CN114174541A

CN114174541A - 基于电炉的铁水的制造方法

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Publication number: CN114174541A
Application number: CN202080052371.8A
Authority: CN
Inventors: 三轮善广; 堤康一; 鹫见郁宏
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2019-09-10
Filing date: 2020-06-22
Publication date: 2022-03-11
Also published as: US20240035102A1; WO2021049125A1; EP4029954B1; EP4029954A1; KR20220030285A; JP7006807B2; JPWO2021049125A1; EP4029954A4

Abstract

在电炉中以高能量利用效率且低成本制造铁水。在用于对铁系废料(x)进行预热而在熔解室(1)的上部连设有筒式的预热室(2)的电炉中，通过使熔解室(1)中产生的排气通过填充有铁系废料(x)的预热室(2)，从而对铁系废料(x)进行预热，使该预热的铁系废料(x)在预热室(2)内依次下降，供给到熔解室(1)内，在熔解室(1)熔解而得到铁水(m)，其中，填充到预热室(2)内的铁系废料(x)的表观堆积密度为0.50t/m³以上且小于1.00t/m³，并且以在预热室(2)内的铁系废料填充比H_SC/H_SF为0.5～0.8的方式在预热室(2)内装入铁系废料(x)，并且，作为在熔解室1内用于熔解铁系废料(x)的辅助热源，使用碳材料，在熔解室1内，以碳·氧比C/O成为0.70以上的方式吹入氧和碳材料。

Description

基于电炉的铁水的制造方法

技术领域

本发明涉及一种在电炉熔解铁系废料而制造铁水的方法。

背景技术

电炉中，利用电弧热熔解铁系废料(冷铁源)而制造铁水，但是为了生成电弧热，大量消耗电力。以往，为了抑制电炉中的电力消耗，采用通过在熔解中产生的高温的排气对铁系废料进行预热的方法、作为辅助热源吹入焦炭等碳材料的方法等方法。

作为一边通过在熔解中产生的高温排气预热铁系废料一边熔解铁系废料的方法，已知有如下的方法。该方法是通过在熔解室的上部连设铁系废料的预热室，使在熔解室产生的高温的排气通过填充有铁系废料的预热室，从而预热铁系废料，以使进行了该预热的铁系废料被供给到熔解室。

关于这样的铁系废料的熔解方法，专利文献1中公开了调整铁系废料的种类、配合量，并将预热室的铁系废料的填充状态调整为以表观堆积密度值计为0.7t/m³以上的方法。根据该铁系废料的熔解方法，能量的利用效率高且对制造成本的减少有效。另外，该专利文献1的方法中，还进行了在熔解室内吹入碳材料，将其用作辅助热源的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012－180560号公报。

发明内容

近年来，电炉的作业中，从地球环境问题方面考虑，强烈要求能量效率的提高和省电力化，对于这样的要求，专利文献1的方法在提高能量方面有一定程度的效果。然后，发明人等进行了研究的结果发现如专利文献1那样仅限制预热室的铁系废料的填充密度(表观堆积密度)，则从能量的利用效率方面并不足，需要进一步的效率化。即，发现为了得到高能量利用效率，不仅预热室的铁系废料的填充密度(表观堆积密度)是重要的要素，而且预热室内的铁系废料填充高度、对熔解室内的碳材料(辅助热源)和氧的供给条件等也是重要的要素。因此，需要优化包含这些的作业条件。

因此，本发明的目的在于解决上述现有技术的课题，提供一种铁水的制造方法，是基于电炉的铁水的制造方法，所述电炉具备用炉排气预热铁系废料的预热室，其能够以高能量利用效率制造铁水，还能降低铁水的制造成本。

发明人等为了解决上述课题，反复进行深入研究的结果，发现通过优化预热室的铁系废料的填充密度(表观堆积密度)的基础上，还优化预热室内的铁系废料填充比(填充高度)和向熔解室内的碳材料(辅助热源)和氧的供给比等，从而可得到高能量利用效率。

本发明基于这样的情况而完成，主旨如下。

[1]一种基于电炉的铁水的制造方法，其特征在于，在具备将铁系废料通过电弧加热而进行熔解的熔解室(1)、用于预热铁系废料而连设在熔解室(1)的上部的筒式的预热室(2)的电炉中，通过在预热室(2)内依次装入铁系废料，使其成为在预热室(2)内填充有铁系废料的状态，使熔解室(1)中产生的排气通过填充有铁系废料的预热室(2)，从而对铁系废料进行预热，使该预热的铁系废料在预热室(2)内依次下降而供给到熔解室(1)内，在熔解室(1)熔解铁系废料而得到铁水，

