201042046 六、發明說明： η日月所屬之技術領域】 發明領域 本發明關於電爐煉鋼法。 【先*前枝^奸】 發明背景 一般’電弧爐具有爐本體與覆蓋該爐本體的爐蓋，1根 複數根電極呈可升降狀態地設置於爐蓋，由已從該爐蓋 降下的電極產生電狐電漿，輯解I人在爐體内的廢鐵。 通吊，廢鐵的外觀比重較熔鐵的比重，因此，為了要 -次就將相當於所希望熔鐵量的廢鐵量裝人電爐内，電爐 内合積變得要大到必要以上。此情形下會產生有包含建 物之建-X費增大，具有不必要的爐空間所導致的熱損失變 大對於不必要的爐空間所要耐火物的使用量增加，+& 要的爐空間之石墨電極使用量增加等各式各樣的損失。所 以’通常的電爐内容積係設計成將相#於財纽鐵量的 廢鐵量分為兩次裝入爐内。 一般的電弧爐精煉係藉由町的轉來進行。 (1)將初次的廢鐵裝入爐本體，將爐 式電極)移動至爐上，將石墨電極由設3 孔朝電爐内插入。 體，將爐蓋與石墨電極(可動 極由設置於爐蓋的電極插入
(2)開始對石墨電产、f & 解廢鐵，伴隨於此將， 孔(搪孔作業）。此時， 3 201042046 熔解慢的部分（以下稱冷點㈣d spot))所設置之3根c〇、 JET燃燒H麵液化天然氣(LNG)與氧氣，並從側部 割(Cutting)作業與加熱。 °切 (3)在石墨電極接近已積存於爐底部找鐵上面的 點’該石墨餘停止’並在該位置持續產生電弧電摩^ 解周圍的廢鐵。並且設置在浦側之取樣口的水冷搶 氣燃燒器開始氧化切割(〇xygen Cutting)位於取樣 & 叙媒. 、处的 (4)在廢鐵熔解進行至可追加廢鐵加入的狀態前， 已使初次裝入之廢鐵的體積減少的階段停止通電。又^ 止以水冷氧氣燃燒器及C 〇 _ j E T燃燒器所進行的切割4 V (停止加熱作業）。 ° 業 (5 )石墨電極上升， 裝入電爐内。 移動爐蓋與石墨電極而將廢鐵追加 (6)將爐蓋與石墨電極移動至爐上，將石墨電極再插 電爐内。 、 ⑺再度開始通電，開始以CO-JET燃燒器所進行的切 割作業。 (8) 石墨電極在定位置停止後，再度利用水冷氧氣燃燒 器再開始對取樣口附近的廢鐵進行氧化切割。 (9) 廢鐵熔解完了之後也繼續通電’從爐上添加破材及 熟石灰等造潰材’而開始從排渣侧之取樣口吹入微礙粉等。 (10) 增加CO-JET燃燒器及水冷氧氣燃繞器的氧氣量 以促進脫碳反應。 201042046 (11)進行化學成分分析試料選取、熔鐵溫度測定、由爐 底出鋼孔出鋼、出鋼孔中填砂、爐整備等。 在此，所謂CO —JET燃燒器，係於市場流通的燃燒器， 且係以LNG包圍超音速氧氣流周圍之構造的氧氣燃燒器。 於習知電爐操作上，係以作為冷點的加熱或切割作業的目 的而被使用。 以上習知電弧爐操作上有如以下記載四個缺點。 Ο
第’由於形成於石墨電極與爐底電極之間的電弧電 製具有偏向性，因此電爐⑽能量傳達為不均—。所以， 於電爐内會發生冷點’妨礙廢鐵順行的⑫解而會阻礙生產 性。其對策上，採取於該處設置c〇〜财燃燒器及水冷氧 氣燃燒器，藉由此等燃燒器熔解廢鐵的方法(氧化切割作 業）。此氧化切割所產生之鐵分的氧化損失約2%。 又’反之，也會產生能量集中之所謂熱點_ sp〇t)之 :度高溫處’通常為了防止爐壁損傷，乃於產生該熱點的 爐2部分設置水冷板。但是’如此_來能量損失也達到投 人=量、力15〜16%。而且，石墨電極的導體抵抗損失約抓， 口。18〜19%之不能減程度大小的能量損失。 :二1知電弧爐操作上，由於藉由電弧電漿所形成 ^鐵的攪拌力弱，因此阻礙熔鐵的溫度或化學成分的均 ^為其對策上，乃實施將碳加人賴，個氧氣燃 氣泡從熔H%體，而該CO氣體 1，b 熔鐵的撹拌的手法，但 等方法不充分。又，為了產生以氧氣使碳燃燒的脫 201042046 碳反應，會發生電爐粉塵’而會發生鐵分產率降低與粉塵 帶出的熱損失’而且會產生粉塵處理費用增大等損失。 