TWI573878B - 鋼生產設備、煉鋼方法以及在鋼生產設備中使用電能的方法 - Google Patents

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Description

鋼生產設備、煉鋼方法以及在鋼生產設備中使用電能的方法
本發明有關一鋼生產設備及於該設備中不間斷的或至少循環往復的煉鋼之方法，該設備至少包括一電弧爐(EAF)，用於不間斷地或至少循環往復地熔化裝載材料、尤其像切碎的廢鐵片。
在一方面，鋼可經由鼓風爐及轉化爐之路線被由鐵礦石及生鐵所製成。然而，相對於能量效率，其在另一方面更有利的是主要藉由在該電弧爐中熔化廢鐵片來生產鋼鐵，該廢鐵片仍然是遍及全世界用於電弧爐之最常用的裝載材料。
該電弧爐(EAF)中之煉鋼：
於該常見之電弧爐製程中，電及化學能量被使用於循環往復地熔化該裝載材料。於此製程期間，該總能量之巨大部份被轉變成熔化該***材料所必須有之熱能量。在該電弧爐上方之熱量主要係藉由輻射傳送至該裝載材料，該電弧爐在該電極及該裝載材料之間燃燒。
如於每一熔化製程中，一氧化的質量係在此製程中生產，該熔渣由於其低比重而漂浮在該被熔化鋼鐵之頂部上，且由該被熔化之材料分開的不想要之第二元素被傳送至該熔化鋼鐵之頂部。
當今，一循環往復熔化之製程通常花費30及60分鐘之間(視該變壓器與該裝載材料而定)。在該熔化製程之後，在此隨後有該所謂之出鐵，其意指該液態鋼鐵係出鐵進入 一盛鋼水桶，且在該二次冶金之過程中，該液態鋼鐵根據該等顧客之需求被精煉及以另外之合金摻加物鑄造。二鋼鐵出鐵間之時間在下文中被界定為一熔化製程之週期。
用於該鋼鐵之純淨程度及其鑄造之品質，於出鐵進入該盛桶期間，其重要的是使盡可能少之熔渣或沒有熔渣隨著該液態鋼鐵流動。為了避免此情況，其至今已常見的是最先及在該液態鋼鐵的出鐵之前，將該熔渣排出該電弧爐進入一熔渣箕斗，且分開地將其被熔化之鋼鐵澆注進入該盛桶。
用於熔渣及鋼鐵之分開排出，較老之電弧爐被設計成提供在相反側面配置在該電弧爐壁面及在不同位準上之二開口，該等開口通常能夠藉著一栓塞系統、或於一更現代之方式中藉著一滑動件系統被關閉及控制。用於熔渣及鋼鐵的可靠地分開排出之目的，該整個電弧爐被樞轉至該個別之開口供排出，其意指最先樞轉至一在10度與15度間之熔渣離開位置，並朝向配置在一較高位準上之熔渣排出開口，且接著至大約45度之出鐵位置，而朝向配置在一較低位準上之鋼鐵出鐵開口。
為了使其可能至少局部地減少或簡化用於該電弧爐所需求之樞轉機件，其被建議由該電弧爐之橫側壁面至該電弧爐的底部重新設置該鋼鐵出鐵開口。像在一液體表面之下流入及流出的所有案例中，在此能發生渦流，且由於其圓形或螺旋往下運動而可沿著熔渣片具有不想要之拉曳效應。
為避免此拉曳效應，其係一般習知該熔渣之某一剩餘 部分及/或某一鋼收集器維持為該電弧爐中之最小數量(該電弧爐之容積的大約百分之15)，該數量係同時可傳導至該循環往復地隨後熔化減少之未受到干擾的接續。
自那時以來，其已成為現代電弧爐之常見特色，即該鋼鐵出鐵開口係於該電弧爐之中心及該電弧爐的壁面之間配置在該電弧爐之底部。該所謂之偏心底部出鐵(EBT)具有該效應，即該電弧爐現在需要被傾斜僅只數度(直至最大15度)，這意指首先用於該熔渣之排出，朝向仍然配置在該電弧爐之壁面的熔渣排出開口，且接著，用於該液態鋼鐵之出鐵，朝向偏心地配置在該電弧爐之底部的鋼凸出部開口。這相對於該電弧爐之容積及冷卻含有優點。再者，沿著該電弧爐流動的熔渣之問題係藉由此型式之鋼鐵出鐵所減少。
現代之電弧爐所常見的情況係-如果於該熔化製程期間，尤其藉著所謂之精煉噴槍，在此被加入氧(“精煉”)及碳，在大部份鋼鐵型式之表面冒出一熔渣泡沫，該熔渣泡沫主要地由所圍起之氣體所組成。
甚至泡沫熔渣可被以該標準之方式結成熔渣地離開。然而，其很常見的是將該熔渣排出開口配置在一與該熔化池有關之高度位準，該熔化池係藉由一滑動件系統所界定或可藉由一滑動件系統所界定，並以此一使得泡沫熔渣之溢流能根據該溢流原理排離方式，如此在超過一容量限制之後，一旦該熔化池已抵達某一位準，就藉此有利地避免因該熔化製程期間的結成熔渣地離開所造成之中斷，在該製程之末端，經由EBT之標準的鋼鐵出鐵再次發生。
為著要盡可能高地抵達一用於該電弧爐的生產力之目的，其至今已總是企圖盡可能快速地熔化、於該整個熔化時期間加入儘可能多之電能、及造成沒有能量供給之中斷或中間間隔盡可能短的。這是因為二出鐵製程間之間隔越短，則關於其煉鋼廠之生產結構係更具彈性。除了別的以外，促成此彈性者亦係該等數年前所銷售之800毫米電極，其允許較高之電流強度及更快之出鐵。如此，於現代之電弧爐中，一具有高達140.000安培之強度的電弧提供200噸之廢鋼料熔體。在該電弧爐，有高達攝氏3.500度之溫度，且在該鋼熔池中有高達攝氏1.800度之溫度。
然而至今之結成熔渣地離開及出鐵離開時期導致電力、裝載材料、及添加劑之供給的典型、循環往復之中斷，且因此造成一電弧爐之典型、不連續之製程執行，該等添加劑像細粒狀的固體材料。
電弧爐(EAF)之餵入：
當作一回收的原料，廢鐵係可於很多不同形狀及組構中使用的。根據其性質及根據該熔化製程及該想要之鋼品質的需求，該廢鐵及/或鋼廢料(廢品)遭受不同之製備措施。該廢鐵之價格正時常改變，這不只是由於該行情，而且也由於該廢鐵之最終物理及化學性質。
於煉鋼中，該裝載材料係按照將被生產之最後產品作選擇。用於簡單之鋼鐵等級，該最便宜之廢鐵通常被使用。此廢鐵通常為被拋棄之製備鐵及/或鋼廢料(廢品)。此廢鐵之密度通常係少於每立方分米0.4公斤。通常需要三至四個廢鐵畚箕，以裝載一普通電弧爐之爐外殼。如用於此所需 要者，當該爐頂係藉由樞轉所打開而用於裝載該爐外殼時，必需被期待在每公噸鋼鐵15至20千瓦時間之能量損失。藉由每次熔渣及鋼鐵之每一出鐵離開加上以廢鐵畚算裝載通常達4至7或更多分鐘，該熔化製程之中斷減少該生產力及由於電極之額外氧化而增加該電極消耗。
