JPH10510882A

JPH10510882A - 炭化鉄から鋼を製造する方法および装置

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Publication number: JPH10510882A
Application number: JP8519822A
Authority: JP
Inventors: ゴードン・エッチ・ガイガー; アセシ・ケー・センハ; アキレス・バシリコス; ジユ・ツ
Original assignee: ユー・エス・エックス・コーポレーション; プラクズエイル・テクノロジー・インク
Priority date: 1994-12-20
Filing date: 1995-12-05
Publication date: 1998-10-20
Anticipated expiration: 2015-12-05
Also published as: EP0793731A1; AU704090B2; JP3023617B2; MX9703252A; TR199501620A2; CN1170440A; TW332833B; ATE195556T1; EP0793731B1; DZ1954A1; BR9510099A; NZ300357A; AR000390A1; CN1047631C; CA2200961C; WO1996019591A1; AU4507596A; US5885325A; DE69518436D1; CA2200961A1

Abstract

(57)【要約】炭化鉄から鋼を生成するための２ステージ型の反応か、分離されかつ相互に関連する二つの反応装置（１，３６）内で実行される。第１の反応装置（１）においては、スラグ生成物とともに炭化鉄が供給端（２）に供給される。そして、容器の幾何学的形状、酸素の液面下への導入と炭化鉄の供給による作用、および液体金属浴（９）からのガスの発生によって、反応は十分に混合される。約０．５〜２％の炭素を含有する生成物は第２の反応装置（３６）に供給され、該装置（３６）内で液面化導入の酸素により精錬される。第２の反応は自己生産的であり、発生した一酸化炭素は第１の反応装置（１）に供給され、該装置（１）において泡状のスラグ内で酸素により燃焼する。このことは、第１の反応装置（１）内で発生した一酸化炭素を含むスラグ内での燃焼後燃焼と、第１の反応により発生するオフガス（排気）のかなりの熱で予熱される炭化鉄とともに、当該反応をも本質的に自己生産的なものにしている。

Description

【発明の詳細な説明】炭化鉄から鋼を製造する方法および装置背景本件出願は、１９９４年１２月２０日に出願された米国特許出願第08/359,601 号の一部継続出願である。〔発明の分野〕本発明は、密接に連結された二つのステージにおいて、炭化鉄（iron carbide ）から鋼を製造する方法および装置に関する。前記ステージは、第１ステージの反応装置を備えており、該第１の反応装置内では、該第１の反応装置で生成されるエネルギの豊富なガスに加えて、第２ステージの反応装置からのガスを含むエネルギの豊富なガスが燃焼させられ、これにより、中間の炭素含有量を有する炭化鉄合金(an iron-carbon alloy)が生成される。この炭化鉄合金は、最終の所望の炭素含有量の鋼が生成される第２ステージの反応装置に供給される。〔関連する従来技術の説明〕ステラングらによる米国特許第 2,780,537号は、炭化鉄を製造する方法を開示しており、公知の構造を有する鋼炉内で製品が酸化されて鉄になることを述べている。キャリングらによる米国特許第 2,978,318号は、傾斜・回転式の「カルド」型の炉内に炭化鉄を含む粉末材料を連続的に供給して鋼を製造することを開示している。当該特許は、この供給材料が反応に必要なすべての熱を供給し、工程内に硫黄を導入しないことを教示している。ラクインらの米国特許第 3,486,882号は、鋼の連続製法のための工程を教示している。この工程は、予め還元された鋼生成材料を精錬容器の溶融浴内に連続して導入するとともに、容器内に熱発生材料とガス状の酸素とを同時に導入することを含んでいる。この予め還元された鋼生成材料は、４０〜１００％の間に還元された鉄鉱石である。また、この材料は、昇温下で容器内に導入されるとともに、処理に必要な熱条件を提供するように、十分な量の炭素や他の熱発生元素を含んでいる。ラーネットの米国特許第 3,527,598号は、予め還元された浸炭ペレットおよび非浸炭ペレットを使用する反応装置内における連続製鋼工程の実施について教示している。浸炭および非浸炭ペレットの総炭素含有量は、酸素との反応が、反応の実行に必要なすべての熱を供給するようなものである。ステファンズの再発行特許第32,247号は、流体ベッド工程(a fluid bed proce ss)を利用することにより鉄鉱石から炭化鉄を製造する方法を教示している。製造された炭化鉄は、次に鋼を生成するために、塩基性酸素炉（a basic oxygen f urnace）や電気炉のような製鋼炉に供給される。ステファンズの元の米国特許第 4,053,301号は、塩基性酸素炉あるいは電気炉のいずれかの製鋼炉について記述しているが、ステファンズの上記再発行特許は、「製鋼炉」と広くクレームしている。ステファンズの再発行特許はまた、特許になるまでの間に、この発明の製鋼工程で使用される製鋼炉の種類が発明の基本的な新規性と関連性がないということを述べている。したがって、ステファンズの再発行特許が特許になるまでの経緯は、ステファンズの製法が特殊な製鋼炉には限定されず、たとえば反応容器のような従来の他の製鋼炉を含み得るということを教示している。また、ステファンズの再発行特許は、第２欄の第２０〜２２行において、炭化鉄の生成およびこれに連続する鋼への転換が「一つの連続する運転」で行われ得るということを教示している。さらにステファンズは、第４欄の第１６〜２１行において、熱い炭化鉄が製鋼炉に直接投入されるとき、工程は「連続しかつ温度が自動設定されている(auto-thermal)」ということを教示している。ステファンズはまた、一酸化炭素を約９０％含む、製鋼炉からのオフガス（排気）が集められ、熱発生のために酸素とともに燃焼させられるということを教示している。たとえば鉄鉱石から鋼を連続して製法するという考え方は、１９８９年１２月発行の金属ジャーナル(Journal of Metals)の第３０〜３５頁に記載されたクノーの「ニッケル，銅，鉄のためのＱＳＬ反応炉」や、ウオーナーによる１９６９年の「WORCRA（連続）製鋼による平炉製鋼法」の第５７〜６３頁、さらに、１９９２年の鉱石・金属および材料学会による「溶融浴に関するサバード／リー国際シンポジウム」の会報の第８３〜１０１頁で議論されている。鋼の連続製法のためのクノー法またはクノー・シューマン法は、実際には、鉛やニッケルのような非鉄金属の製造のためのいわゆる「ＱＳＬ」法に類似している。たとえば米国特許の第 3,941,587号や第 3,988,148号、第 4,085,923号、および上述の金属ジャーナルの記事参照のこと。この後者の出版物は、酸化鉄鉱石から鋼を直接かつ連続的に製造するための閉鎖型反応容器（an enclosed reacto r vessel）について開示している。ＱＳＬ反応装置は、外気およびガス状反応物の導入および導出を制限できる閉鎖型システムである。ＷＯＲＣＲＡ法およびこれに類似した方法は、ルージキらの平炉製鋼法（１９９６年，第４８〜５６頁）に記述されているようなものである。この製鋼法は、溶融物の上部で発生する一酸化炭素を燃焼させて付加的な反応熱を発生させるために、酸素を吹き付ける上部のランスあるいは上部および下部の双方から酸素を吹き付けるランスを使用している。ルージキの方法は、炭素で飽和した液状の銑鉄を脱炭するのに用いられている。１９７０年９月に東京で開催された鉄および鋼に関する科学技術の国際会議においてエー・バーセットらにより説明されたいわゆる「ＩＲＳＩＤ」法（第６０頁以降に記載）においては、金属浴の上部に酸素が吹き付けられている反応装置内に銑鉄のような熱い金属が連続して供給されており、これにより、金属の精錬が非常に速い速度で起こるスラッグ／金属／ガスのエマルジョン（emulsion）が形成されている。次に、精錬された鋼は、スラッグおよび金属の分離および湯出しのために傾瀉器(a decanter vessel)に移動する。供給金属の炭素含有量は４〜５％であり、反応装置の入口から出口にかけて炭素濃度に勾配はない。この製法はまた、仏国特許第 2,244,822号に記述されている。ガイガーの米国特許第 5,139,568号は、硬い鉱石材料が供給される反応容器について開示している。鉱石は、下方の高密度の炭化鉄合金あるいは金属の層と、上方の軽いスラグ層とから構成される溶融金属浴に供給される（第６欄第３５〜３７行）。酸素は、液面下のノズルを通って溶融金属内に導入され、炭化鉄の炭素と反応して、一酸化炭素を生成する。一酸化炭素は、溶融浴上方の蒸気空間内に入り（第６欄第５１〜５５行）、蒸気空間内に導入された酸素と反応する。蒸気空間内で一酸化炭素の燃焼により発生する熱は、反応炉内で反応を連続させるために必要とされる熱エネルギのほぼ１００％を提供するといわれている（第７欄第１１〜２２行）。ガイガーの‘568号特許が教示する構造においては、反応装置の底部を通って溶融金属内に導入される酸素の量が、反応装置の長さ方向に沿って変化している（第９欄第６３〜６８行）。このため、炭素濃度勾配が反応炉の長さ方向に沿って形成されており、移動端部には低炭素合金が生成されている。炭素濃度勾配がなければ、炭素含有量が十分に低い炭化鉄合金が反応装置の移動端部には形成されない。また、ガイガーの‘568号特許に記述された反応装置では、一酸化炭素反応生成物が蒸気空間内に入っており、一酸化炭素を燃焼させるために酸素が蒸気空間内に導入されている。この‘568号特許は、一酸化炭素の燃焼が、蒸気空間内に導入された酸素とともに起こるということを教示している。溶融浴からの酸素は、一酸化炭素の燃焼用の酸素源としては「非常に実現性の乏しい」ものである。十分な熱を生成して工程を自動継続しあるいは温度を自動調整するためには、相当な量の一酸化炭素および酸素が蒸気空間内で反応しなければならない。したがって、十分な熱を発生させて反応をさらに促進させ、自動継続あるいは自動温度調整の工程にするためには、すべてのあるいは実質的にすべての一酸化炭素反応生成物が蒸気空間内に入って、当該蒸気空間内で燃焼しなければならない。ガイガー特許の反応における全体の熱収支は、当該発明の目的にとっては実質的に正しいかもしれない。しかしながら、単一容器およびこれに伴う炭素濃度勾配の必要性についての問題は、工程のどこでエネルギが不足しまたエネルギ過多であるか、一酸化炭素が燃焼して二酸化炭素になるときのエネルギの解放をいかに制御し回復させるか、ということを熱収支が反映していないということである。このような単一の反応装置を連続して運転して所望の低炭素含有量を得るためには、炭素濃度勾配が反応装置の炭化鉄供給端部から導出端部まで維持されていなければならないということを、ガイガーの‘568号特許は認識している。工程を熱的に自己生産的にするためには、溶融金属浴内で発生した一酸化炭素を燃焼させて熱および二酸化炭素を生成するように、反応装置の蒸気空間内に酸素が導入されなければならないということを、当該特許は教示している。このようにして発生した熱は、溶融金属浴に実質的に移送されるものと見られており、これは、熱的に自己生産的な工程を維持するために必要な条件である。しかしながら、ガイガー特許の開示部分は重大な欠点を露呈している。反応装置の炭化鉄供給端部においては、優勢な化学反応が吸熱性のものであり、このため、これらの反応を続行させるには外部からの熱が必要になる。同じ領域では、ガス発生量が多く、金属浴内で高速の激しい発散が生じており、その結果、十分に混合された反応領域になっている。反応装置の残りの部分においては、優勢な化学反応が放熱性（脱炭素性）のものであり、燃焼して二酸化炭素になるときエネルギに富んだ燃料を提供する一酸化炭素の発生を伴っている。ガイガーの反応装置は幾何学的に長い形状を有しているため、炭化鉄が反応装置内に供給されるエネルギの不足した領域の近傍以外の位置において、相当な量の一酸化炭素が蒸気空間内に放出されている。このため、炭化鉄供給領域から離れた位置において一酸化炭素の燃焼によって放出されたエネルギの大部分は、当該領域には到達しない。というのは、反応装置の当該領域と残りの表面部分との間の放熱移送要因 (the radiation heat transfer view factor)が低いからである。（この放熱移送要因は、表面部分間、またはガスと表面部分との間の放熱移送の効果を特徴づけるために、熱移送の分野で用いられている。）したがって、エネルギの不足した炭化鉄供給領域において一酸化炭素のエネルギの大部分を利用するという観点からは、ガイガーの特許に開示された方法では、熱的自己生産性を得ることはできない。ガイガー特許のもう一つの問題は、反応装置の炭化鉄供給領域内で直接発生する一酸化炭素から生じるところの一酸化炭素の燃焼エネルギの利用効率に関する。