JP3328291B2 - 鉄の冶金作業の方法及び実施装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発目の属する技術分野】

本発明は、例えば溶鋼製造等のための鉄の冶金処理の
方法と、旋回可能な蓋により閉鎖可能である少なくとも
１つの冶金容器と、前記冶金容器に装入材料を充填する
充填装置と、スラグ取出し開口と、底面に配置されてい
る溶融金属信号開口とを備え、前記蓋は煤煙ガスダクト
を介してガス清浄装置に接続され、前記蓋の蓋中心部を
貫通して少なくとも１つの電極が案内可能である製鋼装
置とに関する。

【０００２】

【従来の技術】

市場は電気製鋼炉の所有者に、鉄鋼製品のレベル及び
値段に関して常により高い品質を要求する。変動する原
料値段に起因して多くの製造業者は、スクラップ以外
に、より大量の溶融又は鋳塊の銑鉄を電気製鋼炉で使用
している。

【０００３】 従来は、高い酸素率で銑鉄に吹付けすることは転炉の
みで行われた。例えばドイツ特許出願公開第DE−OS2803
960号公報から公知の酸素又は高い酸素含有量のガスに
よる銑鉄の精製装置では、精製工程の間に逃れる排気ガ
スを捕捉するために主吸込みフードが設けられている。
排気ガスは、主吸込みフードに接続され集塵装置につな
がる吸込み管を介して吸込まれる。吸込み管の途中に
は、通常は酸素吹付けランスに接続可能な開口が設けら
れている。 主吸込みフードは、冶金容器と独立して配置されてい
る蓋に接続され、この蓋と一緒に主吸込みフードは一体
的に側方へ移動可能に形成されている。

【０００４】 電気アーク炉は通常は直流又は交流で作動される。例
えばドイツ特許出願公開第DE4302185A1号公報から、２
重炉容器を有する二重炉装置とこの装置を作動する方法
とが公知であり、この装置は蓋により閉鎖可能であり、
蓋は煤煙ガスダクトを介してガス清浄装置に接続されて
いる。上記公報の図２から分かるように、一方では、蓋
を貫通する３つの電極で三相交流で作動され、他方で
は、蓋を貫通する１つの電極と容器の底面の中の対向電
極で直流で作動される炉が示されている。両方の炉は、
一方の炉に、その中の装入原料を溶解するために電気エ
ネルギーを供給され、他方の炉が完全に配電網から分離
され、装入の後に前者の炉の温かい煤煙ガスにより充填
されるように作動される。冶金的には１段階のプロセス
である。

【０００５】 既に冶金容器も提案されている。例えばドイツ特許出
願公開第DE3419030C1号明細書から公知の、転炉等の冶
金反応容器は、１つのプロセスのそれぞれの工程段階
と、反応容器の上方及び／又は下方に配置されている作
動装置とに対応する機能部分に垂直回転軸線を中心に回
転調整可能に到達可能である。作動装置には、例えば排
気ガス管、装入装置、測定ランス、吹付けランス及び底
面下降装置等がある。これらの作動装置は固定して設置
され、これに対して反応容器は垂直回転軸線を中心に対
応する位置まで回転する。

【０００６】 反応容器はそれぞれ１つの工程に適している。例え
ば、溶融金属、特に溶鋼の製造に用いられ、例えば炭素
からCOガスを製造する等のガスの製造に用いられ、それ
の存在により反応を促進しその際に僅かしか又は全く消
費されない物質、例えば溶融銑鉄の製造に用いられる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】

本発明の課題は、エネルギーを節約し、環境を汚染せ
ず、小さいコストで実行可能な、例えば溶鋼の製造等の
鉄の冶金作業方法及びこれに適する装置を提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上記課題は、本発明の請求項１の特徴部分に記載の特
徴と、請求項８の特徴部分に記載の特徴とにより解決さ
れる。従属項には有利な実施の形態が記載されている。

【０００９】 本発明ではすべての冶金作業は１つの容器の中で行わ
れ、この容器はまず初めに転炉の機能を果たし、直接続
いて溶融製品の入れ換え無しにアーク炉の機能を果た
す。この方法は、作業サイクルが50％ずれて重なる２つ
の冶金容器の中で実施でき、有利である。

【００１０】 アーク炉から溶融金属をスラグ無しに出湯した後、容
器の底面には固相と液相の金属が混じったプールが残
り、このプールは通常のアーク炉溶解の場合にはプロセ
スの再度の開始に必要である。本発明の方法において液
状金属の激しい反応を回避するために、Al/Siが液状金
属プールを固めるのに入れられる。次いでスクラップ又
は液状金属の低炭素金属が装入される。

