CN102016079A - 熔融金属的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种使用固定式非倾斜型电炉来制造熔融金属的方法，该电炉备有：从炉宽度方向的一侧的端部与炉内连接的装料斜槽；在炉宽度方向的另一侧的端部，用电对于作为炉内高度方向的下部的位置进行加热的加热器；在炉上部设于所述一侧的端部和所述另一侧的端部之间的二次燃烧器，从所述装料斜槽将含有碳材和/或成为熔融金属的非挥发性金属元素的含碳团块以规定量装入炉内，形成从炉内上方的所述一侧的端部朝向炉内下方的所述另一侧的端部具有向下倾斜的斜面的原料填充层，接着，从所述装料斜槽将所述含碳团块以规定量装入炉内，在所述原料填充层的斜面上形成团块层，其后，用所述加热器加热所述团块层的下端部，使所述含碳团块熔融，由此在炉内形成熔融金属层和熔融炉渣层，并且借助所述熔融，一边使所述团块层朝向其下端部沿着所述原料填充层的斜面下降，一边从所述二次燃烧器向炉内吹入含氧气体，使由所述团块层发生的含CO气体燃烧，利用其放射热来加热还原所述团块层。

Description

熔融金属的制造方法

技术领域

本发明涉及不用预还原含碳团块，而是直接以电热熔融炉进行还原熔融而制造熔融金属的方法。

背景技术

作为替代现有的高炉法和熔融还原法的新的炼铁法，提出有各种熔融金属制造工艺，如：以回转炉床炉预还原含碳氧化金属团块而成为固体还原金属，再以电弧炉或埋弧炉熔化该固体还原金属而得到熔融金属的制造工艺(例如参照专利文献1～4)。

然而，在作为熔融炉使用电弧炉的工艺中，从确保其熔化效率、保护耐火物、抑制熔渣发泡等的观点出发，需要固体还原金属维持高金属化率，并且维持低粉化率。因此在该工艺中，就留有很难提高回转炉床炉的生产率，设备大型化的问题。

另一方面，在作为熔融炉使用埋弧炉的工艺中，因为固体还原金属在炉内形成堆积层，所以与使用上述电弧炉的工艺相比，耐火物的损伤和熔渣发泡的问题少，固体还原金属的金属化率和粉化率的制约小，能够使回转炉床炉比较小型化。但是，在该工艺中，有效地利用随着残留在固体还原金属中的氧化金属的还原而发生的CO气体的化学能困难，因此留有不能充分提高其生产率，从而不能充分降低其操作成本的问题。

还有，作为使用埋弧炉的熔融金属的制造方法，考虑也可以省略以回转炉床炉进行的预还原，直接将未还原的含碳氧化金属团块装入埋弧炉内，在一个炉内进行预还原工序和熔融工序。但是，该含碳氧化金属团块除了包含成为熔融金属的非挥发性金属元素以外，也包含挥发性金属元素时(即，以炼铁厂粉尘等作为氧化金属原料使用时)，该挥发金属元素即使很不容易在炉下部从固体还原金属中挥发除去，也会在炉上部的低温区域再度凝结，附着在固体还原金属上而在炉内循环，或在炉壁上形成附着物。因此可以设想，不仅不能高效率地从排气中回收该挥发性金属元素，而且还会引起固体还原金属的下降不良等的操作问题。

因此，在现有的工艺中存在的问题是，作为熔融炉采用电弧炉、埋弧焊的任意一种时，都必须由如下两个工序构成：利用回转炉床炉进行的预还原工序；利用熔融炉进行熔化工序。随之而来的，是需要将固体还原金属从回转炉床炉向熔融炉转送的机构，并且排气处理系统也需要回转炉床炉和熔融炉两个系统，作为总的工艺流程，除了设备成本高以外，热损失也大，也不能充分降低单位能耗。

