JP2875173B2 - 製錬・溶解炉用合金材料添加方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空圧噴射装置等の動力
を用いる浮遊搬送及び移送手段を必要としない重力利用
装入方法を利用しかつ羽口を備えた立型炉に合金−溶解
添加物を装入する製錬・溶解炉用材料装入方法及び装置
に関連する。本発明による製錬・溶解炉用材料装入方法
及び装置に使用する添加物装入装置は、炉頂から直接採
り入れる主装入原料と共に、高炉及びキュポラ等の立型
炉に通常利用できない種々の材料を立型炉へ直接装入し
て、これらの材料を利用することができる。

【０００２】

【従来の技術】高炉及びキュポラ等の高炉では、一般的
に種々の鉄の酸化物で構成される鉄鉱石又は鉄原料は、
主装入原料として炉頂より高炉に装入され、高温の還元
性雰囲気中で還元される。炉頂に高圧を加えず操業する
公知の高炉は、現在の炉操業では、二重ベルシステムを
有する装入ホッパを備えた高圧炉を利用し、成分調整時
に炉内圧力が維持される。

【０００３】立型炉内での化学的及び熱力学的反応に
は、コークス、鉄源材料及び石灰石等溶解領域での材料
の組合せが必要である。燃焼用として炉内へ吹き込まれ
る空気は、酸素その他のガスを富有し、溶解領域で多機
能を有する添加物であるコークスは、吹き込まれる空気
中の酸素と反応して反応熱を発生する。コークスの燃焼
生成物に含まれる一酸化炭素は、特に炉の上部で酸化鉄
を金属鉄に還元する作用がある。羽口領域での炭素燃焼
中に広がる高温ガスは、炉の上部の主装入原料を予熱
し、部分的であれ、他の原材料を乾燥し予備還元する。
また、コークスの装入は、炉内反応において自身崩れず
に上部の主装入原料を崩さないように支持し、炉床上方
を通るガスの流通路を形成する機械的な役目も果たす。

【０００４】源鉱石及びその他の鉄源材料は、純粋な酸
化鉄ではなく、むしろ常に、無関係な脈石の混ざった鉱
物を含む材料である。従って、通常、石灰石の状態で石
灰を溶解領域に加え、溶解鉄を溶剤処理しスラグを生成
する。また、スラグはコークスの燃焼による灰分、硫黄
分及び残滓その他の副生成物の除去に役立つ。吸熱反応
となる、装入した石灰石のか焼、溶解及び温度上昇のた
め、石灰石の装入には、一定量のコークスが必要とな
る。

【０００５】キュポラは上向き筒状の立型炉で、一般的
には鋼製の外殻で覆われ、外観は高炉と似ているが、そ
の働きは必ずしも同じではない。各主鋳造製品を生産す
る鋳造工場で最も普及しているキュポラは、セミバッチ
法又は連続法で操業される。高炉の原料と異なり、キュ
ポラの主装入原料は鉄鉱石ではなく鋼材スクラップ、鉄
材スクラップ及び銑鉄を利用する。更に、一般には高炉
のように高圧装入ホッパを使用しないが、キュポラは、
スラグ及び溶解金属を流す出湯口及び湯道を備え、高炉
及びキュポラの物理的特性には類似性がある。

【０００６】キュポラの空気噴射装置は高炉と異なるも
のではなく、コークス用燃焼空気を羽口を通して炉内に
導入する。約４４ｇ／平方ｃｍ（１０オンス／平方イン
チ）〜約３１６ｇ／平方ｃｍ（８０オンス／平方イン
チ）大気圧を上廻る低い圧力で、噴射空気は羽口を通し
てキュポラ内へ導入される。コークスは燃焼し装入金属
は溶解する。出湯時の溶解金属中の炭素量の調整は、大
略、炉へ装入するコークスの量及び装入した鉄及び鋼の
スクラップ中に存在する炭素の作用に依存する。

【０００７】キュポラへ装入する材料の処理により均一
な材料成分を得ると共に、溶解領域外で急速に酸化した
りバグハウス内の空気溜めへ排出されるガス中で浮遊搬
送される小型材料の装入を避けるため、装入原料は、し
ばしばふるい分けその他の方法で分粒される。好例とし
て、直径で約４.４ｃｍ（１.７５インチ）より小さい材
料を装入した炉への装入量を最少に押さえるため、コー
クスを分粒することもある。分粒した不要分のコークス
は、寸法が小さいため、一般にはキュポラに利用でき
ず、業者に売り払われる迄一時的に放置される。

【０００８】冶金用コークスは高価であり、分粒による
損失は１０〜２０％に達することがある。更に、分粒さ
れたコークスの不要分は、屋外に貯えると湿気を帯びや
すく、寸法が小さいこと及び湿気を含むことは炉の操業
に有害である。キュポラへ湿気を採り込むことは、その
水分を蒸発させるための熱が必要なことから熱の損失を
招き、その結果、更なるコークスの装入が必要となり、
従って伴出する硫黄分や灰分の増加を招来する。このよ
うに、乾燥したコークスの装入は、炉操業にとって有利
であり、合理的な結果が得られ、その結果は望ましい。

