JPH0754030A - 鋼の製造方法 - Google Patents
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Abstract
され、環境汚染も少ない製鋼方法を提供する。 【構成】 鉄含有鉱石系装入物並びにその鉱石系装入物
および(または)熱金属中に含まれる炭素を炉内で加熱
し、炉に供給する熱量および(または)上記鉱石系装入
物を炉へ添加する速度を制御することによって、生成し
た液体生成物をその液相線温度以上に維持する。
Description
で還元することによりいわゆる「熱金属」(炭素約4
%)を製造し、ついで熱金属を脱炭する従来の鋼製法は
種々の欠点をもつ。
造の高い費用および関連する空気汚染、工程に含まれる
多数の加熱、冷却サイクルに関連する高いエネルギー費
用、工程中液相線温度の300℃以上の温度が要求され
る事実から生じる高い耐火材料費と危険性に関するもの
である。
クズ金属および(または)海綿鉄を利用する電気アーク
炉の使用は、従来法に関連した問題の若干を克服してき
たが、不幸にも上記問題に対し絶対的解答は存在しな
い。さらに、電気アーク炉法は自身問題を生じ、鉄鉱か
ら鋼を製造する溶鉱炉経路に比べ非経済的にしている。
ゆる製錬還元法が使われ、この場合石炭と部分還元した
鉄鉱を転炉型容器で反応させ、石炭の一部分を燃焼して
必要な熱を供給し、石炭中の炭素と水素の残りを利用し
て鉄鉱を還元する。
のは、生成し、高いFeO含量をもつスラグを非常に高
い温度(粗鋼を湯出ししようとするときは1650℃よ
り高い)に加熱しなければならず、そこで最も商業上既
知の耐火材料に対しては著しく攻撃的な生成物を生じる
ことである。さらに、多量の石炭および(または)ドロ
マイト石炭の添加と高価な硫黄の除去を必要とする。
ら湯出ししようとするときは、粗鋼の製造工程(脱炭工
程)がさらに要求される。
既知の方法よりもある種の明確な利点をもつと考えてい
る鋼の製法を提供するにある。
石系装入物並びに鉱石系装入物および(または)熱金属
に含まれている炭素を炉で加熱し、炉に供給される熱量
および(または)鉱石系装入物を炉に添加する速度を制
御することにより、生成する液体生成物の温度をその液
相線温度以上に維持することを含む。
型誘導電気炉である。
分還元鉄鉱、自己還元性鉄鉱ペレット、または微鉄鉱か
らなることができる。
依存する。大きな粒子ほど高度に還元するのが好まし
い。
でペレットに形成された微鉱、微石炭からなる。最終製
品にクロム、マンガン合金化元素のかなりの水準が要求
されるときは、クロムおよび(または)マンガン含有鉱
が鉱石系装入物の一部分であることができる。
操作条件は、最適の経済効果を得るために変える必要が
あることが理解されよう。
相線温度の約50〜100℃以上に維持する。
および(または)冷鉄を含むことができる。
スを含むこともできる。
ずに、鉱石系装入物の一部分としてのみ導入するとき
は、仕込材料中の集合体感性の熱入力は低いことが理解
されよう。従って、この方法の欠点は製造金属トン当り
一層高い電気エネルギーの消費であり、一層低い製造速
度を生じる。
の不用なこと、一層低いリン鉱石系装入物および一層低
いフラックスの消費である。
その底壁に沿って誘導加熱器の2列を備えた長尺の実質
上水平に配置された中空円筒からなる。
をもつ4個の上記加熱器からなる。
いるから、熱は対流により液体を通し消散する。これは
また、液体生成物中で過度の炭素の沸とうの危険を除く
役目をする。
成し液体生成物上に浮く鉱石系装入物に浸透する一酸化
炭素を鉱石系装入物の上方で燃焼する工程を含む。
は鉱石系装入物中で鉄酸化物を還元する目的にも役立つ
ことが理解されよう。鉱石系装入物から出る一酸化炭素
は、酸素の進入に対し鉱石系装入物をしゃへいする働き
することも理解されよう。
て酸素を炉内に供給することによって、上記燃焼を実施
できる。オフガスで熱交換により予熱した空気をそのま
