(57)【要約】【課題】無煙炭燃焼時の浸炭作用を促し、低発熱燃料によるスクラップ溶解の飛躍的な改善を進めると共に、粉状無煙炭の大量利用の途を図って、燃料コストの大幅な低減を可能にすること。【解決手段】粉状無煙炭にＣａＦ２　とＭｇＯとを添加し、それをブリケット化した溶銑生成用造塊無煙炭を得る。これを転炉に投入し、スラグ層を通過して溶湯との接触を可能にし、スクラップからの溶銑生成を促進できるようにする。このような炉頂から投入して燃焼させる無煙炭系燃料をもってしても、転炉に装入されたスクラップを溶解することができる。なお、ＣａＦ２　およびＭｇＯは、無煙炭１００重量部に対して、それぞれ０．１〜３．０重量部、０．５〜８．０重量部としておけばよい。【特許請求の範囲】
【請求項１】
転炉に装入されたスクラップを溶解するため、炉頂から投入して燃焼させる無煙炭系燃料において、
粉状無煙炭にＣａＦ２　とＭｇＯとを添加し、それをブリケット化することにより、スクラップからの溶銑生成を促進できるようにしたことを特徴とする溶銑生成用造塊無煙炭。
【請求項２】
ＣａＦ２　およびＭｇＯは、無煙炭１００重量部に対して、それぞれ０．１〜３．０重量部、０．５〜８．０重量部としたことを特徴とする請求項１に記載された溶銑生成用造塊無煙炭。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスクラップからの溶銑生成用造塊無煙炭に係り、詳しくは、転炉に投入される無煙炭の燃焼熱によってスクラップを溶解し、転炉で疑似溶銑を迅速かつ安価に溶製できるようにした無煙炭粉造塊燃料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉄は、大きく分けて、高炉に投入した鉄鉱石から得られた銑鉄（溶銑）を転炉に移し、これを脱硫・脱燐・脱炭等の操作を施して鋼となるように精錬する方法と、屑鉄（スクラップ）に熱を加え直ちに溶鋼を得て、それを所望する成分構成となるように溶製する方法とがある。
【０００３】
後者は、鉄の市場出回り量が増えるにつれて大量に発生したスクラップを再生しようとするものであり、現在ではそれが製鋼の主流となってきている。その一方で、高炉は解体されることが多く、それゆえ転炉の稼働率も低下する傾向にある。
【０００４】
スクラップは、雑多な種類の鋼製品が混在する廃材である。例えば薄板は０．１％以下（％は重量％を示し、以下同じ）、厚板は０．２％程度、レールは０．６５％程度の炭素を含むが、これらが混在して溶けたところで、その炭素含有量は１％に満たないのが通常である。
【０００５】
ところで、鉄は、その炭素含有量によって溶解温度が大きく異なる。例えば１％の炭素含有量の鉄の場合、図１のＦｅ−Ｃ系状態図中の一点鎖線左側部分から読み取れるように、１，５００℃に近いかそれを超える温度を与えなければ溶解しない。しかし、電気炉であれば温度制御は比較的容易であり、溶鋼の生成に操業上特に問題が生じることはない。
【０００６】
ところが、電気炉は電力消費が激しく、再生鋼品の低廉化は図りずらいという一面を持つ。上記した転炉も溶鋼を得るためのものであるが、その構造上酸素供給ランス等を除けば加熱用の機器を備えるものでなく、従ってスクラップを直接溶かすことを企図した構造となっているわけでない。
【０００７】
このような転炉に無煙炭などの炭素系燃料を投入し、その安価な燃料の燃焼熱を利用してスクラップを溶かそうとする動きが活発になってきている。この場合に問題となるのは、無煙炭の発熱で得られる温度が、電気炉のアーク熱には及ばない１，３００〜１，４００℃程度に留まるということである。
【０００８】
