(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレス成形された鉄系スクラップ、又は、プレス成形された鉄系スクラップと重量屑からなるスクラップの予熱処理装置であって、回転炉床炉と、回転炉床炉の装入ゾーンに対向する位置に設けられた前記スクラップの装入装置と、回転炉床炉の排出ゾーンに対向する位置に設けられた予熱後の前記スクラップの排出装置とを有し、前記装入装置が、前記スクラップを回転炉床炉の進行方向と直角方向に、押し出し距離を段階的に調節して押し出して前記装入ゾーンの炉床上に装入するためのプッシャーを備え、当該プッシャーが、前記回転炉床炉の周方向に多段配置されており、且つ、プッシャーの幅は後段になるほど広くなるように設定されていることを特徴とするスクラップの予熱処理装置。
【請求項２】
前記多段配置されたそれぞれのプッシャーの幅の比を、それぞれのプッシャーの装入位置から前記回転炉床炉の炉床回転中心までの距離の比に等しく設定することを特徴とする請求項１に記載のスクラップの予熱処理装置。
【請求項３】
前記排出装置が、前記排出ゾーン内の前記スクラップを前記回転炉床炉の内周側から外周側へ押し出すための排出用プッシャーを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のスクラップの予熱処理装置。
【請求項４】
前記排出装置が、前記排出用プッシャーに加えて、排出ゾーンの出口に向かって押し出し角度が可変の補助プッシャーを備えることを特徴とする請求項３に記載のスクラップの予熱処理装置。
【請求項５】
前記プッシャーに対応した前記回転炉床炉の側壁に、前記スクラップを装入するための開閉装置を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のスクラップの予熱処理装置。
【請求項６】
前記回転炉床炉の炉床表面に、前記矩形形状のスクラップの幅または奥行きのうちのいずれか小さい方の半分以下の間隔で前記プッシャー押し出し方向に沿ってレールが敷設されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のスクラップの予熱処理装置。
【請求項７】
前記回転炉床炉の排出ゾーンに隣接してスクラップシュート待機部を設け、該待機部が前記排出ゾーンと連結された断熱材で構成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のスクラップの予熱処理装置。
【請求項８】
前記装入ゾーンから前記排出ゾーンまでの中央部の回転炉床炉における天井又は側壁に、排ガスを炉外に排気する煙道が設置されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のスクラップの予熱処理装置。
【請求項９】
回転炉床炉を用いてプレス成形された鉄系スクラップ、または、プレス成形された鉄系スクラップ及び重量屑からなるスクラップを予熱処理する予熱処理方法であって、回転炉床炉の装入ゾーンに対向する位置に前記スクラップを装入するためのプッシャーを前記回転炉床炉の周方向に多段配置し、且つ、前記プッシャーの幅は後段になるほど広くなるように設定し、前記プッシャーの押し出し方向を回転炉床炉の炉床の進行方向に対して直角方向とし、それぞれのプッシャーの押し出し距離を段階的に調節して、前段のプッシャーほど奥側へ、後段のプッシャーほど手前側に押出して、前記押し出し方向の奥側より手前側に向け、複数回に分けて順次前記スクラップを前記炉床上に装入し、該炉床に装入した前記スクラップを回転炉床炉内で予熱処理することを特徴とするスクラップの予熱処理方法。
【請求項１０】
前記回転炉床炉の排出ゾーンに対向する位置に、前記排出ゾーン内のスクラップを前記回転炉床炉の内周側から外周側に排出するための排出用プッシャーと補助プッシャーを設け、前記排出用プッシャーの押し出し方向を回転炉床炉の炉床の進行方向に対して直角方向とし、前記補助プッシャーの押出し方向を前記排出ゾーンの出口に向かって可変として、前記排出ゾーン内のスクラップを、前記排出用プッシャーにて排出した後、排出ゾーンに残ったスクラップを前記補助プッシャーにより排出することを特徴とする請求項９に記載のスクラップの予熱処理方法。
【請求項１１】
前記回転炉床炉の煙道から炉外に排気されたガスを、９００℃以上で２秒以上滞留させた後に３００℃以下まで冷却することを特徴とする請求項９又は１０に記載のスクラップの予熱処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主にプレス成形された鉄系スクラップを大量かつ効率的に製鋼原料として利用するための予熱処理に関するものである。詳しくは、転炉等の精錬炉において、予熱処理されたスクラップや重量屑を大量に使用することができるスクラップの予熱処理に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄系スクラップを予熱して製鋼原料として利用する例として、例えば、特許文献１には、予熱炉を、スクラップを転炉などに装入するためのスクラップシュートと同じ長さで、かつ同じ断面積を有する縦長の炉として構成し、予熱後のスクラップを予熱炉に近接配置されたスクラップシュートに排出できるようにすることが記載され、特許文献２には、廃車屑、廃車プレス屑、廃家電屑などの溶解原料を溶解炉に直結された予熱室で予熱して溶解原料中のガス化成分をガス化してから溶解炉に投入することにより、廃車などをシュレッダー処理を施すことなく安価に溶解原料として利用できることが記載されている。