其中，填充到预热室(2)内的铁系废料的表观堆积密度(P)为0.50t/m³以上且小于1.00t/m³，并且以预热室(2)内的铁系废料填充比H_SC/H_SF(其中，H_SC：在预热室内的铁系废料的填充高度[m]，H_SF：预热室内高度[m])为0.5～0.8的方式，在预热室(2)内装入铁系废料，

并且，使用碳材料作为用于在熔解室(1)内熔解铁系废料的辅助热源，在熔解室(1)内以碳·氧比C/O(其中，C：碳材料中的碳量[kg]，O：氧吹入量[Nm³])成为0.70以上的方式吹入氧和碳材料。

[2]根据上述[1]的制造方法，其特征在于，使预热室(2)内的氧浓度小于15vol％。

[3]根据上述[1]或[2]的制造方法，其特征在于，将向熔解室(1)内的碳材料吹入量设为0.3～1.4(kg/min)/出炉吨数，将氧吹入量设为20～40(Nm³/hr)/出炉吨数。

[4]根据上述[1]～[3]中任一项所述的制造方法，其特征在于，在熔解室(1)中设置了1个以上的助燃燃烧器，通过该助燃燃烧器加热熔解室内的铁系废料和铁水。

[5]根据上述[1]～[4]中任一项所述的制造方法，其特征在于，电炉在熔解室(1)的远离电弧加热部的位置的上部连设有预热室(2)，并且在预热室(2)的上部设置有废料装入口(20)，

从该废料装入口(20)装入到预热室(2)内的铁系废料被填充到预热室(2)及其下方的熔解室(1)的空间部分(1a)，该空间部分(1a)的铁系废料依次被挤出到电弧加热部侧。

[6]根据上述[5]的制造方法，其特征在于，空间部分(1a)的铁系废料通过挤出机(3)依次被挤出到电弧加热部侧。

根据本发明，在基于具备用炉排气预热铁系废料的预热室的电炉的铁水的制造方法中，可以以高能量利用效率制造铁水，还可以减少铁水的制造成本。

附图说明

图1是将在本发明的一个实施方式所述的电炉在纵截面的状态下示意地示出的说明图。

具体实施方式

本发明基本的铁水的制造方法是：在具备将铁系废料通过电弧加热而熔解的熔解室1和用于预热铁系废料而连设在熔解室1的上部的筒式的预热室2的电炉中，通过在预热室2内依次装入铁系废料，从而使其成为在预热室2内填充有铁系废料的状态，使熔解室1中产生的排气通过填充有铁系废料的预热室2，从而预热铁系废料，使该预热的铁系废料在预热室2内依次下降而供给于熔解室1内，在熔解室1熔解铁系废料而得到铁水。另外，该制造方法中，向熔解室1内吹入碳材料(辅助热源)和氧。本发明中，在这样的铁水制造工序中，使被填充到预热室2内的铁系废料的表观堆积密度(P)和铁系废料填充比H_SC/H_SF(其中，H_SC：预热室内的铁系废料的填充高度[m]，H_SF：预热室内高度[m])以及吹入到熔解室1内的碳材料和氧的碳·氧比C/O(其中，C：碳材料中的碳量[kg]，O：氧吹入量[Nm³])优化。

本发明中，被填充到预热室2内的铁系废料的表观堆积密度(P)为0.50t/m³以上且小于1.00t/m³，并且以预热室2内的铁系废料填充比H_SC/H_SF(其中，H_SC：预热室内的铁系废料的填充高度，H_SF：预热室内高度)成为0.5～0.8的方式向预热室2内装入铁系废料。

铁系废料有各种形状、大小的规格(例如由日本铁源协会的“废铁检收统一规格”规定的规格)，适当地将它们组合配合，通过装入到预热室2内，从而预热室2内的铁系废料填充层的表观堆积密度(P)为0.50t/m³以上且小于1.00t/m³。

