JPS6260810A - スクラツプ溶解方法 - Google Patents

スクラツプ溶解方法

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JPS6260810A
JPS6260810A JP60200229A JP20022985A JPS6260810A JP S6260810 A JPS6260810 A JP S6260810A JP 60200229 A JP60200229 A JP 60200229A JP 20022985 A JP20022985 A JP 20022985A JP S6260810 A JPS6260810 A JP S6260810A
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JP
Japan
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pulverized coal
scrap
furnace
heating
coal burner
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Application number
JP60200229A
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English (en)
Inventor
Saburo Sugiura
杉浦 三朗
Kenji Kaneda
金田 健司
Noboru Demukai
登 出向井
Tetsuo Okamoto
岡本 徹夫
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Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
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Publication date
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    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/52Manufacture of steel in electric furnaces
    • C21C5/5229Manufacture of steel in electric furnaces in a direct current [DC] electric arc furnace
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
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    • C21C5/00Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/52Manufacture of steel in electric furnaces
    • C21C5/5211Manufacture of steel in electric furnaces in an alternating current [AC] electric arc furnace
    • C21C5/5217Manufacture of steel in electric furnaces in an alternating current [AC] electric arc furnace equipped with burners or devices for injecting gas, i.e. oxygen, or pulverulent materials into the furnace
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/52Manufacture of steel in electric furnaces
    • C21C5/5252Manufacture of steel in electric furnaces in an electrically heated multi-chamber furnace, a combination of electric furnaces or an electric furnace arranged for associated working with a non electric furnace
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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    • Y02P10/20Recycling

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  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
  • Furnace Details (AREA)
  • Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
及皿五旦迎 [産業上の利用分野] 本発明はスクラップ溶解方法の改良に関し、低減された
エネルギー消費をもってスクラップを溶解する方法を提
供する。 [従来の技術] アーク炉で特殊鋼を製造するに当って、その前段階でお
るスクラップの溶解作業をすべて高価な電力を消費して
行なうことはコストの面から得策といえないので、その
一部を安価な燃料による加熱で代替することが望ましい
