JPH0941017A - 鉄系スクラップの溶解方法 - Google Patents
鉄系スクラップの溶解方法Info
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- JPH0941017A JPH0941017A JP20000295A JP20000295A JPH0941017A JP H0941017 A JPH0941017 A JP H0941017A JP 20000295 A JP20000295 A JP 20000295A JP 20000295 A JP20000295 A JP 20000295A JP H0941017 A JPH0941017 A JP H0941017A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 上底吹き転炉等の冶金炉を用いた、耐火物製
炉壁の損耗速度の小さいスクラップの溶解方法を提供す
る。 【解決手段】 上底吹き転炉等の冶金炉で、酸素含有ガ
スによる炭材燃焼時に発生する熱によりスクラップを溶
解する方法で、酸素供給用上吹きランスに、ランス先端
と転炉炉口断面との距離Ｈに対してランス先端から０．
２Ｈ〜０．８Ｈなる位置に、ランス円周方向に４〜２０
個設けられたガス噴出孔より、窒素等の冷却用ガスを酸
素供給速度の５〜３０％の流量で、水平面に対し上方４
５度〜下方４５度の方向に向かって炉内に吹き込むこと
を特徴とする、耐火物製炉壁寿命の長い鉄系スクラップ
の溶解方法。
炉壁の損耗速度の小さいスクラップの溶解方法を提供す
る。 【解決手段】 上底吹き転炉等の冶金炉で、酸素含有ガ
スによる炭材燃焼時に発生する熱によりスクラップを溶
解する方法で、酸素供給用上吹きランスに、ランス先端
と転炉炉口断面との距離Ｈに対してランス先端から０．
２Ｈ〜０．８Ｈなる位置に、ランス円周方向に４〜２０
個設けられたガス噴出孔より、窒素等の冷却用ガスを酸
素供給速度の５〜３０％の流量で、水平面に対し上方４
５度〜下方４５度の方向に向かって炉内に吹き込むこと
を特徴とする、耐火物製炉壁寿命の長い鉄系スクラップ
の溶解方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄系スクラップの
溶解方法に関するものである。
溶解方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、資源、環境問題から、スクラップ
などの固体金属原料をリサイクル使用して、効率的に溶
融金属を製造することが技術課題となってきている。従
来、スクラップの溶解には、ほとんど電気炉が用いられ
てきたが、電気炉の場合には、スクラップの溶解・精錬
に多くの電力を消費するため、我が国のように電力価格
が著しく高い国ではコストアップして好ましくない。そ
こで、電気炉に依らずに経済的にスクラップを溶解・精
錬する方法として、高送酸能力を有する転炉の余剰生産
能力を利用して安価な炭材を用いたスクラップの溶解・
精錬方法が検討されるようになってきた。
などの固体金属原料をリサイクル使用して、効率的に溶
融金属を製造することが技術課題となってきている。従
来、スクラップの溶解には、ほとんど電気炉が用いられ
てきたが、電気炉の場合には、スクラップの溶解・精錬
に多くの電力を消費するため、我が国のように電力価格
が著しく高い国ではコストアップして好ましくない。そ
こで、電気炉に依らずに経済的にスクラップを溶解・精
錬する方法として、高送酸能力を有する転炉の余剰生産
能力を利用して安価な炭材を用いたスクラップの溶解・
精錬方法が検討されるようになってきた。
【０００３】このような状況の中で、一般的には既存の
上底吹きの複合吹錬転炉を利用することで設備増を控え
ると共に、スクラップと一緒に炉内に装入した火種に着
火した後、上底吹き吹錬の際に炉上方から熱源として炭
材を投入しながら溶解・精錬する方法が提案されてい
る。
上底吹きの複合吹錬転炉を利用することで設備増を控え
ると共に、スクラップと一緒に炉内に装入した火種に着
火した後、上底吹き吹錬の際に炉上方から熱源として炭
材を投入しながら溶解・精錬する方法が提案されてい
る。
【０００４】これに対して、特開平２−１４１５１１号
公報には、溶融物をガス撹拌できる反応容器を用いて、
溶融スラグを溶鉄トン当たり３５０kg以上とし、かつ硫
黄含有量が０．４％以上の石炭を用いて、反応容器内に
存在する遊離の固定炭素量を溶融スラグトン当たり１７
kg以上に保って、上吹き吹酸する鋼スクラップの溶解法
