JP2022549191A - 電気アーク炉内における液体金属の撹拌方法 - Google Patents
電気アーク炉内における液体金属の撹拌方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022549191A JP2022549191A JP2022517742A JP2022517742A JP2022549191A JP 2022549191 A JP2022549191 A JP 2022549191A JP 2022517742 A JP2022517742 A JP 2022517742A JP 2022517742 A JP2022517742 A JP 2022517742A JP 2022549191 A JP2022549191 A JP 2022549191A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electric arc
- arc furnace
- during
- liquid metal
- electromagnetic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 title claims abstract description 58
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 43
- 238000003756 stirring Methods 0.000 title claims description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 32
- 238000013019 agitation Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 31
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 31
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 claims description 19
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims description 19
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 16
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 11
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 description 7
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 6
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 4
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 238000009491 slugging Methods 0.000 description 3
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
- B01F33/45—Magnetic mixers; Mixers with magnetically driven stirrers
- B01F33/451—Magnetic mixers; Mixers with magnetically driven stirrers wherein the mixture is directly exposed to an electromagnetic field without use of a stirrer, e.g. for material comprising ferromagnetic particles or for molten metal
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/52—Manufacture of steel in electric furnaces
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/52—Manufacture of steel in electric furnaces
- C21C5/5241—Manufacture of steel in electric furnaces in an inductively heated furnace
- C21C5/5247—Manufacture of steel in electric furnaces in an inductively heated furnace processing a moving metal stream while exposed to an electromagnetic field, e.g. in an electromagnetic counter current channel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
- F27B3/10—Details, accessories, or equipment peculiar to hearth-type furnaces
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D27/00—Stirring devices for molten material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F2101/00—Mixing characterised by the nature of the mixed materials or by the application field
