(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉内径が１．５ｍ以上の竪型スクラップ溶解炉において、炉頂から鉄系スクラップとコークスを装入し、炉下部に設けられた主羽口と、該主羽口の上方位置に１段又は上下２段に設けられた上部羽口から送風を行うことで溶銑を製造する方法であって、
上部羽口の位置Ｌｕ／Ｈ（但し、上部羽口が上下２段に設けられる場合には、該上下２段の各上部羽口の位置）、上部羽口からの送風率Ｖｕ／（Ｖｍ＋Ｖｕ）（但し、上部羽口が上下２段に設けられる場合には、該上下２段の上部羽口からの合計の送風率）、各上部羽口からの送風の炉中心位置での流速Ｖｃが、下記（1）〜（3）のいずれかを満たすように、主羽口と上部羽口から送風を行うことを特徴とする竪型スクラップ溶解炉を用いた溶銑の製造方法。
（1）下記条件を満足する。
Ｌｕ／Ｈ＝０．２５〜０．８０
Ｖｕ／（Ｖｍ＋Ｖｕ）＝０．２１〜０．３７
Ｖｃ＝１０〜２５
（2）下記条件を満足する。
Ｌｕ／Ｈ＝０．３５〜０．７０
Ｖｕ／（Ｖｍ＋Ｖｕ）＝０．１５〜０．４３
Ｖｃ＝１０〜２５
（3）下記条件を満足する。
Ｌｕ／Ｈ＝０．３５〜０．７０
Ｖｕ／（Ｖｍ＋Ｖｕ）＝０．２１〜０．３７
Ｖｃ＝８〜２５
但し  Ｌｕ：主羽口から上部羽口までの炉高方向距離（ｍ）
Ｈ：主羽口からストックラインまでの炉高方向距離（ｍ）
Ｖｍ：主羽口送風量（Ｎｍ３／ｈ）
Ｖｕ：上部羽口送風量（Ｎｍ３／ｈ）
Ｖｃ：各上部羽口からの送風の炉中心位置での流速（Ｎｍ／ｓ）
【請求項２】
上部羽口の位置Ｌｕ／Ｈ（但し、上部羽口が上下２段に設けられる場合には、該上下２段の各上部羽口の位置）、上部羽口からの送風率Ｖｕ／（Ｖｍ＋Ｖｕ）（但し、上部羽口が上下２段に設けられる場合には、該上下２段の上部羽口からの合計の送風率）、各上部羽口からの送風の炉中心位置での流速Ｖｃが、下記条件を満足するように、主羽口と上部羽口から送風を行うことを特徴とする請求項１に記載の竪型スクラップ溶解炉を用いた溶銑の製造方法。
Ｌｕ／Ｈ＝０．３５〜０．７０
Ｖｕ／（Ｖｍ＋Ｖｕ）＝０．２１〜０．３７
Ｖｃ＝１０〜２５
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主羽口の上方に上部羽口を備えた竪型スクラップ溶解炉を用い、炉内で発生したＣＯを上部羽口からの送風で２次燃焼させ、その熱で鉄源である鉄系スクラップを予熱しつつ、溶銑の製造を行う溶銑製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
竪型炉によるスクラップ溶解プロセスとして、キュポラ法がある。このキュポラ法は、炉上部からスクラップとコークスを層状または混合して装入し、溶銑を製造する手法である。羽口前では、まず下記（1）式に示す燃焼反応が進行し、生成したＣＯ２は下記（2）式に示すソリューションロス反応によってＣＯに変化する。
Ｃ＋Ｏ２→ＣＯ２    …（1）
Ｃ＋ＣＯ２→２ＣＯ    …（2）
【０００３】
竪型スクラップ溶解炉では、吸熱反応であるソリューションロス反応の反応速度が速いほど、コークス比が高くなる。従来、コークス比削減技術として、主羽口の上方に上部羽口を設けて送風を行うことで、ソリューションロス反応で発生したＣＯを２次燃焼させ、その燃焼熱によってスクラップを予熱する操業方法が知られている（例えば、特許文献１）。また、このような２次燃焼操業において、上部羽口からの送風量や、羽口各段の炉高方向距離の範囲を規定した操業方法も知られている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公平７−２３５０１号公報