従って、安価な無煙炭を使用して転炉でスクラップを溶解しようとする場合、元来高い溶融温度のスクラップを低い温度で溶解できるようにするための特別な配慮が必要となる。すなわち、炭素含有量が１％に満たないスクラップを少なくとも３％できることなら４％前後にまでひき上げ、無煙炭の燃焼熱で溶解できる条件を整えておくことが望まれる（図１のＦｅ−Ｃ系状態図中の一点鎖線右側部分を参照）。
【０００９】
無煙炭は、炭素分が主である関係上大部分は燃焼してしまう。しかし、極く一部であるにしても溶湯と接触させることができれば、湯への加炭を進めることができる。すなわち、融ければ溶鋼となるスクラップから疑似溶銑（溶鋼を溶銑化するので疑似溶銑と称することにするが、その実純然たる溶銑である）を得るという思想を採用すれば、炭素分の少ないスクラップを低い温度で溶解できることになる。因みに、転炉においてではないが、溶湯中への浸炭を促進し、スクラップの溶解性を改善しようとした例が、特開平８−１９９２４９号公報に記載されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、無煙炭は、採掘したとき塊状を維持するもののみならず、砕けて粉化したものが大量に発生する。その比率は約３：７と言われるが、炉排ガスを誘引すべく集塵機に繋がっている転炉に炉頂から投入できる無煙炭は、飛散しない塊状のものに限られる。その結果、安価な無煙炭といえども、決して多くの部分を使用できるわけではなく、低コスト操業に今ひとつ弾みのつきにくいのが現状である。
【００１１】
なお、塊状の無煙炭といえども、溶鉄上に浮遊するスラグ（これはスクラップに付着していた夾雑物の滓化により生じる）を突き抜けなければ、溶湯の溶銑化を促すことができない。スラグ表層での燃焼にとどまるなら、スクラップを加熱することができても浸炭の進行ははかばかしくならず、生産性の向上に今ひとつ限界がある。
【００１２】
一方、粉化した無煙炭を転炉の熱源とする方法としては、炉底等から溶鋼中にインジェクションする方法がある。炭素分は溶鋼の熱を受けると共にランスから供給される燃焼に必要な量の酸素を得て酸化発熱するが、溶鋼中を浮上する間には炭素分の一部が溶湯に残留する。
【００１３】
溶湯が加炭により溶銑を持続すれば、順次装入されるスクラップを溶かす際に溶銑に浸って溶解し始めるスクラップへの浸炭を進行させることができる。燃焼温度が低い無煙炭とはいえどもスクラップの溶解は促され、すなわち浸炭効率が上がることによって、スクラップの溶ける速度が高くなり、鉄の生産性を向上させることができる。
【００１４】
しかし、粉状無煙炭を使用するとなれば、インジェクションのための設備費や操業コストが嵩むことは避けられない。また、インジェクション装置を持たない転炉ではもはやこの種の操業は不可能であり、高炉の解体等で休止を余儀なくされる転炉の稼働率回復もままならぬものとなる。
【００１５】
本発明は上記した問題に鑑みなされたもので、その目的は、無煙炭燃焼時の浸炭作用を促し、低発熱燃料によるスクラップ溶解の飛躍的な改善を進めると共に転炉の設備費増大を回避すること、消費の余り進まない粉状無煙炭の大量利用の途を図って、燃料コストの大幅な低減を可能にすることを実現したスクラップからの溶銑生成用造塊無煙炭を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、転炉に装入されたスクラップを溶解するため、炉頂から投入して燃焼させる無煙炭系燃料に適用される。その特徴とするところは、粉状無煙炭にＣａＦ２　とＭｇＯとを添加し、それをブリケット化することによりスラグ層を通過して溶湯との接触を可能にし、スクラップからの溶銑生成を促進できるようにしたことである。なお、ＣａＦ２　およびＭｇＯは、無煙炭１００重量部に対して、それぞれ０．１〜３．０重量部、０．５〜８．０重量部としておくことが好ましい。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、無煙炭にＣａＦ２　が添加されているので溶湯への浸炭効率が飛躍的に改善され、ひいてはスクラップの溶解速度を高めて生産性向上に寄与させることができる。無煙炭はブリケットされており、溶湯への進入率が増大しまた歩留りがよくなる。粉状無煙炭の使用により採掘資源の無駄のない利用が図られ、燃料コストの大幅な低減と転炉の稼働率回復におおいに役立つ。
