JPH11344288A

JPH11344288A - アーク炉における冷鉄源の溶解方法及びアーク炉

Info

Publication number: JPH11344288A
Application number: JP15253598A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Mizukami; 秀昭水上; Toshimichi Maki; 敏道牧
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1998-06-02
Filing date: 1998-06-02
Publication date: 1999-12-14

Abstract

(57)【要約】【課題】炉蓋を開閉して間歇的に供給される冷鉄源を
溶解するアーク炉において、加熱用電極から離れた炉内
周辺部に装入される冷鉄源を効率良く溶解する方法及び
装置を確立する。【解決手段】アーク炉１の炉側壁３を貫通してアーク
炉内に出入り可能なプッシャー７を炉周方向に複数個設
け、溶解中、プッシャーにて炉内周辺部の未溶解の冷鉄
源１１をアーク炉の中心側に移動させて溶解する方法、
及び、炉側壁を貫通してアーク炉内に出入り可能なプッ
シャーを炉周方向に複数個設けたアーク炉。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄スクラップや直
接還元鉄等の冷鉄源をアーク炉にて効率良く溶解する溶
解方法、及び効率の良い溶解が可能なアーク炉に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】鉄スクラップや直接還元鉄等の冷鉄源を
アーク炉にて溶解する際は、一般に、冷鉄源を一旦供給
バケットに積載し、次いで、供給バケットからアーク炉
内に装入する方法が行なわれている。鉄スクラップを主
体とする冷鉄源は嵩密度が小さいため、アーク炉の１ヒ
ートの溶鋼量に対応する冷鉄源全量を１回の装入チャン
スで炉内に装入することは困難であり、そのため、例え
ば鉄鋼便覧「第３版、製銑・製鋼、５５６頁」（以下、
「先行技術１」と記す）に示されるように、最初の装入
チャンスに装入（以下、「初装入」と記す）した冷鉄源
をある程度溶解して炉内に冷鉄源を装入するための空間
を形成した後、炉蓋を開放して第２回目の冷鉄源の装入
（以下、「追加装入」と記す）を行なっている。場合に
よっては、更に溶解を続けて第３回目の追加装入を行な
うこともある。

【０００３】先行技術１では、初装入した冷鉄源を溶解
する際、電極周辺の冷鉄源の溶解が先行して炉内周辺部
に装入された冷鉄源の溶解が遅れ、炉内周辺部に冷鉄源
が残留する。このため、追加装入の時期が早すぎる場合
には、炉内周辺部に堆積した冷鉄源により炉蓋が閉まら
なくなることがあるので、炉内周辺部の冷鉄源が十分に
溶解してから追加装入せざるを得ず、その結果、１ヒー
トの溶解時間が延長して電力原単位の悪化や生産性の低
下を招いている。又、追加装入時には炉蓋を開閉するの
で生産性が低下するのみならず、炉蓋開放時に炉内の熱
が炉外に放散して熱効率が悪化するという問題もある。

【０００４】最近、この追加装入時の問題を回避するた
めに、１ヒートの溶鋼量に対応する冷鉄源全量を初装入
することが可能なアーク炉が提案されている。例えば、
実開平１−１６７５９４号公報（以下、「先行技術２」
と記す）には、アーク炉のシルレベル（スラグ排出口の
上端面を指す）から炉側壁上端面までの高さＨを、炉内
径Ｄの０．７５倍以上、即ちＨ≧０．７５Ｄとしたアー
ク炉が開示されている。先行技術２では、溶解中は炉蓋
を開閉する必要がないので追加装入時の問題は解消する
ことはできるが、初装入された冷鉄源の堆積高さが高
く、先行技術１と同様に、炉内周辺部の冷鉄源の溶解が
遅れ、１ヒートの溶解時間が延長するという問題があ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、炉蓋を開
閉して間歇的に供給される冷鉄源を溶解するアーク炉に
おいては、未だ冷鉄源を均一に効率良く溶解していると
は言えず、電力原単位の低減や生産性向上の点から改善
する余地がある。

【０００６】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、炉蓋を開閉して間歇的
に供給される冷鉄源を溶解するアーク炉において、炉内
周辺部に装入された冷鉄源を効率良く溶解することので
きる冷鉄源の溶解方法及びその装置を提供することであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によるアーク炉に
おける冷鉄源の溶解方法は、炉蓋を開閉して間歇的に供
給される冷鉄源を溶解するアーク炉を用いた冷鉄源の溶
解方法において、アーク炉の炉側壁を貫通してアーク炉
内に出入り可能なプッシャーを炉周方向に複数個設け、
溶解中、前記プッシャーにて炉内周辺部の未溶解の冷鉄
源をアーク炉の中心側に移動させて溶解することを特徴
とするものである。