- B01F2101/45—Mixing in metallurgical processes of ferrous or non-ferrous materials
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
- F27B3/08—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces heated electrically, with or without any other source of heat
- F27B3/085—Arc furnaces
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
- F27D2003/0034—Means for moving, conveying, transporting the charge in the furnace or in the charging facilities
- F27D2003/0054—Means to move molten metal, e.g. electromagnetic pump
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
- F27D2003/0034—Means for moving, conveying, transporting the charge in the furnace or in the charging facilities
- F27D2003/0054—Means to move molten metal, e.g. electromagnetic pump
- F27D2003/0055—Means to move molten metal, e.g. electromagnetic pump with flow regulation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
- F27D2003/0034—Means for moving, conveying, transporting the charge in the furnace or in the charging facilities
- F27D2003/0083—Means for stirring the charge
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
- Furnace Details (AREA)
- Mixers Of The Rotary Stirring Type (AREA)
Abstract
電磁撹拌の第１の軸（Ｘ１）に沿った第１の電磁場と電磁撹拌の第２の軸（Ｘ２）に沿った第２の電磁場とが配されている連続投入型の電気アーク炉（１０）内で液体金属を電磁撹拌するための方法。【選択図】図１
Description
本発明は、実質的に連続的な投入により金属材料を溶融するプロセスにおいて使用可能な、電気アーク炉内における液体金属を電磁撹拌するための方法に関する。
連続投入型の金属材料を溶融するためのプラントが知られており、このプラントは、内部で金属投入物が溶融される少なくとも１つの容器又はシェルを備えた電気アーク炉を含む。
また、電気アーク炉は、電極の通過のための開口を有する覆い屋根を備え、電極がシェルに進入して電気アークを引き起こすことを可能にし、したがって、金属投入物を溶融することを可能にする。また、屋根は、煙霧を取り出すための開口を有し、一方、シェルの底部又は側部には、通常、液体金属を出湯させるための手段がある。
電気アーク炉は、連続投入型のシステムであり得る金属材料を供給する手段と関連付けられている。
連続投入型のソリューションは、サイクル開始時に炉の底部において溶融されるべき金属材料の塊を作り出すために、炉のスイッチが切断された状態で第１の開始投入を行うためのバスケット付き投入システムを通常使用する。通常、この塊が完全に溶融されると、炉内にスクラップを連続的に投入するプロセスが開始される。
最も一般的なソリューションでは、電気アーク炉は、シェルの底部に「偏心ボトムタッピング」又はＥＢＴと呼ばれる偏心出湯孔を有するか、あるいは代替的に、出湯ステップ中にシェルから溶融金属を取り出すための出湯口を有する。
出湯ステップは精錬ステップの後に続くステップであって、この出湯ステップ中に、得ようとする鋼のレシピに応じて特定の成分が溶融金属内に導入され、これにより、溶融金属の品質が向上する又は溶融金属に所望の特性が与えられる。
このタイプの溶融プロセスにおける最も一般的な欠点の１つは、シェル内部の溶融金属の温度の均一化に関するものである。
溶融金属の塊の温度における均一性の欠如は、いくつかの成分の望ましくない濃度、プロセスパラメータの不正確な測定、局在的温度ピーク、部品の早すぎる摩耗又は当該分野で知られている他の問題などの問題を生じさせ得る。
これらの問題を解決するために電磁撹拌機を使用することが知られており、これは通常、炉の底部の下に配置されるか、又はせいぜい炉の側壁に関連付けられる。
例えば、国際公開第ＷＯ２０１８／１４５７５４号明細書には、シェルの底部の下の略中央位置に配置され、シェルの中心及び出湯孔若しくは出湯口を通過する中央鉛直面と交差する電磁撹拌軸を有する電磁撹拌機を備える電気アーク炉が記載されている。
また、公知の欧州特許第２６１６５６０号明細書には、炉の中心軸に対して対向する２つの電磁撹拌機を備える電気アーク炉が記載されている。
また、公知の米国特許第３，４０９，７２６号明細書には、概して、溶融金属を通過する直流の極性又は電磁石の励磁電流を反転させることにより、溶融金属の移動方向を容易に反転できることが示されている。上記米国特許第３，４０９，７２６号明細書には、シェルの底部の中心に軸を有する磁極を使用すること、あるいはこの中心磁極に加えて、電気炉の外周上に径方向にかつ等距離に配置された３つの磁極を使用することが記載されている。
