JPS63183116A - 電弧炉の操業方法及び電弧炉 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、三相交流又は直流の電弧によりスクラップ、
鉱石、金属材料等の溶解、精錬を行う電弧炉の操業方法
及び装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、電弧炉の操業においては、スクラップ等の装入原
料を溶解する工程で、炉壁から助燃ガスや溶解促進のた
めの酸素が吹き込まれている。このとき、電弧炉の炉底
は、その直径に対し深さの極めて浅い、いわゆるシャロ
ーパスの状態にある。

このために、溶融金属浴を撹拌する力は極めて弱い。加
えて、電極から付与される熱も溶融金属浴の上面のみを
加熱するために消費されるので、溶融金属浴内に対流が
起き難く、温度及び成分が不均−になる。

また、撹拌力が弱いことから、溶融金属浴とフラックス
層との間で冶金的反応が平衡となる状態に達せず、極め
て反応効率が悪い。その結果、フェロマンガン、フェロ
クロム等の添加材の原単位の悪化、スラグ中のトータル
Ｆｅが上昇することに起因した鉄ロスの増加等の欠点が
あった。この欠点を避けるため撹拌力を強化するとき、
脱炭率の向上、鋼中の含有ガスの除去等による清浄化が
図られ、極めて大きなメリットが期待される。

しかし、電弧炉の場合、溶融金属浴の揺動や激しい波立
ちは、開口部からの溶融金属の洩出、水冷パネルの溶損
、アークの不安定化等の問題を派生するおそれがある。

このため、これらの危険性を回避して激しい撹拌力を溶
融金属浴に与えることは実操業的には困難とされていた
。そこで、炉床部から不活性ガス又は酸化性ガス等を炉
内に吹き込むことにより、溶解を促進させる方法等が提
案されている。

この電弧炉における溶解促進の方法として、たとえば、
特開昭５０−９２８０７号公報に記載されているものが
ある。これは、溶融金属浴の撹拌を行うために炉底に吹
込みノズルを配置したもので、吹込みガスによって溶融
金属浴を強制的に流動化する手段を採用したものである
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、単に底吹きのノズルを配置するだけでは
、炉内の浴全体を大きな撹拌強度で撹拌することができ
ないことは、実験的にも確認されている。そして、ノズ
ルの配置や吹込みガスの供給方向や流量の調整が、効率
の良い撹拌のための重要な条件となることも判っている
。

ところで、精錬においては従来から、脱硫を十分に行っ
て出鋼時にスラグを除いて溶鋼だけを排出するスラグフ
リータッピングが行われている。

しかし、このような方法は、電弧炉の操業にはこれまで
のところ提案されていない。したがって、特に普通鋼の
ように出鋼脱硫が一般に行われる場合には、溶鋼内への
不純物の混入や出鋼口の耐火物寿命が短くなる欠点があ
るにもかかわらず、これを解消できないという問題があ
った。

本発明は、このような電弧炉における問題に鑑み、電弧
炉の操業において、底吹ノズルにより溶融金属浴の撹拌
を十分に行うと共に炉内で溶鋼の脱硫を可能として、鋼
の清浄化を図ると共に炉壁耐大物の寿命を長くすること
を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の電弧炉底吹操業方法は、その目的を達成するた
めに、電弧炉の炉底に底吹ノズルを設けて溶鋼の撹拌を
行なう電弧炉において、出鋼前の段階において予め炉内
に脱硫剤を投入し、前記底吹ノズルから撹拌用ガスを吹
き込んで装入原料を溶解すると同時に脱硫処理し、更に
脱硫後の溶鋼の中に含まれて炉床に沈澱したスラグを含
む溶鋼の一部を炉内に残留させて出鋼工程を行うことを
特徴とする。

また、そのために使用する電弧炉は、炉体内の炉床をそ
のほぼ中央域が最も深い凹状に形成すると共に撹拌用の
ガスを溶鋼内に吹き込む底吹ノズルを該炉床に設け、前
記底吹ノズルを含み炉床の下部を浸漬するレベルに溶鋼
が残存可能な高さに開口を持つ出鋼口を設けたことを特
徴とする。

〔実施例〕

以下、図面を参照しながら、実施例により本発明の特徴
を具体的に説明する。

第１図及び第２図は、それぞれ本発明の第１実施例にお
ける電弧炉の縦断面図及び水平断面図である。

電弧炉の炉体１の炉壁２には、水冷パネル３が取り付け
られている。また、炉体ｌの中心部分には３本の電極４
が設けてられており、これらの電極４に通電することに
より電弧炉に投入されたスクラップ等の原料を溶解する
。また、炉体ｌのシルレベル以下にある炉床５の炉体ｌ
中心付近には中心ノズル６が設けられており、炉床５の
外周部には少なくとも１個の外周ノズル７が設けられて
いる。