【特許文献２】特開平１０−２０４５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１，２には、それぞれ炉内径０．９ｍ、０．６ｍという小型炉での実施例が示されているが、本発明者らによる検討の結果、炉内径が１．５ｍ以上の大型炉では、従来の小型炉に対する技術を適用しても、コークス比が十分に削減できないという問題があることが判った。すなわち、大型炉では、羽口からの送風が炉中心部まで届きにくいため、炉中心部側で十分に発熱反応が起こらず、ガスの酸化度が低いままとなるため、同領域でのスクラップへの熱供給が不十分となる。そのため、炉中心部でスクラップを十分に溶解できなくなり、コークス比が増加するという問題があることが判った。主羽口からの送風について、炉壁から炉半径方向における各位置でのガス流速を調べた結果を図８に示す。ここで、ガス流速は、空塔中に内径５０ｍｍの羽口１本から１４０Ｎｍ３／ｈで送風した際の測定値である。図８によれば、炉壁からの半径方向距離が０．７５ｍ以上になると、ガス流速が非常に遅くなっていることが判る。
【０００６】
したがって本発明の目的は、以上のような従来技術の課題を解決し、主羽口と上部羽口を備えた炉内径が１．５ｍ以上の竪型スクラップ溶解炉において、鉄系スクラップから低コークス比で溶銑を製造することができる溶銑製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を解決するために検討を重ねた結果、上部羽口の炉高方向での設置位置と上部羽口からの送風率及び上部羽口送風の炉中心位置流速を所定の範囲に規制することにより、低コークス比での溶銑製造が実現できることを見出した。
本発明はこのような知見に基づきなされたもので、以下を要旨とするものである。
【０００８】
［1］炉内径が１．５ｍ以上の竪型スクラップ溶解炉において、炉頂から鉄系スクラップとコークスを装入し、炉下部に設けられた主羽口と、該主羽口の上方位置に１段又は上下２段に設けられた上部羽口から送風を行うことで溶銑を製造する方法であって、
上部羽口の位置Ｌｕ／Ｈ（但し、上部羽口が上下２段に設けられる場合には、該上下２段の各上部羽口の位置）、上部羽口からの送風率Ｖｕ／（Ｖｍ＋Ｖｕ）（但し、上部羽口が上下２段に設けられる場合には、該上下２段の上部羽口からの合計の送風率）、各上部羽口からの送風の炉中心位置での流速Ｖｃが、下記（1）〜（3）のいずれかを満たすように、主羽口と上部羽口から送風を行うことを特徴とする竪型スクラップ溶解炉を用いた溶銑の製造方法。
（1）下記条件を満足する。
Ｌｕ／Ｈ＝０．２５〜０．８０
Ｖｕ／（Ｖｍ＋Ｖｕ）＝０．２１〜０．３７
Ｖｃ＝１０〜２５
（2）下記条件を満足する。
Ｌｕ／Ｈ＝０．３５〜０．７０
Ｖｕ／（Ｖｍ＋Ｖｕ）＝０．１５〜０．４３
Ｖｃ＝１０〜２５
（3）下記条件を満足する。
Ｌｕ／Ｈ＝０．３５〜０．７０
Ｖｕ／（Ｖｍ＋Ｖｕ）＝０．２１〜０．３７
Ｖｃ＝８〜２５
但し  Ｌｕ：主羽口から上部羽口までの炉高方向距離（ｍ）
Ｈ：主羽口からストックラインまでの炉高方向距離（ｍ）
Ｖｍ：主羽口送風量（Ｎｍ３／ｈ）
Ｖｕ：上部羽口送風量（Ｎｍ３／ｈ）
Ｖｃ：各上部羽口からの送風の炉中心位置での流速（Ｎｍ／ｓ）
【０００９】
［2］上記［1］の製造方法において、上部羽口の位置Ｌｕ／Ｈ（但し、上部羽口が上下２段に設けられる場合には、該上下２段の各上部羽口の位置）、上部羽口からの送風率Ｖｕ／（Ｖｍ＋Ｖｕ）（但し、上部羽口が上下２段に設けられる場合には、該上下２段の上部羽口からの合計の送風率）、各上部羽口からの送風の炉中心位置での流速Ｖｃが、下記条件を満足するように、主羽口と上部羽口から送風を行うことを特徴とする竪型スクラップ溶解炉を用いた溶銑の製造方法。
