CN116867913A - 使用具备影像装置的电炉的铁水的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提高铁水的升温效率而降低制造成本。一种铁水的制造方法，使用电炉，上述电炉具备预热室、熔解室、能够将上述预热室划分为第一和第二预热室的冷铁源支撑机、挤出机、以及能够观察上述第二预热室内的影像装置，上述铁水的制造方法具有熔解工序、升温工序、预热工序和出钢工序，在上述升温工序中，基于从上述影像装置得到的关闭上述冷铁源支撑机后的上述第二预热室内的视觉信息，开始上述铁水的升温。

Description

使用具备影像装置的电炉的铁水的制造方法

技术领域

本发明涉及使用具备影像装置的电炉从冷铁源制造铁水的方法。本发明特别涉及能够通过将预热室的冷铁源与熔解室分开并观察预热室下部的情况而将冷铁源可靠地供给到熔解室后有效地得到铁水的铁水的制造方法。

背景技术

在使用电炉制造铁水时，利用电弧热熔解铁系废料等冷铁源而得到铁水，因此存在为了生成电弧热而大量消耗电力的问题。以往，为了抑制电炉中的电力消耗，可以采用(1)利用后段工序中熔解冷铁源的过程中产生的高温废气将熔解前的冷铁源预热的方法；(2)将焦炭等碳材料作为辅助热源吹入到熔解室中的方法等方法。

作为上述(1)的具体方法，已知有如下方法：在熔解室的上部连接设置将冷铁源预热的预热室，使之前的工序中在熔解室中产生的高温废气通过填充有冷铁源的预热室内，由此使冷铁源预热。这样，通过使经预热的冷铁源熔解，期待提高熔解效率而抑制电力消耗。

另外，对于上述(2)的具体方法，已知通过基于碳材料吹入的氧化铁的还原和碳材料的燃烧而产生CO气体，通过该CO气体来促进熔融炉渣起泡的所谓“炉渣发泡”。通过该炉渣发泡而电弧的辐射热减轻，期待提高冷铁源的熔解效率而抑制电力消耗。

作为利用上述(1)和(2)的方法的电炉，例如可举出专利文献1公开的复合电弧熔解炉、专利文献2公开的电弧熔解设备。

根据专利文献1，复合电弧熔解炉的特征在于包含熔解室和能够引导该熔解室内产生的高温废气的竖井形预热室。而且，在专利文献1的复合电弧熔解炉中，为了将填充于预热室内的铁系废料有效地预热，将预热室内的铁系废料的表观堆积密度调整到适当范围。在专利文献1的图中公开了设置于预热室的上部的能够开闭的供给口，通过该供给口供给并在预热室中预热的铁系废料根据在熔解室中熔解的速度而向熔解室内依次连续或间歇地移动。

另外，专利文献2中，作为现有技术，分别介绍了通过推进器(挤出机)将废料连续地供给到电弧炉的技术；通过打开被称为挡板(冷铁源支撑机)的止动器而将废料供给到电弧炉的技术；但在专利文献2的技术中，反而通过不具备推进器、挡板等废料输送供给设备，提高废气温度而预热废料。而且，在专利文献2中，通过废料在熔解炉内熔解，将预热竖井的废料供给到熔解炉。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012－180560号公报

专利文献2：日本特开平10－292990号公报

发明内容

这里，在铁水的制造中，通常在熔解冷铁源而在熔解室内积存有设计上规定的铁水量的阶段，将铁水进一步升温至预先设定的温度后出钢。该升温是用于确保将得到的铁水输送至电炉外部后的、例如成分调整、铸造等下一工序中所需的铁水温度的工序，升温温度是考虑将铁水输送至该下一工序为止时的温度降低而设定的。然而，本发明人等进行了研究，结果表明了如下问题：专利文献1、2的技术均未对将预热室的下一次装料的铁系废料与熔解室完全分开进行任何研究，因此在该升温中温度较低的铁系废料进入铁水内而使升温效率降低。这样，在下一次装料的铁系废料的一部分进入铁水的状态下，铁水的温度降低，导致升温期延长而产生浪费的能量损失，因此不能良好地降低电力消耗。

另外，也产生如下问题：热传递到与铁水接触的铁系废料的一部分，预热室内下部的铁系废料局部熔解，由此预热室内的铁系废料崩塌而涌入至熔解室内。此时，也确认铁系废料涌入至电极而引起电极折损等严重的情形。

另一方面，在电炉操作中，钢种所要求的铁水的成分组成(例如Cu、Cr、P的量等)各种各样，因此将多种冷铁源组合来调整配合。但是，在专利文献1、2的技术中，在下一次装料中改变所供给的冷铁源的种类的情况下，无法以当前熔解的装料用和下一次装料用将铁系废料良好地分开，因此，下一次装料用的铁系废料的一部分熔解，难以严格地控制铁水的成分、制造量。

通过以上研究，本发明人等得到如下见解：为了在铁水制造中提高升温效率而降低电力消耗，更优选为了严格地控制所制造的铁水的成分，需要在铁水升温时将预热室内的冷铁源与熔解室内的铁水准确地分开的操作。

