JPS5947831B2 - 電気炉製鋼設備 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、製鋼サイクルの短減を可能にする電気炉製鋼
設備に関する。

炉内に装入された原料と電極との間に直接アークを発生
させて、その高温を利用し原料を加熱溶解する電気炉製
鋼設備は、大別すると、原料を溶解する容器としての炉
体と、アーク熱供給源としての電気炉設備とからなる。

炉体は内面を耐火物でライニングする鋼板製炉殻の上部
に、鋼板製枠に積まれた耐火物の炉蓋をのせて形成され
、その下部には出鋼に際して傾けるための炉脚、炉台、
および傾動装置等が設けられている。

炉蓋および炉蓋を貫通して炉内に挿入される電極は炉蓋
昇降旋回装置により、吊り上げられて炉殻上から側方に
旋回移動されるようになっている。

操業は一般的に主原料となるスクラップを炉内に装入し
、アーク熱によって溶解したのち、適当な精練用副原料
を加え、精練して得た溶鋼は炉体を傾けることにより全
量を取鍋に注出し、注出後炉殻内面の耐火物の損傷部分
を補修し、再び主原料を装入する作業の反復となる。

しかして上記操業には、原料装入に３分、途中で行う原
料の二次投入（３分）を加えた溶解に６３分、精錬に２
０分、出鋼に４分、補修に２０分の合計１１０分を要し
、これを製鋼サイクルとしている。

この製鋼サイクルはスクラップ量が５０〜７０を程度に
おける概略値ではあるが、いずれにしても、出鋼後、炉
殻内面の耐火物の補修に約２０分、その後に行うスクラ
ップの装入に約３分を要するので、出鋼から通電までに
は少くとも２０〜２５分のアイドルタイムが生じること
になり、その分だけ能率が低下する。

一方、上記操業に際して炉内で発生する高温の廃ガスは
、その熱エネルギが活用されることのないまま放出され
ているが、多量の粉塵を含んでいるため、炉頂から集塵
機に吸引し、燃焼室で燃焼させたのち冷却塔を通して所
定の温度まで下げてからバッグフィルタ等により除塵し
、大気中に放出するようにしている。

上記したように、従来の電気炉製鋼設備では、出鋼後の
補修作業および材料装入に要する時間をなくすることは
不可能であり、また廃ガスの処理にも多くの費用がかか
つているが、現状以上の合理化は難しい状態であった。

本発明は、このような事情にある電気炉製鋼設備におい
て各炉ごとの製鋼サイクルをさらに短波できるようにし
たものである。

本発明は、ダンパ付き煙道で連通された２基１対の炉殻
を有し、一方の炉殻を操業側炉殻吉しているとき、他方
の炉殻を操業待機側炉殻とし、操業待機側炉殻へは操業
側炉殻の操業中に原料を装入し、操業側炉殻からの高温
の廃ガスを操業待機側炉殻内に導入して、その中にある
原料を予熱（８００°Ｃ〜９００°Ｃ程度）し、このと
き操業側となっている炉殻からの出鋼が終了したならば
、直ちに、それまで操業待機側となっていた炉殻に操業
を開始させられるようにして、出鋼後に補修、原料装入
を経て通電するまでのアイドルタイムを除くことができ
るようにし、また、すでに原料が高温に予熱されている
ことにより、操業に入ってから溶解期を了るまでの時間
を短縮することができるとともに、炉蓋の昇降および電
極の昇降を行なう装置を、傾動床上の左右の炉殻間中央
部−側に１点を中心として回動し得るよう設置された旋
回床上に支持せしめた構成とし、炉蓋の開閉および他側
の炉殻への移動被冠と、電極の昇降および他側の炉殻へ
のセットとを迅速に行なえるようにしたことによって製
鋼サイクルの短波を可能にしたものである。