Ｌｕ／Ｈ＝０．３５〜０．７０
Ｖｕ／（Ｖｍ＋Ｖｕ）＝０．２１〜０．３７
Ｖｃ＝１０〜２５
【発明の効果】
【００１０】
本発明法によれば、主羽口と上部羽口を備え、炉内径が１．５ｍ以上という従来よりも大型の竪型スクラップ溶解炉において、鉄系スクラップから低コークス比で溶銑を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明法で用いる竪型スクラップ溶解炉の一実施形態とその基本的な操業形態を模式的に示す図面
【図２】各上部羽口からの送風の炉中心位置での流速Ｖｃを８Ｎｍ／ｓとし、上部羽口位置（高さ）Ｌｕ／Ｈと上部羽口からの送風率Ｖｕ／（Ｖｍ＋Ｖｕ）を変化させた操業において、上部羽口位置Ｌｕ／Ｈを横軸にとり、上部羽口送風を行わない場合と較べたコークス比削減量との関係を示すグラフ
【図３】各上部羽口からの送風の炉中心位置での流速Ｖｃを８Ｎｍ／ｓとし、上部羽口位置（高さ）Ｌｕ／Ｈと上部羽口からの送風率Ｖｕ／（Ｖｍ＋Ｖｕ）を変化させた操業において、上部羽口からの送風率Ｖｕ／（Ｖｍ＋Ｖｕ）を横軸にとり、上部羽口送風を行わない場合と較べたコークス比削減量との関係を示すグラフ
【図４】各上部羽口からの送風の炉中心位置での流速Ｖｃを１０Ｎｍ／ｓとし、上部羽口位置（高さ）Ｌｕ／Ｈと上部羽口からの送風率Ｖｕ／（Ｖｍ＋Ｖｕ）を変化させた操業において、上部羽口位置Ｌｕ／Ｈを横軸にとり、上部羽口送風を行わない場合と較べたコークス比削減量との関係を示すグラフ
【図５】各上部羽口からの送風の炉中心位置での流速Ｖｃを１０Ｎｍ／ｓとし、上部羽口位置（高さ）Ｌｕ／Ｈと上部羽口からの送風率Ｖｕ／（Ｖｍ＋Ｖｕ）を変化させた操業において、上部羽口からの送風率Ｖｕ／（Ｖｍ＋Ｖｕ）を横軸にとり、上部羽口送風を行わない場合と較べたコークス比削減量との関係を示すグラフ
【図６】上部羽口からの送風の炉中心位置での流速Ｖｃとコークス比との関係を示すグラフ
【図７】上部羽口からの送風の炉中心位置での流速Ｖｃと炉内での棚釣り発生回数との関係を示すグラフ
【図８】竪型スクラップ溶解炉における主羽口からの送風について、炉壁から炉半径方向における各位置でのガス流速を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の溶銑製造方法は、炉内径が１．５ｍ以上の竪型スクラップ溶解炉において、炉頂から鉄系スクラップとコークスを装入し、炉下部に設けられた主羽口と、この主羽口の上方に１段又は上下２段に設けられた上部羽口から送風を行う（すなわち、主羽口と上部羽口による分割送風操業を行う）ことで溶銑を製造する方法である。
図１は、本発明で用いる竪型スクラップ溶解炉（以下、単に「竪型溶解炉」という）の一実施形態とその基本的な操業形態を模式的に示している。
【００１３】
図において、１は炉下部に設けられた主羽口、２はこの主羽口１の上方位置に設けられた上部羽口２である。主羽口１、上部羽口２ともに、炉体周方向において適当な間隔で複数本（通常、４〜１０本程度）設けられている。また、本実施形態では、上部羽口２は１段のみ設けられているが、上下２段に設けてもよい。また、３は炉頂に設けられる原料装入部、４は排ガス出口、５は出銑口である。この竪型溶解炉は、炉内径が１．５ｍ以上であれば、大きさ等に本質的な制限はないが、実質的に操業可能若しくは操業上有利なサイズとして、通常は、主羽口位置での炉内径が２〜４ｍ程度、炉高が６〜１０ｍ程度である。なお、上部羽口２の炉高方向位置に特別な上限はないが、位置が高くなると炉頂温度も高くなるので、設備の耐熱温度の上限（通常３００℃程度）を考慮して配置することが好ましい。
