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課題

金属の溶解または精錬に使用される誘導炉、特に、製鋼に使用される誘導炉を提供する。

解決手段

耐火材料裏張りされた炉殻からなる誘導加熱炉であって、該炉が少なくとも炉壁炉床を有し、該炉床には少なくとも一つの誘導加熱器が配置され、該誘導加熱器が部を通して炉の内部と連係し、該喉部の長さが少なくとも誘導加熱器の有効長さの実質部分であることを特徴とする誘導加熱炉。

概要

背景

概要

金属の溶解または精錬に使用される誘導炉、特に、製鋼に使用される誘導炉を提供する。耐火材料裏張りされた炉殻からなる誘導加熱炉であって、該炉が少なくとも炉壁炉床を有し、該炉床には少なくとも一つの誘導加熱器が配置され、該誘導加熱器が部を通して炉の内部と連係し、該喉部の長さが少なくとも誘導加熱器の有効長さの実質部分であることを特徴とする誘導加熱炉。

目的

[発明の課題]
上述した問題の幾つかを、少なくとも、部分的に解決する、流路型誘導加熱炉に対する喉部を提供する

効果

実績

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請求項1

耐火材料裏張りされた炉殻を有する誘導加熱炉であって、該炉が少なくとも炉壁炉床を有し、該炉床には少なくとも一つの誘導加熱器が配置され、該誘導加熱器が部を通して炉の内部と連係し、該喉部の長さが少なくとも誘導加熱器の有効長さの実質部分であることを特徴とする誘導加熱炉。

請求項2

耐火材料で裏張りされた炉殻を有する誘導加熱炉であって、該炉が少なくとも炉壁と炉床を有し、該炉床には少なくとも一つの誘導加熱器が配置され、該誘導加熱器が喉部を通して炉の内部と連係し、該喉部の長さが少なくとも誘導加熱器の有効長さの半分を越えていることを特徴とする誘導加熱炉。

請求項3

耐火材料で裏張りされた炉殻を有する誘導加熱炉であって、該炉が少なくとも炉壁と炉床を有し、該炉床には少なくとも一つの誘導加熱器が配置され、該誘導加熱器が喉部を通して炉の内部と連係し、該誘導加熱器が少なくとも誘導加熱器の有効長さの実質部分と連係していることを特徴とする誘導加熱炉。

請求項4

耐火材料で裏張りされた炉殻を有する誘導加熱炉であって、該炉が少なくとも炉壁と炉床を有し、該炉床には少なくとも一つの誘導加熱器が配置され、該誘導加熱器が喉部を通して炉の内部と連係し、そして、該喉部の幅が誘導加熱器流路の幅の3倍以下であることを特徴とする誘導加熱炉。

請求項5

耐火材料で裏張りされた炉殻を有する誘導加熱炉であって、該炉が少なくとも炉壁と炉床を有し、該炉床には少なくとも一つの誘導加熱器が配置され、該誘導加熱器が喉部を通して炉の内部と連係し、そして、該喉部の深さが、実質的に同じプロセスのために使用される通常の誘導加熱炉の喉部の深さより実質的に深いことを特徴とする誘導加熱炉。

請求項6

耐火材料で裏張りされた炉殻を有する誘導加熱炉であって、該炉が少なくとも炉壁と炉床を有し、該炉床には少なくとも一つの誘導加熱器が配置され、該誘導加熱器が喉部を通して炉の内部と連係し、該内部が少なくとも部分的に溶融金属で満たされ、そして、炉中における溶融金属のレベルが、実質的に同じプロセスのために使用される通常の誘導加熱炉における溶融金属のレベルより実質的に低いことを特徴とする誘導加熱炉。

請求項7

請求項1〜6のいずれか1項に記載の炉であって、該炉は、流路型の炉で、金属の溶解又は精錬に使用され、少なくとも一つの装入物装入口と、少なくとも一つの栓口を備え、かつ、少なくとも一つのガスバーナーを備えていることを特徴とする誘導加熱炉。

請求項8

請求項1〜7のいずれか1項に記載の炉であって、該炉は、鋼製造に使用され、そして、鉄含有装入物のため少なくとも一つの装入口を備えることを特徴とする誘導加熱炉。

請求項9

請求項1〜7のいずれか1項に記載の炉であって、該炉は、鋼製造に使用され、そして、鉄含有装入物及び還元材のため少なくとも一つの装入口を備えることを特徴とする誘導加熱炉。

請求項10

請求項7〜9のいずれか1項に記載の炉であって、上記装入物はスクラップ金属、還元材、及び、他の生原料を含むことを特徴とする誘導加熱炉。

請求項11

請求項1〜10のいずれか1項に記載の炉であって、上記喉部は、誘導加熱器の中心部の上に実質的に配置される少なくとも一つの隔壁を備え、該隔壁は喉部の側壁組付けられ、そして、使用時には、喉部を通る溶融金属の流れを方向付けることを特徴とする誘導加熱炉。