【０００９】歴史的に見て、キュポラ操業者はこれま
で、分粒した不要分のコークスの他の用途を探したり、
しばしばこれを転売する業者を探さねばならなかった。
一例を挙げれば、冶金用コークスはトン当り１７６４０
円（１８０ドル）もするが、小型の不要分はトン当り２
４５０円（２５ドル）でやっと転売でき、その結果は、
材料の損失、取扱い手間、貯蔵費用、損失補償、移動等
のコストを要する。従って、炉操業者は、従来では分粒
した不要分のコークスを利用する方法及び装置を探し続
けてきた。この一つの使用法として知られているのは、
クズ鉄及び石灰やコークスの粉末を用いて高炉へ装入可
能な材料を作る製鋼所内の焼結工場に於ける鉄の焼結物
生産である。残念ながら、これは高価な作業であり、物
理的に炉へは装入不可能で化学的に貴重な原料を全て消
費していた。操業維持が困難でかつ工場で使用する空気
の取扱い費用が操業による利益に見あわない等の理由か
ら、多くの焼結工場は廃止された。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】コークス及び石灰を利
用すべく案出された方法として、米国特許第４,０３０,
８９４号明細書に開示された石炭・石油スラリ法があ
る。他の方法として、細かく粉砕したコークス及び石炭
を添加する方法があり、この微粉は搬送ガス流に採り込
まれ高温吹き出しガスに混って送られる。しかし、これ
らの方法はいずれも、コークス又は石炭を１００メッシ
ュ以下に粉砕する必要がある。更に、この材料は炉へ入
れる前に乾燥させねばならず、湿気含有量は注意して管
理すべきであり、この湿気は別の手段で処理しなければ
ならない。この材料は通常、二次的な冷い空気による搬
送で羽口を通じ採り込まれる。反復するが、焼結作業で
は、炉への採り込みに先立ち添加のための二次的な取扱
いや処理を要する。炉操業に於けるこれら材料利用のも
う一つの障害は、これら材料の添加、その結果生ずる熱
と重量バランスの影響、温度変動及びスラグ並びに溶解
金属の化学的変化、これらを調節するための作業者の教
育訓練である。従って、コスト上昇及び従来より行われ
ている操業方法が崩れること等の理由から、これら二次
的な材料の炉への添加は従来敬遠されている。

【００１１】そこで、本発明は、コークスの乾燥、粉
砕、分粒及び混合等の二次的な処理作業又は燃焼用空気
とは別の補助的な空気搬送装置を必要とせず、吹き込み
空気用羽口を通して立型炉へ種々の添加材料を導入する
方法及び装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明による製錬・溶解
炉用合金材料添加装置は、炉頂（１４）、炉床（１８）
及び溶解領域（１８ａ）を有する精錬用又は金属精錬用
立型炉（１０）並びに吹き込み空気のガス浮遊搬送によ
り炉頂（１４）から装入された立型炉（１０）の溶解領
域（１８ａ）の主装入原料に合金−溶解添加物を供給す
るガス搬送装置（２１）とを有する。この製錬・溶解炉
用合金材料添加装置は、チャンバ（３９）、装入口（４
４）及び排出口（４６）を有する容器（３８）と、装入
口（４４）を閉じる遮蔽部材（４２）と、チャンバ（３
９）内に装着され、立型炉（１０）へ装入する合金−溶
解添加物を保持する保持移送装置（２８）と、保持移送
装置（２８）から合金−溶解添加物を一定の移送率でチ
ャンバ（３９）へ送る装入調整装置（５６）と、容器
（３８）の排出口（４６）とガス搬送装置（２１）とを
連結して重力により合金−溶解添加物をガス搬送装置
（２１）に供給して、溶解領域（１８ａ）の主装入原料
に合金−溶解添加物を一定の移送率で移送する重力搬送
装置（３０〜３４）とを備えている。

【００１３】本発明の実施の形態では、容器（３８）内
は、遮蔽部材（４２）により大気から遮断される。立型
炉（１０）の保持移送装置（２８）は、処理部（２９）
と、下部プレート（６４）と、スカート（５８）と、少
なくとも１個のすき（７８）とを備えている。処理部
（２９）は、外壁（５０）、上端面（５２）、下端面
（５４）及び下端面（５４）の第１周辺を有して、チャ
ンバ（３９）内で回転し一定の容積を形成する。下部プ
レート（６４）は、チャンバ（３９）内で処理部（２
９）の下端面（５４）の下方に配置され、その上面（７
６）は下端面（７４）に近接し、下部プレート（６４）
の外周辺は下端面（７４）の外周辺を越えて外側に延び
出し、下端面（７４）とその上面（７６）とで相互間に
一定の間隙（６６）を形成する。スカート（５８）は、
下部リム（５４）を有し、下端面（７４）の外周辺を囲
み下部プレート（６４）の上面へ向って垂直に延び、容
器（３８）の外壁面に沿って上下にスライドして下部リ
ム（５４）と下部プレート（６４）上面との間隙（６
６）を形成する。すき（７８）は、細長い長方形を成
し、厚みは長方形での最小寸法より小さく、長方形の長
手方向に先細の先端（８６）に案内端を有し、先細部分
は、処理部（２９）と下部プレート（６４）との間の間
隙（６６）内へ延びて外壁（５０）が回転するとき合金
−溶解添加物の容器（３８）への排出を促進する。スカ
ート（５８）は、外壁（５０）に沿って垂直にスライド
して、間隙（６６）を調節し、容器（３８）から重力搬
送装置（３０〜３４）、ガス移送装置（２１）及び炉床
（１８）に送られる合金−溶解添加物の移送率を変化さ
せる。

【００１４】立型炉（１０）は、大気圧力より高い圧力
が溶解領域（１８ａ）に加えられたキュポラであり、装
入調整装置（５６）及び重力搬送装置（３０〜３４）を
通る合金−溶解添加物の逆流を防止するため、高い圧力
はチャンバ（３９）に伝達されかつ遮蔽部材（４２）に
よりチャンバ（３９）内に保たれる。重力搬送装置（３
０〜３４）及び装入調整装置（５６）へ合金−溶解添加
物を所定の移送率で供給して、必要な合金−溶解添加物
の濃度の精錬金属を立型炉（１０）より生成することが
できる。

