CN102549172B - 熔融金属制造装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种有效地防止块状金属原料层的卡挂的产生，并且即使在万一产生的情况下也能可靠地解除卡挂的熔融金属制造装置。从固定式非倾动型电弧炉的炉宽度方向的两端部(2、2)的原料装入滑槽(4、4)将填充层形成用原料(A)和块状金属原料(B)依次装入，形成具有朝向炉宽度方向的中央部的电极(5)下方的下降斜面的原料填充层(12)并在该斜面上形成了块状金属原料层(13)，之后，利用电极(5)的电弧加热使块状金属原料层(13)下端部顺序熔融而制造铁水，并且，使块状金属原料层(13)沿着原料填充层(12)斜面下降，且利用从顶部(1)的二次燃烧器(6)吹入的含氧气体(C)使从块状金属原料层(13)产生的含CO气体燃烧，利用其辐射热将块状金属原料层(13)加热，在比熔渣层(15)靠上方且比块状金属原料层(13)的表面靠下方的炉内设置冲击产生装置(18)。

Description

熔融金属制造装置
技术领域
本发明涉及一种将含碳氧化金属团块等块状金属原料不进行预备还原，而直接利用电弧炉等的电加热熔融炉进行还原熔融来制造熔融金属的熔融金属制造装置。
背景技术
作为取代现有的高炉法或熔融还原法的新炼铁法，提出了各种利用回转炉床炉对含碳氧化金属团块进行预备还原而形成固体还原金属，并利用电弧炉或埋弧炉等电炉使该固体还原金属熔化而得到熔融金属的熔融金属制造工艺(例如，参照专利文献1～4参照)。
然而，现有的工艺需要回转炉床炉进行的预备还原工序和熔融炉进行的熔化工序这两个工序。伴随于此，由于需要从回转炉床炉向熔融炉的固体还原金属的移送机构，并且废气处理系统也需要回转炉床炉和熔融炉这双系统等，从而作为总工艺，存在设备成本升高，而且热损失也增大，能量原单位也无法充分减少的问题。
因此，本发明者对于不使用回转炉床炉，而仅通过电加热炉对含碳氧化金属团块进行还原并使其熔解来制造熔融金属的具体的方法，实施了各种研究，其结果是，完成了以下的发明，并已经进行了专利申请(日本国特愿2009-105397号；以下，将本专利申请的发明称为“在先申请发明”)。
如图2A及2B所示，上述在先申请发明的熔融金属制造装置的特征在于，使用将原料装入滑槽4、4设置在炉宽度方向的两端部2、2，将电极5设置在炉宽度方向的中央部，并将二次燃烧器6设置在平面状的炉上部1而成的固定式非倾动型电式加热炉在此简称为电弧炉，预先形成从滑槽4、4装入碳材A且具有朝向电极5下方的下降斜面的碳材填充层12，接着装入含碳氧化金属团块B而在碳材填充层(相当于本申请发明的“原料填充层”)12斜面上形成结块物层(相当于本申请发明的“块状金属原料层”)13，然后利用电极5进行电弧加热并使结块物层13下端部顺序熔融，在炉内形成熔融金属层14和熔渣层15，并使结块物层13沿着碳材填充层12斜面下降，并利用从二次燃烧器6吹入的含氧气体C，使从结块物层13产生的含CO气体燃烧，利用其辐射热来将结块物层13加热。
根据上述在先申请发明，沿着形成在炉内的原料填充层的斜面使结块物层朝向电极移动，并利用从二次燃烧器吹入的含氧气体使从该结块物层产生的含CO气体燃烧，利用其辐射热将该结块物层自身加热而进行预备还原，在上述电极附近通过电弧加热对该预备还原的结块物层进行还原熔融而形成熔融金属，因此利用单一的工序就能直接从含碳氧化金属团块得到熔融金属，与现有方法相比，能够同时大幅减少设备成本及能量原单位。
然而，在上述在先申请发明的熔融金属制造装置中，装入炉中的结块物含有较多的粉时或结块物彼此在炉内产生烧结或热粘接时，会产生结块物层的卡挂而妨碍其顺畅的下降，无法适当地对结块物进行加热、还原、熔化，装置的性能可能会下降。并且，在产生上述的结块物层的卡挂时，在上述在先申请发明的熔融金属制造装置中，不停止炉的作业就不能消除卡挂。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本国特表2000-513411号公报
专利文献2：日本国特表2001-515138号公报
专利文献3：日本国特表2001-525487号公报
专利文献4：日本国特开2003-105415号公报
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种能够有效地预防在炉内产生块状金属原料层的卡挂，并且即使万一产生卡挂时，也不用停止作业就能够可靠地将其解除的熔融金属制造装置。
