JP6066858B2 - 1基の脱りん炉を備えた溶銑処理工場及び転炉工場における溶銑の運搬方法 - Google Patents
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Description
そこで、本発明は、上記問題に鑑み、脱りん炉を備えた溶銑処理工場と転炉工場が別棟の建屋にある場合でも溶銑鍋の運搬の効率を向上させて脱りん炉の生産阻害を発生させることが無いようにする1基の脱りん炉を備えた溶銑処理工場及び転炉工場における溶銑の運搬方法を提供することを目的とする。
すなわち、本発明にかかる1基の脱りん炉を備えた溶銑処理工場及び転炉工場における溶銑の運搬方法では、1基の脱りん炉が配備された溶銑処理工場と、転炉が配備された転炉工場とが別棟とされた製鋼工場であって、
前記溶銑処理工場は、脱りん処理後の溶銑を出湯する出湯ステーションと、少なくとも溶銑が装入された実鍋の受け渡しを行う受け渡しステーションと、前記溶銑処理工場と前記転炉工場との間を移動する運搬台車が発着する第1発着ステーションと、前記出湯ステーションと受け渡しステーションとの間を移動可能な受湯台車と、前記受け渡しステーションと前記第1発着ステーションとの間を移動可能な脱りん炉出湯側クレーンとを備え、
前記転炉工場は、転炉に溶銑を装入する装入ステーションと、前記運搬台車が発着する第2発着ステーションと、前記装入ステーションと第2発着ステーションとの間を移動可能な脱炭炉側クレーンとを備えるものとし、
前記溶銑処理工場での処理として、
前記脱りん処理後、実鍋を搭載した受湯台車を出湯ステーションから受け渡しステーションに向けて移動するステップと、
前記受湯台車が受け渡しステーションに到着後、受湯台車に搭載された実鍋を受け渡しステーションに位置する脱りん炉出湯側クレーンによって吊り上げるステップと、
前記実鍋を吊り上げた脱りん炉出湯側クレーンを前記受け渡しステーションから第1発着ステーションに移動するステップと、
前記脱りん炉出湯側クレーンが第1発着ステーションに到着後、脱りん炉出湯側クレーンによって吊り上げた実鍋を、前記第1発着ステーションに到着している運搬台車に前記第1発着ステーションにて据え付けるステップと、
前記実鍋を運搬台車に据え付け後、当該運搬台車に搭載した空鍋を脱りん炉出湯側クレーンによって吊り上げるステップと、
前記空鍋を吊り上げ後、前記運搬台車を前記第2発着ステーションに向けて移動するステップと、
前記空鍋を吊り上げた脱りん炉出湯側クレーンを第1発着ステーションから受け渡しステーションに向けて移動するステップと、
前記空鍋を吊り上げた脱りん炉出湯側クレーンが受け渡しステーションに到着後、脱りん炉出湯側クレーンによって空鍋を受湯台車に据え付けるステップと、
前記空鍋を搭載した受湯台車を受け渡しステーションから出湯ステーションに移動するステップと、
前記空鍋を搭載した受湯台車が到着後、空鍋に脱りん炉で脱りん処理された溶銑を出湯するステップと、
を備えていて、
前記転炉工場での処理として、
前記装入ステーションにて溶銑を装入することで空になった空鍋を吊り上げた脱炭炉側クレーンを、当該装入ステーションから第2発着ステーションに移動するステップと、
前記運搬台車及び脱炭炉側クレーンが前記第2発着ステーションに到着後、吊り上げた空鍋を運搬台車に据え付けるステップと、
前記空鍋を運搬台車に据え付け後、当該運搬台車に搭載した実鍋を脱炭炉側クレーンによって吊り上げるステップと、
前記脱炭炉側クレーンが実鍋を吊り上げ後、当該脱炭炉側クレーンを前記装入ステーションに向けて移動するステップと、
前記脱炭炉側クレーンが実鍋を吊り上げ後、前記運搬台車を前記第1発着ステーションに向けて移動するステップと、
前記脱炭炉側クレーンが前記装入ステーションに到着後、実鍋内の溶銑を転炉に装入するステップと、
を備えていることを特徴とする。
まず、溶銑処理工場と転炉工場とを備えた製鋼工場について説明する。