。 たとえば微粉炭バーナー加熱をアーク加熱と同時に行な
うことが試みられた。 それにより能率は向上するが、
エネルギー負荷すなわち炉の単位容積・時間あたり投入
可能なエネルギー量に限界があるため、電力消費−は期
待したほど節減できない。 また、燃焼により生じたC
02が黒鉛電極と反応してカーボンソリューション現象
が起り、電極原単位を悪化させる。 微粉炭バーナーの火焔温度は約2000℃、黒鉛アーク
の温度は約3000℃であるから、低温領域でバーナー
を、高温領域でアークをと、切り換えて使用することが
合理的である。 燃料による電力代替を高めるには、な
るべく高温までバーナーで加熱したいが、スクラップの
温度が100.0℃を超すと、Feの酸化が急速に進ん
で原料歩留りを低下させる。 本発明者らは、つとにスクラップ溶解におけるアーク加
熱の前半の部分を微粉炭バーナーによる加熱におきかえ
ることを研究し、高い加熱効率と制御されたFe酸化量
の下にこれを行なう技術を確立して、すでに開示した(
特開昭59−215427)。 その技術は、スクラッ
プの温度が低い間は微粉炭に空気を混合して燃焼させ、
スクラップの温度が高まったならば、具体的にはほぼ5
00℃を境にして、空気に代えて酸素または酸素富化空
気を混合して燃焼させることにより、バーナー火焔の温
度を上昇させることを特徴とするものである。 この方法は、好適な実施態様においては、2基の炉を使
用し交互にバーナー加熱およびスクラップ溶解を行なう
【発明が解決しようとする問題点】
本発明の目的は、上記した微粉炭バーナー加熱を先立て
たアーク加熱によるスクラップの溶解において、加熱効
率とFe酸化量のコントロールとを、さらに改善した溶
解方法を提供することにある。 及団辺璽感
【問題点を解決するための手段】
本発明のスクラップ溶解方法は、アーク炉を用いてスク
ラップを溶解するに当って、アーク加熱に先立ち微粉炭
バーナーによる加熱を行なうスクラップ溶解方法におい
て、1200’C以下の所定のスクラップ平均温度に至
るまで微粉炭バーナーによる加熱を行ない、その際、微
粉炭の燃焼に必要な酸素の70%以上を空気に依存して
供給するとともに、排ガスの組成を、 Co/ (GO十CO2+N2 >≦10%となるよう
に燃焼条件をコントロールすることを特徴とする。 ここで、「スクラップ」とは、屑鉄に限らず、製鋼原料
として屑鉄と併用されるすべての鉄含有材料を意味し、
固形の銑鉄、ペレット、海綿鉄、還元鉄などを包含する
。 本発明のスクラップ溶解方法もまた、2個の炉を使用し
て実施することができる。 すなわち、一方の炉内にス
クラップを装入して微粉炭バーナーによる加熱を行ない
、スクラップが12’OO℃以下の所定の加熱温度に達
したところでアーク加熱に切り換え、その間に他方の炉
内においては装入したスクラップの微粉炭バーナーによ
る加熱を行ない、一方の炉内のスクラップが溶解したな
らばタップして新たなスクラップを装入して微粉炭バー
ナーによる加熱を行ない、その間に他方の炉内において
はアーク加熱に切り換えてスクラップの溶解を繰り返す
わけである。 この場合、2個の炉体に対し、微粉炭バーナーをそなえ
た炉蓋1個と、アーク電極をそなえた炉M1個とを交互
に入れかえて使用すると、設備が有効に利用できる。 既存のアーク炉設備であって8炉にアーク電極、炉蓋お
よび電源トランスが設けである場合は、その2個の組に
対してバーナーをそなえた炉蓋1個を用意し、それを2
個の炉に対して交互に使用すればよい。 いずれの場合も、微粉炭バーナーによる加熱は、天井に
少なくとも1本の微粉炭バーナーをそなえ、側壁の、シ
ルレベル以上であるができるだけ下方に少なくとも1個
のガス排出口を有する炉を使用すべきである。 それに
より、燃焼に必要な空間をとると同時に、高温のガスが
スクラップ中の長い経路を通り、十分な熱交換が行なえ
るからである。 ガスの排出口は、炉の中心に関して対
称の位置に、複数個設けであることが好ましい。 [作 用] 微粉炭バーナーによるスクラップの加熱は、前記したよ
うに、スクラップの平均温度が約500℃までは空気を
供給し、これ以上の高温の領域では酸素富化空気を供給
して燃焼を行なう。 発明者らの経験によれば、純酸素
を使用すると、燃焼が安定するという利益はあるものの
、コストを別にしても、火焔の温度が高すぎたり指向性
が強すぎたりしてスクラップの局部的な加熱および酸化
が生じ、またNO8が生成しやすいという問題が出てく
る。 実験の結果、高温の領域においても、酸素供給源
としては、70%以上を空気に依存する程度の酸素富化
空気の使用が適切であるという結論に至った。 前記のように、スクラップの温度が1000℃を超すと
Feの酸化が急激に進行し、実際上、1200’Cがバ
ーナーで加熱できる限界である。 Feの酸化を少なくするとともにNOxの生成を抑制す
るためには、雰囲気ガスが強い酸化性を示さないような
状件を与えなければならない。 燃料の効率からいえば
、わずかに過剰の酸素が供給される状態で行なうのが通
常の燃焼であるが、微粉炭バーナーによるスクラップ加
熱は、排ガスの組成が、その中のCO含有量 Co/ (GO+co2+N)2≦10%となるように
実施すればよいことを、発明者らは見出した。 代表的
な条件においては、排ガス中のCOが約5%となる。 
COが10%を超えると、排ガスへの空気の混入が爆発
を招く危険が必るし、熱効率の面からも有利でない。 2個の炉を用いて実施する態様においては、たとえば下
に示すように、同己鋼生産量(71キロトン/日)を得
るにしても、従来のUHPアーク炉を用い、微粉炭バー
ナー加熱を行なった場合より設備費、運転費とも有利で
おる。 設備費  運転費 皿−盈  徂−見 130トンtJHPアーク炉 1.0  1.070ト
ン炉×2 バーナーx1、電源X1 0.8  0.6また、生産
すべき鋼の種類や需要動向にもよるが、一般に特殊鋼は
