JPS5841322B2

JPS5841322B2 - 製鋼用ア−ク式電気炉における溶解促進装置

Info

Publication number: JPS5841322B2
Application number: JP54143460A
Authority: JP
Inventors: 寿宏平坂
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-11-05
Filing date: 1979-11-05
Publication date: 1983-09-12
Also published as: JPS5669319A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は製鋼用アーク式電気炉における製鋼用材料の溶
解速度を向上させ、さらに炉に関する熱収支を改善する
方法に基づく具体的な装置に係るものである。

製鋼用アーク式電気炉で、銑鉄、鋼屑等を装入してこれ
らを溶解、精錬し鋼を製造する場合、熱源としては主と
して電力が使用され、さらに助燃剤として一部重油等′
が用いられることがある。

上記のような装入物である鋼屑、銑鉄等の溶解期には、
これがアークとバーナよりの噴出活とにより溶解される
ため、炉内は高温となり１２００〜１４００℃に達する
煤煙が盛に発生して炉内に充満して炉内圧は正圧となり
、さらに炉の操業口、出鋼口、電極廻りの開口部から噴
出するに至り、この煤煙には一酸化炭素等の燃焼成分が
含有されておって炉から外部へ噴出する際、炎となって
燃焼し、そのまま煤塵となって大気中に放散されていた
が、現在では大気清浄化のためにすべての電気炉に集塵
装置が装備され発生する煤塵は捕集するよう義務づけら
れている。

すなわち、このように多量に発生する煤煙は、公害防止
策として、炉頂又は炉側に開口部を設け、そこから集煙
して集塵装置に導入し大気への拡散を防止しているので
あって、特に炉頂エルボ部より排出されるガスは１２０
０〜１４００℃以上の熱エネルギーを有しこれを多量の
水により１５０〜２００°Ｃに冷却しバッグフィルター
によってダストを捕集し、ダスト量は製鋼量の約２〜５
％に相当する位の重量が発生している。

そして、このような集塵装置を装備した電気炉において
は、炉内で発生した煤煙を含む高温ガスを集塵装置によ
り吸出すことにより、炉内が負圧になり外部から空気が
炉内に流入して炉内温度を下げる傾向があり、その結果
熱損失を招き製鋼材料の溶解時間が長びく懸念があった
のである。

本発明は斯かる現況に鑑がみなされたもので、集塵装置
を装備したアーク式電気炉における煤煙吸引による炉内
負圧により流入し、炉内圧を平衝せしめんとする空気等
のガス体の温度を含めての気負ならびに挙動を適当に制
御することにたり、実操業における炉内負圧の生起と共
に炉内へ流入するこの含酸素ガス体が、炉内装入物中に
含有される炭素、珪素、マンガン、硫黄、リン、スズ等
を酸化させその酸化熱により装入物の溶解時間を積極的
に短縮せしめるような手段を提案せんとするものである
。

そして電気炉に集塵装置を装備して煤煙を含む炉内ガス
を吸引した場合の、炉内へ流入する含酸素ガス体を冷却
空気が多量流入する状態とはなさず、空気又は酸素を付
加した空気を、集塵装置への吸引高温ガスと熱交換によ
り予熱する等し、高温の含酸素ガス体となして電気炉内
に流入させ、炭素、珪素、マンガン、硫黄、リン、スズ
等の酸化発熱およびＣＯを主体とする未燃焼ガスの燃焼
を旺盛に行なわせて、装入物溶解の電力使用量を節減す
ると同時に溶解時間を短縮せしめることができる具体的
な装置系を提供することを目的としている。

次に本発明について詳述する。

電気炉から集塵装置に吸引されるガスの熱エネルギーは
、約１３０×１０３Ｋ１０３Ｋ／ＴＯＮであり電力量に
換算すると１５０ＫＷＨ／ＴＯＮとなり、在来の方法
による限り全体の入熱エネルギーの約２０％以上が流出
している状態であったのを、本発明の手段によれば、こ
の損失となっていた熱エネルギーをその媒体である排ガ
スを介して利用するため、電気炉から集塵装置に至るま
での排ガスルートの中間に熱交換器を設置して、電気炉
内へ流入する空気又は酸素を付加した空気等の含酸素ガ
ス体をこの部分を通過させることにより予熱し、一定温
度以上となして炉内に流入させるようになすのであり、
また、集塵装置の吸引圧に比較して熱交換器の圧損が大
きくて、炉内へ流入するガス体が不足する場合にはブロ
アーで送風し常に炉内の圧を適正に保って装入物に含有
される組成分の酸化が迅速に行なわれるようになすので
ある。