ガイガーの工程においては、この一酸化炭素のすべてが反応装置の蒸気空間内で燃焼されるので、放出された燃焼熱は、浴表面と、蒸気空間を形成する反応装置のドーム状耐熱壁とに均等に伝搬される傾向がある。このため、反応装置のドーム状耐熱壁は非常に熱くなり、実際には、水冷設備が必要になるだろう。しかしながら、ドーム状耐熱壁は溶融浴表面よりも表面積が広いので、ドーム状耐熱壁からは相当の熱損失が生じるだろう。このようにして、直接発生した一酸化炭素の燃焼により浴に到達するエネルギ量は、発生した総エネルギのほんの一部分である。こうしたもう一つの要因はさらに、ガイガー特許に記述された工程が自己生産的には至らないという点を表している。１９９２年の鉱石・金属および材料学会による「溶融浴に関するサバード／リー国際シンポジウム」の会報の第３７７〜４１２頁において、ソーンらは、後方側での混合を最少にするための底部吹付型連続精錬装置の寸法間の関係に関する情報を提供している。〔発明の概要〕本発明は、上述のステファンズ特許で教示された方法のように、製鋼炉内で炭化鉄から鋼を製造するための改良された方法を提供する。ステファンズ、キャリング、クノーおよびガイガーの各特許で教示された単一ステージの反応容器と異なり、本発明は、炭化鉄を炭化鉄合金に変えるための二つのステージからなる工程を提供する。本発明の工程は、分離されかつ密接に連結された二つの反応装置を用いている。本発明の一実施態様による第１のステージにおいては、残留酸化鉄を含む加熱された炭化鉄およびスラグ生成材料が第１の反応装置の溶融浴内に供給される。溶融し溶解した炭化鉄は、溶融浴内の溶融金属の下層を形成する。泡状のスラグの分離された層は、浴内の溶融金属の上方に形成される。泡状のスラグは、ガス状の液体もしくは泡の比較的厚い層で特徴づけられる。反応装置の底部において液面下のいくつかの酸素導入用羽口を通って、酸素が溶融金属浴内に導入される。ガイガーの‘568号特許において単一反応装置の長さ方向に沿って形成される上記炭素濃度勾配と異なり、導入ガスは、一酸化炭素ガス反応生成物とともに、第１ステージの反応装置において濃度勾配のない十分に混合された溶融浴を獲得するために、高いエネルギを提供する。十分に混合された反応はまた、容器の幾何学的形状（例えば金属浴の幅対高さの比）によって容易になる。泡状のスラグを生成させるのに必要な攪拌作用により、溶融浴内に炭素濃度勾配が形成されないようになる。第１の反応装置においては、溶融金属浴内で発生しかつ泡状のスラグ内に入って泡状のスラグを生成した一酸化炭素を燃焼させるために、少なくとも一つの酸素の流れが泡状のスラグ内に導入されている。浴内で発生した一酸化炭素の好ましくは少なくとも７０％、より好ましくは少なくとも９０％、もっとも好ましくはできるだけ１００％に近いものが泡状のスラグ内で燃焼させられる。泡状のスラグ内の一酸化炭素を燃焼させることによって、反応熱の大部分が泡状のスラグ内に保持され、溶融金属内に直接戻される。ガイガーの‘568号特許による反応装置と異なり、第１ステージの反応は、反応装置の蒸気空間内への酸素の導入を含んでおらず、そこでの燃焼のために蒸気空間内に一酸化炭素が入るのを妨げようとしている。しかしながら、本発明の他の実施態様においては、第１ステージの反応装置の液体金属の脱炭素化を助けるために、該液体金属浴に上方から酸素が吹き付けられている。第１ステージの反応装置で生成され、例えば約０．５〜２％の炭素含有量を有する炭化鉄合金は、第２ステージの反応装置に溶融状態で供給される。第２ステージの反応装置の底部において液面下の羽口を通り、溶融金属浴内に酸素が導入される。第２ステージの反応装置における反応は放熱性のものである。一酸化炭素および二酸化炭素の混合物である第２ステージの反応装置の反応生成物は、集められ、冷却されて処理され、第１ステージの反応装置に戻る。このとき、当該反応生成物は、第１の反応装置の金属浴内で発生した一酸化炭素の燃焼の場合と同様に、スラグ層から溶融金属浴への良好な熱伝達のために、泡状のスラグ層および当該部分の一酸化炭素内に導入されて酸素とともに燃焼するのが好ましい。（本発明の一実施態様においては、一酸化炭素の一部を燃焼させて、所望の浴温維持のために要求される付加的な熱を供給するために、酸素が第２ステージの反応装置の蒸気空間内にも導入されている。）このように、二つの反応装置からなるシステムは、本質的に自己生産的であることが保証されている。第２ステージの反応装置からの生成物は、炭素含有量がたとえば約０．０１〜０．５％の炭化鉄合金（鋼）である。〔図面の簡単な説明〕ＦＩＧ．１は、本発明による製鋼設備の投影図である。ＦＩＧ．２は、炭化鉄システムの温度−組成図（状態図）であって、本発明の中間炭化鉄合金の温度および組成に対応して、液相線により炭化鉄合金の範囲を示している。ＦＩＧ．３は、第２ステージの反応装置の一部における速度分布図であって、液面下の羽口領域における高速の金属浴の速度を示している。ＦＩＧ．４は、本発明による第１ステージの反応装置の平面図である。ＦＩＧ．５は、図４の５−５線に沿って切断した第１ステージの反応装置の側面断面図である。ＦＩＧ．６は、図４の６−６線に沿って切断した第１ステージの反応装置の端面断面図である。ＦＩＧ．７Ａは、本発明の第２ステージの反応装置の正面断面図である。ＦＩＧ．７Ｂは、第２ステージの反応装置の平面断面図である。ＦＩＧ．８は、酸素導入用の羽口を備えた第２ステージの反応装置内において金属の滞留時間に関するグラフである。〔好ましい実施態様の説明〕ＦＩＧ．１において、符号１は、長く延びかつ耐熱壁を有し、供給端部２および出口端部３を有する第１の反応装置を示している。たとえば、９１％のＦｅ₃ Ｃ，５％のＦｅ₃Ｏ₄，３％のＳｉＯ₂および１％のＦｅの組成を有する炭化鉄が、たとえば５５０°Ｃの予熱温度に加熱される予熱器６からライン４を通って供給され、さらに、窒素あるいは二酸化炭素の流れ５によって、第１の反応装置１の金属浴９内に直接運ばれる。第１の反応装置１においては、炭化鉄の溶融および溶解が、当該装置内で十分混合された反応に大いに寄与する。石灰のようなスラグ生成材料が、符号７で示される適切な装置を通じて導入される。また選択的に、鋼のスクラップが符号８から導入される。溶融金属浴９は反応装置１内に保持されており、泡状のスラグ層１１がその上に重ねられている。反応装置１の導入端部近傍にはバーナー１２が取り付けられており、該バーナー１２には、ライン１３を通って酸素が、またライン１４を通って炭化水素燃料、例えば天然ガスのような燃料が供給される。バーナー１２は、必要なときに余分な熱を供給して、スクラップを加熱または溶融し、あるいは始動時に反応装置１を加熱するのに用いられる（あるいは、始動目的のためには、取瓶またはアーク式電気炉のような外部供給源から液体金属が導入される。）脱炭用の酸素は、炭化水素ガス（たとえばメタン）のような熱を吸収して分解するガスや、二酸化炭素、アルゴン、窒素あるいは蒸気のような他の冷却ガスで覆われた複数の羽口１７にヘッダー１６を通って導入される。脱炭用の酸素を導入する羽口は、金属浴の境界線の上方または下方のいずれか一方に、あるいはこれら双方に設けられる。脱炭用の酸素の全部または一部は、浴上方に配置されかつ金属浴上に衝突する高速のジェットを作り出す、図示しない一つまたはそれ以上のランス（lances）に供給される。後燃焼用酸素は、泡状のスラグ内において溶融炭化鉄浴の上方で発生した一酸化炭素を燃焼させて二酸化炭素にするために、一つまたはそれ以上のライン１８を通り、反応室壁面のランスに供給される。これらのランスは、壁面を貫通する図示のランスのように種々の構造を有しており、あるいは可動式のランスが反応容器の開口部に挿入される。反応装置１の一端部側の壁面にはバーナー１９が設けられており、該バーナー１９にはライン２１を通って酸素が、またライン２２を通って（わずかな量の二酸化炭素とともに）一酸化炭素が供給される。必要であれば、バーナー１９には、ライン２０を通って補充燃料ガスが供給される。主にＣＯ₂から構成され、水蒸気とＣＯ（後燃焼の程度による）を含むオフガス（排気）は、たとえば約１７００°Ｃの温度で流通管２３により取り除かれる。泡状のスラグ内で燃焼されない余分のＣＯは、外部で燃焼して０％のＣＯになる。オフガスは、後燃焼チャンバ／熱交換器２４内でたとえば約１１００°Ｃの温度にまで冷却される。後燃焼チャンバ／熱交換器２４には、冷却水がライン１０を通って導入され、ライン１５から導出されている。一部冷却されたガスは、ライン２６を通って予熱器６に入り、そこから、ライン２７を通ってバッグハウス２８に入る。ＣＯ₂に富む清浄なオフガスは、バッグハウス２８からライン２９を通ってファン３１および送風管(stack)３２に送られる（あるいは、オフガスは他の使用もしくは販売目的のために集められる）。バッグハウス２８からの固形分は、第１の反応装置１への再導入のために、ライン３３を通って炭化鉄供給ラインに戻る。スラグは、第１の反応装置１の金属出口端部に配置されたスラグポート３４（ＦＩＧ．５，ＦＩＧ．６）からたとえば連続的に取り除かれる。第１の反応装置１内でスラグが取り除かれた炭化鉄生成物は、耐熱壁を有する長く延びた第２の反応装置３６の供給端部に供給される。あるいは、中間の炭素含有量を有する炭化鉄合金は、符号４５で示すように、第１ステージの反応装置から取り除かれ、図示しない適当な容器内に集められる。第１の反応装置１の炭化鉄生成物が第２の反応装置３６に供給されるとき、ガスで覆われた液面下の複数の羽口３８にヘッダー３７から酸素が導入される。大部分はＣＯから、具体的には８０％もしくはそれ以上のＣＯから構成されるオフガスは、たとえば約１６３０°Ｃの温度で集められ、ライン３９を通って二次熱交換器４１に送られる。この二次熱交換器４１には、冷却水がライン２５を通って導入されるとともにライン３０を通って導出されている。予熱されるべき酸素は、ライン３５を通って交換器４１に導入されるとともに、該交換器４１からライン２１を通って第１の反応装置１のバーナー１９に送られる。約３００°Ｃの温度に冷却された約２０ｐｓｉｇの圧力の一酸化炭素は、ライン２２を通ってバーナー１９に入る。第２の反応装置３６で発生した蒸気は、ガスとともに第１の反応装置１まで進む大部分細かな鉄の滴である。もし大きな粒子が存在していれば、たとえばホットサイクロン（図示せず）の使用によって取り除くことができる。第２の反応装置３６内の浴温を維持する必要があれば、図示しないランスを通って酸素も導入され、一酸化炭素の一部を燃焼させる。これにより、浴に熱が与えられる。最終の鋼の製品は、たとえば約１６７０°Ｃの温度で、符号４２で示すように反応装置３６を出て、取瓶４３で集められる。運転前に第２ステージの反応装置の内部を予熱するための、符号４０で示すような酸素燃料燃焼装置を備えた設備と、必要な場合に燃焼ガスを大気に逃がすための設備とが設けられている。本発明においては、固体の炭化鉄を液状の鋼に変える工程が、段階的熱収支の観点から分析されている。ＦＩＧ．１に示し上述したように、工程が、分離されかつ密接に連結された二つの反応装置を含む二つの別個のステージに分離されていなければならないということが確定している。第１ステージの反応装置においては、好ましくは予熱された炭化鉄材料が、主にシリカやアルミナである派石材料(the gangue materials)で泡状のスラグを形成するのに必要となる酸素および十分なフラックス(flux)とともに、液状の炭化鉄浴内に導入される。炭化鉄材料は、好ましくは連続して導入されるが、第１の反応装置内の溶融金属浴の液面が対応して上昇および下降するように、断続的に導入するようにしてもよい。炭化鉄材料は、一般に、表１で与えられるような範囲の分析結果を有している。炭化鉄材料は、粒子の大きさが０．０１〜２ｍｍの範囲になるように、細かく分割される。酸素を同時に導入することにより、溶融金属浴内で炭素が炭化鉄から一酸化炭素に酸化されて、熱を供給する。浴内の炭素量は、炭化鉄と酸素の量を化学量的に一致させることによって、定常状態値に維持される。第１の反応装置からの生成物は、典型的には１４９０°Ｃの温度で炭素含有量が０．５〜２重量％（とくに約１〜２重量％）の組成を有し、ＦＩＧ．２の領域Ａで示すように、炭化鉄状態図の液相線の上方に常時位置する液状炭化鉄合金の好ましくは連続する流れである。この流れは、第２ステージの反応装置に導入される。第２ステージの反応装置においては、液体金属の炭素含有量が、製造されるべき鋼製品の所望の炭素含有量、たとえば０．０１〜０．５％にまで下げられる。このような処理は、金属好ましくは金属の液面下に酸素を導入して、ＣＯおよびＣＯ₂の混合ガスを放熱反応で発生させることによって達成される。このようにして、約１６７０°Ｃの温度で鋼を取り出すことができる。第２ステージの反応装置においては金属浴の縦方向すなわち長さ方向の後方側の混合が、最少にされており、第２ステージの反応装置の炭素勾配がいくつかの手段によって提供されている。第１に、中心部の流れ(plug flow)を惹起させるために、容器の長さが他の二つの寸法よりもかなり大きくなっている。第２に、溶融金属から炭素を取り除くのに必要な酸素が、反応装置の長さ方向に沿ってたとえば均等に間隔を隔てて配置された底部の羽口を主に通って供給されている。