JPS62247018A - 鋼材原料溶解方法 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、鋼材原料溶解方法に係り、特に、炭材による
鋼材原料溶解炉に供給ずろ鋼材原料の面処理を該鋼材原
料溶解炉で生じた排ガスを利用して行う乙のに関する。

［従来の技術］ 従来、鋼材原料としてのスクラップや粉鉱石を流動還元
して得られる還元鉄は、アーク炉で溶解されて次工程に
送られるのが一般的であった。

［発明が解決しようとした問題点］ ところが、アーク炉による溶解は、高価な電力を大量に
消費するので、エネルギーのコスト的側面からは、必ず
しも十分に満足できるしのではなかった。

このことから、近年、脱電力溶ｖＩ法としてスクラップ
の炭材溶解法が注目されてきているが、この方法も、炭
材溶解炉から発生するＣＯ及びトＩ。

を含む大量のガスの育効な利用方法がないために、期待
されている程のコスト的メリットが得られないという難
点がある。

また、アーク炉で還元鉄を溶鋼する場合は、アーク炉に
大きな還元機能を期待できないので、アーク炉に供給す
る還元鉄は金属化率９０％以上の高還元率の乙のでなけ
ればならず、このような高還元率を得るためには、還元
工程で大量のエネルギーが必要とされ、その分コスト高
になるという問題点があった。

本発明の目的は、このような問題点を除去した鋼材原料
溶解方法を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、炉内に炭材と酸素とを供給して反応させるこ
とにより鋼材原料を溶解する複数の鋼材原料溶解炉に鋼
材原料としてのスクラップと流動還元炉で生成された還
元鉄とを供給するとともに、これら鋼材原料溶解炉を互
いの溶解時間をずらして運転し、これら各鋼材原料溶解
炉で生成された排ガスを前記流動還元炉に連続的に供給
して該排ガスを還元ガスとして用いる構成を有する。

［作用］ 前記構成により、前記複数の鋼材原料溶解炉で炭材と酸
素との反応によりスクラップ及び流動還元炉で得られた
還元鉄の溶解及び還元が行なわれ、一方、この反応によ
って大量に発生したＣ　Ｏ、Ｈを等を含む高温の還元性
排ガスが前記流動還元炉に供給される。

この場合、前記各鋼材原料溶解炉は互いに溶解時間がず
れるように運転されているので、いずれかが出湯・補修
のために運転を停止していても他の炉が運転されており
、常にいずれかの溶解炉で排ガスが生成される。

これにより、前記流動還元炉に連続的に排ガスを供給で
きる。

したがって、前記流動還元炉ではこの供給された排ガス
が還元ガスとして使用されて粉鉱石の還元が連続的にな
され、前記各鋼材原料溶解炉に十分な量の還元鉄を供給
できる。

［実施例］ 第１図及び第２図は、それぞれ本発明の実施例に係る鋼
材原料溶解方法を説明するためのブロック図及びフロー
チャート図であり、以下これらの図に基づいて本発明の
詳細な説明する。

第１図において、２つの鋼材原料溶解炉としての炭材溶
解炉１ａ及びｌｂには流動還元炉２及びスクラップ予熱
槽３からそれぞれ図中矢印Ｆ及びＳで示されるように還
元鉄及びスクラップが供給される。

また、前記炭材溶解炉１　ａ、　１　ｂの炉底部の溶湯
１　ａ　−１、１ｂ　−２には、図中矢印Ｃ及び０で示
されるように、それぞれ石炭またはコークス等の炭材及
び酸素が供給される。

したがって、前記各炭材溶解炉１　ａ、　Ｉ　ｂ内では
、溶湯の加炭及び脱炭反応による反応熱によって、スク
ラップは溶解され、還元鉄は溶解と同時にさらに必要に
応じ還元もされる。

にアーク電極を設ければ、炭材溶解とアーク溶解との併
用炉として用いることができる。

以下、炭材溶解とアーク溶解との併用炉で、アーク電力
消費量をＬ５０Ｋｗｈ八−５ｔｅｅｌとした場合につい
て考察する。

前記炭材溶解炉１　ａ、　ｌ　ｂ内では、炭材中の炭素
のＰ、焼熱はおよそ以下であるが、 Ｃ＋１／２−Ｏｚ＝ＣＯ＋２３００ｋｃａｌ／ｋｇ−ｃ
　　−（１）Ｇ　Ｏ＋　１／２・Ｏｔ＝　ＣＯｔ＋　５
６５０ｋｃａｌ／ｋｇ−ｃ−（２）温度条件による、Ｇ
　Ｏ／　Ｃ０２の平衡から（１）式の反応まで進行し、
この場合発生ずる熱量はＣの全燃焼熱の略３０％に相当
する。