第三，由於石墨電極產生的電弧電衆，存在於電爐内 環境中的氮被分解而炼解於_中，因此以電狐爐煉鋼法 製造之溶鐵的氮含有量高達大約削ppm以上。該溶鐵中的 氮會使鋼材的材質硬化，故難以使用該溶鐵來製造軟質鋼 材作為其對朿上’已得知有使炫鐵中產生c〇氣體並使炫 鐵中的氮放出至該co氣體中以進行脫氣的手段。 方法的效科充分的情形下，由賴使跡_謂高價型 銳之碳飽和的銑鐵的物料作為C〇氣體產生源的碳因此星 有製造成本增大的缺點。而且也存在會增加 ” 粉塵產生的缺點。 電爐 ▲第四，習知電弧爐操作會消耗大量的電力 咼而會阻礙經濟性。牡 H ^ ΐ費 特別是在曰本，夏季或平曰的白* 般呈電力消耗多的時間摁 π白天一 吟間帶，與電力消耗量少 較，電價設定在高2〜3体 π L 間相比 Q，因此圖謀避免此情形而 或休假日集中性地操作以求節減電費。但是，如此:夜 形態不僅對於電爐勞動去 、 此的操作 而且對於電爐勞論付特別津貼等勞務費用 而且對於錢㈣者必彡物财深夜㈣或在=用， 如此非正常的生活的情 瓜曰勞動 如此-來，習次Γ 進行，故為應該改善u 來▲知電爐精煉方法具有許多問題點上 多方進行要改善此^ % Μ A ㈣’也已 f間題的嚐試。例如，為了將 地溶解以圖謀縮短精擴幾向迷 單獨喷射氧氣或含有4A 根从上可 的氣體，或是可與燃料氣體〜 併嘴 201042046 射的燃燒ϋ噴搶(burner lanee)為特徵的煉鋼用電狐爐（例 如’參專利讀1)。料，專敎獻丨的電弧爐係同時使 用電極與燃燒器喷槍以縮短精煉時間的電弧爐，雖然精煉 時間縮短的份量可達到抑制電力消耗量，但是仍非足供使 用的電弧爐。X，由於係與習知方法同樣使用電極的煉鋼 法，因此係所獲得之熔鐵的氮含有量高達約100Ppm以上的 煉鋼法。 如此一來’ Μ己錄進行著_魏操作改善的研 究，但是於所有的習知技術，電爐操作之能量的主體為電， 且均係對此使用輔助性的燃料與氧以削減電力單位的技 術，完全無藉由改變電爐操作之能量的主體以根本性地解 決習知電爐操作缺點之技術思想的技術。 先行技術文獻 專利文獻 [專利文獻1]特開平8— 157929號公報 【發明内容】 發明概要 發明欲解決之課題 本發明係在於提供可大幅改善電爐所存在之上述第— 至第三等三個缺點之煉鋼法的發明。又，由於上述第四缺 點被當時的能源價格或電力公司之電力使用契約條件所支 配，因此並非僅單純以改善操作就能解決的問題。然而， 、’不合性地考量以本發明所達成之削減成本效果與所希望的 生產量，並考量勞務費之特別津貼或電力使用契約條件的 201042046 變更等的情形下，則能大幅地擴大操作自由度。 用以欲解決課題之手段 本發明之發明人等為了解決上述課題而精心檢討後， 發覺出使用習知電弧爐於廢鐵形成搪孔之後，使用外部水 冷的金屬製燃燒器噴槍來熔解廢鐵的情形下，能解決上述 課題的發明。本發明係根據此等見解並進一步經過反覆檢 討而完成的發明。 即，本發明提供下記載形態的發明。 態樣1. 一種電爐煉鋼法，係使用電弧爐的電爐煉鋼 法，包含有以下步驟： (1) 將廢鐵裝入電弧爐，並將可動式電極插入電爐内； (2) —面對該電極通電來熔解廢鐵，一面使該電極下 降，而於廢鐵中形成搪孔； (3) 從電爐内拉出該電極，並將外部業經水冷的金屬管 製燃燒器喷槍插入該搪孔，而從該金屬管製燃燒器噴搶喷 射由燃料氣體及助燃氣體所組成之混合氣體的步驟。 態樣2.如上述態樣1記載的電爐煉鋼法，其中該金屬 管製燃燒器喷槍係於内部具有氣體流路且於該氣體流路之 出口部分具有拉瓦噴嘴(Laval nozzle)，且具有可使燃料氣 體及助燃氣體的混合氣體由該拉瓦噴嘴喷射之構造的噴 搶。 態樣3.如上述態樣2記載的電爐煉鋼法，其中該金屬 管製燃燒器喷搶係具有1個拉瓦喷嘴的金屬管製燃燒器喷 槍，且配置成該拉瓦喷嘴的中心轴與該金屬管製燃燒器喷 201042046 搶的中心轴一致。 