本发明的第一形态提供一种熔融金属制造装置，在具有电加热机构的固定式非倾动型电炉的炉上部连接有废气通道和原料装入滑槽，并且，所述原料装入滑槽设置在炉宽度的一端部，而所述电加热机构以被该电加热机构加热的电加热区域存在于炉宽度的另一端部的方式设置，且在炉上部设有二次燃烧器，预先从所述原料装入滑槽将碳材和/或块状金属原料向炉内装入规定量，而形成具有从所述炉宽度的一端部朝向所述电加热区域的下降斜度的斜面的原料填充层，接着，从所述原料装入滑槽将块状金属原料连续或间歇地装入，在所述原料填充层的斜面上形成块状金属原料层，然后，利用所述电加热机构进行电加热，使所述块状金属原料层的下端部附近的块状金属原料顺序熔融，由此在炉内形成熔融金属层和熔渣层，并且，使所述块状金属原料层沿着所述原料填充层的斜面下降，且从所述二次燃烧器向比所述块状金属原料层靠上方的炉内空间部吹入含氧气体，使从所述块状金属原料层产生的含CO气体燃烧，利用其辐射热对所述块状金属原料层进行加热、还原，从而制造熔融金属，其中，在比所述熔渣层靠上方且比所述块状金属原料层的表面靠下方的炉内设有用于机械性地解除该块状金属原料层的卡挂的冲击产生装置。
本发明的第二形态提供一种熔融金属制造装置，在具有电加热机构的固定式非倾动型电炉的炉上部连接有废气通道和原料装入滑槽，并且，原料装入滑槽分别设置在炉宽度方向的两端部，而所述电加热机构以被该电加热机构加热的电加热区域存在于炉宽度方向的中央部的方式设置，且在炉上部设有二次燃烧器，预先从设置在所述炉宽度方向的两端部的原料装入滑槽将碳材和/或块状金属原料向炉内装入规定量，而形成具有从该炉宽度方向的两端部朝向所述电加热区域的下降斜度的斜面的原料填充层，接着，从设置在所述炉宽度方向的两端部的原料装入滑槽将块状金属原料连续或间歇地装入，在所述原料填充层的斜面上形成块状金属原料层，然后，利用所述电加热机构进行电加热，使所述块状金属原料层的下端部附近的块状金属原料顺序熔融，由此在炉内形成熔融金属层和熔渣层，并且，使所述块状金属原料层沿着所述原料填充层的斜面下降，且从所述二次燃烧器向比所述块状金属原料层靠上方的炉内空间部吹入含氧气体，使从所述块状金属原料层产生的含CO气体燃烧，利用其辐射热对所述块状金属原料层进行加热，从而制造熔融金属，其中，在比所述熔渣层的表面靠上方且比所述块状金属原料层的表面靠下方的炉内设有用于机械性地解除该块状金属原料层的卡挂的冲击产生装置。
从所述原料装入滑槽装入到炉内的块状金属原料在含有2质量％以上的具有该块状金属原料整体的平均粒径的90％以下的粒径的小粒时，可以将所述冲击产生装置设置在从所述原料装入滑槽的最下端的高度位置到该原料装入滑槽的最下端与所述熔渣层的表面的距离的1/3下方为止的高度位置之间。
所述冲击产生装置可以由具有沿着炉长度方向的旋转轴的轴部和在该轴部的表面突出设置的粉碎构件构成。
所述冲击产生装置可以绕所述旋转轴仅沿着使所述块状金属原料层下降的方向旋转，或沿着使所述块状金属原料层下降的方向和其反方向交替旋转。
可以以所述轴部存在于所述原料填充层内或所述块状金属原料层内且所述粉碎构件的至少一部分与所述块状金属原料层接触的方式，配置所述冲击产生装置。
可以将所述冲击产生装置设置在从所述熔渣层的表面到该熔渣层的表面与原料装入滑槽的最下端的距离的1/3上方为止的高度位置之间。
发明效果
根据本发明，通过在比熔渣层靠上方且比块状金属原料层的表面靠下方的炉内、即块状金属原料层内或原料填充层内设置冲击产生装置，由此，能够利用冲击产生装置的连续或间歇的运转来直接或经由原料填充层而间接地对块状金属原料层施加外力，能够有效地预防块状金属原料层发生卡挂，并且即使发生卡挂也不用使熔融金属制造装置的作业停止而能够迅速且可靠地解除卡挂。
附图说明
图1A是表示本发明的实施方式的熔融金属制造装置的简要结构的纵向剖视图。
图1B是本发明的实施方式的熔融金属制造装置的简要结构的局部水平剖视图。
图2A是表示在先申请发明的熔融金属制造装置的简要结构的纵向剖视图。
图2B是表示在先申请发明的熔融金属制造装置的简要结构的俯视图。
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。
图1A及1B表示本发明的一实施方式的熔融金属制造装置的简要结构。本实施方式的装置除了后述的冲击产生装置18之外，装置结构与图2A及2B所示的上述先申请发明的熔融金属制造装置相同。
即，本实施方式的固定式非倾动型电炉(以下，有时也简称为“炉”)是水平截面形状为大致矩形的电弧炉，在炉上部(本例中的炉上部1)连接有废气通道3及多个原料装入滑槽4，并且经由炉上部1而将多根电极5插入到炉内。原料装入滑槽4分别设置在炉宽度方向的两端部2、2，而电极5设置在炉宽度方向的中央部。而且，在炉上部(本例中的炉上部1)设有多个二次燃烧器6。