導入されたガスは、縦方向後方側の混合の抑止力としても作用する鉛直方向の流れをガス導入部分上方の溶融金属内に引き起こす。第３に、後方側混合の流れをさらに最少にするために、浴の深さ、幅および羽口間の間隔の間にいくつかの関係が成立している。第４に、方向を変えたり逆方向に進む流れを減少させるために、炉の出口に向かう前進方向の十分な流れを金属浴が有するように、第２ステージの反応装置の処理量が十分に高くなければならない。第２ステージの反応工程は、時間当たり約５０〜１５０あるいは２００トンの液体金属を処理できるように設計されている。これより処理量が少ない場合には、後方側混合や高い熱損失等の運転上の問題が発生している。第２ステージの反応装置に潜在するもう一つの問題は、反応していない溶融浴を通って金属浴上方のガス雰囲気中に導入ガスの一部が吹き抜けるのを防止できるほど溶融浴の深さが十分でない場所で、ガスの「吹き抜け(blowthrough)」の現象が起こることである。本発明は、このような問題を克服するほど十分な溶融浴深さを提供している。第２ステージの反応装置からの一酸化炭素は、鋼と同じ温度であるたとえば約１６７０°Ｃで容器を離れるとともに集められて清浄化され、その後、酸素とともに第１ステージの反応装置内に燃料として導入され、第１ステージの反応容器の泡状スラグ内で燃焼して二酸化炭素になる。第２ステージの反応装置内で生成され還元する一酸化炭素の大部分は、炉の上流で生成されている。したがって、浴全体にわたって還元ガスを提供できるように、流通ポートは、反応装置の金属出口端部近傍に配置されているのが好ましい。第１ステージの反応装置内で第２ステージからの一酸化炭素を燃焼させること、および泡状のスラグ内でこの燃焼を実行させるための本発明による設備は、たとえば炭化物材料がその導入前に５５０°Ｃにまで加熱されるのであれば（この加熱は第１ステージからのオフガス中の相当の熱を使用することによってなされるのであるが）、必要な燃料を何ら補給することなく、第１ステージ（および二つの反応装置からなるシステム）のエネルギ収支を本質的に自己生産性のものにしている。炭化物があまり転化されず、炭化物がたとえば１５％の磁鉄鉱を含んでいる場合には、第１ステージの反応はあまり自己生産的にはならない。このような場合には、あるいは少量の冷たい鋼のスクラップが第１ステージの反応装置に追加導入される場合には、エネルギ不足を補うために、容器内で燃焼されるたとえば天然ガスやオイル、石炭の形態をとった補充エネルギの供給が必要になる。これらの必要な補充エネルギ量は、第１ステージの反応装置の設計に大きな変化をもたらすほど大きなものではない。第１ステージのスラグ内の後燃焼度(a post-combustion degree)が０．７の場合の種々の条件設定下における段階的熱収支の例が、表２ないし表５で与えられている。後燃焼度とは、第１ステージの容器内に導入され、スラグ内で二酸化炭素に変えられる総一酸化炭素量の比のことである。表６ないし表９は、表２ないし表５と概略同じ状態について示しているが、第１ステージのスラグ内における後燃焼度が０．９の場合である。表２ないし表９の計算で使用した熱損失は、耐熱性のライニングを有する同様の大きさの容器についての経験則に基づいている。炭化物材料の予熱は、加熱ガスおよび炭化物を対向させて流しつつ交互に運ぷための平行溝を備えた熱交換器、たとえば二次加熱の熱交換器６内において、第１ステージの反応装置からの完全燃焼したオフガスを使用することにより行われる。大量の炭化物は、高温のガスが隣接する溝の中を流れた状態で溝の中を鉛直方向に流れることによって予熱される。大量の炭化物材料の熱伝導率は、約１．５×２×５ｍの寸法の熱交換器において毎分２０００ｋｇが予熱されるようなものである。第１および第２ステージの双方で発生した一酸化炭素の燃焼熱を利用する上での第１ステージにおける大きな問題は、気相におけるエネルギの金属浴への移行率である。真っ直ぐに設置されかつ傾斜可能で、一般に円筒状のコンバータである塩基性の酸素炉の結果から、一酸化炭素が完全燃焼して二酸化炭素になる潜在的な化学エネルギのわずか１１％ほどがこの酸素炉内の金属浴で回収されるにすぎないというのは明らかである。というのは、排ガスの上方への流れがあり、また、水冷されたフードの熱吸収効果（the heat sink effect）があり、さらに、工程の大部分において０．２％以上の高炭素を含有し、これによりブローサイクル(the blowing cycle)を通じて金属・スラグのエマルジョン(emulsion)の近傍に全然二酸化炭素が残らないようにする金属・スラグのエマルジョンとガスとの密接な接触があるからである。このことは、大量の炭化鉄供給から自己生産性の工程を実行する上で、塩基性の酸素炉を、不可能ではないにしても困難なものにしている。アーク式電気炉においては、金属浴から発生する一酸化炭素の後燃焼が生じ得るが、浴の断面積が非常に大きいので、浴で発生した一酸化炭素を燃焼させるのに必要な酸素が炉の中央または逆側までゆき渡るのは難しく、一酸化炭素が酸化して二酸化炭素になる潜在的な化学エネルギの全体利用は難しい。大きな浴面積は、後燃焼を実行するための泡状の深いスラグ層を提供するのを困難にしている。また、電気炉の壁および天井が水冷されているため、炉からのエネルギが急激に吸収されている。したがって、塩基性の酸素コンバータも電気炉も熱伝達効率に関しては最適なものではない。高い熱伝達効率は、他の炉において実現可能であり、ＤＩＯＳやＨＩｓｍｅｌｔのような鉄鉱石の溶融・還元工程から得られるデータによって実証されている。これらの溶融工程では、精錬所内での鉱石の還元および石炭のガス化により発生する一酸化炭素の後燃焼からエネルギを発生させることが必要であり、また供給材料の加熱と鉄鉱石を還元して金属の鉄にする吸熱性の反応とに要求されるエネルギを供給するために、金属浴およびスラグへ燃焼熱を伝達させることが必要である。これらのデータは、スラグ・金属浴システム内で熱伝達能力の一手段を提供している。Ｔ・茨城らによる「鉄および製鋼業者（１９９０年１２月発行，第１７巻第１２）」の記事で報告されたデータから計算すると、ＤＩＯＳシステムでは、２Ｇｃａｌ／ｈｒ／ｍ²（２×１０９ｃａｌ／ｈｒ／ｍ²）またはそれ以上の熱の流れが得られた。スラグおよび金属上方の領域において気相からの燃焼エネルギの伝達もまた実現され得るが、スラグから金属への伝達ほど強いものではない。気相からスラグおよび金属間の層への伝達に必要なエネルギ量を比較したものを表１０に示す。表１０から分かるように、気相（ガス）からスラグへの熱量はスラグから浴への熱量よりもかなり低く、気相からスラグへの熱伝達に頼ることは、非常に大きな容器を必要とする。したがって、手頃な大きさの容器にするためには、後燃焼反応のエネルギを直接スラグ層内に最大に開放することが必要である。上述のように、第１ステージの反応装置の金属浴内においては、何ら化学的濃度勾配を維持する必要がない。浴内に大量に一酸化炭素ガスが発生し、炭化鉄が溶融し溶解していることにより、エネルギ強度が非常に高く、浴が絶えず十分に混合される。表１１は、第１ステージの反応装置のために計算された典型的な混合エネルギ強度を示している。第１ステージの反応装置は、炭化鉄、酸素および燃料の連続的供給とともに、金属およびスラグの連続的導出により、連続的に運転されているのが好ましい。（なお、炭化鉄材料が連続して追加される初期の最低限の液体供給量の一回分を供給して、中断して取り出されるまでの間容器内の金属量を着実に増加させるようにするセミ・バッチ方式で運転されてもよい。このような運転方式は、いくらか深い容器を必要とする。）第１ステージの反応装置は、ガス、スラグ、金属浴という三つのサブゾーンを有していると考えられている。安定状態においては、各ゾーンは、満足されなければならないエネルギ収支を有している。金属浴の場合、固体の炭化鉄は浴内に直接導入されており、酸素は液面下の羽口から導入されている。炭化鉄中の炭素が、酸素によって連続して酸化されて一酸化炭素になり、金属層内に熱を発散するとしても、炭化物を溶融，溶解する溶解熱(the hea t of solution)およびかなりの熱を発散するほどではない。したがって、スラグ層から金属層まで熱が伝達されなければならない。この熱は、後燃焼ランスおよびバーナーによりスラグ層内で一酸化炭素を燃焼させて二酸化炭素にすることにより、生じなければならない。バーナーは、好ましくは第２ステージの精錬容器から回収された一酸化炭素を燃焼させ、あるいは天然ガスのような他の燃料を使用する。スラグは、容易に気泡を生じかつスラグ泡内で燃焼が発生し得る組成を有しているのが好ましく、これにより、金属層に簡単に伝達され得る燃焼熱をスラグ層内に保持する。第１ステージの反応装置の蒸気空間内における酸素には限りがあるので、泡状のスラグ内で燃焼されない一酸化炭素は、反応装置の外部すなわち上述の後燃焼チャンバ／熱交換器２４内で燃焼される。サブゾーンのエネルギ収支の計算は種々の運転条件についてなされており、ゾーン間の熱収支を満足させるのに必要な熱を伝達させるために要求されるゾーン間の面積が同様に計算されている。これらの面積に基づいて、与えられた生産率に達するのに必要な容器のサイズが定められる。表１０はこのような計算の例を示している。第１ステージの反応装置の金属浴内における炭素濃度は、第２ステージの反応装置への導出および移送に要求される濃度に維持されている。第２ステージの反応装置は、導管型の連続精錬容器であって、液面下にある一連の酸素導入用羽口と、金属が一つの羽口から他の羽口に流れるときに好ましくは炭素含有量が着実に減少している炭化鉄合金とを有している。あるいは、第２ステージの反応装置は十分に混合された反応容器であって、炭素含有量を鋼製品の所望の値に常時維持するために、金属浴内に酸素が連続的に導入されていてもよい。さらに、第２ステージの反応装置はセミ・バッチ方式の反応装置であって、第１ステージの生成物およびガス状酸素が着実に入力されるにも拘らず、重量および炭素含有量が所望の鋼の１回分の大きさおよび組成に等しくなるまで導出されないようになっていてもよい。これら三つのすべての場合において、一酸化炭素ガスは、第１ステージの燃料として使用するために、空気で希釈されることなく集められる。たとえば、(1)第１ステージから入ってくる炭化鉄の液体中の炭素含有量が約１．３５％で、温度が約１５２０°Ｃであり、最終の鋼の炭素含有量が約０．０５％で、鋼の温度が約１６７０°Ｃである場合、あるいは、(2)第１ステージから入ってくる液状合金の炭素含有量が約１．０％で、温度が約１５００°Ｃであり、鋼中の炭素含有量が約０．０５％で、鋼の温度が約１６５０°Ｃである場合には、何ら補充燃料を必要とすることなく、第２ステージの放熱性の反応は自己生産的である。第２ステージが自己生産的になる組合せは、第１ステージから入ってくる炭化鉄の液体についてＦＩＧ．２の領域Ａで示される温度および組成の一般的な範囲内で、このように多数存在する。その他の場合において、熱がさらに必要とされる場合には、一酸化炭素の一部を燃焼させるために、後燃焼用酸素が第２ステージの反応装置の蒸気空間内に導入される。一酸化炭素を多量に含むガスは、鋼の浴内で生成されかつ好ましくは気相に酸素が加えられていないので、第２ステージの反応装置を鋼の温度にしておく。もし連続流入式反応装置が用いられるのであれば、酸素導入用羽口が約１．０〜１．５ｍ間隔で配置される。また、後方側での混合を防止するために、中心部を通る金属の流速が少なくとも毎分約０．５〜１メータであるような断面積を金属の流路が有していなければならない。このような容器の一部における混合パターンがＦＩＧ．３に示されている。同図に示すように、図示された上方への速度が各羽口の直近上方の金属に作用しており、各羽口の上方にそれぞれ立ち上がる金属の液柱の回りを循環する明確なパターンが存在している。このようなパターンは、容器の幾何学的形状によって与えられる金属の前方への十分な流れとともに、反応装置内の後方側での混合を効果的に最少に抑えて、浴内の炭素濃度勾配を確立する。第２ステージの反応装置は周囲を完全に覆われており、このため、浴から発生した一酸化炭素は、大気や他の酸素供給源にさらされることなく集めることができる。第１ステージの反応装置と同様に、第２ステージの反応装置もまた、熱損失を最少にするために耐熱性の壁を有している。もし第２ステージの反応装置が半連続方式で運転されるのであれば、金属導出孔を断続的に開閉するための手段が設けられなければならない。この場合には、反応装置の一端から他端にかけて炭素濃度勾配を維持する必要はなく、容器は、十分に混合された反応装置として機能し得る。上述の例示されたデータを用い、表２に示された条件に基づいて、炭化鉄から毎時５０，０００ｋｇの鋼を生産するシステムが設計された。ＦＩＧ．４ないしＦＩＧ．６には、対応する第２ステージの反応装置と関連してこのようなペースで鋼を生産でき、約１６３０°Ｃの温度で約０．０５％の炭素を含有できる模範的な第１ステージの反応装置が示されている。ＦＩＧ．４に示すように、第１ステージの反応装置は平面視概略矩形状をしており、ＦＩＧ．６に示すように丸い底部４４を有している。第１ステージの反応装置は、たとえばＦＩＧ．６に示すように傾斜可能であって、ローラ４６の上に載置されており、モータ４９（ＦＩＧ．