TW202248424A - 電爐及煉鋼方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種使用降低了CO
2排出量的熱源來熔解冷鐵源的技術。一種電爐，構成為，於電爐中朝向爐內容物配置有燃燒器，燃燒器包括粉體供給管、噴出燃料的噴射孔、以及噴出助燃性氣體的噴射孔，噴射作為燃料的氫氣或富氫氣體燃料，形成燃燒器火焰，自粉體供給管噴射粉狀或加工成粉狀的副原料，使副原料於燃燒器火焰中通過。一種煉鋼方法，其中於電爐中配置有燃燒器，所述燃燒器包括噴出燃料的噴射孔及噴出助燃性氣體的噴射孔且自噴射孔朝向爐內噴射火焰，於電爐的一爐次的操作中的至少一部分期間，將燃燒器的燃料設為氫氣或富氫氣體燃料，且以於藉由燃燒器而形成的火焰中通過的方式吹入粉狀或加工成粉狀的副原料。
Description
本發明是有關於一種為了降低生產鋼鐵製品時的溫室氣體排出而使用降低了CO
2排出量的熱源來熔解冷鐵源的技術。
近年來，就防止全球變暖的觀點而言，鋼鐵行業中亦推進削減化石燃料的消耗量來減少CO
2氣體的產生量的技術開發。先前的一貫作業鋼鐵廠中，利用碳對鐵礦石進行還原而製造生鐵水。對於製造該生鐵水而言，為了鐵礦石的還原等，每1 t生鐵水需要500 kg左右的碳源。另一方面，於以鐵廢料等冷鐵源為原料製造鋼水的情況下，不需要鐵礦石的還原所需的碳源，僅需要對於將冷鐵源熔解而言充分的熱量的能量。因此，能夠大幅降低CO
2排出量。
於冷鐵源高調配操作中，大多使用電弧爐或感應熔解爐等電爐。利用電力來賦予冷鐵源的大多數熔解熱。為了削減電力消耗率，例如於電弧爐的一般的操作中，採用如下等技術：1）將助燃燃燒器配置於爐壁或排渣口，促進冷點（cold spot）等冷鐵源的熔解；2）進行自氧氣供給噴槍（lance）供給氧來賦予鐵的氧化熱的所謂的富氧操作；3）自氧氣供給噴槍供給氧且自碳噴射噴槍供給碳粉，形成熔渣並覆蓋電弧，而提高電弧向鋼水的傳熱效率。
然而，於富氧操作中，與鐵的氧化損失相伴的良率降低成為問題。另外，助燃燃燒器大多使用以烴為燃料的燃燒器。熔渣形成操作亦是將碳粉吹入熔渣內而產生CO
2氣體的操作。藉由該些技術能夠削減電力消耗率，但CO
2排出量的降低效果小。原本，若所使用的電力是藉由化石燃料而獲得者，則由於電力的使用亦會排出CO
2。因此，為了進一步降低CO
2排出量，理想的是使降低了CO
2排出量的能量源的使用量增加的同時謀求熱效率的提高。
今後，假設可獲得降低了CO
2排出量的電力，認為即便將所使用的電力置換為降低了CO
2排出量的電力，所述電力消耗率削減技術的必要性亦不會變化。對於該些技術，亦需要促進CO
2排出量的降低。例如，假定使用利用可再生能源等而製造的氫氣作為助燃燃燒器等的燃料。其中，作為氫氣的性質，與烴氣等相比，存在燃燒速度快、火焰溫度變高的問題，為了解決該問題，已知以下技術。
例如，根據專利文獻1或專利文獻2，提出了一種藉由於主燃燒空間的上游側設置預燃燒空間來降低氧濃度、降低火焰溫度的技術。另外，根據專利文獻3，提出了一種藉由確保氫氣供給流路與燃燒用空氣供給流路的距離並抑制氫氣與燃燒用空氣的混合來延緩燃燒速度、降低火焰溫度的方法。
進而，作為應熔解的冷鐵源，除了鐵廢料以外，預計使用降低了CO
2排出量的還原劑而製造的固體還原鐵的使用量亦會增加。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開2020-46098號公報