并且，与上述在先申请发明的熔融金属制造装置不同，在熔渣层15的表面靠上方且比块状金属原料层13的表面靠下方的炉内、即块状金属原料层13内或原料填充层12内设有用于机械性地解除该块状金属原料层13的卡挂的冲击产生装置18。在此，“冲击产生装置”是指连续或间歇地对块状金属原料层13施加外力的装置。
如此，通过在块状金属原料层13内或原料填充层12内设置冲击产生装置18，使冲击产生装置18连续或间歇地运转，由此能够直接或经由原料填充层12间接地对块状金属原料层13施加外力，因此能够预防块状金属原料层13发生卡挂，并且即使发生卡挂也不用停止熔融金属制造装置的作业而能够迅速且可靠地解除卡挂。
虽然冲击产生装置18设置在比熔渣层15的表面靠上方且比块状金属原料层13的表面靠下方的炉内、即块状金属原料层13内或原料填充层12内的任意处都能获得一定的卡挂防止效果，但在从原料装入滑槽4装入到炉内的块状金属原料B含有2质量％以上的具有该块状金属原料B整体的平均粒径的90％以下的粒径的小粒时，优选将冲击产生装置18设置在从原料装入滑槽4的最下端的高度位置到该原料装入滑槽4的最下端与熔渣层15的表面的距离的1/3下方为止的高度位置之间。
由此，能够有效地防止原料装入滑槽4正下方附近处的小粒的堆积引起的卡挂。
即，若装入到炉内的块状金属原料B含有大量的粉等小粒，则在将块状金属原料B从原料装入滑槽4装入炉内时，小粒容易堆积在原料装入滑槽4正下方附近，而且，小粒在炉内被加热时会立即形成金属化而发生固着，因此在原料装入滑槽4正下方附近容易发生卡挂。
作为避免此种问题的方法，考虑了例如事先用筛子等对块状金属原料B进行分级，在完全调整成狭小的粒度范围之后再装入炉内，但采用此种方法时，虽然能够避免炉内的卡挂的问题，但块状金属原料B的制造成品率下降，因此结果是会产生熔融金属的制造成本问题上升这样其他的问题。
因此，通过在原料装入滑槽4正下方附近的高度位置设置冲击产生装置18，能够不降低块状金属原料B的制造成品率，而有效地防止小粒的堆积引起的卡挂。
作为该冲击产生装置18，可以使用例如由具有沿着炉长度方向的旋转轴的轴部18a、和在该轴部18a的表面突出设置的多个粉碎构件18b构成的装置(设置在Midrex法直接还原用轴炉的炉内，为了防止还原铁的卡挂而使用的近似于负载提供机[burdenfeeder]的装置)。并且，通过使冲击产生装置18的轴部18a连续或每一定时间间歇旋转，而能够防止块状金属原料层13发生卡挂。即使万一块状金属原料层13发生卡挂，也能够利用突出设置于轴部18a的多个粉碎构件18b将块状金属原料B彼此的烧结物或热粘接物粉碎，或者在粉碎不充分的情况下上述烧结物或热粘接物形成巨大化之前，能强制地使其朝向电极5的下方移动(下降)，因此能够长期持续进行顺畅的作业。
为了根据卡挂的产生状况等而使此种作用有效地发挥，作为近似于上述负载提供机的冲击产生装置18，只要选择绕其旋转轴仅沿着使块状金属原料层13下降的方向(正方向)旋转的装置，或沿着使块状金属原料层13下降的方向(正方向)和其反方向交替旋转的装置即可。需要说明的是，前者重视移送，后者重视粉碎。
上述近似于负载提供机的冲击产生装置18(由具有沿着炉长度方向的旋转轴的轴部18a、和在该轴部18a的表面突出设置的多个粉碎构件18b构成的装置)只要在比熔渣层15靠上方且比块状金属原料层13的表面靠下方的炉内、即块状金属原料层13内或原料填充层12内，设置在任意的位置上都能得到一定的卡挂防止效果，但特别优选配置成使轴部18a存在于原料填充层12内或块状金属原料层13内，且粉碎构件18b的至少一部分与块状金属原料层13接触。
由此，伴随着轴部18a的旋转而粉碎构件18b直接对块状金属原料层13施加外力，因此能够更有效地防止卡挂。
另外，近似于上述负载提供机的冲击产生装置18优选设置在从熔渣层15的表面到该熔渣层15的表面与原料装入滑槽4的最下端的距离的1/3上方为止的高度位置之间。
如此，通过在块状金属原料形成金属化且发生软化而容易发生卡挂的高度位置上配置近似于上述负载提供机的冲击产生装置18，能够得到更有效的卡挂防止效果。
优选在电极5与二次燃烧器6之间、二次燃烧器6与废气通道3之间、以及废气通道3与原料装入滑槽4之间设置向炉内垂下的隔壁9、10、11。
优选在电极5与二次燃烧器6之间设置隔壁9是为了防止二次燃烧后的氧化性废气与电极5接触。
另外，优选在二次燃烧器6与废气通道3之间设置隔壁10是为了防止二次燃烧后的废气直接流向废气通道3，而充分地确保向块状金属原料层13的辐射传热量。
另外，优选在废气通道3与原料装入滑槽4之间设置隔壁11是为了防止原料装入滑槽4被高温的废气过热而发生损伤。