５）からギヤボックス４８を介して駆動軸４７により傾斜するようになっている。反応装置のこの傾斜作用により、液面下の羽口１７のメンテナンスや修理、炉の壁の張替え等が容易になっている。耐熱壁を有するＦＩＧ．４の反応装置１は、スラグ境界線において約２ｍの内側幅および約５ｍの内側長さを有している。定常状態の運転時には、底部の最下点から金属浴表面までの距離は約０．７ｍである。底部の下側の点からスラグの頂上部までの距離は約２．５ｍであり（定常状態の運転下ではスラグ泡の深さは金属浴を超えてわずか２．０ｍしかない方が好ましい）、底部の下側の点から天壁の内側までの距離は約４．０ｍである。単純な鋼管である一本のランス５１を通り、定常状態で毎分１０００ｋｇの炭化鉄（表１）の供給が連続的に維持される。このように時間当たり多量の炭化鉄を導入しつつ中心部の流れで第１ステージの反応装置を運転するのは、困難であるかもしくは不可能である。実際のところ、上述のように、炭化鉄を直接溶融金属内に導入することは、第１ステージの反応装置内での十分に混合された反応に大いに寄与する。上でも述べたように、このことは、ガイガー特許第 5,139,568 号のもう一つの欠点でもある。ランス５１は伸縮自在であり、運転時には金属浴の液面下、たとえばスラグの少なくとも３０ｃｍ下方に配置される。高密度の炭化鉄層の流れは、１ポンドのキャリアガスに対して１００ポンドの炭化鉄という典型的な比率で維持される。キャリアガスは、好ましくは二酸化炭素もしくは窒素である。浴内の金属重量は、定常状態で３２トンである。第２ステージでの酸素との反応による一酸化炭素を毎時１２００Ｎｍ³まで燃焼させることができるバーナ１９が、底部の下側の点から約２．３ｍ上方の反応装置端壁（第２ステージの反応装置近傍側）に配置されており、約３０°の角度で下方に向けられている。天然ガスが毎時約５×１０⁶Ｋｃａｌの最大総エネルギ入力率で一酸化炭素を置換できるように、バーナ１９は天然ガス供給ライン２０にも設けられている。一酸化炭素バーナの逆側端部には、同様の方式で天然ガス／酸素バーナ１２が設置されており、該バーナー１２は毎時０〜５×１０⁶Ｋｃａｌのエネルギ入力率が可能である。炉の底部において液面下には、ガスで覆われた４〜８個の羽口１７が配置されている。これらの羽口は、各羽口間で均等に分担された毎分約６．８〜８．０Ｎｍ³の天然ガスあるいは毎分約１０．２〜１１．２Ｎｍ³の二酸化炭素もしくは窒素を羽口冷却剤として連続して導入するとともに、各羽口間で均等に分担された毎分約４０．８〜４５Ｎｍ³の酸素導入を連続して行う。たとえば金属浴の約１メータ上方すなわち泡状のスラグ層内において反応装置１の側壁には、各ランス間で均等に分担される毎分約３５Ｎｍ³の酸素導入を行う４〜８個の後燃焼用ランス１８が配置されている。これらのランスは、たとえば約２５〜３０°の角度で金属浴に向かって下方に傾斜しており、スラグ相内に延びている。導入された酸素は、第１ステージの反応により生成した一酸化炭素を泡状のスラグ内で後燃焼させて二酸化炭素にするのに寄与する。金属は導出ポート５２から連続して取り出されており、定常状態の運転中は、金属浴の液面は約０．７メータに維持されている。主に二酸化炭素である炉内のガスは他のガスとともに、外気の著しい進入を防ぎかつ流通ダクト２３に接続されスライドシール５３（ＦＩＧ．４，ＦＩＧ．５）を通じて、第１ステージの反応装置から取り除かれる。反応装置は、金属の取出し、ガスの導入および排ガスの排出が外気の実質的な侵入なしに実現され、これにより排出ガスの取扱いおよび窒素酸化物の生成に対する投資を削減できるように、設計されている。耐熱壁の補修を容易にするために、反応装置の上半分を交換可能にしたものが設けられる。中間炭化鉄合金（１．０〜１．５％の炭素を含む典型的な組成および１４９０〜１５４０°Ｃの温度で）が、スラグを含まずに温度損失ができるだけ少ない状態で、第１ステージの反応装置から第２ステージの反応装置に移送される。このため、第１ステージからの溶融金属は、たとえば傾斜可能な細長い二股の容器または中間保持容器（図示せず）を通って移送される。あるいは、溶融金属もしくはその一部は、回収されて銑鉄もしくは微粒子のいずれかの形態で凝固される。第１ステージの反応装置の熱収支は、表６で説明した条件に対して、以下の表１２で与えられる。耐熱壁を有する第２ステージの反応装置３６は、(1)ガスで覆われた底部の羽口３８から酸素を溶融金属の流れの中に導入することによって、第１ステージで生成した液状の炭化鉄合金から炭素を除去し、(2)第１ステージの燃料として使用するために、炭素および酸素の反応により生成した一酸化炭素ガスを集め、(3 )続いて行われる鋳造のために温度および組成を調整すべく、鋼の一様な流れを取瓶４３内に取り出す、という目的のために設けられている。模範的な第２ステージの反応装置のさらに詳細な図がＦＩＧ．７ＡおよびＦＩＧ．７Ｂに示されている。これらの図において、容器の長さは他の二つの寸法よりもかなり大きくなっており、底部の酸素導入は、底部中心線に沿ってたとえば１．０６ｍ間隔で配置されかつ６つの処理ゾーンを画成する６個の羽口３８から行われる。好ましくは各羽ロゾーンの溶融金属内に実質的に均等のエネルギを発生させるために、いくつかの羽ロゾーンへの酸素流量（Ｎｍ³／ｍｉｎ）は異なっている。たとえば、各ゾーンへの酸素流量は以下の通りである。ゾーン１，４．０４；ゾーン２，２．１８；ゾーン３，１．３９；ゾーン４，１．７４；ゾーン５，１．３９；ゾーン６，２．１２保護ガスとして、毎分０．１５〜０．２３Ｎｍ³の天然ガスあるいは毎分０．３８〜０．５８Ｎｍ³の二酸化炭素、窒素もしくはアルゴンか各羽口に流入する。化合していない水素の蓄積と、その結果として、メタンの冷却剤とともに使用すると発生するような爆発の危険とを回避するために、第２ステージの反応装置においては、二酸化炭素が好ましい羽口冷却剤である（これに対して、第１ステージの反応装置では、泡状のスラグ内に吹き込まれる酸素は水素と化合して水を生成する）。第２ステージの反応装置における酸素導入用羽口の上記個数および間隔は、後方側での混合および吹抜けの問題を回避するために炉内溶融金属の滞留時間の保持と所望の脱炭レベルの達成との間において、この例では最適のものである。ＦＩＧ．８は、溶融滞留時間を第２ステージの反応装置の羽口の個数と関連づけて示している。ここでは、第２ステージの反応装置に導入される中間炭化鉄合金の炭素含有量が１．５重量％であり、最終炭化鉄合金の炭素含有量が０．０１〜０．５重量％である。ここに示されるように、この最終炭素含有量のための最短滞留時間は、約６個の羽口で達成されている。上に示したように、各羽口への酸素の流れは、反応装置の入口から出口端部までの所望の炭素勾配を維持するのに必要なように、別々に制御されている。いずれの場合であっても、鋼の浴内に導入される総酸素量は、浴の炭素量を所望の値まで減少させるための本質的な化学量にある。最後の２個の羽口については、たとえば毎分約０〜１．５Ｎｍ³のアルゴンの導入のための設備も設けられている。模範的な第２ステージの反応装置は、ＦＩＧ．７ＡおよびＦＩＧ．７Ｂに示すように、金属の流れを助けるために、下流方向に緩やかな（たとえば約１％の）勾配を有しており、また、反応装置の出口端近傍の第２の流路６１より広くて深い第１の耐熱性流炉６０を反応装置の供給端部近傍に有している。たとえば、第１の流路６０であるゾーン１および２の内側寸法は、当該領域の液体金属浴の寸法を限定するものであるが、約１．０２ｍの幅と０．６１ｍの深さと約２．７７ｍの長さとを有している。第２の流路６１であるゾーン３ないし６は、約０．６１ｍの流路幅と約０．４１ｍの浴深さと約４．１１ｍの長さとを有している。このような容器は、反応装置の長さ方向に沿って中心部における溶融炭化鉄合金の連続した流れを調整するために用意されている。第２の狭い領域６１における中心部の流速は毎分約０．５〜０．６ｍであって、総金属流量は毎時約５１，０００ｋｇである。このような反応装置の設計はまた、液体金属浴の振動（sloshing ：液体金属表面の共振波）を減少させる。金属は、１４５０°Ｃと１５５０°Ｃとの間の温度、好ましくは約１５２０°Ｃの温度で第２ステージの反応装置に入り、約１６３０°Ｃ〜１６７０°Ｃの温度で反応装置を出る。表６に基づいた、上述の例による第２ステージの段階的熱収支は、以下の表１３に与えられている。第２ステージの反応装置３６は、第１ステージの反応装置の場合と同じように、反応により生成した一酸化炭素を燃焼させないように、外気の侵入を防止するよう設計されている。したがって、溶融金属の導入および導出のいずれも、第１ステージの反応装置と同じように、液面下の導出孔あるいは管(siphons)を通して行われる。溶融金属の温度であるたとえば約１６３０°Ｃで第２ステージの反応装置３６を出るガスは、たとえば約２０ｐｓｉｇの圧力で第１ステージの一酸化炭素バーナ１９に供給できるような状態にまで水冷器４１で冷却される。上述のように、第２ステージの反応により生じる蒸気は本質的に純鉄であり、細かく（たとえば約１ミクロンにまで）分割された形態では自然発火性を有している。このため、酸素が存在していると約１００°Ｃ以上の温度で燃えるので、外気または他の酸素源がこの物質に接触するのを防止するための注意が払われなければならない。第２ステージの工程への供給は、溶剤がもしあったとしてもほとんど必要でないほど不純物を含まないものである。第２の反応において生成される少量のスラグは、たとえば第２ステージの反応装置の流路の供給端部から定期的に取り出される。一つの収集容器から他の収集容器への切替えに合わせるためにあるいは第１ステージからの材料供給に遅れがある場合に、金属の流れは短時間止められる。上述の例では、収集用の取瓶４３は６０，０００ｋｇまでの鋼を収容することができ、鋼の温度を約１６００°Ｃに維持することができる。このため、取瓶４３には、バーナが挿入された図示しないカバーが取り付けられている。第２ステージの反応装置が突然空になることに対しては、図示しない二股の導出用溝（runner）を使用することによって対応している。一酸化炭素および二酸化炭素の連続分析のために、第１および第２ステージの反応装置の双方から排ガスのサンプルを抽出するための設備が設けられている。流量計および制御装置が、すべての酸素および天然ガスのラインに設けられており、ガス分析装置から流量制御装置に至るまでプログラムロジックコントローラ (programmed logic controller：PLC)により動的フィードバックが形成されている。二段階の反応は、本発明による炭化物から鋼への工程の効果的な運転にとって非常に重要である。上記具体例において説明したように、第１ステージの反応装置は十分に混合された反応装置であって、その必要はなく実際には不可能なことではあるが、単純化された熱収支および工程の制御をもたらすところの長さ方向に沿った組成勾配を維持している。第２ステージの反応は十分に混合された反応として行われ得るものの、反応装置の入口端から出口端にかけて炭素勾配を保持する中心部の流れ(plug flow)すなわち層流（laminar flow）であるのが好ましい。この第２ステージの反応により発生する一酸化炭素の少なくとも大部分が、、第１ステージの反応装置内において、好ましくは第１ステージの反応装置内のスラグ層から溶融金属層への最も効果的な熱伝達のために泡状のスラグ層内において、燃焼するために集められるということは必要なことである。このようにして、第２ステージの反応により発生した一酸化炭素から最大のエネルギが引き出され、第１ステージの反応もまた、本質的に自己生産的に行われ得るようになる。表６に基づいた、本発明による工程の上記例に対応する全材料収支は以下のようになる。実際的な商業ベースの生産では、第１および第２の反応装置からなる単一のユニットは、毎時２５〜２００メートルトン、とくに５０〜１５０メートルトンを生産することができる。大量生産ベースでは、このようなユニットのいくつかが並列に配置される。第１ステージの反応装置への１回分の供給量は、スクラップや銑鉄、予め還元された鉱石のような炭化鉄材料以外の成分を５０％まで含み得る。この場合、もし１回分の供給量のうちに非炭化物の部分が相当あれば、たとえば天然ガスやオイル、石炭を燃焼させることによる補助エネルギの供給が一般に要求される。工程を別個の二つのステージに分離するとともに、連続定常運転時に第１ステージの濃度勾配を維持する必要をなくすことによって、工程の操作および反応容器の設計がかなり単純化される。十分に混合された工程を操作するのは非常に容易である。このように工程の段階を分離することによって、第２の精錬段階で発生したガスのエネルギが、第２の段階の反応を自己生産的なものにするのに必要でなく、第１の溶融段階を自己生産的なものにするのに必要なエネルギを提供するために、十分に利用され得るということになる。このように第２ステージからの一酸化炭素が第１ステージで十分に利用されることにより、工程のガスを適切な場所で適切に使用するという従来技術の問題が解決されている。また、工程を二つのステージに分離することにより、取瓶付きの炉あるいは連続鋳造工程を有する特定の製鋼工場の必要に応じて、精錬ステージが連続式あるいは半連続式またはバッチ式になる。