JP2008530503A - 金属装入物質又は金属含有装入物質を溶解するための炉装置及び方法 - Google Patents

Abstract

主に２次エネルギーによって溶解プロセスを実施するためにカバー（６）を有する電極装置が炉（Ａ，Ｂ）の容器下部（１４，１５）に旋回可能に取付け可能である、金属装入物質又は金属含有装入物質を溶解するための炉装置において、効率を向上させるために、 電極装置の旋回取外し時に、予備溶解容器（１６）を構成するために容器下部（１４，１５）に容器上部（１７）が旋回可能に取付け可能であり、この容器上部が、容器下部（１４，１５）の容器壁を本質的に上に向かって延長する容器壁（１８）並びにカバー（７）を有する。

Description

本発明は、請求項１及び８の上位概念に記載の金属装入物質又は金属含有装入物質を溶解するための炉装置及び方法に関する。

特許文献１及び特許文献２から、相前後して精錬及び溶解を実施するツインタイプの電気アーク炉装置が公知である。両方の炉には鉄装入物質が交互に装入され、酸素を供給することによる非電気の熱エネルギーが導入され、精錬が実施される。引き続き、電気アークを介して熱エネルギーが導入され、その後、脱スラグされ、液状溶湯が出湯される。

相応の方法が、特許文献３によるツインタイプの炉装置でも実施される。このツインタイプの炉装置は、２つの炉以外に電極支持装置も独立した可倒パレット上に配設されており、第３の可倒パレットが、炉容器用の炉パレットのそれぞれ１つの炉パレットの傾倒運動に直接依存して傾倒可能であることによって際立っている。

２つの個々の可倒式の炉容器から成る炉装置内で、本質的に旋回可能な電極装置を介して鉄装入物質（スクラップ、ＤＲＩ（direkt reduziert Eisen）又はＨＢＩ）を、バーナによる１次エネルギーの極僅かな使用を伴った電気エネルギーで溶解し、過熱し、所望の解析調整することも公知である。この場合、それぞれ使用されてない容器が冷え、これにより全エネルギー使用量が上昇することがそれほど有利でないことが分かった。更に、スクラップの高さが不十分であることにより、バーナを介しては限定的な熱伝導しか行なうことができないので、１次エネルギーの使用の効率はそれほど高くない。溶解中に放出されるＣＯガスは、大部分が未燃焼状態で排気ガスラインに流れ出る。
独国特許出願公開第４４ ３４ ３６９号明細書 欧州特許第０ ７１７ １１５号明細書 独国特許出願公開第１０３ ３２ ８６６号明細書

これから出発して、本発明の根本にある課題は、これら欠点を備えない炉装置及び方法を提供することにある。

この課題は、請求項１の特徴を有する装置及び請求項８の特徴を有する方法によって解決される。有利な発展形は、従属請求項に記載されている。

本発明の核心は、金属スクラップ及びＤＲＩ／ＨＢＩ又は他の金属物質又は金属含有物質を溶解するために１次及び２次エネルギーを使用することにある。このため、好ましくは２つの容器と旋回可能な電極装置を有する炉装置は、付加的なカバーを有する別の容器上部の分だけ補足され、電極装置は、炉の容器下部に取り付けることができるように配設されている。ツインタイプの炉装置の場合、各炉には、この場合回転装置が付設されているか、両炉が、共通の回転装置によって操作される。

容器上部を通り容器下部の容器壁が本質的に上に向かって延長されることによって、元の高さ（オリジナルの高さ）もしくはツインタイプの炉の場合には他方の炉の高さよりも著しく高い炉高が得られる。このようにして、高い効率でのスクラップへの熱伝導が得られる。

従って、一方で、延長された容器下部により１次エネルギーを使用して（予備）溶解容器が得られ、他方で、電気の２次エネルギーにより別の溶解プロセスもしくは過熱が進行する炉が得られる。

