(57)【要約】  本発明は、いくつかの反応容器内における同期した方法の段階で、特に鋼のための溶融鋼、またはクロムまたはニッケルとクロムで合金化される合金鉄である溶融金属を製造するための方法及びそのための製造プラントに関する。  本発明の目的は、製造コストを低減し、且つ溶融金属のバッチに対する製造時間を、下流に配置された連続鋳造プラントのサイクル時間と同期させることである。  これを達成するために：第１の方法の段階では、合金化剤キャリアがベース溶融物に導入され、次に還元剤、リサイクルされたスラグ、及び／またはスラグ形成剤とエネルギーキャリアが添加され、第１の合金前溶融物を製造するために、酸素キャリアを用いた上部吹き込み及び下部吹き込みのプロセスの作用により、合金化剤キャリアが溶融且つ大部分まで還元され；第２の方法の段階では、ベース溶融物及びクロムキャリアがオプションとして導入され、次に還元剤、リサイクルされたスラグ、及び化石エネルギーキャリアが添加され、第２の合金前溶融物を製造するために、酸素キャリアを用いた上部吹き込み及び下部吹き込みプロセスの作用により、クロムキャリアが溶融且つ大部分まで還元され；第３段階では、スラグ形成剤に加え、特に合金鉄である合金化剤が第２の合金前溶融物に添加され、予め定められた化学分析と温度で合金溶融物を製造するために、酸素キャリアを用いた上部吹き込み及び下部吹き込みプロセスの作用により、脱炭素プロセスが実行される。
2007506857.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
好ましくは、クロム含有またはクロムとニッケル含有の、鉄をベースとする合金化された溶融金属を、複数の連続的且つ同期した方法ステップにより製造するための方法であって、
・第１の方法ステップでは、還元剤、再循環されたスラグ及び／またはスラグ形成剤及びエネルギーキャリアを添加することにより、合金化剤キャリアがベース溶融物に導入され、前記合金化剤キャリアが、酸素キャリアを用いて鋼浴上及び鋼浴下からの吹き込みプロセスの作用により、溶融且つ大部分まで還元され、第１の合金前溶融物が製造され、
・第２の方法ステップでは、好ましくはクロムキャリアである、合金化剤キャリア及びそれが適切な場合にはベース溶融物が、前記第１の合金前溶融物に導入され、還元剤、スラグ形成剤及び化石エネルギーキャリアを添加することにより、好ましくはクロムキャリアである、前記合金化剤キャリアが酸素キャリアを用いて鋼浴上及び鋼浴下からの吹き込みプロセスの作用により、溶融且つ大部分まで還元され、第２の合金前溶融物が製造され、
・第３の方法ステップでは、特に合金鉄である、合金化剤キャリア及びそれが適切な場合にはベース溶融物が、前記第２の合金前溶融物に添加され、前記スラグ形成剤が添加され、酸素キャリアを用いて鋼浴上及び鋼浴下からの吹き込みプロセスの作用により、脱炭素プロセスが実行され、予め定められた化学分析と温度とを有する、合金化された溶融物が設定される、ことを特徴とする方法。
【請求項２】
スクラップ、特にクロムまたはクロムとニッケル、及びそれが適切である場合には他の金属キャリアと共に合金化された鋼のスクラップが、前記方法ステップの１以上である予め定められた量添加されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
好ましくは熱風と共に、酸素または酸素含有ガスの上部吹き込みにより、少なくとも前記第１及び第２の方法ステップで、一酸化炭素＋水素の後燃焼が行われることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
酸素を伴う一酸化炭素＋水素の後燃焼が前記第３の方法ステップで行われることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記第２の方法ステップで製造された前記第２の合金前溶融物が少なくとも２つの部分に分割され、各々の部分が第３のステップの各々の場合においてベース溶融物が補われ、クロムまたはクロムとニッケルを含有する前記合金化剤が添加され、前記スラグ形成剤が添加され、酸素キャリアを用いて鋼浴上及び鋼浴下からのプロセスの作用により、脱炭素プロセスが実行され、予め定められた化学分析と温度とを有する、合金化された溶融物が設定されることを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記第１及び第２の方法ステップにおいて、クロムの含有量の増加と共に、前記溶融物の炭素含有量が８重量％の最大炭素含有量まで増加されることを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
酸素キャリアを伴う前記上部吹き込みが、前記第１及び第２の方法ステップでは酸素または窒素と酸素、あるいは熱風または酸素を増加させた熱風と共に行われ、前記第３の方法ステップでは酸素または酸素と不活性ガスの混合物と共に行われることを特徴とする、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
クロム含有量またはニッケル含有量またはマンガン含有量の高い溶融金属の前記製造においては、酸素キャリアガスを伴う上部吹き込みが、前記第３の方法ステップにおいて熱風を伴って少なくとも部分的に行われることを特徴とする、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記第１及び／または第２の方法ステップにおける前記上部吹き込みが、脈動する酸素を伴って、酸素と不活性ガス、または熱風もしくは酸素を増加させた熱風を伴って行われることを特徴とする、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の方法ステップ及びそれが適切な場合には前記第２の方法ステップにおける前記鋼浴下からの吹き込みが、
ａ）・酸素または酸素と好ましくは窒素などの不活性ガスの混合物、もしくは
・連続するステップでの酸素及び酸素と不活性ガスの混合物、もしくは
・酸素と水蒸気の混合物、もしくは
・酸素と二酸化炭素の混合物、を伴う
一酸化炭素組成のための鋼浴下吹き込み、後燃焼の熱伝達、エネルギー導入及び鋼浴の攪拌、溶融物及びスラグの混合及びそれが適切な場合にはスクラップ及び金属キャリアの細断、
ｂ）鋼浴下ノズルを介したエネルギーキャリアと還元剤の供給、
ｃ）リサイクルされた冶金学的材料、転炉及び電気炉ダスト、合金鉄製造時のダスト、灰、合金鉄またはアルミニウムの微粉末などのダストの吹き込み、
ｄ）廃棄物処理用及び合金化剤キャリアとしての、鉄含有ダスト、クロム含有ダスト、ニッケル含有ダストの吹き込み、
ｅ）石灰、二酸化珪素、蛍石、ボーキサイト、砂などのスラグ形成材料の吹き込みであって、それぞれが、前記溶融物のクロム含有量がほぼ１０重量％以下である限りキャリアガスとしての酸素を伴うか、または不活性ガスを伴う吹き込み、
ｆ）クロム鉱石、マンガン鉱石、ニッケル鉱石、酸化ニッケル、水酸化ニッケル、ダスト、灰、石炭殻、研磨ダスト、砂、汚染された建設瓦礫、家庭廃棄物または産業廃棄物、あるいはシュレッダー残滓、合金化剤キャリア及び／またはスラグ形成材料としての廃棄物のうちの少なくとも１つの吹き込み、
のうちの１以上の方法を含むことを特徴とする、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記特徴１０ｂ）に従うエネルギーキャリア及び還元剤の前記供給が、追加してまたは代わりに、塊状で上方から前記溶融物に行われることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記特徴１０ｃ）及び１前記特徴０ｄ）に従う、前記ダスト及びその他の微粉末材料が塊状に形成され、前記溶融物またはスラグに塊状で供給されることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記特徴１０ｅ）に従うスラグ形成剤の前記供給が、代わりに上方から前記溶融物に行われることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記特徴１０ｆ）に従う合金化材料の前記供給が、代わりに上方から前記溶融物に行われることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記第２の方法ステップにおける前記鋼浴下からの吹き込みが、
ａ）酸素または酸素と好ましくは窒素などの不活性ガスの混合物、あるいは
