JPH07197111A - 製錬・溶解炉用合金材料添加方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 二次的な処理作業又は補助的な空気搬送装置
を必要とせず、吹き込み空気用羽口を通して立型炉へ種
々の添加材料を導入する。 【構成】 重力を利用して、吹き込み媒体内での浮遊搬
送及び炉内溶解領域への移送のための羽口へ合金添加物
を装入することにより、立型炉内の溶解領域へ合金添加
物及び主要装入原料を装入するための方法及び装置。こ
れにより、溶解金属中の添加物成分の歩留を向上し、装
入材料の二次処理又は空圧装入装置を必要とせず小寸法
の材料の利用を可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、製錬・溶解炉用材料装
入方法及び装置に関連する。特に、本発明は、空圧噴射
装置等の動力を用いる浮遊搬送及び移送手段を必要とし
ない重力利用装入方法を利用しかつ羽口を備えた立型炉
への添加物装入装置を開示する。添加物装入装置は、炉
頂から直接採り入れる主装入原料と共に炉へ採り入れて
通常利用できない種々の材料を高炉及びキュポラ等立型
炉に直接装入し、利用を可能にする。

【０００２】

【従来の技術】上記２種類の炉では、原料即ち主装入原
料は、一般的には炉頂より装入される。高炉では、装入
される鉄鉱石又は鉄源材料は鉄の様々な酸化状態のもの
で構成され、これらは高温の還元性雰囲気中で還元され
る。高炉は炉頂に高圧を加えず操業するものとして知ら
れていたが、現在の炉操業では、二重ベルシステムを有
する装入ホッパを備えた高圧炉を利用し、成分調整時の
炉内圧力を維持する。

【０００３】立型炉内での化学的及び熱力学的反応に
は、コークス、鉄源材料及び石灰石等溶解領域材料の組
合せが必要である。コークスは、溶解領域において多機
能を有する添加物である。そのコークスは、燃焼用とし
て炉内へ吹き込まれる空気中の酸素と反応して反応熱を
発生し、吹き込まれる空気は、酸素その他のガスを富有
している。コークス燃焼生成物は、一酸化炭素を含み、
一酸化炭素は、特に炉の上部で酸化鉄を金属鉄に還元す
る作用がある。羽口領域での炭素燃焼中に広がる高温ガ
スは、炉の上部の主装入原料を予熱し、部分的であれ、
他の原材料を乾燥し予備還元する。また、コークスの装
入は、炉内反応において機械的な役目も果たす、即ち、
自身崩れずに上部の主装入原料を崩さないように支持
し、炉床上方を通るガスの流通路を形成する。

【０００４】源鉱石及びその他の鉄源材料は、純粋な酸
化鉄ではなく、むしろ常に、無関係な脈石の混ざった鉱
物を含む材料である。従って、通常、石灰石の状態で石
灰を溶解領域に加え、溶解鉄を溶剤処理しスラグを生成
する。また、スラグはコークスの燃焼による灰分、硫黄
分及び残滓その他の副生成物の除去に役立つ。石灰石の
装入は、反応が吸熱反応であるので、装入した石灰石の
か焼、溶解及び温度上昇のための一定量のコークスを必
要とする。

【０００５】キュポラは上向き筒状の立型炉で、一般的
には鋼製の外殻で覆われ、外観は高炉と似ているが、そ
の働きは必ずしも同じではない。キュポラは、各主鋳造
製品を生産する鋳造工場で最も普及しており、セミバッ
チ法又は連続法で操業される。キュポラの主装入原料は
高炉の原料と異なり、鉄鉱石ではなく鋼材スクラップ、
鉄材スクラップ及び銑鉄を利用する。更に、キュポラ
は、スラグや溶解金属を流す出湯口及び湯道を備え一般
には高炉のように高圧装入ホッパを使用しない。これら
全ての物理的特性は、これらの炉の類似性を立証してい
る。

【０００６】キュポラの空気噴射装置は高炉のそれと異
なるものではなく、コークス用燃焼空気を羽口を通して
炉内に導入する。噴射空気は、約４４ｇ／平方ｃｍ（１
０オンス／平方インチ）〜約３１６ｇ／平方ｃｍ（８０
オンス／平方インチ）大気圧を上廻る低い圧力で羽口を
通してキュポラ内へ導入される。コークスは燃焼し装入
金属は溶解する。出場時の溶解金属中の炭素調節は、大
略、炉へ装入するコークスの量及び装入した鉄及び鋼の
スクラップ中に存在する炭素の作用による。

【０００７】キュポラへ装入する材料の処理において、
均一な材料成分を得るため、また、小型の材料は溶解領
域外で急速に酸化したりバグハウス内の空気溜めへ排出
されるガス中で浮遊搬送されるので小型材料の装入を避
けるため、装入原料は、しばしばふるい分けその他の方
法で分粒される。好例として、直径で約４.４ｃｍ（１.
７５インチ）より小さい材料を装入した炉への装入量を
最少に押さえるため、コークスは分粒することがある。
分粒した不要分は、業者に売り払われる迄一時的に放置
され、寸法が小さいため、一般にはキュポラに利用しな
い。

