JPS59122886A

JPS59122886A - スクラツプ予熱方法

Info

Publication number: JPS59122886A
Application number: JP57228815A
Authority: JP
Inventors: 藤田　宣治; 金田　健司; 岡本　徹夫; 登出向井
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1982-12-29
Filing date: 1982-12-29
Publication date: 1984-07-16
Also published as: JPS6229485B2

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】本発明はスクラップ予熱方法に係シ、特に製鋼炉の高温
排ガス熱を利用する、熱効率の高いスクラップの予熱方
法に関するものでちる。

ケイ６２５、アー了ア等。溶解炉ヵ１．排カケゎあ排ガ
ス中に含まれる熱を利用して、該溶解炉中に装入される
鉄屑等のスクラップを出来るだけ高い温度に予熱するこ
とによって、高い熱効率を得る方法が知られている。し
かしながら、従来のスクラップの予熱は、溶解炉の炉体
外において行なわれるのが一般的であシ、このような場
合には、被溶解材料にダライ粉等の低級スクラップが含
まれると、予熱の際に該低級スクラップに含まれる油が
燃焼して、被溶解材料たるスクラップが溶解炉外におい
て溶解してしまう不都合があった。尤も、そのような問
題を避けるためには、逆に被溶解材料の予熱温度を抑制
すればよいのであるが、そうすると、低級スクラップに
含まれる油の不完全燃焼によって暦臭全含む白煙が発生
し、作業環境をｐ化させると共に、高い熱効率が充分に
得られなくなるのである。

一方、溶解炉の炉体をそのままスクラップ予熱容器とし
て用い、該炉体内に所定のスクラップを装入して、そこ
に導かれる高温ガスにて加熱せしめた後、そのまま該炉
体内においてかかる予熱スクラップを溶解せしめるよう
にした方法が考えられＣおシ、この手法に従えば、スク
ラップ予熱溶器がそのまま溶解炉となるために、予熱に
際してスクラップの溶解が生じても、何等不都合となる
ものでなく、それ故導入される高温ガスの熱量を最大限
にスクラップに付与し得る大きな特徴を発揮し得るので
ある。

しかしながら、このような溶解炉炉体をスクラップ予熱
容器として用いる手法においては、該炉内でのスクラッ
プ予熱の良否が重要なポイントになるのである。けだし
、次工程の溶解工程で予熱スクラップが溶けやすく、ま
たそれがより均一に且つ速く溶けるためには、かかる予
熱スクラップの温度を、局玲＼的な加熱によって惹起さ
れる部分的な一高温部分及び低温部分を平均化した平均
的な値よりも、スクラップ全体がバラツキの少ない均一
な予熱温度となるようにすることが望ましいからである
。しかも、スクラップに対して、高温ガスにて加えられ
る熱ｔが略一定なものであるところから、できるだけそ
の熱量をスクラップに有効に吸収せしめるのが、熱効率
を更に向上せしめる上において必要とされるのであるが
、前記した局部的な加熱によってスクラップの溶解が始
まると、当該溶解部分を通過する高温ガスからの熱量の
吸収が有効に為され得す、従って熱効率が低下すること
となる。

ここにおいて、本発明者等は、かかる事情に錨み、アー
ク炉等の溶解炉炉体をスクラップ予熱容器として用いる
手法において、スクラップの予熱形態をコールドモデル
実験等を通じて種々検討し、その結果を流体力学的に解
析した結果、スクラップ予熱のための高温ガスの導入位
置並びにそれの炉体からの取シ出しく排気）Ｓ所によっ
て、スクラップの予熱形態が著しく異なることを見い出
したのである。

