JPS6038636B2 - 製鋼用電気炉に使用されるスクラップの予熱、供給方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、製鋼用電気炉の原料として使用されるスクラ
ップを、電気炉からの高温排ガスによって子熱し、電気
炉に供給する方法に関する。

スクラップを主原料とする製鋼用電気炉におし、ては、
生産される鋼塊ｌｔｏｎ当たり消費電力は約５００Ｋｗ
Ｈであり、その約２５％が５００００〜１２００００の
高温排ガスの熱エネルギーとして、逸損されている。そ
こで、この高温排ガスの熱エネルギーを回収して消費電
力を節約するために、原料スクラップを高温排ガスで子
熱する装置が開発されかつ使用されている。従来使用さ
れているスクラップ予熱装置の一例を第１図を参照して
説明する。

第１図において、符号１は電気炉を示す。この電気炉１
の排気系には、まずその上流部に燃焼室２が設けられて
おり、ここで高温排ガス中に含まれている未然ガスが燃
焼される。この燃焼室２の下流側にはスクラップの予熱
装置３が設けられている。この子熱装置３はバッチ式と
称されるものであり、２つの着脱自在なバケット４ａ，
４ｂを有している。これら２つのバケット４ａ，４ｂは
、交互にスクラップを充填，子熱しかつ交互に子熱され
たスクラップを電気炉１に供給するようになっている。
第１のバケット４ａ内のスクラップを予熱する場合には
弁６ａ，６ｄ，６ｅを開き、弁６ｂ，６ｃ，６ｆを閉じ
ることにより高温排ガスを第２のバケット４ｂ内に導く
ようにする。そして、子熱終了後にバケット４ａまたは
４ｂを設置位置から取り外して電気炉１の位置まで移動
させ、炉蓋ｌａを開いた電気炉１の上部開□からスクラ
ップを装入するようになっている。なお、上記予熱装鷹
３の下流側にはクーラー７，ファン８が設けられており
、ファン８にひかれた排ガスはクーラー７によって冷却
されて、集塵機に送られるようになっている。上記従来
のバッチ式の予熱装置のタイムスケジュールを第３図に
示す。

スクラップは、電気炉１の内容積とスクラップの高比重
に関係から全量一括装入することが困難なので、分割装
入される。一般的には第３図に示すように、１チャージ
において初回に全装入量の５０％を装入し、残りの５０
％を少なくとも２回に分けて例えば２５％ずつ追加袋入
するようになっている。スクラップ装入についてさらに
詳述すると、ｎ回目のチャ−ジでは、前回のチャージで
子熱された第１のバケット４ａ内のスクラップを初回に
装入し、所定時間２５分）経過後に第２のバケット４ｂ
の予熱済みスクラップを追加装入し、さらに所定時間（
１８分）経過後に再び第１のバケット４ａの子熱済みス
クラップを追加装入する。また、ｎ十１回目のチャージ
では、最初に第２のバケット４ｂの子熱済みスクラップ
装入する。このように、２つのバケット４ａ，４ｂの子
熱済みスクラップを交互に装入し、しかも各バケット４
ａ，４ｂのスクラップの充填および予熱もバケット４ａ
，４ｂ毎に交互に行なつｏしかしながら、このような従
来の子熱装置では次のような欠点があった。

川 １チャージにおいて、少なくとも初回装入時、２回
の追加装入時の計３回電気炉の炉蓋を開放する。

特に２回の追加装入は電気炉内が高温となる溶解工程の
際に行なわれるので熱放散が大きく、このため、スクラ
ップ子熱による緋熱回収効果が相殺されてしまう。｛ｏ
ー 少なくとも２回のスクラップ追加装入時において、
電気炉炉蓋の開放により著しく発煙し作業環境を悪化さ
せる。

し一 電気炉へ装入すべきスクラップの全量を子熱装置
するためには２個の予熱バケットの完全かつ煩雑なスケ
ジュール管理が必要となる。

８ 上述のし一の欠点とも関連するが、スクラップ子熱
のためのタイムスケジュールに自由がないため、特に最
も大量に装入する初回装入用のスクラップは、主に前回
のチャージにおける最終工程である酸化，還元，也鋼の
工程での排ガスによって子熱されることを余儀なくされ
るが、この工程での排ガス温度は比較的低く、スクラッ
プの子熱温度は２００〜２５０ｏ０程度にしか達しない
。