先行技术文献

专利文献

专利文献1：特表2000-513411号公报

专利文献2：特表2001-515138号公报

专利文献3：特表2001-525487号公报

专利文献4：特开2003-105415号公报

发明内容

本发明鉴于这样的状况而做，其目的在于，提供一种使用含碳团块制造熔融金属的方法，其与现有工艺相比，可大幅降低设备成本和单位能耗。

本发明的一个方面是使用固定式非倾斜型电炉来制造熔融金属的方法，其中，所述电炉备有：在炉宽度方向的一侧的端部从上方与炉内连接的装料斜槽；用电对炉宽度方向的另一侧的端部即炉内高度方向的下部的位置进行加热的加热器；在炉上部设于所述一侧的端部和所述另一侧的端部之间的二次燃烧器，从所述装料斜槽将含有碳材和/或成为熔融金属的非挥发性金属元素的含碳团块以规定量装入炉内，形成具有从炉内上方的所述一侧的端部朝向炉内下方的所述另一侧的端部的向下倾斜的斜面的原料填充层，接着，从所述装料斜槽将所述含碳团块以规定量装入炉内，在所述原料填充层的斜面上形成团块层，其后，用所述加热器加热所述团块层的下端部使所述含碳团块熔融，由此在炉内形成熔融金属层和熔融炉渣层，并且通过所述熔融使所述团块层朝向其下端部沿着所述原料填充层的斜面下降，同时从所述二次燃烧器向炉内吹入含氧气体，使由所述团块层发生的含CO气体燃烧，利用其放射热来加热还原所述团块层。

另外，本发明的另一方面，是使用固定式非倾斜型电炉制造熔融金属的方法，其中，所述电炉备有：在炉宽度方向的一侧的端部和另一侧的端部从上方分别与炉内连接的多个装料斜槽；用电对在炉宽度方向上与所述一侧的端部连接的装料斜槽和与另一侧的端部连接的装料斜槽之间即炉内高度方向的下部的位置进行加热的加热器；分别设于如下两个位置的二次燃烧器，即在高度方向的炉上部，在炉宽度方向上位于与所述一侧的端部连接的装料斜槽与所述加热器之间的位置，以及在高度方向的炉上部，在炉宽度方向上位于与所述另一侧的端部连接的装料斜槽与该加热器之间的位置，从所述装料斜槽将含有碳材和/或成为熔融金属的非挥发性金属元素的含碳团块以规定量装入炉内，形成具有从炉内上方的所述一侧的端部朝向炉内下方的所述加热器进行加热的位置的向下倾斜的斜面，以及从炉内上方的所述另一侧的端部朝向炉内下方的该加热器进行加热的位置的向下倾斜的斜面的原料填充层，接着，从所述装料斜槽将所述含碳团块以规定量装入炉内，在所述原料填充层的各斜面上形成团块层，其后，用所述加热器加热所述团块层的下端部使所述含碳团块熔融，由此在炉内形成熔融金属层和熔融炉渣层，并且通过所述熔融使所述团块层朝向其下端部沿着所述原料填充层的各斜面下降，同时从所述二次燃烧器向炉内吹入含氧气体，使由所述团块层发生的含CO气体燃烧，利用其放射热来加热还原所述团块层。

本发明的目的、特征、状态和优点，通过以下的详细说明和附图会更加明白。

附图说明

图1是表示本实施方式的固定式非倾斜型电弧炉的概略结构的图，(a)是纵剖面图，(b)是顶视图。

图2是表示具有固定式非倾斜型电弧炉所具备的外斜槽的装料斜槽的装料口的工作的模式纵剖面图。

具体实施方式

以下，基于附图详细地说明本发明的实施方式。

实施方式

[固定式非倾斜型电炉的结构]

图1中显示本发明的一实施方式的固定式非倾斜型电炉的概略结构。本实施方式的固定式非倾斜型电炉(以下也有仅称为“炉”的情况。)是水平剖面形状近似矩形的电弧炉，在炉上部(本实施方式中为炉面部1)连接有排气管道3和多个装料斜槽4，并且作为加热器，在炉内经由炉顶部1插入有多个电极5。装料斜槽4分别设于炉宽度方向的两端部(一侧的端部和另一侧的端部)2、2，另一方面，电极5设置于炉宽度方向的中央部。此外，在炉上部(炉顶部1)还设有多个二次燃烧器6。

排气管道3优选设置在比电极5更靠近装料斜槽4的一侧。这是为了抑制二次燃烧后的氧化性的排气向电极5的方向流动而损伤电极5。

优选在电极5和二次燃烧器6之间、二次燃烧器6和排气管道3之间、排气管道3和装料斜槽4之间，设置从炉顶部1向炉内垂下的隔壁9、10、11。

之所以推荐在电极5和二次燃烧器6之间设置隔壁9，与上述同样，是为了防止二次燃烧后的氧化性排气与电极5接触。

另外，之所以推荐在二次燃烧器6和排气管道3之间设置隔壁10，是为了防止二次燃烧后的排气抄捷径进入排气管道3，以充分确保对团块层的辐射传热量。

另外，之所以推荐在排气管道3和装料斜槽4之间设置隔壁11，是为了防止装料斜槽4因高温的排气而过热损伤。

隔壁9、10、11其设置所带来的上述各效果的程度，综合考虑设置成本、维护的时间等，可以设置其全部，也可以设置其一部分。

而且，优选在炉下部，在与炉宽度方向垂直的炉长度方向的炉侧壁上，例如在未设有装料斜槽4(即，炉内未形成原料填充层12)的炉长度方向的中央部，设有出铁孔7和出渣孔8。这是为了使出铁出渣时的开孔作业容易进行。

