JPH10310814A

JPH10310814A - 冷鉄源の溶解方法および溶解設備

Info

Publication number: JPH10310814A
Application number: JP7861998A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Mizukami; 秀昭水上; Takeshi Nakayama; 剛中山; Teruo Tatefuku; 輝生立福; Toshimichi Maki; 敏道牧; Yasuhiro Sato; 靖浩佐藤
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1997-03-13
Filing date: 1998-03-12
Publication date: 1998-11-24

Abstract

(57)【要約】【課題】溶解室への冷鉄源の搬送供給のための装置を特
に必要とせず、また、次チャージの冷鉄源の予熱も可能
であり、従来の溶解設備では達成できない極めて高効率
の冷鉄源の溶解方法および溶解設備を提供すること。【解決手段】溶解炉1と、その上方に直結する予熱シャ
フト2とを有するアーク溶解設備を用いて冷鉄源を溶解
するにあたり、冷鉄源3が溶解炉1と予熱シャフト2に連
続して存在する状態を保つように予熱シャフト2へ冷鉄
源3を連続的または断続的に供給しながら溶解炉2内の冷
鉄源3をアーク7により溶解し、その際に溶解炉1室内の
湯面位置から予熱シャフト2上部の冷鉄源の上端位置ま
での範囲において複数段に形成されたガス導入口16か
ら、冷鉄源装入部分に酸素含有ガスを供給して溶解炉1
から発生する未燃焼ガスを燃焼させ、溶解炉1に所定量
の溶鋼が溜まった時点で溶解炉1および予熱シャフト2に
冷鉄源3が存在する状態で溶鋼を出鋼する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄スクラップ、直
接還元鉄等の冷鉄源をアークにより溶解する冷鉄源の溶
解方法および溶解設備に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、資源および環境問題から、発生量
の多い鉄鋼スクラップをアーク炉を用いて溶解するプロ
セスが増加している。このようなアーク炉では、スクラ
ップ溶解に多くの電力を消費するため、溶解中に炉から
発生する排ガスでスクラップを予熱しながら溶解し、必
要とする電力を極力少なくする方法が提案されている。

【０００３】例えば、（１）アーク炉に水平予熱体を連
結し、アーク炉からの排ガスを予熱体に導入してスクラ
ップを予熱し、この予熱されたスクラップを連続的にア
ーク炉に供給するもの、および、（２）アーク炉からの
排ガスによってシャフト予熱帯で予熱されたスクラップ
を、２段に設けたプッシャーによりアーク炉に連続的に
供給するものがある（普通鋼電気炉業のストラテジー、
Ｐ７７およびＰ８０；日本鉄鋼協会、平成６年１１月１
４日発行）。

【０００４】また、（３）アーク炉の直上にスクラップ
予熱チャンバーを２室設け、アーク炉から発生する排ガ
スでチャンバー内のスクラップを予熱し、フィンガーと
呼ばれるストッパーを開放することによりスクラップを
アーク炉に供給するタイプのものも知られている（エレ
クトロヒート、Ｎｏ．８２，１９９５，Ｐ５６）。

【０００５】さらに、（４）アーク炉に回転キルンとシ
ャフトタイプの予熱帯を連結し、スクラップをプッシャ
ーによりシャフトからキルンに供給し、さらにキルンに
よりアーク炉に連続的に供給するものもある（特開平６
−１２２２３４号公報）。

【０００６】さらにまた、（５）アーク炉の炉蓋の一部
にシャフト状の予熱帯を直結し、１チャージ分のスクラ
ップをアーク炉内およびシャフト内に供給しておいて、
スクラップを溶解するもの（特公平６−４６１４５号公
報）、および、（６）シャフト状のアーク炉で、シャフ
ト内の１チャージ分のスクラップが排ガスにより予熱さ
れながら、炉の側壁から挿入された電極により溶解され
るものが知られている。

【０００７】以上のような排ガスによりスクラップを予
熱するタイプのアーク炉において、低いものでは、およ
そ２５０〜２７０ｋＷｈ／ｔの電力原単位が目標とされ
ている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アーク
炉から発生する排ガスによりスクラップを予熱する上記
（１）〜（６）の設備は、以下に示すような欠点があ
る。

【０００９】（１）〜（４）の設備では、スクラップを
アーク炉内に供給するために、振動コンベア、プッシャ
ー、キルンまたはフィンガーというスクラップ搬送供給
のための装置が必要であり、このため、アーク炉からの
排ガスでスクラップを予熱する際の予熱温度に限界があ
る。すなわち、高温に予熱しようとして炉内に添加する
酸素量を増加させ、排ガスの熱量を増やす時に、上記装
置の熱変形等によるハード上のトラブルが避けられな
い。また、高温に予熱しようとする時に、局部的に融着
するようになってスクラップを搬送供給できなくなる問
題があり、予熱温度に限界がある。

【００１０】これに対して、（５）および（６）の設備
では、スクラップがアーク炉内、または、アーク炉およ
びアーク炉に直結したシャフト内に予め装入するため、
上述したスクラップ搬送供給のための装置を必要とせ
ず、したがって上述のような問題も生じない。しかしな
がら、これらの設備では、１チャージ毎にアーク炉内お
よびシャフト内のスクラップをすべて溶解し、炉内およ
びシャフト内にスクラップが残らない状態で炉内溶鋼を
出鋼するため、次チャージのスクラップの予熱ができな
いことにより排ガスの有効利用という点では十分とはい
えない。

【００１１】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであって、溶解室への冷鉄源の搬送供給のための装置
を特に必要とせず、また、次チャージの冷鉄源の予熱も
可能であり、従来の排ガスを利用してスクラップを予熱
する溶解設備では達成できない極めて高効率の冷鉄源の
溶解方法および溶解設備を提供すること、具体的には、
電力原単位が２５０ｋＷｈ／ｔ未満の冷鉄源の溶解方法
および溶解設備を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決する技術として、先に、溶解室と、その上方に直
結する予熱シャフトとを有するアーク溶解設備を用いて
冷鉄源を溶解する方法であって、冷鉄源が溶解室と予熱
シャフトに連続して存在する状態を保つように予熱シャ
フトへ冷鉄源を連続的または断続的に供給しながら溶解
室内の冷鉄源をアーク加熱により溶解し、溶解室に所定
量の溶鋼が溜まった時点で溶解室および予熱シャフトに
冷鉄源が存在する状態で溶鋼を出鋼することを特徴とす
る冷鉄源の溶解方法を提案した。この方法によれば、予
熱シャフトから溶解室への冷鉄源の搬送供給のための設
備を特に必要とせず、また、次チャージの冷鉄源の予熱
も可能であり、従来の排ガスを利用するスクラップ予熱
溶解炉および溶解方法では達成できなかった高効率の冷
鉄源の溶解を達成することができる。