【００１５】精錬金属は鉄であり、合金−溶解添加物は
立型炉（１０）への装入に使用できない材料として予め
除外された未乾燥のコークスとして立型炉（１０）に供
給される炭素である。添加コークスは、４.４ｃｍ（１.
７５４インチ）のふるい寸法より小さい未乾燥コークス
より供給され、又は４.４ｃｍ（１.７５インチ）より小
さく粉砕された車輪として立型炉（１０）へ供給される
炭素である。合金−溶解添加物は、４.４ｃｍ（１.７５
インチ）より小さい粒径で供給される石炭、コークス、
珪素、炭化珪素、珪鉄、珪砂、マグネシュウム、アルミ
ニュウムから選択される。

【００１６】装入調整装置（５６）を通して一定の移送
率でガス搬送装置（２１）に合金−溶解添加物を供給
し、ガス搬送装置（２１）の吹き込み空気のガス浮遊搬
送により順調な流れで合金−溶解添加物を溶解領域（１
８ａ）に供給することができる。ガス搬送装置（２１）
は羽口（２２）を有する。容器（３８）及び重力搬送装
置（３０〜３４）から重力により合金−溶解添加物をガ
ス搬送装置（２１）及び炉床（１８）へ搬送することが
できる。重力搬送装置（３０〜３４）は排出口（４６）
とガス搬送装置（２１）とを連結する導管（３０〜３
４）を備え、容器（３８）はガス搬送装置（２１）の上
方に設けられ、保持移送装置（２８）からチャンバ（３
９）への供給率で決まる率で、導管（３０〜３４）を通
じて重力により合金−溶解添加物をガス搬送装置（２
１）へ送る。

【００１７】本発明による製錬・溶解炉用合金材料添加
方法は、ａ．チャンバ（３９）内に装着され、立型炉
（１０）へ装入する合金−溶解添加物を保持する保持移
送装置（２８）を羽口（２２）より高い位置へ配置する
過程と、ｂ．保持移送装置（２８）及び羽口（２２）を
重力搬送装置（３０〜３４）に連結する過程と、ｃ．保
持移送装置（２８）を密閉する過程と、ｄ．保持移送装
置（２８）及び炉内処理部の圧力をほぼ等しく均衡させ
る過程と、ｅ．羽口（２２）へ送る合金−溶解添加物を
羽口（２２）の内径の１／３より小さい粒径に分粒する
過程と、ｆ．装入調整装置（５６）により保持移送装置
（２８）から合金−溶解添加物を一定の移送率でチャン
バ（３９）へ送り、重力搬送装置（３０〜３４）の重力
及びガス搬送装置（２１）の吹き込み空気のガス浮遊搬
送により、溶解領域（１８ａ）及び羽口（２２）に近接
する主装入原料へ合金−溶解添加物を一定の移送率で搬
送する過程とを含み、立型炉（１０）内の精錬金属中へ
の合金−溶解添加物の歩留りを向上し、所定の化学的仕
様を満足させかつ必要な追加添加物を節約する。

【００１８】保持移送装置（２８）内で回転し調節可能
な装入調整装置（５６）により、合金−溶解添加物を一
定の移送率で保持移送装置（２８）及び重力搬送装置
（３０〜３４）へ供給する工程を含んでもよい。精錬用
又は金属精錬用立型炉（１０）は、大気より高圧の溶解
領域（１８ａ）を有する炉床（１８）及び溶解領域（１
８ａ）に燃焼用空気を供給する羽口（２２）を備えてい
る。保持移送装置（２８）は、処理部（２９）を形成す
る外壁（５０）とを備えている。保持移送装置（２８）
及び装入調整装置（５６）は容器（３８）のチャンバ
（３９）内に配置される。容器（３８）は、容器底面
（４８）と、容器底面（４８）に形成された排出口（４
６）とを有する。容器（３８）内の装入調整装置（５
６）は、制御された移送率で排出口（４６）及び排出口
（４６）に接続された重力搬送装置（３０〜３４）に合
金−溶解添加物を送る。装入調整装置装置（５６）は、
保持移送装置（２８）内で供給装置に結合しこれを回転
する駆動装置（９５）を有し、合金−溶解添加物及び主
装入原料を移送する。重力搬送装置（３０〜３４）を通
じて流れる材料の制御装置（１１８）を更に含み、合金
−溶解添加物及び主装入原料を移送する。

【００１９】重力搬送装置（３０〜３４）は、保持移送
装置（２８）と羽口（２２）との間で合金−溶解添加物
を搬送する少なくとも１個の導管（３０〜３４）と、導
管（３０〜３４）に配置されて作動する少なくとも１個
のバルブ（１２０、１２２）を有する制御装置（１１
８）とを有し、保持移送装置（２８）と羽口（２２）と
の間で合金−溶解添加物の流れが制御される。制御装置
（１１８）は、第１のバルブ（１２０）、第２のバルブ
（１２２）、少なくとも１個の感知装置（１３０、１３
２）及び制御器（１２４）と、第１のバルブ（１２０）
を制御器（１２４）に接続する第１導線（１２６）と、
第２のバルブ（１２２）を制御器（１２４）に接続する
第２導線（１２８）と、第１のバルブ（１２０）及び第
２のバルブ（１２２）の開閉位置及び導管（３０〜３
４）内部の材料の量を検出して検出信号を送出する感知
装置（１３０、１３２）を制御器（１２４）に接続する
第３の導線（１３４、１３６）とを有する。制御器（１
２４）は、感知した信号に応じて、第１のバルブ（１２
０）及び第２のバルブ（１２２）の開閉を制御して、保
持移送装置（２８）から羽口（２２）を結ぶ導管（３０
〜３４）中の合金−溶解添加物の移送率を制御する。