【００１８】
ＭｇＯはＣａＦ２　による塩基性炉壁の浸食を抑え、無煙炭へのＣａＦ２　の添加による操業上の弊害を招聘しないように機能する。ＣａＦ２　およびＭｇＯを、無煙炭１００重量部に対して０．１〜３．０重量部および０．５〜８．０重量部としておけば、各添加物の上記作用をたいしたコスト増を伴うことなく十分に発揮させることができ、都合がよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る溶銑生成用造塊無煙炭を、その実施の一例をもとにして詳細に説明する。その造塊無煙炭とは、粉状無煙炭に蛍石ＣａＦ２　と酸化マグネシウムＭｇＯとを添加し、それをブリケット化したものである。これによって、スラグ層の通過や無煙炭と溶湯との接触を可能にし、溶湯への浸炭を促してスクラップ溶解の迅速化を図ると共に、その溶湯の溶銑化による燃焼コストの低減を推進できるようにしたものである。
【００２０】
そのスクラップの溶解のために、ＣａＦ２　およびＭｇＯが、無煙炭１００重量部に対して、それぞれ０．１〜３．０重量部、０．５〜８．０重量部を添加しておく。無煙炭は採掘時に発生した粉状物でよく、これに前記の所要量の添加を施してブリケットマシン等で加圧し造塊物とする。造塊にあたっては、混成物に粘結剤例えば澱粉のりを適宜加えるなどすれば、運搬や炉投入時の形状安定性を増強しておくことができる。
【００２１】
具体的に述べれば、スクラップ１トン当たり、例えば無煙炭３００ｋｇ、ＣａＦ２　１ｋｇ、ＭｇＯ３ｋｇが充てられる。無煙炭はスクラップを溶解するための燃料であるが、その一部は溶湯の加炭材ともなるものであり、スクラップが浸る溶湯の溶銑化を促し、溶解しつつあるスクラップの溶融温度の低下に貢献する。ＣａＦ２　はその無煙炭の炭素分が溶湯へ取り込まれるときの活性を促すように作用するものであり、これによってスクラップへの浸炭が助長される。
【００２２】
ＣａＦ２　は造滓材（フラックス）の融材としても知られるものであるが、本発明者らは、このＣａＦ２　が浸炭作用を促進する機能を持ち合わせることを見い出し、これが本発明の完成に至る基盤をなすものである。このようにして溶解しつつあるスクラップへの浸炭を促し、含有炭素量を３％もしくはそれ以上とすることにより、発熱量の低い無煙炭をもって元来溶融温度の高いスクラップの溶解を可能にし、それを溶銑化しておくことができるようになる。
【００２３】
なお、転炉の壁面は塩基性耐火物で覆われているが、ＣａＦ２　はこれを溶損させるという弊害を伴うことがある。そこで、炉壁浸食防止を目的として、ＣａＦ２　の量に見合った例えばその約３倍重量比のＭｇＯが抱き合わせたかたちで使用される。
【００２４】
因みに、無煙炭は約８％の灰分を含む。その構成の大部分はＡｌ２　Ｏ３　とＳｉＯ２　である。そこで、例えばスクラップ１トン当たり２５ｋｇの生石灰ＣａＯを別途炉体に投入し、無煙炭の大量使用に当たっても塩基度を１．１程度もしくはその近くに調整しておく。これによってスラグ溶融温度の低下を促し、ひいては燃料の効率よい使用が図られる。なお、ＣａＦ２　には上記したようにスラグ融点の低下作用も発揮し、生成スラグの溶融化も促進するように働く。
【００２５】