【００１４】
このような竪型溶解炉では、炉頂の原料装入部３から鉄系スクラップａとコークスｂを装入するとともに、主羽口１と上部羽口２から空気又は酸素富化空気をそれぞれ吹き込み、コークスｂの燃焼ガスの熱で鉄系スクラップａを溶解し、溶銑とする。その際、主羽口１からの送風により生じたＣＯを上部羽口２からの送風により２次燃焼させ、この２次燃焼熱で鉄系スクラップａの予熱を行い、エネルギー効率を高める。生成した溶銑ｃは炉底部の出銑口５から炉外に取り出される。なお、主羽口１と上部羽口２からの送風温度は特に限定しないが、通常は、主羽口１から吹き込まれる空気又は酸素富化空気は熱風であり、上部羽口２から吹き込まれる空気又は酸素富化空気は常温である。
【００１５】
主羽口１からの送風空気に酸素富化する場合、酸素富化率に特別な制限はないが、酸素富化率が１５vol％未満では酸素富化による効果が小さく、一方、３５vol％を超えると、羽口前の温度上昇によるソリューションロスの増加によってコークス比が上昇するので、酸素富化率は１５〜３５vol％が好ましい。
また、上部羽口２からの送風空気に酸素富化する場合も、酸素富化率に特別な制限はないが、酸素富化率が３０vol％を超えると、羽口前の温度上昇によるソリューションロスの増加によってコークス比が上昇し、鉄系スクラップの局所過熱による棚吊りも発生しやすくなるので、酸素富化率は３０vol％以下が好ましい。
鉄系スクラップａとコークスｂは、炉内に同時に装入してもよいし、交互に装入してもよい。また、主たる炉装入原料は鉄系スクラップａとコークスｂであるが、それ以外に、例えば、銑鉄、還元鉄、鉄鉱石等の鉄源、木炭や無煙炭等の炭材などを装入してもよい。
【００１６】
本発明の溶銑製造方法では、上部羽口２の位置Ｌｕ／Ｈ、上部羽口２からの送風率Ｖｕ／（Ｖｍ＋Ｖｕ）、各上部羽口２からの送風の炉中心位置での流速Ｖｃが、下記（1）〜（3）のいずれかを満たすように、主羽口１と上部羽口２から送風を行う。
（1）下記条件を満足する。
Ｌｕ／Ｈ＝０．２５〜０．８０
Ｖｕ／（Ｖｍ＋Ｖｕ）＝０．２１〜０．３７
Ｖｃ＝１０〜２５
（2）下記条件を満足する。
Ｌｕ／Ｈ＝０．３５〜０．７０
Ｖｕ／（Ｖｍ＋Ｖｕ）＝０．１５〜０．４３
Ｖｃ＝１０〜２５
（3）下記条件を満足する。
Ｌｕ／Ｈ＝０．３５〜０．７０
Ｖｕ／（Ｖｍ＋Ｖｕ）＝０．２１〜０．３７
Ｖｃ＝８〜２５
但し  Ｌｕ：主羽口から上部羽口までの炉高方向距離（ｍ）
Ｈ：主羽口からストックラインまでの炉高方向距離（ｍ）
Ｖｍ：主羽口送風量（Ｎｍ３／ｈ）
Ｖｕ：上部羽口送風量（Ｎｍ３／ｈ）
Ｖｃ：各上部羽口からの送風の炉中心位置での流速（Ｎｍ／ｓ）
【００１７】
また、より好ましくは、下記条件を満足するように、主羽口１と上部羽口２から送風を行う。
Ｌｕ／Ｈ＝０．３５〜０．７０
Ｖｕ／（Ｖｍ＋Ｖｕ）＝０．２１〜０．３７
Ｖｃ＝１０〜２５
【００１８】
ここで、上部羽口２が上下２段に設けられる場合には、上記「上部羽口の位置Ｌｕ／Ｈ」とは当該上下２段の各上部羽口の位置であり、また、上記「上部羽口からの送風率Ｖｕ／（Ｖｍ＋Ｖｕ）」とは当該上下２段の上部羽口からの合計の送風率である。また、上記Ｈの定義中のストックラインとは、炉の設計上の炉内充填物上面位置のことである。
また、各上部羽口２からの送風の炉中心位置での流速Ｖｃ（羽口１本当たりの流速）は、羽口前のコークスが充填されていない自由工程での計算値であり、下記（3）式（参考文献：Φ．Ａ．アブラモフ著、「−資源開発技術者のための−流体力学入門」、（株）内田老鶴圃、1983年7月、p.197〜p.203）により求めたものである。下記（3）式は、ａ＝０．０８とし、ｄ０は使用した羽口の内径を用いて計算した。
