JP2000111270A

JP2000111270A - 冷鉄源の溶解方法

Info

Publication number: JP2000111270A
Application number: JP27990298A
Authority: JP
Inventors: Ryuji Yamaguchi; 隆二山口; Hideaki Mizukami; 秀昭水上
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1998-10-01
Filing date: 1998-10-01
Publication date: 2000-04-18

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の排ガスを利用した予熱方法では達成で
きなかった高効率で冷鉄源を溶解する。【解決手段】溶解室２と溶解室に直結するシャフト型
の予熱室３とを具備し、発生する排ガスで予熱室内の冷
鉄源１３を予熱しつつ溶解するアーク炉１での溶解方法
において、冷鉄源が予熱室と溶解室とに連続して存在す
る状態を保つように冷鉄源を予熱室へ供給しながら、冷
鉄源と溶解室内の溶鋼とが接触する投影界面積と、冷鉄
源溶解速度とを、（１）式を満足するように制御しつ
つ、溶解室内の冷鉄源をアークにて溶解し、溶解室に少
なくとも１ヒート分の溶鋼が溜まった時点で、冷鉄源が
予熱室と溶解室とに連続して存在する状態で溶鋼を出鋼
する。その際、出鋼温度と溶鋼の液相線温度との差を４
０℃とすることが好ましい。但し（１）式において、
Ｓ；冷鉄源と溶鋼とが接触する投影界面積（ｍ²）、
Ｗ；冷鉄源溶解速度（ｔｏｎ／Ｈｒ）、Ｔ；出鋼温度
（℃）、Ｔ_L；溶鋼の液相線温度（℃）である。Ｓ≦
２Ｗ／（Ｔ−Ｔ_L）……（１）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄スクラップや直
接還元鉄等の冷鉄源を効率良く溶解する溶解方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、鉄スクラップの発生量の増大と共
に、世界的に製鋼用アーク炉が新設されている。このア
ーク炉では、アーク発生用電極から発生するアーク熱に
より鉄スクラップや直接還元鉄等の冷鉄源を加熱・溶解
し、精錬して溶鋼を製造するが、多くの電力を消費する
ため、溶解中にアーク炉溶解室から発生する高温の排ガ
スを利用して冷鉄源を予熱し、予熱した冷鉄源を溶解す
ることで電力使用量を削減する方法が多数提案されてい
る。

【０００３】例えば、特開平７−１８０９７５号公報
（以下、「先行技術１」と記す）には、１段又は２段以
上の開閉可能な火格子を装着したシャフト型予熱室を、
アーク炉溶解室の上方に鉄スクラップ導入路を介して接
続して設け、火格子で保持した鉄スクラップを溶解室の
排ガスにより予熱し、予熱した鉄スクラップを鉄スクラ
ップ導入路に落下させ、この鉄スクラップを鉄スクラッ
プ導入路に設けたプッシャーにてアーク炉溶解室内に装
入する設備が開示されている。

【０００４】特開平７−３３２８７４号公報（以下、
「先行技術２」と記す）には、アーク炉溶解室の上蓋に
接続する水平方向に配置したロータリードラム型の第１
の予熱室と、第１の予熱室と底部で接続するシャフト型
の第２の予熱室とを配置し、第２の予熱室内で溶解室か
ら発生する排ガスにて冷鉄源を予熱した後、プッシャー
にて第１の予熱室に冷鉄源を押し込み、そして、回転す
る第１の予熱室を介して、予熱された冷鉄源を溶解室内
に装入する設備が開示されている。

