TWI796131B

TWI796131B - 使用配備有影像裝置的電爐的鐵水的製造方法

Info

Publication number: TWI796131B
Application number: TW111104441A
Authority: TW
Inventors: 三輪善広; 堤康一; 奥山悟郎
Original assignee: 日商杰富意鋼鐵股份有限公司
Priority date: 2021-02-10
Filing date: 2022-02-08
Publication date: 2023-03-11
Also published as: WO2022172769A1; TW202231879A

Abstract

本發明提高鐵水的升溫效率而降低製造成本。鐵水的製造方法使用電爐，該電爐配備有預熱室、熔解室、可將所述預熱室劃分為第一預熱室及第二預熱室的冷鐵源支持機、擠出機、以及可觀察所述第二預熱室內的影像裝置，所述鐵水的製造方法具有熔解步驟、升溫步驟、預熱步驟及出鋼步驟，於所述升溫步驟中，基於自所述影像裝置獲得的、關閉所述冷鐵源支持機後的所述第二預熱室內的視覺資訊，開始所述鐵水的升溫。

Description

使用配備有影像裝置的電爐的鐵水的製造方法

本發明是有關於一種使用配備有影像裝置的電爐由冷鐵源製造鐵水的方法。本發明尤其是關於一種鐵水的製造方法，可藉由將預熱室的冷鐵源自熔解室分開並觀察預熱室下部的情況，從而向熔解室可靠地供給冷鐵源後，有效率地獲得鐵水。

使用電爐的鐵水的製造中，利用電弧熱將鐵系廢料(scrap)等冷鐵源熔解而獲得鐵水，因而有為了生成電弧熱而大量消耗電力的問題。先前，為了抑制電爐中的電力消耗，可採用下述等方法：(1)利用後段的步驟中將冷鐵源熔解的過程中產生的高溫的廢氣，將熔解前的冷鐵源預熱的方法；(2)將焦炭等碳材作為輔助熱源吹入至熔解室中的方法。

作為所述(1)的具體方法，已知有下述方法，即：於熔解室的上部連接設置將冷鐵源預熱的預熱室，使先前的步驟中於熔解室中產生的高溫的廢氣於填充有冷鐵源的預熱室內通過，藉此使冷鐵源預熱。如此，藉由使經預熱的冷鐵源熔解，從而可期待提高熔解效率而抑制電力消耗。

另外，關於所述(2)的具體方法，已知有藉由基於碳材吹入的氧化鐵還原及碳材的燃燒而產生CO氣體，藉由該CO氣體來促進熔融料渣起泡的所謂「料渣發泡」。藉由該料渣發泡而電弧的輻射熱減輕，可期待提高冷鐵源的熔解效率而抑制電力消耗。

作為利用所述(1)及(2)的方法的電爐，例如可列舉專利文獻1所揭示的複合電弧熔解爐、專利文獻2所揭示的電弧熔解設備。

根據專利文獻1，複合電弧熔解爐於下述方面具有特徵，即：包含熔解室、及可引導於所述熔解室內產生的高溫廢氣的豎井形預熱室。而且，專利文獻1的複合電弧熔解爐中，為了將填充於預熱室內的鐵系廢料有效率地預熱，而將預熱室內的鐵系廢料的表觀嵩密度調整至適當範圍。專利文獻1的圖中，揭示有設於預熱室的上部的、可開閉的供給口，通過該供給口供給並於預熱室中經預熱的鐵系廢料根據熔解室中熔解的速度，而向熔解室內依序連續或間歇地移動。

另外，專利文獻2中，作為先前技術，分別介紹了藉由推進器(擠出機)將廢料連續地供給於電弧爐的技術、及藉由將被稱為擋板(冷鐵源支持機)的擋止器開放從而將廢料供給於電弧爐的技術，但專利文獻2的技術中，不如藉由不配備推進器或擋板等廢料搬送供給設備，從而提高廢氣溫度將廢料預熱。而且，專利文獻2中，亦藉由廢料於熔解爐內熔解，從而將預熱豎井的廢料供給於熔解爐。

[現有技術文獻]

[專利文獻]

專利文獻1：日本專利特開2012-180560號公報

專利文獻2：日本專利特開平10-292990號公報

此處，於鐵水的製造中，通常於將冷鐵源熔解而於熔解室內蓄積有設計上既定的鐵水量的階段中，將鐵水進一步升溫至預先設定的溫度後出鋼。該升溫為用以確保將所得的鐵水搬送至電爐的外部後的、例如成分調整、鑄造等後續步驟中所需要的鐵水溫度的步驟，升溫溫度是考慮將鐵水搬送至該後續步驟為止時的溫度降低而設定。然而，本發明者等人進行了研究，結果表明了下述問題，即：專利文獻1、專利文獻2的技術均未對將預熱室的下一爐料的鐵系廢料自熔解室完全分開作任何研究，因而於所述升溫中溫度相對較低的鐵系廢料進入鐵水內而使升溫效率降低。如此，於下一爐料的鐵系廢料的一部分浸漬於鐵水的狀態下，鐵水的溫度降低，導致升溫期延長而產生浪費的能量損失，因而無法良好地降低電力消耗。

另外，亦產生下述問題，即：熱傳至與鐵水接觸的鐵系廢料的一部分，預熱室內下部的鐵系廢料局部熔解，導致預熱室內的鐵系廢料崩坍而崩泄至熔解室內。此時，亦確認到鐵系廢料崩泄至電極而引起電極折損等嚴重的事態。