請求項12

請求項11に記載の炉において、複数の隔壁が喉部に離れて空間を形成して配置されていることを特徴とする誘導加熱炉。

請求項13

請求項11又は12に記載の炉であって、各隔壁がくさび形状であり、そして、該くさびが、喉部において、誘導加熱器の中心部に向かうくさびの頂上をもって配置されていることを特徴とする誘導加熱炉。

請求項14

請求項11〜13のいずれか1項に記載の炉であって、少なくとも一つの隔壁の少なくとも一部分が、炉中の溶融金属レベルの上方において、作用的に伸びていることを特徴とする誘導加熱炉。

請求項15

請求項11〜14のいずれか1項に記載の炉であって、少なくとも一つの上記隔壁が、その中を通る冷却管を備えていることを特徴とする誘導加熱炉。

請求項16

請求項1〜6のいずれか1項に記載の炉であって、上記喉部が少なくとも二つの溶融金属輸送流路からなり、第一流路は誘導加熱器上部の溶融浴の第一部分と連係し、第二流路は溶融浴の第一部分から離れた溶融浴の第二部分と連係していることを特徴とする誘導加熱炉。

請求項17

請求項16に記載の炉であって、喉部が少なくとも三つの溶融金属輸送流路からなり、第三流路は溶融浴の第一部分から離れた溶融浴の一部分と連係し、そして、溶融浴の第一部分は、溶融浴の第二部分と第三部分の間に位置していることを特徴とする誘導加熱炉。

請求項18

請求項16又は17に記載の炉であって、第一流路の作用的上端部がマニホルドを備え、該マニホルドが複数のマニホルド通路と結合され、該通路が溶融浴の第一部分の作用的上部領域と連係していることを特徴とする誘導加熱炉。

請求項19

請求項18に記載の炉であって、前記通路が炉床の盛り上がり部分を通して伸びていることを特徴とする誘導加熱炉。

請求項20

請求項16〜19のいずれか1項に記載の炉であって、第一流路が、溶融金属を誘導加熱器から溶融浴へ効率的に運び、そして、第二流路が、溶融金属を溶融浴から誘導加熱器へ効率的に輸送することを特徴とする誘導加熱炉。

請求項21

請求項17〜19のいずれか1項に記載の炉であって、第一流路が、溶融金属を誘導加熱器から溶融浴へ効率的に運び、そして、第二流路及び第三流路が、溶融金属を溶融浴から誘導加熱器へ効率的に輸送することを特徴とする誘導加熱炉。

請求項22

請求項17〜19のいずれか1項に記載の炉であって、第一流路が、溶融金属を溶融浴から誘導加熱器へ効率的に運び、そして、第二流路及び第三流路が、溶融金属を誘導加熱器から溶融浴へ効率的に輸送することを特徴とする誘導加熱炉。

請求項23

請求項16に記載の炉であって、第二流路の作用的上端部がマニホルドを備え、そして、該マニホルドが複数のマニホルド通路と結合され、該通路が溶融浴の第二部分の作用的上部領域と連係していることを特徴とする誘導加熱炉。

請求項24

請求項17に記載の炉であって、第二流路の作用的上端部がマニホルドを備え、そして、第三流路の作用的上端部がマニホルドを備え、該第二流路及び第三流路のマニホルドが複数のマニホルド通路と結合され、第二流路の通路が溶融浴の第二部分の作用的上部領域と連係し、そして、第三流路の通路が溶融浴の第三部分の作用的上部領域と連係していることを特徴とする誘導加熱炉。

請求項25

請求項23に記載の炉であって、第一流路が、溶融金属を溶融浴から誘導加熱器へ効率的に運び、そして、第二流路が、溶融金属を誘導加熱器から溶融金属浴へ効率的に輸送することを特徴とする誘導加熱炉。

請求項26

請求項24に記載の炉であって、第一流路が、溶融金属を溶融浴から誘導加熱器へ効率的に運び、そして、第二流路及び第三流路が、溶融金属を誘導加熱器から溶融金属浴へ効率的に輸送することを特徴とする誘導加熱炉。

