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JPH0776714A - 製鋼用電気高炉 - Google Patents

製鋼用電気高炉

Info

Publication number
JPH0776714A
JPH0776714A JP5224699A JP22469993A JPH0776714A JP H0776714 A JPH0776714 A JP H0776714A JP 5224699 A JP5224699 A JP 5224699A JP 22469993 A JP22469993 A JP 22469993A JP H0776714 A JPH0776714 A JP H0776714A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
furnace
arc
blast
steelmaking
blast furnace
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5224699A
Other languages
English (en)
Inventor
Shozo Yasukawa
昭造 安川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikko KK
Original Assignee
Nikko KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikko KK filed Critical Nikko KK
Priority to JP5224699A priority Critical patent/JPH0776714A/ja
Publication of JPH0776714A publication Critical patent/JPH0776714A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

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

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電力系統容量の制限を受けずに、高能率で大
容量の溶鋼を最小のランニングコストで製鋼可能とす
る。 【構成】 二基の高炉2,3の中間に製鋼用三相交流ア
ーク炉4が配設されると共に、高炉2,3とアーク炉4
の炉床5が一体化された炉殻6を備え、高炉2,3に配
した複数のジェットバーナ及び酸素ランス7により装入
原料を溶落させ、平滑湯面状態で溶鋼をサブマージドア
ークにより加熱精錬する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、鋼スクラップ等を主原
料とする製鋼用電気炉に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、製鋼用アーク炉は、三相交流のア
ーク炉(AC炉)と直流のアーク炉(DC炉)に二分さ
れて使用されており、大容量(特に100ton/hr
以上)アーク炉においては、炉用変圧器容量が6000
0KVA以上であり、電力供給の質的制限上、電圧フリ
ッカーの規制値をクリアーする為に(大型アーク炉は電
圧フリッカーの発生値が、AC炉に比較してDC炉は約
50%と低い)、電力系統容量の比較的小さい地域で
は、新規建設される電気炉は、DC炉が増加している傾
向にある。
【0003】従来のAC炉、DC炉は、何れも、所要エ
ネルギーの60〜70%が電気エネルギーにより賄われ
ており、電力原単位は300〜450kwh/tonと
高く、また、炉から排出される廃ガスの顕熱は140〜
200kwh/tonであり、大きな熱損失となってい
る。そこで、排ガスの顕熱を有効利用して電力原単位を
15〜20%低減し、生産性の向上を図るべく、シャフ
ト炉を用いた電気炉製鋼プロセスが実用化されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、シャフト炉
を用いた電気炉製鋼プロセスにあっては、電力原単位が
300kwh/ton程度であり、消費電力量において
も従来型製鋼用アーク炉に比べて優位差がなく、スクラ
ップ鋼の溶解が電極とスクラップ鋼間のアークにより行
われるため、AC炉の場合には電圧フリッカーがDC炉
に比べて約2倍発生し、建設に際して電力系統容量によ
り、従来型AC炉と同様に大きな制約を受けるという問
題がある。
【0005】例えば、200ton/hrの大型製鋼用
アーク炉において、従来型AC炉における炉用変圧器容
量は120MVA程度の大容量を必要とし、したがっ
て、電圧フリッカー規制値をクリアーするために、電力