【０００８】冶金用コークスは高価であり、分粒による
損失は１０〜２０％に達することがある。更に、分粒さ
れたコークスの不要分は、屋外に貯えると湿気を帯びや
すく、寸法が小さいこと及び湿気を含むことは炉の操業
に有害である。キュポラへ湿気を採り込むことは、その
水分を蒸発させるための熱が必要なことから熱の損失を
招き、その結果、更なるコークスの装入が必要となり、
従って伴出する硫黄分や灰分の増加を招来する。このよ
うに、乾燥したコークスの装入は、炉操業にとって有利
であり、合理的な結果が得られ、その結果は望ましい。

【０００９】歴史的に見て、キュポラ操業者はこれま
で、分粒したコークスの不要分の他の用途を探したり、
しばしばこれを転売する業者を探さねばならなかった。
一例を挙げれば、冶金用コークスはトン当り１７６４０
円（１８０ドル）もするが、小型の不要分はトン当り２
４５０円（２５ドル）でやっと転売でき、その結果は、
材料の損失、取扱い手間、貯蔵費用、損失補償、移動等
のコストを要する。従って、炉操業者は、これ迄ずっと
分粒した不要分を利用する方法及び装置を探し続けてき
た。この一つの使用法として知られているのは、製鋼所
内の焼結工場に於ける鉄の焼結物生産で、これは、クズ
鉄及び石灰やコークスの粉末を用いて高炉へ装入可能な
材料を作ることである。残念ながら、これは高価な作業
であり、物理的に炉へは装入不可能で化学的に貴重な原
料を全て消費するものであった。多くのこのような焼結
工場は、操業維持が困難なこと、これらの工場で使用す
る空気の取扱い費用が操業による利益に見あわない等の
理由から、廃止された。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】コークス及び石灰を利
用すべく案出された方法として、米国特許第４,０３０,
８９４号明細書に開示された石炭・石油スラリ法があ
る。他の方法として、細かく粉砕したコークス及び石炭
を添加する方法があり、この微粉は搬送ガス流に採り込
まれ高温吹き出しガスに混って送られる。しかし、これ
らの方法はいずれも、コークス又は石炭を１００メッシ
ュ以下に粉砕する必要がある。更に、この材料は炉へ入
れる前に乾燥させねばならず、湿気含有量は注意して管
理すべきであり、この湿気は別の手段で処理しなければ
ならない。この材料は通常、二次的な冷い空気による搬
送で羽口を通じ採り込まれる。反復するが、焼結作業で
は、炉への採り込みに先立ち添加のための二次的な取扱
いや処理を要する。炉操業に於けるこれら材料利用のも
う一つの障害は、これら材料の添加、その結果生ずる熱
と重量バランスの影響、温度変動及びスラグ並びに溶解
金属の化学的変化、これらを調節するための作業者の教
育訓練である。従って、コスト上昇及び従来より行われ
ている操業方法が崩れること等の理由から、これら二次
的な材料の炉への添加は従来敬遠されている。

【００１１】そこで、本発明は、二次的な処理作業又は
補助的な空気搬送装置を必要とせず、吹き込み空気用羽
口を通して立型炉へ種々の添加材料を導入する方法及び
装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明による製錬・溶解
炉用合金材料添加装置は、容器と、容器内に装備され、
合金添加物及び主装入原料等の材料を立型炉へ挿入する
保持移送装置と、羽口と保持移送装置とを結合すると共
に、材料を浮遊搬送して炉内処理部及び溶解領域へ伝達
する羽口へ管理された物質移動率で材料を伝達しかつ添
加物の歩留り及び炉床領域温度を増加する連結装置とを
備えている。この製錬・溶解炉用合金材料添加装置で
は、主装入原料の溶解領域及び金属精錬用炉床を有する
炉内処理部及び大気より高圧の雰囲気を含み、精錬及び
溶解領域に燃焼用空気を送る少なくとも１つの羽口を有
する立型炉へ合金添加物及び主装入原料を移送する重力
供給機構を備えている。また、本発明による製錬・溶解
炉用合金材料添加装置は、炉頂及び溶解領域を有する精
錬用又は金属精錬用立型炉において、チャンバ、装入口
及び排出口を有する容器と、装入口を閉じる遮閉装置
と、チャンバ内に装着され、立型炉へ装入する合金及び
溶解添加物のための保持装置と、前記添加物を一定の移
送率で保持装置からチャンバへ送る移送装置と、排出口
と移送装置の開口部との間で連結し、炉床から溶解領域
へガスを伝達して浮遊搬送するガス移送装置へ、重力に
より添加物を移送する伝達装置とを含む。立型炉の溶解
領域及び炉頂より装入された主装入原料へ、合金及び溶
解添加物が伝達される。容器は、遮閉装置により大気よ
り遮閉されて作動する。