請求項27

請求項23〜26のいずれか1項に記載の炉であって、上記通路が、炉床の盛り上がり部分を通して伸びていることを特徴とする誘導加熱炉。

請求項28

請求項23〜26のいずれか1項に記載の炉であって、上記喉部が、溶融金属流路のための冷却手段を備えていることを特徴とする誘導加熱炉。

請求項29

実質的にここに記載され、そして、図面を参照する炉。

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0001

[発明の技術分野]
本発明は、金属の溶解又は精錬に使用される誘導炉、特に、製鋼に使用される誘導炉に関するものである。

0002

[発明の背景
近年、製鋼産業においては、伝統的な溶鉱炉製鋼炉工程に比較して著しく異なる新製鋼プロセスを開発しようとする動きがある。

0003

伝統的な上記工程において、鋼は、基本的には、二つの段階を経て製造される。溶鉱炉で行う第一の段階で、鉄酸化物銑鉄還元される。製鋼炉で行う第二の段階では、炭素及びマンガンのような元素が、特定のレベルまで制御され、そして、シリコン硫黄及びリンのような元素が、殆んど除去される。製鋼炉は、塩基性酸素炉及び塩基性電弧炉のような炉を含む。

0004

伝統的な製鋼方法に係る問題の一つは、プロセスの二つの段階の間において、液状の鉄を輸送する必要があるということである。この輸送は、基盤施設整備に、多額の資本投資を必要とし、また、それには、液状の鉄を輸送することに関連する危険性を伴う。また、伝統的な方法は、環境的に優しくないガス放散と関連している。

0005

この分野における著しい発展は、鉄含有装入物装入され、粗鋼を製造する流路(channel)型誘導炉の開発である。これは、米国特許第5411570号、及び、PCT/EP97/01999とPCT/IB99/01334の特許出願に記載されている形式のプロセスである。

0006

この炉は、流路型誘導炉で、耐火性材料裏張りされた外殻から構成されている。供給原料、即ち、鉄含有鉱石及び炭素質還元剤が、炉の側面に存在する開口から装入され、そして、その後、炭素質還元剤と鉱石の混合物が加熱された時に形成される種々のガス燃焼と、特定の条件下では、付加的な燃料の燃焼とによって加熱される。

0007

金属浴の底部に位置する誘導加熱器は、装入物を更に加熱し、溶融して液状スラグと金属を形成することを繰返す炉中の液状金属を加熱する。これらの加熱器は、通常の様式で炉に取り付けられている。このことは、炉が、その外殻に適切な開口を有するとともに、開口の周囲に、誘導加熱器の補助フランジを外殻のフランジボルト締めするためのフランジを有していることを意味する。炉と誘導加熱器の両方は、耐火性材料で裏張りされている。

0008

炉において、誘導加熱器の開口の回りの炉を裏張りする耐火性材料の厚さは、誘導加熱器への入り口、即ち、“部”の深さを決定する。

0009

溶融金属は、喉部を通り誘導加熱器の中に流れ込み、そして、また、喉部を通り誘導加熱器から流出する。誘導加熱器の内部表面に最も近接する金属が加熱される。このことは、より低温の金属が、外側にある誘導加熱器の流路に流れ込み、そして、その流路の内側に向かって通過する間に加熱されることを意味する。溶融金属の流れは、高温の金属と低温の金属の間における比重の違いによって起こされる。電磁気力が、この効果に加わり、溶融金属の流れの態様を変えることになる。

0010

既知の流路型誘導加熱器は、電気コイル周りの耐火性材料に形成された流路を備える耐火性炉体に組み込まれた電気コイルから構成される型式のものである。そのコイルは、耐火性材料、水冷パネル、及び、空気間隙によって、流路から分離されている。炉床上の耐火材料の結合深さ、炉殻の厚さ、炉のフランジの厚さ、そして、炉殻と炉のフランジとの間隔は、通常、誘導加熱器への喉部の深さとして受け入れられる。喉部は、実質的に垂直になるように形作られ、そして、直接、誘導加熱器の流路に通じている。

0011

流路型の炉においては、幾つかの誘導加熱器が、炉の長さ方向に沿って、一列に配置されている。

0012

炉内の内容物は、溶融金属浴、該金属表面上のスラグ層、及び、最上部の固体装入物からなる。上記装入物は、基本的には、米国特許第5411570号に記載されているように、炉長の大部分にわたって広がる二つの連続堆積物に分けられる。即ち、炉は、PCT/EP97/01999の特許出願に記載されているように、装入物の上記二つの連続堆積物が、該装入物の二つの堆積物の間隙に近接した炉中央部で合流するように装入される。

0013

溶融金属は、誘導加熱器の喉部を通って誘導加熱器に流れ込み、そして、また、該喉部を通って誘導加熱器から流出する。誘導加熱器からの流出流は、実質的に垂直であり、その場合、開口の直上にある金属と直接混合する。また、誘導加熱器に引込まれる低温の金属は、実質的に、誘導加熱器の直上にある金属溜りから発生する。上昇する高温の金属は、喉部において、下降する低温の金属と熱交換する。

0014

このことは、各誘導加熱器開口の上と喉部にある金属溜りが、誘導加熱器を通って、かなりの程度、循環され、そして、繰返し加熱されることを意味する。これは、誘導加熱器開口の上で、特に、誘導加熱器上の金属浴の深さが浅い場合、局部的過熱箇所を引き起こす原因となる。これは、誘導加熱器内部の金属が、不必要に、時には、危険にも高温に加熱される原因となる。