が開示されている。
公報には、溶融物をガス撹拌できる反応容器を用いて、
溶融スラグを溶鉄トン当たり３５０kg以上とし、かつ硫
黄含有量が０．４％以上の石炭を用いて、反応容器内に
存在する遊離の固定炭素量を溶融スラグトン当たり１７
kg以上に保って、上吹き吹酸する鋼スクラップの溶解法
が開示されている。
【０００５】当該技術は溶融スラグ相中に存在する炭材
を、上吹き酸素で酸化燃焼（＝発熱反応）させながら、
スラグ相を強撹拌してこの発生熱を溶融金属相中に伝熱
させてスクラップを溶解するものであるが、炭材と酸素
が反応して生成したＣＯ2 はスラグ相外へ飛散する途中
で、再び炭材と接触してＣＯへと還元される反応、いわ
ゆるソルーションロス反応（下記式）を起こし易い。 ＣＯ2 ＋Ｃ＝２ＣＯ−Ｑ（吸熱反応） …………… 式 Ｑ：熱量（Ｊ／mol ）
を、上吹き酸素で酸化燃焼（＝発熱反応）させながら、
スラグ相を強撹拌してこの発生熱を溶融金属相中に伝熱
させてスクラップを溶解するものであるが、炭材と酸素
が反応して生成したＣＯ2 はスラグ相外へ飛散する途中
で、再び炭材と接触してＣＯへと還元される反応、いわ
ゆるソルーションロス反応（下記式）を起こし易い。 ＣＯ2 ＋Ｃ＝２ＣＯ−Ｑ（吸熱反応） …………… 式 Ｑ：熱量（Ｊ／mol ）
【０００６】スクラップ単位重量の溶解に必要なエネル
ギー量を最小にして製造コストを低減する手段（＝溶解
エネルギー効率を最大にする手段）は、排ガス中のＣＯ
2 量比（＝ＣＯ2 ％／［ＣＯ＋ＣＯ2 ％］）、いわゆる
２次燃焼率を上げるのが好ましい。そのためには、ソル
ーションロス反応で再生成したＣＯガスを、上方空間に
おいてＯ2 によりＣＯ2 へ再酸化する必要がある。
ギー量を最小にして製造コストを低減する手段（＝溶解
エネルギー効率を最大にする手段）は、排ガス中のＣＯ
2 量比（＝ＣＯ2 ％／［ＣＯ＋ＣＯ2 ％］）、いわゆる
２次燃焼率を上げるのが好ましい。そのためには、ソル
ーションロス反応で再生成したＣＯガスを、上方空間に
おいてＯ2 によりＣＯ2 へ再酸化する必要がある。
【０００７】この酸化反応で得られる熱の移動方向は、
排ガスの移動方向（＝スラグ相や溶融金属相から溶解炉
炉頂へ向かう）と同方向になるため、スラグ相には伝熱
し難い。従って、下記式で表される着熱効率が悪く、
上方空間にある排ガスの温度を上げてしまうと同時に、
耐火物製炉壁面の温度を上げてしまって、著しい損耗を
引き起こしていた。 着熱効率＝（１−排ガスと溶融金属相の温度差相当分の顕熱量／ＣＯから ＣＯ2 への燃焼による発熱量）×１００ ………… 式
排ガスの移動方向（＝スラグ相や溶融金属相から溶解炉
炉頂へ向かう）と同方向になるため、スラグ相には伝熱
し難い。従って、下記式で表される着熱効率が悪く、
上方空間にある排ガスの温度を上げてしまうと同時に、
耐火物製炉壁面の温度を上げてしまって、著しい損耗を
引き起こしていた。 着熱効率＝（１−排ガスと溶融金属相の温度差相当分の顕熱量／ＣＯから ＣＯ2 への燃焼による発熱量）×１００ ………… 式
【０００８】こうした耐火物製炉壁の損耗対策として、
特開昭６１−６７７０８号公報に酸素を含有するガスを
溶湯中に上底吹きできる反応容器に、溶鉄、予備還元鉱
石の粒塊状物、炭材及び酸素を供給して酸化物の還元・
溶融を行う溶融還元プロセスにおいて、スラグレベル或
いはその近傍より上部の炉壁部分を冷却する方法や、ス
ラグレベル或いはその近傍より上部の炉壁部分の冷却
を、上吹きランス（複合ランス）における酸素含有ガス
供給系とは独立した系からＣＯ2 、Ｎ2 、炭化水素含有
流体、粉状炭材、水のミスト及び水蒸気の１種以上を前
記炉壁部分へ噴射することによって、及び／又は前記炉
壁部分の鉄皮を水冷する方法、また炉壁部分の壁面か
ら、パイプ或いは多孔質耐火物を通して噴出する方法が
開示されている。これは鉄系スクラップの溶解方法では
なく、鉱石の溶融還元方法であるが、耐火物製炉壁の損
耗対策としては応用できる。
特開昭６１−６７７０８号公報に酸素を含有するガスを
溶湯中に上底吹きできる反応容器に、溶鉄、予備還元鉱
石の粒塊状物、炭材及び酸素を供給して酸化物の還元・
溶融を行う溶融還元プロセスにおいて、スラグレベル或
いはその近傍より上部の炉壁部分を冷却する方法や、ス
ラグレベル或いはその近傍より上部の炉壁部分の冷却
を、上吹きランス（複合ランス）における酸素含有ガス
供給系とは独立した系からＣＯ2 、Ｎ2 、炭化水素含有
流体、粉状炭材、水のミスト及び水蒸気の１種以上を前
記炉壁部分へ噴射することによって、及び／又は前記炉
