JPH08502553A - スクラップの溶融方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、直流作動の閉鎖形アーク炉の中でスクラップを溶融する方法及び装置に関する。本発明の方法ではスクラップが炉頭部リングからリング状に装入され、沈下するスクラップの沈下方向とは反対の方向に流れる加熱ガスが、スクラップ装入口の下方でスクラップ柱の円筒形外壁により吸込まれ、リング状の断面平面の面積が、スクラップが溶融ゾーンに到達する前に減少し、溶融ゾーンの中でスクラップが、横断面平面の中心でアークにさらされる。この場合、アーク炉は陰極（２１）が、容器中心軸線（Ｉ）に同心に配置されている管（３１）として形成されている電極担持装置（３０）により保持さるように形成され、更に、管（３１）が端部で円錐形先細り部（３４）を有するように形成され、更に、管（３１）の基部が担持アーム（３２）を介してシャフト（１１）により支持されるように形成され、更に、シャフト（１１）を密に包囲して煤煙ガスチャネル（１９）が高炉（１０）の頭部に設けられているように形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 スクラップの溶融方法及び装置 本発明は、請求の範囲第１項及び第４項の上位概念に記載の直流作動高炉の中 でスクラップを溶融する方法及び装置に関する。 直流アーク炉の陰極は通常は、垂直に走行可能な担持柱に取付けられている担 持アームにより保持される。例えばドイツ特許出願第３７０１６７８号明細書か ら公知のアーク炉のための電極担持装置のこの構造の欠点は、電極の自由長が長 く、しかも炉容器のシャフトの高さが短いことにある。炉容器の高さが長い程、 スクラップが電極の自由部分に落下して衝突する危険が大きく、このような衝突 が発生すると、電極は破断され、短絡が発生し、ひいては電力供給が中断される 。 その上、このような炉は規則的に、非連続的に装入され、その際、蓋が開かれ 、電極が移動除去され、これにより作動が中断される。その結果、生産が低減す るだけでなく、耐火性ライニングと、炉容器の中に突出している陰極とを含む炉 構成要素の摩耗が激しくなる。 ドイツ特許出願公開第２２１０４５８号公報から、底面の中に、中心に配置さ れ炉容器の中に突出している電極が設けられ、電極により、電極の上方に配置さ れている装入原料がアーク炉で溶解される、高炉の中で溶鋼を連続的に生産する 方法が公知である。鉱石及びペレット及び焼結製品を溶融するこのような構造の 高炉は、スクラップの溶融には適さない。その第１の理由は、所要電力を装入原 料に供給するとが不可能であることにあり、その第２の理由は、間隙により包囲 されている底面電極が、スクラップ溶融の際に溶融金属浴が通常到達する高さで は事故を招く高い確率を有することにある。 更に、ヨーロッパ特許出願公開第０３３６９２９号公報から、装入原料が炉の 中へ装入する前に予熱され、電磁界を用いて所定温度に到達するまで保持される 、溶解炉又は溶融還元炉の中にスクラップ等の装入原料を装入する方法が公知で ある。この場合、装入原料は輻射熱及びプロセス熱に直接にさらされ、この加熱 は、例えばスクラップが強磁性でなくなるまで（キューリー点）、ひいては電磁 界により保持できなくまで行われる。 連続方式のために構成されているこのような溶解炉は、炉のシャフトの中にス クラップ柱を任意の時間にわたり保持しておくことが不可能である。 本発明の課題は、構造的に簡単な手段により大幅に連続的な作動を可能にし、 溶融に必要なエネルギーを可及的最大に利用することを可能にし、シャフトの高 さとは無関係であり、最小の保守しか必要でない陰極の使用を可能にする、冒頭 に記載の形式のアーク炉を提供することにある。 