另外，在排气管道3的下游侧，设置众所周知的热交换器(未图示)即可，由此，能够回收从炉排出的高温排气的显热，将其作为电弧用电力的发电和球团B的干燥等的能源加以有效利用。

作为电极5，推荐例如热效率优异的，炼钢用电弧电炉所常用的三相交流型的电极。例如，能够采用的结构为，能够组合三相电极的各两相的由三组单相电极制作的电极6个。

另外，优选电极5一边使其前端部位于后述团块层13或熔融炉渣层15中(使之浸渍其中)，一边进行熔化操作。由此，能够使来自电弧的放射热和电阻加热的效果并存，可进一步促进熔化，并且能够抑制没有后述原料填充层12保护的炉壁内面的损伤。

以下，列举如下情况为例进行说明：使用该固定式非倾斜型电弧炉，作为用于在炉内形成原料填充层的填充层形成原料使用煤，作为层叠在该原料填充层上的含碳团块，使用含碳氧化金属团块，即含碳氧化铁球团，作为熔融金属则制造铁水。

[熔融金属的制造方法]

预先，从设置在上述炉宽度方向的两端部2、2的装料斜槽4、4，将规定量的作为填充层形成用原料的碳材，即煤A装入炉内，形成从该炉宽度方向的两端部2、2朝向电极5的下端部的下方具有向下倾斜的斜面12a的原料填充层，即碳材填充层12。在此，煤A的粒度根据后述含碳氧化铁球团B的粒度，调整为含碳氧化铁球团B不会钻入碳材填充层12的空隙内的程度即可。

接着，从设置在上述炉宽度方向的两端部2、2的装料斜槽4、4，连续或间歇地装入作为含碳团块的含碳氧化铁球团(以下也有仅称为“球团”的情况。)B，在碳材填充层12的斜面12a上形成作为团块层的球团层13。球团B中的内配碳的调配量，加进铁水的目标C浓度，决定为氧化铁被还原成金属铁所需要的理论C量即可。还有，球团B优选事前经过干燥的，以免使其在装入炉内时发生爆裂(破裂bursting)。

电极5如上述，预先调节高度，使之成为其下端部浸渍在球团层13中的状态即可。

其后，对所述电极通电而进行电弧加热，由此球团层13的下端部邻域的球团B被急速加热并逐步还原熔融，被分离成作为熔融金属的铁水和熔融炉渣，在炉下部形成铁水层14和熔融炉渣层15。还有，为了调整熔融炉渣层15的碱度，优选在球团B中预先添加石灰石和白云石等的CaO源和MgO源。

如上述，若球团B从球团层13的下端部邻域开始逐渐熔融，则球团层13自身因其自重而沿着所述碳材填充层的斜面朝向电极5的下端部，在炉内逐步下降。还有，万一即使有球团层13中的球团的一部分钻入碳材填充层12的空隙中，该球团的一部分也会在炉内长时间停留，因此被加热还原而很快熔融，分离成铁水和熔融炉渣，经由碳材填充层12的空隙而滴落到炉下部的铁水层14和熔融炉渣层15中，所以没有问题。

而且，若球团层13中的球团接近电极5，则其在由电极5产生的电弧带来的放射热和电阻热的作用下被高效率地加热，球团中的氧化铁被内配碳预还原成固体金属铁，并且生成含CO气体(可燃气体)。作为内配碳使用煤等含有挥发成分的碳材时，通过加热从内配碳材脱挥的挥发成分加入到该CO气体中。

该含CO气体借用从设于炉顶部1的二次燃烧器6吹入的含氧气体，例如氧气被燃烧(二次燃烧)，利用其放射热，球团层13也被加热。如此由放射热加热的球团层13，与利用由上述电极5产生的电弧带来的辐射加热和电阻加热的情况相同，该球团层13中的氧化铁被预还原成固体金属，并且生成含CO气体，因此由上述二次燃烧带来的辐射加热得到进一步促进。

