造の炉壁４とが配置され、この予
熱室３で覆われない炉壁４の上部開口部は開閉自在な水
冷構造の炉蓋５で覆われている。この炉蓋５を貫通し
て、溶解室２内へ上下移動可能な黒鉛製の上部電極７が
設けられ、直流式アーク炉１の基部が構成されている。
溶解室２は、溶解室２の４角に接続する４個の昇降シリ
ンダー９から構成された傾動装置８により傾動され、
又、アーク発生用電極である炉底電極６と上部電極７と
は直流電源（図示せず）に連結し、炉底電極６と上部電
極７との間でアーク２４を発生させる。

【００２２】予熱室３の上方には、走行台車２９に吊り
下げられた底開き型の供給用バケット１９が設けられ、
この供給用バケット１９から、予熱室３の上部に設けた
開閉自在な供給口２５を介して鉄スクラップ２０が予熱
室３内に装入される。そして、予熱室３の上端に設けら
れたダクト２６は集塵機（図示せず）に連結し、溶解室
２で発生する高温の排ガスは、予熱室３及びダクト２６
を順に通って吸引され、予熱室３内の鉄スクラップ２０
は予熱される。そして、予熱された鉄スクラップ２０
は、溶解室２内で溶解される鉄スクラップ２０の量に見
合って、溶解室２内に自由落下し、溶解室２へ装入され
る。

【００２３】溶解室２の上方には、ホッパー１１と、ホ
ッパー１１の下部に設けた切り出し装置１２と、その上
端が切り出し装置１２に連結し、その下端が炉蓋５を貫
通する供給シュート１３とで構成される冷鉄源供給装置
１０が設置されている。そしてホッパー１１には、直接
還元鉄や冷銑、若しくは直接還元鉄と冷銑との混合物等
の高炭素含有冷鉄源２１が収納されており、高炭素含有
冷鉄源２１は、切り出し装置１２にて装入量を制御さ
れ、供給シュート１３を介して溶解室２に直接装入され
る。

【００２４】炉蓋５を貫通して、溶解室２内を上下移動
可能な酸素ガス吹き込みランス１４と炭材吹き込みラン
ス１５とが設けられ、酸素ガス吹き込みランス１４から
は酸素ガスが溶解室２内に吹き込まれ、そして、炭材吹
き込みランス１５からは空気や窒素ガス等を搬送用ガス
としてコークス、チャー、石炭、木炭、黒鉛等の等の炭
材が溶解室２内に吹き込まれる。又、溶解室２の予熱室
３を設置した部位の反対側には、その炉底に、扉２７で
出口側を押さえ付けられて内部に詰め砂又はマッド剤が
充填された出鋼口１７と、その側壁に、扉２８で出口側
を押さえ付けられて内部に詰め砂又はマッド剤が充填さ
れた出滓口１８とが設けられている。そして、この出鋼
口１７の鉛直上方に対応する部位の炉蓋５には、バーナ
ー１６が取り付けられている。バーナー１６は、重油、
灯油、微粉炭、プロパンガス、天然ガス等の化石燃料
を、空気又は酸素若しくは酸素富化空気により溶解室２
内で燃焼させる。

【００２５】この直流式アーク炉１における操業は、先
ず、供給用バケット１９より予熱室３内に鉄スクラップ
２０を装入する。予熱室３内に装入された鉄スクラップ
２０は、溶解室２内にも装入され、やがて予熱室３内を
充填する。又、これに前後して、ホッパー１１内の高炭
素含有冷鉄源２１を溶解室２に装入する。尚、溶解室２
内へ鉄スクラップ２０を均一に装入するため、炉蓋５を
開けて予熱室３と反対側の溶解室２内に鉄スクラップ２
０を予め装入しておくこともできる。又、高炭素含有冷
鉄源２１の装入の際に、溶銑を溶解室２に装入しても良
い。溶銑を使用することで、溶銑の有する熱により、電
力使用量を大幅に削減することができる。溶銑は供給用
取鍋（図示せず）や溶解室２に連結する溶銑樋（図示せ
ず）にて溶解室２に装入することができる。

