JPS58115294A - 製鋼用電気炉に使用されるスクラップの予熱、供給方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、製鋼用電気炉の原料として使用されるスクラ
ップを、電気炉からの高温排ガスによって予熱するタイ
プのスクラップ予熱装置に関する。

スクラップを主原料とする製鋼用電気炉においては、生
産される鋼塊１　ｔｏｎ当り消費電力は約５００ＫｗＨ
であり、その約２５％が５００°Ｃ〜１２００°Ｃの高
温排ガスの熱エネルギーとして逸損されている。

そこで、この高温排ガスの熱エネルギーを回収して消費
電力を節約するために、原料スクラップを高温ワトガス
で予熱する装置が開発されかつ使用されている。

従来使用されているスクラップ予熱装置の一例を第１図
を参照して説明する。第１図において、符号１は電気炉
を示す。この市、スケ１のわト気系には１ずその上流部
に燃焼室２が設けられており、ここで高温排ガス中に含
まれている未燃ガスが燃焼される。この燃焼室２の下流
側にはスクラップの予熱装置３が設けられている。この
予熱装置３はバッチ式と称されるものであり、２つの着
脱自在なパケット４ａ　、４ｂを有している。これら２
つのバケツ）４ａ　、４ｂは、交互にスクラップを充填
、予熱しかつ交互に予熱されたスクラップを電気炉１に
供給するようになっている。第１のバケツ）４ａ内のス
クラップを予熱する場合には弁６ａ、６ｂ、６ｃを開き
、弁６ｄ、６ｅ、６ｆ、’ｅ閉じ、ファン５により高温
排ガスをパケット４ａ内に導く。また第２のパケット４
ｂ内のスクラップを予熱する場合には、弁６　ａ　、　
６ｄ　、　６　ｅを開き、弁６ｂ　、６ｃ　、６ｆ’に
閉じることにより高温排ガスを第２のパケット４ｂ内に
碑くようにする。

そして、予熱終了後にパケット４ａ’ｆたは４ｂを設置
位置から取りはずして電気炉１の位置まで移動させ、炉
蓋１ａを開いた電気炉１の上部開口からスクラップを装
入するように□なっている。なお、上記予熱装置３の下
流側にはクーラー７、ファン８が設けられており、ファ
ン８に引かれた排ガスはクーラー７によって冷却されて
集塵機に送られるようになっている。

上記従来のバッチ式予熱装置のタイムスケジュールを第
３図に示す。スクラップは、電気炉１の内容積とスクラ
ップの嵩比重の関係から全量一括装入することが困難な
ので分割装入される。一般的には第３図に示すように、
■チャージにおいて初回に全装入量の５０％を装入し残
りの５０％を少なくとも２回に分けてたとえば２５％ず
つ追加装入するようになっている。スクラップ装入につ
いてさらに詳述すると、ｎ回目のチャージでは、前回の
チャージで予熱された第１のバケツ）４ａ内のスクラッ
プを初回に装入し、所定時間（２５分）経過後に第２の
パケット４ｂの予熱済みスクラップを追加装入し、さら
に所定時間（１５分）経過後に再び第１のバケツ）４ａ
の予熱済みスクラップを追加装入する。またｎ＋１回目
のチャージでは最初に第２のバケツ）４ｂの予熱済みス
クラップを装入する。このように、２つのパケット４ａ
、４ｂの予熱済みスクラップを交互に装入し、しかも各
バケツ）４ａ　、４ｂへのスクラップの充填および予熱
もバケツ）４ａ、４ｂ毎に交互に行なう。

しかしながら、このような従来の予熱装置では次のよう
な欠点があった。

（イ）　１チヤージにおいて少なくとも初回装入時。

２回の追加装入時の計３回電気炉の炉蓋を開放する。特
に２回の追加装入は電気炉内が高温となる溶解工程の際
におこなわれるので熱放散が大きく、このためスクラッ
プ予熱による排熱回収効果が相殺されてしまう。

（ロ）少なくとも２回のスクラップ追加装入時において
、電気炉炉蓋の開放により著しく発煙し作業環境を悪化
させる。

（・・）電気炉へ装入すべきスクラップの全量を予熱す
るためには２個の予熱パケットの完全かつ煩雑なスケジ
ュール管理が必要となる。

（＝）上述の（・・）の欠点とも関連するが、スクラッ
プ予熱のためのタイムスケジュールに自由がないため、
特に最も入量に装入する初回装入用のスクラップは、主
に前回のチャージにおける最終工程でめる酸化・還元φ
出鋼の工程での排ガスによって予熱されることを余鍜な
くされるが、この工程での排ガス温度は比較的低く、ス
クラップの予熱温度は２００〜２５０℃程度にしか達し
ない。このため排熱回収も十分であるとはいえない。