【００１３】この方法では、さらに溶解室にコークスな
どの補助熱源を添加し、所定量以上の酸素を吹き込むこ
とにより発生するＣＯガス排ガスによって予熱すること
により一層効率良く溶解室内および予熱シャフト内の冷
鉄源を予熱することができる。この場合に、溶解室で酸
素およびコークス等の補助熱源の供給によって発生した
ＣＯガスを溶解室内および予熱シャフト内で効率良く燃
焼させる必要がある。例えば、溶解室内で発生するＣＯ
ガスは、酸素がなければ未燃焼のまま予熱シャフト外へ
放出される。しかしながら、このような状態は排ガスの
有効利用という点では十分とはいえない。そのため、溶
解室の炉蓋の部分、電極孔、ランス孔、スラグの排出口
等に隙間を形成し、そこから導入される空気などで上述
のような未燃焼ガスを燃焼させるようにすることも考え
られる。しかし、この場合には、条件によっては必ずし
も効率良く未燃焼ガスを燃焼させることができない。す
なわち、コントロール性が悪い。

【００１４】これに対し、確実に排ガス中の未燃焼分を
燃焼させ、効率良く冷鉄源に排ガスの熱を着熱させるに
は、例えば、溶解室内へ酸素とコークス等を供給するこ
とによる脱炭によって生成したＣＯガスが溶解室内の冷
鉄源層内に入る位置で、またはシャフトの入り口の冷鉄
源層内において、すなわちなるべく溶解室に近い位置
で、一度に、酸素または空気を導入して、排ガス中の未
燃分を燃焼させる方法が考えられる。

【００１５】しかしながら、この方法では、燃焼によっ
て、酸素または空気を導入した部分が局所的に高温にな
り、設備の破損を招くだけでなく、高温となることによ
り一旦燃焼して生成したＣＯ₂ガスの解離によりＯ₂ガス
が存在するようになり、それにより冷鉄源の酸化が生
じ、その結果歩留まりの低下につながる。または、酸化
により生成したＦｅＯをコークス等で還元することが必
要になる。

【００１６】一方、予熱シャフトの上部の方でＣＯガス
の温度が十分低下したところで空気等により未燃ＣＯを
燃焼させて冷鉄源を加熱する方法が考えられるが、この
方法では燃焼した高温ガスと冷鉄源との接触時間を十分
に確保することができず、有効に排ガスの熱を冷鉄源に
着熱させることができない。すなわち、着熱効率が悪
い。

【００１７】本発明は、上記本発明者らが提案した冷鉄
源の溶解方法において、炉内で発生する未燃焼ガスを、
溶解室内および予熱シャフト内の冷鉄源層内での設備破
損や、冷鉄源の酸化がない条件で、コントロール性良く
確実に効率良く燃焼させ、冷鉄源の予熱効率を高め、よ
り一層低電力原単位で冷鉄源を溶解すべく完成されたも
のである。

【００１８】すなわち、本発明は、以下の（１）〜（１
８）を提供するものである。（１）溶解室と、その上方に直結する予熱シャフトと
を有するアーク溶解設備を用いて冷鉄源を溶解する方法
であって、冷鉄源が溶解室と予熱シャフトに連続して存
在する状態を保つように予熱シャフトへ冷鉄源を連続的
または断続的に供給しながら溶解室内の冷鉄源をアーク
加熱および補助熱源を酸素ガスにより燃焼させることに
よって溶解し、その際に溶解室内の湯面から予熱シャフ
ト上部の冷鉄源の上端位置までの範囲において複数段に
形成されたガス導入口から、冷鉄源装入部分に酸素含有
ガスを供給して溶解室から発生する未燃焼ガスを燃焼さ
せ、溶解室に所定量の溶鋼が溜まった時点で溶解室およ
び予熱シャフトに冷鉄源が存在する状態で溶鋼を出鋼す
ることを特徴とする冷鉄源の溶解方法。

【００１９】（２）（１）の発明において、前記溶解
室湯面からシャフト上部の冷鉄源上端位置までの長さを
Ｌとした場合に、０．５Ｌの位置より下方に２段以上の
ガス導入口を形成し、前記酸素含有ガスはこれらのガス
導入口から導入されることを特徴とする冷鉄源の溶解方
法。

【００２０】（３）（２）の発明において、前記溶解
室湯面からシャフト上部の冷鉄源上端位置までの長さを
Ｌとした場合に、０．５Ｌの位置より下方に２段以上５
段以下のガス導入口を形成し、前記酸素含有ガスはこれ
らのガス導入口から導入されることを特徴とする冷鉄源
の溶解方法。

【００２１】（４）（１）〜（３）の発明において、
前記酸素含有ガスの全吹き込み量は、その中の酸素濃度
と流量から計算される酸素量Ｑinが、溶解室内に吹き込
む酸素量Ｑ（Ｎｍ³／ｍｉｎ）に対し、以下の（Ａ）式
に示す関係になるようにすることを特徴とする冷鉄源の
溶解方法。０．５５Ｑ≦Ｑin≦０．９Ｑ ……（Ａ）

【００２２】（５）（１）〜（４）の発明において、
溶解室内に吹き込む酸素量が２５Ｎｍ³／ｔ以上である
ことを特徴とする冷鉄源の溶解方法。

【００２３】（６）（１）〜（５）の発明において、
溶解中および出鋼時に、溶解室および予熱シャフトに１
チャージ分の５０％以上の冷鉄源が残存していることを
特徴とする冷鉄源の溶解方法。

【００２４】（７）（１）〜（６）の発明において、
溶鋼の出鋼時に溶鋼をバーナーで加熱することを特徴と
する冷鉄源の溶解方法。

【００２５】（８）溶解室と、冷鉄源を予熱する予熱
シャフトとを有するアーク溶解設備を用いて冷鉄源を溶
解する方法であって、冷鉄源を予熱シャフトから供給し
ながら溶解室内の冷鉄源をアーク加熱および補助熱源を
酸素ガスにより燃焼させることにより溶解し、その際に
溶解室内の湯面から予熱シャフト上部の冷鉄源の上端位
置までの範囲において複数段に形成されたガス導入口か
ら、冷鉄源装入部分に酸素含有ガスを供給して溶解室か
ら発生する未燃焼ガスを燃焼させることを特徴とする冷
鉄源の溶解方法。

【００２６】（９）溶解室と、その上方に直結する予
熱シャフトとを有するアーク溶解設備を用いて冷鉄源を
溶解する方法であって、冷鉄源が溶解室と予熱シャフト
に連続して存在する状態を保つように予熱シャフトへ冷
鉄源を連続的または断続的に供給しながら溶解室内の冷
鉄源をアーク加熱およびコークス等の補助熱源と酸素を
溶解室内に供給することによって溶解し、その際に、溶
解室内に空気を侵入させ、ＣＯ₂／ＣＯ₂＋ＣＯをＯＤと
した場合にＯＤ＜０．７となるように溶解室内で未燃焼
ガスを燃焼させ、かつ溶解室内の湯面位置から予熱シャ
フト上部の冷鉄源の上端位置までの範囲において一段ま
たは複数段に形成されたガス導入口から、冷鉄源装入部
分に酸素含有ガスを供給して溶解室から発生する未燃焼
ガスを燃焼させ、溶解室に所定量の溶鋼が溜まった時点
で溶解室および予熱シャフトに冷鉄源が存在する状態で
溶鋼を出鋼することを特徴とする冷鉄源の溶解方法。