態樣4.如上述態樣2記載的電爐煉鋼法，其中該金屬 管製燃燒器喷槍係具有與金屬管製燃燒器喷搶之中心轴一 致之中心軸的拉瓦喷嘴、及具有與金屬管製燃燒器喷槍之 中心軸不一致之中心轴的拉瓦喷嘴，又，具有與該金屬管 製燃燒器喷槍之中心轴不一致之中心軸之拉瓦喷嘴的中心 軸，係配置成相對於該金屬管製燃燒器喷搶之中心轴呈5〜 45°傾斜且呈輻射狀。 發明效果 本發明於電弧爐煉鋼法中，以使用已將外部水冷之金 屬管製燃燒器喷搶而噴射由燃料氣體與助燃氣體所組成之 次音速以上的混合氣體，並以藉由該混合氣體的燃燒反應 而產生之熱作為主要能量來加熱廢鐵，以提高综合性的能 量效率而能實現節省能源，以使廢鐵的熔解速度加速而能 提高生產效率。 又，本發明之電弧爐煉鋼法，能實現廢鐵之均一的熔 解，不會發生習知於電弧爐中所發生的冷點，因此不須要 切割而能減少鐵分的氧化，又，不須要添加碳而以氧來脫 碳的溶漬發泡作業，因此為不會產生電爐粉塵的煉鋼法。 其結果，能提高鐵分產率，能實現節省資源。 而且，能降低所獲得之熔鐵中的氮含有量，因此可容 易達到軟質鋼材的製造，又，因削減電力使用量而能增加 操作的自由度。即，因解決電力使用契約的變更或勞動工 資上的深夜津貼或休假日津貼等特別的津貼，而能改平常 9 201042046 曰白天時間帶操作的經濟性，為可達到平常曰白天時間帶 操作的煉鋼法。 圖式簡單說明 第1圖係顯示本發明之一實施形態的圖式。 第2圖係顯示本發明之一實施形態的圖式。 第3圖係顯示使用於本發明之金屬管製燃燒器噴槍的 一實施形態的圖式。 I：實施方式I 用以實施發明之最佳形態 本發明係一種使用電弧爐的電爐煉鋼法，其特徵在於 包含有以下步驟： (1) 將廢鐵裝入電弧爐，並將可動式電極插入電爐内； (2) —面對該電極通電來熔解廢鐵，一面使該電極下 降，而於廢鐵中形成塘孔； (3) 從電爐内拉出該電極，並將外部已水冷的金屬管製 燃燒器喷搶插入該搪孔，而從該金屬管製燃燒器喷槍噴射 由燃料氣體及助燃氣體所組成之混合氣體。 本發明之電爐煉鋼法的主要點，係將從廢鐵的熔解以 致於精煉的熱源，由電力所造成的電弧加熱轉換成由燃料 氣體的燃燒所造成的加熱之要點。 以下使用第1、2圖來詳細說明本發明之電爐煉鋼法的 各步驟。但是，第1圖、第2圖係顯示本發明所使用之琥弧 式電爐設備之一例的圖式，而本發明並非僅限於此等内容 的發明。 10 201042046 h第一步驟 第步驟，係將廢鐵裝入電爐之後，將可動式電極從 該電極插入孔插入爐内。 本發明所利用的電爐能原原本本地利用習知以來使用 的電弧爐設備。 ❹ ❹ 如第1圓所不，電弧爐1具有爐蓋4，該爐蓋4具有電極 2入孔3。電弧爐！具有可動式電極$，該可動式電極5可從 4插入孔3自如地進出。又，於操作中，隨著廢鐵6的炫 。 卜移動。所以，第一步驟中，將廢鐵6裝入 電爐内之後，將可動式電極5從電極插入孔3插入電爐内。 隹未對可動式電極5特別地限定，惟通常使用石墨電極。 食蚀田廢鐵特別地限定，而能適宜地使用在本領域中通 的麵。又，未對廢_雜或大傾別地限定， 而能適宜地決定。 之電二3的供給量未特別地限定，❿，依據要使用 心$等㈣宜決定的話即可。 2·第二步驟 第二步騮Φ 面使节心 ㈣可動式f極通電來_廢鐵，一 搪孔作業。°下降，而於廢鐵中形成搪孔。此作業一般稱為 的情形^，圖所不’電弧爐1的爐底具有爐底電極2,在通電 衆9。藉由電^爐底電極2與可動式電極5之間產生電弧電 鐵12。伴隨〜聚9炫解已裝入電爐内的廢鐵6而能製造熔 心廢鐵6_的進行’可動式電極5下降而能於 11 201042046 廢鐵6形成搪孔10。 此步驟係於習知電爐操作中所進行的作業。習知的操 作方式係在可動式電極5接近已赫在爐底部之炫鐵上面 的時間點’停止該可動式電極5的下降’而在該位置持續^ 生電弧電漿9以熔解周圍的廢鐵6。 ’ 但是’本發明係在已|人電爐内的廢鐵6中已形成適冷 尺寸之搪孔10的時間點，停止可動式電極5的 、 牛，而能停 止通電。在此說明，所謂形成適當尺寸之搪孔1〇 ,乃指形 成有能藉由下一個步驟使用之金屬管製燃燒器嘴搶達^熔 解程度的搪孔10,並以可動式電極5貫穿已裝入之廢鐵的情 形為佳。 通常，第二步驟的搪孔作業在〗〜2分鐘程度結束。 3·第三步驟 第三步驟中，從爐内拉出可動式電極，將金屬管製燃 燒器噴搶插入該搪孔，從該金屬管製燃燒器喷搶喷射由燃 料氣體及助燃氣體所組成的混合氣體。 第一步驟的通電停止後，以通常的手法從電極插入孔3 拉出可動式電極5，而將可動式電極5回復到爐外的待機位 置。之後立即使金屬管製燃燒器噴槍丨丨位於該搪孔1〇的上 部’而從電極插人孔3插入廢鐵6的搪孔1〇内（第2圖）。 由金屬管製燃燒器噴槍11噴射由燃料氣體及助燃氣體 所組成的混合氣體。此階段之搪孔内部與積存於爐底的熔 鋼上面附近的溫度達到該混合氣體的著火溫度，因此由該 金屬管製燃燒器噴搶11噴射的該混合氣體，在噴搶出口附 12 201042046 近之構成搪孔側壁的廢鐵或積存於爐底部之熔鐵上面附近 形成燃燒火焰。藉由該燃燒火焰加熱廢鐵6及熔鐵12。 金屬管製燃燒器喷搶11的插入位置並非特定限定的位 置’而能隨著在第二步驟所形成之搪孔1〇的深度適宜地決 定。例如，以插入從廢鐵6高度的上部至1/3程度後停止作 為金屬管製燃燒器喷搶11的插入位置，而進行廢鐵6的熔解 為佳。
❹ 又，一般於電弧爐1的側面，並在用以加熱冷點之CO — JET燃燒器或取樣口 8設置有水冷氧氣燃燒器，但是，本 發明不須要此等設置’因此也能先將此等設置轉換成利用 氧氣使LNG或LPG完全燃燒的燃燒火焰燃燒器。將此等燃 - 燒火焰燃燒器作為輔助燃燒火焰燃燒器。作為此輔助燃燒 - 火焰燃燒器者為此領域中通常使用的燃燒器即可，並無特 別的限定。也可以金屬管製燃燒器喷搶11加熱，且使用該 輔助燃燒火焰燃燒器來進行加熱。 〇 金屬管製燃燒器喷搶11所為的加熱，直至可追加裝入 廢鐵的狀態為止，在初次裝入廢鐵的體積減少的階段停止 供給，並從電爐内拉出該金屬管製燃燒器噴槍11。又，使 用輔助燃燒火焰燃燒器時，也同時停止對此等燃燒器供給 氣體。 之後，朝電爐内追加裝入廢鐵，再度如習知的方法利 用可動式電極5進行搪孔作業之後，利用金屬管製燃燒器喷 搶11熔解已追加的廢鐵。該步驟如之前所述。 廢鐵熔解完了之後，將該金屬管製燃燒器喷搶11的位 13 201042046 置下降’―面授拌已形成的鐵池—面彻造料進行脫硫 反應(精煉期）。在該精軸重要的事韻充分麟溶鐵，以 圖謀促進脫硫反應之同時圖謀熔鐵全體的化學成分與溫度 的均一化。 於該精煉期，為了能強化溶鐵的攪拌且不捲入環境中 的氮，以使該金屬管製燃燒器喷槍u接近熔鐵上面達到其 燃燒火焰不進入熔鐵深度超過距離底部1/4以上的程度為 佳。當燃燒火焰進入熔鐵深度超過距離底部1/4以上時，由 於爐底耐火物的損傷變得激烈，故為不宜。如此一來，藉 由調節該金屬管製燃燒器喷搶n與熔鐵上面的距離，能利 用該混合氣體所形成之燃燒火財流強力__，不僅 可確保熔鐵的溫度與化學成分的均一性，且能防止因環境 中氮的分解而造成對熔鐵的氮吸收反應，因此，能改呈電 弧爐煉鋼法大的缺點。 以下說明本發明所使用的金屬管製燃燒器嘴搶。 本發明所使用的金屬管製燃燒器噴搶^以利用能從電 極插入孔3插入該電爐1之爐内的水平旋轉機構與朝上下方 向升降機構來保持為佳。此水平旋轉機構與朝上下方向升 降機構通常在電弧爐中’與可使石墨電極等可動式電極5可 動的機構相同者即可。 金屬管製燃燒器喷搶11係以於内部具有氣體流路、於 該氣體流路之出口部分具有拉瓦噴嘴，且具有可使燃料氣 體及助燃 氣體的混合氣體由該拉瓦喷嘴噴射之構造的喷搶 以使在該 為佳。於該氣體流路之出口部分設置拉瓦噴嘴 14 201042046 拉瓦喷嘴内部形成該混合氣體，從要在喷嘴出口可獲得次 音速以上的觀點上為佳。如此的次音速以上的喷射氣體的 形成方法可從拉瓦喷嘴技術方法而廣為人知，例如，特開 平6 — 73431號公報、特開平6 — 73433號公報所記載。 在此說明，所謂次音速係馬赫數0.75以下的速度。所 以，在本發明中以馬赫數0·7以上為佳。