系統容量5000MVA以上が必要である。また、同等
の製鋼能力を有するDC炉の炉用変圧器容量は、約15
0MVA程度の大容量を必要とし、電圧フリッカー規制
値をクリアーするための電力系統容量は3000MVA
以上となる等の問題があった。
【0006】本発明は、上述のような実状に鑑みてなさ
れたもので、その目的とするところは、電力系統容量の
制限を受けることなく、高能率で大容量(ton/h
r)の溶鋼を最小のランニングコストで製鋼できる製鋼
用電気炉を提供するにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記目的を
達成するために、次の技術的手段を講じた。即ち、本発
明は、二基の高炉の中間に製鋼用三相交流アーク炉が配
設されると共に、高炉とアーク炉の炉床が一体化された
炉殻を備え、高炉に配設したジェットバーナ及び酸素ラ
ンス等により装入原料を溶落させ、平滑湯面状態で溶鋼
をサブマージドアークにより加熱するようにしたことを
特徴としている。
【0008】また、本発明は、高炉内において装入原料
を、酸素、炭素、油等の燃焼排ガス顕熱により予熱する
ようにしたことを特徴としている。そして、本発明は、
前記各高炉の排ガス出口を燃焼塔に連通状に接続し、該
燃焼塔にアフターバーナを配設したことを特徴としてい
る。さらに、本発明は、前記炉殻側壁には出湯口を設け
ると共にスライディングゲートを設けたことを特徴と
し、また、前記炉殻がアーク熱源に対して偏心しかつ各
高炉に対応して設けられ、炉底に複数のバブリングが配
設されていることを特徴としている。
【0009】また、本発明は、前記各高炉下部周壁に、
各々複数のバーナ及び酸素ランスを上下複数段に配設し
たことを特徴とし、さらに、前記アーク炉の蓋に炭素イ
ンジェクタ及び石灰インジェクタを配設したことを特徴
としている。
【0010】
【作用】本発明によれば、左右両高炉内にスクラップ鋼
等の原料を装入し、高炉に設けたジェットバーナ及び酸
素ランス等により高炉内の原料を棚吊りすることなく溶
解して炉床上に溶落させる。炉床上に溶落した半溶解状
態の溶湯が所定レベルに達すると、アーク炉のサブマー
ジドアークにより溶湯を加熱して、迅速かつ効率的に昇
温し、出鋼温度(1600〜1650℃)まで加熱精錬
する。
【0011】前記バーナ、酸素ランス及びサブマージド
アークによる酸素、油、炭素等の燃焼排ガスは、高炉内
を上昇して燃焼塔に導かれるが、高炉内の原料に排ガス
顕熱を効果的に熱吸収させて予熱し、燃焼塔内では燃焼
排ガスがアフターバーナにより温度調整され、排ガス中
のオイルミスト及び仮焼エレメントを熱分解して二次公
害を発生させない状態として排出される。
【0012】また、炉内の溶鋼は、炉底に設けたバブリ
ングによって、鋼浴の偏熱及び冶金的偏質が防止され、
アーク炉蓋に設けた炭素インジェクタ(非消耗型)及び
石灰(CaO)インジェクタ(非消耗型)によって、ア
ークプラズマが常時フォーミングスラグ中にサブマージ
され、平滑湯面(フラットバス)状態で加熱される。そ
して、精錬された溶鋼は、スライディングゲート弁を開
いて、スラグと共に任意量出湯される。
【0013】したがって、本発明電気炉の主駆動部が電
極昇降のみとなり、炉側インピーダンスを最小化でき、
かつアークエネルギー効率が最高になる。そして、本発
明電気炉では、左右両高炉による同時並列溶解が可能で
あるが、一方の高炉で溶解中は、他方の高炉側から排ガ
スを吸引して、他方の高炉内の原料を高温排ガスにより
予熱し、この溶解と予熱を二基の高炉で交互に切替えて
運転することによって、連続溶解を効率的に行なうこと
が可能である。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図面において、1は本発明に係る製鋼用電気炉で、
左右の二基の高炉2,3の中間に三相交流アーク炉4が
配設され、高炉2,3とアーク炉4の炉床5が一体化さ
れた共通の炉殻6を備え、高炉2,3内に投入されたス
クラップ鋼等の装入原料を、ジェットバーナ及び酸素ラ
ンス7により炉床5上に溶落させ、アーク炉4の炉蓋8
を貫通して昇降自在に設けた電極9のアークにより、平
滑湯面(フラットバス)状態で溶鋼を加熱精錬するよう
になっている。
【0015】前記高炉2,3は、共通炉殻6の左右両側
に立設された左右対称形状の原料予熱用シャフト2A,
3Aと、各シャフト2A,3Aの上端に原料装入用スラ
イドゲート10,11を介して接続された原料受入ホッ
パー12,13とからなり、各シャフト2A,3Aの対
向外側には、図2に示すように、複数(実施例では各7
個)の前記ジェットバーナ及び酸素ランス7が、図1に
示すように上下複数段(実施例では3段)に配設されて
いる。
【0016】そして、各シャフト2A,3Aの排ガス出
口14,15は、各ダクト16,17を介して燃焼塔1
