TW202436631A

TW202436631A - 鐵水的製造方法

Info

Publication number: TW202436631A
Application number: TW112143468A
Authority: TW
Inventors: 小笠原太; 小田信彦; 堤康一; 中井由枝
Original assignee: 日商杰富意鋼鐵股份有限公司
Priority date: 2023-03-07
Filing date: 2023-11-10
Publication date: 2024-09-16
Also published as: JPWO2024185210A1; TWI881534B; WO2024185210A1

Abstract

本發明提供一種生產性高、減少電力消耗率、熔解冷鐵源的技術。一種鐵水的製造方法，使用包括熔解室及預熱室的電爐，利用電能熔解冷鐵源，所述鐵水的製造方法中，將包括噴出燃料的噴射孔及噴出助燃性氣體的噴射孔且自該噴射孔向所述熔解室內的鐵水噴射火焰的燃燒器配置於所述熔解室中，以於藉由所述燃燒器而形成的火焰中通過的方式吹入粉狀或加工成粉狀的副原料，進而將藉由所述燃燒器的燃燒而生成的排氣向預熱室導流，於對所述預熱室內的冷鐵源進行預熱時，調節所述燃燒器中使用的燃料或所述副原料的供給速度，將所述預熱室內的冷鐵源於規定的溫度下預熱。

Description

鐵水的製造方法

本發明是有關於一種生產性高、減少電力消耗率、熔解冷鐵源的技術。

近年來，就防止全球變暖的觀點而言，鋼鐵行業中亦推進削減化石燃料的消耗量來減少CO ₂氣體的產生量的技術開發。先前的一貫作業鋼鐵廠中，利用炭對鐵礦石進行還原而製造生鐵水。對於製造該生鐵水而言，為了鐵礦石的還原等，每1 t生鐵水需要500 kg左右的炭源。另一方面，於以鐵系廢料或固體還原鐵等冷鐵源為主原料製造鋼水的情況下，不需要鐵礦石的還原所需的炭源，僅需要對於將冷鐵源熔解而言充分的熱量的能量。因此，能夠大幅減少CO ₂排出量。

於冷鐵源高調配操作中，大多使用電弧爐或感應熔解爐等電爐。此時，利用電力來賦予冷鐵源的大多數熔解熱。為了提高生產性或削減電力消耗率，例如於電弧爐的一般的操作中，採用如以下般的技術。1）將助燃燃燒器配置於爐壁或排渣口，促進冷點（cold spot）等冷鐵源的熔解。2）進行自氧氣供給噴槍（lance）供給氧來賦予鐵的氧化熱的所謂的富氧操作。

然而，於富氧操作中，與鐵的氧化損失相伴的良率降低成為問題。另外，於使用助燃燃燒器的情況下，由於燃燒器火焰形成於鐵水表面上的爐體上部，因此向爐內鐵水的賦熱效率低，供給的熱量大多作為排氣顯熱排出。因此，即便可削減電力消耗率，亦包括燃料在內的合計能量投入量的削減效果亦小。理想的是能夠高效率地使爐內的鐵水及冷鐵源賦熱的熱賦予手段。

作為高效率的熱賦予手段，例如於專利文獻1或專利文獻2中揭示了於鐵浴型熔融還原爐中與供給氧化性氣體的頂吹噴槍分開地設置投入粉粒狀礦石的噴槍的技術。於該技術中，於噴槍的前端部設置礦石的流通孔並且設置包含吹入燃料及氧的噴射孔的燃燒器，以於由該燃燒器產生的火焰中通過的方式供給礦石。此時，藉由於火焰中受到加熱的礦石向爐內的鐵水傳遞熱量，而顯示出燃燒器燃燒熱的利用飛躍性地提高。自於燃燒器火焰中藉由燃燒器燃燒而產生的氣體向粉粒體傳熱，藉此顯示出藉由燃燒器燃燒而產生的氣體的溫度即排氣溫度亦降低。 [現有技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本專利特開2007-138207號公報專利文獻2：日本專利特開2008-179876號公報

[發明所欲解決之課題]