【００１３】立型炉における保持装置は、外壁、上端
面、下端面及び下端面の第１周辺を有して、チャンバ内
で回転し一定の容積を形成する槽と、チャンバ内で前記
下端面の下方に位置し、その上面は下端面に近接し、そ
の第２周辺は第１周辺まで拡がり、下端面とその上面と
で相互間に一定の間隙を形成する下部プレートと、下部
リムを有し、第１周辺を囲み下部プレートの上面へ向っ
て垂直に延び、槽の外壁面に沿って上下にスライドして
下部リムと下部プレート上面との間隙を形成するスカー
トと、細長い長方形を成し、厚みは長方形での最小寸法
より小さく、長方形の長手方向に先細の先端に案内端を
有し、先細部分は、槽内の間隙内へ延びて槽が回転する
とき添加物の容器への排出を促進する少なくとも１個の
すきとを有する。スカートは、槽の外壁に沿って垂直に
スライドして、容器、伝達装置、移送装置及び炉床へ所
定の率で添加物を加える装入率を変化させるため前記間
隙を調節する。立型炉において、立型炉は溶解領域に大
気圧より高い圧力の加わったキュポラであり、この圧力
はチャンバに伝達し、移送装置及び伝達装置を通る添加
物の逆流を防止する遮閉装置によりチャンバに保たれ
る。立型炉では、添加物は、立型炉より排出される前に
必要な添加物濃度の精錬金属を生成するため、所定の率
で伝達装置及び移送装置へ供給される。立型炉では、精
錬金属は鉄、添加物は炭素であり、炭素は、炉への装入
には使用不能の材料として前もって除外された未乾燥の
コークスの形で立型炉へ供給される。立型炉では、添加
コークスは、４.４ｃｍ（１.７５４インチ）のふるい寸
法より小さい未乾燥コークスより供給される。精錬金属
は鉄、添加物は炭素であり、炭素は、４.４ｃｍ（１.７
５インチ）より小さく粉砕された車輪の形で立型炉へ供
給される。また、立型炉では、精錬金属は鉄であり、添
加物は、石炭、コークス、珪素、炭化珪素、珪鉄、珪
砂、マグネシュウム、アルミニュウム等から選択でき、
これらの材料は４.４ｃｍ（１.７５インチ）より小さい
粒径として供給される。立型炉に於ける材料は、ガス流
中の浮遊搬送及び移送装置を通しての順調な流れが得ら
れる供給率で移送装置へ供給される。立型炉において、
移送装置は羽口である。立型炉において、添加物は容器
及び伝達装置から、重力により移送装置及び炉床へ伝達
される。

【００１４】立型炉において、伝達装置は排出口と移送
装置とを連結するパイプであり、容器は移送装置の上方
に設けてあり、回転槽からチャンバへの供給率で決まる
率で、重力により添加物をパイプを通じて移送装置へ送
る。

【００１５】本発明による製錬・溶解炉用合金材料添加
方法は、合金添加物用保持装置を羽口より高い位置へ配
置する過程と、保持装置及び羽口を伝達装置に連結する
過程と、保持装置を密閉する過程と、保持装置及び炉内
処理部の圧力をほぼ等しく均衡させる過程と、立型炉内
の精錬金属中への合金添加物の歩留りを向上し、所定の
化学的仕様を満足させるために必要な追加添加を節約す
るために、吹き込み媒体中で浮遊搬送し、溶解領域及び
羽口に近接する主装入原料へ移送するための羽口へ、一
定の率で重力により合金添加物を伝達する過程とを含
む。炉内処理部は、大気圧より高圧の雰囲気及び燃焼用
吹き込み媒体を製錬並びに溶解領域へ伝達するための少
なくとも１個の羽口を有し、主装入原料用溶解領域及び
製錬金属用炉床から成る炉内処理部を有する立型炉へ、
保持装置より合金添加物及び主装入原料を移送する。

【００１６】羽口へ送る合金添加物を羽口内径の１／３
より小さい粒径に分粒し又は保持装置内で回転し調節可
能な装入装置により、合金添加物を一定の率で保持装置
及び伝達装置へ供給してもよい。保持装置内で作動し、
合金添加物を受けて所定の率で保持装置へ移送する供給
装置を更に含み、合金添加物及び主装入原料を移送して
もよい。供給装置は、保持装置内で供給装置に結合しこ
れを回転する駆動装置を有し、合金添加物及び主装入原
料を移送する。結合装置を通じて流れる材料の制御装置
が設けられ、合金添加物及び主装入原料を移送する。

【００１７】連結装置は、保持装置と羽口との間で合金
添加物を伝達する少なくとも１個の導管と、保持装置と
羽口との間で合金添加物の流れを制御するため導管に配
置され作動する少なくとも１個のバルブを有する制御装
置とを有し、合金添加物及び主装入原料を移送する。制
御装置は、第１バルブ、第２バルブ、少なくとも１個感
知装置及び制御器と、第１バルブを制御器へ接続する第
１ラインと、第２バルブを制御器へ接続する第２ライン
と、第１並びに第２バルブの開閉位置及び導管内部の材
料の量を検出して検出信号を伝達する感知装置を制御器
へ接続する第３ラインとを有する。制御器は、感知した
信号に応じて、保持装置から羽口を結ぶ導管中の合金添
加物の移送率を制御するため第１及び第２バルブの開閉
を制御し、合金添加物及び主装入原料を移送する。

【００１８】

【作用】本発明では、二次的な処理作業又は補助的な空
気搬送装置を必要とせず、吹き込み空気用羽口を通して
立型炉へ種々の添加材料を導入することができる。分粒
され、湿気を含む種々の材料を、予め定めた混合比率で
重力により羽口へ装入し、吹き込み媒体中で浮遊搬送さ
せ、二次的な空気移送装置を必要としない。鋳鉄製造用
キュポラへコークスを装入する好適例では、装入に先立
ってコークスの分粒及び乾燥は必要なく、従って、手に
入る炭素資源を利用するに当り、乾燥、粉砕、混合等二
次的な作業は不必要となる。原料の損失は軽減され、出
湯口での炭素歩留りはほぼ２.０％以上であることが判
明しており、従って、手作業による追加の添加を要する
ことなく、必要な炭素の最終値が得られる。

