JPH02290927A - 金属化合物および／または金属合金の冶金処理あるいはカーバイドの製造用プラント - 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】 産業上の利用分野 本発明はバードンを収容するシャフトと、該シャフトの
側方および下に配置された溶融体捕集空間と、該シャフ
トの側方に配置された少なくとも１つのバーナーとから
なり、冶金処理、特に、金属、金属化合物および／また
は金属合金の溶融または溶融還元あるいはカーバイドの
製造用プラントに関する。

従来技術および課題 この種のプラントは米国特許第４，３８０，４６９号か
ら公知である。この公知のプラントは主に予備還元され
た冶金材料、特にスポンジ鉄を連続的に溶融するのに役
立つ。該公知プラントでは、長い水平な供給空間を介し
てバードンをシャフトから、溶融体を保存ずる溶融容器
に供給し、該バードンを自由落下させて溶融体の浴面上
に衝突させる。該浴而上に隣接してバードンを配置し、
その火炎が該浴而上を清浄にしかつ落ちてくるバードン
に対して向けられる褐炭粉および酸素と共に投入する。

該バードンは溶融体中で円錐状パイル最下部（ｃｏｎｉ
ｃａｌ　ｐｉｌｅ　ｆｏｏｔｉｎｇ）を構成する。

溶融体から離脱する円錐状パイルのバードンにより、溶
融体浴の過熱は有り得ない。この公知の方法を用い、溶
融体中にすでに投入されたバードンら溶融還元できない
。また、この公知の方法を用いる際の欠点は、温度およ
びエネルギー密度が燃焼の種類によって限定されること
である。これは、溶融または溶融還元法糸スポンジ鉄を
溶融する場合に必要な温度より実質的に高い温度を必要
とする場合に加熱が十分でないことを意味する。

課題を解決するための手段 本発明はかかる欠点および困難を排除することを狙いと
し、その目的は、高い温度およびエネルギー密度が達成
でき、冶金処理を妨害すると考えられる燃焼ガスの形成
を防止するプラントを提供するものである。また、バー
ドンの制御された溶融および溶融還元を可能にするため
、燃焼空間内のパードンの滞留時間を正確に計算すべき
である。

また、炉に供給されるエネルギーを、熱損失を低く保つ
最適方法で利用する。

本発明によれば、この目的は、バーナーを下部シャフト
端と溶融体捕集空間を連結する燃焼空間内に配置しかつ
プラズマバーナーとして設計し、該燃焼空間を該溶融体
捕集空間以上のレベルに配置し、該燃焼空間が該シャフ
トに関して平坦または好ましくは上り坂であり、バード
ンからの金属溶融体を分離するオーバーフロー端によっ
て溶融体捕集空間内に入る燃焼空間底部を有することに
より達成される。

本発明のプラントは、特に、Ｆｅ−Ｍｎ．ＦｅＳｉ，Ｆ
ｅ−Ｃｒ，　Ｆｅ−Ｗ．Ｆｅ−Ｖ、Ｆｅ−Ｍｏ、Ｆｅ−
Ｎｉ％Ｆｅ−Ｇｏ、Ｆｅ−Ｔｉ，　Ｆｅ−Ｎｂ，　Ｆｅ
Ｔａ，Ｆｅ−ＰＳＦｅ−Ｚｒ等の合金鉄の溶融、Ｃｕ，
ＡＩ１Ｎｉ．Ｃｏ，Ｍｇ％Ｃｒ，ＷＳＭｏＳＺｒ，Ｓｉ
，Ｈｒ，Ｖ等の金属およびその合金の溶融、並びにカー
バイドの製造に適している。

好ましくは、平面図に示すように、該燃焼空間゜はシャ
フト空間から、溶融体捕集空間にかけて拡がる。

シャフト空間が燃焼空間の周囲を部分的に包囲し、溶融
体捕集空間がシャフト空間の空隙である該燃焼空間の側
方上に続くことにより、炉が最適な熱収支を示す。

有利には、シャフト空間から燃焼空間にかけての転移空
間内にバードン運搬手段を設け、かくして正確な投与量
のバードン供給速度を可能にする。

好ましい具体例によれば、バードン運搬手段を傾斜滑り
面として設計する。

他の好ましい具体例はバードン運搬手段を押出し（ｐｕ
ｓｉｎｇ）手段として設計することを特徴とする。

ガスにより生じる顕然、その中に含有されるダスト、中
間体製品、昇華物および縮合物に関して燃焼空間内に形
成されるガスを最適利用するため、また、シャフト内の
予備加熱および反応温度を調整して発生する有害物質を
減少しかつ均一な炉操作を実施するためにプラントの最
適制御性を達成するため、該燃焼空間は、好ましくは少
なくとも１つの分岐管を介してシャフト炉に連結される
のに適した煙道を有する。

