(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉蓋に排ガスダクト孔と原料装入孔と電極孔を設け、炉底に底吹き羽口を、炉壁下部にタップホールを備えたアーク加熱式溶解炉を用い、
前記アーク加熱式溶解炉内の溶鉄層中に前記底吹き羽口から不活性ガスを吹き込んで該溶鉄層を攪拌しつつ、該鉄浴式溶解炉の上方から原料装入シュートを介して、炭材内装酸化鉄塊成化物を加熱還元して得られた固体還元鉄を炭材および造滓材とともに装入し、前記電極にてアーク加熱することにより、前記固体還元鉄を溶解して溶鉄を製造する溶鉄製造方法において、
前記炭材の装入量を調整して、前記溶鉄層上に形成された溶融スラグ層の上層部に、該炭材の一部を懸濁させて炭材懸濁スラグ層とし、さらにこの炭材懸濁スラグ層の上方に前記炭材のみからなる炭材被覆層を形成させ、
１タップ分の溶鉄および溶融スラグを蓄銑滓した後、前記タップホールから該１タップ分の溶鉄および溶融スラグを排出することを特徴とするアーク加熱による溶鉄製造方法。
【請求項２】
前記電極の先端部を、前記溶融スラグ層中に位置させる請求項１に記載のアーク加熱による溶鉄製造方法。
【請求項３】
前記固体還元鉄の金属化率を６０〜９５％とする請求項１または２に記載のアーク加熱による溶鉄製造方法。
【請求項４】
溶鉄の排出開始時において、前記炭材懸濁スラグ層中の炭材と前記炭材被覆層の炭材の合計量を、前記溶融スラグ層中の溶融スラグ１０００ｋｇ当り１００〜３００ｋｇとする請求項１〜３のいずれか１項に記載のアーク加熱による溶鉄製造方法。
【請求項５】
前記不活性ガスの吹き込み量を溶鉄層の溶鉄１トン当たり０．０１〜０．２０Ｎｍ３／ｍｉｎとする請求項１〜４のいずれか１項に記載のアーク加熱による溶鉄製造方法。
【請求項６】
前記溶融スラグ層の溶融スラグ中のＴ．Ｆｅ含有量を５質量％以下とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のアーク加熱による溶鉄製造方法。
【請求項７】
前記溶融スラグの塩基度ＣａＯ／ＳｉＯ２を０．８〜２．０とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のアーク加熱による溶鉄製造方法。
【請求項８】
前記溶鉄の出銑温度を１４００〜１５５０℃とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のアーク加熱による溶鉄製造方法。
【請求項９】
前記アーク加熱式溶解炉内への、前記固体還元鉄、炭材および造滓材の装入を、重力を利用した落とし込み方式により行う請求項１〜８のいずれか１項に記載のアーク加熱による溶鉄製造方法。
【請求項１０】
前記１タップ分の溶融スラグの排出の終了を、前記タップホールから溶融スラグに混じって炭材が排出され始めたことにより検知する請求項１〜９のいずれか１項に記載のアーク加熱による溶鉄製造方法。
【請求項１１】
前記アーク加熱式溶解炉の補修は、その炉壁最下部にエンドタップホールを設けておき、２０°以内の角度だけ傾動して、前記エンドタップホールから残銑滓を排出した後に行う請求項１〜１０のいずれか１項に記載のアーク加熱による溶鉄製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭材内装酸化鉄塊成化物を回転炉床炉などで加熱還元して得た固体還元鉄をアーク加熱式溶解炉で溶解して溶鉄を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
＜従来技術１＞
