JPH0248830B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、溶解金属塊及び（又は）鉄くず（ス
クラツプ）及び（又は）海綿鉄から鋼材を生産す
るのに適用される金属溶解精製装置に関するもの
である。

〔従来技術〕

鉄鋼生産においては、種々な溶解装置が使用さ
れている。鉄鋼は、利用し得る出発材料に応じて
またある程度は歴史的な要因により、シーメン
ス・マーチン炉、転炉あるいはアーク炉にて生産
されている。

ヨーロツパ地域では、シーメンス・マーチン炉
が経済的に作動する転炉によつて大部分置き換え
られてきたが、転炉の不利益の一つはその高い投
資費用にある。また、シーメンス・マーチン炉が
転炉によつて置換えられる場合には、転炉に必要
な上屋室がないため、上屋が再建されねばならな
い。さらには、比較的大量の鉄くずを転炉で溶解
することは別の困難をもたらしてきた。この問題
は、たとえば西独公開公報27 29 982に述べられ
ている。

アーク炉は溶解した金属塊の使用にはそれぼど
適していない。また、エネルギー費用が高く、電
気エネルギーは常に所望の量を利用し得ない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、装入材料とエネルギー源につ
いて不偏的であつて低い投資費用によつて特徴づ
けられる溶解装置を利用し得るようにすることで
ある。この溶解装置は、現存の製鋼所にあるシー
メンス・マーチン炉を置き換え得るもので、鉄く
ず、海綿鉄、固体及び溶解された金属塊の所望の
混合物の処理に適するものである。さらに、一般
の溶解装置に装入して使用される材料をあらかじ
め加熱するための予備加熱装置を採用した場合、
材料が炉室に装入される時炉室に開口する第１及
び第２のノズルが作動し得るように機械的破損か
ら保護される保証がもたらされる。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、本発明は、「装入
材料が上方開口から装入される炉室本体と、該炉
室本体の前記上方開口に装入される装入材料を予
め加熱するために炉室本体の上部に設けられかつ
所要量の装入材料を保持して予熱するために閉鎖
されその閉鎖状態にて炉室本体内の溶解工程中に
生じた高温の排気ガスを上方に通過させる開閉可
能な鉄格子をその底部に備えた予備加熱装置と、
該予備加熱装置の前記鉄格子を開閉する駆動手段
を具備してなる金属溶解精製装置」をここに提供
しようとするものである。

〔発明の効果〕

上記した本発明の溶解装置の稼働費用は、シー
メンス・マーチン炉に比べてより低く、鉄くずの
より迅速な装入が可能で、単位時間の生産が増大
し、エネルギー費用が低減される。本発明の溶解
装置によつて現存の製鋼所のシーメンス・マーチ
ン炉を置き換えることは控えめな投資費用で可能
である。

アーク炉と比較した場合、溶解金属塊のより大
量の装入が、装入容量の90％の量まで可能であ
り、エネルギー費用、投資費用が低く、また低炭
素鋼の生産においては簡単な方法で炭素含有量が
低減される。アーク電極との結合において、本発
明の溶解装置はその適用においてむしろより融通
性がある。電力供給はピークレベルに達すること
を要せず中間レベルに限定され得る。なぜなら
ば、他の動力源が電力供給に応じて使用され得る
からである。

転炉との比較において、より高い鉄くず含有量
が使用され得るとともに、投資費用が実質的に低
減され、また電力のよりよい活用が可能である。
さらに、連続的な工程が可能であり、その工程中
において分析が可能となり、また工程条件を変え
且つノズルを通る細かな粉状固形物を加えること
によつて、所望の最終製品が得られる。また、所
望組成の合金鋼が転炉又はアーク炉におけるより
も容易に生産され得る。

本発明の溶解精製装置においては、固体金属
塊、溶解金属塊、鉄くず、海綿鉄がどのような混
合状態にあつても、装入材料として適している。
また、エネルギー源として、石油、石炭、ガス、
又は電力が使用され得る。溶解装置が電極なくし
て構成される場合には、必要とする上屋の高さが
低くてよく、また上記装置は容易に置換、修理、
管理することができる。さらに、低い投資費用で
あるため、現存の溶解装置に他の溶解装置を容易
に再装備することができ、且つ装入材料又はエネ
ルギー供給の変化条件にも適応し得る。また、上
記の溶解精製装置において装入材料のための予備
加熱装置を設ける場合、炉の中心から開口する数
か所にて予備加熱装置の底を形成する鉄格子を設
けることによつて、炉の稼働中に装入材料の塊、
特に鉄くずの大きな塊の落下によりノズルを破損
する危険（この危険は炉室の形状によつてもたら
される）が解消される。このことは炉の稼働制御
を許容し、且つ鉄くずの塊が炉の中心領域に落下
してノズルを破損しないことを保証する。