バードン、合金元素およびフラックスを燃焼空間に投入
する場合、該燃焼空間に入る供給管を有することにより
、このことが良く理解される。

プラントをより容易に始動させ、温度分布を集中制御す
るため、プラズマバーナーは、所望により燃焼空間に挿
入する位置Ａから、溶融体捕集空間に向かって挿入する
位置Ｂに移動させるのに適しており、逆も同様である。

以下、添付図面を参照して本発明をさらに詳しく説明す
る。

第１図は本発明のプラントの部分断面図である。

第２図は第１図のＩＩ　一ＩＩ線に沿った垂直断面図で
ある。

第３図は第２図と類似のプラントの他の具体例を示す垂
直断面図てある。

第４図は第３図の部分平面図である。

第５図はさらに他の具体例を示す部分断面図である。

第６図は第５図の■一■線に沿った垂直断面図である。

第１図および第２図のプラントはシャフトｌと、それと
一体連結されかつその下の側方に配置された溶融炉２と
からなる。該シャフト１は略垂直方向に該溶融炉２から
」二方に伸び、円形断面のシャフト空間４を規定する耐
火性の内部ライニング３をイイする。該シャフト空間４
は、それにより、溶融炉２の炉内空間６内にガスが形成
されるバードン５で充填される。

シャフトｌの内部ライニング３はプレートノヤケット７
により包囲される。該シャフト１の上端には管状のパー
ドン供給手段８が設けられる。その下端では、シャフト
炉４がフランジ９により境界決定された人口領域１０を
介して溶融炉４の内部空間６に続いている。

溶融炉２は炉下部１．　１と、それを覆うフード１２か
らなり、該フードは炉内空間６を境界決定する。該炉下
部Ｉ１には、水平底部ｌ５を有しかつプレートジャケソ
ト１３に包囲された外部レンガ積（ｂｒｉｃｋｗｏｒｋ
）　＋　４が設けられる。断面図において上反りしかつ
フード１２まで上方に垂直に伸びる壁ｌ６はシャフトｌ
に面しない底部１５の端上に続き、該壁ｌ６は互いに平
行でかつ該底部１５から上方に垂直に向いた側壁■７、
Ｉ８の側部に接する。これらの側壁ｌ７、１８は同様に
フード１２まで伸びる。

外部レンガ層ｌ４の転移部ｌ９はシャフトｌに而ずる外
部レンガ積ｌ４の底部１５の端上に続き、該シャフト１
の入口領域１０にまで伸び、その底２０はシャフトｌに
向かって急に上り坂になり、フードｌ２まで上方に垂直
に伸びる側壁２１、２２は、平面図に示すように■形状
で配置され、炉内空間６に向かって拡がる転移空間２３
を境界決定する。

炉下部１１の外部レンガ層ｌ４は炉内空間６を境界決定
する導電性内部レンガ積２４を包囲し、その底部２５は
シャフト１に面しない領域で凹形を有し、該凹形は金属
溶融対２７用の溶融体捕集空間２６を構成し、平面図で
は略半円形である。

外部レンガ積１４の底部【５には、溶融体捕集空間２６
の領域内に底部電極２８が設けられ、レンガ積２４と接
触する。

燃焼空間３ｌは溶融体捕集空間２６と隣接し、該燃焼空
間は、フード１２まて垂直に伸びかつ転移部ｌ９まで側
方に伸びる平行に配置された燃焼空間壁２９、３０によ
り側方に境界決定される。

シャフト１に関して僅かに立ち上がった（５゜までの角
度で）該燃焼空間底３２は溶融体捕集空間２６の底３３
より高いレベルに位置し、オーバーフロー端３４を介し
て溶融体捕集空間２６に接ずる。燃焼空間底３２は、シ
ャフト１に関して上り坂でありかつ転移部ｌ９に達ずる
レンガ積部３５により、シャフト空間４に向かって突出
しているが、急に上り坂である転移部１９の下部を越え
てのみ伸びる。

