JP2002522634A - 金属を２次精錬する装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 金属、特に鋼の２次精錬に使用する装置が開示され、これは幅に対する長さの比率が２より大きい細長い容器１０を含み、容器１０には、容器１０を加熱するようになっている少なくとも１つの溝型誘導子１３を設け、容器１０は、運転中に長辺をほぼ水平に配して位置するようになっている。本発明は、前述した装置を使用して鋼などの金属を精錬する方法も含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （技術分野） 本発明は、金属、特に鋼を２次精錬する装置および方法に関する。

【０００２】 （背景技術） 鉄鋼産業では、鋼炉から出る鋼の温度を制御し、連続的な鋳造機で鋳造する前
に精錬するため、取鍋炉が広範に使用されている。このような精錬プロセスでは
、鋼鋳造取鍋をフードの下に配置し、電気アークで取鍋中の鋼の上面を加熱しな
がら、鋼にアルゴン・ガスの気泡を通し、取鍋の内容全体に熱を分散させる。

【０００３】 焼石灰、シリカ、アルミナなどの融剤を鋼に導入することにより、鋼の頂部に
浮くスラグ層が形成される。

【０００４】 上述したアルゴン・ガスの泡立ちは、通常、このようなガスを取鍋の底部に配
置した１つまたは複数の有孔要素を通して導入することによって実行される。こ
のようなアルゴン・ガスの泡立ちは、良好な固まりおよび鋼とスラグとの間の熱
伝達状態を確保するために不可欠である。場合によっては、追加的な利点を獲得
するため、電磁攪拌を使用することがある。

【０００５】 鋼の取鍋は垂直に配置された円筒形の容器であり、直径に対する深さの比率は
通常１より大きく、２より小さい。このような容器をこのように垂直に配置する
主な理由の１つは、浴の表面積を可能な限り小さく維持し、したがって金属浴の
エネルギーをその内部に保持することであると理解される。

【０００６】 このような容器に前述した有孔要素を配置することも、最高の攪拌効果を獲得
するために重要である。直径に対する深さの比率がこれより小さい容器を使用す
ると、攪拌状態が劣化し、基本的酸素容器などの比較的浅い容器では、効果的に
混合するために、このような有孔要素が幾つか必要である。

【０００７】 このような垂直に配置した容器に見られる別の利点は、容器内の金属浴の体積
に対する表面の比率が、比較的小さいことである。

【０００８】 さらに、攪拌中のこぼれを最少にするため、取鍋内に十分なフリーボード（余
裕高さ）を維持しなければならないので、不純物が飽和しているこのような取鍋
のスラグを除去することは困難である。例えば、取鍋を傾斜させてこれを実行す
ると、金属スラグの表面積が増加し、それによってスラグ層の厚さが減少してし
まう。さらに、スラグを取鍋の縁に向かって掻き取るのにへらを使用すると、こ
のような縁付近におけるスラグの全幅いっぱいに延在するのに十分な幅であるへ
らは、このような縁から離れた位置では狭すぎ、したがってその端部の周囲でス
ラグが逃げてしまうという点で、スラグ層の表面のほぼ円形の形状が、このよう
なへらの幅に制限を設ける。

【０００９】 （発明の目的） 前述した問題を克服するか、少なくとも最小に抑える金属、特に鋼の２次精錬
の装置および方法を提供することが、本発明の目的である。

【００１０】 （発明の開示） 本発明によると、金属、特に鋼の２次精錬に使用する装置は、幅に対する長さ
の比率が２より大きい細長い容器を含み、容器には、容器を加熱するようになっ
ている少なくとも１つの溝型誘導子を設け、容器は、使用時に長辺がほぼ水平に
配置されるよう位置するようになっている。

【００１１】 このように水平に配置すると、容器内部の金属／スラグ浴の縦横比、つまり表
面の幅に対する表面の長さの比率は、２より大きくなることが理解される。さら
に、このような金属／スラグ浴の表面積は、従来の垂直に配置した容器の場合よ
りはるかに大きくなり、したがって金属の２次精錬および／またはこのような浴
からの硫黄の除去および／または金属浴とその上にあるスラグ層との相互作用の
ため、浴に添加される化学物質と反応するための接触面積がはるかに大きくなる
ことが理解される。

【００１２】 さらに本発明によると、このように水平に配置した場合、ほぼ容器の底側の中
心に沿って、少なくとも１つの誘導子を配置する。

【００１３】 出願人は、このような容器の浴は下から加熱され、これが、比較的低い金属静
水頭が存在することと、その結果としての対流があることと組み合わされて、誘
導子の近傍で十分に強力な攪拌作用が生成され、効果的なスラグ／金属の相互作
用と、精錬された金属および不純物飽和スラグの均質な分布とを引き起こすこと
を発見した。

