JPH10505637A - 鉄の冶金作業の方法及び実施装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は例えば溶鋼製造等の鉄の冶金処理のための方法及び製鋼装置に関する。エネルギーを節約し、環境を汚染せず、小さいコストで例えば溶鋼の製造等の鉄の冶金作業を行うために本発明により、すべての冶金作業を１つの容器の中で行い、この容器は一方では転炉の機能を果たし、他方では、溶融金属を入れ換えることなしにアーク炉の機能を果たす。

Description

【発明の詳細な説明】 鉄の冶金作業の方法及び実施装置 本発明は、例えば溶鋼製造等のための鉄の冶金処理の方法と、旋回可能な蓋に より閉鎖可能である少なくとも１つの冶金容器と、前記冶金容器に装入材料を充 填する充填装置と、スラグ取出し開口と、底面に配置されている溶融金属信号開 口とを備え、前記蓋は煤煙ガスダクトを介してガス清浄装置に接続され、前記蓋 の蓋中心部を貫通して少なくとも１つの電極が案内可能である製鋼装置とに関す る。 市場は電気製鋼炉の所有者に、鉄鋼製品のレベル及び連続性及び値段に関して 常により高い品質を要求する。変動する原料値段に起因して益々多くの製造業者 がスクラップ以外により大量の液状又は鋳塊の銑鉄を電気製鋼炉で使用している 。 従来は、高い酸素率で銑鉄に吹付けすることは転炉のみで行われた。例えばド イツ特許出願公開第ＤＥ−ＯＳ２８０３９６０号公報から公知の酸素又は高い酸 素含有量のガスによる銑鉄の精製装置では、精製工程の間に逃れる排気ガスを捕 捉するために主吸込みフードが設けられている。排気ガスは、主吸込みフードに 接続され集塵装置につながる吸込み管を介して吸込まれる。吸込み管の途中には 、通常は酸素吹付けランスに接続可能な開口が設けられている。 主吸込みフードは、冶金容器とは無関係に配置されている蓋に接続され、この 蓋と一緒に主吸込みフードは一体的に側方へ走行可能に形成されている。 電気アーク炉は通常は直流又は交流で作動される。例えばドイツ特許出願公開 第ＤＥ４３０２１８５Ａ１号公報から、２重炉容器を有する二重炉装置とこの装 置を作動する方法とが公知であり、この装置は蓋により閉鎖可能であり、蓋は煤 煙ガスダクトを介してガス清浄装置に接続されている。この文書の図２から分か るように、一方では、蓋を貫通する３つの電極で三相交流で作動され、他方では 、蓋を貫通する１つの電極と容器の底面の中の対向電極で直流で作動される炉が 示されている。両方の炉は、一方の炉が、その中の装入原料を溶解するために電 気エネルギーを供給され、他方の炉が完全に配電網から分離され、装入の後に前 者の炉の温かい煤煙ガスにより充填されるように作動される。冶金的には１段の プロセスである。 既に冶金容器も提案された。例えばドイツ特許出願公開第ＤＥ３４１９０３０ Ｃ１号明細書から公知の例えば転炉等の冶金反応容器は、１つのプロセスのそれ ぞれの工程段階と、反応容器の上方及び／又は下方に配置されている作動装置と に対応する機能部分に垂直回転軸線を中心に回転調整可能に到達可能である。作 動装置には例えば排気ガス管、装入装置、測定ランス、吹付けランス及び底面下 降装置等がある。これらは固定して設置され、これに対して反応容器は垂直回転 軸線を中心に対応する位置へ回転される。 反応容器はそれぞれ１つの工程に適する。溶融金属、特に溶鋼の製造、例えば 炭素からＣＯガスを製造する等のガスの製造、それの存在により反応を促進しそ の際に僅かしか又は全く消費されない物質、例えば溶融銑鉄の製造に用いられる 。 本発明の課題は、エネルギーを節約し、環境を汚染せず、小さいコストで例え ば溶鋼の製造等の鉄の冶金作業が実行可能である方法及びこれに適する装置を提 供することにある。 上記課題は本発明により請求項１の特徴部分に記載の特徴と、請求項１０の特 徴部分に記載の特徴とにより解決される。従属項には有利な実施の形態が記載さ れている。 本発明ではすべての冶金作業は１つの容器の中で行われ、この容器はまず初め に転炉の機能を果たし、直接続いて溶融製品の入れ換え無しにアーク炉の機能を 果たす。この方法は、作業サイクルが５０％ずれて重なる２つの冶金容器の中で 実施でき、有利である。 