JPH0579911B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はスクラツプ原料を溶解して製練する溶
解炉に関し、特に溶解炉から排出されるガスでス
クラツプ原料を予熱する溶解炉の排ガス回収方法
及びその装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、スクラツプ原料を溶解精錬するにはアー
クを主熱源とした電気アーク炉などの溶解炉が使
用されているが、精錬コスト中に占める電気代の
割合が高い。そのため溶解炉へ投入するスクラツ
プ原料を予熱することがなされている。

従来から行なわれているスクラプ原料の予熱は
溶解炉から出た排ガスの熱を利用して行なつてい
る。この排ガスは、大部分が炉内に侵入した空気
であり、残りは炉内でのアーク電極の燃焼や助燃
バーナによる若干のガスであり、その温度は500
〜800℃程度でほとんど潜熱はない。

［発明が解決しようとする課題］ このため、スクラツプ原料の予熱温度は300〜
400℃程度であり、大きな省電効果は期待できな
い。また500〜800℃程度の排ガスで油等の付着し
たスクラツプ原料を予熱すると、予熱中に臭いや
有害物質が発生し、それを熱分解する温度に至つ
ていないため、予熱後のガス中の有害物質を除去
するなど別途公害防止策が必要となる問題があ
る。

本発明は上記事情を考慮してなされたもので省
電或いは脱電が可能で、しかもスクラツプ原料を
高温で予熱できる溶解炉の排ガス回収方法及びそ
の装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記の目的を達成するために、溶解炉
内の溶融物中に炭材及び酸素を供給し、その溶解
炉内で生成した可燃ガスを燃焼室に導入して燃焼
させて1000〜1200℃の燃焼ガスとし、その燃焼ガ
スで溶解炉へ供給するスクラツプ原料を500〜800
℃で高温予熱すると共にスクラツプ原料に付着し
た油等を熱分解して除去し、さらにその排ガスと
燃焼室に供給する空気とを熱交換させる方法であ
り、また、スクラツプ原料を溶解させる溶解炉
と、その溶解炉に炭材及び酸素を供給する手段
と、溶解炉で生成した可燃ガスを導入すると共に
常温空気及び予熱空気を導入し、可燃ガスを燃焼
させる燃焼室と、溶解炉へ装入するスクラツプ原
料を収容し、上記燃焼室からの燃焼ガスを導入し
てスクラツプ原料を予熱する予熱室と、予熱室か
ら排出される排ガスと上記燃焼室へ供給する空気
を熱交換して上記予熱空気とする空気予熱器とを
備えた装置である。

［作用］ 上記構成によれば、溶鋼などの溶融物中に炭材
と酸素を供給することにより、その炭材と酸素の
反応熱を溶解炉の熱源に使用し、アーク投入電力
を少なく、或いは全く無くすことができ、しかも
溶解炉で生成したCO、H₂などの可燃ガスを1000
〜1200℃の燃焼ガスとし、その燃焼ガスでスクラ
ツプ原料を500〜800℃で高温予熱することで、ス
クラツプ原料に付着した油など空発生する悪臭や
有害物質を熱分解して無害のものとすることがで
きると共にその排ガスを空気予熱器へ供給して燃
焼室に供給する空気を予熱することで燃焼室内の
燃焼ガス温度と予熱温度を正確に制御できると共
に効率のよい熱回収ができる。

［実施例］ 以下本発明に係る溶解炉の排ガス回収方法及び
その装置の好適一実施例を添付図面に基づいて説
明する。

第１図において、１は三相アーク電極２により
スクラツプ原料が溶融される溶解炉で、その炉体
３には溶融物４を排出する出鋼口３ａが設けられ
る。

三相アーク電極２は三本のアーク電極体５から
なり上端が支持体６を介して昇降装置７に取り付
けられ、アーク電極２が炉体３に出入自在にさ
れ、また各アーク電極２には電源ケーブル８に接
続される。炉体３の底部にはノズル９が設けら
れ、そのノズル９を介して溶融物４中に炭材及び
酸素を供給する手段１０が接続される。このノズ
ル９は図示のように炉体３の底部に設けても或い
は炉体３の側部から溶融物４中に炭材及び酸素を
吹き込むように設けてもよい。

炉体３の上側部には溶解炉１内で生成した可燃
ガス等を排出する排気口１１が設けられ、その排
気口１１に可燃ガスを導入する燃焼室１２が接続
される。この燃焼室１２には、その燃焼室１２に
常温の空気を供給する常温空気供給管１３が、ま
た予熱した空気を供給する予熱空気供給管１４が
接続される。

燃焼室１２の燃焼ガス排出管１５は予熱室１６
に接続される。この予熱室１６には図示していな
いがスクラツプ原料投入装置によりスクラツプ原
料１７が投入され、その予熱室１６内のスクラツ
プ原料１７が適宜溶解炉１へ供給される。予熱室
１６の排ガス管１８は空気予熱器１９に接続さ
れ、その空気予熱器１９に予熱空気供給管１４が
接続されている。

