JIS G 0703:1995 アーク炉の熱勘定方式

                                       日本工業規格(日本産業規格)                             JIS
                                                                             G 0703-1995

アーク炉の熱勘定方式

Method of heat balance for electric arc furnace

1. 適用範囲 この規格は,アーク炉(以下,炉という。)の実用的な試験における熱勘定の方式について
規定する。
    備考1. この規格は,対象とするアーク炉に供給されるエネルギー量と,出ていくエネルギー量の関
            係を項目ごとに求め,これを整理した熱勘定表や効率の結果に基づいて,設備,原燃料類や
            操業方法などの評価・見直しを図ることを目的としている。
         2. この規格の引用規格を,付表1に示す。
2. 熱勘定基準 熱勘定を行う場合の基準は,次による。
(1) 熱勘定は,原則として通電開始から出鋼までを対象とする。
(2) 熱勘定は,アーク炉の定常の操業状態における同一鋼種の連続3ヒートの操業結果に基づいて各ヒー
    トごとに計算を行い,その平均値をとる。
(3) 熱勘定は,溶鋼量1tについて行う。
(4) 電力以外の燃料を使用する場合,発熱量は使用時の燃料の低発熱量をとる。
(5) 熱勘定の基準温度は,原則として外気温度とする。
(6) 熱勘定は,1炉ごとに行う。
3. 測定方法
3.1   電力使用量の測定 電力使用量は,変圧器一次側の三相積算電力計で測定する。測定の許容差は,
3%以下とする。
3.2   燃料
3.2.1  燃料使用量の測定 気体燃料使用量は,炉の近くで差圧式や面積式などの流量計で測定し,圧力,
温度などによって補正する。
  また,液体燃料使用量は,タンク又は容積式流量計で測定し,燃料油の温度で補正された密度によって
質量に換算する。
  なお,測定の許容差は,1%以下とする。
3.2.2  使用燃料の採取,試験,分析及び発熱量の測定 使用燃料の採取,試験,分析及び発熱量の測定は,
次による。
  JIS K 2205,JIS K 2249,JIS K 2251,JIS K 2270,JIS K 2272,JIS K 2275,JIS K 2279,JIS K 2283,
JIS K 2301

――――― [JIS G 0703 pdf 1] ―――――

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G 0703-1995
3.2.3  燃料の圧力及び温度の測定 燃料の圧力及び温度は,燃焼装置前で測定する。
3.3   酸素使用量の測定 酸素使用量は,オリフィス,ピトー管などで測定する。
3.4   電極の使用量の測定 電極使用量は,はかりを用いて計量する。ただし,折損してかき出した電極
は除く。使用長さ及び平均電極原単位からの換算値を用いた場合は,その旨を付記する。
3.5   装入材,添加剤及び酸化剤
3.5.1  装入材,添加剤及び酸化剤の使用量の測定 装入材,添加剤及び酸化剤の使用量は,はかりを用い
て計量する。酸化剤として酸素を使用した場合は,差圧式流量計で測定し,圧力,温度などによって補正
する。
3.5.2  予熱スクラップ温度の測定 予熱スクラップの温度は,スクラップ全体の平均温度が算定できるよ
うな数箇所にて測温する。この場合の算定の根拠及び別の概算値を用いる場合は,その根拠を付記する。
3.5.3  装入材,添加剤及び酸化剤の分析 装入材,添加剤及び酸化剤の分析は,次による。
(1) 鉄及び鋼の分析は,3.6.3による。
(2) コークス及び石炭は,次によって分析を行うか,検査証明書の分析値による。
      JIS M 8801,JIS M 8810,JIS M 8811,JIS M 8812,JIS M 8813,JIS M 8814
(3) 石灰石は,JIS M 8850によって分析を行うか,検査証明書の分析値による。
(4) 鉄鉱石は,次によって分析を行うか,検査証明書の分析値による。
      JIS M 8202,JIS M 8212,JIS M 8213
3.6   溶鋼
3.6.1  溶鋼量の測定 溶鋼量は,良塊,鋳くず別に,はかりを用いて計量する。ただし,出鋼時に一部の
溶鋼とスラグを炉中に残し次のヒートに持ち越す操業(以下,残湯操業という。)で,その炉中の溶鋼量を
測定できない場合は,概算値を用いる。この場合,その旨と算定根拠を付記する。
3.6.2  溶鋼温度の測定 溶鋼温度は,溶落,酸化末期,出鋼前及び次ヒートの装入材の装入前にイマージ
ョンパイロメータを用いて測定する。
3.6.3  溶鋼の分析 試料は,溶落,酸化末期,出鋼前に採取する。溶鋼成分の分析は,次による。
  JIS G 1211,JIS G 1212,JIS G 1213,JIS G 1214,JIS G 1217,JIS G 1224
3.7   スラグ
3.7.1  スラグ量の測定 スラグ量は,各除さいごとに,はかりを用いて計量する。ただし,残湯操業で,
その炉中のスラグ量を測定できない場合は,概算値を用いる。この場合,その旨と算定根拠を付記する。
3.7.2  スラグ温度の測定 スラグ温度は,除さいごと,出鋼前及び次ヒートの装入材の装入前にイマージ
ョンパイロメータを用いて測定する。
3.7.3  スラグの分析 試料は,溶落,除さいごと,出鋼前に採取する。スラグ成分の分析は,一般には蛍
光X線分析による。
3.8   冷却水
3.8.1  冷却水量の測定 冷却水量は,入口又は出口で測定する。
3.8.2  冷却水温度の測定 冷却水の温度は,炉の入口及び出口で測定する。
3.9   全電気的損失
3.9.1  交流炉 交流炉の全電気的損失の測定は,次による。
(1) 二次側導体損失
  (a) 二次側導体抵抗及び電極とホルダとの接触抵抗の測定 変圧器二次側導体抵抗及び電極とホルダと
      の接触抵抗は,変圧器二次側導体の一端と電極のホルダ接触部に近い部分との間に直流抵抗を各相

