JPS58187238A - 連続製鋼および鋳造法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は溶融金属および合金の連続処理に関し。

特に連続製鋼および連続鋳造する方法および装置に関す
る。

本願の発明者による米国特許第５．５１１１．．２　Ｉ
Ｉ！　０号は回転炉で行なった連続製鋼法を記載し、同
じ発明者による米国特許第４．　Ｉ　Ｏ５，１４，３８
号は、外回状室からの金属放出（排出）量を調節すべく
制御された負圧下に保持された外回状室へ通じるサイホ
ンチューブを使用して回転炉からの連続的な金属の溶解
１回収および放出を記載している。これらはバッチ方式
で行なわれる電気アーク炉または電気誘導炉製鋼法とし
て金属鉄装入物からの製鋼法に提供される。

本発明は溶融金属の新しい回収および移送配置における
炉と鋳型間の連続調真空脱ガスおよび処理法、および排
ガスの熱を利用した装入物の予備加熱を含む新しい要素
および組合せを導入する。

望ましい炉燃焼法と組合せると、驚く程高い総エネルギ
ー効率が得られる。本発明の種々の利点および目的は次
の如くである。

（ａ）　　溶融鋼を炉から排出して鋳造に備えるのに必
要な外部回収容器の数を少なくすると共に、溶融鋼の重
力移送の回数を減じ、それによって炉から鋳型へ移送す
る際の鋼の全温度損失を少なくし、鋼の表面酸化の機会
を最少にすること。

（ｂ）　　炉と鋳物間および炉装入と鋳造間の金属の全
鉛直降下量を最少にし、それによって製鋼装置の全高を
極めて低クシ、建物、支持構造物およびヘッドルームの
形状を低くすることができ。

上昇、階段およびクライミングの必要を少なくし、全体
として資本費用を驚く程少なくし操作を容易にすること
。

（ｃ）　　回収開始前に１回収容器またはタンディツシ
ュの底に溶融鋼を前もって充てんすることなく制御真空
下で連続回収操作を開始する手段を提供すること。これ
に付随して、鋳造開始からの金属は全て同−源から回収
され、従って殆んど同一温度および同一組成であって、
鋳造品として使用できる鋼を最多にすること。

（ｄｉ　　溶融金属回収装置の設置、保守および交換を
簡単にすること。

（ｅ）炉から鋳型へ送られる間に鋼の取鍋によるα空処
理をすることなく溶融鋼を効果的に連続脱ガスし、；ｆ
：れによって鋳造前に鋼中に溶解したガスの含量を下げ
て鋼中の非金属介在物および凝固中に溶湯から発生する
ガスによる鋳造欠陥の発生を辰減し、鋳造品の金属学的
性質を改善すること。

（ｆｌ　　合金の高活用および最小損失をもたらす方法
で鋼の炉から鋳型への移送中に合金および他の添加物を
連続式に導入すること。

ｆｇ＋　　炉から鋳型へ鋼を送る間に鋼の炭素含量を土
工に容易かつ融通のきく調節ができること。

（ｂｌ　　＃を製造する周知の方法および装置に対して
、プロセス・エネルギー損失を実質的に下げかつ例外的
な全エネルギー効率を実現すること。

（１）同じ鋳造温度でより低い炉鋼扁度が得られ。

それによってエネルギー効率を改善し、炉および回収装
置容器の耐火物に対する溶融鋼の苛酷な高瀧侵飾を減じ
ること。

５）油や水分で汚染された機械工場の穴あけ屑および旋
削屑のような低コストのスクラップを含む広範囲の金属
鉄装入材料の使用を可能にすること。

（ｋ）操業から排出される汚染物質およびクリーンな環
境を維持するために必要な後続処理を実質的に少なくす
ること。

回転炉から溶融金属を装入、溶解および排出（放出）す
る本発明の方法の１つの特徴は次の一連の工程から成る
： （ａ）　　軸装大端開口と粕排出端開口を備えた回転炉
内に表面が実質的に大気圧にさらされた溶融金Ｉ属浴を
維持する工程； （ｂ）　　制御真空圧に上表面をさらし、入口端を前記
軸炉排出開口に貫通挿入されて浴表面内へ下向きに入っ
て浴中に没し出口を真空室へ接続したサイホンチューブ
内に閉鎖ダクトを有する閉鎖真空室内に画定された閉鎖
溶融金属柱を前記炉の外に維持する工程； （ｃｌ　　前記真空圧下で前記閉鎖ダクトを介して溶融
金属を前記浴から前記溶融金属柱に回収する工程； （ｄ）　　金属流を重力によって、前記浴から溶融金属
を回収する流量に対応する平均流量で浴中に没した開口
を流通させる工程； （ｅ）　　前記炉の内部と直結した囲いによってカバー
されたコンベアにつって金属鉄装入材料を運ぶ工程； （ｆｌ　　前記金属鉄装入物を溶解するために前記装入
端開口を通して向けられた酸素−燃料）（−ナーから燃
焼によって熱を導入する工程： （ｇ）　　溶融状態の前記金属浴を制御温度に維持する
ため前記排出端開口を通して向けられた酸素−燃料バー
ナーから燃焼によって熱を導入する工程； （ｈ）　　前記回転炉へ装入物を入れる前に、コンベア
上で装入材料を予熱するようにコンベア上の該装入物と
接触通過させるため前記炉内で燃焼生成物を前記排出端
から前記装入端そして前記囲い内へと装入物の移動に対
して向流に流す工程；および （１）前記溶融金属浴から溶融金属の平均回収速度に対
応する平均速度で前記装入材料を前記コンベアから前記
装入端開口を弁して前記炉内へ排出する工程。