【００１４】 さらに、精錬プロセスに必要とされるフラックスおよび合金を、少なくとも半
連続的な流れで、誘導子の真上にある金属浴の表面、つまり最も活発な攪拌動作
が達成される場所に添加することができる。

【００１５】 金属浴に必要とされるこのようなフラックスなども、従来の方法で、上から浴
中へと通る１つまたは複数のランスを通して浴へと導入できることが理解される
。

【００１６】 さらに、必要に応じて、容器内に配置された１つないし複数のランスまたは有
孔要素攪拌装置によって、アルゴンおよび／または窒素ガスを浴に導入すること
により、金属浴の追加的な攪拌を実行することができる。

【００１７】 また、１つないし複数のプラズマ・トーチおよび／または３相電気アーク電極
によって、従来の方法で必要な追加の加熱を実行することができる。

【００１８】 さらに本発明によると、容器は断面が円形の円筒形形状である。

【００１９】 さらに本発明によると、容器の金属浴から使用済みスラグ層を掻き取るため、
容器には、少なくとも短い方の端の一方に向かって、へらなどを挿入できる開口
を設ける。

【００２０】 スラグ表面は平面図でほぼ長方形の形状であるので、スラグ層のほぼ全長にわ
たってスラグ層の全幅にほぼ拡がるへらを使用できることが理解される。

【００２１】 このようなへらをスラグ層に沿って押し引きすることにより、非常に効果的な
方法で、金属浴の頂部から使用済みスラグを除去することができる。

【００２２】 このようなスラグの除去を容易にするため、前記容器の短い方の端部のうちの
少なくとも１つに、窪んだ出口を設けることができる。

【００２３】 へらの幅は容器の幅よりわずかに小さいことが好ましく、へらの端と容器の壁
との間に、このように残された狭いギャップが、容器内のへらの自由な動きを保
証する。

【００２４】 このようなギャップに空気または窒素を吹き込み、へらをスラグ層に沿って移
動する時に、スラグがギャップを通して逃げるのを防止することが好ましい。

【００２５】 本発明は、上記で開示された装置を使用した金属の２次精錬の方法も、その範
囲に含む。

【００２６】 次に、本発明による装置の１つの実施形態について、添付図面を参照しながら
例示により記述する。

【００２７】 （発明を実施するための最良の形態） 本発明の好ましい実施形態では、例えば鋼などの金属の２次精錬を実行する装
置は、水平に配置され、耐火材で裏打ちした円筒形容器１０を備え、その長さ対
直径の比率は２より大きい。本発明の１つの実施形態では、容器１０の長さは、
例えば約８ｍであり、直径は約２ｍで、液体金属１１を約１ｍの深さまで充填す
るよう意図されている。

【００２８】 図面では容器１０を断面が円形の形状として図示しているが、例えばほぼ正方
形、三角形など、他の任意の断面形状でもよいことが理解される。

【００２９】 容器１０には、その上壁に沿って入口１２を設け、それを通ってフラックスな
どを装填することができる。容器１０には、底壁の中心に沿って少なくとも１つ
の容量３ＭＷの溝型誘導子も設ける。

【００３０】 容器１０の上壁には、対向する端部のそれぞれに沿って、柄１６によって操作
する細長いスラグへら１５を挿入できる開口１４を設け、へら１５の幅は容器１
０の直径よりわずかに小さい。

【００３１】 開口１４には蓋（図示せず）を設ける。

【００３２】 容器１０には、上から金属浴１１内へと通過し、攪拌のために、それを通って
アルゴンおよび／または窒素を浴１１内へと入れることができるランス１７も設
ける。

【００３３】 必要に応じて、容器１０には、浴１１の攪拌を補助するため、アルゴンおよび
／または窒素を供給できる１つまたは複数の有孔攪拌要素を設けてもよい。

【００３４】 操作時には、精錬すべき溶融金属を、開口１４の１つを通して容器１０に装填
し、深さ約１ｍの浴を形成して、入口１２を通して必要なフラックスを導入する
。

【００３５】 誘導子１３は、スイッチを入れると、浴１１を加熱する働きをするばかりでな
く、対流および電磁力を通して浴１１の攪拌も引き起こす。

【００３６】 必要に応じて、ランス１７（または要素１８）を通して浴１１内にアルゴンお
よび／または窒素を入れ、上述した攪拌を補うことができる。

【００３７】 フラックスが溶融し、相互に反応する結果、浴１１の頂部にスラグ層１９が形
成され、次にこれが浴１１中の溶融金属と反応する。

【００３８】 容器１０の水平配置のため、スラグ／金属浴の表面は前述の有利な縦横比を有
し、浴１１は主に下から加熱されるので、金属の化学精錬および浴の攪拌の効率
に関して以前に言及した利点は全て、本発明による装置で達成することができる
ことを理解されたい。