――――― [JIS G 0703 pdf 2] ―――――

                                                                                              3
                                                                                    G 0703-1995
      ごとにケルビンブリッジを用いて通電直前に測定し,三相分を加える。
  (b) 電極の露出部の平均長さの測定 電極の平均長さは,通電前後の電極のホルダ中央から天井までの
      露出部の長さを測定し,その平均値をとる。
  (c) 通電時間の測定 通電時間は,変圧器に通電した時間を変圧器の各タップ別に測定する。
  (d) 無効電力量の測定 無効電力量は,変圧器一次側において無効積算電力計で測定する。
  (e) 変圧器二次側の電圧の測定 変圧器二次側の電圧は,電圧計で測定する。測定の許容差は,1.5%以
      下とする。
(2) 変圧器損失の測定 変圧器損失は,変圧器一次側及び二次側の電力量を,それぞれに三相積算電力計
    を挿入して測定する。測定の許容差は,1.5%以下とする。
3.9.2  直流炉 直流炉の全電気的損失の測定は,次による。
(1) 二次導体損失
  (a) 通電時間の測定 実際に変圧器に充電した時間を使用タップ別に分単位で測定し,時間に換算する。
  (b) 変圧器二次導体終端短絡時の変圧器一次側の電流,電力の測定 測定対象ヒート直前の出鋼後の残
      溶鋼に全相の電極を短絡し,変圧器一次側に電流計,電圧計,電力計を挿入し,変圧器一次定格電
      流の約50%,60%,70%,80%,90%,100%の電流が流れるように整流器の制御角を調整して,使
      用する変圧器のタップごとに電流,電力をそれぞれ測定する。測定誤差は,±1.5%とする。
  (c) 積算電流二乗値の測定 測定実施ヒートの変圧器一次側に積算電流二乗計を単一相に挿入し,通電
      中の積算電流二乗値を測定する。測定誤差は,±3%以内とする。
    備考 積算電流二乗計は各相に挿入するのがよいが,各相の積算電流二乗値はほとんど等しいとみな
          して,一相だけの挿入とした。
(2) 変圧器鉄損及び整流器損失の測定 整流器二次側を開放し,変圧器の一次側で単相電力計によって測
    定し,電力計の読みを3倍する。
3.10 排ガス
3.10.1 排ガス量 排ガス量の測定は,次による。
(1) 測定時期は,溶解期,酸化期,還元期又は排ガスの量,温度,成分などが大きく変化する時期ごとに
    少なくとも23回測定する。
      なお,連続して測定することが望ましい。
(2) 測定位置は,JIS Z 8808の4.(測定位置,測定孔及び測定点)によって,できるだけ電気炉に近く空
    気吸い込みの少ない位置とし,測定点を明示する。
(3) 測定方法は,JIS Z 8808の7.(排ガスの流速及び流量の測定)による。
3.10.2 排ガス温度の測定 排ガス温度の測定は,次による。
(1) 測定時期は,排ガス量の測定と同時又はその前後とし,原則として連続測温とする。
(2) 測定位置は,排ガス量の測定と同じ又はその近傍とする。
(3) 測定方法は,JIS Z 8808の5.(排ガス温度の測定)による。
3.10.3 排ガス成分の分析 排ガス分析対象成分はCO,CO2,O2,N2とし,次による。ただし,N2の値は,
CO,CO2及びO2の分析値の和の残量とする。
(1) 試料の採取時期は,排ガス量や排ガス温度の測定と同時又はその前後とし,排ガスの変動に応じてで
    きるだけ間隔を短くして行うことが望ましい。
(2) 採取位置は,排ガス量や排ガス温度の測定と同じ又はその近傍とする。
(3) 採取方法は,JIS K 0095による。