以上において、溶解炉１内に装入されたスクラ
ツプ原料はアーク電極２のアークにより溶解され
る。この溶融物４中に、炭材及び酸素供給手段１
０よりノズル９を介して微粉炭、チヤー、コーク
ス等の炭材と酸素が吹き込まれる。この際溶融物
４中で、例えば、銑鉄中の炭素のように装入スク
ラツプ原料中に含まれる炭素や、吹込み炭材と吹
込み酸素とが反応し、その反応により可燃ガス
（例えばCOガス、COとH₂の混合ガス）が発生す
る。この反応は発熱反応であり、そのためのスク
ラツプ原料を溶解するアーク投入電力を省電する
ことができる。

溶解炉１内で発生した可燃ガスは排気口１１よ
り燃焼室１２に導かれ、そこで予熱空気供給管１
４からの予熱空気で燃焼され、1000〜1200℃の燃
焼ガスとなる。この場合、燃焼ガスの温度をある
温度に保つため常温空気供給管１３から常温の空
気を適宜燃焼室１２内に入れてその温度を制御す
る。

燃焼室１２で生じた燃焼ガスは排出管１５より
予熱室１６内に導入され、そこで予熱室１６内の
スクラツプ原料１７を500〜800℃に高温予熱す
る。

予熱室１６から排出管１８に流入した予熱後の
ガスは600〜900℃程度の温度を有しており、この
ガスを空気予熱器１９に導入し、そこで空気予熱
器１９を通る予熱空気供給管１４内の空気を予熱
したのち、大気中に排出される。

溶解炉１内で製錬を終えた溶融物４は出鋼口３
ａから排出し、次にアーク電極２を炉体３から上
昇装置７にて上方に上げて取り除き、その炉体３
内に予熱室１６内で予熱したスクラツプ原料１７
を装入し、上述と同様に製錬を行なう。

また予熱室１６内でのスクラツプ原料１７の予
熱は、予熱初期においては燃焼室１２からの燃焼
ガスの温度が1200℃程度で予熱するようになし、
予熱末期には1000℃程度の燃焼ガスで予熱するよ
うにすることで予熱室１６から出るガス温度を
600℃以上保つことができる。すなわち、予熱初
期においては、スクラツプ原料１７は低温のため
1200℃の燃焼ガスを供給してその予熱後のガス温
度を600℃以上に保ち、予熱末期においては、ス
クラツプ原料１７が500〜800℃程度に予熱されて
いるため、その燃焼ガス温度を1000℃程度に下げ
る。この場合燃焼ガス温度が1000℃以下ではスク
ラツプ原料１７の予熱後のガスを、スクラツプ原
料１７に付着した油等からの臭気を熱分解できる
温度600℃以上に保ちえず、また燃焼ガス温度が
1200℃以上ではスクラツプ原料中に一部可燃物が
含まれているため、部分溶解が起り、予熱後のス
クラツプ原料１７を溶解炉１へ搬送することが困
難となる。

この第１図の実施例においては、溶解炉１でス
クラツプ原料を溶解するに当つて電力と炭材及び
酸素との反応による熱とを併用した例を示した
が、これはアークによる初期溶解の促進、溶解時
間の短縮と、高温予熱に必要な可燃ガスの発生の
ためでありアーク電流、炭材、酸素の供給割合は
以下のとおりである。

アーク；200〜300kwh／ｔ−鋼 炭材；20〜40Kg／ｔ−鋼 酸素；15〜35Nm／ｔ−鋼 通常アーク電流のみで溶解を行なうとすると鋼
材１トン当り400kwh以上の消費電力が必要とな
るが、本実施例においては、その約半分程度に省
電することが可能となる。

また溶解炉１と別個に可燃ガスの燃焼室１２を
設けることにより、炉内で燃焼させる場合よりも
アーク用黒鉛電極の消耗の減少及び溶解炉の熱負
荷の低減と熱ロスの低減が可能となり、しかも予
熱室１６近くで燃焼せることにより熱ロスをなく
し、燃焼室１２としての最適設計が可能となる。

［変形実施例］ 第２図は本発明の変形実施例を示すもので、第
１図の実施例との相異は溶解炉１でスクラツプ原
料を溶解するにおいて、アーク電極２を用いず炭
材と酸素の吹き込みだけでスクラツプ原料を溶解
させる例を示したものである。

この場合、スクラツプ原料の溶解を促進させる
ために、炉体３内で、溶融物４を全て排出せず一
部残した状態としておき、その残した溶融物４の
熱を利用して炭材と酸素の反応を促進させるか或
いは溶融物４を全部排出したのち、炭材と酸素を
供給手段１０から溶解炉１に供給すると同時に溶
湯を注入するようにしてもよい。

