JPH04501140A - 冶金槽内に流動可能な添加物質を導入する方法、およびその方法に用いられる槽 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 冶金槽内に流動可能な添加物質を導入する方法、およびその方法に用いられる槽 技術分野 本発明は、冶金槽に添加物質を導入する方法と冶金槽および冶金アセンブリに関 するものであり、それぞれ、クレーム１．９．１６の本文に記載されている。

背景技術 従来においては、溶融金属の冶金処理は、装填材料（固体や液体の状態の鉱石や 金属）の他に、スラグ形成を促進し、溶融金属浴の所望の組成を得るために、冶 金処理作業用の槽に添加物質を入れる方法を採っている。添加物質の溶融金属へ の添加は、装填材料を、槽に装填すると同時、あるいは、その融解中または、そ の精製相の開始時に行われる。

英国特許第８４３７１４号の明細書には、カルド転炉（Ｋａｌｄｏ　ｃｏｎｖｅ ｒｔｅｒ）のレフラフトリ・ライニングの耐用年数を延長する方法が記載されて おり、次のように記載されている。精製工程中に酸素を溶融鉄に吹きつける際に 、必要以上に高温になるのを阻止するために、石灰石、生石灰または鉄鉱石のよ うな冷却剤を、溶融浴に入れることでは、通常の場合、充分ではな（、この工程 に必要な、溶融金属の平均温度では、酸素のジェットが溶融金属にぶつかって、 これと反応する転炉の部分では、局部的過熱が生じる。この部分からの放射熱お よび発生する一酸化炭素の後燃焼により、転炉のライニングへの局部的過熱や損 傷が生じる。これを防ぐために、ランスを介して、水蒸気や二酸化炭素のような キャリヤガスを用いて、少なくとも必要な冷却剤の一部を、粒状の状態で、最高 温負荷を受けるレフラフトリ・ライニングの部分に対して、吹きつける。この方 法によって、効果的スクリーニング作業ができる。同時に、壁に密着したままの 石灰によって、壁はスラグによる化学的作用から守られ、また絶縁されて、熱の 伝導が防がれる。

このようにして、炉のレフラフトリ・ライニングの耐用年数を実質的に延長する ことができる。石灰粒の大きさは０．５から１０ｍｍの範囲にあり、必要な石灰 の量は、銑鉄的ｘ３０ｋｇ／ｌから１４０ｋｇ／ｌである。

ドイツ特許第２２１０７１３号の明細書には、転炉の作業中に、そのレフラフト リ壁を守る方法が記載されており、それは、炭素含有材を、摩滅材として、連続 的か、または定期的に、内壁の表面に塗る方法である。

糊状か、または流動可能な形状にした炭素含有材を、転炉の外縁部に、分散させ て配設された壁のノズルな介して、導入して行う。このように、溶融鉄の冶金的 処理中に、例えば、熱された油またはタールまたはピッチを、浴槽の表面の上部 と下部に配された壁ノズルを介して、導入して行う。

本発明の目的は、クレーム１の本文に記載された方法によって、上述の目的のた めに、レフラフトリ材をさらに添加する必要をな（して、槽壁の機械的または熱 的防御を改善することにある。

本発明の他の目的は、ランスやキャリアガスな用いずに簡単な方法で、最も負荷 の高い槽の部分に添加物質を供給可能にすることにある。

本発明のさらに他の目的は、スクラップ金属のような固体の装填材料を詰め込む 溶解・精製槽の場合に、装填作業中に、槽の壁部や底部に対して、機械的防御を 可能にすることにある。