為增加該裝載材料之密度，其係熟知壓縮該廢鐵。在將該廢鐵壓縮成壓塊之後，該密度係增加，且因此較少之廢鐵畚箕必需被裝載。然而，該熔化製程仍然必需被中斷，用於該裝載。
然而，看情形，其係僅只將具有還原鐵(DRI)及/或熱壓鐵(HBI)及造渣劑的廢鐵最初裝載進入該電弧爐，該電弧爐建立用於熔化那些裝載材料及用於形成一被熔化之金屬熔池的條件，該金屬熔池係被熔化之熔渣所覆蓋。
為及能量之回收(大體而言)：
藉由氣態及含塵物質之可能的空氣污染係考慮在煉鋼中來自主要原料(多半為礦石或由礦石所形成之團礦)所含有之最基本的環境問題。該等冶金製程係用於來自電弧爐、轉化爐及來自被熔化金屬之運送的灰塵及金屬之放射的潛在來源。
再者，該能量消耗及熱與能量之回收係鐵金屬及鋼鐵之生產的重要態樣。它們倚靠礦石及配料中所包括之能量的有效率使用、該等製程位準之能量需求、所使用之能量型式、與能量供給之方法以及用於熱回收之有效率方法的使用而定。
如此，用於電弧爐及轉化爐之路線已建議(看英國專利 GB 958731 A=端士專利CH 415 709 B)直接或間接地經由一蒸氣產生裝置餵入一具有製程排氣之渦輪機，該渦輪機供給動力至一發電機，該發電機之能量被用於供給動力至該鼓風爐之渦輪增壓鼓風機或考貝式熱風爐(cowpers)。
在別處，其被建議使用特別地自一轉動爐之製程排氣經由一蒸氣生產裝置間接地產生的動力，用於預先乾燥褐煤(看英國專利GB 1241715 A=德國專利DE 19 27 558 A1)，用於生產氧氣，用於餵入該電力網格、或用於供給動力至所謂之浸沒式電弧爐(看美國專利US 4,551,172 A=歐洲專利EP 0 139 310 A1)，然而，浸沒式電弧爐不被用於鋼生產，但用於熔渣之減少，以便回收金屬性成份。
為及能量之回收(藉由EAF)：
在由像該電弧爐中之廢鐵的二次原料生產鋼鐵期間，氣態及含塵物質也同樣被放射；且如此該最基本之環境問題係同樣與該等放射有關。
在用於由電弧爐的熱製程排氣(爐頂)之熱回收的方法之中，所熟知者特別是排氣系統之使用，用於裝載材料之乾燥及預先加熱(譬如看美國專利US 3,565,407 A=德國專利DE 18 04 098 A1以及美國專利US 5,153,894 A=歐洲專利EP 0 385 430 B1)。然而，至今尚未有此熱量之進一步使用。因此需要有效率之除塵工廠及過濾器。
電能之回收(藉由EAF)：
在製程排氣(爐頂)的清潔之前或之後，於大部份電弧爐的案例中之電力回收係亦可能的，但該局部情況係很重要的，像例如假設該電弧爐係在小鋼廠(短流程鋼廠)及鑄造廠 中操作，且不可能使用異於將其餵入該國家電網之回收的能量，其業已遭受不想要之系統擾動的危險源自電弧之程序上決定之不規則燃燒。因此，在一電弧爐之電源供給上總是有高度要求。
然而，因電弧爐至目前為止已具有當作饋料分批製程之功能，這意指它們係以各批之施加材料循環往復地餵入，該等材料像廢鐵片、還原鐵(DRI)片及/或被壓縮之熱壓鐵(HBI)片，該製程排氣之溫度遭受循環往復的變化。為補償此變化，就在奧地利(雅塞莉亞)的零放射研究(ZERO EMISSIONS RESEARCH IN AUSTRIA(Zeria))之案例研究的情況而言，代表聯邦交通、創新與技術部(BMVIT)與奧地利之WIFI的一倡議(看http：//zeria.tugraz.at/index.php3？lang=de&sel=09Fallstudien/01Marienhutte)，其被建議用於該煉鋼廠“Marienhutte”，以藉著一額外之氣體燃燒器控制該排氣溫度。用於此，複雜之測量及控制機構必需被提供。再者，用於該排氣溫度之穩定作用，氣體燃燒器之使用具有主要能量之額外使用與在其中所含有的成本之缺點。
在此基礎上，本發明係基於該工作，以比較發展中之科技的目前進步水準，關於生產力提供一用於鋼之生產的改良設備，該設備包括一電弧爐。如此，該鋼生產設備之此電弧爐將更均勻地燃燒及應能夠被供給動力，而沒有使用額外之氣體燃燒器，且至少遍及一熔化製程的循環之大時段將具有穩定之排氣溫度，並因此更合乎經濟效益的，以及它們可被更無系統擾動的操作，用於該局部之電力網 格。然而，特別地是，該目標係以此一使得中斷之循環往復式間隔被避免的方式改善一鋼生產設備之生產力。
此任務係藉由一具有申請專利範圍第1及/或7項之獨立項的特色之鋼生產設備所解決。在所附申請專利範圍中提出有利之結構及進一步發展，其可被分開地或互相結合地應用。
以該前面及其他所考慮之目的，按照本發明根據申請專利範圍第1項提供有一鋼生產設備，其至少包括一電弧爐，用於至少循環往復地熔化尤其像切碎的廢鐵片之裝載材料，且該鋼生產設備之特徵為：-至少循環往復的發電之機構，其於該熔化期間由該電弧爐的熱製程排氣(爐頂)中所包括之熱能發電；-一切碎系統，其被分配至該電弧爐，用於切碎廢鐵及/或鋼廢料(廢品)，該切碎系統可至少於一熔化製程循環期間藉由用自該發電之機構所回收的電能供電；及-運送機構，於一熔化製程循環期間，該電弧爐可藉著該運送機構被連續地餵入至少藉由該切碎機系統所切碎之廢鐵片。
至於該電弧爐被分配至一用於切碎廢鐵及/或鋼廢料(廢品)之切碎系統，其係可能第一次鬆弛散裝地餵入該切碎系統中所切碎之廢鐵片，如此不需在至少於一熔化製程循環期間之前且連續地被壓縮至該電弧爐。