特開平６２－７３５９１号公報には、電気アーク炉用の磁気撹拌装置が記載されている。この装置は、溶融サイクルの異なるステップに関連して炉の下で移動してさまざまな位置をとることができる電磁撹拌機を備えている。
撹拌機を用いて炉内の溶融金属を撹拌するよう構成されたソリューションでは、通常、撹拌機自体の作用と溶融サイクルのステップとの間の相関関係はない。
そのため、液体金属の速度がより速い場所にあるシェルの内壁が過度に摩耗する可能性があり、また、液体金属が周囲の液体金属と最適に融着せず停滞する傾向にあるデッドゾーンがもたらされる可能性がある。
したがって、従来技術の欠点を克服することができる、電気アーク炉内で液体金属を電磁撹拌するための方法を完璧にする必要がある。
特に、本発明の１つの目的は、電気アーク炉内の液体金属の電磁撹拌のための方法を完璧にすることであり、それは、炉の壁及び底部における差異のある摩耗の問題を防止し、液体金属の塊全体にわたって温度を均一にし、炉内の溶融及び精錬ステップの効率を高める。
本出願人は、最新技術の欠点を克服し、上記の及び他の目的及び利点を得るために、本発明を考案し、試験し、具体化した。
本発明は、独立請求項において記載され特徴付けられる。従属請求項は、本発明の他の特徴又は本発明の主な概念の変形を記載する。
上記目的に従って、本発明は、電気アーク炉内の溶融サイクルに関連して液体金属を電磁撹拌するための方法であって、金属投入物が炉内に導入される少なくとも１つの投入ステップと、溶融ステップと、電気アーク炉内の液体金属を精錬するステップと、を提供する方法に関する。
本発明の一態様では、このような電磁撹拌は、炉床又は炉の底部の下に配置された少なくとも２つの電磁撹拌機によって電磁撹拌の第１の軸に沿った少なくとも１つの第１の電磁場と電磁撹拌の第２の軸に沿った少なくとも１つの第２の電磁場とが生成される連続投入型の電気アーク炉において適用される。
本発明の一態様によれば、前記炉のサイクルの少なくとも第１のステップにおいて、第１の電磁場及び第２の電磁場によって互いに不一致のセンスを有する混合力を液体金属に加え、前記炉のサイクルの少なくとも第２のステップにおいて、前記第１の電磁場及び第２の電磁場によって互いに一致するセンスを有する上記力を液体金属上に加える。
本明細書における「不一致」との用語は、第１の電磁撹拌機によって生成される混合力の軸が、第２の電磁撹拌機によって生成される混合力の軸に対して反対のセンス（sense、意味）を有することを示す。一方、「一致」との用語は、両方の電磁撹拌機によって生成される混合力の軸が同じセンスを有する即ち同じ方向であることを示す。
このように、力の軸のセンスが不一致、即ち反対方向である場合、鋼の撹拌はシェルの周縁全体に向かって広がり、鋼が略円形にかつシェルの耐火壁に対して接線方向に移動することとなる。
一方、電磁力の軸のセンスが一致する場合、両方の撹拌機によって炉の同じ周縁ゾーンに向かう鋼の動きが促進され、鋼は縁部で跳ね返り中心に向かって戻る。
溶融プロセスのステップに関連して混合作用を異ならせることにより、非常に均一な熱物理特性及び化学成分特性を有する液体金属が得られることに加えて、電気アーク炉の全体的なエネルギー消費を最適化でき、全体的なサイクル時間を減少させることができる。
本発明の上記の及び他の態様、特徴及び利点は、添付の図面を参照して非限定的な例として与えられるいくつかの実施形態の以下の説明から明らかになるであろう。
理解を容易にするために、場合によっては、図面において同一の共通の要素を示すために同一の参照符号が使用される。１つの実施形態の要素及び特徴は、さらなる説明がなくとも他の実施形態に適宜組み込むことができることを理解されたい。
本発明の考え得る実施形態について以下に詳細に説明するが、そのうちの１つ又は複数の例を添付の図面に示す。各例は、本発明を図で説明するために提供されたものであり、本発明を限定するものとして理解されるべきではない。例えば、一実施形態の一部として図示又は記載された特徴は、変更され、他の実施形態に適用又は関連付けられて他の実施形態を作り出すことができる。本発明は、全てのこのような修正及び変更を含むことが理解される。
これらの実施形態について説明する前に、本明細書の記載は、その適用が、添付の図面を使用して以下の説明のなかで記載される構成要素の構成及び配置の詳細に限定されないことも明らかにしなければならない。本明細書の記載は他の実施形態を提供することができ、様々な他の方法で取得又は実行することができる。また、本明細書において使用される語法及び用語は、説明のみを目的としたものであり、限定的なものと見なすことはできないことを明らかにしなければならない。
添付の図面に示される実施形態は全体として参照符号１０で示される電気アーク炉に関し、この電気アーク炉内で液体金属Ｌが本発明の電磁撹拌方法に従って混合される。
電気アーク炉１０は交流（ＡＣ）によって電力供給されるタイプのものであってもよく、特徴として３つ以上の電極１４を有し、これらの間で電気アークが生じて溶融プロセスが開始及び／又は継続されるか、あるいは、電気アーク炉１０は直流（ＤＣ）によって電力供給されるタイプのものであってもよく、特徴として中央に配置された１つ又は２つの電極１４を有し、これが電気アークを生成するために電気アーク炉１０の底部に配置されたアノードと協働するカソードとして機能する。
本明細書で説明する図面では交流（ＡＣ）によって電力供給されるタイプの電気アーク炉１０を参照するが、以下に記載する概念は直流（ＤＣ）によって電力供給されるタイプの電気アーク炉１０にも適用可能であることは明らかである。
図１に示す実施形態では、電気アーク炉１０は、その本質的な部分において、容器又はシェル１１と、シェル１１の上方に配置されシェル１１を覆うカバー要素又は屋根１２と、を備える。
電気アーク炉１０と共に、例えばスクラップＳを含み得る金属投入物２５を連続的に供給するための関連手段１３が存在する。