本発明のもう１つの特徴における連続製鋼、連続脱ガス
および連続鋳造法は次の工程から成る：（ａ）　　軸装
大端開口と粕排出端開口を備えた回転炉内に表面が実質
的に大気圧にさらされた溶融金属浴を維持する工程； （ｂ）制御真空圧に上表面をさらし、入口端を前記軸炉
排°出開口に貫通挿入されて浴表面内へ下向きに入って
浴中に没し出口を真空室へ接続したサイホンチューブ内
に閉鎖ダクトを有する閉鎖真空室内に画定された閉鎖溶
融金属柱を前記炉の外に維持する工程； （Ｃ１少なくとも１つの浴中に没したチャンネルを介し
て前記金属柱に接続し、上表面が金属柱底レベル末端よ
りも高いレベルにあって、実質的に一定の基準ガス圧１
例えば大気圧を受ける溶融鋼鋳造用プールを維持する工
程； Ｔｄｌ　　前記浴中に没したチャンネルによって金属を
前記金属柱内から前記鋳造用プール中へ流す工程； （ｅ）　　前記鋳造用プールから少なくとも１つの浴中
に没したノズル開口を介して鋳造するため溶融鋼を注入
する工程；および （ｆ）鋳造のため前記鋳造用プールから調性入の連続的
補給を提供する流量で、前記真空圧下で前記閉鎖ダクト
を介して溶融金属を前記浴から前記金属柱内へ回収する
工程。

バーナーに熱源として空気または低レベルの酸素富化空
気よりも純粋な酸素を使用することによって全体の熱が
驚く程節約される。金属鉄装入材料を約ｌ＋８２〜７６
０℃の温度範囲に予熱するのがこの点で最も実用的であ
って、それが溶融金属回収１トン当り５　ｘ　１ｏ　ｂ
ｔｕ　（英国熱量単位）の範囲のエネルギー消費をもた
らす（必要な酸素を製造するパワーの熱発生に消費され
る同等の炭化水素を含む）。

本発明法の任意の特徴は次のことを含む：（ａｔ　　真
空室内の真空圧を調節することによって金属の回収速度
を変えることおよび制御すること；（ｂ）　　閉鎖ダク
トを流通する流れを絞ることによって金属の回収速度を
制御すること； （、ｃ）　　注入ノズルを通過する流れを絞ることによ
って鋳造用注入流の流量を制御すること；ｆｄ）　　真
空室内の金属中へ合金を直接添加すること。

（ｅｌ　　浴中に没した注入管または浴中に没した羽目
を介して真空室内の金属へ酸素や流入添加物を注入する
こと； （ｆ）閉鎖真空室内に画定された金属柱にアルゴンやヘ
リウムのような不活性ガスを泡立てて付加的な脱ガスお
よび金属のかくはんを行うこと；（ｇ）　　金属柱と注
入用プール間の浴中に没したチャンネルの横断面を絞る
ことによって閉鎖金属柱から注入用プールへの金属の流
量を制御すること：および （ｈ）　　溶融金属柱と電気的に接触さすため密封連結
体を介して真空室内へ挿入された電極によって導入され
る電気エネルギーによって真空室内のｔ都度を維持また
高めること。

連続的な金属回収および製鋼を開始する望捷しい方法は
次の組合せ工程を含む： （ａｔ　　耐火物のサイホンチューブの１端を回転炉排
出端開口の中へそして内部の溶融金属の表面下に挿入す
る工程； （ｂｌ　　前記回転炉に隣接する金属回収および調性入
用タンディツシュ底近くのタンディツシュ内に底出口開
口を有するタンティッシュの閉鎖真空室内へサイホンチ
ューブの他端を接続する工程；（ｃ）　　底出口開口を
遮断する一時的障壁を設ける工程； （ｄ）　　炉内からサイホンチューブ内の内部ダクトヲ
経て真空室へと金属を回収する室へ制御真空圧を加え、
開口のレベルにおける底近くの液体金属圧が真空室の外
部の圧力に近づく程度に増加するまで真空室を満たす工
程； ｆｅ）　　開口から一時的障壁を除去して真空室内の金
属を開口を介して真空室外のタンディツシュ内部へ流通
さす工程； （１）開口を介して生じる室内から全ての金属を放出す
る前に開口の外側をタンディツシュ内に形成する金属プ
ールの表面下に没する工程；ｔｇ）　　金属プールの深
さを増加させてタンディツシュ内の少なくとも１つのノ
ズル開口上に鋳造用プールを形成さす工程；および次に （ｈ）　　サイホンチューブおよび真空室を介して供給
される金属で注入金属を連続補給することによって、長
期間の鋳造に渡って注入しながら、鋳造用ノズル開口を
介して注入する間この鋳造用プールを連続的に維持する
工程。

上記の方法において、真空室の底出口開口はタンディツ
シュ底内の限定された面積の井戸状くぼみ内に配置され
、それによってタンディツシュの初金属プールが横方向
に限定されて一時的障壁の除去後に出口開口を迅速にカ
バーする限定された体積の金属に制限され、それによっ
てタンディツシュの初売てん中に室が空になる機会を防
ぐことが望ましい。

本発明は次のアセンブリから構成され前記方法を実施す
るのに適する装置も提供する：（６走）　　軸装大端開
口と軸排出端開口を有して溶融金属浴を含む細長、加熱
回転炉； （ｂｌ　　金属鉄装入材料を前記装入端開口を介して前
記回転炉へ導入する装入装置； （ｅ）　　タンディツシュから重力注入する少なくとも
１つの浴中に没したノズルを有する連続鋳造タンディツ
シュ１ （ａｌ　　タンディツシュ底近くでタンディツシュへ開
口する底排出口を有する底部と、タンディツシュの上方
へ突出する閉鎖上部を備える耐火物囲いから成り、タン
ディツシュの供給部へ組み込まれた閉鎖真空室； （ｅｌ　　真空室へ接続し、真空室内の制御真空圧を維
持し溶融金属から発生したシ空気漏れによって導入され
たり回収中に外部源から導入される全てのガスを回収す
るのに適する制御圧真空ライン； （１）排出端開口を介して溶融金属中へ下向きに挿入さ
れるのに適する入口端と前記真空室の上部に接続される
のに適する出口端を備え、制御真空圧下で炉から前記室
へ溶融金属を移送する内部ダクトを有する耐火物製の金
属回収用サイホンチューブ；および ｆｇ＋　　回収室が事実上空のとき回収室への金属の流
入を開始するため初成入圧を付加するときに閉鎖されて
タンディツシュの空気の自由通過を遮断し、十分な金属
が回収されたまったときに開口して金属全流してタンデ
ィツシュと回収室とがいっしょであるとみなされる十分
々金属プールを保証し、その後は浴中に没せられる真空
室底部排出開口を開閉する装置。

