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公開番号2025114175
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-05
出願番号2024008696
出願日2024-01-24
発明の名称溶鉄の製造方法
出願人日本製鉄株式会社
代理人弁理士法人樹之下知的財産事務所
主分類C21B 11/10 20060101AFI20250729BHJP(鉄冶金)
要約【課題】上部電極を有する電気炉を用いた溶鉄の製造方法において、みかけ密度の小さい固体炭素源を用いる場合であっても、電気炉内の溶鉄に固体炭素源を添加した際の溶鉄への着熱や加炭効率を向上させることのできる、溶鉄の製造方法を提供する。
【解決手段】送炭ランス4と1本以上の上部電極2を有する電気炉において、みかけ密度が350～600kg/m³の固体炭素源を用い、上部電極2の先端20から静止溶鉄面6まで上部電極2の中心軸に沿って上部電極2の断面を投影した空間Oを想定し、空間Oと送炭ランス4の中心軸を延長した線Lが交わり、線Lを空間Oで切り取ってできる線分L₁上にある点のうち最大高さとなる点P_Mまでの静止溶鉄面からの高さをH_M、静止溶鉄面から上部電極2の先端20までの高さをH_Eとし、式(1)を満たすことを特徴とする、溶鉄の製造方法。
0.3≦H_M/H_E<1.0 (1)
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
固体炭素源を炉内に吹き込むための送炭ランスと１本以上の上部電極を有する電気炉において、みかけ密度が３５０～６００ｋｇ／ｍ
３
の固体炭素源を用い、上部電極の先端から静止溶鉄面まで上部電極の中心軸に沿って上部電極の断面を投影した空間Ｏを想定し、空間Ｏのうちいずれか１つ以上と前記送炭ランスの中心軸を延長した線Ｌが交わり、線Ｌを空間Ｏで切り取ってできる線分Ｌ
１
上にある点のうち静止溶鉄面からの鉛直方向の高さが最大となる点Ｐ
Ｍ
まで静止溶鉄面から鉛直方向に測った高さをＨ
Ｍ
とし、Ｈ
Ｍ
（ｍｍ）が次の式（１）を満たすことを特徴とする、溶鉄の製造方法。
０．３≦Ｈ
Ｍ
／Ｈ
Ｅ
＜１．０（１）
ただし、Ｈ
Ｅ
：静止溶鉄面から上部電極の先端まで鉛直方向に測った高さ（ｍｍ）
続きを表示（約 140 文字）【請求項２】
前記固体炭素源を供給する間、アークの電圧を２００Ｖ～１５００Ｖの範囲とすることを特徴とする、請求項１に記載の溶鉄の製造方法。
【請求項３】
前記固体炭素源のキャリアガスがアルゴンであることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の溶鉄の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、上部電極を有する電気炉を用いた溶鉄の製造方法に関するものである。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
製鉄業において、高炉製鉄法では鉄鉱石を主原料とし、還元材としてコークスが大量に使用される。そのため地球温暖化を防止する観点から、還元材を必要としない製鉄法として、電気炉製鋼法が注目されている。電気炉製鋼法においても、補助燃料または加炭材として石炭等の炭材が用いられる。これらの炭材についても、地球温暖化を防止するための化石燃料使用削減やゼロエミッションを目的とした廃棄物の再利用の観点から、植物を炭化して製造されるバイオマス炭や廃プラスチック、製紙廃材等の代替品が検討されている。例えば、特許文献１においてはアーク炉製鋼法においてバイオマス炭を補助燃料または加炭材として用いる技術が公開されている。以下、固体で添加される炭材とその代替品を固体炭素源と総称する。
【０００３】
前記固体炭素源はみかけ密度の小さいものを含む。電気炉内には強い気流が存在するため、みかけ密度の小さい固体炭素源をそのまま使用すると容易に飛散し、溶鉄への着熱や加炭が妨げられる課題がある。固体炭素源の飛散を抑制する方法として、特許文献１ではヤシガラを原料に用いることで嵩密度の大きいバイオマス炭を利用する方法が公開されているが固定炭素源の原料や製造方法を限定するものであり汎用性に欠ける。
【０００４】
アークと固体炭素源を合流させる技術として、特許文献２には固体炭素源の供給位置を電極の下方に位置させる技術が公開されている。特許文献２では固定炭素源として嵩密度の大きい無煙炭を用いて発明を実施している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００９－０４６７２６号公報
特開２０２３－４６９８号公報
【非特許文献】
【０００６】
南條敏夫著「アーク加熱講座アーク加熱の基礎と応用（２）」エレクトロヒート第２７巻４号７３～８４頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２に記載の発明を用いた場合であっても、前述のみかけ密度が小さい固体炭素源を用いると、固体炭素源が飛散し溶鋼表面に到達しない場合がある。したがってみかけ密度の小さい固体炭素源を用いる場合にはアークと固体炭素源を安定して合流できないことが課題であった。
【０００８】
本発明は、上部電極を有する電気炉を用いた溶鉄の製造方法において、みかけ密度の小さい固体炭素源を用いる場合であっても、電気炉内の溶鉄に固体炭素源を添加した際の溶鉄への着熱や加炭効率を向上させることのできる、溶鉄の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】
【０００９】
即ち、本発明の要旨とするところは以下のとおりである。
［１］固体炭素源を炉内に吹き込むための送炭ランスと１本以上の上部電極を有する電気炉において、みかけ密度が３５０～６００ｋｇ／ｍ
３
の固体炭素源を用い、上部電極の先端から静止溶鉄面まで上部電極の中心軸に沿って上部電極の断面を投影した空間Ｏを想定し、空間Ｏのうちいずれか１つ以上と前記送炭ランスの中心軸を延長した線Ｌが交わり、線Ｌを空間Ｏで切り取ってできる線分Ｌ
１
上にある点のうち静止溶鉄面からの鉛直方向の高さが最大となる点Ｐ
Ｍ
まで静止溶鉄面から鉛直方向に測った高さをＨ
Ｍ
とし、Ｈ
Ｍ
（ｍｍ）が次の式（１）を満たすことを特徴とする、溶鉄の製造方法。
０．３≦Ｈ
Ｍ
／Ｈ
Ｅ
＜１．０（１）
ただし、Ｈ
Ｅ
：静止溶鉄面から上部電極の先端まで鉛直方向に測った高さ（ｍｍ）
［２］前記固体炭素源を供給する間、アークの電圧を２００Ｖ～１５００Ｖの範囲とすることを特徴とする、［１］に記載の溶鉄の製造方法。
［３］前記固体炭素源のキャリアガスがアルゴンであることを特徴とする、［１］または［２］に記載の溶鉄の製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、溶鉄の製造方法において、みかけ密度の小さい固体炭素源の飛散を抑制し、電気炉における加炭材および補助燃料としての利用を実現した。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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