JP4838118B2 - 溶融合金金属の製造方法及び関連する製造プラント - Google Patents
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Description
第1の方法ステップでは、還元剤、再循環されたスラグ及び/またはスラグ形成剤(slag forming agents)及びエネルギーキャリアを添加することにより、合金化剤キャリア(alloying agent carriers)がベース溶融物に導入され、合金化剤キャリアが、少なくとも1つの酸素キャリアを用いて鋼浴上及び鋼浴下からの吹き込みプロセスの作用により、溶融且つ大部分まで還元され、第1の合金前溶融物が製造され、
・第2の方法ステップでは、好ましくはクロムキャリアである、合金化剤キャリア及びそれが適切な場合にはベース溶融物が、第1の合金前溶融物に導入され、還元剤、スラグ形成剤及び化石エネルギーキャリアを添加することにより、好ましくはクロムキャリアである、合金化剤キャリアが酸素キャリアを用いて鋼浴上及び鋼浴下からの吹き込みプロセスの作用により、溶融且つ大部分まで還元され、第2の合金前溶融物が製造され、
・第3の方法ステップでは、特に合金鉄である、合金化剤キャリア及びそれが適切な場合にはベース溶融物が、第2の合金前溶融物に添加され、スラグ形成剤が添加され、酸素キャリアを用いて鋼浴上及び鋼浴下からの吹き込みプロセスの作用により、脱炭素プロセスが実行され、予め定められた化学分析と温度とを有する、合金化された溶融物が設定される。
a)・酸素または酸素と好ましくは窒素などの不活性ガスの混合物、もしくは
・連続するステップでの酸素及び酸素と不活性ガスの混合物、もしくは
・酸素と水蒸気の混合物、もしくは
・酸素と二酸化炭素の混合物、を伴う
一酸化炭素組成のための鋼浴下吹き込み、後燃焼の熱伝達、エネルギー導入及び特に鋼浴の攪拌、溶融物及びスラグの混合及びそれが適切な場合にはスクラップ及び金属キャリアの細断(cutting up)、
b)鋼浴下ノズルを介したエネルギーキャリアと還元剤の供給、
c)リサイクルされた冶金学的材料、転炉及び電気炉ダスト、合金鉄製造時のダスト、灰、合金鉄またはアルミニウムの微粉末などのダストの吹き込み、
d)廃棄物処理用及び合金化剤キャリアとしての、鉄含有ダスト、クロム含有ダスト、ニッケル含有ダストの吹き込み、
e)石灰、二酸化珪素、蛍石、ボーキサイト、砂などのスラグ形成材料の吹き込みであって、それぞれが、溶融物のクロム含有量がほぼ10質量%以下である限りキャリアガスとしての酸素を伴うか、または不活性ガスを伴う吹き込み、
f)クロム鉱石、マンガン鉱石、ニッケル鉱石、酸化ニッケル、水酸化ニッケル、ダスト、灰、石炭殻、研磨ダスト、砂、汚染された建設瓦礫、家庭廃棄物または産業廃棄物、合金化剤キャリア及び/またはスラグ形成材料としての廃棄物のうちの少なくとも1つの吹き込み、
の方法の1以上を含む場合には有利である。
酸素または酸素と好ましくは窒素などの不活性ガスの混合物、あるいは
・連続するステップ及び混合比での酸素及び酸素と不活性ガスの混合物、あるいは
・酸素と水蒸気の混合物、あるいは
・酸素と二酸化炭素の混合物、
が容器の下部ノズルを介して導入される。 更に、当該の製造プロセスに加えて、またはその代替案として、鋼浴下ノズルを介しての液体または気体の還元剤の供給が好適である。 更に、当該の製造プロセスに加えて、またはその代替案として、鋼浴下吹き込みが第1の方法ステップにおいてのように実行されることが好適である。
2.0質量%から4.7質量%の炭素、
1.0質量%未満のマンガン、
0.025質量%未満の燐、
0.03質量%未満の硫黄、
残余は鉄とプロセスに関連する不純物の組成を有するベース溶融物により形成されている。
・反応容器の少なくとも1つにベース溶融物を輸送するための少なくとも1つの液体金属供給装置
・少なくとも1つの鋼浴下吹き込み装置及び上部吹き込み装置を備えた第1の反応容器
・第1の反応容器から第2の反応容器に、第1の合金前溶融物を直接輸送するための第1の炉空装置
・少なくとも1つの鋼浴下吹き込み装置及び上部吹き込み装置を備えた第2の反応容器
・第2の反応容器から第3の反応容器に、第2の合金前溶融物の少なくとも一部の量を輸送するための第2の炉空装置
・1つの鋼浴下吹き込み装置及び1つの上部吹き込み装置を備えた第3の反応容器
SUS304の等級の、出筒の用意ができた、各々が160トンの液状鋼の、2つのバッチの製造のために、以下の処置が行われる。