【００１１】 次いで、酸素が吹付けられてケイ素含有量が低減さ
れ、装入物質は全体的に加熱される。反応作業の間に同
時に銑鉄が冷却剤として付加され、これにより鋼温度が
所定値に保持される。同時に、塩基度を調整するために
カルシウムが付加される。この間は何等の電気作業も必
要としない。平行して、ケイ素により濃厚化されている
スラグの約50％が除滓される。反応作業の間に排気ガス
が吸込まれて除去される。吹付けの終了後にリン含有ス
ラグが除滓される。

【００１２】 この時点で作動装置の交換が行われる。すなわち溶融
作業を電気アーク炉を介して行うために、ランス及び排
気ガスダクトが除去され、その代わりに電極が設けら
れ、煤煙ガス導管が開かれる。このプロセスの終りに残
留スラグが除滓され、溶融金属が容器の底面出湯口から
出湯される。

【００１３】 酸素ランスを介して行う酸素の吹付けの代りに、銑鉄
を脱炭するために酸素天然ガス又は酸素石油バーナを使
用し、このようなバーナを過剰に長い炎で理論混合気よ
り過剰に作動させることを提案する。

【００１４】 液状金属を使用する場合に、この液状金属は1300℃を
越える温度を有する。コスト的に好適なのは、液状銑鉄
に対する液状金属の比が50:50であることが分かった。
更に、スクラップ：銑鉄の比が30:70であることを提案
する。更に、スクラップ：銑鉄：液状金属の比が10:60:
30から10:40:50の範囲内にあることを提案する。

【００１５】 それぞれの工程段階が完全に終了する都度に底面流出
口が清浄され、再び閉鎖され、対応する材料が装入さ
れ、炉容器の蓋が閉鎖され、ランス又はバーナ及び排気
ガスダクトが適所に配置され、プロセスが再び開始され
る。

【００１６】 二重炉装置を使用する場合、一方の容器での吹付けプ
ロセスの間に、電極による溶解プロセスを他方の炉容器
の中で行なう。煤煙ガスは煤煙ガスダクトを介して混合
室の中に導入され、この混合室で吹付けプロセスからの
排気ガスと混合される。吹付けプロセスはCOの事後燃焼
により非常に高温の排気ガスとなるので、電気炉作動か
らより低温の排気ガスが発生しても確実に事後燃焼させ
ることが保証される。これにより、悪臭及び場合に応じ
て炭水化物例えばフラン及びダイオキシンの発生が確実
に阻止される。

【００１７】 本発明を実施するために、中心部が取外し可能な蓋を
使用する冶金容器を具備する製鋼装置を提案する。蓋中
心部開口には排気ガスダクトの開口が接続され、このダ
クト及び蓋の中の開口を貫通して少なくとも１つのラン
ス又は少なくとも１つのバーナが冶金容器の上部の内室
の中に導入される。

【００１８】 これらの整合された構成部分により僅かな手動操作と
構造的に非常に簡単な手段とにより、冶金容器は電気ア
ーク炉から転炉に変わる。排気ガスダクトを貫通案内さ
れているランスは走行装置に接続され、走行装置はラン
スヘッドを所定の深度で容器の中に侵入させる。 使用されるランスは純粋な酸素ランスとしても形成で
き、純粋なバーナとしても形成できるが、しかし両方の
機能を持つ多重機能ランスとしても形成できる。

【００１９】 電気アーク炉において通常の煤煙ガスダクトは遮断機
構を有し、遮断機構は吹付けフェーズ及び吸込みの間に
排気ガスダクトを介して閉鎖される。 液状金属又は液状銑鉄を装入するために、容器の下部
に、装入液体を簡単に供給するための張出し部を設ける
ことを提案する。 ２つの冶金容器を有する製鋼装置を使用する場合、全
部でただ１つのランス又はバーナ装置及び１つの排気ガ
スダクト、及び担持アーム及び１つ又は複数の電極を介
してのただ１つの給電路しか必要としない。

【００２０】 ランス又はバーナ装置を含む電極担持アーム及び煤煙
ガスダクトを衝突しないように配置することにより、簡
単かつ短時間の旋回により容器のそれぞれの機能を変更
できる。蓋を開かなければならない欠点は除去され、容
器の中の溶融金属を入れ換えることも不要である。

【００２１】 電極旋回装置と排気ガスダクトの回転装置との旋回中
心点は、ただ１つの炉容器を有する電気炉装置において
も、第１の炉容器を第２の（拡張）炉容器から正確に分
離する分離線上に配置される。