藉由以沒有壓縮、切碎的廢鐵片連續鬆弛散裝地餵入該電弧爐，於一熔化製程循環期間，該電弧爐能比以廢鐵等分批地餵入一電弧爐之普通案例中更加穩定地燃燒，且 這具有避免該不想要之系統擾動的優點。再者，至少於一熔化製程循環期間，在此連續地出現幾乎相等特徵及品質之製程排氣(爐頂)，至此一至少在熔化製程循環期間需要用於供給動力至一分配給該電弧爐之切碎系統的程度，該製程排氣具有連續發電的定向目的之作用。因用於製程排氣調整之氣體燃燒器及一用於該切碎系統的外部電源供給不再被使用，由一經濟之觀點，根據本發明之鋼生產設備在一至目前為止不匹配之位準上相對於能量平衡操作。如此，藉由電弧爐之較穩定燃燒，該電弧爐之生產力能被增加達超過百分之19，且可節省大約百分之14的能量成本，其中至該大氣之放射物係同時重大地減少。
至少在一熔化製程循環期間，由於該電弧爐被以切碎的廢鐵片連續地餵入之事實，且根據具體情況，餵入其他裝載材料，於根據申請專利範圍第2項之本發明的一較佳實施例中，該裝載材料可為由爐外殼所製成，該爐外殼由耐火材料所製成及/或包括水冷卻元件及一於以廢鐵片連續餵入期間總是關上之爐頂，其中在該爐外殼之一壁面及/或在該爐頂配置有一餵入開口，該餵入開口允許以藉由該切碎系統所切碎的廢鐵片連續地餵入該電弧爐，而不需打開該爐頂供此餵入，如其至目前為止已通常僅只用於像煤焦、石灰、及石灰石之添加劑，並在此等鋼廠中通常之做法係僅只與還原鐵(DRI)或熱壓鐵(HBI)一起發生作用，且不只避免長餵入時間，同時也避免巨大的熱損失，而與必需經由一已打開之爐頂以廢鐵畚箕被裝載的習知電弧爐成對比。
於該目前最佳狀態中，視待使用之材料而定(所需要之含金屬的輸入)，以廢鐵畚箕裝載廢鐵片之製程必需被重複數次。用於每一裝載循環，該電能必需被中斷，該等電極被升高及該爐頂被迴轉出去。4至7分鐘之裝載時間通常被排定用於現代電弧爐。
其被證實這些用於重新裝載的中斷之消除將不只導致較短之加熱時間，同時也導致所生產之每噸鋼鐵的減少之能量消耗，如藉由打開該爐頂，一相當可觀之珍貴的熱量係由於輻射及對流自該電弧爐喪失。
在裝載之後，該等熱損失必需再次被電能所加上，尤其當使用輕的或未壓實的鐵廢料時，因為待裝載的廢鐵畚箕之數目將增加。
於經由廢鐵畚箕之廢鐵裝載期間，另一負面效應係灰塵及煙霧至該環境之高發射物，同時該爐頂被迴轉出去。
與其相反，在以畚箕的餵入消除之後，該爐頂於操作期間一點也沒有必需被迴轉出去，以致有利地是既無任何時間之損失、也無藉由熱輻射所造成之能量的損失。迴轉出去該爐頂之必要性係因此僅只被給與供修理之目的。
然而，用於此，在此不需要有一複雜之頂蓋舉昇裝置，該頂蓋舉昇裝置可被完全地消除，因不論何時需要用於修理或替換之目的，該頂蓋能被該架空的起重機所舉起。
如根據該目前最佳狀態所常見者-該電弧爐可包括一爐外殼，並以此一方式設計該爐外殼之尺寸，使得在該爐外殼內側有用於該最大數量之呈未熔化形式的切碎廢鐵片之足夠空間，該廢鐵片可在熔化製程的一循環之過程中被熔 化，以致有利地是甚至業已存在之電弧爐可為根據本發明之鋼生產設備的一部份。
就一將被新近製成之電弧爐，其較佳的是根據本發明之申請專利範圍第3項，該電弧爐包括一爐外殼，並以此一方式設計該爐外殼之尺寸，使得在此有足夠之空間，用於切碎廢鐵片之最大數量的僅只百分之90、特別是用於僅只百分之80、較佳地是用於僅只百分之70，該廢鐵片可在熔化製程的一循環之過程中被熔化。
在一熔化製程循環期間，由於該電弧爐被以切碎的廢鐵片連續地餵入之事實，且根據具體情況，以其他裝載材料餵入，於本發明的一較佳實施例中，有時候可設計該爐外殼之尺寸，其尺寸比於一分批餵入之案例中顯著地較小，如根據該目前最佳狀態。
一爐外殼之尺寸可被設計成越小，則其較不需要被冷卻。
因此及因為該電弧爐能由於該等裝載材料之連續餵入而遠較穩定地燃燒，其係可能建構獨自由耐火材料所製成與全然不需要壁面冷卻元件之爐外殼。
藉由耐火材料替換該水冷卻面板之可能性相當可觀地減少水處理廠(WTP)的範圍，且導致大約百分之5的電能之額外節省，在水為稀少及昂貴之國家係對此特別感興趣。
按照根據申請專利範圍第4項的本發明之一增加的特色，該電弧爐優先地包括用於建立泡沫狀熔渣之機構，該泡沫狀熔渣之數量係使得該等電弧至少局部地被起泡熔渣層所包裹。
暴露之電弧造成電極之增加的損耗及該等爐壁的一不想要之加熱。進一步之後果係一減少之能量效率、較長之製程時間、與因此減少之生產力。為了包裹該電弧，在此產生一泡沫熔渣，該泡沫熔渣能夠藉由特別地加入煤粉及氧而在其高度中被控制。藉由進入存在於該熔渣層及該被熔化金屬間之邊界層、及/或進入該熔渣層及/或該被熔化金屬之鄰接該邊界層的各區域之分成多份的起吹，這些起泡劑之餵入係根據一預先定義的控制圖解手動地或自動地進行。
已往，其係難以在例如最大30公分之空間中將像切碎的廢鐵片之輕的材料經過該熔渣裝載至該鋼熔池，該等廢鐵片在任何方向中具有一較佳之長度，特別是因為該熔渣係太硬，且該材料必須被裝載於該等電極之間。當今，以該泡沫狀熔渣之實施，其將更多之碳及氧吹入該液態鋼鐵，以便使該熔渣起泡，此問題已被解決。
甚至在該熔渣型式之後被命名的泡沫熔渣製程本身具有很多優點：由於該泡沫熔渣之熱屏蔽作用，所需要之能量的數量係最大減少達百分之5，支撐該電弧之形成，該等電極之磨耗與該爐外殼的耐火材料之磨耗係消除，出鐵之時期被縮短，且與特別像鉻之各元素混合成合金的應用被改善。
按照根據申請專利範圍第5項之本發明的一增加之特色，該電弧爐包括一以下列方式配置在該爐外殼之爐壁的熔渣排出開口，該方式係使得該熔渣排出開口坐落在一高度之位準，一旦該熔化池已抵達某一位準，該高度之位準 係以此一使得泡沫狀熔渣之溢流能根據該溢流原理排離的方式，藉由一滑動件或栓塞系統相對於該熔化池界定或可界定的，藉此於該熔化製程期間藉由排渣所造成之中斷被有利地避免。
一按照本發明之電弧爐較佳地是能夠根據申請專利範圍第6項以此一使得在熔化製程的每一循環之後跟著發生一鋼鐵出鐵的方式製成，以致有利地的是甚至業已存在之電弧爐可為根據本發明之鋼生產設備的一部份。