【０００３】
また、加熱炉として、回転炉床炉は、設備がコンパクトで効率的に加熱できることが知られており、近年ではダスト処理等で注目されている。そのような例として、特許文献３には、回転炉床炉で焼成して得られた還元鉄を、回転炉床炉の炉床の移動方向と直角の方向に往復移動するプッシャーにより、すばやく炉外に排出することが記載されている。
【０００４】
ところで、省エネルギー効果やＣＯ２排出量削減効果を十分享受するためには、転炉等の精錬炉の操業における溶銑比率を５〜１０％と大幅に低減させることが必要であり、そのためには、一個あたりの質量が数１００ｋｇになる主にプレス成形された鉄系スクラップを一時間あたり５００〜１０００個予熱する必要がある。
これに対し、特許文献１や特許文献２に記載されている技術では、一度に予熱処理できるスクラップの量が少量であるため転炉操業における溶銑比率を大幅に低下させることができず、省エネルギー効果やＣＯ２排出量削減効果は小さいという問題がある。
【０００５】
また、特許文献３は、処理後の製品をプッシャーですばやく炉外に排出することは記載されているが、粉状体や、ペレット又はブリケット（数ｍｍ〜数１０ｍｍ寸法程度）などの寸法が小さく、且つ軽量な原料を用いるもので、原料の装入については特に記載されていない。
【０００６】
以上のように、重量のあるスクラップを加熱炉に連続的に装入して、スクラップを効率よく大量に予熱する技術は従来知られていなかった。
【特許文献１】特開昭５９−２２５２８９号公報
【特許文献２】特開２００２−２８５２２５号公報
【特許文献３】特開平１１−１２６２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一個あたりの質量が数１００ｋｇになるプレス成形されたスクラップを大量に（例えば、一時間あたり５００〜１０００個）予熱するためには、予熱設備のコンパクト化と高い伝熱効率を両立する必要があるが、そのためには、プレス成形されたスクラップやその他の重量屑を重ねることなく、相互に近接して整然と並べて連続的に加熱することが有利であり、それには、回転炉床炉が適していると考えられる。
【０００８】
しかしながら、回転炉床炉の炉床上にスクラップを相互に近接して整然と並べて載置し、高い伝熱効率で予熱するための技術は、従来知られていない。
そこで、本発明は、回転炉床炉の炉床に大量の主にプレス成形されたスクラップを相互に近接して整然と並べて装入することにより、予熱装置のコンパクト化と高い伝熱効率を両立する技術を提供することを課題としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は以下のようにしたことを特徴とする。
第１のスクラップの予熱処理装置の発明は、プレス成形された鉄系スクラップ、又は、プレス成形された鉄系スクラップと重量屑からなるスクラップの予熱処理装置であって、回転炉床炉と、回転炉床炉の装入ゾーンに対向する位置に設けられた前記スクラップの装入装置と、回転炉床炉の排出ゾーンに対向する位置に設けられた予熱後の前記スクラップの排出装置とを有し、前記装入装置が、前記スクラップを回転炉床炉の進行方向と直角方向に、押し出し距離を段階的に調節して押し出して前記装入ゾーンの炉床上に装入するためのプッシャーを備え、当該プッシャーが、前記回転炉床炉の周方向に多段配置されており、且つ、プッシャーの幅は後段になるほど広くなるように設定されていることを特徴とする。
【００１０】
第２のスクラップの予熱処理装置の発明は、前記第１の発明において、前記多段配置されたそれぞれのプッシャーの幅の比を、それぞれのプッシャーの装入位置から前記回転炉床炉の炉床回転中心までの距離の比に等しく設定することを特徴とする。
【００１１】
第３のスクラップの予熱処理装置の発明は、前記第１又は第２の発明において、前記排出装置が、前記排出ゾーン内の前記スクラップを前記回転炉床炉の内周側から外周側へ押し出すための排出用プッシャーを備えることを特徴とする。
【００１２】
第４のスクラップの予熱処理装置の発明は、前記第３の発明において、前記排出装置が、排出用プッシャーに加えて、排出ゾーンの出口に向かって押し出し角度が可変の補助プッシャーを備えることを特徴とする。
【００１３】
第５のスクラップの予熱処理装置の発明は、前記第１ないし第４の発明において、前記プッシャーに対応した前記回転炉床炉の側壁に、前記スクラップを装入するための開閉装置を設けたことを特徴とする。