另一方面，電爐操作中，所要求的鐵水的成分組成(例如Cu、Cr、P的量等)視鋼種而為各種各樣，因而將多種冷鐵源組合來調整配方。然而，專利文獻1、專利文獻2的技術中，於下一爐料中變更所供給的冷鐵源的種類的情形時，無法以當前熔解的爐料用與下一爐料用將鐵系廢料良好地分開，因此下一爐料用的鐵系廢料的一部分熔解，難以嚴格地控制鐵水的成分或製造量。

根據以上的研究，本發明者等人獲得了下述見解，即：為了於鐵水製造中提高升溫效率而降低電力消耗，更適宜而言，為了嚴格地控制所製造的鐵水的成分，於鐵水的升溫時需要將預熱室內的冷鐵源與熔解室內的鐵水準確分開的操作。

基於所述見解，本發明者等人首先著眼於在預熱室的一區塊內設置可保持冷鐵源的冷鐵源支持機，於鐵水的升溫中，將預熱室內的冷鐵源自熔解室分離。

然而，即便利用所述方法，有時升溫效率依然未得到明顯改善。本發明者等人對該方面進一步進行了研究，結果確認到下述事態，即：即便於藉由冷鐵源支持機將預熱室內的冷鐵源自熔解室分離的情形時，有時亦於冷鐵源支持機的下方(預熱室的下部)殘存未向熔解室供給的冷鐵源，該殘存的冷鐵源意外地混入至升溫中的鐵水中。因此，獲得了下述見解，即：為了可靠地提高鐵水的升溫效率，於鐵水的升溫中，藉由冷鐵源支持機將冷鐵源自熔解室分離後，還需要可靠地使冷鐵源支持機的下方亦不殘存冷鐵源。

本發明是鑒於所述事項而成，其目的在於提供一種利用電爐的鐵水的製造方法，可提高鐵水的升溫效率而降低製造成本。另外，較佳為本發明的目的亦進而在於良好地控制所得的鐵水的成分。

本發明者等人為了解決所述課題而反覆潛心研究，結果新發現：(1)藉由在預熱室設置可將預熱室劃分為冷鐵源的導入側(通常為鉛垂方向上方)與熔解室側(通常為鉛垂方向下方)的兩個的冷鐵源支持機，從而將預熱室內的冷鐵源自升溫中的熔解室良好地分離；(2)藉由在預熱室設置擠出機，從而可向熔解室良好地供給位於預熱室的下方的冷鐵源；(3)藉由進一步設置可觀察預熱室的下方的影像裝置，從而可確認有無存在可能意外地混入至升溫中的鐵水內的冷鐵源，於假設確認到此種冷鐵源的存在的情形時，可在鐵水的升溫之前進行應對，因而可將預熱室內的冷鐵源自升溫中的熔解室準確地分離。而且亦發現，藉由如此般防止冷鐵源的意外混入而將鐵水升溫，從而可提高升溫效率，有效地降低製造上的電力原單位。

本發明是基於所述見解而成，將以下內容作為主旨。

1.一種鐵水的製造方法，使用電爐，此電爐包括將冷鐵源預熱的預熱室、及將經所述預熱的冷鐵源熔解而製成鐵水的熔解室，且所述電爐更包括：冷鐵源支持機，將所述預熱室劃分為所述冷鐵源的導入側的第一預熱室及所述熔解室側的第二預熱室且可開閉；擠出機，可自所述第二預熱室向所述熔解室側進退；以及影像裝置，可觀察所述第二預熱室內，所述鐵水的製造方法具有：熔解步驟，於打開所述冷鐵源支持機的狀態下，藉由所述擠出機將供給於所述預熱室並經預熱的冷鐵源供給於所述熔解室，藉由電弧熱將經供給於所述熔解室的冷鐵源熔解而獲得鐵水；鐵水的升溫步驟，關閉所述冷鐵源支持機(即，於將所述第一預熱室自所述熔解室阻斷的狀態下)，向所述第一預熱室導入新的冷鐵源(下一爐料用冷鐵源)，並且使所述熔解室內的所述鐵水升組；預熱步驟，藉由所述升溫步驟的餘熱將所述第一預熱室內的所述新的冷鐵源預熱；以及出鋼步驟，將經所述升溫的鐵水導出至所述電爐的外部，於所述升溫步驟中，基於自所述影像裝置獲得的、關閉所述冷鐵源支持機後的所述第二預熱室內的視覺資訊，開始所述鐵水的升溫。

2.如所述1所記載的鐵水的製造方法，更具有：準備步驟，於所述出鋼步驟結束後，打開所述冷鐵源支持機而將經所述預熱的新的冷鐵源自所述第一預熱室向所述第二預熱室供給，於所述準備步驟之後，依序進行所述熔解步驟、升溫步驟、預熱步驟及出鋼步驟。

3.如所述2所記載的鐵水的製造方法，其中於所述準備步驟中，於使所述擠出機的所述熔解室側頂端位於所述第二預熱室與所述熔解室的邊界的狀態下，打開所述冷鐵源支持機。

4.如所述1至3中任一項所記載的鐵水的製造方法，其中於所述升溫步驟中，藉由所述影像裝置確認到關閉所述冷鐵源支持機後的所述第二預熱室內不殘存所述冷鐵源後，開始所述鐵水的升溫。

