JPS5932525B2 - 電気炉製鋼法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は新規な電気炉製鋼法に係り、特に還元鉄の如
き原材料を連続的に精錬処理する電気炉製鋼法に関する
。

更に詳しくは電気炉内に生成される排ガスを帰還させ、
該帰還ガス中に粉状の主原材料及び溶解、精錬に必要な
他の材料を導入し、これらを搬送しつつ予熱して上記炉
内に装入するようｌこ成して、電気炉内に粉状の原材料
を装入しつつ連続的に溶解、精錬処理することを可能に
し同時に炉内排ガスにより原材料を予熱し、もってこの
種電気炉の電力消費量等を可及的に低減し得る電気炉製
鋼法に関する。

近年製鋼法として電気炉製鋼法が一般に広く採用される
に至っている。

この電気炉製鋼法は炉内に装入された原材料と電極の間
にアークを発生させ、その高温を利用して原材料を溶解
して精錬を行うものである。

またこの電気炉製鋼法は鉄屑の溶解精錬として用られて
いるが、最近は還元鉄の溶解、精錬にも用られるように
なり、各種の研究開発がなされている。

ところが、従来還元鉄を含む原材料をこの電気炉製鋼法
によって精錬するにあたっては電気炉内に装入した原材
料と電極の間ｔこ発生するアーク熱により溶解、精錬を
行うと共に炉内に発生する高温ガスは冷却、除塵処理し
た後炉外へ排気せしめていた。

また、電気炉内に還元鉄を装入する際には予め団鉱機等
によってブリケット状に処理する必要があった。

従って、流動層式直接還元炉から生産される粉状の還元
鉄を直接電気炉内に装入することができず、そこでこの
種還元炉より生産される還元鉄を連続的に精錬処理する
ことが要望されていた。

更に、原材料としての還元鉄は極めて熱伝導率が悪く電
気炉内において溶解、精錬するために多大の時間がかか
るので、生産性が悪く、また消費電力が太きいという欠
点を有していた。

また、電気炉内に原材料を装入する場合に従来は炉頂部
より装入するものであったために炉内全体ｌこ拡散して
装入することが難しく、新たに装入されて来る原材料と
炉内溶鋼との接触攪拌作用が遅へ炉内の熱分布及び成分
の分布が不均一になる問題があった。

また、還元鉄を電気炉内へ連続的に装入する際に大気中
の酸素と接触して再酸化されてしまう問頂点もあった。

そこで、本発明者は従来の電気炉製鋼法における問題点
に鑑み、特に電気炉内に精錬処理と同時に発生する排ガ
スが還元性雰囲気たる一酸化炭素ガスであると共に高温
であることに着眼し、この排ガスをキャリヤガスとして
再度炉内に帰還乃至循還せしめることにより、本発明を
創案するに至った。

本発明の目的とするところは、還元鉄を含む原材料を粉
状のまま、これを連続的に電気炉内へ装入し、急速に溶
解して連続精錬処理することを可能にした電気炉製鋼法
を提供する。

また、本発明の目的とするところは炉内に生成される排
ガスを原材料のキャリヤガスとして用いることにより、
排ガス中の熱によって原材料を直接予熱し、従来炉外に
排ガスと共に放散されていた炉内熱の有効利用を達成し
；もって電力消費量等を可及的に低減し得る電気炉製鋼
法を提供する。

更に、本発明の目的とするところは還元鉄を原材料とす
る電気炉製鋼法において、流動層式還元プロセスと直接
連結し得、これにより製品の粉状還元鉄を高温の粉状の
まま連続的に精錬処理し得ると共に還元鉄の電気炉内装
入に際しての再酸化を防止し得る電気炉製鋼法を提供す
る。

また、本発明の目的とするところはガスに依る粉体輸送
のため原材料の装入制御が極めて容易になし得且つ溶鋼
と新たに装入される原材料との攪拌作用を適切になし得
ると共に炉内温度分布を均一に保持し得る電気炉製鋼法
を提供する。

上記目的を達成するために本発明は電気炉内に生成され
排出される排ガス中に粉状に形成された原材料を導入し
これを予熱すると共に電気炉内に生成されて排出される
排ガスを再度炉内の溶鋼とスラグ層との境界近傍に帰還
させ、該帰還される排ガイ中に上記予熱された原材料を
導入し帰還される排ガスをキャリヤーガスとして上記炉
内に原材料を搬送して上記溶鋼とスラグ層との境界近傍
に投入するように構成したものである。