專利文獻2：日本專利特開2021-25713號公報
專利文獻3：日本專利特開2020-46099號公報
[發明所欲解決之課題]
然而，所述現有技術中存在以下問題。
於專利文獻1～專利文獻3中記載的方法中，設備結構變得複雜且大型化。因此，於謀求應用於煉鋼用電爐中時，存在設備投資額及維持管理費增大的問題。另外，一般而言固體還原鐵含有起因於作為原料的鐵礦石的脈石成分、例如SiO
2或Al
2O
3。因此，存在在熔解時產生大量的熔渣且產生熔渣於爐內固化等操作阻礙的問題。
本發明是鑒於此種情況而成，其目的在於提供一種使用電能、使用降低了CO
2排出量的熱源來熔解冷鐵源而獲得鐵水的電爐，且提出一種於該電爐中使用降低了CO
2排出量的熱源來熔解冷鐵源的煉鋼方法。進而，目的在於提出一種能夠將作為冷鐵源的固體還原鐵穩定地熔解的煉鋼方法。
[解決課題之手段]
有利地解決所述課題的本發明的電爐是使用電能來熔解冷鐵源而獲得鐵水的電爐，其特徵在於，構成為，於所述電爐中朝向爐內容物配置有燃燒器，所述燃燒器包括粉體供給管、噴出燃料的噴射孔、以及噴出助燃性氣體的噴射孔，噴射作為所述燃料的氫氣或富氫氣體燃料，形成燃燒器火焰，自所述粉體供給管噴射粉狀或加工成粉狀的副原料，使所述副原料於所述燃燒器火焰中通過。
再者，認為本發明的電爐為直流電弧爐、交流電弧爐或感應熔解爐的情況可成為更佳的解決方法。
有利地解決所述課題的本發明的煉鋼方法是於使用電能來熔解冷鐵源而獲得鐵水的電爐中的煉鋼方法，其特徵在於，於所述電爐中配置有燃燒器，所述燃燒器包括噴出燃料的噴射孔及噴出助燃性氣體的噴射孔且自所述噴射孔朝向爐內噴射火焰，於所述電爐的一爐次的操作中的至少一部分期間，將所述燃燒器的所述燃料設為氫氣或富氫氣體燃料，且以於藉由所述燃燒器而形成的火焰中通過的方式吹入粉狀或加工成粉狀的副原料。
再者，認為本發明的煉鋼方法中，
（1）所述冷鐵源包含固體還原鐵、
（2）所述粉狀或加工成粉狀的原料為石灰粉、
（3）所述電爐為直流電弧爐、交流電弧爐或感應熔解爐
等可成為更佳的解決方法。
[發明的效果]
根據本發明，藉由經由燃燒器火焰供給粉粒體，粉粒體於燃燒器火焰中被加熱而成為傳熱介質，因此能夠將燃燒器燃燒熱高效率地用於電爐內的冷鐵源加熱，從而能夠削減電力的使用量。進而，藉由以氫氣為主體來作為燃料使用，亦能夠降低CO
2排出量。另外，燃燒器燃燒氣體所具有的顯熱於燃燒器火焰中被粉體的加熱所消耗，因此火焰溫度降低，亦能夠確保燃燒器噴嘴的耐久性或避免電爐的爐體耐火物的損耗。
進而，藉由向於固體還原鐵熔解時所產生的熔渣吹附利用燃燒器火焰進行加熱的粉狀石灰而謀求熔渣的加熱及低熔點化。藉此，能夠促進熔渣的渣化，抑制由熔渣的固化引起的操作阻礙。特別是於使用感應熔解爐作為電爐的情況下，熔渣中不會產生感應電流而不會被直接加熱，因此容易引起熔渣固化。藉由本發明的應用，該問題明顯得到改善。
以下，對本發明的實施方式進行具體說明。再者，各圖式是示意性的圖，有時與現實中不同。另外，以下的實施方式是例示用於將本發明的技術思想具體化的裝置或方法者，並不將結構確定為下述結構。即，本發明的技術思想可於申請專利範圍中記載的技術範圍內施加各種變更。