炉体１の左右には、固体原料を装入するための作業口８
と溶解・脱硫後の溶鋼を受ＩＩ　（図示せず）に排出す
る出鋼口９を設けている。作業口８は原料の溶解によっ
て得られる浴の上面より上レベルに位置している。また
、出鋼口９は炉体１の内径よりも外部に突出した部分に
位置し、第１図の定常状態の姿勢のときにほぼ鉛直方向
に開口軸線を持つように形成されている。そして、出鋼
口９の上面部は炉床５の最下端よりも高いレベルに位置
し、更に直下には溶鋼の排出を停止するためのストッパ
ＩＯを開閉自在に設けている。

また、炉床５に配置した中心ノズル６は、炉体１内の略
中心に位置し、吹き込むガスの流線が略鉛直方向を指向
するように設置される。一方、外周ノズル７は、本実施
例の場合では、中心ノズル６を中心とする同一円上に等
しい円周ピッチで３個配置され、ガスの流線が鉛直方向
よりもやや炉芯方向に傾斜するように設置される。そし
て、炉体１の半径をＲとするとき、中心ノズル６を中心
とする半径ｒが０．２〜０．８Ｒの領域内の円上にこれ
らの外周ノズル７を配列する。このような炉体ｌの半径
に対する外周ノズル７の領域を限定することにより、ガ
ス吹き込みによる浴の盛り上がり高さの規制や激しい波
立ちの防止を図って、浴の洩出を防止できる。また、中
心ノズル６との併用によって、浴を大きな撹拌強度で短
時間に均一撹拌を可能とすると共に、滞留を生じゃすい
炉芯側の浴を効率的に混合撹拌できる効果によって、浴
を均一撹拌することができる。その結果、固体装入物の
溶解促進、冶金反応の向上、温度及び成分の均一化が可
能となる。

更に、これらの中心ノズル６及び外周ノズル７に撹拌用
のガスを供給する供給装置２０が設備される。この供給
装置２０からは、Ｃ０２，Ｃ０１Ａｒ、　Ｎ２．０２及
び空気等の酸化性又は不活性ガス等が、中心ノズル６及
び外周ノズル７へ配管２１−１．２１−２．２１−３．
２１−４によって供給される。そして、これらの中心ノ
ズル６及び外周ノズル７から吹き込むガスの流量を調節
するために、各配管２１−１．２１−２．２１−３．２
１−４には調節弁２２−１．２２−２．２２−３．２２
−４が設けられる。

ここで、電弧炉の操業においては、溶鋼の脱硫を行うた
めに、出鋼前の段階で予め脱硫剤を投入しておく。

ここで、浴の撹拌を均一に良好に行うと同時に脱硫の促
進を図るために、中心ノズル６及び外周ノズル７から吹
き込む撹拌用ガスのそれぞれの流量を適切に設定するこ
とが必要である。このことを、第３図の線図によって説
明する。

第３図は、中心ノズル６から吹き込む撹拌用ガスの流量
をＱ、及び３個の外周ノズル７からの総流量をＱ２とし
たとき、これらの流量比Ｑ　＋　／　Ｑ　ａの変化に対
する浴の挙動を示すものである。すなわち、横軸に流量
比Ｑ　＋　／　Ｑ　２をとり、縦軸にＱ１／　Ｑ　２　
＝　０．１を基準として炉壁部分の波打ち高さＨ（実線
で示す）及び均一混合時間τ（破線で示す）をとったも
のである。波打ち高さＨは撹拌用ガスの吹き込みによっ
て発生する浴の波動の炉壁部分の高さであり、均一混合
時間τは浴が均一に安定した撹拌混合となるまでに要す
る時間である。

この線図によると、中心ノズル６からのガス量を減少し
てゆくと、Ｑ、／Ｑ、がほぼ０．２程度の付近で中心ノ
ズル６の存在効果が薄れ、３本の外周ノズル７だけと同
様の現象となる。つまり、波打ち高さＨ及び均一混合時
間τは共に上昇し、浴の挙動が好ましくない状況になる
。また、逆にＱ。