次に本発明に係る電気炉製鋼法について、添付図面に従
って詳述する。

耐火性にライニングした電気炉１は、その炉頂部より炉
内に炭素電極２（具体的には３本電極）が挿設され、全
体として密閉されている。

この電気炉１内には溶解された溶鋼３があり、この溶鋼
３はスラグ層４に覆われている。

また、電気炉１の頂部には炉内に生成された排ガス及び
循環ガスの排気口５が設けられ、他力炉側壁６には原材
料の装入ロアが設けられる。

この原材料装入ロアは炉壁６の適宜位置に設け、また図
示例では一箇所しか設けられていないが、複数に分けて
設けることも任意に決定し得る。

特に、装入ロアは炉内の溶鋼３とスラグ層４との境界面
近傍に向けて臨むように設けることが炉内高温部に新し
い原材料を装入し得るので溶解効率を高めることができ
る。

しかし乍ら、溶鋼３とスラグ層４との混合を防ぐ意味か
らも図示例の如も上記境界面より下方の溶鋼３内に原材
料を装入するように設けることが望ましい。

また、装入ロアは溶鋼３と装入される原材料との攪拌を
有効ｔこ行うために炉壁６を囲繞する環状の位置に沿っ
て複数個配設することが望ましい。

次に、上記炉内排ガスの排気口５と原材料装入ロアとの
間に帰還回路Ａが構成される。

この帰還回路Ａは上記排気口５に配管８が連結され、こ
の配管８の他端は予熱兼除塵用サイクロン９に連設され
る。

また、この配管８の排気口５と予熱兼除塵用サイクロン
９との間には炭素材Ｃを導入するためのホッパ１０及び
副資材りを導入するためのホッパ１０ａと、主原材料と
して還元鉄Ｆを導入するためのホッパ１１とが介設され
る。

尚、副資材を導入するためのホッパ１０ａは副資材の種
類により適宜数設けられる。

これらのホッパ１０゜１０ａ、１１には夫々ロータリー
バルブ等の供給装置１２が設けらへ配管８路への導入乃
至装入量の調整を行う。

従って、電気炉内より排出される排ガス及び循環ガスは
配管８を通過してサイクロン９に至る間に、このガス中
に炭素材Ｃ及び副資材Ｄ１並びに主原材料として還元鉄
Ｆが導入され、これらをサイクロン９へ搬送する。

このサイクロン９に於いて、上記原材料としての還元鉄
Ｆ。

炭素材Ｃ及び副資材りは十分混合されつつガスの熱と熱
交換されて予熱される。

これと同時に排ガスはこのサイクロン９内において、除
塵され、排気管路１３へ移送される。

この排気管路１３は途中分岐され、一方は炉外排気路１
４に連設され、他方はコンプレッサ１５を介して原材料
装入ロアへと帰還回路Ａを構成する。

また、上記サイクロン９の固形物排出口１６にはロータ
リーバルブ等の供給装置１７を介して上記排気管路１３
に連結する管路１８が設けられる。

従って、サイクロン９より排出される予熱された原材料
は排気管路１３内へ導入され、コンプレッサ１５によっ
て加圧されたガスにより装入ロアへ移送される。

尚、上記排気路１４には圧力調節弁１９が介設され、炉
内精錬反応で発生し排気管路１３内に充満したガスを適
宜系外へ排気し、系内の圧力を一定に維持する。

また、この排気路１４間には熱交換器としての廃熱ボイ
ラ２０を設けてもよい。

排気路１４より排気されるガスは燃焼用に供されること
は勿論である。

尚、図中２５は電気炉１に設けた出鋼ノズルであり、２
６はスラグの出滓ノズルである。

以上の具体的装置例に基づいて、水沫を詳述する。

先ず、電気炉１内に予め装入された還元鉄の主原材料と
炭素材及び副資材とはアーク熱により次の如き反応式に
示す冶金反応を起して溶鋼が精錬される。

Ｆ ｅＯ＋ Ｃ−”Ｆ ｅ 十ＣＯ＝（１）２Ｃ＋０２
→２ＣＯ・・・・・・（ＩＩ）上記（Ｉ）、（ＩＩ）式
より明らかな如く、還元鉄はその還元度に応じて酸素を
含んでおり、また炭素も含んでいる。

これに必要に応じて炭素材（炭素）Ｃを加えて加熱する
ことに依り一酸化炭素ガスが生成される。

また溶鋼の炭素含有量を調整するため必要に応じてノズ
ル２２より酸素又は空気を導入することができる。

尚、ノズル２２は図示に限定されることなく適当な位置
に適宜な個数設置出来る。

炉内において上記冶金反応によって生成された一酸化炭
素ＣＯは排気口５より帰還回路Ａを形成する配管８内へ
排出される。

この配管８内へ排出される排ガスＣＯ中に先ず炭素材と
しての粉体状の石炭、コークス等の炭素粒体Ｃ及び副資
材りを導入し、上記排ガスＣＯはキャリヤガスの働きを
して炭素材等を搬送する。

次で、このガスＣｏのキャリヤガス中ｔこホッパ１１よ
り粉体状の還元鉄Ｆが導入されて、上記炭素材等と共に
サイクロン９へ搬送され、このサイクロン９内において
上記排ガスＣＯの除塵処理を行うと共にガスと原材料と
しての還元鉄及び炭素材等とを攪拌混合して熱交換を行
なって予熱する。

尚、上記配管８内において原材料と排ガスとは搬送され
つつ充分熱交換されて予熱されている場合が多いので、
必ずしも上記サイクロン９において熱交換をする必要が
ない。