圖1是示出作為本發明的一實施方式的電爐的交流電弧爐101的概要的縱剖面示意圖，表示交流電弧型電爐操作的形態樣式。於本實施方式中，將燃燒器噴槍1自設置於爐蓋的燃燒器噴槍插入孔以能夠升降的方式插入。再者，於圖1的例子中，將燃燒器噴槍1自爐蓋以能夠垂直升降的方式插入，但並不限定於此。亦可將燃燒器噴槍1自爐壁的上方以朝向爐內傾斜的方式插入。另外，燃燒器不限於能夠升降的噴槍形式，亦可為噴嘴部固定於爐蓋或爐壁的形態。另外，除了所述燃燒器以外，例如可包括自排渣口裝入的送氧噴槍，亦可對所述燃燒器賦予送氧功能且自所述燃燒器進行送氧。燃燒器噴槍1朝向收容於爐體9中的冷鐵源2或鐵水3等爐內容物的表面噴射燃燒器火焰7。圖示的交流電弧爐101具有三根石墨電極5。亦可藉由自爐底吹入氣體而進行攪拌。另外，爐體9具有熔體排放孔，於爐蓋設置有排氣管道（未圖示）。圖1是裝入作為冷鐵源2的固體還原鐵並開始通電來進行冷鐵源2的熔解的狀態。於該期間，自燃燒器噴槍1經由燃燒器火焰7吹附粉狀副原料8，促進冷鐵源2的熔解。於該操作中，較佳為使用以利用太陽光或風力、水力等可再生能源製造的氫氣為主體的燃料。所謂以氫氣為主體的燃料是指氫氣或富氫氣體燃料。作為富氫氣體燃料，可使用氫氣與甲烷氣體、天然氣或石油氣體的混合氣體，就削減CO
2的觀點而言，較佳為混合50 vol%以上的氫氣。
於所述實施方式中，使用具有三根電極的交流電弧爐101作為電爐，但亦可為具有上部電極及下部電極的直流電弧爐。於使用交流電弧爐101作為電爐的情況下，電極5及電弧存在於爐體9的中央部，燃燒器噴槍1的設置位置受到限定。本實施方式的燃燒器如下述中所說明般，即便使用以氫氣為主體的燃料，亦可藉由適當地吹入粉狀副原料8來降低燃燒器火焰7的溫度，因此可不使爐壁的水冷面板或爐床的耐火物等產生損耗地進行操作。
圖2是示出作為本發明的另一實施方式的電爐的感應熔解爐102的概要的縱剖面示意圖，表示利用感應熔解爐進行的操作的形態樣式。將本實施方式的燃燒器噴槍1自設置於爐蓋的燃燒器噴槍插入孔以能夠升降的方式插入。另外，燃燒器並不限於能夠升降的噴槍形式，亦可為將噴嘴部固定於爐蓋的形態。燃燒器噴槍1朝向收容於爐體9中的冷鐵源2或鐵水3的表面噴射燃燒器火焰7。圖示的感應熔解爐102例如具有感應加熱用的線圈6。亦可藉由自爐底吹入氣體而進行攪拌。另外，爐體9具有熔體排放口。圖2是裝入作為冷鐵源2的固體還原鐵並開始通電來進行感應加熱熔解的狀態。於該期間，自燃燒器噴槍經由燃燒器火焰吹附粉狀副原料，促進冷鐵源2的熔解，並且對熔渣組成進行改質。具體而言，將石灰粉作為粉狀副原料8自燃燒器吹附至熔渣上，對固體還原鐵所包含的SiO
2或Al
2O
3進行稀釋並降低熔渣的熔點。於該操作中，較佳為與所述同樣地使用以利用可再生能源製造的氫氣為主體的燃料。
圖3中以概略圖的形式示出作為所述實施方式中使用的燃燒器噴槍1的一形態例的燃燒器噴槍1的前端部10。於中心配置具有噴射孔的粉體供給管11，於其周圍依次配置具有噴射孔的燃料供給管12及助燃性氣體供給管13。其外側包括具有冷卻水通路14的外殼15。自設置於粉體供給管11的外周部的噴射孔供給作為燃料氣體16的氫氣或富氫氣體燃料及助燃性氣體17，形成燃燒器火焰7。然後，將自粉體供給管11噴射的粉狀副原料8於該燃燒器火焰7中加熱。藉此，粉狀副原料8成為傳熱介質，因此能夠提高火焰對冷鐵源2或鐵水3等爐內容物的賦熱效率。其結果，能夠降低電量。作為助燃性氣體17，除了純氧以外，還可應用氧與CO
2或惰性氣體的混合氣體、空氣或富氧空氣。進而，可將搬運粉體8的氣體設為惰性氣體或助燃性氣體。