然而，以該等前面及其他之目的之觀點，在此按照根據申請專利範圍第7項之本發明提供有一鋼生產設備，其係基於熟知之鋼生產設備，並以一用於不間斷地熔化裝載材料所製成之電弧爐為其特徵，該等裝載材料尤其像切碎的廢鐵片、還原鐵(DRI)及/或熱壓鐵(HBI)，其中液體鋼鐵的一部份可被由該電弧爐之鋼熔池經由一鋼鐵出鐵開口不間斷地排出，該鋼鐵出鐵開口配置在該電弧爐之底部或接近該電弧爐之底部，且該等裝載材料可經由運送裝置被不間斷地裝載至該電弧爐，以致有利地係給與一不間斷的熔化製程。
因該電弧爐包括一允許不間斷的鋼排出之鋼鐵出鐵開口，與裝載材料之不間斷的餵入至該電弧爐結合，在此可招致及維持一不間斷的熔化製程。
可能之裝載材料可特別地為被切碎的廢鐵片、還原鐵(DRI)及/或被壓縮的熱壓鐵(HBI)。根據本發明，該等切碎的廢鐵片能夠優先地出自一分配至該電弧爐而用於切碎廢鐵及/或鋼廢料(廢品)之切碎系統；或另一選擇係或累積 地，它們以此業已預先處理之形式被運送至該電弧爐。
就一分配至該電弧爐之切碎設備而言，其較佳的是用於在該熔化製程期間發電之方法來自該電弧爐的熱製程排氣(爐頂)中所含有之熱能，該切碎系統可藉由該熱能被驅動。
藉由自該鋼熔池不間斷地排出該鋼鐵的一部份及藉由以裝載材料鬆弛散裝而不間斷地餵入該電弧爐，該裝載材料像未壓縮之切碎的廢鐵片、還原鐵(DRI)及/或熱壓鐵(HBI)，該電弧爐可在該連續之熔化製程期間總是不斷地燃燒更多或較少。
像在以廢鐵等分批地餵入電弧爐的普通案例中及循環往復的出鐵之中斷被完全地避免，藉此有利地係消除不想要之系統擾動。
再者，在此不間斷地出現一致特徵及品質之製程排氣(爐頂)，其允許一不間斷的發電達此一如其至今不匹配用於鋼生產設備之範圍。
因用於製程排氣調整之氣體燃燒器及一用於切碎系統的外部電源供給不再被使用，由一經濟之觀點，根據本發明之鋼生產設備最後在一至目前為止不匹配之位準上相對於能量平衡操作。如此，藉由電弧之不間斷的燃燒，該電弧爐之生產力能被增加達超過百分之26，且能量成本可減少達大約百分之23，其中至該大氣之放射物係同時重大地減少。
於按照申請專利範圍第8項之本發明的另一較佳實施例中，該液態鋼鐵的一部份將被由該鋼熔池排出進入一盛 鋼水桶，該盛鋼水桶係在其邊緣配備有一流出槽，該流出槽重疊一鄰接盛鋼水桶之邊緣，以保證該盛桶在該連續的鋼注流之下的無麻煩之替換。
按照根據申請專利範圍第9項之本發明的一增加之特色，該鋼生產設備有利地包括一以電腦為基礎之製程控制系統，該製程控制系統將使無限制地指導可界定之餵入速率、特別是廢鐵片之餵入速率成為可能，並以此一使得該等被裝載的材料係與所需要之熔化能量平衡的方式指導，其有利地允許不同鋼鐵型式之生產。
如此，每一材料需要某一被稱為焓之能量以熔化。以在該活動程度“自動化”及在該活動程度“製程控制”上之現代的電腦技術，其係可能發展一用於不同電弧爐裝載之情況的熔化曲線圖形。以電腦為基礎之情況特別是能夠選擇切碎的廢鐵片之獨自連續裝載，直至廢鐵、DRI及/或HBI之混合裝載材料的連續餵入。無論如何，該電弧爐頂蓋於該製程期間將決不會被打開，而使至該大氣之昂貴的能量損失及放射物顯著地減少。該餵入速率將按照該動力輸入被選擇，該動力輸入係藉由該特定之餵入速率所控制。經由該活動程度“製程控制”所計算之預測的溫度將是在對於該泡沫狀熔渣實施提供該等最佳條件之範圍中。該熔化曲線圖形係以此一使得萬一循環往復地操作電弧爐，當抵達該出鐵溫度時停止該裝載的方式開發。於此案例中，無須更多之精煉時間。
在此亦有由另一漏斗同時餵入不同裝載材料之可能性，該等裝載材料例如還原鐵(DRI)及/或被壓縮之熱壓鐵 (HBI)。此材料具有一不同之焓，且因此需要一不同之餵入速率。然而，經由該活動程度“製程控制”，該餵入混合內之每一變化可被計算及控制。
就此情況來說，按照根據申請專利範圍第10項之本發明的一增加之特色，不只已證實用於偵測廢鐵片之實際餵入速率，將至少一稱重裝置分配至該運送機構為有利的。
按照根據申請專利範圍第11項之本發明的一增加之特色，其同樣地已經證實為有利的是，為了避免該熔化製程之中斷，將一偏析裝置分配至運送機構，該偏析裝置特別以光學方法、例如藉著監視照相機來偵測及偏析，視該電弧爐之整個尺寸而定，廢鐵片超過預定之尺寸。
按照根據申請專利範圍第12項之本發明的一增加之特色，被產生用於對該切碎系統供給動力之電能本身可為特別藉由一同流換熱鍋爐，直接或間接地由該電弧爐的製程排氣中所包含之熱能而獲得。
在根據申請專利範圍第13項之本發明的情況內，一傳統之交流電電弧爐(AC)或同樣地一直流電電弧爐(DC)能被使用。
再者，根據申請專利範圍第14項，本發明有關在根據申請專利範圍第1至13項之一的設備中不間斷的或至少循環往復的煉鋼之方法，其中若是不間斷的煉鋼，將使用以下步驟之至少前三個步驟，且若是循環往復的煉鋼，將使用以下步驟之所有五個步驟：-裝載材料係在一電弧爐(10)中不間斷地或至少循環往復地熔化； -特別像在用於切碎廢鐵及/或鋼廢料(廢品)之切碎系統中被切碎的切碎廢鐵片、還原鐵(DRI)及/或熱壓鐵(HBI)之裝載材料，係在一熔化製程循環期間藉著運送機構不間斷地或至少連續地餵入該電弧爐；-液體鋼鐵的一部份係由該電弧爐之鋼熔池不間斷地或循環往復地排出；-藉著由該電弧爐的製程排氣(爐頂)中所包含之熱能發電，電能係不間斷地或至少於一熔化製程循環期間產生；-被分配至該電弧爐而用於切碎廢鐵及/或鋼廢料(廢品)之切碎系統，係藉由自該製程排氣(爐頂)所產生之電能不間斷地或至少於一熔化製程循環期間供電。