上記課題は本発明により、第１項に記載の特徴部分に記載の特徴を有する方法 と第４項の特徴部分に記載の特徴を有する装置とにより解決される。 本発明では、円筒面状のスリーブの形にスクラップ柱を形成し、スクラップを 横断面平面で一様に鉛直にシャフトの中で沈下させ、溶融ゾーンに到達する前に 、沈下するスクラップから成るスリーブの自由内室の断面積を小さくし、スクラ ップスリーブの内側中空室を、陰極と陽極との間で放電されるアークにさらすこ とが提案される。 スクラップを完全に一様に沈下できるように、炉容器の中心領域内で電極が管 の中に設けられている炉容器が提案される。連続的に装入可能なスクラップは、 断面平面の中で容器中心軸線に対して垂直なリング状面を有する。中心で放電さ れるアークにもかかららず、リング面の中ではスクラップの沈下中に斜めの沈降 が発生せず、従って個々の横断面は一様に平面のままである。 管の中に電極の保持装置が設けられ、この保持装置は、電極自由端部は短く維 持されように形成及び配置され、この保持装置は保護されており、これにより電 極はアークの輻射熱及び溶融金属にさらされない。破断の危険が最小のこの電極 端部は、シャフトの高さから独立している。 提案される高炉の頭部は、中央の蓋以外は完全に自由であり、従って阻止され ずに任意の側からスクラップを装入できる。これによりスクラップ柱の任意の個 所で追加装入が可能となり、ひいては完全に一様なスクラップ柱の形成が可能と なる。 溶融のために電気エネルギーの外に、ガス及び／又は塵埃媒体を含む燃料のた めのバーナを使用すると有利である。 炉から流出した煤煙ガスは、スクラップ柱の領域内で、リング状に配置されて いる煤煙ガスチャネルを介して吸込まれ、ガス洗浄装置に供給される。 更に、スクラップ柱の沈下を中断する装置が設けられとり、これによりスクラ ップが常に滑り込んで金属が溶融されることなしに、スクラップ出滓作業を行う ことが可能となる。 １つの有利な実施例ではこのスクラップ沈下停止保持装置は、磁石として形成 されている。この磁石は、シャフトの外被にも、管の自由内室にも取付けられて いる。スクラップ柱がスリーブ形状であるので、この配置により最大の磁気的保 持力が形成され、スクラップが２つの磁石の間を通り抜けることができる自由面 は、公知の炉構造の場合に比して小さい。 本発明の別の１つの有利な実施例ではスクラップ沈下停止保持装置は、回転可 能又は軸方向に移動可能でありスクラップ通過横断面を小さくする簡単な機械的 素子である。棒又はプレートの形のこのような機械的保持素子は、簡単な駆動装 置により炉のシャフト室の中に挿入可能であるか、又はシャフトの中で壁に近づ き又は離れることが可能である。機械的素子は、個々のスクラップ塊を互いにか らみ合わせてクランプするだけで、その果たすべき保持作業の大部分を達成する 。 電気エネルギーの損失量を低減するために導線は、管壁とシャフト壁との間の 接続チャネルの中を通過して案内される。電極を垂直方向に僅かに位置調整する だけで、丸形導電管の長さの補償は、簡単な円形ガイドにより達成できる。導線 を電極にクランプすることは、保護された状態で電極先端から離して行われる。 電極は、リフトシリンダにより下から支持されている。スクラップは電極に落 下して衝突しないので、短絡が発生せず、従って本発明の炉では、比較的緩慢な 短い行程の液圧素子を使用できる。 本発明の１つの実施例が、添付の図面に示されている。 第１図は炉容器の側面断面図、第２図は炉容器の上面断面図である。 第１図には高炉１０が略示されており、シャフト１１は、蓋１２により閉鎖可 能である。蓋１２には、炉への装入時に開かれるヒンジ付蓋１６が設けられてい る。 高炉１０の下部容器１３の中には溶融金属のための出湯口と、スラグのための 出滓口１５とが設けられている。下部容器１３の底面には陽極２２が設けられて いる。 