第1の例示的な実施形態でのように、この例示的な実施形態も同様に、SUS304の等級の、鋳造の用意ができた、各々が160トンの液状鋼の2つのバッチの製造に関連し、第1及び第3の方法ステップは第1の例示的な実施形態と同じ方法で行われる。
Claims (38)
- クロム含有またはクロムとニッケル含有の、鉄をベースとする合金化された溶融金属を、複数の連続的且つ互いに同期した方法ステップにより製造するための方法であって、
・第1の方法ステップでは、合金化剤キャリアがベース溶融物に導入され、かつ、還元剤、再循環されたスラグ及び/またはスラグ形成剤及びエネルギーキャリアを添加することにより、前記合金化剤キャリアが、酸素キャリアを用いて鋼浴上及び鋼浴下からの吹き込みプロセスの作用により、溶融且つ還元され、第1の合金前溶融物が製造され、
・第2の方法ステップでは、合金化剤キャリアが、前記第1の合金前溶融物に導入され、還元剤、スラグ形成剤及び化石エネルギーキャリアを添加することにより、前記合金化剤キャリアが酸素キャリアを用いて鋼浴上及び鋼浴下からの吹き込みプロセスの作用により、溶融且つ還元され、第2の合金前溶融物が製造され、
・第3の方法ステップでは、合金鉄が、前記第2の合金前溶融物に添加され、前記スラグ形成剤が添加され、酸素キャリアを用いて鋼浴上及び鋼浴下からの吹き込みプロセスの作用により、脱炭素プロセスが実行され、予め定められた化学分析と温度とを有する、合金化された溶融物が設定される、ことを特徴とする方法。 - クロムまたはクロムとニッケルと共に合金化された鋼のスクラップが、前記方法ステップの1つ以上に関して、予め定められた量添加されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 酸素または酸素含有ガスの上部吹き込みにより、少なくとも前記第1及び第2の方法ステップで、一酸化炭素+水素の後燃焼が行われることを特徴とする、請求項1または2に記載の方法。
- 酸素を伴う一酸化炭素+水素の後燃焼が前記第3の方法ステップで行われることを特徴とする、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第2の方法ステップで製造された前記第2の合金前溶融物が少なくとも2つの部分に分割され、各々の部分が第3のステップの各々の場合においてベース溶融物が補われ、クロムまたはクロムとニッケルを含有する合金化剤が添加され、前記スラグ形成剤が添加され、酸素キャリアを用いて鋼浴上及び鋼浴下からの吹き込みプロセスの作用により、脱炭素プロセスが実行され、予め定められた化学分析と温度とを有する、合金化された溶融物が設定されることを特徴とする、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1及び第2の方法ステップにおいて、クロムの含有量の増加と共に、前記溶融物の炭素含有量が8質量%の最大炭素含有量まで増加されることを特徴とする、請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の方法。
- 酸素キャリアを伴う前記上部吹き込みが、前記第1及び第2の方法ステップでは酸素または窒素と酸素、あるいは熱風または酸素を増加させた熱風と共に行われ、前記第3の方法ステップでは酸素または酸素と不活性ガスの混合物と共に行われることを特徴とする、請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の方法。
- クロム含有量またはニッケル含有量またはマンガン含有量の高い溶融金属の前記製造においては、酸素キャリアガスを伴う上部吹き込みが、前記第3の方法ステップにおいて熱風を伴って少なくとも部分的に行われることを特徴とする、請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1及び/または第2の方法ステップにおける前記上部吹き込みが、脈動する酸素を伴って、酸素と不活性ガス、または熱風もしくは酸素を増加させた熱風を伴って行われることを特徴とする、請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1の方法ステップにおける前記鋼浴下からの吹き込みが、
a)・酸素または酸素と不活性ガスの混合物、もしくは
・連続するステップでの酸素及び酸素と不活性ガスの混合物、もしくは