【００１９】この装置は、大気圧より高い圧力で作動す
る密閉型装入ホッパ、及び炉の羽口まで吹き込み媒体で
浮遊搬送するため比率を調節して諸原料を羽口まで送る
重力利用装入パイプを用いる。出湯口より採った金属
中、羽口から採り込まれたコークスの炭素歩留率は８５
％にもなることが判明している。これは、主装入原料へ
炉頂より装入された炭素の歩留率が約５０％であるのに
比し、かなり高い。更に、羽口よりのフェロシリコン、
即ち珪素鉄の添加では、炉の操業に温度の点でも金属化
学上の点でも悪い影響を与えることなく、羽口から装入
された珪素に対し１００％に近い溶解金属中の珪素歩留
りを得ている。

【００２０】上述の原料装入時の装入割合は、加えられ
る材料、その密度、粒径又はメッシュ番号、及び必要と
する最終の化学的性質に依る。加えられる材料の最大寸
法は、羽口内径の１／３程度が適当である。

【００２１】

【実施例】以下、本発明による製錬・溶解炉用合金材料
添加方法及び装置の実施例を図１〜図６について説明す
る。

【００２２】コークス、珪素鉄、マンガン鉄、アルミニ
ウム、珪素金属、炭化珪素、珪砂その他の材料を立型
炉、特にキュポラへ導入するホッパ及び装入装置を以下
説明する。第一に必要なことは、羽口の内径より小さ
な、望ましくは羽口での詰りを防ぐためには羽口径の１
／３より小さな材料を採り込むことである。

【００２３】図４は、立型炉、特に環状パイプ１２を備
えたキュポラ１０の基本概要を示す。キュポラ１０は、
炉頂１４で切れたように示すが、基本的には開いており
炉頂１４に近い側壁１６に原料装入口（図示せず）があ
る。キュポラ１０は、その下端１５で炉頂１４と異なる
直径の、若干の傾斜のある円筒に似ている。溶解したス
ラグや鉄を貯える湯溜り即ち炉床１８がある。鉄は、出
湯口２０を通じ炉床１８から出湯される。

【００２４】図４の羽口２２は、下降管２４及び環状パ
イプ１２に接続し、側壁１６を貫いて炉床１８へ延びて
いる。この構成で、大気圧より高く高流量の吹き込みガ
スが、炉内コークス燃焼用として環状パイプ１２から炉
床１８へ送られる。コークスの燃焼により熱が発生し、
炉内でスラグ形成用石灰石により鉄から溶け出すガス状
物質及び灰分が発生する。コークスは更に、溶解金属に
含まれるべき炭素を生成する。ここでは説明のために２
個の羽口２２を示すが、一般には、炉即ちキュポラ１０
の炉床周囲に沿って複数の羽口２２が配置される。

【００２５】図４の構成において、添加物装入システム
２５は、羽口２２及び環状パイプ１２の上方に配置した
装入装置２８を有し、装入された原料を導管３０、３２
及び３４を通して羽口２２へ送り、更に炉床１８及び溶
解領域への吹き込み媒体中で浮遊搬送して羽口先端３７
へ送る。図示のように、装入装置２８、導管３０、３
２、３４又は羽口２２に対し、溶解領域へ原料を送り込
むための機械的、空気圧的いかなる移送手段も接続され
ていない。添加物装入システム２５の実施例では、装入
装置２８は、図１に示すよう移転用の槽３８内に配置さ
れる。槽３８のチャンバ３９には、槽頂４１に、上部開
口部４０を閉じて大気からしゃ断するシール板４２を備
えた上部開口部４０がある。円錐状の装入口４４が上部
開口部４０より装入装置２８へ延びて原料をシュートそ
の他の装置（図示せず）から装入装置２８へ送り込む。
図５に示す槽底面４８の排出口４６は導管３０に接続
し、原料をチャンパ３９より羽口２２へ送る。

【００２６】図１及び図２の装入装置２８は、チャンバ
３９内に回転可能に配置される。装入装置２８は一般に
円筒形の殻状で、処理部２９、外壁５０、上部リム５２
及び下部リム５４を備えている。装入調節装置５６は、
槽の下部リム５４周辺に配置され作用するスカート５８
を有する。スカート５８は、リング状で外壁５０に固定
された上部セグメント６０を有する。フランジ６２は、
上部セグメント６０及び外壁５０より外周方向へ広が
り、それ自身を通す複数のボルト孔を有する。

【００２７】プレート６４は、処理部２９より大きな直
径をもつ平らな円板で、チャンバ３９の下部リム５４の
下方に離れて取付けてある。第２スカートセグメント６
８は、上端面７２が半径方向に広がった第２フランジ７
０を伴った円筒である。図１で、第２スカートセグメン
ト６８は、外壁５０に沿って上下にスライドしてプレー
ト上面７６と第２スカートセグメントの下端面７４との
ギャップ６６を加減し、処理部２９からチャンバ３９及
び排出口４６への原料排出率を調節する。

【００２８】図２では、装入調節装置５６のすき７８
は、チャンバ３９内で槽３８に固定され、ギャップ６６
のすきまから処理部２９へ延びる。図３には、すき７８
の拡大平面図を示し、すき７８は、熱間圧延鋼板のよう
な硬質の金属で約１.９ｃｍ（３／４インチ）の厚みで
ある。すき７８は、おおむね長方形で長方形の平行な２
辺８２、８４に対し鋭角の取付面８０がある。すき先端
８６は、辺８２から延びる傾斜面８８の先端で円形であ
る。図１の装置で、２本のすき７８が装入調節装置５６
に配置され作動するよう示すが、すきの７８の本数及び
取付け位置は、所望の装入率を調整すべく操作者により
変えられる。この装入率は、キュポラ１０の操業度、添
加物の種類及び装入装置２８の回転数等に依存する。