基于上述见解，本发明人等首先着眼于在预热室的一个区域内设置能够保持冷铁源的冷铁源支撑机，在铁水的升温中，将预热室内的冷铁源与熔解室分离。

然而，即使利用上述方法，有时升温效率仍然没有得到显著改善。对于这一点本发明人等进一步进行了研究，结果确认到如下情形：即使在通过冷铁源支撑机将预热室内的冷铁源与熔解室分离的情况下，也存在在冷铁源支撑机的下方(预热室的下部)残留未供给到熔解室的冷铁源的情况，该残留的冷铁源意外混入到升温中的铁水中。因此，得到如下见解：为了可靠地提高铁水的升温效率，在铁水的升温中，通过冷铁源支撑机将冷铁源与熔解室分离后，还需要确保冷铁源支撑机的下方也不残留冷铁源。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供能够提高铁水的升温效率而降低制造成本的利用电炉的铁水的制造方法。另外，本发明的目的还在于更好地控制所得到的铁水的成分。

本发明人等为了解决上述课题而反复深入研究，结果新发现：(1)通过在预热室设置能够将预热室划分为冷铁源的导入侧(通常为垂直向上)和熔解室侧(通常为垂直向下)这两者的冷铁源支撑机，能够将预热室内的冷铁源与升温中的熔解室良好地分离；(2)通过在预热室设置挤出机，能够将位于预热室下方的冷铁源良好地供给到熔解室；(3)通过进一步设置能够观察预热室下方的影像装置，能够确认是否存在可能意外混入到升温中的铁水内的冷铁源，假设在确认到这种冷铁源的存在的情况下，能够在铁水的升温之前进行应对，因此能够将预热室内的冷铁源与升温中的熔解室准确地分离。而且还发现通过这样防止冷铁源的意外混入而将铁水升温，能够提高升温效率，有效地降低制造上的电力消耗率。

本发明是基于上述见解而完成的，将以下作为主旨。

1.一种铁水的制造方法，使用电炉，上述电炉具备将冷铁源预热的预热室和将该经预热的冷铁源熔解而制成铁水的熔解室，

上述电炉进一步具备：冷铁源支撑机，将上述预热室划分为上述冷铁源的导入侧的第一预热室和上述熔解室侧的第二预热室且能够开闭；挤出机，能够从上述第二预热室向上述熔解室侧进退；以及影像装置，能够观察上述第二预热室内；

上述铁水的制造方法具有如下工序：

熔解工序，在打开上述冷铁源支撑机的状态下，通过上述挤出机将供给到上述预热室并经预热的冷铁源供给到上述熔解室，通过电弧热将供给到上述熔解室的冷铁源熔解而得到铁水；

铁水的升温工序，关闭上述冷铁源支撑机(即，在将上述第一预热室与上述熔解室隔断的状态下)，向上述第一预热室导入新的冷铁源(下一次装料用冷铁源)，并且使上述熔解室内的上述铁水升温；

预热工序，通过上述升温工序的余热将上述第一预热室内的上述新的冷铁源预热；以及

出钢工序，将上述经升温的铁水导出到上述电炉的外部；

在上述升温工序中，基于从上述影像装置得到的关闭上述冷铁源支撑机后的上述第二预热室内的视觉信息，开始上述铁水的升温。

2.根据上述1所述的铁水的制造方法，其中，进一步具有准备工序，在上述出钢工序结束后，打开上述冷铁源支撑机而将上述经预热的新的冷铁源从上述第一预热室向上述第二预热室供给，

在上述准备工序之后，依次进行上述熔解工序、升温工序、预热工序和出钢工序。

3.根据上述2所述的铁水的制造方法，其中，在上述准备工序中，在使上述挤出机的上述熔解室侧前端位于上述第二预热室与上述熔解室的边界的状态下，打开上述冷铁源支撑机。

4.根据上述1～3中任一项所述的铁水的制造方法，其中，在上述升温工序中，通过上述影像装置确认关闭上述冷铁源支撑机后的上述第二预热室内未残留上述冷铁源后，开始上述铁水的升温。

5.根据上述1～3中任一项所述的铁水的制造方法，其中，在上述升温工序中，通过上述影像装置确认关闭上述冷铁源支撑机后的上述第二预热室内残留有上述冷铁源时，

通过上述挤出机将上述残留的冷铁源供给到上述熔解室，确认上述第二预热室内未残留上述冷铁源后，开始上述铁水的升温。

6.根据上述1～5中任一项所述的铁水的制造方法，其中，在上述熔解工序中，通过上述影像装置确认向上述熔解室供给了规定量的上述冷铁源后，进行上述升温工序。

根据本发明，能够提高铁水的升温效率而以高的能量利用效率制造铁水，能够降低制造成本。另外，根据本发明，优选地还能够准确地控制所得到的铁水成分。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式中使用的具备影像装置的电炉的纵剖视图。

图2A是说明根据本发明的一个实施方式的准备工序的概念图。

图2B是说明根据本发明的一个实施方式的熔解工序的概念图。

图2C是说明根据本发明的一个实施方式的升温工序的概念图。

图2D是说明根据本发明的一个实施方式的出钢工序的概念图。

具体实施方式

接下来，对本发明的实施方式进行具体说明。

以下的实施方式表示本发明的优选的一个例子，不受这些例子的任何限定。

(铁水的制造方法)