8,19の入口20,21に夫々連通状に接続されてお
り、各燃焼塔18,19の頂部には夫々アフターバーナ
22,23が配設されている。また、前記炉殻6の炉底
6Aには、複数カ所(実施例では図2に示すように8カ
所)に、鋼浴の偏熱及び冶金的偏質を防止するために、
炉底バブリング24が配設されており、アーク炉4部の
炉殻6側壁には、図2及び図3に示すように、出湯口2
5が設けられ、そのタップホール26にはスライドゲー
ト27が設けられている。28は出滓口、29は作業口
であり、30は受鋼鍋である。
【0017】前記炉蓋8には、中央部に3本の前記電極
9が昇降自在に設けられ、その外側に位置して、図1に
示すように非消耗型の炭素インジェクタ31及び石灰
(CaO)インジェクタ32が配設されており、これら
のインジェクタ31,32により、炭素及び石灰を溶鋼
中に吹き込んで、電極9によるアークプラズマを、常時
フォーミングスラグ中にサブマージさせ、平滑湯面(フ
ラットバス)状態で溶鋼Mを加熱しうるようになってい
る。
【0018】前記燃焼塔18,19の側壁下部には、排
ガス出口33,34が設けられ、夫々排ガスダクト3
5,36が接続され、排ガスは図外の集塵機等に導かれ
る。また、燃焼塔18,19の下端には、ダスト排出口
37,38が設けられ、夫々ダンパー39,40が設け
られている。41,42はダスト受台車である。上記実
施例において、高炉2,3へのスクラップ鋼、その他の
原料の供給は、まず、前記受入ホッパー12,13に秤
量貯蔵した原料を、ホッパー下部のスライドゲート1
0,11を開いてシャフト2A,3A内に装入する。そ
こで、高炉2,3内の原料を、溶解カッティング用のジ
ェットバーナ(酸素富化バーナ)及び酸素ランス7によ
り、棚吊りを発生させることなく炉床5上に溶落させ
る。
【0019】炉床5上に所定レベルまで溶鋼が溜まる
と、アーク炉4の電極9に三相交流電力が供給され、炉
底バブリング24によって均一鋼浴が得られ、アーク加
熱部は常時湯面平滑状態で使用されるので、アーク熱効
率を高めるために、高温アークプラズマがフォーミング
スラグSにサブマージするように、炭素インジェクタ3
1からは炭素が、また石灰インジェクタ32からは石灰
(CaO)が夫々吹き込まれ、迅速に昇温して出鋼温度
(1600〜1650℃)まで加熱精錬される。
【0020】そして、炉内で発生した高温の排ガスは、
高炉2,3のシャフト2A,3A内を通って燃焼塔1
8,19内に導かれ、高炉シャフト2A,3A内の原料
に排ガス保有の顕熱が効果的に吸収されて予熱が行われ
る。燃焼塔18,19内に導入された排ガスは、アフタ
ーバーナ22,23により600℃以上に温度調整さ
れ、オイルミスト及び仮焼エレメントが熱分解されて、
二次公害の生じない状態として、集塵機に送られる。な
お、燃焼塔18,19内の下部に溜まったダストは、適
宜排出されて搬出される。
【0021】なお、略定温とされた定量の排ガスは、熱
交換器(図示省略)等により、蒸気、熱湯等として廃熱
回収し、或いは自家発電等に利用して、有効に廃熱を回
収することができる。また、前記高炉2,3は、上述の
ように、同時並列溶解することができることは勿論、一
方の高炉2の溶解中は、他方の高炉3側から排ガスを吸
引して、高炉3内の原料を排ガスにより予熱し、高炉2
側の原料溶落が終わると高炉3側の予熱された原料を溶
解して、高炉2内に原料を装入すると共に、排ガスを高
炉2側から吸引して高炉2内の原料を予熱することによ
り、左右の高炉2,3を交互に切替えて運転することが
でき、連続溶解を効率よく行なうことが可能である。
【0022】炉内の精錬された溶鋼(1600〜165
0℃)は、適宜スライドゲート26を開けて出湯するこ
とができる。したがって、電気エネルギーは、主として
溶鋼の昇温のみに利用される結果、同一生産能力(to
n/hr)に対して必要な電力は従来のアーク炉の半分
以下で足り、かつ三相交流アーク加熱は常時溶鋼とのサ
ブマージアーク加熱であるから、超高電力アーク炉設置
上の重大課題とされている電圧フリッカー規制に対し
て、直流アーク炉のフリッカー値以下にすることができ
る。
【0023】なお、本発明の上記実施例の操業の一例を
示すと、次のとおりである。 (イ)電気炉容量 :200ton (ロ)Tap to Tap時間:60分 (ハ)生産能率 :200ton/hr (ニ)炉用変圧器 :46/55MVA (ホ)原単位 (a)電力 :150KWH/ton (b)電極 :1kg/ton (c)酸素 :60〜70Nm3 /ton (d)燃焼油:40l/ton (e)炭素 :30kg/ton 上記操業例において、炉用変圧器容量55MVAの場
合、三相交流アークは溶鋼面とのサブマージ安定アーク
で常時操業されるので、直流アーク炉以下の電圧フリッ
カー発生レベルであり、かつエネルギーの総合利用及び