さらに、本発明の目的はレフラフトリ・ライニングの耐用年数の延長と熱損失の 低レベル化にすぐれた上述の方法を遂行するための冶金槽を提供することにある 。

本発明の方法は、クレーム１に記載の特徴を有し、本発明の槽は、クレーム９に 記載の特徴を有する。本発明の好適な実施例は、その他のクレームに記載されて いる。

発明の開示 少なくとも精製相の一時期に、添加物質を粒状や粉状にして槽の内壁の上部に、 その外縁に沿って分散させて、連続的または断続的に供給する。そして、供給さ れた添加物質は、自重のために、檀の内壁に沿って下方に動いてゆき、槽の内壁 に広がり、その内壁の一部に密着して残留する。このようにして、添加物質は、 冶金処理中は、消費されると、容易に、連続的に、新しい添加物質で補充されて 、障壁すなわち保護コーティングを形成する。添加物質によって、槽の壁部に伝 導する熱量は減るので、エネルギーが節約される上に、熱の消失が減ることで、 冶金処理の作業時間も、短縮される。さらに、添加物質によって、化学作用から も槽壁が防御される。

添加物質は、タッピング相の間、または、タッピング相が終了したときにも、槽 の内壁に供給するのが、有利であることが判明した。このようにして、先の作業 サイクルの終了時や、新しく作業サイクルが開始するときに添加物質を供給する ことによって、槽の内壁に、障壁すなわち保護層を設けることが、可能となった 。添加物質によって形成された層を、槽の内壁のほぼ全体に広げることが可能で ある。タッピング相の間または終わりに、添加物質を供給することによって、槽 の内壁または、その部分のレフラフトリ材のライニングを、新たな作業サイクル 開始以前に、保守したり、修理する必要がなくなる。これにより、冶金用溶解・ 精製槽の装填が増し、従って、生産性レベルを上げることができる。さらに、次 の作業サイクルの装填材を詰め込む際に、すなわち、流出させた融解材と比較し て、低温の装填材を装填する際に、槽の壁部に与える熱ショックが少な（なる。

最後に、槽にスクラップのような固体の装填材を装填する作業の前に添加物質か ら形成された防御層５が、装填作業中の槽の底部または壁部における機械的負荷 を軟げる。

好適には、使用する添加物質は、生石灰とマグネシア（ＭｇＯ）との混合物であ り、マグネシア（ＭｇＯ）の含有量は１０重量％までの範囲である。

本発明の方法に用いられる冶金槽はカバーを有し、このカバーにはその縁部から 入れる添加物質を供給するためのものであって、その外縁部にカバー縁部開口部 が分散されて配設されている。この開口部は、槽の内壁に隣接する槽の内部に開 口している。このようにして、添加物質は、槽の内壁の表面の外縁方向に広がる それぞれの領域に容易に特定の場所に導入される。

酸素含有ガスを噴射するための酸素ノズルが壁を通って、浴の最も高い平面の下 に開口している冶金槽の場合は、カバー縁部開口部は、それぞれ酸素ノズルの上 方の部分に配置される。

バーナとして機能できる、あるいは、後燃焼作業の酸素含有ガスを導入するため の別のノズルを浴の最も高い平面の上方に槽壁を通して開口する場合は、これら のノズルを、槽の外縁方向のカバー縁部開口部に対して、移動することになる。

カバー縁部開口部は、より高い位置に配設した少なくとも一つの添加物質供給用 コンテナにコンベアバイブを介して通じているのが好適である。コンベアバイブ の中には、当該バイブを通る流れを制御するための閉塞停止部材を設ける。

本実施例において、カバーの中心に、高温廃ガスの排出および冶金槽に充填材を 充填するための開口部を設けるのが好適である。

発明を実施するための最良の形態 本発明の方法の一例および、本発明の冶金槽の実施例を、下記に図面を参照して 、詳述する。

第１図は、エネルギー最適化溶解精製装置（ＥＯＦ）の概略断面図である。この 種の装置は、ドイツ国特許出願公開番号（ＤＥ−ＯＳ）第３，７３５．１５０号 に詳細に記載されており、ここに、参照する。

第２図は、第１図の■−■に沿った横断面図である。

アセンブリの下部には、溶融浴１を入れる溶解・精製槽（冶金槽）３が設けられ ている。タッピング装置７は、槽３の底部５の中央に設けられている。球形の曲 線状の底部５から円筒形の櫂の壁部１１が垂直に延在する。槽の壁部１１の縁部 には、カバー９が設けられている。槽の壁部の下部１３を、すなわち、炉床部を 、レフラフトリ材で裏打ちし、溶融浴１を入れる。１３’は、下部１３の内側部 分であり、１５′は槽の壁部１１の上部１５の内側部分である。下部１３には上 部１５が隣接し、上部１５の壁厚の方が薄い。上部１５の上端部には、はぼ円錐 台形となるようにカバー９を隣接させて配置する。