本发明的铁水的制造方法是使用具有规定结构的电炉的方法，具有如下工序，能够连续操作：熔解工序，利用挤出机将预热室中经预热的冷铁源供给到熔解室，在熔解室中利用电弧热熔解而得到铁水；升温工序，在关闭冷铁源支撑机的状态下使铁水升温；预热工序，通过升温工序的余热将冷铁源预热；以及出钢工序，将经升温的铁水导出到电炉外部。另外，本发明的铁水的制造方法还可以任意地具有：准备工序，在出钢后打开冷铁源支撑机，将经预热的冷铁源从第一预热室向上述第二预热室供给；还可以任意地进一步具有其他工序。而且，在本发明的升温工序中，基于从用于观察第二预热室内的影像装置得到的视觉信息，开始铁水的升温。

通过基于第二预热室内的视觉信息而适当且适时地控制铁水的升温环境，能够防止在铁水的升温过程中意外混入冷铁源，能够有效地提高铁水的升温效率。

[电炉]

以下，参照图对本发明可以优选地使用的电炉进行详细说明。

电炉1具备：熔解室2，通过来自电弧18的热将冷铁源15熔解而得到铁水16；竖井型的预热室3，与熔解室2连通，以便将冷铁源15预热，并利用挤出机10将经预热的冷铁源15供给到熔解室2；以及影像装置30，设置于任意的位置。在预热室3的铅垂方向任意的位置设置有能够开闭的冷铁源支撑机11。冷铁源支撑机11例如能够在电炉1的截面方向或水平方向开闭。通过打开该冷铁源支撑机11，可以使预热室3具有一个空间，相反，通过关闭该冷铁源支撑机11，可以使预热室3具有划分在冷铁源的导入侧(铅垂方向上部)的第一预热室3a和划分在熔解室侧(铅垂方向下部)的第二预热室3b这两个空间。挤出机10通常设置于该第二预热室3b，一个前端能够进退地移动到该第二预热室3b和与其邻接的熔解室2之间的任意位置。通过影像装置30，能够适时、根据需要随时确认第二预热室3b内的情况。

作为原料的冷铁源15例如根据种类暂时放置于废料放置场，从其中以与要制造的铁水的钢种对应的适当的种类和质量比例进行配合。配合的冷铁源15装入底部打开型的供给用箕斗14，经由行驶台车23输送至冷铁源供给口19上方的所期望的位置。接下来，打开冷铁源供给口19，将冷铁源15从上方供给到预热室3。此时，由于配备于预热室3的大致中段的能够开闭的冷铁源支撑机(挡板)11处于打开状态，因此所供给的冷铁源15被填充在可占据冷铁源支撑机11上部的第一预热室3a和可占据冷铁源支撑机11下部的第二预热室3b。

冷铁源15的供给可以将一次装料用量的冷铁源15分多次装入到供给用箕斗14来进行。例如，冷铁源15的一次装料用量在设计上为130吨，将其分为13次从供给用箕斗14供给时，为10吨×13次＝共计130吨，每一次各供给10吨。

作为冷铁源15，通常可举出在炼铁厂产生的内部废料、从城市中产生的废料、凝固铁水而得的生铁等，但不限定于这些。在冷铁源15中也可以混入有机物质(例如塑料、橡胶、生物质)。

另一方面，作为用于生成熔融炉渣17的造渣材料，可举出生石灰、石灰石，但不限定于这些。作为造渣材料，也可以使用轻烧白云石或由炼钢等产生的回收炉渣。可以从设置于熔解室2上部的副原料溜槽(未图示)供给造渣材料。

在预热室3(第一预热室3a和第二预热室3b)中，填充的冷铁源15通过任意的方法预热。例如，如果通过使先前在熔解室2中产生的高热废气通过第一预热室3a和第二预热室3b来预热冷铁源15，则能够提高制造效率，因此优选。此时，也可以在预热室3的上侧部设置排气管道20，将该管道20与吸风机(未图示)连接。能够通过该吸风机的抽吸，使熔解室2中产生的高温废气流入预热室3并通过，在预热室3内上升后从管道20排气。也可以在管道20的中途设置集尘机(未图示)。

可适合用于预热的高温废气通过后述的作为主要热源的电弧加热部、作为辅助热源的碳材料、利用燃烧器9等的熔解·升温而产生，可包含CO、CO₂、未反应的O₂和从开口部等流入的外部空气等。

在第二预热室3b设置有用于将存在于该第二预热室3b内的经预热的冷铁源15向与预热室3连接的熔解室2内挤出并供给的挤出机10(推进器)。该挤出机10可以设置为贯通熔解室2的侧壁并能够沿着朝向由电弧18产生的电弧加热部(在本实施方式中为熔解室的大致中心)的方向进退，由此能够将经预热的冷铁源15从第二预热室3b向熔解室2的电弧加热部挤出。挤出机10也可以由驱动装置(未图示)驱动。