5.如所述1至3中任一項所記載的鐵水的製造方法，其中於所述升溫步驟中，藉由所述影像裝置確認到關閉所述冷鐵源支持機後的所述第二預熱室內殘存有所述冷鐵源的情形時，藉由所述擠出機將所述殘存的冷鐵源供給於所述熔解室，確認到所述第二預熱室內不殘存所述冷鐵源後，開始所述鐵水的升溫。

6.如所述1至5中任一項所記載的鐵水的製造方法，其中於所述熔解步驟中，藉由所述影像裝置確認到向所述熔解室供給有既定量的所述冷鐵源後，進行所述升溫步驟。

根據本發明，可提高鐵水的升溫效率而以高的能量利用效率來製造鐵水，可降低製造成本。另外，根據本發明，亦可合適地進一步準確地控制所得的鐵水成分。

1:電爐

2:熔解室

3:預熱室

3a:第一預熱室

3b:第二預熱室

4:爐壁

5:爐蓋

6:電極

7:氧吹入噴槍

8:碳材吹入噴槍

9:燃燒器

10:擠出機(推進器)

11:冷鐵源支持機(擋板)

12:出水口

13:出渣口

14:供給用箕斗

15:冷鐵源

16:鐵水

17:熔融料渣

18:電弧

19:冷鐵源供給口

20:管道

21:出水用門

22:出渣用門

23:行駛台車

30:影像裝置

圖1為本發明的一實施形態中使用的、配備有影像裝置的電爐的縱剖面圖。

圖2A為說明本發明的一實施形態的準備步驟的概念圖。

圖2B為說明本發明的一實施形態的熔解步驟的概念圖。

圖2C為說明本發明的一實施形態的升溫步驟的概念圖。

圖2D為說明本發明的一實施形態的出鋼步驟的概念圖。

繼而，對本發明的實施形態加以具體說明。

以下的實施形態表示本發明的合適的一例，不受該些例的任何限定。

(鐵水的製造方法)

本發明的鐵水的製造方法為使用具有既定結構的電爐的方法，且具有下述步驟而可連續操作：熔解步驟，利用擠出機將於預熱室中經預熱的冷鐵源供給熔解室，於熔解室中利用電弧熱熔解而獲得鐵水；升溫步驟，於關閉冷鐵源支持機的狀態下使鐵水升溫；預熱步驟，藉由升溫步驟的餘熱將冷鐵源預熱；以及出鋼步驟，將經升溫的鐵水導出至電爐外部。另外，本發明的鐵水的製造方法任意地更具有：準備步驟，於出鋼後打開冷鐵源支持機，自第一預熱室向所述第二預熱室供給經預熱的冷鐵源，可任意地更具有其他步驟。而且，本發明的升溫步驟中，基於自用以觀察第二預熱室內的影像裝置所得的視覺資訊，開始鐵水的升溫。

藉由基於第二預熱室內的視覺資訊適當且適時地控制鐵水的升溫環境，從而可於鐵水的升溫中防止意外的冷鐵源的混入，可有效地提高鐵水的升溫效率。

[電爐]

以下，參照對本發明可合適地使用的電爐加以詳述。

電爐1包括：熔解室2，藉由來自電弧18的熱將冷鐵源15熔解而獲得鐵水16；豎井型的預熱室3，將冷鐵源15預熱，為了利用擠出機10將經預熱的冷鐵源15供給於熔解室2，而與熔解室2連通；以及影像裝置30，設置於任意的位置。於預熱室3的鉛垂方向任意的位置，設有可開閉的冷鐵源支持機11。冷鐵源支持機11例如可於電爐1的剖面方向或水平方向開閉。藉由將該冷鐵源支持機11打開從而預熱室3可具有一個空間，相反地，藉由將該冷鐵源支持機11關閉，從而預熱室3可具有劃分於冷鐵源的導入側(鉛垂方向上部)的第一預熱室3a、與劃分於熔解室側(鉛垂方向下部)的第二預熱室3b此兩個空間。擠出機10通常設於所述第二預熱室3b，其中一個頂端可進退地移動至該第二預熱室3b與和其鄰接的熔解室2之間的任意位置。可藉由影像裝置30來適時確認第二預熱室3b內的情況，視需要可一直確認。

成為原料的冷鐵源15例如分種類而暫時放置於廢料放置場，自其中以與應製造的鐵水的鋼種相應的適當種類及質量比率進行調配。所調配的冷鐵源15裝入至底部打開型的供給用箕斗14，經由行駛台車23搬運至冷鐵源供給口19的上方的所需位置。繼而，打開冷鐵源供給口19，將冷鐵源15自上方供給於預熱室3。此時，由於配備於預熱室3的大致中段的可開閉的冷鐵源支持機(擋板)11為打開狀態，因而所供給的冷鐵源15遍及可占冷鐵源支持機11的上部的第一預熱室3a、及可占冷鐵源支持機11的下部的第二預熱室3b而填充。

關於冷鐵源15的供給，可將一爐料用量的冷鐵源15分多次裝入至供給用箕斗14。例如，冷鐵源15的一爐料用量於設計上為130噸，於將其分13次自供給用箕斗14供給的情形時，成為10噸×13次=共計130噸，以及每一次各供給10噸。