完全に周囲を取り囲むことによって、この創意工夫に富んだシステムは実質的に汚染を無くし、第１ステージからの微粒子は捕捉されて工程中に戻され、二酸化炭素を多量に含む排気は冷却されて、他の使用もしくは販売のために集められる。連続運転のために、年間能力のトン当たりのコストを低減できる。本質的に自己生産性の工程であるために、運転コストを他の製鋼工程より低くできる。コストを大きく上昇させることなく、工程が、用意されたスクラップを最少の補助燃料で利用できる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９７年２月２６日【補正内容】請求の範囲１．第１の反応装置の液状炭化鉄浴内への供給材料に含まれた炭化鉄を溶融して液状にし、液状の炭化鉄浴内に酸素を導入して、供給材料の炭素含有量と最終の所望の鋼の炭素含有量との中間の炭素含有量を有する炭化鉄合金を第１の反応装置内で生成し、第２の反応装置内で液状の中間炭化鉄合金を精錬して、所望の最終炭素含有量を有する鋼にする、炭化鉄を鋼に変える製法。２．第１の反応装置の炭化鉄浴が十分に混合されており、第２の反応装置の液体金属浴が本質的に中心部を通って流れるようになっている、クレーム１に記載の製法。３．工程が連続的に実行されている、クレーム１または２に記載の製法。４．第２の反応装置における液体金属浴の反応が、該液体金属浴の液面下への酸素の導入によって促進されており、自己生産的に実行されている、クレーム１に記載の製法。５．第２の反応装置における液体金属浴の反応が、該液体金属浴の液面下への酸素の導入によって促進されており、自己生産的に実行されている、クレーム２に記載の製法。６．第２の反応装置で発生した一酸化炭素が集められるとともに、外気および他の酸素源から遮断され、第１の反応装置内で酸素とともに燃焼するようになっている、クレーム４に記載の製法。７．第２の反応装置で発生した一酸化炭素が集められるとともに、外気および他の酸素源から遮断され、第１の反応装置内で酸素とともに燃焼するようになっている、クレーム５に記載の製法。８．第１の反応装置内の金属浴の上に重ねて泡状のスラグ層を形成し、第２の反応装置からの一酸化炭素を泡状のスラグ層内で燃焼させる工程をさらに備えた、クレーム６に記載の製法。９．第１の反応装置内の金属浴の上に重ねて泡状のスラグ層を形成し、第２の反応装置からの一酸化炭素を泡状のスラグ層内で燃焼させる工程をさらに備えた、クレーム７に記載の製法。１０．供給材料が、少なくとも約５５０°Ｃまで予熱された本質的に炭化鉄であり、第１の反応装置で発生した一酸化炭素が泡状のスラグ層内で燃焼し、第１の反応装置内での反応が本質的に自己生産的である、クレーム８に記載の製法。１１．供給材料が、鉄を基にするスクラップを約５０重量％まで含んでおり、供給材料の残りが本質的に炭化鉄である、クレーム８に記載の製法。１２．供給材料が、少なくとも約５５０°Ｃまで予熱された本質的に炭化鉄であり、第１の反応装置で発生した一酸化炭素が泡状のスラグ層内で燃焼し、第１の反応装置内での反応が本質的に自己生産的である、クレーム９に記載の製法。１３．各工程が連続的に実行されている、クレーム１０に記載の製法。１４．各工程が連続的に実行されている、クレーム１２に記載の製法。１５．各々の長さ方向に間隔を隔てて配置された第１および第２の長く延びた反応装置の金属浴内に酸素を導入するとともに、第１の反応装置で生成した中間炭化鉄合金が、第２の反応装置に導入される前にスラグを取り除かれるようになっている、クレーム２に記載の製法。１６．第１の反応装置の金属浴の液面下に酸素を導入することによって発生した一酸化炭素を、第１の反応装置に含まれた泡状のスラグの表面下で後燃焼させる工程をさらに備えた、クレーム１５に記載の製法。１７．第１の反応装置で発生したオフガスのかなりの熱を使用して供給材料中の炭化鉄を予熱する工程をさらに備えた、クレーム１６に記載の製法。１８．液状炭化鉄浴内の供給材料に含まれた炭化鉄を溶融して溶解し、スラグを生成するために、脈石と結合する石灰を含む融剤を加え、液状の炭化鉄浴内に酸素を導入して、一酸化炭素反応生成物を生成し、炭化鉄浴内で発生した一酸化炭素を使用して、炭化鉄浴の最上面の上に重なりかつ前記一酸化炭素を含む泡状のスラグ層を形成し、泡状のスラグ層内で一酸化炭素を燃焼する工程を備えた、炭化鉄とシリカおよびアルミナを有する脈石とを含む供給材料から炭化鉄合金を生成する方法。１９．泡状のスラグ層が、炭化鉄浴の最上面に沿って実質的に均等な厚みを有している、クレーム１８に記載の方法。２０．第１および第２のそれぞれ長く延びた反応装置を用意するとともに、第１の反応装置内に液状の炭化鉄浴を用意し、第１の反応装置内の液体金属浴の液面下に微粒子状の炭化鉄を導入し、第１の反応装置の長さおよび幅方向に沿って間隔を隔てて配置された複数の位置から浴内に酸素を導入し、炭素と酸素の反応によって金属浴から炭素酸化物を放出させることにより、第１の反応装置内の液体金属浴を攪拌して十分に混合された状態にし、第１の反応装置内への炭化鉄および酸素の導入を続行して、約０．５％〜約２％の中間炭素量を含む金属浴に定常状態の反応条件を提供し、液状の中間炭化鉄合金を第２の反応装置に移送し、液体金属導入端部における中間炭化鉄合金の炭素含有量から第２の反応装置の液体金属出口端部における最終の所望の鋼の炭素含有量に至るまでの反応装置の長さ方向に沿った炭素勾配に本質的に中心部の流れを提供するように、第２の反応装置の長さ方向に沿って間隔を隔てて配置された複数の位置から第２の反応装置の金属浴内に酸素を導入し、液状の中間炭化鉄合金を自己生産的に精錬して最終の所望の鋼の炭素含有量にし、第２の反応装置で発生した一酸化炭素ガスを集めて、第１の反応装置内で酸素とともに燃焼させるようにしたことを含む、約０．０１％〜約０．５％の炭素含有量を有する鋼に炭化鉄を変える製法。２１．第１の反応装置に供給された炭化鉄を少なくとも約５５０°Ｃの温度まで予熱するとともに、第１の反応装置の金属浴の上に重ねて泡状のスラグ層を生成する工程をさらに備え、第２の反応装置からの一酸化炭素と第１の反応装置で発生した一酸化炭素とが泡状のスラグ層内で燃焼して、第１の反応装置内において本質的に自己生産的な反応をもたらすようになっている、クレーム２０に記載の製法。２２．第１の反応装置に供給される炭化鉄が、第１の反応装置内の一酸化炭素を燃焼させることにより発生したガスを用いて予熱されるようになっている、クレーム２１に記載の製法。２３．各工程が連続的に実行されている、クレーム２０，２１および２２のいずれかに記載の製法。２４．第１の反応装置内で行われた反応により放出された微粒子を集めるとともに、これらを第１の反応装置に戻す工程をさらに備えた、クレーム２０，２１および２２のいずれかに記載の製法。２５．鋼を製造するための自己生産的な製法であって、幅方向よりも長さ方向にかなり長く延びた最終の酸素精錬用の反応装置を用意するとともに、約０．５重量％〜約２．０重量％の炭素含有量を有し、部分的に脱炭されかつ実質的にスラグのない液状炭化鉄合金を前記精錬用反応装置の入口端部に導入し、前記精錬用応装置の液体金属内において間隔を隔てた位置に酸素を導入することによって、前記精錬用反応装置を該反応装置の長さ方向に間隔を隔てた一連のサブゾーンに分割し、これにより一酸化炭素を発生させて、後方での混合を最少にする導入酸素回りの垂直運動および循環運動を各サブゾーン内の液体金属に与えるとともに、一方のサブゾーンから次のサブゾーンまで下流に液体金属が流れる際に、最後のサブゾーンにおける炭素含有量が約０．０１％〜約０．５％になるような炭素勾配を各サブゾーン間に確立させた、ことを特徴とする鋼を製造するための自己生産的な製法。２６．最終の精錬用の反応装置で発生した一酸化炭素の少なくとも大部分が集められるとともに、この集められた一酸化炭素が、前記精錬用反応装置に対して液体金属を供給する溶融・脱炭用反応装置内で酸素とともに燃焼させられる、クレーム２５に記載の製法。２７．工程が連続的に実行されるとともに、液体金属が、最終の精錬用反応装置内において本質的に中心部を通る流れで流れている、クレーム２６に記載の製法。２８．最終の精錬用の反応装置における工程がセミバッチ方式で行われている、クレーム２６に記載の製法。２９．溶融・脱炭用反応装置内の工程がセミバッチ方式で行われており、溶融・脱炭用反応装置内で生成された液体金属が集められるとともに、工程が連続的に実行される最終の精錬用反応装置に前記液体金属が送られるようになっている、クレーム２６に記載の製法。３０．液体金属の中心部の流速が少なくとも毎分約０．５メータである、クレーム２７に記載の製法。３１．最終の精錬用反応装置における金属流路の長さが該金属流路の幅の少なくとも約１０倍である、クレーム３０に記載の製法。３２．最終の精錬用反応装置内に少なくとも６つのサブゾーンが存在している、クレーム３１に記載の製法。３３．各工程が連続的に実行されるとともに、液体金属が、最終の精錬用反応装置内において本質的に中心部を通る流れで流れている、クレーム２６に記載の製法。３４．液体金属の中心部の流速が少なくとも毎分約０．５メータであり、最終の精錬用反応装置における金属流路の長さが該金属流路の幅の少なくとも約１０倍であって、最終の精錬用反応装置内に少なくとも６つのサブゾーンが存在している、クレーム３３に記載の製法。３５．最終の精錬用反応装置における反応か十分に混合された反応である、クレーム２６に記載の製法。３６．溶融・脱炭用反応装置内の液体金属層の上にスラグ層を形成し、液状炭化鉄合金層内に酸素を導入して、炭素と酸素の反応により一酸化炭素を発生させ、発生した一酸化炭素を用いてスラグ層を泡立たせ、溶融・脱炭用反応装置および最終の精錬用反応装置内で発生した一酸化炭素を泡状のスラグ層内で燃焼させる工程をさらに備えた、クレーム２６に記載の製法。３７．（削除）３８．（削除）３９．囲繞されかつ長く延びた第１の溶融・脱炭用反応装置と、囲繞されかつ長く延びた第２の精錬用反応装置とを用意し、前記第１の反応装置内に液状炭化鉄合金浴を設けるとともに、該液状炭化鉄合金浴の上に重なる泡状のスラグ層を形成し、予熱された微粒子状の炭化鉄を液状炭化鉄合金浴内に導入し、液状炭化鉄合金浴内に酸素を導入し、これにより浴を脱炭して、一酸化炭素と、最終の所望の炭素含有量よりも高い炭素含有量を有する液状中間炭化鉄合金とを生成し、第２の反応装置の液状炭化鉄合金内に酸素を導入し、これにより合金を脱炭して一酸化炭素を生成し、第２の反応装置内に他の酸素源が入るのを実質的に排除し、第２の反応装置内に発生した一酸化炭素を集め、第２の反応装置からの一酸化炭素を第１の反応装置内に導入し、泡状のスラグ内に導入された酸素とともに、実質的にすべての一酸化炭素を第１の反応装置の泡状のスラグ内で燃焼させ、第１の反応装置内の液状炭化鉄合金の炭素含有量が、第２の反応装置内への液状炭化鉄合金の導入に対する所望値に達するまで、十分に混合された状態でかつ本質的に自己生産的に第１の反応装置内での反応を続行し、第１の反応装置内の液状炭化鉄合金からスラグを取り除くとともに、スラグが取り除かれた液状炭化鉄合金を第２の反応装置内に導入するようにした、製鋼法。４０．（削除）４１．主として約０．５〜約２重量％の炭素からなり、かつ実質的にスラグのない液体金属の供給から本質的に自己生産的に鋼を製造する装置であって、幅よりも長さがかなり長い最終の精錬用反応装置と、炭素を約０．０１重量％〜約０．５重量％まで減少させるために、最終の精錬用反応装置内の液体金属浴の液面下に酸素を導入する手段と、液体金属浴の液面下に導入された酸素以外の酸素を最終の精錬用反応装置から取り除く手段と、液体金属浴から発生した一酸化炭素ガスを集める手段と、を備えた製造装置。４２．最終の精錬用反応装置の金属流路の長さが、該金属流路の幅の少なくとも約１０倍であり、実質的に均等間隔で配置された少なくとも６個の酸素導入用羽口が設けられている、クレーム４１に記載の装置。４３．最終の精錬用反応装置に供給する液状炭化鉄合金を製造するための長く延びた溶融・脱炭用反応装置をさらに備え、前記溶融・脱炭用反応装置が、最終の精錬用反応装置で発生し集められた一酸化炭素を燃焼させるための燃焼手段を有している、クレーム４１に記載の装置。４４．溶融・脱炭用反応装置内の液体金属浴の上に重なる泡状のスラグ層内で一酸化炭素を燃焼させるように、一酸化炭素燃焼手段が水平方向から下向きに向けられている、クレーム４３に記載の装置。４５．溶融・脱炭用反応装置においてその長さ方向に間隔を隔てた位置から該溶融・脱炭用反応装置内の液体金属浴に酸素を導入する手段をさらに備えた、クレーム４４に記載の装置。４６．泡状のスラグ層の液面下に酸素を導入して、液体金属浴からの一酸化炭素を該スラグ層内で燃焼させるように設けられた複数の後燃焼用酸素ランスをさらに備えた、クレーム４５に記載の装置。４７．溶融・脱炭用反応装置内の液体金属浴の液面下に微粒子状の炭化鉄を導入する手段をさらに備えた、クレーム４６に記載の装置。４８．溶融・脱炭用反応装置の壁面に設けられ、反応装置に補充熱エネルギを与えるための少なくとも一つの酸素燃料バーナをさらに備えた、クレーム４７に記載の装置。４９．