／Ｑ２　の値を上げてゆくと、中心ノズル６からのガス
吹込み量が過大となって浴の盛り上がりが大きくなる。

そして、この浴の盛り上がりは炉の中心付近で生じるた
め、旋回揺動を伴うようになり、結果的に波打ち高さＨ
及び均一混合時間τは共に上昇してしまう。

以上のことから、中心ノズル６及び外周ノズル７から吹
き込むそれぞれの撹拌用ガスの流Ｉ　Ｑ＋　。

Ｑ２　の比には最適範囲が存在することが認められる。

そして、第３図の線図を基にして、これらの流量比Ｑ　
＋　／　Ｑ　２　が０．２〜５の値の範囲で調整しなが
ら撹拌を行えばよいことが明らかとなった。

このような中心ノズル６及び外周ノズル７がらの撹拌用
ガスの吹き込みによって、浴が均一に撹拌されて溶解を
促進し、かつ投入している脱硫剤の効果によって溶鋼の
脱硫工程が同時に進行する。

この後、ストッパ１０を開いて溶鋼を出鋼口９から受鋼
鍋に排出する。このとき、出鋼口９は略鉛直にその開口
軸線を持つので、溶鋼はそのヘッドによってこの出鋼口
９から速やかに流れ出る。そして、炉床５は図示のよう
に中央部が最も深い凹形状となっているため、最終的に
は浴の上面が第１図の一点鎖線のレベルに達して排出が
止まる。

すなわち、出鋼口９の上端は炉床５よりも上に盛り上が
った位置にあるため、炉体ｌを第１図のように保持した
状態では、この出鋼口９の上端レベルが浴を排出可能な
上限となる。

このように、浴の一部を炉体１内に残留させることによ
って、浴の下部に沈澱するスラグが出鋼口９に流れ込ま
ずに溶鋼のみを排出できる。このため、脱硫処理された
溶鋼がスラグを伴うことなく受鋼鋼に排出され、鋼の清
浄化が図れるとともに受ｗ４鍋の耐火物原単位の削減も
可能となる。また、出鋼口９をスラグが通過しないため
、流路壁の溶損量も低下し、炉壁耐大物の寿命の向上も
図れる。

更に、炉床５の下部にはスラグを含む溶鋼の一部が残存
するので、中心ノズル６及び外周ノズル７は常にスラグ
内に浸漬された状態となる。したがって、これらの中心
ノズル６及び外周ノズル７をスラグコーティングするこ
とができ、ノズル寿命の延長が図れる。特に、残留する
溶鋼の量を最初の状態の１７１０以上に設定した場合に
は、溶鋼量が十分であるために、中心ノズル６及び外周
ノズル７に急激な温度変化を与えることが防止される。

このため、これらの中心ノズル６及び外周ノズル７の損
傷を避けることができ、更に一層寿命の向上が可能とな
る。したがって、固体原料の再装入後のガス吹き込みに
おいても、流路の詰まり等を伴うことなく円滑に作動で
き、浴の撹拌による溶解促進を確実に果たすことができ
る。

第４図及び第５図は本発明の第２実施例を示す縦断面図
と水平断面図である。これらの図において、第１図及び
第２図の部材等に対応するものは同一の符番で指示し、
その説明を省略した。ただし、本例にあっては、出鋼口
９の近傍にも底吹ノズル１１を設けている点が第１実施
例と異なる。

底吹ノズル１１は、出鋼口９よりも炉芯側の近傍位置に
その吹込み口を開設し、はぼ鉛直方向に撹拌用のガスを
吹き込めるように設置される。また、他の中心ノズル６
及び３個配置した外周ノズル７と同様に、撹拌用ガスの
供給装置２０に配管２１−５によってガスが供給され、
流量を調節弁２２−５により調節可能としている。

この第２実施例においても、各ノズルからの吹込みガス
の流量設定を前記のような条件で行い且つ脱硫剤を投入
しておくことにより、溶解の促進及び鋼浴の脱硫を同時
に行える。また、中心ノズル６、外周ノズル７及び底吹
ノズル１１は、出鋼後においてもスラグを含む溶鋼内に
浸漬されるので、前記と同様にスラグコーティングされ
、寿命の向上も可能である。

そして、特に出鋼口９の近傍にも底吹ノズル１１を配置
したことにより、この出鋼口９部分に滞留するスクラッ
プ塊１２の溶解促進が可能である。したがって、出鋼口
９に大きなスクラップ塊１２があって出鋼流路を閉塞す
る状態であっても、底吹ノズル１１からの撹拌用ガスの
効果によって、このスクラップ塊１２を集中的に溶解を
促進させる。そして、他の中心ノズル６及び外周ノズル
７による撹拌効果も併せて出鋼口９部分に堆積するスク
ラップを溶解させることができる。その結果、出鋼工程
において、出鋼口９に溶鋼詰りを伴うようなことはなく
、速やかな出鋼が常に行える。

