專利名稱：電弧熔化設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
電弧熔化設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域[0001 ] 本實用新型涉及一種通過電弧使廢鐵、直接還原鐵等鐵源熔化以制造熔融金屬的 電弧熔化設(shè)備以及使用電弧熔化設(shè)備的熔融金屬的制造方法。
背景技術(shù)：
在熔化廢鐵等鐵源的電弧熔化爐中，在分批式電弧熔化爐中，所處理的廢鐵通常 分成2 3次通過鏟斗將其裝入熔化爐本體。在裝入廢鐵之后，通過石墨電極產(chǎn)生電弧，從 而借助電弧的熱進行廢鐵的熔化。為了促進熔化，通過向爐內(nèi)吹入氧和碳等來附加化學(xué)反 應(yīng)熱，以實現(xiàn)熔化時間的縮短從而提高生產(chǎn)率。此時，雖然會有高溫且包含未燃燒成分的廢 氣從熔化爐排出到系統(tǒng)外，但是由于在電弧熔化爐中消耗大量的電力，因此要求開發(fā)一種 利用該高溫且包含未燃燒成分的廢氣，對裝入的廢鐵進行預(yù)熱并回收熱，以削減電力使用 量的熔化設(shè)備。但是，在分批式熔化爐的情況下卻存在難以提高預(yù)熱效率的問題。并且，當(dāng) 用鏟斗向爐內(nèi)一次供給大量的廢鐵時，由于電弧放電是針對廢鐵進行的，因此電力效率下 降。與分批式不同，作為連續(xù)進行廢鐵等鐵源的供給，且利用廢氣對裝入的鐵源進行 預(yù)熱的熔化設(shè)備，例如已知專利文獻1公開的冷鐵源(本實用新型所說的鐵源)的熔化設(shè) 備(電弧熔化設(shè)備)。該熔化設(shè)備的特征在于，具備熔化室，其用于熔化冷鐵源；預(yù)熱室，其 與熔化室的上部直接連接，利用熔化室中產(chǎn)生的廢氣對冷鐵源進行預(yù)熱；電弧發(fā)生用電極， 其用于在熔化室內(nèi)熔化冷鐵源；冷鐵源供給單元，其用于向預(yù)熱室供給冷鐵源；推進器，其 設(shè)在預(yù)熱室的下部，能夠進出預(yù)熱室內(nèi)；以及設(shè)于熔化室的出鋼口。在專利文獻1所記載的 熔化設(shè)備中，保持冷鐵源在預(yù)熱室和熔化室連續(xù)存在的狀態(tài)，一邊連續(xù)或斷續(xù)地向預(yù)熱室 供給冷鐵源，一邊使推進器進出填滿了冷鐵源的預(yù)熱室內(nèi)，以便將預(yù)熱室內(nèi)的冷鐵源向熔 化室供給。而且，用電弧熔化熔化室內(nèi)的冷鐵源且在熔化室中積存了熔融鋼的時刻停止推 進器，接著，用電弧加熱熔融鋼使其升溫后，在冷鐵源在預(yù)熱室和熔化室中連續(xù)存在的狀態(tài) 下將熔融鋼出鋼。在上述連續(xù)供給式的熔化爐中熔化廢鐵等鐵源時，需要使鐵源從固體狀態(tài)向液體 狀態(tài)(熔融金屬)變化的期間(以下，記載為“熔化期”)，和使得到的熔融金屬升溫至下一 工序所需的溫度的期間(以下，記載為“升溫期”)。當(dāng)出鋼的熔融金屬的溫度較低時，由于 出鋼時在出鋼口附著凝固的金屬而有可能阻礙出鋼，因此在升溫期會升溫至充分地高于鐵 源的熔點的溫度。但是在專利文獻1所記載的連續(xù)進行鐵源供給的熔化爐(以下，記載為 “具有爐式預(yù)熱裝置的電弧熔化設(shè)備”。)中，存在以下問題在熔化期需要連續(xù)且順暢地進 行鐵源向爐內(nèi)的供給，但在升溫期需要抑制鐵源向爐內(nèi)的供給。即，在具有爐式預(yù)熱裝置的電弧熔化設(shè)備中，為了保持鐵源在熔化室和預(yù)熱室 (預(yù)熱爐)中連續(xù)存在的狀態(tài)，而一邊連續(xù)地或斷續(xù)地向預(yù)熱室供給鐵源，一邊通過電弧熔 化熔化室內(nèi)的鐵源。因此，即使在升溫/出鋼時，預(yù)熱室內(nèi)以及熔化室內(nèi)也存在鐵源，能夠 對下次裝入的鐵源進行預(yù)熱，從而能夠?qū)崿F(xiàn)熱效率極好的鐵源的熔化。