徹底した廃熱回収利用により電力系統容量が1500M
VA程度となり、フリッカー規制値をクリアーしてい
る。なお、燃焼排ガス顕熱を装入原料に効果的に熱吸収
させることにより、装入原料の溶解に必要な電気エネル
ギーは、必要全エネルギーの30%程度であり、アーク
熱は溶鋼の迅速昇温に有効利用されている。
【0024】図4は、本発明の他の実施例の要部を示
し、高炉2,3のシャフト2A,3Aのスライドゲート
10,11と原料受入ホッパー12,13の間に、中間
ホッパー12A,13Aを第2スライドゲート10A,
11Aを介して連設し、中間ホッパー12A,13Aの
側壁に排煙塵ダクト43をまた、原料受入ホッパー1
2,13にも排煙塵ダクト44を設けた点で前記実施例
と異なっている。
【0025】図4の実施例によれば、受入ホッパー1
2,13に秤量貯蔵した原料を高炉2,3に装入する場
合、下部スライドゲート10,11を閉じた状態で、上
部スライドゲート10A,11Aを開き、中間ホッパー
12A,13A内に原料を移し、次いで、上部スライド
ゲート10A,11Aを閉め、排煙塵ダクト43,44
から吸引しながら下部スライドゲート10,11を開
き、かつ排気ダクト35,36からも吸引しながら、原
料を高炉シャフト2A,3A内に装入することができ、
炉外への煙塵の放散を防止することが可能である。
【0026】なお、上記各実施例において、原料受入ホ
ッパー12,13への原料投入は、装入バケットによる
バッチ方式、或いはコンベアによる連続方式のいずれを
も採用することができる。本発明は、上記実施例に限定
されるものではなく、適宜設計変更可能である。
【0027】
【発明の効果】本発明は、上述のように、二基の高炉の
中間に製鋼用三相交流アーク炉が配設されると共に、高
炉とアーク炉の炉床が一体化された炉殻を備え、高炉に
配設したジェットバーナ及び酸素ランス等により装入原
料を溶落させ、平滑湯面状態で溶鋼をサブマージドアー
クにより加熱するようにしたことを特徴とするものであ
るから、三相交流アーク炉特有の電圧フリッカーレベル
を直流アーク炉と同等に50%減とすることができ、電
力系統容量の制限を受けることなく、高能率で大容量の
溶鋼を最小のランニングコストで製鋼可能である。
【0028】また、本発明は、高炉内において装入原料
を、酸素、炭素、油等の燃焼排ガス顕熱により予熱する
ようにしたことを特徴とするものであるから、原料溶解
に必要な電気エネルギーは必要全エネルギーの半分以下
に低減でき、総合エネルギーの有効活用と徹底した省エ
ネルギー化を図ることができる。そして、本発明は、前
記各高炉の排ガス出口を燃焼塔に連通状に接続し、該燃
焼塔にアフターバーナを配設したことを特徴とするもの
であるから、排ガス中のオイルミスト及び仮焼エレメン
トを熱分解して、排ガスによる二次公害を防止すること
ができる。
【0029】さらに、本発明は、前記炉殻側壁には出湯
口を設けると共にスライディングゲートを設けたことを
特徴とするものであるから、本発明電気炉の主駆動部が
電極昇降のみとなり、炉側インピーダンスを最小化でき
アークエネルギー効率を最高にすることができる。ま
た、本発明は、前記炉殻がアーク熱源に対して偏心しか
つ各高炉に対応して設けられ、炉底に複数のバブリング
が配設されていることを特徴とするものであるから、鋼
浴の偏熱及び冶金的偏質を防止でき、均一な鋼浴を迅速
に得ることができる。
【0030】そして、本発明は、前記各高炉下部周壁
に、各々複数のバーナ及び酸素ランスを上下複数段に配
設したことを特徴とするものであるから、高炉内原料を
棚吊りを発生させることなく容易に溶落させることがで
きる。さらに、本発明は、前記アーク炉の蓋に炭素イン
ジェクタ及び石灰インジェクタを配設したことを特徴と
するものであるから、アークプラズマを常時フォーミン
グスラグ中にサブマージさせることができ、平滑湯面状
態で溶鋼を加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す中央縦断面図である。
【図2】図1のA−A線断面拡大図である。
【図3】図2のB−B線断面図である。
【図4】本発明の他の実施例の要部(高炉部)を示す断
面図である。
【符号の説明】
1 製鋼用電気炉 2 高炉 3 高炉 4 アーク炉 5 炉床 6 炉殻 6A 炉底 7 ジェットバーナ及び酸素ランス 8 炉蓋 9 電極 10 スライドゲート 11 スライドゲート 12 原料受入ホッパー 13 原料受入ホッパー 14 排ガス出口 15 排ガス出口 18 燃焼塔 19 燃焼塔 22 アフターバーナ 23 アフターバーナ 24 炉底バブリング 25 出湯口 27 スライディングゲート 31 炭素インジェクタ 32 石灰インジェクタ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年9月21日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 製鋼用電気高炉