以下、斯かる本発明装置の具体的な実施の１例を図面に
基づき説明すると、在来手段は、第１図に示すようにア
ーク生起のための電極２を備えた電気炉１上部の炉頂エ
ルボ３に連通して冷却用のウォータジャケット５を伴な
った燃焼室４をおき、炉内での煤煙を含む発生ガスは、
必要に応じて炉頂エルボ３と連通ずる部分に形成される
隙間から吸引される空気を混合し、含有するＣＯガスを
燃焼室４内で燃焼させ、未燃ガスもすべて燃焼した排ガ
スは水冷ならびに適宜空冷されつつ集塵装置６に至り除
塵された後処理ガスは大気に放散されていた。

そして炉内発生ガスを集塵処理系へ吸引するために負圧
となる電気炉内へは、電極２廻り等より冷空気が適当に
侵入していたのである。

本発明にあっては、第２図にその基本的考案の説明図を
、又第３図にて実施の１例を示すように、アーク生起の
ための電極２を備えた電気炉１上部の炉頂エルボ３に排
ガス管１８を介して熱交換器１１を連結する。

この熱交換器１１は、排ガス管１８より導入される高温
煤煙が燃焼する雰囲気において、この部分に配設された
多数の熱交換管内を通過する含酸素ガス体を加熱する形
態となしている。

電気炉にて発生した排ガスは熱交換によりその温度を低
下し、同時に煤煙を含む排ガス中のダストは部分的に熱
交換器１１の下部のダスト溜１５に落下沈積して除去さ
れ、さらに大部分は吸引されて集塵装置に至り完全に除
去されて大気に放散されるのである。

一方、ブロアー１４を備えた冷気送り造管と電気炉へ連
通する送気管１２とを、熱交換器１１に連結し、空気又
は空気に酸素を付加したような含酸素ガス体は冷気送り
造管より、熱交換器に入り、熱交換により、その温度を
高め、送気管１２を介してたとえば炉の操業口１より炉
内へ供給される。

また、熱交換器１１により予熱された含酸素ガス体は、
熱交換器１１又は送気管１２から分岐する送気支管１３
により炉頂部を挿通する電極の周囲に導かれ、この部分
においてエアーシールとなり、電極の周囲間隙よりの冷
空気の炉内侵入を防止しつつ炉内へ流入させるのである
。

アーク式電気炉と集塵装置との間に熱交換器を介在させ
た本発明の装置係においては、その実際運転時には付帯
せる集塵装置により吸引される排ガスは炉頂エルボ部分
では１２００〜１４００℃、熱交換器の人口附近でも約
８００℃以上の温度となっている。

そして集塵装置内部を通過する段階では排ガス温度は２
００℃程度まで低下させることができる。

一方この排ガスと熱交換される含酸素ガス体は常温のガ
ス体が、熱交換器通過後は約３５０℃の予熱ガス体とな
って炉内へ流入する。

炉内圧力は、排ガスの吸引圧により負圧となる傾向を示
し、この負圧により予熱含酸素ガス体が炉内に導入され
て炉内装入物に含有されている高酸化物たる可燃焼組成
分との酸化発熱を促進するのであって、この間において
炉内圧測定器１６により炉内圧を検出して送気制御装置
１７を支配しブロアー１４を駆動させて、たとえば含酸
素ガス体の熱交換器通過時の背圧を調整するなどして、
予熱含酸素ガス体の炉内流入量とその温度を装入物の溶
解に最適の条件となし得るのである。

熱交換器の設置場所は、本実施例においては熱交換用の
多数細管が燃焼室内に配設された形式をとっているが、
含酸素ガス体を予熱して炉内へ供給することができるな
れば、熱交換器の設置場所は燃焼室部分のみならず、炉
容又は炉の徐行等により適当な部位を選ぶことができる
が、なるべく電気炉に近い個所であることが熱効率上好
ましい。