【数１】
0005874449.tif 000002
ＶＣ：送風の炉中心位置での流速（ｍ／ｓ）
Ｖ０：送風の羽口先での流速（ｍ／ｓ）
ａ：噴流の構造係数（−）
ｄ０：羽口内径（ｍ）
Ｒ：羽口先から炉中心までの距離（ｍ）
【００１９】
図１に示すような構造を有する炉内径３．４ｍの竪型溶解炉を用い、炉頂から鉄系スクラップとコークスを装入し、主羽口１と上部羽口２から送風を行う溶銑製造プロセスにおいて、上部羽口２からの送風の炉中心位置での流速Ｖｃを８Ｎｍ／ｓとし、上部羽口位置（高さ）Ｌｕ／Ｈと上部羽口２からの送風率Ｖｕ／（Ｖｍ＋Ｖｕ）を変化させて操業を行い、コークス比を調査した。その結果を図２及び図３に示す。図２は、上部羽口位置Ｌｕ／Ｈを横軸にとり、上部羽口送風を行わない場合と較べたコークス比削減量との関係を示しており、図３は、上部羽口２からの送風率Ｖｕ／（Ｖｍ＋Ｖｕ）を横軸にとり、上部羽口送風を行わない場合と較べたコークス比削減量との関係を示している。
【００２０】
図２及び図３によれば、上部羽口２からの送風の炉中心位置での流速Ｖｃを８Ｎｍ／ｓとした場合には、上部羽口位置Ｌｕ／Ｈが０．３５〜０．７０、上部羽口２からの送風率Ｖｕ／（Ｖｍ＋Ｖｕ）が０．２１〜０．３７の範囲（上記（3）の範囲）において、上部羽口送風を行わない場合と較べてコークス比を１０ｋｇ／ｔ以上削減できることが判る。
この場合、上部羽口位置Ｌｕ／Ｈが上記下限値未満では、上部送風位置での炉内ガスの温度が高いため、２次燃焼反応だけでなくコークスの燃焼反応やソリューションロス反応も起こり、そのためコークス比が低減しないものと考えられる。一方、上部羽口位置Ｌｕ／Ｈが上記上限値を超えると、２次燃焼で発生した熱が鉄系スクラップに十分に着熱することなく炉頂から排出されるため、この場合もコークス比が低減しないものと考えられる。なお、上部羽口２が上下２段に設けられる場合も同様の結果が得られた。
【００２１】
また、上部羽口からの送風率Ｖｕ／（Ｖｍ＋Ｖｕ）が上記下限値未満では、２次燃焼反応量が小さく、発生熱量も小さいため、コークス比が低減しないものと考えられる。また、上部羽口２からの送風率Ｖｕ／（Ｖｍ＋Ｖｕ）が上記上限値を超えると、２次燃焼による反応量が大きいため炉内温度が上昇し、コークスの燃焼反応やソリューションロス反応も起こり、そのためコークス比が低減しないものと考えられる。なお、上部羽口２が上下２段に設けられる場合も同様の結果が得られた。
【００２２】
さらに、上部羽口２からの送風の炉中心位置での流速Ｖｃを１０Ｎｍ／ｓとし、上部羽口位置（高さ）Ｌｕ／Ｈと上部羽口２からの送風率Ｖｕ／（Ｖｍ＋Ｖｕ）を変化させて操業を行い、コークス比を調査した。その結果を図４及び図５に示す。図４は、上部羽口位置Ｌｕ／Ｈを横軸にとり、上部羽口送風を行わない場合と較べたコークス比削減量との関係を示しており、図５は、上部羽口２からの送風率Ｖｕ／（Ｖｍ＋Ｖｕ）を横軸にとり、上部羽口送風を行わない場合と較べたコークス比削減量との関係を示している。
【００２３】
図４及び図５によれば、上部羽口２からの送風の炉中心位置での流速Ｖｃを１０Ｎｍ／ｓとした場合には、上部羽口位置Ｌｕ／Ｈが０．２５〜０．８０、上部羽口２からの送風率Ｖｕ／（Ｖｍ＋Ｖｕ）が０．２１〜０．３７の範囲（上記（1）の範囲）と、上部羽口位置Ｌｕ／Ｈが０．３５〜０．７０、上部羽口２からの送風率Ｖｕ／（Ｖｍ＋Ｖｕ）が０．１５〜０．４３の範囲（上記（2）の範囲）において、上部羽口送風を行わない場合と較べてコークス比を１０ｋｇ／ｔ以上削減できることが判る。