铁系废料的表观堆积密度(P)是指(P)＝Σ(质量i)/Σ(容积i)＝Σ(质量i)/Σ(质量i/堆积密度i)。这里，质量的单位为[t]，容积的单位为[m³]，堆积密度的单位为[t/m³]，i表示装入的废料种类。例如所装入的废料种类由日本铁源协会的“废铁检收统一规格”规定的重型废铁(Heavy)、冲压废料、碎废钢、冲裁废料、车削废钢、废铸铁中的2种以上的情况下，预先求出它们的堆积密度，可根据该堆积密度与所装入的铁系废料中的各废料种类的配合比率[mass％]，求出铁系废料的表观堆积密度(P)。即可以根据表观堆积密度(P)＝(重型废铁堆积密度)×(重型废铁配合比率)+(冲压废料堆积密度)×(冲压废料配合比率)+(碎废钢堆积密度)×(碎废钢配合比率)+(冲裁废料堆积密度)×(冲裁废料配合比率)+(车削废钢堆积密度)×(车削废钢配合比率)+(废铸铁堆积密度)×(废铸铁配合比率)进行计算。各废料种类的堆积密度例如在恒定容量的大型容器装入对象废料并测定质量，根据其容积和质量求出即可。

应予说明，在本发明中熔解的铁系废料中，除了上述日本铁源协会的“废铁检收统一规格”所规定的废料以外，例如可以包括直接以还原铁、冷铁等铁作为主成分的成分。同样地，也可以包括通过连续铸造、铸锭法铸造的铸片的不稳定部、钢带等钢材的轧制中产生的铸块、铁水进行了固化的铣铁等的由制铁厂产生的自产垃圾。这些“废铁检收统一规格”规定的以外的废料，可根据需要将其分类为其它的废料种类，求出其堆积密度。应予说明，如果大量包含氧化铁成分，则还原氧化铁成分需要消耗大量的能量，因此需要考虑作业成本等而适当地使用。

另外，废料种类的区分可以不基于“废铁检收统一规格”，也可以根据堆积密度以任意的基准进行区分。即，在确定的废料种类的分类中，对每种废料种类求出堆积密度，基于该堆积密度和各废料种类的配合比率，求出被填充到预热室2的铁系废料的表观堆积密度(P)即可。

这里，若表观堆积密度(P)小于0.50t/m³或者1.00t/m³以上，排气与铁系废料间的导热效率变差，从预热室2排出不与铁系废料充分进行热交换的高温的排气，预热效率降低。即如果表观堆积密度(P)小于0.50t/m³，则对于填充到预热室2内的铁系废料，来自排气的导热效率低，排气以保持高温的原样状态直接吹过而通过预热室2，因此预热效率降低。另一方面，如果表观堆积密度(P)为1.00t/m³以上，则由于压力损耗，预热效率降低。如此，若表观堆积密度(P)过小或过大，预热效率均降低。在该情况下，需要延迟在预热室2内的铁系废料的下降速度而确保预热温度，如此，在预热室2内铁系废料过度氧化。并且，产生用于还原该氧化的铁系废料的能量损耗。另外，如果预热室2内的铁系废料过度氧化，则由于氧化发热，一部分的铁系废料可能熔融，与周围的铁系废料热粘接，发生铁系废料在预热室2内停止下降的故障(隔板悬吊)。如果发生这样的隔板悬吊，则直到隔板悬吊被消除，铁系废料不会下降，因此，预热室2内的铁系废料持续被预热，进一步助长了铁氧化，引起进一步的隔板悬吊。另外，在隔板悬吊间，也持续投入电力，因此消耗不需要的能量。另外，从以上的观点考虑，特别优选的表观堆积密度(P)在0.60～0.80t/m³的范围内。

另外，在预热室2内的铁系废料填充比H_SC/H_SF通常在0.5～0.8的范围，优选为维持在0.6～0.8的范围的方式将铁系废料装入到预热室2内。如果预热室2内的铁系废料填充比H_SC/H_SF小于0.5，则对填充到预热室2内的铁系废料的、来自排气的导热效率低，排气以保持高温的原样状态直接吹过并通过预热室2，因此预热效率降低。因此，在该情况下需要延迟预热室2内的铁系废料的下降速度并确保预热温度。其结果是如上所述在预热室2内产生铁系废料的过度氧化，产生用于还原被该氧化的铁系废料的能量损耗。另外，如果预热室2内的铁系废料被过度氧化，则可能产生上述隔板悬吊。另一方面，如果铁系废料填充比H_SC/H_SF超过0.8，则可能产生在装入铁系废料后预热室栅(后述的实施方式的废料装入口20)无法正常关闭等故障。如果预热室栅无法正常关闭，则原本通过管道而从预热室2排出的排气、粉尘将会从预热室栅被释放。