本発明の望ましい実施態様はタンディツシュの底に内井
戸を含み、該井戸の側部が開口および開口の上部と少な
くとも同じ高さで井戸の上部を囲み、そして水平面にお
ける井戸の横断面積は閉鎖Ｑ空室横断面積より小さい。

それによって井戸は。

開口の外側が井戸内に画定された金属プールによって没
せられる前に開口を流通できる溶融金属の惜を制限する
のに適する。そして開口を横断する一時的障壁を除去し
た後はいつでもタンディツシュのガスが開口を介して閉
鎖真空室へ流入するのを防いで金属を真空室からタンデ
ィツシュ内部へ流入させる。

望ましい全装置は回転炉の装入および排出端に酸素−燃
料バーナーと；凹円にあって金属鉄装入物を炉１で運び
それを装入端開口を介して導入するコンベアと；装入開
口を介してかつコンベア囲い内で装入物と接触し、装入
物の移動に対して向流に流れ、それによって装入物を予
熱する炉ガス排気装置を含む。

本発明の任意の特徴は底鋳造ノズル開口を開閉する装置
と；タンディツシュからの鋳造用溶融鋼の流量を調節す
るようになっている底鋳造用ノズルの寸法を調節するた
めの絞シ装置と；炉内にサイホン入口端の前挿入、予熱
および配置を促進し。

続いて動作位置およびサイホンチューブ出口端への接続
におけるタンディツシュ・アセンブリの配置をするよう
になっている迅速な着脱手段を備えた取外し自在のサイ
ホンチューブを含む。

付加的な任意の特徴はサイホンチューブの内部ダクトの
絞りおよび遮断をするスライド・ゲート弁と；真空室内
の溶融金属の不活性ガスかくはんおよび脱ガスをする真
空室底部の多孔質耐火物プラグと；合金を閉鎖真空室へ
導入する密封供給管と；真空室の壁を貫通して密封連結
体によって装着され、酸素またはキャリヤーガス内に同
伴された添加物を閉鎖真空室内の溶融金属中へ導入する
注入管と；金属柱の温度を維持し密封連結体を介して挿
入され、特に使用中の電極消耗を補償するため挿入深さ
を調節する構成の加熱電極を含む。

本発明の方法および装置の種々の他の目的、特徴および
利点は添付図面と共に次の詳細な説明から明白となるで
あろう。

第１図に示す回転炉は耐火材料２でライニングした円筒
形鋼製シェル１から成る本体から構成されて、適当な基
礎（図示せず）上に取り付けたトラニオン上を回転する
。回転炉は溶融用の熱を供給する装入端バーナーうおよ
び追加熱を供給し排出前の温度を調節する排出端バーナ
ー４によって着火される。適当な燃料は予熱空気や酸素
富化室と反応する天然ガス、燃料浦または粉炭を含む、
或いは望ましい実施態様は純酸素−燃料の燃焼である。

このために、種々の設計の酸素−燃料バーナーが周知で
利用されている。例えば、水冷式リング（Ｌｉｎｄｅ）
Ａ　Ｂ　−３酸素バーナーはわずかう５インチ（８，９
ｃｍ　）の全直径で５０ｘｌＯｂｔｔ」（英国熱量単位
）／ｈｒ　の容量を有し、燃料としてはガスまたは浦に
適する。ＡＢ−１１バーナーは４．５インチ（１１，４
１）の外径で８０　ｘ　１０　ｂｔｕの容量である。こ
れらのバーナは粉炭を直接装入材料に当ててチャージの
溶融および反応速度を増すための燃焼を行うべく一定の
角度（図示の如く）で下向きにされる。

金属鉄の炉装入物５は振動式装入コンベア７によって環
状の貫通装入開口６を通って１図示の実施例では部分的
溶融金属浴１６内へ直接入る。炉を出る熱量ガスは、廃
ガスが装入物上を通って装入物を予熱し、スフシップ上
の油、水分および他の汚染物質も蒸発および燃焼させ、
必要に応じて炉圧制御ダンパ、熱交換器、集じん器など
を装備することができる適当な排気煙突９を介して排出
するように、耐火物の囲いｓ内に閉じ込められる。

高温のため、コンベア７は２つのデツキ、すなわち耐摩
耗性および耐熱性の上部デツキｌＯと支持デツキ１１を
含む。コンベアは振動アセンブリ１５によって振動する
ためにばね１４の上に取り付けられる。制御された供給
速度を維持するために、フィード端ホッパ一部１うは計
量はかり７２上に装着された計量フィーダー７１によっ
て金属鉄装入材料が供給される。

金属スラグ１６は炉の長さに沿って伸び、環状排出開口
１７からオーバーフローすることができるスラグ層１９
によって通常おおわれている。環状せき１８は装入端近
くの溶融ゾーンと排出端近くの精製ゾーン間の金属の移
動を抑制する、従って排出に備えて精製ゾーン内の金属
組成物の安定化に役立つ。炉端部の開口は耐火物をライ
ニングした装入カバーおよび排出カバー６うによってガ
スおよび熱の損失を防ぐため遮断される、それはまた回
転炉の技術においては共通の環状空気カーテン６’ｌｌ
または他の密閉手段を組み込むことができる。