隔壁9、10、11综合地考量基于设置的上述各效果的程度、设置成本、维护的麻烦等，既可以设置全部，也可以设置一部分。
另外，废气通道3优选设置在比电极5靠近原料装入滑槽4的一侧。这是为了抑制二次燃烧后的氧化性的废气向电极5流动而损伤电极5。
并且，在炉下部的未设置原料装入滑槽4(即，在炉内未形成原料填充层12)的炉长度侧的炉侧壁上优选设置出铁孔7和出渣孔8。这是为了使出铁渣时的开孔作业变得容易。
另外，在废气通道3的下游侧只要设置公知的热交换器(未图示)即可，由此，回收从炉排出的高温废气的发热，从而能够有效地利用作为二次燃烧器用含氧气体的预热、电弧用电力的发电、颗粒B的干燥等的能量。
作为电极5，优选例如热效率优良的制钢用电弧电炉所常用的三相交流型的电极。并且优选采用例如从通过三相电极的各2相的组合所形成的3组单相电极而制作出的六根电极的结构。
另外，电极5优选使其前端部位于(浸渍)在块状金属原料层13或熔渣层15中并进行熔化操作。由此，能够使电弧产生的辐射加热和电阻加热的效果并存，进一步促进熔化，并且能够抑制未被原料填充层12保护的炉壁内面的损伤。
以下，列举说明使用该固定式非倾动型电弧炉，制造铁水作为熔融金属的情况。在本例中，作为用于在炉内形成原料填充层的填充层形成用原料而使用含碳颗粒，作为层叠在该原料填充层上的块状金属原料而使用相同的含碳氧化铁颗粒。
作为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的原料装入滑槽4、4，将规定量的块状金属原料即含碳氧化铁颗粒A作为填充层形成用原料而装入炉内，形成具有从该炉宽度方向的两端部2、2朝向电极5的下端部的下方的下降斜度的斜面12a的原料填充层12。作为形成原料填充层12的原料，若取代碳材而使用含碳氧化铁颗粒等块状金属原料，则虽然在与铁水的接触部分处发生还原·熔融乃至渗碳·熔化，但难以向离开与该铁水接触的接触部分的部分传递热量，块状金属原料维持为固体状态，因此一旦形成的原料填充层12长期保持填充层状态。而且，原料填充层12内的温度随着离开与上述铁水接触的接触部分接近炉壁而下降，因此熔融FeO的形成所引起的耐火物的损伤也不再成为问题。
接着，从设置在上述炉宽度方向的两端部2、2的原料装入滑槽4、4将作为块状金属原料的含碳氧化金属团块即含碳氧化铁颗粒(以下，有时简称为“颗粒”)B连续或间歇地装入，从而在原料填充层12的斜面12a上形成作为块状金属原料层的颗粒层13。颗粒B中的含碳材的混合量可以在将氧化铁还原为金属铁所需的理论C量中加入铁水的目标C浓度来决定。需要说明的是，颗粒B优选事先进行干燥，以免在装入炉内时发生爆裂(崩裂)。
电极5如上所述预先调节高度，以使其下端部成为浸渍在颗粒层13中的状态。
然后，通过对所述电极通电进行电弧加热，而将颗粒层13的下端部附近的颗粒B急速加热，使其顺序还原熔融，分离成作为熔融金属的铁水和熔渣，从而在炉下部形成铁水层14和熔渣层15。需要说明的是，为了对熔渣层15的碱度等进行调整，而优选在颗粒B中预先添加石灰石或白云石等CaO源或MgO源。
如上所述，颗粒B从颗粒层13的下端部附近开始顺序熔融，颗粒层13自身由于其自重，而且利用冲击产生装置18的原料移送功能，沿着所述原料填充层的斜面朝向电极5的下端部顺序下降到炉内。
并且，当颗粒层13中的颗粒B接近电极5时，由于来自电极5的电弧产生的辐射热和电阻加热而被有效地加热，颗粒B中的氧化铁被含碳材预备还原成固体金属铁，并生成含CO气体(可燃性气体)。在使用煤等含有挥发成分的碳材作为含碳材时，因加热而从含碳材挥发出的挥发成分也加入到该含CO气体中。
该含CO气体在从设置于炉上部1的二次燃烧器6吹入的作为含氧气体的例如氧气的作用下燃烧(二次燃烧)，该燃烧(二次燃烧)所产生的辐射热也将颗粒层13加热。如此，被辐射热所加热的颗粒层13与上述来自电极5的电弧产生的辐射加热和电阻加热的情况同样，颗粒中的氧化铁被预备还原成固体金属铁，并生成含CO气体，因此能进一步促进上述二次燃烧产生的辐射加热。
如上所述，从原料装入滑槽4装入到炉内的颗粒B在原料填充层12的斜面12a上进行下降期间，在上述二次燃烧产生的辐射加热(以下，也称为“二次燃烧热”)的作用下，以固体状态被预备还原至高金属化率之后，在电极5下端部附近由于电弧加热及电阻加热而熔融，被分离成铁水和熔渣。
因此，在电极5下端部附近生成的熔渣中的氧化铁浓度充分降低，能够抑制电极5的损耗。
与熔渣分离后的铁水将残留在颗粒B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渣例如与高炉的出铁渣方法同样地能够从设置在炉下部的出铁孔7和出渣孔8间歇地排出。