更に、第６図及び第７図は本発明の第３実施例を示す縦
断面図と水平断面図である。本例においても、第１図及
び第２図の部材等に対応するものは同一の符番で指示し
、その説明を省略した。ただし、本例にあっては、出鋼
口９を斜め上方に設けるティーポット型の炉構造である
点が第１実施例と異なる。

炉体１の側壁に設けられる出鋼口９は、第６図の定常状
態の姿勢で斜め上を向く開口軸線を持つように形成され
、外部には溶鋼を受鋼鍋に案内するガイド１３を設けて
いる。また、出鋼口９の位置は、溶鋼の最大レベルより
も下にあり、運転中には常に溶鋼に浸漬された状態とな
る。なお、中心ノズル６及び外周ノズル７は、第１実施
例と同様にほぼ炉体１の中心とその周囲にそれぞれ配置
されている。

この第３実施例に示す電弧炉では、出鋼する場合には、
第６図において炉体１を反時計方向に傾転させることに
より、溶鋼を出鋼口９から排出する。このときの傾転動
作においては、出鋼口９に対する溶鋼のヘッドが一定と
なるようにし、受鋼鍋への急激な溶鋼の落下を防止する
。

このような、炉体１の傾転によって溶鋼を排出するとき
、溶鋼との比重差によりスラグは最も深い炉体１の中央
部に集まるように移動し、出鋼口９からはスラグを含ま
ない溶鋼のみを排出することが可能である。したがって
、前記の第１及び第２の実施例と同様に、脱硫処理後の
溶鋼のみを出鋼口９から排出できる。

なお、出鋼後の時点では、スラグを含む溶鋼の一部を炉
体１内に残留させる操作により、中心ノズル６及び外周
ノズル７をスラグコーティングして、ノズル寿命を長く
できることも、前記の実施例と同様である。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明においては、電弧炉内で
の溶解工程と予め投入している脱硫剤による脱硫処理を
同時に進行させ、炉床に配置した撹拌用ガスを供給する
ノズルを常に浸漬するように沈澱したスラグを含んだ溶
鋼の一部を炉内に残留させるようにしている。したがっ
て、従来のように出鋼時に脱硫する工程を必要とせず、
溶解処理が短時間で行える。また、沈殿したスラグを含
む溶鋼の一部を炉内に残留させるので、受鋼鍋に出鋼し
た鋼の清浄化が可能となり、しかも受鋼鍋の耐火物原単
位を削減できる。更に、撹拌用のガスを供給するノズル
は、炉内に残留する溶鋼内に常に浸漬されこの溶鋼に含
まれているスラグによってスラグコーティングされる。