但是，若在升溫期也向熔化室內(nèi)繼續(xù)供給鐵源，則由于不能有效地進行熔融金屬的升溫，因此需要在暫時抑 制鐵源向熔化室內(nèi)供給的狀態(tài)下，進行熔化室內(nèi)熔融金屬的升溫。在專利文獻1記載的熔 化設(shè)備中，通過停止將鐵源從預(yù)熱室下部朝向熔化室中央部推送的推送裝置即推進器的運 轉(zhuǎn)，就能夠減少鐵源向熔化室內(nèi)的供給量，但是越是能夠順暢地進行鐵源供給的爐形狀，即 使停止推進器的運轉(zhuǎn)，鐵源也會越流入熔融金屬而發(fā)生塌落，因而使升溫變得困難。這是因 為，雖然進行了預(yù)熱但是當(dāng)固體鐵源供給到升溫中的熔融金屬中時，則降低熔融金屬進行 升溫時的熱效率(升溫效率)。此外，熔融金屬是指熔融狀態(tài)的金屬，包含熔融鋼、熔銑等概念。在專利文獻1記載的熔化設(shè)備中，在熔融鋼升溫時由于熔化室偏斜而使預(yù)熱室相 反的一側(cè)變低，因此使熔融鋼與冷鐵源的接觸面積減少，從而能夠使熔融鋼溫度更迅速地 上升。當(dāng)使熔化室保持偏斜的狀態(tài)時，則冷鐵源向熔融鋼中的塌落會變得激烈而更難以升 溫，但是在熔化室偏斜時用設(shè)在熔化室中的冷鐵源保持單元(擋板)來保持熔化室內(nèi)的冷 鐵源，由此阻礙冷鐵源向熔融鋼側(cè)的移動。專利文獻1 日本特開平11-257859號公報專利文獻1所記載的偏斜時使用的設(shè)置于高溫熔化室內(nèi)的冷鐵源保持單元，在不 進行水冷等時存在產(chǎn)生熱變形或熔融的危險，另一方面，從進行水冷等會降低預(yù)熱的熱效 率的觀點出發(fā)，優(yōu)選不設(shè)置如冷鐵源保持單元那樣的機構(gòu)。然而如上所述，若不使用冷鐵源 保持單元而進行熔化室的偏斜時，則冷鐵源會流入熔融鋼而促進塌落，因此使升溫變得非 常困難。如上所述，在具有為了極力減小鐵源熔化時所需的電力，而以保持鐵源在熔化室 和預(yù)熱室中連續(xù)存在的狀態(tài)的方式供給鐵源而設(shè)計的爐式預(yù)熱裝置的電弧熔化設(shè)備中，在 熔化期向熔化室順暢地供給鐵源和在升溫期停止向熔化室供給鐵源是相反的要求，而使用 現(xiàn)有技術(shù)，通過在升溫期停止鐵源向熔化室供給來以較高的熱效率進行熔融金屬的升溫是 困難的。
實用新型內(nèi)容本實用新型是鑒于以往的具有電弧熔化設(shè)備的上述問題所做出的，本實用新型的 目的在于，提供一種能夠以較高的熱效率進行鐵源的熔化，并且能夠控制鐵源從預(yù)熱室向 熔化室供給的新型且改進的電弧熔化設(shè)備以及使用該電弧熔化設(shè)備的熔融金屬的作業(yè)方法。本實用新型的一個方式的電弧熔化設(shè)備，具備熔化室，其用于熔化鐵源；爐式預(yù) 熱室，其為了對供給到所述熔化室的所述鐵源進行預(yù)熱，而設(shè)置為與所述熔化室直接連接， 以便保持所述鐵源連續(xù)存在的狀態(tài)；電極，其設(shè)在所述熔化室內(nèi)，用于對供給到所述熔化室 內(nèi)的所述鐵源進行熔化，該電弧熔化設(shè)備的特征在于，與所述熔化室的底面連接的所述預(yù) 熱室底面的至少一部分，形成為朝向所述熔化室傾斜下降的傾斜底面；所述預(yù)熱室和所述 熔化室的連接部分中最高的位置、與所述熔化室和所述預(yù)熱室連接的底面在所述電弧熔化 設(shè)備內(nèi)的最短距離、亦即爐正面寬度尺寸H，被設(shè)定成所述鐵源的供給控制的最佳值；在所 述預(yù)熱室的下部設(shè)有推送裝置，該推送裝置使從所述預(yù)熱室被供給的所述鐵源向所述熔化 室的方向移動，當(dāng)驅(qū)動所述推送裝置時則所述鐵源從所述預(yù)熱室供給到所述熔化室內(nèi)；當(dāng)停止驅(qū)動所述推送裝置時則所述鐵源從所述預(yù)熱室向所述熔化室內(nèi)的供給被停止。