〔実施例〕

第１図及び第２図に示した本発明の適用対象と
なる金属溶解装置１は、溶解金属塊及び（又は）
鉄くず及び（又は）海綿鉄から鋼材を生産するた
めのもので、この装置１は円形炉として構成され
ており、この円形炉はその内部が略円形断面であ
つて揺り上げ蓋体３を備えた炉室本体２とし構成
されている。この炉室の内径ｄと高さｈの比は
0.8〜2.5好ましくは1.0〜2.0である。この炉室本
体は、その下部が煉瓦積のものであり、また上部
の壁は公知の方法で水冷室によつて形成され、こ
の水冷室は炉の内側にて耐熱材５により保護され
ている。たとえば西独公告公報2659827に述べた
水冷室を備えた従来のアーク炉と比較した場合、
本件においては、煉瓦積がわずかに高く積まれて
おり、これは酸素を含有するガスと燃料がそれを
通して噴出されるノズルが設けられていることに
よる。この場合、ノズルには２つのタイプがあ
り、第１のノズル６は酸素を含有するガス噴出用
のもので、水平又は僅かに下方に傾斜する軸をも
つて炉室本体２の底に設けた耐熱材から成るベン
チ７内にそれぞれ設けられている。これらのノズ
ル６は溶解面９すなわち耐熱ライニング１１によ
つて形成した炉床１２の上方略10〜20cmの高さに
て炉室内に酸素を含有するガスを放出する。これ
らのノズルはたとえば公知の方法で酸素又は酸素
を含有するガスを通す中心通路と、この中心通路
を同心的に包囲して、プロパン、石油等の保護用
流体を通す環状通路を形成する少なくとも２つの
同心的なチユーブから成る。上記の通路はパイプ
ラインによつてそれぞれ図示しない酸素供給源と
保護用流体の供給源に接続されている。タツプ口
１０の各側部にてはノズル用ベンチ７が設けられ
ており、このベンチ内にてノズル６が略半径方向
に内方に向けて支持されている。この構成は溶解
の完全な混合を確実にするのみならず、タツプ口
１０の前方に高温を生じさせ、これにより炉内か
ら外方に向かうタツプ口の湯あかが生じない。

第２のノズル８は、バーナーとして構成されて
いて、１点鎖線によつて示した溶解面９の上方に
て炉室本体２の側壁により支持されている。これ
らのノズル８には石油あるいは石炭粉、及び酸素
含有するガス又は酸素のような燃料が接続パイプ
ラインを通して適宜な燃料源から供給される。も
し、酸素が余剰に供給されるならば、これらのノ
ズルにより炉室内にて上昇する可燃ガスの再燃焼
が達成され得る。また、必要な場合には、第１及
び（又は）第２ノズルを通して付加的物質を噴出
させ得る。なお、炉室の樋は１３で示され、また
蓋体を通して挿入されるアーク電極は１４で示さ
れてれいる。

第３図乃至第６図にて示した本発明の金属溶解
精製装置２１は炉室本体２２を有し、この炉室本
体２２内に向けて第１のノズル２４が１点鎖線２
３で示した溶解面の下方以下に向けて燃料を噴出
し、また第２ノズル２５が溶解面の上方に向けて
燃料を噴出する。なお、第２ノズルは炉室本体２
２の周壁を通してその周囲にて４点にて支持され
ている。一方、炉室本体２２の底部は煉瓦積みさ
れ、耐火物質でおおわれており、上部のくぼんだ
壁部２６は扇形の冷却ボツクスから成つている。

炉室本体２２の上方には溶解精製装置内に装入
される物質を予め加熱するための予備加熱装置２
７が設けられており、この場合、予備加熱装置２
７は排気ガス用煙突２９に接続したフード２８を
備えた鉄くずの予備加熱装置である。なお、予備
加熱装置２７は炉室の全装入に要する容積を有す
る。