又，雖然金屬管製燃燒器噴槍11的大小並無特別的限 定，然而為了由電極插入孔3插入爐内，必須具有較該電極 插入孔3小的外徑。又，以具有與可動式電極5的外徑同等 或其以下的外徑為佳。 又，本發明所使用的金屬管製燃燒器噴槍以外部水冷 者為佳。 作為燃料氣體者，不僅為LNG、LPG、丁烷氣體等碳 化氫氣體，而也可為CO氣體、重油、輕油、燈油等石油類 燃料，然而，為了要獲得次音速以上的燃燒火焰，以LNG(液 化天然氣體）、LPG(液化石油氣體）、丁烷氣體等碳化氫氣 體為佳。 作為助燃氣體者，考量排放氣體顯熱所造成的熱損失 之後，乃以選擇排放氣體量少的氣體為佳，通常以選擇高 濃度氧氣為佳。 在本發明中，以將LNG作為燃料氣體使用，將氧氣作 為助燃氣體使用為佳，此等氣體的混合比率以設成完全燃 燒比率，即，LNG :氧氣=1 : 2.3(體積比）為佳。若欲提高 所限定領域的發熱量時，也可選擇LPG或丁烷氣體作為燃 15 201042046 料氣體使用LPG作為綠料氣體時，此等氣體的混合比率 以設成完T燒比率，g卩，MG :氧氣=ι : 5 12為佳。 在本i月中，可利用前述燃燒反應熱來加熱廢鐵及己 製造的_^是與此一，能_高溫賴燒反應熱所 雇生」放氣體(c〇2氣趙、H20氣體)來強力地授拌溶鐵。 拉瓦喷鳴的個數T設為1個也可設為複數個。 嘴鳴的個數為1個的情形下，以配置成該拉瓦噴嘴 的中心軸與5亥金屬管製概繞器喷槍的中心軸一致的情形為 隹。 拉瓦喷嘴的個數為複數個的情形下，拉瓦噴嘴以2〜13 個為佳’更佳者為5〜9個。使用拉瓦喷嘴的為8個情形的第 3圖來說明其配置。第3圖申，金屬管製燃燒器喷槍的中心 軸設為13 ’將具有複數個拉瓦噴嘴之中，中心軸與金屬管 製燃燒器喷搶的中心軸13 —致之噴嘴的中心轴設為15，而 將不一致之各噴嘴的中心軸設為14。 複數燃燒器噴槍的中心軸I4相對於金屬管製燃燒器喷 槍的中心軸13呈5〜45°傾斜且呈輻射狀等間隔配置，拉瓦 喷嘴的喷射口朝向斜下方。 各中心軸14配置成以該金屬管製燃燒器噴槍的中心軸 13上的一點作為焦點（第3圖中的16)。以設成如此形狀金屬 管製燃燒器喷槍的狀態，混合氣體可相對於垂直方向具有5 〜45。的角度來喷射，因此可直接衝擊搪孔周邊的廢鐵，進 而通過未炼解之廢鐵所形成的間隙而一面進行燃燒火焰與 廢鐵的熱交換一面被排放氣體集塵系統排出。因此，在使 16 201042046 用如此喷搶的情況下，能更均一地加熱廢鐵全體，因此也 不會發生習知電爐操作上所發生的冷點及熱點。如此一 來不項電爐的水冷板’能防止能量損失，而且，不須切 即能改善鐵分產率。 依據本發明的電爐煉鋼法可加速廢鐵的熔解速度，因 此此提向生產效率，可提高能源效率而實現節省能源，並 、削減電力使用量而能增加操作的自由度。又，由於能降 低所獲得之熔鐵中的氮含有量，因此能達到容易製造軟質 進而以削減電力使用而解決電力使用契約的變更或 勞動工資上的深夜料或休假日津財特㈣津貼，而能 改平常曰白天時間帶操作的經濟性’為可達到平常曰白天 時間帶操作的煉鋼法。 實施例 以下舉出實施例來說明本發明，然而，本發明並非僅 限於此等實施例的發明。 比較例ι(習知電弧爐操作） 比較例1係製出鋼量約85噸情形下的事例。使用於電爐 本體設置有具有電極插入孔的爐蓋，且具有作為可動式電 極之石墨電極之9Gt的電弧爐作為電弧爐。操作的各數值係 依據爐的大小而不同者。