特に（イ）および（ハ）で述べた欠点のため消費電力の
節約分は３０〜４５　ＫｗＨ／ｌ　ｏｎ　鋼塊しか達成
できないのが現状である。

本発明は上述した事情にもとつきなされたものでその目
的とするところは、上述した従来の欠点を解消もしくは
低減し、消費電力を大幅に節約できるとともに作業能率
２作業環境の向上も得られるスクラップ予熱装置を提供
することにある。

上記目的を達成するため、本発明のスクラップ予熱装置
にあっては、小断片スクラップは第１の予熱装置により
予熱されて電気炉に連続的に装入され、大断片スクラッ
プは第２の予熱装置により予熱されるとともに炉蓋を開
放した状態で電気炉に装入されるようになっている。す
なわち、上記第１の予熱装置は搬送機能を有するととも
に装入熱しながら徐々に搬送して上記電気炉へ連続的に
装入するものである。また、第２の予熱装置は上記第１
の予熱装置の下流側に配置されかつ着脱自在なパケット
を備え、上記第１の予熱装置からの高温排ガスによって
上記パケット内に収納した大断片スクラップを予熱し、
予熱終了後に上記パケットを取り外して開蓋状態の電気
炉内に上記大断片スクラップを装入するものである。

本発明の特徴を従来装置と比較すると、従来では小断片
スクラップと大断片スクラップを混合したまま予熱して
いたのを、本発明では分別して予熱するものである。小
断片スクラップは電気炉の炉蓋を閉じたまま連続装入す
るのに適している。

本発明はこのような小断片スレラップの存在を最大限利
用したものといえる。

第１の予熱装置によって予熱される小断片スクラップは
５（１０ｍｍ以下のものが好ましい。例えばシュレッダ
−２還元鉄、銑鉄、鬼ダライ等がある。

シュレッダ−とは廃車や、薄板物をシュレッダ−マシン
でたとえば１辺が２５０ｍｍ以下になるように切断する
ことにより得られたスクラップである。

なお、本明細書では趙元鉄、銑鉄もスクラップの−ｍと
解釈するものとする。

第２の予熱装置によって予熱される大断片スクラップに
は甲山スクラップ、各種プレス類、ダライ粉、リターン
屑等がある。

電気炉に装入すべきスクラップの全量のうち、上紀小断
片スクラップの割合は５０重量％以上であるのが好まし
い。しかし小断片スクラップの割合が５０％未満たとえ
ば３０％程度であっても本発明の効果は得られる。小断
片スクラップの割合が少ない場合には、上述したシュレ
ッダ−マシンで小断片スクラップを得てもよい。

次に本発明のスクラップ予熱装置の一実施例を第２図を
参照して説明する。

第２図中符号１１は電気炉を示し、１１ａはこの電気炉
１１を開閉する炉蓋である。この炉蓋１１ａには装入シ
ュート１２を介して第１の予熱装置１３が連結されてい
る。上記装入シュート１２はスライド構造をなして伸縮
自在となっているとともに図示しないが一部が曲げ自在
な構造になっており、電気炉１１の傾動をさまたげない
ようになっている。上ｄＵ２第１の予熱装置１３はロー
タリードラム１４を有している。このロータリードラム
１４は耐火材を内張すしであるとともに送り出し羽根１
５を備えている。一方、小断片スクラップはリフティン
グマグネットクレーン１６により受ホツパ−１７に投入
され計量機１８で連続的に重量を計られ、さらにコンベ
アー１９によってホッパー２０に貯えられるようになっ
ている。このホッパー２０の下部にはフィーダ２１が挿
入されている。このフィーダ２１は外部空気を吸引しな
いようスクリュ一方式を採用しており、気密性が保持さ
れている。このフィーダ２１の回転によってホッパー２
０内に貯えられた小断片スクラップが前述のロータリー
ドラム１４内に連続的に供給されるようになっている。