【００２７】（１０）溶解室と、冷鉄源を予熱する予
熱シャフトとを有するアーク溶解設備を用いて冷鉄源を
溶解する方法であって、冷鉄源を予熱シャフトから供給
しながら溶解室内の冷鉄源をアーク加熱およびコークス
等の補助熱源と酸素とを溶解室内に供給することにより
溶解し、その際に、溶解室内に空気を侵入させ、ＣＯ₂
／ＣＯ₂＋ＣＯをＯＤとした場合にＯＤ＜０．７となる
ように溶解室内で未燃焼ガスを燃焼させ、かつ溶解室内
の湯面位置から予熱シャフト上部の冷鉄源の上端位置ま
での範囲において一段または複数段に形成されたガス導
入口から、冷鉄源装入部分に酸素含有ガスを供給して溶
解室から発生する未燃焼ガスを燃焼させることを特徴と
する冷鉄源の溶解方法。

【００２８】（１１）（９）または（１０）におい
て、０．３＜ＯＤとなるように溶解室内で未燃焼ガスを
燃焼させることを特徴とする冷鉄源の溶解方法。

【００２９】（１２）冷鉄源を溶解するための溶解室
と、その上方に直結し、冷鉄源を予熱する予熱シャフト
と、溶解室内で冷鉄源を溶解するためのアーク電極と、
冷鉄源が溶解室と予熱シャフトに連続して存在する状態
を保つように予熱シャフトへ冷鉄源を連続的または断続
的に供給する冷鉄源供給手段と、前記溶解室に補助熱源
を供給する補助熱源供給手段と、前記溶解室に酸素を供
給して補助熱源を燃焼させる酸素供給手段と、溶解室内
の湯面から予熱シャフト上部の冷鉄源の上端位置までの
範囲において、冷鉄源装入部分に溶解室から発生する未
燃焼ガスを燃焼させるための酸素含有ガスを導入する複
数段のガス導入口とを有し、溶解室内の冷鉄源をアーク
および補助熱源の燃焼により溶解することを特徴とする
冷鉄源の溶解設備。

【００３０】（１３）（１２）において、前記溶解室
湯面からシャフト上部の冷鉄源上端位置までの長さをＬ
とした場合に、前記ガス導入口は、０．５Ｌの位置より
下方に２段以上形成されていることを特徴とする冷鉄源
の溶解設備。

【００３１】（１４）（１３）において、前記ガス導
入口は、０．５Ｌの位置より下方に２段以上５段以下形
成されていることを特徴とする冷鉄源の溶解設備。

【００３２】（１５）（１２）〜（１４）において、
前記出鋼口近傍に設けられた溶鋼を加熱するためのバー
ナーをさらに有することを特徴とする冷鉄源の溶解設
備。

【００３３】（１６）冷鉄源を溶解するための溶解室
と、冷鉄源を予熱する予熱シャフトと、溶解室内で冷鉄
源を溶解するためのアーク電極と、前記溶解室に補助熱
源を供給する補助熱源供給手段と、前記溶解室に酸素を
供給して補助熱源を燃焼させる酸素供給手段と、溶解室
内の湯面から予熱シャフト上部の冷鉄源の上端位置まで
の範囲において、冷鉄源装入部分に溶解室から発生する
未燃焼ガスを燃焼させるための酸素含有ガスを導入する
複数段のガス導入口とを有し、溶解室内の冷鉄源をアー
クおよび補助熱源の燃焼により溶解することを特徴とす
る冷鉄源の溶解設備。

【００３４】（１７）冷鉄源を溶解するための溶解室
と、その上方に直結し、冷鉄源を予熱する予熱シャフト
と、溶解室内で冷鉄源を溶解するためのアーク電極と、
冷鉄源が溶解室と予熱シャフトに連続して存在する状態
を保つように予熱シャフトへ冷鉄源を連続的または断続
的に供給する冷鉄源供給手段と、前記溶解室にコークス
等の補助熱源を供給する補助熱源供給手段と、前記溶解
室に酸素を供給する酸素供給手段と、前記溶解室内に未
燃焼ガスを燃焼させるための空気を導入する空気導入部
と、溶解室内の湯面位置から予熱シャフト上部の冷鉄源
の上端位置までの範囲において、冷鉄源装入部分に溶解
室から発生する未燃焼ガスを燃焼させるための酸素含有
ガスを導入する一段または複数段のガス導入口とを有
し、溶解室内の冷鉄源をアークおよび補助熱源と酸素に
より溶解することを特徴とする冷鉄源の溶解設備。

【００３５】（１８）冷鉄源を溶解するための溶解室
と、冷鉄源を予熱する予熱シャフトと、溶解室内で冷鉄
源を溶解するためのアーク電極と、前記溶解室にコーク
ス等の補助熱源を供給する補助熱源供給手段と、前記溶
解室に酸素を供給する酸素供給手段と、前記溶解室内に
未燃焼ガスを燃焼させるための空気を導入する空気導入
部と、溶解室内の湯面位置から予熱シャフト上部の冷鉄
源の上端位置までの範囲において、冷鉄源装入部分に溶
解室から発生する未燃焼ガスを燃焼させるための酸素含
有ガスを導入する一段または複数段のガス導入口とを有
し、溶解室内の冷鉄源をアークおよび補助熱源と酸素に
より溶解することを特徴とする冷鉄源の溶解設備。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態について説明する。図１は、本発明の一実
施形態に係るアーク溶解設備を示す断面図である。この
アーク溶解設備は、冷鉄源をアーク溶解するための溶解
炉１と、その上方に直結する予熱シャフト２とを備えて
いる。予熱シャフト２の上端には、排ガス吸引系に連結
する排気部２ａが設けられている。この溶解炉１および
予熱シャフト２には冷鉄源としての鉄スクラップ３が装
入される。

【００３７】予熱シャフト２の上方にはスクラップ装入
バケット４が設けられており、このバケット４から予熱
シャフト２内に鉄スクラップ３が装入される。この場合
に、このバケット４からのスクラップ３の装入は、操業
中に、スクラップ３が溶解室１と予熱シャフト２に連続
して存在する状態を保つように予熱シャフト２へスクラ
ップ３を連続的または断続的に供給する。この際のスク
ラップ３の装入は、操業実績に基づいて予め設定された
レシピに基づいて行ってもよいし、予熱シャフト２内の
スクラップ３の量を検出可能なセンサーを設け、このセ
ンサーからの信号に基づいてバケット４によるスクラッ
プ３の投入を適宜の制御手段により制御するようにして
もよい。

【００３８】溶解炉１の上部には開閉可能な炉蓋５が設
けられており、その炉蓋５を貫通して溶解炉１の上方か
らその中に垂直にアーク電極６が挿入されている。ま
た、溶解炉１の炉底１０のアーク電極６と対向する位置
には、炉底電極１１が設けられている。そしてアーク電
極６によって形成されるアーク７により、スクラップ３
が溶解され、溶鋼８となる。溶鋼８の上にはスラグ９が
形成されており、アーク７はこのスラグ９内に形成され
ることとなる。

【００３９】また、溶解炉１には２本のランス１２ａ，
１２ｂがその先端を溶解室内の溶鋼面に向けて挿入され
ており、ランス１２ａからは酸素が供給され、ランス１
２ｂからは補助熱源としてのコークスがインジェクショ
ンされる。なお、補助熱源としてはコークス以外の炭材
を用いてもよい。