耐熱壁を有する第１の溶融・脱炭用反応装置と、第１の反応装置内に液状炭化鉄浴および泡状のスラグ層を供給する手段と、微粒子状の炭化鉄を第１の反応装置内に導入する手段と、第１の反応装置内の複数の位置において液状炭化鉄浴内に酸素を導入する手段と、第１の反応装置内の複数の位置において液状炭化鉄浴の液面上方に後燃焼用酸素を導入する手段と、第１の反応装置内の液状炭化鉄浴の上方に一酸化炭素を導入して、酸素とともに燃焼させる手段と、第１の反応装置内で一酸化炭素ガスの燃焼により生成した二酸化炭素を多量に含むオフガスを集めるとともに、オフガスの相当の熱を利用して供給炭化鉄を予熱する手段と、第１の反応装置内の液状炭化鉄浴から放出された微粒子を集め、該微粒子を第１の反応装置に戻す手段と、第１の反応装置で生成された液状炭化鉄合金を受け入れるように設けられるとともに耐熱壁を有する、長く延びかつ分離された第２の精錬用反応装置と、第２の反応装置の長さ方向に沿って間隔を隔てた位置から液状炭化鉄合金内に酸素を導入する手段と、第２の反応装置で発生した一酸化炭素ガスを集めて冷却するとともに、該一酸化炭素ガスを第１の反応装置に移送して該第１の反応装置内部の酸素とともに燃焼させる手段と、第２の反応装置内で生成した液状の鋼の最終製品を集める手段と、を備えた炭化鉄から鋼を製造する設備。５０．第１の反応装置内に後燃焼用酸素を導入する手段が、第１の反応装置内の泡状スラグの液面下に後燃焼用酸素を導入するように設けられており、第２の反応装置から第１の反応装置に移送された一酸化炭素を燃焼させる手段が、泡状のスラグの表面下で一酸化炭素を燃焼させるように設けられている、クレーム４９に記載の設備。５１．第２の反応装置からの一酸化炭素を第１の反応装置内で燃焼させる手段が、第１の反応装置の壁面に設けられかつ水平方向から下方に向けられた酸素・一酸化炭素バーナである、クレーム４９に記載の設備。５２．第２の反応装置の出口端部が入口端部よりも低くなっている、クレーム４９に記載の設備。５３．第１の反応装置の壁面に取り付けられるとともに、炭化鉄および任意のスクラップを溶融するのを助けるように設けられた少なくとも一つの酸素／燃料バーナをさらに備えた、クレーム４９に記載の設備。５４．第１および第２の反応装置内に酸素を導入する手段が、ガスで覆われた(g as-shrouded)羽口である、クレーム４９に記載の設備。５５．第１および第２の反応装置内には少なくとも６個の羽口がそれぞれ設けられている、クレーム５４に記載の設備。５６．第１の反応装置の出口端部近傍に、スラグを取り除くためのスラグポートをさらに備えた、クレーム４９に記載の設備。５７．スラグを取り除くためのスラグポートを第２の反応装置にさらに備えた、クレーム５６に記載の設備。５８．液状炭化鉄合金の製品を外気に実質的にさらすことなく、第１の反応装置から第２の反応装置に液状炭化鉄合金を移送する手段をさらに備えた、クレーム４９に記載の設備。５９．工程が連続的に実行される、クレーム４ないし９、１１、１５ないし１９、２５、３５ないし３７および３９のいずれか一つに記載の方法。６０．液状炭化鉄合金内への酸素の導入が、その液面上方から、あるいはその液面下方から、または液面の上方および下方の双方から行われる、クレーム１５，２５，３６，３７および３９のいずれかに記載の方法。６１．第１および第２の反応装置それぞれの金属浴内への酸素の導入が、各々の金属浴の液面上方から、あるいは各々の金属浴の液面下方から、または各々の金属浴の液面の上方および下方の双方から行われる、クレーム２０に記載の方法。６２．最終の精錬用反応装置の液体金属浴内において、その液面上方から、あるいはその液面下方から、またはその液面の上方および下方の双方から酸素を導入する手段を有している、クレーム４１に記載の装置。６３．最終の精錬用反応装置および溶融・脱炭用反応装置にそれぞれ含まれた液体金属浴内において、各金属浴の液面上方から、あるいは各金属浴の液面下方から、または各金属浴の液面の上方および下方の双方から酸素を導入する手段を有している、クレーム４５に記載の装置。６４．第１および第２の反応装置のそれぞれの液状炭化鉄浴内に酸素を導入する手段が、各液状炭化鉄浴の液面上方から、あるいは各液状炭化鉄浴の液面下方から、または各液状炭化鉄浴の液面の上方および下方の双方から酸素を導入する手段を備えている、クレーム４９に記載の装置。６５．ａ．鉄を主成分とした溶融金属浴を含む第１の反応装置を提供することと、ｂ．炭化鉄を含む材料を浴に供給することによって、溶融浴に炭素を導入することと、ｃ．炭素が導入される速度と本質的に同じ速度で浴から炭素を取り除くために、炭素が導入される速度と化学量的に関係する速度で溶融金属浴に酸素を導入することと、ｄ．結果として生じる炭化鉄合金を、分離された第２の酸素精錬用反応装置に供給し、該第２の反応装置内で炭化鉄合金を鋼に精錬することと、を備えた炭化鉄から鋼を製造する方法。６６．第１の反応装置内の浴の一定の液面を維持するために、溶融金属が第１の反応装置から外に出て行っている、クレーム６５に記載の方法。６７．第１の反応装置内の浴に対する炭化鉄を含む材料の供給は、溶融金属が反応装置から出ている時間の少なくとも一部の間に行われている、クレーム６５に記載の方法。６８．第１の反応装置から出た溶融金属の炭素含有量が、炭化鉄を含む供給材料の炭素含有量と最終の所望の鋼の炭素含有量との中間である、クレーム６６および６７のいずれかに記載の方法。６９．最終の精錬用反応装置が、反応装置の供給端部近傍の第１の部分と、反応装置の出口端部近傍の第２の部分とを備え、反応装置の第１の部分に含まれた液体金属浴の幅および深さが、反応装置の第２の部分に含まれた液体金属浴の幅および深さよりも大きい、クレーム４１に記載の装置。７０．反応装置の第１の部分に含まれた液体金属浴の長さが、反応装置の第２の部分に含まれた液体金属浴の長さよりも長い、クレーム６９に記載の装置。【手続補正書】【提出日】１９９７年７月２２日【補正内容】特許請求の範囲１．第１の反応装置の液状炭化鉄浴内への供給材料に含まれた炭化鉄を溶融して溶解し、液状の炭化鉄浴内に酸素を導入して、供給材料の炭素含有量と最終の所望の鋼の炭素含有量との中間の炭素含有量を有する炭化鉄合金を第１の反応装置内で生成し、第２の反応装置内で液状の中間炭化鉄合金を精錬して、所望の最終の炭素含有量を有する鋼にする、ことを特徴とする炭化鉄を鋼に変える製法。２．第１の反応装置内の炭化鉄浴が十分に混合されており、第２の反応装置内の液体金属浴が本質的に中心部を通って流れるようになっている、ことを特徴とするクレーム１に記載の製法。３．第２の反応装置における液体金属浴の反応が、該液体金属浴の液面下への酸素の導入によって促進されており、自己生産的に実行されている、ことを特徴とするクレーム１に記載の製法。４．第２の反応装置で発生した一酸化炭素が集められるとともに、外気および他の酸素源から遮断され、第１の反応装置内で酸素とともに燃焼するようになっている、ことを特徴とするクレーム３に記載の製法。５．第１の反応装置内の金属浴の上に重ねて泡状のスラグ層を形成し、第２の反応装置からの一酸化炭素を泡状のスラグ層内で燃焼させる工程をさらに備えた、ことを特徴とするクレーム４に記載の製法。６．供給材料が、少なくとも約５５０°Ｃまで予熱された本質的に炭化鉄であり、第１の反応装置で発生した一酸化炭素が泡状のスラグ層内で燃焼し、第１の反応装置内での反応が本質的に自己生産的である、ことを特徴とするクレーム５に記載の製法。７．各工程が連続的に実行されている、ことを特徴とするクレーム６に記載の製法。８．各々の長さ方向に間隔を隔てて配置された第１および第２の長く延びた反応装置の各金属浴内に酸素を導入するとともに、第１の反応装置で生成した中間炭化鉄合金が、第２の反応装置に導入される前にスラグを取り除かれるようになっている、ことを特徴とするクレーム２に記載の製法。９．第１の反応装置の金属浴の液面下に酸素を導入することによって発生した一酸化炭素を、第１の反応装置に含まれた泡状のスラグの表面下で後燃焼させる工程をさらに備えた、ことを特徴とするクレーム８に記載の製法。１０．第１の反応装置で発生したオフガスのかなりの熱を使用して供給材料中の炭化鉄を予熱する工程をさらに備えた、ことを特徴とするクレーム９に記載の製法。１１．第１の反応装置内で行われた反応により放出された微粒子を集めるとともに、これらを第１の反応装置に戻す工程をさらに備えた、ことを特徴とするクレーム６に記載の製法。１２．鋼を製造するための自己生産的な製法であって、幅方向よりも長さ方向にかなり長く延びた最終の酸素精錬用の反応装置を用意するとともに、約０．５重量％〜約２重量％の炭素含有量を有し、部分的に脱炭されかつ実質的にスラグのない液状炭化鉄合金を前記精錬用反応装置の入口端部に導入し、前記精錬用応装置の液体金属内において間隔を隔てた位置に酸素を導入することによって、前記精錬用反応装置を該反応装置の長さ方向に間隔を隔てた一連のサブゾーンに分割し、これにより一酸化炭素を発生させ、導入酸素回りの垂直運動および循環運動を各サブゾーン内の液体金属に与えて、後方での混合を最少にするとともに、一方のサブゾーンから次のサブゾーンまで下流に液体金属が流れる際に、最後のサブゾーンにおける炭素含有量が約０．０１％〜約０．５％になるような炭素勾配を各サブゾーン間に確立させた、ことを特微とする鋼を製造するための自己生産的な製法。１３．囲繞されかつ長く延びた第１の溶融・脱炭用反応装置を用意し、第１の反応装置内に液状炭化鉄合金浴を設けるとともに、該液状炭化鉄合金浴の上に重なる泡状のスラグ層を形成し、予熱された微粒子状の炭化鉄を液体浴内に導入し、液体浴内に酸素を導入し、これにより浴を脱炭して、一酸化炭素を発生させ、最終の精錬用反応装置からの一酸化炭素を第１の反応装置内に導入し、泡状のスラグ内に導入された酸素とともに、実質的にすべての一酸化炭素を泡状のスラグ内で燃焼させ、第１の反応装置内の液状炭化鉄合金の炭素含有量が、最終の精錬用反応装置内への液状炭化鉄合金の導入に対する所望値に達するまで、十分に混合された状態でかつ本質的に自己生産的に第１の反応装置内での反応を続行し、第１の反応装置内の液状炭化鉄合金からスラグを取り除くとともに、スラグが取り除かれた液状炭化鉄合金を最終の精錬用反応装置内に導入するようにした、ことを特徴とするクレーム１２に記載の製法。１４．反応装置内での工程がセミ・バッチ方式で行われている、ことを特徴とするクレーム１３に記載の製法。１５．耐熱壁を有する第１の溶融・脱炭用反応装置と、第１の反応装置内に液状炭化鉄浴および泡状のスラグ層を供給する手段と、微粒子状の炭化鉄を第１の反応装置内に導入する手段と、第１の反応装置内の複数の位置において液状炭化鉄浴内に酸素を導入する手段と、第１の反応装置内の複数の位置において液状炭化鉄浴の液面上方に後燃焼用酸素を導入する手段と、第１の反応装置内の液状炭化鉄浴の上方に一酸化炭素を導入して、酸素とともに燃焼させる手段と、第１の反応装置で生成された液状炭化鉄合金を受け入れるように設けられるとともに耐熱壁を有する、長く延びかつ分離された第２の精錬用反応装置と、第２の反応装置の長さ方向に沿って間隔を隔てた位置から液状炭化鉄合金内に酸素を導入する手段と、を備えた炭化鉄から鋼を製造するための装置。１６．耐熱壁を有する第１の溶融・脱炭用反応装置と、第１の反応装置内で一酸化炭素ガスの燃焼により生成した二酸化炭素を多量に含むオフガスを集めるとともに、オフガスの相当の熱を利用して供給炭化鉄を予熱する手段と、第１の反応装置内の液状炭化鉄浴から放出された微粒子を集め、該微粒子を第１の反応装置に戻す手段と、第２の反応装置で発生した一酸化炭素ガスを集めて冷却するとともに、該一酸化炭素ガスを第１の反応装置に移送して該第１の反応装置内部の酸素とともに燃焼させる手段と、第２の反応装置内で生成した最終の液状鋼の製品を集める手段と、を備えたクレーム１５に記載の装置。１７．第２の反応装置からの一酸化炭素を第１の反応装置内で燃焼させる手段が、第１の反応装置の壁面に設けられかつ水平方向から下方に向けられた酸素・一酸化炭素バーナである、ことを特徴とするクレーム１６に記載の装置。１８．第１および第２の反応装置それぞれの金属浴内への酸素の導入が、各々の金属浴の液面上方から、あるいは各々の金属浴の液面下方から、または各々の金属浴の液面の上方および下方の双方から行われる、ことを特徴とするクレーム１６に記載の装置。１９．第１の反応装置の出口端部近傍に、該第１の反応装置からスラグを取り除くためのスラグポートをさらに備えた、クレーム１６に記載の装置。２０．第２の反応装置の出口端部が入口端部よりも低くなっており、第２の反応装置の金属流路の長さが該金属流路の幅の少なくとも約１０倍である、クレーム１６に記載の装置。【手続補正書】【提出日】１９９７年７月２４日【補正内容】特許請求の範囲１．炭化鉄を鋼に変える製法であって、第１の反応装置の液状炭化鉄浴内への供給材料に含まれた炭化鉄を溶融して溶解し、液状の炭化鉄浴内に酸素を導入して、供給材料の炭素含有量と最終の所望の鋼の炭素含有量との中間の炭素含有量を有する炭化鉄合金を第１の反応装置内で生成し、第２の反応装置内で液状の中間炭化鉄合金を精錬して、所望の最終の炭素含有量を有する鋼にする、ことを特徴とする炭化鉄を鋼に変える製法。２．第１の反応装置内の炭化鉄浴が十分に混合されており、第２の反応装置内の液体金属浴が本質的に中心部を通って流れるようになっている、ことを特徴とするクレーム１に記載の製法。３．