ロータリードラム１４内には電気ｇ？１１内の高温排ガ
スが導入されるようになっている。

また、このロータリードラム１４内において上記高温排
ガス中の未燃ガスが燃焼されるようになっている。この
ロータリードラム１４内の排ガス温度は約８００〜１２
００℃である。ロータリードラム１４内に供給された小
断片スクラップは、ロータ１７−ドラム１４０回転（約
０．１〜１５ＲＰＭ）により、送り出し羽根１５の送り
出し作用を受けて、攪拌されながら徐々に電気炉１１方
向へ搬送され、この電気炉１１へ連続的に装入されるよ
うになっている。このように、第１の予熱装置１３は、
ロータリードラム１４が回転すること、および送り出し
羽根１５の存在により、搬送機能を備えている。

小断片スクラップはこのロータリードラム１４内におけ
る滞留の際、時間にして約２０分間上記高温排ガスに接
触して約５００〜６００℃の高温に予熱される。上記ロ
ータリードラム１４の予熱能力は、ドラムの径、長き、
スクラップ装入能力、送り出し羽根と回転数に依る搬送
能力等によって決定されるが、電気炉の＃；解能力の約
２倍を有していることが、電気炉の操業を安定させかつ
能力を最大限発揮させる上で望ましい。なお、ロータリ
−ドラム１４０入口（Ｌｌｌｌ　Ｈａ部およびホッパー
２０の下端部はダストホッパー２２により包囲烙れてお
り、このダストホッパー２２内にこぼれたスクラップ屑
は再びコンベアー１９に戻されるようになっている。

次に、図中符号３０は第２の予熱装置を示す。

この巣２の予熱装置３０は排気系において第１の予熱装
置１３の下流側に配置されている。この第２の予熱装置
３０は従来と同様バッチ式であり、着脱自在なパケット
３１を有している。このパケット３１は設置位置から取
り外されて想像線で示す位置まで移動されて、ここでリ
フティングマグネットクレーン３２によシ大断片スクラ
ップを充填されるようになっている。このパケット３１
は設置位置で第１の予熱装置１３からの高温排ガスによ
り大断片スクラップを予熱する。上記第１の予熱装置１
３からの排ガス温度は、ロータリードラム１４内での未
燃ガスの燃焼に伴う発熱があるため、小断片スクラップ
予熱後も温度低下は小さく、約８００〜１０００℃であ
り、このため上Ｈ上火断片スクラップは比較的高い温度
で予熱される。この予熱後上記パケット３１は再び取り
外されて関着状態の電気炉１１まで移動されて、上記大
断片スクラップを電気炉１１内へ装入するようになって
いる。符号３３は旋回装置を示し、この旋回装置３３に
より上記パケット３１の無３１ａを開閉するようになっ
ている。予熱の際には弁３４ａ、３４ｂ（開度調節可能
な弁、以下同じ）を開き弁３４Ｃ９３４ｄを閉じて第１
の予熱装置１３からの高温排ガスをパケット３１内に導
き、このパケット３１内に収納されている大断片スクラ
ップを予熱するようになっている。また、パケット３１
を取り外してスクラップを充填する除や予熱されたスク
ラップを電気炉へ装入する際には、弁３４ａ、３４ｂ。

３４ｄを閉じ、弁３４ｃを開いて、高温排ガスを第２の
予熱装置３０を通さずにバイパス管３６へ導く。第２の
予熱装置３０またはバイパス管３６からの排ガスはファ
ン３５により集越機（図示しない）へ送られる。

なお、前述した装入シュート１２の上部には第２の予熱
装置３０からの排ガスまたは外部空気がファン３７によ
り送られるようになっており、これによジロータリード
ラム１４内の温度を調節できるようになっている。すな
わち、弁３４ｄを開くと第２の予熱装置からの排ガスが
ロータリードラム１４内に入り、弁３４ｅを開くと外部
の冷たい空気がロータリードラム１４内に入り込むよう
になっている。

次に上述した予熱装置の操業を、第４図に示すタイムス
ケジュールを参照して説明する。第４図に示すｎ回目の
チャージとｎ＋１回目のチャージでは、全装入量に対す
る大断片スクラップ、小断片スクラップの割合が異なっ
ている。ｎ回目のチャージでは、はぼ理想的な割合で小
断片５０％。