このサイクロン９は排ガスのキャリヤガスを帰還させる
ためのコンプレッサ１５を介設しているので、事前に除
塵し、また排ガス温度を下げこれを保護するものである
。

しかし乍ら、コンプレッサ１５を耐熱、耐摩耗性に富む
もので形成すればサイクロン９を省略することができる
ことは勿論である。

同様に、コンプレッサ１５の耐熱性の程度に依り廃ガス
ボイラ２０を排気管路１３のコンプレッサ１５上流側に
設けてもよい。

予熱された還元鉄等の原材料はサイクロン９の排出口１
６よりロータリーバルブ等の供給装置１７の作用ｔこよ
り管路１８へ導入される。

一方、サイクロン９より除塵された排ガスは排気管路１
３へ移送され且つコンプレッサ１５により加圧されて帰
還回路Ａへ送り込まれる。

上記管路１８へ導入された原材料は帰還回路Ａを形成す
る排気管路１３ａへ導入されると同時にコンプレッサ１
５）こより加圧された排ガスにより、電気炉１の原材料
装入ロアへ搬送される。

このように排ガスのキャリヤガスによって搬送された原
材料は類１内の溶鋼３層の上方部に装入され、この溶鋼
３と原材料とは激しく攪拌されて冶金反応を起し、還元
鉄は溶解、精錬処理される。

また、この溶鋼３は出鋼ノズル２５より順次排出される
と共に精錬反応によって生じたスラグ４は出滓ノズル２
６より同様に排出される。

尚、図示例にあっては電気炉１には溶鋼３のレベル測定
装置２３．２３が設けられており、炉内の溶鋼３のレベ
ルを測定して原材料と還元鉄及び炭素材の導入量を制御
する。

また、炉１には温度計２４が設けられており、電力投入
量及び酸素あるいは炭素材としての炭素量を単独又は相
関的に制御することができる。

特に、排ガスをキャリヤガスとして混合ガス状で粉状の
還元鉄及び炭素材の供給を行うため、炉内への装入量は
流体制御により極めて容易に制御することができる。

また、流動層式還元プロセス（炉）より直接還元鉄を導
入すれば高温状態で電気炉１内へ装入することができ、
熱経済性を一層高めることができる。

尚、排ガスの帰還速度即ちガス流速を適宜に高めれば粉
体状の還元鉄原材料のみでなくペレット状のものまで採
用することができることは勿論である。

また、この電気炉製鋼法ｌこおいて、運動初期は予め炉
内及び系内を不活性ガス例えばＮ２ガスを充満させてお
けば、炉内冶金反応に従って生成されるＣＯガスの量に
応じて系外へ排気することにより、帰還回路を含む系内
はＣＯガスで順次充満される。

また、系外へ熱の放出をしたくない場合ｌこは炭素材及
び酸素の導入量を減らし、排ガスの生成を抑制するよう
な操業を行なえば良いことは勿論である。

以上要するｔこ本発明は電気炉内に生成される排ガスを
炉内へ帰還せしめ、該帰還ガス中に粉状の原材料を導入
し、これを予熱しつつ上記電気炉内ｔこ装入することに
より、次の如き作用効果が得られる。

（１）還元鉄を含む原材料を粉状のまま、これを連続的
に電気炉内に装入し、連続的ｌこ精錬処理することがで
きるものである。

（２）電気炉内Ｉこおいて冶金反応に従って生成される
排ガスを炉内装入原材料のキャリヤガスとして用いると
（！：ｌこより、排ガス中の熱多こよって原材料を直接
予熱し得、炉内より排ガスと共に放散されていた熱量を
有効に利用することができ、もって電気炉の電力消費量
等を可及的に低減することができる。

（３）還元鉄を主原材料とする電気炉製鋼法において、
流動層式還元プロセスと直接連結し得、これにより粉状
の還元鉄を高温のまま連続的に精錬処理し得ると共に再
酸化を防止することができる。

（４）原材料の電気炉内への装入制御が極めて容易にな
し得、且つ溶鋼と新たに装入される原材料との攪拌作用
を適切になし得る古共に炉内温度分布を均一に維持し得
、もって優れた溶鋼を高能率に製造し得る等優れた諸特
長を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

図は本発明ｔこ係る電気炉製鋼法を説明するための具体
的装置の一実施例を示す概略的説明図である。 図中、１は電気炉、Ａは帰還回路、９はサイクロン、１
５はコンプレッサ、Ｆは還元鉄の如き原材料、Ｃは炭素
材、Ｄは副資材、３は溶鋼、４はスラグ層である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電気炉内に生成され排出される排ガス中に粉状に形
   成された原材料を導入しこれを予熱すると共に電気炉内
   に生成されて排出される排ガスを再度炉内の溶鋼とスラ
   グ層との境界近傍に帰還させ、該帰還される排ガス中に
   上記予熱された原材料を導入し帰還される排ガスをキャ
   リアーガスとして上記炉内に原材料を搬送して上記溶鋼
   とスラグ層との境界近傍に装入するようにしたことを特
   徴とする電気炉製鋼法。