有利な発展形によれば、容器上部の容器壁は、水冷されているか、耐火材料で内張りされている。水冷をするために、容器壁は、水が貫流させられているか、配管壁システムから成る。

容器下部及び／又は容器上部には、容器の周囲に沿って分配されて複数の高性能のバーナ／インジェクタが埋設されており、このバーナ／インジェクタにより、装入柱は、完全に溶解されるか、少なくとも容器上部が装入物質から解放されている場合に限って溶解される。装入物質の溶解後、カバーを付属させた容器上部が側方に旋回され、その固有のカバーを有する電極装置が旋回導入をされる。電気エネルギーによって、場合によってはバーナ並びに炭素インジェクタ及び酸素インジェクタによって支援されて、溶解が実施される。この時間中、ツインタイプの炉の場合の他方の容器では既に、再び装入物質が１次エネルギーによって溶解される。

本発明の更なる詳細及び利点は、従属請求項及び各図に図示した本発明の実施形を詳細に説明する後続の説明から分かる。

基礎１上には、炉装置の炉Ａ及び同じ炉Ｂに対して下部構造２によって、それぞれカバー６，７を有する炉容器４，５用の可倒式の炉パレット３がそれぞれ配設されている（図１参照）。電極８は、炉変圧器９（図２参照）から大電流接続部１０を介して変圧器外壁１１を通って大電流ケーブル１２によって供給を受ける。電極８は、旋回支柱１３によって炉Ａ又は炉Ｂ上に旋回させることができる。電極装置については、更に下で詳細に立ち入る。

２つの炉Ａ及びＢもしくは炉容器４，５のそれぞれは、相応の容器下部１４，１５を有し、この容器下部上に、交互に電極装置又は容器上部１７を取り付けることができる。図示した位置で、炉Ａの容器下部１４上に電極カバー６が取り付けられている。炉Ｂの容器下部１５上には、容器上部１７が取り付けられており、この容器上部は、（予備）溶解又は（予備）加熱容器１６として、容器下部１５と比べると近い高さの垂直に延在する壁１８を備える。上に向かって、容器上部１７は、独立したカバー７によって閉鎖されている。容器下部１５の周囲に沿って、バーナ１９が配設されており（図２も参照）、このバーナによって１次エネルギーキャリヤが容器下部１５内に入力される。空気又は酸素用のノズル２０又はインジェクタは、装入柱の溶解中に生じるＣＯガスを適切に燃焼させるために、容器上部１７の周囲に沿って配設されている。

容器上部１７の容器壁１８に沿って、水を貫流させた冷却用の配管２１延在する。選択的又は同時に、壁１８は、内側を耐火材料で内張りしてもよい。

電極装置は、支柱ガイドと電極コントロール用のリフトシリンダとを有するリフト支柱２２と電極支持装置２３によって調整される電極８を有する。更に、リフトシリンダ２５によって高さ調整可能な（図２参照）カバー６用の支持アーム２４が設けられている。電極コア部材は、２６で指示されている。加えて、電極補完装置２７も設けられている。

可倒パレット３と結合された排気管２８には、旋回導入をした状態で再燃焼室３０を有する固定式の排気管２９を接続することができる。カバーにはそれぞれ排気ソケット３１が配設されている。これら排気管並びにリフトシリンダを有する支持アーム昇降機の更なる詳細に関しては、特許文献３の開示内容を参照されたい。

炉ＡとＢの炉パレット３間に第３の可倒パレット３が配設されており、この可倒パレット上に旋回支柱１３と電極補完装置２７が存在する。

以下で、カバー７を有する容器上部１７並びに旋回メカニズムを説明する。３２でカバー７を有する容器上部１７の旋回用の旋回支柱が指示されている。各炉Ａ及びＢに、独立した旋回支柱３２が付設されている。旋回支柱３２は、個々に内側の中心の支持アーム３３から成り、この支持アームの先端にバーナ３４が取り付けられており、このバーナは、支持アームを通る配管を介して供給を受ける。バーナ３４は、支持アーム３３によって支持され、この支持アームは、ガイド支柱と結合され、ガイドローラ内に案内されている。支持アーム３３とバーナ３４の昇降運動は、が小戸支柱に内蔵された油圧シリンダを介して行なわれる。１次エネルギーの導入は、基本的に容器下部１４，１５の強力なサイドバーナ１９又は容器下部１４，１５及び容器上部１７の強力なサイドバーナ１９，２０を介してしか行なうことはできない。付加的に、１次エネルギーは、バーナ３４によって導入することができる。