在上述实施方式中，作为冲击产生装置18，例示了通过绕旋转轴的旋转运动而对块状金属原料层13施加外力的形式的装置即近似于负载提供机的装置(由轴部18a和在该轴部18a的表面突出设置的多个粉碎构件18b构成的装置)，但并未限定于此，只要是能够连续或间歇地对块状金属原料层13施加外力的装置即可，可以采用任何形式的装置。例如，既可以使用通过绕旋转轴的旋转运动来施加外力的形式的装置(例如螺杆)，也可以使用通过汽缸等的往复运动来施加外力的形式的装置(例如推杆)，还可以使用通过气压来施加外力的形式的装置(例如，将气体直接吹入到炉内的装置或利用气压使隔膜变形的装置)。
另外，在上述实施方式中，关于原料装入滑槽4及电极5的配置，示出了将原料装入滑槽4分别设置在炉宽度方向的两端部2、2，而将电极5设置在炉上部1的炉宽度方向的中央部的例子，但也可以将原料装入滑槽4设置在炉宽度的一端部2，而将电极5设置在炉宽度的另一端部2。若采用本变形例，则在炉内形成的原料填充层12的斜面仅成为单侧，因此与上述实施例相比，从耐火物保护的观点出发不利，但由于炉宽度缩小，具有实现设备的紧凑化的优点。需要说明的是，在上述实施方式中，作为将电极5设置在炉宽度方向的中央部的一例，示出了将电极5设置在炉宽度的中心线上的例子，但并未限定为非要严格地设置在炉宽度的中心线上，而容许从炉宽度的中心线上向炉宽度的任一端部偏离而设置。
另外，在上述实施方式中，示出了废气通道3和原料装入滑槽4均与炉上部1连接的例子，但并未限定于此，可以将任一方或双方与炉侧壁的上部连接。需要说明的是，在将原料装入滑槽4与炉侧壁的上部连接时，原料装入滑槽4自动地设置在炉宽度的端部。
另外，在上述实施方式中，作为固定式非倾动型电弧炉的水平截面形状，例示了大致矩形的形状，但并未限定于此，也可以使用例如大致椭圆的形状或正圆的形状。这种情况下，也可以不是单相电极，而使用三相电源的各相来制作3根电极。但是，在使用大致矩形的形状时，炉宽度恒定，通过延长炉长度方向(与炉宽度方向垂直的方向)，而具有容易进行规模扩大化的优点。
另外，在上述实施方式中，作为含碳氧化金属团块B的方式，例示了颗粒，但也可以采用块。块的休止角比球状的颗粒大，因此为了确保在原料填充层12的斜面12a上的滞留时间，与使用颗粒的情况相比，虽然需要提升炉高，但具有能够缩小炉宽度的优点。
另外，在上述实施方式中，示出了仅使用含碳氧化金属团块(含碳氧化铁颗粒)作为块状金属原料的例子，但可以取代含碳氧化金属团块(含碳氧化铁颗粒、含碳氧化铁块)，而使用金属废料(铁碎片)、还原金属(还原铁[DRI，HBI])、块状氧化金属矿石(块状铁矿石)、含有氯化金属的碳材内装氯化金属团块及氧化金属结块矿(烧成氧化铁颗粒、冷粘氧化铁颗粒、氧化铁烧结矿)，也可以使用从含碳氧化金属团块、金属废料、还原金属、块状氧化金属矿石、碳材内装氯化金属团块及氧化金属块成矿所构成的组中选择的一种以上。
另外，在上述实施方式中，作为含碳氧化金属团块B，例示了仅含有非挥发性的金属元素即铁的情况，但除了非挥发性的金属元素之外，也可以含有挥发性的金属元素例如Zn、Pb。即，作为含碳氧化金属团块B，可以使用含有挥发性的金属元素的炼铁厂微尘等作为氧化金属原料。挥发性的金属元素在炉内因加热而从含碳氧化金属团块B被挥发除去，但通过采用本发明方法，由于二次燃烧器6产生的燃烧热能够将炉上部的温度保持得充分高，因此可靠地防止挥发除去的该挥发性金属元素在炉上部再次冷凝，从而能够从由炉排出的废气高效地回收该挥发性金属元素。
需要说明的是，在本说明书中，挥发性金属元素是指金属单体或其盐等的化合物的1气压下的熔点为1100℃以下的金属元素。作为金属单体，可以列举出例如锌、铅等。作为挥发性金属元素的化合物，可以列举出例如氯化钠、氯化钾等。挥发性金属元素的化合物中的挥发性金属在电炉(例如，电弧炉、埋弧炉)中被还原成金属，因而其一部分或全部在炉内以气体状态存在。而且，挥发性金属元素的氯化物在电炉内被加热，而其一部分或全部在炉内以气体状态存在。另一方面，非挥发性金属元素是指金属单体或其氧化物等的化合物的1气压下的熔点超过1100℃的金属元素。作为金属单体，可以列举出例如铁、镍、钴、铬、钛等。作为非挥发性金属的氧化物，可以列举出例如CaO、SiO2、Al2O3等。在使用电弧炉或埋弧炉作为电炉时，非挥发性金属元素的化合物由于炉内的加热或还原反应，作为还原后的金属单体或未被还原的化合物，在炉内电弧附近(电弧温度区域)能够以气体状态存在，但在从电弧离开的位置以液体或固体状态存在。