【００４０】溶解炉１の予熱シャフト２が直結されてい
る側とは異なる部分に設けられた突出部１ａの底部には
出鋼口１４が形成されており、その側端にはスラグドア
１５が設けられている。なお、スラグドア１５と同じ周
面に出鋼口が設けられていてもよい。また、突出部１ａ
には、その上方からバーナー１３が挿入されており、出
鋼される溶鋼の温度を上昇させることが可能となってい
る。この場合、バーナー１３の代わりにアーク電極等の
他の加熱手段を設けてもよい。

【００４１】予熱シャフト２の側壁は、図１に示すよう
に、下方に向かって広がるテーパーを有している。この
ようなテーパーを設けることにより、溶解炉１内の溶鋼
８中へ高温のスクラップを安定的に供給することができ
る。テーパーが形成されていない場合には、スクラップ
３が予熱シャフト２の壁部に拘束され自然に落下しにく
くなり、棚吊りを起こす原因となる。

【００４２】予熱シャフト２の側壁のテーパーは、２．
５〜７°の範囲であることが好ましい。このテーパーが
２．５°未満では棚吊り発生を有効に防止することがで
きない。また、７°を超えると予熱シャフト２内のスク
ラップ３の装入量が減少し、予熱時にスクラップ３の滞
留時間を十分に稼ぐことができないため、十分な予熱効
果を得ることができなくなる。逆に、同程度の滞留時間
を稼ごうとすると、予熱シャフト２の高さが高くなるた
め、建屋を高くせざるを得ない。さらに、予熱シャフト
２の上部の断面が狭くなり、使用可能なスクラップ量が
制限されてしまう。

【００４３】予熱シャフト２にテーパーを設けた場合で
あっても、予熱シャフト２が矩形の場合には、その壁面
とスクラップ３との摩擦力が大きく、棚吊りを必ずしも
有効に防止することができないため、予熱シャフト２の
断面形状を、円または楕円または曲線を含む形状にする
ことが好ましい。

【００４４】溶解炉１内の湯面位置から予熱シャフト２
のスクラップ上端位置までの範囲において、溶解炉１お
よび予熱シャフト２の側壁には、スクラップ装入部分に
酸素ガス、空気などの酸素含有ガスを供給するための複
数段（図では３段）のガス導入口１６が設けられてい
る。このガス導入口１６から導入された酸素含有ガスに
より、溶解炉１から発生する未燃焼のＣＯガスを燃焼さ
せる。

【００４５】このようにガス導入口１６を溶解炉１内の
湯面位置から予熱シャフト２のスクラップ上端位置まで
の範囲の任意の位置に複数設けることにより、溶解炉１
から発生したＣＯガスは溶解炉１内のスクラップ層およ
び予熱シャフト２内のスクラップ層２の任意の複数の位
置で燃焼させることができる。例えば、溶解炉１内のス
クラップ層で全燃焼量の１／３、溶解炉１の直上の予熱
シャフト２下部のスクラップ層で１／３、予熱シャフト
２内における溶鋼湯面とスクラップの最上位置との中間
位置で残りの１／３を燃焼させることができる。したが
って、１箇所で発生ＣＯの全量を燃焼させないので燃焼
ガスの温度が高温にならないし、また、燃焼で生成した
ＣＯ₂の解離によりＯ₂が生成することもない。また、所
望の位置でＣＯを燃焼させるのでコントロール性が良く
確実に高効率で燃焼させることができる。

【００４６】このガス導入口１６は、図２に示すよう
に、一つの段につき周方向に複数（図では４つ）設けら
れている。そして、このガス導入口１６は、溶解炉１の
湯面からシャフト上部の冷鉄源上端位置までの長さをＬ
とした場合に、０．５Ｌの位置より下方に２段以上形成
することが好ましい。０．５Ｌより上方では燃焼後の着
熱時間が短いために効果が小さく、また、１段ではやは
り燃焼ガスが高温になり、スクラップが酸化したり、設
備への熱負荷が大きくなる等の問題が生じるおそれがあ
る。また、このガス導入口１６は、０．５Ｌの位置より
下方に５段以下であることが好ましい、０．５Ｌの位置
より下方にガス導入口を６段以上設けた場合には、逆に
空気等の酸素含有ガスの予熱シャフト内部への進入距離
が減少し、予熱シャフト２中心部での燃焼が遅れ、未燃
焼のガスが０．５Ｌより上方で燃焼するようになり、効
率が低下する。

【００４７】このように構成される溶解設備において鉄
スクラップを溶解するに際しては、まず、溶解炉１と予
熱シャフト２に鉄スクラップ３を装入し、鉄スクラップ
３が溶解炉１と予熱シャフト２に連続して存在する状態
とする。

【００４８】この状態でアーク電極６によりアーク７を
形成し、鉄スクラップ３を溶解する。この際に、ランス
１２ａにより酸素を供給し、スクラップの溶解を補助す
る。そして、炉内に溶鋼が溜まってきたら、ランス１２
ｂからスラグ中に補助熱源としてのコークスをインジェ
クションしてスラグフォーミング操業に移行し、電極６
の先端をスラグ９中に埋没させ、アーク７がスラグ９内
に形成されるようにする。この補助熱源としてのコーク
スは供給された酸素と反応してＣＯガスを発生させると
ともにその反応熱はスクラップ３の溶解に寄与する。

【００４９】スクラップ溶解により発生するＣＯ排ガス
は、予熱シャフト２に供給され、この排ガスの熱によ
り、シャフト２内のスクラップ３が予熱される。このよ
うに、本発明では、効率良くスクラップを溶解する観点
から、コークス等の補助熱源を使用し、上述したランス
１２ｂから補助熱源としてのコークスをインジェクショ
ンするとともに別のランス１２ａから酸素を供給するこ
とにより、これらが反応してＣＯが発生し、熱を発生さ
せるが、溶解炉１が密閉状態の場合には、その際に発生
するＣＯガスは未燃焼のまま溶解炉１および予熱シャフ
ト２に供給されることとなる。

【００５０】本実施形態では、溶解炉１内の湯面位置か
ら予熱シャフト２のスクラップ上端位置までの範囲の任
意の位置に複数のガス導入口１６が設けられているか
ら、これらガス導入口１６から空気、酸素ガス等の酸素
含有ガスを吹き込むことにより、溶解炉１から発生した
ＣＯガスは、溶解炉１内のスクラップ層および予熱シャ
フト２内のスクラップ層３の任意の複数の位置で燃焼さ
せることができ、スクラップ層３の１箇所で燃焼させる
場合のように燃焼ガスの温度が高温になってスクラップ
が融着することもないし、燃焼で生成したＣＯ₂の解離
によりＯ₂が生成することもない。また、所望の位置で
ＣＯを燃焼させるのでコントロール性が良く確実に高効
率で燃焼させることができ、その熱を有効にスクラップ
の予熱に利用することができる。

【００５１】この場合に、トータルの酸素含有ガスの吹
き込み量は、その中の酸素濃度と流量から計算される酸
素量Ｑinが、補助熱源との反応および金属酸化のために
炉内に吹き込む酸素量Ｑ（Ｎｍ³／ｍｉｎ）に対し、以
下の（Ａ）式に示す関係になるようにすることが好まし
い。０．５５Ｑ≦Ｑin≦０．９Ｑ ……（Ａ）