また、電気炉における熱収支改善のために、鋼屑等の装
入材料を、高熱の排ガスと接触させて予熱し、然る後炉
内に装入する手段が採用されることが多いが、炉内へ供
給する含酸素ガス体を予熱する熱交換器は、装入物予熱
部分の前位でも後位でも得られる含酸素ガス体の予熱温
度は３５０℃となすことができ、熱交換器の設置個所に
犬なる制約を受けることがなく、さらには電気炉に連絡
する炉頂エルボ又は炉体の炉蓋若しくは炉側壁の上部部
分等の炉体中の熱を伝達により外部へ移行させ得る個所
をエアージャケットとなすか或いは含酸素ガス体の送気
管を上記のような個所に沿わせる等して実質的に熱交換
器として作用させ得ることも可能であることは本発明の
有利な点である。

このような装置系の構成となすことにより、電気炉内装
入物の溶解期において、効率的な迅速溶解の必須要件た
る炉圧調整と適温維持とがすこぶる容易に且つ安定条件
のもとに行なえるようになったのである。

すなわち、予熱された空気又は酸素を付加された空気等
の含酸素ガス体の炉内への供給量が少な過ぎても、多過
ぎても溶解能率は低下するので、最適炉圧になるように
予熱含酸素ガス体の送込量をブロアーで調整することに
よりこの目的が遠戚されている。

そして、予熱された含酸素ガス体の炉内への供給口は炉
側又は炉頂部等より併行して行たうのが有効であり、同
時に炉内溶解物の排出時の炉体傾転のときには、第３図
に示すように排ガス管、送気管又は送気支管等はそれぞ
れスリーブタイプのごとき着脱自在のものとなすことは
勿論である。

以上のような方法と装置により、予熱された含酸素ガス
体を炉内へ送り込む運転方式を３０トン電気炉について
実施した例を挙げると、（イ）溶解用電力がトン当り５２ＫＷＨ節減できた。

これは全所要電力量の１５優に相当する。

（ロ）溶解時間が約４分２０秒短縮できた。

これは従来の溶解時間を約８．６多短縮したことになる
。

（ハ）迅速溶解のため赤熱スクラップにランスパイプで
酸素を吹き付けて装入材料を切断するときの酸怠の使用
量を節減できた。

又助燃用の重油も節減できた。

に）排ガスは低温で集塵装置を通過するので済布等の寿
命が延伸できた。

等の著しい効果が得られたのである。

本発明における効果をもたらす具体的な装置は、上記の
説明ならびに実施の１例に限定されるものではなく、本
発明の趣旨に従えばそれから導かれる変形、応用又は転
用等も本発明の技術的思想に包含されるものであること
はいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は在来手段の説明図、第２図は本発明の基本的な
考案の説明図、第３図は本発明の実施の１例を示す図で
ある。１・・・・・・電気炉、２・・・・・・電極、３・・・
・・・炉頂エルボ、４・・・・・・燃焼室、５・・・・
・・ウォータジャケット、６・・・・・・集塵装置、７
・・・・・・操業口、１１・・−・−・熱交換器、１２
・・・・・・送気管、１３・・・・・・送気支管、１４
・・・・・・ブロアー、１５・・・・・・ダスト溜、１
６・・・・・・炉内圧測定器、１７・・・・・・送気制
御装置、１８・・・−・・排ガス管。

Claims

【特許請求の範囲】

１炉内装入物の溶解に際して発生する煤塵を含む排ガ
スを処理する集塵装置を伴った電気炉において、銑鉄、
鋼屑等の炉内装入材料の溶解に際して、炉の操業口又は
電極周囲等から常温より高い温度に予熱した空気又は空
気に酸素を付加したような含酸素ガス体を炉内に供給し
、集塵装置の吸引による炉内負圧を適当な炉圧に補償す
ると共に、該ガス体を装入物中に含有される高酸化物と
反応させて旺盛な酸化発熱を生起させる目的むために、
炉頂エルボのごとき炉内排ガスを炉外へ導き出す開口部
分と集塵装置との中間の排ガス燃焼部を含むルートの適
宜個所に熱交換器を介在させ、この熱交換器の受熱入口
側には常温の空気又は酸素を付加した空気のごとき含酸
素ガス体の導入管を接続し、さらにこの出口側は上記電
気炉の操業口等と着脱自在に連通させ、電気炉の排ガス
により予熱された含酸素ガス体が炉内に供給される構成
となしたことを特徴とする製鋼用アーク式電気炉におけ
る溶解促進装置。