ま、または酸素を多くしたものを使うことが一層経済的
である。
により生じた熱を利用して、鉱石系装入物に添加される
新材料を加熱する。
働きもする。
放射から、この方法で、炉の天井耐火物を破損すること
なしに、鉱石系装入物を1400℃またはそれ以上に加
熱できた。
鉄を炉に添加する同一の炉内口を通し排出させることに
よって、クズ鉄または冷鉄仕込物を予熱できる。
その上方の炉の部分を通る一酸化炭素の速度は比較的低
いから、ダスト形成はごく低い水準である。また、液体
生成物に衝突するガス状酸素は存在しないから、べんが
らフュームは発生しない。
液体生成物中の溶解炭素で到達する平衡、および他のス
ラグ成分との相互作用により決定される活量係数によっ
て、同時に制御される。
1620℃の温度で、炉から炭素0.10%程度を含む
液体鋼を湯出しする工程を含む。
組成制御のため処理でき、さらに減圧で脱炭または合金
化および鋳造できる。
求されるスラグ塩基度で良好な脱リンを許しながら、妥
当なスラグ鉄含量を確保するために選ばれる。一層低い
炭素水準も可能であるが、これはスラグへの一層高い鉄
損失の支出となる。
仕切と上記出口方向に位置した二次仕切に分割するよう
に、鉱石系装入物入口と融解鋼出口を炉内に配置し、一
次仕切は二次仕切の大きさの約3倍である。
次仕切の液体金属の混合を防ぐために、分離壁またはせ
きを設けるのが好ましい。
かに後方に傾けるとき、金属が一次仕切から二次仕切へ
流れることのできるように、オーバフローノッチを分離
壁内に設け、配置する。
次仕切へ移すこともできる。鉱石系装入物上方の空間お
よび二つの仕切のメニスカスは分離されていない。一
方、二仕切の機能を別々の容器で行なうことができる。
フラックス添加かつ生成スラグを比較的酸性にするよう
にする。
び熱金属およびクズと共に仕込んだ全ケイ素を、低い鉄
損失と低いフラックス費およびエネルギー費のために、
比較的低費用で除くことを可能にする。
フラックス添加がそこのスラグを塩基性にさせるように
行なう。これは、この仕切中のスラグの一層高い鉄酸化
物含量と共に、有効なリン除去を生じる。
関し記載する。
誘導電気炉10は、上側に沿った複数の入口12、クズ
金属入口ダクト13.1、液体金属仕込とい13.2、
一方の側の融解鉱出口孔14、他方の側の酸性スラグ湯
出口15を有するのびた中空円筒形鋼容器11からな
る。上側はまた、その出口が容器11内にのびている複
数の酸素バーナーまたはノズル16を収容している。
導加熱器17の2列を備えている。
5MW程度である。もっと多くのまたはもっと少しの加
熱器を使用できることが理解されよう。
2(図3)は、炉10を二つの仕切に分割する働きを
し、仕切の目的は後で説明する。
ゲート(示してない)を通し、またはとい13.2を通
し注意深くリップあけすることによって、容器11に導
入する。
入する。クズの塊はダクト13.1内に約3mのびるよ
うに形成され、ダクトの目的はすでに説明した。
入される孔12は、そのロードを容器11の内側近くに
排出できるような方法で配置されており、孔14および
15の付近には孔12は存在しない。
金属水準は容器11の深さの約半分に維持されているか
ら、海綿金属およびフラックスの鉱物系装入物19およ
びスラグ層20は、液体金属の頂部に浮くことができ、
一方それらの上方には燃焼室として働く仕切21を残
し、燃焼室では鉱石系装入物19を通し浸透した一酸化
炭素をバーナーまたはノズル16からの酸素で燃焼でき
る。
上面は、孔12を通し供給される鉱石系装入物の新しい
層によって断続的に蔽われる。傾斜上面はまた、炎およ
び天井からの熱により溶解できる鉱石系装入物が、粒子
間の空隙を充填後、炉の中心に流れ落ちることを確実に
する役目をする。この新しく融解した鉱石系装入物の流
動は、一層冷たい固体鉱石系装入物を露出させ、良好な
伝熱を生じ、誘導加熱器17から供給される電気エネル
ギー要求を減らす。
少しも還元されていない(自己還元性ペレットの場合の