供給手段１３は既定の供給軸Ｚに従って金属投入物２５を移動させるのに適している。
いくつかの実施形態では、供給手段１３は図１～図３のように横方向に配置することができ、電気アーク炉１０の側面に対して又は上部において金属投入物２５を導入して、屋根１２に作られた開口から金属投入物２５を導入するよう構成される。
金属投入物２５は知られた方法で供給手段１３上に配置され、大きなばらつきを有し得る既定のサイズを有することができる。
電極１４を収容及び／又は位置決めするための（複数の）孔が屋根１２内に形成されており、電極１４はシェル１１内に存在する金属投入物を溶融させるための電気アークを発生させるのに適している。
屋根１２及び電極１４は、屋根１２及び電極１４を場合によっては互いに独立して持ち上げるのに適した持ち上げ及び回転装置に関連付けられている。
シェル１１には、炉の底部又は炉床１５と、溶融ステップにおいて到達する高温及び高反応性環境に耐えるために少なくとも部分的に耐火材料で作られた側壁１６と、が設けられている。
底部１５には、「エキセントリック・ボトム・タッピング」（ＥＢＴ）とも呼ばれる偏心出湯孔１７が設けられてもよい、あるいは代替的に又は付加的に、出湯ステップ中にシェル１１から溶融金属を取り出すための出湯口が設けられてもよい。
シェル１１は不図示の支持体に取り付けられており、シェル１１自体を既定の回転軸の周りに回転させるための作動手段が従来の方法で設けられている。
また、炉１０は、シェル１１の上縁に載置される下縁１９を有するライニング１８を備える。
一般に冷却されたパネルからなるライニング１８は、シェル１１の壁と略連続して延在し、その上に屋根１２が配置されてシェル１１が閉じられる。
ライニング１８には第１の開口部２０と第２の開口部とが設けられており、金属投入物２５を供給するために供給手段１３が第１の開口部２０を通って配置されており、第２の開口部を介してスラッギング動作を行うことができる。
シェル１１の内部において、第１の開口部２０の下方に、新たに導入された金属投入物２５が蓄積する投入ゾーン２８がある。
投入ゾーン２８は電極１４が存在する電気アーク炉１０の中央ゾーンに対する周縁位置に位置する。
第２の開口部は、図２～図３に示すように、一般に出湯孔１７とは反対の位置に位置するスラッギングドア２２によってアクセス可能／アクセス不可能に選択的に構成することができる。
図２及び図３に示すいくつかの実施形態では、電気アーク炉１０は、製錬プロセス中にシェル１１内に存在する液体金属Ｌに混合力Ｆ１，Ｆ２を加えるように構成された２つの電磁撹拌機２３，２４をシェル１１の下側に備えている。
図面において見られるように、電磁撹拌機２３，２４は、中央面Ｐに関して一対の電磁撹拌機を形成するように対向してかつ鏡面的に配置することができる。
電気アーク炉１０は、電磁撹拌機２３，２４に電力供給するように構成された電源装置２６と、電磁撹拌機２３，２４の駆動を制御するために電源装置２６に動作可能に接続された制御ユニット２７と、を備える。
いくつかの実施形態では、各電磁撹拌機２３，２４は導電性材料のコイルが周りに巻かれた磁性材料で作られた本体を備える。コイルは電源装置２６によって電流が印加されるように構成され、これにより、電磁撹拌機２３，２４の電磁撹拌の軸の方向に磁場が発生する。
いくつかの実施形態では、制御ユニット２７を用いて電源手段１３と電極１４とを動作可能に関連付けることができる。
第１の電磁撹拌機２３は、電磁撹拌の第１の軸Ｘ１に沿った第１の電磁場を生成するように電流が印加される。
第２の電磁撹拌機２４は、電磁撹拌の第２の軸Ｘ２に沿った第２の電磁場の力を生成するように電流が印加される。
図４に示すさらなる実施形態では、３つ以上の多数の電磁撹拌機１２３，１２４が設けられてもよく、これにより、電磁撹拌の軸Ｘに沿った対応する数の電磁場が生成される。
いくつかの実施形態では、電磁撹拌機１２３，１２４は、例えば２対（図４ａ及び図４ｄ）以上、例えば３対（図４ｅ）の、対の電磁撹拌機を形成するように配置することができる。
代替的な実施形態では、対をなす対向する電磁撹拌機１２３が中央面Ｐに対してオフセットして（図４ｄ）又は整列して（図４ｅ）配置されてもよい。
他の実施形態では、１対のうちの電磁撹拌機１２３，１２４を中央面Ｐに対して異なる距離に配置することができる（図４ｄ）。
他の実施形態では、電磁撹拌機１２３，１２４の別々の対を中央面Ｐから異なる距離に配置することができる（図４ａ）。
さらなる実施形態では、例えば３つ又は５つなどの奇数個の電磁撹拌機１２３，１２４を設けてもよい（図４ｂ、図４ｃ）。
奇数個の電磁撹拌機１２３，１２４が設けられる実施形態では、少なくとも２つの撹拌機を中央面Ｐに対して対向する対（図４ｂ）として配置することができる。
いくつかの実施形態では、１つ又は複数の電磁撹拌機１２３，１２４を中央面Ｐ（図４ｂ、図４ｃ）に実質的に対応して配置することができる。
いくつかの実施形態では、中央面Ｐによって電磁撹拌機１２３，１２４の数が非対称に分けられてもよい（図４ｃ）。
他の実施形態では、電磁撹拌機１２３，１２４は、それらの撹拌軸Ｘが中央面Ｐに対して傾斜するように、例えば直交するように配置されてもよい（図４ｆ）。
不図示のさらなる実施形態では、電気アーク炉１０は、互いに対して異なる向きに配された撹拌軸Ｘを有する電磁撹拌機１２３，１２４を備えることができる。
いくつかの実施形態では、電磁撹拌機１２３，１２４は、シェル１１のサイズに対して及び／又は所望の配置に対して適切なサイズを有することができる。
不図示のいくつかの実施形態では、互いに異なるサイズの電磁撹拌機１２３，１２４が設けられた電気アーク炉１０が提供されてもよい。
いくつかの実施形態では、電磁撹拌の第１の軸Ｘ１及び電磁撹拌の第２の軸Ｘ２は、互いに平行であり、中央面Ｐと平行である。
中央面Ｐは鉛直方向に沿っており、かつ、シェル１１の底部１５の中心を通り、かつ、出湯孔１７を通るかあるいは代替的に出湯口を通る。
中央面Ｐは、少なくともシェル１１について対称面とすることができる。