第６のスクラップの予熱処理装置の発明は、前記第１ないし第５の発明において、前記回転炉床炉の炉床表面に、前記矩形形状のスクラップの幅または奥行きのうちのいずれか小さい方の半分以下の間隔で前記プッシャー押し出し方向に沿ってレールが敷設されていることを特徴する。
【００１４】
第７のスクラップの予熱処理装置の発明は、前記第１ないし第６の発明において、前記回転炉床炉の排出ゾーンに隣接してスクラップシュート待機部を設け、該待機部が前記排出ゾーンと連結された断熱材で構成されていることを特徴とする。
第８のスクラップの予熱処理装置の発明は、前記第１ないし第７の発明において、前記装入ゾーンから前記排出ゾーンまでの中央部の回転炉床炉における天井又は側壁に、排ガスを炉外に排気する煙道が設置されていることを特徴とする。
【００１５】
第９のスクラップの予熱処理方法の発明は、回転炉床炉を用いてプレス成形された鉄系スクラップ、又は、プレス成形された鉄系スクラップ及び重量屑からなるスクラップを予熱処理する予熱処理方法であって、回転炉床炉の装入ゾーンに対向する位置に前記スクラップを装入するためのプッシャーを前記回転炉床炉の周方向に多段配置し、且つ、前記プッシャーの幅は後段になるほど広くなるように設定し、前記プッシャーの押し出し方向を回転炉床炉の炉床の進行方向に対して直角方向とし、それぞれのプッシャーの押し出し距離を段階的に調節して、前段のプッシャーほど奥側へ、後段のプッシャーほど手前側に押出して、前記押し出し方向の奥側より手前側に向け、複数回に分けて順次前記スクラップを前記炉床上に装入し、該炉床に装入した前記スクラップを回転炉床炉内で予熱処理することを特徴とする。
【００１６】
第１０のスクラップの予熱処理方法の発明は、前記第９の発明において、前記回転炉床炉の排出ゾーンに対向する位置に、前記排出ゾーン内のスクラップを前記回転炉床炉の内周側から外周側に排出するための排出用プッシャーと補助プッシャーを設け、前記排出用プッシャーの押し出し方向を回転炉床炉の炉床の進行方向に対して直角方向とし、前記補助プッシャーの押出し方向を前記排出ゾーンの出口に向かって可変として、前記排出ゾーン内のスクラップを、前記排出用プッシャーにて排出した後、排出ゾーンに残ったスクラップを前記補助プッシャーにより排出することを特徴とする。
第１１のスクラップの予熱処理方法の発明は、前記第９ないし第１０の発明において、前記回転炉床炉の煙道から炉外に排気されたガスを、９００℃以上で２秒以上滞留させた後に３００℃以下まで冷却すること特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
回転炉床炉の炉床上にプッシャーを用いてスクラップを相互に近接して整然と並べて装入して、予熱中の荷崩れや排出時のトラブルを回避することが可能となり、回転炉床炉のスクラップ予熱効率を大幅に増加できるので、大量のスクラップを効率的に予熱することが可能となる。
その結果、例えば、一個あたりの質量が数１００ｋｇになる主にプレス成形されたスクラップを、一時間あたり５００〜１０００個効率的に予熱することができ、３００トン規模の転炉における溶銑比率を５〜１０％程度低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明で使用する回転炉床炉の概略を示す平面図である。
図において、１は回転炉床炉であり、内部は、被加熱物の装入ゾーン２、第１〜３加熱ゾーン３〜５、保熱ゾーン６、排出ゾーン７より構成されており、炉内に燃料ガスと空気を送り込み燃焼させることによって回転炉床上の被加熱物を加熱する。なお、本発明では、主としてプレス成形された鉄系のスクラップ品を被加熱物として加熱するものであり、以後、そのようなスクラップ品を被加熱物の例として記載するが、本発明は、後述するようにスクラップ品のみの加熱に限定されるものではない。
【００１９】
各ゾーンの温度は、例えば、第１加熱ゾーン３はダイオキシンの分解に必要な９００℃に、第２、３加熱ゾーン４、５はスクラップ中に混入されている有機物を分解するとともにスクラップ品を予熱するために、１１００℃や１３００℃にそれぞれ設定され、保熱ゾーン６は排出時のスクラップ温度を調整するために、例えば、１０００℃に設定されており、炉内圧は、通常−１〜−１００ｍｍＡｑ（−１０Ｐａ〜−９８０Ｐａ）の範囲、例えば−５ｍｍＡｑ（−５０Ｐａ）に制御されている。なお、保熱ゾーンを設けずに、加熱ゾーンの直後に排出ゾーンを設けて、熱効率を高めることも可能である。
【００２０】
回転炉床炉１の装入ゾーン２及び排出ゾーン７に対向する炉外周側には、スクラップ品を炉内に装入するためのスクラップ品装入部８（図１では３箇所）と、スクラップ品排出部９が設けられている。また、排出ゾーンに対向する炉内周側には、炉内からスクラップ品をスクラップ品排出部９に排出するための排出用プッシャー１０が設けられている。
【００２１】