【００２６】次いで、炉底電極６と上部電極７との間に
直流電流を給電しつつ上部電極７を昇降させ、炉底電極
６と上部電極７との間、又は、装入された鉄スクラップ
２０及び高炭素含有冷鉄源２１と上部電極７との間でア
ーク２４を発生させる。そして、発生するアーク熱によ
り鉄スクラップ２０及び高炭素含有冷鉄源２１を溶解し
て溶鋼２２を生成させる。溶鋼２２の生成と共に、生石
灰、蛍石等のフラックスを炉壁４に設けた供給口（図示
せず）より溶解室２内に装入して溶融スラグ２３を溶鋼
２２上に形成させ、溶鋼２２の酸化を防止すると共に溶
鋼２２の保温を図る。溶融スラグ２３の量が多すぎる場
合には、操業中でも出滓口１８から、排滓することがで
きる。

【００２７】溶鋼２２の生成する頃から、酸素ガス吹き
込みランス１４及び炭材吹き込みランス１５から、酸素
ガスと炭材とを溶鋼２２中又は溶融スラグ２３中に吹き
込むことが好ましい。酸素ガスの吹き込み量は、溶解開
始から出鋼までの間に溶解室２内で滞留する溶鋼２２の
トン当たり２５Ｎｍ³（以下、「Ｎｍ³／ｔ」と記す）
以上とすることが好ましい。吹き込まれて溶鋼２２中に
溶解した炭材又は溶融スラグ２３中に懸濁した炭材と、
吹き込まれる酸素ガスとが反応して燃焼熱を発生し、補
助熱源として作用して電力使用量を節約すると共に、反
応生成物のＣＯガスが溶融スラグ２３をフォーミングさ
せ、アーク２４が溶融スラグ２３に包まれるので、アー
クの着熱効率が上昇する。又、大量に発生する高温のＣ
Ｏガスと、このＣＯガスが燃焼して生成するＣＯ₂ガス
とで予熱室３内の鉄スクラップ２０は効率良く予熱され
る。この炭材の吹き込み量は、吹き込む酸素ガスの量に
対応して決める。即ち、高炭素含有冷鉄源２１に含まれ
る炭素量と吹き込まれる炭材との合計炭素量が、吹き込
まれる酸素ガスの化学等量に等しい程度の炭材を吹き込
むこととする。吹き込まれる炭材が少なくて前記合計炭
素量が吹き込まれる酸素ガスに比べて少ないと、溶鋼２
２が過剰に酸化するので好ましくない。又、酸素ガスの
吹き込み量を、出鋼時の溶鋼２２の炭素濃度が目的値と
なるように調整することで、溶鋼２２の炭素濃度の調整
を行なうことができる。

【００２８】溶鋼２２の生成に伴って溶解室２内に空間
が形成されるので、冷鉄源供給装置１０を介して高炭素
含有冷鉄源２１を溶解室２内に連続的又は断続的に追加
装入する。高炭素含有冷鉄源２１の追加装入は、１ヒー
ト分以上の所定量の溶鋼２２が溜まるまで継続すること
ができるが、１ヒート分以上の所定量の溶鋼２２が溶解
室２に溜まる以前までに、望ましくは溶解の中期まで
に、追加装入を完了することが好ましい。こうすること
で、所定量の溶鋼２２が溶解室２に溜まる時期には、溶
鋼２２中に残留する未溶解の高炭素含有冷鉄源２１は殆
ど無く、溶鋼２２の炭素濃度が一層安定し、炭素濃度の
調整がより容易となるからである。尚、高炭素含有冷鉄
源２１を別に設けた予熱装置、例えばバケット型の予熱
槽内で予熱し、予熱した高炭素含有冷鉄源２１を冷鉄源
供給装置１０を介して溶解室２に装入しても良く、又、
直接還元鉄の製造プラント（図示せず）や高炉（図示せ
ず）がアーク炉１に隣接する立地条件であれば、高温状
態のままで直接還元鉄及び冷銑を溶解室２内に装入する
ことができる。更に、溶銑を追加装入しても良い。これ
らの場合、電力原単位を大幅に低減することが可能であ
る。又、高炭素含有冷鉄源２１の追加装入の必要が無い
場合は、高炭素含有冷鉄源２１を追加装入しなくても良
い。