つまり、本発明では、脱りん炉10が配備された溶銑処理工場1と、転炉11が配備された転炉工場2とが別棟(別建屋)であることが前提とし、溶銑処理工場1で処理した溶銑を、運搬台車4を介して転炉工場2に運搬することとされている。
以下、溶銑処理工場1及び転炉工場2の構成について詳しく説明する。
[溶銑処理工場]
溶銑処理工場1には、脱りん炉10の炉前側(溶銑装入側)に、複数の払い出しステーション12と、複数の脱硫ステーション13とが配備されている。なお、溶銑処理工場1には、溶銑上のスラグ等を除滓する除滓ステーション(図示省略)が配備さている。
これによれば、混銑車14内の溶銑を払い出しステーション12にて溶銑鍋15に払い出した後、溶銑鍋15を脱硫ステーション13や除滓ステーションに移動して溶銑の脱硫処理や除滓処理を行うことができる。また、脱硫処理及び除滓処理後の溶銑が装入された溶銑鍋15を脱りん装入側クレーン17にて脱りん炉10の炉前に移動させ、脱りん炉10に溶銑鍋15内の溶銑を装入することにより脱りん処理を行うことができる。
さて、図1〜6に示すように、脱りん炉10の炉裏(溶銑出湯側)には、脱りん処理後の溶銑を出湯する出湯ステーション20が配備されている。出湯ステーション20では、当該出湯ステーション20に空鍋15Aを搭載した受湯台車21を停止させ、この受湯台車21上の空鍋15Aに受湯することにより、脱りん処理後の溶銑を払い出す場所である。ここで、溶銑の払い出し後、受湯台車21を転炉11(転炉工場2)まで移動させるとした場合、転炉11に向かった受湯台車21が出湯ステーション20に帰ってくるまで溶銑を出湯することができず、運搬効率(物流効率)が低下する。
第1発着ステーション23は、溶銑処理工場1と溶銑処理工場1との間を移動する運搬台車4が発着する場所である。運搬台車4は、少なくとも2つの溶銑鍋15を搭載することができるもので、例えば、1つの実鍋15Bと1つの空鍋15Aを搭載することができる。運搬台車4は、機関車によって牽引されるものであっても、走行装置が搭載されて自力で移動するものであってもよい。このように、運搬台車4で運搬できる溶銑鍋15を2つにすることによって溶銑処理工場1と転炉工場2との間の溶銑鍋15の運搬におけるサイクルタイムを短縮することができる。
[転炉工場]
一方、転炉工場2には、溶銑の脱炭処理を行う転炉11が配備されている。溶銑処理工場1における転炉11の基数は、例えば、溶銑処理工場1から持ち込まれる溶銑量等によって定められている。例えば、脱りん炉10での吹錬時間(脱りん処理時間)に対して転炉11での吹錬時間(脱炭処理時間)が長く、脱りん炉10での生産に阻害を与える(例えば、生産性が低下するなど)場合は、転炉11の基数は2基とすることが望ましい。
[溶銑処理工場の操業]
次に、受湯台車21、脱りん炉出湯側クレーン24、運搬台車4及び脱炭炉側クレーン31の動きを中心に溶銑処理工場1及び転炉工場2の操業について説明する。
図2(a)に示すように、脱りん処理が終了する直前では、空鍋15Aを搭載した受湯台車21が出湯ステーション20に位置しており、脱りん炉10からの溶銑を受湯する状態にある。脱りん炉10における脱りん処理が終了すると、出湯ステーション20に位置する受湯台車21の空鍋15Aに脱りん炉10の溶銑を払い出す。
図6(j)に示すように、空鍋15Aを搭載した受湯台車21が出湯ステーション20に到着する頃、第1発着ステーション23を出発した運搬台車4は、転炉工場2にて空鍋15Aを搭載して再び第1発着ステーション23に戻ってきている。図6(j)は、図6(a)と同じ状態である。即ち、図6(a)〜図6(i)までが、受湯台車21、脱りん炉出湯側クレーン24及び運搬台車4の溶銑処理工場1における1サイクルの操業であり、当該溶銑処理工場1では、上述した動作を受湯台車21、脱りん炉出湯側クレーン24及び運搬台車4が繰り返し行う。
[転炉工場の操業]