高炉１０の中心には電極担持装置３０が設けられ、電極担持装置３０は管３１ を有し、管３１は担持アーム３２を介して高炉１０のシャフト１１により支持さ れている。管３１は蓋３３により閉鎖されている。管３１の端部には、下部容器 １３へ向かって円錐状に先細りしている先細り部が設けられている。 管３１の内室には支持素子３５が設けられ、この支持素子３５により把持顎２ ４は下から支持されている。 この把持顎２４により、管３１の内部に配置されこの頭端部から突出している 陰極は把持されて保持されている。直流電源装置２０に所属する陰極２１は、方 向変換ロール２４を介して案内されている。 シャフト１１の高さの１／２の領域内に、シャフトの中に装填可能なスクラッ プの沈下を停止してスクラップを保持するスクラップ沈下停止保持装置４０が設 けられている。スクラップ沈下停止保持装置４０は、シャフト１１の右側部分の 中に外部磁石４１と内部磁石４２との形で配置されている。シャフト１１の左側 部分の中にはこのスクラップ沈下停止保持装置４０は、それぞれ駆動装置４６に より可動な棒４４又はプレート４５を有する機械的装置４３の形で配置されてい る。高炉の頭部には、シャフト１１を密に包囲する煤煙ガスチャネル１９が設け られ、煤煙ガスチャネル１９は、図示されていない排気ガス洗浄装置に接続され ている。 煤煙ガスチャネル１９の下方かつシャフト１１の内部かつ管３１とシャフト１ １１の壁との間に接続導管１７が設けられ、接続導管１７の中を通過させて支持 素子３５と把持顎２４と陰極２１のための電流供給装置とのためのエネルギー供 給線及び／又は管が案内可能である。 第２図には、第１図のＡ−Ａ切断線に沿って切断したシャフト１１の断面図が 示されている。シャフト１１の中心には、陰極２１が配置され、陰極２１は把持 顎２４により保持されている。 第２図には、それぞれ一端を管３１に固定され他端をシャフト１１に固定され ている３つの担持アーム３２が示されている。 提案されるスクラップ沈下停止及び保持装置４０のうち、第２図には、駆動装 置４６により軸方向で位置調整可能な棒４４の形の機械的装置４３のみが示され ている。 参照番号リスト １０ 高炉、 １１ シャフト、 １２ 蓋、 １３ 下部容器、 １４ 溶融金属出湯口、 １５ スラグ出滓口、 １６ ヒンジ付蓋、 １７ 接続導管、 １９ 煤煙ガスチャネル、 ２０ 直流電源装置、 ２１ 陰極、 ２２ 陽極、 ２３ 導線、 ２４ 把持顎、 ２５ 方向変換ロール、 ３０ 電極担持装置、 ３１ 管、 ３２ 担持アーム、 ３３ 蓋、 ３５ 支持素子、 ４０ スクラップ沈下停止及び保持装置、 ４１ 外部磁石、 ４１ 内部磁石、 ４２ 機械的装置、 ４４ 棒、 ４５ プレート、 Ｉ 容器中心軸線。

───────────────────────────────────────────────────── 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，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＺ，ＦＩ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，Ｌ Ｖ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＳ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． スクラップが炉頭部から装入され、陰極と陽極との間に発生するアークに より溶融ゾーンの中で溶融された原料が、容器底面の領域内から出湯される、直 流により作動され閉鎖されている高炉の中でスクラップを溶融するスクラップ溶 融方法において、 ａ） スクラップが炉頭部からリング面状に装入され、 ｂ） 沈下するスクラップとは反対の方向に流れる加熱ガスが、スクラッ プ装入部の下方でスクラップ柱の円筒形外壁により吸込まれ、 ｃ） スクラップが溶融ゾーンに到達する前に、リング状の断面平面の自 由内面の面積が減少し、 ｄ） 溶融ゾーンの中でスクラップが断面平面の中心付近でアークにさら されることを特徴とするスクラップ溶融方法。 ２． 溶融ゾーンの中のスクラップが、アークに加えて、断面平面の外側端縁で 火炎により溶融されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のスクラップ溶 融方法。 ３． スクラップの沈下が、スクラップ柱の長さの１／２の位置で、高炉の炉頭 部に面している部分の中で出滓作業の間は中断されることを特徴とする請求の範 囲第１項に記載のスクラップ溶融方法。 ４． 容器底面に設けられている陽極と、炉頭部に接続されている煤煙ガス吸込 み装置と、スラグ出滓口及び／又は溶融金属出湯口とを具備する、請求の範囲請 求の範囲第１項から第３項のうちのいずれか１つの項に記載のスクラップ溶融方 法を実施するための直流作動高炉の容器の中に突出する陰極を有するアーク炉に おいて、 前記陰極（２１）が電極担持装置（３０）により保持され、前記電極担持 装置（３０）は容器中心軸線（Ｉ）と同心に配置されている管（３１）として形 成され、 前記管（３１）が端部に円錐形先細り部を有し、 前記管（３１）の基部が担持アーム（３２）を介してシャフト（１１）に より支持され、 高炉（１０）の頭部に煤煙ガスチャネル（１９）が、前記シャフト（１１ ）を密に包囲して設けられていることを特徴とするアーク炉。 ５． 管（３１）の中に、陰極（２１）を支持する支持素子（３５）が設けられ 、前記支持素子（３５）は前記陰極（２１）の軸方向（Ｉ）での位置調整を可能 にすることを特徴とする請求の範囲第４項に記載のアーク炉。 ６． 支持素子（３５）が、耐火炎性液圧液体により作動される少なくとも３つ の位置調整シリンダとして形成されていることを特徴とする請求の範囲第５項に 記載のアーク炉。 ７． シャフト（１１）の高さの１／２の領域内に、沈下するスクラップを停止 保持できるスクラップ沈下停止及び保持装置（４０）が設けられていることを特 徴とする請求の範囲第４項に記載のアーク炉。 ８． スクラップ沈下停止及び保持装置（４０）が、少なくとも２つの部分から 成り１つの断面平面の中に位置しシャフト（１１）の中に位置する磁石（４１， ４２）により形成され、２つの前記部品のうち一方の前記部品（４１）は、高炉 （１０）の外壁に前記シャフト（１１）を密に包囲して配置され、他方の前記部 品（４２）は、管（３１）の内壁に配置されていることを特徴とする請求の範囲 第７項に記載のアーク炉。 ９． スクラップ沈下停止及び保持装置（４０）が、シャフト（１１）の中に挿 入可能であり前記シャフト（１１）の中で移動可能な棒（４４）又はプレート（ ４５）を有する機械的装置（４３）により形成されていることを特徴とする請求 の範囲第４項に記載のアーク炉。 １０． 棒（４４）又はプレート（４５）が、軸方向で可動にシャフト（１１） に取付けられ、スクラップ用電流の外部に配置されている駆動装置（４６）によ りスクラップ通過水平面の中に配置可能であることを特徴とする請求の範囲第９ 項に記載のアーク炉。 １１． 棒（４４）又はプレート（４５）が回転可能にシャフト（１１）及び／ 又は管（３１）に取付けられ、前記シャフト（１１）の中にある収容されている スクラップ柱に押しつけ可能であることを特徴とする請求の範囲第９項に記載の アーク炉。 １２． クランプ（３１）とシャフト（１１）の壁との間に接続導管（１７）が 設けられ、前記接続導管（１７）を通過して電気導線（２３）と、支持素子（３ ５）及び駆動装置（４６）のためのエネルギー供給系統とが案内可能であること を特徴とする請求の範囲第４項に記載のアーク炉。