根據(jù)本實用新型的一個方式，通過推送裝置的驅(qū)動控制來切換鐵源向熔化室供給 的接通、斷開，因此例如通過在升溫期等所希望的時刻停止鐵源向熔化室的供給，由此能夠 以較高的熱效率進行鐵源的熔化。此時，在本實用新型的一個方式中，所述爐正面寬度尺寸H的所述最佳值還可以 設(shè)定為相對于所述鐵源的最大長度A，滿足A < H < 4A的關(guān)系。只要這樣設(shè)定，就能夠在停止驅(qū)動推送裝置并停止鐵源從預(yù)熱室向熔化室供給 時，防止升溫期發(fā)生鐵源流入、塌落到熔融金屬中，能夠停止鐵源向熔化室供給。另外，在本實用新型的一個方式中，所述傾斜底面的傾斜角度可以相對于水平方 向為15 45度。只要這樣設(shè)定，就能夠在為了停止鐵源供給，例如在升溫期停止驅(qū)動推送裝置時， 抑制鐵源流入熔融金屬發(fā)生塌落，因此能夠可靠地停止鐵源向熔化室供給，以較高的熱效 率進行鐵源的熔化。因此，作為本實用新型的一個方式能夠使用如下所述的電弧熔化設(shè)備，該電弧熔 化設(shè)備具備熔化室，其用于熔化鐵源；爐式預(yù)熱室，其設(shè)置為與所述熔化室直接連接，以 便在所述鐵源被供給到所述熔化室之前對其進行預(yù)熱；電極，其設(shè)在所述熔化室內(nèi)，用于熔 化從該預(yù)熱室供給的所述鐵源，該電弧熔化設(shè)備的特征在于，與所述熔化室的底面連接的 所述預(yù)熱室底面的至少一部分，形成為朝向所述熔化室相對于水平方向傾斜下降15 45 度的傾斜底面；所述預(yù)熱室和所述熔化室的連接部分中最高的位置、與所述熔化室和所述 預(yù)熱室連接的底面在所述電弧熔化設(shè)備內(nèi)的最短距離、亦即爐正面寬度尺寸H，被設(shè)定成相 對于所述鐵源的最大長度A，滿足A < H^4A的關(guān)系，在所述預(yù)熱室的下部設(shè)有推送裝置， 該推送裝置使從所述預(yù)熱室供給的所述鐵源向所述熔化室的方向移動。另外，在本實用新型的一個方式中，所述熔化室和所述預(yù)熱室的連接部分的上部 由能夠交換的部件構(gòu)成，因此能夠改變所述爐正面寬度尺寸。只要這樣設(shè)定，即使在改變了鐵源的最大長度A的情況下，也能夠?qū)㈦娀∪刍O(shè) 備的爐正面寬度尺寸H設(shè)為最佳值。另外，在本實用新型的一個方式中，可以使預(yù)熱室和熔化室的連接部分中最高的 位置與電極的最短距離L，相對于所述鐵源的最大長度A，滿足0. 2A < L < 5A的關(guān)系。只要這樣設(shè)定，就能夠防止將鐵源供給到熔化室時發(fā)生電極折損。根據(jù)本實用新型的另一方式，能夠在所希望的時刻向熔化室供給鐵源。因此，例如 能夠在熔化期將鐵源順暢地供給到熔化室，而在升溫期停止鐵源的供給，從而提高熔化室 內(nèi)的熔融金屬升溫時的熱效率。根據(jù)本實用新型，在使用廢鐵等鐵源制造熔融金屬時，能夠任意地停止鐵源從預(yù) 熱室向熔化室的供給(接通、斷開)，因此能夠在升溫期有效地對熔融金屬升溫。由此，能夠 在保持提高熔化期鐵源的預(yù)熱效率的狀態(tài)下，縮短作業(yè)時間，還能夠進行也削減電力使用 量的作業(yè)。
圖1為本實用新型的電弧熔化設(shè)備的一個實施方式的電弧熔化設(shè)備的縱剖視簡略圖。圖2為本實用新型的電弧熔化設(shè)備的一個實施方式的電弧熔化設(shè)備的水平剖視 簡略圖。圖3為本實用新型的電弧熔化設(shè)備的一個實施方式的改變了正面寬度調(diào)整部件 時的電弧熔化設(shè)備的縱剖視簡略圖。圖4為表示作業(yè)時間(1/生產(chǎn)率)和爐正面寬度尺寸H的關(guān)系的曲線圖。圖5為表示作業(yè)時間和預(yù)熱室的傾斜底面角度的關(guān)系的曲線圖。圖6為表示電極折損發(fā)生頻率、和最高部與電極的最短距離L的關(guān)系的曲線圖。