然而，所述現有技術存在以下問題。於不向燃燒器火焰中供給粉體而利用燃燒器單體進行加熱的情況下，如上所述，燃燒器燃燒熱向爐內鐵水的賦熱效率變低。而且，由於排氣顯熱增加，因此熱被排出至爐外。如專利文獻1或專利文獻2所記載般，藉由添加粉粒體，燃燒器燃燒熱向粉體傳熱，藉由燃燒器燃燒而產生的氣體的溫度降低。但是，於粉粒體的供給速度小的情況下，其傳熱量亦變低，向爐內鐵水的賦熱效率亦變低，燃燒氣體溫度的降低量亦小。作為用於向爐內鐵水的高效率賦熱及降低排氣溫度的條件，於專利文獻2所記載的熔融還原處理中，示出了於將粉體的供給速度設為S（kg/min）且將每單位時間的燃燒器燃料的發熱量設為Q（MJ/min）時，將粉體燃料比S/Q設為0.3以上。即，示出了需要供給對於燃燒器的燃燒熱而言為充分量的粉粒體。

此情況意味著燃燒器的發熱量及能夠向爐內鐵水賦予熱的量受到精煉處理中能夠供給的粉粒體的量的制約。於供給了較精煉處理本來需要的粉粒狀副原料而言多餘的粉粒體的情況下，額外地需要用於將多餘地供給的粉粒體加熱至鐵水溫度為止的顯熱，產生超過由燃燒器賦予的熱量的熱損失。

本發明是鑒於此種情況而成者，目的在於在電爐中提供高效率的熱賦予手段，並提出一種生產性高、減少電力消耗率、熔解冷鐵源的技術。 [解決課題之手段]

有利地解決所述課題的本發明的鐵水的製造方法使用包括熔解室及預熱室的電爐，利用電能熔解冷鐵源，所述鐵水的製造方法的特徵在於，將包括噴出燃料的噴射孔及噴出助燃性氣體的噴射孔且自所述噴射孔向所述熔解室內的爐內容物噴射火焰的燃燒器配置於所述熔解室中，以於藉由所述燃燒器而形成的火焰中通過的方式吹入粉狀或加工成粉狀的副原料，進而將藉由所述燃燒器的燃燒而生成的排氣向預熱室導流，於對所述預熱室內的冷鐵源進行預熱時，調節所述燃燒器中使用的燃料或所述副原料的供給速度，將所述預熱室內的冷鐵源於規定的溫度下預熱。

再者，本發明的鐵水的製造方法中，（a）將所述冷鐵源的預熱溫度的上限設為1200℃ （b）將每單位時間於所述燃燒器中使用的燃料的發熱量設為Q（MJ/min），將所述副原料的供給速度設為S（kg/min），使粉體燃料比S/Q（kg/MJ）成為0.10以上且0.50以下（c）所述電爐是包括立式預熱室的電爐等可成為更佳的解決手段。 [發明的效果]

根據本發明，藉由經由燃燒器火焰供給粉粒體，粉粒體於燃燒器火焰中被加熱而成為傳熱介質，因此能夠將燃燒器燃燒熱高效率地用於電爐的熔解室內的冷鐵源或鐵水的加熱，從而能夠削減電力的使用量。進而，將藉由所述燃燒器的燃燒而產生的高溫排氣導通至與配置有燃燒器的熔解室位於不同位置的預熱室內，用於填充於該預熱室中的冷鐵源的加熱。藉此，亦能夠有效地利用排氣的顯熱。將藉由排氣顯熱而預熱的冷鐵源裝入熔解室內，藉此與添加未預熱的冷鐵源的情況相比，能夠以少的電力消耗率熔解規定量的冷鐵源。因此，會縮短電爐的排放熔體-排放熔體間時間，即，提高生產性。能夠將燃燒器燃燒熱的排氣顯熱有效用於冷鐵源預熱，因此向體系外的散熱亦減少，熱效率提高。

此外，調節燃燒器中使用的燃料或副原料的供給速度，將預熱室內的冷鐵源於規定的溫度下預熱。因此，不需要過剩的副原料，可將燃燒器的燃燒熱適當地分配給向熔解室內熔融金屬的賦熱及預熱室內冷鐵源的預熱。因此，能夠高效率地將燃燒器的燃燒熱有效用於冷鐵源熔解。

以下，對本發明的實施方式進行具體說明。再者，各圖式是示意性的圖，有時與現實中不同。另外，以下的實施方式是例示用於將本發明的技術思想具體化的裝置或方法者，並不將結構確定為下述結構。即，本發明的技術思想可於申請專利範圍中記載的技術範圍內施加各種變更。

圖1是表示作為本發明的一實施方式的電爐的交流電弧爐101的概要的縱剖面示意圖，表示交流電弧型電爐操作的形態樣式。於本實施方式中，電爐101包括：熔解室1，藉由電弧加熱而熔解作為冷鐵源x的鐵系廢料；以及預熱室2，用於對供給至該熔解室1的鐵系廢料x進行預熱。

熔解室1的上部由能夠開閉的水冷結構的爐蓋4覆蓋。於熔解室1的大致中央部，貫通爐蓋4自上方插入多根電極5，構成藉由於該些電極5之間釋放電弧而熔解鐵系廢料的電弧加熱部A。通常，電極5包含石墨等，能夠上下移動。亦可藉由自爐底吹入氣體而進行攪拌。

於熔解室1的遠離電弧加熱部A的位置的上部連接設置有軸型（立式）的預熱室2，該預熱室2相對於熔解室1以上下的關係連通。於該預熱室2的上部設置有能夠開閉的廢料裝入口20。另外，於預熱室2的上側部設置有排氣口21，於該排氣口21連接有排氣管道6。該排氣管道6與抽吸鼓風機（未圖示）連接，藉由基於該抽吸鼓風機的抽吸，熔解室1中產生的高溫的排氣流向預熱室2，於通過該預熱室2後，自排氣管道6排氣。再者，於排氣管道6的中途設置有集塵機（未圖示）。

懸掛於行駛台車16的底開式的供給用料罐13可於預熱室2的上方移動，自該供給用料罐13通過廢料裝入口20向預熱室2內裝入鐵系廢料x。

於預熱室的下部設置有澆口22，來劃分熔解室1與預熱室2。澆口22設置有貫通孔，以使熔解室1內的高溫排氣可導通至預熱室。視需要打開澆口，將預熱室2內的鐵系廢料x裝入熔解室。由於填充於預熱室2及空間部分1a的鐵系廢料x的自身重量，空間部分1a內的鐵系廢料x自然地向電弧加熱部A側推壓。

於熔解室1中，亦可面向預熱室2的下方的空間部分1a，設置有用於將填充於該空間部分1a中的鐵系廢料x向基於電極5的電弧加熱部A側推壓的推壓機（推桿）。該推壓機3較佳為設置成能夠貫通熔解室1的側壁而向電弧加熱部A（於本實施方式中為爐中心方向）方向進退，藉由驅動裝置（未圖示）進行驅動，於其前端將空間部分1a內的鐵系廢料x向電弧加熱部A側推壓。

於本實施方式中，將燃燒器噴槍9自設置於爐蓋4的燃燒器噴槍插入孔以能夠升降的方式插入熔解室1中。再者，於圖1的例子中，將燃燒器噴槍9自爐蓋以能夠垂直升降的方式插入，但並不限定於此。亦可將燃燒器噴槍9自爐壁的上方以朝向爐內傾斜的方式插入。另外，燃燒器不限於能夠升降的噴槍形式，亦可為噴嘴部固定於爐蓋或爐壁的形態。另外，亦可對所述燃燒器賦予送氧功能且自所述燃燒器進行送氧。燃燒器噴槍9向收容於熔解室1中的冷鐵源x或鐵水m等爐內容物的表面噴射燃燒器火焰9a。

再者，於熔解室1中，亦可貫通爐蓋4自上方插入氧吹入噴槍或炭材吹入噴槍。

可將空氣或氮等作為搬運用氣體，將包含焦炭、炭、煤炭、木炭、石墨等的一種以上的炭材自炭材吹入噴槍吹入熔融熔渣s中。另外，亦可自氧吹入噴槍供給（噴射）氧，利用該氧推開熔融熔渣，向鐵水m吹入氧。

再者，亦可自氧吹入噴槍吹入含氧氣體（例如純氧與空氣的混合氣體）而非純氧。

於熔解室1中，在與設置有預熱室2的一側相反的一側的爐底設置有熔體排放口11。另外，於其上方的側壁設置有出渣口12。該些熔體排放口11與出渣口12被填充於內部的填塞砂或泥漿劑（mud material）、在外側按壓其的熔體排放用門14、出渣用門15封閉。

圖1是裝入作為冷鐵源x的鐵系廢料並開始通電來進行冷鐵源x的熔解的狀態。於該期間，自燃燒器噴槍9經由燃燒器火焰9a吹附粉狀副原料9b，促進冷鐵源x的熔解。於該操作中，較佳為使用以利用太陽光或風力、水力等可再生能源製造的氫氣為主體的燃料。所謂以氫氣為主體的燃料是指氫氣或富氫氣體燃料，作為富氫氣體燃料，可使用氫氣與甲烷氣體、天然氣或石油氣體的混合氣體。就削減CO ₂的觀點而言，較佳為混合50 vol%以上的氫氣。

於所述實施方式中，使用具有三根電極的交流電弧爐101作為電爐，但亦可為具有上部電極及下部電極的直流電弧爐。於使用電弧爐101作為電爐的情況下，電極5及電弧存在於爐體的中央部，燃燒器噴槍9的設置位置受到限定。本實施方式的燃燒器如下述中所說明般，即便使用以氫氣為主體的燃料，亦可藉由適當地吹入粉狀副原料9b來減少燃燒器火焰9a的溫度，因此可不使爐壁的水冷面板或爐床的耐火物等產生損耗地進行操作。

圖2中以概略圖的形式示出作為所述實施方式中使用的燃燒器噴槍9的一形態例的燃燒器噴槍9的前端部30。於中心配置具有噴射孔的粉體供給管31，於其周圍依次配置具有噴射孔的燃料供給管32及助燃性氣體供給管33。其外側包括具有冷卻水通路34的外殼35。自設置於粉體供給管31的外周部的噴射孔供給燃料氣體36及助燃性氣體37，形成燃燒器火焰9a。然後，將自粉體供給管31噴射的粉狀副原料9b於該燃燒器火焰9a中加熱。藉此，粉狀副原料9b成為傳熱介質，因此能夠提高火焰對冷鐵源x或鐵水m等爐內容物的賦熱效率。其結果，能夠減少電量。作為助燃性氣體37，除了純氧以外，亦可應用氧與CO ₂或惰性氣體的混合氣體、空氣或富氧空氣。進而，可將搬運作為粉體的粉狀副原料9b的氣體設為惰性氣體或助燃性氣體。

於本實施方式的鐵水的製造方法中，例如於圖1所示的交流電弧爐101的熔解室1或預熱室2中，首先自供給用料罐13裝入作為主原料的鐵系廢料等冷鐵源x。於將初次裝入的冷鐵源x裝入熔解室1中後，開始通電。然後，將設置於爐內上部的燃燒器噴槍9插入至熔解室1內，利用電力及燃燒器火焰9a的燃燒熱進行冷鐵源x的加熱。排氣通向預熱室2內，用於預熱室2內的冷鐵源x的預熱。

初次裝入的冷鐵源x進一步進行熔解，於成為平坦浴（flat bath）狀態（即便有未熔解的冷鐵源x亦浸漬於鐵水m內的狀態）後，視需要自出渣口12進行排渣，然後打開澆口22，將預熱室2內的冷鐵源x裝入熔解室1內。於預熱室2內的冷鐵源x裝入後，自預熱室2上部將追加的冷鐵源x裝入預熱室2內。就確保生產性的觀點而言，較佳為於自預熱室2追加裝入冷鐵源x的過程中以及向預熱室2新追加裝入的過程中亦連續地實施通電及燃燒器加熱。再者，所述追加裝入次數亦可為三次以上。

發明者等人使用圖1所示的包括熔解室及預熱室的交流電弧爐、或無預熱室的通常的交流電弧爐，對燃料氣體流量或粉體的供給速度進行各種變更，調查對爐內容物的賦熱效率、或使用包括預熱室的交流電弧爐時冷鐵源的預熱溫度。此處，將粉狀副原料9b的供給速度S（kg/min）相對於燃燒器噴槍9中使用的燃料36的每單位時間的發熱量Q（MJ/min）的比設為粉體燃料比S/Q。

其結果，於具有預熱室的交流電弧爐中，於供給相對於燃料氣體的發熱量而言為充分量的粉粒體的情況下，具體而言，於粉體燃料比S/Q為0.30～0.50（kg/MJ）的範圍內，燃燒器的火焰溫度為1500℃以下。而且，確認到對爐內容物的賦熱效率提高效果、電力消耗率削減效果及生產性提高效果。該些效果是於相同的粉體燃料比下，與無預熱室的交流電弧爐相比具有更優異的結果。認為其原因在於燃燒器燃燒氣體的顯熱有效地有助於預熱室內的冷鐵源預熱，因此排出至爐外的排氣顯熱進一步減少。於粉體燃料比S/Q超過0.50（kg/MJ），即，燃料的發熱量相對於粉粒體的供給量而言過少的情況下，存在電力消耗率削減效果與生產性提高效果變小之虞。

進而，於燃料的發熱量相對於粉粒體的供給量過多的情況下，具體而言，即便於粉體燃料比S/Q低於0.30（kg/MJ）的情況下，亦確認到電力削減效果與生產性提高效果。通常，於不具有預熱室的電爐中，若以該範圍的粉體燃料比S/Q進行操作，則排氣溫度變得過高，對爐內容物的賦熱效率亦變低，電力消耗率削減效果及生產性提高效果亦變小。另一方面，於具有預熱室的電爐中，燃燒器燃燒熱中有助於粉粒體的加熱的效率變低，雖然燃燒器火焰溫度及排氣溫度亦為1500℃以上的高溫，但可對預熱室內的冷鐵源進行預熱。因此，能夠使向爐外排出的排氣顯熱低。即，發現能夠不受精煉處理所需的粉粒體供給的制約地高效率地利用燃燒器燃燒熱。再者，於實施進一步降低粉體燃料比S/Q的值的條件的情況下，預熱室內的冷鐵源的預熱溫度上升，於預熱溫度超過1200℃的時間點，預熱室內的冷鐵源彼此熔敷，產生難以自預熱室排出之虞。因此，預熱室內的冷鐵源預熱溫度的上限較佳為設為1200℃。另外，調查的結果亦發現，若粉體燃料比S/Q為0.10（kg/MJ）以上，則預熱室內的冷鐵源的預熱溫度為1200℃以下。再者，雖然不限定預熱室內的冷鐵源的預熱溫度的下限，但就熱效率的觀點而言，較佳為超過向預熱室裝入的時間點下的冷鐵源的溫度，預熱溫度更佳為300℃以上，進而佳為超過500℃。為了將預熱室內的冷鐵源預熱溫度調整為適當的溫度，較佳為調整排風機的流量、或者調整電爐的爐體側的開口部寬度等，來調整來自周圍的捲入空氣流量。

作為粉體種類，可使用粉狀或加工成粉狀的作為副原料9b的造渣材料、粉塵（dust）等。為了於燃燒器火焰中有效率地進行加熱，需要增大比表面積，較佳為粒徑100 μm左右以下。於副原料的粒度大的情況下，較佳為藉由粉碎等將粒徑加工至100 μm左右以下。此處，粒徑以體積基準的50%通過率表示。

較佳為使用利用鐵系廢料或減少了CO ₂排出量的還原劑進行還原的固體還原鐵作為冷鐵源x。固體還原鐵雖然亦取決於品種，但作為源自鐵礦石的脈石成分為10質量%〜20質量%左右的SiO ₂或Al ₂O ₃而含有。於熔解固體還原鐵時，該些成為熔渣s，存在於鐵水m的熔體面上。該熔渣s於該狀態下為高熔點組成，容易固化而附著於爐壁，從而有可能引起操作阻礙。

因此，若將進行所述燃燒器加熱而供給的粉狀副原料9b設為石灰，則可將熔渣s中的鹼度、即質量比的CaO/SiO ₂控制在1.0左右，因此較佳。因此，能夠使熔渣s低熔點化，並抑制熔渣s的固化。進而，藉由被加熱的粉體而對熔渣s賦予熱，因此可獲得促進熔渣渣化的效果。再者，如上所述亦可於熔渣s被渣化後，使排渣口開口，於熔解過程中或熔體排放前進行排渣。

另外，作為電爐，只要是使用電能來熔解冷鐵源而獲得鐵水的電爐，則能夠應用。例如，若為電弧爐，則不僅為所述交流或直流的電弧爐，而且亦可為將索德伯格（soderberg）式自焙電極等浸漬於熔渣內並進行加熱的浸漬型電弧爐。另外，亦可為利用來自設置於爐內的發熱體的輻射或爐內的對流及傳導熱對被加熱物進行加熱的間接式電阻爐。進而，亦可為電漿電弧熔解爐。

於本實施方式中熔解的鐵水m與作為主原料的鐵系廢料或固體還原鐵的金屬組成為相同的組成，通常是C含量較少的鋼水。為了調整成分，可於熔解的電爐中直接進行合金添加，或者亦可藉由氧吹煉進行精脫炭處理或脫磷處理等。進而，亦可於熔體排放後進行鋼水脫硫處理、真空脫氣處理等二次精煉。之後，經過連續鑄造等鑄造步驟，製造出鑄片等半成品。 [實施例]

使用不具有預熱室的交流電弧爐（A）、以及與圖1所示者相同的包括熔解室及預熱室的交流電弧爐（B），進行冷鐵源熔解試驗。使用廢料作為使用冷鐵源，合計裝入量設為100 t。

於任一電爐的爐蓋設置包括燃料供給線及氧供給線的燃燒器噴槍，將燃燒器噴槍的前端部設為與圖2所示者相同的多重管結構。作為燃燒器燃料，使用丙烷氣體。將不使用燃燒器的情況、供給燃燒器燃料但不供給粉體而利用燃燒器火焰單體對爐內容物進行加熱的情況、以及於燃燒器火焰中吹入粉狀石灰的情況加以比較。將熔體排放溫度設為1650℃。

於通電開始後，初次裝入的冷鐵源進行熔解，爐內的裝入物的高度下降，於爐內上部形成空間的時間點使燃燒器噴槍下降，且併用利用燃燒器火焰進行的加熱。粉體的供給是搬運氣體使用氬氣。以S=100 kg/min的供給速度向電爐內供給合計50 kg/t的粉狀石灰。使作為燃料氣體的丙烷氣體於電爐的每次加熱中在2.2 Nm ³/min～14 Nm ³/min之間變化。粉體燃料比S/Q成為0.08 kg/MJ～0.51 kg/MJ。另外，作為用於在各自的加熱中使作為燃料氣體的丙烷燃燒的助燃性氣體而供給氧氣。初次裝入的冷鐵源進一步進行熔解，於成為平坦浴狀態（即便有未熔解冷鐵源亦浸漬於熔融金屬內的狀態）後，自排渣口進行排渣，然後中斷通電及燃燒器使用，打開爐蓋進行第二次以後的冷鐵源的裝入。於裝入第二次的冷鐵源後，重新開始通電，與初次裝入後同樣地進行操作。如此最終獲得1650℃的鋼水，並將熔體排放至澆包中。

關於各處理條件，進行電力消耗率、電爐處理時間、燃燒器燃燒熱的賦熱效率的比較。電力消耗率將各處理條件的使用電量除以處理No.1的使用電量後的值作為指數。電爐處理時間是自通電開始到熔體排放開始的時間（分鐘）。燃燒器燃燒熱的賦熱效率表示燃燒器燃料的發熱量中的對爐內容物賦熱的熱量的比率。另外，於交流電弧爐（B）的情況下，利用放射溫度計測定即將裝入爐內之前的預熱室內下部的廢料溫度，將該溫度作為冷鐵源預熱溫度。將其結果示於表1中。表1中一併記載了電爐的種類、燃燒器的規格。