鉄くずの予備加熱装置２７の床部は２つの部分
３０，３１より成る鉄格子によつて形成され、こ
れらの部分３０，３１は同一構造のもので油圧シ
リンダー３２によつて内方及び外方に移動され
る。炉室に装入される鉄くずが各鉄格子の内側に
て保持され、炉室内の溶解工程中に生じる温度の
高い排気ガスにより所望の温度に予備加熱され
る。油圧シリンダー３２の働きによつて鉄格子部
分３０，３１を後退させることにより80℃〜1000
℃に予備加熱された鉄くずが炉室に装入される。
これにより鉄くずの予備加熱に要するエネルギー
が節約される。かくして、鉄格子部分３０，３１
が引き離されると中央に間隙ができて広がり、鉄
くずが予備加熱装置から炉室内に制御されて落下
する。間隙によつて形成される開口の大きさは制
御可能であり、このようにして制御される鉄くず
の炉室内への装入によつて２つのノズル２５の機
械的破損が確実に防止される。この目的のため第
１のノズル２４は炉室２２の床に設けた耐火物質
から成るベンチ３３内に埋設され、よりその長い
寿命が保証される。このベンチは円形炉として構
成された炉室２２の中心部にまで達している。と
ころで、この第１ノズル２４の位置にて炉室を外
方にふくらまし、その部分に第１ノズル２４の軸
方向に十分な長さのベンチすなわち煉瓦積した堤
を設けうるようにするのが有利であることは実証
されている。なお、タツプ口１０の両側にはそれ
ぞれ１つのノズル用ベンチ３３が形成されてい
る。（第４図参照） 煙突のフード２８は、材料の装入のために炉の
足場上にて横方向に引き出したり、あるいは上方
へ引き上げられる。排気ガス用煙突はベンチユリ
煙突として形成され、この煙突により排気ガスが
炉室から鉄くず用予備加熱装置を通して排出され
る。排気ガス煙突の中には熱交換器を設けること
ができ、この熱交換器は溶解室内での工程に必要
なガス、特に燃焼空気を予備加熱するのに使用さ
れる。

第４図及び第５図に示した第３図の断面図が示
すように、各鉄格子部分３０及び３１は枠体３５
が支えられる複数の平行格子棒３４を備えてい
る。枠体３５は、炉の中心から見たとき、上部前
方のクロスビーム３６、下部後方のクロスビーム
３７及び２本の横梁３８，３９から成る。横梁の
各点４０〜４３にてそれぞれ一対の車輪４４が装
着され、これらの車輪４４はそれぞれレール４
５，４６によつて支持されている。油圧シリンダ
ー３２は一端を鉄くずの予備加熱装置２７に連結
し、他端を枠体３５に連結して設けられていて、
この油圧シリンダー３２によつてレール４５，４
６に沿つて枠体が動かされる。この場合、各レー
ルはＩ型ビームとして形成されており、これによ
り枠体３５上の鉄格子棒を介して装入材料により
加えられる力がレール４５，４６により受けられ
る。

枠体３５に固定した鉄格子棒３４はそれぞれ下
方に細くなる台形断面を有し、且つ冷却水用の通
路有している。この実施例においては、これらの
鉄格子棒は中空でその内部にて、縦方向のウエブ
４７によつて補強されている。ウエブ４７は鉄格
子棒の長さ方向に延在し、その鉄格子の各端部ま
では達していない。これにより、炉の内部に向か
つて伸びる鉄格子棒の端部にて互いに連通する２
つの通路４８，４９が形成されている。鉄格子棒
の他端にて冷却水が一方の通路に供給され他方の
通路から放出される。なお、第５図の一本の鉄格
子棒に示したように、２つの長手方向のウエブ４
７ａ，４７ｂを設けてもよい。この場合、冷却媒
体は中央の通路を通して供給され、２つの外側通
路を通して還流する。かくして、鉄格子棒が両側
にて均一に冷却され、最も高温を受ける部分の下
方域で最も強く冷却される。

溶解室より上昇する高温のガスが鉄格子棒の間
から逃げるのを防ぐために、鉄格子部分３０，３
１が予備加熱装置の壁を貫通する箇所に側板が設
けられ、この側板は固々の鉄格子棒の間のすきま
を閉じる。かかる側板は、たとえば炉室の水冷さ
れる上方端領域５０にとりつけられ、且つ鉄格子
間の間隙に係合する台形の上方に狭くなる断面を
有している。