槽壁の上部１５を水冷壁部材で形成する。カバー９の中心には、鋼のスクラップ 等の装填材２７を装填するためおよび槽３からの高温の廃ガスを排出させるため の通し開口部１７を設ける。底部５の反対側には、高温廃ガスが通過できる格子 材２１．２３．２５を有する、装填材２７を入れる装填材予熱器１９を、カバー ９に隣接させて設ける。装填材予熱器に関して、より詳しくは、ドイツ国特許出 願公開番号第（ＤＥ−ＯＳ）　３．７３５．１５０号があり、注目される。

溶解槽３には、浴の最も高い平面の下に、酸素を注入する浴中ノズル２９と、細 粒千秋の炭素のような固体材料を溶融浴１に注入する固体材料ノズル３１とをつ ける。さらに、溶融浴１の上方の部分には、バーナ３３と、熱交換器３９で予熱 された空気を注入する別のノズル３７に通じる環状導管３５とを設ける。

カバー９の縁部には外周に沿って、添加物質４３を供給するためのカバー縁部開 口部４１を分散させて配設される。カバーには、例えば、生石灰ＣａＯまたは、 生石灰と１０重量％までのマグネシア（ＭｇＯ）との混合物のような添加物質４ ３を粒状や粉状で供給するためのカバー縁部開口部を、４ないし１０個、カバー の縁部に、分散させて設けても良い。

図に示された構造では、６個の開口部４１が設けられている。ガス流、例えば、 窒素流を用いて、添加物質を、ノズル（図示されず）を通って、槽の壁部１１の 内面１５′　に対して吹きつけるようにすることができる。

また、カバー縁部開口部４１を、添加物質４３が接線に沿って槽の壁部の内面１ ５′　に対して吹きつけられるような配置で設けても良い。しかし、カバー縁部 開口部４１の各々に接続されたコンベアバイブ４５を介して、当該コンベアバイ ブよりも高い位置に配設された供給用コンテナ（図示されず）から、重力のみに よって添加物質４３を供給するのが、より好適である。図示された構造では、コ ンベアバイブ４５のカバー縁部開口部４１に接する部分は、垂直なので添加物質 は、槽の壁部の内面１５′　と１３’　を垂直に下方に流れる。コンベアバイブ のその部分の方向を変化させることでコンベア流が槽の中に入る方向を変化させ ることができる。コンベアパイプには、各々コントロール部材によって作動させ ることができる閉塞停止部材４７が設けられており、当該部材４７によって添加 物質の供給をコントロールすることができる。カバー縁部開口部から連続的にま たは断続的に供給される添加物質は、自重のために、内面１５’、１３’　に沿 って下方に動き底部５の上へと移動する。この場合、添加物質は一部が槽の内壁 面に密着したままになる。

添加物質を連続して供給することや、添加物質４３が内面１５’、１３’　に密 着することによって、溶解槽３の内部から槽の壁部１１への熱の移動を減らすた めに、障壁すなわち保護膜を形成する。このことは、水冷部材から成る槽の壁部 に関して、特に重要なことである。同量のエネルギー供給量で、熱損失が減るの で、溶融浴１の冶金処理のためにより大きい熱量が利用できる。

これによって、処理時間が短縮され、さらに、槽の壁部１１に対する熱負荷のレ ベルが下げられる。底部５に堆積した添加物質によっても底部５の一部に対して 、この効果が達成できる。

溶解槽には、その外周に分散させて、浴中ノズル２９を設け、当該ノズルを介し て溶融材に酸素を注入する。溶融鉄浴に含まれる珪素は、注入場所で二酸化珪素 に転化する。この二酸化珪素は、特に、比較的低し１温度で炉床部のクラッドす なわち、レフラフトリ材の主成分である酸化マグネシウムと高い親和力を有する 。従って、そのレフラフトリ材は強い化学作用を受ける。