・連続するステップ及び混合比での酸素及び酸素と不活性ガスの混合物、あるいは
・酸素と水蒸気の混合物、あるいは
・酸素と二酸化炭素の混合物、を伴う
一酸化炭素組成のための鋼浴下吹き込み、後燃焼の熱伝達、エネルギー導入及び鋼浴の攪拌、溶融物及びスラグの混合、
ｂ）鋼浴下ノズルを介した液体または気体のエネルギーキャリアと液体または気体の還元剤の供給、
ｃ）前記第１の方法ステップにおいてのように実行される前記鋼浴下吹き込み、
のうちの少なくとも１つの方法を含むことを特徴とする、請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記第３の方法ステップでは、一酸化炭素組成、後燃焼の熱伝達、エネルギー導入、鋼浴の攪拌、及び脱炭素のための鋼浴下吹き込みが、酸素と酸素及び不活性ガスの混合物とを、継続的にまたは連続するステップで、それが適切な場合には混合比を変化させながら行われることを特徴とする、請求項１から請求項１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
酸素と不活性ガスの混合比が、前記溶融物の炭素含有量に応じて設定されることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第３の方法ステップでは、前記溶融物に直接、または還元剤と混合して、好ましくは不活性ガスであるキャリアガスと混合して、炭素の１．０重量％よりも多い前記溶融物の炭素含有量で、鋼浴下吹き込みによってニッケルキャリアが導入されることを特徴とする、請求項１から請求項１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
ニッケルキャリアが、塊状で金属鋼浴に供給されることを特徴とする、請求項１から請求項１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記溶融物の前記温度及び／または前記化学分析が、鋼浴下ノズルを介して評価装置に到達する、前記溶融物により放射された電磁波の、好ましくはオンラインでの評価により前記方法ステップにおいて、前記吹き込み動作中に決定され、前記鋼浴上吹き込み及び前記鋼浴下吹き込みのプロセスに対する、及び合金化剤、エネルギーキャリア、炭素添加剤及び脱炭素剤等の前記添加に対する設定点は、前記温度及び／または前記化学分析に応じてプロセスのモデルにおいて決定されることを特徴とする、請求項１から請求項１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
全ての方法ステップにおいて、メタン、プロパン、ブタン、それらの混合物などの炭化水素、ディーゼル油または重油が、ノズルの保護として溶融物に吹き込まれることを特徴とする、請求項１から請求項２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
炭化水素に加えて、またはそれらの代わりに、不活性ガス、蒸気、二酸化炭素、一酸化炭素またはそれらの混合物が、ノズルの保護として溶融物に吹き込まれることを特徴とする、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記ベース溶融物が、脱燐された銑鉄により形成され、且つ１２２０℃から１６５０℃までの溶融物温度で、少なくとも前記第１の方法ステップで導入され、
２．０重量％〜４．７重量％の炭素、
１．０重量％未満のマンガン、
０．０２５重量％未満の燐、
０．０５重量％未満の硫黄、
それが適切な場合には、クロムとニッケルの比率は変更され、残余が鉄とプロセスに関連する不純物の組成を有することを特徴とする、請求項１から請求項２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
前記ベース溶融物が電気エネルギーの作用により製造され、且つそれが適切である場合には、前記第１または第２の方法ステップにおいて更に脱炭素されることを特徴とする、請求項１から請求項２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
前記ベース溶融物が、精錬還元によるニッケル鉄製造の廃棄物から形成されることを特徴とする、請求項１から請求項２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
前記ベース溶融物が、比例的に、脱燐された銑鉄と、５０％までのニッケル鉄製造の廃棄物から形成されることを特徴とする、請求項１から請求項２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２７】
前記第３の方法ステップからの、低温のまたは液体のまたは高温のＣｒ２Ｏ３含有の還元されないスラグは、好ましくは前記第１または第２の方法ステップに戻されて、炭素含有の還元剤で還元されることを特徴とする、請求項１から請求項２６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２８】
２．０重量％〜４．５重量％の珪素を有するＨＣＦｅＣｒが、前記スラグを還元し且つ部分的に調整するために、及び前記溶融物を合金化するために前記第２の方法ステップの最終吹き込み時点で添加され、且つ前記第３の方法ステップのためのエネルギーの解放を提供することを特徴とする、請求項１から請求項２７のいずれか一項に記載の方法
【請求項２９】
前記スラグの塩基性度（酸化カルシウム／二酸化珪素）は、二酸化珪素キャリアの添加により、前記第１及び／または第２の方法ステップの最終吹き込み時点において、２．０〜２．５から約１．４に低減され、酸化鉄及び酸化アルミニウムキャリアのスラグ分析は、硬質レンガの代用品として、またはセメント製品に付随的に含まれる基質として用いられるスラグに対してセメント産業が必要とするような値に設定されることを特徴とする、請求項１から請求項２８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３０】
前記第１及び／または第２の方法ステップの前記スラグが、前記溶融金属が空にされた後に所望の分析及び温度に調整されることを特徴とする、請求項１から請求項２９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３１】
前記第３の方法ステップに引き続いて、前記合金化された溶融物が、温度設定及び前記溶融物の清掃処理と同様に、精細脱炭素、精細合金化、脱窒素、還元、脱硫黄の１以上を含む、好ましくはＶＯＤ法に基づく、冶金学的なレードル処理を受けることを特徴とする、請求項１から請求項３０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３２】
個々の方法ステップにおいて導入される供給材料の量、特にクロム鉱石及び他の酸化物、水酸化物または鉄含有合金化剤キャリア及びベース溶融物とそれが適切な場合はスクラップの量は、継続するバッチの連続した鋳造のために必要なサイクル時間、または前記溶融金属の鋳造のための他のサイクル時間に対応する、湯出しから湯出しまでの時間が、前記個々の方法ステップにおいて実行されるように決定されることを特徴とする、請求項１から請求項３１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３３】
前記鋼の製造プロセスを制御するプロセスモデルが、前記個々の方法段階において導入される供給材料の量を設定するために、鋳造速度及び鋳造フォーマット、または合金鉄の鋳造におけるサイクル時間などの、下流の鋳造プロセスの基準値を含むことを特徴とする、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
・反応容器の少なくとも１つにベース溶融物を輸送するための少なくとも１つの液体金属供給装置と、
・少なくとも１つの鋼浴下吹き込み装置及び上部吹き込み装置を備えた第１の反応容器と、
・第１の反応容器から第２の反応容器に、第１の合金前溶融物を輸送するための第１の炉空装置と、
・少なくとも１つの鋼浴下吹き込み装置及び上部吹き込み装置を備えた第２の反応容器と、
・第２の反応容器から第３の反応容器に、第２の合金前溶融物の少なくとも一部の量を輸送するための第２の炉空装置と、
・１つの鋼浴下吹き込み装置及び１つの上部吹き込み装置を備えた第３の反応容器と、