即ち、本発明は、かかる知見に基づいて完成されたもの
であって、その目的とするところは、炉体内に装入され
たスクラップを可及的に均一に加熱せしめ、以てその熱
効率を高め得る予熱方法を提供することに１）、そして
そのために、本発明にあっては、溶解炉の炉体をスクラ
ップ予熱容器として用い、該炉体内に所定のスクラップ
を装入して高温ガスにて加熱せしめた後、そのまま該炉
体内においてかかる予熱スクラップを溶解せしめるよう
にした方法において、かかる高温ガスを、該炉体内に装
入されたスクラップの上方よ＃）該スクラップ内に導入
する一方、該炉体の側部、に設けられた複数の排気口よ
り排出せしめることによシ、該スクラップ内を流通せし
めて、該スクラップを予熱するようにしたことにある。

このように、本発明に従って、高温ガスをスクラップの
上部より導入し、炉体側部の複数箇所から捷くようにす
ることによシ、導入された高温ガスはスクラップ間１１
？ｉ’ｅ効果的に流通して、著しい高温ガス流れの偏シ
を惹起するようなことはなく、以てかかる高温ガスの有
する熱海を装入スクラップに対して有効に与え得、高い
熱効率を発揮し得ることとなったのである。

また、スクラップが均一に加熱されることとなる結果、
次工程における溶解操作によってスクラップが溶けやす
く、以てスクラップをよシ均一に、又迅速に溶解せしめ
ることもできるのである。

因みに、本発明者等が行なったコールドモデル実験は次
の通シである。

先ず、第１図に示される如く、頂部と１１１ＩＩ部２箇
所に出入口３，５を設けた透明模型容器２の中に、スク
ラップ４を装入し、更にそのスクラップ４内の所定位置
にパラゾールベンゼル球６を配置せしメ、該バラゾール
ベンゼン球６の昇華速度をＩｌｌ　ｆｆｌすることによ
シ、該透明模型容器２内のガス流速分布を求めた。なお
、ガスの流通方向は、上部（３）から導入し、横二方（
５，５）に排出する場合をＡ法、上部（３）から導入し
て横一方向（５）に排出する場合をＢ法、また頂部の出
入口（３）を閉塞し、一方の横の出入口（５）からガス
を入れ、他方の横の出入口（５）からガスを排出する場
合をＣ法、更に横二方の出入口（５，５）からガスを導
入し、上部（３）から排出する場合をＤ法として、それ
ぞれの場合について検討を行なった。

それぞれのガス流通方向についての空塔レイノルズ（Ｒ
ｅ）数と容器内流速の関係を第２図に１また空塔Ｒｅ数
と容器内流速バラツキの関係を第３図に示すが、かかる
第２図から明らかなように、ガスを横二方（５，５）か
ら導入し、上部（３）から排出するＤ法においては、容
器内平均流速が小さく、それ故スクラップに対して充分
な熱を加えることが困難であり、熱効率を高める上にお
いては、第２図において上下二本の実線に挾まれたＡ、
Ｂ。

Ｃの方法がよいことが理解される。また、第３図１の結
果からは、破線で囲まれた、ガスを上部（３）から導入
し、横二方（５，５）に排出するＡ法の場合において、
ガス流速のバラツキが他方法に比べて少なく、最も好ま
しいことが理解されるのである。

また、第４〜７図には、１／１４ス乍−ルのコールドモ
デルを用いた場合における容器内のガス流速分布（Ｖ／
Ｖ）及びガスの流れが、それぞれ模式的に示されている
。なお、それら各ガス流通方向におけるガス流通条件並
びに記号と流速分布との対応関係は下表の通シである。

