December 2, 2025
直接還元鉄（DRI）の電気アーク炉製鋼への影響
1. 生産性と歩留まり
生産経験から、DRIの使用は、電気アーク炉の生産性と歩留まりに大きな影響を与えることが示されています。中国では、最近稼働した多くの大型EAFプラントが、スクラップの品質が悪く、かさ密度が0.3～0.7t/m³と低いという課題に直面しています。このため、1回の熱処理に3～4回のスクラップ装入が必要になることがよくあります。低密度スクラップをDRIに置き換えることで、装入回数を減らし、溶解サイクルを短縮できます。20～50％のDRIを連続的に添加することで、特に酸素燃料バーナー、発泡スラグ法、スクラップ予熱と組み合わせることで、炉の生産性を大幅に向上させることができます。
鋼の歩留まりは、DRIの金属化度、脈石含有量、炭素レベルによって影響を受けます。金属化率が高いほど回収率が向上し、鉄の還元を促進するために浸炭剤を添加することができます。スラグの特性と量も歩留まりに影響します。例えば、一定の塩基度での発泡スラグはスラグ量を減らし、それによって歩留まりを向上させます。
2. 生産材料の消費
- 電極消費量：DRIには一般的に炭素がほとんど含まれていません。添加には浸炭剤が必要になることが多く、電極の酸化を抑制する還元雰囲気を作り出します。サブマージアーク発泡スラグ法はアーク濃度を高め、電極破損のリスクを高める可能性がありますが、DRIの使用によって電極消費量が全体的に増加することはありません。
- 耐火物消費量：バッチ装入のDRIは、耐火物の摩耗を大幅に増加させることはありません。ただし、連続装入は「スラグ飛散」やアークへの露出を引き起こし、耐火物の攻撃をわずかに増加させる可能性があります。スラグ中のFeOが高く、C-O反応時間が長くなると、化学的浸食も激しくなりますが、適切な発泡スラグ制御とプロセス調整により、耐火物の寿命を元のレベルに維持できます。
- フラックス消費量：DRIは酸性脈石を導入するため、通常、スラグ塩基度を維持するためにより多くのフラックスが必要になります。研究によると、DRIの使用量が1％増加するごとに、フラックス需要が約1kg/t増加します。ただし、DRIにはリンと硫黄が少ないため、スラグ塩基度を低くしても許容できる場合があり、フラックス消費量の増加を相殺できます。
3. エネルギー消費の変化
DRIを使用すると、一般的にエネルギー消費量が増加します。その理由は次のとおりです。
- FeOの吸熱還元：金属化率が低いほど、FeO含有量が高くなります。1トンのFeOを還元するには、約800kWhの電気エネルギーを消費します。
- 脈石含有量：SiO₂が多いほど、塩基度を維持するためにより多くの生石灰が必要になり、スラグ量が増加します。1トンのスラグを溶解するには、約530kWhを消費します。
- 炭素含有量：炭素含有量の高いDRIは、反応[C] + [O] → COが発熱反応であるため、電力需要を減らすことができます。酸素を1Nm³追加で吹き込むごとに、電力使用量を2～4kWh削減できます。
- 装入方法：最適化された速度（冷DRIの場合は28～38kg/MW・min、熱DRIの場合は最大50kg/MW・min）での連続装入により、全電力運転が可能になり、熱処理時間が短縮されます。バッチ装入、特にDRIが壁の近くに積み上げられている場合は、溶解が長引き、エネルギー使用量が増加する可能性があります。
- 装入温度：完全に冷えたDRIは、全スクラップ溶解と比較して、電力消費量を100～150kWh/t増加させる可能性がありますが、熱装入DRIはスクラップのみのエネルギーレベルに近づきます。
エネルギー使用量を最小限に抑えるには、低SiO₂の高金属化DRIを推奨し、適切な浸炭、熱装入、連続供給を行う必要があります。DRIの予熱も役立ちますが、再酸化に対する予防措置が必要です。
4. 鋼の品質
世界的に、DRIは、EAFで高品質鋼を製造するために広く使用されています。これには以下が含まれます。
- 油井管（ケーシング、ドリルパイプ）
- 深絞り自動車用鋼板
- 特殊用途のワイヤーおよび鋼（ばね鋼、軸受鋼）
- ローター鋼、銃身鋼、航空宇宙、航空、原子力用途の材料
DRIには残留元素（Cu、Ni、Cr、Moなど）がほとんど含まれていないため、介在物の少ないよりクリーンな鋼の製造が可能になり、熱間圧延および冷間圧延の性能、特に引張特性が向上します。DRIはまた、硫黄含有量を下げ、硫化物介在物の形態を修正するのに役立ち、鋼の品質、延性、膨張およびねじれに対する耐性を向上させます。
当社はプロの電気炉メーカーです。詳細なお問い合わせ、またはサブマージアーク炉、電気アーク炉、取鍋精錬炉、その他の溶解設備が必要な場合は、お気軽にお問い合わせください。 susan@aeaxa.com
