JP7280480B2 - Arc electric furnace, slag discharge method in arc electric furnace, and method for producing molten metal - Google Patents
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Description
本願はアーク式電気炉、アーク式電気炉における排滓方法及び溶融金属の製造方法等を開示する。 The present application discloses an electric arc furnace, a method for removing slag in an electric arc furnace, a method for producing molten metal, and the like.
電気エネルギーを用いて金属を加熱して溶解させるアーク式の電気炉が広く用いられている。例えば、アーク式電気炉の内部に固体金属を設置し、電極と固体金属源との間でアーク形態の電流を発生させて加熱することで、電気炉の内部において固体金属を溶解させて所望の溶融金属を得ることができる。或いは、アーク式電気炉の内部に溶融金属を導入し、電極と溶融金属との間でアーク形態の電流を発生させて加熱することで、電気炉内において溶融金属の溶融状態を保持することができる。ここで、アーク式電気炉によって溶融金属を加熱保持する際、当該溶融金属中の不純物が溶融金属の液面へと浮上する場合がある。溶融金属として溶鋼を例にとると、当該溶鋼中の不純物が主に酸化物形態として溶鋼の上部へと浮上し、溶鋼の液面にスラグが形成される。溶融金属の上部に浮上したスラグや不純物(以下「スラグ等」という場合がある)は、通常、電気炉に設けられた排滓口から炉外へと排出される。 Arc electric furnaces that heat and melt metals using electrical energy are widely used. For example, a solid metal is placed inside an electric arc furnace, and an electric current in the form of an arc is generated between an electrode and a solid metal source to heat the solid metal. Molten metal can be obtained. Alternatively, the molten metal can be maintained in a molten state in the electric furnace by introducing the molten metal into the arc-type electric furnace and heating the molten metal by generating an arc-shaped current between the electrode and the molten metal. can. Here, when the molten metal is heated and held by the electric arc furnace, impurities in the molten metal may rise to the liquid surface of the molten metal. Taking molten steel as an example of the molten metal, impurities in the molten steel mainly rise to the top of the molten steel in the form of oxides, forming slag on the liquid surface of the molten steel. Slag and impurities (hereinafter sometimes referred to as "slag, etc.") floating on the upper part of the molten metal are usually discharged out of the furnace through a slag outlet provided in the electric furnace.
電気炉は一般に炉径が大きく、その分、溶融金属の液面におけるスラグ等の厚みが薄くなる傾向がある。溶融金属の表面のスラグ等を炉外へと効率的に排出するためには、造滓材による成分調整やカーボンインジェクションによるスラグフォーミング等を行うことが多い。また、従来において、溶融金属の表面のスラグ等を炉外へと排出する際は、炉体を傾動せずに排滓口からスラグ等があふれ出るように排出させるか(特許文献1等)、或いは、炉体傾動によりスラグ等の排出を行ってきた。すなわち、スラグ面の高さと排滓口の高さとの差による位置エネルギーを利用してスラグ等の排出を行うのが一般的であった。
Electric furnaces generally have a large furnace diameter, which tends to reduce the thickness of slag and the like on the liquid surface of the molten metal. In order to efficiently discharge the slag and the like on the surface of the molten metal to the outside of the furnace, it is often the case that component adjustment using a slag-forming material, slag forming using carbon injection, or the like is performed. Conventionally, when discharging slag, etc. on the surface of the molten metal to the outside of the furnace, the furnace body is not tilted, and the slag, etc. is discharged so as to overflow from the slag discharge port (
一方、排滓口から掻き出し用の治具を挿入して、人力、機械操作、ロボット等により溶融金属の液面を掻き出すことも考えられる。これは、大型の電気炉では導入が容易ではない上に、排滓口が大きく開くことにより抜熱過多や不純ガスの混入といった問題があるほか、掻き出し用の治具の寿命の面や、機械操作・ロボット等の設置には設置場所等の制約がある。また人力で行う場合は、作業者の身体的負荷が大きい。また、溶融金属の液面に存在するスラグ等に運動エネルギーを伝達して、スラグ等の排出を促進することも考えられる。例えば、特許文献2に開示された技術を参考に、電気炉の内部でガスの上吹きを行い、ガス流によりスラグ等を押し出すことがあり得る。しかしながら、特許文献2に開示された技術はタンディッシュからスラグを排出する技術であり、電気炉の蓋の構造や電気炉の大きさ等を考えると、特許文献2に開示された技術を電気炉にそのまま適用することは困難である。
On the other hand, it is also conceivable to insert a jig for scraping out from the slag outlet and scrape out the liquid surface of the molten metal by human power, machine operation, robot, or the like. This is not easy to install in a large electric furnace, and there are problems such as excessive heat removal and impure gas contamination due to the wide opening of the slag outlet. Operation and installation of robots, etc. have restrictions such as installation locations. Moreover, when it is performed manually, the physical load on the operator is large. It is also conceivable to transfer kinetic energy to slag or the like present on the liquid surface of the molten metal to promote discharge of the slag or the like. For example, referring to the technique disclosed in
上述の通り、アーク式電気炉の排滓口からスラグ等を排出する場合、従来においてはスラグ等の厚みによる位置エネルギーしか利用することができず、スラグ等の排出速度が遅いという課題がある。特にアーク式電気炉は、炉径が大きく、また炉蓋に電極等が挿入配置されるため、転炉等と比較して傾動角が小さくならざるを得ず、例えば数度程度である。すなわち、炉を傾動させることによってスラグ等の排出を促すことには限界がある。また、メタルの歩留低下を防ぐために、メタル面を排滓口よりも低い位置に制御する制約が働くため、スラグ等の厚みが薄くなるとスラグ等の排出速度が顕著に低下する。さらに、スラグ等の厚みが薄くなると、排滓口の壁面や底面とスラグ等との間に働く流動摩擦力によってスラグ等の排出が進まなくなるため、たとえ排出時間を長時間としても、排滓率を十分に高めることは難しい。 As described above, when slag or the like is discharged from the slag outlet of an arc electric furnace, conventionally, only the potential energy due to the thickness of the slag or the like can be used, and the slag or the like is discharged at a slow rate. In particular, an arc electric furnace has a large furnace diameter and an electrode, etc., is inserted into the furnace cover, so that the tilt angle is inevitably smaller than that of a converter furnace, which is, for example, several degrees. That is, there is a limit to promoting the discharge of slag and the like by tilting the furnace. In addition, in order to prevent a decrease in metal yield, the metal surface is restricted to a position lower than the slag discharge port. Furthermore, when the thickness of the slag, etc. becomes thin, the flow frictional force acting between the wall surface or the bottom surface of the slag discharge port and the slag, etc., prevents the discharge of the slag, etc. from progressing. is difficult to raise sufficiently.
一方、本発明者の新たな知見によると、アーク式電気炉の内部においてガスの上吹きを行って、スラグ等にガス流による運動エネルギーを与えただけでは、スラグ等の排出速度を十分に高めることが難しい場合がある。ガスにより押されたスラグ等が排滓口近傍で渦を形成し、排滓口から逃げる方向に運動し、与えられた運動エネルギーがスラグ等の排出に効率的に利用されていないためと考えられる。 On the other hand, according to the new findings of the present inventors, the discharge speed of slag, etc. can be sufficiently increased only by blowing gas upward inside the electric arc furnace and imparting kinetic energy to slag, etc. due to the gas flow. can be difficult. Slag, etc. pushed by the gas form a vortex near the slag outlet and move in the direction of escaping from the slag outlet. .
以上の通り、アーク式電気炉において、単位時間当たりのスラグ等の排出量(排出速度)を高め、かつスラグ等の厚みが薄い場合においても排出速度を高位で保つことが可能な新たな技術が必要である。 As described above, in arc electric furnaces, there is a new technology that can increase the amount of slag discharged per unit time (discharge rate) and maintain the discharge rate at a high level even when the thickness of slag is thin. is necessary.