図示のタンディツシュと回収を組合せた容器２０は、タ
ンディツシュ底部２１Ｉの近くの底部排出開口２３ｆ：
備えた入口端部に取り付けた密閉真空室２２と一体構造
の連続鋳造タンデイッ／ユ容器２１から成る。図示の実
施態様における開口２うはタンディツシュ底部へ凹所を
作り開口２５を囲む絞られたくぼみへ排出する。タンデ
ィツシュは少なくとも１つの鋼製注入ノズル２６を備え
る、そのノズルは鋳造中にタンディツシュの開閉または
それからの流量を調節するため周知の慣習に従ってスラ
イドケート（すべり湯口）２７．またはストツパ・ロン
ドなどを備えることができる。真空室２２は接近および
耐火物の修理を容易にするために取外し自在のカバー５
７’ｚ有するのが最も便利である、カバー５７は１例え
ば室２２の周囲の密封フランジ６６上に置かれた円形シ
ール６７を支える水冷リングによってシールされる。内
部の状態、特にランスや電極などの位置を見るためにの
ぞき穴７０も具備される。

耐火材料製のサイホン・チューブは動作位置で示され、
炉の排出端から挿入されて内部の溶融金殖１６内へ下向
きに傾斜している入口端２つと望甘しくけ迅速リリース
・ファスナーを含むフランジ付コネクタ装置う５を用い
た真空室２２の上部５２の中へ連接された出口端５１を
備える。耐火物案内バー３１１Ａ（これは一時的のモル
タルまたは粒状材料で補足することができる）は、金属
回収の開始時に真空室２２に十分な深さの金属がたまっ
て液面下の開口２５における流体圧力が外気圧に近い値
まで上昇するまで開口２うを一時的に遮断する手段を提
供する。第１図に示すサイホンチューブ２８は、かなシ
の量の溶解ガスを含む金属が特に低レベルの真空圧の場
合に問題を起すけれども、出口を下向きにして真空室２
２の上部へ入る逆Ｕ型チューブの形も採ることができる
。サイホンチューブ内の金属移送ダクトの横断面は変え
ることができる。最も狭い部分（規制穴う０と叶はれる
）は主に流量制御をする。図示の実施態様はダクト出口
端方向へ広角になっていて、真空室への排出速度を若干
減じるようになっている。

第２図と第う図におけるサイホンチューブ２８の出口端
う１は金属柱５２の表面下になっている。

これは、スプラッシュおよび金属流と室内壁との直接衝
突を減じる利点を有し、真空室中への放出時に小滴の直
接脱ガスの損失によって若干相殺される。サイホン出口
のスライドゲート弁う７は室の初期排気中にこの開口の
閉鎖を便利にする。

金属の１収に必要な負吸引圧は真空ポンプと排気系によ
って与えられる。真空マニホルドう５は水冷コイルう６
が巻かれ、閉鎖室２つの上部５２と、粉じん並びに金属
から除去されたガス中の水分を沈降させる受はタンク（
コンデンサー）５７とを接続する。このタンクは弁マニ
ホルドを介して真空ポンプう８によって排気される。系
の圧力は受はタンクに連結された真空制御器３つによっ
て所定の位置（値）に調節される、受はタンクはエアブ
リード弁ｌｌＯおよび圧力計１１１も備える。

この真空制御系は簡潔に示されているが、他の種々の周
知の形、例えば特に高真空度において有効な単または多
段エゼクタ−を備えることができる。

図示の真空室は回収および脱ガス段階において合金を金
属中に導入する密封導管４２も含む。２室型真空ロツク
など種々の装置を使用することによって導管を介したガ
スの流入を防いで真空室内の真空圧の精密な制御を容易
にすることができるけれども１合金の供給は密封回転ゲ
ート弁１１５ｉ介して行われる。真空室内の金属表面５
５上にたまるスラグの量は制限されることは明らかであ
るが、高真空レベルに゛おいて酸素が実質的に排除さレ
テ、フェロマンガン、シリコンマンガンおよびフェロシ
リコンのような酸化性合金をがなりの量問題なく添加す
ることができる。タンディツシュ２１ｒＩ′ｉ熱損失を
制限するカバー１１４’ｚ含む、そして合金、スラグ成
分などを導入する導管またはンユート５１も具備される
。さらに、鋳造直前にプロセス熱を別に供給するだめタ
ンディツシュの屋根にバーナーを取り付けることができ
る。

金属のかくはん、溶解ガスの除去および他の真空室反応
は溶融金属柱５２の中に不活性ガスを泡立てることによ
って促進される。この実施は、アルゴン、ヘリウム或い
は他のガスを弁４７など調節された一定流量でパイプ４
６から供給される多孔質耐火物プラグ１１５によって示
される。同様に。

脱硫１合金化などのために、アルゴンや他の不活性ガス
中に飛末同伴されたカルシウム・シリコンや他の合金の
ような粉末添加物の注入および真空下の溶融金属中への
酸素注入は真空冶金技術においては周知である。このた
めに１本以上のランスパイプＩ１８が密封フランジ連結
体１１９によって真空室へ取り付けられて、供給管５０
を介してガスおよび飛末同伴添加物が供給される。これ
らのランス・パイプは周知の注入技術による消耗性の耐
火物全カバーした水冷金属、または水冷と耐火物による
保護との組合せである。与えられたいずれの平均鋼生産
率に対しても、アルゴン、酸素および添加物の平均流量
が極めて低いことがバッチ法よりも優れた本発明の主な
利点である。

操作の一般的な方法は、計量フィーダー７１から装入コ
ンベア７を介して装入を開始する前に。

先ず炉内壁を両方のバーナー全使用して約１６１１９℃
（３０００Ｆ）以上に加熱する。鋳鉄スクラップ、鋼ス
クラツプ、銑鉄、またけスポンジ鉄、インゴットなどの
ような再溶解原料を含む広範囲の金属鉄装入材料が使用
される。スクラップの最大手法はコンベア・サイズおよ
び装入開口６の寸法によって規制されるけれども、油や
水分などの汚染物質が蒸発して予熱用囲い８の中で燃焼
されるから、かなりの量の油や水分を含む穴あけ屑およ
び旋削屑のような低品位のスクラップを使用することが
できる。その燃焼が不完全の場合は、アフターバーナー
７３によって完全燃焼が促進される。