図7は、転炉工場2における脱炭炉側クレーン31及び運搬台車4の動作をまとめたものである。
転炉工場2では、第2発着ステーション32に到着した運搬台車4上の実鍋15Bを吊り上げ後、実鍋15Bを第2発着ステーション32から装入ステーション30に移動させ、装入ステーション30で実鍋15B内の溶鋼を脱炭炉に装入する操業を行う。
図7(c)に示すように、脱炭炉側クレーン31が空鍋15Aを運搬台車4に据え付け後、運搬台車4に搭載した実鍋15Bを吊り上げる。即ち、実鍋15Bを運搬台車4の空きスペースに据え付け後、脱炭炉側クレーン31を空きスペースに隣接する運搬台車4の実鍋15B搭載スペースに移動させ、運搬台車4の実鍋15B搭載スペースにある実鍋15Bを脱炭炉側クレーン31によって吊り上げる。
一方、例えば、運搬台車4に1本の溶銑鍋15しか搭載できない場合は、転炉工場2で転炉11に装入が完了した空鍋15Aを積載した運搬台車4が溶銑処理工場1に帰ってくるまで、出湯ステーション20に溶銑を受けるための空鍋15Aを準備することができず、脱りん炉10は空鍋15Aの到着待ちのため出湯が開始できず、脱りん炉10の生産が阻害されることになる。また、運搬台車4に1本の溶銑鍋15しか搭載できない場合は、運搬台車4に積載された空鍋15Aを脱りん炉出湯側クレーン24で吊上げた後、脱りん炉出湯側クレーン24を運搬台車4上から退避させ、脱りん炉10で溶銑を受湯した実鍋15Bを別の脱りん炉出湯側クレーン24を使用して運搬台車4に据付けることによって、溶銑鍋15の運搬時間を短縮することができるものの、脱りん炉出湯側クレーン24が退避する時間が必要なことに加え、操業スケジュールが非常に過密となり、生産性を向上させることが難しくなる。また、脱りん炉出湯側クレーン24が2基必要になるため、溶銑処理工場1の基礎を強固にする必要があると共に、脱りん炉出湯側クレーンの設置コストがかかる、さらに、脱りん炉出湯側クレーン24を操作するオペレータが2名必要になることから、脱りん炉出湯側クレーン24は1基であることが望ましい。
[ガントチャート]
図8〜17は、本発明である「1基の脱りん炉10を備えた溶銑処理工場1及び転炉工場2における溶銑の運搬方法」で操業を行った実施例のガントチャートと、本発明とは異なる方法で操業を行った比較例のガントチャートとを示したものである。
溶銑処理工場1は、脱りん炉10を1基保有するものとした。なお、溶銑処理工場1内に混銑車14で運搬してきた溶銑を溶銑鍋15に払出す払出設備や脱硫処理設備、スラグを除さい可能な除滓設備などがあってもよいが、脱炭処理を行う転炉11は存在しない。
転炉工場2は、脱炭処理を行う転炉11を有するものとした。溶銑処理工場1には、溶鋼処理設備などの設備があってもよいが、脱りん処理を行う脱りん炉10は存在しない。
脱りん処理後の溶銑温度は、溶銑を溶銑鍋に出湯時に測定した。脱りん処理後の溶銑温度は、1280〜1320℃とした。
転炉の装入する溶銑成分は、脱りん10の吹錬後の溶銑成分と同じものを使用した。転炉の装入時の溶銑温度は、脱りん処理後の溶銑温度に、出湯後から転炉に装入されるまでの時間の溶銑温度降下量を計算して算出した。転炉の装入時の溶銑温度は、1260〜1310℃とした。転炉の吹錬後の溶鋼成分は、製造する鋼種別の規格目標となるように調整する。溶鋼のうち[C]は、サブランスを使用して測定し、[P]、Si、Mnは、スパーク放電発光分析法(カントバック法)で測定した。転炉での吹錬後の[C]は、0.001〜1.1質量%とした。
運搬台車4は、溶銑処理工場1と転炉工場2間の溶銑鍋15を積載して運搬するもので、台車の定格加重は360ton、台車は連結が可能である。また、運搬台車4は、機関車により牽引されて溶銑処理工場1と溶銑処理工場1を移動する。なお、運搬台車4及び機関車は有人でも無人でもよい。走行時間は略一定である。
次にガントチャートにおける各項目について説明する。