このため、ノズルの寿命が向上し、特に残存溶鋼量を成
る程度大きくすれば、出鋼時及び溶解時の急激な温度変
化の影響を避けることができ、更に一部ノズル寿命が向
上する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の第１実施例を示す縦断面図
と水平断面面図、第３図は中心ノズル及び外周ノズルか
らの撹拌用ガス流量の比が浴の均−混合時間及び炉壁部
分での波打ち高さに与える影響を示す。また、第４図及
び第５図は本発明の第２実施例を示す縦断面図と水平断
面図、第６図及び第７図は第３実施例を示す縦断面図と
水平断面図である。 特許出願人　　　　　新日本製鐵株式會社代　　理　　
人　　　　　　　　小　　堀　　　益　（ほか２名）第
１図 第２図 第３図 Ｑｌ／Ｑ。 手　　続　　補　　正　　書 昭和６２年９月１１日 特許庁長官　小　川　　邦　夫　殿 ２、発明の名称 住　所　　　東京都千代田区大手町２丁目６番３号氏　
名　　（６６５）新日本製鐵株式会社代表者　　　齋　
藤　　裕 ４、代理人 明細書 ６、？ｉ正の内容 明細書全文を別紙の通り補正する。 明　　　　　　　細　　　　　　　書 ｌ、発明の名称　電弧炉の操業方法及び電弧炉２、特許
請求の範囲 １、　電弧炉の炉底に底吹ノズルを一般げて溶鋼の撹拌
を行なう電弧炉において、出鋼前の段階において予め炉
内に脱硫剤を投入し、前記底吹ノズルから撹拌用ガスを
吹き込んで装入原料を溶解すると同時に脱硫処理し、更
に脱硫後のスラグを含む溶鋼の一部を炉内に残留させて
出鋼工程を行うことを特徴とする電弧炉の操業方法。 ２、　溶解及び脱硫処理後の溶鋼の内、初期の溶鋼量の
ほぼ１７１０以上を炉内に残留させ、該残留溶鋼に底吹
ノズルを常に浸漬させることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の電弧炉の操業方法。 ３、　炉体内の炉床をそのほぼ中央域が最も深い凹状に
形成すると共に撹拌用のガスを溶鋼内に吹き込む底吹ノ
ズルを該炉床に設け、前記底吹ノズルが鋼浴中に常に浸
漬されることが可能な高さに開口を持つ出鋼口を設けた
ことを特徴とする電弧炉。 ４．　前記出鋼口の近傍に撹拌用ガスを吹き込む底吹ノ
ズルを併設したことを特徴とする特許請求の範囲第３項
記載の電弧炉。 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は、三相交流又は直流の電弧によりスクラップ、
鉱石、金属材料等の溶解、精錬を行う電弧炉の操業方法
及び装置に関する。 〔従来の技術〕 従来、電弧炉の操業においては、スクラップ等の装入原
料を溶解する工程で、炉壁から助燃ガスや溶解促進のた
めの酸素が吹き込まれている。このとき、電弧炉の炉底
は、その直径に対し深さの極めて浅い、いわゆるシャロ
ーパスの状態にある。 このために、溶融金属浴を撹拌する力は極めて弱い。加
えて、電極から付与される熱も溶融金属浴の上面のみを
加熱するために消費されるので、溶融金属浴内に対流が
起き難く、温度及び成分が不均一になる。 また、撹拌力が弱いことから、溶融金属浴とフラックス
層との間で冶金的反応が平衡となる状態に達仕ず、極め
て反応効率が悪い。その結果、フェロマンガン、フェロ
クロム等の添加材の原単位の悪化、スラグ中のトータル
Ｆｅが上昇することに起因した鉄ロスの増加等の欠点が
あった。この欠点を避けるため撹拌力を強化するとき、
脱炭率の向上、鋼中の含有ガスの除去等による清浄化が
図られ、極めて大きなメ、リットが期待される。 しかし、電弧炉の場合、溶融金属浴の揺動や激しい波立
ちは、゛開口部からの溶融金属の洩出、水冷パネルの溶
損、アークの不安定化等の問題を派生するおそれがある
。このため、これらの危険性を回避して激しい撹拌力を
溶融金属浴に与えることは実操業的には困難とされてい
た。そこで、炉床部から不活性ガス又は酸化性ガス等を
炉内に吹き込むことにより、溶解を促進させる方法等が
提案されている。 この電弧炉における溶解促進の方法として、たとえば、
特開昭５０−９２８０７号公報に記載されているものが
ある。これは、溶融金属浴の撹拌を行う１こめに炉底に
吹込みノズルを配置したもので、吹込みガスによって溶
融金属浴を強制的に流動化する手段を採用したものであ
る。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、単に底吹きのノズルを配置するだけでは
、炉内の浴全体を大きな撹拌強度で撹拌することができ
ないことは、実験的にも確認されている。そして、ノズ