应予说明，熔解室2与预热室3(第二预热室3b)的边界为从预热室3的侧壁中与构成熔解室2的炉盖5连接的部分出发而垂直向下延伸的想像上的面。

熔解室2由炉壁4和炉盖5划分，炉壁4优选为水冷结构，炉盖5优选为能够开闭的水冷结构。在熔解室2的水平方向大致中央部贯通炉盖5从上方插入多根电极6，在这些电极6之间产生电弧18，由此能够构成作为将冷铁源15熔解的主要热源的电弧加热部。通常，电极6以石墨为主体构成，能够上下移动。

作为电炉1的类型，有直流式和交流式，本实施方式所例示的电炉1为交流式，具有上述电极6。另一方面，电炉1为直流式时，也可以在炉底和熔解室上部分别设置电极，在该电极之间飞散电弧使冷铁源熔解。本发明也适用于利用直流式电炉的铁水的制造。

在熔解室2，也可以贯通炉盖5从上方插入氧吹入喷枪7和碳材料吹入喷枪8。碳材料吹入喷枪8可以通过空气、氮等的输送用气体，将作为辅助热源的由焦炭、炭、煤、木炭、石墨等中的1种以上构成的碳材料吹入熔融炉渣17中。另外，氧吹入喷枪7可以喷射供给氧(纯氧、例如纯氧与空气混合而成的含氧气体)，通过该氧将熔融炉渣17推开而向铁水16直接吹入氧。吹入氧的铁水16脱碳至所期望的碳量。

作为氧和碳材料的添加方法，除了利用喷枪的吹入以外，也可以采用从熔解室2的上方向浴(铁水16或熔融炉渣17)中注射的方法、在炉底设置专用的喷嘴进行底吹注射的方法等。另外，氧和碳材料的吹入喷枪7、8也可以分别浸渍于铁水16和熔融炉渣17，但也可以如图2所示的实施方式那样设为不浸渍于铁水16和熔融炉渣17而根据铁水16和熔融炉渣17的液面(界面)高度的变动在界面上方追随的方式。另外，也可以为在炉壁4设置氧吹入喷枪7而从炉壁4吹入氧的方式。

在熔解室2，也可以另外贯通炉盖5从上方和/或贯通炉壁4从斜上方插入燃烧器9。该燃烧器9起到利用助燃气体(氧、空气或富氧空气)使重油、灯油、煤粉、丙烷气、天然气等化石燃料燃烧的助燃燃烧器的作用。在将铁水16出钢时，需要成为未熔解的冷铁源15未残留在铁水16内的状态。这里，电极周边的冷铁源较早地熔解，但远离电极的场所、即位于所谓冷点的冷铁源熔解较慢，有时熔解室内的冷铁源的熔解速度变得不均匀。在这样的情况下，例如可以在升温工序中使用燃烧器9有效地帮助未熔解的冷铁源15的熔解。燃烧器9优选配置于后述的出水口12的正上方附近的位置、换言之容易产生冷点的位置。

在熔解室2，也可以进一步在与预热室3相反侧的炉底设置出水口12，在该出水口12的上方的炉壁4设置出渣口13。在出钢工序以外的工序中，出渣口13被出渣用门22封闭。另外，在出钢工序以外的工序中，出水口12由填充于内部的填砂、泥浆剂和在炉外侧挤压它们的出水用门21封闭。得到的铁水16可以打开出水用门21从出水口12出钢。另外，与铁水16的制造一起产生的熔融炉渣17可以打开出渣用门22从出渣口13排渣。

可以通过影像装置30观察第二预热室内。影像装置30没有特别限定，只要是能够拍摄观察对象的装置即可，通常具备透镜和照相机。优选在设置于影像装置30前端的透镜(未图示)的周围流过任意流速的冷却用气体。通过适当地冷却影像装置30，也能够耐受电炉内的高温，能够防止炉渣、溶钢飞散来时视野变窄。作为冷却用气体，可举出空气以及氮等非活性气体。

从良好地掌握第二预热室3b内的情况的观点出发，影像装置30优选设置于构成第二预热室3b的侧壁。此时，优选对预热室3的侧壁也进行水冷或空冷等冷却。设置方法没有特别限定，当将影像装置30设置于第二预热室3b的侧壁时，如果将影像装置30通过在该侧壁开出的孔(未图示)而安装，则能够使透镜位于第二预热室3b内的同时使照相机位于电炉1的外部，能够兼顾清晰的影像视野和简便的作业性，因此优选。由影像装置30获取的影像通常经由电缆(未图示)与操作员所操作的操作室的监视器、记录装置(均未图示)相连。

进而，虽然未图示，但优选利用影像装置也掌握第一预热室3a内的情况。如果也能够视觉上确认第一预热室3a内的情况，则例如能够一边确认填充于预热室的冷铁源15的高度一边以将该高度保持在一定范围的方式供给冷铁源，因此能够更有效地进行冷铁源的预热。为了观察第一预热室3a内的情况，例如可以将追加的影像装置设置于构成第一预热室3a的侧壁。

[熔解工序]

在本发明的熔解工序中，参照图2B，在打开冷铁源支撑机11的状态下，通过挤出机10将预热室3中预热的冷铁源15供给到熔解室2，通过电弧热将供给到熔解室2的冷铁源15熔解而得到铁水16。通过使挤出机10沿图2的箭头方向反复进退，将填充于第二预热室3b内的冷铁源15依次下降。与此同时，填充于预热室3内的冷铁源15依次下降，因此与之相应，反复进行从供给用箕斗14向预热室3内供给新的冷铁源15。由此，能够熔解一次装料用量的冷铁源。