により特徴づけられる、請求項１から請求項３３のいずれか一項に記載の方法により、製造ラインにおいて連続して配置された、複数の反応容器で、合金化された溶融金属を製造するための製造プラント。
【請求項３５】
前記上部吹き込み装置が、酸素の上部吹き込みのためのランスとして、または熱風ランスとして、または異なる供給材料のためにノズル毎に集中して配置された複数のフローチャンネルを有する多機能ランスとして形成されることを特徴とする、請求項３４に記載の製造プラント。
【請求項３６】
前記第１及び第２の反応容器が、特にクロム鉱石である微粉末合金化剤キャリアの導入のための、及びそれが適切な場合には粗粉末ダストの導入のための、それら自体のランスを備えることを特徴とする、請求項３４または３５に記載の製造プラント。
【請求項３７】
前記鋼浴下吹き込み装置が、特に２管ノズルである、環状ギャップノズルにより形成されることを特徴とする、請求項３４に記載の製造プラント。
【請求項３８】
前記鋼浴下吹き込み装置が、好ましくは前記それぞれ反応容器上に配置された、１以上の固体のディストリビュータを含むことを特徴とする、請求項３７に記載の製造プラント。
【請求項３９】
前記鋼浴下吹き込み装置が、前記溶融物の前記温度及び／または前記化学組成のオンライン測定のための、測定装置を割り当てられていることを特徴とする、請求項３４に記載の製造プラント。
【請求項４０】
前記第３の反応容器の下流に、前記第３の反応容器から送り出される前記溶融物を精製するための、ＶＯＤプラントが配置されていることを特徴とする、請求項３４から請求項３９のいずれか一項に記載の製造プラント。
【請求項４１】
製造ライン内の前記第３の反応容器または前記ＶＯＤプラントの下流に、少なくとも１つの連続鋳造プラントにより形成された鋼処理プラントが配置されていることを特徴とする、請求項３４から請求項４０のいずれか一項に記載の製造プラント。
【請求項４２】
前記第１の反応容器は、電気炉または異温度動作転炉容器、好ましくはリサイクル転炉により形成され、前記第２の反応容器は、転炉、好ましくは異温度転炉により形成され、前記第３の反応容器は、転炉、好ましくはオートサーマル転炉により形成されることを特徴とする、請求項３４から請求項４１のいずれか一項に記載の製造プラント。
【請求項４３】
前記第１の反応容器の上流に、脱燐された銑鉄からベース溶融物を製造するための脱燐装置として形成され、且つニッケル鉄製造の廃棄物からベース溶融物を製造するための精錬還元反応炉として形成された、更に別の反応容器を配置したことを特徴とする、請求項３４から請求項４２のいずれか一項に記載の製造プラント。
【請求項４４】
前記個々の反応容器は、好ましくは乾式動作の脱塵プラントを割り当てられていることを特徴とする、請求項３４から請求項４３のいずれか一項に記載の製造プラント。
【請求項４５】
前記鋼製造プラント及び前記鋼処理プラントは、前記鋼製造プラント及び前記鋼処理プラントに割り当てられた個々の処理コンピュータを備える、少なくとも前記第１から第３の反応容器及び連続鋳造プラントをカバーする、一般的な制御システムの制御の下にあり、前記鋼製造プラントを調整する、またはサブプロセスモデルを調整するプロセスモデルは、前記個々の方法段階に導入される供給材料の量の計算、及び前記計算された量に対応する方法で行われる、前記反応容器への前記供給材料の投入のために、前記制御システムを経由して送信される、例えば前記連続鋳造プラントの鋳造速度及び鋳造フォーマットなどの、前記下流の鋼処理プラントの基準値を受け取ることを特徴とする、請求項３４から請求項４４のいずれか一項に記載の製造プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の連続且つ同期した方法ステップで、好ましくはクロムまたはニッケル及びクロムを含む、鉄ベースの合金化した溶融金属を製造するための方法、及びその方法を実行するための製造プラントに関する。
【０００２】
特に本発明は、クロム合金化またはクロム−ニッケル合金化された溶融金属を製造するための、特に溶融鋼、合金鉄（ＦｅＣｒ，  ＦｅＭｎ，  ＦｅＮｉ）などの広範な種々のタイプまたは他の溶融金属のフェライト鋼またはオーステナイト鋼を製造するため、特にコスト効果が高く、ダスト及びスラグの可能なリサイクルの結果として環境に優しい複数段階の方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
クロム含有またはクロム−ニッケル含有の溶融金属、クロム及びニッケル鉱石のみならず、例えばフェロクロム、フェロニッケル、酸化ニッケル、水酸化ニッケルなどの、商業的に入手可能な合金金属の製造においては、ダストやスラグ及び他の廃棄物は、クロム及びニッケルの原材料源として用いられることができる。  ステンレス鋼の従来の製造は、電気アーク炉における、合金化されない、及び合金化されたスクラップ及び特に高価な合金鉄の溶融及び精錬と、転炉における最終的合金化及び還元とを含んでいる（特許文献１参照）。  最もしばしば製造される、ＳＵＳ３０４の品質のステンレスオーステナイト鋼の厚板の製造コストの７５％は、クロムとニッケルの合金材料のためのコストにより計上され、現在、厚板１トン当たり約６３０ユーロ程度である。  高い基本価格のために、クロム及びニッケルは原材料市場において大きな価格変動にさらされており、従って高品質の鋼の製造の製造コストに基本的な影響を有している。
【０００４】
従って、極めて高価な合金鉄や金属ニッケルの使用を、可能な限り削減できるようにする開発を実行することは、自明である。  液状で固化させる粉砕した鉄合金のクロム及びニッケル鉱石または水酸化ニッケルからの分離製造が大部分避けられて、これらのクロム及びニッケルキャリアが、鋼の製造において直接還元され、その結果コストを節約する、溶融物の合金化のために用いられるならば、これは可能である。
【０００５】
クロム合金化した、またはクロム−ニッケル合金化した溶融鋼の製造における、それらの酸化物及び水酸化物による鉄合金の置き換えに加え、クロム含有またはクロム−ニッケル含有のダスト及び／またはスラグなどの廃棄物、及びその他の残留物質を、鋼製造の過程に戻して、それにより環境問題なく、且つ低い動作コストでそれらを再調整する目的がある。
【０００６】
クロム及びニッケル鉱石の直接使用、及びそれにより必要とされるそれらの鉱石の還元プロセスは、製造プロセスを顕著に延長させ、且つより多いエネルギーを必要とするにもかかわらず、それは合金化溶融金属のトータルの製造コストを全体では削減する。
【０００７】
クロム含有またはクロムとニッケル含有の溶融金属を、製造シーケンスにおいて連続した複数の冶金学的容器内で、複数の段階の方法により製造することは、良く知られている。  これらの冶金学的容器は、例えば溶融物の処理のための追加の装置を備える電気炉などの精錬装置により、または上部吹き込み装置、及び底部吹き込み装置を備える転炉容器、またはその他に種々の冶金学的容器の組み合わせられた配列により、形成されてもよい。
【０００８】
特許文献２は、例えばステンレス鋼に対しては、ニッケル鉱石が第１の方法ステップで鋼ベースの溶融物に溶融されて還元され、第１の方法ステップで製造されたニッケル含有溶融金属に供給されたクロム鉱石が第２の方法ステップで溶融されて還元される、特定の溶融鋼における、クロム及びニッケル含有の溶融金属、特にステンレス鋼用溶融金属の製造のための、複数の段階の方法を既に開示している。  この溶融及び還元プロセスは、吹き込み転炉として形成され、脱炭素及び後燃焼のために、酸素を吹き込むための酸素上部吹き込みノズル、及び、個々の方法ステップにおいて、不要物除去（scavenging）ガス（不活性ガス）を導入するための底部清掃エレメントを備える、精錬還元炉において起こる。  更にこの方法は、脱燐プロセスと脱硫黄プロセス、及びそれらに続く脱炭素プロセスも含んでいる。  原材料の主成分として安価な鉱石を扱うこの方法は、ニッケル鉱石中のニッケルの低い比率により発生する不都合、及び、ニッケル鉱石に対する上流への精錬還元プロセスによる、不可避的に伴われるスラグの高度な発生と高いエネルギー消費を解決できるだけである。  鉱石の高い比率と高い炭素要求量は、追加の脱燐ステップを必要とする。  更に、酸素なしに溶融物に通常の量の不活性ガスを鋼浴の下から吹き込むことにより発生する鋼浴の攪拌は、低い炭素の含有量と低いクロムのスラッギング（slagging）とを達成させるには弱すぎるので、クロム及びニッケル含有溶融金属の脱炭素プロセスの過程での、高いクロムの酸化とそれに従うクロムのスラッギングの深刻な問題が存在する。  必要とされる鋼浴の攪拌を生成するために、不活性ガスが極めて大量な場合は、不活性ガスは酸素のようには溶融物に溶解せず、単に溶融温度で膨張して、限られた領域で濃縮され、金属及びスラグの粒子をそれに伴いながら、導入エレメントを経由して溶融物とスラグを離れ、転炉のガススペースと転炉の煙道へ侵入するので、金属及びスラグの多くの飛散物が転炉から飛び散る。
