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JP3393302B2 - 金属の熔融方法 - Google Patents

金属の熔融方法

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JP3393302B2
JP3393302B2 JP07152892A JP7152892A JP3393302B2 JP 3393302 B2 JP3393302 B2 JP 3393302B2 JP 07152892 A JP07152892 A JP 07152892A JP 7152892 A JP7152892 A JP 7152892A JP 3393302 B2 JP3393302 B2 JP 3393302B2
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俊雄 諏訪
伸明 小林
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Taiyo Nippon Sanso Corp
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Taiyo Nippon Sanso Corp
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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
    • C22B9/16—Remelting metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B11/00—Making pig-iron other than in blast furnaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Electric arc furnaces ; Tank furnaces
    • F27B3/10—Details, accessories or equipment, e.g. dust-collectors, specially adapted for hearth-type furnaces
    • F27B3/18—Arrangements of devices for charging
    • F27B3/183—Charging of arc furnaces vertically through the roof, e.g. in three points
    • F27B3/186—Charging in a vertical chamber adjacent to the melting chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F27D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F27D99/0001—Heating elements or systems
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Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は金属、特に融点の高い鉄
スクラップを熔融する場合に適した金属の熔融方法に関
する。 【０００２】 【従来の技術】金属、特に鉄スクラップは、電気炉によ
ってアークを利用する熔融方法が一般的であるが、この
方法によると熔融にバラツキが生じ、いわゆるコールド
スポットが生じ易いため、酸素−燃料バーナーを併用す
る方法も行われている。 【０００３】また、生産性、熔融促進のため、酸素イン
ジェクションによる方法も行われている。この方法は、
炉内に残留する熔湯内にで微粉炭、コークスを酸素と共
に吹き込んで酸化反応を生じさせ、反応熱でスクラップ
を熔融するものである。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかし、電気炉を利用
した熔融方法は、高温が得られ易く、温度の調整が容易
である等の利点があるが、上述したコールドスポットが
生ずる他、エネルギーを電力に頼らざるを得ない欠点が
ある。また、酸素−燃料バーナーを併用する方法も全体
のエネルギーの６０〜８０％は電力エネルギーによるも
のであり、周知のように電力は発電効率、熔融効率等を
統合した場合のエネルギー効率は約２０〜２５％に過ぎ
ない。しかも地球環境で問題視されている炭酸ガスの発
生を考慮すると、重油発電で得られた電力を使用してス
クラップ／ｔを熔融すると約１５０ｍ3 の炭酸ガスも発
生することから、その対応は不可欠である。 【０００５】次に酸素インジェクションによる方法は、
電力を使用しないことから上記欠点は解消されるが、そ
の熔融方法が熔湯中に酸素，微粉炭コークスを投入し、
酸化反応により熔融するものであるから、原料金属の熔
融には常に熔融炉に熔湯を残留させておかなければなら
ない。これは熔融を連続的に行う場合はよいが、バッチ
方式で操業する場合、あるいは間欠的な操業が要求され
る場合は、全量出鋼できず当然生産性が悪くなる。 【０００６】また、通常酸素−燃料バーナーは燃料に対
する酸素比を１．０〜１．５で燃焼するが、これを鉄ス
クラップの熔融に使用すると、スクラップの酸化等によ
り歩留が低くなる、加炭材をも燃焼してしまう等の欠点
の他ＮＯｘが多量に発生する不都合があった。 【０００７】本発明は以上のような従来技術の不都合を
解決することにあり、熱効率に優れ、歩留りが向上し、
かつ公害発生ガスを極力抑制できる金属の熔融方法を提
供することを目的としたものである。 【０００８】 【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明は、酸素−燃料バーナーを備えた金属熔融ゾー
ンの下方に熔融金属の貯留ゾーンを形成し、前記金属熔
融ゾーンの上方に金属原料の装入ゾーンを形成した熔融
炉を用いた金属の熔融方法であって、前記装入ゾーンに
投入された金属原料を、前記金属熔融ゾーンにて前記酸
素−燃料バーナーにより、純度６０％〜１００％の酸素
を支燃性ガスとし、かつ、酸素比を０．５５〜０．９９