附圖標號說明1...電弧熔化設(shè)備；2...熔化室；3...電極；3a...爐頂側(cè)電極； 3b...爐底電極；4...預(yù)熱室；5...鐵源；6...推送裝置；7...熔化室的底面；7a...傾斜 底面；8...爐蓋；9...熔融金屬；10...出鋼口 ；11...排渣口 ；12...正面寬度調(diào)整部件； H...爐正面寬度尺寸；L... X與電極的最短距離；P...垂線；Q...表示預(yù)熱室側(cè)的箭頭； R...表示熔化室側(cè)的箭頭-X ..最高部具體實施方式
以下，對本實用新型的優(yōu)選實施方式進行詳細地說明。然而，以下說明的本實施方 式不對權(quán)利要求所記載的本實用新型的內(nèi)容進行限定，而且本實施方式所說明的所有構(gòu)成 不一定是作為本實用新型的解決方案所必備的。本實用新型的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過如上所述的以保持鐵源在熔化室和預(yù)熱室中連續(xù) 存在的狀態(tài)來供給鐵源，從而能夠以較高的能量轉(zhuǎn)換效率熔化鐵源制造熔融金屬的電弧熔 化設(shè)備，是將使鐵源從預(yù)熱室沿電弧電極的方向移動到熔化室的推送裝置設(shè)于預(yù)熱室的下 部，并且為了能夠在任意時刻進行鐵源向熔化室的供給的重點在于，將在預(yù)熱室中預(yù)熱的 鐵源供給到熔融金屬中的熔化室的正面寬度部分的尺寸、即爐正面寬度尺寸設(shè)定為構(gòu)成適 當(dāng)?shù)某叽绲淖罴阎?，以便在?qū)動推送裝置時將鐵源從預(yù)熱室供給到熔化室內(nèi)，在停止驅(qū)動 推送裝置時則停止從預(yù)熱室向熔化室內(nèi)供給鐵源。而且發(fā)現(xiàn)與在推送裝置不運轉(zhuǎn)的狀態(tài)下 不供給鐵源的現(xiàn)有技術(shù)相比，通過將爐正面寬度尺寸設(shè)定得較小，使得只在推送裝置運轉(zhuǎn) 的情況下才供給鐵源，由此只控制推送裝置就能夠?qū)﹁F源的供給進行接通、斷開，從而在升 溫期停止鐵源向熔融金屬中的供給，防止鐵源流入熔融金屬而發(fā)生塌落，能夠以較高的熱 效率進行升溫，從而完成了本實用新型。并且，還發(fā)現(xiàn)除了調(diào)整爐正面寬度尺寸以外，將預(yù) 熱室底面的至少一部分的傾斜底面的傾斜角度調(diào)整為適當(dāng)?shù)慕嵌仁欠浅Ｖ匾?。同時還 發(fā)現(xiàn)，使正面寬度和電極的距離與鐵源的尺寸匹配也尤為重要。此外，在上述的現(xiàn)有技術(shù) (專利文獻1)中記載為預(yù)熱室位于熔化室的上部，但是在以下說明的本實用新型的一個實 施方式中記載為，為了將在鐵源未放入熔融金屬中的狀態(tài)下被預(yù)熱的整個爐部分作為預(yù)熱 室，而將預(yù)熱室與熔化室以相鄰的狀態(tài)來配置。這是因為預(yù)熱室與熔化室連接，不同點只在 于在何處進行區(qū)分，而在預(yù)熱室的出口與熔化室的入口為一體形成這點上是相同的。在以 下記載的本實用新型的一個實施方式的說明中，將主要是熔融金屬存在的部分定義為熔化 室。而且將爐正面寬度定義為預(yù)熱室與熔化室的交界面所形成的平面。以下使用圖1具體 地說明爐正面寬度和正面寬度尺寸。以下，使用附圖對這樣的本實用新型的一個實施方式進行說明。此外，在本說明書及附圖中，對于實質(zhì)上具有相同功能構(gòu)成的構(gòu)成要素，通過標記相同的標號而省略重復(fù)說 明。圖1、2為本實用新型的電弧熔化設(shè)備的一個實施方式，圖1為縱剖視簡略圖，圖2 為水平剖視簡略圖。本實施方式的電弧熔化設(shè)備1具備鐵源的熔化室2、用于在熔化室內(nèi)熔化鐵源的 電極3 (3a、3b)、以及用于預(yù)熱鐵源而與熔化室2直接連接配置且與熔化室2直接連接的爐 式預(yù)熱室4，在預(yù)熱室4的下部設(shè)有用于使鐵源5向熔化室2的方向移動的推送裝置6。