【００２９】図１では、中心孔９２のある上部軸受支持
板９０は、チャンバ３９の直径方向に長く槽３８に固定
される。駆動軸９４は、槽の底面４８の貫通孔１０２を
通して延び、モータ９６、スプロケット９８及び駆動チ
ェーン１００等の駆動装置に連結される。駆動軸の第１
軸端１０４は、回転可能な軸受装置１０６に固定され、
第２軸端１０８は、軸受け支持板９０の中心孔９２に支
持される。攪拌棒１１０は、処理部２９内で駆動軸９４
より径方向へ延び、図１に示すように、処理部２９の上
部及び下部に位置する。コーン１１２は、大口径端１１
４がプレート６４上に装着されて処理部２９内まで延
び、駆動軸９４はコーン１１２の中心を貫通する。図２
では、支持棒１１６は、処理部２９の直径方向へ延び、
この図では、２本の支持棒１１６が互いに直交する。

【００３０】操業時、装入装置２８は、上部開口部４０
から添加原料が充填され、密閉された槽３８内で駆動軸
９４に結合されたモータ９６、スプロケット９８、駆動
チェーン等の駆動装置により回転する。第２スカートセ
グメント６８は、プレート６４のプレート上面７６の上
方へ所定の間隔だけ上昇して、原料の密度や寸法、キュ
ポラ１０への装入率その他使用者によるパラメータに基
き必要なギャップ６６を設けるが、装入率を定めるため
の条件に制限はない。処理部２９中の材料は、装入装置
２８の回転及び固定したすき７８の接触により、ギャッ
プ６６を通して送られる。装入装置２８の一定の回転速
度の下で、すき７８を径方向に内側方向又は外側方向に
調節して装入率を増加又は減少できることが分かる。材
料が装入装置２８からチャンバ３９の底面４８へ移る
と、材料は、バルブ１２０が開いているとき、排出口４
６を通して導管３０、３２及び３４へ送られ、更に羽口
先端３７へ送られ炉床１８及び溶解領域への吹き込み空
気により搬送される。キュポラ１０へ送られる空気が絶
えず変動するため、正確な添加物の位置は変動し、少く
とも、大きい又は密な材料は、溶解、酸化、その他溶解
物中での消費以前に溶解領域に接触することが観察され
ている。現在のところ、鋳鉄材料に対し、結果的に認め
られる化学的因果関係に及ぶような、添加材料の相互作
用による特別な作用は認められない。上述のように、諸
材料は装入装置２８へ送り込まれ、チャンバ３９は、炉
床１８と同じ相対圧力で作動するようシール板４２によ
り密閉される。チャンバ３９と炉床１８間の圧力平衡
は、原料の処理部２９への装入時、第１バルブ１２０を
閉じることにより及び第１バルブ１２０を開く前にシー
ル板４２を閉じることにより得られる。キュポラの溶解
領域での圧力は、通常、大気圧に加わること２ｍ水柱
（８０インチ水柱）を越えないが、チャンバ３９と炉床
１８間のこの圧力平衡により、キュポラ１０からの逆圧
の妨害を受けることなく−この逆圧は重力による材料装
入を妨げることが可能である−諸材料を導管３０、３
２、３４を通じて移送できる。槽密閉時に考えられる圧
力の漏れは、大気圧以上に加圧された空気源２７から接
続したパイプ及びバルブ装置２６を通して得られる外部
圧力により補うことができる。

【００３１】一例を挙げれば、１個の羽口２２について
行った装入メカニズムの簡単な試験において、添加原料
として分粒された細かいコークスの状態での炭素を用い
たが、この分粒されたコークスは、本来ならキュポラ１
０の炉頂から加えられるべきコークスからのものであ
り、ほぼ４.４ｃｍ（１.７５４インチ）より小さい。細
かな添加コークスは、戸外に貯蔵したため比較的多くの
湿気を含み、この湿気は一般には製錬炉の操業には有害
な影響があると考えられている。これまでの試験の結果
では、羽口２２に加えられた炭素（コークス）に対する
理論上の炭素歩留りは、従来炉頂から装入される炭素の
歩留りがほぼ５０％であるのに対し８０％を越えてい
る。この歩留りにより、出湯口での溶解鉄中炭素の高い
含有量が得られ、このことは、溶解金属中に必要な炭素
水準を得るための余分な炭素装入手作業を不必要とする
が又は少なくする。加えて、溶解領域へ炉頂から装入す
るに適当であった大きい寸法の諸材料で現在経験してい
るのに比し高い歩留りを達成しながら、通常廃棄される
材料を利用して高価な冶金用コークスの損失を避けるこ
とができる。