於所述一形態例中，示出了藉由於中心包括粉體供給管且於其周圍配置噴射燃料的噴射孔、以及噴射助燃性氣體的噴射孔而構成為一體噴槍的燃燒器噴槍的例子，但燃燒器噴槍的形態並不限於此。即，本發明的燃燒器只要構成為如下即可：包括粉體供給管、噴出燃料的噴射孔、噴出助燃性氣體的噴射孔，噴射作為所述燃料的氫氣或富氫氣體燃料，形成燃燒器火焰，自粉體供給管噴射的副原料於燃燒器火焰中通過。例如亦可構成為，將噴出燃料的噴射孔與噴出助燃性氣體的噴射孔配置於一體噴槍，並且與該噴槍鄰接地另外配置粉體供給管，使自粉體供給管噴射的副原料於燃燒器火焰中通過。
於本發明的另一實施方式的煉鋼方法中，例如於圖1所示的交流電弧爐101或圖2所示的感應熔解爐102等電爐中，首先，自未圖示的料罐（bucket）裝入鐵廢料或固體還原鐵等冷鐵源2。於裝入初次裝入的冷鐵源2後，開始通電。然後，將設置於爐內上部的燃燒器噴槍1插入至電爐內，利用電力及燃燒器火焰7進行冷鐵源2的加熱。初次裝入的冷鐵源2進一步進行熔解，於成為平坦浴（flat bath）狀態（即便有未熔解的冷鐵源2亦浸漬於鐵水3內的狀態）後，視需要自排渣口進行排渣，然後中斷通電及燃燒器使用，亦可打開爐蓋裝入第二次的冷鐵源2。較佳為於裝入第二次的冷鐵源2後，重新開始通電，並與初次裝入後同樣地進行燃燒器加熱操作。再者，冷鐵源2的裝入次數亦可為三次以上。
發明者等人使用圖1或圖2所示的電爐，對燃料氣體流量或粉體的供給速度進行各種變更，並調查對爐內容物的賦熱效率或燃燒器噴槍噴嘴的耐久性。其結果發現，藉由供給相對於燃料氣體16的發熱量而言為充分量的粉體8，對爐內容物的賦熱效率變高，且燃燒火焰溫度降低。藉由將由（粉體的供給速度）/（燃料氣體的發熱量）所表示的粉體燃料比設為6.7（kg/MJ）以上，火焰溫度大致為1500℃以下，能夠抑制對爐壁的水冷面板或爐床的耐火物等及燃燒器噴槍噴嘴的熱負荷。
作為粉體種類，可使用粉狀或加工成粉狀的作為副原料8的造渣材料、粉塵（dust）等。為了於燃燒器火焰中有效率地進行加熱，需要增大比表面積，較佳為粒徑100 μm左右以下。於副原料的粒度大的情況下，較佳為藉由粉碎等將粒徑加工至100 μm左右以下。此處，粒徑以體積基準的50%通過率表示。
較佳為使用利用鐵廢料或減少了CO
2排出量的還原劑進行還原的固體還原鐵作為冷鐵源2。固體還原鐵雖然亦取決於品種，但作為源自鐵礦石的脈石成分為10質量%〜20質量%左右的SiO
2或Al
2O
3而含有。於熔解固體還原鐵時，該些成為熔渣4，存在於鐵水3的熔體面上。該熔渣於該狀態下為高熔點組成，容易固化而附著於爐壁，從而有可能引起操作阻礙。特別是於使用感應熔解爐102的情況下，熔渣未進行感應加熱，因此熔渣固化的可能性大。
因此，若將進行所述燃燒器加熱而供給的粉體副原料8設為石灰，則可將熔渣中的鹼度、即質量比的CaO/SiO
2控制在1.0左右，因此較佳。因此，能夠使熔渣低熔點化，並抑制熔渣的固化。進而，藉由被加熱的粉體而對熔渣賦予熱，因此可獲得促進熔渣渣化的效果。再者，如上所述於熔渣被渣化後，亦可利用電弧爐及感應熔解爐使爐體傾動，於熔解過程中或排放熔體前進行排渣或流渣。
另外，作為電爐，只要是使用電能來熔解冷鐵源而獲得鐵水的電爐，則能夠應用。例如，若為電弧爐，則不僅為所述交流或直流的電弧爐，而且亦可為將索德伯格（soderberg）式自焙電極等浸漬於熔渣內並進行加熱的浸漬型電弧爐。另外，亦可為利用來自設置於爐內的發熱體的輻射或爐內的對流及傳導熱對被加熱物進行加熱的間接式電阻爐。進而，亦可為電漿電弧熔解爐。