いくつかの実施形態では、シェル１１は上面断面が、例えば、円周、放物線、楕円、線を含むグループから適切に選択される１つ又は複数の曲線を接続させて画定される湾曲形状を有してもよい。
いくつかの実施形態では、シェル１１は出湯孔１７の方向に細長い湾曲形状を有し、したがって、出湯孔１７はシェル１１の中心からかなり遠くに位置する。
例として図２及び図３を参照すると、電気アーク炉１０内で液体金属Ｌを電磁撹拌するための方法が記載されている。
電気アーク炉１０内では溶融ステップが実行され、溶融ステップは少なくとも１つの投入ステップを含み、この投入ステップ中に金属投入物２５が導入され、溶融されて、これが既に溶融された液体金属Ｌに加えられ、続いて、電気アーク炉１０内の液体金属Ｌを精錬するステップが行われる。
本発明に係る連続投入型の電気アーク炉１０内における液体金属を電磁撹拌するための方法では、電磁撹拌の第１の軸Ｘ１に沿った第１の電磁場と電磁撹拌の第２の軸Ｘ２に沿った第２の電磁場とが生成される。
本発明の一態様によれば、第１のステップにおいて、前記第１の電磁場及び前記第２の電磁場によって、互いに不一致のセンスを有する混合力Ｆ１，Ｆ２が液体金属Ｌに加えられ、第２のステップにおいて、前記第１及び第２の電磁場によって、互いに一致するセンスを有する力Ｆ１，Ｆ２が液体金属Ｌに加えられる。
有利なソリューションにおいては、前記第１のステップは投入ステップであり、前記第２のステップは精錬ステップである。
図２及び図３に示すいくつかの実施形態では、少なくとも１つの投入ステップ中と精錬ステップ中との両方において、電磁撹拌の第１の軸Ｘ１及び電磁撹拌の第２の軸Ｘ２は互いに平行であり、かつ、中央面Ｐに平行であり、かつ、電気アーク炉１０の中心を通り電気アーク炉１０の出湯孔１７を通る。
いくつかの実施形態では、少なくとも１つの投入ステップ中において、図２のように、混合力Ｆ１，Ｆ２によって反時計回り周縁方向の液体金属Ｌ流が定められる。
換言すると、上記投入ステップにおいて、第１の電磁撹拌機２３及び第２の電磁撹拌機２４のそれぞれの混合力Ｆ１，Ｆ２が発生する軸は互いに反対の方向即ち不一致の方向に向いている。図２において、反対の（相対する）センスの力の発生が、電磁撹拌機２３についてはＦ３で示され電磁撹拌機２４についてはＦ４で示されている。
このようにして、鋼の撹拌がシェル１１の周縁全体に向かって広がり、液体金属Ｌが略円形にかつシェル１１の耐火壁に対して接線方向に移動する。
他の実施形態では、混合力Ｆ１，Ｆ２によって時計回り周縁方向（不図示）の液体金属Ｌ流が定められる。
電磁撹拌機２３，２４の位置と、電磁撹拌のそれぞれの軸Ｘ１，Ｘ２によって規定されるそれらの撹拌作用の反対で不一致の方向とによって、金属投入物２５を最適な態様で投入ゾーン２８に対応して導入及び蓄積させるような効果をもたらすことができる。撹拌力の方向のおかげで、導入された新たな金属投入物２５を先の金属投入物に徐々に組み込ませることができ、したがって、温度の均一性が、電気アーク炉１０の中心から遠く離れて配置された出湯孔１７のゾーンとも一致するよう向上される。
さらに、電磁撹拌機２３，２４のこの構成及び作動モードによって、速度のより均一な分布を得ることができ、これにより、液体金属Ｌの流れにおける渦及び／又は不安定性を防ぐことができる。
この場合、液体金属Ｌの流れは略円形でありかつシェル１１の側壁１６に対して接線方向であることから、運動量の径方向成分が減少している。このことは側壁１６に対する侵食作用を制限するのに役立ち、したがって頻繁な保守及び修理介入の必要性を低減する。
いくつかの実施形態では、精錬ステップ中において、混合力Ｆ１，Ｆ２は一致したセンスを有する。即ち、電磁撹拌機２３及び２４は、生成される電磁力の軸（図３において、電磁撹拌機２３については矢印Ｆ５で示され、電磁撹拌機２４については矢印Ｆ４で示されている）が同じ方向及びセンスを有するように電源供給される。
この場合、撹拌機２３，２４の両方によって、炉１０の同じ周縁ゾーンに向かって、特に偏心出湯孔１７に向かって、液体金属Ｌが移動することが促進され、液体金属Ｌはその後、縁部で跳ね返って中心に向かって戻り、図３に示すスラッギングドア２２の方向に移動する。
このことはまた、シェル１１の側壁１６に対応して液体金属Ｌの流れがより速い速度で移動する投入ステップ中に殆ど混合されないシェル１１の中央ゾーンについて温度を均一化することも可能にする。
いくつかの実施形態では、少なくとも１つの投入ステップ中及び精錬ステップ中に、制御ユニット２７は電源装置２６に制御信号を送信し、電源装置２６は、上記のように、第１の電磁撹拌機２３に第１の電流を印加し、第２の電磁撹拌機２４に第２の電流を印加して、上記ステップの一方又は他方に応じて互いに不一致の（即ち反対の）センスかあるいは一致したセンス（即ち同じ方向）に適切に向けられた第１の電磁場及び第２の電磁場をそれぞれ生成するよう構成される。
いくつかの実施形態では、制御ユニット２７は、電気アーク炉１０内に導入された金属投入物２５の量に比例する投入信号を供給手段１３から受信し、動作信号を電源装置２６に送信して、導入される金属投入物２５の量に基づいて第１の電流及び第２の電流を規定することができる。
導入される金属投入物２５の量が多いほど、それぞれの混合力Ｆ１，Ｆ２が大量の液体金属Ｌを撹拌しなければならないので電流の強度が大きくなる。
これにより、電磁撹拌機２３，２４の撹拌作用を自動的に調整することができ、常に液体金属Ｌを完全かつ均一に混合することができる。
いくつかの実施形態では、少なくとも１つの投入ステップ中及び精錬ステップ中に、第１の電流及び第２の電流は同じ強度を有することができる。
さらなる実施形態では、少なくとも１つの投入ステップ中及び精錬ステップ中に、第１の電流及び第２の電流は異なる強度を有することができる。
特に、投入ステップ中に、第１の電流及び第２の電流は、精錬ステップ中における第１の電流及び第２の電流よりも大きい強度を有することができる。