アーク炉から溶融金属をスラグ無しに出湯した後、容器の底面には固相と液相 の金属が混じったものであるプールが残り、このプールは通常のアーク炉溶解の 場合にはプロセスの再度の開始に必要である。本発明の方法においいて液状金属 の激しい反応を回避するために、Ａｌ／Ｓｉが液状金属プールを固めるのに入れ られる。次いでスクラップ又は液状金属の形の低炭素金属が装入される。 次いで酸素が吹付けられてケイ素含有量が低減され、装入物質は全体的に加熱 される。反応作業の間に同時に銑鉄が冷却剤として付加され、これにより鋼温度 が所定値に保持される。同時に、塩基度を調整するためにカルシウムが付加され る。この期間は何等の電気作業も必要としない。平行進行的に、ケイ素により濃 厚化されているスラグの約５０％が除滓される。反応作業の間に排気ガスが吸込 まれて除去される。吹付けの終了後にリン含有スラグが除滓される。 この時点で作動装置の交換が行われる、すなわち溶融作業を電気アーク炉を介 して行うために、ランス及び排気ガスダクトが除去され、その代わりに電極が設 けられ、煤煙ガス導管が開かれる。このプロセスの終りに残留スラグが除滓され 、溶融金属が底面出湯口から出湯される。 酸素ランスを介しての酸素の吹付けの代りに、銑鉄を脱炭するために酸素天然 ガス又は酸素石油バーナを使用し、このようなバーナを過剰に長い炎で理論混合 気より過剰に作動させることが提案される。 液状金属を使用する場合にこの液状金属は１３００℃を越える温度を有する。 異なる金属混合物が提案される。コスト的に好適なのは液状銑鉄の液状金属に対 する比が５０：５０であることが分かった。更に、スクラップ：銑鉄の比が３０ ：７０であることが提案される。更に、スクラップ：銑鉄：液状金属の比が１０ ：６０：３０，１０：４０：５０の領域内にあることが提案される。 それぞれの工程段階が完全に終了する都度に底面流出口が清浄され、再び閉鎖 され、対応する材料が装入され、炉容器の蓋が閉鎖され、ランス又はバーナ及び 排気ガスダクトが適所に配置され、プロセスが再び開始される。 二重炉装置を使用する場合、一方での吹付けプロセスの間に、電極による溶解 プロセスが他方の炉容器の中で行われる。これらの煤煙ガスは煤煙ガスダクトを 介して混合室の中に導入され、その場所で吹付けプロセスからの排気ガスと混合 する。吹付けプロセスはＣＯの事後燃焼により非常に高温の排気ガスを可能にす るので、電気炉作動からより低温の排気ガスが発生しても確実に事後燃焼させる ことが保証される。これにより、悪臭及び場合に応じて炭水化物例えばフラン及 びダイオキシンの発生が確実に阻止される。 本発明を実施するために、中心部が取外し可能な蓋が使用される冶金容器を具 備する製鋼装置が提案される。蓋中心部開口には排気ガスダクトの開口が接続さ れ、このダクト及び蓋の中の開口を貫通して少なくとも１つのランス又は少なく とも１つのバーナが冶金容器の上部の内室の中に導入される。 これらの整合された構成部分により僅かな手動操作と構造的に非常に簡単な手 段とにより冶金容器は電気アーク炉から転炉に改造できる。排気ガスダクトを貫 通案内されているランスは走行装置に接続され、走行装置はランスヘッドを所定 の深度で容器の中に潜込ませる。 使用されるランスは純粋な酸素ランスとしても形成でき、純粋なバーナとして も形成できるが、しかし両方の機能を持つ多重機能ランスとしても形成できる。 電気アーク炉において通常の煤煙ガスダクトは遮断機構を有し、遮断機構は吹 付けフェーズ及び吸込みの間に排気ガスダクトを介して閉鎖される。 液状金属又は液状銑鉄を装入するために、容器の下部に、装入液体を簡単に供 給するための張出し部を設けることが提案される。 ２つの冶金容器を有する製鋼装置を使用する場合、全部でただ１つのランス又 はバーナ装置及び１つの排気ガスダクト、及び担持アーム及び１つ又は複数の電 極を介してのただ１つの給電路しか必要としない。 ランス又はバーナ装置を含む電極担持アーム及び煤煙ガスダクトを衝突しない ように配置することにより、簡単かつ短時間の旋回により容器のそれぞれの機能 を変更できる。蓋を開かなければならない欠点は除去され、容器の中の溶融金属 を入れ換えることも不要である。 