壁部分の鉄皮を水冷する方法、また炉壁部分の壁面か
ら、パイプ或いは多孔質耐火物を通して噴出する方法が
開示されている。これは鉄系スクラップの溶解方法では
なく、鉱石の溶融還元方法であるが、耐火物製炉壁の損
耗対策としては応用できる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかし特開昭６１−６
７７０８号公報記載の方法のように、冷却用ガスや冷却
剤を耐火物製炉壁の一部に吹き付けると、その部分が必
要以上、或いは溶融金属相の温度以下に過剰冷却されて
しまう上、局部的に温度の不均一が発生する。特にラン
スから冷却剤を噴出する方法は、出銑・排滓時などやラ
ンス高さを変動させた時に加熱／冷却を繰り返すことに
なる。一方、耐火物製炉壁に固定した羽口から冷却剤を
噴出する方法も、操業中にスラグや溶融金属の量が増減
することによるスラグレベルの変動に対応できない。
７７０８号公報記載の方法のように、冷却用ガスや冷却
剤を耐火物製炉壁の一部に吹き付けると、その部分が必
要以上、或いは溶融金属相の温度以下に過剰冷却されて
しまう上、局部的に温度の不均一が発生する。特にラン
スから冷却剤を噴出する方法は、出銑・排滓時などやラ
ンス高さを変動させた時に加熱／冷却を繰り返すことに
なる。一方、耐火物製炉壁に固定した羽口から冷却剤を
噴出する方法も、操業中にスラグや溶融金属の量が増減
することによるスラグレベルの変動に対応できない。
【００１０】炉壁の損耗の度合いは、主に高温に曝され
る時間に比例するが、上記のような局部的温度不均一や
加熱／冷却の繰り返しなどがあると、応力・歪みが生成
して損耗を増幅する。従って、耐火物製炉壁の特定部分
に冷却剤を吹き付けて冷却する方法は、スクラップの溶
解のように、炉内のスラグや溶融金属の量が増減した
り、ランス高さを変動させる場合に対しては、根本的な
解決策とは言えない。本発明は、かかる問題を解決し、
耐火物製炉壁の温度を均一に冷却し、局部的に加熱／冷
却を繰り返すこともなく、確実に耐火物壁面の寿命を延
長し得る鉄系スクラップの溶解方法の提供を目的とす
る。
る時間に比例するが、上記のような局部的温度不均一や
加熱／冷却の繰り返しなどがあると、応力・歪みが生成
して損耗を増幅する。従って、耐火物製炉壁の特定部分
に冷却剤を吹き付けて冷却する方法は、スクラップの溶
解のように、炉内のスラグや溶融金属の量が増減した
り、ランス高さを変動させる場合に対しては、根本的な
解決策とは言えない。本発明は、かかる問題を解決し、
耐火物製炉壁の温度を均一に冷却し、局部的に加熱／冷
却を繰り返すこともなく、確実に耐火物壁面の寿命を延
長し得る鉄系スクラップの溶解方法の提供を目的とす
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明者は、耐火物製炉
壁の特定部分に、直接冷却剤を吹き付ける方法ではな
く、むしろ上方空間に冷却用剤を吹き込んで上方空間に
存在する排ガス全体を冷却し、炉壁の均一冷却を可能と
し、加熱／冷却の繰り返しを回避して、耐火物製炉壁の
損耗を顕著に抑制し得る方法として、以下の条件で上吹
きランスから冷却剤を吹き込む方法が最も効果的である
ことを見いだした。本発明はこの知見に基づきなされた
ものである。その要旨とするところは以下の通りであ
る。
壁の特定部分に、直接冷却剤を吹き付ける方法ではな
く、むしろ上方空間に冷却用剤を吹き込んで上方空間に
存在する排ガス全体を冷却し、炉壁の均一冷却を可能と
し、加熱／冷却の繰り返しを回避して、耐火物製炉壁の
損耗を顕著に抑制し得る方法として、以下の条件で上吹
きランスから冷却剤を吹き込む方法が最も効果的である
ことを見いだした。本発明はこの知見に基づきなされた
ものである。その要旨とするところは以下の通りであ
る。
【００１２】（１） 酸素による炭材の酸化熱を利用し
て鉄系スクラップを上底吹き転炉型の溶解炉内で溶解さ
せる方法において、使用する酸素含有ガス供給用の上吹
きランスに、酸素含有ガス噴出孔とは別の冷却用ガス噴
出孔を、ランス下端面から冷却用ガス噴出孔中心までの
距離（Ｈ2 ）が、操業中の該上吹きランス下端面と転炉
炉口断面との距離（Ｈ1 ）に対して、０．２Ｈ1 ≦Ｈ2
≦０．８Ｈ1 になる範囲に少なくとも１つ設け、該冷却
用ガス噴出孔からＮ2 、Ａｒ、ＣＯ、ＣＯ2 の１種また
は２種以上の冷却用ガスを前記溶解炉内に吹き込むこと
を特徴とする鉄系スクラップの溶解方法。
て鉄系スクラップを上底吹き転炉型の溶解炉内で溶解さ
せる方法において、使用する酸素含有ガス供給用の上吹