ルの配置や吹込みガスの供給方向や流量の調整が、効率
の良い撹拌のための重要な条件となることも判っている
。 ところで、精錬においては従来から、脱硫を十分に行っ
て出鋼時にスラグを除いて溶鋼だけを排出するスラグフ
リータフピングが行われている。 しかし、特に普通鋼のように出鋼脱硫が一般に行われる
場合には、溶鋼とスラグを同時に排出するため、スラグ
による溶鋼内への不純物の混入や出鋼口の耐火物寿命が
短くなる欠点があるにもかかわらず、これを解消できな
いという問題があった。 本発明は、このような電弧炉における問題に鑑み、電弧
炉の操業において、底吹ノズルにより溶融金属浴の撹拌
を十分に行うと共に炉内で溶鋼の脱硫を可能として、鋼
の清浄化を図ると共に炉壁耐大物の寿命を長くすること
を目的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明の電弧炉底吹操業方法は、その目的を達成するた
めに、電弧炉の炉底に底吹ノズルを設けて溶鋼の撹拌を
行なう電弧炉において、出鋼前の段階において予め炉内
に脱硫剤を投入し、前記底吹ノズルから撹拌用ガスを吹
き込んで装入原料を溶解すると同時に脱硫処理し、更に
脱硫後のスラグを含む溶鋼の一部を炉内に残留させて出
鋼工程を行うことを特徴とする。 また、そのために使用する電弧炉は、炉体内の炉床をそ
のほぼ中央域が最も深い凹状に形成すると共に撹拌用の
ガスを溶鋼内に吹き込む底吹ノズル４該炉床に設け、前
記底吹ノズルが鋼浴中に常に浸漬されることが可能な高
さに開口を持つ出鋼口を設けたことを特徴とする特 〔実施例〕 以下、図面を参照しながら、実施例により本発明の特徴
を具体的に説明する。 第１図及び第２図は、それぞれ本発明の第１実施例にお
ける電弧炉の縦断面図及び水平断面図である。 電弧炉の炉体ｌの炉壁２には、水冷パネル３が取り付け
られている。また、炉体１の中心部分には３本の電極４
が設けてられており、これらの電極４に通電することに
より電弧炉に投入されたスクラップ等の原料を溶解する
。また、炉体１のシルレベル以下にある炉床５の炉体１
中心付近には中心ノズル６が設けられており、炉床５の
外周部には少なくとも１個の外周ノズル７が設けられて
いる。 炉体１の左右には、固体原料を装入するための作業口８
と溶解・脱硫後の溶鋼を受鋼ｌｉ（図示せず）に排出す
る出鋼口９を設けている。作業口８は原料の溶解によっ
て得られる浴の上面より上レベルに位置している。また
、出鋼口９は炉体１の内径よりも外部に突出した部分に
位置し、第１図の定常状態の姿勢のときにほぼ鉛直方向
に開口軸線を持つように形成されている。そして、出鋼
口９の上面部は炉床５の最下端よりも高いレベルに位置
し、更に直下には溶鋼の排出を停止するためのストッパ
ｌＯを開閉自在に設けている。 また、炉床５に配置した中心ノズル６は、炉体ｌ内の略
中心に位置し、吹き込むガスの流線が略鉛直方向を指向
するように設置される。一方、外周ノズル７は、本実施
例の場合では、中心ノズル６を中心とする同一円上に等
しい円周ピッチで３個配置され、ガスの流線が鉛直方向
よりもやや炉芯方向に傾斜するように設置される。そし
て、炉体ｌの半径をＲとするとき、中心ノズル６を中心
とする半径ｒが０．２〜０．８Ｈの領域内の円上にこれ
らの外周ノズル７を配列する。このような炉体１の半径
に対する外周ノズル７の領域を限定することにより、ガ
ス吹き込みによる浴の盛り上がり高さの規制や激しい波
立ちの防止を図って、浴の洩出を防止できる。また、中
心ノズル６との併用によって、浴を大きな撹拌強度で短
時間に均一撹拌を可能とすると共に、滞留をｔじゃすい
炉芯側の浴を効率的に混合撹拌できる効果によって、浴
を均一撹拌することができる。その結果、固体装入物の
溶解促進、冶金反応の向上、温度及び成分の均一化が可
能となる。 更に、これらの中心ノズル６及び外周ノズル７に撹拌用
のガスを供給する供給装置２０が設備される。この供給
装置２０からは、ＣＯ２，ＣＤ、＾ｒ、Ｎ２．０２及び
空気等の酸化性又は不活性ガス等が、中心ノズル６及び
外周ノズル７へ配管２１−１．２１−２．２１−３．２
１−４によって供給される。そして、これらの中心ノズ
ル６及び外周ノズル７から吹き込むガスの流量を調節す
るために、各配管２１−１．２１−２．２１−３．２１
−４には調節弁２２−１．２２−２．２２−３．２２−
４が設けられる。 ここで、電弧炉の操業においては、溶鋼の脱硫を行うた
めに、出鋼前の段階で予め脱硫剤を投入しておく。 ここで、浴の撹拌を均一に良好に行うと同時に脱硫の促
進を図るために、中心ノズル６及び外周ノズル７から吹