――――― [JIS G 0703 pdf 3] ―――――

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G 0703-1995
(4) 分析方法及び測定器は,JIS K 0301,JIS K 0098,JIS K 0804,JIS B 7983,JIS K 2301の5.[一般成
    分の分析方法(ガスクロマトグラフ法)]などによる。
3.11 炉体各部表面温度 炉体表面温度は,表面温度計で測定する。
3.12 測定間隔 各測定のうち記録式計器を用いる場合以外は,一定時間ごとに行う。その間隔は,操業
又は各測定量の変動によって適切に定める。
4. 測定前の準備
4.1   時期の計画 炉の新設,改造,修理直後を避け,定常状態になってから試験を行う。
4.2   炉体の状態検査 炉体各部を検査し,その測定が行われた炉体状態を記録する。
5. 計算 熱勘定は,すべて溶鋼量1t当たりとし,表1の左欄の項目について,それぞれ同表の右欄の計
算方法で行う。
  なお,計算に使用する気体の体積は,温度0℃及び圧力101.3kPaの状態における体積とする。
                                         表1 計算方法
              項目                                          計算方法
 1.入熱    (1) 電力の熱量               Q1=w1×3 600
                Q1(kJ/t溶鋼)        ここに,w1 : 溶鋼1t当たりの電力使用量(kWh/t溶鋼)
                                             3 600 : 換算係数 (kJ/kWh)
           (2) 溶銑及び残溶鋼の保(a) 溶銑の保有熱Q2a
              有熱                      Q2a=m2a×h2a
                Q2(kJ/t溶鋼)        ここに,m2a : 溶鋼1t当たりの溶銑使用量(kg/t溶鋼)
                                             h2a : 溶銑の含熱量(kJ/kg)
                                 (b) 残溶鋼の保有熱Q3b(kJ/t溶鋼)
                                        Q2b=m2b×h2b
                                      ここに,m2b : 溶鋼1t当たりの炉中残溶鋼の質量(kg/t溶鋼)
                                             h2b : 炉中残溶鋼の溶解開始前の含熱量(kJ/kg)
                                 (c) 溶銑及び残溶鋼の保有熱Q2(kJ/t溶鋼)
                                        Q2=Q2a+Q2b
           (3) スクラップの顕熱         Q3=m3× (h3h−h3a)
                Q3(kJ/t溶鋼)        ここに,m3 : 溶鋼1t当たりの予熱スクラップの質量(kg/t溶鋼)
                                             h3h : 予熱後のスクラップ温度における含熱量(kJ/kg)
                                             h3a : 外気温度におけるスクラップの含熱量(kJ/kg)
           (4) 残スラグの保有熱         Q4=m4×h4
                Q4(kJ/t溶鋼)        ここに,m4 : 溶鋼1t当たりの残スラグの質量(kg/t溶鋼)
                                             h4 : 炉中残スラグの溶解開始前の含熱量(kJ/kg)
           (5) 燃料の発熱量             Q5=m5×q5
                Q5(kJ/t溶鋼)        ここに,m5 : 溶鋼1t当たりの燃料使用量(m3/t溶鋼,kg/t溶鋼)
                                             q5 : 燃料の低発熱量(kJ/m3, kJ/kg)
           (6) 燃料の顕熱               Q6=m6×c6×( 替      愀
                Q6(kJ/t溶鋼)        ここに,m6 : 溶鋼1t当たりの燃料使用量(m3/t溶鋼,kg/t溶鋼)
                                             c6 : 燃料の平均比熱(kJ/m3℃,kJ/kg℃)
                                                   替  燃料の温度 (℃)
                                                   懿  外気温度 (℃)