スクラップ予熱槽度　８００℃　１４８ＸｌＯ’（Ｋｃ
ａｌ／１−ｓｔｅｅｌ）石炭成分固定炭素　　５００％ 揮発分　　　３２．６％ 配分　　　　４．６％ 元素分析 Ｃ８０，２％ Ｈ５，３％ このように、前記炭材溶解炉１　ａ、　ｌ　ｂでは大量
のＣＯ及びＨ７を含むガスが発生する。

この発生したガスはそれぞれ図中矢印Ａ、Ｂで示される
ように、排ガス集合室４に収容される。

そして、この排ガス集合室４の排ガスは図中矢ＦＩＩ　
ｐで示されるように、流動還元炉２にυｌミ給され、還
元ガスとして使用されろ。

この場合、これら炭材溶解炉１　ａ、　［ｂの運転状態
、これらの炉で生成されろ排ガスの生成状聾、集合室４
内の排ガス屯及び流動還元炉２の運転状態は、第２図に
示される状態になるように制御されろ。

すなわち、第２図はこれら状態を表すフローヂャート図
であり、横軸を時間軸にとり、この時間軸に対し各欄に
記載されたものの運転状態等を表している。

この図に示されるように、前記炭材溶解炉１ａ。

１ｂは溶解時間が約５０分てあり、溶解が終了すると出
湯がおこなわれ、出湯後に炉補修等がされ、その後原料
が装入されて再び運転か開始されろ。

この場合、出湯から溶解再開までに要する時間は約１０
分であり、この間溶解が停止されるから排ガスが生成さ
れない。

この実施例では、図示のように溶解炉１ａの溶解時間と
溶解炉１ｂの溶解時間とがずれるようにしてあり、一方
が溶解停止のときは必ず他方が溶解されているようにし
であるから、前記集合室４には常にいずれかの溶解炉か
ら排ガスが供給される。

したがって、集合室４には、常に一定量以上の排ガスが
存在するようになっており、この排ガスが前記流動還元
炉２に連続的に供給されるようになっている。

これにより、前記流動還元炉２は図示のように連続的に
運転されるものである。

この流動還元炉２は、上部原料装入部２−（から粉鉱石
が装入され、この粉鉱石が炉内で還元されて下部排出部
２−２から外部に送られるように構成されている。

この場合、流動還元炉２内では、主としてＨ。

ガスによる以下の還元反応が行なわれる。

Ｆ　ｅｚｏ　ｆｆ＋３１−１　ｘ＝　２Ｆ　（３＋　３
８　ｔ。

この還元反応は吸熱反応であり、約２１０ＸＩＯ’ｋｃ
ａ１／１−Ｆｅの熱ｍが消費される。

また、還元鉄が９００　’Ｃで還元されるものとしたと
、還元鉄をこの温度にするために、約１８０ＸＩＱ’ｋ
ｃａｌ／１−Ｆｅの熱量が〆肖費される。

なお、焼結防止の目的で前記還元炉２に粉鉱石とと乙に
石炭・等の炭材を供給して混合流動還元を行う場合は、
還元炉２内で生成した■４□Ｏ，ＣＯ。

のｒ−１，、Ｃｏへの再生や石炭の分解、チャーの加熱
等にさらに熱量か消費される。

これら熱量は前記炭材溶解炉１　ａ、　Ｉ　ｂから供給
される還元性ガスによって略賄われる。

首記流動還元炉２の排ガス排出部２−３から排出される
排ガスは図中矢印Ｑて示されるように、燃焼室５に加え
られる。

この燃焼室５では、前記排ガス中に含まれるＣＯ、Ｉ−
１２が燃焼されて該排ガスを高温ガス化ずろ。

この高温ガスは図中矢印Ｒで示されろように、前記スク
ラップ予熱槽３に供給されてスクラップの予熱に使用さ
れ、前記炭材溶解炉に供給されるスクラップを約８００
°Ｃまで予熱するしのである。

このようにして、前記炭材溶解炉１　ａ、　Ｉ　ｂには
前記予熱されたスクラップと前記流動溶解炉３で還元さ
れた還元鉄とが供給され、前記した通り、炉底部に供給
される炭材と酸素との反応によって溶解と還元がなされ
る。