如上述，从装料斜槽4装入炉内的球团B在下降到碳材填充层12的斜面12a上期间，通过来自二次燃烧带来的辐射加热(以下也称为“二次燃烧热”)，其以固体状态被预还原至高金属化率之后，在电极5下端部邻域通过电弧加热和电阻加热而熔融，被分离成铁水和熔融炉渣。

因此，在电极5下端部邻域生成的熔融炉渣中的氧化铁浓度充分地低，能够降低电极5的损耗。

与熔融炉渣分离的铁水，将残存在球团中的碳材熔化而成为目标C浓度的铁水。

如此生成的铁水和熔融炉渣，从设于炉下部的出铁孔7和出渣孔8，例如可与高炉的出铁、出渣方法一样，间歇地排出。

另一方面，初期在炉内装入煤A而形成的碳材填充层12，在炉内被慢慢加热，其挥发成分被除去，最终不会炭化而是焦炭化。除去的挥发成分与由球团层13发生的含一氧化碳(CO)气体一起，在从二次燃烧器6吹入的含氧气体下被燃烧，作为球团层13的辐射加热能被有效地利用。如上述，用球团B中的内配碳材的碳(C)供给于含碳氧化铁的还原和向铁水的渗碳，因此没有炭化而是焦炭化的碳材填充层12理论上未被消耗，但实际操作中，由于与钻入碳材填充层12中的球团直接发生还原反应，或向铁水发生渗碳反应等，在长期的操作中被慢慢消耗。因此，例如每经过一定的操作期间，以停止从装料斜槽4供给球团B的状态，至少继续一定时间的电弧加热，使炉内的球团层13大致上完全熔融加以截断，使碳材填充层12的斜面12a露出之后，再以中断电弧加热和二次燃烧的状态，从装料斜槽4装入规定量的煤(碳材)A，从而能够维持碳材填充层12的炉内填充量。

炉宽度方向的两侧壁的内面，因为被碳材填充层覆盖，所以这部分的耐火物的损耗得到大幅地抑制。因此，只在没有碳材填充层覆盖的炉长度方向的两侧壁，采用耐腐蚀性优异的高品质的耐火物和水冷构造即可，这能够大幅降低设备造价。

(变形例)

在上述实施方式中，关于装料斜槽4和电极5的配置所例示的是，将装料斜槽4分别设置在炉宽度方向的两端部2、2，另一方面，将电极5设置在炉顶部1的中央部，但是也可以将装料斜槽4设置在炉宽度方向的单侧端部(一侧的端部)2，另一方面，将电极5设置在炉宽度方向的另一端部(另一侧的端部)2。若采用变形例，则在炉内所形成的碳材填充层12的斜面只在单侧，因此与上述实施方式相比，从保护耐火物的观点出发是不利的，但具有的优点是，可缩小炉宽度，实现设备的小型化。

另外，在上述实施方式中，展示的是作为电炉使用电弧炉的例子，但并不限定于此，只要是埋弧炉、电磁感应加热炉等利用电能进行加热的炉即可。在电弧炉中，作为加热器能够使用电极，在电磁感应加热炉中，作为加热器能够使用电磁线圈型加热线圈。

另外，在上述实施方式中，展示是排气管道3和装料斜槽4均连接于炉顶部1的例子，但并不限定于此，也可以使任意一方或双方连接在炉侧壁的上部。还有，将装料斜槽4连接于炉侧壁的上部时，装料斜槽4将自动被设置在宽度方向的端部。

另外，在上述实施方式中，作为固定式非倾斜型电弧炉的水平剖面形状，例示的是近似矩形，但并不限定于此，也可以采用例如近似椭圆或正圆的。这种情况下，也可以构成为不使用单相电极，而是使用三相电源的各相来制作3个电极。但是，采用近似矩形的形状时，在炉宽度一定的情况下，通过延长炉长度方向(垂直于炉宽方向的方向)，具有容易进行按比例扩大的优点。

另外，在上述实施方式中，展示的是作为含碳团块B使用含碳氧化金属团块，即含碳氧化铁球团的例子，但并不限定于此，也可以使用含有氯化金属的含碳氯化金属团块替代氧化金属，也可以使用多种含有氧化金属、氯化金属等的金属化合物的含碳金属化合物块团。