【００５２】これは、Ｑinが０．９Ｑを超えると燃焼に
関与しない余剰の酸素が存在するようになり、それに伴
う余剰のＮ₂も増え、発生ガスの温度が低下して効率が
低下するとともに、余剰酸素による酸化の問題も生じ、
また０．５５Ｑ未満では発生ＣＯの全量を燃焼させるこ
とができず、シャフト上部で未燃焼のＣＯが存在するか
らである。

【００５３】溶解炉１内でスクラップ３が溶解すると、
予熱シャフト２のスクラップが溶解炉１に供給されるた
め、予熱シャフト２内のスクラップ３の上端位置が低下
してくる。この場合に、スクラップ３等が溶解室と予熱
シャフトに連続して存在する状態を保つように、バケッ
ト４から予熱シャフト２へスクラップ３を連続的または
断続的に供給する。これにより、常に一定量以上のスク
ラップが溶解炉１および予熱シャフト２内に存在してい
る状態が保たれる。この際のスクラップ３の装入は、上
述したように、操業実績に基づいて予め設定されたレシ
ピに基づいて行ってもよいし、予熱シャフト２内のスク
ラップ３の量を検出可能なセンサーを設け、このセンサ
ーからの信号に基づいてバケット４によるスクラップ３
の投入を制御するようにしてもよい。

【００５４】スクラップの溶解が進行して所定量、例え
ば１チャージ分以上の溶鋼が炉内に溜まったら、溶解炉
１および溶解シャフト２内にスクラップが連続して存在
する状態を保ったまま、溶解炉１を傾動させて出鋼口１
４から１チャージ分の溶鋼を取鍋等へ出鋼する。出鋼に
際しては、溶鋼の凝固による出鋼口１４の詰まりを防止
するために、バーナー１３で溶鋼を加熱してもよい。

【００５５】このようにしてスクラップを溶解する場合
には、予熱シャフト２内にはプッシャーやフィンガー等
のスクラップ搬送供給のための設備を備えていないの
で、これらが設けられている従来の溶解設備よりも使用
する酸素量を増やすことができ、排ガス温度を高めるこ
とができる。したがって、従来の溶解設備よりも高い温
度にスクラップを予熱することが可能になる。

【００５６】また、常にスクラップ３が溶解炉１と予熱
シャフト２に連続して存在する状態を保つように予熱シ
ャフト２へスクラップ３を供給し、溶解炉１内で所定量
の溶鋼が形成されてこれを出鋼する際にも、溶解炉１お
よび予熱シャフト２に連続してスクラップが存在するた
め、排ガスによるスクラップ予熱効率が高い。この場合
に、溶解中および出鋼時に１チャージ分の５０％以上の
スクラップを溶解炉１および予熱シャフト２に連続して
存在するようにすることによって、予熱効率が極めて高
いものとなる。

【００５７】また、コークス等の補助熱源と反応してＣ
Ｏガスを発生させ、かつスラグフォーミングのための金
属酸化に使用する酸素の供給量は２５Ｎｍ³／ｔ以上で
あることが好ましい。これにより、一層効率良くスクラ
ップを溶解することができる。さらに好ましくは４０Ｎ
ｍ³／ｔである。

【００５８】また、このように常にスクラップが存在し
ている状態で溶解を行うと溶鋼温度が１５５０℃程度と
低いため、溶鋼が出鋼口１４に詰まるおそれがあるが、
上述のようにバーナー１３で溶鋼を加熱することによ
り、このようなおそれを回避することができる。さら
に、出鋼した溶鋼を十分な温度に上昇させるために、溶
鋼を取鍋に出鋼した後、取鍋内の溶鋼を適宜の加熱手段
により加熱し、所定の温度まで昇温してもよい。この際
の加熱手段としては例えばアーク電極を用いることがで
きる。

【００５９】次に、本発明の他の実施形態について説明
する。上記実施形態は、溶解炉１で発生したＣＯ排ガス
の実質的に全部を溶解炉１内の湯面位置から予熱シャフ
ト２のスクラップ上端位置までの範囲の任意の位置に複
数段に設けられたガス導入口１６からの酸素含有ガスで
燃焼させたが、本実施形態においては、溶解炉１のスラ
グドア１５を溶解炉１へ空気を侵入させるための作業扉
として機能させて、溶解処理中にこの作業扉１５を開い
て溶解炉１へ空気を侵入させ、溶解炉１内で未燃焼のＣ
Ｏ排ガスの一部を燃焼させる。そして、未燃焼のＣＯ排
ガスの残部を溶解炉１内の湯面位置から予熱シャフト２
のスクラップ上端位置までの範囲の任意の位置に設けら
れたガス導入口１６からの酸素含有ガスで燃焼させる。

【００６０】このように、溶解炉１に空気を侵入させる
と、炉内で生成した高温のＣＯガスの一部が侵入空気に
より燃焼するが、燃焼は溶解炉１内で生じるため、未溶
解スクラップ層内で局所的に高温になることはなくスク
ラップの融着は起こらない。また、この燃焼熱は、排ガ
スが予熱シャフト２に入る前に溶鋼面から予熱シャフト
２の下端位置までの間でスクラップ３に着熱し、排ガス
が予熱シャフト２に入った際には局所的な融着が起こら
ない温度に低下している。さらに、予熱シャフト２内で
もガスの熱がスクラップに着熱するため、排ガス温度は
高くなく、予熱シャフト２内でもスクラップの融着は生
じない。その部分のスクラップを効率良く予熱すること
ができる。そして、このように排ガスの熱はスクラップ
３に確実に着熱し、スクラップ３の予熱に有効に利用さ
れる。

【００６１】本実施形態では、ＣＯ排ガスの一部を侵入
空気により溶解炉１で燃焼させる際に、ＣＯ₂／（ＣＯ₂
＋ＣＯ）をＯＤとした場合にＯＤ＜０．７となるように
溶解炉１内で未燃焼のＣＯガスを燃焼させる。ＯＤの値
が０．７以上になると、炉内の熱量が大きくなりすぎ
て、炉の損傷や融着が生じてしまう。より好ましくは、
ＯＤ＜０．６である。

【００６２】このように、本実施形態では、溶解炉１内
で未燃焼ＣＯガスの一部を燃焼させるので、従前の実施
形態と同様、スクラップ層３の１箇所で燃焼させる場合
のように燃焼ガスの温度が高温になってスクラップ３が
融着することもないし、燃焼で生成したＣＯ₂の解離に
よりＯ₂が生成することもない。また、所望の位置でＣ
Ｏを燃焼させるのでコントロール性が良く確実に高効率
で燃焼させることができ、その熱を有効にスクラップの
予熱に利用することができる。

【００６３】また、図３に示すように、本実施形態では
従前の実施形態と異なり、すでに溶解炉１内で未燃焼の
ＣＯ排ガスの一部が燃焼しているので、ガス導入口１６
は一段でもよい。もちろん、複数段であっても構わな
い。従前の実施形態と同様、スクラップ３の予熱効率を
高める観点からはガス導入口１６は下部にあるほうが好
ましい。

【００６４】このようにガス導入口１６が１段の場合、
およびガス導入口１６が複数段であってもガス導入量が
少ない場合には、ＯＤの値は０．３＜ＯＤであることが
好ましい。このような場合にＯＤの値が０．３以下であ
ると、予熱シャフト２内でのガスの熱量が不足して、ス
クラップの予熱を十分に行うことができない。さらに好
ましくは、０．４＜ＯＤである。