なお、上述の実施例における炭材溶解炉１　ａ、　１ｂ
への炭材吹込量は、スクラップ予熱温度に関連し、例え
ば、スクラップ予熱温度を８００℃から１０００℃に上
昇させれば、石炭吹込環は約１３０ｋｇ／１−ｓｔｅｅ
ｌでよい。

だだし、この場合、生成ガスの熱量もＨ８（ｌｘｌＱ’
ｋｃａｌ／１−ｓｔｅｅｌから７？０ＸＩＯ３ｋｃａｌ
／１−ｓｔｅｅｌに減少する。

また、前記炭材溶解炉１　ａ、　ｌ　ｂ円上部で、生成
ガスを２次燃焼し、その輻射熱をスクラップに伝えるよ
うにすれば、さらに炭材吹込量を減少させろことができ
るが、この方法ではスクラップへの熱の伝達が輻射のみ
で行なわれるので、熱の利用効率上好ましくなく、一般
的には、この分の熱を利用して高温にしたガスをスクラ
ップ予熱槽３内を通過させてスクラップを直接加熱した
ほうが、熱を有効に利用できる。

しかしながら、生成ガスの全部を前記炭材溶解炉１　ａ
、　Ｉ　ｂ内で２次燃焼さＵ゛ろことなく、その一部の
みを燃焼させて有効にスクラップを加熱し、残余の生成
ガスを前記流動還元炉に送るようにすれば、さらに熱の
利用効率をあげることができ、炭材消費量を減少させろ
ことら可能である。

また、前記流動還元炉２内で還元速度を早めるにはＩ−
１２か望ましいが、前記炭材溶解炉１　ａ、　ｌ　ｂに
供給する炭材として、コークス、ヂャー等水素含有量の
少ない炭材を供給した場合には、生成カスは主としてＣ
Ｏとなる。

したがって、このような場合においては、前記流動還元
炉２内での還元を鉱石と炭材との混合流動還元とし、前
記ＣＯを主とした生成ガスに水蒸気を吹き込むことによ
り、還元時間の短縮ができる。

すなわち、吹き込まれた水蒸気と炭材とが反応して、Ｉ
−１＊が生成され、このＨｌが還元を早めるからである
。

なお、前記炭材溶解炉１　ａ、　ｌ　ｂに炭材として水
素分を含んだ石炭を供給する際にも同時に水蒸気吹き込
みを行えば、さらに流動還元炉での還元炉時間を短縮で
きる。

さらに、前記流動還元炉２から排出される排ガスで前記
スクラップ予熱能に粉鉱石の予備加熱を行っておけば、
流動還元炉２内での鉱石の加熱量を少なくすることがで
き、流動還元炉２内の温度を高く維持できる。

上述の実施例では以下の利点がある。

すなわち、炭材溶解炉１　ａ、　１　ｂで大量に生じた
排ガスを利用して該溶解炉１　ａ、　ｌ　ｂに供給する
還元鉄の還元を行い、さらにこの還元の際に生じた排ガ
スを利用して前記溶解炉１　ａ、　１　ｂに供給するス
クラップの予熱を行なっており、前記溶解炉ｌａ、　ｌ
　ｂに供給する鋼材原料の前処理に必要なエネルギーを
該溶解炉１　ａ、　１　ｂで生じた排ガスに含まれるエ
ネルギーで賄っているので、エネルギーを極めて有効に
利用でき、したがって、精錬コスト又、前記各炭材溶解
炉１　ａ、　１　ｂは互いに溶解時間がずれるように運
転されているので、いずれかが溶解をしていない時も他
の炉で溶解が行なわれており、前記集合室４には常にい
ずれかの溶解炉で生成される排ガスが供給されるから、
前記排ガス集合室４には常に一定以上の排ガスが存在し
、該排ガス集合室４より前記流動還元炉２に連続的に排
ガスを供給でき、したがって、前記流動還元炉２を休止
させることなく連続的に運転することができ、前記各炭
材溶解炉１　ａ、　Ｉ　ｂに十分な量の還元鉄を供給で
きる。

かつ、前記炭材溶解炉１ａ、ｌｂで生成される排ガス量
に多少の変動があってもその変動分は前記排ガス集合室
４の作用によって吸収させることができるから、前記流
動還元炉２には常に正確に一定量の排ガスを供給できる
。