電極旋回装置と排気ガスダクトの回転装置との旋回中心点は、ただ１つの炉容 器を有する電気炉装置においても、第１の炉容器を第２の（拡張）炉容器から正 確に分離する分離線に配置される。 本発明の１つの実施の形態が添付図面に示されている。 図１は冶金容器の上面図、図２は冶金容器の側面図である。 図１は二重炉装置として拡張可能な単一炉装置の上面図を示す。 この上面図では炉容器のうち張出し部１８（２８）及び流出口１９（２９）（ この場合にはスラグ）の外に、蓋旋回装置１４（２４）に取付けられている蓋１ ３（２３）が示され、蓋１３は外方へ旋回された作動位置にある。 更に、設けられていることもある第２の炉において蓋中心部２５が示されてい る。 蓋１３（２３）には煤煙ガスダクト５１（５２）が接続され、煤煙ガスダクト ５１（５２）は遮断弁５３（５４）を介して煤煙ガス主導管５５に接続している 。更に煤煙ガス主導管（５２）には張出し部１８（２８）の吸気管５６（５７） が接続されている。 蓋１３は排気ガスダクト６１に取外し可能に接続され、排気ガスダクト６１は 回転装置６３を介して旋回可能である。煤煙ガス主導管５５及び排気ガス主導管 ６４は後置燃焼室７１の中に合流する。排気ガスダクト６１を貫通してランスが 案内され、ランス４１はランス担持アーム４２により保持されている。 蓋中心部２５を貫通して電極３１が案内され、電極３１は電極担持アーム３２ を介して電極旋回装置３３に接続されている。 図２は概略的に２つの作動状態を示し、第１の状態では冶金容器は転炉として 機能し、第２の状態ではアーク炉として機能している。ランス担持アーム４２に はランス４１が固定され、ランス４１は容器主軸線に同軸に排気ガスダクト６１ 及び蓋中心部開口１６を貫通して容器上部１２の内部に案内されている。上部１ ２及び下部１７は共働して炉容器１１を形成し、炉容器１１は蓋１３により閉鎖 されている。蓋１３は蓋中心部開口１６を有し、蓋中心部開口１６には排気ガス ダクト６１の開口６２が接している。排気ガスダクト６１は回転装置６４を介し て旋回可能である。 下部容器１７は溶融金属のための流出口１９を有し、この場合流出口１９は底 面流出口である。 図の左側に示されている炉は電極アーム３２を有し、この場合には電極アーム ３２には３つの電極３１が固定され、電極３１は蓋中心部２５を貫通して案内さ れ、蓋中心部２５は蓋中心部開口２６を閉鎖する。 参照番号リスト 炉１及び２ １１，２１ 炉容器 １２，２２ 容器上部 １３，２３ 蓋 １４，２４ 蓋旋回装置 １５，２５ 蓋中心部 １６，２６ 蓋中心部開口 １７，２７ 下部 １８，２８ 張出し部 １９，２９ 流出口 給電 ３１ 電極 ３２ 電極担持アーム ３３ 電極旋回装置 エネルギー供給 ４１ ランス ４２ ランス担持アーム 煤煙ガス案内 ５１ １１のための煤煙ガスダクト ５２ ２１のための煤煙ガスダクト ５３ 遮断装置５１ ５４ 遮断装置５２ ５５ 煤煙ガス主導管 ５６ 吸込み張出し部１９ ５７ 吸込み張出し部２９ 排気ガス ６１ 排気ガスダクト ６２ 開口 排気ガスダクト ６３ 旋回装置 ６４ 排気ガス主導管 ガス利用 ７１ 後置燃焼室 １ 容器主軸線 １１ 分離線

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９６年１０月２８日 【補正内容】 請求の範囲（補正） １． 鉄の冶金処理の方法において、 容器底面における溶融金属プールを脱酸するＡｌ／Ｓｉを入れるステップと 、 炭素含有量が小さい金属を装入するステップと、 酸素供給により非電気的熱エネルギーを供給するステップと、 精製作業を実行し、それと同時に銑鉄及び石灰を装入するステップと、 Ｓｉ／Ｏ₂を含有するスラグの５０％までの平行進行的な除滓のステップと 、 吹付けフェーズの間に排気ガスを吸気するステップと、 精製の終りにリン含有スラグを除滓するステップと、 電気的アークを介して熱エネルギーを供給するステップと、 煤煙ガスを吸気するステップと、 残留スラグを除滓するステップと、 次いでプールを負荷して溶融金属を出湯するステップとを有することを特徴 とする鉄の冶金処理の方法。 ２． 炭素含有量が小さい鉄原料としてスクラップが付加されることを特徴 とする請求項１に記載の鉄の冶金処理の方法。 ３． 精製が酸素の吹付けにより行われることを特徴とする請求項１に記載 の鉄の冶金処理の方法。 ４． 精製業が酸素・天然ガス混合物及び酸素・石油混合物の燃焼により過 度に長い炎で化学反応論的組成より過剰に行われることを特徴とする請求項１に 記載の鉄の冶金処理の方法。 ５． 銑鉄：液状金属の比が約５０：５０であることを特徴とする請求項１ に記載の鉄の冶金処理の方法。 ６． スクラップ：銑鉄の比が２０：８０，４０：６０であることを特徴と する請求項１又は請求項２に記載の鉄の冶金処理の方法。 ７． スクラップ：銑鉄：液状金属の比が１０：６０：３０，１０：４０： ５０であることを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１つの請求 項に記載の鉄の冶金処理の方法。 ８． 旋回可能な蓋により閉鎖可能である少なくとも１つの冶金容器と、前 記冶金容器に装入材料を充填する充填装置と、スラグ取出し開口と、底面に配置 されている溶融金属信号開口と備え、前記蓋は煤煙ガスダクトを介してガス清浄 装置に接続され、前記蓋の蓋中心部を貫通して少なくとも１つの電極が案内可能 である、請求項１から請求項７のうちのいずれか１つの請求項に記載の方法を実 施する製鋼装置において、 前記蓋中心部（１５，２５）が前記蓋（１３，２３）から取外し可能であり 、蓋中心部開口（１６，２６）に排気ガスダクト（６１）の開口（６２）が接続 可能であり、 前記排気ガスダクト（６１）を介して蓋中心部開口（１６，２６）を貫通し て少なくとも１つのランス（４１）が冶金容器（１１，２１）の上部（１２，２ ２）の内室の中に導入可能であることを特徴とする製鋼装置。 ９． ランス（４１）が容器主軸線（ｌ）に同軸に案内可能であり、前記ラ ンス（４１）の容器（１１，２１）の中への潜込み深さが調整可能であることを 特徴とする請求項８に記載の製鋼装置。 １０． ランス（４１）が酸素供給ステーションと、付加的に例えば天然ガス 又は石油等の燃料の供給ステーションとに接続され、バーナとして形成されてい ることを特徴とする請求項９に記載の製鋼装置。 １１． 排気ガスダクト（６１）が後置燃焼室（７１）に接続され、前記後置 燃焼室（７１）は煤煙ガス主導管（５５）に接続されていることを特徴とする請 求項８に記載の製鋼装置。 １２． 冶金容器（１１，２１）の下部（１７，２７）に、装入液体を供給す るための張出し部（１８，２８）が設けられていることを特徴とする請求項８に 記載の製鋼装置。 １３． 蓋（１３，２３）により閉鎖可能な２つの冶金容器（１１，２１）が 設けられ、前記冶金容器（１１，２１）はただ１つの電気的エネルギー供給装置 及びただ１つの酸素又は燃料ステーションに接続されていることを特徴とする請 求項８に記載の製鋼装置。 １４． 排気ガスダクト（６１）が、２つの容器（１１，２１）を分離する線 （ｌｌ）の上に配置されて回転装置（６３）の中に支承され、この支承は、排気 ガスダクト（６１）の開口（６２）が代替的に回転中心部開口（１５，２５）の うちの１つに取付け可能なように行われることを特徴とする請求項１３に記載の 製鋼装置。

───────────────────────────────────────────────────── 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)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＮ，Ｃ Ｚ，ＥＥ，ＦＩ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＧ，ＫＰ ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ， ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 エヴァース，ウド ドイツ連邦共和国、デー 46240 ボット ロープ、アム・リンベルク 67