本出願人は、従来の高炉法や溶融還元法に代わる新しい製鉄法として、回転炉床炉と、上吹き酸素ガスによる炭材の燃焼熱を加熱源とする鉄浴式溶解炉とを組み合わせた溶鉄製造プロセスを提案した（特許文献１、２参照）。しかしながら、このプロセスは鉄浴式溶解炉にて多量の酸素ガスを消費することから、酸素ガスの供給が十分に行えない場合は、代わりの加熱源として電力を使用する溶解炉の開発が要請されている。
【０００３】
ところが、酸化鉄源と炭素質還元剤とからなる炭材内装酸化鉄塊成化物を回転炉床炉で加熱還元して得た固体還元鉄は、酸化鉄源中の脈石分と炭素質還元剤の灰分を含有するため、これを溶解炉で溶解すると多量の溶融スラグ（以下、単に「スラグ」ということあり。）が生成する。特に、酸化鉄源として、スラグ成分を多量に含む電気炉ダストなどを用いた場合、溶鉄１トン当たり７００ｋｇ以上、多い場合は１０００ｋｇものスラグが生成することがある。このような多量のスラグを炉内でいったん異常にフォーミングさせてしまうと、もはや沈静化させることは困難であり、このスラグフォーミングに起因して、操業が中断されたり、排ガス系統に持ち込まれたスラグが該排ガス系統を閉塞したりするだけでなく、スラグ排出の際に、フォーミングにより軽量化したスラグの熱容量が小さいため該スラグが冷却され固化してタップホールが詰まる問題が生じることが予想される。
【０００４】
＜従来技術２＞
傾動式のアーク式電気炉にて、スクラップとともに固体還元鉄を多量配合して溶解精錬し、炉体を傾動して出鋼および出滓を行うことにより溶鋼を製造する方法が一般的に行われている。本方法で用いられる固体還元鉄は、高品位の鉄鉱石ペレットおよび塊鉱石を、天然ガスを改質して得た還元ガスで還元して製造されたものであり、炭材内装酸化鉄塊成化物を加熱還元して製造された固体還元鉄を用いる場合に比べ、発生する溶融スラグ量は圧倒的に少ない、溶鋼１トン当たり１００〜１５０ｋｇ程度である。したがって、本方法では、上記スラグフォーミングおよびスラグ排出時の固化によるトラブルはほとんど発生せず、問題とされていない。
【０００５】
しかしながら、本方法にて、炭材内装酸化鉄塊成化物を加熱還元して得た固体還元鉄を溶解しようとすると、上述したように、大量の溶融スラグが発生し、スラグフォーミングによるトラブル発生の可能性が高まるとともに、チャージごとに炉を傾動させる必要があるため、傾動の際における溶鉄や炭材の流出に加え、放熱ロスが大きくなるとともに、溶鉄の生産性が低くなる問題がある。
【０００６】
＜従来技術３＞
固定式の炉体を有するサブマージドアーク炉にて、スラグ層に浸漬した電極による抵抗加熱で、固体還元鉄を溶解精錬して溶鋼を製造し、炉側に設けられた出鋼口および出滓口から溶鋼および溶融スラグを間欠的に排出することにより溶鋼を製造する方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００７】
しかしながら、本方法では、溶鋼および溶融スラグの排出時に炉傾動を行う必要がないので、該排出時にも溶解精錬を継続できる利点があるものの、抵抗加熱を用いる方法では生産性が低く、これを補うため炉を大型化すると、電力消費量の増大による操業コストの上昇や設備コストの上昇を招く問題がある。
【０００８】
＜従来技術４＞
高炉および高炉タイプの溶融炉の炉底に、インダクションコイルを巻いて発熱させ、炉底や出銑口やスラグ排出口の温度を上昇させて溶銑およびスラグの排出を向上させる方法が開示されている（特許文献４参照）。
【０００９】
しかしながら、スラグの温度を高めるのに、高価な誘導加熱装置を別途必要とするため、設備コストが高くなるとともに、メンテナンスの手間が増える問題もある。
【特許文献１】特開２００４−１７６１７０号公報
【特許文献２】特開２００６−２５７５４５号公報
【特許文献３】特開昭５０−１３４９１２号公報