また、装入ゾーン２と排出ゾーン７の間には、スクラップ品が排出ゾーンに行かないようにするための仕切り壁１１が設置されており、この仕切り壁１１は、また、スクラップ品の排出を円滑に行うためのガイドの機能も有している。
【００２２】
図２は、回転炉床炉１の装入ゾーン２及びスクラップ品装入部８の断面図である。図３は、装入ゾーン２の正面図である
図２、図３に示されるように、回転炉床炉１の装入ゾーン２の側壁には、原料装入用の開閉装置としての開閉扉１２が、後述の複数のプッシャーに対応した位置にそれぞれ設けられ、また、装入ゾーン２の内壁にはストッパー１３が設置され、スクラップ品１４の奥側の載置位置が規制されるようになっている。
【００２３】
回転炉床１５の下側にはレール１６が取り付けられており、回転炉床１５を支持する台車１７に固定された車輪１８を駆動させることによって炉床は一定速度で回転する。台車１８にはブレーキ装置が設置され、炉床を任意の場所で止めることができるようになっている。また、炉内は台車と炉壁間に設けた水封構造１９によってシールされている。
【００２４】
スクラップ品装入部８には、図２に示されるように、スクラップ品搭載台車２０が配置されている。この台車２０は、台車上にスクラップ品を搭載する搭載位置と、図２に示されたスクラップ品を回転炉床１５上に装入する装入位置との間をラック＆ピニオン機構やその他の駆動機構によって往復移動できるようになっている。搭載位置では、コンベアやクレーなどで搬送されてきたスクラップ品が、あらかじめ決められた配列でスクラップ品搭載台車２０上に搭載される。
【００２５】
さらに、スクラップ品搭載台車２０上には、プッシャー２１が備えられている。プッシャー２１は、例えばラック＆ピニオン機構や油圧機構などの駆動機構によって駆動され、かつ、押し出し距離を段階的に調節できるように構成されており、スクラップ品を、その配列状態を保持したまま、回転炉床炉の進行方向略直角方向に押し出して回転炉床上の所定の位置に装入できるようになっている。
【００２６】
本発明では、このようにプッシャー２１を設け、プッシャー２１により、回転炉床炉の装入ゾーンに、スクラップ品を重ねることなく相互に近接して整然と並べて装入し、連続的に加熱することを可能にするものである。
【００２７】
この際、プッシャー２１は、回転炉床炉の周方向に多段配置し、各プッシャー２１により、回転炉床炉の装入ゾーンに装入することが、スクラップ品を重ねることなく相互に近接して整然と並べて連続的に加熱する効果が大きいため、より望ましい。
以下では、プッシャー２１を多段配置した望ましい形態を基に、本発明の実施形態を説明する。
【００２８】
台車１７上の回転炉床１５の表面は耐火物で構成されており、スクラップをそのまま耐火物上で移動させて回転炉床上に装入することも可能である。しかし、プッシャー２１による押し込み中にスクラップ品の並びが乱れるのを防止するため、炉床表面とスクラップ品との間の摩擦を小さくできるレール２２を炉床表面に取り付けることが望ましい。
【００２９】
その場合、レール２２は、プレスされたスクラップの幅または奥行きのうちのいずれか小さい方の長さの半分よりも短い間隔で設けることが望ましい。それによりスクラップ１４は少なくとも３本のレール上に載ることになり、スクラップを安定して装入場所まで移送することができる。レールはスクラップ品と炉床表面の耐火物とが擦れない程度の高さがあればよく、５ｍｍ〜３０ｍｍ程度が望ましい。これよりも低いとスクラップと耐火物が引っかかり押し込み中にスクラップの並びが乱れたりする可能性がある。また、炉床に対するレールの配置は、レールの向きがスクラップ品の装入方向に沿うように（略平行）するとスクラップが滑り易いために好ましく、例えば、図４ａのような放射状や、図４ｂのような直線状と放射状の組み合わせがある。
【００３０】
図５は、回転炉床炉１の排出ゾーン７及びスクラップ品排出部９の断面図である。
排出ゾーン７には、スクラップの排出装置として、排出ゾーン内のスクラップ品１４を回転炉床炉の内周側（図の回転炉床１５の右側）から外周側（図の回転炉床１５の左側）へ押し出すための、回転炉床炉１の進行方向と略直角方向に稼動する排出用プッシャー１０と、排出ゾーンの出口（図の回転炉床１５の左端付近）に向かって水平方向の押し出し角度が可変の補助プッシャー２６（図６（ｂ）参照）とを備える。
排出ゾーン内のスクラップ品１４を、排出用プッシャー１０にて排出した後、排出ゾーン７に残ったスクラップ品１４を補助プッシャー２６により排出する。
【００３１】
スクラップ品排出部９は、排出ゾーン７に連続して回転炉床炉側方に設けられており、スクラップシュート待機部２３と該待機部内に位置するスクラップシュート２４より構成されている。スクラップシュート待機部２３は、回転炉床炉１の下段位置に設けられ、内部にスクラップシュート２４が待機できるようになっている。また、回転炉床１５とスクラップシュート２４の間には、排出用プッシャー１０にて回転炉床１５上から排出されたスクラップ品１４をスクラップシュート２４に案内する傾斜ガイド板２５が設けられている。
【００３２】