【０００８】又、本発明によるアーク炉は、炉蓋を開閉
して間歇的に供給される冷鉄源を溶解するアーク炉にお
いて、アーク炉の炉側壁を貫通してアーク炉内に出入り
可能なプッシャーを炉周方向に複数個設けたことを特徴
とするものである。そして、上記アーク炉において、炉
内容積が１ヒート分の溶鋼量に対応する冷鉄源全量を収
容する容積以上であることが好ましい。

【０００９】本発明では、炉内を出入り可能な複数個の
プッシャーを炉周方向に設け、このプッシャーを用い
て、炉内に装入された冷鉄源のうちアーク発生用電極か
ら離れ、加熱され難い炉内周辺部の冷鉄源をアーク炉の
中心側に移動させることができるので、装入された冷鉄
源の溶解を均一化できると共に、冷鉄源の溶解を促進さ
せることができる。その結果、冷鉄源を追加装入して溶
解する場合も、又、１ヒートに必要な冷鉄源全量を初装
入して溶解する場合も、共に１ヒートの溶解時間を短縮
することが可能となり、電力原単位の低減及び生産性の
向上に寄与する。

【００１０】更に、アーク炉の炉内容積を１ヒート分の
溶鋼量に対応する冷鉄源全量を収容する容積以上とする
ことで、溶解中に冷鉄源の追加装入のために炉蓋の開閉
を行なう必要がなくなり、炉蓋開閉に伴う電力原単位の
悪化や生産性の低下を防ぐことができる。尚、本発明の
１ヒート分の溶鋼量とは、連続鋳造等の鋳造作業に用い
る取鍋等の溶鋼保持容器の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。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に基づき説明
する。図１、図２、及び図３は、本発明の実施の形態の
１例を示すアーク炉の縦断面概略図であり、図１は、１
ヒート分の溶鋼の精錬が終了した状態を示す図であり、
又、図２及び図３は、冷鉄源の溶解途中の状態を示す図
である。

【００１２】これらの図において、外郭を鋼板として内
部を耐火物で構築され、底部に炉底電極５を備えた炉本
体２の上部には、水冷構造で金属製の炉側壁３が配置さ
れ、この炉側壁３の上部開口部は開閉自在な水冷構造で
金属製の炉蓋４で覆われている。そして、この炉蓋４を
貫通して、炉本体２内までの上下移動が可能な黒鉛製の
上部電極６が設けられ、直流式アーク炉１の基部が構成
されている。そして、炉底電極５と上部電極６とは直流
電源（図示せず）に連結し、炉底電極５と上部電極６と
の間でアーク１４を発生させ、又、炉本体２には出鋼口
（図示せず）が設けられている。

【００１３】炉側壁３を貫通して炉内に出入り可能なプ
ッシャー７が、炉周方向の４箇所に等間隔で設けられて
いる。プッシャー７の設置箇所は４箇所に限るものでは
なく、２箇所以上であれば幾つであっても良いが、炉周
方向の溶解の均一化を促進させるためには、４箇所以上
が好ましい。又、炉側壁３を貫通して、炉本体２内まで
の上下移動が可能な酸素ガス吹き込みランス８と炭材吹
き込みランス９とが設けられ、酸素ガス吹き込みランス
８からは酸素ガスが炉本体２内に吹き込まれ、そして、
炭材吹き込みランス９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
の炭材が炉本体２内に吹き込まれる。炉蓋４にはダクト
１０が設けられ、炉内で発生する高温の排ガスはダクト
１０を介して集塵機（図示せず）に吸引される。

【００１４】尚、図１〜図３に示すアーク炉１は、冷鉄
源１１を２回装入する型式の炉であり、炉内に１ヒート
分の溶鋼１２を溶解した時の溶鋼湯面から炉側壁３の上
端までの高さＬと、炉内径Ｄとの比Ｌ／Ｄが０．５のア
ーク炉１である。又、炉内とは、炉本体２と炉側壁３と
炉蓋４とで囲まれた空間のことである。

【００１５】このアーク炉１における操業は、先ず、慣
用の供給バケット（図示せず）に冷鉄源１１を積載し、
冷鉄源１１を積載した供給バケットをクレーン等の搬送
機でアーク炉１の直上に搬送し、予め上部電極６を上昇
させて取り外し、炉蓋４を開放したアーク炉１の炉内に
冷鉄源１１を装入する。次いで、炉蓋４を閉じて上部電
極６を炉内に挿入し、炉底電極５と上部電極６との間に
直流電流を給電して上部電極６と炉底電極５及び装入し
た冷鉄源１１との間でアーク１４を発生させ、発生する
アーク熱により冷鉄源１１を溶解して溶鋼１２を生成さ
せる。溶鋼１２の生成と共に、生石灰、蛍石等のフラッ
クスを炉内に装入して、溶融スラグ１３を溶鋼１２上に
形成させ、溶鋼１２の酸化を防止すると共に溶鋼１２の
保温を図る。