第６図においては鉄格子の他の仕組みが概略的
に示されており、ここにおいては、４つの鉄格子
部分５１〜５４が互いに90゜の角度をもつて分枝
され、ピン５５〜５８によつて軸方向に動かされ
得る。

適切な装入材料は特に鉄くず及び（又は）海綿
鉄であり、また予備加熱装置２７、特に鉄格子部
分３０，３１は使用される装入材料に応じて構成
されるべきである。

上記の実施例においては、鉄格子部分は長手方
向に移動可能な構成となつているが、この鉄格子
部分の開閉は鉄格子部分の傾動によつてもなされ
うる。この場合鉄格子部分は互いに一列にされる
必要はなく、たとえばそれらの鉄格子部分は溶解
装置の中心に向かつて下方に僅かに傾けられても
よい。また予備加熱装置の全体が炉室を開放する
ために水平方向に動き得るならば溶解精製装置の
可転性に関して有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の適用対象となる溶解装置の実
施例の縦方向の断面を示し、第２図は同横断面図
を示している。第３図は本発明による溶解装置の
実施例の縦方向の断面を示し、第４図は第３図の
―線における断面の部分破断表示であり、第
５図は第３図の―線における断面にて鉄格子
を示し、第６図は互いに他の鉄格子と相対的に変
位させうる４つの鉄格子の配置を概略的に示して
いる。 符号の説明 ２，２２……炉室本体、１０……
タツプ口、６，２４……第１ノズル、８，２５…
…第２ノズル、２７……予備加熱装置、３０，３
１……閉鎖手段（鉄格子）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 装入材料が上方開口から装入される炉室本体
   と、該炉室本体の前記上方開口に装入される装入
   材料を予め加熱するために炉室本体の上部に設け
   られかつ所要量の装入材料を保持して予熱するた
   めに閉鎖されその閉鎖状態にて炉室本体内の溶解
   工程中に生じた高温の排気ガスを上方に通過させ
   る開閉可能な鉄格子をその底部に備えた予備加熱
   装置と、該予備加熱装置の前記鉄格子を開閉する
   駆動手段を具備してなる金属溶解精製装置。 ２ 前記予備加熱装置の鉄格子がその閉鎖状態に
   て同予備加熱装置の中心にて互いに接合する複数
   の鉄格子部分により構成されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の金属溶解精製
   装置。 ３ 前記鉄格子部分がその内部を流れる冷却媒体
   により積極的に冷却されるよう構成されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の金
   属溶解精製装置。 ４ 前記予備加熱装置の鉄格子が互いに接合し、
   開離される２つの相対向する格子部分により構成
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載の金属溶解精製装置。 ５ 前記予備加熱装置の鉄格子が半径方向にそれ
   ぞれ後退または前進し得る90゜の分枝した４つの
   鉄格子部分により構成されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の金属溶解精製装
   置。 ６ 前記鉄格子部分がその内部に冷却媒体の通路
   有する複数の鉄格子棒によりそれぞれ構成されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第４項又は
   第５項に記載の金属溶解精製装置。 ７ 前記鉄格子棒が下方に細くなる台形又は三角
   形状の断面をそれぞれ有していることを特徴とす
   る特許請求の範囲第６項に記載の金属溶解精製装
   置。 ８ 前記各鉄格子棒がその内部に冷却媒体の通路
   有しかつウエブによつて補強された中空棒である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載の
   金属溶解精製装置。 ９ 前記予備加熱装置がその上部にベンチユリ煙
   突として形成された排気ガス用煙突を設けられて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の金属溶解精製装置。 １０ 前記炉室本体の上部領域に燃料ガスを放出
   する少なくとも一つのバーナーが設けられている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   金属溶解精製装置。 １１ 前記炉室本体の底部領域にて溶解金属中に
   酸素又は酸素を含有するガスを放出する少なくと
   も一つのノズルが設けられていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項又は第１０項に記載の金
   属溶解精製装置。 １２ 前記予備加熱装置の全体が横方向に動き得
   るように設けられていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の金属溶解精製装置。 １３ 前記炉室本体がその内径ｄと高さｈの比が
   0.8〜2.5（望ましくは1.0〜2.0）である丸い炉床を
   有する炉室本体として構成されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の金属溶解精
   製装置。 １４ 前記炉室本体がスクラツプ又は海綿鉄等の
   装入材料を溶解精製するリアクターとして構成さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の金属溶解精製装置。