【００３９】 使用済みスラグ層１９を容器１０から除去しなければならない場合は、開口１
４の１つを通してへら１５を挿入し、容器１０の前記外端に設けた窪んだ出口（
図示せず）を通して層１９のスラグを掻き出す、または押し出す。

【００４０】 へら１５の幅は容器１０の断面直径よりわずかに小さく、したがってへら１５
がスラグ層１９と噛み合うと、狭いギャップ２０がへら１５の外端と容器１０の
内壁との間に残り、へら１５を容器１０内で比較的自由に前後運動させることが
できる。

【００４１】 空気または窒素をギャップ２０に吹き込むことにより、このようなへら１５の
運動中、層１９からのスラグがこのようなギャップ２０から逃げるのを防止する
。

【００４２】 このような配置構成を用いると、スラグ層を容器から除去しなければならない
場合に前述した欠点が克服されるか、少なくとも最小になることを理解されたい
。

【００４３】 本発明による金属の２次精錬の装置および方法には、請求の範囲の精神および
／または範囲から逸脱することなく、疑いなく細部で多くの変形が可能であるこ
とが理解される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による装置の略側面図である。

【図２】 図１の線Ｉ−Ｉ上で見た図２の装置の略断面図である。

【図３】 図１の矢印Ａの方向で見た図１の装置の略平面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２１Ｃ 7/072 Ｃ２１Ｃ 7/072 Ａ Ｐ 7/076 7/076 Ａ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，Ｚ Ａ，ＺＷ

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属、特に鋼の２次精錬に使用する装置であって、幅に対す
   る長さの比率が２より大きい細長い容器を含み、この容器が、該容器を加熱する
   ようになった少なくとも１つの溝型誘導子を有し、該容器が作動時にその長辺を
   ほぼ水平に置いて配置されるようになっていることを特徴とする装置。
2. 【請求項２】 少なくとも１つの誘導子が、前記容器が水平に配置される際
   に、該容器の底部の中心にほぼ沿って配置されることを特徴とする、請求項１に
   記載の装置。
3. 【請求項３】 前記容器が上端に向かう開口を含み、該開口を通して精錬プ
   ロセスに要する任意のフラックスおよび／または合金を、少なくとも半連続の流
   れで前記容器に加えて、誘導子のほぼ真上の位置で、金属浴の表面に添加できる
   ことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の装置。
4. 【請求項４】 上から通って前記浴に入る少なくとも１つのランスを含み、
   該ランスを通してフラックスおよび／または合金を前記浴に導入できることを特
   徴とする、前記請求項のいずれか一項に記載の装置。
5. 【請求項５】 少なくとも１つのランスまたは有孔要素攪拌器具を含み、該
   ランスまたは有孔要素攪拌器具によってアルゴンおよび／または窒素ガスを、前
   記浴の追加的攪拌を実行するため、該浴に導入できることを特徴とする、前記請
   求項のいずれか一項に記載の装置。
6. 【請求項６】 必要な場合に追加的加熱を実行するため、少なくとも１つの
   プラズマ・トーチおよび／または３相電気アーク電極を含むことを特徴とする、
   前記請求項のいずれか一項に記載の装置。
7. 【請求項７】 前記容器は断面が円形の円筒形状であることを特徴とする、
   前記請求項のいずれか一項に記載の装置。
8. 【請求項８】 前記容器に、その短い方の端部のうちの少なくとも１つに向
   かって開口を設け、装置が、前記容器内の前記金属浴から使用済みスラグを掻き
   取るために、前記開口を通して挿入できるへらを含むことを特徴とする、前記請
   求項のいずれか一項に記載の装置。
9. 【請求項９】 前記へらの幅が前記容器の断面直径よりわずかに小さく、し
   たがって前記へらが前記スラグ層と噛み合うと、該へらの対向する端部と前記容
   器の壁との間に、前記容器内の前記へらの自由な運動を確保する狭いギャップが
   残ることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
10. 【請求項１０】 装置が、前記ギャップに空気および／または窒素を吹き込
    むようになっていて、前記へらを前記スラグ層に沿って動かした場合、スラグが
    前記ギャップを通して逃げるのを防止することを特徴とする、請求項９に記載の
    装置。
11. 【請求項１１】 前記容器の前記短い方の端部のうちの少なくとも１つに、
    使用済みスラグを前記容器から除去することができる窪んだ出口を設けることを
    特徴とする、前記請求項のいずれか一項に記載の装置。
12. 【請求項１２】 前記金属が鋼であることを特徴とする、前記請求項のいず
    れか一項に記載の装置。
13. 【請求項１３】 前記請求項のいずれか一項による装置を使用して実行する
    ことを特徴とする、金属、特に鋼を２次精錬する方法。