本願は上記課題を解決するための手段の一つとして、溶融金属を加熱することが可能であり、且つ、前記溶融金属の液面へと浮上したスラグ又は不純物を外部へと排出することが可能であるように構成されたアーク式電気炉であって、前記電気炉の内部から外部へと前記スラグ又は不純物を排出するために前記電気炉の側面に設けられた少なくとも1つの排滓口と、前記排滓口の内部に設置された少なくとも1つのガス吹出手段とを有し、前記ガス吹出手段は、前記排滓口の内部にガス吹き出しの位置を有し、前記ガス吹出手段は、前記電気炉の内部に前記溶融金属が配置された状態において、前記溶融金属の液面よりも上方から前記溶融金属の液面又は前記溶融金属の液面に存在する前記スラグ又は不純物へとガスを吹き付けて、前記溶融金属の液面に存在する前記スラグ又は不純物を前記排滓口の出口へと誘導可能であるように構成されている、アーク式電気炉を開示する。 As one means for solving the above problems, the present application is capable of heating molten metal and discharging slag or impurities floating on the liquid surface of the molten metal to the outside. at least one slag outlet provided in the side of the electric furnace for discharging the slag or impurities from the interior of the electric furnace to the exterior; at least one gas blowing means installed inside the slag outlet , the gas blowing means having a gas blowing position inside the slag outlet, the gas blowing means In a state where the molten metal is placed inside the furnace, a gas is blown from above the liquid surface of the molten metal to the liquid surface of the molten metal or the slag or impurities existing on the liquid surface of the molten metal. , an electric arc furnace configured to be able to guide the slag or impurities present at the surface of the molten metal to the outlet of the slag outlet.
本開示のアーク式電気炉において、前記少なくとも1つのガス吹出手段が、前記排滓口の内壁の上部に設けられたガス吹出口、前記排滓口の上部に設けられたランス、及び、前記排滓口の上部に設けられたバーナーから選ばれる少なくとも1つであってもよい。 In the arc electric furnace of the present disclosure, the at least one gas blowing means includes a gas blowing port provided on the upper part of the inner wall of the slag outlet, a lance provided on the upper part of the slag outlet, and the exhaust. It may be at least one selected from burners provided above the slag mouth.
本開示のアーク式電気炉において、前記少なくとも1つのガス吹出手段から吹き出されるガスの進行方向が、水平面に対して15度以上60度以下となるように構成されていてもよい。 The arc electric furnace of the present disclosure may be configured such that the traveling direction of the gas blown out from the at least one gas blowing means is 15 degrees or more and 60 degrees or less with respect to a horizontal plane.
本願は上記課題を解決するための手段の一つとして、上記本開示のアーク式電気炉の内部に配置された溶融金属をアーク放電によって加熱して、前記溶融金属の液面に前記スラグ又は不純物を浮上させる、浮上工程と、前記排滓口の内部に設けられた前記ガス吹出手段から前記溶融金属の液面又は前記溶融金属の液面に存在する前記スラグ又は不純物へとガスを吹き付けて、前記溶融金属の液面にある前記スラグ又は不純物を前記排滓口の出口へと誘導して前記電気炉の外部へと排出する、排滓工程と、
を備え、前記ガス吹出手段は、前記排滓口の内部にガス吹き出しの位置を有する、アーク式電気炉における排滓方法を開示する。
As one of the means for solving the above problems, the present application heats the molten metal placed inside the arc electric furnace of the present disclosure by arc discharge, and the slag or impurities on the liquid surface of the molten metal and blowing gas from the gas blowing means provided inside the slag outlet to the liquid surface of the molten metal or the slag or impurities present on the liquid surface of the molten metal, a slag exhausting step of guiding the slag or impurities on the liquid surface of the molten metal to the outlet of the slag exhaust port and discharging them to the outside of the electric furnace;
, wherein the gas blowing means has a gas blowing position inside the slag outlet .
本開示の排滓方法においては、前記排滓工程において、前記ガス吹出手段から吹き出されるガスの吹出幅W1を、前記排滓口における前記溶融金属の液面の最小幅W2の半分以上としてもよい。 In the slag discharge method of the present disclosure, in the slag discharge process, the blowing width W1 of the gas blown out from the gas blowing means may be set to at least half the minimum width W2 of the liquid surface of the molten metal at the slag outlet. good.
本願は上記課題を解決するための手段の一つとして、上記本開示の排滓方法によって排滓を行う工程と、前記電気炉の内部の溶融金属を外部へと取り出す工程と、を備える、溶融金属の製造方法を開示する。 As one of the means for solving the above problems, the present application includes a step of discharging slag by the slag discharging method of the present disclosure, and a step of taking out the molten metal inside the electric furnace to the outside. A method of manufacturing metal is disclosed.
本開示の技術によれば、アーク式電気炉において、単位時間当たりのスラグ等の排出量(排出速度)を高め、かつスラグ等の厚みが薄い場合においても排出速度を高位で保つことが可能である。 According to the technology of the present disclosure, in an arc electric furnace, it is possible to increase the discharge amount (discharge rate) of slag or the like per unit time, and to maintain the discharge rate at a high level even when the thickness of the slag or the like is thin. be.
1.アーク式電気炉
図1にアーク式電気炉100の構成の一例を概略的に示す。図1に示すように、アーク式電気炉100は、アーク放電によって溶融金属1を加熱することが可能であり、且つ、溶融金属1の液面へと浮上したスラグ又は不純物(スラグ等2)を外部へと排出することが可能であるように構成される。具体的には、アーク式電気炉100は、電気炉100の内部から外部へとスラグ等2を排出するために電気炉100の側面に設けられた少なくとも1つの排滓口20と、排滓口20の内部に設置された少なくとも1つのガス吹出手段10とを有する。ガス吹出手段10は、電気炉100の内部に溶融金属1が配置された状態において、溶融金属1の液面よりも上方から溶融金属1の液面又は溶融金属1の液面に存在するスラグ等2へとガスを吹き付けて、溶融金属1の液面に存在するスラグ等2を排滓口20の出口へと誘導可能であるように構成されている。
1. Arc Electric Furnace FIG. 1 schematically shows an example of the configuration of an arc
1.1.ガス吹出手段10
図2を参照しつつアーク式電気炉100に備えられるガス吹出手段10の機能について説明する。ガス吹出手段10は、電気炉の内部に溶融金属1が配置された状態において、溶融金属1の液面よりも上方から溶融金属1の液面又は溶融金属1の液面に存在するスラグ等2へとガスを吹き付けて、溶融金属1の液面に存在するスラグ等2を排滓口10の出口へと誘導可能であるように構成される。例えば、ガス吹出手段10はガス吹出孔(吹出孔10a、図3参照)を備えていてもよい。また、図2に示すように、ガス吹出手段10のガス吹出孔の延長線と溶融金属1の液面とが交わる領域α(溶融金属1の液面においてガスが吹き付けられる領域α)がガス吹出孔の斜め下に配置されるように、ガス吹出手段10から斜め下に向かってガスが吹き出されるように構成するとよい。さらに、ガス吹出手段10から吹き出されたガスが排滓口20の出口の方向に向かうように、排滓口20の内部におけるガス吹出手段10の向きを調整するとよい。本発明者が確認した限りでは、少なくとも1つのガス吹出手段10から吹き出されるガスの進行方向が、水平面に対して15度以上60度以下となるように構成された場合、スラグ等2の排出効率を一層高め易い。すなわち、図2(B)に示すように、ガス吹出手段20からのガスの進行方向と水平面とのなす角度θが15度以上60度以下であってもよい。
1.1. gas blowing means 10
The function of the gas blowing means 10 provided in the arc
ガス吹出手段10は所定の吹出幅W1にてガスを吹き出すことが可能なように構成されていてもよい。図3を参照しつつガス吹出手段10からの「ガスの吹出幅W1」について説明する。 The gas blowing means 10 may be configured so as to be capable of blowing gas with a predetermined blowing width W1. The "gas blowing width W1" from the gas blowing means 10 will be described with reference to FIG.