本発明を図面に基いて説明すると、第１図において、傾
動床１に同径、同容積の２基の炉殻２゜３を可及的接近
させて等高に設置しである本発明電気炉製鋼設備は、両
炉殻２，３を、ダンパ４を有する煙道５で互いに連通ず
るよう接続させである。

煙道５のダンパ４は操業により生じる廃ガスの流通を、
必要に応じほぼ完全に遮断できるものであることが望ま
しいが、厳密な遮断機能を有することは必ずしも要件と
はならない。

前記炉殻２，３は、一般の大形アーク炉と同様、底部が
球面形に形成され、炉脚６が炉台７上の支承部８上を転
動できる構造となっている。

この場合、炉脚６を歯車の一部に形成し、支承部８をラ
ックとしておいて、互いに噛み合わせて傾動時の動作の
確実性を期するようにしてもよい。

一方、傾動床１の後部下面には、左右および中心の３箇
所において第２図に示すように水平のピン９を介しラン
ク１０が連結されている。

このラック１０は、水平の軸を中心に回動自在に支承さ
れたガイド１１内に摺動自在に挿通され、さらに、モー
タ、減速機（図示省略）により動力駆動されるピニオン
１２が噛み合わされている。

これらラック１０、ガイド１１、ピニオン１２および図
示しないモータ、減速機等により傾動床１の傾動装置１
３が構成され、炉殻２，３は出鋼時に、傾動装置１３の
作動による傾動床１の前傾で４０〜４５゜傾けられる（
第２図示の状態）。

傾動床１には、上記炉殻２，３の中心から等距離点に旋
回中心０をおく旋回床１４が設けられ、この旋回床１４
に炉蓋昇降装置１５と電極昇降装置１６が設けられてい
る。

炉蓋昇降装置１５は、炉殻２，３のうち、操業側炉殻と
なる炉殻（第１図の状態では炉殻２）にのせた炉殻１７
を吊り上げることができるものであり、旋回床１４の回
動によって、 その炉蓋１７を他方の炉殻３に移すこと
ができるようにしたものである。

電極昇降装置１５は、炉蓋１７を縦貫して炉内に挿入さ
れる電極１８の挿入深さを加減できるようにしたもので
ある。

炉殻２が操業側炉殻となっているとき操業待機側炉殻と
なる炉殻３には偏平円盤状の予備炉蓋１９がのせられる
。

予備炉蓋は２００ｍ一度の厚さとした不定形耐火物構造
とし、建家側の起重機（図示しない）によって炉殻２，
３へののせ換えが行われるものとする。

炉殻２，３は、それぞれ前面に出鋼口２０゜２１を有し
、また煙道５と対向する側壁部にはガス排出口２２．２
３を有する。

このガス排出口２２゜２３は共通の集塵ファン２４に至
る排ガス路２５゜２６に接続されている。

この排ガス路２５には、炉殻２が操業待機側炉殻となっ
ているときに開かれる集塵ダンパ２７が、また、排ガス
路２６には炉殻３が操業待機側炉殻となっているときに
開かれる集塵ダンパ２８が設けられている。

さらに両排ガス路２５．２６には集塵ダンパ２７，２８
と集塵ファン２４との間にそれぞれガス冷却用の水冷塔
２９．３０が設けられている。

前記集塵ファン２４によって吸引された廃ガスは集塵バ
ッグハウス３１内のバッグフィルタで濾過され、大気中
に放散される。

つぎに操業態様を説明する。

まず、第１図示のように、炉殻２に炉蓋１７がのせられ
、電極１８が炉内に挿入されて、通電が開始されたのち
、出鋼を了ったばかりの炉殻３のスラグラインの補修が
行われる。