【００２２】

【発明の実施の形態】

本発明の１つの実施の形態を添付図面に示す。

【００２３】 図１は冶金容器の上面図、図２は冶金容器の縦断面図
である。 図１は二重炉装置として展開できる単一炉装置の上面
図を示し、同図には、張出し部18（28）及び流出口19
（29）（この場合はスラグ取出口）の外に、蓋旋回装置
14（24）に取付けられている蓋13（23）が示され、蓋13
（23）は外方へ旋回された作動位置にある。 25は蓋中心部を示す。 蓋13（23）には煤煙ガスダクト51（52）は接続され、
煤煙ガスダクト51（52）は遮断弁53（54）を介して煤煙
ガス主導管55に接続している。更に煤煙ガス主導管（5
5）には張出し部18（28）の吸気管56（57）が接続され
ている。

【００２４】 蓋13は排気ガスダクト61に取外し可能に接続され、排
気ガスダクト61は回転装置63を介して旋回可能である。
煤煙ガス主導管55及び排気ガス主導管64は後置燃焼室71
中に合流する。排気ガスダクト61を貫通してランス41が
案内され、ランス41はランス担持アーム42により保持さ
れている。 蓋中心部25を貫通して電極31が案内され、電極31は電
極担持アーム32を介して電極旋回装置33に接続されてい
る。

【００２５】 図２は概略的に２つの作動状態を示し、図に向かって
右側の状態では冶金容器は転炉として機能し、左側の状
態ではアーク炉として機能している。ランス担持アーム
42はランス41が固定され、ランス41は容器主軸線Ｉに同
軸に排気ガスダクト61及び蓋中心部開口16を貫通して容
器上部12の内部に案内されている。上部12及び下部17は
共働して炉容器11を形成し、炉容器11は蓋13により閉鎖
されている。蓋13は蓋中心部開口16を有し、蓋中心部開
口16には排気ガスダクト61の開口62が接している。排気
ガスダクト61は回転装置63を介して旋回可能である。

【００２６】 下部容器17は溶融金属のための排出口19を有し、この
場合流出口19は底面流出口である。 図の左側に示されている炉は電極アーム32を有し、電
極アーム32には３つの電極31が固定され、電極31は蓋中
心部25を貫通して案内され、蓋中心部25は蓋中心部開口
26を閉じる。 ［図面の簡単な説明］

【図１】 冶金容器の上面図である。

【図２】 冶金容器の縦断面図である。

【符号の説明】

炉１及び２ 11,21 炉容器 12,22 容器上部 13,23 蓋 14,24 蓋旋回装置 15,25 蓋中心部 16,26 蓋中心部開口 17,27 下部 18,28 張出し部 19,29 流出口 給電 31 電極 32 電極担持アーム 33 電極旋回装置 エネルギー供給 41 ランス 42 ランス担持アーム 煤煙ガス案内 51 炉容器11のための煤煙ガスダクト 52 炉容器21のための煤煙ガスダクト 53,54 遮断弁 55 煤煙ガス主導管 56,57 吸気管 排気ガス 61 排気ガスダクト 62 排気ガスダクトの開口 63 開口装置 64 排気ガス主導管 ガス利用 71 後置燃焼室 Ｉ 容器主軸線 II 分離線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ファルケンレック，ウド ドイツ連邦共和国、デー 44797 ボー フム、ロッテラント 23アー (72)発明者 レムケ，シュテファン ドイツ連邦共和国、デー 58452 ヴィ ッテン、リンデンヴェーク 16 (72)発明者 エヴァース，ウド ドイツ連邦共和国、デー 46240 ボッ トロープ、アム・リンベルク 67 (56)参考文献 特開 昭62−62181（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−163798（ＪＰ，Ｕ) ***国特許出願公開3419030（ＤＥ, Ａ１) 第３版 鉄鋼便覧 第ＩＩ巻 鉄銑・ 鉄鋼 社団法人日本鉄鋼協会（昭和54年 10月15日）丸善株式会