スクラップシュート待機部２３下面には、スクラップシュート２４の移動場所から伸びているレールが敷設されており、スクラップシュート２４はそのレール上を移動できるように構成されているが、スクラップシュート２４の移動は、レールを用いるものに限定されるものではない。また、スクラップシュート２４の向きは、図のような回転炉床炉に沿ったものに限られるものではなく、図８に示すように排出方向に沿ったものでもよい。
スクラップシュート待機部２３は、スクラップの温度低下を防止するため、回転炉床炉と連結された断熱部材で覆うことが好ましい。
【００３３】
なお、炉内の天井又は側壁には燃焼排ガスを排出する煙道が設けられる。この煙道は、炉内の雰囲気温度が９００℃以上となる加熱ゾーン又は保熱排出ゾーン７に設けると、排ガス中のダイオキシン類を分解することができるため好ましく、その際、煙道は排ガスの滞留時間を、ダイオキシン類の分解に必要な２秒以上確保できるように、煙道の一部または全部を断熱する。排ガス温度が９００℃に満たない場合は、煙道の後段に燃焼塔を設けて９００℃以上になるようにする。また、燃焼排ガス中に未燃成分が残存している場合には、燃焼用の空気を供給して燃焼させることによって９００℃以上の排ガス温度を得るようにしてもよい。
【００３４】
９００℃以上で２秒以上滞留したガスは、ダイオキシン類の再合成を防止するために後段の冷却塔で３００℃以下、好ましくは２００℃以下に急速に冷却される。冷却に要する時間は、ダイオキシン類の再合成を防止するため、１秒以下が好ましく、より好ましくは０．５秒以下、更には０．０５〜０．２秒がより好ましい範囲である。
冷却塔は、水スプレー塔、熱交換機等、上記条件を満たすものであれば、どのような方式でも構わない。冷却された排ガスはバグフィルターや吸着塔を経てダスト回収されるため、冷却後の排ガス温度は、酸露点以上を保つことが好ましい。ダスト回収後は、煙突より大気に放散される。
【００３５】
なお、煙道の位置は、熱効率を向上させるために装入ゾーンに設ける場合が一般的であるが、ダイオキシン類除去の温度を確保すると共に侵入空気を減少させることができるため、装入ゾーンから排出ゾーンまでの間の略中央部の天井又は側壁に設けることが好ましい。
【００３６】
次に、上記で説明した本発明の予熱処理装置を用いてスクラップ品を予熱処理する方法について説明する。
【００３７】
鉄系のスクラップは、（イ）スチール缶プレス品、（ロ）廃車スクラッププレス品、（ハ）家電屑プレス品、(ニ)その他市中老廃屑や加工屑、製鉄所内発生屑（たとえばトリム屑など）などの種類ごとに分別され、スクラップの種類ごとにプレス機によって直方体や立方体などの矩形形状にプレス成形してスクラップ品とする。
【００３８】
プレス成形したスクラップ品の厚みは、５０〜１０００ｍｍの範囲が好ましい。下限はスクラップ品の酸化抑制の点から、上限は加熱効率及びハンドリング容易性から定められる。加熱効率をより考慮すると、更に好ましくは２００〜６００ｍｍである。幅及び長さは、３ｍ以下が好ましく、ハンドリング容易性を考慮すると、より好ましくは、２００〜１０００ｍｍである。また、０．４〜７ｔ/ｍ３の範囲の密度にプレス成形する。加熱効率からは、より好ましくは２ｔ／ｍ３以上で、プレス効率からは、より好ましくは５ｔ／ｍ３以下である。
【００３９】
上記のようなスクラップ品を回転炉床炉に装入して、スクラップ排出時の温度が６００℃以上１２００℃以下となるように予熱することが好ましい。６００℃未満の場合は、スクラップ中の揮発成分の除去が不十分となり、１２００℃を超えるとスクラップの溶着が発生し易くなって、ハンドリングの悪化を招く恐れがあるためである。より望ましくは７００℃以上１１００℃以下に予熱する。７００℃未満では転炉精錬における溶銑比率の低減効果が小さくなり、１１００℃超ではスクラップの酸化が顕著になって、後段の精錬炉での予熱による溶銑比率低減効果が小さくなるためである。
【００４０】
予熱時間は、スクラップの熱容量や厚み等で異なるため、適宜設定すれば良いが、炉内が酸化雰囲気の場合は、できるだけ予熱時間を短くする方がスクラップの酸化抑制上、好ましい。例えば、厚み３００ｍｍ程度のプレス成形されたスクラップの場合は、数１０分から２時間程度で予熱可能である。
【００４１】
予熱中の雰囲気としては、酸素濃度が低い方が、スクラップの酸化を抑制できるため好ましい。特に、酸素濃度を１０体積％以下、より好ましくは１体積％以下とすることで、スクラップの酸化は大幅に抑制可能である。還元性雰囲気（酸素濃度が略０体積％）の場合はスクラップの酸化をほとんど防止できるが、煙道の入口で空気又は酸素を投入し、排ガス中の酸素濃度を２体積％前後（０体積％超乃至４体積％以下）として、煙道中での侵入酸素等による異常燃焼や爆発の発生を防止することが好ましい。
【００４２】
スクラップ温度は、設定炉温又は測定炉温からスクラップの伝熱特性（熱伝導度、輻射率、形態係数、熱容量、等）を考慮して伝熱計算により求め、適正温度となるように設定炉温を調整してスクラップ温度を制御する。スクラップ温度の確認は、排出部において放射温度計等を用いた温度測定により行うことができる。