これらの結果によれば、第４図に示されるＡ法。

即ち容器内のスクラップに対してガスを上部から導入し
、そして横２箇所から排出せしめる方法が、ガス流速の
バラツキが少なく良好であって、均一なガス流速分布を
得ることができると共に、スクラップ間の平均流速も高
めることができ、以て熱効率を向上せしめ得ることが明
らかとなったのである。他方、Ｂ法は、第５図に示され
るように、ガスの流れが極端に偏シ、これでは均一なス
クラップ加熱を望むべくもないことが明らかとなったの
であり、壕だ第６図に示されるＣ法においては、ガスの
出入口部分に位置するスクラップが極端に加熱される傾
向を示し、前記Ｂ法と同様にガス流速のバラツキが大き
く、スクラップ全体の均一な加熱が困難であることが認
められ、更に横二方向からガスを導入し、上部に排気す
る第７図に示されるＤ法にあっては、容器内の流速バラ
ツキの点からみれば、本発明と同稈度の効果を奏するも
のと考えられるが、ガスの容器内における平均流速が極
端に低くなシ、またガスの流れも偏る傾向を示し、導入
されるガスからの熱量全充分に吸収して、熱効率を向上
せしめる上において、問題があることが明らかである。

そして、本発明では、これらの結果を踏まえて、上述の
如きガスを上音ＩＳから導入し、そして側部から排出さ
せるＡ方式を採用することによって、スクラップの均一
な加熱、更には熱効率の向上を達成し得たのである。

なお、本発明においては、前記溶解炉を２基セツトにし
て用いて、その内の一つの炉体でのスクラップ溶解操作
中において発生する高温のＣＯ含有排ガスを…１記高温
ガスとして用い、そしてかかるＣＯ含有排ガスを予熱す
べきスクラップの装入された他の一つの炉体内に導入す
る一方、該他の一つの炉体内に酸素含有気体を吹き込む
ことによって、該ＣＯ含有排ガスを燃焼せしめ、該他の
一つの炉体内におけるスクラップの予熱に寄与せしめる
ようにすることが推奨され１．そしてこのようにするこ
とによって、溶解前のスクラップが他方の炉体内にて効
果的に予熱されるとととな９、以てスクラップの予熱温
度を高くし得るのである。

また、一方の炉体内において発生させられたＣＯガスを
他方の炉体内にて燃焼させることによって、スクラップ
が予熱せしめられるところから、該一方の炉体内で発生
する熱が極めて有効に予熱に利用され、高い熱効率が得
られる利点がある。そして、当然のことながら、被溶解
材料に低級スクラップが含まれていても、予熱温度が高
いので低級スクラップに含まれる油分が完全燃焼せしめ
られ、以て作業環境の悪化も生じるようなことはないの
である。更に、溶解中の一方の炉体内においてＣＯガス
を発生させるために、好適１には炭素が燃焼させられる
こととなるので、その燃焼熱も溶解に利用され得て、以
て高価な電力も大幅に節減され得る利点も生じるのであ
る。

また、第８図には、本発明手法を、一対のアーク炉用炉
体を交互に用いて被溶解材料であるスクラップを溶解せ
しめるアーク炉溶解装置に適用した例が示されている。

第８図において、一対のアーク炉用炉体１０ａ。

１０ｂの内の一方では、その炉蓋を通じて挿入された電
、極１２への電力の供給によって了−りが発１６を生じ
るように溶解操作が進行せしめられる。

この溶解に際して、一般に、スクラップには炭素が混ぜ
られ、また溶解操１作中に図示しない炭素注入ノズルや
酸素注入ノズルから炭素や酸素又は空気等の酸素含有気
体が炉体１０ａ内に吹き込まれ、以て注入された炭素が
酸素によって燃、焼させられて炉体１０ａ内においてＣ
Ｏを含む高温の排ガスが形成されるのである。

一方、他の一つの炉体１０ｂ内においては、予熱される
べきスクラップ１８が装入せしめられ、またその炉蓋頂
部に前記一方の炉体１０ａからの高温の排ガスを導くた
めのダクト２０が接続されている。また、この炉体１０
ｂの側部の下方位置（形成される溶鋼の表面よりは高い
位置）には、複数の排気口２２が設けられておシ、前記
一方の炉体１０ａで発生した高温の排ガスがダクト２０
を通じて予熱用の炉体１０ｂの上部空間に導入された後
、スクラップ１８上部からその内部に導かれ、そして炉
体１０ｂ［＋Ｓの下部に設けられた複数の排気口２２．
２２から排出されるようになっているのである。なお、
炉体１０ｂには、他方の炉体１０ａと同様に炭素注入ノ
ズル並びに酸素注入ノズルが設けられており、スクラッ
プ予熱時においては、かかる酸素注入ノズルから酸素或
は空気等の酸素含有気体が該炉体１０ｂ内に導入せしめ
られるようになっている。