本発明の方法によれば、好適には、酸素注入場所の上方で添加物質として石灰を 供給するので、酸素注入場所では二酸化珪素を中和するだけの十分な石灰力Ｓ存 在し、炉床部分でのレフラフトリ・ライニングの腐蝕が実質的に防げる。

槽に材料を装填する際に、添加物質を供給して形成された保護層によって、機械 的負荷からも炉の壁部や底部を守る。このことは、溶解アセンブリの上方に配設 された装填材予熱器から下方が開放されて落下する状態でスクラップのような断 片状の装填材を供給する溶解アセンブリ、すなわち、図示された種類の溶解アセ ンブリに関して特に、重要なことである。

添加物質４３は、粒状または粉状で供給され、粒の大きさは１７ｍｍより小さく し、少なくとも精製相の一時期に、より好ましくは、タッピング相の際に、また は、タッピング相の終わりにも供給される。

さらに、添加物質４３によって槽の壁部１１が望ましくない化学作用から守られ るので、このために槽の壁部１１の耐用年数が延長し、従って、溶解槽３の耐用 年数が延長する。

槽３の内面１５′　と１３′および底部５に障壁保護層を形成することによって 、通常では、タッピング相に続いて行わなければならない槽の壁部１１の保守ま たは修繕の作業をはぶ（ことができるようになる。溶解槽３の中に−かたまりの 材料２７を装填するときにあり得る槽の壁部に対する熱ショックは、障壁保護層 によって減る。

次に、一連の作業について述べる。

槽３のタッピングおよび装填後に、タッピング作業で溶解槽に残留した溶融材の 残留したものに対して、溶解作業の開始時に、浴中ノズル２９を介して、酸素を 注入する。この状態では、まだ低温の溶融浴１は、その温度が約１．０００〜１ ，２００℃に上がる。その際、Ｓｉが酸化されてＳｉＯ□になる第１回目の化学 反応が注入場所の周辺の部分で行われる。この化学反応が行われるとき、添加物 質４３から成る保護層によって、望ましくない腐蝕化学反応が槽の壁部の内面１ ５′　と１３′および底部５でおきるのを防ぐ。

溶解槽３に導入される装填物質２７が完全に融解して、スラグが十分形成される まで、酸素の注入と同時に、石灰運搬添加物質の供給を続ける。２８ｔの容量を 持つように設計された溶解槽３には、約３５分続く溶解精製作業に対して約１８ ００ｋｇの石灰が必要である。

約５０ｋｇ／分の供給速度でカバー縁部開口部４１から石灰を供給する。

産業上の利用可能性 溶解精製作業に達する溶融浴の最終温度は約２．０００℃である。格子部材２１ ，２３．２５上に運ばれた装填材を予熱するために、ノズル３７を介して注入さ れる高温の空気によって、後燃焼相の終了後に、溶解工程において発生した高温 のＣＯ含有ガスは、通し開口部１７を通って、装填材予熱器１９の方へと移動す る。

熱損失は溶解槽３において、特に、水冷部材で形成された槽の壁部１１の上部１ ５において発生する。達成された水冷部材でのエネルギー損失の値は、水冷壁面 積１ｍ２当り、約１０．０００ｋＪ／ｗｉｎである。カバー縁部開口部４１を通 って槽の壁部の内面１５′の上に添加物質４３を供給することによって、またそ の結果形成された障壁保護層によって、水冷部材への熱の伝導が減り、これによ ってエネルギー損失が減る。