另外，在上述实施方式中，作为含碳团块B，例示的是只含有作为非挥发性的金属元素的铁，但除了非挥发性的金属元素以外，也可以含有挥发性的金属元素，例如Zn、Pb。即，作为团块B，能够使用含有挥发性的金属元素的炼铁厂粉尘等作为氧化金属原料。挥发性的金属元素在炉内被加热而从含碳团块B中挥发，但在本发明中，由于从设于炉上部的二次燃烧器6供给的含氧气体会燃烧炉内的CO气体，从而能够将炉上部的温度保持得充分高，因此能够确实地防止从含碳团块B挥发的挥发性金属元素在炉上部再凝结，从而能够从炉中排出的排气中高效率地回收该挥发性金属元素。

还有，在本说明书中，所谓挥发性金属元素，是指金属单体或其盐等的化合物在一个气压下的熔点为1100℃以下的金属元素。作为金属单体，例如可列举锌、铅等。作为挥发性金属元素的化合物，例如可列举氯化钠、氯化钾等。挥发性金属元素的化合物中的挥发性金属，以电炉(例如电弧炉、埋弧炉)被还原成金属，其一部分或全部在炉内以气体状态存在。另外，挥发性金属元素的氯化物在电炉内被加热，在一部分或全部在炉内以气体状态存在。另外，所谓非挥发性金属元素，是指金属单体或其氧化物等的化合物在一个气压下的熔点超过1100℃的金属元素。作为金属单体，例如可列举铁、镍、钴、铬、钛等。作为非挥发性金属的氧化物，例如可列举CaO、SiO₂、Al₂O₃等。非挥发性金属元素的化合物，作为电炉使用电弧炉和埋弧炉时，通过炉内的加热和还原反应，作为被还原的金属单体或未还原的化合物，虽然在炉内电弧邻域(电弧温度区域)能够以气体状态存在，但是离开电弧时便以液体或固体状态存在。

另外，在上述实施方式中，作为含碳团块B的形态，例示的是球团，但是也可以采用团块矿(briquette)。团块矿所具有的优点是，因为比球状的球团矿的安息角大，所以为了确保在碳材填充层12的斜面12a上的停留时间，与使用球团的情况相比，虽然炉高需要提高，但是炉宽能够缩小。

另外，在上述实施方式中，作为构成含碳团块B和熔融金属14的非挥发性金属元素，只列示了铁(Fe)，但是除了Fe以外，也可以含有Ni、Mn、Cr等非铁金属。

另外，在上述实施方式中，作为熔融炉渣的碱度调整方法，例示的是在含碳团块B中预先添加CaO源和MgO源的方法，但作为该方法的替代与补充，也可以从装料斜槽4将含碳团块B与石灰石和白云石一起装入。

另外，在上述实施方式中，作为形成原料填充层、即碳材填充层12的碳材，例示的是煤，但也可以使用焦炭。使用焦炭时，因其已经被干馏，不会在炉内发生挥发成分，所以对二次燃烧的帮助降低，但是与煤相比不容易粉化，因此具有能够降低飞散损耗量的优点。

此外，作为形成原料填充层12的填充层形成原料，也可以使用含碳团块B替代或补充煤或焦炭等的碳材。作为形成原料填充层12的原料，即使使用含碳团块B，虽然其与铁水的接触部分会还原、熔融，但是在脱离开与该铁水接触的部分，热便难以传导，团块B仍能够维持固体状态，因此，曾经所形成的原料填充层12可长期保持在填充层状态。另外，原料填充层12内的温度，在脱离开与上述铁水接触的部分，越接近炉壁越低，因此也不存在熔融FeO的形成造成耐火物损伤的问题。

另外，在上述实施方式中，展示的是二次燃烧器6只设置在炉顶部的例子，但除此之外也可以还设于长度方向的侧壁上部，另外，例如炉长短时，也可以只设于长度方向的侧壁上部。

另外，在上述实施方式中，展示的是将出铁孔7和排渣孔8分别分设于对向的侧壁上的例子，但是也可以将两者均设置在同一侧壁侧，或者也可以省略排渣孔8而只设置出铁孔7，从该出铁口7排出铁水和熔融炉渣。

另外，在上述实施方式中，作为装料斜槽，展示的是使用固定了装料口的炉内高度的装料斜槽4的例子，但是也可使用能够在炉内的高度方向上不同的位置上装料的装料斜槽。

具体来说，如图2所示，作为装料斜槽，优选使用装料斜槽41，其具有可使装料口40沿上下方向移动的外斜槽42。装料斜槽41由如下构成：积蓄原料的漏斗44；与漏斗44联结的内斜槽43；可在内斜槽43上滑动沿上下方向移动的外斜槽42。根据碳材和含碳团块的安息角而使外斜槽42升降，能够将团块层13的下端部调整到适当的位置。