作业中在预热室2被预热的铁系废料依次下降而被供给到熔解室1。伴随于此，在预热室2内的铁系废料的填充高度降低，因此在规定的时机，将新铁系废料装入到预热室2。并且，在预热室2内的铁系废料填充比H_SC/H_SF以始终维持在0.5～0.8的范围的方式装入新铁系废料。因此，如后所述，优选灵活运用监视预热室2内的铁系废料填充层的上表面水平的监视照相机等。

并且，本发明中，作为用于在熔解室1内熔解铁系废料的辅助热源，使用碳材料，向熔解室1内以碳·氧比C/O(其中，C：碳材料中的碳量[kg]，O：氧吹入量[Nm³])成为0.70以上的方式吹入氧(纯氧)和碳材料。应予说明，在不仅是使用纯氧，而且使用含氧的气体(例如纯氧和空气的混合气体)的情况下，氧吹入量O为含氧气体中的氧成分的吹入量。

通常，碳材料和氧的吹入分别使用吹枪进行，如后所述，可以从熔解室1上进行注射的方法或通过从底吹喷嘴进行底吹注射的方法等进行吹入。

这里，如果碳·氧比C/O过小，则通过未反应的氧，排气中的氧浓度变高。因此，排气流通的预热室2内的氧浓度增加，预热室2内处于氧化环境，铁系废料过度氧化，产生用于还原被该氧化的铁系废料的能量损耗。另外，如上所述，如果预热室2内的铁系废料过度被氧化，则由于氧化发热，一部分的铁系废料熔融，通过与周围的铁系废料热粘接，从而可能产生预热室2内的铁系废料的下降停止的故障(隔板悬吊)。若碳·氧比C/O小于0.70，则容易产生以上这样的问题。另外，从上述的观点考虑，碳·氧比C/O特别优选为0.75～0.80的范围。应予说明，碳·氧比C/O的上限没有特别限定，优选为在小于2.0的条件下进行作业。

如上所述如果预热室2内的氧浓度高，则铁系废料过度氧化，产生用于还原被该氧化的铁系废料的能量损耗。因此，预热室2内的氧浓度优选为小于15vol％。

另外，如上述那样，在熔解室1内吹入碳材料和氧时，如果碳材料吹入量过少，则无法充分发挥作为辅助热源的功能，另一方面，如果过多，则通过被吹入的碳材料，对炉内进行冷却，另外还原反应过多，作业的效能降低。另外，如果氧吹入量过少，则通过氧化反应热进行的废料熔解效率降低，作业的效能降低。另一方面，如果氧吹入量过多，则过度地产生熔化熔渣和铁水的喷溅，可能导致炉体的损伤、冷却设备的损伤等设备故障。因此，优选碳材料吹入量为0.3～1.4(kg/min)/出炉吨数左右，氧吹入量为20～40(Nm³/hr)/出炉吨数左右。

图1是示意性地表示本发明的一实施方式中电炉纵截面状态下的说明图。

电炉具备将铁系废料通过电弧加热而熔解的熔解室1和用于预热供给于该熔解室1的铁系废料的预热室2。

熔解室1的上部由可开闭的水冷构造的炉盖4覆盖。在熔解室1的大致中央部，贯通炉盖4，从上方***多根电极5，在这些电极5间，通过产生电弧而熔解铁系废料，从而构成电弧加热部A。通常，电极5由石墨等构成，可上下移动。

在熔解室1的远离电弧加热部A的位置的上部，连设有筒式的预热室2，该预热室2与熔解室1以上下的关系连通。在该预热室2的上部，设置有可开闭的废料装入口20。另外，在预热室2的上侧部，设置有排气口21，在该排气口21连接有排气管道6。该排气管道6与吸引鼓风机(未图示)连接，通过利用该鼓风机进行的吸引，在熔解室1产生的高温的排气流通于预热室2，通过该预热室2后，从排气管道6排出。应予说明，在排气管道6的中途设置有集尘机(未图示)。

在预热室2的上方，悬挂于移动车架16的底部开放式供给用桶13可进行移动，从该供给用桶13通过废料装入口20，向预热室2内装入铁系废料x。

在熔解室1，面对预热室2的下方的空间部分1a，设置有用于将填充于该空间部分1a的铁系废料x挤出到基于电极5的电弧加热部A侧的挤出机3(推动器)。该挤出机3可以设置成贯通熔解室1的侧壁并向电弧加热部A(在本实施方式中为炉中心方向)方向进退，通过驱动装置(未图示)进行驱动，用其前端，将空间部分1a内的铁系废料x挤出到电弧加热部A侧。