【０００９】
ニッケルが１．５％から２．５％のみであるニッケル鉱石を溶融して還元する場合に発生する極めて大量のスラグはその上、溶融物からのスラグの頻繁な除去と、それによる材料損、及び、特に顕著に製造性を低下させる吹き込みプロセスにおける中断を必要とする。
【００１０】
特許文献３は、第１の製造ステップでは、特にスクラップである鉄のキャリアが、電気エネルギーを供給することにより第１のアーク炉で溶融され脱燐が実行され、第２の製造ステップでは、すぐ隣の溶融物が第１のアーク炉から第２のアーク炉へ転送された後に、第２のアーク炉で合金化の設定が行われる、２つのアーク炉での好ましくはステンレス鋼の製造である、合金化された溶融金属を製造するための２段階の方法を開示している。  この場合には、場合によっては還元剤及び石炭と混合されている少量のクロム鉱石及び酸化ニッケルが、好ましくは中空電極を通して、溶融金属に導入される。  しかしながら、実現される所望の合金化に対して適切に合金化されたスクラップは、通常、充分な量と連続性で利用可能ではなく、還元されるクロム鉱石とニッケル鉱石の量及び製造性は低く、且つ電気エネルギーは高価なので、経済的理由がこの方法を本来的に不利にしている。  更に、ここでもまた鋼浴の攪拌及びそれによる炭素含有の溶融物及びスラグの混合は、溶融物内の低い炭素の含有量で、低いクロムの酸化を可能にするには充分に強力なものではない。
【００１１】
これらの、合金化された溶融金属を製造するための既知の方法が、プロセスが実行される方法のための冶金学的条件を考慮に入れているにもかかわらず、鋼の製造から押し出された中間製品までの製造の連続製造シーケンスにより、及び、他の廃棄物と同様にクロム酸化物含有のダストとスラグの発生に起因する環境保護の理由により発生する境界条件をそれらは無視している。  それらは、鋳造の準備ができた合金化された溶融金属のバッチの製造におけるサイクルの周期と、連続鋳造プラントでのシーケンス鋳造におけるサイクルの周期との間の同期、及びその結果の、時間と量に関する連続鋳造プラントの供給要求に適合するために作成された、溶融鋼を製造する究極的な方法を考慮していない。
【００１２】
ステンレス鋼に対する世界的な需要は莫大に増加しており、商業的な理由とこの需要により、製造ユニットは逓増的に巨大化し、その結果、最適に同期されたサイクル時間、コスト効率、及び環境問題を解決する高い製造性は極めて重要である。
【００１３】
特許文献４は、８０〜１２０分毎に製造容器からそれぞれ鋳造される準備ができている、溶融鋼の供給を提供することにより、連続鋳造プラント上で４０〜６０分の予め定められた供給時間が考慮された、ステンレス鋼の製造のための２ストランド法（two-strand method）を開示している。  この場合、この溶融鋼の製造は、互いに隣接して配置され、必要であるならば、同等の等級の鋼を製造し、旋回台上にある電気エネルギーを供給するための電極と、酸素を供給するための吹き込みランス（lance）とを、双方の冶金学的容器がそれらにより交互に供給されることができるように割り当てられた、２つの冶金学的容器内で行われる。  スクラップの溶融及び他の鉄のキャリアの溶融に対しては、この冶金学的容器はアーク炉のように使用される。  １５００℃〜１６００℃の溶融温度への到達後は、電極は旋回して除去され、吹き込みランスが旋回して持ち込まれ、この冶金学的容器は更に吹き込み転炉として動作される。  動作モードのこの変化は、連続鋳造プラントの鋳造シーケンスと同期して発生する。  しかしながら、適切な鋼浴の攪拌と低いクロムのスラッギングを伴う、クロム酸化物及び／またはニッケル酸化物あるいはニッケル水酸化物の導入と還元のためのプロセス工学の観点からの、費用対効果の高い解決はここでは示唆されていない。  更にここでもまた、溶融物とスラグの混合は最適ではない。
【特許文献１】米国特許第５，５１４，３３１号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第３８４，３９７号明細書
【特許文献３】オーストリア特許第４０３，２９３号明細書
【特許文献４】欧州特許第８７７，８２３号明細書
【特許文献５】国際公開第００／０１２７６７号パンフレット
【特許文献６】欧州特許第１０１６８５８号明細書
【特許文献７】欧州特許第８６８６５６号明細書
【特許文献８】国際公開第０２／０４８６６１号パンフレット
【特許文献９】国際公開第０２／０２７３０１号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従って本発明の目的は、既知の従来技術の欠点を避け、一方では溶融金属の高い品質を維持しつつ、製造コストが最小化され、他方では連続鋳造プラントの下流部門のサイクル時間に、バッチに対する製造時間が同期した、合金化された溶融金属を製造するための方法及び製造プラントを提案することである。  本発明の更なる目的は、クロム含有またはクロムとニッケル含有のダスト及びスラグなどの廃棄物を環境的に優しい方法で製造プロセスに戻し、且つこの方法の製造性を損ねることなく、有用なクロムまたはクロムとニッケルがこれらの廃棄物から回収することである。
【００１５】
本発明の更なる利点は、コスト上の理由により、可能な最小のバッチの重量（方法ステップあたりの溶融金属のトン数）で、高い製造性が得られることである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この目的は、本発明に従う、複数の連続且つ同期した方法ステップの方法の場合に達成され、
第１の方法ステップでは、還元剤、再循環されたスラグ及び／またはスラグ形成剤（slag forming agents）及びエネルギーキャリアを添加することにより、合金化剤キャリア（alloying agent carriers）がベース溶融物に導入され、合金化剤キャリアが、少なくとも１つの酸素キャリアを用いて鋼浴上及び鋼浴下からの吹き込みプロセスの作用により、溶融且つ大部分まで還元され、第１の合金前溶融物が製造され、
・第２の方法ステップでは、好ましくはクロムキャリアである、合金化剤キャリア及びそれが適切な場合にはベース溶融物が、第１の合金前溶融物に導入され、還元剤、スラグ形成剤及び化石エネルギーキャリアを添加することにより、好ましくはクロムキャリアである、合金化剤キャリアが酸素キャリアを用いて鋼浴上及び鋼浴下からの吹き込みプロセスの作用により、溶融且つ大部分まで還元され、第２の合金前溶融物が製造され、
・第３の方法ステップでは、特に合金鉄である、合金化剤キャリア及びそれが適切な場合にはベース溶融物が、第２の合金前溶融物に添加され、スラグ形成剤が添加され、酸素キャリアを用いて鋼浴上及び鋼浴下からの吹き込みプロセスの作用により、脱炭素プロセスが実行され、予め定められた化学分析と温度とを有する、合金化された溶融物が設定される。
【００１７】
合金化剤キャリア、還元剤、スラグ形成剤、エネルギーキャリア、酸素キャリア、クロムキャリア、及び金属キャリアの使用は、用いられるこれらのキャリアまたはエージェントが、定義されたように、それらのために意図される材料の少なくとも１つにより形成されることを意味すると、常に理解されるべきである。  それらは任意の所望の比率で混合されることができ、且つ本願には明示的に特定されてはいないがそれぞれの意図された用途に適する、キャリアまたはエージェントにより捕われ、または置き換えられることができる。
【００１８】
合金化溶融物の設定された化学分析及び温度は、連続鋳造プラントでの鋳造の用意ができている液状鋼に対応する化学分析及び温度をすでに有するＶＯＤプラント等における溶融物の更なる処理に適合するように、最適になされることができる。  勿論そのような溶融物はまた、連続鋳造プラントで鋳造する前に、レードル処理（ladle treatment）スタンドで所望の化学分析及び温度に設定されることができる。
【００１９】