作为装料斜槽，使用可在炉内的高度方向上不同的位置上装入原料的装料斜槽41时，例如，即使在熔化中装入原料的安息角变得有所不同，通过使装料口升降，仍能够恒定调整加热器的加热部(作为加热器使用电极5时为下端部)与团块层13的下端部的距离，与使用固定了装料口的炉内高度的装料斜槽4的情况相比，能够使熔融特性和热效原则进一步最佳化。

具体来说，原料的安息角变大时，团块层13的下端部和加热器的加热部的距离开始拉远时，使外斜槽42(装料口40)上升，以使团块层13的下端部与加热器的加热部不要过度远离，从而能够防止炉渣温度的上升和其放射热带来的排气温度的上升。另外，对于电炉的炉顶进行水冷时，也能够防止该冷却水输出侧温度的上升。另一方面，原料的安息角变小时，团块层13的下端部和加热器的加热部的距离靠近，因此，通过使外斜槽42(装料口40)下降，能够防止团块层13的下端部和加热器的加热部接触。其结果是，即使原料的金属化率低时，也能够防止该FeO中的氧和作为电极材料的石墨发生反应而造成的电极的消耗。

另外，在固定电压的条件下进行操作时，监控电流，电流值上升时，使外斜槽42下降，拉开团块层13的下端部和加热器的加热部的距离，能够防止电流值的上升和电极的异常损耗。

还有，团块层13的下端部和加热器的加热部的距离能够以排气温度、炉顶温度、冷却水温度、炉渣温度和照相机等进行监控。作为加热器使用电极时，也能够以电极消耗量或极间电阻进行监控。

如以上详述，本发明的一个方面是使用固定式非倾斜型电炉来制造熔融金属的方法，其中，所述电炉备有：在炉宽度方向的一侧的端部从上方与炉内连接的装料斜槽；在炉宽度方向的另一侧的端部，用电对于作为炉内高度方向的下部的位置进行加热的加热器；在炉上部设于所述一侧的端部和所述另一侧的端部之间的二次燃烧器，从所述装料斜槽将含有碳材和/或成为熔融金属的非挥发性金属元素的含碳团块以规定量装入炉内，形成从炉内上方的所述一侧的端部朝向炉内下方的所述另一侧的端部具有向下倾斜的斜面的原料填充层，接着，从所述装料斜槽将所述含碳团块以规定量装入炉内，在所述原料填充层的斜面上形成团块层，其后，用所述加热器加热所述团块层的下端部，使所述含碳团块熔融，由此在炉内形成熔融金属层和熔融炉渣层，并且借助所述熔融，一边使所述团块层朝向其下端部沿着所述原料填充层的斜面下降，一边从所述二次燃烧器向炉内吹入含氧气体，使由所述团块层发生的含CO气体燃烧，利用其放射热来加热还原所述团块层。

另外，本发明的另一方面，是使用固定式非倾斜型电炉制造熔融金属的方法，其中，所述电炉备有：在炉宽度方向的一侧的端部和另一侧的端部从上方分别与炉内连接的多个装料斜槽；在炉宽度方向上连接于所述一侧的端部的装料斜槽和连接于另一侧的端部的装料斜槽之间，用电对于作为炉内高度方向的下部的位置进行加热的加热器；分别设于如下两个位置的二次燃烧器：高度方向的炉上部，在炉宽度方向上连接于所述一侧的端部的装料斜槽与所述加热器之间的位置；高度方向的炉上部，在炉宽度方向上连接于所述另一方端部的装料斜槽与该加热器之间的位置，从所述装料斜槽将含有碳材和/或成为熔融金属的非挥发性金属元素的含碳团块以规定量装入炉内，形成从炉内上方的所述一侧的端部朝向炉内下方的所述加热器加热的位置具有向下倾斜的斜面的原料填充层，和从炉内上方的所述另一侧的端部朝向炉内下方的该加热器加热的位置具有向下倾斜的斜面的原料填充层，接着，从所述装料斜槽将所述含碳团块以规定量装入炉内，在所述原料填充层的各斜面上形成团块层，其后，用所述加热器加热所述团块层的下端部，使所述含碳团块熔融，由此在炉内形成熔融金属层和熔融炉渣层，并且借助所述熔融，一边使所述团块层朝向其下端部沿着所述原料填充层的各斜面下降，一边从所述二次燃烧器向炉内吹入含氧气体，使由所述团块层发生的含CO气体燃烧，利用其放射热来加热还原所述团块层。