这里，从制造效率的观点出发，优选通过例如上文中关于电炉所述的方法使因熔解而在熔解室中产生的高温废气流入到预热室3，将填充于预热室3的冷铁源15有效地预热。在本实施方式的情况下，流入到预热室2的废气的温度为1000～1500℃左右。

在熔解工序中的熔融炉渣17中有时包含因氧的吹入而生成的氧化铁(FeO)。因此，优选按照上述方法向熔融炉渣17中吹入碳材料来还原FeO。另外，优选通过吹入的碳材料的燃烧而产生CO气体，形成熔融炉渣17起泡的所谓“炉渣发泡”状态。通过炉渣发泡而电弧18的辐射热减轻，能够进一步提高冷铁源15的熔解效率。通过以更高的熔解效率缩短熔解时间，能够延长可以稳定维持炉渣发泡状态的时间，能够进一步提高能量效率。

在熔解工序中，优选通过影像装置30视觉确认向熔解室2供给了一次装料用的规定量的冷铁源15后，转移到下一个升温工序的同时关闭冷铁源支撑机11。这样，通过利用影像装置30确认向熔解室2供给了一次装料用的规定量的冷铁源15，能够进一步防止在随后的铁水16的升温过程中冷铁源15意外混入到铁水中，能够更有效地进行下一个升温工序。

应予说明，在电炉1中的某次装料用的操作开始时(即冷铁源15的初次供给时)，为了向熔解室2内均匀供给冷铁源15，也可以在打开炉盖5的状态下，向与预热室3相反侧的熔解室2的空间内(图2中比电极6更靠纸面右侧)预先供给冷铁源15和根据需要的碳材料。或者，也可以在供给冷铁源15时，将铁水也供给到熔解室2。铁水可以通过供给用钢包(未图示)或通向熔解室2的铁水槽(未图示)供给到熔解室2。

[升温工序]

在本发明的升温工序中，参照图2C，在关闭冷铁源支撑机11而将第一预热室3a与熔解室2隔断的状态下，使先前的熔解工序中得到的铁水16进一步升温至所期望的温度。在升温工序后出钢而被输送至成分调整和铸造等电炉外的下一工序的铁水16需要保持该下一工序所需的所期望的高温状态。因此，在升温工序中，需要将铁水16升温至还考虑出钢工序后向电炉外的下一工序转移时的温度降低的、设计上规定的温度。如果未将铁水16升温至规定的温度，则不能出钢。另外，在升温工序中，在关闭冷铁源支撑机11而将第一预热室3a与熔解室2隔断的状态下，向第一预热室3a内导入下一次装料用的新的冷铁源15。在该升温工序中，重要的是基于从影像装置30得到的关闭冷铁源支撑机11后的第二预热室3b内的视觉信息，开始铁水16的升温。例如，在关闭冷铁源支撑机11后的第二预热室3b内存在未供给到熔解室2内而残留的冷铁源15时，如果在该状态下进行升温，则相对低温的冷铁源15不期望地混入到升温中的相对高温的铁水16中，使铁水16的温度降低。这使电力消耗大的升温工序的效率降低，导致制造成本的增大。因此，需要视觉上确认第二预热室3b内的情况后开始升温工序。

在现有技术中，无法视觉上确认第二预热室3b的情况，因此升温的时机是根据操作员的经验进行的。但是，在本发明中，能够利用视觉信息来确认不存在妨碍升温效率的因素后决定升温的时机，因此能够显著提高升温效率、进而提高制造效率。

从上述观点出发，在升温工序中，优选通过影像装置30视觉上确认关闭冷铁源支撑机11后的第二预热室3b内未残留冷铁源15后，开始铁水16的升温。当通过影像装置30确认未残留冷铁源15时，直接开始升温即可。

另一方面，当通过影像装置30确认关闭冷铁源支撑机11后的第二预热室3b内残留有冷铁源15时，优选通过挤出机10将该残留的冷铁源15强制供给到熔解室2后，确认在第二预热室3b内未残留冷铁源15后，开始铁水16的升温。

这样，通过在第二预热室3b内确实不存在冷铁源15的状态下进行铁水16的升温，能够在不降低升温中的铁水16的温度的情况下进一步提高升温效率。

与熔解工序同样，在升温工序中，也优选稳定维持炉渣发泡状态，进一步提高能量效率。在现有技术中，存在冷铁源15从预热室3内涌入到升温工序中的熔解室2内而炉渣发泡沉静化的情形、以及由此导致电弧18变得不稳定而升温效率降低的情形。另一方面，在本实施方式中，升温工序中的第一预热室3a内的冷铁源15通过冷铁源支撑机11而与熔解室2物理地完全隔断，并且能够视觉上确认第二预热室3b内处于适合开始升温的状态，因此能够可靠地抑制升温工序中的冷铁源15的涌入，稳定维持炉渣发泡和电弧18，进而提高升温效率。