0015

局部的過熱箇所の存在は、様々な理由で、この型の炉においては、理想的でない。第一の理由は、過熱箇所は、加熱箇所付近にある装入物の一部が、優先的に溶融されてしまい、その結果、その装入物材料の燃焼ガスからの熱への曝露が、優先的に溶融されない一部の装入物に比較して、不充分になるという結果になるということである。それ故、燃焼ガスからの熱への曝露が過剰な領域と不十分な領域が存在する。この曝露における相違は、過剰な電気的エネルギー消費と、燃焼ガスと加熱された炉蓋における還元に利用可能なエネルギーの不充分利用を導き出す。また、それは、速過ぎる未還元装入物の加熱を引き起こし、溶鋼中のガスの放出と、その後の望ましくない沸騰作用を導き出す。この影響は、誘導加熱器に入力される電力減縮されなければならず、その結果、生産性は減少するということである。

0016

この明細書において、用語“喉部”は、炉と炉床にある誘導加熱器との間の連絡流路を意味する。

0017

この明細書において、用語“喉部深さ”は、喉部の最上端から、炉床にある誘導加熱器のコイルの長さを通して引かれた中心線までの、有効でかつ実質的に垂直な距離を意味する。

0018

この明細書において、用語“有効長さ”は、各誘導加熱器が、使用中の加熱に必要とされる炉の長さ、即ち、誘導加熱器と隣接する誘導加熱器との間の中間点から、該誘導加熱器と反対側に隣接する誘導加熱器、又は、炉端の中間点までの、有効でかつ実質的に水平な距離を意味する。

0019

この明細書において、用語“喉部長さ”は、誘導加熱器の喉部の一側面から、流路と誘導加熱器のコイルを横断して、その他の側面に至る水平な距離で、誘導加熱器の“有効長さ”に、実質的に平行に測定される距離を意味する。

0020

この明細書において、用語“喉部幅”は、喉部の側壁の間の距離を意味し、そして、この距離は、“喉部長さ”を横切って測定される。

0021

この明細書において、用語“誘導加熱器流路幅”は、誘導加熱流路の一側壁から他の側壁までのおよその距離で、誘導加熱器の中心線で測定され、かつ、誘導加熱器の長軸に直角方向で測定される距離を意味する。

0022

この明細書において、用語“通常の喉部深さ”は、本発明のプロセスと同様のプロセスのために使用される通常の誘導加熱器に対して、炉床耐火物の総厚さ、炉床を支える炉殻、炉殻と炉のフランジとの間の距離、炉と誘導加熱器のフランジの厚さ、炉と誘導加熱器のフランジとの間の充填物の厚さ、誘導加熱器のフランジと誘導加熱器の外殻との間の距離、誘導加熱器の外殻、及び、誘導加熱器の外殻の上部内側表面から、誘導加熱器のコイルを通る中心線に平行なレベルまでの誘導加熱器の耐火性材料の厚さ、を意味する。

0023

[発明の課題]
上述した問題の幾つかを、少なくとも、部分的に解決する、流路型誘導加熱炉に対する喉部を提供することが本発明の目的である。

0024

[発明の概要
本発明によれば、耐火材料で裏張りされた炉殻を有する誘導加熱炉であって、該炉が少なくとも炉壁と炉床を有し、該炉床には少なくとも一つの誘導加熱器が配置され、該誘導加熱器が喉部を通して炉の内部と連係し、該喉部の長さが少なくとも誘導加熱器の有効長さの半分を越えている誘導加熱炉が提供される。

0025

また、耐火材料で裏張りされた炉殻を有する誘導加熱炉であって、該炉が少なくとも炉壁と、炉床に少なくとも一つの誘導加熱器が配置された炉床を有し、該誘導加熱器が喉部を通して炉の内部と連係し、そして、該喉部の幅が、誘導加熱器流路の幅の3倍以下で、かつ、誘導加熱炉における通常の喉部の幅より、実質的に小さい誘導加熱炉が提供される。

0026

また、耐火材料で裏張りされた炉殻を有する誘導加熱炉であって、該炉が少なくとも炉壁と炉床を有し、該炉床には少なくとも一つの誘導加熱器が配置され、該誘導加熱器が喉部を通して炉の内部と連係し、そして、該喉部の深さが、実質的に同じプロセスのために使用される通常の誘導加熱炉の喉部の深さより実質的に深い誘導加熱炉が提供される。