冷鐵源15通常可列舉：於製鐵所產生的本所鐵屑、自城市產生的廢料、將熔鐵凝固而成的鑄鐵等，但不限定於該些。冷鐵源15中亦可混入有機物質(例如塑膠、橡膠、生物質)。

另一方面，用以生成熔融料渣17的造渣材料可列舉生石灰或石灰石，但不限定於這些。亦可使用軟燒白雲石(soft-burned dolomite)、或因製鋼等而產生的回收再利用料渣作為造渣材料。可自設於熔解室2上部的副原料斜槽(未圖示)供給造渣材料。

於預熱室3(第一預熱室3a及第二預熱室3b)中，所填充的冷鐵源15由任意的方法預熱。例如，若藉由使先前於熔解室2中產生的高熱的廢氣向第一預熱室3a及第二預熱室3b通過從而將冷鐵源15預熱，則可提高製造效率，故而較佳。此時，亦可於預熱室3的上側部設置排氣管道20，將該管道20連接於抽吸鼓風機(未圖示)。可藉由該抽吸鼓風機進行的抽吸，使熔解室2中產生的高溫的廢氣流入至預熱室3並通過，於預熱室3內上升後自管道20排氣。亦可於管道20的中途設置集塵機(未圖示)。

可合適地用於預熱的高溫的廢氣是藉由後述的作為主要熱源的電弧加熱部、作為輔助熱源的碳材、燃燒器9等進行的熔解、升溫而產生，可包含CO、CO₂、未反應的O₂、及自開口部等流入的外氣等。

於第二預熱室3b，設有用於將存在於該第二預熱室3b內的經預熱的冷鐵源15向與預熱室3連結的熔解室2內擠出供給的擠出機10(推進器)。該擠出機10可貫通熔解室2的側壁，以可沿著朝向藉由電弧18所產生的電弧加熱部(本實施形態中為熔解室的大致中心)的方向進退的方式設置，藉此可將經預熱的冷鐵源15自第二預熱室3b向熔解室2的電弧加熱部擠出。擠出機10亦可由驅動裝置(未圖示)驅動。

再者，熔解室2與預熱室3(第二預熱室3b)的邊界是設為自預熱室3的側壁中與構成熔解室2的爐蓋5連接的部分出發而向鉛垂方向下方延伸的、想像上的面。

熔解室2由爐壁4及爐蓋5所劃分，爐壁4較佳為設為水冷結構，爐蓋5較佳為設為可開閉的水冷結構。藉由在熔解室2的水平方向大致中央部，貫通爐蓋5自上方插入多根電極6，並於該些電極6間產生電弧18，從而可構成作為將冷鐵源15熔解的主要熱源的電弧加熱部。通常，電極6是以石墨作為主體而構成，可上下移動。

電爐1的類型有直流式及交流式，本實施形態所例示的電爐1為交流式，具有所述電極6。另一方面，於電爐1為直流式的情形時，亦可於爐底與熔解室上部分別設置電極，於該電極間散放電弧使冷鐵源熔解。本發明亦可適用於利用直流式電爐的鐵水製造。

於熔解室2，亦可貫通爐蓋5自上方插入氧吹入噴槍7及碳材吹入噴槍8。碳材吹入噴槍8可通過空氣或氮等搬送用氣體，將作為輔助熱源的包含焦炭、炭(char)、石炭、木炭、石墨等的一種以上的碳材吹入至熔融料渣17。另外，氧吹入噴槍7可噴射供給氧(純氧或例如將純氧與空氣混合而成的含氧氣體)，藉由該氧將熔融料渣17推開而向鐵水16直接吹入氧。吹入有氧的鐵水16脫碳至所需的碳量。

作為氧及碳材的添加方法，除了利用噴槍的吹入以外，亦可採用自熔解室2的上方向浴(鐵水16或熔融料渣17)中注射的方法、於爐底設置專用的噴嘴進行底吹注射的方法等。另外，氧及碳材的吹入噴槍7、8亦可分別浸漬於鐵水16及熔融料渣17，但亦可如圖2所示的實施形態般設為下述方式，即：不浸漬於鐵水16及熔融料渣17，而根據鐵水16及熔融料渣17的水面(界面)水平的變動於界面上方追隨。另外，亦可為於爐壁4設置氧吹入噴槍7而自爐壁4吹入氧的方式。

於熔解室2，亦可另外貫通爐蓋5而自上方及/或貫通爐壁4而自斜上方插入燃燒器9。該燃燒器9發揮藉由助燃氣體(氧、空氣或富氧空氣)使重油、燈油、微粉炭、丙烷氣體、天然氣體等化石燃料燃燒的助燃燃燒器的作用。於將鐵水16出鋼時，必須設為未熔解的冷鐵源15不殘留於鐵水16內的狀態。此處，有時電極周邊的冷鐵源相對較快地熔解，但位於遠離電極的場所、所謂冷點的冷鐵源熔解相對較慢，熔解室內的冷鐵源的熔解速度變得不均勻。於此種情形時，例如可於升溫步驟中使用燃燒器9有效率地幫助未熔解的冷鐵源15熔解。燃燒器9較佳為配置於後述的出水口12的正上方附近的位置、換言之容易產生冷點的位置。

於熔解室2，亦可進而於與預熱室3相反之側的爐底設置出水口12，於該出水口12的上方的爐壁4設置出渣口13。出鋼步驟以外的步驟中，出渣口13由出渣用門22堵塞。另外，出鋼步驟以外的步驟中，出水口12由填充於內部的填砂或泥漿劑、及於爐外側擠壓該些成分的出水用門21所堵塞。關於所得的鐵水16，可打開出水用門21自出水口12出鋼。另外，關於與鐵水16的製造一併產生的熔融料渣17，可打開出渣用門22自出渣口13排渣。