本発明に従って提案される３つの方法ステップの各々は、別個の反応容器において行われ、第１及び第２の合金前溶融物はそれらの完了後、続く反応容器に全部が移される。  個々の方法ステップにおける合金前及び合金化された溶融物の製造のための原材料（例えば、ベース溶融物、クロムキャリア及びニッケルキャリアなどの合金化剤キャリア）の量的な供給は、個々の方法ステップでの殆ど同じ製造時間と同期し、且つシーケンス鋳造での鋳造時間と同期して行われる。  還元剤、スラグ形成剤、及びエネルギーキャリアの量的な供給は、合金前及び合金化された溶融物の冶金学的製造条件に適合するような方法で行われる。
【００２０】
第１の方法ステップでは、脱硫黄され及び大幅に脱燐された鉄ベースの溶融金属が、ベース溶融物として反応容器に導入されて、酸素含有ガスを吹き込みする鋼浴下ノズル、及び化石エネルギー（一般的にコークスまたはコークスと石炭、あるいは石炭のみ）の添加を伴う上部吹き込みランスを用いて、溶融物と供給された材料への最大のエネルギー転移のための好ましい開始条件を提供する金属鋼浴を形成する。
【００２１】
第１の方法ステップでは、クロム鉱石、クロム含有ダスト、スラグ（好ましくは第３の方法ステップからの）、合金化されたスクラップ及び石炭殻（cinder）が、酸化物及び／または水酸化物の合金化剤、ニッケル鉱石、酸化ニッケル、焼結ニッケル、水酸化ニッケル、クロム及びニッケル含有スクラップ及びその他のスクラップが合金化剤キャリアとして考慮され、それによりこの第１の方法ステップの費用対効果が増大し、且つ更に石炭燃焼発電所からの細粒炭（fly ash）、ゴミ焼却所からの灰、シュレッダーの廃棄物、乾燥させた酸洗い液のスラッジ（pickling sludge）等が同様に考慮される。
【００２２】
第１及び第２の方法ステップにおいては、クロムキャリア酸化物の形態の、例えば４５重量％のＣｒ２Ｏ３を有する、特に安価なクロム鉱石が供給される。  それに加えて、または代替案として、ダストまたはスラグなどの回収されたクロム含有材料が、固体、液体または加熱された形態で、クロムの含有量を有する他の残留物材料及び廃棄物材料と同様に用いられることができる。
【００２３】
吹き込み及び溶融物の転送の際の、ダストに起因する損失及び金属の損失は、この方法では低く押さえることができるので、クロム及びニッケルと共に合金化された鋼の製造においては、ニッケルの添加は第３の方法ステップまで行われない。
【００２４】
特に第１及び第２の方法ステップにおいては、炭素キャリアは還元剤として、及びエネルギーキャリアとして導入され、以下の材料の１以上によって形成されることができる：いずれの場合も、塊状（lump form）または粉砕（pulverized）もしくは圧壊（pressed）された形態の、無煙炭（anthracite）、硬質石炭、他のタイプの石炭、コークス、褐炭コークス、石油コークス、グラファイト；原油、暖房用油、加熱原油タール、精製残留物、重油、天然ガス、プロパン、ブタン等などの液体または気体の炭化水素；例えばニッケル鉄製造からの炭素含有廃棄物材料、例えば成形体または有機軽量破片の形態のバイオマス及びプラスチック。
【００２５】
第１の方法ステップにおいては、化石エネルギーキャリア及び電気エネルギーの双方が、エネルギーキャリアとして考慮される。  この点で、この第１の方法ステップを実行することが意図される反応容器は、吹き込み装置を備えた、転炉及びアーク炉の双方により形成されることができる。  第２の方法ステップにおいては、化石エネルギーキャリアはエネルギーの必要な導入のために、好ましくは排他的に用いられ、第３の方法ステップは、オートサーマル的に、または少量のエネルギーの導入のみで好ましくは実行される。  化石エネルギーキャリアは、よりよい流動化のためにダストに添加されてもよい。
【００２６】
酸素または熱風、それが適切である場合にはそれらの双方が酸素キャリアとして用いられてもよい。
【００２７】
生石灰、ドロマイト（dolomite）、蛍石、珪砂、鋳物砂、マール（marl）、スクラップガラス、灰、家庭ゴミ、産業残留物、ボーキサイト等が、スラグ形成剤として支配的に用いられる。  とりわけよりよい流動化のために、微粉末スラグ形成剤がダストまたは化石燃料に添加されることもできる。  それぞれのキャリアガスは、この場合冶金学且つ安全面の要求に適合しなければならない。
【００２８】
そのようなスラグ形成助材はスラグの形成のために作用するが、それらが他の目的（例えば、セメント産業、道路建設等）に最適に用いられるように、スラグの変形に対しても同様に作用する。
【００２９】
利用可能性に応じて、スクラップ特にクロム、またはクロム及びニッケルと合金された鋼のスクラップ、ならびにそれが適切な場合には他の金属キャリアは、方法ステップの１以上で、予め定められた量で添加されてもよい。  個々の方法の段階において、ほぼ同一の製造時間を保証するために、スクラップの供給量とクロム鉱石及び還元剤の供給量の間には相互関係が存在し、個々の方法の段階において供給量の間では、量的なバランスが常に考慮される。
【００３０】
他の金属キャリアは、例えば鋼チップ、固体銑鉄または他の合金鉄及び純粋なニッケルを含んでもよい。
【００３１】
可能な限り効率的に製造プロセスにおけるエネルギーの導入を実行するために、酸素または酸素含有ガス（例えば酸素濃度を向上させた熱風）の上部吹き込みにより、少なくとも第１及び第２の方法ステップにおいて一酸化炭素＋水素の後燃焼が行われると好適であり、そのような一酸化炭素＋水素後燃焼は、第３の方法ステップにおいて、好ましくは酸素のみと排他的に行われる。  第１及び第２の方法ステップにおいて、炭素及び酸素キャリアが導入される一方で、スクラップと共に大量のダスト、スラグ、及びクロム鉱石が溶融され、クロム鉱石は還元処理を受ける。  不完全燃焼された大量の一酸化炭素＋水素含有の廃棄ガスが、それにより生成される。  この方法ステップにおいては、これらのガスは、スラグの層の上方での熱風のジェットでの吹き込みにより後燃焼を受ける。  スラグ及び溶融金属へのエネルギー移動は、強力な鋼浴の撹拌により顕著に増加され、この鋼浴の撹拌は、永久的にガス状の炭化水素により保護されたノズル（ＫＭＳ−Ｓノズル）を用いて行われる、同時の鋼浴下吹き込み、好ましくは底部吹き込みにより実現される。  上部吹き込み用の熱風ノズル、及び特別な鋼浴下／底部ノズルの使用により、約６０％の割合の後燃焼、及び９０％に達する溶融物及びスラグへの熱転移が、実行されることができる。  例えば後燃焼のための酸素の使用は、ダストの分離の後にガス蓄積器に供給される、燃焼ガスとして用いられることができる、廃棄ガスの生成の可能性を提供する。  燃焼ガスとして更なる意味のある使用状態に置かれることができる廃棄ガス、及びそれによる、それ相応に高いガスの剰余は、しかしながら以下の式に対応する、後燃焼比率が明らかに６０％以上にとどまる場合にのみ、得られる。
【００３２】
【数１】
2007506857.tif 000003
【００３３】
廃棄ガスが更なる使用状態に置かれる場合には、一酸化炭素＋水素の後燃焼を実行するために、酸素の連続的な、または脈動する吹き込みジェットで、それらに二酸化炭素及び水への後燃焼を部分的に受けさせるために、それらをスラグ溶融物の上方で上昇するガスの内部で吸い込む、スラグの溶融物に対して垂直または斜めに指向する、酸素後燃焼ランスまたは少なくとも１つのランスが用いられる。  その時の後燃焼比率は、１０％から約３５％の間に存在する。  連続したまたは脈動する熱風の上部吹き込みでは、後燃焼比率は便宜上３０％から７０％の間である。
【００３４】
しかしながらこの方法のコスト効率のためには、後燃焼比率のみならず、溶融物への熱転移が特に重要である。  「モーター」として一酸化炭素で溶融物を強力に撹拌できるようにする、酸素の鋼浴下吹き込みに由来して、後燃焼により解放されたエネルギーの９０％までが、溶融物とスラグに転移される。  これは、酸素での上部吹き込みによる後燃焼と、より高い後燃焼比率での熱風上部吹き込みの双方に適用される。
【００３５】
本発明に従うこの鋼製造方法の場合においては、吹き込みランスとしての特許文献５に記述されたような多機能ランスの使用は、都合が良いことが証明されている。  その複数の環状の通路構成は、この多機能ランスの使用を製造プロセスの複数の方法ステップで可能にしている。
【００３６】
好ましくは吹き込み脱炭素転炉（Ｋ−ＯＢＭ−Ｓ転炉）において行われる、第３の方法の段階では、溶融物の最終的な合金化及び脱炭素が、殆どオートサーマルプロセスで実質的に行われる。
【００３７】