【００２９】又、溶鋼２２の生成に伴い、予熱室３内の
鉄スクラップ２０は溶解室２内で溶解された量に見合っ
て溶解室２内に自由落下して減少するので、この減少分
を補うために供給用バケット１９から予熱室３へ鉄スク
ラップ２０を装入する。この鉄スクラップ２０の予熱室
３内への装入は、鉄スクラップ２０が予熱室３と溶解室
２とに連続して存在する状態を保つように、連続的又は
断続的に行う。その際に、予熱室３と溶解室２とに連続
して存在する鉄スクラップ２０の量を、１ヒート分の鉄
スクラップ２０の５０ｗｔ％以上とすることが好まし
い。

【００３０】このようにして鉄スクラップ２０と高炭素
含有冷鉄源２１とを溶解して溶解室２内に少なくとも１
ヒート分の溶鋼２２を溜めると共に、溶鋼２２の炭素濃
度を測定し、必要により酸素ガス吹き込みランス１４か
らの酸素ガス吹き込み量と、炭材吹き込みランス１５か
らの炭材吹き込み量とを調整して溶鋼２２の炭素濃度を
調整する。次いで、傾動装置８により予熱室３側を上昇
し、逆に出鋼口１７側を下降して溶解室２を傾動して出
鋼口１７から溶鋼保持搬送容器（図示せず）に溶鋼２２
を出鋼する。この場合、溶鋼２２中に鉄スクラップ２０
が埋没して共存しているので、溶鋼温度は１５５０℃程
度になり、大きな溶鋼過熱度を得ることができない。そ
のため、出鋼口１７の閉塞等の溶鋼温度の低下に伴うト
ラブルを防止するため、出鋼時にバーナー１６で溶鋼２
２を加熱することが好ましい。

【００３１】そして出鋼後、必要により溶鋼２２を取鍋
精錬炉等にて昇温して精錬した後、連続鋳造機等で鋳造
する。溶鋼２２を出鋼し、更に溶融スラグ２３を排滓し
た後、溶解室２を傾動装置８にて水平に戻し、出鋼口１
７及び出滓口１８内に詰め砂又はマッド材を充填し、次
いで、高炭素含有冷鉄源２１の溶解室２への装入を再開
して操業を継続する。次回のヒートは予熱された鉄スク
ラップ２０で溶解を開始することができる。尚、出鋼時
に、数トン〜数十トンの溶鋼２２を溶解室２内に残留さ
せて、次回ヒートの溶解を再開しても良い。こうするこ
とで初期の溶解が促進され、溶解効率が向上する。

【００３２】高炭素含有冷鉄源２１を鉄スクラップ２０
と併用して溶解するアーク炉１において、このようにし
て溶解することで、操業の最初のヒートで溶解する鉄ス
クラップ２０は予熱されないが、その後のヒートで溶解
される鉄スクラップ２０は全て予熱されるので、予熱効
率の極めて高い状態で操業を行うことができ、電力原単
位を大幅に低減することが可能になる。又、炭素含有量
の多い高炭素含有冷鉄源２１の装入を１ヒート以上の所
定量の溶鋼２２が確保された以降は中断することができ
るので、溶鋼中の炭素濃度が安定し、炭素濃度の調整を
容易に行なうことができる。更に、予熱室３内での排ガ
スの閉塞が発生しないので、排ガスの漏洩が無い状態
で、安定して予熱することができる。

【００３３】尚、上記説明では、直流式アーク炉１の場
合について説明したが、交流式アーク炉でも全く支障な
く本発明を適用でき、又、冷鉄源供給装置１０、傾動装
置８、及び炉底電極６等の構造の違いは、本発明の支障
とならないことは言うまでもない。