这里，在升温工序中，将下一次装料用的冷铁源15供给到第一预热室3a。在升温工序中，为关闭冷铁源支撑机11而将第一预热室3a与熔解室2隔断的状态，并且能够视觉上确认第二预热室内的情况，因此例如即使当前装料用的冷铁源15残留于第二预热室3b，也能够将其与第一预热室3a内的下一次装料用冷铁源15准确地分开。在现有技术中，由于不具备冷铁源支撑机11或无法视觉上确认第二预热室3b的情况，因此当前装料用与下一次装料用的冷铁源15的分开是根据操作员的经验进行的。但是，在本发明中，具备冷铁源支撑机11、影像措置30、以及能够将残留的冷铁源15强制供给到熔解室2的挤出机10，因此能够不使当前装料用的冷铁源15混入到下一次装料用的冷铁源15而准确地分开处理。这在尤其是在下一次装料中制造与当前装料不同的成分或特性的铁水16的情况下非常有用。

[预热工序]

在本发明的预热工序中，通过来自升温工序的余热将第一预热室3a内的新的冷铁源(下一次装料用冷铁源)15预热。因此，预热工序与升温工序大致同时进行。预热可以通过例如上文中关于电炉所述的方法使升温中产生的高温废气等余热流入到第一预热室3a而进行。在升温工序中，使熔解室2为高达例如1600℃左右的高温状态，因此能够将填充于第一预热室3a内的下一次装料用的冷铁源15有效地预热，提高下一次装料的熔解效率。在预热工序中，流入到第一预热室3a的废气的温度为1000～1600℃左右。

将铁水16升温至设定的温度后，转移到下一个出钢工序。

[出钢工序]

在本发明的出钢工序中，参照图2D，在关闭冷铁源支撑机11的状态下，将经升温的铁水16导出到电炉1的外部。这样，能够得到一次装料份的铁水16。具体的出钢方法只要按照上文中关于电炉所述的方法即可。

另外，在出钢工序中，优选将第一预热室3a内的下一次装料用的冷铁源15继续预热。在出钢工序中，在将第一预热室3a内的下一次装料用的冷铁源15预热时，也可以通过例如上文中关于电炉所述的方法使从升温工序残留的高温废气等余热继续流入到第一预热室3a而进行。流入到第一预热室3a的废气的温度为1100～1600℃左右。

[准备工序]

在本发明的制造方法可以任意具有的准备工序中，参照图2A，在出钢工序的结束后打开冷铁源支撑机11，将在上述升温工序和根据情况在出钢工序中预热的新的冷铁源(下一次装料用冷铁源)15从第一预热室3a供给到第二预热室3b。由此，完成下一次装料用的制造准备。然后，通过对下一次装料用的冷铁源15依次重复上述熔解工序、升温工序、预热工序和出钢工序，能够连续操作多次装料用。在准备工序中供给到第二预热室3b的冷铁源15已经充分预热，因此能够有效地进行随后的熔解工序以后。

在准备工序中，优选在使挤出机10的熔解室两侧前端位于第二预热室3b与熔解室2的边界的状态(参照图2A)下，打开冷铁源支撑机11。由此，能够防止在下一个熔解工序时冷铁源15向熔解室2涌入，防止熔解效率的降低，防止电极等的破损。

[其他工序]

作为其他工序，没有特别限定，例如可举出将生成的熔融炉渣17排出到电炉外的排渣工序。排渣工序可以按照例如上文中关于电炉所述的方法进行。

实施例

以下，基于实施例对本发明进行具体说明。应予说明，以下实施例表示本发明的优选的一个例子，对本发明没有任何限定。另外，以下实施例也可以在能够符合本发明的主旨的范围内进行变更来实施，这样的方式也包含在本发明的技术范围内。

发明例

在图1所示的具备熔解室2、预热室3、冷铁源支撑机11、挤出机10和设置于第二预热室3b的影像装置30的电炉中，熔解冷铁源而制造铁水。以下示出该电炉的设备规格。

熔解室：炉径7m、炉高5m

预热室：宽度3m、纵深4m、高度8m

炉容量：210吨

电力：交流50Hz

变压器容量：75MVA

电极数：3

另外，以下示出电炉的基本操作条件。

冷铁源的每一次装料的供给量：约130吨

冷铁源的每一次的供给量：约10吨

冷铁源的每一次装料的供给次数：13次

一次装料的出钢量：约120出钢吨

氧吹入喷枪中的氧消耗率：约20Nm³/出钢吨

碳材料吹入喷枪中的碳材料消耗率：约20kg/出钢吨

作为造渣材料的石灰消耗率：约18.8kg/出钢吨

其中，“出钢吨”是指出钢的铁水的容量(单位：吨)，“/出钢吨”是指每1吨出钢的铁水。

冷铁源根据日本铁源协会的“铁系废料检收统一规格”中规定的原料，按照以下所示的配合(配合比率的合计：100％)使用。

重型废铁(等级：H2)、配合比率60％

工厂碎屑(等级：原料A)、配合比率20％

粉碎机(等级：A)、配合比率10％

铸铁废料(等级：A)、配合比率5％

车床磨削钢粉(等级：A)、配合比率5％

在以20次装料连续制造相同成分的铁水时，首先在熔解室2内和预热室3内供给210吨的冷铁源15，在熔解室2内和预热室3内连续存在冷铁源15的状态下进行熔解。在熔解室2内生成约200吨的铁水16的阶段进行升温。然后，在熔解室2内留下80吨，将一次装料的120吨的铁水16从出水口12出水到炉外的钢包中。