これによって炉殻２が操業側炉殻に、炉殻３が操業待機
側炉殻となる。

このとき炉殻３には補助炉蓋１９はのせられておらず、
補助炉蓋１９は、炉内補修後原料スクラップが装入され
たのちにのせられる。

図においては補助炉蓋１９がのせられた状態が示されて
いる。

炉殻２に炉殻１７がのせられたのち炉殻３への補助炉蓋
１９の載置が了るまでの間は、煙道５はダンパ４により
閉じておく。

またその間は集塵ダンパ２７を開き、他方の集塵ダンパ
２８は閉じておく。

補助炉蓋１９が炉殻３にのせられたあと、ダンパ４と集
塵ダンパ２８を開き、集塵ダンパ２７を閉じる。

これによって炉殻２内で発生した廃ガスは、煙道５を通
じ炉殻３内に入り、各所の隙間から吸入される空気の混
入で燃焼し、炉殻３内のスクラップを予熱してから排ガ
ス路２６に出てゆく。

溶解期を終了し、さらに精錬を了ったのち炉殻２内の溶
鋼は直ちに出鋼されることになるが、それまでに炉殻３
内にある原料は８００〜９００°Ｃに予熱されている。

炉殻２からの出鋼は、第２図示のように傾動装置１３を
作動させて、傾動床１を前傾させることによって行われ
るので、予熱中の原料が入っている操業待機側である炉
殻３も同角度傾けられる。

この場合溶解していない原料スクラップが炉壁耐火物に
及ぼす影響が考えられるが、通常、７０ｔアーク炉に５
０ｔのスクラップを装入するに際して高さ約５ｍのとこ
ろから投入しても、その衝撃荷重に充分耐えることから
して、炉内にある例えば５０１のスクラップが４５°傾
けられて生じる静荷重であれば、全く炉内に影響を与え
ないと見てよい。

出鋼が了ったのち直ちに正常の姿勢に戻される炉殻２か
らは、炉蓋昇降装置１５で炉蓋１７を吊り上げ、電極昇
降装置１６により電極１８を持ち上げられる。

一方、操業待機側炉殻である炉殻３上の補助炉蓋１９は
起重機により吊り上げられる。

吊り上げられた炉蓋１７と電極１８は、旋回床１４の動
作で、それまで操業側であった炉殻２上から、それまで
操業待機側炉殻であった炉殻３上に装着され、直ちに通
電されて、炉殻３が操業側炉殻となる。

出鋼に際し、予め煙道５はダンパ４により閉じておくよ
うにする。

炉殻３において溶解が始まると、炉殻２のスラグライン
の補修を開始し、補修終了後、直ちにスクラップを装入
し、それまで待機させてあった補助炉蓋１９を炉殻２に
のせる。

これによって炉殻２は操業待機側となり、このときダン
パ４と集塵ダンパ２７が開かれ、集塵ダンパ２８が閉じ
られると、爾後、炉殻３内からの発生廃ガスは、操業待
機側である炉殻２内に入り、炉殻２の各部の隙間から吸
入される空気と炉殻２内で混って燃焼し、炉殻２内のス
クラップの予熱が行われる。

以上の説明から明らかなように、本発明電気炉製鋼設備
は、ダンパ付き煙道で接続された２基１対からなる炉殻
を具えたことにより、これを交互に操業し、一方が操業
側であるとき操業待機側である他方に廃ガスを通じ、こ
れを燃焼させて操業開始に備えたスクラップの予熱を行
うことができ、また、出鋼後操業待機側炉殻となる間に
補修および原料の装入を行なえ、さらに炉蓋および電極
の昇降装置は、傾動床上の炉殻間中央部−側に旋回駆動
自在に設置された旋回床上に支持した構成であるから、
炉蓋の嵌め替え、電極棒の差し替え時に旋回床の旋回操
作によって直ちに所定の位置への移動ができ、炉殻間で
の炉殻および電極の嵌め替えが迅速かつ正確にできるの
で出鋼後再通電に至るまでのアイドルタイムを、炉蓋お
よび電極の移し換えに要する時間、例えば３分以内に縮
めることができて、大幅な製鋼サイクルの短縮をはかる
ことができる。