最後但尤其以申請專利範圍第15項，本發明有關一使用藉著發電裝置由電弧爐的製程排氣中所包含的熱能所獲得之電能的方法，該電弧爐不間斷地或至少循環往復的熔化尤其像被切碎的廢鐵片之裝載材料，該發電裝置用於不間斷地或至少於一熔化製程之循環期間對一切碎系統供電，該切碎系統附接至該電弧爐，並切碎一鋼生產設備中之廢鐵及/或鋼廢料(廢品)，像先前或於該下文中所敘述者。
然而，隨同額外之目的及對應的優點，本發明之結構將由特定實施例之以下敘述及與所附圖面有關地被最佳了解。
在本發明的較佳實施例之以下敘述中，類似相同之參考數目標以相同或可比較的零組件。
現在詳細地參考該等圖面之圖1至6，且首先參考其圖1，在此作為模範地顯示有發電機構的一可能實施例，該發電係藉由使用一鋼生產設備之電弧爐10的熱製程排氣(爐頂)20中所包括之熱能，該發電機構被使用於操作一附接至該電弧爐(EAF)10之切碎系統40。
用於此，有至少一同流換熱鍋爐30被安裝在該電弧爐10之除塵工廠24的廢氣系統21中。該同流換熱鍋爐30可特別位在一沉降箱22的出口中，該沉降箱22用於該排氣20中及/或該廢氣系統21的區域23中、或在至該前面之設備22/區域23的從屬路徑中所包含之灰塵微粒，該區域23具有碳之後續燃燒。當一鋼生產設備1之製程排氣(爐頂)20進入該廢氣排放裝置21時，該製程排氣具有在攝氏900度及攝氏1.100度間之範圍中的恆定溫度，而沒有使用額外之氣體燃燒器，直至其已冷卻下降至低於攝氏800度-該排氣溫度可由於氧O之加入，藉由在一放熱製程中將具有氧O之有毒的碳CO轉換成較不危險之二氧化碳CO2而重新升高，其中此製程產生高達大約攝氏1.670度之溫度，該溫度能被使用於一有效之蒸氣產生。
如在圖1中所概要地說明，亦有在該除塵工廠24之廢氣系統21中巧妙地配置數個同流換熱鍋爐30之可能性，以致例如藉由一水處理工廠61所供給之水62能被以一更有效之方式轉換成蒸氣。
藉由該同流換熱鍋爐30所產生之蒸氣對一蒸氣渦輪機31供給動力，該蒸氣渦輪機對一發電機32供給動力。
藉由該渦輪機31所產生之冷凝液係藉由一冷凝器60 進一步冷卻，且被直接地汲吸進入該水處理工廠61。
以由該等發電裝置30、31、32所獲得之電能，其係可能沒有使用一公用之電力網格地運轉，且因此在經濟上有利地運轉該切碎系統40及盡可能進一步運轉該鋼生產設備1之消耗裝置負載。
圖2作為模範地顯示運送機構，其將譬如在一切碎系統40中所切碎之廢鐵片71不間斷地或至少連續地於一熔化製程之循環期間運送至該電弧爐10。
各種尺寸之廢鐵及/或鋼廢料(廢品)70被餵入一切碎系統40，如所說明-該切碎系統40較佳地是分配至該電弧爐10。
該切碎系統40運送基本上相等尺寸之被切碎的廢鐵片71。再者，高價值之非鐵金屬72能被偏析供進一步商業化。
該等被切碎的廢鐵片71係鬆弛散裝地及未壓縮地運送至該廢鐵漏斗42，該廢鐵漏斗42亦可坐落在地面下。
一或多個振動式給料機50控制被餵入該電弧爐10之切碎的廢鐵片71之數量。
再者，第一稱重系統52微調該等數量。
該等振動式給料機50鬆弛散裝地及未壓縮地經由運送器皮帶51及較佳地是一迴旋滑槽54運送該等被切碎的廢鐵片71至該電弧爐10之爐外殼13，該旋滑槽54坐落在該爐頂14上方。
因此，該迴旋滑槽54不間斷地或至少連續地於一熔化製程之循環期間將切碎的廢鐵片71運送至該電弧爐10。
根據本發明之電弧爐10以顯著地較低之特定能量消耗 及較高的生產力操作，且不間斷地或至少於一熔化製程之循環期間以切碎的廢鐵片71餵入該電弧爐10。
同時，至該大氣之放射物係顯著地減少，因該爐外殼13之爐頂14不再必須被打開，以便裝載廢鐵片之廢鐵箕斗。
再者，該除塵工廠24亦以顯著地較低之能量消耗工作，因二次系統係不再需要的。
基於圖3，現在更詳細地敘述根據本發明的申請專利範圍第1項之第一鋼生產設備的製程循環，其具有循環往復的熔化製程，如此具有交替之熔化及出鐵間隔。
該切碎系統40能被以例如長度高達三公尺或更多之各種尺寸的廢鐵及/或鋼廢料(廢品)70載入，視所使用之切碎系統40的尺寸而定。藉由切碎此巨大的鋼廢料(廢品)70，該切碎系統40產生打碎了的廢鐵片71，且偏析高價值之非鐵金屬72，該等廢鐵片71在最大大約30公分之空間中於任何方向中具有一較佳之長度。
該切碎系統40係藉由一電動馬達41所驅動，該電動馬達41係藉由一發電機32所供電。該發電機32係藉由一蒸氣渦輪機31使用來自至少一同流換熱鍋爐30之蒸氣所驅動，該同流換熱鍋爐30係坐落在該電弧爐10之除塵工廠24的廢氣系統21中。任何過剩之電能可被引導至該鋼生產設備1之其他潛在的消耗裝置負載。
該等切碎的廢鐵片71係由該切碎系統40直接地排出，且被吸納進入一坐落在地面上或地面下之承接廢鐵漏斗42。
為將該等切碎的廢鐵片71裝載進入該電弧爐10，一鋼 生產設備1之操作員可根據本發明藉由電子控制機構80控制該想要之餵入數量及該餵入速率。在此，該數量及餵入速率將是視該電弧爐容量、該餵入混合物、及用於該等石墨電極11的轉換器12之容量而定。
一較佳地是迴旋型式之滑槽54被定位在該電弧爐10的爐外殼13上方。此滑槽54係至目前為止該通常使用之滑槽，用於經由該爐頂14中之所謂的第五孔洞15將添加劑餵入至該電弧爐10。該等電弧爐設計、像電弧爐尺寸及電極直徑視該轉換器12之性能而定。
以分別具有每一新的循環往復式熔化相位之不間斷的熔化製程之開始，該材料流動之構造已經證實其之價值如下：所有運送機構50與51由該電弧爐10之觀點的下游至該廢鐵漏斗42開始。該運送機構(運送器皮帶51與振動式給料機50)之正確數目視廢鐵供給之位置而定。首先，鄰接該迴旋滑槽54之運送器皮帶51被作動，隨後藉由該運送器皮帶51被定位於此運送器皮帶之前面。最後在該系統中作動者將為在該等廢鐵漏斗42下邊之振動式給料機50，該等廢鐵漏斗42較佳地是藉由頻率變換器所控制。