又，各種能源的單價係依據工場 所在地所造成電力及LNG之契約單價等而變動者。 (1) 將廢鐵50噸及無煙碳卯〇kg裝入電狐濟。 (2) 將爐蓋與石墨電極旋轉而朝爐上的設定位置移動， 並將石墨電極插入爐内。裝入作業所需要時間約3分鐘。 17 201042046 (3)開始對石墨電極通電以一面於廢鐵形成搪孔，一面 將石墨電極下降。與此同時對設置於冷點的3根匸〇 —JET燃 燒器流通LNG250Nm3/h與氧氣650Nm3/hil從御j部開始加 熱。炼解作業約15分鐘，此期間消耗的能源為電力 ll，000kwh、LNG170Nm3、氧氣950Nm3。 (4) 搪孔作業結束而石墨電極在設定位置停止時，以 2，5 _m3/靖設置於賤狀取樣口的水冷氧氧燃燒器流 通氧氣，而開始取樣口附近之廢鐵的氧氧切割。所消耗之 氧氣係以300Nm3進行約12分鐘。 (5) 進行廢鐵_至可追加裝人廢鐵的狀態，在初次裝 入廢鐵的體積減少的情形下結束初次的熔解。 〃⑹停止通電，—併停止設置於排液側之取樣口的水冷 礼化燃燒ϋ所為的氧化切割、設置於冷點的3根c 〇 —】Ετ燃 燒器的加熱。 ⑺使石墨電極上升並朝爐外拉出，旋轉爐蓋與石墨電 極而朝待機位置移動’並進行廢鐵的追加裝人。已追加裝 入之廢鐵為4㈣，同時也裝人紐碳7GGkg。 ^ W疋轉爐蓋與石墨電極而朝爐上的設定位置移動，將 =墨電極插人爐内後結束追加裝人。追加U所需要時間 約3分鐘。 7 JE_ ‘，、、"器流通與初次_同量的LNG與氧氣並重新開始來^ 側部的加熱’於搪孔作⑽束時已設置於排逢側之写 樣口的水冷氧氣燃燒器重新開始取樣口附近之廢鐵的氧4 201042046 切割作業。石墨電極一面於廢鐵形成搪孔一面下降，石墨 電極在設定位置停止’約經過15分鐘而追加熔解完了。此 時之投入能源為電力15,0〇〇kWh、LNG170Nm3、氧氣 950Nm3。 (10)廢鐵熔解完了後也繼續通電，添加熟石灰等造渣材 後轉移至精煉作業。精煉作業係從爐上添加碳粉l，25〇kg， 而從设置於排、/查側之取樣口的微粉碳吹入管添加18〇kg的 碳粉。精煉作業約進行7分鐘，此期間消耗的能源為電力 6,500kWh、LNG50Nm3、氧氣l，3〇〇Nm3。精煉作業時係以 C〇 — JET燃燒器的氣體量將LNG由250Nm3/h減少至 l5〇Nm3/h，氧氣由650Nm3/h增加至l，200Nm3/h，進而從已 設置在排渣側之取樣口的水冷氧氣燃燒器來的氧氣量由 2,500Nm3/h增加至4,500Nm3/h，所添加之碳的燃燒所達到的 促進攪拌、以及使熔渣起泡以包住電弧來提高能源效率為 重點。 (1 U進行化學成分分析用的試料採取以測定溶鐵溫 度，以結束出鋼作業。此期間約需要5分鐘。之後，於出鋼 孔中填砂、爐整備分別需要2分鐘，而結束一連串的電爐熔 解·精煉作業。 以此作業所達成之製出鋼量約83.7噸，合計所需要時 間約52刀鐘。此操作中，為了改善電弧電漿之熱效率的目 的或防止來自於熔鐵之熱發散的目的及脫硫的目的乃以 添加热石灰作為造渣材，而每一噸粗鋼約形成100kg的熔 ’査°亥炫逢中’包含氧化鐵形態的鐵分，將其換算成鐵分 19 201042046 為2〇%。此顯示了相當於鐵分17嘲之大量的鐵分損失於溶 渣中。其主要的理由在於為了順利地進行廢鐵的熔解，乃 必洲用所w氧化切割之氧氣燃燒器所為之廢鐵的溶斷作 業。又，熔鐵中的氮含有量為⑺印卩爪。 此操作的使用能源對於每㈣粗鋼為電力基本單位： 388.3kWh/t，氧氣基本單位：38 23Nm3/t，c粉基本單位： 17.1kg/t ’ LNG基本單位：4 66Nm3/t，$煙碳基本單位 19.2kg/t。 雖然精度差’但是在進行了此操作之熱精算的情形 下，入熱在電力約58%’碳材的燃燒熱約14%，鐵的辦燒轨 約6%，廢鐵與造渣材的可燃燒元素的燃燒熱約i4%，lng 的燃燒熱約8%。 