藉由影像裝置30，可觀察第二預熱室內。影像裝置30並無特別限定，只要為可拍攝觀察對象的裝置即可，通常包括透鏡及攝影機。較佳為於設置於影像裝置30的頂端的、透鏡(未圖示)的周圍，流通任意流速的冷卻用氣體。藉由將影像裝置30適當冷卻，從而亦可耐受電爐內的高溫，且於料渣或溶鋼飛散而來的情形時可防止視野變窄。冷卻用氣體可列舉空氣及氮等惰性氣體。

就良好地掌握第二預熱室3b內的情況的觀點而言，影像裝置30較佳為設置於構成第二預熱室3b的側壁。此時，較佳為對預熱室3的側壁亦進行水冷或空冷等冷卻。設置方法並無特別限定，於將影像裝置30設置於第二預熱室3b的側壁的情形時，若穿過於該側壁所開出的孔(未圖示)而安裝影像裝置30，則可使透鏡位於第二預熱室3b內並且使攝影機位於電爐1的外部，可兼具清晰的影像視野與簡便的作業性，故而較佳。由影像裝置30導入的影像通常經由纜線(未圖示)而與操作員所操作的操作室的監視器或記錄裝置(均未圖示)相連。

進而，雖未圖示，但較佳為利用影像裝置亦掌握第一預熱室3a內的情況。若亦能以視覺方式確認第一預熱室3a內的情況，則例如可一方面確認填充於預熱室的冷鐵源15的高度，一方面以將該高度保持於一定範圍的方式供給冷鐵源，故而可更有效率地進行冷鐵源的預熱。為了觀察第一預熱室3a內的情況，例如可將追加的影像裝置設置於構成第一預熱室3a的側壁。

[熔解步驟]

本發明的熔解步驟中，參照圖2B，於打開冷鐵源支持機11的狀態下，藉由擠出機10將於預熱室3中經預熱的冷鐵源15供給於熔解室2，藉由電弧熱將經供給於熔解室2的冷鐵源15熔解而獲得鐵水16。藉由使擠出機10沿圖2的箭頭方向反覆進退，從而將填充於第二預熱室3b內的冷鐵源15依序擠出。伴隨於此，填充於預熱室3內的冷鐵源15逐漸下降，故而與此相應地，反覆進行自供給用箕斗14向預熱室3內供給新的冷鐵源15的操作。藉此，可將一爐料用量的冷鐵源熔解。

此處，就製造效率的觀點而言，較佳為藉由例如上文中關於電爐所述的方法使因熔解而於熔解室中產生的高溫的廢氣流入至預熱室3，將填充於預熱室3的冷鐵源15有效率地預熱。本實施形態的情形時，流入至預熱室2的廢氣的溫度為1000℃~1500℃左右。

熔解步驟的熔融料渣17中，有時包含因氧的吹入而生成的氧化鐵(FeO)。因此，較佳為依據所述方法向熔融料渣17吹入碳材將FeO還原。另外，較佳為藉由吹入的碳材的燃燒而產生CO氣體，設為熔融料渣17起泡的所謂「料渣發泡」狀態。藉由料渣發泡而電弧18的輻射熱減輕，可進一步提高冷鐵源15的熔解效率。藉由以更高的熔解效率將熔解時間縮短，從而可延長可穩定地維持料渣發泡狀態的時間，可進一步提高能量效率。

熔解步驟中，較佳為藉由影像裝置30以視覺方式確認到向熔解室2供給有一爐料用的既定量的冷鐵源15後，於進入後續的升溫步驟的同時，關閉冷鐵源支持機11。如此，藉由利用影像裝置30來確認向熔解室2供給有一爐料用的既定量的冷鐵源15，從而可於後續的鐵水16的升溫中進一步防止意外的冷鐵源15向鐵水的混入，以更高效率進行後續的升溫步驟。

再者，於電爐1中的、某爐料用的操作開始時(即冷鐵源15的初次供給時)，為了向熔解室2內均勻地供給冷鐵源15，亦可於打開爐蓋5的狀態下，向與預熱室3相反之側的熔解室2的空間內(圖2中較電極6更靠紙面右側)預先供給冷鐵源15及視需要的碳材。或者，亦可於供給冷鐵源15時，將熔鐵亦供給於熔解室2。熔鐵可藉由供給用鐵水罐(未圖示)或與熔解室2連通的熔鐵槽(未圖示)供給於熔解室2。

[升溫步驟]

本發明的升溫步驟中，參照圖2C，於將冷鐵源支持機11關閉而將第一預熱室3a自熔解室2阻斷的狀態下，使由先前的熔解步驟所得的鐵水16進一步升溫至所需的溫度為止。於升溫步驟後出鋼而被搬送至成分調整及鑄造等電爐外的後續步驟的鐵水16需要保持該後續步驟所需要的、所需的高溫狀態。因此，於升溫步驟中，必須將鐵水16升溫至還考慮到出鋼步驟後向電爐外的後續步驟轉移時的溫度降低的、設計上規定的溫度為止。若未將鐵水16升溫至既定的溫度，則無法出鋼。另外，升溫步驟中，於將冷鐵源支持機11關閉而將第一預熱室3a自熔解室2阻斷的狀態下，於第一預熱室3a內導入下一爐料用的新的冷鐵源15。該升溫步驟中，重要的是基於自影像裝置30獲得的、關閉冷鐵源支持機11後的第二預熱室3b內的視覺資訊，開始鐵水16的升溫。例如，於關閉冷鐵源支持機11後的第二預熱室3b內存在未供給於熔解室2內而殘留的冷鐵源15的情形時，若於該狀態下進行升溫，則溫度相對較低的冷鐵源15不理想地混入至升溫中的溫度相對較高的鐵水16中，使鐵水16的溫度降低。這一情況使電力消耗大的升溫步驟的效率降低，導致製造成本增大。因此，必須以視覺方式確認第二預熱室3b內的情況後，開始升溫步驟。