於本實施方式中熔解的鐵水3與作為原料的鐵廢料或固體還原鐵的金屬組成為相同的組成，通常是C含量較少的鋼水。為了調整成分，可於熔解的電爐中直接進行合金添加，或者亦可藉由氧吹煉進行精脫碳處理或脫磷處理等。進而，亦可於排放熔體後進行鋼水脫硫處理、真空脫氣處理等二次精煉。之後，經過連續鑄造等鑄造步驟，製造出鑄片等半成品。
[實施例]
（實施例1）
使用具有與圖1所示者相同形式的交流電弧爐101來進行冷鐵源熔解操作試驗。使用固體還原鐵作為冷鐵源2，將合計裝入量設為100 t。
於爐體中設置有包括燃料供給線及氧供給線的燃燒器噴槍1，將燃燒器噴槍1的前端部10設為與圖3所示者相同的多重管結構。作為燃燒器燃料16，使用甲烷氣體、氫氣及氫50 vol%-甲烷50 vol%混合氣體。將不使用燃燒器的情況、供給燃燒器燃料但不供給粉體而利用燃燒器火焰單體對爐內容物進行加熱的情況、以及於燃燒器火焰中吹入粉狀石灰的情況加以比較。將熔體排放溫度設為1650℃。
於通電開始後，初次裝入的冷鐵源進行熔解，爐內的裝入物的高度下降，於爐內上部形成空間的時間點使燃燒器噴槍1下降，且併用利用燃燒器火焰7進行的加熱。粉體的供給是搬運氣體使用氬氣且以100 kg/min的供給速度向電爐內供給粉狀石灰。於使用甲烷氣體作為燃料氣體16的情況下設為5 Nm
3/min的流量，於使用氫氣的情況下設為16 Nm
3/min的流量，於使用氫-甲烷混合氣體的情況下設為10.5 Nm
3/min的流量，分別供給氧氣作為用於使燃料氣體16燃燒的助燃性氣體17。
初次裝入的冷鐵源進一步進行熔解，於成為平坦浴狀態（即便有未熔解冷鐵源亦浸漬於熔融金屬內的狀態）後，自排渣口進行排渣，然後中斷通電及燃燒器使用，打開爐蓋進行第二次冷鐵源的裝入。於裝入第二次的冷鐵源後，重新開始通電，與初次裝入後同樣地進行操作。如此最終獲得1650℃的鋼水，並將熔體排放至澆包中。
對於各處理條件，進行燃燒器噴槍噴嘴的損耗狀況、電力消耗率、有無熔渣固化、CO
2排出量的比較。將各處理條件及其結果示於表1中。噴嘴的損耗指數是將以甲烷為燃料氣體時的損耗量設為1.0且以指數表示相對的損耗量。電力消耗率是將各處理條件的使用電量除以作為先前例的處理No.1的使用電量而得的值作為指數。藉由基於目視進行的觀察判斷熔渣固化。CO
2排出指數是將各處理條件的排出CO
2量除以作為先前例的處理No.1的排出CO
2量而得的值作為指數。此處，對於排出CO
2量，亦考慮到用於獲得電力所消耗的化石燃料。
[表1]
| No. | 燃燒器 | 噴嘴損耗指數 | 電力消耗率指數 | 有無熔渣固化 | CO 2排出指數 | 備考 | ||
| 有無使用 | 燃料種類 | 粉體種類 | ||||||
| 1 | 無 | - | - | - | 1.0 | 無 | 1.0 | 先前例 |
| 2 | 有 | 甲烷 | 無 | 1.0 | 1.0 | 無 | 1.3 | 比較例 |
| 3 | 有 | 氫 | 無 | 1.5 | 1.0 | 無 | 1.0 | 比較例 |
| 4 | 有 | 50%氫-50%甲烷 | 無 | 1.4 | 1.0 | 無 | 1.2 | 比較例 |
| 5 | 有 | 甲烷 | 石灰 | 1.0 | 0.7 | 無 | 0.9 | 比較例 |
| 6 | 有 | 氫 | 石灰 | 1.0 | 0.7 | 無 | 0.6 | 發明例 |