【０００５】又、特公平６−４６１４５号公報（以下、
「先行技術３」と記す）には、溶解室に直結するシャフ
ト型予熱室を設け、溶解室内とシャフト型予熱室内とに
１ヒート分の冷鉄源を溶解毎に装入し、排ガスでシャフ
ト型予熱室内の冷鉄源を予熱しつつ、溶解された冷鉄源
に見合う量を溶解室内に自由落下させ、こうして、溶解
室内とシャフト型予熱室内とに装入された全ての冷鉄源
を溶解する設備が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上のような方法及び
装置により、予熱効果の高いものでは、２５０〜２７０
ｋＷｈ／ｔの電力原単位が達成されるとしているが、上
記先行技術１〜３には以下の問題点がある。

【０００７】先行技術１及び先行技術２では、予熱され
た冷鉄源をアーク炉溶解室内に装入するために、火格
子、プッシャー、又はロータリードラムといった冷鉄源
の保持・搬送用の装置が必要であり、このため、溶解室
からの排ガスで予熱する際に、予熱温度に限界がある。
即ち、溶解室に大量のコークス等の炭材と酸素ガスとを
吹き込み、大量に生成する高温の排ガスで冷鉄源を予熱
すれば、予熱温度が高くなり予熱効果が向上するが、上
記の保持・搬送用装置の熱変形や融着等の設備トラブル
が発生するので、排ガス温度を上げることができない。

【０００８】これに対して、先行技術３では、シャフト
型予熱室が溶解室に直結されているため、前述した冷鉄
源の保持・搬送用装置を必要とせず、従って、上記の問
題点も発生しない。しかしながら、先行技術３では、１
ヒート分の溶鋼量を溶解する毎に、予熱室内の冷鉄源を
全て溶解し、予熱室内に冷鉄源が残らない状態で溶鋼を
出鋼するため、次ヒートの最初に溶解される冷鉄源の予
熱ができず、排ガスの有効利用という点では十分とはい
えない。

【０００９】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
その目的とするところは、予熱室から溶解室への冷鉄源
搬送用装置を必要とせず、又、次ヒートの初期に装入さ
れる冷鉄源の予熱も可能であり、そして、従来の排ガス
を利用した予熱方法では達成できなかった高効率で冷鉄
源を溶解することのできる冷鉄源の溶解方法を提供する
ことである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明による冷鉄源の溶
解方法は、アーク発生用電極を備えた溶解室と、溶解室
に直結するシャフト型の予熱室とを具備し、溶解室で発
生する排ガスを予熱室に導入して冷鉄源を予熱しつつ溶
解するアーク炉での冷鉄源の溶解方法において、冷鉄源
が予熱室と溶解室とに連続して存在する状態を保つよう
に冷鉄源を連続的又は断続的に予熱室へ供給しながら、
冷鉄源と溶解室内の溶鋼とが接触する投影界面積と、冷
鉄源溶解速度とを、出鋼温度及び溶鋼の液相線温度から
定まる（１）式を満足するように制御しつつ、溶解室内
の冷鉄源をアークにて溶解し、溶解室に少なくとも１ヒ
ート分の溶鋼が溜まった時点で、冷鉄源が予熱室と溶解
室とに連続して存在する状態で溶鋼を出鋼することを特
徴とするものである。その際に、出鋼温度と溶鋼の液相
線温度との差を４０℃とすることが好ましい。Ｓ≦２Ｗ／（Ｔ−Ｔ_L）……（１）但し、（１）式において各記号は以下を表すものであ
る。Ｓ；冷鉄源と溶鋼とが接触する投影界面積（ｍ²）Ｗ；冷鉄源溶解速度（ｔｏｎ／Ｈｒ）Ｔ；出鋼温度（℃）Ｔ_L；溶鋼の液相線温度（℃）

【００１１】本発明においては、溶解室の上部に直結し
たシャフト型予熱室内で予熱された冷鉄源が、溶解室内
での冷鉄源の溶解速度に見合って、自然落下して溶解室
に装入されるので、予熱室から溶解室への冷鉄源搬送用
装置が不要であり、予熱温度を上昇させることができ
る。そして、冷鉄源が予熱室と溶解室とに連続して存在
する状態を保つように予熱室への冷鉄源の供給を継続し
ながら溶解室内の冷鉄源を溶解し、又、冷鉄源が予熱室
と溶解室とに連続して存在する状態で溶鋼を出鋼するの
で、次ヒートに用いる冷鉄源が全て予熱され、極めて高
い予熱効率で溶解することができる。