同樣雖然精度差，但是出熱在炼鐵持有熱約58%，炼 潰持有熱約1〇%，對水冷板的流失約11%，導體抵抗約州， 其他氣體與爐體發散熱等不明份量為18%的内容。 此操作之能源成本依據當時的市場價格與電力單價而 大幅地改變，而在進行與本發明之煉鋼法比較驗證之時間 點的能源成本上，日夜平均電力單價合計約5,616日日元， 白天電力單彳貝合計約6,丨4〇日日元，夜間電力單價合計約 3,488日元。 又，除了能源成本之外’（1)副原料費、（2)電極費、（3) 鐵的產率損失費、(4)粉塵處理費、(5)搬運費+外部訂購作 業費等費用合計上，每丨^騰鋼約花費4，_日元。 實施例1 (金屬管製燃燒器噴槍使用例） 20 201042046 (1) 將廢鐵50噸及無煙碳9〇〇kg裝入與比較例1同樣的電 孤爐。 (2) 將爐蓋與石墨電極旋轉而朝爐上的設定位置移動， 並將石墨電極插入爐内。裝入作業所需要時間約3分鐘。 (3) 開始對石墨電極通電以一面於廢鐵形成搪孔，一面 將石墨電極下降。 (4) 石墨電極在設定位置停止而結束搪孔作業。此作業 所需要時間約2分鐘。此期間所消耗的能源為電力 l，500kWh。 (5) 之後’停止通電’使石墨電極上升並朝爐外拉出， 旋轉石墨電極而朝待機位置移動，取而代之將爐上的金屬 官製燃燒器噴搶朝爐内插入’將該金屬管製燃燒器喷槍朝 向利用石墨電極形成在廢鐵的搪孔插入而開始該混合氣體 的吹入。使該金屬管製燃燒器喷搶於初期進入到從廢鐵高 度的上部起1/3程度後停止，並進行廢鐵熔解。與此同時對 全部的輔助燃燒燃燒器流通L N G與氧氣而從側部起開始加 熱。 (6) 進行廢鐵熔解至可追加裝入廢鐵的狀態，在初次裝 入廢鐵的體積減少的時間點停止對全部的燃燒器供給氣 體從爐内拉出該金屬管製燃燒器噴槍’而與爐蓋一同朝 爐上的待機位置移動以結束初次的廢鐵熔解。初次的廢鐵 ’熔解所需要時間約1〇分鐘。此期間消耗的能源上，來自於 S亥金屬管製燃燒器喷槍的LNG約l，414Nm3、氧氣約 3’8C)()Nm3 ’從設置在排渣側之取樣口的辅助燃燒燃燒器來 21 201042046 的廣約3職3、氧氣約以〜，從設置於冷點的3根 C〇 —航燃燒器來的LNG合計約i2W、氧氣合計約 290Nm3。 ⑺追加的廢鐵裝入為，，而無煙石炭7〇_與廢鐵—同 插入。 ⑻旋轉爐蓋與石墨電極而朝爐上的設定位置移動而結 束裝入作業。裝入作業時間為3分鐘。 ⑼將石墨電極插入爐内’開始通電且石墨電極—面於 廢鐵形成塘孔一面下降。 (1〇)石墨電極在設定位置停止而結束搪孔作業。此期間 需要2分鐘。此期間所消耗的能源為電杜嫩德。 ⑼之後，停錢電，使石墨電極上升並祕外拉出， 旋轉石墨電極而朝待機位置移動，取而代之將爐上的金屬 管製燃燒时_爐_人，將該金屬管製雜器噴搶朝 向利用石墨電極域在廢鐵的搪孔插人*開始該混合氣體 的人入m屬官製燃燒器喷槍於初期進人到從廢鐵高 度的上部如/3程度後停止，並進行廢麟解。與此同時開 始從全部的輔助燃燒燃燒器來的加熱。 (12)追加的廢鐵炫解所需要時間約8分鐘。此期間消耗 的能源上’來自於該金屬管製燃燒器噴槍的LNG約 l，130Nm、⑽約3，_Nm3，從設置在排渣側之取樣口的 排盧側k火燃:燒器來的lNG約2鑛出3、氧氣約 ，爪彳之"又置於令點的3根輔助燃燒燃燒器來的^^^^合 計約70Nm3、氧氣合計約l6〇Nm3。 22 201042046 (13) 與廢鐵炼解同時對全部的輔助燃燒燃燒器供給氣 體’從爐上添加熟石灰或鋁灰等造渣材，將該金屬管製燃 燒Is喷槍下降而在與熔鐵面的距離約5〇cni的位置停止並持 續流通該混合氣體。