在上述升温中，在关闭冷铁源支撑机11的状态下，将作为一次量的约10吨(或多次份的容量)的冷铁源15供给到第一预热室3a。此时，正在进行前一次装料的升温工序，利用来自熔解室2的废气将第一预热室3a内的冷铁源15预热。在随后的前一次装料的出钢工序中，也利用来自熔解室2的废气将第一预热室3a内的冷铁源15继续预热。

＜准备工序＞

在前一次装料的出钢工序结束后，打开冷铁源支撑机11，将经预热的冷铁源15从第一预热室3a供给到第二预热室3b。此时，使挤出机10的熔解室两侧前端位于第二预热室3b与熔解室2的边界。

＜熔解工序＞

在打开冷铁源支撑机11的状态下，通过挤出机10将第二预热室3b内的冷铁源15供给到熔解室2，利用通过电极6(石墨电极)所产生的电弧18的热将冷铁源15熔解而制成铁水16。从氧吹入喷枪7以3000～5000Nm³/hr输送纯氧，从碳材料吹入喷枪8以40～80kg/min吹入焦炭粉。焦炭粉为固定碳85质量％以上、水分1.0质量％以下、挥发成分1.5质量％以下、平均粒径5mm以下。作为造渣材料使用的生石灰从设置于炉盖5的副原料投入溜槽(未图示)供给。

熔解工序中利用影像装置30监视第二预热室3b内。在伴随熔解室2内的冷铁源15的熔解和挤出机10进行的挤出，预热室3内所填充的冷铁源15依次下降时，将由供给用箕斗14输送的约10吨的新的冷铁源15从冷铁源供给口19向预热室3内补充，将预热室3内的冷铁源15的填充高度保持在一定范围。通过重复该作业共计13次，在熔解室2和预热室3内连续存在冷铁源15的状态下进行熔解，在熔解室2内熔解作为一次装料的合计约130吨的冷铁源15。

实际上，包含前一次装料时残留于熔解室2内的80吨的铁水16，在熔解室2积存有约200吨的铁水16。当想改变装料前后所得到的铁水的成分等时，可以不将前一次装料的铁水16留在熔解室2而进行下一次装料的熔解。

＜升温工序＞

在约200吨的铁水16积存于熔解室2内的阶段，关闭冷铁源支撑机11，通过影像装置30确认第二预热室3b的情况。从影像装置30得到的视觉信息的结果确认在第二预热室3b残留有冷铁源15的情况。因此，不立即开始升温，而挤出机10反复进退直到将残留的冷铁源15供给到熔解室2而在第二预热室3b内确认不到为止。然后，确认在第二预热室3b不存在冷铁源15后，开始升温。升温约3～4分钟后将测温用探针插入至铁水16中，测定铁水温度。此时，如果铁水温度达到作为设计上的升温温度的1600℃，则转移到出钢工序。另外，如果没有达到升温温度，则进一步升温约1分钟后，再次测定铁水温度，重复确认可否出钢。

另外，在上述升温工序中，在关闭冷铁源支撑机11的状态下，将作为下一次装料的一次量的约10吨的冷铁源15供给到第一预热室3a。

＜预热工序＞

供给到第一预热室3a的下一次装料用冷铁源15与升温工序同时进行，利用由升温产生的来自熔解室2的预热(废气)进行预热。

＜出钢工序＞

升温后，将约200吨中的80吨的铁水16留在熔解室2内，将相当于一次装料量的120吨的铁水16从出水口12出钢到炉外的钢包。在出钢工序中，也利用来自熔解室2的废气将第一预热室3a内的冷铁源15继续预热。出钢时的铁水16的温度约为1600℃。铁水中的碳浓度以0.060质量％为目标进行操作。出钢工序后，也一边进行氧和焦炭的吹入一边维持铁水16的状态，再次将上述＜准备工序＞以后重复共计20次装料。

比较例1

在升温工序中，不使用冷铁源支撑机11和影像装置30(即，在所有工序中保持冷铁源支撑机11打开且不视觉地确认炉内的情况)，根据操作员的经验判断来操作挤出机10，进行升温。除此之外，与发明例同样地重复20次装料。

比较例2

在升温工序中，不使用影像装置30(即，不视觉地确认炉内的情况)，根据操作员的经验判断来操作冷铁源支撑机11和挤出机10，进行升温。除此之外，与发明例同样地重复20次装料。

对于发明例和比较例，评价20次装料中各工序所需的平均时间(分钟)、制造工序整体所需的平均电力消耗率(kWh/t)、升温工序中的冷铁源向铁水的混入频率(次/装料)、操作中的电炉中的平均噪音水平(dB)、铁水中的平均碳浓度(质量％)。将结果示于表1。