【００２０】

【作用】本発明では、装入調整装置（５６）により保持
移送装置（２８）から合金−溶解添加物を一定の移送率
でチャンバ（３９）へ送ると共に、重力搬送装置（３０
〜３４）及びガス搬送装置（２１）を通じて、立型炉
（１０）の溶解領域（１８ａ）の主装入原料に合金−溶
解添加物を一定の移送率で移送し、炭素及び珪素等の合
金添加物の歩留りを向上することができる。例えば、主
装入原料へ炉頂より装入された従来の炭素の歩留率が約
５０％であるのに比し、本願では、羽口（２２）から採
り込まれたコークスの炭素歩留率は８５％に達する。ま
た、羽口（２２）よりのフェロシリコン、即ち珪素鉄を
添加しても、炉の操業に温度の点でも金属化学上の点で
も悪い影響を与えず、羽口（２２）から装入された珪素
に対し１００％に近い溶解金属中の珪素歩留りが得られ
る。また、本願では、チャンバ（３９）、装入口（４
４）及び排出口（４６）を有する容器（３８）の装入口
（４４）を遮蔽部材（４２）により閉じるので、チャン
バ（３９）内の圧力を高圧に保持し、装入調整装置（５
６）及び重力搬送装置（３０〜３４）を通る合金−溶解
添加物の逆流を防止することができる。

【００２１】更に、本願では、搬送媒体としての吹き込
み空気中で浮遊搬送させるので、立型炉（１０）にコー
クスを装入する際に、コークスの乾燥、粉砕、分粒及び
混合等の二次的な処理作業又は燃焼用空気とは別の補助
的な空気搬送装置を必要とせず、吹き込み空気用羽口
（２２）を通して立型炉（１０）へ種々の添加材料を予
め定めた混合比率で導入することができる。従って、入
手可能な炭素資源を利用するに当り、乾燥、粉砕、混合
等二次的な作業は不必要となる。原料の損失は軽減さ
れ、出湯口での炭素歩留りはほぼ２.０％以上であるこ
とが判明しており、従って、手作業による追加の添加を
要せずに必要な炭素の最終値が得られる。原料装入時の
装入割合は、加えられる材料、その密度、粒径又はメッ
シュ番号、及び必要とする最終の化学的性質に依存す
る。加えられる材料の最大寸法は、羽口（２２）内径の
１／３程度が適当である。

【００２２】

【実施例】以下、コークス、珪素鉄、マンガン鉄、アル
ミニウム、珪素金属、炭化珪素、珪砂その他の材料を特
に立型炉を構成するキュポラへ導入するホッパ及び装入
装置に適用した本発明による製錬・溶解炉用合金材料添
加方法及び装置の実施例を図１〜図６について説明す
る。

【００２３】図４は、特にバッスルパイプ１２を備えた
立型炉を構成するキュポラ１０の基本概要を示す。基本
的には、切断線で示すキュポラ１０の炉頂１４に近い側
壁１６に開放された原料装入口（図示せず）が設けられ
る。キュポラ１０は、炉頂１４から下端１５まで直径が
段階的に異なるほぼテーパ状円筒形に形成される。溶解
したスラグ及び鉄を貯える湯溜り即ち炉床１８がある。
出湯口２０を通じ炉床１８から鉄が溶解金属として出湯
される。

【００２４】図４の羽口２２は、下降管２４及びバッス
ルパイプ１２に接続され、側壁１６を貫いて炉床１８に
達する。羽口２２での詰りを防ぐために第一に必要なこ
とは、羽口２２の内径より小さな、望ましくは羽口２２
の直径の１／３より小さな材料を採り込むことである。
大気圧より高い圧力で高流量の吹き込みガスは、キュポ
ラ１０内のコークス燃焼用としてバッスルパイプ１２か
ら炉床１８へ送られる。コークスの燃焼により熱が発生
し、キュポラ１０内でスラグ形成用石灰石により鉄から
溶け出すガス状物質及び灰分が発生する。更に、コーク
スは溶解金属に含まれるべき炭素を生成する。図４は説
明の便宜上２個の羽口２２を示すに過ぎないが、実際に
は、キュポラ１０の炉床１８の周囲に沿って複数の羽口
２２が配置される。

【００２５】図４の構成では、添加物装入装置２５は、
羽口２２及びバッスルパイプ１２の上方に配置した保持
移送装置２８及び制御装置１１８を有し、装入された原
料を導管３０、３２及び３４を通して羽口２２へ送り、
更に炉床１８及び溶解領域１８ａへの搬送媒体としての
吹き込み空気中で浮遊搬送して羽口２２の先端３７へ送
る。図示のように、保持移送装置２８、導管３０、３
２、３４及び羽口２２に対し、溶解領域１８ａへ原料を
送り込むためのいかなる機械的、空気圧的移送手段も接
続されない。添加物装入装置２５の実施例では、保持移
送装置２８は、図１に示すよう移送用の容器（槽）３８
内に配置される。容器３８のチャンバ３９の容器頂部４
１には、上部開口部４０を閉じて大気から遮断するシー
ル板４２を備えた上部開口部４０が設けられる。原料を
シュートその他の装置（図示せず）から保持移送装置２
８へ送り込むため、上部開口部４０より保持移送装置２
８へ延びる円錐状の装入口４４が設けられる。原料をチ
ャンパ３９より羽口２２へ送るため、図５に示す容器底
面４８の排出口４６は導管３０に接続される。

【００２６】図１及び図２の保持移送装置２８は、チャ
ンバ３９内に回転可能に配置される。ほぼ円筒形の殻状
の保持移送装置２８は、処理部２９、外壁５０、上部リ
ム５２及び下部リム５４を備えている。装入調節装置５
６は、容器３８の下部リム５４周辺に配置され作用する
スカート５８を有する。スカート５８は、リング状で外
壁５０に固定された上部セグメント６０を有する。フラ
ンジ６２は、上部セグメント６０及び外壁５０より外周
方向へ広がり、それ自身を通す複数のボルト孔を有す
る。