例えば、ニッケルの含有量が約４０％であるニッケル水酸化物、焼結ニッケル、ニッケル酸化物等などの安価なニッケルキャリアが使用可能である場合は、それらは第３の方法の段階においては鋼浴の下部から好ましくは吹き込まれるか、または溶融物の炭素含有量がまだ高い場合には重力により上方から、または上部吹き込みで塊状（ペレット、ブリケット状（briquettes）等）で添加される。  結果として、生産性は低減されず、ダストの放出、飛散、スラグへの金属の滴り及び空にする際の損失によるニッケルの損失は最小にされる。  第１及び第２の方法の段階へのニッケルの全量の導入は、追加の負担しきれないニッケルの損失を必然的に伴うはずである。
【００３８】
クロム酸化物、スラグ、ダスト、及びスクラップの最大量が処理される場合には、第３の方法ステップは、第１及び第２の方法ステップより、はるかに少ない時間しか必要としない。  この第３の方法ステップの製造時間を、第１及び第２の方法ステップでの製造時間にほぼ対応させるために、また投資コストを引き下げるために、第２の方法ステップで製造された、第２の合金前溶融物が少なくとも２つの部分的な量に分割されることができ、各々の部分的な量が第３の方法ステップにおいて各々の場合に、ベース溶融物で補足されることができる。  製造される鋼の等級に応じて、クロムまたはクロムとニッケルを含有する合金化剤が添加される。  スラグ形成剤が同様に添加され、酸素キャリアを用いた鋼浴上吹き込み及び鋼浴下吹き込みプロセスの作用により、脱炭素プロセスが実行され、予め定められた化学分析と温度に合金化された溶融物が設定される。
【００３９】
この方法に従う、溶融作業、還元工程、エネルギー導入、及び脱炭素作業のシーケンスのために、酸素キャリアを用いる上部吹き込み工程が、この方法の全ての段階において実行される。  第１及び第２の方法ステップでは、酸素のみ、または特別な混合比率の酸素と窒素の混合物、または熱風、または酸素濃度を高くした熱風を用いる上部吹き込みが行われる。  第３の方法ステップでは、酸素、または炭酸ガス及び水蒸気などの燃焼ガスを同様に含有してもよい酸素と不活性ガスの混合物を用いる上部吹き込みが行われる。
【００４０】
合金鉄（クロム含有量３０重量％よりも多い、ニッケル含有量１３重量％よりも多い、マンガン含有量３０重量％よりも多い）の場合に起こるような、高いクロムの含有量、及び／または高いニッケルまたはマンガンの含有量を伴う溶融金属の製造においては、第３の方法ステップで、熱風による上部吹き込みが、少なくとも部分的に実行されることが有利である。  第１及び第２の方法ステップにおいては、合金鉄の製造での、熱風による、または酸素濃度を高くした熱風による上部吹き込みが、好ましくは行われる。
【００４１】
廃棄ガスが更なる使用状態に置かれる場合には、水冷吹き込みランスを手段として添加される酸素が、全ての方法ステップで、上部吹き込みのための吹き込み媒体として、好ましくは考慮される。  石炭の消費の顕著な節減、好ましくは半分未満を実現するためには、熱風または酸素濃度を高くした熱風が、少なくとも第１の方法ステップまたは第１及び第２の方法ステップで、好ましくは用いられるべきである。
【００４２】
例えば、かなりの量のニッケル鉱石またはニッケル含有廃棄物材料が用いられ、それにより大量のスラグが溶融されて、高いエネルギー要求に帰結する変形に従う場合を特例として、これはいつでも特に重要である。  このような第１の方法ステップ（クロムの合金化またはクロム鉱石の抽出なし）の、下流で提供される溶融物の脱燐も、この脱燐が溶融物にかなりな温度損失をもたらすので、第１の合金前溶融物の製造において、追加のエネルギーの供給を必要とする。
【００４３】
第２の方法ステップからの廃棄ガスが、対応する廃棄ガス余剰、または他の冶金学的理由に帰結しない場合は、熱風または酸素濃度を高くした熱風で上部吹き込みを実行することが可能である。
【００４４】
第３の方法ステップでは、酸素での、または溶融物の炭素含有量が低い場合には酸素と不活性ガスでの、上部吹き込みが好ましくは実行されるが、これは酸素または酸素と不活性ガスの混合物の吹き込みによる、強力で良好な鋼浴の攪拌にも関わらず、クロムのスラッギングを更に低減するためである。
【００４５】
脈動する酸素、または酸素と不活性ガス、または熱風、または酸素を増加した熱風での、上部吹き込みが第１及び／または第２の方法ステップで実行されるならば、後燃焼の比率の増加と安定化が達成される。
【００４６】
スラグと炭素含有溶融物の充分な混合は、窒素中で酸素を混合し、脱炭素と比較してクロムのスラグ化を抑制することにより、溶融物の炭素含有量を低下させる場合に、第３の方法ステップでこのようにして改善される。  しかしながらこれは、多機能ランスの助けを借りて、同様に実行されることができる。  この場合ノズルからの主な酸素ジェットは、バーナーで生成され、酸素吹き込み装置内を急速で流れる熱い気体により取り囲まれている。  そのようなガスジェットは、通常のラバル酸素ジェット（Laval O2 jet）と比較して、相対的に長い距離にわたってその高いフローレートを得て、スラグは溶融物とより激しく混合される。  これは同様に、通常のラバル酸素ジェット（例えばマッハ２．２での）上部吹き込みと比較して、まだ低いクロムのスラグ化に帰結する。
【００４７】
従って、現存する製造プラントの場合での利用可能性、脱ダストプラントの規模、廃棄ガス及び供給材料の利用などの境界条件の広い変化に依存して、上部吹き込みに対する一連の変形がまとめて考慮される。  可能な変形は以下の表１にリストされ、且つ、本発明に従う方法の保護の範囲内で個々の場合に対して変形することができる。  リストされた方法の変形は、目的を達成するのに貢献するものである。  ここで、表中に太字で印刷されたリング「ｏ」は、それぞれの方法ステップにおける基本的な変形を表わすものである。
【００４８】
酸素による上部吹き込みが実行される場合には、第１及び第２の方法ステップにおける特定の吹き込み比率は、全部の吹き込み比率の２５％と９０％の間に、好ましくは全部の吹き込み比率のおよそ約８０％に存在し、これは１トン１分あたり、２．０と６．０Ｎｍ３の間、好ましくは１トン１分あたりおよそ約３．８Ｎｍ３に設定される。
【００４９】
上部吹き込みが、酸素の代わりに熱風により実行される場合には、酸素による上部吹き込みの場合よりも、吹き込み比率は約１．５倍から５倍高くなる。
【００５０】
【表１】
2007506857.tif 000004
【００５１】
特に望ましい実施形態として、鋼浴下吹き込みは、それぞれ用いられる反応容器の底の底部ノズルを通る底部吹き込みを含む。
【００５２】
個々の方法の段階で、溶融金属の製造における変化する要求に適合する鋼浴下吹き込みを実行するためには、第１の方法ステップ及びそれが適切な場合には第２の方法ステップにおいても鋼浴下からの吹き込みが、
ａ）・酸素または酸素と好ましくは窒素などの不活性ガスの混合物、もしくは
・連続するステップでの酸素及び酸素と不活性ガスの混合物、もしくは
・酸素と水蒸気の混合物、もしくは
・酸素と二酸化炭素の混合物、を伴う
一酸化炭素組成のための鋼浴下吹き込み、後燃焼の熱伝達、エネルギー導入及び特に鋼浴の攪拌、溶融物及びスラグの混合及びそれが適切な場合にはスクラップ及び金属キャリアの細断（cutting up）、
ｂ）鋼浴下ノズルを介したエネルギーキャリアと還元剤の供給、
ｃ）リサイクルされた冶金学的材料、転炉及び電気炉ダスト、合金鉄製造時のダスト、灰、合金鉄またはアルミニウムの微粉末などのダストの吹き込み、
ｄ）廃棄物処理用及び合金化剤キャリアとしての、鉄含有ダスト、クロム含有ダスト、ニッケル含有ダストの吹き込み、
ｅ）石灰、二酸化珪素、蛍石、ボーキサイト、砂などのスラグ形成材料の吹き込みであって、それぞれが、溶融物のクロム含有量がほぼ１０重量％以下である限りキャリアガスとしての酸素を伴うか、または不活性ガスを伴う吹き込み、
ｆ）クロム鉱石、マンガン鉱石、ニッケル鉱石、酸化ニッケル、水酸化ニッケル、ダスト、灰、石炭殻、研磨ダスト、砂、汚染された建設瓦礫、家庭廃棄物または産業廃棄物、合金化剤キャリア及び／またはスラグ形成材料としての廃棄物のうちの少なくとも１つの吹き込み、
の方法の１以上を含む場合には有利である。
【００５３】
合金化剤キャリア（クロム鉱石、マンガン鉱石、ニッケル鉱石、ニッケル酸化物、焼結ニッケル、水酸化ニッケル）内に吹き込む時には、ノズルの上流の溶融物の局所的な温度低下に対する許容度が作られなければならない。
【００５４】