【００１６】溶鋼１２が生成されると、図２に示すよう
に、上部電極６の周辺に空間が形成されるので、溶鋼１
２が生成される時期となったら、プッシャー７を炉内に
向かって前進させて炉内周辺部の冷鉄源１１をアーク炉
１の中心側に押し込んで移動させる。そして、冷鉄源１
１の溶解を続けて炉内の空間が大きくなった時点で、上
部電極６を取り外して炉蓋４を開放し、再度供給バケッ
トから残りの冷鉄源１１を装入する。装入後、炉蓋４を
閉じて上部電極６を炉内に挿入し、アーク１４を発生さ
せて溶解を継続する。溶解を継続して上部電極６の周辺
に空間が形成される時期となったら、再度プッシャー７
を炉内に向かって前進させて炉内周辺部の冷鉄源１１を
アーク炉１の中心側に押し込んで移動させる。尚、プッ
シャー７により冷鉄源１１を移動させる時には、移動さ
せられる冷鉄源１１と接触して上部電極６が折損しない
ように、上部電極６を必要な距離予め上昇させておくこ
とが望ましい。

【００１７】そして、冷鉄源１１の溶解が進み、図３に
示すように、酸素ガス吹き込みランス８及び炭材吹き込
みランス９の炉内への挿入が可能となったなら、酸素ガ
ス吹き込みランス８及び炭材吹き込みランス９を炉内に
挿入して、酸素ガス吹き込みランス８及び炭材吹き込み
ランス９から酸素ガスと炭材とを溶鋼１２面又は溶融ス
ラグ１３中に吹き込むことが望ましい。吹き込まれて溶
鋼１２中に溶解した炭材又は溶融スラグ１３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１３をフォ
ーミングさせて、アーク１４が溶融スラグ１３に包まれ
るので、アークの着熱効率が上昇する。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、吹き込まれる酸素ガスの化学等量に等しい程度の炭
材を添加する。炭材が吹き込まれる酸素ガスに比べて少
ないと、溶鋼１２が過剰に酸化するので好ましくない。

【００１８】このようにして冷鉄源１１を全量溶解し、
更に、加熱・昇温し、必要により脱炭等の精錬を行な
い、出鋼口から溶鋼保持容器（図示せず）に溶鋼１２を
出鋼する。出鋼後、溶鋼１２は必要により取鍋精錬炉等
にて精錬した後、連続鋳造機等で鋳造する。溶鋼１２を
出鋼し、更に溶融スラグ１３を排滓した後、冷鉄源１１
を炉内に再度装入して溶解を再開する。

【００１９】このようにして冷鉄源１１を溶解すること
で、炉内周辺部に装入された冷鉄源１１が遅れることな
く順調に溶解されるので、１ヒートの溶解時間が短縮
し、電力原単位が低減して生産性が向上する。

【００２０】図４は、本発明の実施の形態の他の例を示
すアーク炉の縦断面概略図であり、図４は、１ヒート分
の溶鋼の精錬が終了した状態を示す図である。図４に示
すアーク炉１は、１ヒートに必要な冷鉄源１１の全量を
初装入する型式の炉であり、炉内に１ヒート分の溶鋼１
２を溶解した時の溶鋼湯面から炉側壁３の上端までの高
さＬと、炉内径Ｄとの比Ｌ／Ｄが０．８２である以外
は、図１に示すアーク炉と同一であり、符号の説明は省
略する。

【００２１】このアーク炉１における操業は、１ヒート
に必要な冷鉄源１１の全量を供給バケットにて炉内に初
装入するので、冷鉄源１１の追加装入が不要である以外
は、上述の操業方法と同一であり、従って、プッシャー
７の炉内への前進による炉内周辺部の冷鉄源１１の移
動、生石灰や蛍石等のフラックスの炉内装入、及び、酸
素ガス吹き込みランス８と炭材吹き込みランス９による
酸素ガスと炭材との吹き込みを、上述した操業方法に沿
って行なうものとする。このアーク炉１では、炉内周辺
部に装入された冷鉄源１１の溶解を促進することができ
ると共に、炉蓋４の開閉を必要としないので、より一
層、電力原単位の低減及び生産性の向上を達成すること
ができる。

【００２２】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、本発明は直流式アーク炉に限る
ものではなく交流式アーク炉でも良く、又、炉本体２や
炉側壁３や炉蓋４の構造、及び、上部電極６の個数も上
記に限定されるものではないことは言うまでもない。