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 鉄の冶金処理の方法において、 容器底面における溶融金属プールを固めるＡｌ／Ｓｉを入れるステップと、 炭素含有量が小さい金属を装入するステップと、 非電気的熱エネルギーを供給するステップと、 還元作業を実行し、それと同時に銑鉄及び石灰を装入するステップと、 Ｓｉを含有するスラグの５０％までの平行進行的な除滓のステップと、 吹付けフェーズの間に排気ガスを吸気するステップと、 銑鉄の最終浸炭フェーズの終りにリン含有スラグを除滓するステップと、 電気的アークを介して熱エネルギーを供給することによる溶融作業のステッ プと、 煤煙ガスを吸気するステップと、 残留スラグを除滓するステップと、 最後に溶融金属を出湯するステップとを有することを特徴とする鉄の冶金処 理の方法。 ２． 炭素含有量が小さい金属がスクラップであることを特徴とする請求項 １に記載の鉄の冶金処理の方法。 ３． 炭素含有量の小さい金属が液状で添加されることを特徴とする請求項 １に記載の鉄の冶金処理の方法。 ４． 液状金属が１３００℃を越える温度を有することを特徴とする請求項 ３に記載の鉄の冶金処理の方法。 ５． 還元作業が酸素の吹付けにより行われることを特徴とする請求項１に 記載の鉄の冶金処理の方法。 ６． 還元作業が酸素・天然ガス混合物及び酸素・石油混合物の燃焼により 過度に長い炎で化学反応論的組成より過剰に行われることを特徴とする請求項１ に記載の鉄の冶金処理の方法。 ７． 銑鉄：液状金属の比が約５０：５０であることを特徴とする請求項３ 又は請求項４に記載の鉄の冶金処理の方法。 ８． スクラップ：銑鉄の比が２０：８０，４０：６０であることを特徴と する請求項１から請求項４のうちのいずれか１つの請求項に記載の鉄の冶金処理 の方法。 ９． スクラップ：銑鉄：液状金属の比が１０：６０：３０，１０：４０： ５０であることを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１つの請求 項に記載の鉄の冶金処理の方法。 １０． 少なくとも１つの冶金容器を具備し、前記冶金容器は旋回可能な蓋に より閉鎖可能であり、前記蓋は煤煙ガスダクトを介してガス清浄装置に接続され 、前記蓋の蓋中心部を貫通して少なくとも１つの電極が案内可能であり、更に、 前記冶金容器に装入材料を充填する充填装置を具備し、更に、スラグ取出し開口 と、底面に配置されている溶融金属信号開口とを具備する請求項１から請求項９ のうちのいずれか１つの請求項に記載の方法を実施する製鋼装置において、 前記蓋中心部（１５，２５９が前記蓋（１３，２３）から取外し可能であり 、 蓋中心部開口（１６，２６）に排気ガスダクト（６１）の開口（６２）が接 続可能であり、 前記排気ガスダクト（６１）を介して蓋中心部開口（１６，２６）を貫通し て少なくとも１つのランス（４１）が冶金容器（１１，２１）の上部（１２，２ ２）の内室の中に導入可能であることを特徴とする製鋼装置。 １１． ランス（４１）が容器主軸線（ｌ）に同軸に案内可能であり、前記ラ ンス（４１）の容器（１１又は２１）の中への潜込み深さが調整可能であること を特徴とする請求項１０に記載の製鋼装置。 １２． ランス（４１）が酸素供給ステーションに接続されている請求項１１ に記載の製鋼装置。 １３． ランス（４１）が付加的に例えば天然ガス又は石油等の燃料の供給ス テーションに接続され、バーナとして形成されていることを特徴とする請求項１ ２に記載の製鋼装置。 １４． 排気ガスダクト（６１）が後置燃焼室（７１）に接続され、前記後置 燃焼室（７１）は煤煙ガス主導管（５５）に接続されていることを特徴とする請 求項１０に記載の製鋼装置。 １５． 冶金容器（１１，２１）の下部（１７，２７）に、装入液体を供給す るための張出し部（１８，２８）が設けられていることを特徴とする請求項１０ に記載の製鋼装置。 １６． 蓋（１３，２３）により閉鎖可能な２つの冶金容器（１１，２１）が 設けられ、前記冶金容器（１１，２１）はただ１つの電気的エネルギー供給装置 及びただ１つの酸素又は燃料ステーションに接続されていることを特徴とする請 求項１０に記載の製鋼装置。 １７． 排気ガスダクト（６１）が、２つの容器（１１，２１）を分離する線 （１１）の上に配置されて回転装置（６３）の中に支承され、この支承は、排気 ガスダクト（６１）の開口（６２）が代替的に回転中心部開口（１５，２５）の うちの１つに取付け可能なように行われることを特徴とする請求項１６に記載の 製鋼装置。