このため緋熱回収も充分であるとはいえない。特にト‘
ィ’およびし一で述べた欠点のため、消費電力の節約分
は３０〜４弧ｗＨ／ｔｏｎ鋼塊しか達成できないのが現
状である。

本発明は上述した事情に基づきなされたもので、その目
的とするところは、上述した従来の欠点を解消し、消費
電力を大幅に節約できるとともに、作業能率，作業環境
の向上も得られるスクラップの予熱，供給方法を提供す
ることにある。

上記目的を達成するため、本発明の要旨は、電気炉の高
温ガスの排気系に、｛ィーロータリードラムを有すると
ともに、このロータリードラムが装入シュートを介して
電気炉の炉蓋に連なる第１の予熱装置と、‘。｝上記第
１の予熱装置の下流側に配置されかつ着脱自在なバケッ
トを有する第２の予熱装置とを備え、４・断片スクラッ
プを上記ロータリードラム内に収納し、電気炉の高温排
ガスを装入シュートを導くことにより子熱し、大断片ス
クラップを上記バケットに収納して上記ロータリードラ
ムからの高温排ガスにより予熱し、溶解工程が始まる前
にのみ、バケット内の子熱済みの大断片スクラップを炉
蓋を開いて電気炉内に装入し、炉蓋を閉じた状態でのス
クラップの溶解時に、ロータリードラム内の小断片スク
ラップを上記袋入シュートを介して電気炉内へ少量ずつ
連続的に装入することを特徴とする製鋼用電気炉に使用
されるスクラップの子熱，供給方法にある。第１の予熱
装置によって予熱される小断片スクラップは５００肋以
下のものが好ましい。

例えばシュレッダー，還元鉄，銑鉄，鬼ダラィ等がある
。シュレッダーとは、廃車や薄板物をシュレッダーマシ
ンで例えばば１辺が２５仇肋以下になるように切断する
ことにより得られたスクラップである。なお、本明細書
では還元鉄，銑鉄もスクラップの一種と解釈するものと
する。第２の子熱装置によって子熱される大断片スクラ
ップには甲山スクラップ，各種プレス類，ダラィ粉，リ
ターン肩等がある。

電気炉に装入すべきスクラップの全量の内、上言己小断
片スクラップの割合は５の重量％以上であるのが好まし
い。

しかし、小断片スクラップの割合が５０％未満たとえば
３０％程度であっても、本発明の効果は得られる。小断
片スクラップの割合が少ない場合には、上述したシュレ
ッダーマシンで小断片スクラップを得てもよい。次に、
本発明方法を実施するスクラップ予熱装瞳の一実施例を
第２図を参照して説明する。