きランスに、酸素含有ガス噴出孔とは別の冷却用ガス噴
出孔を、ランス下端面から冷却用ガス噴出孔中心までの
距離（Ｈ2 ）が、操業中の該上吹きランス下端面と転炉
炉口断面との距離（Ｈ1 ）に対して、０．２Ｈ1 ≦Ｈ2
≦０．８Ｈ1 になる範囲に少なくとも１つ設け、該冷却
用ガス噴出孔からＮ2 、Ａｒ、ＣＯ、ＣＯ2 の１種また
は２種以上の冷却用ガスを前記溶解炉内に吹き込むこと
を特徴とする鉄系スクラップの溶解方法。
【００１３】（２） 酸素含有ガス供給用上吹きランス
から吹き込む冷却用ガスの供給速度（Ｎｍ3 /h）を、酸
素含有ガスの供給速度（Ｎｍ3 /h）の５〜３０％相当と
することを特徴とする（１）記載の鉄系スクラップの溶
解方法。 （３） 酸素含有ガス供給用上吹きランスに設ける冷却
用ガス噴出孔を、該上吹きランスの周面に４〜２０個設
けることを特徴とする（１）または（２）記載の鉄系ス
クラップの溶解方法。
から吹き込む冷却用ガスの供給速度（Ｎｍ3 /h）を、酸
素含有ガスの供給速度（Ｎｍ3 /h）の５〜３０％相当と
することを特徴とする（１）記載の鉄系スクラップの溶
解方法。 （３） 酸素含有ガス供給用上吹きランスに設ける冷却
用ガス噴出孔を、該上吹きランスの周面に４〜２０個設
けることを特徴とする（１）または（２）記載の鉄系ス
クラップの溶解方法。
【００１４】（４） 酸素含有ガス供給用上吹きランス
に設ける冷却用ガス噴出孔の噴出孔角度を、該噴出孔中
心軸と水平面とのなす角度が上方４５度〜下方４５度の
範囲内であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれ
かに記載の鉄系スクラップの溶解方法。 （５） 冷却用ガス噴出孔から冷却用ガスとともに、炭
酸マグネシウム、炭酸カルシウム、あるいは、揮発分を
２０wt％以上または水分を５wt％以上含む石炭粉のいず
れか１種または２種以上を吹き込むことを特徴とする
（１）〜（４）のいずれかに記載の鉄系スクラップの溶
解方法。
に設ける冷却用ガス噴出孔の噴出孔角度を、該噴出孔中
心軸と水平面とのなす角度が上方４５度〜下方４５度の
範囲内であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれ
かに記載の鉄系スクラップの溶解方法。 （５） 冷却用ガス噴出孔から冷却用ガスとともに、炭
酸マグネシウム、炭酸カルシウム、あるいは、揮発分を
２０wt％以上または水分を５wt％以上含む石炭粉のいず
れか１種または２種以上を吹き込むことを特徴とする
（１）〜（４）のいずれかに記載の鉄系スクラップの溶
解方法。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の実施態様を示す模式図で
ある図１、２により、本発明の実施の形態を説明する。
第１の条件は、冷却用ガスの吹込み位置と量である。す
なわち冷却ガスの噴出孔３は、ランス先端下面と転炉炉
口断面との間の距離Ｈ1 に対して、ランス先端下面から
０．２Ｈ1 ≦Ｈ2 ≦０．８Ｈ1 なる位置に設けるのが良
い。１はランスを示す。
ある図１、２により、本発明の実施の形態を説明する。
第１の条件は、冷却用ガスの吹込み位置と量である。す
なわち冷却ガスの噴出孔３は、ランス先端下面と転炉炉
口断面との間の距離Ｈ1 に対して、ランス先端下面から
０．２Ｈ1 ≦Ｈ2 ≦０．８Ｈ1 なる位置に設けるのが良
い。１はランスを示す。
【００１６】その理由を、実験により得た「排ガス温度
とガス吹込み位置との関係」を示した図２により説明す
る。すなわち、ランス先端から０．２Ｈ1 よりも低い位
置の場合には、吹き込んだ冷却用ガスの一部が、ランス
主孔２から吹き付けられている酸素噴流に巻き込まれて
スラグ相や溶融金属相に当たるため、排ガスのみならず
スラグ相や溶融金属相までも冷却してしまって、単位時
間当たりのスクラップ溶解量が低下してしまうという本
質的問題が生じる。
とガス吹込み位置との関係」を示した図２により説明す
る。すなわち、ランス先端から０．２Ｈ1 よりも低い位
置の場合には、吹き込んだ冷却用ガスの一部が、ランス
主孔２から吹き付けられている酸素噴流に巻き込まれて
スラグ相や溶融金属相に当たるため、排ガスのみならず
スラグ相や溶融金属相までも冷却してしまって、単位時
間当たりのスクラップ溶解量が低下してしまうという本
質的問題が生じる。
【００１７】更に、酸素含有ガスのジェットが溶融金属
相と衝突して形成される部分（以下火点と称する）の温
度をも冷やしてしまい、溶融鉄を酸化し易くなって鉄の