在本发明中，团块层的下端部被加热器加热而熔融，使尚未熔融的团块层沿着原料填充层的斜面朝向团块层的下端部，即加热器的加热部邻域移动，一边从二次燃烧器吹入含氧气体，使从该团块层发生的含CO气体燃烧，以其放射热加热并预还原该团块层本身。而且，因为是在上述加热器的加热部邻域使该经过预还原的团块层还原熔融而成为熔融金属，所以能够从未还原的含碳团块中直接得到熔融金属。因此，与现有方法相比，设备造价和单位能耗都能够大幅降低。另外，因为上述二次燃烧器产生的燃烧热充分高地保持着炉上部的温度，所以在含碳团块含有挥发性金属元素时，能够防止挥发的该挥发性金属的再凝结。

在这些制造方法中，用所述加热器进行加热时，从所述装料斜槽连续或间歇地将所述含碳团块装入炉内，所述团块层之中，优选使位于所述团块层的下端部的所述含碳团块顺序熔融。通过连续或间歇地装入含碳团块，能够持续制造熔融金属。

在这些制造方法中，所述电炉具有排气管道，所述含碳团块还含有挥发性金属元素时，优选从经由所述排气管道排出的气体分离回收所述挥发性金属。由此，能够从经由排气管道而从炉中排出的气体中，高效率地回收挥发除去的挥发性金属元素。

在这些制造方法中，作为所述电炉能够使用电弧炉，其所述加热器是从上方插入炉内的电极，经通电该加热的下端被电弧加热。而且，优选使所述电极的下端部浸渍在所述团块层中或所述熔融炉渣层中进行电弧加热。由此，能够使来自电弧的辐射加热和电阻加热并存，能够进一步促进含碳团块的熔化，并且能够抑制没有原料填充层保护的炉壁内面的损伤。

在这些方法中，优选在所述电炉的炉上部，所述排气管道和所述装料斜槽的距离比该排气管道和所述电极的距离短。因为排气管道和装料斜槽的距离比排气管理和电极的距离短，所以可以使由电极加热而发生的可燃性气体逐步进行二次燃烧的区域扩大，并且二次燃烧后的氧化性的排气沿排气管道的方向流动，能够抑制该排气流向电极而损伤电极。

在这些制造方法中，优选所述电炉在所述排气管道与所述装料斜槽之间，还具有在炉内垂下的隔壁。利用该隔壁，能够防止装料斜槽因高温的排气而过热损伤。

在这些制造方法中，优选所述电炉在所述电极与所述二次燃烧器之间，还具有在炉内垂下的隔壁。利用该隔壁，能够防止二次燃烧后的氧化性排气与电极接触。

在这些制造方法中，优选所述电炉在所述二次燃烧器与所述排气管道之间，还具有在炉内垂下的隔壁。利用该隔壁，能够防止二次燃烧后的排气抄捷径进入排气管道，以充分确保对团块层的辐射传热量。

在这些制造方法中，优选从原料所对应的位置装料，根据原料的安息角变更所述装料斜槽的装料口的高度。例如，所述装料斜槽具有可使装料口沿上下方向移动的外斜槽即可。由此，根据原料的安息角使装料斜槽的外斜槽沿上下方向移动而变更装料口高度，从而能够适当地保持团块层的下端部与加热器的加热部的距离，因此能够使熔化特性或热效率最佳化。例如，作为加热器在使用从电弧炉(电炉)的上方插入到炉内的电极的情况下，将含碳团块由团块矿替换成安息角较小的球团矿时，上下移动外斜槽以球团的熔化最有效地进行，通过调整电极和球团层(团块层)的下端部的距离，不会使单位能耗上升，另外也不会使电极异常消耗，而是能够使球团的熔化适当化。

产业上的可利用性

如果使用本发明的熔融金属的制造方法，则与现有的熔融金属的制造方法相比，制造熔融金属能够大幅降低设备造价和单位能耗。

Claims (13)

1.一种熔融金属的制造方法，是使用固定式非倾斜型电炉来制造熔融金属的方法，其中，

所述电炉备有：在炉宽度方向的一侧的端部从上方与炉内连接的装料斜槽；用电对炉宽度方向的另一侧的端部即炉内高度方向的下部的位置进行加热的加热器；在炉上部设于所述一侧的端部和所述另一侧的端部之间的二次燃烧器，