【００２４】
この場合も、上部羽口位置Ｌｕ／Ｈが上記下限値未満では、上部送風位置での炉内ガスの温度が高いため、２次燃焼反応だけでなくコークスの燃焼反応やソリューションロス反応も起こり、そのためコークス比が低減しないものと考えられる。一方、上部羽口位置Ｌｕ／Ｈが上記上限値を超えると、２次燃焼で発生した熱が鉄系スクラップに十分に着熱することなく炉頂から排出されるため、この場合もコークス比が低減しないものと考えられる。なお、上部羽口２が上下２段に設けられる場合も同様の結果が得られた。
【００２５】
また、上部羽口からの送風率Ｖｕ／（Ｖｍ＋Ｖｕ）が上記下限値未満では、２次燃焼反応量が小さく、発生熱量も小さいため、コークス比が低減しないものと考えられる。また、上部羽口２からの送風率Ｖｕ／（Ｖｍ＋Ｖｕ）が上記上限値を超えると、２次燃焼による反応量が大きいため炉内温度が上昇し、コークスの燃焼反応やソリューションロス反応も起こり、そのためコークス比が低減しないものと考えられる。なお、上部羽口２が上下２段に設けられる場合も同様の結果が得られた。
また、図４及び図５によれば、上部羽口２からの送風の炉中心位置での流速Ｖｃを１０Ｎｍ／ｓとした場合において、上部羽口位置Ｌｕ／Ｈが０．３５〜０．７０、上部羽口２からの送風率Ｖｕ／（Ｖｍ＋Ｖｕ）が０．２１〜０．３７の範囲（上記好適範囲）において、上部羽口送風を行わない場合と較べてコークス比を１５ｋｇ／ｔ以上削減できることが判る。
【００２６】
図１に示すような構造を有し、炉内径がそれぞれ１．５ｍ、２．５ｍ、３．４ｍの竪型溶解炉を用い、炉頂から鉄スクラップとコークスを装入し、主羽口１と上部羽口２から送風を行う溶銑製造プロセスにおいて、上部羽口位置Ｌｕ／Ｈを０．５０、上部羽口２からの送風率Ｖｕ／（Ｖｍ＋Ｖｕ）を０．３０として、上部羽口２からの送風の流速を変えた操業試験を行い、コークス比を調査した。上部羽口２からの送風の炉中心位置での流速Ｖｃとコークス比との関係を図６に示す。また、炉内径が３．４ｍの竪型溶解炉を用いて同様の操業試験（上部羽口位置Ｌｕ／Ｈ：０．５０、上部羽口からの送風率Ｖｕ／（Ｖｍ＋Ｖｕ）：０．３０）を行い、棚吊り発生頻度を調べた。上部羽口２からの送風の炉中心位置での流速Ｖｃと炉内での棚吊り発生回数との関係を図７に示す。なお、各操業試験では、上部羽口の本数を５〜１０本、内径を６０〜１８０ｍｍの範囲で変えることにより、上部羽口２からのトータル送風量一定の条件で流速Ｖｃを変化させた。
【００２７】
図６によれば、いずれの炉内径の竪型溶解炉を用いた場合でも、上部羽口２からの送風の炉中心位置での流速Ｖｃが８Ｎｍ／ｓ未満では、コークス比が著しく高くなる。これは、送風流速が遅いため、送風が炉中心部まで届かず、炉中心部側で十分に発熱反応が起こらないため、同領域で鉄系スクラップを十分に溶解できなくなったことが原因であると考えられる。一方、流速Ｖｃが１０Ｎｍ／ｓ以上となると、コークス比の低減効果が特に顕著になる。
【００２８】
また、図７によれば、上部羽口２からの送風の炉中心位置での流速Ｖｃが２５Ｎｍ／ｓを超えると、鉄系スクラップの局部過熱による棚吊りが多発している。棚吊りが起こると装入物が降下しにくくなり、出銑量も低下するため、操業の継続が困難となる。よって、その送風条件で操業を行うことはできない。炉内径が１．５ｍ、２．５ｍの竪型溶解炉を用いた試験でも同様の傾向が認められた。
以上の理由から、各上部羽口２からの送風は、炉中心位置での流速Ｖｃがさきに挙げたような下限値を満足し、且つ２５Ｎｍ／ｓ以下となるように行うことが好ましい。
【実施例】
【００２９】