另外，在上述实施方式中，作为块状金属原料的含碳氧化金属团块B及构成熔融金属14的金属元素，仅例示了铁(Fe)，但除了Fe之外，还可以含有Ni、Mn、Cr等非铁金属。
另外，在上述实施方式中，作为熔渣的碱度调整方法，例示了向含碳氧化金属团块B预先添加CaO源或MgO源的方法，但也可以取代该方法或在该方法的基础上，从原料装入滑槽4与含碳氧化金属团块B一起装入石灰石或白云石，或者从另行设置的滑槽将石灰石或白云石与含碳氧化金属团块B分开装入。
另外，在上述实施方式中，作为形成原料填充层12的填充层形成用原料，例示了含碳氧化铁颗粒，但也可以使用其他的块状金属原料，还可以将它们并用两种以上。
而且，作为形成原料填充层12的填充层形成用原料，可以取代块状金属原料或在块状金属原料的基础上使用煤、焦炭等碳材。其中，在使用碳材时，其粒度优选对应于含碳氧化铁颗粒B的粒度而调整成含碳氧化铁颗粒B无法潜入作为原料填充层的原料填充层12的空隙内的程度。
另外，在上述实施方式中，示出了将出铁孔7和出渣孔8分开设置在对置的侧壁的例子，但也可以在同侧壁侧设置这两者，或者省略出渣孔8而仅设置出铁孔7，并从该出铁孔7排出铁水和熔渣。
详细地而且参照特定的实施方式说明了本申请，但不脱离本发明的精神和范围而能够施加各种变更或修正的情况对于本领域技术人员来说不言自明。本申请基于2009年10月8日提出申请的日本专利申请(特愿2009-234364)，并将其内容作为参照而包含于此。
符号说明：
1...炉上部
2...炉宽度的端部
3...废气通道
4...原料装入滑槽
5...电极
6...二次燃烧器
7...出铁孔
8...出渣孔
9、10、11...隔壁
12...原料填充层
12a...斜面
13...块状金属原料层(颗粒层)
14...熔融金属层(铁水层)
15...熔渣层
16...炉底部
16a...上升部
17...检修口
18...冲击产生装置
18a...轴部
18b...粉碎构件
21...轴承
A...填充层形成用原料(含碳氧化铁颗粒)
B...块状金属原料(含碳氧化金属团块、含碳氧化铁颗粒)
C...含氧气体(氧)

Claims (7)

1.一种熔融金属制造装置，其特征在于，
在具有电加热机构的固定式非倾动型电炉的炉上部连接有废气通道和原料装入滑槽，并且，
所述原料装入滑槽设置在炉宽度的一端部，而所述电加热机构以被该电加热机构加热的电加热区域存在于炉宽度的另一端部的方式设置，且在炉上部设有二次燃烧器，
预先从所述原料装入滑槽将碳材和/或块状金属原料向炉内装入规定量，而形成具有从所述炉宽度的一端部朝向所述电加热区域的下降斜度的斜面的原料填充层，
接着，从所述原料装入滑槽将块状金属原料连续或间歇地装入，在所述原料填充层的斜面上形成块状金属原料层，
然后，利用所述电加热机构进行电加热，使所述块状金属原料层的下端部附近的块状金属原料顺序熔融，由此在炉内形成熔融金属层和熔渣层，并且，使所述块状金属原料层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比所述块状金属原料层靠上方的炉内空间部吹入含氧气体，使从所述块状金属原料层产生的含CO气体燃烧，利用其辐射热对所述块状金属原料层进行加热还原，从而制造熔融金属，
在所述熔融金属制造装置中，在比所述熔渣层靠上方且比所述块状金属原料层的表面靠下方的炉内设有用于通过旋转运动机械性地解除该块状金属原料层的卡挂的冲击产生装置。
2.一种熔融金属制造装置，其特征在于，
在具有电加热机构的固定式非倾动型电炉的炉上部连接有废气通道和原料装入滑槽，并且，
原料装入滑槽分别设置在炉宽度方向的两端部，而所述电加热机构以被该电加热机构加热的电加热区域存在于炉宽度方向的中央部的方式设置，且在炉上部设有二次燃烧器，
预先从设置在所述炉宽度方向的两端部的原料装入滑槽将碳材和/或块状金属原料向炉内装入规定量，而形成具有从该炉宽度方向的两端部朝向所述电加热区域的下降斜度的斜面的原料填充层，
接着，从设置在所述炉宽度方向的两端部的原料装入滑槽将块状金属原料连续或间歇地装入，在所述原料填充层的斜面上形成块状金属原料层，
然后，利用所述电加热机构进行电加热，使所述块状金属原料层的下端部附近的块状金属原料顺序熔融，由此在炉内形成熔融金属层和熔渣层，并且，使所述块状金属原料层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比所述块状金属原料层靠上方的炉内空间部吹入含氧气体，使从所述块状金属原料层产生的含CO气体燃烧，利用其辐射热对所述块状金属原料层进行加热，从而制造熔融金属，