并 且，除圖示的以外，貫通爐蓋8設(shè)有用于向熔化室2內(nèi)噴入氧氣的噴管、和用于噴入碳材料 的噴管。此外，在圖1、2中，表示出直流電弧熔化爐的情況下的電極配置，但是設(shè)置于熔化 室2的電極不限定于圖1、圖2所示的配置、根數(shù)，例如在交流電弧熔化爐的情況下，則不設(shè) 爐底電極北，且爐頂側(cè)的電極3a為三根。推送裝置6具有使預(yù)熱室4內(nèi)的鐵源5向熔化室2的方向移動的未圖示的驅(qū)動裝 置，該驅(qū)動裝置通過未圖示的控制裝置進行動作控制。推送裝置6優(yōu)選設(shè)置于預(yù)熱室4的 最下部，以便高效地將預(yù)熱室4內(nèi)的鐵源5供給到熔化室2。具體而言，如圖1所示，優(yōu)選 為，以沿著預(yù)熱室4的傾斜底面7a的方式設(shè)置在從預(yù)熱室4向熔化室2供給鐵源5的爐正 面寬度附近。并且，推送裝置6的移動方向優(yōu)選設(shè)為沿著預(yù)熱室4的傾斜底面7a的方向， 但是還可以在推送裝置6上設(shè)置推送角度調(diào)整機構(gòu)，從而能夠改變移動方向。并且，優(yōu)選為，推送裝置6的驅(qū)動裝置在熔化鐵源制造熔融金屬的熔化期被上述 控制裝置控制而驅(qū)動推送裝置6，并在使熔融金屬升溫至下一工序所需的溫度的升溫期被 上述控制裝置控制而停止驅(qū)動推送裝置。通過使用這樣的將爐式預(yù)熱室與熔化爐本體直接連接的構(gòu)成的電弧熔化設(shè)備，就 能夠保持鐵源5在熔化室2和預(yù)熱室4內(nèi)連續(xù)存在的狀態(tài)向熔化室2供給鐵源5。因此，能 夠一邊將鐵源5用在熔化室2中產(chǎn)生的廢氣連續(xù)地進行預(yù)熱，一邊在熔化室2中以較高的 熱效率熔化。并且，通過在升溫期在預(yù)熱室(爐)內(nèi)保持后面裝入的鐵源，從而能夠更連續(xù) 地進行鐵源的供給，能夠提高生產(chǎn)率并且能夠提高廢氣的熱回收效率，從而提高能量轉(zhuǎn)換 效率。此外，鐵源是指廢鐵、直接還原鐵、鐵礦石等作為電弧熔化設(shè)備中的熔化處理對象 物的固體鐵源，廢鐵例如為不銹鋼屑、生鐵、軋制鐵鱗、半成品鋼材等，在鋼鐵廠中的制鋼或 加工過程中，在工廠使用鐵制品時的加工過程中，或建筑物、汽車、家電、橋梁等解體等時產(chǎn) 生的。這樣的廢鐵，通常是由廢鐵從業(yè)者等對其進行壓縮、切割、破碎等各種加工處理，作成 預(yù)定形狀進行交易。為了在熔化期順暢地向熔化室供給鐵源5而在升溫期停止鐵源5的供給，而迅速 對熔融金屬9進行升溫，在本實用新型中，將預(yù)熱室4與熔化室2的連接部分的爐正面寬度 的高度方向距離、即爐正面寬度尺寸H設(shè)為最佳值。在圖1中，爐正面寬度尺寸H相當(dāng)于從作為爐式預(yù)熱裝置部分的預(yù)熱室4與熔化 室2的連接部分中最高的位置即最高部X，朝向預(yù)熱室4與熔化室2連接的底面7垂下的 垂線P在電弧熔化設(shè)備1內(nèi)的長度。在該情況下，垂線P中的電弧熔化設(shè)備1的截面為爐 正面寬度，相對于垂線P將電弧熔化設(shè)備1的Q側(cè)定義為預(yù)熱室4，將R側(cè)定義為熔化室2。假設(shè)有多條垂線的情況下，采用長度最短的情況作為爐正面寬度尺寸H。該爐正面寬度尺寸 H，優(yōu)選設(shè)定為相對于鐵源5的最大長度A，滿足A彡H^4A關(guān)系的適當(dāng)?shù)某叽绲淖罴阎?。?dāng)增大爐正面寬度尺寸H時，雖然鐵源向熔化室的供給變得順暢，但是在熔融金 屬升溫過程中，即使停止驅(qū)動推送裝置停止使用，也會導(dǎo)致鐵源塌落到熔融金屬中，從而降 低熔融金屬升溫的熱效率，也降低電弧效率降低生產(chǎn)效率。