【００１２】一方、溶解室内において生成する溶鋼中に
冷鉄源が埋没して共存した状態で溶解すると、加えられ
た熱エネルギーは冷鉄源を溶解するための潜熱に使用さ
れ、溶鋼温度は上昇しにくい。本発明のように冷鉄源の
供給及び溶解が連続的に行われている状態において、溶
鋼中に冷鉄源が埋没している領域での熱の授受は、マク
ロ的には（２）式で表わすことができる。但し（２）式
において、Ｑは冷鉄源の溶解潜熱（ｋｃａｌ／ｔｏ
ｎ）、Ｗは冷鉄源溶解速度（ｔｏｎ／Ｈｒ）、ｈは冷鉄
源と溶鋼との界面における熱伝達係数（ｋｃａｌ／ｍ²
・Ｈｒ・ｄｅｇ）、ΔＴは溶鋼の過熱度（℃）、即ち溶
鋼温度と溶鋼の液相線温度（Ｔ_L）との差、Ｓ₀は冷鉄
源と溶鋼との接触界面積（ｍ²）である。Ｑ×Ｗ＝ｈ×ΔＴ×Ｓ₀……（２）

【００１３】本発明のような連続溶解の場合には冷鉄源
溶解速度（Ｗ）は一定であり、冷鉄源溶解速度（Ｗ）が
一定の条件においては、（２）式で表わされるように、
溶鋼過熱度（ΔＴ）は接触界面積（Ｓ₀）に反比例す
る。即ち、接触界面積（Ｓ₀）を小さくすれば、溶鋼過
熱度（ΔＴ）が高くなることが分かる。しかし、接触界
面積（Ｓ₀）は直接測定することができないので、本発
明者等は接触界面積（Ｓ ₀）に代わる新たな指標とし
て、冷鉄源と溶解室内の溶鋼とが接触する投影界面積を
用い、この投影界面積を種々変更した試験操業（後述の
実施例で詳細に説明する）を実施した。そして、投影界
面積をＳ（ｍ²）とした時、投影界面積（Ｓ）と冷鉄源
溶解速度（Ｗ）と出鋼時の溶鋼過熱度（ΔＴ）との関係
は（３）式で表わされることを明らかにした。尚、出鋼
時の溶鋼過熱度（ΔＴ）とは、出鋼温度（Ｔ）と溶鋼の
液相線温度（Ｔ_L）との差を表わすものである。Ｓ＝２Ｗ／ΔＴ……（３）

【００１４】本発明では、出鋼時の溶鋼過熱度（ΔＴ）
と冷鉄源溶解速度（Ｗ）とから（３）式で決まる投影界
面積（Ｓ）を越えない範囲、即ち（１）式を満足する範
囲で溶解するので、冷鉄源の潜熱に費やされる熱エネル
ギーが減少して溶鋼温度が上昇し、出鋼時に所定の溶鋼
過熱度（ΔＴ）を確保することができる。その結果、出
鋼中における出鋼口の閉塞等の溶鋼温度の低下によるト
ラブルを未然に防止することが可能となる。特に、出鋼
時の溶鋼過熱度（ΔＴ）を４０℃確保することで、温度
低下に起因する操業トラブルを回避でき、安定した操業
が可能となる。