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、鋼スクラップ等を主原
料とする製鋼用電気高炉に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、製鋼用アーク炉は、三相交流のア
ーク炉(AC炉)と直流のアーク炉(DC炉)に二分さ
れて使用されており、大容量(特に100ton/hr
以上)アーク炉においては、炉用変圧器容量が6000
0KVA以上であり、電力供給の質的制限上、電圧フリ
ッカーの規制値をクリアーする為に(大型アーク炉は電
圧フリッカーの発生値が、AC炉に比較してDC炉は約
50%と低い)、電力系統容量の比較的小さい地域で
は、新規建設される電気炉は、DC炉が増加している傾
向にある。
【0003】従来のAC炉、DC炉は、何れも、所要エ
ネルギーの60〜70%が電気エネルギーにより賄われ
ており、電力原単位は300〜450kwh/tonと
高く、また、炉から排出される廃ガスの顕熱は140〜
200kwh/tonであり、大きな熱損失となってい
る。そこで、排ガスの顕熱を有効利用して電力原単位を
15〜20%低減し、生産性の向上を図るべく、シャフ
ト炉を用いた電気高炉製鋼プロセスが実用化されてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、シャフト炉
を用いた電気高炉製鋼プロセスにあっては、電力原単位
が300kwh/ton程度であり、消費電力量におい
ても従来型製鋼用アーク炉に比べて優位差がなく、スク
ラップ鋼の溶解が電極とスクラップ鋼間のアークにより
行われるため、AC炉の場合には電圧フリッカーがDC
炉に比べて約2倍発生し、建設に際して電力系統容量に
より、従来型AC炉と同様に大きな制約を受けるという
問題がある。
【0005】例えば、200ton/hrの大型製鋼用
アーク炉において、従来型AC炉における炉用変圧器容
量は120MVA程度の大容量を必要とし、したがっ
て、電圧フリッカー規制値をクリアーするために、電力
系統容量5000MVA以上が必要である。また、同等
の製鋼能力を有するDC炉の炉用変圧器容量は、約15
0MVA程度の大容量を必要とし、電圧フリッカー規制
値をクリアーするための電力系統容量は3000MVA
以上となる等の問題があった。
【0006】本発明は、上述のような実状に鑑みてなさ
れたもので、その目的とするところは、電力系統容量の
制限を受けることなく、高能率で大容量(ton/h
r)の溶鋼を最小のランニングコストで製鋼できる製鋼
用電気高炉を提供するにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記目的を
達成するために、次の技術的手段を講じた。即ち、本発
明は、二基の高炉の中間に製鋼用三相交流アーク炉が配
設されると共に、高炉とアーク炉の炉床が一体化された
炉殻を備え、高炉に配設したジェットバーナ及び酸素ラ
ンス等により装入原料を溶落させ、平滑湯面状態で溶鋼
をサブマージドアークにより加熱するようにしたことを
特徴としている。
【0008】また、本発明は、高炉内において装入原料
を、酸素、炭素、油等の燃焼排ガス顕熱により予熱する
ようにしたことを特徴としている。そして、本発明は、
前記各高炉の排ガス出口を燃焼塔に連通状に接続し、該
燃焼塔にアフターバーナを配設したことを特徴としてい
る。さらに、本発明は、前記炉殻側壁には出湯口を設け
ると共にスライディングゲートを設けたことを特徴と
し、また、前記炉殻がアーク熱源に対して偏心しかつ各
高炉に対応して設けられ、炉底に複数のバブリングが配
設されていることを特徴としている。
【0009】また、本発明は、前記各高炉下部周壁に、
各々複数のバーナ及び酸素ランスを上下複数段に配設し
たことを特徴とし、さらに、前記アーク炉の蓋に炭素イ
ンジェクタ及び石灰インジェクタを配設したことを特徴
としている。
【0010】
【作用】本発明によれば、左右両高炉内にスクラップ鋼
等の原料を装入し、高炉に設けたジェットバーナ及び酸
素ランス等により高炉内の原料を棚吊りすることなく溶
解して炉床上に溶落させる。炉床上に溶落した半溶解状
態の溶湯が所定レベルに達すると、アーク炉のサブマー
ジドアークにより溶湯を加熱して、迅速かつ効率的に昇
温し、出鋼温度(1600〜1650℃)まで加熱精錬
する。
【0011】前記バーナ、酸素ランス及びサブマージド
アークによる酸素、油、炭素等の燃焼排ガスは、高炉内
を上昇して燃焼塔に導かれるが、高炉内の原料に排ガス
顕熱を効果的に熱吸収させて予熱し、燃焼塔内では燃焼
排ガスがアフターバーナにより温度調整され、排ガス中