【００２７】プレート６４は、処理部２９より大きな直
径をもつ平らな円板で、チャンバ３９の下部リム５４の
下方に離れて取付けられる。第２スカートセグメント６
８は、上端面７２が半径方向に広がった第２フランジ７
０を有する円筒である。図１に示す、第２スカートセグ
メント６８は、外壁５０に沿って上下にスライドしてプ
レート上面７６と第２スカートセグメントの下端面７４
との間隙（ギャップ）６６を加減し、処理部２９からチ
ャンバ３９及び排出口４６への原料排出率を調節するこ
とができる。

【００２８】図２では、装入調節装置５６のすき７８
は、チャンバ３９内で容器３８に固定され、間隙６６の
すきまから処理部２９へ延びる。図３は、すき７８の拡
大平面図を示し、すき７８は、熱間圧延鋼板のような硬
質の金属で約１.９ｃｍ（３／４インチ）の厚みであ
る。すき７８は、ほぼ長方形で長方形の平行な２辺８
２、８４に対し鋭角の取付面８０がある。すき先端８６
は、辺８２から延びる傾斜面８８の先端で円形に形成さ
れる。図２の装入調整装置５６では、２本のすき７８が
装入調節装置５６に配置され作動するよう示すが、所望
の移送率を調整するため、すき７８の本数及び取付け位
置は操作者により変えられる。この移送率は、キュポラ
１０の操業度、添加物の種類及び保持移送装置２８の回
転数等に依存する。

【００２９】図１では、中心孔９２のある上部軸受支持
板９０は、チャンバ３９の直径方向に長く容器３８に固
定される。駆動軸９４は、容器の底面４８の貫通孔１０
２を通して延び、モータ９６、スプロケット９８、スプ
ロケット１０１及び駆動チェーン１００等の駆動装置９
５に連結される。駆動軸９４の第１軸端１０４は、軸受
装置１０６に回転可能に固定され、第２軸端１０８は、
軸受け支持板９０の中心孔９２に支持される。攪拌棒１
１０は、処理部２９内で駆動軸９４から径方向へ延び、
図１に示すように、処理部２９の上部及び下部に位置す
る。コーン１１２は、大口径端１１４がプレート６４上
に装着されて処理部２９内まで延び、駆動軸９４はコー
ン１１２の中心を貫通する。図２では、互いに直交する
２本の支持棒１１６は、処理部２９の直径方向へ延び
る。

【００３０】操業時、上部開口部４０から添加原料が充
填される保持移送装置２８は、密閉された容器３８内で
駆動軸９４に結合されたモータ９６、スプロケット９
８、駆動チェーン１００等の駆動装置９５により回転さ
れる。第２スカートセグメント６８は、プレート６４の
プレート上面７６の上方へ所定の間隔だけ上昇して、原
料の密度及び寸法、キュポラ１０への移送率その他使用
者によるパラメータに基き必要な間隙６６が形成される
が、移送率を定める条件に制限はない。処理部２９中の
材料は、保持移送装置２８の回転及び固定したすき７８
との接触により、間隙６６を通して送られる。保持移送
装置２８の一定の回転速度の下で、すき７８を径方向に
内側方向又は外側方向に調節して移送率を増加又は減少
できることができる。保持移送装置２８からチャンバ３
９の底面４８に材料が移ると、バルブ１２０が開いてい
るとき、材料は、排出口４６を通して導管３０、３２及
び３４へ送られ、更に溶解領域１８ａへの吹き込み空気
により羽口２２の先端３７及び炉床１８に搬送される。
キュポラ１０へ送られる空気量が絶えず変動するため、
正確な添加物の位置は変動し、少くとも、大きい又は密
な材料は、溶解、酸化、その他溶解物中での消費以前に
溶解領域１８ａに接触することが観察されている。現在
のところ、鋳鉄材料に対し、結果的に認められる化学的
因果関係に及ぶ添加材料の相互作用による特別な作用は
認められない。上述のように、諸材料は保持移送装置２
８へ送り込まれ、チャンバ３９は、炉床１８と同じ相対
圧力で作動するようシール板４２により密閉される。原
料の処理部２９への装入時、第１のバルブ１２０を閉じ
かつ第１のバルブ１２０を開く前にシール板４２を閉じ
ることにより、チャンバ３９と炉床１８との間の圧力平
衡が得られる。キュポラ１０の溶解領域１８ａでの圧力
は、通常、大気圧に加わること２ｍ水柱（８０インチ水
柱）を越えないが、チャンバ３９と炉床１８間のこの圧
力平衡により、重力による材料装入を妨げるキュポラ１
０からの逆圧の妨害を受けずに、諸材料を導管３０、３
２、３４を通じて移送できる。容器密閉時に考えられる
圧力の漏れは、大気圧以上に加圧された空気源２７から
接続したパイプ及びバルブ装置２６を通して得られる外
部圧力により補うことができる。

【００３１】一例を挙げれば、１個の羽口２２について
行った装入メカニズムの簡単な試験において、添加原料
として分粒された細かいコークスの状態での炭素を用い
たが、この分粒されたコークスは、本来ならキュポラ１
０の炉頂１４から加えるべきコークスからのものであ
り、ほぼ４.４ｃｍ（１.７５４インチ）より小さい。細
かな添加コークスは、戸外に貯蔵したため比較的多くの
湿気を含み、この湿気は一般には製錬炉の操業には有害
な影響があると考えられている。従来炉頂から装入され
る炭素の歩留りがほぼ５０％であるのに対し、試験の結
果では、羽口２２に加えられた炭素（コークス）に対す
る理論上の炭素歩留りは８０％を越えることが判明し
た。この歩留りにより、出湯口での溶解鉄中炭素の高い
含有量が得られ、このことは、溶解金属中に必要な炭素
水準を得るための余分な炭素装入手作業を不必要とし又
は減少する。また、溶解領域１８ａへ炉頂１４からの装
入に適する大きい寸法の諸材料で現在経験しているのに
比し、高い歩留りを達成しながら、通常廃棄される材料
を利用して高価な冶金用コークスの損失を避けることが
できる。