供給材料の溶融、溶融物の過熱のための１以上のエネルギーキャリアの供給、及び酸化物の還元のシーケンスのための還元剤の供給は、底部吹き込みに加えてまたはその代替として、上部から反応容器へ塊状で行われることができる。  同様に、スラグ形成剤及び合金材料の供給は、鋼浴下吹き込みに加えてまたはその代替として、上方から反応容器内に、溶融物上または溶融物内へ行われる。  ここでの導入は、吹き込みランスを用いてダストの形態または微粉末の形態で、またはオーバーヘッドホッパーからの、供給によりまたは計量された添加により塊状の形態で行われる。
【００５５】
更に、リサイクルされた冶金材料、転炉及び電気炉ダスト、合金鉄の製造からのダスト、灰、合金鉄またはアルミニウムの微粉末などのダスト及び他の微粉末化された材料は、鉄含有、クロム含有及びニッケル含有のダストと同様に、塊状に転換されてこの塊の形状で、溶融物またはスラグに供給される。  塊状への転換は、好ましくはブリケット化することまたはペレット化することによりここで行われる。
【００５６】
特定の鋼浴下吹き込み比率は、１トン１分あたり０．２５及び約３．５Ｎｍ３の間に存在する。  鋼浴下吹き込みが酸素によってのみ行われる場合には、好ましい底部吹き込み比率は、１トン１分当たりおよそ０．４から１．５Ｎｍ３である。
【００５７】
第２の方法ステップの間、鋼浴下吹き込みは、溶融物とスラグの攪拌と同様に、可能で適切な一酸化炭素の組成、エネルギーの導入、及び特に、鋼浴の攪拌及びそれによる後燃焼で解放されたエネルギーの溶融物への最適な転移を実質的に可能にする。  全体にわたって、高い後燃焼レートと共に、金属鋼浴への可能な最高のエネルギー導入と、一次エネルギーの多量の節減の達成の効果を、これは有する。  この目的のために、
酸素または酸素と好ましくは窒素などの不活性ガスの混合物、あるいは
・連続するステップ及び混合比での酸素及び酸素と不活性ガスの混合物、あるいは
・酸素と水蒸気の混合物、あるいは
・酸素と二酸化炭素の混合物、
が容器の下部ノズルを介して導入される。  更に、当該の製造プロセスに加えて、またはその代替案として、鋼浴下ノズルを介しての液体または気体の還元剤の供給が好適である。  更に、当該の製造プロセスに加えて、またはその代替案として、鋼浴下吹き込みが第１の方法ステップにおいてのように実行されることが好適である。
【００５８】
第３の方法ステップにおける、一酸化炭素の形成、一酸化炭素の分圧低減、後燃焼の熱伝達、鋼浴の撹拌、及び脱炭素のための鋼浴下吹き込みが、酸素及び酸素と不活性ガスの混合物を連続するステップで加えながら、それが必要な場合には混合比を変化させながら行われる。  酸素と不活性ガスの混合比は、ここでは溶融物の炭素含有量及び可能ならば温度に応じて設定される。
【００５９】
第３の方法ステップにおいて、溶融物に直接、または還元剤と混合して、不活性ガスまたは不活性ガスと小さい比率の酸素の混合物を好ましくは含むキャリアガスと共に、溶融物の炭素含有量が１．０重量％の炭素よりも多い場合に、下吹き込みにより微粉末化されたニッケルキャリアが鋼浴導入される。  それらが上方から添加されない場合には、固体の材料は、摩耗に対して保護された鋼浴下ノズルの中央管を通って好ましくは吹き込まれる。  酸化ニッケル、焼結ニッケル、水酸化ニッケル、ニッケル鉄製造からの廃棄物材料等が、ニッケルキャリアとして考慮される。  ニッケルキャリアは、ペレット形状及びブリケット形状を含む塊状で金属鋼浴に供給され、または特別に形成された吹き込みランスにより、スラグまたは溶融物の層内に吹き込まれることができる。
【００６０】
この多様な要求の範囲を充足するために、供給材料を導くための、少なくとも１つの中央ノズル（管）と、環状のギャップまたは多数の同心の環状の通路とを有する、鋼浴下吹き込みノズルが用いられる。  ダスト状及び微粉末状の供給材料は、好ましくは窒素、酸素、アルゴン、天然ガス、または混合ガスである、キャリアガスと共に鋼浴下ノズルを介して向けられる。
【００６１】
更に及び好ましくは、全ての方法ステップにおいて、メタン、プロパン、ブタン、それらの混合物などの炭化水素、ディーゼル油、重油等が、ノズルの保護としてそれらの最適な保護のために鋼浴下ノズルを通って溶融物に吹き込まれる。  この吹き込みは、各々の鋼浴下ノズルの中央のジェットを取り囲む、１以上の環状の通路を介して行われる。  炭化水素に加えて、またはそれらの代わりに、不活性ガス、蒸気、炭酸ガス、一酸化炭素、またはそれらの混合物が、ノズルの保護として溶融物に吹き込まれてもよい。
【００６２】
この方法の特に好適な精錬化に従えば、溶融物の温度及び／または化学分析は、鋼浴下ノズルを通って評価装置に到達する、溶融物によりノズル出口で放射された電磁波の、好ましくはオンラインでの評価による方法のステップにおいて、吹き込み動作中に決定され、鋼浴上吹き込み及び鋼浴下吹き込みプロセスに対する、及び合金化剤、エネルギーキャリア、炭素添加剤（carburizing agents）、及び脱炭素剤等（decarburizing agents）の添加に対する設定点は、温度及び／または化学分析に応じてプロセスのモデルにおいて決定される。
【００６３】
鋼浴下吹き込みの特別な詳細に対して、及び特に底部吹き込みに対して、境界条件の広い多様性に依存する多数の方法の変形の間から選択がなされることができる。  ここで、現存する製造プラント及びコスト効率的に利用可能な供給材料と、実際のプラント操作因子（合金化剤、還元剤、エネルギーキャリア）及びガスに対する変化の度合いとへの考慮がなされなければならない。  可能な変形は以下の表２にリストされ、本発明の保護の範囲内で個々の場合に対して変形することができる。  鋼浴下吹き込みプロセスの場合、リストされた方法の変形は、目的を達成するのに貢献するものである。  ここで、表中に太字で印刷されたリング「ｏ」は、それぞれの方法ステップにおける基本的な変形を表わすものである。
【００６４】
鋼浴下吹き込み、ここでは特に好ましくは底部吹き込みに対して、また同様に側部吹き込みに対して、炭化水素により、または炭化水素と不活性ガスの混合物により、好ましくは保護された複数管ノズル、特に２管ノズルが用いられる。  従って以下の表２においては、中央ノズルと外側のノズル管（環状ノズル）の間の、環状ギャップノズルの環状ギャップで吹き込まれるべき媒体も、個々の方法ステップに対して記述されている。
【００６５】
【表２】
2007506857.tif 000005
【００６６】
個々の方法ステップのバッチ重量、クロムで合金化されたまたはクロムとニッケルで合金化された鋼のスクラップの利用可能量、及び連続鋳造プラントの鋳造フォーマットに基づいて、脱燐した銑鉄を含むベース溶融物が、必要に応じて、個々の方法ステップで、それぞれの反応容器に導入される。  その原材料の由来の結果として、このベース溶融物は既に少量のクロム及びニッケルを含んでもよく、１２２０℃から１６５０℃の鋼浴温度でここの方法の段階で導入され、量的なバランスを形成する助けとなる。  本発明に従う製造プロセスのための好ましい出発ベースは、
２．０重量％から４．７重量％の炭素、
１．０重量％未満のマンガン、
０．０２５重量％未満の燐、
０．０３重量％未満の硫黄、
残余は鉄とプロセスに関連する不純物の組成を有するベース溶融物により形成されている。
【００６７】
用いられているベース溶融物のための銑鉄は、従来の溶鉱炉からまたはＨＩ精錬プラントから、またはその他任意の銑鉄の所望の供給源からのどれから由来しても良い。
【００６８】
「銑鉄製造」法で製造を実行する代替案として、特に電気アーク炉における電気エネルギーの作用により、ベース溶融物を製造する可能性がある。  ここでは、選択された供給材料に依存して、合金化されていないベース溶融物と精錬される特に合金される前のベース溶融物の双方に対してそれが可能である。
【００６９】
同様に、脱燐された銑鉄の代替として、またはその比率として、精錬還元によるニッケル鉄製造の廃棄物材料から、このベース溶融物が形成される可能性がある。  ニッケル鉄製造からの廃棄物を含むこのベース溶融物の比率は、この場合５０％に達する。  相対的に大量に利用可能な、ニッケル鉄製造からの蓄積された廃棄物材料は、ニッケル酸化物の形態で、約２重量％の比率のニッケルを含む。  残余は、石炭とスラグを含む。  これらの廃棄物材料は、本発明に従う３つの方法ステップの上流に配置された方法ステップにおいて精錬還元を受けることができ、この上流の方法ステップが同時に、例えば、脱燐された銑鉄の混合物を有するベース溶融物を含んでいる。  しかしながら、ニッケル鉄製造の廃棄物材料を、好ましくは第１の方法ステップに、また同様により少ない比率で第２または第３の方法ステップに導入して、そこで精錬還元が起こるようにする可能性が同様に存在する。