実際、部分的に溶融された及び／又は固体状態にある金属投入物２５の存在により、混合力Ｆ１，Ｆ２は、溶融プロセスの終わり及び精錬ステップ中に液体金属Ｌを撹拌するのに必要な混合力よりも大きい必要がある。
上記のように投入ステップ及び精錬ステップに関連して及び／又は導入される金属投入物２５の量に応じて電流の強度を変化させることにより、電気アーク炉１０の全体的なエネルギー消費を最適化することができる。
本発明の分野及び範囲から逸脱することなく上記の電気アーク炉内で液体金属を電磁撹拌するための方法に対してステップの変更及び／又は追加を行うことができることは明らかである。
また、本発明についていくつかの具体例を参照して説明したが、当業者は、特許請求の範囲に記載された特性を有し、したがってそれによって規定された保護分野内にある電気アーク炉内で液体金属を電磁撹拌するための方法の多くの他の同等の形態を確実に達成することができるはずであることも明らかである。
以下の特許請求の範囲において、括弧内の参照符号の唯一の目的は読解を容易にすることであり、これらは特定の請求項において請求されている保護分野に関する限定的な要素とみなしてはならない。
Claims (10)
- 電磁撹拌機（２３，２４；１２３，１２４）によって電磁撹拌の第１の軸（Ｘ１）に沿った少なくとも１つの第１の電磁場と電磁撹拌の第２の軸（Ｘ２）に沿った少なくとも１つの第２の電磁場とが生成される連続投入型の電気アーク炉（１０）内における液体金属を電磁撹拌するための方法であって、
前記電気アーク炉におけるサイクルの第１のステップにおいて、前記第１の電磁場及び前記第２の電磁場によって、互いに不一致のセンスを有する混合力（Ｆ１，Ｆ２）を前記液体金属（Ｌ）に加えることと、
前記電気アーク炉における前記サイクルの第２のステップにおいて、前記第１の電磁場及び前記第２の電磁場によって、互いに一致するセンスを有する力（Ｆ１，Ｆ２）を前記液体金属（Ｌ）に加えることと、を含み、
前記第１のステップが投入ステップであり、前記第２のステップが精錬ステップである、方法。 - 前記少なくとも１つの投入ステップ中と前記精錬ステップ中との両方において、前記電磁撹拌の第１の軸（Ｘ１）及び前記電磁撹拌の第２の軸（Ｘ２）は、互いに平行であり、かつ、前記電気アーク炉（１０）の中心と前記電気アーク炉（１０）の出湯孔（１７）とを通過する鉛直中央面（Ｐ）に対して平行である、請求項１に記載の方法。
- 前記少なくとも１つの投入ステップ中に、前記混合力（Ｆ１，Ｆ２）によって、反時計回り周縁方向の液体金属（Ｌ）流が定められる、請求項１又は２に記載の方法。
- 前記少なくとも１つの投入ステップ中に、前記混合力（Ｆ１，Ｆ２）によって、時計回り周縁方向の液体金属（Ｌ）流が定められる、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
- 前記精錬ステップ中に、前記混合力（Ｆ１，Ｆ２）によって、前記出湯孔（１７）の方向の液体金属（Ｌ）流が決定され、続いて、前記出湯孔（１７）の方向とは反対方向の、前記電気アーク炉（１０）の中央ゾーンに向かう液体金属（Ｌ）流が定められる、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
- 前記少なくとも１つの投入ステップ中及び前記精錬ステップ中に、制御ユニット（２７）は、前記ステップの一方又は他方に応じて適切に方向付けられた前記第１の電磁場及び前記第２の電磁場をそれぞれ生成するように少なくとも１つの第１の電磁撹拌機（２３）に第１の電流を印加するとともに少なくとも１つの第２の電磁撹拌機（２４）に第２の電流を印加する動作信号を電源装置（２６）に送信する、請求項１～５の何れか一項に記載の方法。
- 前記制御ユニット（２７）は、前記電気アーク炉（１０）内に導入される金属投入物（２５）の量に比例する投入信号を供給手段（１３）から受信し、前記第１の電流及び前記第２の電流が前記導入される金属投入物（２５）の量に比例する強度を有するように前記動作信号を前記電源装置（２６）に送信する、請求項６に記載の方法。
- 前記少なくとも１つの投入ステップ中及び前記精錬ステップ中に、前記第１の電流及び前記第２の電流は同じ強度を有する、請求項６又は７に記載の方法。
- 前記少なくとも１つの投入ステップ中及び前記精錬ステップ中に、前記第１の電流及び前記第２の電流は異なる強度を有する、請求項６又は７に記載の方法。
- 前記少なくとも１つの投入ステップ中に、前記第１の電流及び第２の電流は、前記精錬ステップ中における前記第１の電流及び第２の電流よりも大きい強度を有する、請求項９に記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT102019000016790 | 2019-09-19 | ||
| IT102019000016790A IT201900016790A1 (it) | 2019-09-19 | 2019-09-19 | Metodo di agitazione di metallo liquido in un forno elettrico ad arco |
| PCT/IT2020/050223 WO2021053701A1 (en) | 2019-09-19 | 2020-09-15 | Method of stirring liquid metal in an electric arc furnace |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2022549191A true JP2022549191A (ja) | 2022-11-24 |
| JP7345643B2 JP7345643B2 (ja) | 2023-09-15 |
Family
ID=69191177