・酸素と水蒸気の混合物、もしくは
・酸素と二酸化炭素の混合物、を伴う
一酸化炭素組成のための鋼浴下吹き込み、後燃焼の熱伝達、エネルギー導入及び鋼浴の攪拌、溶融物及びスラグの混合、
b)鋼浴下ノズルを介したエネルギーキャリアと還元剤の供給、
c)ダストの吹き込み、
d)廃棄物処理用及び合金化剤キャリアとしての、鉄含有ダスト、クロム含有ダスト、ニッケル含有ダストの吹き込み、
e)スラグ形成材料の吹き込みであって、前記溶融物のクロム含有量が10質量%以下である限りキャリアガスとしての酸素を伴うか、または不活性ガスを伴う吹き込み、
f)クロム鉱石、マンガン鉱石、ニッケル鉱石、酸化ニッケル、水酸化ニッケル、ダスト、灰、石炭殻、研磨ダスト、砂、汚染された建設瓦礫、家庭廃棄物または産業廃棄物、あるいはシュレッダー残滓、合金化剤キャリア及び/またはスラグ形成材料としての廃棄物のうちの少なくとも1つの吹き込み、
のうちの1以上の方法を含むことを特徴とする、請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の方法。 - 前記方法b)に従うエネルギーキャリア及び還元剤の前記供給が、塊状で上方から前記溶融物に行われることを特徴とする、請求項10に記載の方法。
- 前記方法c)及び前記方法d)に従う、前記ダスト及び微粉末材料が塊状に形成され、前記溶融物またはスラグに塊状で供給されることを特徴とする、請求項10に記載の方法。
- 前記方法e)に従うスラグ形成剤の前記供給が、上方から前記溶融物に行われることを特徴とする、請求項10に記載の方法。
- 前記方法f)に従う合金化材料の前記供給が、上方から前記溶融物に行われることを特徴とする、請求項10に記載の方法。
- 前記第2の方法ステップにおける前記鋼浴下からの吹き込みが、
a)酸素または酸素と不活性ガスの混合物、あるいは
・連続するステップ及び混合比での酸素及び酸素と不活性ガスの混合物、あるいは
・酸素と水蒸気の混合物、あるいは
・酸素と二酸化炭素の混合物、を伴う
一酸化炭素組成のための鋼浴下吹き込み、後燃焼の熱伝達、エネルギー導入及び鋼浴の攪拌、溶融物及びスラグの混合、
b)鋼浴下ノズルを介した液体または気体のエネルギーキャリアと液体または気体の還元剤の供給、
c)前記第1の方法ステップにおいてのように実行される前記鋼浴下吹き込み、
のうちの少なくとも1つの方法を含むことを特徴とする、請求項1から請求項14のいずれか一項に記載の方法。 - 前記第3の方法ステップでは、一酸化炭素組成、後燃焼の熱伝達、エネルギー導入、鋼浴の攪拌、及び脱炭素のための鋼浴下吹き込みが、酸素と酸素及び不活性ガスの混合物とを、継続的にまたは連続するステップで、混合比を変化させながら行われることを特徴とする、請求項1から請求項15のいずれか一項に記載の方法。
- 酸素と不活性ガスの混合比が、前記溶融物の炭素含有量に応じて設定されることを特徴とする、請求項16に記載の方法。
- 前記第3の方法ステップでは、前記溶融物に直接、または還元剤と混合して、キャリアガスと混合して、炭素の質量で1.0%超の前記溶融物の炭素含有量で、鋼浴下吹き込みによってニッケルキャリアが導入されることを特徴とする、請求項1から請求項17のいずれか一項に記載の方法。
- ニッケルキャリアが、塊状で金属鋼浴に供給されることを特徴とする、請求項1から請求項18のいずれか一項に記載の方法。
- 前記溶融物の前記温度及び/または前記化学分析が、前記方法ステップにおいて、前記吹き込み動作中に決定され、前記鋼浴上吹き込み及び前記鋼浴下吹き込みのプロセスに対する、及び合金化剤、エネルギーキャリア、炭素添加剤及び脱炭素剤等の前記添加に対する設定点は、前記温度及び/または前記化学分析に依存したプロセスのモデルにおいて決定されることを特徴とする、請求項1から請求項19のいずれか一項に記載の方法。
- 全ての方法ステップにおいて、炭化水素、ディーゼル油または重油が、ノズルの保護として溶融物に吹き込まれることを特徴とする、請求項1から請求項20のいずれか一項に記載の方法。
- 炭化水素に加えて、またはそれらの代わりに、不活性ガス、蒸気、二酸化炭素、一酸化炭素またはそれらの混合物が、ノズルの保護として溶融物に吹き込まれることを特徴とする、請求項21に記載の方法。
- 前記ベース溶融物が、脱燐された銑鉄により形成され、且つ1220℃から1650℃までの溶融物温度で、少なくとも前記第1の方法ステップで導入され、
2.0質量%〜4.7質量%の炭素、