また、炉壁耐火物を定期貼替えする場合には、一方の炉
殻を使用して従来の製鋼法による操業を行いながら、定
期貼替え側の炉殻を、常法により冷却し、耐火物貼替え
が可能な温度まで冷却されたときになってはじめて、そ
れまで操業を続けている側の炉殻の使用を休止すること
により、月間、年間を通じての稼動率を大幅に向上でき
ることになる。

ここに、７５を炉を対象として廃ガス利用による効果を
具体的数値で示すと、 ７５を炉における廃ガス利用計算値 工）Ｌ／ボ部におけるガス量 ５００ｋｇ／ｍｉｎ
１０００°Ｇ二次燃焼後のガス量 ５００ ｋｇ／ｍｉ
ｎ １６００’Ｃと仮定するとき、もし上記廃ガスを
燃焼させた場合、燃焼室入口と出口温度はおよそつぎの
値となる。

入口温度 １２００°Ｃ 出。

お度 ４゜６℃）温度差 ８００℃ガス比熱０．３２
Ｋｃ１１ＶＣとすると、交換熱量は０．３２Ｘ５００Ｘ
８００＝１２８．０００Ｋｍ／ｍｉｎ鋼の比熱０．１１
５Ｋｍ／ｋｇ（＜７００’Ｃ）スクラップの予熱効率
６０％ 装入スクラップ量 ５２ｔ と仮定すると、
予熱時間 ６２分 １、スクラップの温度上昇 ２、スクラップの吸収熱量 ０１２８
Ｘ １０３Ｋｃａｌ／ｍｉｎ Ｘ ６２分Ｘ Ｏ，６
０＝ ４７６２ＸＩＯ”Ｋ＜況 電力量に換算すると、 ４７６２Ｘ１０３訓杆８６０＝５５３７に工ｈ・・・・
・・・・・・・・・・・・・・ ■ ３、本装入５２１の溶解電力原単位節減量５５３７Ｋｗ
ｈ÷５２ｔ＝１０６Ｋｗｈ／ｌ・・・・・・■４、予熱
による本装入溶解時間の短縮 ７５１炉における本装入５２１の 溶解消費電力量２００Ｋｗｈ／ｌ（実積）７５を炉にお
ける本装入５２１の 溶解時間 ４０分 （実積） ４０分−１９分＝２１分 ・・・・・・・・・・・・・
・・■５、短縮される製鋼時間 従来法補修装入■溶解装入 ２０分 ３ ４０“ ３“ ※ 本発明法 ０ ０ １９分 ３“ ※従来法の溶解
精錬 出鋼 合 計 ※２０“ ２０“ ４“ １時間５０分 本発明法※２０“ ２０“ ４“ １時間０６分従来
法による製鋼時間を１時間５０分とすれば発明法による
と１時間６分となる。

短縮される製鋼時間 ４４分 ・・・・・・・・・・・
・ ■６、生産能率の向上

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明電気炉精鋼設備の平面図、第２図は出鋼
時の姿勢を示す側面図である。 １・・・・・・傾動床、２．計・・・・・炉殻、４・・
・・・・ダンパ、５・・・・・・煙道。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ダンパを備えた煙道で互いに接続され、一方が操業
   側炉殻となるとき他方が操業待機側炉殻となる２基１対
   の炉殻を有し、操業側炉殻で生じた廃ガスを待機側炉殻
   に導入可能に構成して、操業側炉殻からの廃ガスのもつ
   熱により操業待機側炉殻内にある原料を予熱する構成と
   するとともに、前記２基１対の炉殻を設置する傾動床の
   左右の炉殻間中央部−側に旋回床を旋回駆動自在に設置
   し、この旋回床に炉蓋昇降装置および電極昇降装置を支
   持せしめ、これら炉蓋および電極昇降装置を２基の炉殻
   上にわたり旋回可能に構成して、炉蓋および電極を嵌め
   替え得るようにしたことを特徴とする電気炉製鋼設備。