【００３２】珪素鉄での同様な試験では、羽口２２から
装入した珪素鉄の珪素歩留りは、出湯口から採取した溶
解鉄で９５％にもなり、必要な珪素の仕様水準を達成す
るため溶解金属へ添加する珪素を大幅に減少する。マン
ガン鉄、マグネシゥム、アルミニウム、珪素金属等の合
金添加成分のキュポラ１０への合金添加が可能であるこ
と、又、この種の添加は、具体的な達成水準の例は現在
得られてはいないが、脱硫などの炉操業を確かに向上す
ること、が考えられる。上述のように、これまでの試験
は、炉操業に、又、出湯口で採取する溶解金属の温度に
悪影響は示しておらず、金属化学的に良い影響を招来し
ている。個々の炉に対する化学的、熱力学的な精しい収
支バランスは、操業者の判断による。しかし、炉頂１４
へではなく、羽口２２で溶解金属へ合金添加できること
が、現在用い得る諸材料を利用し、又、その他の不要分
とも言える価値の低い諸材料を利用して、化学的添加物
の歩留りを向上させることを示した。羽口での炭素合金
添加用に有力な候補として認められている材料の典型
は、粉砕した車輪タイヤである。又、溶解領域への珪砂
の添加は、金属への有力な珪素供給源と現在考えられて
いる。

【００３３】現在まで利用されている添加材料の正確な
寸法は上に述べたが、導管を通しての移送に受容できる
寸法の添加物は、移送導管の内径、即ち羽口先端３７の
１／３以下の寸法の添加物と考えられている。一例とし
て、１５.２ｃｍ（６インチ）の羽口では、材料は径で
５ｃｍ（２インチ）より小さいことが求められる。更
に、立型炉において、過剰な装入率は羽口２２への自由
な通過を妨げる可能性の点から受け容れられないので、
最適な装入率は、噴射空気の流量により定まる。又、過
剰な量の冷たい物質を炉へ投入して、溶解金属中の化学
作用や温度に大きな変動を引き起こす可能性があるが、
これは避けるべきである。

【００３４】装入調節装置５６の他の実施例では、図４
に示すような二重バルブ構造の使用により間欠的装入法
が用意されている。図４で、第１バルブ１２０は導管３
０、３２、３４に連った位置にあり、第２バルブ１２２
は、導管３０と３２との間に位置して作動する。基準状
態で、第２バルブ１２２が開いているとき第１バルブ１
２０は閉じている。装入装置２８は、排出口４６から導
管３０へ材料を送るため導管３０に接続している。第１
バルブ１２０が閉じた状態で、装入装置２８及び導管３
０からの材料の流れを可能とする第２バルブ１２２を開
くことによって、材料は装入装置２８から、第１バルブ
１２０と第２バルブ１２２との間の導管３２へ送られ
る。その後、第２バルブ１２２が閉じ第１バルブ１２０
が開いて、導管３２から導管３４、羽口先端３７そして
溶解領域へ材料を移動させる。第１バルブ１２０及び第
２バルブ１２２交互開閉の比率は、装入装置２８及び導
管３０から導管３２、３４への材料の流量に依存し、高
速応答バルブを上のような用途に利用可能なことは公知
である。第１バルブ１２０、第２バルブ１２２は、コン
ピュータ制御による制御装置１２４に接続し、この動作
は、導管３０、３２中の材料の有無を伝えるため銅線１
３４及び１３６により制御装置１２４に接続されたライ
ンセンサ１３０、１３２からの信号受信及び第１バルブ
１２０、第２バルブ１２２の開閉を表示する保護センサ
（図示せず）からの信号受信等であって、これらは公知
の技術である。第１バルブ１２０及び第２バルブ１２２
は、それぞれ導線１２６及び１２８によって制御装置１
２４へ接続している。第１バルブ１２０、第２バルブ１
２２は高速で作動して、ほとんど連続的に羽口２２へ材
料を流すことができる。各図面では１組の槽３８と装入
装置２８とのシステムしか示していないが、同様な他の
装入システムを羽口２２へ結合して複数の原料装入操作
を行い、又は１組の槽３８と装入装置２８を２個以上の
羽口２２へ結合することが可能なことは言うまでもな
い。

【００３５】ここでは、本発明の特定の実施例のみを示
し特許を請求しているが、本発明の種々の修正及び変更
が可能である。従って、本発明の真意及び意図に該当す
るあらゆる修正及び変更を包含することが特許請求の目
的である。

【００３６】

【発明の効果】前述の通り、本発明による製錬・溶解炉
用合金材料添加方法及び装置では、二次的な処理作業又
は補助的な空気搬送装置を必要とせず、吹き込み空気用
羽口を通して立型炉へ種々の添加材料を導入することが
でき、操作効率を大幅に向上することができる。また、
珪素鉄の添加では、炉の操業に温度の点でも金属化学上
の点でも悪い影響を与えることなく、羽口から装入され
た珪素に対し１００％に近い溶解金属中の珪素歩留りが
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 槽及び装入装置の断面立面図