これにより、前記流動還元炉２の運転を極めて安定に行
うことができる。

また、一般に、スクラップにはプラスデック、ηｌ＋　
ｍ　＊　ｔＴ＋面微物り　ρｎ　Ｑ　ｎ　７□篤の今ｍ
ｌズ浦物が含まれており、かつ、これら不純物の量は今
後増大する傾向にあるが、前記実施例では不純物の含ま
ない還元鉄をスクラップに混入して精錬されるので、鋼
材製品の品質低下を有効に防止することができる。

かつ、この方法によれば、溶解炉内に於ける鉱石の溶融
還元も可能であるので、あるスクラップ／粉鉱石の供給
割合や生産性に於いて、システムとしてエネルギー並び
にコストミニマムとなる粉鉱石の流動還元と溶融還元の
比率を自由に選定することも可能である。

なお、前記実施例では、前記炭材溶解炉１ａ、ｌｂから
生成される排ガスを排ガス集合室に収容し、この排ガス
集合室から前記流動還元炉２に排ガスを供給する例につ
いて述べたが、本発明は、これに限られることなく、複
数の炭材溶解炉から流動ｃ元炉に直接排ガスを供給する
場合も含まれる。

また、炭材溶解炉１　ａ、　Ｉ　ｂとして、炭材溶解と
アーク溶融との併用炉を用いた例について述べたが、本
発明は、これに限られることなく、炭材溶融単独として
し良い。

さらに、前記実施例では、炭＋４溶解炉を２基用いる例
を述べたが、これを３基以上としても良い。

また、流動還元炉２の排ガスをスクラップ予熱槽３に加
えて、スクラップ予熱を行なう例を示したが、これも、
必ずしら、このようにする必要はなく、前記排ガスは別
の用途に利用し、スクラップの予熱は他の手段で行って
も良いことは勿論である。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明は、炉内に炭材と酸素とを
供給して反応させることにより鋼材原料を溶解する複数
の鋼材原料溶解炉に鋼材原料としてのスクラップと流動
還元炉で生成された還元鉄とを供給するとともに、これ
ら鋼材原料溶解炉を互いの溶融時間をずらせて運転し、
これら各鋼材原料溶解炉で生成された排ガスを前記流動
意元炉に供給して該排ガスを還元ガスとして用いろ構成
を有し、この構成により、前記複数の鋼材原料溶解炉で
炭材と酸素との反応によりスクラップ及び流動還元炉で
得られた還元鉄の溶解及び還元が行なわれ、前記溶解炉
に供給する鋼材原料の前処理に必要なエネルギーを該溶
解炉で生じた排ガスに含まれるエネルギーで賄っている
ので、エネルギーを極めて有効に利用でき、したがって
、精錬コストを著しく低減させることが可能であるとと
もに、複数の鋼材原料溶解炉がその溶融時間が互いにず
れるように運転され、いずれかが溶融を停止していても
他の炉が運転されており、常にいずれかの溶解炉で排ガ
スが生成されるから、この排ガスを前記流動還元炉に連
続的に供給でき、したがって、流動還元炉を休止するこ
となく連続的に運転でき、前記各鋼材原料溶解炉に十分
な量の還元鉄を供給できる等、エネルギーの量的・質的
利用の観点及び精錬コストの観点からそのメリットは著
しい。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれ本発明の実施例に係る鋼材
原料溶解方法を説明するためのブロック図及びフローヂ
ャート図である。 Ｉ　ａ、　Ｉ　ｂ・・・炭材溶解炉、２・・・流動還元
炉、３・・スクラップ予熱槽、４・・・排ガス集合室、
５　・燃焼室。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）炉内に炭材と酸素とを供給して反応させることに
   より鋼材原料を溶解する複数の鋼材原料溶解炉に鋼材原
   料としてのスクラップと流動還元炉で生成された還元鉄
   とを供給するとともに、これら鋼材原料溶解炉を互いの
   溶解時間をずらして運転し、これら各鋼材原料溶解炉で
   生成された排ガスを前記流動還元炉に連続的に供給して
   該排ガスを還元ガスとして用いることを特徴とした鋼材
   原料溶解方法。
2. （２）前記鋼材原料溶解炉で生成された排ガスを排ガス
   集合室に収容し、この排ガス集合室から前記流動還元炉
   に前記排ガスを連続的に供給することを特徴とした特許
   請求の範囲第１項記載の鋼材原料溶解方法。
3. （３）前記流動還元炉で生じた排ガス中の可燃成分を燃
   焼させて該排ガスを高温ガス化し、前記鋼材原料溶解炉
   に供給するスクラップを予熱することを特徴とした特許
   請求の範囲第１項または第２項記載の鋼材原料溶解方法
   。