歩留が低下するという問題もある。
相と衝突して形成される部分（以下火点と称する）の温
度をも冷やしてしまい、溶融鉄を酸化し易くなって鉄の
歩留が低下するという問題もある。
【００１８】一方、０．８Ｈ1 よりも高い位置の場合に
は、火点から溶解炉炉口に高速で移動する排ガスの流動
に乗って、冷却用ガスの大部分が溶解炉から散逸してし
まって、排ガスと共に炉上部にある排ガス処理設備によ
り吸引されるために、上方空間ガスを冷却する効果が大
幅に低下する。
は、火点から溶解炉炉口に高速で移動する排ガスの流動
に乗って、冷却用ガスの大部分が溶解炉から散逸してし
まって、排ガスと共に炉上部にある排ガス処理設備によ
り吸引されるために、上方空間ガスを冷却する効果が大
幅に低下する。
【００１９】冷却用ガスの量は、酸素供給速度の５〜３
０％が適正である。冷却用ガスを吹き込まない場合、溶
解炉内の排ガス空間温度は例えば１７００〜２３００℃
に達するが、溶融金属相の温度は例えば１６００℃であ
り、１００〜７００℃の差がある。
０％が適正である。冷却用ガスを吹き込まない場合、溶
解炉内の排ガス空間温度は例えば１７００〜２３００℃
に達するが、溶融金属相の温度は例えば１６００℃であ
り、１００〜７００℃の差がある。
【００２０】一方、耐火物の損耗を調査した実験で、例
えばマグネシア−カーボン系で１６２０℃から急激に損
耗が激しくなることを確認しており、冷却用ガス吹き込
みにより１６２０℃以下にする必要がある。そのために
は排ガス量（＝酸素供給速度）の体積比５％で、 １７００℃ × ０．０５ ＝ ８５℃ １７００℃ − ８５℃ ＝ １６１５℃ が最小の冷却用ガス流量である。
えばマグネシア−カーボン系で１６２０℃から急激に損
耗が激しくなることを確認しており、冷却用ガス吹き込
みにより１６２０℃以下にする必要がある。そのために
は排ガス量（＝酸素供給速度）の体積比５％で、 １７００℃ × ０．０５ ＝ ８５℃ １７００℃ − ８５℃ ＝ １６１５℃ が最小の冷却用ガス流量である。
【００２１】５％よりも少ない場合には、冷却用ガスが
奪い去る顕熱量が少ないため、排ガス温度を充分低下で
きない。一方最大は、 ２３００℃ × ０．３０ ＝ ６９０℃ ２３００℃ − ６６０℃ ＝ １６１０℃ であり、３０％程度の流量が必要である。
奪い去る顕熱量が少ないため、排ガス温度を充分低下で
きない。一方最大は、 ２３００℃ × ０．３０ ＝ ６９０℃ ２３００℃ − ６６０℃ ＝ １６１０℃ であり、３０％程度の流量が必要である。
【００２２】３０％よりも多い場合には、排ガス温度の
みならず、溶融金属相やスラグ相の温度までも低下させ
てしまって、単位時間当たりのスクラップ溶解量が低下
するという本質的な支障を来す。ガス種としては、排ガ
ス中のＣＯに対して非酸化性であれば良いが、ガスコス
トから見るとＮ2 、Ａｒ、ＣＯ、ＣＯ2 の１種または２
種以上の混合ガスが良い。
みならず、溶融金属相やスラグ相の温度までも低下させ
てしまって、単位時間当たりのスクラップ溶解量が低下
するという本質的な支障を来す。ガス種としては、排ガ
ス中のＣＯに対して非酸化性であれば良いが、ガスコス
トから見るとＮ2 、Ａｒ、ＣＯ、ＣＯ2 の１種または２
種以上の混合ガスが良い。
【００２３】第２の条件は噴出孔の数であり、上吹きラ
ンスの水平断面（＝通常は円形をなす）の円周上に４〜
２０個設けることが必要である。ランス周囲空間の排ガ
スを冷却するためには最低４方向に分岐して吹き込まな
ければ、排ガス温度にムラが生じて、炉内の反応が不均
一になる。
ンスの水平断面（＝通常は円形をなす）の円周上に４〜
２０個設けることが必要である。ランス周囲空間の排ガ
スを冷却するためには最低４方向に分岐して吹き込まな
ければ、排ガス温度にムラが生じて、炉内の反応が不均
一になる。
【００２４】また、現行のランス直径、例えば１００〜
３００mmφに設置可能な範囲の３００mmφの噴出孔径を
考えると、冷却用ガスの供給量（＝酸素含有ガスの供給
速度10000〜30000 Ｎｍ3 /hの５〜３０％）から考える
と、４個よりも少ない場合には１つの孔から出る冷却用
ガスの噴出初期速度が音速（＝約３００ｍ／秒）より大
きくなるため、向かい合った耐火物製壁面にまで至り、
耐火物製炉壁を局所的かつ過剰に冷却してしまう。
３００mmφに設置可能な範囲の３００mmφの噴出孔径を
考えると、冷却用ガスの供給量（＝酸素含有ガスの供給
速度10000〜30000 Ｎｍ3 /hの５〜３０％）から考える
と、４個よりも少ない場合には１つの孔から出る冷却用