并且，如果爐正面寬度尺寸H較 大時，會將較大的鐵源供給到熔化室中，從而增大電極折損的危險性。當(dāng)發(fā)生電極折損時， 由于需要停止作業(yè)來更換電極，因此使生產(chǎn)率降低。此外，由于降低生產(chǎn)效率，當(dāng)如上所述 在升溫期鐵源塌落到熔融金屬中時，熔化室內(nèi)的熔融金屬量會比預(yù)定的熔融金屬量增加， 因此也會增加使熔融金屬升溫至下一工序所需的出鋼溫度的升溫時間。因此，需要將H設(shè) 為4A以下(鐵源的最大長度A的四倍以下)。并且，另一方面，當(dāng)爐正面寬度尺寸H過小時，會使鐵源向熔化室的供給變得困 難，因而使生產(chǎn)效率、熱效率均變差。作為其一個例子，存在當(dāng)H小于A時則正面寬度部分 發(fā)生堵塞而對作業(yè)帶來障礙的情況。因此，在本實用新型的一個實施方式中，雖然設(shè)成使用 推送裝置6將鐵源供給到熔融金屬中的構(gòu)成，但是由于將爐正面寬度尺寸H設(shè)成最佳的范 圍(A < H < 4A)，因此能夠在停止驅(qū)動推送裝置6的時，防止鐵源塌落，且能夠只在使用推 送裝置6時重新將鐵源供給到熔融金屬中。由此，能夠任意地將鐵源從預(yù)熱室向熔化室的 供給停止(能夠接通/斷開)。此外，鐵源的最大長度A是以熔化中所使用的鐵源的最大長度為基準來決定的。 這里所說的最大長度是指從所有方向測量鐵源的長度時的最大值，且定義為鐵源外接球的 直徑，相當(dāng)于鐵源投影的最大長度。對于成為鐵源的廢鐵，例如有JIS G 2401、或日本鐵源 協(xié)會規(guī)定的規(guī)格，且根據(jù)種類、尺寸被分類為厚度3 6mmX寬度500mm以下X長度1200mm 以下，或三邊的總和為1800mm以下等，在某種程度上決定了尺寸。在本實施方式中，使用以 上述規(guī)格規(guī)定的熔化的廢鐵的最大長度A來決定爐正面寬度尺寸H，但是由于狀況的變化、 各國規(guī)格上的差異等各種原因，在市場上流通的廢鐵的最大長度A的值是變動的，因此應(yīng) 根據(jù)廢鐵的最大長度A來適當(dāng)?shù)貨Q定爐正面寬度尺寸H。另一方面，實際上用電弧熔化設(shè)備處理的鐵源通常在長度上具有分布。例如在 將廢鐵作為鐵源使用的情況下，通常的廢鐵為各品種的廢鐵的混合狀態(tài)。作為最大長度 為1200mm的代表性的廢鐵，當(dāng)考慮是由金屬碎屑、鋼材的裁斷屑、車輪碎片、車削屑等構(gòu)成 的廢鐵時，作為一個例子，長度相對于最大長度的比例分布為，長度相對于最大長度小于 25%的為44mass%，在25%以上且小于50%的為24mass%，在50%以上且小于75%的為 18maSS%，在75%以上且100%以下的為14maSS%左右，因而存在某種程度的偏差。只要鐵 源的尺寸在該程度的通常偏差范圍內(nèi)，則優(yōu)選使用最大長度A來實施本實用新型。在設(shè)置電弧熔化爐之后改變了鐵源的最大長度A的情況下，為了調(diào)整爐正面寬度 尺寸，可以將預(yù)熱室與熔化室的交界部的正面寬度部分上部(圖1中的X部分)的部件進 行如圖3所示的更換，將爐正面寬度尺寸從H調(diào)整到H'。電弧熔化設(shè)備1通常是將多個部 件進行組合來制造而不是作為一體，因此可以使用這樣的正面寬度調(diào)整部件12進行調(diào)整。 或者，對于鐵源的尺寸變更，可以采用使鐵源的尺寸與爐正面寬度尺寸匹配進行加工來進 行改變的方法。使用圖4說明上述的原理。圖4為定性地表示本實施方式中電弧熔化設(shè)備的作業(yè)時間(1/生產(chǎn)性)與爐正面寬度尺寸H之間關(guān)系的曲線圖。如圖4所示，由于爐正面寬度 尺寸H越小則向熔化室供給鐵源就越不順暢，因此使熔化期所需的熔化時間變長，而爐正 面寬度尺寸越大則鐵源的供給越容易因此縮短熔化時間。