大断片５０％であり、ｎ＋１回目のチャージでは小断片
３０％、大断片７０％である。

まずｎ回目のチャージについて説明する。５０−分の大
断片スクラップは、これより前回のチャージにおいてパ
ケット３１により予熱されており、このｎ回目のチャー
ジにおいて初回に一括して電気炉に装入される。この直
後に電気炉に通電してこのスクラップの溶解を開始する
。そして、溶解開始から１０分後に、ロータリードラム
１４から５０％分の小断片スクラップの連続装入を開始
する。この連続装入は４５分間行なう。この連続装入の
際、小断片スクラップはロータリードラム内で約１２０
０°Ｃの排ガスに接触して約６００℃に予熱された状態
で電気炉に装入される。大断片スクラップの初回装入は
炉修等の準備が終了した直後の炉内温度が低い時になさ
れるから電気炉炉蓋１１ａを開放しても熱損失は小さい
。そして炉内温度が高い溶解工程の際には炉蓋１１ａは
開放されないから大きな熱損失をなくすことができ、ま
た発煙による作業環境の悪化を防止できる。なお、この
ｎ回目のチャージにおいて、初回装入後再びパケット３
１内に大断片スクラップが充填されて予熱されるが、こ
の大断片スクラップは追加装入されないから、高温排ガ
スが排出される溶解期に約３０分、酸化還元期に約２０
分と長時間に亘って予熱され、約５００℃と比戟的尚温
にすることができる。

このように大断片スクラップの予熱温度が５００℃。

小断片スクラップの予熱温度が６００℃で平均して５５
０℃となり、従来方法の２００〜２５０℃の予熱温度に
比較してきわめて高くでき、換言すれば排ガス中の熱エ
ネルギーを効率良く回収できるから、消費電力の節約分
を１１０ＫｗＨ／ｌｏｎ鋼塊とすることができ、大幅な
節約を達成できる。

次にｎ＋１回目のチャージについて説明する。

このチャージのタイムスケジュールは小断片スクラップ
が全装入量の３０％しか得られない場合の操業のだめの
ものであるが、この場合でも大断片スクラップの追加装
入の量および回数が従来より少なくしかもこの追加装入
を溶解期の比較的初期に行うから、電気炉炉蓋開放に伴
う熱損失を極力少なくすることができ、従来に比べれば
消費電力の節約を大きくすることができる。このｎ　＋
　１回目のチャージのタイムスケジュールについて以下
詳述する。まずパケット３１内において前回チャージで
予熱された５０％分の大断片スクラップを初回装入する
。この直後に通電、俗解を開始し、この開始から１０分
経過後に３０％分の小断片の連続装入を開始する。パケ
ット３１内には初回装入後に再び２０％分の大断片を充
填して予熱しておく。そして、上記初回装入から２５分
経過後に、上記小断片スクラップの連続装入を一時中止
し、上述のようにして予熱された２０％分の大断片を追
加装入する。そして、この追加装入から１０分経過後に
再び小断片スクラップの連続装入を開始、これ（ｉ＝２
０分行なう。このチャージの場合には７０襲分の大断片
スクラップは約３００”Ｃに予熱され、また、３０％分
の小断片スクラップはｎ回目のチャージの場合より予熱
時間が長いために６５０”Ｃに予熱され、装入スクラッ
プの平均予熱温度は約４００℃となる。この結果、消費
電力の節約分は約８０ＫｗＨ／ｌｏｎ鋼塊をなる。

なお、本発明は上述した実施例に制約されず種々の態様
が可能である。たとえば第１の予熱装置は、ロータリー
ドラムの回転と送り出し羽根によって搬送機能を備えて
いるが、この搬送機能は耐熱コンベアヤプツシャー等を
内股することによって得てもよい。この場合、ロータリ
ードラムの代わシに長尺な炉を使用してもよい。

以上説明したように本発明は、小断片スクラップを、搬
送機能を有する第１の予熱装置により、電気炉の高温排
ガスに接触させて予熱するとともに宵、スケへ連続的に
装入し、大断片スクラップを、第２の予熱装置における
着脱自在なパケットに収納して上記第１の予熱装置から
の高温排ガスに接触させて予熱し、開蓋した電気炉内に
装入するようにしたものである。このことによシ、次の
効果を奏する。

（イ）特に溶解期において炉蓋開放の状態でのスクラッ
プの追加装入をなくすかまたは回数を低減でき、との炉
蓋開放による熱損失１発煙の問題を解消′または軽減で
きる。