のオイルミスト及び仮焼エレメントを熱分解して二次公
害を発生させない状態として排出される。
【0012】また、炉内の溶鋼は、炉底に設けたバブリ
ングによって、鋼浴の偏熱及び冶金的偏質が防止され、
アーク炉蓋に設けた炭素インジェクタ(非消耗型)及び
石灰(CaO)インジェクタ(非消耗型)によって、ア
ークプラズマが常時フォーミングスラグ中にサブマージ
され、平滑湯面(フラットバス)状態で加熱される。そ
して、精錬された溶鋼は、スライディングゲート弁を開
いて、スラグと共に任意量出湯される。
【0013】したがって、本発明電気高炉の主駆動部が
電極昇降のみとなり、炉側インピーダンスを最小化で
き、かつアークエネルギー効率が最高になる。そして、
本発明電気高炉では、左右両高炉による同時並列溶解が
可能であるが、一方の高炉で溶解中は、他方の高炉側か
ら排ガスを吸引して、他方の高炉内の原料を高温排ガス
により予熱し、この溶解と予熱を二基の高炉で交互に切
替えて運転することによって、連続溶解を効率的に行な
うことが可能である。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図面において、1は本発明に係る製鋼用電気高炉
で、左右の二基の高炉2,3の中間に三相交流アーク炉
4が配設され、高炉2,3とアーク炉4の炉床5が一体
化された共通の炉殻6を備え、高炉2,3内に投入され
たスクラップ鋼等の装入原料を、ジェットバーナ及び酸
素ランス7により炉床5上に溶落させ、アーク炉4の炉
蓋8を貫通して昇降自在に設けた電極9のアークによ
り、平滑湯面(フラットバス)状態で溶鋼を加熱精錬す
るようになっている。
【0015】前記高炉2,3は、共通炉殻6の左右両側
に立設された左右対称形状の原料予熱用シャフト2A,
3Aと、各シャフト2A,3Aの上端に原料装入用スラ
イドゲート10,11を介して接続された原料受入ホッ
パー12,13とからなり、各シャフト2A,3Aの対
向外側には、図2に示すように、複数(実施例では各7
個)の前記ジェットバーナ及び酸素ランス7が、図1に
示すように上下複数段(実施例では3段)に配設されて
いる。
【0016】そして、各シャフト2A,3Aの排ガス出
口14,15は、各ダクト16,17を介して燃焼塔1
8,19の入口20,21に夫々連通状に接続されてお
り、各燃焼塔18,19の頂部には夫々アフターバーナ
22,23が配設されている。また、前記炉殻6の炉底
6Aには、複数カ所(実施例では図2に示すように8カ
所)に、鋼浴の偏熱及び冶金的偏質を防止するために、
炉底バブリング24が配設されており、アーク炉4部の
炉殻6側壁には、図2及び図3に示すように、出湯口2
5が設けられ、そのタップホール26にはスライドゲー
ト27が設けられている。28は出滓口、29は作業口
であり、30は受鋼鍋である。
【0017】前記炉蓋8には、中央部に3本の前記電極
9が昇降自在に設けられ、その外側に位置して、図1に
示すように非消耗型の炭素インジェクタ31及び石灰
(CaO)インジェクタ32が配設されており、これら
のインジェクタ31,32により、炭素及び石灰を溶鋼
中に吹き込んで、電極9によるアークプラズマを、常時
フォーミングスラグ中にサブマージさせ、平滑湯面(フ
ラットバス)状態で溶鋼Mを加熱しうるようになってい
る。
【0018】前記燃焼塔18,19の側壁下部には、排
ガス出口33,34が設けられ、夫々排ガスダクト3
5,36が接続され、排ガスは図外の集塵機等に導かれ
る。また、燃焼塔18,19の下端には、ダスト排出口
37,38が設けられ、夫々ダンパー39,40が設け
られている。41,42はダスト受台車である。上記実
施例において、高炉2,3へのスクラップ鋼、その他の
原料の供給は、まず、前記受入ホッパー12,13に秤
量貯蔵した原料を、ホッパー下部のスライドゲート1
0,11を開いてシャフト2A,3A内に装入する。そ
こで、高炉2,3内の原料を、溶解カッティング用のジ
ェットバーナ(酸素富化バーナ)及び酸素ランス7によ
り、棚吊りを発生させることなく炉床5上に溶落させ
る。
【0019】炉床5上に所定レベルまで溶鋼が溜まる
と、アーク炉4の電極9に三相交流電力が供給され、炉
底バブリング24によって均一鋼浴が得られ、アーク加
熱部は常時湯面平滑状態で使用されるので、アーク熱効
率を高めるために、高温アークプラズマがフォーミング
スラグSにサブマージするように、炭素インジェクタ3
1からは炭素が、また石灰インジェクタ32からは石灰
(CaO)が夫々吹き込まれ、迅速に昇温して出鋼温度
(1600〜1650℃)まで加熱精錬される。
【0020】そして、炉内で発生した高温の排ガスは、
高炉2,3のシャフト2A,3A内を通って燃焼塔1
8,19内に導かれ、高炉シャフト2A,3A内の原料
に排ガス保有の顕熱が効果的に吸収されて予熱が行われ