第２図中符号１１は電気炉を示し、１１ａはこの電気炉
１１を開閉する炉蓋である。この炉蓋１１ａには装入シ
ュート１２を介して第１の子熱装置１３が連結されてい
る。上記装入シュート１２はスライド構造をなして伸縮
自在となっているとともに、図示しない一部が曲げ自在
な構造になっており、電気炉１１の額動を妨げないよう
になっている。上記第１の子熱装置１３はロータリード
ラム１４を有している。このロータリードラム１４は耐
火材を内張りしてあるとともに送り出し羽根１５を備え
ており、搬送機能を有している。一方、づ・断片スクラ
ップはリフティングマグネットクレーン１６により、受
ホッパー１７に投入され計量機１８で連続的に重量を計
られ、さらにコンペアー１９によってホツパ−２０１こ
貯えられるようになっている。このホツパー２０の下部
にはフィーダ２１が挿入されている。このフィーダ２１
は外部空気を吸引しないようにスクリュー方式を採用し
ており、気密性が保持されている。このフィーダ２１の
回転によってホッパー２０内に貯えられた小断片スクラ
ップが前述のロータリードラム１４内に連続的に供給さ
れるようになっている。ロータリードラム１４内には電
気炉１１内の高温排ガスが導入されるようになっている
。また、このロータリードラム１４内において、上記高
温排ガス中の未燃ガスが燃焼されるようになっている。
このロータリードラム１４内の排ガス温度は約８００〜
１２００００である。ロータリードラム１４内に供給さ
れた小断片スクラップは、ロータリードラム１ ４の回
転（約０．１〜１５ｒｐｍ）により、送り出し羽根１５
の送り出し作用を受けて、雛はんされながら徐々に電気
炉１１方向に搬送され、この電気炉１１へ連続的に挿入
されるようになっている。小断片スクラップはこのロー
タリードラム１４内における滞留の際、時間にして約２
０分間上記高温排ガスに接触して約５００〜６００ｏｏ
の高温に予熱される。上記ロータリードラム１４の予熱
能力は、ドラムの径，長さ，スクラップ装入能力，送り
出し羽根と回転数による搬送能力等によって決定される
が、電気炉１１の溶解能力の約２倍を有していることが
、電気炉１１の操業を安定させかつ能力を最大限発揮さ
せる上で望ましい。なお、ロータリードラム１４の入口
側端部およびホッパー２０の下端部はダストホッパー２
２により包囲されており、このダストホツパー２２内に
こばれたスクラップ肩は再びコンベア−１９に戻される
ようになっている。次に、図中符号３０は第２の予熱装
置３０を示す。この第２の予熱装置３０は排気系におい
て第１の子熟装置１３の下流側にに配置されている。こ
の第２の子熱装置２０は従釆と同じバッチ式であり、着
脱自在なバケット３１を有している。このバケット３１
は設置位置から取り外されて想像線で示す位置まで移動
されて、ここでリフティングマグネットクレーン３２に
より大断片スクラップを充填されるようになっている。
このバケット３１は設瞳位置で第１の子熱装置１３から
の高温排ガスにより大断片スクラップを子熱する。上記
第１の予熱装置１３からの排ガス温度は、小断片スクラ
ップを予熱した後であるので電気炉１１の出口温度より
低くなっているが、ロータリードラム１４内での末燃ガ
スの燃焼に伴なう発熱があるため、温度低下は比較的小
さく、約８００〜１０００ｏｏであり、このため上記大
断片スクラップは批鮫的高い温度で子熱される。この予
熱後上記バケット３１は再び取り外されて関蓋状態の電
気炉１１まで移動されて、上記大断片スクラップを電気
炉１１内へ菱入するようになっている。符号３３が旋回
装置を示し、この旋回装置３３により上記バケット３１
の蓋３１ａを開閉するようになっている。子熱の際には
弁３４ａ，３４ｂ（開度調節可能な弁、以下同じ）を開
き弁３４ｃ，３４ｄを閉じて第１の予熱装置１３からの
高温排ガスをバケット３１内に導き、このバケット３１
内に収納されている大断片スクラップを子熱するように
なっている。また、バケット３１を取外してスクラップ
を充填する際や予熱されたスクラップを電気炉１１へ装
入する際には、弁３４ａ，３４ｂ，３４ｄを閉じ、弁３
４ｃを開いて、高温排ガスを第２の予熱装置３１を通さ
ずにバイパス管３６へ導く。第２の子熱装置３０または
バイパス管３６からの排ガスはファン３５により集塵機
（図示しない）へ送られる。なお、前述した装入シュ−
ト１２の上部には第２の子熱装置３０からの排ガスまた
は外部空気がファン３７により送られるようになってお
り、これによりロータリードラム１４内の温度を調節で
きるようになっている。

すなわち、弁３４ｄを開くと第２の子熱装置３０からの
排ガスがロータリードラム１４内に入り、弁３４ｅを開
くと外部の冷たい空気がロータリードラム１４内に入り
込むようになつている。次に、上述した子熱装置の操業
を、第４図に示すタイムスケジュールを参照して説明す
る。

第４図に示すｎ回目のチャージでは、全装入量に対する
各スクラップの割合がほぼ理想的で、小断片５０％，大
断片５０％である。５０％分の大断片スクラップは、こ
れより前回のチャ−ジにおいてバケット３１により予熱
されており、このｎ回目のチヤージにおいて初回に一括
して電気炉１１に装入される。この直後に電気炉１１１
こ通電してこのスクラップの溶解を開始する。そして、
溶解開始から１０分後に、ロータリードラム１４から５
０％分のづ・断片スクラップの連続装入を開始する。こ
の連続袋入は少量ずつ４８分間行なう。この連続装入の
際、小断片スクラップはロータリードラム１４内で約１
２００００の排ガスに接触して約６００００に子熱され
た状態で電気炉１１に袋入される。大断片スクラップの
初回装入は炉修等の準備が終了した直後の炉内温度が低
い時になされるから、電気炉１１の炉蓋１１ａを開放し
ても熱損失は小さい。そして炉内温度が高い熔解工程の
際には炉蓋１１ａは開放されないから大きな熱損失をな
くすことができ、また、発煙による作業環境の悪化を防
止できる。なお、このｎ回自のチャージにおいて、初回
装入後再びバケット３１内に大断片スクラップが充填さ
れて予熱されるが、この大断片スクラップは追加装入さ
れないから、高温排ガスが排出される溶解期に約３び分
，酸化還元期に約２び分と長時間に亙つて予熱され、約
５００ｏｏと批鮫的高温にすることができる。このよう
に大断片スクラップの子熟温度が５００００，小断片ス
クラップの子熱温度が６００００で平均して５５０００
となり従来方法の２００〜２５０ｑｏの子熱温度に比較
して極めて高くでき、換言すれば排ガス中の熱エネルギ
ーを効率良く回収できるから、消費電力の節約分を１１
皿ｗＨ／ｔｏｎ鋼塊とすることができ、大幅な節約を達
成できる。なお、本発明は上述した実施例に制約されず
種々の態様が可能である。