図3(A)に示す形態においては、アーク式電気炉100に備えられた1つの排滓口20に対して、当該排滓口20の内部にガス吹出手段10が1つだけ備えられており、当該ガス吹出手段10が吹出孔10aを有しており、当該吹出孔10aが排滓口20の出口に向けられている。この場合、当該吹出孔10aの水平方向の開口長さを「幅」或いは「横幅」、鉛直方向の開口長さを「高さ」或いは「縦幅」と定義する。そして、吹出孔10aの水平方向の開口長さのうち最も長いもの(すなわち「横幅」のうち最も長い部分)を「ガスの吹出幅W1」と定義する。
In the embodiment shown in FIG. 3A, only one gas blowing means 10 is provided inside the
図3(A)に示す形態において、吹出孔10aの形状は特に限定されるものではなく、多角形状や円形状等、種々の形状を採用し得る。吹出幅W1を容易に増大させる観点から、ガス吹出手段10が幅広のガス吹出口10aを有していてもよい。言い換えれば、ガス吹出手段10は高さよりも幅のほうが大きい吹出口10aを有していてもよい。また、ガス吹出手段10は複数の吹出口10aを有していてもよい。ガス吹出手段10が幅方向に複数の吹出孔10aを有する場合、幅方向一端に配置されたガス吹出孔10aの中心と幅方向他端に配置された吹出孔10aの中心とを結んだ直線を特定し、当該直線を水平面に投影した長さを「ガスの吹出幅W1」と定義する。ガス吹出手段10が高さ方向に複数の吹出孔10aを有する場合、複数の吹出孔10aの横幅のうち最も長いものを「ガスの吹出幅W1」と定義する。ガス吹出手段10が幅方向及び高さ方向の双方向(斜め方向も含む)に複数の吹出孔10aを有する場合、幅方向一端に配置されたガス吹出孔10aの中心と幅方向他端に配置された吹出孔10aの中心とを結んだ直線を特定し、当該直線を水平面に投影した長さL1と、複数の吹出孔10aの横幅のうち最も長い長さL2とを特定し、L1及びL2のうち長いほうを「ガスの吹出幅W1」と定義する。
In the form shown in FIG. 3A, the shape of the
図3(B)に示す形態においては、アーク式電気炉100に備えられた1つの排滓口20に対して、当該排滓口20の内部にガス吹出手段10が幅方向に複数並列して備えられており、当該複数のガス吹出手段10が吹出孔10aを各々有しており、各々の吹出孔10aが排滓口20の出口に向けられている。すなわち、複数のガス吹出手段10からガスを各々吹き出し、各々のガスの向きを排滓口20の出口に向かう向きとしている。この場合、水平断面において、排滓口20に向かって右端に配置されたガス吹出手段10の吹出孔10aの中心(図芯)から、左端に配置されたガス吹出手段10の吹出孔10aの中心(図芯)までの長さを「ガスの吹出幅W1」と定義する。すなわち、排滓口20の正面にガス吹出手段10が複数備えられる場合、幅方向一端に配置されたガス吹出手段10の吹出孔10aの中心と幅方向他端に配置されたガス吹出手段10の吹出孔10aの中心とを結んだ直線を特定し、当該直線を水平面に投影した長さを「ガスの吹出幅W1」と定義する。
In the form shown in FIG. 3B, a plurality of gas blowing means 10 are arranged in parallel in the width direction inside one
図3(B)に示す形態において、各々の吹出孔10aの形状は特に限定されるものではなく、多角形状や楕円形状等、種々の形状を採用し得る。吹出幅W1を容易に増大させる観点から、複数のガス吹出手段10のうち少なくとも1つのガス吹出手段10が幅広のガス吹出口10aを有していてもよい。言い換えれば、少なくとも1つのガス吹出手段10は高さよりも幅のほうが大きい吹出口10aを有していてもよい。また、少なくとも1つのガス吹出手段10は複数の吹出口10aを有していてもよい。ガス吹出手段10が複数の吹出孔10aを有する場合、上記のL1又はL2のうちの長い方の中心の位置を吹き出し孔10aの中心(図芯)の位置とみなし、上記の通りW1を特定する。尚、図3(B)においては、複数のガス吹き出し手段10からのガス吹き出し方向が各々平行となるように向けられているが、平行でなくてもよい。
In the form shown in FIG. 3B, the shape of each
アーク式電気炉100に設けられるガス吹出手段10の具体例としては、例えば、排滓口20の内壁の上部に設けられたガス吹出口、排滓口20の上部に設けられたランス、及び、排滓口20の上部に設けられたバーナーから選ばれる少なくとも1つが挙げられる。ガス吹出手段10としてガス吹出口とランスとバーナーとのうちの複数を併用してもよい。ガス吹出口の構造は特に限定されるものではない。例えば、排滓口20の内壁に孔を設け、ここから溶融金属1の液面又は溶融金属1の液面に存在するスラグ等2へとガスを吹き付ける形態が挙げられる。ランスの構造は、例えば、従来公知の転炉上吹き用のランスの構造を参考とすればよい。アーク式電気炉100の内部においてガス吹出口やランスから吹き出させるガスの種類は特に限定されるものではない。例えば、ガス吹出口やランスは、不活性ガス又は窒素ガスを吹出可能であるように構成されていてもよい。一方、バーナーの構造は、従来公知のバーナーと同様の構造とすればよい。バーナーは、通常、可燃性ガスを吹出可能であるように構成される。可燃性ガスの種類に特に制限はない。ガス吹出手段10としてバーナーを使用した場合、スラグ等2の昇温が可能となる。スラグ等2は一般的に高温になるほど粘度が低下するため、バーナーによってスラグ等2を昇温させつつ押し出すことで、排滓口20を介してスラグ等2をより効率的に排出させることができる。
Specific examples of the gas blowing means 10 provided in the arc
ガス吹出手段10から吹き出されるガスの流速や流量は特に限定されるものではなく、電気炉の規模や排出すべきスラグ等2の量等に応じて適宜決定すればよい。 The velocity and flow rate of the gas blown out from the gas blowing means 10 are not particularly limited, and may be appropriately determined according to the scale of the electric furnace, the amount of slag or the like 2 to be discharged, and the like.
上述の通り、ガス吹出手段10は、溶融金属1の液面にガスを吹き付けてスラグ等2に運動エネルギーを与える機能を有するが、これ以外の機能をさらに有していてもよい。例えば、溶融金属1中に反応ガスや不活性ガスを吹き込む機能を有していてもよい。
As described above, the gas blowing means 10 has the function of blowing the gas onto the liquid surface of the
図1に示すように、アーク式電気炉100においては、ガス吹出手段10によるガス吹き出しの位置(例えば吹出孔の位置)が排滓口20の内部に存在することに一つの特徴がある。排滓口20の内部において、スラグ等2が排滓口20の出口に向かうようにガスの上吹きを行うことで、スラグ等2の排滓効率が顕著に向上する。アーク式電気炉100においては、少なくとも1つのガス吹出手段10が、少なくとも排滓口20の内部に設けられていればよい。アーク式電気炉100においては、ガス吹出手段10が、排滓口20の内部に加えて、電気炉100の内部(例えば、図6参照)に設けられていてもよい。この場合、電気炉100の内部に設けられたガス吹出手段は、溶融金属1の液面よりも上方から溶融金属1の液面又は溶融金属1の液面に存在するスラグ等2へとガスを吹き付けて、溶融金属1の液面に存在するスラグ等2を電気炉100の側面に設けられた排滓口20の入口へと誘導することが可能であるように構成されていてもよい。電気炉100の内部にガス吹出手段10を設ける場合、当該ガス吹出手段10を、例えば、炉蓋41に固定してもよいし、炉の側壁43に固定してもよい。電気炉100の内部に設けられたガス吹出手段10は上記の吹出幅W1を有するものであってもよい。
As shown in FIG. 1, one of the characteristics of the arc
ガス吹出手段10は、排滓口20の内部にリジッドに固定されている必要はなく、排滓口20の内部においてガスの吹き出し方向を変更可能なように取り付けられていてもよい。例えば、ガス吹出手段10は排滓口20の内部において旋回可能に取り付けられていてもよい。
The gas blowing means 10 does not need to be rigidly fixed inside the
1.2.排滓口20
図4を参照しつつ水平断面における排滓口20の形状や排滓口20における溶融金属1の液面の最小幅W2について説明する。図4(A)に示すように、アーク式電気炉100においては、例えば、水平断面において入口側(電気炉の内部側)から出口側(電気炉の外部側)にかけて開口幅が略同じである排滓口20が採用され得る。この場合、「排滓口20における溶融金属1の液面の最小幅W2」は、排滓口20の入口側及び出口側の開口幅と一致することとなる。
1.2.