【００１５】尚、本発明の、冷鉄源と溶解室内の溶鋼と
が接触する投影界面積（Ｓ）とは、溶鋼中に埋没してい
る冷鉄源の最外周部と溶鋼との界面積であり、具体的に
は予熱室の内周長さと溶鋼深さとの積で表わされ、又、
本発明の１ヒート分の溶鋼とは、連続鋳造等の鋳造作業
に用いる取鍋等の溶鋼保持容器の１つの容器に収納され
る溶鋼量であり、これは鋳造作業を実施する建物のクレ
ーン等の吊り上げ荷重から決まる量である。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明を図面に基づき説明する。
図１は、本発明を実施したアーク炉設備の縦断面概略図
であり、図２は、図１におけるＸ−Ｘ断面の概略図であ
る。

【００１７】図において、内部を耐火物で構築され、底
部に炉底電極６を備えた溶解室２の上部には、シャフト
型の予熱室３と水冷構造の炉壁４とが配置され、この予
熱室３で覆われない炉壁４の上部開口部は開閉自在な水
冷構造の炉蓋５で覆われている。この炉蓋５を貫通し
て、溶解室２内へ上下移動可能な黒鉛製の上部電極７が
設けられ、直流式アーク炉１が構成されている。溶解室
２の予熱室３を設置した部位の反対側の突出部には、そ
の炉底に、扉１９で出口側を押さえ付けられて内部に詰
め砂又はマッド剤が充填された出鋼口１０と、その側壁
に、扉２０で出口側を押さえ付けられて内部に詰め砂又
はマッド剤が充填された出滓口１１とが設けられ、又、
アーク発生用電極である炉底電極６と上部電極７とは直
流電源（図示せず）に連結し、炉底電極６と上部電極７
との間でアーク１６を発生する。

【００１８】予熱室３の上方には、冷鉄源供給手段とし
て、走行台車２１に吊り下げられた底開き型の冷鉄源供
給用バケット１２が設けられ、この冷鉄源供給用バケッ
ト１２より、予熱室３の上部に設けた開閉自在な冷鉄源
供給口１７を介して予熱室３内に、鉄スクラップや直接
還元鉄等の冷鉄源１３が供給される。そして、予熱室３
の上端に設けられたダクト１８は集塵機（図示せず）に
連結し、溶解室２で発生する高温の排ガスは、予熱室
３、及びダクト１８を順に通って吸引され、予熱室３内
の冷鉄源１３は予熱される。予熱された冷鉄源１３は、
溶解室２内で溶解された量に見合って、溶解室２内に自
由落下し、溶解室２へ装入される。

【００１９】炉蓋５を貫通して、溶解室２内を上下移動
可能な酸素吹き込みランス８と炭材吹き込みランス９と
が設けられ、酸素吹き込みランス８からは酸素ガスが溶
解室２内に吹き込まれ、そして、炭材吹き込みランス９
からは空気や窒素ガス等を搬送用ガスとしてコークス、
チャー、石炭、木炭、黒鉛等の等の炭材が溶解室２内に
吹き込まれる。吹き込まれた炭材は、吹き込まれた酸素
ガスと反応して燃焼熱を発生し、補助熱源として作用す
る。

【００２０】この直流式アーク炉１における本発明によ
る冷鉄源溶解方法を以下に説明する。先ず、この直流式
アーク炉１における冷鉄源溶解速度（Ｗ）を把握する。
冷鉄源溶解速度（Ｗ）は、アーク発生用電極に印加する
電力量と、酸素吹き込みランス８から吹き込まれる酸素
ガス量とで決めることができる。但し、吹き込まれる酸
素ガス量は操業条件により変動することがあるので、操
業の安定性を考慮すれば、印加する電力量のみから把握
することが好ましい。尚、他の加熱手段、例えばガスバ
ーナー等が設置されている場合には、それらを含めて冷
鉄源溶解速度（Ｗ）を把握する。