図１に示すような構造を有する竪型溶解炉を用い、炉頂から鉄スクラップとコークスを装入し、主羽口１と上部羽口２から送風を行って溶銑を製造した。なお、従来例は、上部羽口２からの送風を行わずに実施した。使用した竪型溶解炉は、炉内径：３．４ｍ、主羽口１からストックラインまでの炉高方向距離Ｈ：８ｍ、主羽口数：１０本、主羽口内径：１５０ｍｍである。
【００３０】
本実施例では、鉄系スクラップとしてＨ２を使用したが、Ｈ２以外のスクラップ（ＨＳ、Ｈ１、Ｈ３、Ｈ４）を用いた場合でも、同様の結果が得られた。なお、Ｈ１〜Ｈ４，ＨＳとは、社団法人日本鉄源協会・鉄スクラップ検収統一規格で規格化されたスクラップ種（ヘビー屑）である。また、燃料であるコークスとしては、篩分けにより４０〜８０ｍｍの粒径に調整された高炉用コークス（質量換算の平均粒径：４８ｍｍ）を用いた。
【００３１】
各実施例（従来例、本発明例及び比較例）の操業条件と、コークス比等の操業結果を表１に示す。上部羽口からの送風の炉中心位置での流速Ｖｃは、さきに説明した（3）式を用いａ＝０．０８、ｄ０は各羽口内径として計算した。
従来例は、上部羽口送風を行わない操業例である。発明例１は内径６０ｍｍの上部羽口を１０本、発明例２は内径１３０ｍｍの上部羽口を８本、発明例３は内径６０ｍｍの上部羽口を６本、いずれもＬｕ／Ｈ＝０．５０の位置に設置し、Ｖｕ／（Ｖｍ＋Ｖｕ）＝０．３０で送風を行った操業例である。従来例のコークス比が２１７ｋｇ／ｔであるのに対して、発明例のコークス比は１９５〜２０４ｋｇ／ｔであり、従来例に対してコークス比が１３ｋｇ／ｔ以上削減されている。
また、発明例４は、上部羽口送風の炉中心位置流速Ｖｃ＝１０Ｎｍ／ｓ、上部羽口位置Ｌｕ／Ｈ＝０．８０で送風を行った操業例、発明例５は、上部羽口送風の炉中心位置流速Ｖｃ＝１０Ｎｍ／ｓ、上部羽口からの送風率Ｖｕ／（Ｖｍ＋Ｖｕ）＝０．４３で送風を行った操業例であり、これら発明例のコークス比は２０５〜２０６ｋｇ／ｔであり、従来例に対してコークス比が１１ｋｇ／ｔ以上削減されている。
【００３２】
比較例１，２は、上部羽口２からの送風の炉中心位置での流速Ｖｃが８Ｎｍ／ｓにおいて、それぞれ送風率Ｖｕ／（Ｖｍ＋Ｖｕ）を０．１５、上部羽口位置Ｌｕ／Ｈを０．２５とした操業例である。比較例１のコークス比は２０９ｋｇ／ｔ、比較例２のコークス比は２１０ｋｇ／ｔであり、いずれもコークス比削減量は小さい。
また、比較例３，４は、上部羽口２からの送風の炉中心位置での流速Ｖｃは十分に高いが、それぞれ送風率Ｖｕ／（Ｖｍ＋Ｖｕ）を０．５０、上部羽口位置Ｌｕ／Ｈを０．２０とした操業例である。比較例３のコークス比は２１１ｋｇ／ｔ、比較例４のコークス比は２１２ｋｇ／ｔであり、いずれもコークス比削減量は小さい。
【００３３】
比較例５は、上部羽口２からの送風の炉中心位置での流速Ｖｃを６．４Ｎｍ／ｓとした操業例である。この操業例のコークス比は２１３ｋｇ／ｔであり、コークス比削減量は小さい。
比較例６は、上部羽口２からの送風の炉中心位置での流速Ｖｃを２７．４Ｎｍ／ｓとした操業例である。この操業例では、鉄系スクラップの局部過熱による棚吊りが発生して操業の継続が困難となった。
【００３４】
【表１】
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【符号の説明】
【００３５】
１  主羽口
２  上部羽口
３  原料装入部
４  排ガス出口
５  出銑口
ａ  鉄系スクラップ
ｂ  コークス
ｃ  溶銑
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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