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】二つの冶金容器を用い、一方の冶金容器で
   一つの吹付けランスを用いて吹付けプロセスを行ってい
   る間に、他方の冶金容器で溶解プロセスを行い、これに
   続けて、前記一方の冶金容器で溶解プロセスを行ってい
   る間に、他方の冶金容器で前記吹付けランスを用いて吹
   付けプロセスを行う、鉄の冶金処理の方法であって、 前記吹付けプロセスが、 容器底面における溶融金属プールを脱酸するためのAl/S
   iを入れるステップと、 炭素含有量が小さい金属を装入するステップと、 酸素供給により非電気的熱エネルギーを供給するステッ
   プと、 精製作業を実行し、それと同時に銑鉄及び石灰を装入す
   るステップと、 Si/O₂を含有するスラグを50％まで平行進行的に除滓す
   るステップと、 吹付けフェーズの間に排気ガスを吸気するステップと、 精製の終りにリン含有スラグを除滓するステップとを含
   み、 前記溶解プロセスが、 電気的アークを介して熱エネルギーを供給するステップ
   と、 煤煙ガスを吸気するステップと、 残留スラグを除滓するステップと、 次いでプールに負荷して溶融金属を出湯するステップと
   を含み、 更に、前記吹付けプロセスで発生した、COを含む排気ガ
   ス及び、溶解プロセスで発生した排気ガスを混合させ、
   前記COを事後燃焼させるステップとを含むことを特徴と
   する鉄の冶金処理の方法。
2. 【請求項２】炭素含有量が小さい鉄原料としてスクラッ
   プが加えられることを特徴とする請求項１に記載の鉄の
   冶金処理の方法。
3. 【請求項３】精製が酸素の吹付けにより行われることを
   特徴とする請求項１に記載の鉄の冶金処理の方法。
4. 【請求項４】精製が、酸素・天然ガス混合物及び酸素・
   石油混合物の燃焼により過度に長い炎で化学反応論的組
   成より過剰に行われることを特徴とする請求項１に記載
   の鉄の冶金処理の方法。
5. 【請求項５】銑鉄：液状金属の比が約50:50であること
   を特徴とする請求項１に記載の鉄の冶金処理の方法。
6. 【請求項６】スクラップ：銑鉄の比が20:80,40:60であ
   ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の鉄の
   冶金処理の方法。
7. 【請求項７】スクラップ：銑鉄：液状金属の比が10:60:
   30,10:40:50であることを特徴とする請求項１から請求
   項６のうちのいずれか１つの請求項に記載の鉄の冶金処
   理の方法。
8. 【請求項８】旋回可能な二つの蓋（13,23）により閉鎖
   可能である複数の冶金容器（11,21）と、これらの冶金
   容器（11,21）に装入材料を充填する充填装置と、スラ
   グ取出し開口と、底面に配置されている溶融金属信号開
   口と備え、前記蓋（13,23）は煤煙ガスダクト（51,52）
   を介して後置燃焼室（71）に接続され、前記蓋中心部
   （15,25）が前記蓋（13,23）から取外し可能であり、蓋
   中心部開口（16,26）に排気ガスダクト（61）の開口（6
   2）が接続可能であり、 一方の蓋（23）には、前記蓋（23）の蓋中心部（25）を
   貫通して少なくとも１つの電極（31）が案内可能であ
   り、 他方の蓋（13）には、前記排気ガスダクト（61）を介し
   て蓋中心部開口（16）を貫通して１つのランス（41）が
   設けられており、前記電極（31）及びランス（41）が冶
   金容器（11,21）の上部（12,22）の内室の中に導入可能
   であり、 更に、前記煤煙ガスダクト（51,52）及び排気ガスダク
   ト（61）が後置燃焼室（71）に合流するように構成した
   ことを特徴とする、請求項１から請求項７のうちのいず
   れか１つの請求項に記載の方法を実施する製鋼装置。
9. 【請求項９】ランス（41）が容器主軸線（ｌ）に同軸に
   案内可能であり、前記ランス（41）の容器（11,21）の
   中への潜込み深さが調整可能であることを特徴とする請
   求項８に記載の製鋼装置。
10. 【請求項１０】ランス（41）が酸素供給ステーション
    と、付加的に例えば天然ガス又は石油等の燃料の供給ス
    テーションとに接続され、バーナとして形成されている
    ことを特徴とする請求項９に記載の製鋼装置。
11. 【請求項１１】排気ガスダクト（61）が後置燃焼室（7
    1）に接続され、前記後置燃焼室（71）は煤煙ガス主導
    管（55）に接続されていることを特徴とする請求項８に
    記載の製鋼装置。
12. 【請求項１２】蓋（13,23）により閉鎖可能な２つの冶
    金容器（11,21）が設けられ、前記冶金容器（11,21）は
    ただ１つの電気的エネルギー供給装置及びただ１つの酸
    素又は燃料ステーションに接続されていることを特徴と
    する請求項８に記載の製鋼装置。
13. 【請求項１３】排気ガスダクト（61）が、２つの容器
    （11,21）を分離する線（II）の上に配置された回転装
    置（63）の中に支承され、排気ガスダクト（61）の開口
    （62）が交替して蓋中心部開口（16,26）のうちの１つ
    に取付け可能なように行われることを特徴とする請求項
    12に記載の製鋼装置。