（ロ）操業のタイムスケジュールが従来装置に比べれば
自由であり、効率の良いスクラップ予熱を行なうことが
できる。

（ハ）上述の＋（）　、　（−１の効果により、電気炉
の排ガスの熱エネルギーを効率よく回収できる結果、大
幅な消費電力の節約を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のスクラップ予熱装置を示し、第２図は本
発明のスクラップ予熱装置の一実施例を示す概略図であ
る。第３図は従来のスクラップ装置による操業のタイム
スケジュールでアリ、第４図は本発明装置による操業の
タイムスケジュールの一例を示すものである。 １１・・・・・・電気炉 １１ａ・・・・・・炉蓋 １２・・・・・・装入シュート １３・・・・・・第１の予熱装置 ３０・・・・・・第２の予熱装置 ３１・・・・・・パケット 手続補正書（自発） 昭第１ｆ７年Ｚ月２３日 特許庁　　　　　　　　　殿 １、事件の表示 昭和５６年特許願第２０９８９９号 ２、発明の名称 製鋼用電気炉に使用されるスクラップの予熱装置 ３、補正をする者 ４、代理人 明細督の特許請求の範囲の欄、発明の詳細な説明の欄、
図面の簡単な説明の欄、および図面。 ６、補正の内容 （１）　　特許請求の範囲を別紙のとお９訂正する。 （２）　　明細豊中第７貞第６行から同頁第９行に亘９
、「上記第１の予熱装置の・・・・・・尚ｖＦｎυトガ
スによって」とあるを、１着脱自在なパケット金偏え、
電気炉の高温排ガスによって１と訂正する。 （３）　　同第１７頁第５行目の後に次の文を加入する
。 ［さらに、第２の予熱装置は複数のバケツＩ・を有して
もよい。また、電気炉からの排ガスを、装入シュートと
は異なる糸の排気管を介して第１の予熱装置に尋人して
もよい。さらにまた、第５図に示すように構成してもよ
い。この図に示す実施例では、電気炉１１からの高温排
ガスは実線で示す矢印のように１、ｉｇｌの予熱Ｈｉ１
３および第２の予熱装置３０に分岐して供給されるよう
になっている。この実施例では、弁４０．４１を閉じる
ことにより、電気炉１１からの排ガスを意想で示す矢印
のように第２の予熱装置３０から第１の予熱装置１１３
へと供給することもできる。なお、この第５図において
、第２図の実施例に相当する部材には同番号を付してい
る。」（４）同第１７貞第１１行に「上記第１の予熱装
置からの高温排ガス」とあるを、「電気炉の高温排ガス
」と訂正する。 （５）同第１８負第１１行の「・・・・・・−例を示す
ものである。」の次に、「第５図は本発明による別の実
施例を示す概略図である。」の文を加入する。 （６）図面において別紙のごとく第５図を特徴する 特許請求の範囲 製鋼用電気炉の原料として使用されるスクラップを予熱
する装置において、土日己電気炉の高温ガスの排気系に
は、 （イ）（板送限能を有するとともに装入シュートを介し
て上ｈピ電スケの上部に連なり、小前片のスクラップを
、電気炉の高温排ガスにより予熱しながら徐々に搬送し
て上記電気炉へ連続的に装入する＄１の予熱装＋６と、
た犬断片スクラップを予熱し、予熱終了後に上記パケッ
トを取り外して開蓋状態の電気炉内に上記大断片スクラ
ップを装入するようにした第２の予熱装置 と金設けたこと全特徴とする製鋼用電気炉に使用塾扛る
スクラップの予熱装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 製銅用電気炉の原料として使用されるスクラップを予熱
   する装置において、上記電気炉の高温ガスの排気系には
   、 （イ）搬送機能を有するとともに装入シュートを介して
   上記電気炉の上部に連なり、小断片のスクラップを、電
   気炉の高温排ガスにより予熱しながら徐々に搬送して上
   記電気炉へ連続的に装入する第１の予熱装置と、 （ロ）上記第１の予熱装置の下流側に配置されかつ着脱
   自在なパケットを備え、上記第１の予熱装置からの高温
   排ガスによって上記パケット内に収納した大断片スクラ
   ップを予熱し、予熱終了後に上記パケットを取り外して
   開蓋状態の電気炉内に上記大断片スクラップを装入する
   ようにした第２の予熱装置 と金設けたことを特徴とする製鋼用電気炉に使用さ扛る
   スクラップの予熱装置。