る。燃焼塔18,19内に導入された排ガスは、アフタ
ーバーナ22,23により600℃以上に温度調整さ
れ、オイルミスト及び仮焼エレメントが熱分解されて、
二次公害の生じない状態として、集塵機に送られる。な
お、燃焼塔18,19内の下部に溜まったダストは、適
宜排出されて搬出される。
【0021】なお、略定温とされた定量の排ガスは、熱
交換器(図示省略)等により、蒸気、熱湯等として廃熱
回収し、或いは自家発電等に利用して、有効に廃熱を回
収することができる。また、前記高炉2,3は、上述の
ように、同時並列溶解することができることは勿論、一
方の高炉2の溶解中は、他方の高炉3側から排ガスを吸
引して、高炉3内の原料を排ガスにより予熱し、高炉2
側の原料溶落が終わると高炉3側の予熱された原料を溶
解して、高炉2内に原料を装入すると共に、排ガスを高
炉2側から吸引して高炉2内の原料を予熱することによ
り、左右の高炉2,3を交互に切替えて運転することが
でき、連続溶解を効率よく行なうことが可能である。
【0022】炉内の精錬された溶鋼(1600〜165
0℃)は、適宜スライドゲート26を開けて出湯するこ
とができる。したがって、電気エネルギーは、主として
溶鋼の昇温のみに利用される結果、同一生産能力(to
n/hr)に対して必要な電力は従来のアーク炉の半分
以下で足り、かつ三相交流アーク加熱は常時溶鋼とのサ
ブマージアーク加熱であるから、超高電力アーク炉設置
上の重大課題とされている電圧フリッカー規制に対し
て、直流アーク炉のフリッカー値以下にすることができ
る。
【0023】なお、本発明の上記実施例の操業の一例を
示すと、次のとおりである。 (イ)電気高炉容量 :200ton (ロ)Tap to Tap時間:60分 (ハ)生産能率 :200ton/hr (ニ)炉用変圧器 :46/55MVA (ホ)原単位 (a)電力 :150KWH/ton (b)電極 :1kg/ton (c)酸素 :60〜70Nm3 /ton (d)燃焼油:40l/ton (e)炭素 :30kg/ton 上記操業例において、炉用変圧器容量55MVAの場
合、三相交流アークは溶鋼面とのサブマージ安定アーク
で常時操業されるので、直流アーク炉以下の電圧フリッ
カー発生レベルであり、かつエネルギーの総合利用及び
徹底した廃熱回収利用により電力系統容量が1500M
VA程度となり、フリッカー規制値をクリアーしてい
る。なお、燃焼排ガス顕熱を装入原料に効果的に熱吸収
させることにより、装入原料の溶解に必要な電気エネル
ギーは、必要全エネルギーの30%程度であり、アーク
熱は溶鋼の迅速昇温に有効利用されている。
【0024】図4は、本発明の他の実施例の要部を示
し、高炉2,3のシャフト2A,3Aのスライドゲート
10,11と原料受入ホッパー12,13の間に、中間
ホッパー12A,13Aを第2スライドゲート10A,
11Aを介して連設し、中間ホッパー12A,13Aの
側壁に排煙塵ダクト43をまた、原料受入ホッパー1
2,13にも排煙塵ダクト44を設けた点で前記実施例
と異なっている。
【0025】図4の実施例によれば、受入ホッパー1
2,13に秤量貯蔵した原料を高炉2,3に装入する場
合、下部スライドゲート10,11を閉じた状態で、上
部スライドゲート10A,11Aを開き、中間ホッパー
12A,13A内に原料を移し、次いで、上部スライド
ゲート10A,11Aを閉め、排煙塵ダクト43,44
から吸引しながら下部スライドゲート10,11を開
き、かつ排気ダクト35,36からも吸引しながら、原
料を高炉シャフト2A,3A内に装入することができ、
炉外への煙塵の放散を防止することが可能である。
【0026】なお、上記各実施例において、原料受入ホ
ッパー12,13への原料投入は、装入バケットによる
バッチ方式、或いはコンベアによる連続方式のいずれを
も採用することができる。本発明は、上記実施例に限定
されるものではなく、適宜設計変更可能である。
【0027】
【発明の効果】本発明は、上述のように、二基の高炉の
中間に製鋼用三相交流アーク炉が配設されると共に、高
炉とアーク炉の炉床が一体化された炉殻を備え、高炉に
配設したジェットバーナ及び酸素ランス等により装入原
料を溶落させ、平滑湯面状態で溶鋼をサブマージドアー
クにより加熱するようにしたことを特徴とするものであ
るから、三相交流アーク炉特有の電圧フリッカーレベル
を直流アーク炉と同等に50%減とすることができ、電
力系統容量の制限を受けることなく、高能率で大容量の
溶鋼を最小のランニングコストで製鋼可能である。
【0028】また、本発明は、高炉内において装入原料
を、酸素、炭素、油等の燃焼排ガス顕熱により予熱する
ようにしたことを特徴とするものであるから、原料溶解
に必要な電気エネルギーは必要全エネルギーの半分以下
に低減でき、総合エネルギーの有効活用と徹底した省エ