――――― [JIS G 0703 pdf 4] ―――――

                                                                                              5
                                                                                    G 0703-1995
              項目                                          計算方法
           (7) 黒鉛電極の酸化熱                    (CO2 )           (CO )
                                        Q=
                                         7  m7             q7co 2            q7co
                Q7(kJ/t溶鋼)                  (CO2 )(CO)       (CO2 )(CO)
                                      ここに,m7 : 溶鋼1t当たりの電極使用量(kg/t溶鋼)
                                             q7co2 : CO2生成時の黒鉛の酸化熱(kJ/kg)
                                             q7co : CO生成時の黒鉛の酸化熱(kJ/kg)
                                             (CO2)  : 排ガスの平均CO2の容積百分率 (%)
                                             (CO)  : 排ガスの平均COの容積百分率 (%)
                                 酸化熱は,物質清算から次によって求める
           (8) 装入材,添加剤の酸化
              熱                 (a)   の酸化熱Q8a
                Q8(kJ/t溶鋼)                        (CO2 )           (CO )
                                        Q8a=  m8a            q8aco2           q8aco
                                                   (CO2 )(CO)       (CO2 )(CO)
                                      ここに,m8a : 溶鋼1t当たりのC酸化量(kg/t溶鋼)
                                             8q
                                               aCO 2  : CO2生成時のCの酸化熱(kJ/kg)
                                             q8aco : CO生成時のCの酸化熱(kJ/kg)
                                             (CO2)  : 排ガスの平均CO2容積百分率 (%)
                                             (CO)  : 排ガスの平均CO容積百分率 (%)
                                    備考 溶解期,酸化期,還元期ごとに求める。
                                 (b)   i, Mn, P, Cr, Al等の酸化熱Q8b
                                        Q8b=戀      q8b
                                      ここに,m8b : 溶鋼1t当たりの各成分の酸化量(kg/t溶鋼)
                                             q8b : 各成分の1kg当たりの酸化熱 (kJ/kg)
                                 (c)   eの酸化熱Q8c
                                        Q8c   .001m8c [( FeO).0777q8FeO        .0699
                                                                        (Fe 2 O 3 )   8cFe 2O3 ]
                                      ここに,m8c : 溶鋼1t当たりのスラグ量(kg/t溶鋼)
                                             q8cFeO : FeO生成時のFe1kg当たりの酸化熱(kJ/kg)
                                             q8cFeO3 : Fe2O3生成時のFe1kg当たりの酸化熱(kJ/kg)
                                             (FeO)  : スラグ中のFeO質量百分率 (%)
                                             (Fe2O3)  : スラグ中のFe2O3質量百分率 (%)
                                             0.777 : FeOに対するFeの比率
                                             0.699 : Fe2O3に対するFeの比率
                                    備考 除さいごとに求める。
                                 (d) 装入材,添加剤の酸化熱Q8
                                        Q8=Q8a+Q8b+Q8c
           (9) スラグ生成熱             Q9  .001m9         q9SiO 2
                                                    [(SiO 2 )          q9p2O5 ]
                                                                 P(2 O5 )
                Q9(kJ/t溶鋼)        ここに,m9 : 溶鋼1t当たりのスラグ量
                                             q9SiO 2  : Ca2SiO4生成時のSiO2 1kg当たりの反応熱(kJ/kg)
                                              q9p2O2  : Ca3P2O8生成時のP2O5 1kg当たりの反応熱(kJ/kg)
                                             (SiO2)  : スラグ中のSiO2の質量百分率 (%)
                                             (P2O5)  : スラグ中のP2O5の質量百分率 (%)
 2.出熱    (10) 溶鋼の保有熱            Q10=1 000×h10
                Q10(kJ/t溶鋼)       ここに,1 000 : 換算係数(kg/t溶鋼)
                                             h10 : 出鋼直前の溶鋼1kg当たりの含熱量(kJ/kg)
           (11) スラグの保有熱          Q11=m11×h11
                Q11(kJ/t溶鋼)        ここに,m11 : 溶鋼1t当たりのスラグ量(kg/t溶鋼)
                                              h11 : スラグの含熱量(kJ/kg)
                                     備考 除さいごと及び出鋼直前別に求める。

――――― [JIS G 0703 pdf 5] ―――――

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