脱りん炉サイクルタイムは、脱りん処理の1チャージ当たりの処理時間のことであり、スクラップ装入(SC)、溶銑装入(装入)、脱りん吹錬(吹錬)、出湯前作業(前作)、出湯、排さい処理(除滓)の一連の時間合計である。脱りん炉サイクルタイムにおいて平均サイクルタイムは24min、最小サイクルタイムは22min、最大サイクルタイムは31minであった。
スクラップ装入とは、脱りん炉10にスクラップ・銑鉄などを装入することで、脱りん炉10に近接するスクラップピットに備蓄されたスクラップをリフティングマグネットクレーンを使用してスクラップシュートに積み込み、スクラップシュート内のスクラップをスクラップ装入クレーン19を使用して脱りん炉10内に装入する。製鉄所では、製鉄所内で発生したスクラップや地金を転炉11もしくは、脱りん炉10で使用することは一般的である。製造する鋼種によっては、スクラップを投入しない場合も稀にあるが、実施例では、脱りん炉10でスクラップを使用する場合を規定する。スクラップ装入時間は2minであった。スクラップ装入とは、スクラップシュートを傾動させて炉内にスクラップを装入する作業であり、それに要する時間であるスクラップ装入時間は、大きな変動は無い。つまり、使用するスクラップ量の大小にかかわらず、スクラップシュートを炉内に入れる作業は一緒のため、スクラップ装入時間はほぼ一定である。
脱りん処理前の溶銑中Si濃度[Si]や溶銑中のP濃度[P]が高い場合、或いは、溶銑温度が低い場合や溶銑量が多い場合は、脱りん吹錬に必要な酸素量が増加するため、脱りん吹錬の時間が延長する。脱りん吹錬中に大規模なスラグフォーミングが発生する場合は、脱りん吹錬を一時中断するため、脱りん吹錬の時間が長くなる場合がある。
出湯とは、脱りん吹錬が終了した溶銑を受湯台車21上の溶銑鍋15内に排出することで、脱りん炉10を傾動させ、脱りん炉10の炉腹部の出湯孔から溶銑を排出する。炉体の傾動角度に併せて、受湯台車21を走行させて溶銑鍋15の位置を調整する。
排滓とは、出湯終了後に脱りん炉10内に残留した脱りんスラグをスラグポットに排出することで、出湯の位置とは逆方向に脱りん炉10を傾動させてスラグを排出する。脱りんスラグは残留すると、次チャージ時に脱りん処理で複りんするため、毎回排滓を実施する。
溶銑鍋運搬サイクルタイムとは、溶銑鍋15を脱りん炉10に供給するサイクルタイムのことで、当該チャージの溶銑が入った溶銑鍋15を脱りん炉10の出湯位置(出湯ステーション20)に運搬完了後から、次のチャージの溶銑鍋15を脱りん炉10の出湯位置(出湯ステーション20)に運搬するまでの時間のことである。
転炉サイクルタイムとは、転炉11での1チャージ当たりの処理時間のことで、スクラップ装入(SC)、溶銑装入(装入)、脱炭吹錬(吹錬)、調質、出鋼、排滓、スラグコーティングの一連の連続した時間合計のことである。転炉サイクルタイムの平均サイクルタイムは30min、最小サイクルタイムは22min、最大サイクルタイムは46minであった。
次に、図8〜17のガントチャートに示した文字や記号について説明する。
「実据付」とは、脱りん炉出湯側クレーン25等のクレーンを用いて受湯台車21や運搬台車4に実鍋の据え付けることを示している。「空吊上」とは、脱りん炉出湯側クレーン25等のクレーンを用いて受湯台車21や運搬台車4に据え付けている空鍋を吊り上げることを示している。
実施例1及び比較例1は、脱りん炉のサイクル、溶銑鍋運搬サイクル及び転炉サイクルが平均的なパターンを示したもので、実施例2及び比較例2は、脱りん炉のサイクル、溶銑鍋運搬サイクル及び転炉サイクルが最短のパターンを示したもので、実施例3、4及び比較例3及び4は、実操業において脱りん炉のサイクル、溶銑鍋運搬サイクル及び転炉サイクルが最長のパターンを示したものである。
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な事項を採用している。