【００３４】

【実施例】［実施例１］図１に示す直流式アーク炉にお
いて、鉄スクラップと直接還元鉄のＤＲＩ（炭素濃度：
１．５ｗｔ％）とを併用した実施例１を以下に説明す
る。アーク炉は、溶解室が炉径７．２ｍ、高さ４ｍ、予
熱室が幅３ｍ、長さ５ｍ、高さ７ｍで、炉容量が１８０
トンである。

【００３５】先ず溶解室に３０トンの常温のＤＲＩと、
５０トンの常温の鉄スクラップとを装入し、次いで、予
熱室に７０トンの常温の鉄スクラップを装入して直径３
０インチの黒鉛製上部電極を用い、最大７５０Ｖ、１３
０ＫＡの電源容量により溶解を開始した。そして、溶鋼
の生成と共に、生石灰と蛍石とを添加して溶融スラグを
形成し、次いで、酸素ガス吹き込みランスから酸素ガス
を４０００Ｎｍ³／ｈｒとし、又、炭材吹き込みランス
からコークスを５０ｋｇ／ｍｉｎとして溶融スラグ中に
吹き込んだ。酸素ガスとコークスの吹き込みにより、溶
融スラグはフォーミングして上部電極の先端は溶融スラ
グ中に埋没した。この時の電圧を５２０〜５５０Ｖに設
定した。

【００３６】この後、ＤＲＩを１．８トン／分で溶解室
内に連続装入して溶解を継続した。又、予熱室内の鉄ス
クラップが溶解につれて下降したら、供給用バケットに
て鉄スクラップを予熱室に装入し、予熱室内の鉄スクラ
ップ高さを一定の高さに保持しながら溶解を続けた。そ
して、溶解室内に１８０トンの溶鋼が生成した時点でＤ
ＲＩの溶解室への装入を停止し、ＤＲＩを完全に溶解し
てから約６０トンの溶鋼を溶解室に残し１ヒート分の１
２０トンの溶鋼を取鍋に出鋼した。出鋼時、重油バーナ
ーにより溶鋼を加熱した。出鋼時の溶鋼の炭素濃度は
０．１ｗｔ％で、溶鋼温度は１５６０℃であった。出鋼
後、出鋼口に詰め砂を充填した後、ＤＲＩの装入及び酸
素ガスとコークスの吹き込みを再開し、再び溶鋼量が１
８０トンになったら１２０トン出鋼することを繰り返し
実施した。出鋼後の溶鋼は取鍋精錬炉にて精錬して１６
２０℃に昇温した後、連続鋳造機により鋳造した。取鍋
精錬炉での電力使用量は、平均して５０ｋＷｈ／ｔであ
った。

【００３７】その結果、ＤＲＩの配合比率が７０％の条
件で、出鋼から出鋼までの時間は平均して６５分とな
り、酸素ガス吹き込み量３３Ｎｍ³／ｔ、コークス吹き
込み量２５ｋｇ／ｔで、電力原単位５３５ｋＷｈ／ｔで
溶解することができた。アーク炉と取鍋精錬炉とでの電
力の総使用量は５８５ｋＷｈ／ｔであった。

【００３８】又、比較のために図１に示すアーク炉にお
いて、溶解室に３０トンの常温のＤＲＩを装入し、次い
で、３６トンの常温の鉄スクラップを予熱室に装入して
溶解を開始し、溶鋼が生成したら鉄スクラップを追加装
入することなく５４トンの直接還元鉄を連続装入して１
２０トンの溶鋼を得て、この溶鋼を１６００℃に昇温し
た後、出鋼する操業（比較例１）も実施した。尚、比較
例１での酸素ガス吹き込み量及びコークス吹き込み量は
上記の実施例１と同一であり、又、取鍋精錬炉での電力
原単位は３０ｋＷｈ／ｔであった。表１に、実施例１及
び比較例１での操業条件及び操業結果を示す。