The shape of the
排滓口20の形状は、図4(A)に示す形状に限定されるものではない。例えば、排滓口20は、水平断面において電気炉100の内部から外部に向かって先細りとなる形状を有していてもよい。具体的には、図4(B)に示すように、排滓口20においては、出口側(電気炉の外部側)の開口幅Waが入口側(電気炉の内部側)の開口幅Wbよりも狭くてもよい。このように排滓口20の形状が先細りである場合、「排滓口20における溶融金属1の液面の最小幅W2」は、排滓口20の出口側の開口幅Waと一致することとなる。
The shape of the
或いは、排滓口20は、水平断面において電気炉100の内部から外部に向かって先太りとなる形状を有していてもよい。具体的には、図4(C)に示すように、排滓口20においては、入口側(電気炉の内部側)の開口幅Wbが出口側(電気炉の外部側)の開口幅Waよりも狭くてもよい。この場合、「排滓口20における溶融金属1の液面の最小幅W2」は、排滓口20の入口側の開口幅Wbと一致することとなる。
Alternatively, the
排滓口20の出口側の開口幅Waと、入口側の開口幅Wbと、排滓口20の長さL(入口側開口と出口側開口との水平距離)との関係は特に限定されるものではない。尚、排滓口20の長さLは、電気炉の側壁43の厚さ以上であることが一般的である。スラグドア21の配置や排出されたスラグ等を受ける鍋(不図示)の可動範囲によっては、排滓口20が電気炉の外壁よりも突出して設置されていてもよく、その場合、排滓口20の長さLは側壁43の厚さよりも長くなる。
The relationship between the opening width Wa on the outlet side of the
排滓口20の入口側の開口形状や出口側の開口形状は、特に限定されるものではない。開口を正面から視た場合の形状として、多角形状や円形状等、種々の形状を採用し得る。排滓口20の開口幅Wa及びWbや開口高さや長さLの具体的な値は特に限定されるものではなく、アーク式電気炉100の規模や側壁43の厚み等に応じて適宜決定することができる。
The shape of the opening on the inlet side and the shape of the opening on the outlet side of the
図1においては、排滓口20の入口側と出口側とで水平方向における高さが略同じである形態を示したが、排滓口20の形態はこれに限定されるものではない。排滓口20の入口側の高さが出口側の高さよりも高くなるように構成してもよいし、排滓口20の入口側の高さが出口側の高さよりも低くなるように構成してもよい。
In FIG. 1, the inlet side and the outlet side of the
図1においては、排滓口20の内壁の形状が平面(水平断面及び鉛直断面でのいずれの形状においても直線状)である形態を示したが、排滓口20の形態はこれに限定されるものではない。排滓口20の内壁の形状が曲面(水平断面及び鉛直断面のうちの少なくとも一方の断面での形状において曲線状)であってもよい。また、排滓口20は、内壁に凹凸を有していてもよい。
In FIG. 1, the shape of the inner wall of the
図1においては、電気炉の側面に排滓口20が1つだけ備えられる形態を示したが、排滓口20の数は1つに限定されるものではない。アーク式電気炉100の規模等に応じて排滓口20の数を2つ以上とすることも可能である。
Although FIG. 1 shows a mode in which only one
電気炉の側面における排滓口20の位置は特に限定されるものではない。排滓口20の位置に応じて、内部に設置すべき溶融金属1の量等が決定され得る。
The position of the
1.3.その他の構成
アーク式電気炉100は上記のガス吹出手段10と排滓口20とを備えていればよく、これ以外の構成については従来と同様とすることができる。上述の通り、アーク式電気炉100は、内部に溶融金属が配置される空間が形成される。ここで、当該空間の内壁には、外壁を保護するために、耐火ブロックからなる耐火壁体が形成され得る。また、耐火壁体のみならず、内部で冷却水が循環して外壁を保護する冷却パネル部材が装着され得ることも一般的である。
1.3. Other Configurations The arc-type
図1に示すように、アーク式電気炉100の上部には、開放した上部をカバーし、アーク熱を発生させる電極30を備えた電気炉天井部材(炉蓋)41が結合される。電気炉天井部材41には、図示されていないが、溶解過程および精錬過程で発生する多量の廃ガスやほこりなどを排出する排気管、固体金属源や副材を投入するための投入口、その他の配管等が連結されてもよい。アーク式電気炉100においては、電極30と固体金属または溶融金属との間でアーク形態の電流を発生させ、固体金属の加熱溶融、或いは、溶融金属の加熱保持を行い得る。
As shown in FIG. 1, an electric furnace ceiling member (furnace lid) 41 is connected to the upper portion of the
図1に示すように、アーク式電気炉100においては、排滓制御や炉内雰囲気制御のため、排滓口20に開閉可能な構造、すなわちスラグドア11を設けてもよい。或いは、スラグドア11を使用せず、開放型の排滓口20としてもよい。
As shown in FIG. 1, in the
図1に示すように、アーク式電気炉100においては、炉底42に溶融金属を流出させるための出口42aが設けられていてもよい。或いは、炉底42に出口42aを有さず、溶融金属を傾動により流出させてもよい。尚、スラグ等2を排出する場合に炉体を傾動する場合も同様であるが、炉体の傾動角度が大きいと、電極30など電気炉100に付随する設備の設置が困難となる。スラグ等2を排出する場合の炉体の傾動角度は、操業時(アーク放電時)と比較して10度以下とすることが好ましい。
As shown in FIG. 1, in the arc
図1においては交流電気炉を想定して電極30が複数描かれているが、アーク式電気炉100は交流電気炉に限らず直流電気炉でも構わない。この場合、電極30は1本であっても複数本であってもよい。
In FIG. 1, a plurality of
2.アーク式電気炉における排滓方法
本開示の技術は、アーク式電気炉における排滓方法としての側面も有する。図5にアーク式電気炉100における排滓方法S10の流れを示す。図5に示すように、排滓方法S10は、上記のアーク式電気炉100の内部に配置された溶融金属1をアーク放電によって加熱して、溶融金属1の液面にスラグ等2を浮上させる、浮上工程S1と、排滓口20の内部に設けられたガス吹出手段10から溶融金属1の液面又は溶融金属1の液面に存在するスラグ等2へとガスを吹き付けて、溶融金属1の液面にあるスラグ等2を排滓口20の出口へと誘導して電気炉100の外部へと排出する、排滓工程S2と、を備える。
2. Slag Discharge Method in Arc Electric Furnace The technology of the present disclosure also has an aspect as a slag removal method in an arc electric furnace. FIG. 5 shows the flow of the slag discharge method S10 in the arc
2.1.浮上工程S1
本開示の排滓方法S10においては、浮上工程S1において、上記のようなアーク式電気炉100の内部に配置された溶融金属1をアーク放電によって加熱する。「アーク式電気炉の内部に配置された溶融金属」とは、アーク式電気炉100の内部に固体金属を収容したうえでアーク放電によって固体金属を溶融させて得られた溶融金属や、あらかじめ溶融させた金属をアーク式電気炉100の内部への流し込むようにして配置された溶融金属や、溶融金属を保持した炉内に固体金属を投入したうえでアーク放電によって固体金属を溶融させて得られた溶融金属等、種々の形態を含む。溶融金属1は不純物を含むものであって液面にスラグ等2が浮上し得るものであればよい。そのような溶融金属1としては、例えば、溶鋼、ステンレスを含む各種鉄合金、ニッケル等が挙げられる。特にスラグの生成を伴う溶鋼が好ましい。アーク放電による溶融金属の加熱条件については従来と同様であることから、ここでは詳細な説明を省略する。
2.1. Floating step S1
In the slag discharge method S10 of the present disclosure, in the floating step S1, the
浮上工程S1においては、上記のような溶融金属1をアーク放電によって加熱し、溶融金属1の表面にスラグ等2を浮上させる。例えば、溶融金属を加熱し続けることで、スラグ等2が自ずと溶融金属1の表面に浮上し、溶融金属1の液面にスラグ等2からなる層が形成され得る。スラグ等2は溶融金属1の液面全体に連続層として存在していてもよいし、液面の所々に分散して存在していてもよい。
In the levitation step S1, the
2.2.排滓工程S2
排滓工程S2においては、排滓口20の内部に設置されたガス吹出手段10によって、溶融金属1の液面よりも上方から溶融金属1の液面又は溶融金属1の液面に存在するスラグ等2へとガスを吹き付けて、溶融金属1の液面に存在するスラグ等2を排滓口20の出口へと誘導して電気炉100の外部へと排出する。「溶融金属1の液面又は溶融金属1の液面に存在するスラグ等2へとガスを吹き付ける」とは、溶融金属1の液面にのみガスを吹き付ける形態、スラグ等2にのみガスを吹き付ける形態、及び、溶融金属1の液面及びスラグ等2の双方にガスを吹き付ける形態のいずれも含む概念である。特に、少なくとも溶融金属1の液面に存在するスラグ等2にガスを吹き付ける形態(スラグ等2にのみガスを吹き付ける形態、及び、溶融金属1の液面及びスラグ等2の双方にガスを吹き付ける形態)とするとよい。ここで、本発明者の新たな知見によれば、排滓口20を介して溶融金属の表面のスラグ等を排出を行う場合に、仮に電気炉の内部においてガスの上吹きを行って溶融金属の液面のスラグ等にガス流による運動エネルギーを与えたとしても、排滓口から排出されるスラグ等の排出速度を十分に高めることが難しい場合がある。ガスにより押されたスラグ等が排滓口付近で渦を形成し、排滓口から逃げる方向に運動し、与えられた運動エネルギーがスラグ等の排出に効率的に利用されていないためと考えられる。本発明者は、鋭意研究の結果、ガス吹きを行う箇所によって、アーク式電気炉100におけるスラグ等2の排滓効率が変化することを突き止めた。具体的には、本発明者の新たな知見によれば、ガス吹出手段10を電気炉100の内部に設置した場合に比べて、ガス吹出手段10を排滓口20の内部に設置した場合に、スラグ等2を排滓口20から電気炉100の外部へと効率的に押し出すことができるとともに、電気炉100の内部のスラグ等2を排滓口20の内部へと効率的に引き寄せることができ、スラグ等2の排滓効率が顕著に高めることができる。特に、排滓工程S2において、ガス吹出手段10から吹き出されるガスの向きを排滓口20の出口に向かう向きとし、且つ、ガス吹出手段10からのガスの吹出幅W1を、排滓口20における溶融金属1の液面の最小幅W2の半分以上(50%以上)とした場合に、スラグ等2の排滓効率が一層顕著に向上する。尚、「ガス吹出手段10から吹き出されるガスの向きを排滓口20の出口に向かう向きとする」とは、ガス吹出手段10から吹き出されたガスの進行方向を水平方向成分と鉛直方向成分とに分けた場合、当該水平方向成分の延長上に排滓口20の出口が存在することを意味する。ガス吹出手段10から吹き出されたガスが排滓口20の出口へと到達する必要はない。