【００４３】
なお、本発明は、主に前記のようなプレス成形された矩形形状の鉄系スクラップを予熱処理するが、このようなスクラップに限られるものではなく、プレス成形されたスクラップに鉄鋼製造工程などで発生する重量屑を混ぜて予熱することもできる。
重量屑は、一辺が１００ｍｍ以上の大断面である屑を指し、鉄鋼製造工程における半製品屑として存在する鋼片屑、鋳片屑等の鉄系重量屑が、主な重量屑である。重量屑は比表面積が小さく、予熱の際にプレス成形したスクラップと同様の作用効果を得ることが可能である。
【００４４】
重量屑を混ぜる場合、重量屑の量は転炉等の精錬炉における１チャージ分のスクラップ可能装入量（例えば、質量比で２０％以下）にて制限される。
矩形形状のスクラップ以外に、重量屑等が混じったとしても、プッシャーを用いて段階的に装入することで、被加熱物を相互に近接して整然と並べて装入することが可能であり、効率的に予熱処理することができる。
【００４５】
以上のようなスクラップ品は、スクラップの種類別に分類して保管され、スクラップ品搭載台車に搭載後、複数のプッシャーにて、種類別に回転炉床炉内に装入される。
なお、本発明においては、主にプレス成形された鉄系スクラップや重量屑の予熱を対象とするが、それ以外のスクラップを少量投入して予熱することを妨げるものではない。
【００４６】
図６ａ、ｂは、３台のプッシャーを用いて回転炉床炉１に対してスクラップ品を装入・排出する際の手順を示している。図では、回転炉床炉は、１６分割され、２２．５度の割り出し角度で回転停止を繰り返すようになっており、装入ゾーンは、第１装入ゾーン〜第３装入ゾーン２ａ〜２ｃとし、スクラップ品（図では同一形状に単純化している）を、第１装入ゾーン２ａでは、横４〜５個４列、第２装入ゾーン２ｂでは、横５〜６個３列、第３装入ゾーン２ｃでは、横６〜７個３列、それぞれ装入ゾーン毎に設置され装入用プッシャー２１ａ〜２１ｃで装入する。
【００４７】
図６ａは、スクラップ品の排出と装入を行う直前の状態を示しており、図６ｂは、スクラップ品の排出が終了し、同時にプッシャーで第１〜第３装入ゾーンへのスクラップ品の装入も終了した時点の状態を示している。この際、プッシャーが稼動中は回転炉床は停止させておく。なお、排出用プッシャー１０と装入用のプッシャー２１の稼動タイミングは、同時タイミングに限定されるものではなく、ズレていても構わない。
【００４８】
プッシャーによって装入される装入ゾーンは扇形に狭まっており、３台のプッシャーが同じ種類で、同じ数のスクラップ品を装入したのでは、スクラップ品の間に隙間ができて、加熱効率が低下するとともに、スクラップ品の排出も円滑に行われない恐れがある。
そこで本発明では、各プッシャーが装入するスクラップ品の種類や個数をあらかじめ装入後のスクラップ品の間隔が隙間なく整然と近接して配置されるように決めておくものとする。
【００４９】
まず、待機位置にて、コンベアやクレーなどで搬送されてきたスクラップ品を、上記のようなあらかじめ決められた配列で３台のスクラップ品搭載台車上にそれぞれ搭載し、その後、該台車を、装入ゾーン前の装入位置に移動させる（図６ａの状態）。
【００５０】
そして、プッシャー２１ａによって、スクラップ品の列１４ａを押し出して、回転炉床の最奥部に装入する。また、プッシャー２１ｂでは、スクラップ品の列１４ｂが、前回の装入によってすでに装入されたスクラップ品の列１４ｄに隣接する位置に装入される。このとき、プッシャー２１ｂはすでに装入されているプレス成形されたスクラップを考慮した押し込み量となる。さらに、プッシャー２１ｃでは、スクラップ品の列１４ｃが、すでに装入されたスクラップ品の列１４ｅに隣接する残りのスペースへの装入が行われる。
【００５１】
また、排出用プッシャー１０によって、予熱が完了したスクラップ品１４を排出ゾーンから、傾斜ガイド板２５を介してスクラップシュート２４に排出する。その後、スクラップ品の排出の際、仕切り板１１から離れた端部等の位置に残ったスクラップ品を、補助プッシャー２６により排出する。残りのスクラップ品１４を補助プッシャー２６の１回の稼動で排出しきれない場合は、複数回に分けて押出し角度を変えながら排出することができる。
【００５２】
また、スクラップシュート２４の容量が大きく且つ長さが長い場合は、排出用プッシャー及び補助プッシャーで、１回排出した後、スクラップシュート２４を所定距離移動させて、段階的に排出用プッシャー及び補助プッシャーを稼動させてスクラップ品を、スクラップシュート２４に略均一に積まれるように排出することが好ましい。
【００５３】
以上によって、１回分のスクラップ品の装入・排出が完了する（図６ｂの状態）。
続いて、各プッシャーが所定の位置まで戻り、回転炉床を上記の割り出し角度だけ回転させ、次回の装入・排出に備える（図６ａの状態）。
【００５４】