在所述熔融金属制造装置中，在比所述熔渣层的表面靠上方且比所述块状金属原料层的表面靠下方的炉内设有用于通过旋转运动机械性地解除该块状金属原料层的卡挂的冲击产生装置。
3.根据权利要求1或2所述的熔融金属制造装置，其中，
在从所述原料装入滑槽装入到炉内的块状金属原料含有2质量%以上的具有该块状金属原料整体的平均粒径的90%以下的粒径的小粒时，将所述冲击产生装置设置在从所述原料装入滑槽的最下端的高度位置到该原料装入滑槽的最下端与所述熔渣层的表面的距离的1/3下方为止的高度位置之间。
4.根据权利要求1或2所述的熔融金属制造装置，其中，
所述冲击产生装置由具有沿着炉长度方向的旋转轴的轴部和在该轴部的表面上突出设置的粉碎构件构成。
5.根据权利要求4所述的熔融金属制造装置，其中，
所述冲击产生装置绕所述旋转轴仅沿着使所述块状金属原料层下降的方向旋转，或沿着使所述块状金属原料层下降的方向和其反方向交替旋转。
6.根据权利要求4所述的熔融金属制造装置，其中，
以所述轴部存在于所述原料填充层内或所述块状金属原料层内且所述粉碎构件的至少一部分与所述块状金属原料层接触的方式，配置所述冲击产生装置。
7.根据权利要求4所述的熔融金属制造装置，其中，
将所述冲击产生装置设置在从所述熔渣层的表面到该熔渣层的表面与原料装入滑槽的最下端的距离的1/3上方为止的高度位置之间。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11198174B2 (en) * 2019-03-28 2021-12-14 Cloverdale Forge Kit comprising components made from planar sheet material for forming forge table and forge pot, and valve component for selectively communicating airflow source and forge pot
CN115836139A (zh) * 2020-07-21 2023-03-21 住友金属矿山株式会社 回收有价金属的方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4518419A (en) * 1982-12-22 1985-05-21 Skw Trostberg Aktiengesellschaft Method of carrying out metallurgical or chemical processes in a shaft furnace, and a low shaft furnace therefor
CN1973987A (zh) * 2006-11-10 2007-06-06 泸天化（集团）有限责任公司 一种防止或者消除流化床内壁结壁的装置

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3907170A (en) * 1970-08-20 1975-09-23 Ivan Vasilievich Schedrin Machine for application of powderlike material onto lining or surface of structure
JPS5178711A (ja) * 1974-12-30 1976-07-08 Kawasaki Heavy Ind Ltd Denkiaakushikiseikohoho oyobi sonosochi
AT382355B (de) * 1982-12-22 1987-02-25 Voest Alpine Ag Verfahren zur herstellung von calciumcarbid und schachtofen zur durchfuehrung des verfahrens
AT380462B (de) * 1984-08-03 1986-05-26 Sueddeutsche Kalkstickstoff Verfahren zur herstellung von calciumcarbid sowie schachtofen zur durchfuehrung des verfahrens
JPS6462438A (en) 1987-08-31 1989-03-08 Hyuga Smelting Electric furnace smelting method for nickel-containing ore