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2022517742A Active JP7345643B2 (ja) | 2019-09-19 | 2020-09-15 | 電気アーク炉内における液体金属の撹拌方法 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20220333219A1 (ja) |
| EP (1) | EP4031823B1 (ja) |
| JP (1) | JP7345643B2 (ja) |
| KR (1) | KR102624545B1 (ja) |
| CN (1) | CN114729781A (ja) |
| CA (1) | CA3154986A1 (ja) |
| IT (1) | IT201900016790A1 (ja) |
| MX (1) | MX2022003247A (ja) |
| WO (1) | WO2021053701A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023016663A1 (en) * | 2021-08-13 | 2023-02-16 | Abb Schweiz Ag | Electromagnetic stirring apparatus for a metal furnace and method of operation thereof |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS495691B1 (ja) * | 1965-03-23 | 1974-02-08 | ||
| JP2013539851A (ja) * | 2010-09-14 | 2013-10-28 | エー ビー ビー リサーチ リミテッド | 電気アーク炉内電磁撹拌用装置および方法 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB725518A (en) * | 1952-09-17 | 1955-03-02 | Asea Ab | Metallurgical melting furnace or hot metal mixer with electromagnetic stirring |
| BE522779A (ja) * | 1952-09-20 | |||
| JPS5853356A (ja) * | 1981-09-24 | 1983-03-29 | Shinko Electric Co Ltd | 溶湯撹拌用誘導子の制御方法 |
| JPS6273591A (ja) * | 1985-09-27 | 1987-04-04 | 株式会社神戸製鋼所 | 炉内溶湯撹拌装置 |
| JPH05179371A (ja) * | 1991-12-27 | 1993-07-20 | Nippon Steel Corp | 溶融金属の精錬方法 |
| JP5070915B2 (ja) * | 2007-04-13 | 2012-11-14 | コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 | イメージングユニットおよび画像形成装置 |
| WO2013010575A1 (en) * | 2011-07-18 | 2013-01-24 | Abb Research Ltd | A method and a control system for controlling a melting process |
| EP2751510B1 (en) * | 2011-08-29 | 2017-05-31 | ABB Research Ltd. | Method and arrangement for vortex reduction in a metal making process |
| JP5977080B2 (ja) * | 2012-05-23 | 2016-08-24 | 株式会社 東北テクノアーチ | 金属材料の溶解装置および金属材料の溶解方法 |
| GB201305822D0 (en) * | 2013-03-28 | 2013-05-15 | Pavlov Evgeny | Improvements in and relating to apparatus and methods |
| EP3580512B1 (en) | 2017-02-10 | 2021-03-31 | ABB Schweiz AG | Furnace assembly for a metal-making process |
-
2019
- 2019-09-19 IT IT102019000016790A patent/IT201900016790A1/it unknown
-
2020
- 2020-09-15 JP JP2022517742A patent/JP7345643B2/ja active Active
- 2020-09-15 WO PCT/IT2020/050223 patent/WO2021053701A1/en unknown
- 2020-09-15 MX MX2022003247A patent/MX2022003247A/es unknown
- 2020-09-15 CN CN202080078178.1A patent/CN114729781A/zh active Pending
- 2020-09-15 CA CA3154986A patent/CA3154986A1/en active Granted
- 2020-09-15 US US17/761,881 patent/US20220333219A1/en active Pending
- 2020-09-15 KR KR1020227013030A patent/KR102624545B1/ko active IP Right Grant
- 2020-09-15 EP EP20785856.4A patent/EP4031823B1/en active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS495691B1 (ja) * | 1965-03-23 | 1974-02-08 | ||