[表1]

No.	電爐種類	燃燒器	電力消耗率指數	電爐處理時間	燃燒器燃燒熱的賦熱效率	冷鐵源的預熱溫度	備註
使用	粉體供給速度S	丙烷供給速度	粉體燃料比 S/Q
有無	kg/min	Nm ³/min	kg/MJ	-	min	%	℃
1	A	無	-	-	-	1.00	80	-	-	先前例
2	A	有	-	2.2	-	1.00	80	15	-	比較例
3	A	有	100	2.2	0.51	0.95	76	70	-	比較例
4	A	有	100	2.8	0.40	0.90	72	70	-	比較例
5	A	有	100	3.2	0.35	0.85	68	70	-	比較例
6	A	有	100	3.7	0.30	0.80	64	70	-	比較例
7	A	有	100	4.0	0.28	0.79	63	55	-	比較例
8	A	有	100	4.4	0.25	0.79	63	40	-	比較例
9	A	有	100	5.6	0.20	0.78	62	30	-	比較例
10	A	有	100	11.1	0.10	0.77	62	20	-	比較例
11	A	有	100	12.3	0.09	0.77	62	18	-	比較例
12	A	有	100	14.0	0.08	0.77	62	16	-	比較例
13	B	有	100	2.2	0.51	0.90	72	80	500	發明例
14	B	有	100	2.8	0.40	0.85	68	80	550	發明例
15	B	有	100	3.2	0.35	0.80	34	80	580	發明例
16	B	有	100	3.7	0.30	0.75	60	80	620	發明例
17	B	有	100	4.0	0.28	0.71	57	80	650	發明例
18	B	有	100	4.4	0.25	0.67	54	79	740	發明例
19	B	有	100	5.6	0.20	0.64	51	79	950	發明例
20	B	有	100	11.1	0.10	0.60	48	78	1180	發明例
21	B	有	100	12.3	0.09	0.57	46	77	1210	發明例
22	B	有	100	14.0	0.08	0.55	44	77	1250	發明例

相對於使用不具有預熱室的交流電弧爐（A）、且不使用燃燒器的處理No.1，於利用燃燒器火焰單體對爐內容物進行加熱的處理No.2中，燃燒器燃燒熱不會有效地賦熱，電力消耗率、電爐處理時間大致相同。於在燃燒器火焰內對粉石灰進行加熱的處理No.3～處理No.12中，結果為電力消耗率及電爐處理時間減少。其原因在於在燃燒器火焰內粉石灰被加熱，燃燒器燃燒熱的一部分向爐內容物傳熱。然而，於燃料的發熱量相對於粉石灰供給速度過多的條件下（處理No.7～處理No.12），燃燒器燃燒熱的賦熱效率降低，電力消耗率及電爐處理時間的減少效果變小。其原因在於向粉石灰的傳熱量達到頂點，燃燒器燃燒熱中作為排氣顯熱排出的比例增加。

於包括熔解室及預熱室的交流電弧爐（B）中在燃燒器火焰內對粉石灰進行加熱的處理No.13～處理No.22中，與在無預熱室的交流電弧爐（A）中在燃燒器火焰內對粉石灰進行加熱的處理No.3～處理No.12同樣地，結果為電力消耗率及電爐處理時間削減。處理No.13～處理No.22以同一粉體燃料比S/Q進行比較，結果相對於處理No.3～處理No.12而言更優異。另外，於無預熱室的交流電弧爐（A）中，在燃料發熱量相對於粉石灰供給速度過多的水準（處理No.7～處理12）下，燃燒器賦熱效率降低，電力消耗率削減效果及電爐處理時間縮短效果達到頂點，於在包括預熱室的交流電弧爐（B）中進行的處理No.17～處理No.22中，即便是同一粉體燃料比S/Q，燃燒器賦熱效率亦不會降低。而且，隨著燃料發熱量的增加，觀察到電力消耗率減少效果及電爐處理時間縮短效果。