ここで、プッシャー２１ａ、２１ｂ、２１ｃの幅は、後段になるほど広くなるように設定することが好ましい。前段のプッシャー２１ａは炉床の奥側に装入するため、スクラップ品の個数は相対的に少なく、後段のプッシャー２１ｃは炉床の手前側に装入するため、スクラップ品の個数は相対的に多くなるためである。奥側の挿入個数と手前側の装入個数は、装入ゾーンの扇形状によってほぼ決まるため、奥側の扇状の狭い周長と手前側の扇状の広い周長に合せて、それぞれのプッシャーの幅を設定することが望ましい。
【００５５】
すなわち、それぞれのプッシャー２１ａ、２１ｂ、２１ｃの幅の比を、それぞれのプッシャーの炉床上の装入位置における炉床の半径（すなわち、炉床上の前記装入位置から炉床の回転中心までの距離）の比に略等しく設定することが望ましい。なお、略等しいの意味は、スクラップ品１個の幅分のプッシャー幅の増減は、設計条件に応じて調整しても良いことを意味する。
【００５６】
以上の操作によって、回転炉床上にスクラップを重ねることなく、相互に近接して整然と並べて回転炉床上に装入することができるので、スクラップ品の予熱中の荷崩れや排出時のトラブルを回避することができる。
【００５７】
所定量のスクラップが装入されたスクラップシュート２４は、例えば精錬炉横のクレーン吊り場まで移動され、その後、クレーンで精錬炉炉上まで吊り上げられ、スクラップシュートを傾動させてスクラップを精錬炉に装入する。
【００５８】
図６に示した例では、１台のプッシャーでプレス成形されたスクラップを一度に３〜４列分装入し、プッシャー３台で３回に分けて回転炉床に装入しているが、これらの数は３台および３回に限られるものではない。１台のプッシャーが２回以上の装入操作を行って必要個数の装入を行うようにすることもできる。また、一度に装入するスクラップ品の列は、押し込み中のスクラップ並びの乱れを抑制するために、５列までとするのが望ましい。
また、図６に示した例では、１回の排出量を５４個としたが、回転炉床炉の分割数を少なくするなどして、１回あたりの装入・排出個数を増やすこともできる。
【００５９】
以上の例では、プレス成形されたスクラップ品のみを用いた場合を説明したが、本発明では、前記のように、重量屑をスクラップ品に混ぜて加熱することもできる。その場合の装入方法について説明する。
【００６０】
重量屑を含んだスクラップをスクラップシュート２４に装入する際、シュート内耐火物の損傷を抑制するためには、先に投入されたプレス成形されたスクラップの上に重量屑が投入されるようにすることが望ましく、そのためには、スクラップシュート２４の底側に最初にプレス成形品を排出し、その後、重量屑を排出するか、図７に示すように重量屑２７を回転炉床の奥に装入しておく。
【００６１】
また、重量屑を含んだスクラップをスクラップシュート２４から転炉等の精錬炉に装入する際の炉内損傷を抑制するためには、重量屑をスクラップシュート２４の後部側で、転炉装入時にプレス成形されたスクラップの上層部に位置するように排出することが望ましい。これを実現するために、プレス成形されたスクラップと重量屑とを混在させて処理する場合は、重量屑２７を図７に示すように回転炉床の奥や、矢印で示すスクラップシュート２４の移動方向後部側に投入される位置に装入する。
【００６２】
重量屑を含んだスクラップをスクラップシュート２４に装入する際、シュート内耐火物の損傷を抑制するためには、先に投入されたプレス成形されたスクラップの上に重量屑が投入されるようにすることが望ましく、そのためには、スクラップシュート２４の底側に最初にプレス成形品を排出し、その後、重量屑を排出する。
【００６３】
また、重量屑を含んだスクラップをスクラップシュート２４から転炉等の精錬炉に装入する際の炉内損傷を抑制するためには、重量屑をスクラップシュート２４の後部側で、転炉装入時にプレス成形されたスクラップの上層部に位置するように排出することが望ましい。これを実現するために、プレス成形されたスクラップと重量屑とを混在させて処理する場合は、重量屑２７を図７に示すように回転炉床の奥や、矢印で示すスクラップシュート２４の移動方向後部側に投入される位置に装入する。
【００６４】
前記スクラップの種類毎の量は精錬炉における溶鋼の成分設計から検討し、回転炉床炉に装入する。また、精錬炉の操業計画に合わせ、回転炉床炉の炉内温度及び滞留時間を制御し、目的の温度と量のスクラップを回転炉床炉からスクラップシュートに排出し、精錬炉に投入する。
【実施例】
【００６５】
［本発明例］
（１）使用するスクラップ品
（イ）スチール缶プレス品、（ロ）廃車スクラッププレス品、（ハ）家電屑プレス品の３種類のプレス品を３箇所の装入部に準備した。各プレス品のサイズは、６００×６００×３２０ｍｍであり、質量は約２５５ｋｇであった。
【００６６】
（２）転炉への装入個数
３４０Ｔ／ｃｈ転炉を２基用い、１時間に３チャージ実施した。１チャージに投入するスクラップ個数は、溶銑比率を８６％から８１％に低下させるために、スクラップ温度が７００℃の場合で、２１６個（５５．２トン）とした。
【００６７】
（３）回転炉床炉