(14) 之後，進行化學成分分析用的試料採取以測定熔鐵 溫度’確認-致於所希望之值的情形下，停止從該金屬管 製燃燒$噴搶來的供給氣體而結束精煉作業。此期間約需 要5分知。精煉作業所消耗的能源上，來自於該金屬管製燃 燒器噴搶的LNG約915Nm3、氧氣約2,l〇5Nm3 。（12)之後， 將A金屬s製燃燒器噴搶朝爐外拉出，並使其於預定位置 待機而進入出鋼作業。 之後進行(13)朝出鋼孔填砂、（14)爐整備等下一個電 爐溶解精煉作業的準備作業，而結束一連串的電爐溶解. 精煉作業。 上述—連φ的操作巾排出之排出氣體的回收能採 用通'於雜操作進行的方法。藉㈣域體回收所獲得 之C〇2氣體’例如能於作為結束燃料氣體燃燒時，將燃料氣 體4。系、4切換成c〇2氣體，即，能作為在逆火緊急時的情 形下將燃料氣體供給系統切換成C Ο 2氣體等情形下的c 〇 2 ，能使用於爐底電極的 氣體流速約2Nm3/分鐘 又，從爐底吹入回收的co2氣體 冷卻域拌鐵池。又，該時期的co2 即可。 此操作所達到的製鋼量約85，，合計所需要時間為 23 201042046 45分鐘。此操作中，為了防止來自於熔鐵之熱發散的目的 及脫硫的目的，乃以添加熟石灰作為造渣材，而每—噸粗 鋼約形成5〇kg的熔渣。該熔渣中，包含氧化鐵形態的鐵分， 將其換算成鐵分為5%。可得知此為相當於鐵分2i〇kg之 量，與通常操作之1·7噸相比較，已大幅改善鐵分損失。其 理由在於燃燒火焰所進行的加熱約均一地對廢鐵全體加 熱，因此不需要通常操作的氧化切割作業。又，溶鐵中的 氮含有量為5 6ppm。 此操作的使用能源對於每丨噸粗鋼為電力基本單位： 35.2kWh/t，LNG基本單位：49.4Nm3/t，氧氣基本單位： 125.4Nm3/t’無煙碳基本單位15 531^八。 將此操作與通常操作之能源成本相比較時，較夜間電 費操作提高成本2,599日元/t，較晝間電費操作降低成本53 曰元/t，相對於晝夜平均電費提高成本471日元。此操作之 燃燒火焰的能源效率可改善1〇%而約降低成本483日元八， 因此，能源效率的改善為今後的課題。 在進行了此操作之熱精算的情形下，入熱方面相對於 LNG為跳、碳材為18%，電力僅4%。其他，廢鐵所包含 之可燃燒元素或油分再加上造純之可燃燒元素的燃燒熱 約9%。如此一來，幾乎所有的設備使用習知的電爐，而藉 由排出氣體㈣系統的能力增強與該金屬管製燃燒器喷搶 系統設備的新設’在大幅減少電力使用量的狀態下，能達 到避免夜間或休假日操作電$。 相對於此，出熱方面，溶鐵持有熱約47%，炫渣持有 24 201042046 熱約4%，對水冷板的流失約3%，排出氣體的帶出熱量為 ' 22%，其餘為該金屬管製燃燒器喷槍冷卻水或爐體發散等 ' 不明份量為24%。此操作中，排出氣體的帶出熱量變大， 因此，對於排出氣體所達到的廢鐵預熱等排出氣體顯熱回 收方面殘留著今後的改善空間。 但是，能源成本之外，以將熔渣量減半所達到副原料 費的削減，電力使用量達到約1/10的狀態下，電極費減少 至1/10，而且固定電力使用契約費約削減30%。然而，最大 ^ 的效果在於因不需要切割作業而使鐵的產率損失費減少到 約1/9。以節省此等徒費的狀態下，粉塵處理費、熔渣處理 費或搬運費等費用也削減了。此等各項經費的合計削減額 對於每1噸熔鋼約3000日元。所以，即使在僅能源成本的比 較上為不利，即，與夜間操作相比較的情形下，若是考量 綜合成本，則實現了成本降低，而證明了不論是白天或夜 間，本專利之氣體加熱操作為有利。 C圖式簡單說明3 〇 第1圖係顯示本發明之一實施形態的圖式。 第2圖係顯示本發明之一實施形態的圖式。 第3圖係顯示使用於本發明之金屬管製燃燒器噴槍的 一實施形態的圖式。 【主要元件符號說明】 1…電弧爐 4…爐蓋 2…爐底電極 5…可動式電極 3…電極插入孔 6…廢鐵 25 201042046 7···爐底出鋼口 12…熔鐵 8"·取樣口 13…金屬管製燃燒器噴槍的中 9··.電弧電漿 心轴 10…搪孔 14、15…拉瓦喷嘴的中心軸 11…金屬管製燃燒器喷搶 16…焦點 26