| 7 | 有 | 50%氫-50%甲烷 | 石灰 | 1.0 | 0.7 | 無 | 0.7 | 發明例 |
相對於不使用燃燒器的先前例（處理No.l），於利用燃燒器火焰單體對爐內容物進行加熱的水準（處理No.2〜處理No.4）下，燃燒器燃燒熱不會有效地賦熱，電力消耗率大致相同。於使用含有氫的氣體作為燃料且未供給粉體的水準（處理No.3〜處理No.4）下，燃燒器噴槍噴嘴的損耗大。於經由燃燒器火焰吹入粉狀石灰的條件（處理No.5〜處理No.7）下，燃燒器的燃燒熱高效率地傳遞至爐內容物，能夠大幅削減電力消耗率。另一方面，相對於燃燒器燃料使用甲烷的水準（處理No.5），於使用含有氫的氣體的條件（處理No.6〜處理No.7）下，能夠大幅降低CO
2排出量，亦能夠抑制燃燒器噴嘴的損耗。
於使用電弧爐的本實施例中，於任一水準下均未確認到熔渣的固化。
（實施例2）
使用具有與圖2所示者相同形式的感應熔解爐102來進行冷鐵源熔解操作試驗。使用還原鐵作為使用冷鐵源，將合計裝入量設為50 t。
於爐體中設置有包括燃料供給線及氧供給線的燃燒器噴槍1，燃燒器噴槍1的前端部10為與圖3所示者相同的多重管結構。作為燃燒器燃料，使用甲烷氣體、氫氣及氫50 vol%-甲烷50 vol%混合氣體，將不使用燃燒器的情況、供給燃燒器燃料但不供給粉體而利用燃燒器火焰單體對爐內容物進行加熱的情況、以及於燃燒器火焰中吹入粉狀石灰的情況加以比較。將熔體排放溫度設為1650℃。
於通電開始後，初次裝入的冷鐵源進行熔解，爐內的裝入物的高度下降，於爐內上部形成空間的時間點，使燃燒器噴槍1下降，且併用利用燃燒器火焰7進行的加熱。粉體的供給是搬運氣體使用氬氣且以100 kg/min的供給速度向電爐內供給粉狀石灰。於使用甲烷氣體作為燃料氣體16的情況下設為5 Nm
3/min的流量，於使用氫氣的情況下設為16 Nm
3/min的流量，於使用氫-甲烷混合氣體的情況下設為10.5 Nm
3/min的流量，分別供給氧氣作為用於使燃料氣體燃燒的助燃性氣體17。
初次裝入的冷鐵源進一步進行熔解，於成為平坦浴狀態（即便有未熔解冷鐵源亦浸漬於熔融金屬內的狀態）後，中斷通電及燃燒器使用，打開爐蓋，將爐體傾動並進行排渣。於排渣完成後，將爐體恢復垂直，進行第二次冷鐵源的裝入，重新開始通電。於裝入第二次的冷鐵源後，重新開始通電，與初次裝入後同樣地進行操作。如此最終獲得1650℃的鋼水，並將熔體排放至澆包中。
對於各處理條件，進行燃燒器噴槍噴嘴的損耗狀況、電力消耗率、有無熔渣固化、CO
2排出量的比較。將各處理條件及其結果示於表2中。將評價指標設為與實施例1相同，將進行比較的先前例設為處理No.8。
[表2]
| No. | 燃燒器 | 噴嘴損耗指數 | 電力消耗率指數 | 有無熔渣固化 | CO 2排出指數 | 備考 | ||
| 有無使用 | 燃料種類 | 粉體種類 | ||||||
| 8 | 無 | - | - | - | 1.0 | 有 | 1.0 | 先前例 |
| 9 | 有 | 甲烷 | 無 | 1.0 | 1.0 | 有 | 1.3 | 比較例 |
| 10 | 有 | 氫 | 無 | 1.5 | 1.0 | 有 | 1.0 | 比較例 |
| 11 | 有 | 50%氫-50%甲烷 | 無 | 1.4 | 1.0 | 有 | 1.2 | 比較例 |
| 12 | 有 | 甲烷 | 石灰 | 1.0 | 0.7 | 無 | 0.9 | 比較例 |