1.0質量%未満のマンガン、
0.025質量%未満の燐、
0.05質量%未満の硫黄、
残余が鉄とプロセスに関連する不純物の組成を有することを特徴とする、請求項1から請求項22のいずれか一項に記載の方法。 - 前記ベース溶融物が電気エネルギーによって生み出される熱作用により製造されることを特徴とする、請求項1から請求項23のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ベース溶融物が、精錬還元によるニッケル鉄製造の廃棄物から形成されることを特徴とする、請求項1から請求項23のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ベース溶融物が、部分的に、脱燐された銑鉄と、50%までのニッケル鉄製造の廃棄物から形成されることを特徴とする、請求項1から請求項23のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第3の方法ステップからの、液体のCr2O3含有の還元されないスラグは、前記第1または第2の方法ステップに戻されて、炭素含有の還元剤で還元されることを特徴とする、請求項1から請求項26のいずれか一項に記載の方法。
- 2.0質量%〜4.5質量%の珪素を有するHCFeCrが、前記スラグを還元し且つ部分的に調整するために、及び前記溶融物を合金化するために前記第2の方法ステップの最終吹き込み時点で添加されることを特徴とする、請求項1から請求項27のいずれか一項に記載の方法。
- 前記スラグの塩基性度は、二酸化珪素キャリアの添加により、前記第1及び/または第2の方法ステップの最終吹き込み時点において、2.0〜2.5から1.4に低減され、酸化鉄及び酸化アルミニウムキャリアのスラグ分析は、硬質レンガの代用品として、またはセメント製品に付随的に含まれる基質として用いられるスラグに関してセメント産業が必要とするような値に設定されることを特徴とする、請求項1から請求項28のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1及び/または第2の方法ステップの前記スラグが、前記溶融金属が取り出された後に所望の組成及び温度に調整されることを特徴とする、請求項1から請求項29のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第3の方法ステップに引き続いて、前記合金化された溶融物が、温度設定及び前記溶融物の清掃処理と同様に、精細脱炭素、精細合金化、脱窒素、還元、脱硫黄の1以上を含む、冶金学的なレードル処理を受けることを特徴とする、請求項1から請求項30のいずれか一項に記載の方法。
- 個々の方法ステップにおいて導入される供給材料の量、及びベース溶融物とスクラップの量は、継続するバッチの連続した鋳造のために必要なサイクル時間、または前記溶融金属の鋳造のための他のサイクル時間に対応する、湯出しから湯出しまでの時間が、前記個々の方法ステップにおいて実行されるように決定されることを特徴とする、請求項1から請求項31のいずれか一項に記載の方法。
- 前記鋼の製造プロセスを制御するプロセスモデルが、前記個々の方法ステップにおいて導入される供給材料の量を設定するために、下流側で実施される鋳造プロセスの基準値を含むことを特徴とする、請求項32に記載の方法。
- 前記合金化剤キャリアはクロムキャリアであることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記第2の方法ステップでは、ベース溶融物が、前記第1の合金前溶融物に導入され、かつ、前記第3の方法ステップでは、ベース溶融物が、前記第2の合金前溶融物に添加されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記溶融物の前記温度及び/または前記化学分析が、鋼浴下ノズルを介して評価装置に到達する、前記溶融物により放射された電磁波の、オンラインでの評価により前記方法ステップにおいて、前記吹き込み動作中に決定されることを特徴とする、請求項20に記載の方法。
- クロムとニッケルの比率は変更されることを特徴とする、請求項23に記載の方法。
- 前記第1または第2の方法ステップにおいて更に脱炭素されることを特徴とする、請求項24に記載の方法。
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