2 転炉工場
3 軌道
4 運搬台車
10 脱りん炉
11 転炉
12 払い出しステーション
13 脱硫ステーション
14 混銑車
15 溶銑鍋
15A 空鍋
15B 実鍋
16 軌道
17 装入側クレーン
18 スクラップヤード
19 スクラップ装入クレーン
20 出湯ステーション
21 受湯台車
22 受け渡しステーション
23 第1発着ステーション
24 脱りん炉出湯側クレーン
25 運搬台車
30 装入ステーション
31 脱炭炉側クレーン
32 第2発着ステーション
Claims (1)
- 1基の脱りん炉が配備された溶銑処理工場と、転炉が配備された転炉工場とが別棟とされた製鋼工場であって、
前記溶銑処理工場は、脱りん処理後の溶銑を出湯する出湯ステーションと、少なくとも溶銑が装入された実鍋の受け渡しを行う受け渡しステーションと、前記溶銑処理工場と前記転炉工場との間を移動する運搬台車が発着する第1発着ステーションと、前記出湯ステーションと受け渡しステーションとの間を移動可能な受湯台車と、前記受け渡しステーションと前記第1発着ステーションとの間を移動可能な脱りん炉出湯側クレーンとを備え、
前記転炉工場は、転炉に溶銑を装入する装入ステーションと、前記運搬台車が発着する第2発着ステーションと、前記装入ステーションと第2発着ステーションとの間を移動可能な脱炭炉側クレーンとを備えるものとし、
前記溶銑処理工場での処理として、
前記脱りん処理後、実鍋を搭載した受湯台車を出湯ステーションから受け渡しステーションに向けて移動するステップと、
前記受湯台車が受け渡しステーションに到着後、受湯台車に搭載された実鍋を受け渡しステーションに位置する脱りん炉出湯側クレーンによって吊り上げるステップと、
前記実鍋を吊り上げた脱りん炉出湯側クレーンを前記受け渡しステーションから第1発着ステーションに移動するステップと、
前記脱りん炉出湯側クレーンが第1発着ステーションに到着後、脱りん炉出湯側クレーンによって吊り上げた実鍋を、前記第1発着ステーションに到着している運搬台車に前記第1発着ステーションにて据え付けるステップと、
前記実鍋を運搬台車に据え付け後、当該運搬台車に搭載した空鍋を脱りん炉出湯側クレーンによって吊り上げるステップと、
前記空鍋を吊り上げ後、前記運搬台車を前記第2発着ステーションに向けて移動するステップと、
前記空鍋を吊り上げた脱りん炉出湯側クレーンを第1発着ステーションから受け渡しステーションに向けて移動するステップと、
前記空鍋を吊り上げた脱りん炉出湯側クレーンが受け渡しステーションに到着後、脱りん炉出湯側クレーンによって空鍋を受湯台車に据え付けるステップと、
前記空鍋を搭載した受湯台車を受け渡しステーションから出湯ステーションに移動するステップと、
前記空鍋を搭載した受湯台車が到着後、空鍋に脱りん炉で脱りん処理された溶銑を出湯するステップと、
を備えていて、
前記転炉工場での処理として、
前記装入ステーションにて溶銑を装入することで空になった空鍋を吊り上げた脱炭炉側クレーンを、当該装入ステーションから第2発着ステーションに移動するステップと、
前記運搬台車及び脱炭炉側クレーンが前記第2発着ステーションに到着後、吊り上げた空鍋を運搬台車に据え付けるステップと、
前記空鍋を運搬台車に据え付け後、当該運搬台車に搭載した実鍋を脱炭炉側クレーンによって吊り上げるステップと、
前記脱炭炉側クレーンが実鍋を吊り上げ後、当該脱炭炉側クレーンを前記装入ステーションに向けて移動するステップと、
前記脱炭炉側クレーンが実鍋を吊り上げ後、前記運搬台車を前記第1発着ステーションに向けて移動するステップと、
前記脱炭炉側クレーンが前記装入ステーションに到着後、実鍋内の溶銑を転炉に装入するステップと、
を備えている
ことを特徴とする1基の脱りん炉を備えた溶銑処理工場及び転炉工場における溶銑の運搬方法。
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