从所述装料斜槽将含有碳材和/或成为熔融金属的非挥发性金属元素的含碳团块以规定量装入炉内，形成具有从炉内上方的所述一侧的端部朝向炉内下方的所述另一侧的端部的向下倾斜的斜面的原料填充层，

接着，从所述装料斜槽将所述含碳团块以规定量装入炉内，在所述原料填充层的斜面上形成团块层，

其后，用所述加热器加热所述团块层的下端部使所述含碳团块熔融，由此在炉内形成熔融金属层和熔融炉渣层，并且通过所述熔融使所述团块层朝向其下端部沿着所述原料填充层的斜面下降，同时从所述二次燃烧器向炉内吹入含氧气体，使由所述团块层发生的含CO气体燃烧，利用其放射热来加热还原所述团块层。

2.一种熔融金属的制造方法，是使用固定式非倾斜型电炉来制造熔融金属的方法，其中，

所述电炉备有：在炉宽度方向的一侧的端部和另一侧的端部从上方分别与炉内连接的多个装料斜槽；用电对在炉宽度方向上与所述一侧的端部连接的装料斜槽和与另一侧的端部连接的装料斜槽之间即炉内高度方向的下部的位置进行加热的加热器；分别设于如下两个位置的二次燃烧器，上述两个位置中的一个位置是在高度方向的炉上部，在炉宽度方向上位于与所述一侧的端部连接的装料斜槽与所述加热器之间的位置，上述两个位置中的另一个位置是在高度方向的炉上部，在炉宽度方向上位于与所述另一侧的端部连接的装料斜槽与该加热器之间的位置，

从所述装料斜槽将含有碳材和/或成为熔融金属的非挥发性金属元素的含碳团块以规定量装入炉内，形成具有从炉内上方的所述一侧的端部朝向炉内下方的所述加热器进行加热的位置的向下倾斜的斜面以及从炉内上方的所述另一侧的端部朝向炉内下方的该加热器进行加热的位置的向下倾斜的斜面的原料填充层，

接着，从所述装料斜槽将所述含碳团块以规定量装入炉内，在所述原料填充层的各斜面上形成团块层，

其后，用所述加热器加热所述团块层的下端部使所述含碳团块熔融，由此在炉内形成熔融金属层和熔融炉渣层，并且通过所述熔融使所述团块层朝向其下端部沿着所述原料填充层的各斜面下降，同时从所述二次燃烧器向炉内吹入含氧气体，使由所述团块层发生的含CO气体燃烧，利用其放射热来加热还原所述团块层。

3.根据权利要求1或2所述的熔融金属的制造方法，其中，在用所述加热器进行加热时，从所述装料斜槽将所述含碳团块连续或间歇地装入炉内，使所述团块层中位于所述团块层的下端部的所述含碳团块顺序熔融。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的熔融金属的制造方法，其中，所述电炉还具有与炉上部连接并排出在炉内生成的排气的排气管道。

5.根据权利要求4所述的熔融金属的制造方法，其中，所述含碳团块还含有挥发性金属元素，从经由所述排气管道排出的排气中分离和回收所述挥发性金属。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的熔融金属的制造方法，其中，所述加热器是从上方插入炉内的电极，经通电该加热器的下端被电弧加热。

7.根据权利要求6所述的熔融金属的制造方法，其中，使所述电极的下端部浸渍在所述团块层中或所述熔融炉渣层中进行电弧加热。

8.根据权利要求6或7所述的熔融金属的制造方法，其中，在所述电炉的炉上部，所述排气管道和所述装料斜槽的距离比该排气管道和所述电极之间的距离短。

9.根据权利要求4、5或8所述的熔融金属的制造方法，其中，所述电炉在所述排气管道与所述装料斜槽之间还具有在炉内垂下的隔壁。

10.根据权利要求6～8中任一项所述的熔融金属的制造方法，其中，所述电炉在所述电极与所述二次燃烧器之间还具有在炉内垂下的隔壁。

11.根据权利要求4、5、8或9所述的熔融金属的制造方法，其中，所述电炉在所述二次燃烧器与所述排气管道之间还具有在炉内垂下的隔壁。

12.根据权利要求1～11中任一项所述的熔融金属的制造方法，其中，所述装料斜槽在炉内的高度方向上不同的位置装入原料。

13.根据权利要求12所述的熔融金属的制造方法，其中，所述装料斜槽具有能够使装料口沿上下方向移动的外斜槽。

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