較佳地是有二個附接至該運送器皮帶51之稱重系統52，該二稱重系統52之一直接在該等振動式給料機50之後被有利地定位在該第一運送器皮帶51，且在該運送路線的末端之第二個稱重系統於進入該爐頂14之前被定位在該最後的運送器皮帶51。此組構確保被餵入該爐外殼13之數量的一正確之測量及比較(雙重校對)。如果該第二稱重系統52正讀取與該第一稱重系統52相同之容量，在該等振動式 給料機50上將不會採取任何校正之動作。若是有主要偏差，可藉著一電腦系統80進行一校正。
於太粗糙地切碎的廢鐵片71之案例中，一偏析設備53能被分配至該運送器皮帶51，該偏析設備53例如藉著監視照相機光學地偵測，且如此能隔離超過預定尺寸之廢鐵片。
若是電弧爐10在該循環往復的熔化製程中操作，該等振動式給料機50當該重量抵達該最後設定點時停止。該等廢鐵運送器皮帶51稍後停止數秒。
至少在該振動式給料機50之後的第一運送器皮帶51較佳地是維持充分地以廢鐵片71載入，同時所有其他運送器皮帶51能被排空或保持餵入其他材料，例如還原鐵(DRI)、石灰、煤焦等。保持以廢鐵片71載入一運送器皮帶51具有該優點，即直至該下一熔化循環之餵入時間被減至最小。該數量能被該鋼生產設備1之電腦系統80所計算。
另一選擇係，在此有裝載其他材料、而非廢鐵片，或同時具有相同之設備及來自不同的來源之可能性。這些材料、例如像石灰、煤焦、還原鐵(DRI)及/或被壓縮之熱壓鐵(HBI)亦藉由該最後之運送器皮帶51被載入，該最後之運送器皮帶51係配備有一稱重裝置52。該等材料之每一個被該等操作員或藉由一電腦化之製程控制系統80所指揮，而具有某一餵入速率及經由另一稱重運送器皮帶51、52，且可被由所測量之總重量輕易地減去。
如果所有裝載材料最後被餵入至在該循環往復的熔化製程中操作之電弧爐10，該振動式給料機50以及運送器皮帶51完全地被停止。這特別應用至需要用於熔渣排出及鋼 鐵出鐵之時刻。
藉由該熔渣排出及該鋼鐵出鐵所造成之間隔亦造成排氣之中斷，且因此以此一使得該切碎機能夠暫時地不被藉著發電所能量之來驅動的方式，造成該發電之中斷。如於那些該等間隔中，裝載材料之輸入亦被中斷，這不是進一步不幸的，因為，儘管那些中斷，吾人具有此尚未曾存在的能量效率之設備。
由於電弧爐之機器護理，該先前所論及之程序同樣地應用在中斷之案例，該電弧爐除了此機器護理之外在一不間斷的熔化製程中運轉。
圖4隨同一不間斷的熔化製程及一與其同時運轉之不間斷的出鐵製程，顯示根據本發明的申請專利範圍第7項之第二鋼生產設備1的加工流程。
該電弧爐13係配備有一EBT(偏心式爐底出鐵)18設備。在該鋼鐵出鐵開口18下方，一滑動件或栓塞系統19被放置。此系統19允許設定及控制該想要之出鐵時間(盛桶充填時間或流動比率/速率)。該EBT(操縱台)18之高度位置係以此一使得剩餘熔體之某一數量總是位在該鋼鐵出鐵開口18之下方與上方的方式所製成。由於此結構，若是根據計劃地修理該電弧爐，藉由往後傾斜該電弧爐，鋼鐵之流動的快速停止及開始係可能的。該熔池高度較佳地是藉由該餵入速率(該切碎機之連續餵入)與及出鐵數量(該滑動件或栓塞系統19之位置)的平衡被電腦控制的。
如果該裝載材料亦不間斷地被加入與馬上被熔化，一不間斷的出鐵將僅只為可能的。該熔池溫度(電弧爐熔體) 係恆定地在該想要之出鐵溫度，該溫度可藉由各措施被隨時地調節及控制。每單位時間之出鐵量對應於該熔體量、該增加之數量、減去該熔化損失。換句話說：因為存在於所裝載材料(被餵入速率所控制)及該需要的熔化能量(被該電力輸入所控制)間之平衡，一不間斷的出鐵係僅只可能的。此平衡較佳地是可被一電腦80所控制。
通常，像切碎的廢鐵71等裝載材料的餵入速率係藉由該能量輸入(特定之餵入速率)所決定。於一具有該盛鋼水桶3的擾動之案例中，在該鋼包爐5及/或於該鑄造機6中，其係需要能減少該鋼之流動(電弧爐輸出)。於此案例中，該能量輸入係減少，藉此該廢鐵流動速率等將亦慢下來。該出鐵數量(流動比率/速率)將亦藉由改變該鋼鐵出鐵開口18的滑動件或栓塞系統19之位置而減少。
該出鐵盛桶3a係在其邊緣配備有一流出槽4，該流出槽重疊一鄰接盛鋼水桶3B之邊緣4，以保證該等盛桶3a、3b、...在該連續的鋼注流之下的無麻煩之替換。
該等盛桶3之容量係以此一使得在充填之後的溫度將仍然為30至40度低於所需之鑄造溫度的方式設計。對於此之決定性因素係電弧爐10之性能參數。於“出鐵”(該等盛桶3、3a、3b、...之充填)期間，像脫硫及結成合金的一些冶金處理業已能夠被進行。用於該鑄造機6之快速與連續的操作，二鋼包爐5可被利用的。該鑄造機6可與二中間包小車及升降中間包改變程序一起工作。
既然該出鐵孔洞18、該滑動件或栓塞系統19及該電弧爐耐火材料13.1之磨損不能被防止，但雖然如此，以鋼鐵 連續供給該連續鑄造機6將被保證，其已經證實其值得提供沒有電極系統之第二爐身13b(雙殼電爐法)。此電弧爐13b將持續生產鋼鐵，同時該另一電弧爐13a爐身將被修理或替換，且接著再次將在該處置作為一“備用”單元。如果根據計劃如期地，藉由減少該鑄造速率及藉此在該鋼包爐5建立鋼鐵之累積，由於大約每隔一天的小修理、特別是諸如該出鐵開口18之變化及/或該滑動件或栓塞系統19之變化可被進行。因此，該煉鋼將被停止，且該電弧爐10將被傾斜進入一具有最大剩餘熔體之熔渣離開位置。一出鐵孔洞變化可被進行，例如以一先前製備之出鐵孔洞組18、19，且僅只需時15至20分鐘。
廢鐵71之最大餵入速率I視該轉換器12之容量而定。一具有大約150公噸粗鋼之容量的電弧爐13通常處置最小100百萬瓦之功率輸入。於每公噸廢鐵裝載490千瓦時之假設電能消耗的示範案例中(假設值：金屬物質產出=百分之88；電弧利用率=百分之90；出鐵溫度=攝氏1620度)，該出鐵性能(生產力)視能量輸入(沒有化學能量)及廢鐵餵入速率而定發生，如於以下表格中所顯示：