2.2. Waste disposal process S2
In the slag discharge step S2, the gas blowing means 10 installed inside the
排滓工程S2においては、上述の通り、ガス吹出手段10からのガスの吹出幅W1を、排滓口20における溶融金属1の液面の最小幅W2の半分以上(50%以上)とするとよい。より好ましくは吹出幅W1を最小幅W2の60%以上とする。最小幅W2に対する吹出幅W1の上限は特に限定されるものではない。例えば、吹出幅W1を最小幅W2の120%以下とすることができる。
In the slag discharge step S2, as described above, the blowing width W1 of the gas from the gas blowing means 10 is preferably half or more (50% or more) of the minimum width W2 of the liquid surface of the
排滓工程S2においてガス吹出手段10からのガスの流量は電気炉100の規模等に応じて適宜調整すればよい。例えば、溶融金属1の液面に吹き付けられる単位炉内面積、単位時間当たりのガスの流量(すなわち、単位時間当たり、且つ、炉内の溶融金属の表面(上面)の面積で規格化された流量)を1~100Nm3/h/m2としてもよい。また、ガス吹出手段10の溶損等を抑えるとともに溶融金属1の液面により効率的にガスを吹き付ける観点からは、排滓工程S2において、ガス吹出手段10のガス吹き出し位置を溶融金属1の液面から0.1m以上2.0m以下の高さとしてもよい。
In the slag discharge step S2, the flow rate of the gas from the gas blowing means 10 may be appropriately adjusted according to the scale of the
尚、上記説明では、工程S1及びS2を各々独立して説明したが、これらの工程が同時に行われてもよく、また順番の入替や一部の繰り返しがあってもよい。 In the above description, steps S1 and S2 were explained independently, but these steps may be performed simultaneously, or their order may be changed or partly repeated.
3.溶融金属の製造方法
本開示の技術は溶融金属の製造方法としての側面も有する。すなわち、本開示の溶融金属の製造方法は、上記の排滓方法S10によって排滓を行う工程と、電気炉100の内部の溶融金属1を外部へと取り出す工程とを備える。電気炉100の内部の溶融金属1は、例えば、上述したように電気炉100の炉底42の出口42aを介して外部へと取り出せばよい。或いは、炉体を傾動させて溶融金属1を流出させてもよい。
3. Method for Producing Molten Metal The technology of the present disclosure also has an aspect as a method for producing molten metal. That is, the molten metal production method of the present disclosure includes a step of performing slag removal by the above-described slag removal method S10, and a step of taking out the
従来のアーク式電気炉においては、溶融金属の液面に存在するスラグ等を電気炉の側面に設けられた排滓口を介して外部へと排出する場合に、スラグ面の高さと排滓口の高さの差による位置エネルギーを利用していた。しかしながら、このような形態では、スラグの排出速度が遅いという課題があった。当該課題に対し、本発明者は、ガス吹出手段(例えば上吹きランス)により溶融金属の液面にガスの吹き付けを行い、スラグ等に運動エネルギーを与えることでスラグ等を排出を促すことを着想し、水モデル実験によりその効果を確かめた。その結果、ガス吹きによりスラグ等の排出は促進されるものの、ガス吹きの条件(ガス吹きの位置)によってはスラグ等の排出速度を十分に高めることができない場合があった。その理由としてガスにより押されたスラグ等が排滓口から逃げる方向に運動することで、与えられた運動エネルギーが効率的に排出する流れに利用されていないためと考えられた。そこで、本発明者は、ガスにより与えられた運動エネルギーが効率的にスラグ等の排出に利用されるようなガス吹きの条件について検討を行った。その結果、排滓口の内部にてガス吹きを行うことで、排滓口の出口に向かうスラグ等の流量を増加させつつ排滓口におけるスラグ等の逆流を抑制することができ、ガスにより与えられた運動エネルギーが効率的にスラグ等の排出に利用され得るという知見を得た。以下、本開示の技術による効果について、実施例を示しつつより詳細に説明する。以下に示す実施例は、本開示の技術の一例を示したものである。本開示の技術は以下に示す例に限定されるものではない。 In a conventional arc electric furnace, when discharging slag, etc. existing on the liquid surface of the molten metal to the outside through a slag outlet provided on the side of the electric furnace, the height of the slag surface and the slag outlet It used the potential energy due to the difference in height. However, in such a form, there was a problem that the discharge speed of slag was slow. In order to solve this problem, the inventor of the present invention has the idea of blowing gas onto the liquid surface of the molten metal using a gas blowing means (for example, a top blowing lance) to give kinetic energy to the slag, etc., thereby facilitating the discharge of the slag, etc. The effect was confirmed by a water model experiment. As a result, although gas blowing accelerates the discharge of slag and the like, there are cases where the discharge rate of slag and the like cannot be sufficiently increased depending on the conditions of gas blowing (position of gas blowing). It is thought that the reason for this is that the slag, etc. pushed by the gas move in the direction of escaping from the slag outlet, and the given kinetic energy is not efficiently utilized for the discharge flow. Therefore, the present inventors have studied the gas blowing conditions so that the kinetic energy given by the gas is efficiently utilized for discharging slag and the like. As a result, by blowing gas inside the slag outlet, it is possible to increase the flow rate of slag, etc., toward the outlet of the slag outlet, while suppressing the backflow of slag, etc. in the slag outlet. The inventors have found that the kinetic energy generated can be efficiently used for discharging slag and the like. Hereinafter, the effects of the technique of the present disclosure will be described in more detail with reference to examples. An example shown below shows an example of the technology of the present disclosure. The technology of the present disclosure is not limited to the examples shown below.