应予说明，例如可以不设置挤出机3，而是通过在预热室2和空间部分1a填充的铁系废料x的自重，使空间部分1a内的铁系废料x自然地挤出到电弧加热部A侧。

熔解室1中，以贯通炉盖4地从上方***吹氧枪7和碳材料吹枪8。

从碳材料吹枪8，将空气、氮气等作为搬运用气体，使由焦炭、煤、石炭、木炭、石墨等中的1种以上构成的碳材料吹入到熔化熔渣s。另外，从吹氧枪7，供给(喷射)氧，通过该氧，挤掉熔化熔渣，向铁水m吹入氧。

应予说明，从吹氧枪7还可以如上所述不是仅吹入纯氧，而是吹入含氧的气体(例如纯氧和空气的混合气体)。

在熔解室1，在与设置有预热室2的一侧相反一侧的炉底设置有出炉口11，另外，在其上方的侧壁设置有出渣口12。这些出炉口11和出渣口12，被填充到其内部的填充泥沙、阻尼剂以及从外侧将这些按压的出水口用门14、出渣用门15所封闭。

在出炉口11的大致正上方的位置，设置有从上方贯通炉盖4而***到熔解室1的助燃燃烧器9。该助燃燃烧器9是通过助燃气体(氧、空气或者富氧空气)使重油、灯油、微粉炭、丙烷气体、天然气体等化石燃料在熔解室1内燃烧。例如在将铁水m出炉时，存在残留有未熔解的铁系废料的情况，在这样的情况下，可通过该助燃燃烧器9帮助铁系废料的熔解。

电炉1的内壁由耐火物构成，另外，熔解室1的炉壁10成为水冷结构。

在熔解室1设置有1个以上的助燃燃烧器9，用于加热熔解室1内的铁系废料x和铁水m。通常，在没有附带预热室2的一般的电炉中设置助燃燃烧器9。助燃燃烧器9的燃烧热的热效率为20～50％左右，助燃燃烧器9的燃烧热中，没有热效率成分的大部分作为排气显热扩散。另一方面，在本发明的具备预热室2的电炉中，有能够使高温的排气显热一边热作用于铁系废料x一边使其熔解的优点。因此，助燃燃烧器9的燃烧热中的没有热效率成分也有助于铁系废料x的预热。这可通过适当地保持填充在预热室2内的铁系废料x的表观堆积密度(P)而实现。此时，助燃燃烧器9的热效率可以提高到总计50～80％为止。

即使没有助燃燃烧器9，也可以进行作业。然而，在不使用助燃燃烧器9的情况下，电极5周边的铁系废料早早地熔解，但存在从电极5远离的位置即在冷点存在残熔有铁系废料的情况。因此，炉内的废料熔解速度产生不均匀，从而延长作业时间，存在耗电率恶化的情况。即，助燃燃烧器9可以设置在冷点的位置，并使用助燃燃烧器9来消除冷点。因此，优选设置并使用助燃燃烧器9。另外，如本发明所示控制碳·氧比C/O，预热室2内的氧浓度小于15％，则预热室2内的排气温度高则可充分地预热铁系废料。如前所述，助燃燃烧器9的燃烧热中的没有热效率成分也对铁系废料x的预热有帮助。因此，在不使用助燃燃烧器9的情况下，根据作业状况，预热室2内的铁系废料x有可能不被充分预热就向熔解室1装入，因此炉内的废料熔解速度有可能产生不均匀。

本实施方式的电炉的作业(铁水的制造)中，在熔解室1，由多个电极5构成电弧加热部A，以其作为主热源，熔解冷铁源x。另外，碳材料从碳材料吹枪8被吹入到熔化熔渣s，用作辅助热源。另一方面，氧从吹氧枪7被吹入到铁水m，根据该氧，铁水被脱碳到规定的碳量。此时，以碳·氧比C/O成为0.70以上的方式，从各喷枪7、8，吹入氧和碳材料。另外，为了使未熔解的铁系废料x熔解，适当地根据需要使用助燃燃烧器9。根据以上的熔解室1中的铁系废料x的熔解处理，产生包括CO、CO₂、未反应的O₂、从开口部等流入的外部空气等的高温的排气。