内部レンガ積２４の急に上り坂であるレンガ積部３５の
内面および外部レンガ積ｌ４の同様に急に上り坂である
底２０の内而はシャフト空間４の下にまで達する滑り而
３６を構成する。バードン５は、この滑り面３６を越え
て自動的に燃焼空間３ｌに入り、燃焼空間底３２で正ま
り、オーバーフロー端３４付近にまで伸びるバードンに
よって形成される円錐状パイル３８の最下部３７は溶融
体捕集空間２６に向かう。このように運搬手段として機
能する傾斜滑り面３６の傾きはバードン５の応答角度に
したがって略決定される。

溶融炉２のフードｌ２は水冷プレート外装３９によって
形成される。該プレート外装３９は炉下部ｌ１の外部レ
ンガ積１　ｌ１の垂直に上方に向いた壁１６、ｌ７、ｌ
８を包囲する。垂直に上方に向いた弧状のフード部４０
の外部ジャケット上には、２つの湯出シュート４１、４
２が互いに相対的な角度で配置され、その中に溶融体捕
集空間２６の各々１つの湯出口４３、４４がある。

溶融体捕果空間２６の上に配置されたフード部４５はシ
ャフトｌに向かって斜め上方に伸び、該シャフトＩまで
燃焼空間３ｌの領域上の水平方向にまで続いている。

炉内空間６を覆うフート郎４５は、その内側上にレンガ
積４６が設けられる。フード部４５の傾斜には、開口４
７が設けられ、それを通して溶融炉２の炉内空間６にプ
ラズマバーナー４８を挿入する。その軸線４９がプラン
トの軸線５０を通って横たわる垂直面内に配置された、
実線で示した通常の操作位置八におけろプラズマバーナ
ー４８は溶融炉２の燃焼空間３１に対して斜め下方に伸
び、円錐状バードンパイル３８の最下郎３７の方に向い
ている。

プラズマバーナー４８は、その軸線４９の方向で変位可
能なようにガイド装置内に固定され、該ガイド装置は、
フード部４５の傾斜内でしっかりと固定された円状ブラ
ケソト５２に対し、水平軸５３の回りで枢軸回転可能に
固定される。枢軸回転移動は、枢軸回転可能なガイト装
置５１の下に配置されかつ垂直の弧状フード部４０にし
っかりと固定されたブラケット５４に丁番付けされたＡ
Ｉ＋圧シリンダーのような圧力媒体ンリンダ−５５によ
って行なわれる。

したがって、プラズマバーナー４８は、その通常の位置
Ａから他の位置、例えば、第２図中に一点鎖線で示す溶
融体捕集空間２６の方に向かう位置Ｂ１および破線で示
すプラズマバーナー４８が溶融炉２の外に位置する休止
位置Ｃに変位可能および／または枢軸回転可能である。

種々の位置のいずれにおいても炉内空間に挿入するプラ
ズマバーナーの部分の良好なガイドが得られ、フード部
４５に設けられる開口４７によって引き起こされる熱損
失をできる限り少なくするため、凹所５７を有する滑り
窓５６は該開口４７の領域内のフード郎４５の外部ジャ
ケット上に移動可能に配置され、該滑り窓５６は後者が
枢軸回転するにつれてプラズマバーナー４８と共に自動
的に移動し、かくして、プラズマバーナーに必要な凹所
５７の内側の径を最小限にする。フードｌ２の外部ジャ
ケットには、燃焼空間３１の上に配置されて上方に垂直
に伸びる供給管５８が設けられ、該供給管は微細バード
ンのための制御または不変性フラップ５９を有する。供
給管５８とシャフトｌの間では、該シャフトに平行に向
いたフードｌ２の外部ジャケットに管状の煙道６０が設
けられる。該煙道６０は、各々制御フラップ６２を組み
込んだ１つのあるいは多くの分岐管６ｌを介してシャフ
ト空間内に導かれる。

第３図および第４図に示す具体例では、シャフトｌ′に
向かって立ち上がるレンガ積ｌ４、２４の滑り而３６の
代わりに、シャフト空間４′から溶融炉２′の燃焼空間
３ｌにかけての転移領域中に水平に伸びる底３２′が設
けられ、この底上で続く垂直壁６３はシャフトド上の下
端中のフラン′）９まで上方に垂直に伸びる。この場合
、バードン５は圧力媒体シリンダー６４により操作され
る押出し装置６５により移送される。炉下部ｌビにしっ
かりと固定されるコンソール６７に丁番付けされた圧力
媒体シリンダー６４のピストンロツド６６は炉下郎１ビ
の垂直壁６３の下端上に設けられた対応する開口６９を
貫通ずるピストン６８に一体化され、該ピストン６８の
フロント而とはピストンが収縮すると共に垂直壁６３の
内而７ｌを伸長する。バードン５は該ピストン６８の水
平のスラスト移動により燃焼空間３ｌ内に運搬される。