【００２３】

【実施例】［実施例１］図１に示す直流式アーク炉にお
ける実施例を以下に説明する。アーク炉は、炉内径Ｄが
６ｍであり、炉容量が１００トンである。先ず、炉内に
鉄スクラップ６５トンを初装入し、最大７００Ｖ、１２
０ＫＡの電源容量により溶解を開始した。溶解中、プッ
シャーにより初装入された鉄スクラップをアーク炉中心
側に押し込み溶解を促進させた。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た。次いで、
残りの鉄スクラップ４０トンを追加装入して溶解を継続
した。この溶解中、炉内周辺部の冷鉄源をプッシャーで
アーク炉中心側に押し込んだ。そして、炉内中央部に溶
融スラグが現出した時点で、酸素ガス吹き込みランスか
ら酸素ガスを、炭材吹き込みランスからコークスを溶融
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。

【００２４】このようにして１００トンの溶鋼を得、１
６２０℃まで昇温して取鍋に出鋼した。出鋼時の溶鋼の
炭素濃度は０．１ｗｔ％であった。又、比較のために、
図１に示すアーク炉を用い、プッシャーを運転せずに、
その他の操業条件を上記と同一とした比較例（比較例
１）も実施した。表１に実施例１及び比較例１における
操業結果を示す。表１に示すように、本発明により、電
力原単位が１５ｋＷｈ／ｔ低減し、又、通電開始から出
鋼までの時間を３分短縮することができた。

【００２５】

【表１】

【００２６】［実施例２］図４に示す直流式アーク炉に
おける実施例を以下に説明する。アーク炉は、炉内径Ｄ
が７ｍであり、炉容量が１５０トンである。先ず、炉内
に鉄スクラップ１６０トンを初装入し、最大７５０Ｖ、
１３５ＫＡの電源容量により溶解を開始した。溶解中、
プッシャーにより初装入された鉄スクラップをアーク炉
中心側に押し込み溶解を促進させた。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た。そし
て、炉内中央部に溶融スラグが現出した時点で、酸素ガ
ス吹き込みランスから酸素ガスを、炭材吹き込みランス
からコークスを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。

【００２７】このようにして１５０トンの溶鋼を得、１
６２０℃まで昇温して取鍋に出鋼した。出鋼時の溶鋼の
炭素濃度は０．１ｗｔ％であった。又、比較のために、
図４に示すアーク炉を用い、プッシャーを運転せずに、
その他の操業条件を上記と同一とした比較例（比較例
２）も実施した。表２に実施例２及び比較例２における
操業結果を示す。表２に示すように、本発明により、電
力原単位が１５ｋＷｈ／ｔ低減し、又、通電開始から出
鋼までの時間を３分短縮することができた。

【００２８】

【表２】

【００２９】

【発明の効果】本発明では、炉内周辺部に装入された冷
鉄源をプッシャーにて炉内中心側に押し込んで溶解する
ので、炉内周辺部の溶解の遅延する冷鉄源の発生が防止
され、１ヒートの溶解時間が短縮して、電力原単位の低
減及び生産性の向上を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の１例を示すアーク炉の縦
断面概略図である。

【図２】図１に示すアーク炉を用いた溶解途中を示す縦
断面概略図である。

【図３】図１に示すアーク炉を用いた溶解途中を示す縦
断面概略図である。

【図４】本発明の実施の形態の他の例を示すアーク炉の
縦断面概略図である。

【符号の説明】

１アーク炉２炉本体３炉側壁４炉蓋５炉底電極６上部電極７プッシャー８酸素ガス吹き込みランス９炭材吹き込みランス１０ダクト１１冷鉄源１２溶鋼１３溶融スラグ１４アーク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炉蓋を開閉して間歇的に供給される冷鉄
源を溶解するアーク炉を用いた冷鉄源の溶解方法におい
て、アーク炉の炉側壁を貫通してアーク炉内に出入り可
能なプッシャーを炉周方向に複数個設け、溶解中、前記
プッシャーにて炉内周辺部の未溶解の冷鉄源をアーク炉
の中心側に移動させて溶解することを特徴とするアーク
炉における冷鉄源の溶解方法。
【請求項２】炉蓋を開閉して間歇的に供給される冷鉄
源を溶解するアーク炉において、アーク炉の炉側壁を貫
通してアーク炉内に出入り可能なプッシャーを炉周方向
に複数個設けたことを特徴とするアーク炉。
【請求項３】炉内容積が１ヒート分の溶鋼量に対応す
る冷鉄源全量を収容する容積以上であることを特徴とす
る請求項２に記載のアーク炉。