【００６５】本実施形態においても、スクラップの溶解
が進行して所定量の溶鋼が炉内に溜まったら、溶解炉１
および溶解シャフト２内にスクラップが連続して存在す
る状態を保ったまま、溶解炉１を傾動させて出鋼口１４
から１チャージ分の溶鋼を取鍋等へ出鋼する。したがっ
て、同様に従来の溶解設備よりも高い温度にスクラップ
を予熱することが可能になる。

【００６６】さらに、従前の実施の形態と同様、常にス
クラップ３が溶解炉１と予熱シャフト２に連続して存在
する状態を保つように予熱シャフト２へスクラップ３を
供給するので、排ガスによるスクラップ予熱効率が高
く、溶解中および出鋼時に１チャージ分の５０％以上の
スクラップを溶解炉１および予熱シャフト２に連続して
存在するようにすることによって、予熱効率が極めて高
いものとなる。

【００６７】さらにまた、コークス等の補助熱源と反応
してＣＯガスを発生させ、かつスラグフォーミングのた
めの金属酸化に使用する酸素の供給量についても同様に
２５Ｎｍ³／ｔ以上であることが好ましく、さらに好ま
しくは４０Ｎｍ³／ｔである。

【００６８】

【実施例】

（第１実施例）溶解炉（炉径；７．２ｍ、高さ４ｍ）と
予熱シャフト（５ｍＷ×３ｍＤ×７ｍＨ）とが直結した
直流アーク設備の溶解炉内および予熱シャフト内に、ス
クラップ１５０トンを装入し、溶解炉にて２８インチの
黒鉛電極により、最大６００Ｖ、１００ｋＡの電源容量
でアークを形成し、スクラップを溶解した。また炉側壁
に設けた作業口より、水冷ランスを挿入し、そこから６
６００Ｎｍ³／ｈｒの量で送酸した。

【００６９】図４に示すように、溶解炉１の湯面上の側
壁（溶解炉上端から１．５ｍ下方）側面に１段（Ａ）に
４箇所、さらに予熱シャフト２に、シャフト下部５００
ｍｍの位置から８段（Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，
Ｉ）に各４箇所、合計９段に空気を溶解炉１、予熱シャ
フト２に吹き込むノズル（ガス導入口）１６を設置し
た。各ノズルから空気を表１に示すように分配して吹き
込み、その時の電力原単位と予熱シャフト上部のガス組
成を計測した。

【００７０】なお、炉内に溶鋼が溜まってきた時点で、
８０ｋｇ／ｍｉｎでコークスをスラグ中にインジェクシ
ョンしスラグフォーミング操業に移行し、黒鉛電極の先
端をフォーミングスラグ中に埋没させた。この時の電圧
は４００Ｖに設定した。予熱シャフト内のスクラップが
溶解炉内でのスクラップの溶解に伴って下降したら、予
熱シャフト上部からスクラップ装入バケットからスクラ
ップを供給し、予熱シャフト内のスクラップの高さを一
定の高さに保持した。

【００７１】このように、溶解炉内および予熱シャフト
内に連続してスクラップが存在する状態で溶解を進行さ
せ、溶解炉内に１８０トンの溶鋼が生成した段階で、６
０トンを炉内に残し、１チャージ分の１２０トンの溶鋼
を出鋼口から取鍋に出鋼した。出鋼時の溶鋼の温度は１
５５０℃であった。溶鋼中のＣ濃度は０．１％であっ
た。出鋼口付近の溶鋼は、酸素−オイルバーナーで加熱
した。

【００７２】１２０トン出鋼後も送酸とコークスインジ
ェクションを行いながらスラグフォーミング操業を行っ
て溶解を継続し、再度溶解炉内の溶鋼量が１８０トンに
なったら１２０トン出鋼することを繰り返した。表１の
結果は、この溶解を繰り返した５チャージの平均値を示
している。なお、表１の実施例１〜９は本発明の範囲内
であり、比較例１〜４は本発明の範囲から外れるもので
ある。比較例１〜３は溶解炉を密閉状態とし、比較例
１，２では空気吹き込みを１段で行い、比較例３では空
気の吹き込みを行わなかった。また、比較例４は従来の
バッチ操業を行ったものである。

【００７３】表１の結果から、実施例では、スクラップ
が常に溶解炉および予熱シャフトに存在し、しかも効率
よく未燃焼のＣＯガスを燃焼できることから、スクラッ
プの予熱効率が高く、電力原単位の低減が可能となるこ
とが確認された。この中でも特に、空気吹き込みの位置
および吹き込み空気量が好ましい範囲である実施例１，
２，４においては、平均してｔａｐ−ｔａｐ約４０分間
で１２０トンの溶鋼が得られ、酸素量３３Ｎｍ³／ｔ、
コークス原単位２６ｋｇ／ｔで電力原単位１７５〜１８
０ｋＷｈ／ｔが得られ、本発明を適用しなかった比較例
１〜４と比べ、６０〜１２０ｋＷｈ／ｔも電力原単位が
低かった。出鋼した１２０トンの溶鋼は取鍋炉（ＬＦ）
により１６２０℃に昇温し、連続鋳造により１７５×１
７５ｍｍのビレットを製造した。

【００７４】

【表１】

【００７５】（第２実施例）上記溶解炉において、送酸
量９５００Ｎｍ³／ｈｒ、コークス１２０ｋｇ／ｍｉ
ｎ、酸素量４５Ｎｍ³／ｔ、コークス原単位３６ｋｇ／
ｔとした以外は、実施例１と同様の溶解を実施した。そ
の際の空気吹き込み箇所と吹き込み条件および結果を表
２に示した。なお、表１の実施例１０〜１８は本発明の
範囲内であり、比較例５〜８は本発明の範囲から外れる
ものである。比較例５〜７は溶解炉を密閉状態とし、比
較例５，６では空気吹き込みを１段で行い、比較例７で
は空気の吹き込みを行わなかった。また、比較例８は従
来のバッチ操業を行ったものである。

【００７６】表２の結果から、本発明では、スクラップ
が常に溶解炉および予熱シャフトに存在し、しかも効率
よく未燃焼のＣＯガスを燃焼できることから、スクラッ
プの予熱効率が高く、電力原単位の低減が可能となるこ
とが確認された。この中でも特に、空気吹き込みの位置
および吹き込み空気量が好ましい範囲である実施例１
０，１１，１４においては、平均してｔａｐ−ｔａｐ約
３７分間で１２０トンの溶鋼が得られ、酸素量４５Ｎｍ
³／ｔ、コークス原単位３６ｋｇ／ｔで電力原単位１２
０ｋＷｈ／ｔが得られ、本発明を適用しなかった比較例
５〜８と比べ、８０〜１５０ｋＷｈ／ｔも電力原単位が
低かった。

【００７７】

【表２】

【００７８】（第３実施例）溶解炉（炉径；７．２ｍ、
高さ４ｍ）と予熱シャフト（５ｍＷ×３ｍＤ×７ｍＨ）
とが直結した直流アーク設備の溶解炉内および予熱シャ
フト内に、スクラップ１５０トンを装入し、溶解炉にて
２８インチの黒鉛電極により、最大６００Ｖ、１００ｋ
Ａの電源容量でアークを形成し、スクラップを溶解し
た。また炉側壁に設けた作業口より、水冷ランスを挿入
し、そこから９５００Ｎｍ³／ｈｒの量で送酸した。