【特許文献４】特開２００１−２４１８５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本発明は、アーク加熱式溶解炉を用いて固体還元鉄をアーク加熱にて溶解して溶鉄を製造する方法において、炉内でスラグの異常なフォーミングを発生させることなく、かつ、前記溶解操作で生成したスラグを、炉を傾動することなく確実に排出しうる、低コストで安定性かつ生産性に優れた溶鉄製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の発明は、炉蓋に排ガスダクト孔と原料装入孔と電極孔を設け、炉底に底吹き羽口を、炉壁下部にタップホールを備えたアーク加熱式溶解炉を用い、前記アーク加熱式溶解炉内の溶鉄層中に前記底吹き羽口から不活性ガスを吹き込んで該溶鉄層を攪拌しつつ、該鉄浴式溶解炉の上方から原料装入シュートを介して、炭材内装酸化鉄塊成化物を加熱還元して得られた固体還元鉄を炭材および造滓材とともに装入し、前記電極にてアーク加熱することにより、前記固体還元鉄を溶解して溶鉄を製造する溶鉄製造方法において、前記炭材の装入量を調整して、前記溶鉄層上に形成された溶融スラグ層の上層部に、該炭材の一部を懸濁させて炭材懸濁スラグ層とし、さらにこの炭材懸濁スラグ層の上方に前記炭材のみからなる炭材被覆層を形成させ、１タップ分の溶鉄および溶融スラグを蓄銑滓した後、前記タップホールから該１タップ分の溶鉄および溶融スラグを排出することを特徴とするアーク加熱による溶鉄製造方法である。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、前記電極の先端部を、前記溶融スラグ層中に位置させる請求項１に記載のアーク加熱による溶鉄製造方法である。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記固体還元鉄の金属化率を６０〜９５％とする請求項１または２に記載のアーク加熱による溶鉄製造方法である。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、溶鉄の排出開始時において、前記炭材懸濁スラグ層中の炭材と前記炭材被覆層の炭材の合計量を、前記溶融スラグ層中の溶融スラグ１０００ｋｇ当り１００〜３００ｋｇとする請求項１〜３のいずれか１項に記載のアーク加熱による溶鉄製造方法である。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、前記不活性ガスの吹き込み量を溶鉄層の溶鉄１トン当たり０．０１〜０．２０Ｎｍ３／ｍｉｎとする請求項１〜４のいずれか１項に記載のアーク加熱による溶鉄製造方法である。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、前記溶融スラグ層の溶融スラグ中のＴ．Ｆｅ含有量を５質量％以下とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のアーク加熱による溶鉄製造方法である。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、前記溶融スラグの塩基度ＣａＯ／ＳｉＯ２を０．８〜２．０とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のアーク加熱による溶鉄製造方法である。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、前記溶鉄の出銑温度を１４００〜１５５０℃とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のアーク加熱による溶鉄製造方法である。
【００１９】