スラグの組成を調節するスラグ形成成分も必要量添加す
ることができる。十分な溶融金属浴１６がたまり、；ｆ
：の温度が排出端バーナー４への燃料インプット全制御
することによって調整されたら、サイホンチューブ２ｓ
を炉内の浴上に挿入してサイホンｆ　、：Ｌ　−フ入ロ
端２９を予熱する。サイホンチューブを浴中に挿入した
ときサイホンチューブが金属を凝固させない程十分に加
熱されたとき。

タンディツシュ容器２ｏを鋳造位置に移動して、サイホ
ンチューブ排出端５１を容器２ｏ内へ収り付け、同時に
入口端２つを金属浴中に降下させる。

開口２５を閉鎖または遮断した後、真空室２２に負吸引
圧を与えて、金属を炉から真空室２２へ流入させる。金
属は逐次真空室の底部を充てんし始め、そして金属柱５
２を形成する。金属の深さ水頭が真空圧力水頭にはソ等
しくなったとき、障壁つＩｌを除去し、金属を開口２う
に通して最初に井戸部２５を満たし、そして開口２３を
没し、さらにタンディツシュ鋳造用プール５う内に形成
させる。鋳造する深さに達したとき、タンディツシュノ
ズルのスライド・ゲート２７を開けて、鋼を鋳造用ノズ
ル開口２６に流通させ始める。タンディツシュ２１内の
金属はノズル２６のサイズおよび流量抵抗によって表面
５１１のレベルを決める。次に、金属プール５１＋、５
５および５６のレベルがほぼ定常状態に達した後、長時
間の鋳造期間に渡る連続鋳造を行なうことができる。障
壁う４の開口のタイミングおよびタンディツシュ鋳造用
プール５うの深さを監視する指針としてロードセル（荷
重計）５つをタンディツシュ回収容器２０の支持体に組
み込むことができる。

タンディツシュ・ノズルから出口において直接鋳造する
ことを含む２．うの水平連続鋳造法が知られているが、
それらの方法は本発明と併用可能である、王な相違はノ
ズル開口２６が鉛直でなくて水平に向けられることであ
る。それによって得られる驚くべきかつ有利な結果は炉
の金属表面と連続的に排出する水平鋳造バーとの高さの
差がわずか２〜うフィート（０，６〜０．９　ｍ　）で
あることがある。

タンディツシュ金属表面５４と金属柱表面５５のレベル
間の高さの差はベルヌーイの定理に支配され、タンディ
ツシュ金属表面５１Ｉ上の外気圧水頭と、表面５５に作
用する室５２内の真空圧に開口２うを介した流れ圧降下
を加えたものとの差に等しい。内部が殆んど完全真空レ
ベルの場合に。

この差は液体の鉄および鋼の場合に１．２９５　ｎｔ（
１１’７４　ｆｅｅｔ）の範囲において有効最大である
。従って、完全排気に匹適する真空の領域は、鉄鋼の場
合に１．２９５　ｍの金属柱高さと金属上の適当な非充
てん室空間とを加えたものを提供する室構造によって可
能である。少なくとも１５ｃｒｎ（６ｉｎ）高さ、望ま
しくはＯう〜０．９　ｍ　（１〜うｒｔ、）非充てん空
間が望ましく、それによってタンディツシュ金属表面５
１１のレベル１約１．５２〜２．１　ｍ（５−７ｆｔ、
）の範囲の内室全高となる。望ましいタンディツシュの
金属高さの範囲は連続鋳造技術において与えられる。そ
の方法および装置はここに示した値よシもかなシ低い真
空度および高い容器で操作できることは明らかである、
しかしそのような構造は事実上完全排気（実際には約７
５０μ（０，５Ｔｏｒｒまたは１／ｌ　ＯＯＯ気圧）の
レベルまでの完全脱ガスが可能である。捷た、鋼の脱ガ
ス効率は低レベル、すなわち５　Ｔｏｒｒ（この値は大
気圧に比べれば非常に低い圧力である）よりも低いレベ
ルで極めて高い。

第２図は第１図よりも高レベルに配置されたタンディツ
シュを示す、そしてベルヌーイの定理によれば、タンデ
ィツシュの金属表面５１＋のレベルは炉の浴表面５６の
レベルに極めて近くまで上げることができる、そして最
小差はサイホンチューブ２８と浴中に没したチャンネル
２５を弁した流れ李擦、入口および出口の水頭損失のみ
である。

これは上述の金属高さの基準に直接影響を与えず。

上部空間の必要性を減じ設備の資本コストヲ下げること
において極めて有利である。

炉の排出速度は規制穴３０のサイズ、炉浴表面５６上の
サイホンチューブ出口う１の高さおよび真空度に直接依
存することは明らかである。溶鋼の連続鋳造過程で規制
穴う０が徐々に侵食されていくことが予想される。鋳造
の流量を一定に保つために、真空度を下げるか或いはゲ
ート弁５７で絞るように流れ全制限しなけれはならない
。タンディツシュ弁２７を絞９に使用して鋳造速度の制
御を助けることもできるが、−ｆ：れは炉からの平均回
収速度に直接影響を与えない。さらに、金属柱５２の底
とプール５３の広間の圧力差は規制穴３０を弁した圧力
低下よりも著しく低いことは明らかであり、従って開口
２うの横断面は一般にサイホンチューブ規制穴う０の横
断面よりもかなり大きくすべきである。金属が連続鋳造
鋳型５ｇへ導入される際に、金属流はセラミック・シュ
ラウド６１で保護される。かくして、スラグ層がタンデ
ィツシュ・プール表面上にあるときは、溶融金属は「１
」１収および鋳造の全ての過程において外気とＨＪ＋接
接触することなく、従ってシュラウド６１によって表面
酸化の機会を最少にする。