【００７９】図３に示すように、予熱シャフト２の下部
に酸素含有ガスとしての空気を導入するためのガス導入
口１６を１段（４箇所）に設置し、さらに作業扉１５に
より溶解炉１への侵入空気量を調節可能とした。そし
て、作業扉１５およびガス導入口１６から空気を供給し
てＣＯを燃焼させた。その際のトータルの二次燃焼空気
量と各位置でのＯＤ（＝ＣＯ₂／（ＣＯ₂＋ＣＯ））の値
を表３に示す。また、その時の電力原単位と予熱シャフ
ト上部のガス組成を測定した。

【００８０】なお、炉内に溶鋼が溜まってきた時点で、
１２０ｋｇ／ｍｉｎでコークスをスラグ中にインジェク
ションしスラグフォーミング操業に移行し、黒鉛電極の
先端をフォーミングスラグ中に埋没させた。この時の電
圧は４００Ｖに設定した。予熱シャフト内のスクラップ
が溶解炉内でのスクラップの溶解に伴って下降したら、
予熱シャフト上部からスクラップ装入バケットからスク
ラップを供給し、予熱シャフト内のスクラップの高さを
一定の高さに保持した。

【００８１】このように、溶解炉内および予熱シャフト
内に連続してスクラップが存在する状態で溶解を進行さ
せ、溶解炉内に１８０トンの溶鋼が生成した段階で、６
０トンを炉内に残し、１チャージ分の１２０トンの溶鋼
を出鋼口から取鍋に出鋼した。出鋼時の溶鋼の温度は１
５５０℃であった。溶鋼中のＣ濃度は０．１％であっ
た。出鋼口付近の溶鋼は、酸素−オイルバーナーで加熱
した。

【００８２】１２０トン出鋼後も送酸とコークスインジ
ェクションを行いながらスラグフォーミング操業を行っ
て溶解を継続し、再度溶解炉内の溶鋼量が１８０トンに
なったら１２０トン出鋼することを繰り返した。表３の
結果は、この溶解を繰り返した５チャージの平均値を示
している。なお、表３の実施例１９は本発明の範囲内で
あり、比較例９は本発明の範囲から外れるものである。
比較例９は溶解炉でのＯＤが０．７以上である。

【００８３】表３の結果から、実施例１９では、スクラ
ップの予熱効率が高く、電力原単位を低くすることがで
きることが確認された。この実施例では、平均してｔａ
ｐ−ｔａｐ約４０分間で１２０トンの溶鋼が得られ、酸
素量３６Ｎｍ³／ｔ、コークス原単位２６ｋｇ／ｔで電
力原単位１７５ｋＷｈ／ｔが得られた。一方、比較例９
では電力原単位は実施例１９に比べて低かったが、設備
トラブルおよび融着という操業トラブルが多発した。

【００８４】

【表３】

【００８５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
溶解室と、その上方に直結する予熱シャフトとを有する
アーク溶解設備を用いてスクラップ等の冷鉄源を溶解す
るので、溶解室への冷鉄源の搬送供給のための装置を特
に必要としない。また、冷鉄源が溶解室と予熱シャフト
に連続して存在する状態を保つように予熱シャフトへ冷
鉄源を供給しながら溶解室内の冷鉄源をアークにより溶
解し、溶解室に所定量の溶鋼が溜まった時点で溶解室お
よび予熱シャフトに冷鉄源が存在する状態で溶鋼を出鋼
するので、次チャージの冷鉄源の予熱も可能であり、極
めて高効率の冷鉄源の溶解を実現することができる。さ
らに、溶解室で発生した未燃焼ガスを、溶解室内の湯面
から予熱シャフト上部の冷鉄源の上端位置までの範囲に
おいて複数段に形成されたガス導入口から、冷鉄源装入
部分に酸素含有ガスを供給して燃焼させるので、設備破
損や、冷鉄源の酸化がない条件で、コントロール性良く
確実に効率良く燃焼させることができ、冷鉄源の予熱効
率を一層高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るアーク溶解設備を示
す断面図。