以下の実施例においては、ガス吹出手段として上吹きランスを用いた場合を例示する。以下の実施例においては、説明の便宜上、吹出口の形状が正円又は正多角形のランスを「ナローランス」と呼び、吹出口の形状が長方形又は楕円のような幅広のランスを「ワイドランス」と呼ぶものとする。 In the following examples, the case of using a top-blowing lance as the gas blowing means will be exemplified. In the following embodiments, for convenience of explanation, a lance with a circular or regular polygonal outlet is referred to as a "narrow lance", and a wide lance with a rectangular or elliptical outlet is referred to as a "wide lance". shall be referred to as
1.水モデル実験
炉径70cmの電気炉模擬容器を使用し、ランスの形状(吹出幅W1)やランスの位置を様々に変えて水モデル実験を行った。水モデル実験では、メタルの模擬流体として食塩水(比重1.15g/cm3)、スラグの模擬流体としてシリコーンオイル(比重0.965g/cm3)を使用し、液面におけるスラグ厚みを50mmとした。水モデル実験における排滓口の幅W2は200mmで固定とし、ランスから吹き出されるガスの進行方向が水平面に対して60度となるようにした。
1. Water Model Experiment A water model experiment was conducted using a simulated electric furnace vessel with a furnace diameter of 70 cm and variously changing the shape of the lance (blowing width W1) and the position of the lance. In the water model experiment, salt water (specific gravity 1.15 g/cm 3 ) was used as a simulated metal fluid, silicone oil (specific gravity 0.965 g/cm 3 ) was used as a simulated slag fluid, and the slag thickness at the liquid surface was 50 mm. bottom. The width W2 of the slag outlet in the water model experiment was fixed at 200 mm, and the traveling direction of the gas blown out from the lance was set at 60 degrees with respect to the horizontal plane.
水モデル実験を実施した結果、ガス吹きを行うことで、ガスがスラグに当たる付近のスラグ流速が上昇することを知見した。これは特許文献2に記載されたものと同様の効果である。ただし、スラグ流速の上昇による排出速度の上昇は必ずしも大きくなかった。排滓口において流路の幅が急激に変化すると、押されたスラグ流が排滓口に入りきらず、排滓口の入り口付近で横方向に逃げるか反転するかして渦を形成し、排出を阻害する場合があるためと考えられる。
As a result of the water model experiment, it was found that the slag flow velocity near the point where the gas hits the slag increases by blowing the gas. This is the same effect as described in
1.1.ランス設置箇所について
図1に示すように排滓口の内部にランスを設置してガスの上吹きを行った場合と、図6に示すように電気炉の内部にランスを設置してガスの上吹きを行った場合とで、スラグの排滓効率が変化するか否かを確認した。結果を図7に示す。図7において、「ワイドランス」は、吹出孔の縦幅が1.5mm、横幅W1が100mm(W1/W2=0.5)となる長方形の吹出孔を持つランスを用いた場合であり、「複数ランス」は、吹出孔の内径が5mmのランスを20mm間隔で複数配置(W1/W2=0.5)した場合であり、「ナローランス」は内径10mmの吹出孔(W1/W2=0.05)を持つランスを用いた場合である。図7の縦軸は排滓開始から5分経過後における、電気炉模擬容器内のスラグの残留厚さ(mm)である。
1.1. Regarding the lance installation location As shown in Fig. 1, the lance is installed inside the slag outlet and the gas is blown upward, and as shown in Fig. 6, the lance is installed inside the electric furnace and the gas It was confirmed whether or not the slag discharge efficiency changed between the case of blowing and the case of blowing. The results are shown in FIG. In FIG. 7, "wide lance" is the case of using a lance having a rectangular blowing hole with a vertical width of 1.5 mm and a width W1 of 100 mm (W1/W2=0.5). "Multiple lances" is a case in which a plurality of lances with an inner diameter of 5 mm are arranged at intervals of 20 mm (W1/W2=0.5). 05) is used. The vertical axis in FIG. 7 represents the residual thickness (mm) of the slag in the simulated electric furnace vessel after 5 minutes from the start of the slag discharge.
図7に示す結果から明らかなように、ランスの吹出幅W1によらず、電気炉の内部にランスを設置してガスの上吹きを行った場合よりも、排滓口の内部にランスを設置してガスの上吹きを行った場合のほうが、スラグの排滓効率が顕著に向上した。 As is clear from the results shown in FIG. 7, regardless of the blowout width W1 of the lance, the lance is installed inside the slag outlet more than when the lance is installed inside the electric furnace and the gas is blown upward. The slag discharge efficiency was remarkably improved when the gas was blown upward.
1.2.W1とW2との関係について
次に、排滓口の内部にランスを設置してガスの上吹きを行うことを前提として、ランスの吹出幅W1を変えて実験を行った。実験の結果、ランスの吹出幅W1を大きくして、排滓口の出口に向かってスラグを幅広く押し出すことで、排滓口の開口幅W2が同じでも、排滓口からのスラグの逆流が減少し、ガス吹きのエネルギーがより効率的に排滓に使用されることが分かった。水モデル実験においてW1/W2を変化させた場合の排滓効率の変化を図8及び下記表1に示す。図8(A)が全ガス流量を一定とした場合であり、図8(B)が吹出孔の単位面積当たりのガス流量を一定とした場合である。図8及び表1において、「ワイドランス」は、吹出孔の縦幅が1.5mm、横幅がW1となる長方形の吹出孔を持つランスを用いた場合であり、「複数ランス」は、吹出孔の内径が5mmのランスを20mm間隔で複数配置した場合であり、「ナローランス」は内径10mmの吹出孔を持つランスを用いた場合である。また、図8及び表1において「ナローランス」及び「ワイドランス」とは、図3(A)のように1つの排滓口の内部に1つのランスを設置した場合であり、「複数ランス」とは、図3(B)のように1つの排滓口の内部に複数のランスを幅方向に並列させて設置した場合である。図8の縦軸は排滓開始から5分経過後における、電気炉模擬容器内のスラグの残留厚さ(mm)である。
1.2. Regarding the relationship between W1 and W2 Next, on the premise that a lance is installed inside the slag outlet and the gas is blown upward, an experiment was conducted by changing the blowing width W1 of the lance. As a result of the experiment, by increasing the blowing width W1 of the lance and pushing out the slag widely toward the outlet of the slag outlet, the back flow of slag from the slag outlet is reduced even if the opening width W2 of the slag outlet is the same. It was found that the gas blowing energy was used more efficiently for the tailings. FIG. 8 and Table 1 below show changes in the slag removal efficiency when W1/W2 is changed in the water model experiment. FIG. 8A shows the case where the total gas flow rate is constant, and FIG. 8B shows the case where the gas flow rate per unit area of the blow-out hole is constant. In FIG. 8 and Table 1, "wide lance" is the case of using a lance having a rectangular blowout hole with a vertical width of 1.5 mm and a width of W1. A "narrow lance" is a case in which a plurality of lances with an inner diameter of 5 mm are arranged at intervals of 20 mm, and a lance with an inner diameter of 10 mm is used. In addition, "narrow lance" and "wide lance" in FIG. 8 and Table 1 refer to the case where one lance is installed inside one slag outlet as shown in FIG. This is the case where a plurality of lances are arranged side by side in the width direction inside one slag discharge port as shown in FIG. 3(B). The vertical axis in FIG. 8 represents the residual thickness (mm) of the slag in the simulated electric furnace vessel after 5 minutes from the start of the slag discharge.