もう１つの実施態様（図示せず）において、浴中に没す
るチャンネルはスライド−ゲート（湯口）弁に絞り能力
を与えた閉鎖ダクトにすることができる。この場合には
、タンディツシュ中への流量を規制する流量制御点（場
所）を逆、すなわちサイホンチューブから浴中に没した
チャンネルにし、チャンネルの開口より大きいサイホン
チューブ閉鎖ダクト横断面を設けるのが都合がよい。第
２図に示すように、サイホン出口端を金属柱表面下に没
することによって、一定の真空圧が１表面５６およびノ
ズル開口２６上に制御レベルのタンディツシュ金属プー
ル表面５４を得る規制のだめに使用される浴中に没する
チャンネル開口２うの両方の上に実質的に一定の溶融金
属水頭を維持する。

反ＬＴｈ、および脱ガスのため金属柱５２における溶融
金属の平均滞留時間は金属柱のサイズと生産速度に依存
する。例えば、１０〜１５トン／時間で製鋼の操業をす
る場合には、横断面が５　Ｘ　５　ｆｔＸ５．２ｆｔ深
さの金属柱が約１２トンの金属に等しく、約１時間の平
均保持時間を与える。同様ｌに２５トン／時間の製鋼生
産速度の滞留時間は同じ真空室で約％時間となる。

電気アーク炉は、単一のスラグ銅製造方式で操作したと
き溶解された鋼１米トン当シ約５００ｋｗ−ｈｒｓ　ｋ
消費することが知られている。これは１、７　Ｘ　１０
　ｂｔｕ　（英国熱量単位）　／　ｔｏｎの消費エネル
ギーに等しい。金属および非金属鉱物の処理におけるエ
ネルギー使用パタンに関する米国鉱山局への１９７５年
のＢａｔｔｅｌｌｅ＋　Ｃｏｌｕｍｂｕｓ研究所の報告
によると、１　ｂｔｕの電気エネルギーを発生するには
約３．０７　ｂｔｕの炭化水素燃料が必要であり、これ
は平均して鋼の正味１トン当り３．０７（１，７）　−
５，２２ｘ　ｌ　Ｏｂｔｕの総電気アーク炉７−費を示
す。

第４図は本発明の方法および装置のエネルギーバランス
の結果を示し、純酸素で燃焼した場合のエネルギー消費
の驚くべき効果を示す。グラフは総加熱値１０００　ｂ
ｔｕ／ｆｔおよび正味加熱値９００ｂｔｕ／ｆｔ、の天
燃ガスに基づく。グラフから、冷スクラップから製鋼し
たときの総燃料消費量は約２、６１１　Ｘ　１０　ｂｔ
ｕ　／　ｔｏｎ　（正味）で約５２８０　ｆｔ（１１１
９，５ｍ’）の酸素を要する。同じＢａｔｔｌｅの研究
によると、酸素の生成には約１８５．　ＯＯ０ｂｔｕ熱
当量／１０００ｆｔ’ｉ要し、従って鋼１トン当Ｄ　５
．２８　（１８５，ＯＯＯ）　＝　９６６．　ＯＯ０ｂ
ｔｕＱ熱を必要とすることを示す。従って、全体の熱使
用量はわずかうｋ　６１　（２，６１１＋０．９．７　
）　Ｘｌ　０　ｂｔｕとなり、炭化水素を燃焼して発生
した電力を使用した場合の電気アーク炉製鋼より全体で
５０％以上の節約となる。

溶解用の熱の主部は炉の装入端近に必要であるだめ、排
気ガスは本質的に１６１１９℃（５０００Ｆ）の領域の
温度で炉を出る。この熱を閉鎖コンベア上の装入物の予
熱に利用することによって。

さらにかなりの節約が得られる１例えば５９５℃（１１
ｏｏＦ）の予熱は正味トン当り燃料と酸素を組合せて正
味２．’９５　Ｘ　１０　ｂｔｕの消費となり。

さらに１８％の節約、そして電気アーク炉より４０％以
上の節約となる。また、これは同一の炉燃焼速度におい
て２０％以上の生産量の増加に相当する。

さらに、鋳込中および取鍋からタンディツシュへの出湯
中の温度およびエネルギー損失が極めて少なくなる。鋳
込み中の温度低下は一般に約４４℃（８ｏ’ｐ）セして
取鍋−タンディツシュ出湯時は約１１°〜２２℃（２０
°〜４０Ｆ）の温度低下である。本発明によるサイホン
チューブおよび浴中に没した通路はこれらの損失を全体
で約５５℃から１１℃以下に下げる（５倍の改良）。取
鍋のパンチ式鋳造に比べて連続流はさらに有利である。

また、この節約は同一の鋳造温度に対して炉温に低くさ
せ、耐火物およびその保守の節約をする。

炉と鋳型間の高度降下の減少は炉の浴渦全下げさせる。

そして熱消費を少なくすることによって炉操作に有利で
あると共に生産葉ヲ高め耐火物の消費を少なくする。真
空室およびタンディツシュ内に使用される熱絶縁用耐火
物はそのような熱損失を最少にするのに役立つ。密封用
つば６９内にすべり自在に保持された黒鉛電極６８によ
って供給される電力による実際の金属加熱は取鍋真空冶
金で知られるもう１つの手段である。もう１つの電極と
交互に炉浴内の高炭素鋳鉄を溶解する、そして強い発熱
反応である真空室内の金属柱内へ酸素を注入することに
よって＠１Ｉｌ−脱炭する。炭素含量０．１％毎の酸素
で金属の温度は約１４℃（２５Ｆ）’ｉで上昇する。こ
れらの方法は全て本発明の方法および装置に単独または
糾合せて含ませることができる。

鋼は２％以上の炭素全含有する純鉄の合金と任意に定義
されている。脱炭は酸素を金属柱内に注入することによ
って行うことができるから、炉浴において２％以上の炭
素含量の鋳鉄を溶融し、次に金属柱内で脱炭してタンデ
ィツシュ内で２％以下の炭素の溶融＠ｌ生成することが
実施可能であシ、かつ時には望ましい。この記載におい
ては、従って溶融炉装入および柱金属はタンディツシュ
・プールにおいて鋳造の準備が整った段階壕では「溶融
鋼」よりむしろ「溶融金属」と呼ぶ。