旋回装置は、更にカバーもしくは２つの支持アーム３６を有する容器上部１７用の昇降機３５を有する。

支持アーム３６に沿って、カバーを有する容器上部１７用のリフトシリンダ３７が配設されている。容器上部１７を有するカバー７は、容器下部を介して旋回され、次にリフトシリンダ３７を介してそれぞれのピストンロッドの運動により閉鎖位置に下に向かって移動する。３８でコア部材は指示されている。

両図によって、溶解方法の異なったプロセス状態が図示される。炉Ａで溶解又は過熱が本質的に２次エネルギーによって進行するのに対して、炉Ｂでは、１次エネルギーによって装入柱、特にスクラップ柱の溶解が同時に行なわれる。

このため、炉Ｂでは、旋回支柱３２による昇降機３５の旋回によってカバー７を有する容器上部１７もしくは溶解容器１６が容器下部１５に取り付けられる。次にカバー７と容器上部１７の結合が解除され、カバー７が旋回除去をされる。引き続き、装入物質が空の容器に装入される。ＤＲＩ及びＨＢＩは、カバー７の独立した開口を介して供給してもよい。装入物質は、このようにして装入され、容器上部１７内に達した装入柱が生じる。次に、場合によってはバーナ３４が旋回導入をされる。バーナ１９もしくは３４の操作により、装入柱は、少なくとも容器上部１７が固体の装入物質から解放されている場合に限って、溶解される。引き続き、カバー７を有する容器上部１７が再び旋回取外しをされ、電極装置が旋回導入をされる。次に電気エネルギーにより装入物質の更なる溶解又は過熱が行なわれる。

提案した発明により、金属スクラップ、ＤＲＩ、ＨＢＩ並びに他の金属物質又は金属含有物質の溶解用の１次エネルギー及び２次エネルギーの有利な利用が得られる。

本発明は、シングルタイプの炉装置にも、発展形においてはツインタイプの炉装置にも向けたものである。

ツインタイプの炉装置の概略図を示す。 炉カバーが炉容器Ｂから旋回取外しをされたツインタイプの炉装置の平面図を示す。

符号の説明

１ 基礎
２ 下部構造
３ 炉及び電極支持装置用の可倒式のパレット
４ 炉容器
５ 炉容器
６ 炉カバー
７ 炉カバー
８ 電極
９ 炉変圧器
１０ 大電流接続部
１１ 変圧器外壁
１２ 大電流ケーブル
１３ 電極旋回用の旋回支柱
１４ 容器下部
１５ 容器下部
１６ （予備）溶解容器
１７ 容器上部
１８ 容器壁
１９ バーナ
２０ ノズル
２１ 冷却配管
２２ 支柱ガイドと電極コントロール用のリフトシリンダとを有するリフト支柱
２３ 電極支持装置
２４ 電極内部カバー用の支持アーム
２５ リフトシリンダ
２６ 電極内部カバー（電極コア部材）
２７ 電極補完装置
２８ 可倒式の排気管
２９ 固定式の排気管
３０ 再燃焼室
３１ 排気ソケット
３２ カバーを有する容器上部の旋回用の旋回支柱
３３ 中心の支持アーム
３４ バーナ
３５ カバーを有する容器上部用の昇降機
３６ カバーを有する容器上部用の支持アーム
３７ カバーを有する容器上部用のリフトシリンダ
３８ コア部材

Claims (13)