請求項９に記載の発明は、前記アーク加熱式溶解炉内への、前記固体還元鉄、炭材および造滓材の装入を、重力を利用した落とし込み方式により行う請求項１〜８のいずれか１項に記載のアーク加熱による溶鉄製造方法である。
【００２０】
請求項１０に記載の発明は、前記１タップ分の溶融スラグの排出の終了を、前記タップホールから溶融スラグに混じって炭材が排出され始めたことにより検知する請求項１〜９のいずれか１項に記載のアーク加熱による溶鉄製造方法である。
【００２１】
請求項１１に記載の発明は、前記アーク加熱式溶解炉の補修は、その炉壁最下部にエンドタップホールを設けておき、２０°以内の角度だけ傾動して、前記エンドタップホールから残銑滓を排出した後に行う請求項１〜１０のいずれか１項に記載のアーク加熱による溶鉄製造方法である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、炉底に底吹き羽口を、炉壁下部にタップホールを備えた固定式溶解炉を用い、炭材装入量を調整して、スラグ層の上層部に炭材懸濁スラグ層を形成したことで、炭材懸濁スラグ層中のスラグの（ＦｅＯ）濃度が低下して、フォーミングの原因となるＣＯ気泡の生成速度が低下するとともに、スラグに懸濁した炭材の存在によりスラグ層から該ＣＯ気泡が抜けやすくなり、フォーミングが起こりにくくなるとともに、炭材懸濁スラグ層の上方に炭材被覆層を形成したことで、スラグ層が保温されるので、出滓時にタップホール内でスラグが冷えて固まることが防止され、炉を傾動することなく、円滑で迅速な出滓作業が行えるようになった。この結果、低コストで安定性かつ生産性に優れた溶鉄製造方法が実現できるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２４】
〔アーク加熱式溶解炉の構成〕
図１に、本発明の一実施形態に係るアーク加熱式溶解炉の概略構成を示す。本実施形態に係るアーク加熱式溶解炉（以下、単に「炉」ということもある。）１は、従来の製鋼用アーク電気炉と同様、炉蓋２を介して排ガスダクト３および原料装入シュート４が接続され、炉蓋２に設けられた電極孔５を介して電極６が炉内に挿入されており、炉底７には複数の底吹き羽口８が設けられ、炉壁９の下部にはタップホール１０が設けられている。
【００２５】
電極６としては、熱効率に優れた、製鋼用アーク電気炉で常用される三相交流型のものが、特に推奨される。
【００２６】
また、電極６は、その先端部を後記溶融スラグ層１２中に位置させ（浸漬させ）つつ、溶解操作を行うのが好ましい。これにより、アークによる輻射加熱と抵抗加熱の効果を並存させることができ、溶解をより促進することができる。
【００２７】
以下、このアーク加熱式溶解炉１を用いて、固体還元鉄Ｂを溶解して溶鉄とスラグを生成する溶解工程と、溶解工程で生成した溶鉄とスラグを炉から排出する出銑滓工程と、炉の補修を行う際の補修工程に分けて順次説明を行う。
【００２８】
〔溶解工程〕
アーク加熱式溶解炉１内の溶鉄層１１中に複数の底吹き羽口８から不活性ガスとして例えば窒素ガスＡを吹き込んで溶鉄層１１を攪拌しつつ、アーク加熱式溶解炉１の上方から原料装入シュート４を介して、炭材内装酸化鉄塊成化物を例えば図示しない回転炉床炉で加熱還元して得られた固体還元鉄Ｂを、炭材として例えば石炭Ｃと、造滓材として例えば生石灰、軽焼ドロマイト、珪石等Ｄとともに、例えば重力を利用した落とし込み方式により装入し、電極６にてアーク加熱することにより、固体還元鉄Ｂを溶解して溶鉄１１を製造するようになっている。なお、造滓材として、ＣａＯ含有物質だけでなく、ＳｉＯ２含有物質である珪石を例示したのは、酸化鉄源として、ＣａＯ含有量の高い電気炉ダストなどを使用する場合、スラグ塩基度の調整のためにＳｉＯ２源を添加する必要があることを考慮したものである。
【００２９】
なお、固体還元鉄Ｂ中には未還元酸化鉄（ＦｅＯ等）が残存しており、この未還元酸化鉄は、後記溶鉄層１１中の固溶［Ｃ］および炭材Ｃ中の炭素分を還元剤として、ＦｅＯ＋Ｃ→Ｆｅ＋ＣＯ等の反応により、金属鉄（Ｆｅ）に還元される。
【００３０】
底吹き用の窒素ガスＡの流量は、溶鉄層１１を十分に攪拌して固体還元鉄Ｂの溶解速度を確保するため、該溶鉄層１１の溶鉄１トン当たり０．０１〜０．２０Ｎｍ３／ｍｉｎの範囲で調整するとよい。
【００３１】
固体還元鉄Ｂは、上記図示しない回転炉床炉とアーク加熱式溶解炉１との設置場所の遠近等に応じて、上記回転炉床炉で製造した高温のものを実質的に冷却することなく、熱いままアーク加熱式溶解炉１に装入してもよいし、上記図示しない回転炉床炉で製造した後、常温まで冷却したものをアーク加熱式溶解炉１に装入してもよい。また、固体還元鉄Ｂの金属化率は、アーク加熱式溶解炉１の炭材消費量を低減する観点からは、できるだけ高いものが好ましいが、過度に高いものを用いると、還元鉄の電気伝導度が高くなりすぎて還元鉄の溶解速度が過大となり、生成した溶鉄への浸炭（加炭）量や溶鉄の脱硫率が低下する傾向がみられる。したがって、固体還元鉄Ｂの金属化率は、６０〜９５％のものを使用するのが望ましく、その下限は８０％、さらには９０％とするのがより望ましい。
【００３２】
そして、炭材Ｃの装入量を調整して、図２の模式図に示すように、溶鉄層１１上に形成された溶融スラグ層１２の上層部に、炭材Ｃの一部を懸濁させて炭材懸濁スラグ層１３とし、さらにこの炭材懸濁スラグ層１３の上方に炭材Ｃのみからなる炭材被覆層１４を形成させる。
【００３３】
スラグ層１２の上層部に炭材懸濁スラグ層１３を形成したことで、炭材懸濁スラグ層１３中のスラグの（ＦｅＯ）濃度が低下して、フォーミングの原因となるＣＯ気泡の生成速度が低下するとともに、スラグ中に存在する炭材によりスラグ層１２から該ＣＯ気泡が抜けやすくなり、フォーミングが起こりにくくなる。
【００３４】
さらに、炭材懸濁スラグ層１３の上方に炭材被覆層１４を形成したことで、スラグ層１２が保温されるので、出滓時にタップホール１０内でスラグが冷えて固まることが防止され、炉を傾動することなく、円滑で迅速な出滓作業が行えるようになり、安定性かつ生産性に優れた溶鉄製造方法が実現できる。
【００３５】
上記の作用効果をより確実に奏させるために、溶鉄の排出（出銑）開始時において、炭材懸濁スラグ層１３中の炭材と炭材被覆層１４の炭材の合計量（すなわち、炉内残留炭材量）を、溶融スラグ層１２中のスラグ１０００ｋｇ当たり１００〜３００ｋｇとするのが好ましい。１００ｋｇ未満では、炭材懸濁スラグ層１３中の炭材量が少なくなるとともに、炭材被覆層１４の厚みが薄くなるため、上記フォーミング防止効果および出滓作業の円滑・迅速化の効果が小さくなり、一方、３００ｋｇを超えると、炭材被覆層１４の炭材が加熱により一体化してスラグ層１２の攪拌が不十分になりやすく、固体還元鉄Ｂの溶鉄層１１中への溶解速度が低下するからである。より好ましい上記炭材の合計量は、溶融スラグ層１２中のスラグ１０００ｋｇ当り２００〜３００ｋｇである。
【００３６】
なお、スラグ層１２の流動性を確保するとともに溶鉄からの脱硫を促進するため、スラグ層１２の塩基度ＣａＯ／ＳｉＯ２（質量比）は０．８〜２．０、さらには１．０〜１．６の範囲で調整するのが好ましい（後記実施例、図３参照）。
【００３７】
底吹き窒素ガスＡによる溶鉄層１１の攪拌作用により、溶鉄層１１とスラグ層１２の界面で、固体還元鉄Ｂの溶鉄層１１中への溶解および炭材Ｃの溶鉄層１１中への浸炭が促進されることとなる。溶鉄中の［Ｃ］含有量は３質量％以上、より好ましくは３．５〜４．５質量％とするのが好ましい。また、スラグ層１２のスラグ中のＴ．Ｆｅ含有量を５質量％以下、より好ましくは３質量％以下とするのが望ましい。これにより、溶鉄層１１からの脱硫が促進されるとともに、溶融酸化鉄による炉内張り耐火物の溶損も抑えられるので好ましい。