電気アーク溶解および製鋼は、溶解期間中のアークの激
しい機械的−熱作用により、次に鋼の熱精製期間中強い
アークの影響下で鉄の酸化物および他のフユームの発生
により、および鋼の取鍋中への出湯の激しいカスケード
期間中に大量の粉じんおよび騒音を放出する。予熱部に
おける揮発性汚染物質の燃焼および溶解中の装入物の迅
速な浴中への埋没、および炉出湯操作を全く回避するこ
とによって、数倍きれいな排気ガスおよびきわめてすっ
きりした全体操作が実現される。その上。

酸素−燃料の燃焼は廃ガス中の窒素酸化物、および多く
の地区で発生しているやっかいなガス汚染物質を著しく
少なくする。

また、同じ方法および装置を鋳鉄や銅またはアルミニウ
ムなどの製造に応用できうることは明らかであるが、鋼
に特有の問題点、例えば極めて高温、高生産率の要求、
高環境汚染の可能性、高およびやっかいな溶解ガスおよ
び高非金属介在物含量、要求される厳密な製品仕様など
のため、従来技術でこれまで得られなかったエネルギー
および価格効率のレベルでの融通性のある連続操作方式
　。

における最も驚くべき結果は製鋼に特有な多くの複雑な
問題点の解決における容易さと融通性にある。

第４図から、酸素および天然ガスの単位鋼消費における
主変化は酸素−空気の混合体で２１〜ｌｌ。

％の酸素の濃厚（富化）レベルにおいて生じていること
がわかる。酸素富化がさらに１１０％から１００％に増
加すると、鋼１トン当りの燃料消費における減少開は酸
素消費の増加層より著しく犬になる。現在のエネルギー
コスト条件（最近の１０年間で大きく変わった）下では
、燃料は酸素よりも著しくコスト高になった。これが、
この場合の加熱用に純酸素またはほぼ純酸素を利用する
注目さるべき理由をもたらす。最も普通に支持される酸
素レベルは２５〜３５％の範囲である。製鋼の経済性に
おけるこのグラフおよびその現在の意義（重要性）は従
来の鉄鋼製造技術においては今１で注目されていなかっ
たと思われる。

以上、連続製鋼および鋳造用の方法および装置の望まし
い実施態様を記載説明したが、特許請求の範囲に規定さ
れた本発明の範四を逸脱することなく種々の変化および
改良が当業者によっては可能であることが理解される。