0027

また、耐火材料で裏張りされた炉殻を有する誘導加熱炉であって、該炉が少なくとも炉壁と炉床を有し、該炉床には少なくとも一つの誘導加熱器が配置され、該誘導加熱器が喉部を通して炉の内部と連係し、該内部が少なくとも部分的に溶融金属で満たされ、そして、炉中における溶融金属のレベルが、実質的に同じプロセスのために使用される通常の誘導加熱炉における溶融金属のレベルより実質的に低い誘導加熱炉が提供される。

0028

また、流路型の炉であって、金属の溶解又は精錬に使用され、少なくとも一つの装入物装入口と少なくとも一つの栓口を備え、かつ、少なくとも一つのガスバーナーを備えている誘導加熱炉が提供される。

0029

さらに、流路型の炉であって、鋼製造に使用され、そして、鉄含有装入物、又は、鉄含有装入物と還元材のため少なくとも一つの装入口、少なくとも一つの栓口、及び、炉中に少なくとも一つのガスバーナーを備える誘導加熱炉が提供される。

0030

さらに、上記装入物として、スクラップ金属である装入物、還元材を含む装入物、及び、他の生原料を含む装入物が提供される。

0031

また、誘導加熱器の中心部の上に実質的に配置される少なくとも一つの隔壁を備え、該隔壁は喉部の側壁に組付けられ、そして、喉部を通る溶融金属の流れを方向付ける喉部が提供される。

0032

さらに、複数の隔壁が喉部にわたり離れて空間を形成して配置されていて、該隔壁が喉部の側壁に組付けられ、そして、喉部を通し溶融金属の流れを方向付ける喉部が提供される。

0033

さらに、好ましくは、誘導加熱器の中心部に向かうくさびの頂上を有するくさび形状の隔壁が提供される。

0034

また、隔壁の作用的上部表面にを有する中央隔壁、及び、炉中の溶融金属レベルの上方に伸びる堰が提供される。

0035

さらに、隔壁を通して伸びる導管、及び、冷却管である導管が提供される。

0036

本発明のさらなる特徴は、上記の誘導加熱炉であって、上記喉部が少なくとも二つの溶融金属輸送流路からなり、第一流路は誘導加熱器上部の溶融浴の第一部分と連係し、第二流路は溶融浴の第一部分から離れた溶融浴の第二部分と連係する誘導加熱炉を提供することである。

0037

さらに、少なくとも三つの溶融金属輸送流路からなり、第二と第三の溶融金属流路は、溶融浴の第一部分から離れた溶融浴の第二部分と第三部分と連係し、そして、溶融浴の第一部分は溶融浴の第二部分と第三部分の間に位置している喉部が提供される。

0038

さらに、本発明は、マニホルドを備える第一流路の作用的上端部であって、該マニホルドが複数のマニホルド通路で結合され、そして、該通路が溶融浴の第一部分の作用的上部領域と連係している作用的上端部を提供する。

0039

また、炉床の盛り上がった部分を通して伸びている上記通路が提供される。

0040

さらに、本発明のさらなる特徴は、溶融金属を誘導加熱器から溶融浴へ効率的に輸送する第一流路、そして、溶融金属を溶融浴から誘導加熱器へ効率的に輸送する第二及び第三流路を提供することである。

0041

[図面を参照する詳細な説明]
先行技術を組み込んだ炉(100)が図12に示されている。炉(100)の平面図が図13に示されている。炉(100)は、部分的に、耐火性材料(102)で裏張りされていることが示され、また、部分的に、炉中における溶鋼(103)の隔離と収容のために示されている鋼外殻(101)を有している。

0042

炉(100)の中央には、図12と13において二つ示されている一列の誘導加熱器(104)が存在する。誘導加熱器(104)は、炉(100)と誘導加熱器(104)の上に存在し、互いに固定される相補型フランジ(105a、105b)の手段により、炉(100)の鋼外殻(101)に取り付けられる。

0043

通常、上記フランジ(105a、105b)は、互いにフランジを固定するため、ボルトで合体される。

0044

炉(100)と各誘導加熱器(104)は、喉部(106)を通し、互いに連通している。喉部(106)の深さは、基本的には、炉(100)の床の上の耐火性材料(102)の最上表面から、炉(100)と誘導加熱器(104)の結合部(109)までへの距離により決定される。この深さは、より正確には、炉(100)の床の上の耐火性材料(102)、炉(100)の鋼外殻、炉殻と炉フランジ(105a)の間の間隙(108)、及び、炉フランジ(105a)の厚さの結合厚さとして定義される。

0045

先行技術において、上記喉部深さは、上述した寸法の一つ又は二つ以上が変化すれば、変化する。喉部の基本的目的は、炉と誘導加熱器の間を流れる金属のための通路となることであった。この型の誘導炉は、特許出願PCT/IB99/01334に記載されている。

0046

図1及び2は、本発明を組み込んだ流路型誘導加熱炉を示す。炉は、図3に示されるように、鉄鉱石装入物の還元に使用される。炉(1)の装入と作用は、米国特許5411570、及び、特許出願PCT/EP97/01999及びPCT/IB99/01344に記載されている。

