[实用新型]电弧熔化设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种通过电弧使废铁、直接还原铁等铁源熔化以制造熔融金属的电弧熔化设备以及使用电弧熔化设备的熔融金属的制造方法。

背景技术

在熔化废铁等铁源的电弧熔化炉中，在分批式电弧熔化炉中，所处理的废铁通常分成2～3次通过铲斗将其装入熔化炉本体。在装入废铁之后，通过石墨电极产生电弧，从而借助电弧的热进行废铁的熔化。为了促进熔化，通过向炉内吹入氧和碳等来附加化学反应热，以实现熔化时间的缩短从而提高生产率。此时，虽然会有高温且包含未燃烧成分的废气从熔化炉排出到系统外，但是由于在电弧熔化炉中消耗大量的电力，因此要求开发一种利用该高温且包含未燃烧成分的废气，对装入的废铁进行预热并回收热，以削减电力使用量的熔化设备。但是，在分批式熔化炉的情况下却存在难以提高预热效率的问题。并且，当用铲斗向炉内一次供给大量的废铁时，由于电弧放电是针对废铁进行的，因此电力效率下降。

与分批式不同，作为连续进行废铁等铁源的供给，且利用废气对装入的铁源进行预热的熔化设备，例如已知专利文献1公开的冷铁源(本实用新型所说的铁源)的熔化设备(电弧熔化设备)。该熔化设备的特征在于，具备：熔化室，其用于熔化冷铁源；预热室，其与熔化室的上部直接连接，利用熔化室中产生的废气对冷铁源进行预热；电弧发生用电极，其用于在熔化室内熔化冷铁源；冷铁源供给单元，其用于向预热室供给冷铁源；推进器，其设在预热室的下部，能够进出预热室内；以及设于熔化室的出钢口。在专利文献1所记载的熔化设备中，保持冷铁源在预热室和熔化室连续存在的状态，一边连续或断续地向预热室供给冷铁源，一边使推进器进出填满了冷铁源的预热室内，以便将预热室内的冷铁源向熔化室供给。而且，用电弧熔化熔化室内的冷铁源且在熔化室中积存了熔融钢的时刻停止推进器，接着，用电弧加热熔融钢使其升温后，在冷铁源在预热室和熔化室中连续存在的状态下将熔融钢出钢。

在上述连续供给式的熔化炉中熔化废铁等铁源时，需要使铁源从固体状态向液体状态(熔融金属)变化的期间(以下，记载为“熔化期”)，和使得到的熔融金属升温至下一工序所需的温度的期间(以下，记载为“升温期”)。当出钢的熔融金属的温度较低时，由于出钢时在出钢口附着凝固的金属而有可能阻碍出钢，因此在升温期会升温至充分地高于铁源的熔点的温度。但是在专利文献1所记载的连续进行铁源供给的熔化炉(以下，记载为“具有炉式预热装置的电弧熔化设备”。)中，存在以下问题：在熔化期需要连续且顺畅地进行铁源向炉内的供给，但在升温期需要抑制铁源向炉内的供给。

即，在具有炉式预热装置的电弧熔化设备中，为了保持铁源在熔化室和预热室(预热炉)中连续存在的状态，而一边连续地或断续地向预热室供给铁源，一边通过电弧熔化熔化室内的铁源。因此，即使在升温/出钢时，预热室内以及熔化室内也存在铁源，能够对下次装入的铁源进行预热，从而能够实现热效率极好的铁源的熔化。但是，若在升温期也向熔化室内继续供给铁源，则由于不能有效地进行熔融金属的升温，因此需要在暂时抑制铁源向熔化室内供给的状态下，进行熔化室内熔融金属的升温。在专利文献1记载的熔化设备中，通过停止将铁源从预热室下部朝向熔化室中央部推送的推送装置即推进器的运转，就能够减少铁源向熔化室内的供给量，但是越是能够顺畅地进行铁源供给的炉形状，即使停止推进器的运转，铁源也会越流入熔融金属而发生塌落，因而使升温变得困难。这是因为，虽然进行了预热但是当固体铁源供给到升温中的熔融金属中时，则降低熔融金属进行升温时的热效率(升温效率)。

此外，熔融金属是指熔融状态的金属，包含熔融钢、熔铣等概念。

在专利文献1记载的熔化设备中，在熔融钢升温时由于熔化室偏斜而使预热室相反的一侧变低，因此使熔融钢与冷铁源的接触面积减少，从而能够使熔融钢温度更迅速地上升。当使熔化室保持偏斜的状态时，则冷铁源向熔融钢中的塌落会变得激烈而更难以升温，但是在熔化室偏斜时用设在熔化室中的冷铁源保持单元(挡板)来保持熔化室内的冷铁源，由此阻碍冷铁源向熔融钢侧的移动。

专利文献1：日本特开平11-257859号公报

专利文献1所记载的偏斜时使用的设置于高温熔化室内的冷铁源保持单元，在不进行水冷等时存在产生热变形或熔融的危险，另一方面，从进行水冷等会降低预热的热效率的观点出发，优选不设置如冷铁源保持单元那样的机构。然而如上所述，若不使用冷铁源保持单元而进行熔化室的偏斜时，则冷铁源会流入熔融钢而促进塌落，因此使升温变得非常困难。