従って、かかる一対の炉体１０ａ、１０ｂを用いる溶解
装置にあっては、一方の炉体１０ａでスクラップの溶解
操作が行なわれる一方、他方の炉体１０ｂ内では、そこ
に装入されたスクラップ１８が、一方の炉体ＩＱａにお
いて生じる高温の排ガスがダクト２０を通じて該スクラ
ップ１８の上ることにより、該炉体１０ｂ内に装入され
たスクラップは前述のように均一に、また高い熱効率を
享受しつつ、予熱せしめられることとなるのである。

しかも、一方の炉体１０ａ内で発生せしめられる高温の
排ガス中に、該炉体１０ａ内に吹き込まれる炭素やスク
ラップに混ぜられた炭素が酸素又は空気等の酸素含有気
体中の酸素によって燃焼させられることによって生じる
ＣＯを含む場合には、かかるＣＯを含む排ガスが他方の
炉体１０ｂ内において、その上部空間でそこに吹き込ま
れる酸素含有気体にて燃焼せしめられると、該炉体１０
ｂ内のスクラップ１８はＣＯの燃焼によって極めて高い
温度に予熱されることとなる。そして、被溶解材料であ
るスクラップ１８は、炉体１０ｂ内に装入された状態で
予熱されるので、該スクラップ１８の溶解を心配するこ
となく、高い温度に予熱することができると共に、溶解
中の炉体１０ａ内の熱が効果的に他方の炉体１０ｂ内の
予熱に利用′　　されるので、高い熱効率が得られるの
である。しかも、スクラップ１８が高い温度で予熱され
ることによって、該スクラップ１８に含まれる低級スク
ラップの油分が完全燃焼させられ、以て作業環境が悪化
するようなことも全くないのである。

また、炉体１０ｂ内に装入されたスクラップ１８の上方
には、空間が形成されているところから、ダクト２０を
通じて導かれる高温の排ガスがスクラップ１８の上面全
体に広がり、そしてスクラップ１８内に導かれるように
なるので、高温排ガスの流れが偏るようなことも効果的
に抑制される利点があシ、シかもそのような空間は、ダ
クト２０を通じて導入される排ガス中にＣＯが存在する
場合には、かかるＣＯの燃焼空間としても利用すること
ができ、以てかかるＣＯの燃焼によって生じた燃焼熱が
スクラップ１８の全体に作用せしめられ得る大きな利点
を生じるのである。

そして、炉体１０ａ内の溶解が完了すると、炉体１０ｂ
内の予熱スクラップが同様にして溶解せしめられること
と々るのであり、また炉体１０ａでは、溶鋼１４が取シ
出された後は、新しくスクラップが装入されて、先述の
如き炉体１０ｂ内でのスクラップ予熱と同様にしてスク
ラップの予熱が行なわれることとなる。その際、高温ガ
スは溶解操作の行なわれている炉体１０ｂからダクト２
０を通じて炉体１０ａ側に導かれることとなるのである
。

このように炉体１０ａと１０ｂとが交互に予熱溶解操作
を繰シ返すことによって、溶鋼が生産性よく、また熱効
率よく製造され得ることとなるのである。しかも、炉体
内で予熱されたスクラップは、本発明に従って高温ガス
が上部から側部の複数の排気口にかけて流通せしめられ
るところから、均一な予熱が行なわれ、それ故後の溶解
操作で著しく溶は易くなシ、又よシ均一に、更には遠く
溶けることとなるため、溶解操作が極めて良好に、迅速
に行なわれ得るのである。