圖5顯示在一圖解中所繪製的前述表格之資料。在其中，視能量輸入(沒有化學能量)及廢鐵餵入速率而定，說明僅只以廢鐵71操作之電弧爐10的生產力II，其中繪製在該x軸上以百萬瓦[MW]為單位之功率輸入，與在該y軸上以每小時的噸數[t/h]為單位。亦可清楚看見的是廢鐵71的輸入I(餵入速率)及鋼鐵的輸出II(生產力)間之平衡。
然後，對應於圖3或圖4，圖6顯示一根據本發明的鋼生產設備1之可能整合於一鋼加工廠中、尤其於一小鋼廠2中。
藉此，該電弧爐設計可與傳統電弧爐不同如下：由於有不間斷地或至少循環往復地進行像廢鐵的裝載材料之連續加入的事實，該熔化池係總是呈液體狀態(平池製程)，於此案例中，不再需要打開該爐頂14供廢鐵裝載。於此案例中，該頂蓋舉昇裝置可被消除。不論何時需要用於修理或替換之目的，該爐頂14能被該架空的起重機所舉起。該電弧爐10現在包括至多僅只二零件，即下方之爐外殼13及上方之爐外殼(爐頂)14。
爐頂14與下方之爐外殼13的水冷卻面板可被耐火材料材料所替換，以致該電弧爐10將僅只被以耐火材料作內襯。這巨大地減少該水處理之尺寸設計。
再者，該電弧爐容量將被減少。該新的、較小之電弧爐容量係藉由所產生之氣體體積及藉由該轉換器容量所決定。
視藉由該轉換器的尺寸所決定之爐身的容量而定；該 電弧爐能在該底部配備有一或多個洗滌栓塞(未示出)。這些洗滌栓塞具有該功能，以保證該熔池之較佳的均質化。
電煉鋼技術於過去十年期間已經遭受根本性變化。
已往，電弧爐僅只被以百分之100的廢鐵裝載餵入。當今，所使用之裝載材料由固體材料、廢鐵、還原鐵(DRI)及/或熱壓鐵(HBI)等變化。尤其在高度鋼需求之時刻，該市價時常變化，且相對於裝載材料之彈性由經濟之觀點係一大優點。
用於普通鋼品質之需求的盛桶處理與高水準鋼品質之二次處理的成功已增加電弧爐10之生產力，以及其已影響該程序。具有該兩熔渣實施的典型之電弧爐程序不再被使用，致使業已習知電弧爐的熔化製程(冶煉時間)之循環係正接近一氧轉化爐之循環。
以根據本發明之不間斷地或至少循環往復地操作的本鋼生產設備1，其以相對於生產力及能量節省的總能量平衡之觀點設定新的標準，該最近幾年之趨勢係一致地持續。
1‧‧‧鋼生產設備
2‧‧‧小鋼廠
3、3a、3b‧‧‧盛鋼水桶
4‧‧‧盛鋼水桶3之流出槽
5‧‧‧鋼包爐
6‧‧‧連續鑄造機
10‧‧‧電弧爐(EAF)
11‧‧‧石墨電極
12‧‧‧轉換器
13、13a、13b‧‧‧爐外殼
13.1‧‧‧該電弧爐之壁面
13.2‧‧‧該電弧爐之底部
14‧‧‧爐頂
15‧‧‧餵入開口，尤其是進入爐頂14之第五個孔洞
16‧‧‧用於建立泡沫狀熔渣之機構
17‧‧‧熔渣排出開口
18‧‧‧鋼鐵出鐵開口，尤其是偏心式爐底出鐵(EBT)
19‧‧‧滑動件或栓塞系統
20‧‧‧熱製程排氣(爐頂)
21‧‧‧廢氣系統
22‧‧‧沉降箱
23‧‧‧具有後續燃燒之廢氣系統21的區域
24‧‧‧除塵工廠
30‧‧‧同流換熱鍋爐
31‧‧‧蒸氣渦輪機
32‧‧‧發電機
40‧‧‧切碎系統
41‧‧‧電動馬達
42‧‧‧在地面上或在地面下之廢鐵漏斗
50‧‧‧振動式給料機
51‧‧‧運送器皮帶
52‧‧‧稱重系統
53‧‧‧偏析設備
54‧‧‧迴旋滑槽
60‧‧‧冷凝器
61‧‧‧水處理工廠(WTP)
62‧‧‧水
70‧‧‧不同之巨大廢鐵及/或鋼廢料(廢品)
71‧‧‧鬆弛、未壓縮、切碎的廢鐵片
72‧‧‧高價值之非鐵金屬
80‧‧‧以電腦為基礎之製程控制系統
I‧‧‧輸入廢鐵(餵入速率)
II‧‧‧輸出鋼鐵(生產力)
圖1作為模範地顯示用於由一電弧爐的熱製程排氣(爐頂)發電之機構的可能實施例，該機構被使用於啟動一附接至該電弧爐(EAF)之切碎系統；圖2作為模範地顯示運送機構，其不間斷地或至少連續地於一熔化製程之循環期間例如將在切碎系統中所切碎之廢鐵片運送至該電弧爐；圖3顯示根據本發明的申請專利範圍第1項之第一鋼生產設備的加工流程，其具有循環往復的熔化製程，如此 具有交替之熔化及出鐵間隔；圖4隨同一不間斷的熔化製程及一與其同時運轉之不間斷的出鐵製程，顯示根據本發明的申請專利範圍第7項之第二鋼生產設備的加工流程；圖5在一圖解內顯示按照本發明的電弧爐之生產力，該生產力視能量輸入(沒有化學能量)及廢鐵餵入速率而定；及圖6顯示一根據本發明的鋼生產設備之可能整合進入一鋼處理廠。
2‧‧‧小鋼廠
3a、3b‧‧‧盛鋼水桶
4‧‧‧盛鋼水桶3之流出槽
5‧‧‧鋼包爐
6‧‧‧連續鑄造機
10‧‧‧電弧爐(EAF)
13a、13b‧‧‧爐外殼
13.1‧‧‧該電弧爐之壁面
13.2‧‧‧該電弧爐之底部
15‧‧‧餵入開口，尤其是進入爐頂14之第五個孔洞
17‧‧‧熔渣排出開口
18‧‧‧鋼鐵出鐵開口，尤其是偏心式爐底出鐵(EBT)
19‧‧‧滑動件或栓塞系統
20‧‧‧熱製程排氣(爐頂)
21‧‧‧廢氣系統
23‧‧‧具有後續燃燒之廢氣系統21的區域
30‧‧‧同流換熱鍋爐
31‧‧‧蒸氣渦輪機
32‧‧‧發電機
40‧‧‧切碎系統
54‧‧‧迴旋滑槽
61‧‧‧水處理工廠(WTP)
71‧‧‧鬆弛、未壓縮、切碎的廢鐵片

Claims (21)

  1. 一種鋼生產設備，包括：一電弧爐，用於至少循環往復地熔化裝載材料並且連續地在熔化製程期間產生熱製程排氣，該裝載材料包括切碎的廢鐵片，其在熔化製程期間連續地被餵入電弧爐之中；一發電機，其於該熔化製程期間由該電弧爐的熱製程排氣中所包括的熱能連續地發電；一切碎系統，其被分配至該電弧爐，用於切碎廢鐵及/或鋼廢料，並且用於產生廢鐵片，其用於在熔化製程期間連續地餵入電弧爐之中；一電動馬達，用於驅動該切碎系統，該電動馬達於該熔化製程期間藉由該發電機所回收的電能被供電；及運送機構，其建構成於該熔化製程期間，連續地餵入至少通過該切碎系統所切碎的廢鐵片至該電弧爐。