第２の反応装置における液体金属浴の反応が、該液体金属浴の液面下への酸素の導入によって促進されており、自己生産的に実行されている、ことを特徴とするクレーム１に記載の製法。４．第２の反応装置で発生した一酸化炭素が集められるとともに、外気および他の酸素源から遮断され、第１の反応装置内で酸素とともに燃焼するようになっている、ことを特徴とするクレーム３に記載の製法。５．第１の反応装置内の金属浴の上に重ねて泡状のスラグ層を形成し、第２の反応装置からの一酸化炭素を泡状のスラグ層内で燃焼させる工程をさらに備えた、ことを特徴とするクレーム４に記載の製法。６．供給材料が、少なくとも約５５０°Ｃまで予熱された本質的に炭化鉄であり、第１の反応装置で発生した一酸化炭素が泡状のスラグ層内で燃焼し、第１の反応装置内での反応が本質的に自己生産的である、ことを特徴とするクレーム５に記載の製法。７．各工程が連続的に実行されている、ことを特徴とするクレーム６に記載の製法。８．各々の長さ方向に間隔を隔てて配置された第１および第２の長く延びた反応装置の各金属浴内に酸素が導入されるとともに、第１の反応装置で生成した中間炭化鉄合金が、第２の反応装置に導入される前にスラグを取り除かれるようになっている、ことを特徴とするクレーム２に記載の製法。９．第１の反応装置の金属浴の液面下に酸素を導入することによって発生した一酸化炭素を、第１の反応装置に含まれた泡状のスラグの表面下で後燃焼させる工程をさらに備えた、ことを特徴とするクレーム８に記載の製法。１０．第１の反応装置で発生したオフガスのかなりの熱を使用して供給材料中の炭化鉄を予熱する工程をさらに備えた、ことを特徴とするクレーム９に記載の製法。１１．第１の反応装置内で行われた反応により放出された微粒子を集めるとともに、これらを第１の反応装置に戻す工程をさらに備えた、ことを特徴とするクレーム６に記載の製法。１２．鋼を製造するための自己生産的な製法であって、幅方向よりも長さ方向にかなり長く延びた最終の酸素精錬用の反応装置を設けるとともに、約０．５重量％〜約２重量％の炭素含有量を有し、部分的に脱炭されかつ実質的にスラグのない液状炭化鉄合金を前記精錬用反応装置の入口端部に導入し、前記精錬用応装置の液体金属内において間隔を隔てた位置に酸素を導入することによって、前記精錬用反応装置を該反応装置の長さ方向に間隔を隔てた一連のサブゾーンに分割し、これにより一酸化炭素を発生させ、導入酸素回りの垂直運動および循環運動を各サブゾーン内の液体金属に与えて、後方での混合を最少にするとともに、一方のサブゾーンから次のサブゾーンまで下流に液体金属が流れる際に、最後のサブゾーンにおける炭素含有量が約０．０１％〜約０．５％になるような炭素勾配を各サブゾーン間に確立させた、ことを特徴とする鋼を製造するための自己生産的な製法。１３．囲繞されかつ長く延びた第１の溶融・脱炭用反応装置を用意し、第１の反応装置内に液状炭化鉄合金浴を設けるとともに、該液状炭化鉄合金浴の上に重なる泡状のスラグ層を形成し、予熱された微粒子状の炭化鉄を液体浴内に導入し、液体浴内に酸素を導入し、これにより浴を脱炭して、一酸化炭素を発生させ、最終の精錬用反応装置からの一酸化炭素を第１の反応装置内に導入し、泡状のスラグ内に導入された酸素とともに、実質的にすべての一酸化炭素を泡状のスラグ内で燃焼させ、第１の反応装置内の液状炭化鉄合金の炭素含有量が、最終の精錬用反応装置内への液状炭化鉄合金の導入に対する所望値に達するまで、十分に混合された状態でかつ本質的に自己生産的に第１の反応装置内での反応を続行し、第１の反応装置内の液状炭化鉄合金からスラグを取り除くとともに、スラグが取り除かれた液状炭化鉄合金を最終の精錬用反応装置内に導入するようにした、ことを特徴とするクレーム１２に記載の製法。１４．反応装置内での工程がセミ・バッチ方式で行われている、ことを特徴とするクレーム１３に記載の製法。１５．炭化鉄から鋼を製造するための装置であって、耐熱壁を有する第１の溶融・脱炭用反応装置と、第１の反応装置内に液状炭化鉄浴および泡状のスラグ層を供給する手段と、微粒子状の炭化鉄を第１の反応装置内に導入する手段と、第１の反応装置内の複数の位置において液状炭化鉄浴内に酸素を導入する手段と、第１の反応装置内の複数の位置において液状炭化鉄浴の液面上方に後燃焼用酸素を導入する手段と、第１の反応装置内の液状炭化鉄浴の上方に一酸化炭素を導入して、酸素とともに燃焼させる手段と、第１の反応装置で生成された液状炭化鉄合金を受け入れるように設けられるとともに耐熱壁を有する、長く延びかつ分離された第２の精錬用反応装置と、第２の反応装置の長さ方向に沿って間隔を隔てた位置から液状炭化鉄合金内に酸素を導入する手段と、を備えた炭化鉄から鋼を製造するための装置。１６．耐熱壁を有する第１の溶融・脱炭用反応装置と、第１の反応装置内で一酸化炭素ガスの燃焼により生成した二酸化炭素を多量に含むオフガスを集めるとともに、オフガスの相当の熱を利用して供給炭化鉄を予熱する手段と、第１の反応装置内の液状炭化鉄浴から放出された微粒子を集め、該微粒子を第１の反応装置に戻す手段と、第２の反応装置で発生した一酸化炭素ガスを集めて冷却するとともに、該一酸化炭素ガスを第１の反応装置に移送して該第１の反応装置内部の酸素とともに燃焼させる手段と、第２の反応装置内で生成した最終の液状鋼の製品を集める手段と、を備えたクレーム１５に記載の装置。１７．第１および第２の反応装置それぞれの金属浴内への酸素の導入が、各々の金属浴の液面上方から、あるいは各々の金属浴の液面下方から、または各々の金属浴の液面の上方および下方の双方から行われる、ことを特徴とするクレーム１６に記載の装置。１８．第１の反応装置の出口端部近傍に、該第１の反応装置からスラグを取り除くためのスラグポートをさらに備えた、クレーム１６に記載の装置。１９．第２の反応装置の出口端部が入口端部よりも低くなっており、第２の反応装置の金属流路の長さが該金属流路の幅の少なくとも約１０倍である、ことを特徴とするクレーム１６に記載の装置。２０．第２の精錬用反応装置が、反応装置の供給端部近傍の第１の部分と、反応装置の出口端部近傍の第２の部分とを備え、反応装置の第１の部分に含まれた液体金属浴の幅および深さが、反応装置の第２の部分に含まれた液体金属浴の幅および深さよりも大きい、ことを特徴とするクレーム１５に記載の装置。２１．反応装置の第１の部分に含まれた液体金属浴の長さが、反応装置の第２の部分に含まれた液体金属浴の長さよりも短い、ことを特徴とするクレーム２０に記載の装置。２２．炭化鉄から鋼を製造する方法であって、ａ．鉄を主成分とした溶融金属浴を含む第１の反応装置を提供することと、ｂ．炭化鉄を含む材料を浴に供給することによって、溶融浴に炭素を導入することと、ｃ．炭素が導入される速度と本質的に同じ速度で浴から炭素を取り除くために、炭素が導入される速度と化学量的に関係する速度で溶融浴に酸素を導入することと、ｄ．結果として生じる炭化鉄合金を、分離された第２の酸素精錬用反応装置に供給し、該第２の反応装置内で炭化鉄合金を鋼に精錬することと、を備えた炭化鉄から鋼を製造する方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者アセシ・ケー・センハアメリカ合衆国ペンシルベニア州 16066 クランベリー郡ウインドギャップ・ドライブ 808 (72)発明者アキレス・バシリコスアメリカ合衆国ペンシルベニア州 15217 ピッツバーグビーコン・ストリート 6644 (72)発明者ジユ・ツアメリカ合衆国ニューヨーク州 10520 クロトン・オン・ハドソンタブ・コート９アール

Claims

【特許請求の範囲】１．第１の反応装置の液状炭化鉄浴内への供給材料に含まれた炭化鉄を溶融して液状にし、液状の炭化鉄浴内に酸素を導入して、供給材料の炭素含有量と最終の所望の鋼の炭素含有量との中間の炭素含有量を有する炭化鉄合金を第１の反応装置内で生成し、第２の反応装置内で液状の中間炭化鉄合金を精錬して、所望の最終炭素含有量を有する鋼にする、炭化鉄を鋼に変える製法。２．第１の反応装置の炭化鉄浴が十分に混合されており、第２の反応装置の液体金属浴が本質的に中心部を通って流れるようになっている、クレーム１に記載の製法。３．工程が連続的に実行されている、クレーム１または２に記載の製法。４．第２の反応装置における液体金属浴の反応が、該液体金属浴の液面下への酸素の導入によって促進されており、自己生産的に実行されている、クレーム１に記載の製法。５．第２の反応装置における液体金属浴の反応が、該液体金属浴の液面下への酸素の導入によって促進されており、自己生産的に実行されている、クレーム２に記載の製法。６．第２の反応装置で発生した一酸化炭素が集められるとともに、外気および他の酸素源から遮断され、第１の反応装置内で酸素とともに燃焼するようになっている、クレーム４に記載の製法。７．第２の反応装置で発生した一酸化炭素が集められるとともに、外気および他の酸素源から遮断され、第１の反応装置内で酸素とともに燃焼するようになっている、クレーム５に記載の製法。８．第１の反応装置内の金属浴の上に重ねて泡状のスラグ層を形成し、第２の反応装置からの一酸化炭素を泡状のスラグ層内で燃焼させる工程をさらに備えた、クレーム６に記載の製法。９．第１の反応装置内の金属浴の上に重ねて泡状のスラグ層を形成し、第２の反応装置からの一酸化炭素を泡状のスラグ層内で燃焼させる工程をさらに備えた、クレーム７に記載の製法。１０．供給材料が、少なくとも約５５０°Ｃまで予熱された本質的に炭化鉄であり、第１の反応装置で発生した一酸化炭素が泡状のスラグ層内で燃焼し、第１の反応装置内での反応が本質的に自己生産的である、クレーム８に記載の製法。１１．供給材料が、鉄を基にするスクラップを約５０重量％まで含んでおり、供給材料の残りが本質的に炭化鉄である、クレーム８に記載の製法。１２．供給材料が、少なくとも約５５０°Ｃまで予熱された本質的に炭化鉄であり、第１の反応装置で発生した一酸化炭素が泡状のスラグ層内で燃焼し、第１の反応装置内での反応が本質的に自己生産的である、クレーム９に記載の製法。１３．各工程が連続的に実行されている、クレーム１０に記載の製法。１４．各工程が連続的に実行されている、クレーム１２に記載の製法。１５．各々の長さ方向に間隔を隔てて配置された第１および第２の長く延びた反応装置の金属浴内に酸素を導入するとともに、第１の反応装置で生成した中間炭化鉄合金が、第２の反応装置に導入される前にスラグを取り除かれるようになっている、クレーム２に記載の製法。１６．第１の反応装置の金属浴の液面下に酸素を導入することによって発生した一酸化炭素を、第１の反応装置に含まれた泡状のスラグの表面下で後燃焼させる工程をさらに備えた、クレーム１５に記載の製法。１７．第１の反応装置で発生したオフガスのかなりの熱を使用して供給材料中の炭化鉄を予熱する工程をさらに備えた、クレーム１６に記載の製法。１８．液状炭化鉄浴内の供給材料に含まれた炭化鉄を溶融して溶解し、スラグを生成するために、脈石と結合する石灰を含む融剤を加え、液状の炭化鉄浴内に酸素を導入して、一酸化炭素反応生成物を生成し、炭化鉄浴内で発生した一酸化炭素を使用して、炭化鉄浴の最上面の上に重なりかつ前記一酸化炭素を含む泡状のスラグ層を形成し、泡状のスラグ層内で一酸化炭素を燃焼する工程を備えた、炭化鉄とシリカおよびアルミナを有する脈石とを含む供給材料から炭化鉄合金を生成する方法。１９．泡状のスラグ層が、炭化鉄浴の最上面に沿って実質的に均等な厚みを有している、クレーム１８に記載の方法。２０．第１および第２のそれぞれ長く延びた反応装置を用意するとともに、第１の反応装置内に液状の炭化鉄浴を用意し、第１の反応装置内の液体金属浴の液面下に微粒子状の炭化鉄を導入し、第１の反応装置の長さおよび幅方向に沿って間隔を隔てて配置された複数の位置から浴内に酸素を導入し、炭素と酸素の反応によって金属浴から炭素酸化物を放出させることにより、第１の反応装置内の液体金属浴を攪拌して十分に混合された状態にし、第１の反応装置内への炭化鉄および酸素の導入を続行して、約０．５％〜約２％の中間炭素量を含む金属浴に定常状態の反応条件を提供し、液状の中間炭化鉄合金を第２の反応装置に移送し、液体金属導入端部における中間炭化鉄合金の炭素含有量から第２の反応装置の液体金属出口端部における最終の所望の鋼の炭素含有量に至るまでの反応装置の長さ方向に沿った炭素勾配に本質的に中心部の流れを提供するように、第２の反応装置の長さ方向に沿って間隔を隔てて配置された複数の位置から第２の反応装置の金属浴内に酸素を導入し、液状の中間炭化鉄合金を自己生産的に精錬して最終の所望の鋼の炭素含有量にし、第２の反応装置で発生した一酸化炭素ガスを集めて、第１の反応装置内で酸素とともに燃焼させるようにしたことを含む、約０．０１％〜約０．５％の炭素含有量を有する鋼に炭化鉄を変える製法。２１．第１の反応装置に供給された炭化鉄を少なくとも約５５０°Ｃの温度まで予熱するとともに、第１の反応装置の金属浴の上に重ねて泡状のスラグ層を生成する工程をさらに備え、第２の反応装置からの一酸化炭素と第１の反応装置で発生した一酸化炭素とが泡状のスラグ層内で燃焼して、第１の反応装置内において本質的に自己生産的な反応をもたらすようになっている、クレーム２０に記載の製法。２２．第１の反応装置に供給される炭化鉄が、第１の反応装置内の一酸化炭素を燃焼させることにより発生したガスを用いて予熱されるようになっている、クレーム２１に記載の製法。