| JP2013539851A (ja) * | 2010-09-14 | 2013-10-28 | エー ビー ビー リサーチ リミテッド | 電気アーク炉内電磁撹拌用装置および方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| IT201900016790A1 (it) | 2021-03-19 |
| MX2022003247A (es) | 2022-05-25 |
| KR20220079869A (ko) | 2022-06-14 |
| US20220333219A1 (en) | 2022-10-20 |
| CA3154986A1 (en) | 2021-03-25 |
| CN114729781A (zh) | 2022-07-08 |
| JP7345643B2 (ja) | 2023-09-15 |
| EP4031823B1 (en) | 2024-06-19 |
| WO2021053701A1 (en) | 2021-03-25 |
| EP4031823A1 (en) | 2022-07-27 |
| KR102624545B1 (ko) | 2024-01-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2022549191A (ja) | 電気アーク炉内における液体金属の撹拌方法 | |
| JP2004108666A (ja) | るつぼ形誘導炉 | |
| US3409726A (en) | Device for stirring molten metal in an electric furnace | |
| CA3154986C (en) | Method of stirring liquid metal in an electric arc furnace | |
| RU2797968C1 (ru) | Способ перемешивания жидкого металла в электродуговой печи | |
| US20230304738A1 (en) | Agitation device and method for melting furnace and melting furnace | |
| JP7026693B2 (ja) | 金属製造プロセスのための炉アセンブリ | |
| RU2293268C1 (ru) | Способ электроплавки в дуговой печи постоянного тока | |
| TW201326715A (zh) | 用於在金屬製造過程中減少渦流的方法和設備 | |
| KR19980032784A (ko) | 전기 아크로에서 액체 금속의 전자 교반 방법 및 장치. | |
| CN111512700B (zh) | 用于熔化金属材料的设备和方法 | |
| US1939623A (en) | Electric induction furnace and method of operating it | |
| RU2653957C1 (ru) | Устройство для обработки металла в ковше | |
| RU126810U1 (ru) | Электродуговая печь постоянного тока | |
| US4034146A (en) | Method and apparatus for equalizing the wall lining wear in three phase alternating current electric arc furnaces | |
| JP2000088462A (ja) | 溶融金属用炉 | |
| SE1300434A1 (sv) | En anordning för elektromagnetisk omrörning av smältan i en elektrisk ljusbågsugn | |
| Bode et al. | Coreless induction in micro mills | |
| RU119556U1 (ru) | Электродуговая печь постоянного тока | |
| RU2523626C2 (ru) | Способ электроплавки в дуговой печи постоянного тока | |
| US3007986A (en) | Coreless induction furnace | |
| MXPA97007919A (en) | Method for the electromagnetic agitation of the liquid metal in electric arc ovens and related device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220509 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230529 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230613 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230809 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230829 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230905 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7345643 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |