JPS58200984A - 鉱石融解電気炉 - 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】 本発明は一般的に、融解したスラグの中に埋め込まれた
電極によつて製錬工程が実施される鉱石融解電気炉に関
するものであシ、更に詳しくは、この種の炉、主として
フェロアロイ、特に酸化ニッケル鉱から７エロニツケル
を製造するための電気炉の融解浴に関するものである。

電気炉の浴は、底部および側壁部を成すライニングと、
金属ジャケットと、前記ジャケットとライニングとの間
に介在させられた密封層とによって構成されることは一
般に知られている。このような電気炉の浴は、スラグお
よび生成物を排出するための開口を備える。電気炉浴の
ライニングは強烈な熱作用に露出されるだけでなく、融
解スラグの生じる腐食作用も受ける。このような条件は
、フェロニッケルの還元性製錬の場合に典製的な高度に
腐食性の酸性融解スラグの作用からこれらのライニング
を防護することに関する特殊の問題を生じる。

通常融解スラグの存在において使用される電気炉ライニ
ングの抵抗を増進する目的で、これらのライニングはマ
グネサイト材料、特にマグネサイトまたはクロムマグネ
サイトの耐火レンガを使用して製造され（例えば１９６
７年、モスコー、′アスノープイ　メタルルギー”）“
冶金の本質”　、第１巻、第１部、？？−４コ頁）、ま
たはマグネサイト粉末と耐火粘土とから成る耐火物質を
もって製造される（１９３４年、７７月３１日発行、ソ
連発明者証第１０１１≠３７号）。　このよりなマグネ
サイト材料から成るライニングは、電気炉の比連的低い
比出力に耐えることはできるが、この比出力が７０〜’
１０　ＫＷ／ｒａ”の水準に達すると、これらのライニ
ングは、特に融解スラグの作用区域において、腐食のた
めに崩壊する。

ライニングの内側面上にスラグライニング被覆を凍結さ
せることを特徴とする、融解スラグの腐食作用から電気
炉を防販する種々の方法が知られている。このようなス
ラグ被覆の凍結は、冷却手段によってライニング内側面
から熱流を抽出することによって実施される。この原理
で作動する電気炉浴の種々の設計が知られている。

先行技術においては、融解スラグ域中のライニング耐火
性レンガ構造はとのライニングの内側面から比較的短距
離に取付けられた複数の作夛付は水冷要素を含み、この
水冷要素は通常ジャケット（／Ｖ７Ａ年ｒ月に日発行の
英国特願第１４ＡＩＩ４Ａ！０７号）またはコイル（ｌ
り７！年／７月ｊ日発行のソ連発明者赴第参り１０／２
号）を含む。このような浴においては、融解スラグ中の
ライニングの内側面は比較的厚いスラグライニング被覆
を発生する。しかしながら、ライニングの内側面に近接
して配置された作り付は水冷要素は、無統制な焼付を生
じる傾向があり、これに伴って浴中に水が進入し、その
結果完全な破壊を生じる。更に、このような電気炉浴の
中に水を循環させるための多数の人口と出口を備えるこ
とは、これらの浴の密封作業をきわめて困難にする。し
かしもし完全な密封が実施されなければ、空気の吸引の
故に、電気炉運転の経済効率ファクタが低下する傾向が
ある。また電気炉浴の設計を考察する場合、作シ付は水
冷要素を備えることは保守と修理に要する労働力と時ｔ
＆１」を大巾に増大することを考慮に入れなければなら
ない。

また、業界においては、炭素質耐火ブロックと、外部冷
却手段を備えた金属ジャケットと、とれらの間に介在さ
れた密封層とを使用して作られたライニングを含む、フ
ェロアロイ製錬用鉱石融解電気炉が公知である（ｌり７
を年、モスコー、論文集“鉄金属中央研究所情報誌”の
論文“フェロアロイ炉のライニング、第ｊシリーズ、第
−版、参照）前記の電気炉浴は本発明の主題に密接な関
連がある。これは設計と修理が比較的簡単であり、確実
に密封され、またライニングの内側面上に保腰スラグラ
イニング被覆を形成するためのすぐれた条件を与える。

しかしながら、この先行技術の浴ライニングの示す比較
的高い抵抗は、／　００−　／　２０　ＫＷ／ｌｎ”の
範囲の比出力までに過ぎない。その結果、電気炉の出力
を増大させることができず、従ってその効率を増大させ
ることができない。この浴は、炭素質耐火ブロックとし
て石炭ブロックを使用するものである。しかしながら、
計算と実験的調査データが示したように、所要の機械抵
抗を保りするゎ災ブロックの厚さを使用し、また密封層
としてどのような材料を使用しても、比出力水準が前記
範囲を超えれば、保護機能を与えるに十分な厚さのスラ
グライニング被覆を凍結させるために必要な熱流の抽出
が不可能となる。

本発明の主目的は、電気炉の高い比出力において保繰性
スラグライニングの形成を保証する外部冷却手段を備え
たライニングを有する鉱石融解電気炉を提供するにある
。

この主目的を達成するため、融解スラグの中に埋め込ま
れた電極によって製錬工程が実施される鉱石融解電気炉
浴において、炭素質耐火ブロックを使用したライジング
と、外部冷却手段を備えた金属ジャケット、それらの間
に介在された密封層とを含み、本発明によれば、融解ス
ラグ域において、炭素質耐火ブロックは黒鉛補強ブロッ
クから成り、このブロックから成り、こりブロックは、
このブロックと密封層との全熱抵抗が０．０７〜０．０
２一時・度／Ｋａａｌの範囲となる厚さとし、また浴ラ
イニングの下方部分は石炭ブロックから成るようにした
電気炉部が提供される。任意の要素の熱抵抗は、その要
素の厚さとその伝熱率との比であることは知られている
。実験的研究の示すように、融解スラグ域において前記
の全熱抵抗を有する黒鉛補強ブロックを使用すれば、保
護スラグライニング被覆を凍結するのに十分な熱流の抽
出が保証され、λ００〜Ｊ　００　ＫＷ／−またはこれ
以上の範囲の比出力を有する最も強力な近代的這気炉に
ついてもライニングの確実な防Ｈｆ成しうる。

同時に、前記の黒鉛補強ブロックと石炭ブロックとの組
合せが最適であることが判明した。これは、融解金属中
の石炭ブロックは、より高い抵抗水準を示し、更によい
ことには、融解スペース金縮少させ排出開口のパンチン
グによる労働力の消費を増大するスカルの形成を防止で
きるからである。

以下、本発明を図面に示す実施例について詳細に説明す
る。　　　　　　　　□ 図示の鉱石融解電気炉浴は、融解スラグ中に埋設された
電極をもって還元性電気Ｍ錬することによってフェロア
ロイを製造するだめのものである。

この浴は、底部ｌおよび側壁部コから成るライニングと
、金属ジャケット３と、それらの間に配置された密封層
弘とを含む。また前記の浴は金属ジャケットを外部から
冷却する手段！を備え、この手段は噴水システムの形状
に作られている。また浴壁は、スラグと金属のそれぞれ
の排出用の開口６と７を備えている。

浴ライニングは耐火ブロックから成り、融解スラグ域に
配置された側壁−の部分は、本発明によれば、黒鉛補強
耐火ブロックｊから成シ、また側壁部コの下部と底部ｌ
は石炭耐火ブロックタから成る。融解スラグ域の上方、
電気炉の天井の水準までの側壁コの上部は、例えばシャ
モット・レンガなどの任意適当な耐火性材料で構成する
ととができる。

黒鉛で補強された耐火ブロックｔの厚さは、所望の機械
的強さを保証すると同時に、これらのブロックと密封層
参の全体熱抵抗が０，０／−０，ＯＰｍ”時・Ｉｆ：／
　Ｋｃａｌの範囲となるように選ばれなければならない
、前記の範囲は、工業規模の鉱石融解実験テストの結果
と、電気炉中の温度分布、熱流およびスラグライニング
の厚さのコンピュータ計算とによって実証された。テス
ト結果の示すように、黒鉛補強耐火ブロックｔと密封層
参の全体熱抵抗がｏ、ｏｙｒｒｐ時・度／Ｋｃａｌを超
えると、金属ジャケット３の冷却速度がどのようであれ
、電気炉の比較的低い比出力においてさえも、その浴の
壁部は、酸性融解スラグの生じる腐食効果からライニン
グを確実に保賎するスラグライニング被覆を成さない。

これに対して、黒鉛補強耐火ブロックｔと密封層ヶの合
計熱抵抗がｏ、ｏｉ１時・度／Ｋｃａｌの範囲より低け
れば、スラグライニング被覆はスカルの形成を生じるほ
どの厚さであって、スラグ排出口ぶの穿孔を更に困難に
成し、また融解スペースの範囲を大巾に減少させること
が糺明された。

石炭耐火ブロックタの厚さは、通常のように、所要の機
械的強さと適当な断熱性とを保証する条件から決定され
る。このような条件は、電気炉の電極の径のＯ１２〜／
、３倍の範囲の、石炭耐火ブロック２の厚さをもって十
分に保証される。彷封層ｌの製造のためには、任意適当
な材料を使用することができ、例えば、シャモットの充
填、または石綿を含有するレンガ構造とすることができ
る。

しかし、電気炉浴の側壁部−の全体熱抵抗を低減するた
めには、より高い伝熱水準を示す材料、例えば炭素質ク
ラムを結合剤と混合することによりて作られる炭素質混
合物を使用することができる。

また密封層参の厚さは、金属ジャケット３と浴ライニン
グとの間に所望の密封度を生じるようにしなければなら
ない。

本発明による電気炉浴の前記の構造と、これを使用して
得られる結果とを下記の実施例によって説明する。

」ＬＬ 本発明は酸化ニッケル鉱からフエロニッケルヲ製錬する
ための工業用電気炉において実施された。

この電気炉はりＭＷの定格電力と２０ｍ”の底部面積と
を有し、径θ、ｔｍの３本の電極を備えていた。

融解スラグ域の下方の電気炉浴の２イニングは、ｊＫｏ
ａｌ、ｚｆｎ時・度の伝熱性−と、０．−３．または電
極の径に等しい厚さを有する石炭ブロックタから作られ
た。石炭ブロックタの上方の融解スラグ域の壁部コは、
ｏ３．　、または電極の径のｏ、ｒ倍に等しい厚さの黒
鉛補強耐火ブロックｔで作成される。

これらのブロックは＃　Ｋ　ｃ＋ａｌ／ｍ時・度の伝熱
性を有していた。金属ジャケット３とライニングの間の
密封層ヶはシャモット・クラムで作られた。この密封層
は０．０　ｒｒｎの厚さと、／、／　Ｋｃａｌ　／ｒｄ
’時・度の伝熱率を有していた。黒鉛補強プロｙｌｌ−
ノと密封層参の全体熱抵抗はｏ、ｏ　ｒり♂・時・ｑ　
／Ｋ　ｃａｌに等しかった。炉の天井水準までの側壁部
２の上部は、黒鉛補強ブロックｔと同一厚さのシャモッ
トレンガｌθで作られていた。

この電気炉のテストは、１７ｊ〜ｊ　ｊＯＫＷ／　ｒｎ
’の比出力で６ケ月間実施された。

この電気炉の操作は正常製造モードで進行し、その間、
労力消費率とスラグ放出に要する時間は通常であった。

テスト中、毎月、融解生成物を排出し、ライニングの検
査を実施した。ｊ〜／コ龍厚さのスラグライニング被覆
が形成され、スカルは現われなかった。

氾 テストを例１と閤−の電気炉の中で実施した。

しかしながら、黒鉛補強ブロックｔの厚さは０．１２ｍ
に減少され、また密封層グは炭素質材料から成り、０．
０２ｍの厚さを有していた。この炭素質材料は、黒鉛製
造廃棄物から生じた０、３〜Ｊａｍサイズの黒鉛クラム
ｒｚ重量優と、アントラセン油ｌＳチとで作られた。こ
の炭素質材料はＪＫｃａｌ／ｍ。

時・度の伝熱率を示した。黒鉛補強耐火ブロックｊと密
封層ヶとの全熱抵抗は０．０　／　／−・時・度／Ｋｅ
ａｌに達した。

この電気炉のテストは例／と同様にして、ｚケガ間、／
７ｊ〜Ｊ　ｊ　ＯＫＷ／ｍ”の比出力で実施した。

この電気炉の操作は、正常製造モードで進行し、その間
、労働力消費量とスラグ排出時間は通常であった。

ライニングの検査は、厚さ５〜３０ｍのスラグライニン
グ被覆の確実な形成をボした。スカル形成の初段階が認
められた。

ｊユ 定格電力ψｔＭＷの工業用電気炉において本発明を実施
した。この炉はコｏｏｖｎ”の面積の底部を有し、それ
ぞれ直径１．２ｍのぶ本の電極を備えていた。この炉は
フェロニッケルの製造用のものでありた。

電気炉浴のライニングは炭嵩質耐火ブロックから成シ、
底部ｌと、融解金属の高さに応じてｏ、ｔｍの水準、即
ち電極径のＯ０！の水準までの側壁は、厚さ／、Ａｍｓ
即ち電極径の１．３３の厚さを有しまたｊ　Ｋｅａｌ　
７ｍ・時・度の伝熱率を有する石炭ブロックタで作られ
た。融解スラグ域の石灰ブロックタ上方の、１４ｍ即ち
電極径の／、１倍に等しい側壁部コは、厚さ０．ｊ　ｊ
　ｍ　ｓ伝熱率ＪｊＫｃａｌ／ｍ　・時・度の黒鉛補強
ブロックｒで作られていた。金属ジャケット３とライニ
ングとの間の密封層グは例λに述べたものと同様の炭素
質材料から成り、この材料はＪＫｃａｌ／ｍ・時・度の
伝熱率と０，１ｍの厚さとを有していた。黒鉛補強ブロ
ックｔと密封層びとの全熱抵抗は０．Ｏｊ　ｊ　ｍ”・
時・度／Ｋｃａｌに達した。黒鉛補強ブロックを上方の
電気炉天井水準までの側壁部は、黒鉛補強ブロックｔと
同一厚さのシャモットレンガ１０で作られていた。

このような浴を有する電気炉は参年間、２イニングの補
修を行なうことなく、ｌＩｒθ〜−一〇ＫＷ／ｍ”の化
生出力で、確実な信頼できる性能を示した。

融解スラグ域中のスラグライニング被覆はに闘でありだ
。

本発明の詳細な説明から分かるように、融解スラグの存
在において作動する電気炉浴において本発明を使用すれ
ば、浴のライニングの壁間上に、融解スラグの腐食作用
からライニングを防護するに足る厚さのスラグライニン
グ被覆を形成することができる。このようなスラグ被覆
は、炉の高い比出力において２イニング上に確実に、信
頼可能に形成され、これは炉の生産量を増大させ、従っ
てまたその効率を増大させる。同時に、前記の説明から
明らかなように、本発明による電気炉の浴は比較的簡単
な設計であって、冷却システムなしで作動する通常の電
気炉浴と著しく相違していない。このことは、保守の便
利さを与え、また保守のための労働力と時間を低め水準
に保つ。

【図面の簡単な説明】

付図は本発明による鉱石融解電気炉浴の断面図である。 ｌ・・・底部、　コ・・・側壁部、　参・・・密封層、
　ｊ・・・黒鉛補強耐火プ田ツク、　？・・・石灰耐火
ブロック。 出願人代理人　　堵　股　　　清 第１頁の続き ０発　明　者　セルゲイ・グリゴリエウイツチ　０発・
ミトツエフ ソビエト連邦ボブゲスコニ・ゴ ロワネフスコボ・ライオナ・キ ロボグラドスコイ・オープラス チ・ウーリツツア・ピロゴワ１０発 力一べ−３７ ０発　明　者　ミハイル・ザルマノウィッチ・ジボフ ソビエト連邦しニングラード・ プロスペクト・エンゲルサ２８力　＠発−べ−１０７ ０発　明　者　ポリス・ベニライアノウィッチ・ペルツ ソビエト連邦モスクワ・ウーリ ツツア・レスチャ６３／４３カーベ １５７ 明　者　アレクサンドル・ニコラエウイツチ・ポポフ ソビエト連邦モスクワ・ウーリ ツツア・マルシャラ・チモシエ ノコ２８カーベー５８ 明　者　ウラジミール・ルポウイツチ・ロゼンベルグ ソビエト連邦モスクワ・レニン グラ−トスキー・プロスペクト ５９カーベー２７ 明　者　アレクサンドル・エゴロウイッチ・プロチキン ソビエト連邦ボブゲスコニ・ゴ ロワネフスコボ・ライオナ・キ ロボグラドスコイ・オープラス チ・ポチトウイ・ペレウロク１ カーベー１ ０発　明　者　ユリ−・アレクセーエウィッチ・ロマネ
ンコフ ソビエト連邦しニングラード・ スベトラノフスキー０プロスペ シト６６カーベー１３１ ０発　明　者　ポリス・ピョートロウィッチ・オニスチ
ン ソビエト連邦しニングラード・ ナベレズナヤ・レキ・フオツク ンキ５０カーベー４４

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 炭素質耐火ブロックを使用したライニングと、外部冷却
   手段を備えた金属ジャケットと、それらの間に介在され
   た密封層とを含み、解確スラグ域中のライニングの側壁
   部（コ）は黒鉛補強耐火ブロック（ｒ）から成シ、との
   ブロックＣ１）は、このブロック＜１＞と密封層（りと
   の全熱抵抗が０．０／乃至０，０り♂時・度／　Ｋｃａ
   ｌの範囲となる厚さとし、また融解スラグ域下方のライ
   ニングの側壁部（コ）と底部（１）は石炭耐火ブロック
   （り）から成ることを特徴とする融解スラグ中に埋め込
   まれた電極によつて製錬工程を実施する鉱石融解電気炉
   。