0047

この発明に関し、炉(1)は、また、鋼外殻(3)を有し、該鋼外殻(3)は、収納と隔離の目的のため、内部の表面上に、耐火性材料(4)が裏張りされている。炉中の装入物(2)は、ガスを燃焼することによって生じる火炎からの輻射、及び、炉の天井からの反射によって加熱される。金属浴は、床(6)の中央において、炉(1)に取り付けられている二つの誘導加熱器(5)によって加熱される。

0048

誘導加熱器(5)の各々は、誘導加熱器の殻(9)を満たす耐火性材料(8)の中に位置する空隙(7)を通り抜けるコイル(図示なし)から構成される。流路(10)は、空隙(7)の周りの誘導加熱器の耐火性材料(9)の中に形成される。

0049

誘導加熱器(5)は、炉(11a)と誘導加熱器(11b)の上にある相補型形状のフランジを結合するボルト手段(図示なし)によって、炉殻(3)に取り付けられている。

0050

誘導加熱器の流路(10)は、喉部(16)を通して、炉の内部(15)と連通している。喉部(16)の深さ(22)は、炉床(6)における喉部(16)の上部表面(16A)から、炉(11A)と誘導加熱器(11B)の結合部までの距離として定義される。この距離は、実質的には、米国特許5411570、及び、特許出願PCT/EP97/01999及びPCT/IB99/01334に記載されているような通常の炉において同様に定義される距離を超える。各喉部(16)の長さは、図2に示されている。

0051

各喉部(16)は、また、側壁(23)を有している。側壁(23)間の平均距離(図示なし)は、喉部幅として定義される。喉部幅は、誘導加熱器(5)の流路幅の3倍未満である。

0052

喉部(16)において、側壁(23)の間に伸びているのは、各誘導加熱器(5)の上部にある隔壁(24)である。

0053

隔壁は、一般に、誘導加熱器(5)に向かって下方に指向する各くさび頂点(25)を有するくさび型に形状化される。各隔壁(24)の頂点(25)は、炉−誘導加熱器の結合部(14)の上部に近接するように張り出している。

0054

隔壁(24)の頂上部には、隔壁(24)の平らな上部表面(27)の上に堰(26)がある。堰(26)は、炉(1)中の浴レベル(28)の上に伸張するのに十分に高く、そして、それは、また、炉における側面から側面まで伸張して、隔壁(24)を越える溶鋼の動きを妨げるか又は規制する。この堰(26)は、炉(1)の一側面から他の側面へのスラグ流動を規制しないし、そして、隔壁(24)を越える規制された金属流を許す亀裂(図示なし)を有してもよい。

0055

炉は、炉の配置をさらに説明するため、図1において平面図が示され、図3、4及び5に炉の断面図画が示されている。図6の透視図は、さらに、喉部(16)、隔壁(24)及び誘導加熱器(5)の配置態様を例示する。

0056

炉(1)は、米国特許5411570、及び、特許出願PCT/EP97/01999及びPCT/IB99/01334に開示されているのと同じ方法で操作される。炉には、鉄含有鉱石、又は、還元材を含む炭素含有部分還元鉱石が装入される。装入物は、炉(1)の側面にある装入口(12)を通して装入される。装入口(12)は、炉(1)の長さ方向に沿って、離れて配置される。

0057

装入物が炉中に装入される時、装入物の塊状堆積物が炉の両側面で形成される。十分な材料が炉中に装入されると、各側面にある塊状堆積物は、結合して一体となり、炉の各側面で、二列の装入物列を形成する。

0058

特許出願PCT/EP97/01999にて開示されているように、装入は、また、上記二つの列が炉(29)の中央で合体するように、その場合、溶鋼(30)上のスラグ層(19)を完全に覆うようになされ得る。

0059

本発明における炉の操作の間、装入物は、空気、又は、でなければ、炉中装入物上及び溶鋼による下からの他のガスに含まれている酸素を燃焼させることによって加熱される。鋼は、誘導加熱器で加熱されることにより、液状に保たれる。

0060

装入物は、その固体状態で還元される。底部にある装入物の一部は、より正確には、溶鋼(30)の溜り部と接触している装入物の一部は、溶解されてしまう。装入物のこの部分において、還元反応が完了する、即ち、実質的に、全ての炭素が消費されてしまう。それ故、粒状物が溶解される時、実質的に、ガスは形成されない。粒状物は、既に、還元されそして予熱されているので、溶解は、非常に少ないエネルギーしか消費しない。