き込む撹拌用ガスのそれぞれの流■を適切に設定するこ
とが必要である。このことを、第３図の線図によって説
明する。 第３図は、中心ノズル６から吹き込む撹拌用ガスの流量
をＱ、　及び３個の外周ノズル７からの総圧ｈ１をＱ２
としたとき、これらの流量比Ｑｌ／Ｑ２の変化に対する
浴の挙動を示すものである。すなわら、横軸に流量比Ｑ
　＋　／　Ｑ　２をとり、縦軸にＱ。 ／　Ｑ２　＝０．１を層重として炉壁部分の波打ち高さ
Ｈ（実線で示す）及び均一混合時間τ（破線で示す）を
とったものである。波打ち高さＨは撹拌用ガスの吹き込
みによって発生する浴の波動の炉壁部分の高さであり、
均一混合時間ｒは浴が均一に安定した撹拌混合となるま
で、に要する時間である。 この線図によると、中心ノズル６からのガス量を減少し
てゆくと、Ｑ　ｒ　／　Ｑ　２　がほぼ０．２程度の付
近で中心ノズル６の存在効果が薄れ、３本の外周ノズル
７だけと同様の現象となる。つまり、波打ち高さＨ及び
均一混合時間τは共に上昇し、浴の挙動が好ましくない
状況になる。また、逆にＱ。 ／Ｑ２　の値を上げてゆくと、中心ノズル６からのガス
吹込み量が過大となって浴の盛り上がりが大きくなる。 そして、この浴の盛り上がりは炉の中心付近で生じるた
め、旋回揺動を伴うようになり、結果的に彼打ち高さＨ
及び均一混合時間τは共に上昇してしまう。 以上のことから、中心ノズル６及び外周ノズル７から吹
き込むそれぞれの撹拌用ガスの流Ｎ　Ｑ　ｌ　。 Ｑ２　の比には最適範囲が存在することが認められる。 そして、第３図の線図を基にして、これらの流量比Ｑｌ
／Ｑ２　が０．２〜５の値の範囲で調整しながら撹拌を
行えばよいことが明らかとなった。 このような中心ノズル６及び外周ノズル７からの撹拌用
ガスの吹き込みによって、浴が均一に撹拌されて溶解を
促進し、かつ投入している脱硫剤の効果によって溶鋼の
脱硫工程が同時に進行する。 この後、ストッパ１０を開いて溶鋼を出鋼口９から受鋼
３ｉに排出する。このとき、出鋼口９は略鉛直にその開
口軸線を持つので、溶鋼はそのヘッドによって〕の出鋼
口９から速やかに流れ出る。そして、炉床５は図示のよ
うに中央部が最も深い凹形状となっているため、最終的
には浴の上面が第１図の一点鎖線のレベルに達して排出
が止まる。 すなわち、出鋼口９の上端は炉床５よりも上に盛り上が
った位置にあるため、炉体１を第１図のように保持した
状態では、この出鋼口９の上端レベルが浴を排出可能な
上限となる。 このように、浴の一部を炉体１内に残留させると、浴の
上面に浮上するスラグが出鋼口９に流れ込まずに溶鋼の
みを排出できる。このため、脱硫処理された溶鋼がスラ
グを伴うことなく受鋼鍋に排出され、鋼の清浄化が図れ
るとともに受鋼鍋の耐火物原単位の削減も可能となる。 また、出鋼口９をスラグが通過しないため、流路壁の溶
損量も低下し、炉壁耐大物の寿命の向上も図れる。 更に、炉床５の下部にはスラグを含む溶鋼の一部が残存
するので、中心ノズル６及び外周ノズル７は常に溶鋼内
に浸漬された状態となる。特に、残留劣る溶鋼の量を最
初の状態のｌ／１０以上に設定した場合には、溶鋼量が
十分であるために、中心ノズル６及び外周ノズル７に急
激な温度変化を与えることが防止される。このため、こ
れらの中心ノズル６及び外周ノズル７の損傷を避けるこ
とができ、寿命の向上が可能となる。したがって、固体
原料の再装入後のガス吹き込みにおいても、流路の詰ま
り等を伴うことなく円滑に作動でき、浴の撹拌による溶
解促進を確実に果たすことができる。 第４図及び第５図は本発明の第２実施例を示す縦断面図
と水平断面図である。これらの図において、第１図及び
第２図の部材等に対応するものは同一の符番で指示し、
その説明を省略口だ。ただし、本例にあっては、出鋼口
９の近傍にも底吹ノズル１１を設けている点が第１実施
例と異なる。 底吹ノズル１１は、出鋼口９よりも炉芯側の近傍位置に
その吹込み口を開設し、はぼ鉛直方向に撹拌用のガスを
吹き込めるように設置される。また、他の中心ノズル６
及び３個配置した外周ノズル７と同様に、撹拌用ガスの
供給装置２０に配管２１−５によってガスが供給され、
流量を調節弁２２−５により調節可能としている。 この第２実施例においても、各ノズルからの吹込みガス
の流量設定を前記のような条件で行い且つ脱硫剤を投入
しておくことにより、溶解の促進及び鋼浴の脱硫を同時
に行える。また、中心ノズル６、外周ノズル７及び底吹
ノズル１１は、出鋼後においてもスラグを含む溶鋼内に
浸漬されるので、前記と同様にスラグコーティングされ