国際調査報告 ｍａ“　””　ＰＣＴ／ＥＰ９０１０１９０２Ｓ＾　４１０３０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）流動可能な添加物質、特に石灰を溶融金属浴の冶金処理用の冶金溶解精製槽 に導入する方法であつて、当該方法は、少なくとも精製相の一時期に添加物質を 粒状や粉状にして、前記槽の内壁の表面に供給する方法において、カバーで閉じ られ、溶融金属浴を入れるためのレフラクトリ材の炉床を有し、当該炉床は当該 炉床に開口する精製ガスを注入するための浴中ノズルと、前記炉床の上方端部に 隣接する垂直槽壁とを有する前記槽を用いて、前記添加物質を前記槽の内壁面の 上部の外周に沿つて分散させて、当該内壁面に供給することを特徴とする冶金槽 内に流動可能な添加物質を導入する方法。 ２）前記添加物質を前記槽カバーの縁部に設けられた開口部を通して供給するこ とを特徴とする請求項１に記載の方法。 ３）前記開口部に接続されたコンベアバイブを用いて、重力の作用によつて、前 記カバー縁部開口部に、前記添加物質を供給することを特徴とする請求項２に記 載の方法。 ４）前記浴中ノズルの上方の各位置で前記添加物質を供給することを特徴とする 請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。 ５）タッピング相の際に、または終了時に前記槽内の内壁面にも、前記添加物質 （４３）を供給することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の方法 。 ６）前記供給される添加物質は、生石灰（ＣａＯ）を含む材料であることを特徴 とする請求項１ないし５のいずれかに記載の方法。 ７）前記供給される添加物質（４３）は、生石灰と１０重量％までのマグネシア （ＭｇＯ）との混合物であることを特徴とする請求項６に記載の方法。 ８）前記添加物質（４３）は前記槽の壁部（１３′，１５′）の接線に沿つて供 給されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の方法。 ９）溶融金属浴（１）を入れるレフラクトリ材の炉床（５，１３）と、当該炉床 の内壁面（１３）の上にあつて、前記浴の最も高い平面より上に配設された水冷 材で形成された垂直円筒状の槽の壁部（１５）と、さらに前記槽の壁部上に取付 けちれたカバー（９）を有する冶金槽であつて、前記カバー（９）は、当該カバ ーの外周縁部に分散させて設けられた添加物質（４３）を供給するためのカバー 縁部開口部（４１）を有し、かつ当該カバー縁部開口部が前記槽内壁面（１３′ ，１５′）に隣接する前記槽（３）の内部に開口していることを特徴とする冶金 槽。 １０）酸素含有ガスを注入する酸素ノズル（２９）は、前記浴の最も高い平面の 下で、前記槽の内部に開口していることを特徴とする請求項９に記載の冶金槽。 １１）前記カバー縁部開口部（４１）は、各々、前記酸素ノズル（２９）の上方 になる部分に配置されていることを特徴とする請求項９または１０に記載の冶金 槽。 １２）ノズル（３３，３７）は、前記槽壁部（１５）を通つて、前記浴の最も高 い平面の上方で、前記槽の内部に開口し、前記槽（３）の外縁部方向で、前記カ バー縁部開口部に関して変位することを特徴とする請求項９ないし１１のいずれ かに記載の冶金槽。 １３）前記カバー縁部開口部（４１）は、コンベアバイブを介して、少なくとも 一つの前記添加物質（４３）の供給用コンテナに通じており、かつ当該コンテナ の方が高い位置にあることを特徴とする請求項９ないし１２のいずれかに記載の 冶金槽。 １４）前記コンベアバイブ（４５）は、前記添加物質の供給を調節するための閉 止手段（４７）を有することを特徴とする請求項１３に記載の冶金槽。 １５）前記カバー（９）は、当該カバーの中心部に、高温の廃ガスを排出し、か つ、前記冶金槽に装填材を装填するための通し開口部（１７）を有することを特 徴とする請求項９ないし１４のいずれかに記載の冶金槽。 １６）槽（３）の上方に、前記冶金槽（３）の前記通し開口部（１７）に対応す る下部開口部を有する装填材予熱器（１９）を設け、前記下部開口部を通つて、 前記槽（３）から発生する高温の廃ガスを前記装填材予熱器（１９）に導くこと ができ、がつ、当該予熱器（１９）で加熱された前記装填材を前記冶金槽（３） に装填することができることを特徴とする請求項９ないし１５のいずれかに記載 の冶金槽（３）を含む冶金アセンブリ。