図8及び表1に示されるように、全ガス流量を一定とした場合でも、吹出孔の単位面積当たりのガス流量(≒流速)を一定とした場合でも、W1/W2≧0.5の場合に排滓効率が一層向上した。すなわち、排滓口の内部に設置されるランスの吹出孔の横幅または複数ランスの設置幅を増大させることで、排滓効率を一層向上させることが可能といえる。 As shown in FIG. 8 and Table 1, even when the total gas flow rate is constant and when the gas flow rate per unit area of the blowout hole (≈flow velocity) is constant, when W1/W2≧0.5 The slag removal efficiency was further improved. That is, it can be said that the slag discharge efficiency can be further improved by increasing the width of the blowout hole of the lance installed inside the slag discharge port or the installation width of the plurality of lances.
2.実機試験
(実施例1)
シャフト炉でペレットを還元して、還元率90%のDRIを製造した。次に、このDRIを100t規模の上述の直流電気炉(排滓口の幅W2=1.0m、図4(A)参照)に100t装入し、還元材として石炭を10t使用して溶解および還元を行い、[C]=3.5mass%で温度1400℃の溶銑を製造した。この時、上部電極を陰極、下部電極を陽極としてアークを生成し、スラグ塩基度が1.3となるように生石灰を添加した。生成した溶銑中のS濃度は0.0033mass%で、スラグ中のS濃度は0.33mass%であった。
2. Actual machine test (Example 1)
The pellets were reduced in a shaft furnace to produce DRI with a reduction rate of 90%. Next, 100 tons of this DRI is charged into the DC electric furnace described above (width of slag W2 = 1.0 m, see Fig. 4A) on a scale of 100 tons, and 10 tons of coal is used as a reducing agent to melt and Reduction was performed to produce hot metal with [C] = 3.5 mass% and a temperature of 1400°C. At this time, an arc was generated using the upper electrode as a cathode and the lower electrode as an anode, and quicklime was added so that the slag basicity was 1.3. The S concentration in the produced hot metal was 0.0033 mass%, and the S concentration in the slag was 0.33 mass%.
DRIの溶解および還元が終了した後のスラグ量M1は19.5tであった。直流電気炉の排滓口の上部に設置したワイドランス(W1/W2=0.6)を下降させ、図1及び図3(A)のようなランス配置とした。スラグが排滓口の出口に向かうようにN2ガスを26Nm3/h/m2(単位炉内面積、単位時間当たりの流量、以下同様)でスラグ面に吹き付け、5分間排滓を行った。この結果、排滓されたスラグ量M2は12.5tであり、M1とM2の比率より、排滓率は64%であった。 The slag amount M1 after the completion of dissolution and reduction of DRI was 19.5 t. A wide lance (W1/W2=0.6) installed at the upper part of the slag outlet of the DC electric furnace was lowered and arranged as shown in FIGS. 1 and 3(A). N 2 gas was blown to the slag surface at 26 Nm 3 /h/m 2 (unit furnace area, flow rate per unit time, hereinafter the same) so that the slag was directed to the outlet of the slag outlet, and slag was discharged for 5 minutes. . As a result, the discharged slag amount M2 was 12.5t, and the slag removal rate was 64% from the ratio of M1 and M2.
(実施例2)
実施例1と同一条件において溶銑を製造し、DRIの溶解および還元が終了した後のスラグ量M1は23tであった。上述の直流電気炉の排滓口の上部に設置した複数ランス(3本、W1/W2=0.6)を下降させ、図3(B)のようなランス配置とした。スラグが排滓口に向かうように、N2ガスを26Nm3/h/m2でスラグ面に吹き付け、5分間排滓を行った。この結果、排滓されたスラグ量M2は13.5tであり、M1とM2の比率より、排滓率は59%であった。
(Example 2)
Hot metal was produced under the same conditions as in Example 1, and the amount of slag M1 after the completion of dissolution and reduction of DRI was 23 t. A plurality of lances (3 lances, W1/W2=0.6) installed above the slag outlet of the DC electric furnace were lowered to arrange the lances as shown in FIG. 3(B). N 2 gas was blown to the slag surface at 26 Nm 3 /h/m 2 so that the slag was directed toward the slag outlet, and slag was discharged for 5 minutes. As a result, the discharged slag amount M2 was 13.5t, and the slag removal rate was 59% from the ratio of M1 and M2.
(実施例3)
実施例1と同一条件において溶銑を製造し、DRIの溶解および還元が終了した後のスラグ量M1は21tであった。図9に示すように、スラグが排滓口に向かうように、上述の直流電気炉の排滓口の上部に設けられた1つのガス吹出口(W1/W2=0.6)から、N2ガスを26Nm3/h/m2でスラグ面に吹き付け、5分間排滓を行った。この結果、排滓されたスラグ量M2は12.5tであり、M1とM2の比率より、排滓率は60%であった。
(Example 3)
Hot metal was produced under the same conditions as in Example 1, and the amount of slag M1 after the completion of dissolution and reduction of DRI was 21 t. As shown in FIG. 9, N 2 Gas was blown onto the slag surface at 26 Nm 3 /h/m 2 and slag was performed for 5 minutes. As a result, the discharged slag amount M2 was 12.5t, and the slag removal rate was 60% from the ratio of M1 and M2.
(実施例4)
実施例1と同一条件において溶銑を製造し、DRIの溶解および還元が終了した後のスラグ量M1は22tであった。図9に示すように、スラグが排滓口に向かうように、上述の直流電気炉の排滓口の上部に横並びに設けられた3つのガス吹出口(W1/W2=0.6(W1は図3(B)に示した方法で特定))から、N2ガスを26Nm3/h/m2でスラグ面に吹き付け、5分間排滓を行った。この結果、排滓されたスラグ量M2は13tであり、M1とM2の比率より、排滓率は59%であった。
(Example 4)
Hot metal was produced under the same conditions as in Example 1, and the amount of slag M1 after the completion of dissolution and reduction of DRI was 22 t. As shown in FIG. 9, three gas outlets (W1/W2=0.6 (W1 is From the identification by the method shown in FIG. 3(B))), N 2 gas was sprayed on the slag surface at 26 Nm 3 /h/m 2 and slag was discharged for 5 minutes. As a result, the discharged slag amount M2 was 13 tons, and the slag removal rate was 59% from the ratio of M1 and M2.
(実施例5)
実施例1と同一条件において溶銑を製造し、DRIの溶解および還元が終了した後のスラグ量M1は20tであった。上述の直流電気炉の排滓口の上部に設置したナローランス(W1/W2=0.06)を下降させ、図3(A)のようなランス配置とした。スラグが排滓口に向かうように、N2ガスを26Nm3/h/m2でスラグ面に吹き付け、5分間排滓を行った。この結果、排滓されたスラグ量M2は11tであり、M1とM2の比率より、排滓率は55%であった。
(Example 5)
Hot metal was produced under the same conditions as in Example 1, and the amount of slag M1 after the completion of dissolution and reduction of DRI was 20 t. A narrow lance (W1/W2=0.06) installed above the slag outlet of the DC electric furnace was lowered to form a lance arrangement as shown in FIG. 3(A). N 2 gas was blown to the slag surface at 26 Nm 3 /h/m 2 so that the slag was directed toward the slag outlet, and slag was discharged for 5 minutes. As a result, the discharged slag amount M2 was 11t, and the slag removal rate was 55% from the ratio of M1 and M2.
(比較例1)
実施例1と同一条件において溶銑を製造し、DRIの溶解および還元が終了した後のスラグ量M1は20tであった。上述の直流電気炉の上部に設置したワイドランス(W1/W2=0.6)を下降させ、図6のようなランス配置とした。スラグが排滓口に向かうように、N2ガスを26Nm3/h/m2でスラグ面に吹き付け、5分間排滓を行った。この結果、排滓されたスラグ量M2は10.5tであり、M1とM2の比率より、排滓率は53%であった。
(Comparative example 1)
Hot metal was produced under the same conditions as in Example 1, and the amount of slag M1 after the completion of dissolution and reduction of DRI was 20 t. A wide lance (W1/W2=0.6) installed in the upper part of the DC electric furnace described above was lowered to form a lance arrangement as shown in FIG. N 2 gas was blown to the slag surface at 26 Nm 3 /h/m 2 so that the slag was directed toward the slag outlet, and slag was discharged for 5 minutes. As a result, the discharged slag amount M2 was 10.5t, and the slag removal rate was 53% from the ratio of M1 and M2.