作为铁水原料的铁系废料x的向电炉装入是通过使用供给用桶13而进行的。铁系废料x按照种类存放在废料存放区，从其中根据应制造的铁水的钢种，配合规定种类和质量比例的铁系废料x。本发明中，以填充到预热室2内的铁系废料的表观堆积密度(P)为0.50t/m³以上且小于1.00t/m³的方式配合铁系废料x并装入到供给用桶13。

使装入了铁系废料x的供给用桶13通过移动车架16移动到预热室2的正上方，从该供给用桶13，通过被开放的废料装入口20，将铁系废料x装入到预热室2内。从废料装入口20装入的铁系废料x，如图1所示成为被填充到预热室2和其下方的熔解室1的空间部分1a的状态。

在预热室2内的铁系废料x的填充状态被管理成铁系废料填充比H_SC/H_SF为0.5～0.8。即作业中在预热室2中预热的铁系废料x依次下降，被供给到熔解室1，伴随于此，预热室2内的铁系废料的填充高度降低。因此，在规定的时机将新铁系废料x装入到预热室2，使在预热室2内的铁系废料填充比H_SC/H_SF一直维持在0.5～0.8的范围的方式，进行新铁系废料x的装入。因此，优选设置监视预热室2内的铁系废料的填充层的上表面水平的监视照相机或可探测上表面水平的传感器，基于其信息，在规定的时机装入规定量的新铁系废料x。

应予说明，可以在装入电炉(预热室2)的铁系废料x，混有有机物质(例如塑料、橡胶、生物质等)。

在熔解室1熔解铁系废料x时产生的高温的排气，通过上述那样的排气的吸引而流入到预热室2内，在预热室2内上升后，从排气口21排气。其过程中，填充到预热室2的铁系废料x被预热。在本实施方式的情况下，流入到预热室2的排气的温度为1000～1500℃左右。

根据熔解室1内的电弧加热部A的铁系废料x的熔解的进行程度，将填充到熔解室1的空间部分1a的铁系废料x通过挤出机3依次挤出到电弧加热部A侧。伴随于此，填充到预热室2内的铁系废料x依次下降，与其相应地，如上所述通过供给用桶13在预热室2内装入新铁系废料x，并反复进行该操作。铁系废料x进行熔解，在熔解室1内留存有规定量(1个装载量)的铁水后，保持铁系废料x被填充到预热室2和熔解室1的空间部分1a的状态，从出炉口11排出铁水m，从出渣口12排出熔化熔渣s。

应予说明，在开始电炉作业时，为了在熔解室1内均匀地装入铁系废料，可以在打开炉盖4的状态下，在与预热室2相反一侧的熔解室2的空间内装入铁系废料、碳材料，在装入该铁系废料时，可以将铁水装入到熔解室1。该铁水可以通过供给用钢包(未图示)或通过熔解室1的铁水桶(未图示)装入到熔解室1。

作为碳材料、氧的添加方法，除了本实施方式的喷枪吹入法以外，可以采用从熔解室1上向浴中注射的方法、在炉底设置专用的喷嘴并进行底吹注射的方法等。另外，碳材料和氧的吹枪可以浸渍于熔化熔渣、铁水，也可以如本实施方式那样在不浸渍于熔化熔渣、铁水的状态下，根据熔化熔渣、铁水的液面等级变动而追随。另外，也可以是在炉壁设置吹氧枪，从炉壁吹入氧的方式。

作为电炉的类型，有直流式和交流式，本实施方式的电炉为交流式，因此具有上述电极5。与此相对，在电炉为直流式的情况下在炉底和上部均存在电极，在其电极间发生电弧，使冷铁源熔解。本发明也可应用于基于这样的直流式的电炉的铁水的制造。

另外，只要是将熔解室1中产生的排气导入到预热室2并对铁系废料x进行预热的方法，则本发明并不限于所使用的电炉的类型，例如可以应用于使用熔解室不具有挤出机的电炉的铁水的制造方法等的使用各种类型电炉的铁水的制造方法。