【００２１】次いで、出鋼時の溶鋼過熱度（ΔＴ）、即
ち出鋼温度（Ｔ）と液相線温度（Ｔ _L）との差を決定
し、把握した冷鉄源溶解速度（Ｗ）と決定した溶鋼過熱
度（ΔＴ）とを（１）式右辺に代入して（１）式右辺を
算出する。そして、投影界面積（Ｓ）が（１）式右辺の
値以下となるように、予め予熱室３の断面積や形状、又
は溶解室２の形状を定めておく。例えば、冷鉄源溶解速
度（Ｗ）が１５０ｔｏｎ／Ｈｒで、溶鋼過熱度（ΔＴ）
を４０℃とする場合には、投影界面積（Ｓ）を７．５ｍ
²以下となるようにすれば良い。

【００２２】投影界面積（Ｓ）は、図１に示す溶鋼深さ
（Ｈ）と図２に示す予熱室３の内周長さ（Ｌ）との積で
算出することができる。尚、投影界面積（Ｓ）の算出の
際に、溶鋼深さ（Ｈ）は最大時の溶鋼深さを用い、予熱
室３の内周長さは、予熱室３を溶解室２に投影した時、
溶解室２の底面に投影される予熱室３下部の内周長さを
用いるものとする。従って、投影界面積（Ｓ）は、予熱
室３の断面積を小さくするほど小さくなり、又、溶解室
２の予熱室３側の底部を嵩上げして、冷鉄源１３が埋没
する範囲を狭くする又は浅くすることで、投影界面積
（Ｓ）を小さくすることができる。投影界面積（Ｓ）の
調整ができない場合には、（１）式を満足する値となる
まで、印加する電力や吹き込む酸素ガス量を増加し、更
には他の加熱手段を設けて、冷鉄源溶解速度（Ｗ）を大
きくする。

【００２３】尚、（１）式により投影界面積（Ｓ）を算
出する際、溶鋼過熱度（ΔＴ）は４０℃を確保すること
が好ましい。又、投影界面積（Ｓ）を小さくするほど溶
鋼過熱度（ΔＴ）は大きくなるが、溶鋼過熱度（ΔＴ）
が余りにも高くなると炉体耐火物の損傷が激しくなるの
で、投影界面積（Ｓ）の最小値は溶鋼過熱度（ΔＴ）が
１５０℃となる範囲、即ち（４）式の範囲とすることが
好ましい。Ｓ≧２Ｗ／１５０……（４）

【００２４】このように調整した後、操業を行う。操業
は、先ず、溶解室２を水平状態として、冷鉄源供給バケ
ット１２より予熱室３内に冷鉄源１３を供給する。予熱
室３内に供給された冷鉄源１３は、溶解室２内にも装入
され、やがて予熱室３内を充填する。尚、溶解室２内へ
冷鉄源１３を均一に装入するため、炉蓋５を開けて予熱
室３と反対側の溶解室２内に冷鉄源１３を装入すること
もできる。次いで、炉底電極６と上部電極７との間に直
流電流を給電しつつ上部電極７を昇降させ、上部電極７
と炉底電極６及び装入した冷鉄源１３との間でアーク１
６を発生させる。そして、発生するアーク熱により冷鉄
源１３を溶解し、溶鋼１４を生成させる。溶鋼１４の生
成と共に、生石灰、蛍石等のフラックスを溶解室２内に
装入して、溶融スラグ１５を溶鋼１４上に形成させ、溶
鋼１４の酸化を防止すると共に溶鋼１４の保温を図る。
溶融スラグ１５の量が多すぎる場合には、操業中でも出
滓口１１から、排滓することができる。