ロットあたり生産量が小さいので、炉容量が小さい方が
対応しやすいという利益もある。 バーナー加熱およびアーク加熱の排ガスは高温であるか
ら、その顕熱を、装入するスクラップの予熱に利用する
ことが有利である。 バーナー加熱の排ガスは、前記し
たように5%前俊のCOを含んでいるので、空気または
酸素富化空気を補給して二次燃焼させることによって、
ざらにその温度を高めることができる。 微粉炭をチャ
ージトン必たり30Ky使用した場合、排ガスのもつ顕
然と潜熱は、225Mcalに達し、これは電力に換算
してチャージトンあたり260 kWHのエネルギーに
相当する。 なお、高温の排ガスは、冷スクラップの予
熱のほか1.工場R備のためのボイラーなどに利用して
もよいことはもちろんである。 バーナーに供給する微粉炭のイオウ含有口が高い場合、
排ガス中のSOxが問題になる。 この対策としては、
微粉炭に対して、その20重量%までの量のca CO
3の微粉末を混合してバーナーに供給することが推奨さ
れる。 これにより、SOxを主にCa 304として
固定し、効果的に脱硫が行なえることを本発明者らは見
出し、すでに提案した(特願昭59−33243>。 [実施例] 容量70トンのアーク炉炉体2個(AおよびB)を使用
し、図面に示ず操業パターンで、炉蓋を交換して微粉炭
バーナー加熱およびアーク加熱を交互に行なってスクラ
ップを溶解した。 装入スクラップは、バーナー加熱お
よびアーク加熱の排ガスを利用したスクラップ予熱装置
S P Hにおいて、平均温度400℃まで予熱して用
いた。 微粉炭バーナーは、80Kg/minの微粉炭を、はじ
めは空気で、ついでスクラップ平均温度がほぼ500℃
を超えるところから空気:純酸素=10:90(容積比
)の酸素富化空気を用いて燃焼させた。 バーナー加熱の雰囲気は、排ガス中のCOが約5%とな
るように、酸素富化空気の供給量を調節した。 バーナー加熱されたスクラップの平均温度が100O℃
を超えたところで、バーナー加熱からアーク加熱に移行
した。 Feの酸化量は、30Ky/チヤージトンであ
った。  また、排ガス中のNOxは50E)pIII
以下であった。 アークは消費電力500kWH/トン・分であっで、熱
効率は約80%である。 この例の溶解スクラップ1トンあたりの原車は、つぎの
とおりである。 電力         250に引1 電極          2に’J 初装加炭材      10Kg 微粉炭        3ONff 02         2ONm 比較のため、スクラップ平均温度500℃から1000
℃までの昇温を、純酸素をバーナーに供給し、排ガス中
にCOが実質上残らない程度に燃焼させたところ、スク
ラップ中のFeの酸化は7OK’J/チャージトンi超
え、排ガス中のNo  は× 600 ppmに達していた。 及虱Ω四呈 本発明のスクラップ溶解方法に従えば、安価な燃料を用
いてスクラップを加熱することにより高価な電力の消費
を軽減し、コストを低く溶解する方法を、改善されたF
e酸化量および排ガス中NOx含有量゛をもって実施で
きる。
【図面の簡単な説明】
図面は、本発明のスクラップ溶解方法を好ましい態様に
従って実施した例の、2個の炉にお1ノる工程を示すブ
ロックダイヤグラムである。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)アーク炉を用いてスクラップを溶解するに当つて
    、アーク加熱に先立ち微粉炭バーナーによる加熱を行な
    うスクラップ溶解方法において、1200℃以下の所定
    のスクラップ平均温度に至るまで微粉炭バーナーによる
    加熱を行ない、その際、微粉炭の燃焼に必要な酸素の7
    0%以上を空気に依存して供給するとともに、排ガスの
    組成を、 CO/(CO+CO_2+N_2)≦10%となるよう
    に燃焼条件をコントロールすることを特徴とする溶解方
    法。
  2. (2)2個の炉を使用し、一方の炉内にスクラップを装
    入して上記微粉炭バーナーによる加熱を行ない、スクラ
    ップが1200℃以下の所定の加熱温度に達したところ
    でアーク加熱に切り換え、その間に他方の炉内において
    は装入したスクラップの微粉炭バーナーによる加熱を行
    ない、一方の炉内のスクラップが溶解したならばタップ
    して新たなスクラップを装入して微粉炭バーナーによる
    加熱を行ない、その間に他方の炉内においてはアーク加
    熱に切り換えてスクラップの溶解を繰り返す特許請求の
    範囲第1項の溶解方法。
  3. (3)2個の炉体に対し、微粉炭バーナーをそなえた炉
    蓋1個と、アーク電極をそなえた炉蓋1個とを交互に使
    用して実施する特許請求の範囲第2項の溶解方法。
  4. (4)微粉炭バーナーによる加熱を、天井に少なくとも
    1本の微粉炭バーナーをそなえ、側壁の、シルレベル以
    上であるができるだけ下方に少なくとも1個の、好まし
    くは容器の中心に関して対称の位置に複数個の、ガス排
    出口を有する炉を使用して行なう特許請求の範囲第1項
    または第2項の溶解方法。
  5. (5)微粉炭バーナーによる加熱の排ガスに、必要によ
    り空気または酸素富化空気を補給して二次燃焼させて温
    度を高めたもの、および(または)アーク加熱の排ガス
    を、装入する冷スクラップの予熱に利用することを含む
    特許請求の範囲第1項または第2項の溶解方法。
  6. (6)微粉炭に、その20重量%以下のCaCO_3の
    微粉末を混合してバーナーに供給して実施する特許請求
    の範囲第1項または第2項の溶解方法。
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