实施例

在图1所示的具备熔解室1和预热室2的电炉设备中，熔解铁系废料x并制造铁水。将该电炉设备的设备各元件示于以下。

熔解室：炉径7m，炉高5m

预热室：宽度3m，进深4m，高度5m

炉容量：210吨

电力：交流50Hz

变压器容量：75MVA

电极数：3

在熔解室1内和预热室2内，装入210吨铁系废料，通过电极5(上部石墨电极)产生电弧，熔解铁系废料。另外，从吹氧枪7，以3000～5000Nm³/hr输送纯氧，从碳材料吹枪8，以60～70kg/min吹入焦炭粉。作业中，利用监视照相机监视预热室2内，在随着熔解室1内的铁系废料的熔解而填充到预热室2内的铁系废料依次下降时，将通过供给用桶13搬运的新铁系废料从预热室上部的废料装入口20供给到预热室2内，将预热室2内的铁系废料的填充高度保持在恒定范围。

作为从碳材料吹枪8吹入的焦炭粉，使用固定碳成分85mass％以上，水成分1.0mass％以下，挥发成分1.5mass％以下，平均粒径5mm以下的物质。另外，为了熔解铁系废料x，加热铁水m，适当地根据需要使用助燃燃烧器9。助燃燃烧器9的设置个数为1个，以燃烧量为每1个助燃燃烧器当中2000Mcal/hr而进行使用。

在熔解室1(空间部分1a)内和预热室2内铁系废料连续地存在的状态下进行熔解，在熔解室1内生成210吨的铁水的阶段，将80吨残留在炉内，将1个装载量的130吨铁水从出炉口11排出到钢包。以出炉时的铁水温度约为1600℃，铁水中的C浓度为0.060mass％的方式进行作业。

使130吨出炉后，一边进行送氧和焦炭吹入，一边继续铁系废料的熔解，当熔解室1内的铁水量再次成为210吨后，使130吨出炉，重复该操作。

作为铁系废料，以日本铁源协会的“废铁检收统一规格”规定的废料种类作为基础决定堆积密度，使用配合下述(i)～(iv)的废料的2种以上的废料。

(i)重型废铁：是利用闸刀式剪切机、气体熔断、重机等进行分级破碎而得的，根据厚度、尺寸、单量，区分为HS、H1～H4，在本实施例中，组合使用“HS：厚度6mm以上，宽度或者高度500mm以下×长度700mm以下”、“H4：小于厚度1mm，宽度或者高度500mm以下×长度1200mm以下”。堆积密度为0.5t/m³。

(ii)碎废钢：主要以钢板加工制品作为母材，利用切碎机进行粉碎后利用磁选机进行筛选的铁废料。堆积密度为1.3t/m³。

(iii)冲裁废料：是制造钢板加工制品时产生的裁切废料和冲裁废料，根据形状、氧化的程度，划分为冲压废料A、冲压废料B、切边废钢A、切边废钢B等，在本实施例中，组合使用“冲压废料A：3边的总和为1800mm以下且最大边为800mm以下，没有进行表面处理的薄钢板且没有氧化”、“切边废钢A：宽度或者高度500mm以下×长度1200mm以下，没有进行表面处理的薄钢板且没有氧化”。堆积密度为0.6t/m³。

(iv)车削废钢：制作螺钉、机械部件等时产生的切屑和切粉，根据形状、氧化的程度被区分为A、B等，在本实施例中，组合使用“A：普通车削废钢且氧化少，芯片状”、“B：普通车削废钢且少许氧化、卷状”。堆积密度为0.4t/m³。

(v)废铸铁：将使用完的铸物制品较细地打碎而成的块状，根据母材划分为A、B，在本实施例中，使用“A：1边1200mm以下”。堆积密度为3.0t/m³。

应予说明，“车削废钢”中有时附着有切削油等油成分，由于油成分通过燃烧而成为热源，对耗电率带来影响，因此将发明例和比较例(其中不包括No.17)的配合率设定为恒定。另外，“废铸铁”与其它的铁系废钢相比碳量高，因此熔点低，熔解性良好，对耗电率带来影响，因此将发明例和比较例的配合率设为恒定。

配合多种以上的废料种类来调整堆积密度后，利用供给用桶13将该铁系废料装入到预热室2。应予说明，关于铁系废料，根据预热室2的容量，保持预热室2内被置换为规定的配合所需的充分的时间，将其配合保持为恒定而装入到预热室2。