以上、本発明の具体例について説明してきたが、かかる
具体例はあくまでも本発明手法の一例を示すものであっ
て、これに限定されるものでは決してなく、本発明の精
神を逸脱しない限りにおいて本発明には種々なる変更、
修正、改良等を加え得ること、言うまでもないところで
ある。

例えば、炉体の側部に設けられる排気口２２は例示の２
つの場合のみならず、３つ或はそれ以上の個数において
設けられ得るものであるが、一般にそのような複数個の
排気口２２は、炉体の周方向において略等間隔において
設けられることが望ましく、またかかる排気口は溶解操
作のために配設される電極１２の配置位置に関連して、
炉体内のコールドスポットができ易い所に配設されるこ
とが望ましいのである。

また、一方の炉体内でのスクラップの効果的な加熱のた
めに用いられる可燃性ガスとしては、他方の炉体でのス
クラップ溶解操作中において発生するＣＯ含有排ガスの
、みならず、他の適当な燃焼し得るガスであっても何等
差支えなく、更にＣＯ含有排ガスを該一方の炉体内で燃
焼させることの他に、ｖＣＯ含有排ガスを燃焼せしめた
後、該一方の炉体内に導き、その炉焼熱を利用してスク
ラップの予熱を行なうようにすることも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図１はコールドモデル実験に用いた模型の概略図、
第２図は空塔レイノルズ数と容器内流速の関係を示すグ
ラフであシ、７第３図は空塔レイノルズ数と容器内流速
のバラツキの関係を示すグラフである。第４図乃至第７
図は、それぞれ各種のガス流れ方向における容器内のガ
ス流速分布をモデル的に示す説明図、第８図は一対のア
ーク炉用炉体を交互に用いてスクラップを溶解するアー
ク炉溶解装置に本発明を適用した例を示す概略図である
。２：透明模型容器　　　３．５：ガス出入口４ニスクラ
ツプ６：バラゾールベンゼン球１０ａ、ｌＱｂ：炉体　１２：電極１４：溶＃ｌ　　　　　　　１６：スラグ１８ニスクラ
ツプ　　　２０：ダクト２２：排気口呂願人　　大同特殊鋼株式会社第３図空塔Ｒｅ　（ＸＩＯ’）第４図　　　　　　　第５図第６図　　　　　　第７０第８図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　　溶解炉の炉体をスクラップ予熱容器として用
い、該炉体内に所定のスクラップを装入して高温ガスに
て加熱せしめた後、そのまま該炉体内においてかかる予
熱スクラップを溶解せしめるようにした方法において、
かかる高温ガスを、該炉体内に装入されたスクラップの
上方より該スクラップ内に導入する一方、該炉体の側部
に設けられた複数の排気口よシ排出せしめることによシ
、該スクラップ内を流通せしめて、該スクラップを予熱
するようにしたことを特徴とするスクラップ予熱方法。
（２）前記炉体内に装入されたスクラップの上方に空間
を設けて、該空間において可燃性ガスが燃焼せしめられ
るようにした特許請求の範囲第１項記載の方法。
（３）前記高温ガスとして、他方の炉体でのスクラップ
溶解操作中において発生したＣＯ含有排ガスを用い、こ
のＣＯ含有排ガスを燃焼せしめることによって生じた熱
量を、一方の炉体内に装入されたスクラップの予熱に利
用するようにした特許請求の範囲第１項記紗の方法。
（４）　　前記高温ガスとして、他方の炉体でのスクラ
ップ溶解操作中において発生したＣＯ含有排ガスを用い
、とのＣＯ含有排ガスを、予熱すべきスクラップの装入
された一方の炉体内に導入する一方、該一方の炉体内に
酸素含有気体を吹き込むことによって、該ＣＯ含有排ガ
スを燃焼せしめ、該一方の炉体内におけるスクラップの
予熱に寄与せしめるようにした特許請求の範囲第１項ま
たは第２項記製の方法。