JPS59113111A

JPS59113111A - 金属製造方法及びその装置

Info

Publication number: JPS59113111A
Application number: JP58232190A
Authority: JP
Inventors: バルダ−・ルクシヤイダ−; パウル・ミユルナ−; ビルヘルム・シツフア−; アロイス・ロイトゲ−プ
Original assignee: Voestalpine AG; Voest AG
Current assignee: Voestalpine AG; Voest AG
Priority date: 1982-12-07
Filing date: 1983-12-07
Publication date: 1984-06-29
Also published as: JPH0256407B2; EP0115756B1; NO834484L; EP0115756A1; US4617671A; FI834416A; ES8506101A1; DD215583A5; ATA444582A; US4533385A; AT375960B; PT77770B; ZA839054B; DE3366331D1; PT77770A; ES527834A0; FI834416A0; AU2210283A

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】この発明は金属酸化物含有原材料から金属、特に、銑鉄
、鋼予備材料あるいは鉄合金等の金属を′ｇ１造する方
法及びその装置に関し、詳しくは、」二記原材料を炉体
内でその頂部から底部に向けて設けられた少なくとも１
つのプラズマバーナにより溶融せしめるようにしたもの
である。

使用時に現われる集塊を低減せしめつつ微粒状鉱石を液
状金属に加工するには、予備集塊作用が要求される。も
し、例えば、通常、溶鉱炉あるいは電気還元炉において
行なわれるのであるが、微粒状鉱石を還元するとともに
液状金属に溶融するｔこは、製造物を出来る限ｌ）経済
的１こ得かつ燃料消費を出来る限り低くして操作を良好
に簡略化するために、当該鉱石を焼結、小球状化、ある
いは練成によりぶつぶつ状にせしめることが必要である
。

このことは、また、元来電気還元炉で溶融される鉄合金
（ＦｅＣｒＳＦｅＭｎ、ＦｅＷ、ＦｅＮｉ、ＦｅＳｉ、
・・・・・・）を製造する場合も同様である。

これ等の公知の方法の不都合は種々あるが、とりわけ、
溶融および還元処理を行なう前に鉱石の処理に対して高
度な技術および高価な費用が必要とされ、かつ、処理時
間が可成り長いということである。

オーストラリア国特、許第２５７　＋　９６４号により
、電気アークプラズマにより金属酸化物を還元するため
に初めて確立された方法が知られている。

このプラズマアークは器体に垂直状に配列されたプラズ
マバーナと溶鉱炉の底部に配列された底側電極との開に
生起せしめられる。

金属酸化物の還元はスラグ層内で溶融酸化物を炭化水素
ガス含有電気プラズマアークに付すとともに、この溶融
酸化物を炭化水素ガスの分解物により還元せしめること
により行なわれる。

この公知の方法は、プラズマジェットの軸と垂直方向に
最も強い熱の放射が生じるので、該プラズマジェットか
ら放射される熱エネルギーが当該炉体ライニングに大ト
な負荷をかけるという不都合がある。そして、この方法
は、一方では炉のキャンペーンが短い、即ち、耐火性ラ
イニングの１つの煉瓦積みから次の煉瓦積みまでの操作
時間が短く、能力、供給エネルギーの利用効率が低く、
よって、該熱の大部分が溶融工程中に分散することなく
炉体煉瓦に吸収されるからである。

この発明の目的は、炉体煉瓦を、プラズマジェットによ
り惹起される非常に強い熱負荷から保護するとともに、
プラズマバーナにより供給された工３− ネルギーを出来る限り多量の微粒状鉱石の溶融および還
元に利用せしめ得るようにした、銑鉄および鉄合金と同
様の、銑鉄および液状金属を製造することのできる方法
およびその方法を実施するための装置を提供することに
ある。

さらには、使用する原材料、即ち、使用する微粒状鉱石
の予備集塊作用が除去され、よって、それに関連する余
分な費用が削減せしめられる。

この発明の目的は、以下の特徴的な技術的事項の組合せ
により達成される。

原材料を微粒体形態で上記炉体の頂部からプラズマジェ
ットと平行に装入して該プラズマジェットの周囲を包囲
せしめ、酸素含有ガスおよびカーボンを上記炉体の底部から溶融
物を通過せしめて吹込み、上記炉体内で上記プラズマジェットの全長および周部に
供給される粒状原材料の流体を包囲して発泡スラグを形
成せしめることから構成される。

発泡スラグはプラズマジェットから入来する熱放射に対
して炉体煉瓦の有効な保護を行なう。使−４＝用される微粒状原材料によりプラズマジェットを被覆す
ることは、プラズマジェットの熱放射の理想的な利用を
許容せしめる。底部からのカーボンの吹込みは該カーボ
ンの消散を防止する。底部から酸素含有ガスを供給する
ことにより、酸素による電極が早く消損することを防止
する。

この発明の好ましい実施例では、粒状原材料の供給は、
該粒状原材料を溶融せしめた後に停止上され、それと同
時に、該溶融物を通過せしめて酸素含有ガスおよび／又
はカーボンのみが底部から吹込まれる。

上述のこの発明の方法を実施するｔこめの装置は、耐火
状に裏張りされた炉体、該炉体の底部に対向電極を設け
るとともに該炉体の頂部から底部に向けて設けたプラズ
マバーナを備えた金属製造装置において、上記プラズマバーナ９の周部をジャケットで包囲せしめ
て該プラズマバーナの周部を包囲する微粒状原材料用の
供給空間を形成するとともに、−１−記炉体の底部に酸
素含有ガスおよびカーボンの供船用７ズル好ましくはジ
ャケットノズルを設けたことを特徴とするものである。

次に、この発明の一実施例を添イ」図面とともに説明す
る。

図面において、冶金炉体２の外側金属ノヤケット１に耐
火性ライニング３が設けられている。この炉体２は蓋体
４で閉じられ、該蓋体４はまた耐火状に裏張りされてい
る。そして、蓋体４に排ガスダクト５が接続されている
。炉体の下方部６は実質的に垂直筒状炉体部分７に連続
している。炉体２内の中心に配列された垂直プラズマバ
ーナ９が該炉体２の蓋体４を貫通して炉内部８に突出し
ている。炉体２の底部１０の中央に、また、」二記プラ
ズマバーナ９に対する底側電極１１が挿入されている。

プラズマバーナ９の周部がンヤケット１２により包囲さ
れて、該プラズマバーナ９を包囲する環状空間１３が形
成されかつ炉底部１０に向けて開かれている。この環状
空間１３はまた当該プラズマバーナの周部を包囲する粒
状原材料用の数個のトップ吹込ランスを設けるようにし
てもよい。炉体２の底部１０内に、好ましくはジャケッ
トノズルとして形成された底側ノズル１４が設けられ、
該ノズル１４を介して酸素および／又はカーボンが当該
炉体２の内部８に吹込まれる。

炉底部６に、スラグ注出穴１５と金属注出穴１６とが設
けられている。炉体２内に存在するスラグは符号１７で
示され、溶融金属は符号１８で示され、プラズマジェッ
トは符号１９で示される。プラズマジェットを包囲する
原材料さやは符号２０で示される。

以下に、−に記装置の銑鉄製造時の動作を詳細に説明す
る。

粉状鉱石お上びスラグ形成剤の初期装入が環状空間（あ
るいは随意選択的に設けられたトップ吹込ランス）を介
して行なわれる。その後、プラズマアーク１９が（プラ
ズマアーク艮を適宜に調整するため）垂直方向に可動と
されたプラズマバーナ９と水冷式底側電極１１間に生起
せしめられる。

そして、所望であるならば粉状石炭と混合された７− 装入材料はプラズマアーク１９から放射された熱により
溶融せしめられるとともに、それと同時に吹込まれた還
元ガスにより還元される。

金属溜め１８およびスラグ層１７を形成した後、酸素お
よび／又はカーボンがスラグ形成を開始するために頂部
および底部の両者から環状空間１３（あるいはトップ吹
込ランス）、底側ノズルを介しで噴射されて装入材料お
よび還元がガスに添加される。

スラグ形成は、当該スラグ内に十分なＦｅＯ含量および
炭素元素あるいは炭素飽和金属スプラッシュの形態での
カーボン含量が存在する場合にのみ可能である。この場
合、カーボンおよび酸化鉄の酸素が反応して一酸化炭素
を生成する。このガス生成はスラグを膨張あるいは発泡
せしめる。さらに、スラグの形成には、十分なスラグの
高さおよび適宜なスラグ粘性が必要とされる。

このようにして、カーボンは還元、加熱（酸素と一緒に
燃焼）、および発泡に供せられる。

溶融相を越えると、粉状鉱石の供給が停止され５５− ８− る一方、酸素もよび／又はカーボンの底側ノズル１４か
らの噴出は続行される。その後、最終の還元相において
、一方では所望の注出温度および他方ではスラグ１７内
の可成り過剰なカーボンのため金属酸化物の低含量を得
る工程が導入される。

その後、スラグ注出穴１５からスラグが排出されるとと
もに金属注出穴１６から金属が排出される。

この発明による方法によれば、溶融相と最終還元相とが
相違したものとされる。したがって、スラブ組成もまた
可変とされる。以下に、塩基性ライニング還元反応器に
おいて約２％のカーボンを含む銑鉄と同類の金属液体を
製造した際の溶融および仕］二溶融相におけるスラグ分
析データを示す。

溶融相におけるスラグ組成：３　（１−３５％　ＦｅＯ＋Ｆｅ３０４４０−４５％　
ＣａＯ＋Ｍｎ０１５〜２０％　ＳｉＯ２残余は、主に、Ｐ２Ｏ５、ＡＪ？、２０３、ＭｇＯであ
った。

最終溶融相におけるスラグ組成：１０〜１５％　スラグ中の総鉄含量（大部分がＦｅＯの
形態で酸素と結合された鉄）５０−５５％　ＣａＯ＋ＭｎＯ２０〜２５％　ＳｉＯ２残余は主にＰ２Ｏ５、Ａ、１２２０３、ＭｇＯであった
。

プラズマバーナ９からの供給電子エネルギーに加えて、
所要のエネルギーの大部分がカーボンおよび酸素の形態
で（カーボンが酸素を介して燃焼した結果のエネルギー
）供給され、よって、適宜な価格でかつ高融点の合金、
特に、高融点の鉄合金を製造することができる。

スラグの形成に関する上述の基本的な思想は鉄合金の製
造に対しても同様である。しかるに、この場合には、鉄
酸化物含量が低下する一方、その他のＭｎ、Ｃｒ、Ｗの
酸化物含量が増大する。

プラズマバーナ９により生起せしめられた高温度とする
ことは特に主に溶融相において有利なものである。注湯
後に溶炉２内に金属溜め１８が残存するのであれば、そ
れは炉操作を出来る限り経済的に行なうのに適している
。；新たな原料装入時に、プラズマバーナ９のエネルギ
ー供給が追加されるとともに、（底部および頂部の両者
から）カーボンおよび／又は酸素の吹込みが即座に開始
される。

この発明に係る方法によれば、プラズマジェット１９に
より供給されるエネルギーを理想的に利用し得、かつ炉
のライニングを多量に節約し得る利点に加えて、クリア
カット方式フンダクトにより、（プラズマバーナ９によ
る適宜なエネルギー供給、並びに加熱、還元および発泡
ガスの吹入れにより）排ガス量を出来る限り低く維持せ
しめるようにする利点かある。加熱タト〃スは使用する
鉱石を予備加熱および／又は部分的に予備還元するのに
用いることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の溶融金属製造用類の構成
を説明するための断面図である。１・・・外側ジャケット、　　２・・・炉体、　　３・
・・耐火１１− 性ライニング、　　４・・・蓋体、　　５・・・排ガス
ダクト、９・・・プラズマバーナ、　　１１・・・底側
電極、　　１２・・・ジャケット、　　１３・・・環状
空間、　　１４・・・底側ノズル、　　１５・・・スラ
グ注出穴、　　１６・・・金属注出穴、　　１７・・・
発泡スラグ、　　１８・・・溶融金属、１９・・・プラ
ズマジェット、　２０・・・原材料さや。特許出願人　ホエストーアルピン・アクチェンゲゼルシ
ャフト代理　人　弁理士前　山　葆　外１名１２−

Claims

【特許請求の範囲】

（１）炉体内において金属酸化物含有原材料を頂部から
底部に向けられた少なくとも１つのプラズマバーナによ
り溶融せしめて金属を製造するにあたり、原材料を微粒体形態で上記炉体の頂部からプラズマジェ
ットと平行に装入して該プラズマジェットの周囲を包囲
せしめ、酸素含有ガスおよびカーボンを上記炉体の底部から溶融
物を通過せしめて吹込み、上記炉体内で上記プラズマジェットの全長および周部に
供給される粒状原材料の流体を包囲して発泡スラグを形
成せしめることを特徴とする方法。
（２）上記粒状原材料の供給を該微粒状原材料の溶融後
に停止せしめるとともに、炉体底部から溶融物を通過さ
せて酸素含有ガスおよび／又はカーボンを吹込むように
した特許請求の範囲第２項に記載の方法。
（３）耐火性の裏張りされた炉体、該炉体の底部に配列
された対向電極と一緒に該炉体の頂部から底部に向けて
設けられたプラズマバーナを備えた金属製造装置におい
て、上記プラズマバーナの周部をジャケットで包囲せしめて
該プラズマバーナの周部を包囲する微粒状原材料用供給
空間を形成するとともに、上記炉体の底部に酸素含有ガ
スおよびカーボンの供給用ノズルを設けたことを特徴と
する装置。
（４）上記供給空間を、上記プラズマバーナの周部を包
囲する複数の吹込ランスで形成せしめた特許請求の範囲
第３項に記載の装置。