先前技術中，無法以視覺方式確認第二預熱室3b的情況，故而升溫的時機依賴於操作員的經驗。然而，本發明中，可利用視覺資訊來確認不存在妨礙升溫效率的要因後決定升溫的時機，故而可格外地提高升溫效率及製造效率。

根據所述觀點，於升溫步驟中，較佳為藉由影像裝置30以視覺方式確認關閉冷鐵源支持機11後的第二預熱室3b內不殘存冷鐵源15後，開始鐵水16的升溫。於可藉由影像裝置30確認不殘存冷鐵源15的情形時，只要直接開始升溫即可。

另一方面，於藉由影像裝置30確認到關閉冷鐵源支持機11後的第二預熱室3b內殘存冷鐵源15的情形時，較佳為藉由擠出機10將該殘存的冷鐵源15強制供給於熔解室2後，確認到於第二預熱室3b內不殘存冷鐵源15後，開始鐵水16的升溫。

如此，藉由在第二預熱室3b內可靠地不存在冷鐵源15的狀態下進行鐵水16的升溫，從而可不降低升溫中的鐵水16的溫度而進一步提高升溫效率。

與熔解步驟同樣地，於升溫步驟中，亦較佳為穩定地維持料渣發泡狀態，進一步提高能量效率。先前技術中，存在冷鐵源15自預熱室3內崩泄至升溫步驟中的熔解室2內而導致料渣發泡沈靜化的事態、以及由此導致電弧18變得不穩定而升溫效率降低的事態。另一方面，本實施形態中，升溫步驟中的第一預熱室3a內的冷鐵源15由冷鐵源支持機11自熔解室2以物理方式完全阻斷，且能以視覺方式確認適於第二預熱室3b內開始升溫的狀態，故而能可靠地抑制升溫步驟中的冷鐵源15的崩泄，穩定地維持料渣發泡及電弧18，而且提高升溫效率。

此處，升溫步驟中，將下一爐料用的冷鐵源15供給於第一預熱室3a。升溫步驟中，為關閉冷鐵源支持機11而將第一預熱室3a自熔解室2阻斷的狀態，且能以視覺方式確認第二預熱室內的情況，故而即便當前爐料用的冷鐵源15殘存於第二預熱室3b，亦可將其與第一預熱室3a內的下一爐料用冷鐵源15準確地分開。先前技術中，未配備冷鐵源支持機11，或無法以視覺方式確認第二預熱室3b的情況，故而當前爐料用與下一爐料用的冷鐵源15的分開是依據操作員的經驗而進行。然而，本發明中，配備有冷鐵源支持機11及影像裝置30，進而配備有可將殘存的冷鐵源15強制供給於熔解室2的擠出機10，故而可不使當前爐料用的冷鐵源15混入至下一爐料用的冷鐵源15而準確地分開處理。這一情況尤其於下一爐料中製造與當前爐料不同的成分或特性的鐵水16的場景中非常有用。

[預熱步驟]

本發明的預熱步驟中，藉由自升溫步驟的餘熱將第一預熱室3a內的新的冷鐵源(下一爐料用冷鐵源)15預熱。因此，預熱步驟是與升溫步驟大致同時進行。預熱可藉由例如上文中關於電爐所述的方法使升溫中產生的高溫的廢氣等的餘熱流入至第一預熱室3a而進行。升溫步驟中，將熔解室2設為高達例如1600℃左右的高溫狀態，故而可將填充於第一預熱室3a內的下一爐料用的冷鐵源15有效率地預熱，提高下一爐料的熔解效率。預熱步驟中，流入至第一預熱室3a的廢氣的溫度為1000℃~1600℃程度後。

將鐵水16升溫至所設定的溫度後，進入後續的出鋼步驟。

[出鋼步驟]

本發明的出鋼步驟中，參照圖2D，於關閉冷鐵源支持機11的狀態下，將經升溫的鐵水16導出至電爐1的外部。如此，可獲得一爐料份的鐵水16。具體的出鋼方法只要依據上文中關於電爐所述的方法即可。

另外，出鋼步驟中，較佳為將第一預熱室3a內的下一爐料用的冷鐵源15繼續預熱。出鋼步驟中，於將第一預熱室3a內的下一爐料用的冷鐵源15預熱時，亦可藉由例如上文中關於電爐所述的方法，使自升溫步驟殘存的高溫的廢氣等的餘熱繼續向第一預熱室3a流入而進行預熱。流入至第一預熱室3a的廢氣的溫度為1100℃~1600℃左右。

[準備步驟]