ガスの噴出初期速度が音速（＝約３００ｍ／秒）より大
きくなるため、向かい合った耐火物製壁面にまで至り、
耐火物製炉壁を局所的かつ過剰に冷却してしまう。
【００２５】一方、２０個よりも多い場合には、ランス
直径一定の場合、隣接する冷却用ガスの噴出孔の間隔が
小さくなるため、隣接するガスジェットが互いに合体し
１個の大きなガス流となって、溶解炉内のガス流れ（＝
火点から溶解炉口に向かう流れ）を乱すことになる上、
耐火物製炉壁を局所的に過剰冷却してしまう。
直径一定の場合、隣接する冷却用ガスの噴出孔の間隔が
小さくなるため、隣接するガスジェットが互いに合体し
１個の大きなガス流となって、溶解炉内のガス流れ（＝
火点から溶解炉口に向かう流れ）を乱すことになる上、
耐火物製炉壁を局所的に過剰冷却してしまう。
【００２６】第３の条件は冷却用ガスの水平面との噴出
角度である。噴出流の中心軸が水平面に対し上方４５度
よりも上向きの場合には、排ガスの上昇流に同伴されて
短時間で炉外へ持ち去られてしまって、冷却効果が小さ
い。また下方４５度よりも下向きの場合には、冷却用ガ
スの一部がランス主孔から吹き付けられている酸素噴流
に巻き込まれて、スラグ相や溶融金属相に当たるため、
スラグ相や溶融金属相までも冷却してしまう。
角度である。噴出流の中心軸が水平面に対し上方４５度
よりも上向きの場合には、排ガスの上昇流に同伴されて
短時間で炉外へ持ち去られてしまって、冷却効果が小さ
い。また下方４５度よりも下向きの場合には、冷却用ガ
スの一部がランス主孔から吹き付けられている酸素噴流
に巻き込まれて、スラグ相や溶融金属相に当たるため、
スラグ相や溶融金属相までも冷却してしまう。
【００２７】また水平面内におけるガスの噴出角度は、
ランス本体の中心軸と冷却用ガス噴出孔とを結ぶ方向を
基本とするが、耐火物製炉壁と噴出孔との距離をできる
だけ確保して、ガス噴出流の減衰を促すために、水平面
内において角度を持たせるのが好ましい。
ランス本体の中心軸と冷却用ガス噴出孔とを結ぶ方向を
基本とするが、耐火物製炉壁と噴出孔との距離をできる
だけ確保して、ガス噴出流の減衰を促すために、水平面
内において角度を持たせるのが好ましい。
【００２８】しかし噴出孔中心軸におけるランス外周上
の接線と、噴出孔中心軸におけるランス外周円の半径と
のなす角度が、１５度未満、あるいは１６５度超では、
ランス外周面を冷却してしまって、ランス外周面に温度
ムラを形成し、ランス本体の寿命を短くしてしまうため
避けるのが好ましい。
の接線と、噴出孔中心軸におけるランス外周円の半径と
のなす角度が、１５度未満、あるいは１６５度超では、
ランス外周面を冷却してしまって、ランス外周面に温度
ムラを形成し、ランス本体の寿命を短くしてしまうため
避けるのが好ましい。
【００２９】さらに、排ガスの冷却を効率的にするため
に、冷却用ガスと共に、炭酸マグネシウム、炭酸カルシ
ウム、あるいは、揮発分を２０wt％以上または水分を５
wt％以上含む石炭粉の１種または２種以上を吹き込むの
が良い。
に、冷却用ガスと共に、炭酸マグネシウム、炭酸カルシ
ウム、あるいは、揮発分を２０wt％以上または水分を５
wt％以上含む石炭粉の１種または２種以上を吹き込むの
が良い。
【００３０】この方法によれば、冷却用ガスの顕熱によ
る排ガスの冷却に加えて、炭酸マグネシウム、炭酸カル
シウムの場合には分解による吸熱（分解熱）、また石炭
の場合には石炭によるＣＯ2 の還元熱や水分の蒸発熱、
揮発分の分解熱に相当する熱を排ガスから奪う効果が加
算される。ここで石炭の揮発分が２０wt％よりも少ない
場合や水分が５wt％よりも少ない場合には、これらの分
解熱（＝潜熱）が充分に大きくないため、排ガスの冷却
効果が小さいので避けるべきである。
る排ガスの冷却に加えて、炭酸マグネシウム、炭酸カル
シウムの場合には分解による吸熱（分解熱）、また石炭
の場合には石炭によるＣＯ2 の還元熱や水分の蒸発熱、
揮発分の分解熱に相当する熱を排ガスから奪う効果が加
算される。ここで石炭の揮発分が２０wt％よりも少ない
場合や水分が５wt％よりも少ない場合には、これらの分
解熱（＝潜熱）が充分に大きくないため、排ガスの冷却
効果が小さいので避けるべきである。
【００３１】
【実施例】実施例には溶鉄８トン規模の上底吹き転炉を
用いた。底吹きガスは酸素と羽口冷却用窒素ガスの混合
ガスを用い、上吹きランスより酸素含有濃度９９％のガ
スを供給した。上吹きランスは図１に示した形状とし、
冷却用ガス噴出孔の位置、数、角度を変化させた。
用いた。底吹きガスは酸素と羽口冷却用窒素ガスの混合