0061

各誘導加熱器(5)は、炉(1)の所定長さを有し、要求(溶解のための熱を供給する)に応じて作動しなければならない。誘導加熱器(5)を出る溶融金属は循環し、その熱をある程度放出し、そして、結局、再び、再加熱される低温金属として帰還する。炉においては、誘導加熱器(5)が溶鋼の溶融状態を保持することができる溶鋼浴最大長さが存在する。これは、喉部の長さ(20)、鋼種、誘導加熱器のエネルギー出力熱損失と消費、及び、浴深さに依存する。

0062

この発明に関し、喉部長さ(20)は、現在の炉の喉部長さと有効長さに比較して、誘導加熱器(5)の有効長さの割合より大きい割合を占める。このことは、より有効な熱分散に結びつく。熱は、一つの箇所に集中しないで、炉の中心線に沿って均等に広がるから、この効果は、過熱箇所の数の増加、及び、過熱箇所の強度の減少である。

0063

隔壁(24)は、高温金属を、直接、上方へではなく、隔壁(24)の両側面に分配することにより、過熱箇所の強度を最小化するのを援助する。それ故、高温金属は、直接、上方へではなく、浴の中心線に沿って移動することが強制される。

0064

このことは、装入物はその中心線に沿って溶解されてしまうことを意味する。この効果は、粒状物が、各側面上の高位置から、炉の中心に向かって、装入堆積物の斜面に沿って確実に移動することを可能にすることである。それ故、装入物(2)は、装入口(12)から最大限離れた位置で確実に溶解されてしまうので、近道をする粒状物の問題は最小化される。

0065

炉(1)の中で、適量の鋼が形成されると、鋼は、栓口(図示なし)を通して、炉(1)から排出される。鋼は、粒状物が炉中で溶解される割合とほぼ同じ割合で、連続的に排出される。スラグ(19)も、栓口(図示なし)を通して排出される。

0066

図7及び8は、本発明の他の実施例を示す。図7は、炉(1A)の誘導加熱器(5)と喉部(16)の断面を示し、そして、図8は、図7において8−8線に沿う炉(1A)の段違い平面図を示す。

0067

図7に示すように、喉部(16)は、図1〜6に開示した実施例において既に示した隔壁(24)に加え、さらに、隔壁(31)、隔壁(32)、及び、隔壁(33)を備える。付加的隔壁(31、32、33)は、喉部(16)において、溶融金属の流れを指示するように機能する。また、誘導加熱器(5)の流路(10)への入口(35)が、流路直上の面域を増加し、そして、上昇する高温金属流と下降する低温金属流の間の距離を増加するため、長手方向において傾斜付けられている。

0068

加熱された溶融金属は、通路(10)を出て、溶融金属が隔壁(24、33)に初めて遭遇するところの喉部(16)に入る。図7において、矢印は、金属の流れを示す。低位置の隔壁(24)は、金属を、隔壁(24、33)によって形成された通路(42)を通って上方に流れる二つの流れに分岐する。隔壁(24)は、上昇する高温金属を分離する一方、隔壁(33)は、流路(42)における高温上昇金属流と、流路(41)における低温下降金属流との間の熱交換を分離し最小化するように作用する。

0069

さらに、側面隔壁(32)は、面域(47)における高温上昇金属を、面域(45)における下降低温金属から分離する。

0070

流路(42)を通って流れる二つの中央上昇流は、該流が、還元材料の溶融が起きる面域(46)に供するより小さい流れに分割される面域(47)へ流れ込む。この効果は、浴レベル(28)に沿って加熱金属の流れを、その際、浴中にて過熱箇所の形成を避けつつ分配することである。

0071

隔壁の効果は、誘導加熱器により溶融金属へ移動される熱が、誘導加熱器の有効長さの全体を通して、より効率的に分配されるということである。このことは、過熱箇所の形成を抑制し、そして、炉における燃焼エネルギーのより好ましい利用を通じて、炉の電気エネルギーの消費を最適化する。

0072

図9、10及び11は、上に示すように、各線に沿う図7の炉(1A)の断面を示す。これらの図は、図7及び8に示す実施例を例示する。

0073

本発明の第2の実施例は、図17及び18に示されている。喉部と炉床は、一般に、図17において、参照数字(110)によって示されている。図17及び18に示すように、溶融金属は、中央流路(113)及び二つの側面流路(112)を含む専用流路を通って運ばれる。

0074

溶融金属(図示なし)は、誘導加熱流路(114)にて加熱される。加熱された溶融金属の密度は、加熱されていない溶融金属の密度より小さいから、加熱された溶融金属は中央流路(113)を通って上昇する。

0075

二つの側面流路(112)は、溶融金属を、喉部の有効長さの一番遠いところから輸送する。溶融金属の温度は、誘導加熱器直上の溶融金属の温度より低いから、低温の溶融金属は側面流路(112)のそばに引き寄せられる。側面流路(112)のそばに引き寄せられた低温の溶融金属は、誘導加熱器流路(114)に運ばれる。低温溶融金属は、中央流路(113)において高温溶融金属の上昇によって引き起こされる溶融金属の移動の結果、側面流路(112)に引き寄せられる。