【００２５】溶鋼１４の生成する頃から、酸素吹き込み
ランス８及び炭材吹き込みランス９から、酸素ガスと炭
材とを溶鋼１４面又は溶融スラグ１５中に吹き込む。吹
き込まれて溶鋼１４中に溶解した炭材又は溶融スラグ１
５中に懸濁した炭材と、吹き込まれる酸素ガスとが反応
して燃焼熱を発生し、補助熱源として作用し、電力使用
量を節約すると共に、反応生成物のＣＯガスが溶融スラ
グ１５をフォーミングさせて、アーク１６が溶融スラグ
１５に包まれるので、アーク１６の着熱効率が上昇す
る。又、大量に発生する高温のＣＯガスで予熱室３内の
冷鉄源１３は効率良く予熱される。その結果、冷鉄源溶
解速度（Ｗ）が大きくなり、溶鋼過熱度（ΔＴ）が大き
くなる。この炭材の吹き込み量は、吹き込む酸素ガスの
量に対応して決める。即ち、吹き込まれる酸素ガスの化
学等量に等しい程度の炭材を添加する。炭材が吹き込ま
れる酸素ガスに比べて少ないと、溶鋼１４が過剰に酸化
するので好ましくない。

【００２６】溶鋼１４の生成と共に、予熱室３内の冷鉄
源１３は、溶解室２内で溶解された量に見合って溶解室
２内に自由落下して減少するので、この減少分を補うた
めに、冷鉄源供給用バケット１２から予熱室３へ冷鉄源
１３を供給する。この冷鉄源１３の予熱室３内への供給
は、冷鉄源１３が予熱室３と溶解室２とに連続して存在
する状態を保つように、連続的又は断続的に行う。その
際に、予熱室３と溶解室２とに連続して存在する冷鉄源
１３の量を、１ヒート分の冷鉄源１３の５０ｗｔ％以上
とすることが好ましい。予熱室３と溶解室２とに連続し
て存在する冷鉄源１３を、常に１ヒート分の冷鉄源１３
の５０ｗｔ％以上確保することで、予熱効果を高めるこ
とができる。こうして、予熱室３から供給される冷鉄源
１３は、溶鋼１４中に埋没した状態で加熱され溶解す
る。

【００２７】このようにして冷鉄源１３を溶解して、溶
解室２内に少なくとも１ヒート分の溶鋼１４を溜め、そ
して、必要により脱炭等の精錬を行った後、傾動装置
（図示せず）により溶解室２を傾動して出鋼口１０から
溶鋼保持容器（図示せず）に溶鋼１４を出鋼する。出鋼
後、溶鋼１４は必要により取鍋精錬炉等にて精錬した
後、連続鋳造機等で鋳造する。溶鋼１４を出鋼し、更に
溶融スラグ１５を排滓した後、溶解炉２を傾動装置にて
水平に戻し、出鋼口１０及び出滓口１１内に詰め砂又は
マッド材を充填し、溶解を再開する。次回のヒートは予
熱された冷鉄源１３で溶解を開始することができる。
尚、出鋼時に、数トン〜数十トンの溶鋼１４を溶解室２
内に残留させて、次回ヒートの溶解を再開しても良い。
こうすることで初期の溶解が促進され、溶解効率が一層
向上する。

【００２８】このようにして溶解することで、操業の最
初に用いる冷鉄源１３は予熱されないが、その後に装入
される冷鉄源１３は全て予熱されるので、予熱効率の極
めて高い状態でアーク炉操業を行うことができ、電力原
単位を大幅に低減することが可能になると共に、大きな
溶鋼過熱度（ΔＴ）を確保することができるので、溶鋼
温度の低下による出鋼時の操業トラブルを未然に防止す
ることができ、安定した操業を行うことができる。

【００２９】尚、上記説明では、直流式アーク炉１の場
合について説明したが、交流式アーク炉でも全く支障な
く本発明を適用でき、又、溶解室２における予熱室３と
出鋼口１０との位置関係は溶解室２の中心に対して１８
０度の対向する位置に限るものではなく９０度の位置で
あっても良く、更に、溶解室２の断面形状や炉底電極６
の構造、及び上部電極７の数も上記に限定されるもので
はないことは言うまでもない。

【００３０】

【実施例】図１に示す直流式アーク炉を用いて、予熱室
の断面サイズと冷鉄源溶解速度（Ｗ）とを変更した試験
操業を合計８ヒート（試験No.１〜No.８）実施し、冷鉄
源溶解速度（Ｗ）と投影界面積（Ｓ）と溶鋼過熱度（Δ
Ｔ）との関係を調査した。