たとえば、第２の子熱装置は複数のバケットを有しても
よい。以上説明したように、本発明は、以下の効果を奏
することができる。

電気炉内の温度が最も低い熔解工程前にのみみ電気炉の
炉蓋を開放して大断片スクラップを電気炉内へ供給し、
溶解工程では炉蓋を閉じた状態で小断片スクラップを供
給するものであり、溶解期において炉蓋が開放されず、
この開放に伴なう大きな熱損失や発煙の問題を解消でき
る。

操業のタイムスケジュールが簡単であり」長時間に亙り
効率のよいスクラップ子熱を行なうことができる。

溶解期においてロータリードラムにより小断片スクラッ
プを少量ずつ連続的に供給するものであり、スクラップ
の溶解温度が大幅にかつ局所的に低下することなく、安
定した操業を行なえる。

小断片スクラップは大断片スクラップより排気系の上流
側で子熱されるため、確実に高温に子熱でき、この点か
らも連続的供給時に電気炉内での溶解温度が大幅が大幅
にかつ局所的に低下するのを防止できる。ロータリード
ラムは電気炉の炉蓋に装入シュ−トを介して連結され、
上記小断片スクラップと電気炉排ガスの導入を行なうも
のであり、電気炉内の空間で最も温度の高い炉蓋近傍の
排ガスを導入でき、小断片スクラップを高温で子熱する
ことができる。

この点からも小断片供給時の炉内の溶解温度が大幅にか
つ局所的に低下するのを防止できる。第１の子熱装置お
よび第２の子熱装置を連続した１つの排気系の上流側，
下流側に配置されているので、配置系の構成も比較的簡
単である。

小断片，大断片をロータリーキルン，バケットでそれぞ
れ子熱するので、多量かつ長時間に亙つて子熱でき、排
ガスの熱エネルギーを効率よく回収できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のスクラップの子熱装置を示し、第２図は
本発明のスクラップ予熱装置の一実施例を示す概略図、
第３図は従来のスクラップ予熱装置による操業のタイム
スケジュールを示し、第４図は本発明装置による操業の
タイムスケジュールの一例を示す。 １１・・…・電気炉、１１ａ・・・…炉蓋、１２・・・
・・・装入シュート、１３・・・・・・第１の子熱装置
、１４・・…・ロータリードラム、３０・・…・第２の
予熱装置、３１……バケット。 第１図 第２図 第４図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電気炉から導出される連続した高温ガス排気系に、
   （イ）搬送機能を持つたロータリードラムを有するとと
   もに、このロータリードラムが装入シユートを介して電
   気炉の炉蓋に連なる第１の予熱装置と、（ロ）上記第１
   の予熱装置の下流側に配置されかつ着脱自在なバケツト
   を有する第２の予熱装置とを備え、小断片スクラツプを
   上記ロータリードラム内に収納し、電気炉の高温排ガス
   を装入シユートを介して導くことにより予熱し、大断片
   スクラツプを上記バケツトに収納して上記ロータリード
   ラムからの高温排ガスにより予熱し、溶解工程が始まる
   前にのみ、バケツト内の予熱済みの大断片スクラツプを
   炉蓋を開いて電気炉内に装入し、炉蓋を閉じた状態での
   スクラツプの溶解時に、ロータリードラム内の小断片ス
   クラツプを上記装入シユートを介して少量ずつ連続的に
   装入することを特徴とする製鋼用電気炉に使用されるス
   クラツプの予熱，供給方法。