0076

図18に示すように、中央流路(113)は、マニホルド(115)から、炉床(111)の盛り上がり部分(117)を通して広がる多数の通路(116)を含むマニホルド(115)を備えることが可能である。通路(116)は、炉床(111)の盛り上がり部分(117)の頂上面で開いている。このことは、高温溶融金属が、溶融金属浴(図示なし)の上部領域(図示なし)において均等に分配されることを可能にする。

0077

試験の結果、図17及び18に描写された第2の実施例は、図1及び2に描写された第1の実施例より、炉中においてよりよい熱分配を達成できることが判明した。

0078

このことは、第1には、第2の実施例において、溶融金属のより改善された流れ特性によるのであり、そして、このことは、溶融金属を、最善の熱分配を達成できるところへ向かわせる溶融金属流路の使用を形成する結果となる。

0079

本発明の第3の実施例が、図19及び20に示されている。この実施例は、第2の実施例と同様である。第3の実施例において、喉部及び炉床は、一般に、図において、参照数字(120)で示される。

0080

この実施例(120)は、二重環状誘導加熱器とともに使用される。そのような誘導加熱器は、各々がコイル(図示なし)の周囲にある二つの流路(121)から構成される。流路(121)は、一つの中央流路(122)を共用する。そのような誘導加熱器を通る溶融金属流の方向は、第2の実施例における方向と逆である。溶融金属は、誘導加熱器の中央流路(122)に引き付けられ、そして、側面流路(121)の開口を通じてそこを出る。

0081

喉部は、誘導加熱流路に適合する溶融金属流路を備える。このことは、喉部において、二つの側面溶融金属流路(123)と、一つの中央溶融金属流路(124)が存在することを意味する。

0082

中央流路(124)は、低温溶融金属を誘導加熱器へ輸送し、そして、二つの側面流路(123)は、加熱された溶融金属を、喉部から溶融金属の浴へ輸送する。

0083

中央流路(124)は、第2の実施例におけるようなマニホルドを備えない。代わりに、二つの側面流路(123)の各々は、それ自身のマニホルド(125)を備える。各々のマニホルド(125)は、溶融金属浴(図示なし)を持つマニホルドに連結する多数のマニホルド通路(126)を備える。

0084

第3の実施例のマニホルド(125)は、第2の実施例の単一マニホルドより短い。この利点は、炉が、一つの中央マニホルドの代わりに、より短い二つのマニホルドを備え、このことが、加熱された金属の分配を促進するということである。

0085

これらの実施例は、単に、例として記述され、そして、本発明の概念包含される他の実施例が存在することが理解される。例えば、誘導加熱器の数は、特別のプロセスのために変えることができる。また、本発明を、他の金属、例えば、銅、黄銅及びアルミニウム、又は、鋼スクラップの誘導加熱溶解に適用することができる。

図面の簡単な説明

0086

また、図7に示す隔壁の形状及び輪郭を変えることができる。例えば、上部隔壁の間の距離は変えることができるし、そして、上部隔壁の形状は、特別の状況に対応して、溶鋼の流れパターンを変えるために、くさび状に変更することができる。
図面において;
本発明の実施は、実施例と下記の添付図面を参照することにより記載される。
【図1】
図1は、本発明を組み込んだ炉の平面図を示す。
【図2】
図2は、誘導加熱器と喉部を通る、図1に示す炉における長手方向の断面を示す。
【図3】
図3は、図2における3−3断面を示す。
【図4】
図4は、図2における4−4断面を示す。
【図5】
図5は、図2における5−5断面を示す。
【図6】
図6は、炉床の喉部と流路の断面の透視図を示す。
【図7】
図7は、本発明を組み込んだ別の炉の長手方向における断面を示す。
【図8】
図8は、図7に示す炉の、8−8の線に沿った食い違い平面図を示す。
【図9】
図9は、図7における9−9断面を示す。
【図10】
図10は、図7における10−10断面を示す。
【図11】
図11は、図7における11−11断面を示す。
【図12】
図12は、先行技術に従う炉の断面を示す。
【図13】
図13は、図12に示す炉の平面図を示す。
【図14】
図14は、図12における14−14断面を示す。
【図15】
図15は、図12における15−15断面を示す。
【図16】
図16は、図12における16−16断面を示す。
【図17】
図17は、本発明の第2実施例における喉部と炉床の透視上面図を示す。
【図18】
図18は、本発明の第2実施例における喉部と炉床の透視底面図を示す。
【図19】
図19は、本発明の第3実施例における喉部と炉床の透視底面図を示す。
【図20】
図20は、本発明の第3実施例における喉部と炉床の透視上面図を示す。

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