、寿命の向上も可能である。 そして、特に出鋼口９の近傍にも底吹ノズル１１を配置
したことにより、この出鋼口９部分に滞留するスクラッ
プ塊１２の溶解促進が可能である。したがって、出鋼口
９に大きなスクラップ塊１２があって出鋼流路を閉塞す
る状態であっても、底吹ノズル１１からの撹拌用ガスの
効果によって、このスクラップ塊１２を集中的に溶解を
促進させる。そして、他の中心ノズル６及び外周ノズル
７による撹拌効果も併せて出鋼口９部分に堆積するスク
ラップを溶解させることができる。その結果、出鋼工程
において、出鋼口９に溶鋼詰りを伴うようなことはなく
、速やかな出鋼が常に行える。 更に、第６図及び第７図は本発明の第３実施例を示す縦
断面図と水平断面図である。本例においても、第１図及
び第２図の部材等に対応するものは同一の符番で指示し
、その説明を省略した。ただし、本例にあっては、出鋼
口９を斜め上方に設けるティーポット型の炉構造である
点が第１実施例と異なる。 炉体１の側壁に設けられる出鋼口９は、第６図の定常状
態の姿勢で斜め上を向く開口軸線を持つように形成され
、外部には溶鋼を受鋼鍋に案内するガイド１３を設けて
いる。また、出鋼口９の位置は、溶鋼の最大レベルより
も下にあり、出鋼前には溶鋼に浸漬された状態となる。 なお、中心ノズル６及び外周ノズル７は、第１実施例と
同様にほぼ炉体１の中心とその周囲にそれぞれ配置され
ている。 この第３実施例に示す電弧炉では、出鋼する場合には、
第６図において炉体１を反時計方向に傾転させることに
より、溶鋼を出鋼口９から排出する。このときの傾転動
作においては、出鋼口９に対する溶鋼のヘッドが一定と
なるようにし、受鋼鍋への急激な溶鋼の落下を防止する
。 このような、炉体ｌの傾転によって溶鋼を排出するとき
、溶鋼との比重差によりスラグは浮上し溶鋼のみを排出
することが可能である。したがって、前記の第１及び第
２の実施例と同様に、脱硫処理後の溶鋼のみを出鋼口９
から排出できる。 なお、出鋼後の時点では、スラグを含む溶鋼の一部を炉
体１内に残留させる操作により、ノズル寿命を長くでき
ることも、前記の実施例と同様である。 〔発明の効果〕 以上に説明したように、本発明においては、電弧炉内で
の溶解工程と予め投入している脱硫剤による脱硫処理を
同時に進行させ、炉床に配置した撹拌用ガスを供給する
ノズルを常に浸漬するようにスラグを含んだ溶鋼の一部
を炉内に残留させるようにしている。したがって、従来
のように出鋼時に脱硫する工程を必要とせず、溶解処理
が短時間で行える。また、スラグを含む溶鋼の一部を炉
内に残留させるので、受鋼鍋に出鋼した鋼の清浄化が可
能となり、しかも受ａｍの耐火物原単位を削減できる。 更に、撹拌用のガスを供給するノズルは、炉内に残留す
る溶鋼内に常に浸漬されるため、出鋼時及び溶解時の急
激な温度変化の影響を避けることができ、ノズル寿命を
向上させることができる。 ４、図面の簡単な説明 第１図及び第２図は本発明の第１実施例を示す縦断面図
と水平断面面図、第３図は中心ノズル及び外周ノズルか
らの撹拌用ガス流量の比が浴の均−混合時間及び炉壁部
分での波打ち高さに与える影響を示す。また、第４図及
び第５図は本発明の第２実施例を示す縦断面図と水平断
面図、第６図及び第７図は第３実施例を示す縦断面図と
水平断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電弧炉の炉底に底吹ノズルを設けて溶鋼の撹拌を行
   なう電弧炉において、出鋼前の段階において予め炉内に
   脱硫剤を投入し、前記底吹ノズルから撹拌用ガスを吹き
   込んで装入原料を溶解すると同時に脱硫処理し、更に脱
   硫後の溶鋼の中に含まれて炉床に沈澱したスラグを含む
   溶鋼の一部を炉内に残留させて出鋼工程を行うことを特
   徴とする電弧炉の操業方法。 ２、溶解及び脱硫処理後の溶鋼の内、初期の溶鋼量のほ
   ぼ１／１０以上を炉内に残留させ、該残留溶鋼に底吹ノ
   ズルを常に浸漬させることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の電弧炉の操業方法。 ３、炉体内の炉床をそのほぼ中央域が最も深い凹状に形
   成すると共に撹拌用のガスを溶鋼内に吹き込む底吹ノズ
   ルを該炉床に設け、前記底吹ノズルを含み炉床の下部を
   浸漬するレベルに溶鋼が残存可能な高さに開口を持つ出
   鋼口を設けたことを特徴とする電弧炉。 ４、前記出鋼口の近傍に撹拌用ガスを吹き込む底吹ノズ
   ルを併設したことを特徴とする特許請求の範囲第３項記
   載の電弧炉。