(比較例2)
実施例1と同一条件において溶銑を製造し、DRIの溶解および還元が終了した後のスラグ量M1は20.5tであった。上述の直流電気炉の上部に設置したナローランス(W1/W2=0.06)を下降させ、図6のようなランス配置とした。スラグが排滓口に向かうように、N2ガスを26Nm3/h/m2でスラグ面に吹き付け、5分間排滓を行った。この結果、排滓されたスラグ量M2は9tであり、M1とM2の比率より、排滓率は44%であった。
(Comparative example 2)
Hot metal was produced under the same conditions as in Example 1, and the amount of slag M1 after the completion of dissolution and reduction of DRI was 20.5 t. A narrow lance (W1/W2=0.06) installed in the upper part of the DC electric furnace described above was lowered to form a lance arrangement as shown in FIG. N 2 gas was blown to the slag surface at 26 Nm 3 /h/m 2 so that the slag was directed toward the slag outlet, and slag was discharged for 5 minutes. As a result, the discharged slag amount M2 was 9t, and the slag removal rate was 44% from the ratio of M1 and M2.
(比較例3)
実施例1と同一条件において溶銑を製造し、DRIの溶解および還元が終了した後のスラグ量M1は20tであった。ランスによるガス吹きを行わずに5分間排滓を行った。この結果、排滓されたスラグ量M2は8.5tであり、M1とM2の比率より、排滓率は43%であった。
(Comparative Example 3)
Hot metal was produced under the same conditions as in Example 1, and the amount of slag M1 after the completion of dissolution and reduction of DRI was 20 t. The slag was exhausted for 5 minutes without gas blowing by the lance. As a result, the discharged slag amount M2 was 8.5t, and the slag removal rate was 43% from the ratio of M1 and M2.
実施例1~5及び比較例1~3の実験条件及び実験結果を下記表2にまとめた。 The experimental conditions and experimental results of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3 are summarized in Table 2 below.
従来の形態と同様の形態である比較例3では排滓率が43%であったのに対し、比較例2では電気炉の内部においてナローランスによる上吹きを行った結果、排滓率が44%にわずかに上昇した。しかしながら、比較例2及び3のいずれにおいても、排滓率が50%を超えることは無かった。 In Comparative Example 3, which has the same form as the conventional form, the slag removal rate was 43%. % rose slightly. However, in both Comparative Examples 2 and 3, the slag removal rate did not exceed 50%.
比較例1のように、電気炉の内部においてワイドランスによる上吹きを行った結果、排滓率が53%にまで上昇した。電気炉の内部においてガスの上吹きを行う場合において十分な排滓率を達成するためには、ガスの吹出幅を増大させる必要があることが分かった。 As in Comparative Example 1, as a result of performing top blowing with a wide lance inside the electric furnace, the slag removal rate increased to 53%. It has been found that it is necessary to increase the blowing width of the gas in order to achieve a sufficient slag removal rate when the gas is top-blown inside the electric furnace.
一方、実施例1~5のように、排滓口の内部にランスを設置してガスの上吹きを行った場合、ランスの吹出幅が狭くとも、排滓率が55%以上となり、比較例1~3と比べて顕著な排滓改善効果が確認された。また、電気炉の内部にランスを設置してガスの上吹きを行った場合と同様に、ランスの吹出幅を増大させることで排滓率をさらに向上させることができた。 On the other hand, as in Examples 1 to 5, when the lance is installed inside the slag outlet and the gas is blown upward, the slag discharge rate is 55% or more even if the blowing width of the lance is narrow, and the comparative example Remarkable slag improvement effect was confirmed as compared with 1 to 3. In addition, the slag removal rate could be further improved by increasing the blowing width of the lance, as in the case of installing a lance inside the electric furnace and blowing the gas upward.
尚、上記の実施例では、アーク式電気炉において溶鋼を製造しつつスラグの排滓を行う形態を例示したが、本開示の技術はこの形態に限定されるものではない。溶鋼以外の溶融金属を製造する場合であっても同様の効果が期待できる。 In addition, in the above-described embodiment, an embodiment in which slag is discharged while producing molten steel in the electric arc furnace was illustrated, but the technique of the present disclosure is not limited to this embodiment. A similar effect can be expected even when a molten metal other than molten steel is produced.
1 溶融金属
2 スラグ又は不純物
10 ガス吹出手段
20 排滓口
21 スラグドア
30 電極
41 炉蓋(天井部材)
42 炉底
42a 溶融金属の出口
43 側壁
100 アーク式電気炉
1
42
Claims (6)
前記電気炉の内部から外部へと前記スラグ又は不純物を排出するために前記電気炉の側面に設けられた少なくとも1つの排滓口と、前記排滓口の内部に設置された少なくとも1つのガス吹出手段とを有し、
前記ガス吹出手段は、前記排滓口の内部にガス吹き出しの位置を有し、
前記ガス吹出手段は、前記電気炉の内部に前記溶融金属が配置された状態において、前記溶融金属の液面よりも上方から前記溶融金属の液面又は前記溶融金属の液面に存在する前記スラグ又は不純物へとガスを吹き付けて、前記溶融金属の液面に存在する前記スラグ又は不純物を前記排滓口の出口へと誘導可能であるように構成されている、
アーク式電気炉。 An arc electric furnace configured to be able to heat molten metal and to discharge slag or impurities floating on the liquid surface of the molten metal to the outside,
At least one slag outlet provided on the side surface of the electric furnace for discharging the slag or impurities from the inside of the electric furnace to the outside, and at least one gas outlet provided inside the slag outlet. means and
The gas blowing means has a gas blowing position inside the slag outlet,
When the molten metal is placed inside the electric furnace, the gas blowing means blows out the slag existing on the liquid surface of the molten metal or on the liquid surface of the molten metal from above the liquid surface of the molten metal. Alternatively, it is configured to be able to guide the slag or impurities present on the liquid surface of the molten metal to the outlet of the slag outlet by blowing gas onto the impurities.
Arc electric furnace.
請求項1に記載のアーク式電気炉。 The at least one gas blowing means includes a gas blowing port provided at the upper part of the inner wall of the slag outlet, a lance provided at the upper part of the slag outlet, and a burner provided at the upper part of the slag outlet. is at least one selected from
The arc electric furnace according to claim 1.
請求項1又は2に記載のアーク式電気炉。 The traveling direction of the gas blown out from the at least one gas blowing means is configured to be 15 degrees or more and 60 degrees or less with respect to a horizontal plane.
The arc electric furnace according to claim 1 or 2.
前記排滓口の内部に設けられた前記ガス吹出手段から前記溶融金属の液面又は前記溶融金属の液面に存在する前記スラグ又は不純物にガスを吹き付けて、前記溶融金属の液面に存在する前記スラグ又は不純物を前記排滓口の出口へと誘導して前記電気炉の外部へと排出する、排滓工程と、
を備え、
前記ガス吹出手段は、前記排滓口の内部にガス吹き出しの位置を有する、
アーク式電気炉における排滓方法。 A surfacing process in which the molten metal placed inside the arc electric furnace according to any one of claims 1 to 3 is heated by arc discharge to float the slag or impurities on the liquid surface of the molten metal. and,
Gas is blown from the gas blowing means provided inside the slag outlet to the liquid surface of the molten metal or the slag or impurities present on the liquid surface of the molten metal, thereby a slag exhausting step of guiding the slag or impurities to the exit of the slag exhaust port and discharging it to the outside of the electric furnace;
with
The gas blowing means has a gas blowing position inside the slag outlet,
A slag removal method in an electric arc furnace.
請求項4に記載の排滓方法。 In the slag discharge step, the blowing width W1 of the gas blown out from the gas blowing means is set to be at least half of the minimum width W2 of the liquid surface of the molten metal at the slag outlet.
The waste disposal method according to claim 4.
前記電気炉の内部の溶融金属を外部へと取り出す工程と、
を備える、
溶融金属の製造方法。 A step of performing waste disposal by the waste disposal method according to claim 4 or 5;
A step of taking out the molten metal inside the electric furnace to the outside;
comprising
Method for producing molten metal.
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