另一方面，升溫期的升溫時間，由 于爐正面寬度尺寸H越小則越不易發(fā)生鐵源向熔融金屬的滾落，因此可在短時間內(nèi)完成， 而越大則鐵源流入、塌落到熔融金屬中時間就越長。因此，隨著爐正面寬度尺寸H的增加， 減少的熔化時間和增加的升溫時間雙方變化相抵消，其結(jié)果存在作業(yè)時間成為最短的最佳 的爐正面寬度尺寸H的范圍。本發(fā)明人進行各種研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，爐正面寬度尺寸H相對于鐵源5的最大長度 A，在滿足A彡H彡4A關(guān)系的范圍內(nèi)的情況下為最佳值。并且，本實施方式的電弧熔化設(shè)備優(yōu)選為，熔化室2與預(yù)熱室4連接的底面7的預(yù) 熱室4下部側(cè)的至少一部分形成為傾斜底面7a，并且傾斜底面7a的傾斜角度相對于水平 方向為15 45度。當(dāng)傾斜底面7a的角度平緩時(相對于水平方向的角度較小時)，則難 以有效地向熔化室的方向供給鐵源，因而使熔化期的作業(yè)時間變長。因此，優(yōu)選為將傾斜底 面7a的傾斜角度設(shè)為15度以上。另一方面，當(dāng)預(yù)熱室4下部的傾斜底面7a的角度較陡 時，則使鐵源向熔化室的移動變得容易，從而能夠向熔化室的電極方向順暢地供給鐵源，但 是如果過于陡峭，則有時即使停止推送裝置的運轉(zhuǎn)，也會發(fā)生鐵源的塌落。因此，優(yōu)選為，將 傾斜底面7a的傾斜角度設(shè)為45度以下。使用圖5說明上述原理。圖5為定性地表示本實施方式的電弧熔化設(shè)備的作業(yè)時 間(1/生產(chǎn)性)與傾斜底面角度之間關(guān)系的曲線圖。如圖5所示，對于熔化期所需的熔化 時間，傾斜底面角度越小則熔化時間越長，而越大由于鐵源的供給變得容易因此熔化時間 越短。與此相對，升溫期的升溫時間則是傾斜底面角度越小越能在短時間內(nèi)完成，而越大則 因鐵源流入、塌落到熔融金屬中而使升溫時間變得越長。因此，在對本實施方式的電弧熔化 設(shè)備進行作業(yè)時，如圖5所示，隨著傾斜底面角度大小的增加，減少的熔化時間與增加的升 溫時間雙方的變化相抵消，其結(jié)果存在作業(yè)時間為最短的最佳的傾斜底面角度。本發(fā)明人進行各種研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對于爐正面寬度尺寸H，如上所述相對于最大 長度A，在滿足A < H < 4A關(guān)系的條件的爐中，將傾斜底面的傾斜角度設(shè)定為相對于水平方 向為15 45度的范圍時，由于縮短作業(yè)時間因此是優(yōu)選的，特別是傾斜角度為25 35度 時，即使對于滿足A < H < 4A關(guān)系的鐵源長度分布的不均勻程度較大的情況，也能夠提高 防止塌落的效果，因此是優(yōu)選的。將上述結(jié)果歸納表示于表1。表 19[0056]
權(quán)利要求1.一種電弧熔化設(shè)備，包括熔化室，其用于熔化鐵源；爐式預(yù)熱室，其設(shè)置為與所述 熔化室直接連接，以在所述鐵源被供給到所述熔化室之前對其進行預(yù)熱；電極，其設(shè)在所述 熔化室內(nèi)，用于熔化從所述預(yù)熱室供給的所述鐵源，該電弧熔化設(shè)備的特征在于，與所述熔化室的底面連接的所述預(yù)熱室底面的至少一部分，形成為朝向所述熔化室傾 斜下降的傾斜底面；所述預(yù)熱室和所述熔化室的連接部分中最高的位置、與所述熔化室和所述預(yù)熱室連接 的底面在所述電弧熔化設(shè)備內(nèi)的最短距離亦即爐正面寬度尺寸H，被設(shè)定成所述鐵源的供 給控制的最佳值；在所述預(yù)熱室的下部設(shè)有推送裝置，該推送裝置使從所述預(yù)熱室供給的所述鐵源向所 述熔化室的方向移動，當(dāng)驅(qū)動所述推送裝置時則所述鐵源從所述預(yù)熱室被供給到所述熔化 室內(nèi)；當(dāng)停止驅(qū)動所述推送裝置時，則所述鐵源從所述預(yù)熱室向所述熔化室內(nèi)的供給被停止。