【図２】本発明の一実施形態に係るアーク溶解設備を示
す平面図。

【図３】本発明の他の実施形態に係るアーク溶解設備を
示す断面図。

【図４】本発明の実施例に適用したアーク溶解設備の一
部分を示す断面図。

【符号の説明】

１……溶解炉２……予熱シャフト３……鉄スクラップ４……スクラップ装入バスケット６……電極７……アーク８……溶鋼９……スラグ１２……ランス１３……バーナー１４……出鋼口１５……作業扉（スラグドア）１６……ガス導入口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者牧敏道東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者佐藤靖浩東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶解室と、その上方に直結する予熱シャ
フトとを有するアーク溶解設備を用いて冷鉄源を溶解す
る方法であって、冷鉄源が溶解室と予熱シャフトに連続
して存在する状態を保つように予熱シャフトへ冷鉄源を
連続的または断続的に供給しながら溶解室内の冷鉄源を
アーク加熱およびコークス等の補助熱源と酸素を溶解室
内に供給することによって溶解し、その際に溶解室内の
湯面位置から予熱シャフト上部の冷鉄源の上端位置まで
の範囲において複数段に形成されたガス導入口から、冷
鉄源装入部分に酸素含有ガスを供給して溶解室から発生
する未燃焼ガスを燃焼させ、溶解室に所定量の溶鋼が溜
まった時点で溶解室および予熱シャフトに冷鉄源が存在
する状態で溶鋼を出鋼することを特徴とする冷鉄源の溶
解方法。
【請求項２】前記溶解室湯面からシャフト上部の冷鉄
源上端位置までの長さをＬとした場合に、０．５Ｌの位
置より下方に２段以上のガス導入口を形成し、前記酸素
含有ガスはこれらのガス導入口から導入されることを特
徴とする請求項１に記載の冷鉄源の溶解方法。
【請求項３】前記溶解室湯面からシャフト上部の冷鉄
源上端位置までの長さをＬとした場合に、０．５Ｌの位
置より下方に２段以上５段以下のガス導入口を形成し、
前記酸素含有ガスはこれらのガス導入口から導入される
ことを特徴とする請求項２に記載の冷鉄源の溶解方法。
【請求項４】前記酸素含有ガスの全吹き込み量は、そ
の中の酸素濃度と流量から計算される酸素量Ｑinが、溶
解室内に吹き込む酸素量Ｑ（Ｎｍ³／ｍｉｎ）に対し、
以下の（Ａ）式に示す関係になるようにすることを特徴
とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の
冷鉄源の溶解方法。０．５５Ｑ≦Ｑin≦０．９Ｑ ……（Ａ）
【請求項５】前記溶解室内に吹き込む酸素量が２５Ｎ
ｍ³／ｔ以上であることを特徴とする請求項１ないし請
求項４のいずれか１項に記載の冷鉄源の溶解方法。
【請求項６】溶解中および出鋼時に、溶解室および予
熱シャフトに１チャージ分の５０％以上の冷鉄源が残存
していることを特徴とする請求項１ないし請求項５のい
ずれか１項に記載の冷鉄源の溶解方法。
【請求項７】溶鋼の出鋼時に溶鋼を加熱することを特
徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載
の冷鉄源の溶解方法。
【請求項８】溶解室と、冷鉄源を予熱する予熱シャフ
トとを有するアーク溶解設備を用いて冷鉄源を溶解する
方法であって、冷鉄源を予熱シャフトから供給しながら
溶解室内の冷鉄源をアーク加熱およびコークス等の補助
熱源と酸素とを溶解室内に供給することにより溶解し、
その際に溶解室内の湯面位置から予熱シャフト上部の冷
鉄源の上端位置までの範囲において複数段に形成された
ガス導入口から、冷鉄源装入部分に酸素含有ガスを供給
して溶解室から発生する未燃焼ガスを燃焼させることを
特徴とする冷鉄源の溶解方法。
【請求項９】溶解室と、その上方に直結する予熱シャ
フトとを有するアーク溶解設備を用いて冷鉄源を溶解す
る方法であって、冷鉄源が溶解室と予熱シャフトに連続
して存在する状態を保つように予熱シャフトへ冷鉄源を
連続的または断続的に供給しながら溶解室内の冷鉄源を
アーク加熱およびコークス等の補助熱源と酸素を溶解室
内に供給することによって溶解し、その際に、溶解室内
に空気を侵入させ、ＣＯ₂／（ＣＯ₂＋ＣＯ）をＯＤとし
た場合にＯＤ＜０．７となるように溶解室内で未燃焼ガ
スを燃焼させ、かつ溶解室内の湯面位置から予熱シャフ
ト上部の冷鉄源の上端位置までの範囲において一段また
は複数段に形成されたガス導入口から、冷鉄源装入部分
に酸素含有ガスを供給して溶解室から発生する未燃焼ガ
スを燃焼させ、溶解室に所定量の溶鋼が溜まった時点で
溶解室および予熱シャフトに冷鉄源が存在する状態で溶
鋼を出鋼することを特徴とする冷鉄源の溶解方法。
【請求項１０】溶解室と、冷鉄源を予熱する予熱シャ
フトとを有するアーク溶解設備を用いて冷鉄源を溶解す
る方法であって、冷鉄源を予熱シャフトから供給しなが
ら溶解室内の冷鉄源をアーク加熱およびコークス等の補
助熱源と酸素とを溶解室内に供給することにより溶解
し、その際に、溶解室内に空気を侵入させ、ＣＯ₂／
（ＣＯ₂＋ＣＯ）をＯＤとした場合にＯＤ＜０．７とな
るように溶解室内で未燃焼ガスを燃焼させ、かつ溶解室
内の湯面位置から予熱シャフト上部の冷鉄源の上端位置
までの範囲において一段または複数段に形成されたガス
導入口から、冷鉄源装入部分に酸素含有ガスを供給して
溶解室から発生する未燃焼ガスを燃焼させることを特徴
とする冷鉄源の溶解方法。
【請求項１１】０．３＜ＯＤとなるように溶解室内で
未燃焼ガスを燃焼させることを特徴とする請求項９また
は請求項１０に記載の冷鉄源の溶解方法。
【請求項１２】冷鉄源を溶解するための溶解室と、そ
の上方に直結し、冷鉄源を予熱する予熱シャフトと、溶
解室内で冷鉄源を溶解するためのアーク電極と、冷鉄源
が溶解室と予熱シャフトに連続して存在する状態を保つ
ように予熱シャフトへ冷鉄源を連続的または断続的に供
給する冷鉄源供給手段と、前記溶解室にコークス等の補
助熱源を供給する補助熱源供給手段と、前記溶解室に酸
素を供給する酸素供給手段と、溶解室内の湯面位置から
予熱シャフト上部の冷鉄源の上端位置までの範囲におい
て、冷鉄源装入部分に溶解室から発生する未燃焼ガスを
燃焼させるための酸素含有ガスを導入する複数段のガス
導入口とを有し、溶解室内の冷鉄源をアークおよび補助
熱源と酸素により溶解することを特徴とする冷鉄源の溶
解設備。
【請求項１３】前記溶解室湯面からシャフト上部の冷
鉄源上端位置までの長さをＬとした場合に、前記ガス導
入口は、０．５Ｌの位置より下方に２段以上形成されて
いることを特徴とする請求項１２に記載の冷鉄源の溶解
設備。
【請求項１４】前記ガス導入口は、０．５Ｌの位置よ
り下方に２段以上５段以下形成されていることを特徴と
する請求項１３に記載の冷鉄源の溶解設備。
【請求項１５】前記出鋼口近傍に設けられた溶鋼を加
熱するための加熱手段をさらに有することを特徴とする
請求項１２ないし請求項１４のいずれか１項に記載の冷
鉄源の溶解設備。
【請求項１６】冷鉄源を溶解するための溶解室と、冷
鉄源を予熱する予熱シャフトと、溶解室内で冷鉄源を溶
解するためのアーク電極と、前記溶解室にコークス等の
補助熱源を供給する補助熱源供給手段と、前記溶解室に
酸素を供給する酸素供給手段と、溶解室内の湯面位置か
ら予熱シャフト上部の冷鉄源の上端位置までの範囲にお
いて、冷鉄源装入部分に溶解室から発生する未燃焼ガス
を燃焼させるための酸素含有ガスを導入する複数段のガ
ス導入口とを有し、溶解室内の冷鉄源をアークおよび補
助熱源と酸素により溶解することを特徴とする冷鉄源の
溶解設備。
【請求項１７】冷鉄源を溶解するための溶解室と、そ
の上方に直結し、冷鉄源を予熱する予熱シャフトと、溶
解室内で冷鉄源を溶解するためのアーク電極と、冷鉄源
が溶解室と予熱シャフトに連続して存在する状態を保つ
ように予熱シャフトへ冷鉄源を連続的または断続的に供
給する冷鉄源供給手段と、前記溶解室にコークス等の補
助熱源を供給する補助熱源供給手段と、前記溶解室に酸
素を供給する酸素供給手段と、前記溶解室内に未燃焼ガ
スを燃焼させるための空気を導入する空気導入部と、溶
解室内の湯面位置から予熱シャフト上部の冷鉄源の上端
位置までの範囲において、冷鉄源装入部分に溶解室から
発生する未燃焼ガスを燃焼させるための酸素含有ガスを
導入する一段または複数段のガス導入口とを有し、溶解
室内の冷鉄源をアークおよび補助熱源と酸素により溶解
することを特徴とする冷鉄源の溶解設備。
【請求項１８】冷鉄源を溶解するための溶解室と、冷
鉄源を予熱する予熱シャフトと、溶解室内で冷鉄源を溶
解するためのアーク電極と、前記溶解室にコークス等の
補助熱源を供給する補助熱源供給手段と、前記溶解室に
酸素を供給する酸素供給手段と、前記溶解室内に未燃焼
ガスを燃焼させるための空気を導入する空気導入部と、
溶解室内の湯面位置から予熱シャフト上部の冷鉄源の上
端位置までの範囲において、冷鉄源装入部分に溶解室か
ら発生する未燃焼ガスを燃焼させるための酸素含有ガス
を導入する一段または複数段のガス導入口とを有し、溶
解室内の冷鉄源をアークおよび補助熱源と酸素により溶
解することを特徴とする冷鉄源の溶解設備。