ガスを用い、上吹きランスより酸素含有濃度９９％のガ
スを供給した。上吹きランスは図１に示した形状とし、
冷却用ガス噴出孔の位置、数、角度を変化させた。
【００３２】実験では初めに約３トンの溶銑と約１トン
のスラグ、２００kgの炭材を入れた状態で、酸素を上吹
きしつつ炭材を連続的に添加して昇温し、温度が１３５
０℃程度になった時点でスクラップを投入し、さらに、
酸素を上吹きしつつ炭材を連続的に添加してスクラップ
を溶解した。炭材は上吹き酸素による燃焼分よりも過剰
に添加し、スラグ中に常時炭材が存在するようにした。
炭材としては、コークス、無煙炭を用い、酸素供給速度
Ｆは１５００Ｎｍ3 /h、ランス先端と転炉炉口断面との
間の距離Ｈは約３ｍとした。排ガス温度は２色温度計に
より測定し、転炉耐火物損耗状況は試験後の炉内観察で
評価した。
のスラグ、２００kgの炭材を入れた状態で、酸素を上吹
きしつつ炭材を連続的に添加して昇温し、温度が１３５
０℃程度になった時点でスクラップを投入し、さらに、
酸素を上吹きしつつ炭材を連続的に添加してスクラップ
を溶解した。炭材は上吹き酸素による燃焼分よりも過剰
に添加し、スラグ中に常時炭材が存在するようにした。
炭材としては、コークス、無煙炭を用い、酸素供給速度
Ｆは１５００Ｎｍ3 /h、ランス先端と転炉炉口断面との
間の距離Ｈは約３ｍとした。排ガス温度は２色温度計に
より測定し、転炉耐火物損耗状況は試験後の炉内観察で
評価した。
【００３３】表１〜５は、冷却用ガスとして窒素を用
い、粉体は吹き込まなかった場合の試験結果である。こ
こで、吹き込み角度は水平の場合が「０」、上向きの場
合を「＋」、下向きの場合を「−」として表示した。
い、粉体は吹き込まなかった場合の試験結果である。こ
こで、吹き込み角度は水平の場合が「０」、上向きの場
合を「＋」、下向きの場合を「−」として表示した。
【００３４】試験番号１〜１１に示した本発明に基づく
実験では、試験番号１２〜１５に示した比較例に比べ
て、スクラップ溶解量に影響を与えず排ガス温度のみを
効率的に低下させ、耐火物損耗を低く抑制できている。
試験番号１６〜１９はガス噴出孔の数と角度が不適正の
場合であるが、試験番号１、５〜１１に比べるとやや問
題が生じているものの、実用的には充分に使える水準で
ある。
実験では、試験番号１２〜１５に示した比較例に比べ
て、スクラップ溶解量に影響を与えず排ガス温度のみを
効率的に低下させ、耐火物損耗を低く抑制できている。
試験番号１６〜１９はガス噴出孔の数と角度が不適正の
場合であるが、試験番号１、５〜１１に比べるとやや問
題が生じているものの、実用的には充分に使える水準で
ある。
【００３５】試験番号２０〜２４は試験番号１と同一条
件でガス種類を変化させたものであるが、窒素、Ａｒ、
ＣＯ、ＣＯ2 の１種または２種以上のガスであれば有意
差は認められない。試験番号２５〜２７は試験番号１と
同一条件で窒素ガスに炭酸マグネシウム、炭酸カルシウ
ムを混合させたものであるが、一層の排ガス温度の低下
が見られる。試験番号２８〜３１は試験番号１と同一条
件で窒素ガスに石炭を混合させたものであるが、揮発分
を２０％以上または水分を５％以上含む石炭粉の場合に
は、試験番号１より一層の排ガス温度の低下が見られ
る。
件でガス種類を変化させたものであるが、窒素、Ａｒ、
ＣＯ、ＣＯ2 の１種または２種以上のガスであれば有意
差は認められない。試験番号２５〜２７は試験番号１と
同一条件で窒素ガスに炭酸マグネシウム、炭酸カルシウ
ムを混合させたものであるが、一層の排ガス温度の低下
が見られる。試験番号２８〜３１は試験番号１と同一条
件で窒素ガスに石炭を混合させたものであるが、揮発分
を２０％以上または水分を５％以上含む石炭粉の場合に
は、試験番号１より一層の排ガス温度の低下が見られ
る。
【００３６】
【表１】
【００３７】
【表２】
【００３８】
【表３】
【００３９】
【表４】
【００４０】
【表５】
【００４１】
【発明の効果】本発明を用いることにより、耐火物の著
しい損耗を引き起こすという問題点なしに、効率的なス
クラップ溶解が可能となる。
しい損耗を引き起こすという問題点なしに、効率的なス
クラップ溶解が可能となる。
【図１】本発明の上吹きランスの説明図。
【図２】排ガス温度と冷却用ガス供給孔の位置との関係
を示した実験結果の図表。
を示した実験結果の図表。
１：ランス ２：酸素供給用主孔 ３：冷却用ガス供給孔 Ｈ：ランス先端と転炉炉口断面との間の距離
Claims (5)
- 【請求項１】 酸素による炭材の酸化熱を利用して鉄系