这里，平均电力消耗率以相对于20次装料的出钢的铁水的容量每1吨的电力使用量的形式算出。

另外，冷铁源的混入频率通过将以耳朵确认冷铁源崩塌时产生的巨响的次数除以装料数来算出。

另外，电炉的噪音水平在距离电炉5m的位置设置分贝计来测量。电炉的噪音水平是判定炉渣发泡好坏的指标，噪音水平越低，表示电弧越稳定。测量在熔解工序和升温工序中进行，计算其平均值。

而且，对于铁水中的碳浓度，将碳浓度测定用探针与上述测温用探针一起插入到铁水中进行测定，算出所有装料的平均值。

由表1表明，与比较例1和2比较，在发明例中，能够大幅缩短熔解工序和升温工序所需的时间，从而缩短全部制造工序所需的时间以及降低电力消耗率。电力消耗率在比较例1中为385kWh/t，在比较例2中为380kWh/t，而在发明例中低至365kWh/t，能够省电力地进行操作(这里，t是指出钢的铁水的容量即吨)。

发明例中的该电力消耗率的降低主要是因为通过利用影像装置，能够适当地控制冷铁源支撑机而可靠地抑止升温工序中的冷铁源的崩塌、涌入，完全抑制升温中的冷铁源向铁水的意外混入，由此能够大幅缩短升温工序。另外，在发明例中推测也因为噪音水平也降低，因此炉渣发泡良好稳定，熔解效率提高。进而，推测也因为在熔解工序中，通过利用设置于第一预热室3a的侧壁的追加的影像装置，能够确认预热室3内的冷铁源的填充高度，适时地保持在一定范围内，因此废气对冷铁源的着热效率也提高，熔解效率也提高。

而且，对于铁水中的碳浓度，相对于目标0.060质量％，在比较例1中为0.055质量％，在比较例2中为0.057质量％，而在发明例中为0.059质量％，是比比较例更接近的值，能够更容易且准确地控制铁水中的碳浓度。应予说明，推测比较例中碳浓度降低是因为冷铁源15混入升温中的铁水16中而升温效率降低。

工业上的可利用性

根据本发明，能够提高铁水的升温效率而以高的能量利用效率制造铁水。

符号说明

1 电炉

2 熔解室

3 预热室

3a 第一预热室

3b 第二预热室

4 炉壁

5 炉盖

6 电极

7 氧吹入喷枪

8 碳材料吹入喷枪

9 燃烧器

10 挤出机(推进器)

11 冷铁源支撑机(挡板)

12 出水口

13 出渣口

14 供给用箕斗

15 冷铁源

16 铁水

17 熔融炉渣

18 电弧

19 冷铁源供给口

20 管道

21 出水用门

22 出渣用门

23 行驶台车

30 影像装置。

Claims (6)

1.一种铁水的制造方法，使用电炉，所述电炉具备将冷铁源预热的预热室和将该经预热的冷铁源熔解而制成铁水的熔解室，

所述电炉进一步具备：

冷铁源支撑机，将所述预热室划分为所述冷铁源的导入侧的第一预热室和所述熔解室侧的第二预热室且能够开闭；

挤出机，能够从所述第二预热室向所述熔解室侧进退；以及

影像装置，能够观察所述第二预热室内；

所述铁水的制造方法具有如下工序：

熔解工序，在打开所述冷铁源支撑机的状态下，通过所述挤出机将供给到所述预热室并经预热的冷铁源供给到所述熔解室，通过电弧热将供给到所述熔解室的冷铁源熔解而得到铁水；

铁水的升温工序，关闭所述冷铁源支撑机，将新的冷铁源导入所述第一预热室，并且使所述熔解室内的所述铁水升温；

预热工序，通过所述升温工序的余热将所述第一预热室内的所述新的冷铁源预热；以及

出钢工序，将所述经升温的铁水导出到所述电炉的外部；

在所述升温工序中，基于从上述影像装置得到的关闭所述冷铁源支撑机后的所述第二预热室内的视觉信息，开始所述铁水的升温。

2.根据权利要求1所述的铁水的制造方法，其中，进一步具有准备工序，在所述出钢工序结束后，打开所述冷铁源支撑机而将所述经预热的新的冷铁源从所述第一预热室供给到所述第二预热室，

在所述准备工序之后，依次进行所述熔解工序、升温工序、预热工序和出钢工序。

3.根据权利要求2所述的铁水的制造方法，其中，在所述准备工序中，在使所述挤出机的所述熔解室侧前端位于所述第二预热室与所述熔解室的边界的状态下，打开所述冷铁源支撑机。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的铁水的制造方法，其中，在所述升温工序中，通过所述影像装置确认在关闭所述冷铁源支撑机后的所述第二预热室内未残留所述冷铁源后，开始所述铁水的升温。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的铁水的制造方法，其中，在所述升温工序中，通过所述影像装置确认关闭所述冷铁源支撑机后的所述第二预热室内残留有所述冷铁源时，

通过所述挤出机将所述残留的冷铁源供给到所述熔解室，确认所述第二预热室内未残留所述冷铁源后，开始所述铁水的升温。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的铁水的制造方法，其中，在所述熔解工序中，通过所述影像装置确认向所述熔解室供给了规定量的所述冷铁源后，进行所述升温工序。