本發明的製造方法可任意具有的準備步驟中，參照圖2A，於出鋼步驟的結束後打開冷鐵源支持機11，將於所述升溫步驟及視情形於出鋼步驟中經預熱的新的冷鐵源(下一爐料用冷鐵源)15自第一預熱室3a供給於第二預熱室3b。藉此，作好下一爐料用的製造準備。繼而，針對下一爐料用的冷鐵源15，依序重覆所述熔解步驟、升溫步驟、預熱步驟及出鋼步驟，藉此可進行多爐料用的連續操作。準備步驟中供給於第二預熱室3b的冷鐵源15已充分預熱，故而可有效率地進行後續的熔解步驟以後。

準備步驟中，較佳為於使擠出機10的熔解室2側頂端位於第二預熱室3b與熔解室2的邊界的狀態(參照圖2A)下，打開冷鐵源支持機11。藉此，可防止後續的熔解步驟時冷鐵源15向熔解室2崩泄，防止熔解效率的降低，防止電極等的破損。

[其他步驟]

其他步驟並無特別限定，例如可列舉將生成的熔融料渣17排出至電爐外的排渣步驟。排渣步驟可依據例如上文中關於電爐所述的方法進行。

實施例

以下，基於實施例對本發明加以具體說明。再者，以下的實施例表示本發明的合適的一例，絲毫未限定本發明。另外，以下的實施例亦可於可符合本發明主旨的範圍內加以變更而實施，此種態樣亦包含於本發明的技術範圍。

發明例

於圖1所示的配置有熔解室2、預熱室3、冷鐵源支持機11、擠出機10及設置於第二預熱室3b的影像裝置30的電爐中，將冷鐵源熔解而製造鐵水。以下示出該電爐的設備規格。

熔解室：爐徑7m、爐高5m

預熱室：寬度3m、縱深4m、高度8m

爐容量：210噸

電力：交流50Hz

變壓器電容：75MVA

電極數：3

另外，以下示出電爐的基本操作條件。

冷鐵源的每一爐料的供給量：約130噸

冷鐵源的每一次的供給量：約10噸

冷鐵源的每一爐料的供給次數：13次

一爐料份的出鋼量：約120出鋼噸

氧吹入噴槍中的氧原單位：約20Nm³/出鋼噸

碳材吹入噴槍中的碳材原單位：約20kg/出鋼噸

作為造渣材料的石灰原單位：約18.8kg/出鋼噸

其中，所謂「出鋼噸」，意指出鋼的鐵水的體積(單位：噸)，所謂「/出鋼噸」，意指出鋼的鐵水每一噸。

冷鐵源是自日本鐵源協會的「鐵系廢料驗收統一標準」所規定的原料中按以下所示的配方(調配比率的合計：100%)使用。

重金屬(heavy)(等級：H2)、調配比率60%

工廠碎屑(等級：原狀A)、調配比率20%

粉碎機(shredder)(等級：A)、調配比率10%

鑄鐵廢料(等級：A)、調配比率5%

車床磨削鋼粉(等級：A)、調配比率5%

於以20爐料連續製造相同成分的鐵水時，首先於熔解室2內及預熱室3內供給210噸冷鐵源15，於熔解室2內及預熱室3內連續存在冷鐵源15的狀態下進行熔解。於熔解室2內生成約200 噸鐵水16的階段中進行升溫。然後，於熔解室2內殘留80噸，將一爐料份的120噸鐵水16自出水口12排出至爐外的鐵水罐。

於所述升溫中，於關閉冷鐵源支持機11的狀態下，將作為一次份的約10噸(或多次份的容量)的冷鐵源15供給於第一預熱室3a。此時，為前一爐料的升溫步驟的最中，利用來自熔解室2的廢氣將第一預熱室3a內的冷鐵源15預熱。於後續的前一爐料的出鋼步驟中，亦利用來自熔解室2的廢氣將第一預熱室3a內的冷鐵源15繼續預熱。

<準備步驟>

於前一爐料的出鋼步驟結束後，打開冷鐵源支持機11，將經預熱的冷鐵源15自第一預熱室3a供給於第二預熱室3b。此時，使擠出機10的熔解室2側頂端位於第二預熱室3b與熔解室2的邊界。

<熔解步驟>

於打開冷鐵源支持機11的狀態下，藉由擠出機10將第二預熱室3b內的冷鐵源15供給於熔解室2，利用藉由電極6(石墨電極)所產生的電弧18的熱將冷鐵源15熔解而製成鐵水16。自氧吹入噴槍7以3000Nm³/hr~5000Nm³/hr輸送純氧，自碳材吹入噴槍8以40kg/min~80kg/min吹入焦炭粉。焦炭粉為固定碳85質量%以上、水分1.0質量%以下、揮發成分1.5質量%以下、平均粒徑5mm以下。用於造渣材料的生石灰是自設於爐蓋5的副原料投入斜槽(未圖示)。

熔解步驟中利用影像裝置30監視第二預熱室3b內。於伴隨熔解室2內的冷鐵源15的熔解及擠出機10進行的擠出而預熱室3內所填充的冷鐵源15逐漸下降時，將以供給用箕斗14搬送的約10噸的新的冷鐵源15自冷鐵源供給口19向預熱室3內補充，將預熱室3內的冷鐵源15的填充高度保持於一定範圍。將該作業重覆共計13次，藉此於熔解室2及預熱室3內連續地存在冷鐵源15的狀態下進行熔解，於熔解室2內將作為一爐料份的合計約130噸冷鐵源15熔解。