| 13 | 有 | 氫 | 石灰 | 1.0 | 0.7 | 無 | 0.6 | 發明例 |
| 14 | 有 | 50%氫-50%甲烷 | 石灰 | 1.0 | 0.7 | 無 | 0.7 | 發明例 |
相對於不使用燃燒器的先前例（處理No.8），於利用燃燒器火焰單體對爐內容物進行加熱的水準（處理No.9〜處理No.11）下，燃燒器燃燒熱不會有效地賦熱，電力消耗率大致相同。於將含有氫的氣體作為燃料且未供給粉體的水準（處理No.10〜處理No.11）下，燃燒器噴槍噴嘴的損耗大。另外，會產生由爐內熔渣固化引起的操作阻礙。
於經由燃燒器火焰添加粉狀石灰的條件（處理No.12〜處理No.14）下，燃燒器的燃燒熱高效率地傳遞至爐內容物，能夠大幅削減電力消耗率。另一方面，相對於燃燒器燃料使用甲烷的水準（處理No.12），於使用含有氫的氣體的條件（處理No.13〜處理No.14）下，能夠大幅降低CO
2排出量，亦能夠抑制燃燒器噴嘴的損耗。另外，亦能夠抑制熔渣的固化。
[產業上之可利用性]
根據本發明的電爐及煉鋼方法，可使用提高了賦熱效率、降低了CO
2排出量的熱源來熔解冷鐵源，可削減電力消耗率，並且減輕環境負荷，於產業上有用。應用於需要添加降低了CO
2排出量的熱源及粉狀副原料的精煉爐等的製程中而適宜。
1:燃燒器噴槍
2:冷鐵源
3:鐵水
4:熔渣
5:電極
6:線圈
7:燃燒器火焰
8:粉狀副原料（粉體）
9:爐體
10:燃燒器噴槍前端部（噴嘴）
11:粉體供給管
12:燃料供給管
13:助燃性氣體供給管
14:冷卻水通路
15:外殼
16:燃料氣體
17:助燃性氣體
101:交流電弧爐
102:感應熔解爐
圖1是示出作為本發明的一實施方式的電爐的交流電弧爐的概要的縱剖面示意圖。
圖2是示出作為本發明的另一實施方式的電爐的感應熔解爐的概要的縱剖面示意圖。
圖3是所述實施方式中使用的燃燒器噴槍的前端部的縱剖面示意圖。
1:燃燒器噴槍
2:冷鐵源
3:鐵水
4:熔渣
5:電極
7:燃燒器火焰
8:粉狀副原料(粉體)
9:爐體
101:交流電弧爐
Claims (6)
- 一種電爐，使用電能來熔解冷鐵源而獲得鐵水，所述電爐的特徵在於，構成為， 於所述電爐中朝向爐內容物配置有燃燒器， 所述燃燒器包括粉體供給管、噴出燃料的噴射孔、以及噴出助燃性氣體的噴射孔， 噴射作為所述燃料的氫氣或富氫氣體燃料，形成燃燒器火焰， 自所述粉體供給管噴射粉狀或加工成粉狀的副原料，使所述副原料於所述燃燒器火焰中通過。
- 如請求項1所述的電爐，其中所述電爐為直流電弧爐、交流電弧爐或感應熔解爐。
- 一種煉鋼方法，是於使用電能來熔解冷鐵源而獲得鐵水的電爐中的煉鋼方法，其特徵在於， 於所述電爐中配置有燃燒器，所述燃燒器包括噴出燃料的噴射孔及噴出助燃性氣體的噴射孔且自所述噴射孔朝向爐內噴射火焰， 於所述電爐的一爐次的操作中的至少一部分期間，將所述燃燒器的所述燃料設為氫氣或富氫氣體燃料，且以於藉由所述燃燒器而形成的火焰中通過的方式吹入粉狀或加工成粉狀的副原料。
- 如請求項3所述的煉鋼方法，其中所述冷鐵源包含固體還原鐵。
- 如請求項3或請求項4所述的煉鋼方法，其中所述粉狀或加工成粉狀的副原料為石灰粉。
- 如請求項3至請求項5中任一項所述的煉鋼方法，其中所述電爐為直流電弧爐、交流電弧爐或感應熔解爐。
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