スクラップの溶解操業を、以下に簡単に触れる。転炉に高炭素含有量の溶銑を種湯として準備し、その溶銑に見合った量のスクラップが順次装入されると共に上記した無煙炭ブリケット（造塊無煙炭）もそれに応じて投入される。そして、生石灰も適量が前後して投入される。種湯に向けてランスから酸素を若干供給すると溶銑の熱で発火し、これが火種となって無煙炭を燃やす。
【００２６】
無煙炭の燃焼熱でスクラップが加熱され、高炭素含有（４〜４．５％Ｃ）の種湯に浸ったスクラップは溶解を始める。その際、無煙炭の一部が種湯に混入しており、加炭された湯によりスクラップは浸炭されたかたちで低い溶融温度でもって溶解が促される。種湯はスクラップの溶解により生じた溶鋼と添加された炭素分により溶銑化を維持し、これが後続して投入されるスクラップの種湯と化す。無煙炭ブリケットや生石灰もスクラップの装入に合わせて順次追加するようにして投入される。
【００２７】
無煙炭ブリケットはブリケットマシンで強く押し固められて２０〜６０ミリメートル直径程度の重い造塊粒となっており、これが表層に浮かぶスラグを突き抜け、溶湯に到達しやすくなっている。造塊されているから、保管や運搬さらには炉投入時の取扱性も向上する。スラグの上部で燃焼する無煙炭でスクラップの加熱が図られる一方で、溶湯内に進入したブリケットはそこでの燃焼に加えてその炭素分の一部が溶湯の溶銑化に寄与する。このときＣａＦ２　は浸炭作用を助長するので、スクラップの溶解温度の低下が促される。
【００２８】
ＣａＦ２　によるスクラップの溶解が早まれば、鉄の溶製すなわち鉄の生産性は飛躍的に改善される。このＣａＦ２　の投入量は多くないとはいえスラグにも混入し、炉壁を浸食させる。しかし、ＭｇＯも混入されており、これが浸食炉壁を自然補修すると共に、ＣａＦ２　の炉壁接触を断つようにも機能し、ＣａＦ２　による弊害があるとしても、それはおおいに軽減される。
【００２９】
なお、ＣａＦ２　やＭｇＯの無煙炭混入比率は、無煙炭１００重量部に対して０．１〜３．０重量部および０．５〜８．０重量部の範囲から選定すればよい。これより少ない混入量では、その効果はさして発揮されず、多すぎると二次的な作用により弊害をもたらすからである。ただ、ＭｇＯは少々多すぎても、スクラップ溶解後の精錬工程に進んだ段階で、脱硫・脱燐等のために投入される造滓材と一体となって造滓作用に寄与する。
【００３０】
ところで、本発明に係る無煙炭ブリケットは、そればかり投入されるとは限らず、例えば、塊状無煙炭や無添加造塊無煙炭などと共に投入されることもある。その場合には、塊状無煙炭もしくは無添加造塊無煙炭などの量に対応した量のＣａＦ２　やＭｇＯを造塊無煙炭（無煙炭ブリケット）に含ませておくようにするとよい。上記の例で言えば、３００ｋｇの無煙炭に対して、ＣａＦ２　は３ｋｇ、ＭｇＯは９ｋｇといった含有量に選定される。
【００３１】
このような無煙炭ブリケットによれば炉頂からの供給が可能であり、インジェクション装置を備える必要がなく、転炉設備費の発生や増大が抑えられると共に稼働率の回復が図られる。それのみならず、ＣａＦ２　が添加された無煙炭により溶湯への浸炭効率が飛躍的に改善され、ひいては低発熱燃料によるスクラップの溶解もその速度が高められ、生産性を上げることができる。
【００３２】
ブリケットされた無煙炭は溶湯での歩留りがよく、採掘時に粉化した格安な無煙炭の使用の途が拡大され、資源の有効利用で燃料コストの大幅な低減をもたらす。なお、ＭｇＯに代えて、水酸化マグネシウムＭｇ（ＯＨ）２　としてもよい。Ｍｇ（ＯＨ）２　は１，０００℃を超える炉温によってＭｇＯを自ずと生成させるからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｆｅ−Ｃ系状態図。
【図１】
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