  2. 如申請專利範圍第1項之鋼生產設備，其中，該電弧爐包括一爐外殼和一爐頂，該爐外殼由耐火材料所製成及/或包括水冷卻元件，爐頂於以廢鐵片連續餵入期間總是關上，且其中該爐外殼在其一壁面及/或在該爐頂中形成有一餵入開口，該餵入開口允許以藉由該切碎系統所切碎的廢鐵片連續地餵入該電弧爐。
  3. 如申請專利範圍第1項之鋼生產設備，其中，該電弧爐包括一爐外殼，該爐外殼之尺寸設計成提供一內部空間，供用於呈未熔化形式的切碎廢鐵片之最大數量的僅只90%，該廢鐵片可在熔化製程的一循環之過程中被熔化。
  4. 如申請專利範圍第3項之鋼生產設備，其中，該電弧爐的尺寸設計成供用於呈未熔化形式的切碎廢鐵片的最大數量的僅只80%。
  5. 如申請專利範圍第3項之鋼生產設備，其中，該電弧爐的尺寸設計成供用於呈未熔化形式的切碎廢鐵片的最大數量的僅只70%。
  6. 如申請專利範圍第1項之鋼生產設備，其中，該電弧爐包括用於建立泡沫狀熔渣之機構，該泡沫狀熔渣之數量足夠藉由起泡熔渣層至少局部地包裹該電弧。
  7. 如申請專利範圍第1項之鋼生產設備，其中，該電弧爐包括一具有爐壁的爐外殼，且該爐壁形成有一熔渣排出開口，該熔渣排出開口坐落在一高度之位準，該高度的位準是通過一滑動件或栓塞系統相對於一熔化池界定或可界定的，使得一旦該熔化池已抵達某一位準，泡沫狀熔渣之溢流能根據溢流原理而排離。
  8. 如申請專利範圍第1項之鋼生產設備，其中，該電弧爐建構成在熔化製程的每一循環之後跟著執行一鋼鐵出鐵。
  9. 如申請專利範圍第1項之鋼生產設備，其中，電弧爐被建構成用於不間斷地熔化裝載材料，該等裝載材料特別是像切碎的廢鐵片、還原鐵及/或熱壓鐵，其中液體鋼鐵的一部份可被由該電弧爐之一鋼熔池經由一鋼鐵出鐵開口不間斷地排出，該鋼鐵出鐵開口形成在該電弧爐之底部或接近該電弧爐之底部，且其中該運送機構包括運送裝置，用於不間斷地餵入裝載材料至該電弧爐。
  10. 如申請專利範圍第9項之鋼生產設備，其中，該液態鋼鐵的一部份由該鋼熔池排出進入一盛鋼水桶，該盛鋼水桶具有一邊緣，該邊緣配備有一流出槽，該流出槽重疊一鄰接盛鋼水桶之邊緣，使得該盛鋼水桶能夠在該連續的鋼注流之下的無麻煩之替換。
  11. 如申請專利範圍第1項之鋼生產設備，其包括一以電腦為基礎之製程控制系統，該製程控制系統建構成無限制地引導廢鐵片可界定之餵入速率，使得該等被裝載的材料係與所需要之熔化能量平衡。
  12. 如申請專利範圍第1項之鋼生產設備，其中，該運送機構包括至少一稱重系統，用於偵測廢鐵片之實際餵入速率。
  13. 如申請專利範圍第1項之鋼生產設備，其中，該運送機構包括一偏析裝置，該偏析裝置建構成偵測及偏析超過預定尺寸之廢鐵片。
  14. 如申請專利範圍第13項之鋼生產設備，其中，該偏析裝置借著光學監視(例如照相機)偵測廢鐵片。
  15. 如申請專利範圍第1項之鋼生產設備，其中，該電能是在該熔化製程期間直接或間接地由該電弧爐的熱製程排氣中所包含之熱而回收。
  16. 如申請專利範圍第15項之鋼生產設備，其包括一同流換熱鍋爐，其配置成在該熔化製程期間從熱製程排氣回收該電能。
  17. 如申請專利範圍第1項之鋼生產設備，其中該電弧爐是從一交流電電弧爐和一直流電電弧爐所構成的群組中 選出。
  18. 一種鋼生產設備，包括：一電弧爐，其建構成用於不間斷地熔化裝載材料，所述裝載材料包括切碎的廢鐵片、還原鐵及/或熱壓鐵，並且其建構成形成液體鋼鐵的鋼熔池；該電弧爐具有配置在其底部或靠近其底部的鋼鐵出鐵開口，並且其中液體鋼鐵的一部份是由該電弧爐中的鋼熔池經由該鋼鐵出鐵開口不間斷地被排出；以及運送機構，其建構成不間斷地將裝載材料裝載到該電弧爐之中。
  19. 如申請專利範圍第18項的鋼生產設備，其特徵在於，液體鋼鐵的一部份是由該鋼熔池排出進入一盛鋼水桶，該盛鋼水桶具有一邊緣，該邊緣形成有一流出槽，該流出槽重疊一鄰接的盛鋼水桶的邊緣，使得該盛鋼水桶能夠在該連續的鋼注流之下的無麻煩的替換。
  20. 一種煉鋼方法，包括：提供根據申請專利範圍第1項中的鋼生產設備，並且在不間斷的煉鋼製程流程或循環往復的煉鋼製程中運作該設備；在不間斷的煉鋼製程流程中，執行以下步驟的至少步驟(a)到步驟(c)，且在循環往復的煉鋼製程中，執行以下步驟的步驟(a)到步驟(e)：(a)在一熔化製程期間藉由運送機構不間斷地或循環往復地將裝載材料連續地餵入到一電弧爐，裝載材料包括在用於切碎廢鐵及/或鋼廢料、還原鐵及/或熱壓鐵的切碎 系統中被切碎的切碎廢鐵片；(b)在一電弧爐中不間斷地或至少循環往復地熔化在熔化製程期間連續地餵入到電弧爐中的該裝載材料；(c)不間斷地或循環往復地將液體鋼鐵的一部份由該電弧爐的鋼熔池排出；(d)在熔化製程期間藉由發電機，由該電弧爐的熱製程排氣中所包含的熱能在熔化製程期間連續地產生電能；以及(e)藉由該發電機在熔化製程期間連續地產生的電能於該熔化製程期間供電給切碎系統，用於切碎廢鐵及/或鋼廢料。
  21. 一種在一鋼生產設備中在熔化製程期間連續地使用電能的方法，該方法包括：使用切碎系統切碎廢鐵及/或鋼廢料；在一電弧爐中不間斷地或至少循環往復地熔化該裝載材料，該裝載材料包括切碎的廢鐵片；使用發電機由該電弧爐的熱製程排氣中所包含的熱能在熔化製程期間連續地產生電能；以及藉由該發電機在熔化製程期間連續地產生的電能於該熔化製程期間供電給切碎系統，用於切碎廢鐵及/或鋼廢料。
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