【００３１】用いたアーク炉は、溶解室が高さ４ｍ、炉
径７．２ｍの一定であり、予熱室は高さを７ｍ一定とし
て、内径を試験No.１及びNo.５では２．５ｍ、試験No.
２及びNo.６では３．０ｍ、試験No.３及びNo.７では
３．５ｍ、試験No.４及びNo.８では４．０ｍの４水準に
変更した。最大電源容量は電圧６００Ｖ、電流１００ｋ
Ａであり、冷鉄源溶解速度（Ｗ）を調整するために、試
験No.１〜No.４では電圧４００Ｖ、電流１００ｋＡ、
又、試験No.５〜No.８では電圧３５０Ｖ、電流８０ｋＡ
で印加した。

【００３２】炉容量は１８０トンであり、その時の溶鋼
深さ（Ｈ）は０．８８ｍである。又、予熱室の内周長さ
（Ｌ）は、予熱室の内周に０．８を乗算して求め、投影
界面積（Ｓ）は、予熱室内径が２．５ｍの場合に５．５
ｍ²、予熱室内径が３．０ｍの場合に６．６ｍ²、予熱
室内径が３．５ｍの場合に７．７ｍ²、予熱室内径が
４．０ｍの場合に８．８ｍ²となる。

【００３３】先ず溶解室及び予熱室内に鉄スクラップ１
５０トンを装入し、直径２８インチの黒鉛製上部電極を
用い、上記の電力を通電して溶解を開始した。溶鋼の生
成と共に、生石灰と蛍石とを添加して溶融スラグを形成
し、次いで、酸素吹き込みランスから酸素ガスを９５０
０Ｎｍ³／Ｈｒで吹き込むと共に、炭材吹き込みランス
からコークスを８０ｋｇ／ｍｉｎで溶融スラグ中に吹き
込んだ。酸素ガスとコークスの吹き込みにより、溶融ス
ラグはフォーミングして上部電極の先端は溶融スラグ中
に埋没した。そして、溶解中予熱室内に鉄スクラップを
供給し、予熱室内の鉄スクラップ高さを所定値以上に保
持した。

【００３４】このように、溶解室内及び予熱室内に鉄ス
クラップが連続して存在する状態で溶解を続け、溶解室
内に１８０トンの溶鋼が溜まった時点で、溶鋼温度を測
定して、次いで、通電、酸素ガス吹き込み、及び炭材吹
き込みを停止して１ヒート分の１２０トンの溶鋼を取鍋
に出鋼した。出鋼後、通電、酸素ガス吹き込み、及び炭
材吹き込みを再開して操業を再開した。通電〜出鋼を繰
り返し行い、操業が安定したときの冷鉄源溶解速度
（Ｗ）は、試験No.１〜No.４では約１５０ｔｏｎ／Ｈ
ｒ、試験No.５〜No.８では約１００ｔｏｎ／Ｈｒであっ
た。

【００３５】表１に試験操業における予熱室内径、投影
界面積（Ｓ）、操業が安定した時の冷鉄源溶解速度
（Ｗ）の平均値、及び操業が安定した時の出鋼時の溶鋼
過熱度（ΔＴ）の平均値を示す。表１に示すように、冷
鉄源溶解速度（Ｗ）が一定の条件では、投影界面積
（Ｓ）が小さいほど溶鋼過熱度（ΔＴ）が大きくなるこ
とが分かった。