【００３２】珪素鉄での同様な試験では、羽口２２から
装入した珪素鉄の珪素歩留りは、出湯口から採取した溶
解鉄で９５％にもなり、必要な珪素の仕様水準を達成す
るため溶解金属へ添加する珪素を大幅に減少する。マン
ガン鉄、マグネシウム、アルミニウム、珪素金属等の合
金添加成分のキュポラ１０への合金添加が可能であり、
この種の添加は、具体的な達成水準の例は現在得られて
いないが、脱硫等の炉操業を確実に向上できる。上述の
ように、これまでの試験は、炉操業に対する悪影響及び
出湯口で採取する溶解金属の温度に悪影響はなく、金属
化学的に良い影響を招来する。個々の炉に対する化学
的、熱力学的な精しい収支バランスは、操業者の判断に
よる。しかし、炉頂１４へではなく、羽口２２で溶解金
属へ合金添加できることが、現在用い得る諸材料を利用
し、又、その他の不要分とも言える価値の低い諸材料を
利用して、化学的添加物の歩留りを向上させることが判
明した。羽口２２での炭素合金添加用に有力な候補とし
て認められている材料の典型は、粉砕した車輪タイヤで
ある。溶解領域１８ａへの珪砂の添加は、金属への有力
な珪素供給源と現在考えられている。

【００３３】現在まで利用されている添加材料の正確な
寸法は上に述べたが、導管３０〜３４を通しての移送に
受容できる寸法の添加物は、移送導管３０〜３４の内
径、即ち羽口２２の先端３７の１／３以下の寸法の添加
物と考えられる。一例として、１５.２ｃｍ（６イン
チ）の羽口２２では、材料は径で５ｃｍ（２インチ）よ
り小さいことが求められる。更に、羽口２２への自由な
通過を妨げる可能性の点から、キュポラ１０への過剰な
移送率は受け容れられないので、最適な移送率は、噴射
空気の流量により定まる。溶解金属中の化学作用や温度
に大きな変動を引き起こす可能性がある過剰な量の冷た
い物質をキュポラ１０への投入は避けるべきである。

【００３４】装入調節装置５６の他の実施例では、図４
に示す二重バルブ構造を使用して間欠的装入法が用意さ
れる。図４で、第１のバルブ１２０は導管３２、３４と
の間にあり、第２のバルブ１２２は、導管３０と３２と
の間に位置して作動する。基準状態では、第２のバルブ
１２２が開弁状態のとき第１のバルブ１２０は閉弁状態
となる。排出口４６から導管３０へ材料を送るため、保
持移送装置２８は導管３０に接続される。第１のバルブ
１２０が閉じた状態で、保持移送装置２８及び導管３０
からの材料の流れを可能とする第２のバルブ１２２を開
くと、材料は、保持移送装置２８から第１のバルブ１２
０と第２のバルブ１２２との間の導管３２へ送られる。
その後、第２のバルブ１２２が閉じ第１のバルブ１２０
が開いて、導管３２から導管３４、羽口２２の先端３７
及び溶解領域１８ａへ材料を移動させる。第１のバルブ
１２０及び第２のバルブ１２２の交互開閉の比率は、保
持移送装置２８及び導管３０から導管３２、３４への材
料の流量に依存し、高速応答バルブを前記用途に利用可
能なことは公知である。第１のバルブ１２０、第２のバ
ルブ１２２は、コンピュータ制御による制御装置１１８
の制御器１２４に接続され、動作中、制御器１２４は、
導管３０、３２中の材料の有無を伝える第３の導線１３
４及び１３６により制御器１２４に接続されたラインセ
ンサ１３０、１３２からの信号を受信し、第１のバルブ
１２０、第２のバルブ１２２の開閉を表示する保護セン
サ（図示せず）からの信号を受信するが、これらは公知
の技術である。第１のバルブ１２０及び第２のバルブ１
２２は、それぞれ第１の導線１２６及び第２の１２８に
よって制御器１２４に接続される。第１のバルブ１２
０、第２のバルブ１２２は高速で作動して、ほとんど連
続的に羽口２２へ材料を流すことができる。各図面では
１組の容器３８と保持移送装置２８とのシステムしか示
さないが、同様な他の装入システムを羽口２２へ結合し
て複数の原料装入操作を行い、又は１組の容器３８と保
持移送装置２８を２個以上の羽口２２へ結合することが
できる。

【００３５】本実施例では、本発明の特定の実施例のみ
を示し特許を請求しているが、本発明の種々の修正及び
変更が可能である。従って、本発明の真意及び意図に該
当するあらゆる修正及び変更を包含することが特許請求
の目的である。

【００３６】

【発明の効果】前述の通り、本発明による製錬・溶解炉
用合金材料添加方法及び装置では、立型炉の溶解領域に
合金−溶解添加物を一定の移送率で移送して、合金添加
物の歩留りを向上すると共に、装入調整装置及び重力搬
送装置を通る合金−溶解添加物の逆流を防止することが
できる。また、コークスの乾燥、粉砕、分粒及び混合等
の二次的な処理作業又は燃焼用空気とは別の補助的な空
気搬送装置を必要とせず、吹き込み空気用羽口を通して
立型炉へ種々の添加材料を導入することができ、操作効
率を大幅に向上することができる。また、珪素鉄の添加
では、温度の点でも金属化学上の点でも炉の操業に悪い
影響を与えることなく、羽口から装入された珪素に対し
１００％に近い溶解金属中の珪素歩留りが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による容器及び保持移送装置を示す断
面図