其原因在於，於燃料的發熱量相對於粉石灰供給速度過多的條件下，向粉石灰的傳熱量達到頂點，燃燒器燃燒氣體的溫度變高，即便如此，藉由使該氣體通向預熱室內，亦用於預熱室內的廢料預熱。而且，原因在於，最終的排氣顯熱變低。另外，獲得如下結果：隨著燃料發熱量相對於粉體供給速度增加，預熱室內的冷鐵源預熱溫度上升。於冷鐵源預熱溫度超過1200℃的條件下，預熱室內的廢料彼此熔敷，局部存在會引起即便打開預熱室下部的澆口亦無法裝入爐內等操作阻礙的加熱。預熱室內的廢料的預熱溫度較佳為設為1200℃以下。

本說明書中使用的質量的單位「t」表示10 ³kg。氣體的體積單位中標註的「N」表示於溫度0℃、壓力101325 Pa的標準狀態下的體積。 [產業上之可利用性]

根據本發明的鐵水的製造方法，可使用提高了賦熱效率、減少了CO ₂排出量的熱源來熔解冷鐵源，可削減電力消耗率，並且減輕環境負荷，於產業上有用。應用於需要添加減少了CO ₂排出量的熱源及粉狀副原料的精煉爐等的製程中而適宜。

1:熔解室 1a:空間部分 2:預熱室 3:推壓機 4:爐蓋 5:電極 6:排氣管道 7:氧吹入噴槍 8:炭材吹入噴槍 9:燃燒器噴槍 9a:燃燒器火焰 9b:（粉狀）副原料 10:爐壁 11:熔體排放口 12:出渣口 13:供給用料罐 14:熔體排放用門 15:出渣用門 16:行駛台車 20:廢料裝入口 21:排氣口 22:澆口 30:燃燒器噴槍前端部（噴嘴） 31:粉體供給管 32:燃料供給管 33:助燃性氣體供給管 34:冷卻水通路 35:外殼 36:燃料氣體 37:助燃性氣體 38:冷卻水 101:（交流）電弧爐（電爐） x:冷鐵源（鐵系廢料） m:鐵水 s:（熔融）熔渣 A:電弧加熱部

圖1是表示作為本發明的一實施方式的電爐的具有熔解室及預熱室的交流電弧爐的概要的縱剖面示意圖。圖2是所述實施方式中使用的燃燒器噴槍的前端部的縱剖面示意圖。

1:熔解室

1a:空間部分

2:預熱室

4:爐蓋

5:電極

6:排氣管道

9:燃燒器噴槍

9a:燃燒器火焰

9b:(粉狀)副原料

10:爐壁

11:熔體排放口

12:出渣口

13:供給用料罐

14:熔體排放用門

15:出渣用門

16:行駛台車

20:廢料裝入口

21:排氣口

22:澆口

101:(交流)電弧爐(電爐)

x:冷鐵源(鐵系廢料)

m:鐵水

s:(熔融)熔渣

A:電弧加熱部

Claims

一種鐵水的製造方法，使用包括熔解室及預熱室的電爐，利用電能熔解冷鐵源，所述鐵水的製造方法中，將包括噴出燃料的噴射孔及噴出助燃性氣體的噴射孔且自所述噴射孔向所述熔解室內的爐內容物噴射火焰的燃燒器配置於所述熔解室中，以於藉由所述燃燒器而形成的火焰中通過的方式吹入粉狀或加工成粉狀的副原料，進而將藉由所述燃燒器的燃燒而生成的排氣向預熱室導流，於對所述預熱室內的冷鐵源進行預熱時，調節所述燃燒器中使用的燃料或所述副原料的供給速度，將所述預熱室內的冷鐵源於規定的溫度下預熱。
如請求項1所述的鐵水的製造方法，其中，將所述冷鐵源的預熱溫度的上限設為1200℃。
如請求項1所述的鐵水的製造方法，其中，將每單位時間於所述燃燒器中使用的燃料的發熱量設為Q（MJ/min），將所述副原料的供給速度設為S（kg/min），使粉體燃料比S/Q（kg/MJ）成為0.10以上且0.50以下。
如請求項1所述的鐵水的製造方法，其中，所述電爐是包括立式預熱室的電爐。