この例においてはアーク電流を用いないためそ
の分炭材と酸素の供給量を多くする。又燃焼室１
２での可燃ガス量もある程度増えるので常温空気
供給管１３での温度制御により、予熱室１６へ供
給する燃焼ガスの温度を1000〜1200℃になるよう
にする。

第３図は本発明のさらに別の変形例を示す。

第３図において、溶解炉１は、第１図で説明し
たようにアーク電極２と炭材及び酸素の反応熱と
を併用した熱源としても、或いは第２図で説明し
たように炭材及び酸素の反応熱のみを熱源とする
ものでもよい。

本例においては溶解炉１内で発生した可燃ガス
を予熱室１６でスクラツプ原料１７の予熱に必要
な量だけを燃焼室１２に導入し、残りは排気口１
１からガスホルダー２０に貯え、他の燃料ガスと
して使用する。すなわち、溶解炉１の排気口１１
には可燃ガスを燃焼室１２へ供給する予熱用制御
弁２１とガスホルダー２０に送る貯蔵用制御弁２
２とを接続し、その各制御弁２１，２２を予熱室
１６の前後に設けた温度センサ２３，２４から制
御装置２５を介して開度制御するように構成す
る。

またガスホルダー２０に送る場合に可燃ガスは
高温のため補助空気予熱器２６を設け、その可燃
ガスの顕熱を、燃焼室１２へ供給する補助空気の
供給管２７の予熱に用いる。

本例においては予熱室１６へ入る燃焼ガスの温
度を温度センサ２３により、また予熱後のガスの
温度を温度センサ２４により検出し、その温度を
基に制御装置２５が予熱用制御弁２１と貯蔵用制
御弁２２の弁開度を制御して、溶解炉１で生じた
可燃ガスをスクラツプ原料１７の予熱に必要な量
のみ確保して残りをガスホルダー２０に貯えて他
の熱源に用いることができる。

［発明の効果］ 以上詳述してきたことから明らかなように本発
明によれば次のごとき優れた効果を発揮する。

(1) 溶解炉内の溶融物中に炭材と酸素とを供給
し、その溶解炉で生成した可燃ガスを1000〜
1200℃で燃焼させ、その燃焼ガスでスクラツプ
原料を500〜800℃で高温予熱するので、従来よ
りその予熱温度を高めることができ、溶解炉内
でのアーク消費電力や炭材及び酸素吸込量の低
減が可能となる。

(2) 溶解炉内で発生した可燃ガスの持つ顕熱と潜
熱の熱エネルギーのうち、潜熱分を燃焼室内で
の燃焼により顕熱としてスクラツプ原料の予熱
に供し、さらに予熱後、燃焼室へ供給する空気
の予熱に供することにより系内での熱の利用度
を高められる。

(3) 従来の予熱方式より高い温度でスクラツプ原
料を予熱できるので、溶解炉での投入エネルギ
ーの負担を減少でき、これにより溶解製錬時間
を短縮でき、生産性を向上できる。

(4) スクラツプ原料を高温で予熱するので、原料
に付着した油等から発生する悪臭や有害物質を
熱分解でき、公害を防止できる。

(5) スクラツプ原料を予熱した後の排ガスを空気
予熱器に供給して燃焼室に供給する空気を予熱
することで効率のよい熱回収ができると共に燃
焼ガス温度及び予熱温度の正確な温度制御がで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る溶解炉の排ガス回収方法
及びその装置の一実施例を示す図、第２図は本発
明の変形実施例を示す図、第３図は本発明の他の
変形実施例を示す図である。 図中、１は溶解炉、４は溶融物、１０は炭材及
び酸素供給手段、１２は燃焼室、１６は予熱室、
１７はスクラツプ原料である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 溶解炉内の溶融物中に炭材及び酸素を供給
   し、その溶解炉内で生成した可燃ガスを燃焼室に
   導入して燃焼させて1000〜1200℃の燃焼ガスと
   し、その燃焼ガスで溶解炉へ供給するスクラツプ
   原料を500〜800℃で高温予熱すると共にスクラツ
   プ原料に付着した油等を熱分解して除去し、さら
   にその排ガスと燃焼室に供給する空気とを熱交換
   させることを特徴とする溶解炉の排ガス回収方
   法。 ２ スクラツプ原料を溶解させる溶解炉と、その
   溶解炉に炭材及び酸素を供給する手段と、溶解炉
   で生成した可燃ガスを導入すると共に常温空気及
   び予熱空気を導入し、可燃ガスを燃焼させる燃焼
   室と、溶解炉へ装入するスクラツプ原料を収容
   し、上記燃焼室からの燃焼ガスを導入してスクラ
   ツプ原料を予熱する予熱室と、予熱室から排出さ
   れる排ガスと上記燃焼室へ供給する空気を熱交換
   して上記予熱空気とする空気予熱器とを備えたこ
   とを特徴とする溶解炉の排ガス回収装置。