として燃料を燃焼させたバーナー火炎で直接熔融すると
共に、前記装入ゾーンを上昇する未燃焼ガスを、前記装
入ゾーンの下方に設けた酸素ランスから別途供給する酸
素により燃焼せしめて前記装入ゾーンに投入された金属
原料を予熱することを特徴としている。 【０００９】 【作 用】上述した如く、本発明の金属の熔融法は、熔
融炉の装入ゾーンに投入された後金属熔融ゾーンに堆積
された金属原料を酸素−燃料バーナーの燃焼火炎によっ
て直接熔融するものであるから、熱効率に優れ、熔融能
力が高い。また、本発明は、残湯を必要としない熔融方
法であるので連続的な操業は勿論のこと、バッチ操業の
場合でも不都合なく実施できる。 【００１０】さらに、燃焼バーナーからの燃料を酸素不
足状態で燃焼させると共に残余の未燃焼ガスを、装入ゾ
ーンの下方に設けた酸素ランスから別途供給する酸素に
より燃焼せしめるようにしたので、金属の酸化、加炭材
の燃焼が防止され、相対的にＮＯｘの抑制が可能にな
る。 【００１１】 【実施例】以下本発明の実施例を図によって説明する
と、熔融炉１内には、炉壁を貫通して酸素−燃料バーナ
ー２が装入されている。この酸素−燃料バーナー２の支
燃性ガスは、６０〜１００％の酸素ガスで、燃料は重
油、ＬＰＧ、あるいは微粉炭等任意である。熔融炉１内
は、酸素−燃料バーナー２の近傍に金属熔融ゾーン３
が、金属熔融ゾーン３の下方に熔融金属の貯留ゾーン４
が、金属熔融ゾーン３の略上方に金属原料Ａの装入ゾー
ン５が夫々形成される。また、金属原料Ａの装入ゾーン
５の下方には酸素ランス６が設けられている。 【００１２】以上の構成において、金属原料Ａは装入ゾ
ーン５より熔融ゾーン３に投入されて堆積する。熔融ゾ
ーン３に堆積された金属原料は、その下部に酸素−燃料
バーナー２の火炎を直接受けて熔融し、貯留ゾーン４に
流下する。貯留ゾーン４に流下した熔融金属は周知の方
法で炉外に取出される。 【００１３】金属原料の投入は、連続方式でもバッチ方
式によるものでも任意であり、熔融金属を残湯しておく
必要はなく、また、金属の熔融が堆積金属層の下部から
行われるので、投入された金属原料は順次落下して溶解
されていくことになる。 【００１４】本発明者等は、重油、ＬＰＧおよび微粉炭
それぞれの燃料を用い、支燃性ガスの酸素純度を可変と
した場合における鉄スクラップの熔融効率を求めてみ
た。このときのバーナー燃焼ノズルからの支燃性酸素ガ
ス噴出速度を１５０ｍ／ｓに設定した。また、支燃性酸
素ガスは、約６００℃に予熱したものを使用した。 【００１５】 【表１】表１から明らかなように、燃料の種類を問わず支燃性ガ
スとしての酸素は６０％以上から顕著な効果が認められ
る。従って６０％〜１００％の酸素ガスを使用すること
が望ましい。 【００１６】次に、前記した酸素−燃料バーナー２は、
酸素比０．５〜０．９９の範囲で燃料を燃焼して熔融ゾ
ーン３の金属原料を熔融する。これにより熔融金属の酸
化、加炭材の燃焼が少なくなり、ＮＯｘの発生が抑制さ
れるが、生成される燃焼ガスａ中には、未燃焼ガスが含
まれた状態にある。この未燃焼ガスを含む燃焼ガスは、
熔融ゾーン３から金属原料の装入ゾーン５に至り、該装
入ゾーン５に堆積された金属原料Ａ中を貫流するが、こ
のとき酸素ランス６を介して不足分の酸素ガスが供給さ
れて燃焼ガス中の未燃焼分が燃焼し、完全燃焼ガスｂと
なって熔融炉１外に導出される。 【００１７】本発明者等の知見によると、微粉炭を燃料
として鉄スクラップを熔融した場合、酸素比を従来の如
く、１：１で燃焼させたときのメタルロスは約５〜７％
で、ＮＯｘ発生量４．０ｇ／ｋｇ−ｃｏａｌであった。
しかるに本発明により酸素比０．８５でバーナーを燃焼
せしめ、金属原料の装入ゾーン５において０．１５相当
量の酸素を投入した場合、メタルロス約１〜２％でＮＯ
ｘ発生量１．０ｇ／ｋｇ−ｃｏａｌであった。このよう
に、燃焼条件を熔融時と金属の予熱時に供給する酸素比
を変えるようにすると、酸化等の要因によるメタルロス
を大巾に削減できるし、ＮＯｘ発生量も抑制できる。 【００１８】また、本発明方法では、燃焼廃ガス中の炭
酸ガス濃度が５０％以上と比較的高くなるので、炭酸ガ
スの回収が容易になる利点もある。 【００１９】 【発明の効果】以上のように本発明に係る金属の熔融方
法は、６０〜１００％の酸素を支燃性ガスとしたバーナ
ーで直接金属原料を熔融するようにしたので優れた溶解
効率が得られ、殊に融点の高い鉄スクラップの熔融に高
い効果をもたらす。しかも残湯を必要としないので、連
続的な操業にもバッチ操業にも対応できる。 【００２０】また、燃焼条件を熔融時と金属の予熱時に
供給する酸素比を変えるようにしたので、酸化等の要因
によるメタルロスを大巾に削減できるし、ＮＯｘ発生量
も抑制できる。 【００２１】さらに、本発明方法では、燃焼廃ガス中の
炭酸ガス濃度が５０％以上と比較的高くなる特徴がある
ので、炭酸ガスの回収が容易になる利点もある。
【図面の簡単な説明】 【図１】 本発明の金属の熔融方法の一実施例を説明す
るための熔融炉の断面図である。 【符号の説明】 １…熔融炉、２…酸素−燃料バーナー、３…金属熔融ゾ
ーン、４…熔融金属の貯留ゾーン、５…金属原料Ａの装
入ゾーン、６…酸素ランス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C22B 1/00 - 61/00 F23D 14/32 F27B 1/08

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 酸素−燃料バーナーを備えた金属熔融ゾ
    ーンの下方に熔融金属の貯留ゾーンを形成し、前記金属
    熔融ゾーンの上方に金属原料の装入ゾーンを形成した熔
    融炉を用いた金属の熔融方法であって、前記装入ゾーン
    に投入された金属原料を、前記金属熔融ゾーンにて前記
    酸素−燃料バーナーにより、純度６０％〜１００％の酸
    素を支燃性ガスとし、かつ、酸素比を０．５５〜０．９
    ９として燃料を燃焼させたバーナー火炎で直接熔融する
    と共に、前記装入ゾーンを上昇する未燃焼ガスを、前記
    装入ゾーンの下方に設けた酸素ランスから別途供給する
    酸素により燃焼せしめて前記装入ゾーンに投入された金
    属原料を予熱することを特徴とする金属の熔融方法。
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