【図２】 図１の容器及び保持移送装置の平面図

【図３】 図１の保持移送装置に使用するすきの拡大平
面図

【図４】 キュポラの断面及び保持移送装置の実施例を
示すブロック図

【図５】 図１の容器及び保持移送装置の底面図

【符号の説明】

１０．．．キュポラ、 １２．．．バッスルパイプ、
１４．．．炉頂、１５．．．下端、１６．．．側壁、
１８．．．炉床、 ２０．．．出湯口、 ２２．．．羽
口、 ２４．．．下降管、 ２５．．．添加物装入装
置、 ２６．．．バルブ装置、 ２７．．．空圧源、
２８．．．保持移送装置、 ２９．．．処理部、 ３
０、３２、３４．．．導管、 ３７．．．羽口先端、
３８．．．容器、 ３９．．．チャンバ、 ４０．．．
上部開口部、 ４１．．．容器頂、４２．．．シール
板、 ４４．．．装入口、 ４６．．．排出口、 ４
８．．．底面、 ５０．．．外壁、 ５２．．．上部リ
ム、 ５４．．．下部リム、 ５６．．．装入調節装
置、 ５８．．．スカート、 ６０．．．上部セグメン
ト、６２．．．フランジ、 ６４．．．プレート、 ６
６．．．間隙、 ６８．．．第２スカートセグメント、
７０．．．第２フランジ、 ７２．．．上端面、７
４．．．下端面、 ７６．．．プレート上面、 ７
８．．すき、 ８０．．．取付面、 ８２、８４．．．
辺、 ８６．．．すき先端、 ８８．．．傾斜面、 ９
０．．．軸受け支持板、 ９２．．．中心孔、 ９
４．．．駆動軸、 ９６．．．モータ、 ９８．．．ス
プロケット、 １００．．．駆動チェーン、１０
２．．．貫通孔、 １０４．．．第１軸端、 １０
６．．．軸受装置、 １０８．．．第２軸端、 １１
０．．．攪拌棒、 １１２．．．コーン、 １１
４．．．大口径端、 １１６．．．支持棒、 １２
０．．．第１のバルブ、 １２２．．．第２のバルブ、
１２４．．．制御装置、 １２６、１２８．．．導
線、 １３０、１３２．．．ラインセンサ、 １３４、
１３６．．．導線、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ユージン ビー ベイリー アメリカ合衆国24577 ヴァージニア州 ラストバーグ ボックス 244エイ ル ート２ (72)発明者 ロバート ジー ペティング アメリカ合衆国60452 イリノイ州オー ク フォレスト リンデン ドライブ 15208 (56)参考文献 特開 昭63−183112（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−70691（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−43308（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C21B 5/00,7/00,7/16 F27B 1/08