２３．各工程が連続的に実行されている、クレーム２０，２１および２２のいずれかに記載の製法。２４．第１の反応装置内で行われた反応により放出された微粒子を集めるとともに、これらを第１の反応装置に戻す工程をさらに備えた、クレーム２０，２１および２２のいずれかに記載の製法。２５．鋼を製造するための自己生産的な製法であって、幅方向よりも長さ方向にかなり長く延びた最終の精錬用の反応装置を用意するとともに、約０．５重量％〜約２．０重量％の炭素含有量を有しかつ実質的にスラグのない液状炭化鉄合金を前記精錬用反応装置の入口端部に導入し、前記精錬用応装置の液体金属内において間隔を隔てた位置に酸素を導入することによって、前記精錬用反応装置を該反応装置の長さ方向に間隔を隔てた一連のサブゾーンに分割し、これにより一酸化炭素を発生させて、後方での混合を最少にする導入酸素回りの垂直運動および循環運動を各サブゾーン内の液体金属に与えるとともに、一方のサブゾーンから次のサブゾーンまで下流に液体金属が流れる際に、最後のサブゾーンにおける炭素含有量が約０．０１％〜約０．５％になるような炭素勾配を各サブゾーン間に確立させた、ことを特徴とする鋼を製造するための自己生産的な製法。２６．最終の精錬用の反応装置で発生した一酸化炭素の少なくとも大部分が集められるとともに、この集められた一酸化炭素が、前記精錬用反応装置に対して液体金属を供給する溶融・脱炭用反応装置内で酸素とともに燃焼させられる、クレーム２５に記載の製法。２７．工程が連続的に実行されるとともに、液体金属が、最終の精錬用反応装置内において本質的に中心部を通る流れで流れている、クレーム２６に記載の製法。２８．最終の精錬用の反応装置における工程がセミバッチ方式で行われている、クレーム２６に記載の製法。２９．溶融・脱炭用反応装置内の工程がセミバッチ方式で行われており、溶融・脱炭用反応装置内で生成された液体金属が集められるとともに、工程が連続的に実行される最終の精錬用反応装置に前記液体金属が送られるようになっている、クレーム２６に記載の製法。３０．液体金属の中心部の流速が少なくとも毎分約０．５メータである、クレーム２７に記載の製法。３１．最終の精錬用反応装置における金属流路の長さが該金属流路の幅の少なくとも約１０倍である、クレーム３０に記載の製法。３２．最終の精錬用反応装置内に少なくとも６つのサブゾーンが存在している、クレーム３１に記載の製法。３３．各工程が連続的に実行されるとともに、液体金属が、最終の精錬用反応装置内において本質的に中心部を通る流れで流れている、クレーム２６に記載の製法。３４．液体金属の中心部の流速が少なくとも毎分約０．５メータであり、最終の精錬用反応装置における金属流路の長さが該金属流路の幅の少なくとも約１０倍であって、最終の精錬用反応装置内に少なくとも６つのサブゾーンが存在している、クレーム３３に記載の製法。３５．最終の精錬用反応装置における反応が十分に混合された反応である、クレーム２６に記載の製法。３６．溶融・脱炭用反応装置内の液体金属層の上にスラグ層を形成し、液状炭化鉄合金層内に酸素を導入して、炭素と酸素の反応により一酸化炭素を発生させ、発生した一酸化炭素を用いてスラグ層を泡立たせ、溶融・脱炭用反応装置および最終の精錬用反応装置内で発生した一酸化炭素を泡状のスラグ層内で燃焼させる工程をさらに備えた、クレーム２６に記載の製法。３７．長く延びかつ囲繞された最終の精錬用反応装置を用意し、所望の最終の炭素含有量よりも高い炭素含有量を有しかつ実質的にスラグのない液状中間炭化鉄合金を前記精錬用反応装置の入口端部内に導入するとともに、液状炭化鉄合金内に酸素を導入し、これにより合金を脱炭して一酸化炭素を生成させ、他の酸素源が最終の精錬用反応装置に入るのを実質的に排除し、最終の精錬用反応装置で発生した一酸化炭素を集めるようにした、製鋼法。３８．液状炭化鉄合金が、最終の精錬用反応装置内において入口端部から出口端部にかけて減少する炭素含有量を有しかつ中心部を通る流れで連続的に移動する、クレーム３７に記載の製鋼法。３９．囲繞されかつ長く延びた溶融・脱炭用反応装置を用意し、前記溶融・脱炭用反応装置内に液状炭化鉄合金浴を設けるとともに、該液状炭化鉄合金浴の上に重なる泡状のスラグ層を形成し、予熱された微粒子状の炭化鉄を液状炭化鉄合金浴内に導入し、液状炭化鉄合金浴内に酸素を導入し、これにより浴を脱炭して一酸化炭素を発生させ、最終の精錬用反応装置から添加された一酸化炭素を溶融・脱炭用反応装置に導入し、泡状のスラグ内に導入された酸素とともに、実質的にすべての一酸化炭素を泡状のスラグ内で燃焼させ、溶融・脱炭用反応装置内の液状炭化鉄合金の炭素含有量が、最終の精錬用反応装置内への該液状炭化鉄合金の導入に対する所望値に達するまで、十分に混合された状態でかつ本質的に自己生産的に溶融・脱炭用反応装置内での反応を続行し、溶融・脱炭用反応装置内の液状炭化鉄合金からスラグを除くとともに、スラグが除かれた液状炭化鉄合金を最終の精錬用反応装置内に導入するようにした、クレーム３７および３８のいずれかに記載の製鋼法。４０．炭化鉄の供給により形成される炭化鉄浴と、炭化鉄浴内に炭化鉄およびスラグ形成体を導入する手段と、炭化鉄浴内に酸素を導入するためのランス部材とを備え、炭化鉄から炭化鉄合金を製造する反応装置であって、前記炭化鉄浴が、炭化鉄の酸素との反応により生成され、一酸化炭素反応物質を作りだす炭化鉄合金の液状部分と、スラグ生成体の反応によって生成され、結果として生じる液状スラグを一酸化炭素で泡立たせるとともに、炭化鉄合金の前記液状部分の上に重なるスラグ部分とから構成されている、反応装置。４１．主として約０．５〜約２重量％の炭素からなり、かつ実質的にスラグのない液体金属の供給から本質的に自己生産的に鋼を製造する装置であって、幅よりも長さがかなり長い最終の精錬用反応装置と、最終の精錬用反応装置に含まれる液体金属浴内に酸素を導入する手段と、液体金属浴の液面下に導入された酸素以外の酸素を最終の精錬用反応装置から取り除く手段と、液体金属浴から発生した一酸化炭素ガスを集める手段と、を備えた製造装置。４２．最終の精錬用反応装置の金属流路の長さが、該金属流路の幅の少なくとも約１０倍であり、実質的に均等間隔で配置された少なくとも６個の酸素導入用羽口が設けられている、クレーム４１に記載の装置。４３．最終の精錬用反応装置に供給する液状炭化鉄合金を製造するための長く延びた溶融・脱炭用反応装置をさらに備え、前記溶融・脱炭用反応装置が、最終の精錬用反応装置で発生した一酸化炭素を燃焼させるための燃焼手段を有している、クレーム４１に記載の装置。４４．溶融・脱炭用反応装置内の液体金属浴の上に重なる泡状のスラグ層内で一酸化炭素を燃焼させるように、一酸化炭素燃焼手段が水平方向から下向きに向けられている、クレーム４３に記載の装置。４５．溶融・脱炭用反応装置においてその長さ方向に間隔を隔てた位置から該溶融・脱炭用反応装置内の液体金属浴に酸素を導入する手段をさらに備えた、クレーム４４に記載の装置。４６．泡状のスラグ層の液面下に酸素を導入して、液体金属浴からの一酸化炭素を該スラグ層内で燃焼させるように設けられた複数の後燃焼用酸素ランスをさらに備えた、クレーム４５に記載の装置。４７．溶融・脱炭用反応装置内の液体金属浴の液面下に微粒子状の炭化鉄を導入する手段をさらに備えた、クレーム４６に記載の装置。４８．溶融・脱炭用反応装置の壁面に設けられ、反応装置に補充熱エネルギを与えるための少なくとも一つの酸素燃料バーナをさらに備えた、クレーム４７に記載の装置。４９．耐熱壁を有する第１の溶融・脱炭用反応装置と、第１の反応装置内に液状炭化鉄浴および泡状のスラグ層を供給する手段と、微粒子状の炭化鉄を第１の反応装置内に導入する手段と、第１の反応装置内の複数の位置において液状炭化鉄浴内に酸素を導入する手段と、第１の反応装置内の複数の位置において液状炭化鉄浴の液面上方に後燃焼用酸素を導入する手段と、第１の反応装置内の液状炭化鉄浴の上方に一酸化炭素を導入して、酸素とともに燃焼させる手段と、第１の反応装置内で一酸化炭素ガスの燃焼により生成した二酸化炭素を多量に含むオフガスを集めるとともに、オフガスの相当の熱を利用して供給炭化鉄を予熱する手段と、第１の反応装置内の液状炭化鉄浴から放出された微粒子を集め、該微粒子を第１の反応装置に戻す手段と、第１の反応装置で生成された液状炭化鉄合金を受け入れるように設けられた、長く延びかつ耐熱壁を有する第２の精錬用反応装置と、第２の反応装置の長さ方向に沿って間隔を隔てた位置から液状炭化鉄合金内に酸素を導入する手段と、第２の反応装置で発生した一酸化炭素ガスを集めて冷却するとともに、該一酸化炭素ガスを第１の反応装置に移送して該第１の反応装置内部の酸素とともに燃焼させる手段と、第２の反応装置内で生成した液状の鋼の最終製品を集める手段と、を備えた炭化鉄から鋼を製造する設備。５０．第１の反応装置内に後燃焼用酸素を導入する手段が、第１の反応装置内の泡状スラグの液面下に後燃焼用酸素を導入するように設けられており、第２の反応装置から第１の反応装置に移送された一酸化炭素を燃焼させる手段が、泡状のスラグの表面下で一酸化炭素を燃焼させるように設けられている、クレーム４９に記載の設備。５１．第２の反応装置からの一酸化炭素を第１の反応装置内で燃焼させる手段が、第１の反応装置の壁面に設けられかつ水平方向から下方に向けられた酸素・一酸化炭素バーナである、クレーム４９に記載の設備。５２．第２の反応装置の出口端部が入口端部よりも低くなっている、クレーム４９に記載の設備。５３．第１の反応装置の壁面に取り付けられるとともに、炭化鉄および任意のスクラップを溶融するのを助けるように設けられた少なくとも一つの酸素／燃料バーナをさらに備えた、クレーム４９に記載の設備。５４．第１および第２の反応装置内に酸素を導入する手段が、ガスで覆われた(g as-shrouded)羽口である、クレーム４９に記載の設備。５５．第１および第２の反応装置内には少なくとも６個の羽口がそれぞれ設けられている、クレーム５４に記載の設備。５６．第１の反応装置の出口端部近傍に、スラグを取り除くためのスラグポートをさらに備えた、クレーム４９に記載の設備。５７．スラグを取り除くためのスラグポートを第２の反応装置にさらに備えた、クレーム５６に記載の設備。５８．液状炭化鉄合金の製品を外気に実質的にさらすことなく、第１の反応装置から第２の反応装置に液状炭化鉄合金を移送する手段をさらに備えた、クレーム４９に記載の設備。５９．工程が連続的に実行される、クレーム４ないし９、１１、１５ないし１９、２５、３５ないし３７および３９のいずれか一つに記載の方法。６０．液状炭化鉄合金内への酸素の導入が、その液面上方から、あるいはその液面下方から、または液面の上方および下方の双方から行われる、クレーム１５，２５，３６，３７および３９のいずれかに記載の方法。６１．第１および第２の反応装置それぞれの金属浴内への酸素の導入が、各々の金属浴の液面上方から、あるいは各々の金属浴の液面下方から、または各々の金属浴の液面の上方および下方の双方から行われる、クレーム２０に記載の方法。６２．最終の精錬用反応装置の液体金属浴内において、その液面上方から、あるいはその液面下方から、またはその液面の上方および下方の双方から酸素を導入する手段を有している、クレーム４１に記載の装置。６３．最終の精錬用反応装置および溶融・脱炭用反応装置にそれぞれ含まれた液体金属浴内において、各金属浴の液面上方から、あるいは各金属浴の液面下方から、または各金属浴の液面の上方および下方の双方から酸素を導入する手段を有している、クレーム４５に記載の装置。６４．第１および第２の反応装置のそれぞれの液状炭化鉄浴内に酸素を導入する手段が、各液状炭化鉄浴の液面上方から、あるいは各液状炭化鉄浴の液面下方から、または各液状炭化鉄浴の液面の上方および下方の双方から酸素を導入する手段を備えている、クレーム４９に記載の装置。６５．ａ．鉄を主成分とした溶融金属浴を含み、所定の範囲内の液面高さを有する反応装置を提供することと、ｂ．炭化鉄を含む材料を所定の速度で浴に供給することによって、前記所定の速度に比例する速度で溶融浴に炭素を導入することと、ｃ．炭素が導入される速度と本質的に同じ速度で浴から炭素を取り除くために、炭素が導入される速度と化学量的に関係する所定の速度で溶融金属浴に酸素を導入することと、を備えた炭化鉄合金を製造する方法。６６．浴の液面を前記所定の範囲内に維持するために、溶融金属が反応装置から外に出て行っている、クレーム６５に記載の方法。６７．炭化鉄を含む材料の浴への供給は、溶融金属が反応装置から出ている時間の少なくとも一部の間に行われている、クレーム６５に記載の方法。６８．反応装置から出た溶融金属の炭素含有量が、炭化鉄を含む供給材料の炭素含有量と最終の所望の炭素含有量との中間である、クレーム６６および６７のいずれかに記載の方法。６９．最終の精錬用反応装置が、反応装置の供給端部近傍の第１の部分と、反応装置の出口端部近傍の第２の部分とを備え、反応装置の第１の部分に含まれた液体金属浴の幅および深さが、反応装置の第２の部分に含まれた液体金属浴の幅および深さよりも大きい、クレーム４１に記載の装置。７０．反応装置の第１の部分に含まれた液体金属浴の長さが、反応装置の第２の部分に含まれた液体金属浴の長さよりも長い、クレーム６９に記載の装置。