使用した回転炉床のサイズは、内側直径１２．３ｍ×外側直径２４．７ｍ×高さ２ｍ（炉幅６．２ｍ）であり、その炉床には、３０ｍｍの高さの金物レール（材質はＳＳ鋼）を２００ｍｍ間隔で設置した。
回転炉床炉は、１６分割され、２２．５度の割り出し角度で回転停止を繰り返すものとした。
【００６８】
また、装入用のプッシャーは、回転炉床炉の周方向に３段で配置し、前段、中段、後段のプッシャーの幅をそれぞれ、３．１ｍ、３．７５ｍ、４．４ｍとし、排出用プッシャーは１段配置とし、２．４ｍ幅とした。排出側には、排出用プッシャーで排出しきれなかった分のスクラップを排出するための、押出し角度可変な補助プッシャー（幅２ｍ）を更に設置した。
【００６９】
装入用のプッシャーのそれぞれにおける炉床上の装入位置は、前段、中段、後段のプッシャーそれぞれにおいて、炉床半径で、８．６ｍ、１０．４５ｍ、１２．３ｍと設定しており、それぞれのプッシャー幅の比は、それぞれのプッシャーの装入位置における炉床の半径の比に略等しく設定した。
【００７０】
（４）スクラップ品の装入・排出
炉床１分割当たりの装入数は５４個とし、３台のプッシャーを用いて、上記のスクラップ品を第６図に示された方法と同様にして装入した。
【００７１】
（５）操業条件
・炉内圧＝−５ｍｍＡｑ（−５０Ｐａ）
・装入ゾーン３分割分、第１加熱ゾーン３分割分：９００℃、第２加熱ゾーン３分割分    ：１１００℃、第３加熱ゾーン３分割分：１３００℃、保熱ゾーン３分割分：
１０００℃、排出ゾーン１分割分。
・スクラップ品の炉内滞留時間：８０分となるような条件で操業した。
なお、排ガスの煙道は、第２加熱ゾーンの１段目（１分割／３分割）の天井に設置し、その後段に水スプレー塔、バグフィルター、煙突を設置した。
【００７２】
（６）結果
以上の条件で、スクラップ品を回転炉床炉に装入して予熱した結果、スクラップ品は７６０℃まで予熱された（スクラップ品排出部において放射温度計で測定）。
排ガス温度は水スプレー塔の直前で９５０℃あったが、水スプレー塔の出側で１６０℃まで急冷された。バグフィルター出側の排ガスのダイオキシン濃度を測定したところ、０．１ｎｇ−ＴＥＱ／Ｎｍ３未満であり、最も厳しい環境規制の０．１ｎｇ−ＴＥＱ／Ｎｍ３以下を達成していた。
また、上記予熱されたスクラップ品を、１回５４個で４回排出し、合計２１６個のスクラップ品を、スクラップシュートを経て転炉に装入した。
予熱完了から転炉装入までの間にスクラップの温度は６０℃低下したが、計画通り溶銑比率を５％低下させることができた。
【００７３】
［比較例］
装入用のプッシャーを幅４．９ｍの１段とし、その他の条件は基本的に上記と同じ条件のもと、スクラップ品を段階的にせずに、一気に多量装入した。その結果、プッシャー１回当たりの平均装入個数は４０個となり、処理量が前記の２／３に低下したのみならず、レールが損傷した。また、装入スクラップ品が盛り上がって複数層となり、排出後に下段のスクラップ品から有視煙が発生した。排出されたスクラップ品の予熱温度も、バラつきが激しく、５００℃以下のものも１割以上発生した。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の全体構成を説明する図である。
【図２】本発明の装入ゾーン及びスクラップ品装入部を説明する図である。
【図３】本発明の装入ゾーンの正面図である。
【図４】本発明の回転炉床の説明図である。
【図５】本発明の排出ゾーン及びスクラップ品排出部を説明する図である。
【図６】本発明の方法の一例を説明する図である。
【図７】本発明の方法の他の例を説明する図である。
【図８】本発明の排出ゾーンの他の例を説明する図である。
【符号の説明】
【００７５】
１    回転炉床炉
２    装入ゾーン
３    第１加熱ゾーン
４    第２加熱ゾーン
５    第３加熱ゾーン
６    保熱ゾーン
７    排出ゾーン
８    スクラップ品装入部
９    スクラップ品排出部
１０    排出用プッシャー
１１    仕切り壁
１２    開閉扉
１３    ストッパー
１４    スクラップ品
１５    回転炉床
１６    レール
１７    台車
１８    車輪
１９    水封構造
２０    スクラップ品搭載台車
２１    プッシャー
２２    回転炉床上のレール
２３    スクラップシュート待機部
２４    スクラップシュート
２５    傾斜ガイド板
２６    補助プッシャー
【図１】
0004542501.tif 000002
【図２】
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【図３】
0004542501.tif 000004
【図４】
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【図５】
0004542501.tif 000006
【図６】
0004542501.tif 000007
【図７】
0004542501.tif 000008
【図８】
0004542501.tif 000009