第５図および第６図に示す具体例によれば、平面図にお
いて、燃焼空間３ｌの周囲はＵ形状のシャフトじにより
包囲され、該Ｕの開放端は溶融体捕集空間２６に対して
向けられている。溶融炉２″の炉下部ｌ！″はソヤフト
１″に向かって上り坂でありかつ燃焼空間３１の周囲を
包囲する円錐状の滑り而７２を有し、該滑り面はシャフ
ト空間４″のし形状の垂直な外部制限壁に接する。煙道
６０の数多くの角度をなして配置された分岐管７４、７
５、７６は、バードン５による均一なガス吸収が確実と
なるようにシャフト空間４″に導かれる。燃焼空間３ｌ
を包囲するシャフト空間４“はプラズマバーナー４８の
回りで均一に分散された円錐状のバードンパイル３８″
の形成を可能とし、かくして、プラズマアークの潜熱輻
射はバードン５の方に向けられ、レンガ積１４、２４を
節約する。

以下、第１図および第２図に示す具体例によりプラント
の操作をさらに詳しく説明する。

プラントの導入後、プラズマバーナー４８を休止位置Ｃ
から、溶融捕集空間２６内に滞留する導電性材料に対し
て発火を起こさ什る位置Ｂに移動さ什る。この後、プラ
ズマバーナー４８をバードンの円錐状パイル３８の最下
部３７の方に向ける。

バードンの円錐状パイルの最下部３７でのバードンは溶
解され、形成するスラグはオーバーフロー端３４を越え
て低レベルに配置された溶融体捕集空間２６に入る。溶
融速度により、より多くのバードン５がシャフトｌの方
に上り坂である滑り面からすべり落ちる。

溶融捕集空間２６からの円錐状のバードンパイルの空間
分離により、円錐状パイル３８の塊状バートンは溶融体
浴２７に入ることができない。したがって、正確なプロ
セス制御が確実となる。何故ならば、溶融相がバードン
から分離され、プラズマバーナー４８を溶融体捕集空間
２６に向け、溶融体浴２７の温度を所望の温度に加熱す
ることにより、溶融体捕集空間２６中の浴のランダムな
過熱が達成できるからである。

炉内空間６内で形成するガスは、シャフト１のバードン
を通して底から頂部を通過し、同様に加熱して所望の反
応、例えば予備還元を行う。

本発明のプラントによれば、プロセスガスにより炉内空
間６に発生した熱、ダストおよび昇華物や縮合物のよう
な中間体製品が人口領域ｌＯを介してシャフト空間ｌ中
に供給される。供給は分岐管６０、６ｌを通しても行な
われ、該分岐管は、炉内空間６に取り込まれたガスを異
なったレヘルてシャフト炉４に供給でき、任意の所望の
温度経過を調整できかつ均一な炉操作を行えるように重
ねて配置してもよい。

このような供給の利点は、ガスからの熱、炉内空間６に
形成されたダストおよび中間体製品の最適利用にあり、
したがって、プラントのより低い比エネルギー消費を達
成できる。また、これらの供給管はバードン５からダス
トおよび中間体製品を最適分離することにより、最適出
力およびプラントにより吐出される汚染物質の減少を可
能とする。ｉｔＴ−適には、電子制御ステーションを設
けて種々のプロセスパラメーター（例えば、炉圧、原料
投与量）を制御する。

本発明は添付図面に示す具体例に限定されるものではな
いが、種々の態様に修飾できる。例えば、燃焼空間底３
２は水平に拡がるように設計されている。また、圧力媒
体シリンダー５５、６４以外の調整手段、例えば、ねじ
込みスピンドルを用いてもよい。シャフト空間４、４′
、４″の上端上には、好ましくは回転可変の吸い込み通
気ファン（ｓｕｃｔｉｏｎ　ｄｒａｕｇｈｔ　ｖａｎ）
を設けて、各プロセスの必要条件の関数としてのシャフ
ト内を流れるガスの流速の急速でかつ省エネルギー的な
改造を行ってもよい。