【図２】 図１の槽及び装入装置の平面図

【図３】 図１に於ける装入装置のすきの拡大平面図

【図４】 キュポラの断面及び装入装置の実施例を説明
する線図

【図５】 図１の槽及び装入装置の底面の平面図

【符号の説明】

１０．．．キュポラ、 １２．．．環状パイプ、 １
４．．．炉頂、１５．．．下端、１６．．．側壁、 １
８．．．炉床、 ２０．．．出湯口、 ２２．．．羽
口、 ２４．．．下降管、 ２５．．．添加物装入シス
テム、 ２６．．．バルブ装置、 ２７．．．空圧源、
２８．．．装入装置、 ２９．．．処理部、 ３０、
３２、３４．．．導管、 ３７．．．羽口先端、 ３
８．．．（移送用）槽、 ３９．．．チャンバ、 ４
０．．．上部開口部、 ４１．．．槽頂、４２．．．シ
ール板、 ４４．．．装入口、 ４６．．．排出口、
４８．．．底面、 ５０．．．外壁、 ５２．．．上部
リム、 ５４．．．下部リム、５６．．．装入調節装
置、 ５８．．．スカート、 ６０．．．上部セグメン
ト、 ６２．．．フランジ、 ６４．．．プレート、
６６．．．ギャップ、 ６８．．．第２スカートセグメ
ント、 ７０．．．第２フランジ、 ７２．．．上端
面、 ７４．．．下端面、 ７６．．．プレート上面、
７８．．すき、 ８０．．．取付面、 ８２、８
４．．．辺、 ８６．．．すき先端、 ８８．．．傾斜
面、 ９０．．．軸受け支持板、 ９２．．．中心孔、
９４．．．駆動軸、 ９６．．．モータ、 ９
８．．．スプロケット、 １００．．．駆動チェーン、
１０２．．．貫通孔、 １０４．．．第１軸端、 １
０６．．．軸受装置、 １０８．．．第２軸端、 １１
０．．．攪拌棒、 １１２．．．コーン、１１４．．．
大口径端、 １１６．．．支持棒、 １２０．．．第１
バルブ、第２バルブ、 １２４．．．制御装置、 １２
６、１２８．．．ライン、 １３０、１３２．．．ライ
ンセンサ、 １３４、１３６．．．ライン、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ユージン ビー ベイリー アメリカ合衆国24577 ヴァージニア州ラ ストバーグ ボックス 244エイ ルート ２ (72)発明者 ロバート ジー ペティング アメリカ合衆国60452 イリノイ州オーク フォレスト リンデン ドライブ 15208