【００３９】

【表１】

【００４０】表１に示すように、比較例１では、アーク
炉における電力原単位が５９５ｋＷｈ／ｔで、又、アー
ク炉と取鍋精錬炉とでの電力の総使用量が６２５ｋＷｈ
／ｔであった。このように本発明による実施例１では、
比較例１に比べて総使用量で４０ｋＷｈ／ｔ程度の電力
を削減することが可能であった。

【００４１】［実施例２］図１に示す直流式アーク炉に
おいて、鉄スクラップと冷銑（炭素濃度：４．５ｗｔ
％）とを併用した実施例２を以下に説明する。アーク炉
は、溶解室が炉径７．２ｍ、高さ４ｍ、予熱室が幅３
ｍ、長さ５ｍ、高さ７ｍで、炉容量が１８０トンであ
る。

【００４２】先ず溶解室に３０トンの常温の冷銑と、５
０トンの常温の鉄スクラップとを装入し、次いで、予熱
室に７０トンの常温の鉄スクラップを装入して直径３０
インチの黒鉛製上部電極を用い、最大７５０Ｖ、１３０
ＫＡの電源容量により溶解を開始した。そして、溶鋼の
生成と共に、生石灰と蛍石とを添加して溶融スラグを形
成し、次いで、酸素ガス吹き込みランスから酸素ガスを
６０００Ｎｍ³／ｈｒとし、又、炭材吹き込みランスか
らコークスを８０ｋｇ／ｍｉｎとして溶融スラグ中に吹
き込んだ。酸素ガスとコークスの吹き込みにより、溶融
スラグはフォーミングして上部電極の先端は溶融スラグ
中に埋没した。この時の電圧を５５０Ｖに設定した。

【００４３】この後、予熱室内の鉄スクラップが溶解に
つれて下降したら、供給用バケットにて鉄スクラップを
予熱室に装入し、予熱室内の鉄スクラップ高さを一定の
高さに保持しながら溶解を続けた。そして、溶解室内に
１８０トンの溶鋼が生成した時点で、約６０トンの溶鋼
を溶解室に残し１ヒート分の１２０トンの溶鋼を取鍋に
出鋼した。出鋼時、重油バーナーにより溶鋼を加熱し
た。出鋼時の溶鋼の炭素濃度は０．１ｗｔ％で、溶鋼温
度は１５６０℃であった。出鋼後、出鋼口に詰め砂を充
填した後、常温の冷銑を３０トン溶解室に直接装入する
と共に酸素ガスとコークスの吹き込みを再開し、再び溶
鋼量が１８０トンになったら１２０トン出鋼することを
繰り返し実施した。出鋼後の溶鋼は取鍋精錬炉にて精錬
して１６２０℃に昇温した後、連続鋳造機により鋳造し
た。取鍋精錬炉での電力使用量は、平均して６０ｋＷｈ
／ｔであった。

【００４４】その結果、冷銑の配合比率が２５％の条件
で、出鋼から出鋼までの時間は平均して４０分となり、
酸素ガス吹き込み量３３Ｎｍ³／ｔ、コークス吹き込み
量１６ｋｇ／ｔで、電力原単位１９５ｋＷｈ／ｔで溶解
することができた。アーク炉と取鍋精錬炉とでの電力の
総使用量は２５５ｋＷｈ／ｔであった。

【００４５】又、比較のために図１に示すアーク炉にお
いて、溶解室に３０トンの常温の冷銑と２０トンの常温
の鉄スクラップとを装入し、次いで、７０トンの常温の
鉄スクラップを予熱室に装入して溶解を開始し、鉄スク
ラップを予熱室に追加装入することなく１２０トンの溶
鋼を得て、この溶鋼を１５９０℃に昇温した後、出鋼す
る操業（比較例２）と、図１に示すアーク炉において、
冷銑の配合比率が２５％である、鉄スクラップと冷銑と
の混合物（以下、「混合物Ａ」と記す）を予熱室に装入
して溶解を開始し、予熱室内の混合物Ａが溶解して下降
したら混合物Ａを予熱室に装入し、予熱室内の混合物Ａ
の高さを一定の高さに保持しながら溶解を続け、そし
て、溶解室内に１８０トンの溶鋼が生成した時点で、約
６０トンの溶鋼を溶解室に残し１ヒート分の１２０トン
の溶鋼を出鋼し、これを繰り返し行なう操業（比較例
３）も実施した。尚、比較例２及び比較例３での酸素ガ
ス吹き込み量及びコークス吹き込み量は上記の実施例２
と同一であり、又、取鍋精錬炉の平均の電力原単位は、
比較例２では３０ｋＷｈ／ｔ、比較例３では６０ｋＷｈ
／ｔであった。表２に、実施例２、比較例２、及び比較
例３での操業条件及び操業結果を示す。

【００４６】

【表２】

【００４７】表２に示すように、比較例２では、アーク
炉における電力原単位が３１０ｋＷｈ／ｔで、又、アー
ク炉と取鍋精錬炉とでの電力の総使用量が３４０ｋＷｈ
／ｔであり、本発明による実施例２に比較して電力原単
位は８５ｋＷｈ／ｔ悪化した。又、比較例３は、冷銑が
予熱されるので、実施例２に比較して電力原単位が１５
ｋＷｈ／ｔ良好であったが、出鋼前の炭素濃度の調整に
時間を費やすことにより、出鋼から出鋼までの時間が３
分間延長すると共に、出鋼後の溶鋼の炭素濃度の成分外
れの発生率が実施例２に比べて高く、その発生率は３．
１％と実施例２の約４倍であった。このように本発明に
よる実施例２では、電力原単位を低減することができる
と共に溶鋼の炭素濃度の成分外れが少なく、安定した操
業が可能であった。

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、最初のヒート以外で溶
解する鉄スクラップの全てを予熱できるので、電力原単
位を大幅に低減することが可能になると共に、直接還元
鉄や冷銑等の高炭素含有冷鉄源の装入を１ヒート分以上
の所定の溶鋼量が確保された以降は中断することができ
るので、溶鋼中の炭素濃度が安定し、炭素濃度の調整を
容易に行なうことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の１例を示すアーク炉設備
の縦断面概略図である。

【図２】電力原単位に及ぼす酸素ガス吹き込み量の影響
を調査した結果を示す図である。

【符号の説明】１アーク炉２溶解室３予熱室４炉壁５炉蓋６炉底電極７上部電極８傾動装置９昇降シリンダー１０冷鉄源供給装置１１ホッパー１２切り出し装置１３供給シュート１４酸素ガス吹き込みランス１５炭材吹き込みランス１６バーナー１７出鋼口１８出滓口１９供給用バケット２０鉄スクラップ２１高炭素含有冷鉄源２２溶鋼２３溶融スラグ２４アーク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶解室と、溶解室に直結し、溶解室で発
生する排ガスが導入されるシャフト型の予熱室と、溶解
室への冷鉄源供給装置と、を具備したアーク炉での操業
方法であって、高炭素含有冷鉄源を前記冷鉄源供給装置
にて溶解室に直接装入すると共に、鉄スクラップが予熱
室と溶解室とに連続して存在する状態を保つように鉄ス
クラップを連続的又は断続的に予熱室へ装入しながら、
溶解室内の鉄スクラップ及び高炭素含有冷鉄源をアーク
にて溶解し、溶解室に少なくとも１ヒート分の溶鋼が溜
まった時点で、鉄スクラップが予熱室と溶解室とに連続
して存在する状態で溶鋼を出鋼することを特徴とするア
ーク炉操業方法。
【請求項２】溶解中及び出鋼中に、予熱室と溶解室と
に連続して存在する鉄スクラップを１ヒート分の５０ｗ
ｔ％以上とすることを特徴とする請求項１に記載のアー
ク炉操業方法。
【請求項３】炭材と、溶鋼トン当たり２５Ｎｍ³以上
の酸素ガスとを溶解室内に吹き込むことを特徴とする請
求項１又は請求項２に記載のアーク炉操業方法。