失胤鯉 つぎに、実施例により本発明をさらに具体的に説明する
。

炭素フエ口マンガンを製造するため、第ｌ表に示す鉱石
分析値を有する南アフリカ共和国産のマンガン鉱石を用
いる。

寒七表 第２表 以下の還元体を用いた： コークス：　ＣＡｉχ＝　９０％ 石炭：　Ｃｆｆ　＝　　５４．２％。

石炭とコークスの混合比は６　０　：４　０である。

投入原料は第２表に示す混合物から構成される。

フエ口マンガンの製造時の操作条件を以下に示ず。

第３表 第４表 第５表 製造された金属の分析値を以下の第４表に示す。

また、生じたスラブの分析値を第５表に示す。

本発明の炉によれば、シう・フトの無いプラズマ炉、例
えば、煙道側に向がって開放し、煙道ガスがプラズマ炉
から直接煙道系に運ばれるプラズマ炉のようにマンガン
の蒸発によるマンガン損失が回避される。かかる炉では
、製造されるマンガンの収率は６０％未満てあり、金属
中のマンガン含屯は７２〜７７％である。高プラズマ温
度による蒸発によって引き起こされるマンガン損失は１
０％以上に達する。その結果、３．８　０　０〜４，５
００の非常に高いエネルギー消費となる。

本発明の炉によれば、マンガンは８４％までの収率が可
能であり、フエ口マンガン中のマンガン含量は７６〜７
８％に達する。

公知の電気低シャフト炉に比へろと、本発明の炉は粉末
状の投入原料をも用いることができるという利点を有す
る。該電気低ソヤフト炉とは異なり、本発明の炉では、
塩基性度を増太ずろことによってスラブのＭｎＯ含量を
より低く保ち、それにより、マンガンの収率を増大でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のプラントの部分断面図、第２図は第１
図の■一■線に沿った垂直断面図、第３図は第２図と類
似のプラントの他の具体例を示す垂直断面図、 第４図は第３図の部分平面図、 第５図はさらに他の具体例を示す部分断面図、第６図は
第５図のＶｌ−Ｖｌ線に沿った垂直断面図である。 図面中の主な符号はつぎのちのを偲味する。 シャフト・・・１、溶融炉　２、バードン・・・５、金
属溶融体捕集空間・・２６、燃焼空間・３ｌ、プラズマ
バーナー・・・４８。 特許出願人　ホエストーアルピン・インダス１・り一ア
ンラーゲンバウ・ゲゼルシャフト・ ミット・ベノユレンクテル・／’％フツング代 理 人

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）シャフト下端およびバードンを収容するシャフト
   空間を有するシャフトと、該シャフトの側方および下に
   配置されて金属溶融体を収容する金属溶融体捕集空間と
   、該シャフトの側方に配置された少なくとも１つのバー
   ナー手段とからなり、該溶融体捕集空間のレベル以上に
   配置した、該シャフト下端と該溶融体捕集空間を連結す
   る燃焼空間を設け、少なくとも１つの該バーナー手段が
   該燃焼空間内に配置されたプラズマバーナーとして設計
   され、該燃焼空間が該溶融体捕集空間に接するオーバー
   フロー端を有する燃焼空間底を有して該バードンから該
   金属溶融体を分離することを特徴とする金属、金属化合
   物および／または金属合金の溶融または溶融還元のよう
   な冶金処理あるいはカーバイドの製造用プラント。
2. （２）該燃焼空間底が該シャフトに関して平坦である請
   求項（１）記載のプラント。
3. （３）該燃焼空間底が該シャフトに関して上り坂である
   請求項（１）記載のプラント。
4. （４）平面図中の該燃焼空間底が該シャフト空間から、
   該溶融体捕集空間にかけて拡がるように設計された請求
   項（１）記載のプラント。
5. （５）該シャフト空間が該燃焼空間の周囲を部分的に包
   囲し、該溶融体捕集空間が該シャフト空間の該燃焼空間
   空隙の側方上に続く請求項（１）記載のプラント。
6. （６）さらに該シャフト空間と該燃焼空間の間に設けら
   れた転移空間と、該転移空間内に設けられたバードン運
   搬手段とを有する請求項（１）記載のプラント。
7. （７）該バードン運搬手段が傾斜滑り面として設計され
   た請求項（６）記載のプラント。