Claims (20)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炉頂、炉床及び溶解領域を有する精錬用
   又は金属精錬用立型炉並びに吹き込み空気のガス浮遊搬
   送により炉頂から装入された立型炉の溶解領域の主装入
   原料に合金−溶解添加物を供給するガス搬送装置とを有
   する製錬・溶解炉用合金材料添加装置において、 チャンバ、装入口及び排出口を有する容器と、 装入口を閉じる遮蔽部材と、 チャンバ内に装着され、立型炉へ装入する合金−溶解添
   加物を保持する保持移送装置と、 保持移送装置から合金−溶解添加物を一定の移送率でチ
   ャンバへ送る装入調整装置と、 容器の排出口とガス搬送装置とを連結して重力により合
   金−溶解添加物をガス搬送装置に供給して、溶解領域の
   主装入原料に合金−溶解添加物を一定の移送率で移送す
   る重力搬送装置とを備えたことを特徴とする製錬・溶解
   炉用合金材料添加装置。
2. 【請求項２】 容器内は、遮蔽部材により大気から遮断
   される請求項１に記載の合金及び溶解添加物装入装置。
3. 【請求項３】 立型炉の保持移送装置は、処理部と、下
   部プレートと、スカートと、少なくとも１個のすきとを
   備え、 処理部は、外壁、上端面、下端面及び下端面の第１周辺
   を有して、チャンバ内で回転し一定の容積を形成し、 下部プレートは、チャンバ内で処理部の下端面の下方に
   配置され、その上面は下端面に近接し、下部プレートの
   外周辺は下端面の外周辺を越えて外側に延び出し、下端
   面とその上面とで相互間に一定の間隙を形成し、 スカートは、下部リムを有し、下端面の外周辺を囲み下
   部プレートの上面へ向って垂直に延び、容器の外壁面に
   沿って上下にスライドして下部リムと下部プレート上面
   との間隙を形成し、 すきは、細長い長方形を成し、厚みは長方形での最小寸
   法より小さく、長方形の長手方向に先細の先端に案内端
   を有し、先細部分は、処理部と下部プレートとの間の間
   隙内へ延びて外壁が回転するとき合金−溶解添加物の容
   器への排出を促進し、 スカートは、外壁に沿って垂直にスライドして、間隙を
   調節し、容器から重力搬送装置、ガス移送装置及び炉床
   に送られる合金−溶解添加物の移送率を変化させる請求
   項２に記載の製錬・溶解炉用合金材料添加装置。
4. 【請求項４】 立型炉は、大気圧力より高い圧力が溶解
   領域に加えられたキュポラであり、装入調整装置及び重
   力搬送装置を通る合金−溶解添加物の逆流を防止するた
   め、高い圧力はチャンバに伝達されかつ遮蔽部材により
   チャンバ内に保たれる請求項２に記載の製錬・溶解炉用
   合金材料添加装置。
5. 【請求項５】 重力搬送装置及び装入調整装置へ合金−
   溶解添加物を所定の移送率で供給して、必要な合金−溶
   解添加物の濃度の精錬金属を立型炉より生成する請求項
   ４に記載の製錬・溶解炉用合金材料添加装置。
6. 【請求項６】 精錬金属は鉄であり、合金−溶解添加物
   は立型炉への装入に使用できない材料として予め除外さ
   れた未乾燥のコークスとして立型炉に供給される炭素で
   ある請求項５に記載の製錬・溶解炉用合金材料添加装
   置。
7. 【請求項７】 添加コークスは、４.４ｃｍ（１.７５４
   インチ）のふるい寸法より小さい未乾燥コークスより供
   給される請求項６に記載の製錬・溶解炉用合金材料添加
   装置。
8. 【請求項８】 精錬金属は鉄であり、合金−溶解添加物
   は、４.４ｃｍ（１.７５インチ）より小さく粉砕された
   車輪として立型炉へ供給される炭素である請求項５に記
   載の製錬・溶解炉用合金材料添加装置。
9. 【請求項９】 精錬金属は鉄であり、合金−溶解添加物
   は、４.４ｃｍ（１.７５インチ）より小さい粒径で供給
   される石炭、コークス、珪素、炭化珪素、珪鉄、珪砂、
   マグネシュウム、アルミニュウムから選択される請求項
   ５に記載の製錬・溶解炉用合金材料添加装置。
10. 【請求項１０】 装入調整装置を通して一定の移送率で
    ガス搬送装置に合金−溶解添加物を供給し、ガス搬送装
    置の吹き込み空気のガス浮遊搬送により順調な流れで合
    金−溶解添加物を溶解領域に供給する請求項９に記載の
    製錬・溶解炉用合金材料添加装置。
11. 【請求項１１】 ガス搬送装置は羽口を有する請求項１
    に記載の製錬・溶解炉用合金材料添加装置。
12. 【請求項１２】 容器及び重力搬送装置から重力により
    合金−溶解添加物をガス搬送装置及び炉床へ搬送する請
    求項１に記載の製錬・溶解炉用合金材料添加装置。
13. 【請求項１３】 重力搬送装置は排出口とガス搬送装置
    とを連結する導管を備え、容器はガス搬送装置の上方に
    設けられ、保持移送装置からチャンバへの供給率で決ま
    る率で、導管を通じて重力により合金−溶解添加物をガ
    ス搬送装置へ送る請求項２に記載の製錬・溶解炉用合金
    材料添加装置。
14. 【請求項１４】 ａ． チャンバに装着され、立型炉へ
    装入する合金−溶解添加物を保持する保持移送装置を羽
    口より高い位置へ配置する過程と、 ｂ． 保持移送装置及び羽口を重力搬送装置に連結する
    過程と、 ｃ． 保持移送装置を密閉する過程と、 ｄ． 保持移送装置及び炉内処理部の圧力をほぼ等しく
    均衡させる過程と、 ｅ． 羽口へ送る合金−溶解添加物を羽口の内径の１／
    ３より小さい粒径に分粒する過程と、 ｆ． 装入調整装置により保持移送装置から合金−溶解
    添加物を一定の移送率でチャンバへ送り、重力搬送装置
    の重力及びガス搬送装置の吹き込み空気のガス浮遊搬送
    により、溶解領域及び羽口に近接する主装入原料へ合金
    −溶解添加物を一定の移送率で搬送する過程とを含み、
    立型炉内の精錬金属中への合金−溶解添加物の歩留りを
    向上し、所定の化学的仕様を満足させかつ必要な追加添
    加物を節約することを特徴とする製錬・溶解炉用合金材
    料添加方法。
15. 【請求項１５】 保持移送装置内で回転し調節可能な装
    入調整装置により、合金−溶解添加物を一定の移送率で
    保持移送装置及び重力搬送装置へ供給する工程を含む請
    求項１４に記載の合金−溶解添加物の立型炉への移送す
    る製錬・溶解炉用合金材料添加方法。
16. 【請求項１６】 精錬用又は金属精錬用立型炉は、大気
    より高圧の溶解領域を有する炉床及び溶解領域に燃焼用
    空気を供給する羽口を備え、 保持移送装置は、処理部を形成する外壁とを備え、 保持移送装置及び装入調整装置は容器のチャンバ内に配
    置され、 容器は、容器底面と、容器底面に形成された排出口とを
    有し、 容器内の装入調整装置は、制御された移送率で排出口及
    び排出口に接続された重力搬送装置に合金−溶解添加物
    を送る請求項１に記載の製錬・溶解炉用合金材料添加装
    置。
17. 【請求項１７】 装入調整装置は、保持移送装置内で供
    給装置に結合しこれを回転する駆動装置を有し、合金−
    溶解添加物及び主装入原料を移送する請求項１６に記載
    の製錬・溶解炉用合金材料添加装置。
18. 【請求項１８】 重力搬送装置を通じて流れる材料の制
    御装置を更に含み、合金−溶解添加物及び主装入原料を
    移送する請求項１６に記載の製錬・溶解炉用合金材料添
    加装置。
19. 【請求項１９】 重力搬送装置は、保持移送装置と羽口
    との間で合金−溶解添加物を搬送する少なくとも１個の
    導管と、 導管に配置されて作動する少なくとも１個のバルブを有
    する制御装置とを有し、 保持移送装置と羽口との間で合金−溶解添加物の流れが
    制御される請求項１８に記載の製錬・溶解炉用合金材料
    添加装置。
20. 【請求項２０】 制御装置は、第１のバルブ、第２のバ
    ルブ、少なくとも１個の感知装置及び制御器と、 第１のバルブを制御器に接続する第１の導線と、 第２のバルブを制御器に接続する第２の導線と、 第１のバルブ及び第２のバルブの開閉位置及び導管内部
    の材料の量を検出して検出信号を送出する感知装置を制
    御器に接続する第３の導線とを有し、 制御器は、感知した信号に応じて、第１のバルブ及び第
    ２のバルブの開閉を制御して、保持移送装置から羽口を
    結ぶ導管中の合金−溶解添加物の移送率を制御する請求
    項１９に記載の製錬・溶解炉用合金材料添加装置。