ネルギー化を図ることができる。そして、本発明は、前
記各高炉の排ガス出口を燃焼塔に連通状に接続し、該燃
焼塔にアフターバーナを配設したことを特徴とするもの
であるから、排ガス中のオイルミスト及び仮焼エレメン
トを熱分解して、排ガスによる二次公害を防止すること
ができる。
【0029】さらに、本発明は、前記炉殻側壁には出湯
口を設けると共にスライディングゲートを設けたことを
特徴とするものであるから、本発明電気高炉の主駆動部
が電極昇降のみとなり、炉側インピーダンスを最小化で
きアークエネルギー効率を最高にすることができる。ま
た、本発明は、前記炉殻がアーク熱源に対して偏心しか
つ各高炉に対応して設けられ、炉底に複数のバブリング
が配設されていることを特徴とするものであるから、鋼
浴の偏熱及び冶金的偏質を防止でき、均一な鋼浴を迅速
に得ることができる。
【0030】そして、本発明は、前記各高炉下部周壁
に、各々複数のバーナ及び酸素ランスを上下複数段に配
設したことを特徴とするものであるから、高炉内原料を
棚吊りを発生させることなく容易に溶落させることがで
きる。さらに、本発明は、前記アーク炉の蓋に炭素イン
ジェクタ及び石灰インジェクタを配設したことを特徴と
するものであるから、アークプラズマを常時フォーミン
グスラグ中にサブマージさせることができ、平滑湯面状
態で溶鋼を加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す中央縦断面図である。
【図2】図1のA−A線断面拡大図である。
【図3】図2のB−B線断面図である。
【図4】本発明の他の実施例の要部(高炉部)を示す断
面図である。
【符号の説明】 1 製鋼用電気高炉 2 高炉 3 高炉 4 アーク炉 5 炉床 6 炉殻 6A 炉底 7 ジェットバーナ及び酸素ランス 8 炉蓋 9 電極 10 スライドゲート 11 スライドゲート 12 原料受入ホッパー 13 原料受入ホッパー 14 排ガス出口 15 排ガス出口 18 燃焼塔 19 燃焼塔 22 アフターバーナ 23 アフターバーナ 24 炉底バブリング 25 出湯口 27 スライディングゲート 31 炭素インジェクタ 32 石灰インジェクタ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 二基の高炉の中間に製鋼用三相交流アー
    ク炉が配設されると共に、高炉とアーク炉の炉床が一体
    化された炉殻を備え、高炉に配設したジェットバーナ及
    び酸素ランス等により装入原料を溶落させ、平滑湯面状
    態で溶鋼をサブマージドアークにより加熱するようにし
    たことを特徴とする製鋼用電気炉。
  2. 【請求項2】 高炉内において装入原料を、酸素、炭
    素、油等の燃焼排ガス顕熱により予熱するようにしたこ
    とを特徴とする請求項1の製鋼用電気炉。
  3. 【請求項3】 前記各高炉の排ガス出口を燃焼塔に連通
    状に接続し、該燃焼塔にアフターバーナを配設したこと
    を特徴とする請求項1又は2の製鋼用電気炉。
  4. 【請求項4】 前記炉殻側壁には出湯口を設けると共に
    スライディングゲートを設けたことを特徴とする請求項
    1〜3の1つに記載の製鋼用電気炉。
  5. 【請求項5】 前記炉殻がアーク熱源に対して偏心しか
    つ各高炉に対応して設けられ、炉底に複数のバブリング
    が配設されていることを特徴とする請求項1〜4の1つ
    に記載の製鋼用電気炉。
  6. 【請求項6】 前記各高炉下部周壁に、各々複数のバー
    ナ及び酸素ランスを上下複数段に配設したことを特徴と
    する請求項1〜5の1つに記載の製鋼用電気炉。
  7. 【請求項7】 前記アーク炉の蓋に炭素インジェクタ及
    び石灰インジェクタを配設したことを特徴とする請求項
    1〜6の1つに記載の製鋼用電気炉。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007017129A (ja) * 2005-07-11 2007-01-25 Denso Corp 溶融金属保持炉の燃焼制御方法
CN106197006A (zh) * 2016-07-04 2016-12-07 内蒙古纳顺装备工程(集团)有限公司 一种矿热炉炉体
RU2634105C1 (ru) * 2016-05-06 2017-10-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный технический университет" Способ плавки стали в дуговой сталеплавильной печи трехфазного тока

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