【００３６】

【表１】

【００３７】図３は、表１に示す投影界面積（Ｓ）と出
鋼時の溶鋼過熱度（ΔＴ）との関係を図示したもので、
図中●印は冷鉄源溶解速度（Ｗ）が約１５０ｔｏｎ／Ｈ
ｒの試験No.１〜No.４で、○印は冷鉄源溶解速度（Ｗ）
が約１００ｔｏｍ／Ｈｒの試験No.５〜No.８である。
又、図中、実線の曲線は冷鉄源溶解速度（Ｗ）を１５０
ｔｏｎ／Ｈｒとした時の（３）式による計算値を示し、
破線の曲線は冷鉄源溶解速度（Ｗ）を１００ｔｏｎ／Ｈ
ｒとした時の（３）による計算値を示すものであるが、
投影界面積（Ｓ）と溶鋼過熱度（ΔＴ）とは（３）式の
関係で表わされることが分かった。従って、冷鉄源溶解
速度（Ｗ）に応じて投影界面積（Ｓ）を制御すること
で、大きな溶鋼過熱度（ΔＴ）を得られることが分かっ
た。

【００３８】

【発明の効果】本発明では、予熱室から溶解室への冷鉄
源搬送用装置を必要としないため、排ガス温度を高めて
冷鉄源の予熱温度を高めることが可能となり、且つ、溶
解する冷鉄源のほとんどを予熱することが可能であるた
め、極めて高い予熱効率を維持して冷鉄源を溶解するこ
とができ、電力使用量を大幅に低減することが可能とな
る。そして、溶鋼と冷鉄源とが接触する面積を所定値に
規定して加熱するので、大きな溶鋼過熱度を得ることが
でき、溶鋼温度低下に起因する操業トラブルもなく、安
定して溶解することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施したアーク炉設備の縦断面概略図
である。

【図２】図１におけるＸ−Ｘ断面の概略図である。

【図３】投影界面積（Ｓ）と出鋼時の溶鋼過熱度（Δ
Ｔ）との関係を示す図である。

【符号の説明】

１直流式アーク炉２溶解室３予熱室４炉壁５炉蓋６炉底電極７上部電極８酸素吹き込みランス９炭材吹き込みランス１０出鋼口１１出滓口１２冷鉄源供給用バケット１３冷鉄源１４溶鋼１５溶融スラグ１６アーク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4K001 AA10 BA22 DA05 FA10 GA16 GB10 GB11 4K014 CA00 CB01 CB02 CC01 CC04 4K056 AA02 BA01 BA02 BB08 CA02 DA02 DA33 FA04 FA12 4K063 AA04 AA12 BA02 CA01 CA06 FA53 FA73 FA78 GA07 GA09 GA33

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アーク発生用電極を備えた溶解室と、溶
解室に直結するシャフト型の予熱室とを具備し、溶解室
で発生する排ガスを予熱室に導入して冷鉄源を予熱しつ
つ溶解するアーク炉での冷鉄源の溶解方法において、冷
鉄源が予熱室と溶解室とに連続して存在する状態を保つ
ように冷鉄源を連続的又は断続的に予熱室へ供給しなが
ら、冷鉄源と溶解室内の溶鋼とが接触する投影界面積
と、冷鉄源溶解速度とを、出鋼温度及び溶鋼の液相線温
度から定まる（１）式を満足するように制御しつつ、溶
解室内の冷鉄源をアークにて溶解し、溶解室に少なくと
も１ヒート分の溶鋼が溜まった時点で、冷鉄源が予熱室
と溶解室とに連続して存在する状態で溶鋼を出鋼するこ
とを特徴とする冷鉄源の溶解方法。Ｓ≦２Ｗ／（Ｔ−Ｔ_L）……（１）但し、（１）式において各記号は以下を表すものであ
る。Ｓ；冷鉄源と溶鋼とが接触する投影界面積（ｍ²）Ｗ；冷鉄源溶解速度（ｔｏｎ／Ｈｒ）Ｔ；出鋼温度（℃）Ｔ_L；溶鋼の液相線温度（℃）
【請求項２】出鋼温度と溶鋼の液相線温度との差を４
０℃とすることを特徴とする請求項１に記載の冷鉄源の
溶解方法。