【００３８】
〔出銑滓工程〕
上記のようにして一定時間溶解操作を継続し、１タップ分の蓄銑滓を行った後、出銑滓を行う。出銑滓は、高炉での出銑滓作業と同じく、炉を傾動することなく直立させたまま、タップホール１０をドリルで開孔し、先ず溶鉄を、その浴面がタップホール１０のレベルになるまで排出した後、引き続きスラグの排出を行う。このようにして、先に熱容量の大きい溶鉄を排出することで、タップホール１０が温められるので、その後にスラグを引き続いて排出してもスラグが冷却されにくい。なお、スラグの固化をより確実に防止するため、出銑温度（出湯温度ともいう。）は、１４００℃以上、さらには１４５０℃以上とするのが好ましい（後記実施例、図４参照）。ただし、出銑温度（出湯温度）を上げすぎると、エネルギの無駄であるばかりでなく、炉内張り耐火物の損耗速度も上昇するので、１５５０℃以下とするのがよい。
【００３９】
なお、スラグフォーミングをより確実に防止するため、溶融スラグ層１２の厚みが、フリーボード１５の高さの１／５以下の範囲となるように、フリーボード高さを設定し、これに合わせて出銑滓のサイクル時間を決定するのが好ましい。
【００４０】
さらに、スラグは、炉内で炭材懸濁スラグ層１３の存在によりフォーミングが防止されてその密度が高く維持されているので、出滓中、スラグの熱容量が高く維持されるとともに、スラグは、炉内で炭材被覆層１４の存在により保温されているので、出滓中、たとえアーク加熱を中断ないし減少しても、スラグが冷却され固化することが確実に防止される。
【００４１】
そして、スラグの排出は、タップホール１０からスラグに混じって炭材が排出され始めたこと、すなわち、炭材懸濁スラグ層１３が排出され始めたことをもって終了とし、タップホール１０をマッドで閉塞すればよい。
【００４２】
これにより、炉内には、炭材懸濁スラグ層１３と炭材被覆層１４が残存することとなるので、次の溶解操作時においても、スラグのフォーミングを防止し、保温する効果が確実に維持される。
【００４３】
このようにして、溶解工程と出銑滓工程とを繰り返すことで、スラグフォーミングを防止しつつ、円滑で迅速な出滓作業が行える。また、炉を傾動することなく直立させたまま出銑滓作業を行えるので、出銑滓作業中においても、溶解操作を継続することが可能となり、溶鉄の生産性を高くできる。
【００４４】
〔補修工程〕
本発明では、底吹き羽口７を用いることにより、該羽口７の溶損や詰まり、該羽口７周りの炉底耐火物の損耗等が発生するため、定期的な点検・補修作業を必要とする。このため、従来の製鋼用アーク電気炉と同様、アーク加熱式溶解炉１の炉側の最下部にエンドタップホール１６を設けておき、例えば数日間に１回、該アーク加熱式溶解炉１を２０°以内の角度だけ傾動して、エンドタップホール１６から残銑滓を排出し、炉を空にしてから点検・補修作業を行うようにすればよい。
【００４５】
点検・補修作業終了後の再立ち上げは、例えば、本作業前に炉から排出した残銑を別の取鍋などで保温しておき、これを種湯として再度炉に装入して用いればよい。なお、残銑滓の排出時に炉内壁耐火物表面にスラグや地金が付着するが、その付着層表面には炭材懸濁スラグ層１３および炭材被覆層１４中の炭材が被覆するので、点検・補修中、炉を保温しておくためにバーナで加熱しても、スラグや地金の酸化が防止され、再立ち上げの種湯装入時における突沸や、次回の吹練時におけるスラグフォーミングを防止することができる。
【００４６】
（変形例）
上記実施形態では、タップホール９は１箇所だけ設けた例を示したが、炉耐火物の溶損に伴う炉内底面レベルの低下や、出銑滓サイクル時間の変更への対応が可能なように、高さ方向に複数箇所設けておくのが好ましい。