1. 主に２次エネルギーによって溶解プロセスを実施するためにカバー（６）を有する電極装置が炉（Ａ，Ｂ）の容器下部（１４，１５）に旋回可能に取付け可能である、金属装入物質又は金属含有装入物質を溶解するための炉装置において、
   電極装置の旋回取外し時に、容器下部（１４，１５）に容器上部（１７）が旋回可能に取付け可能であり、この容器上部が、容器下部（１４，１５）の容器壁を本質的に上に向かって延長する容器壁（１８）並びにカバー（７）を有すること、１次エネルギーを導入するためのバーナ（１９，３４）が、容器下部（１４，１５）及び／又は容器上部（１７）に配設されていることを特徴とする炉装置。
2. 旋回可能な容器上部（１７）の容器壁（１８）の高さ方向の広がりが、容器下部（１５）の容器壁の高さ方向の広がりと等しいか、それよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の炉装置。
3. バーナ（１９）が、容器下部及び／又は容器上部の周囲に沿って横に配設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の炉装置。
4. 容器上部（１７）に、上から容器内に挿入可能である１次エネルギーを導入するためのバーナ（３４）が付設されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の炉装置。
5. 容器上部（１７）の容器壁（１８）が、水冷されているか、耐火材料で内張りされていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の炉装置。
6. 容器下部（１５）及び／又は容器上部（１７）に、バーナ（１９）又は空気及び／又は酸素を導入するためのノズル（２０）又はインジェクタが配設されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の炉装置。
7. 炉装置がツインタイプの炉装置を有し、一方の炉（Ａ，Ｂ）の容器下部（１４，１５）にカバー（６）を有する電極装置が、それぞれ他方の炉（Ｂ）に容器上部（１７）が、交互に取付け可能であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の炉装置。
8. １ステップで、主に２次エネルギーによって独立したカバー（６）を有する電極装置の旋回取付けをすることによって炉（Ａ，Ｂ）が運転される、金属物質又は金属含有物質を溶解するための炉装置の、特に請求項１〜７のいずれか１つに記載の炉装置の運転をするための方法において、
   この方法が、
   −容器下部（１５）の容器壁を本質的に上に向かって延長する容器壁（１８）とカバー（７）を有する容器上部（１７）を炉（Ａ，Ｂ）に取り付けるステップと、
   −容器上部（１７）内に達する装入柱によって装入物質を装入するステップと、
   −少なくとも、容器上部（１７）が固体の装入物質から解放されている場合に限って、装入柱が溶解されるように、１次エネルギーを導入するステップと、
   −炉（Ａ，Ｂ）の容器下部（１５）から容器上部（１７）とカバー（７）の旋回取外しをするステップと、
   −主に２次エネルギーによって装入物質の更なる溶解をするために電極装置の旋回導入をするステップと
   を有することを特徴とする方法。
9. １次エネルギーが、少なくとも横に配設されたバーナ（１９）によって導入され、溶解時にこのバーナ（１９）によって、還元又は若干だけ酸化を行なう炉内雰囲気が調整されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 装入柱内に生じるＣＯガスが、供給される空気及び／又は酸素によって適切に燃焼され、溶解エネルギーが燃焼エネルギーとして使用されることを特徴とする請求項８又は９に記載の方法。
11. 溶解工程を支援するために装入物質に炭素キャリヤが混合されることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１つに記載の方法。
12. 主に２次エネルギーによる装入物質の更なる溶解が、バーナ（１９）と炭素及び酸素インジェクタによる更なる１次エネルギーの導入によって支援されることを特徴とする請求項８〜１１のいずれか１つに記載の方法。
13. ツインタイプの炉装置の炉（Ａ，Ｂ）の一方で、１次エネルギーを導入して容器上部（１７）の旋回取付けをすることによる溶解プロセスと、主に２次エネルギーにより電極装置の旋回取付けをすることによる溶解プロセス又は過熱とが交互に実施されることを特徴とする請求項８〜１２のいずれか１つに記載の方法。

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