【図面の簡単な説明】

第１図は作動時の連続製鋼炉アセンブリの部分断面正面
図。第２図は別の方法および装置配列を示す第１図に類
似した部分説明図。第５図はさらに別の方法および装置
配列の説明図。第４図は本発明の代表的な応用によるプ
ロセス・エネルギー・バランスの主結果金示すグラフ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　　（ａ）　　軸装大端開口と軸排出端開口を有す
   る回転炉内に５表面を実質的に大気圧にさらした溶融金
   属浴全維持する工程と； （ｂ）前記回転炉外に、制御真空圧に上表面をさらし軸
   炉排出開口に貫通挿入されて浴衣−面へ下向きに傾斜し
   て浴中に没する入口端と閉鎖真空室へ接続する出口を有
   するサイホンチューブ内に閉鎖ダクトを有する前記閉鎖
   具、　　空室内に画定された閉鎖溶融金属柱を維持する
   工程と； （Ｃ１少なくとも１つの浴中に没したチャン　−“−ネ
   ルを介して前記金属柱に接続し、上表面が金属柱底レベ
   ル末端よシも高いレベルにあって、実質的に一定の基準
   ガス圧１例えば大気圧を受ける溶融釧鋳造用プールを維
   持する工程と； （ｄｌ　　前記浴中に没したチャンネルによって前記金
   属柱内から金属を前記鋳造用プール中へ流す工程と； （ｅ）　　前記鋳造用プールから少なくとも１つの浴中
   に没したノズル開口を介して鋳造するため溶融鋼を注入
   する工程と； （ｆ）　　鋳造のため前記鋳造用プールかつ鋼注入の連
   続的補給を提供する流量で、前記真空圧下で前記閉鎖ダ
   ク）ｋ介して溶融金属を前記浴から前記金属柱内へ回収
   する工程から成ることを特徴とする回転炉からの連続製
   鋼および鋳造法。 ２（ａ）軸装大端開口と軸排出端開口を有する回転炉内
   に、表面全実質的に大気圧にさらした溶融金属浴を維持
   する工程と； （ｂｌ　　前記回転炉外に、制御真空圧に上表面をさら
   し軸炉排出開口に貫通挿入されて浴表面へ下向きに傾斜
   して浴中に没する入口端と閉鎖真空室へ接続する出口を
   有するサイホンチューブ内に閉鎖ダクトヲ有する前記閉
   鎖貞空室内に画定された閉鎖溶融金属柱を維持する工程
   と； （Ｃ）　　前記真空圧下で前記閉鎖ダクＩｆ介して溶融
   金属を前記浴から前記溶融金属柱に回収する工程と； （ａｌ　　金属流を重力によって、前記浴から溶融金属
   を回収する流量に対応する平均流量で浴中に没した開口
   を流通させる工程と；（ｅ）　　前記炉の内部と直結し
   た囲いによってカバーされたコンベアに沿って金属鉄装
   入材料を運ぶ工程と； （ｆｌ　　前記金属鉄装入物を溶解するために前記装入
   端開口を通して向けられた酸素−燃料バーナーから燃焼
   によって熱を導入する工程と； （ｇｌ　　溶融状態の前記金属浴を制御湿度に維持する
   ため前記排出端開口を通して向けられた酸素−燃料バー
   ナーから燃焼によって熱を導入する工程と； （ｈｌ　　前記回転炉へ装入物を入れる前に、コンベア
   上で装入材料を予熱するようにコンベア上の該装入物と
   接触通過させるため前記炉内で燃焼生成物を前記排出端
   から前記装入端そして前記囲い内へと装入物の移動に対
   して向流に流す工程と； （１）前記溶融金属浴から溶融金属の平均回収速度に対
   応する平均速度で前記装入材料を前記コンベアから前記
   装入端開口を弁して前記炉内へ排出する工程から成るこ
   とを特徴とする回転炉からの連続製鋼および鋳造法。 ３（ａ）サイホンチューブの入口端を回転炉の軸排出端
   開口を通して炉容器内に含まれる溶懺金属の表面下へ挿
   入する工程と； （ｂ）　　前記回転炉に隣接する金属回収および調性入
   用タンディツシュの底内表面近くのタノデイツンユ内に
   穴出口開口を有したタンディツシュの閉鎖真空室中へ前
   記サイホンチューブの出口端を接続する工程と； （ｃｌ　　前記穴出口開口を実質的に遮断する一時的障
   壁を設ける工程と； （ｄ）前記閉鎖室内に含まれるガスを排気して制御真空
   圧を得かつ前記炉内から前記サイホンチューブ内の内部
   ダクトヲ介して前記閉鎖室へ金属を引き出し、前記開口
   のレベルにおける底近くの液体金属圧が前記室外部の圧
   力に近づく程度に増加するまで前記室を満たす工程と； （ｅｌ　　前記開口から前記障壁を除去し、前記室内の
   金属を前記開口を介して前記室の外の前記タンディツシ
   ュ、の内部へ流通さす工程と；（ｆ）　　前記開口を介
   して生じる前記室内から全ての金属全排出する前に、前
   記開口の外側を前記タンディツシュ内に形成する溶融鋼
   プールの表面下に没する工程と； （ｇ）　　前記鋼プールの深さを、前記タンティッシュ
   から少なくとも１つの浴中に没したノズル開口上の予め
   定めた深さまで増加さす工程と；次に ｆｈ）　　長期間の鋳造に渡って注入しながら、サイホ
   ンチューブの閉鎖ダクトおよび閉鎖室を介して供給され
   る金属で注入金属を連続補給することによって、前記鋳
   造用ノズルを介して注入する間この鋳造用プールを連続
   的に維持する工程から成ることを特徴とする回転炉から
   の連続製鋼および鋳造法。 ｎ、　　（ａｌ　　サイホンチューブの入口端を回転炉
   の軸排出端開口を通して炉容器内に含唸れる溶融金属の
   表面下へ挿入する工程と； （ｂ）　　前記回転炉に隣接する金属回収および調性入
   用タンディツシュの底のくぼんだ内部井戸部内に穴出口
   開口を有したタンディシュの閉鎖真空室中へ前記サイホ
   ンチューブの出口端を接続する工程と； （ｃｌ　　前記穴出口開口を実質的に遮断する一時的障
   壁を設ける工程と； （ｄ）　　前記閉鎖室内に含まれるガスを排気して制御
   真空圧を得、かつ前記炉内から前記サイホンチューブ内
   の内部ダクトヲ介して前記閉鎖室へ金属を引き出し、前
   記開口のレベルにおける底近くの液体金属圧が前記室外
   部の圧力に近づく程度に増加するまで前記室を満たす工
   程と； （ｅｌ　　開口から前記障壁を除去し、前記室内の金属
   を前記開口から該室外の前記井戸部内へ流入させて、前
   記開口に隣接する前記井戸部内に溶融金属の最初のプー
   ルを形成し、一方で回収室の水平面における前記プール
   の横断面積を限定する工程と； （ｆ）溶融金属の流動を継続させて前記井戸ヲオーハー
   フローさせてタンディツシュ内部へ流入させ、該タンテ
   ィッシュから少なくとも１つの浴中に没したノズル開口
   以上に鋼鋳造用プールをためる工程と；次に （ｇ）　　前記閉鎖室および井戸を介して供給される金
   属全連続補給することによって、前記鋳造用ノズルを介
   して注入する間、前記鋼鋳造用プールを連続的に維持す
   る工程から成ることを特徴とする回転炉からの連続製鋼
   および鋳造法。 ５（ａ）　　軸装大端開口と粕排出端開口を有して溶融
   金属浴を含む細長、加熱回転炉と；（ｂ）金属鉄装入材
   料を前記装入端開口を介して前記回転炉へ導入する装入
   装置と；（ｃｌ　　タンディツシュから重力によって注
   入する少なくとも１つの浴中に没したノズルを有する連
   続鋳造タンディツシュと； （ｄ）　　タンディツシュの底近くでタンティッシュへ
   開口する底排出口を有する底部と、タンディツシュの上
   方へ突出する閉鎖上部を備える耐火物囲いから成り、タ
   ンディツシュの供給部へ組み込まれた閉鎖真空室と； （ｅ）前記閉鎖室内へ接続し、該室内の制御真空圧を維
   持し溶融金属から発生、空気漏れによって導入、或いは
   回収中に外部源から導入される全てのガスを回収する制
   御圧真空ラインと； （ｒ）　　前記排出端開口を介して溶融金属中へ下向き
   に挿入される入口端と前記真空室の上部に接続される出
   口端を備え、制御真空圧下で炉から前記室へ溶融金属を
   移送する内部ダクトを有する耐火物製の金属回収用サイ
   ホンチューブと； （ｇｌ　　前記回収室が事実上空のとき回収室への金属
   の流入を開始するため初成入圧を付加するときに閉鎖さ
   れてタンディツシュの空気の自由通過を遮断し、十分な
   金属が回収されてたまったとき開口されて金属を流して
   タンディツシュと回収室とがいっしょであるとみなされ
   る十分な金属プールを保証し、その後は浴中に没せられ
   る前記底排出開口を開閉する装置から成るアセンブリを
   特徴とする回転炉からの連続製鋼および鋳造用装置。