實際上，包含前一爐料時殘存於熔解室2內的80噸鐵水16，而於熔解室2蓄積有約200噸鐵水16。於欲使爐料前後所得鐵水的成分等變更的情形時，只要不於熔解室2殘留前一爐料份的鐵水16而進行下一爐料的熔解即可。

<升溫步驟>

於約200噸鐵水16蓄積於熔解室2內的階段中，關閉冷鐵源支持機11，藉由影像裝置30來確認第二預熱室3b的情況。自影像裝置30獲得的視覺資訊的結果為，確認到於第二預熱室3b殘存有冷鐵源15之情況。因此，不立即開始升溫，而使擠出機10反覆進退直至將殘存的冷鐵源15供給於熔解室2而於第二預熱室3b內確認不到為止。繼而，確認到於第二預熱室3b不存在冷鐵源15後，開始升溫。升溫開始約3分鐘~4分鐘後將測溫用探針插入至鐵水16中，測定鐵水溫度。此時，若鐵水溫度達到作為設計上的升溫溫度的1600℃，則進入出鋼步驟。另外，若未達到升溫溫度，則進而升溫約1分鐘後，再次測定鐵水溫度，反覆確認可否出鋼。

另外，於所述升溫步驟中，於關閉冷鐵源支持機11的狀態下，將作為下一爐料的一次份的約10噸冷鐵源15供給於第一預熱室3a。

<預熱步驟>

關於供給於第一預熱室3a的下一爐料用冷鐵源15，以與升溫步驟同時進行的方式，利用由升溫所致的來自熔解室2的餘熱(廢氣)進行預熱。

<出鋼步驟>

升溫後，於熔解室2內殘留約200噸中的80噸鐵水16，將相當於一爐料份的120噸鐵水16自出水口12排出至爐外的鐵水罐。出鋼步驟中，利用來自熔解室2的廢氣將第一預熱室3a內的冷鐵源15繼續預熱。出鋼時的鐵水16的溫度為約1600℃。鐵水中的碳濃度是以0.060質量%為目標而操作。出鋼步驟後，亦一方面進行氧及焦炭的吹入一方面維持鐵水16的狀態，再次以共計20爐料重覆所述<準備步驟>以後。

比較例1

升溫步驟中，不使用冷鐵源支持機11及影像裝置30(即，在所有步驟中保持冷鐵源支持機11打開，且不以視覺方式確認爐內的情況)，根據操作員的經驗上的判斷來操作擠出機10，進行升溫。除此以外與發明例同樣地重覆20爐料。

比較例2

於升溫步驟中，不使用影像裝置30(即，不以視覺方式確認爐內的情況)，根據操作員的經驗上的判斷來操作冷鐵源支持機11及擠出機10，進行升溫。除此以外與發明例同樣地重覆20爐料。

針對發明例及比較例，評價20爐料的各步驟所需要的平均時間(分)、製造步驟整體所需要的平均的電力原單位(kWh/t)、升溫步驟中的冷鐵源向鐵水的混入頻率(次/爐料)、操作中的電爐的平均的噪音水平(dB)、鐵水中的平均碳濃度(質量%)。將結果示於表1。

此處，平均電力原單位是以相對於20爐料份的出鋼的鐵水的體積每一噸的、電力使用量的形式算出。

另外，冷鐵源的混入頻率是藉由將以耳朵確認到冷鐵源崩坍時產生的大的聲音的次數除以爐料數從而算出。

另外，電爐的噪音水平是於距電爐5m的位置設置分貝計進行測量。電爐的噪音水平為判定料渣發泡良好與否的指標，噪音水平越低，表示電弧越穩定。測量是於熔解步驟及升溫步驟中進行，算出其平均值。

而且，鐵水中的碳濃度是將碳濃度測定用探針與所述測溫用探針一起插入至鐵水中進行測定，算出所有爐料的平均值。

如由表1所得知，與比較例1及比較例2進行比較，發明例中，可大幅度地縮短熔解步驟及升溫步驟所需要的時間，而帶來製造步驟整體所需的時間的縮短及電力原單位的降低。電力原單位於比較例1中為385kWh/t，於比較例2中為380kWh/t，相對於此，發明例中低至365kWh/t，可省電力地進行操作(此處，所謂t，意指出鋼的鐵水的體積即噸)。

發明例中的所述電力原單位的降低的主要原因在於，藉由利用影像裝置，從而可適當地控制冷鐵源支持機而可靠地抑制升溫步驟中的冷鐵源的崩坍、崩泄，完全抑制升溫中的冷鐵源向鐵水的意外混入，藉此可大幅度地縮短升溫步驟。另外，發明例中推測其原因亦在於，噪音水平亦降低，故而料渣發泡良好地穩定，熔解效率提高。進而，推測其原因亦在於，於熔解步驟中，藉由利用設置於第一預熱室3a的側壁的、追加的影像裝置，從而可確認預熱室3內的冷鐵源的填充高度，適時保持於一定範圍內，故而廢氣對冷鐵源的著熱效率亦提高，熔解效率亦提高。

而且，關於鐵水中的碳濃度，相對於作為目標的0.060質量%，比較例1中為0.055質量%，比較例2中為0.057質量%，相對於此，發明例中為0.059質量%而為較比較例更接近的值，可更容易且準確地控制鐵水中的碳濃度。再者，推測比較例中碳濃度降低的原因在於，冷鐵源15混入至升溫中的鐵水16中而升溫效率降低。

[產業上的可利用性]

根據本發明，可提高鐵水的升溫效率而以高的能量利用效率製造鐵水。