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 容器と、 容器内に装備され、合金添加物及び主装入原料等の材料
   を立型炉へ挿入する保持移送装置と、 羽口と保持移送装置とを結合すると共に、材料を浮遊搬
   送して炉内処理部及び溶解領域へ伝達する羽口へ制御さ
   れた物質移動速度で材料を伝達しかつ添加物の歩留り及
   び炉床領域温度を増加する連結装置とを含み、 主装入原料の溶解領域及び金属精錬用炉床を有する炉内
   処理部及び大気より高圧の雰囲気を含み、精錬及び溶解
   領域に燃焼用空気を送る少なくとも１つの羽口を有する
   立型炉へ合金添加物及び主装入原料を移送する重力供給
   機構を備えたことを特徴とする製錬・溶解炉用合金材料
   添加装置。
2. 【請求項２】 炉頂及び溶解領域を有する精錬用又は金
   属精錬用立型炉において、 チャンバ、装入口及び排出口を有する容器と、 装入口を閉じる遮閉装置と、 チャンバ内に装着され、立型炉へ装入する合金及び溶解
   添加物を保持する保持装置と、 前記添加物を一定の移送率で保持装置からチャンバへ送
   る移送装置と、 排出口と移送装置の開口部との間で連結し、炉床から溶
   解領域へガスを伝達して浮遊搬送するガス移送装置へ、
   重力により添加物を移送する伝達装置とを含み、 立型炉の溶解領域及び炉頂より装入された主装入原料
   へ、合金及び溶解添加物を伝達することを特徴とする製
   錬・溶解炉用合金材料添加装置。
3. 【請求項３】 容器は、遮閉装置により大気より遮閉さ
   れて作動する請求項２に記載の合金及び溶解添加物装入
   装置。
4. 【請求項４】 立型炉において、保持装置は、 外壁、上端面、下端面及び下端面の第１周辺を有して、
   チャンバ内で回転し一定の容積を形成する槽と、 チャンバ内で前記下端面の下方に位置し、その上面は下
   端面に近接し、その第２周辺は第１周辺まで拡がり、下
   端面とその上面とで相互間に一定の間隙を形成する下部
   プレートと、 下部リムを有し、第１周辺を囲み下部プレートの上面へ
   向って垂直に延び、容器の外壁面に沿って上下にスライ
   ドして下部リムと下部プレート上面との間隙を形成する
   スカートと、 細長い長方形を成し、厚みは長方形での最小寸法より小
   さく、長方形の長手方向に先細の先端に案内端を有し、
   先細部分は、槽内の間隙内へ延びて槽が回転するとき添
   加物の容器への排出を促進する少なくとも１個のすきと
   を有し、 スカートは、槽の外壁に沿って垂直にスライドして、容
   器、伝達装置、移送装置及び炉床へ所定の率で添加物を
   加える装入率を変化させるため前記間隙を調節する請求
   項３に記載の製錬・溶解炉用合金材料添加装置。
5. 【請求項５】 立型炉において、立型炉は溶解領域に大
   気圧より高い圧力の加わったキュポラであり、この圧力
   はチャンバに伝達し、移送装置及び伝達装置を通る添加
   物の逆流を防止する遮閉装置によりチャンバに保たれる
   請求項２に記載の製錬・溶解炉用合金材料添加装置。
6. 【請求項６】 立型炉において、添加物は、立型炉より
   排出される前に必要な添加物濃度の精錬金属を生成する
   ため、所定の率で伝達装置及び移送装置へ供給される請
   求項５に記載の製錬・溶解炉用合金材料添加装置。
7. 【請求項７】 立型炉において、精錬金属は鉄、添加物
   は炭素であり、炭素は、炉への装入には使用不能の材料
   として前もって除外された未乾燥のコークスの形で立型
   炉へ供給される請求項６に記載の製錬・溶解炉用合金材
   料添加装置。
8. 【請求項８】 立型炉において、添加コークスは、４.
   ４ｃｍ（１.７５４インチ）のふるい寸法より小さい未
   乾燥コークスより供給される請求項７に記載の製錬・溶
   解炉用合金材料添加装置。
9. 【請求項９】 立型炉において、精錬金属は鉄、添加物
   は炭素であり、炭素は、４.４ｃｍ（１.７５インチ）よ
   り小さく粉砕された車輪の形で立型炉へ供給される請求
   項６に記載の製錬・溶解炉用合金材料添加装置。
10. 【請求項１０】 立型炉において、精錬金属は鉄であ
    り、添加物は、石炭、コークス、珪素、炭化珪素、珪
    鉄、珪砂、マグネシュウム、アルミニュウム等から選択
    でき、これらの材料は４.４ｃｍ（１.７５インチ）より
    小さい粒径として供給される請求項６に記載の製錬・溶
    解炉用合金材料添加装置。
11. 【請求項１１】 立型炉に於ける材料は、ガス流中の浮
    遊搬送及び移送装置を通しての順調な流れが得られる供
    給率で移送装置へ供給される請求項１０に記載の製錬・
    溶解炉用合金材料添加装置。
12. 【請求項１２】 立型炉において、移送装置は羽口であ
    る請求項２に記載の製錬・溶解炉用合金材料添加装置。
13. 【請求項１３】 立型炉において、添加物は容器及び伝
    達装置から、重力により移送装置及び炉床へ伝達される
    請求項２に記載の製錬・溶解炉用合金材料添加装置。
14. 【請求項１４】 立型炉において、伝達装置は排出口と
    移送装置とを連結するパイプであり、容器は移送装置の
    上方に設けてあり、回転槽からチャンバへの供給率で決
    まる率で、重力により添加物をパイプを通じて移送装置
    へ送る請求項２に記載の製錬・溶解炉用合金材料添加装
    置。
15. 【請求項１５】 ａ． 合金添加物用保持装置を羽口よ
    り高い位置へ配置する過程と、 ｂ． 保持装置及び羽口を伝達装置に連結する過程と、 ｃ． 保持装置を密閉する過程と、 ｄ． 保持装置及び炉内処理部の圧力をほぼ等しく均衡
    させる過程と、 ｅ． 立型炉内の精錬金属中への合金添加物の歩留りを
    向上し、所定の化学的仕様を満足させるために必要な追
    加添加を節約するために、吹き込み媒体中で浮遊搬送
    し、溶解領域及び羽口に近接する主装入原料へ移送する
    ための羽口へ、一定の率で重力により合金添加物を伝達
    する過程とを含み、 炉内処理部は、大気圧より高圧の雰囲気及び燃焼用吹き
    込み媒体を製錬並びに溶解領域へ伝達するための少なく
    とも１個の羽口を有し、主装入原料用溶解領域及び製錬
    金属用炉床から成る炉内処理部を有する立型炉へ、保持
    装置より合金添加物及び主装入原料を移送することを特
    徴とする製錬・溶解炉用合金材料添加方法。
16. 【請求項１６】 羽口へ送る合金添加物を羽口内径の１
    ／３より小さい粒径に分粒する工程を含む請求項１５に
    記載の合金添加物の立型炉への移送する製錬・溶解炉用
    合金材料添加方法。
17. 【請求項１７】 保持装置内で回転し調節可能な装入装
    置により、合金添加物を一定の率で保持装置及び伝達装
    置へ供給する工程を更に含む請求項１５に記載の合金添
    加物の立型炉への移送する製錬・溶解炉用合金材料添加
    方法。
18. 【請求項１８】 保持装置内で作動し、合金添加物を受
    けて所定の率で保持装置へ移送する供給装置を更に含
    み、合金添加物及び主装入原料を移送する請求項１に記
    載の重力利用装入機構。
19. 【請求項１９】 前記供給装置は、保持装置内で供給装
    置に結合しこれを回転する駆動装置を有し、合金添加物
    及び主装入原料を移送する請求項１８記載の重力利用装
    入機構。
20. 【請求項２０】 結合装置を通じて流れる材料の制御装
    置を更に含み、合金添加物及び主装入原料を移送する請
    求項１８に記載の重力利用装入機構。
21. 【請求項２１】 連結装置は、保持装置と羽口との間で
    合金添加物を伝達する少なくとも１個の導管と、 保持装置と羽口との間で合金添加物の流れを制御するた
    め導管に配置され作動する少なくとも１個のバルブを有
    する制御装置とを有し、合金添加物及び主装入原料を移
    送する請求項２０に記載の重力利用装入機構。
22. 【請求項２２】 制御装置は、第１バルブ、第２バル
    ブ、少なくとも１個感知装置及び制御器と、 第１バルブを制御器へ接続する第１ラインと、 第２バルブを制御器へ接続する第２ラインと、 第１並びに第２バルブの開閉位置及び導管内部の材料の
    量を検出して検出信号を伝達する感知装置を制御器へ接
    続する第３ラインとを有し、 制御器は、感知した信号に応じて、保持装置から羽口を
    結ぶ導管中の合金添加物の移送率を制御するため第１及
    び第２バルブの開閉を制御し、合金添加物及び主装入原
    料を移送する請求項２１に記載の重力利用装入機構。