【００４７】
また、底吹き用の不活性ガスＡとして、窒素ガスを例示したが、Ａｒガス、ＣＯガス、ＣＯ２ガス、または、これらの混合ガスを用いることもできる。
【実施例】
【００４８】
設備上の制約からアーク加熱式溶解炉による確認試験はまだ実施していないが、アーク加熱式溶解炉におけるスラグのフォーミング挙動および排滓性を類推するため、耐火物内径２ｍ、炉内有効高さ２．６ｍの固定式溶解炉を用い、加熱源として上吹き酸素ガスによる炭材の燃焼熱を利用して固体還元鉄を溶解する試験を実施した。
【００４９】
固体還元鉄としては、製鉄所ダストを酸化鉄原料とする炭材内装酸化鉄ペレットを回転炉床炉で加熱還元して製造した、表１に示す成分組成の固体還元鉄を常温で用い、炭材としては表２に示す成分組成の石炭を、造滓材としては、生石灰およびドロマイトを用いた。また、底吹き用の不活性ガスとしては窒素ガスを用い、上吹き用の酸素含有ガスとしては酸素ガスを用いた。
【表１】
0005166805.tif 000002
【表２】
0005166805.tif 000003
【００５０】
そして、比較例の期間では、炉への炭材装入量を、固体還元鉄の溶解に必要十分な量として、炉内に炭材懸濁スラグ層および炭材被覆層を形成することなく、スラグ塩基度と出湯温度の調整だけで溶解および出銑滓の制御を行った。
【００５１】
これに対し、発明例の期間では、立ち上げ時（再立ち上げ時を含む）に、種湯装入後、所定量の炭材を装入してから、原料（固体還元鉄、造滓材、炭材）の装入と吹練を開始し、炉内に炭材懸濁スラグ層および炭材被覆層を形成して溶解および出銑滓の制御を行った。なお、溶解時においては、比較例、発明例とも、二次燃焼率は２０〜３０％に制御した。
【００５２】
この結果、比較例の期間では、吹錬開始後１０〜１５分以内にスラグフォーミングに起因する排ガス系統の閉塞等のトラブルが発生して操業停止を余儀なくされたのに対し、発明例の期間では、８時間の連続操業中においてもまったくスラグフォーミングによるトラブルが発生することなく、安定して操業を継続することができた。
【００５３】
また、図３および４に示すように、比較例の期間では、スラグ排出係数（＝スラグ生成量に対するスラグ排出量の質量比）は、スラグ塩基度および出湯温度を調整しても、最高１．１程度と低い値に留まっているのに対し、発明例の期間では、スラグ排出係数は、スラグの塩基度および出湯温度を適切に調整することで、１．７〜１．８といった高い値が得られることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】実施形態に係るアーク加熱式溶解炉の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】スラグ層近傍における炭材の分布状況を模式的に示す縦断面図である。
【図３】スラグの塩基度とスラグ排出率との関係を示すグラフ図である。
【図４】出湯温度とスラグ排出率との関係を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００５５】
１…アーク加熱式溶解炉
２…炉蓋
３…排ガスダクト
４…原料装入シュート
５…電極孔
６…電極
７…炉底
８…底吹き羽口
９…炉壁
１０…タップホール
１１…溶鉄層
１２…溶融スラグ層
１３…炭材懸濁スラグ層
１４…炭材被覆層
１５…フリーボード
１６…エンドタップホール
Ａ…不活性ガス（窒素ガス）
Ｂ…固体還元鉄
Ｃ…炭材（石炭）
Ｄ…造滓材
【図１】
0005166805.tif 000004
【図２】
0005166805.tif 000005
【図３】
0005166805.tif 000006
【図４】
0005166805.tif 000007