JPH05178711A (ja) * 1991-12-27 1993-07-20 Sumitomo Chem Co Ltd テンサイの増糖剤
US5681367A (en) 1996-06-20 1997-10-28 Usx Engineers & Consultants, Inc. Method of producing hot metal
US6149709A (en) 1997-09-01 2000-11-21 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Method of making iron and steel
JP3509072B2 (ja) 1997-09-01 2004-03-22 株式会社神戸製鋼所 製鉄・製鋼法
DE19744151C5 (de) * 1997-10-07 2004-08-26 Outokumpu Oyj Verfahren zum Schmelzen von feinkörnigem, direkt reduziertem Eisen in einem Elektrolichtbogenofen
ES2170547T3 (es) 1997-12-03 2002-08-01 Sidmar Nv Instalacion de reduccion de oxidos de hierro y de fusion de hierro.
JP3919338B2 (ja) * 1998-06-23 2007-05-23 株式会社広築 粉体付着防止装置を備えたロータリーキルン
US6614831B2 (en) * 2000-02-10 2003-09-02 Process Technology International, Inc. Mounting arrangement for auxiliary burner or lance
KR20020006207A (ko) * 2000-07-11 2002-01-19 이구택 석회소성로 내에서 발생하는 탈착광 파쇄제어장치
US6689182B2 (en) 2001-10-01 2004-02-10 Kobe Steel, Ltd. Method and device for producing molten iron
DE102006052181A1 (de) 2006-11-02 2008-05-08 Sms Demag Ag Verfahren zur kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Gewinnung eines Metalls oder mehrerer Metalle aus einer das Metall oder eine Verbindung des Metalls enthaltenden Schlacke
US20090128792A1 (en) 2007-10-19 2009-05-21 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and method
KR101171576B1 (ko) 2008-04-23 2012-08-06 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 용융 금속의 제조 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4518419A (en) * 1982-12-22 1985-05-21 Skw Trostberg Aktiengesellschaft Method of carrying out metallurgical or chemical processes in a shaft furnace, and a low shaft furnace therefor
CN1973987A (zh) * 2006-11-10 2007-06-06 泸天化（集团）有限责任公司 一种防止或者消除流化床内壁结壁的装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP昭64-62438A 1989.03.08

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RU2500960C1 (ru) 2013-12-10
NZ598669A (en) 2013-05-31
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