装入到预热室2的铁系废料(即，填充到预热室2内的铁系废料)的表观堆积密度(P)按照表观堆积密度(P)＝(重型废铁堆积密度)×(重型废铁配合比率)+(碎废钢堆积密度)×(碎废钢配合比率)+(冲裁废料堆积密度)×(冲裁废料配合比率)+(车削废钢堆积密度)×(车削废钢配合比率)+(废铸铁堆积密度)×(废铸铁配合比率)计算。因此，例如在为No.1的情况下，算出表观堆积密度(P)＝0.5t/m³(重型废铁堆积密度)×0.70(重型废铁配合比率)+1.3t/m³(碎废钢堆积密度)×0.10(碎废钢配合比率)+0.4t/m³(车削废钢堆积密度)×0.18(车削废钢配合比率)+3.0t/m³(废铸铁堆积密度)×0.02(废铸铁配合比率)＝0.61t/m³。

作业中，在预热室2的排气口21的位置，测定排气的温度和氧浓度，将该氧浓度设为预热室2内的氧浓度。表1中一并示出了将其结果和耗电率指数、以及其它的作业条件(所使用的铁系废料、预热室的铁系废料的表观堆积密度(P)和铁系废料填充比H_SC/H_SF、碳·氧比C/O)。应予说明，表1的铁系废料填充比H_SC/H_SF表示在作业中以该数值范围进行变动。这里，耗电率指数是指熔解实验的评价指标，将No.10的耗电率[kWh/出炉量吨]设为100，示出与其相对的各个实施例的耗电率的比。评价是如果耗电率指数小于100则判定为“○”(合格)，耗电率指数为100以上时判定为“×”(不合格)。

根据表1，发明例中耗电率指数均小于100，可确定能够以高能量利用效率且经济性地熔解废料。

符号说明

1 熔解室

1a 空间部分

2 预热室

3 挤出机

4 炉盖

5 电极

6 排气管道

7 吹氧枪

8 碳材料吹枪

9 助燃燃烧器

10 炉壁

11 出炉口

12 出渣口

13 供给用桶

14 出炉用门

15 出渣用门

16 移动车架

20 废料装入口

21 排气口

x 铁系废料

m 铁水

s 熔化熔渣

A 电弧加热部

Claims

1.一种基于电炉的铁水的制造方法，其特征在于，在具备将铁系废料通过电弧加热而熔解的熔解室(1)、用于预热铁系废料而连设在熔解室(1)的上部的筒式的预热室(2)的电炉中，通过在预热室(2)内依次装入铁系废料，使其成为在预热室(2)内填充有铁系废料的状态，使熔解室(1)产生的排气通过填充有铁系废料的预热室(2)，从而对铁系废料进行预热，使该预热的铁系废料在预热室(2)内依次下降而供给到熔解室(1)内，在熔解室(1)熔解铁系废料而得到铁水，

填充到预热室(2)内的铁系废料的表观堆积密度(P)为0.50t/m³以上且小于1.00t/m³，并且以预热室(2)内的铁系废料填充比H_SC/H_SF为0.5～0.8的方式，在预热室(2)内装入铁系废料，其中，H_SC：预热室内的铁系废料的填充高度，单位为m，H_SF：预热室内高度，单位为m，

使用碳材料作为用于在熔解室(1)内熔解铁系废料的辅助热源，在熔解室(1)内以碳·氧比C/O成为0.70以上的方式吹入氧和碳材料，其中，C：碳材料中的碳量，单位为kg，O：氧吹入量，单位为Nm³。

2.根据权利要求1所述的基于电炉的铁水的制造方法，其特征在于，将预热室(2)内的氧浓度设为小于15vol％。

3.根据权利要求1或2所述的基于电炉的铁水的制造方法，其特征在于，将向熔解室(1)内的碳材料吹入量设为0.3～1.4(kg/min)/出炉吨数，将氧吹入量设为20～40(Nm³/hr)/出炉吨数。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的基于电炉的铁水的制造方法，其特征在于，在熔解室(1)设置1个以上的助燃燃烧器，通过该助燃燃烧器加热熔解室内的铁系废料和铁水。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的基于电炉的铁水的制造方法，其特征在于，电炉在熔解室(1)的远离电弧加热部的位置的上部连设有预热室(2)，并且在预热室(2)的上部设置有废料装入口(20)，

从该废料装入口(20)装入到预热室(2)内的铁系废料填充到预热室(2)及其下方的熔解室(1)的空间部分(1a)，该空间部分(1a)的铁系废料依次被挤出到电弧加热部侧。

6.根据权利要求5所述的基于电炉的铁水的制造方法，其特征在于，空间部分(1a)的铁系废料被挤出机(3)依次挤出到电弧加热部侧。