ように)微金属含有粒子および炭素を適当に含んでいる
ときは、反応速度は高い。炭素による還元反応の正味の
熱効果は吸熱であるから、鉱石系装入物の露出層の温度
は一層低い速度で上る。これは一方では鉱石系装入物間
に、および他方では炎と炉天井間に一層大きい温度差を
生じる。これは伝熱の高速度へと導く。
次の層で蔽われる前に、多量のエネルギー吸収に寄与す
る。
20が入口13から出口15へと鉱石系装入物19の2
区分の間にのびているという状溝を流れるように位置し
ている。出口15は炉10の酸性スラグ湯出口として働
く。出口14は塩基性スラグおよび融解金属の出口とし
て働く。上記配置と上記分離壁22の結果として、容器
12の内側は、入口13から容器の長さの約3/4のび
ている一次仕切と、容器11の長さの残りをのびている
二次仕切に分割される。
次仕切と二次仕切の液体金属の混合を防ぐ役目をする。
炉10を水平位置にし、または湯出し位置とは離れた方
向に後方にわずかに傾けるとき、金属が一次仕切から二
次仕切へと流れることのできるように、オーバフローノ
ッチ(示してない)が壁22に設けられている。
系装入物の大部分は上記一次仕切に仕込まれ、鋼は二次
仕切から湯出しされる。
比較的酸性にされ、二次仕切では比較的塩基性にされる
ように、フラック添加剤が添加される。
説明する。
属20t、65%金属化海綿鉄72tを仕込んだ。海綿
鉄は700℃程度の温度である。海綿鉄は比較的低い金
属化であるから、海綿鉄を製造する高炉での著しく高い
生産性が可能である。炉を30MW以下の電力で操作
し、1時間当り鋼159tを製造した。1580℃で湯
出しされた鋼はC約0.10%、P0.015%以下を
含んでいた。最も重要な消費割合は次の通りである。 電気 180KWh/t 石灰およびドロマイト 50kg/t 酸素 40kg/t 耐火材修復 2kg/t ガスまたは油/燃料 5kg/t
鉄83t、冷クズ金属20tを仕込んだ。炉を30MW
以下の電力で操作し、1時間当り鋼90tを製造した。
最も重要な消費割合は次の通りである。 電気 280KWh/t 石灰およびドロマイト 65kg/t 酸素 85kg/t 耐火材修復 3kg/t ガスまたは油(燃料) 25kg/t コークス(または他の還元剤) 11kg/t (燃料とコークスの代わりに、種々の揮発分含量をもつ
石炭を使用できる)。
%金属化海綿鉄87t、冷クズ金属20tを仕込み、炉
を30MW以下の電力で操作し、1時間当り鋼90t以
上を製造した。最も重要な消費割合は次の通りである。 電気 280KWh/t 石灰およびドロマイト 65kg/t 酸素 72kg/t 耐火材修復 3kg/t ガスまたは油(燃料) 7kg/t コークス(または他の還元剤) 59kg/t 実施例2に比べこの実施例の一層低い海綿鉄の金属化
は、海綿鉄製造高炉においてはるかに高い生産速度を可
能にするが、炉10で行われる工程に対し生産速度また
は処理費用を著しくは変化しないことがわかる。
ットに成形した磁鉄鉱133t、ベントナイト133t
を仕込み、炉を37MW以下の電力で操作し、1時間当
り鋼約93tを製造した。最も重要な消費割合は次の通
りである。 電気 400KWh/t 石灰石 118kg/t 粗製ドロナイト 93kg/t 熱空気(1000℃) 2080kg/t (オフガスとの熱交換により製造) (または酸素 490kg/t) 磁鉄鉱 1430kg/t 石炭 465kg/t 酸素または予熱空気を使った場合、この操作からの過剰
のエネルギーは誘導加熱器により要求される電力の発生
に十分以上である。この炉設計は、炎および天井から鉱
石系装入物への伝熱のための一層大きな表面積を可能に
することが理解されよう。この選択法は、直接還元装置
の必要性をなくし、方法は鉄鉱を直接粗製液体鋼に変形
することが理解されよう。
きる一体構成の装置を提供し、それによって従来の型の
方法で遭遇する上記の問題の多くを克服しまたは少なく