スクラップを上底吹き転炉型の溶解炉内で溶解させる方
法において、使用する酸素含有ガス供給用の上吹きラン
スに、酸素含有ガス噴出孔とは別の冷却用ガス噴出孔
を、ランス下端面から冷却用ガス噴出孔中心までの距離
（Ｈ2 ）が、操業中の該上吹きランス下端面と転炉炉口
断面との距離（Ｈ1 ）に対して、０．２Ｈ1 ≦Ｈ2 ≦
０．８Ｈ1になる範囲に少なくとも１つ設け、該冷却用
ガス噴出孔からＮ2 、Ａｒ、ＣＯ、ＣＯ2 の１種または
２種以上の冷却用ガスを前記溶解炉内に吹き込むことを
特徴とする鉄系スクラップの溶解方法。 - 【請求項２】 酸素含有ガス供給用上吹きランスから吹
き込む冷却用ガスの供給速度（Ｎｍ3 /h）を、酸素含有
ガスの供給速度（Ｎｍ3 /h）の５〜３０％相当とするこ
とを特徴とする請求項１記載の鉄系スクラップの溶解方
法。 - 【請求項３】 酸素含有ガス供給用上吹きランスに設け
る冷却用ガス噴出孔を、該上吹きランスの周面に４〜２
０個設けることを特徴とする請求項１または２記載の鉄
系スクラップの溶解方法。 - 【請求項４】 酸素含有ガス供給用上吹きランスに設け
る冷却用ガス噴出孔の噴出孔角度を、該噴出孔中心軸と
水平面とのなす角度が上方４５度〜下方４５度の範囲内
であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載
の鉄系スクラップの溶解方法。 - 【請求項５】 冷却用ガス噴出孔から冷却用ガスととも
に、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、あるいは、揮
発分を２０wt％以上または水分を５wt％以上含む石炭粉
のいずれか１種または２種以上を吹き込むことを特徴と
する請求項１〜４のいずれかに記載の鉄系スクラップの
溶解方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20000295A JPH0941017A (ja) | 1995-08-04 | 1995-08-04 | 鉄系スクラップの溶解方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20000295A JPH0941017A (ja) | 1995-08-04 | 1995-08-04 | 鉄系スクラップの溶解方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0941017A true JPH0941017A (ja) | 1997-02-10 |
Family
ID=16417169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20000295A Withdrawn JPH0941017A (ja) | 1995-08-04 | 1995-08-04 | 鉄系スクラップの溶解方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0941017A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017179574A (ja) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | 大陽日酸株式会社 | 冷鉄源の溶解・精錬炉、及び溶解・精錬炉の操業方法 |
-
1995
- 1995-08-04 JP JP20000295A patent/JPH0941017A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017179574A (ja) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | 大陽日酸株式会社 | 冷鉄源の溶解・精錬炉、及び溶解・精錬炉の操業方法 |
| US11053559B2 (en) | 2016-03-31 | 2021-07-06 | Taiyo Nippon Sanso Corporation | Melting and refining furnace for cold iron source and method of operating melting and refining furnace |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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