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電弧熔化設(shè)備，其特征在于，所述爐正面寬度尺寸H的所述最佳值設(shè)定為，相對于所述鐵源的最大長度A，滿足 A彡H彡4A的關(guān)系。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電弧熔化設(shè)備，其特征在于，所述傾斜底面的傾斜角度相對于水平方向為15 45度。
4.一種電弧熔化設(shè)備，具備熔化室，其用于熔化鐵源；爐式預(yù)熱室，其設(shè)置為與所述 熔化室直接連接，以便在所述鐵源被供給到所述熔化室之前對其進行預(yù)熱；電極，其設(shè)在所 述熔化室內(nèi)，用于熔化從該預(yù)熱室供給的所述鐵源，該電弧熔化設(shè)備的特征在于，與所述熔化室的底面連接的所述預(yù)熱室底面的至少一部分，形成為朝向所述熔化室相 對于水平方向傾斜下降15 45度的傾斜底面；所述預(yù)熱室和所述熔化室的連接部分中最高的位置、與所述熔化室和所述預(yù)熱室連接 的底面在所述電弧熔化設(shè)備內(nèi)的最短距離亦即爐正面寬度尺寸H，被設(shè)定成相對于所述鐵 源的最大長度A，滿足A彡H彡4A的關(guān)系；在所述預(yù)熱室的下部設(shè)有推送裝置，該推送裝置使從所述預(yù)熱室供給的所述鐵源向所 述熔化室的方向移動。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的電弧熔化設(shè)備，其特征在于，所述熔化室和所述預(yù)熱室的連接部分的上部由能夠交換的部件構(gòu)成，因此能夠改變所 述爐正面寬度尺寸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的電弧熔化設(shè)備，其特征在于，所述預(yù)熱室和所述熔化室的連接部分中最高的位置與所述電極的最短距離L，相對于 所述鐵源的最大長度A，滿足0. 2A < L < 5A的關(guān)系。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電弧熔化設(shè)備，其特征在于，所述預(yù)熱室和所述熔化室的連接部分中最高的位置與所述電極的最短距離L，相對于 所述鐵源的最大長度A，滿足0. 2A < L < 5A的關(guān)系。
專利摘要本實用新型提供一種電弧熔化設(shè)備，能夠以較高的熱效率進行鐵源的熔化，并且能夠控制鐵源從預(yù)熱室向熔化室的供給。本實用新型的電弧熔化設(shè)備(1)具備用于熔化鐵源的熔化室(2)、與熔化室(2)直接連接地設(shè)置的爐式預(yù)熱室(4)和電極(3)，其中，(4)的底面的至少一部分形成為具有朝向(2)傾斜下降的傾斜底面(7a)；爐正面寬度尺寸(H)被設(shè)定為鐵源的供給控制的最佳值，在(4)的下部設(shè)有使(4)內(nèi)的鐵源向(2)的方向移動的推送裝置(6)，當(dāng)驅(qū)動(6)時則將鐵源從(4)被供給到(2)，當(dāng)停止驅(qū)動(6)時，則鐵源從(4)向(2)內(nèi)的供給被停止。爐正面寬度尺寸(H)的最佳值設(shè)定為，相對于鐵源的最大長度(A)，滿足A≤H≤4A的關(guān)系。
文檔編號F27B3/18GK201828131SQ201020278718
公開日2011年5月11日 申請日期2010年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月30日
發(fā)明者佐藤靖浩 申請人:鋼鐵普藍特克股份有限公司