とも最少にすることが理解されよう。
逸脱することなしに、本発明に従う方法および装置にお
いて、多くの変形が可能であることは疑いもないこと
が、さらに理解されよう。
面図である。
る。
Claims (22)
- 【請求項1】 鉄含有鉱石系装入物並びに上記鉱石系装
入物および(または)熱金属中に含まれている炭素を炉
内で加熱し、炉に供給する熱量および(または)上記鉱
石系装入物を炉へ添加する速度を制御することによっ
て、上記の生成した液体生成物をその液相線温度以上に
維持することからなる鋼の製造方法。 - 【請求項2】 炉がチャンネル型誘導電気炉である請求
項1の方法。 - 【請求項3】 鉱石系装入物の鉄含有成分が海綿鉄、部
分還元鉄鉱、自己還元性鉄鉱ペレット、または微鉄鉱で
ある請求項1または2の方法。 - 【請求項4】 当該液体生成物の温度を、その液相線温
度の約50〜100℃以上に保つ請求項1〜3のいずれ
かの方法。 - 【請求項5】 使用できる他の鉄含有仕込材料がクズ鋼
および(または)冷鉄を含む請求項1〜4のいずれかの
方法。 - 【請求項6】 鉱石系装入物がクロムおよび(または)
マンガン含有鉱を含む請求項1〜5のいずれかの方法。 - 【請求項7】 1種以上の適当なフラックスを含む請求
項1〜6のいずれかの方法。 - 【請求項8】 チャンネル型誘導電気炉が、底壁に沿っ
て2列の誘導加熱器を備えた長尺の実質上水平に配置さ
れた中空円筒からなる、請求項2または請求項2〜6の
いずれかに依存する請求項3〜7のいずれかの方法。 - 【請求項9】 各列が各々約5MWの熱容量をもつ4個
の誘導加熱器からなる請求項8の方法。 - 【請求項10】 反応で生成し、液体生成物上に浮く鉱
石系装入物に浸透する一酸化炭素を鉱石系装入物の上方
で燃焼する工程を含む請求項1〜9のいずれかの方法。 - 【請求項11】 酸素、予熱空気、または酸素に富んだ
予熱空気を、適当なバーナーまたはノズルを通して炉内
に供給することによって加熱を行なう請求項10の方
法。 - 【請求項12】 一酸化炭素の燃焼によって生じた熱
を、鉱石系装入物に添加される新材料および(または)
炉の天井の加熱に利用する請求項10または11の方
法。 - 【請求項13】 廃一酸化炭素関連ガスを、鉄含有仕込
物を炉に添加する同一の炉の口を通して排出させること
によって、鉄含有仕込物を予熱する請求項10〜12の
いずれかの方法。 - 【請求項14】 1580〜1620℃の温度で、炉か
ら炭素0.10%程度を含む液体金属を湯出しする工程
を含む請求項1〜13のいずれかの方法。 - 【請求項15】 湯出しした金属を通常のトリベ釜で温
度および組成制御のため処理し、さらに減圧で脱炭する
かまたは合金化および鋳造する請求項14の方法。 - 【請求項16】 融解金属出口を一次仕切と上記出口の
方に位置した二次仕切に分けるように、鉱石系装入物入
口と融解金属出口を炉内に配置し、一次仕切が二次仕切
の大きさの約3倍である請求項1〜15のいずれかの方
法。 - 【請求項17】 炉を湯出し側に傾けるとき、一次仕切
と二次仕切の液体金属の混合を防ぐために、分離壁また
はせきを設ける請求項16の方法。 - 【請求項18】 炉を水平位置にしまたはわずかに後方
にするとき、金属が一次仕切から二次仕切へ流れること
ができるように、分離壁内にオーバフローノッチを設
け、配置する請求項17の方法。 - 【請求項19】 スラグを比較的酸性にするため、一次
仕切にフラックス添加を行う請求項16〜18のいずれ
かの方法。 - 【請求項20】 スラグを塩基性にするために、二次仕
切にフラックス添加を行う請求項16〜19のいずれか
の方法。 - 【請求項21】 実施例および(または)図面に関し実
質的に記載した鋼の製法。 - 【請求項22】 図面に関し実質的に記載した請求項1
〜20のいずれかの方法を実施するための装置。
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