【００７０】
ここで、スラグの発生の増加により、スラグのバランスに対して特別な考慮がなされなければならない。
【００７１】
コスト効率を最適化するために、第３の方法ステップからのＣｒ２Ｏ３含有の未還元のスラグが、好ましくは熱風の上部吹き込みにより第１の方法ステップに戻され、そこで炭素含有の還元剤で還元される。  クロム含有スラグの再循環は、全部のプロセスにおけるクロムの損失、及び特にＦｅＳｉの消費の顕著な増加を削減する効果を有する。  第３の方法ステップの最後において、スラグの積極的な還元を避ける（酸化カルシウム、フッ化カルシウム及びＦｅＳｉの添加）ことにより、用いられる反応容器の耐火物のライニングの耐久性と、その生産性が向上される。  全体のスラグの量が同様に削減され、石灰等などの第１の方法ステップにおけるスラグ形成剤の必要が完全にまたは部分的に避けられる。  同様に、第２の方法ステップにおいて、ある量のスラグも処理されることができる。  しかしながら、その場合バッチサイクル時間が増加されないという条件で、クロム鉱石の量が削減される。
【００７２】
第１の方法ステップが、酸素の上部吹き込みとガスの回収を伴って実行される場合は、スラグの回収はなくなって、ダストは主に再循環される。  熱風の代わりの、酸素の上部吹き込みの変形の場合には、第１の方法ステップでクロム酸化物のクロムへの還元がより少なくなり、即ち同じ生産性のためには、より多いＨＣＦｅＣｒが供給されなければならない。  特にこの場合、２．０から４．５重量％の珪素を含むＨＣＦｅＣｒの追加は、第２の方法ステップの最終的な吹き込み時間、特に最後の５〜１０分間の吹き込みにおいて有利であり、その時点からＨＣＦｅＣｒからの珪素は、第２の方法ステップのスラグの還元を支援する。  第３の方法ステップは、スラグの量に関しては削減される。
【００７３】
特にセメント産業におけるスラグの使用に対しては、スラグの塩基性度（酸化カルシウム／二酸化珪素：slag basicity (CaO/SiO2)）が、二酸化珪素キャリアの添加により、第１及び／または第２のステップの最終吹き込み時点、特に最後の５〜１０分間の吹き込みにおいて、２．０乃至２．５、約１．４に低減され、酸化鉄及び酸化アルミニウムキャリアのスラグ分析は、硬質レンガの代用品として、またはセメント製品に付随的に含まれる基質として用いられるスラグに対して、セメント産業が必要とするような値に設定される。
【００７４】
加えて、スラグの意図される更なる使用に依存して、第１及び／または第２の方法ステップのスラグが、溶融金属の出炉後に所望の組成及び温度に調整される場合には、それは好適である。
【００７５】
第３のステップに引き続いて、それが適切である場合には、合金化された溶融物は、温度設定及び溶融物の清掃処理と共に、精細脱炭素、精細合金化、脱窒素、還元、脱硫黄の１以上を含む、好ましくはＶＯＤ法に基づく、最終的な冶金学的レードル処理を受ける。  ＶＯＤ法は、クロム合金の溶融物の真空処理において、酸素による脱炭素がクロムの酸化の前に大きく進展し、それによりクロムの損失とＦｅＳｉの消費を、スラグが少量の場合に、溶融物の炭素含有量が例え低くとも、極めて低く抑えることができるという利点を有している。  スラグからクロムの酸化物を回収して、同時に溶融物の酸素濃度を最小に低減するために、この脱炭素のステップに、ＦｅＳｉ、アルミナ、石灰、及びフッ化カルシウムの混合物によるスラグの還元が続く。  この処理の段階の間に、溶融物の精製合金化と最終的な脱硫黄が行われる。  第３の方法ステップ（Ｋ−ＯＢＭ−Ｓ処理）をこのＶＯＤ処理と組み合わせることは、反応容器内、特にＫ−ＯＢＭ−Ｓ転炉内での、全ての３つの方法ステップ、特に第３の方法ステップにおける、アルゴンの使用を完全になしにすることができるという利点をもたらす。  しかしながら、ＶＯＤプラントにおける処理がなくても、必要な低い炭素含有量まで、第３の方法ステップで溶融物を精製することもできる。  その場合、溶融物の低い炭素含有量のために、溶融物の炭素含有量に依存して、酸素とアルゴンの混合物と共に、底部ノズルの中央管内で精製が実行される。
【００７６】
個々の方法ステップにおいて導入される供給材料の量、特にベース溶融物、またそれが適切な場合には、スクラップ、クロム鉱石及びその他の合金化剤の量は、連続するバッチの継続した鋳造のために必要なサイクル時間に対応する、湯出しから湯出しまで（tap-to-tap）の時間が、個々の方法ステップにおいて実現されるように決定される。  同様に、湯出しから湯出しまでの時間は、他の更なる処理及び更なる処理のステップ（例えば他の鋳造プロセス）のサイクル時間に同期されてもよい。  製品に特有な連続鋳造プラントでの鋳造速度と意図される鋳造フォーマットは、単位時間当たりに鋳造されることができる鋼の量に顕著に影響し、その結果上流の鋼製造プロセスで用いられる量が適合される。  従って、特にプロセス制御のレベルで、鋼の製造プロセスを制御するプロセスモデルが、鋳造速度及び鋳造フォーマット、または合金鉄の鋳造におけるサイクル時間などの個々の方法の段階において導入される供給材料の量を設定する下流の鋳造プロセスの基準値を含む場合には、有利である。  鋼の製造においては、導入される酸素または熱風及び石炭の量が決定的に依存する、投入されたクロム鉱石の量は、単位時間当たりに生産される鋼の量に対する決定パラメータである。  これに加えて、反応容器及びランスの新しさ、ベース溶融物の温度、用いられるダスト、スラグ、及びスクラップの量等などのプロセスモデルにおいて考慮される影響が存在する。
【００７７】
好ましくはクロムまたはクロムとニッケルを含む、合金化された溶融金属を製造するための鋼製造プラントは、製造ラインで一つながりに配置された、複数の反応容器により形成され、とりわけ表１及び表２で特定された動作モードに対する許容度が作られる限り、各々の反応容器が、任意の所望の冶金学的容器として、その一般的な配置で考慮されることが可能である。  個別の連続した反応容器の容量は、ある製造サイクル内に製造される、鋳造の用意ができた合金化された溶融金属が、下流の連続鋳造プラントの鋳造容量に対応するように、互いに適合するように構成される。  個々の反応容器内で用いられる供給材料の量は、個々の反応容器において可能な限り一致する冶金学的な特性及び製造時間に対して適切に設定される。  従って本発明に従う鋼製造プラントは、製造ラインにおいて、互いに以下のように配置された、反応容器及び冶金学的装置を含んでいる。
・反応容器の少なくとも１つにベース溶融物を輸送するための少なくとも１つの液体金属供給装置
・少なくとも１つの鋼浴下吹き込み装置及び上部吹き込み装置を備えた第１の反応容器
・第１の反応容器から第２の反応容器に、第１の合金前溶融物を直接輸送するための第１の炉空装置
・少なくとも１つの鋼浴下吹き込み装置及び上部吹き込み装置を備えた第２の反応容器
・第２の反応容器から第３の反応容器に、第２の合金前溶融物の少なくとも一部の量を輸送するための第２の炉空装置
・１つの鋼浴下吹き込み装置及び１つの上部吹き込み装置を備えた第３の反応容器
【００７８】
上部吹き込み装置は、酸素の上部吹き込みのためのランスとして、または熱風ランスとして、または異なる供給材料のために集中して配置された複数のフローチャンネルを有する多機能ランスとして形成される。  一般的に、従来の酸素吹き込みランスとは異なって、別の上部吹き込みランスは、粉末にされたまたは微粉末にされた他の必要な供給材料の導入を矛盾無く可能にする。
【００７９】
第１及び第２の反応容器は、好ましくは、特にクロム鉱石である微粉末合金化剤キャリアの導入のための、及びそれが適切な場合には粗粉末ダストの導入のための、それら自体のランスを備える。  固体材料の吹き込み用のプラントに加えて、個々の反応容器は、オーバーヘッドホッパーシステム及びガス調整ステーションなどの対応する周辺供給装置を割り当てられている。
【００８０】
鋼浴下吹き込み装置が、特に２管ノズルである、環状ギャップノズルにより構成され、多様な媒体と微粉末化された材料の使用を可能にする。  鋼浴下吹き込み装置は、好ましくは、底部吹き込み装置として形成される。
【００８１】
鋼浴下吹き込み装置が、好ましくは、それぞれの反応容器上に配置された、１以上の固体のディストリビュータを好適に含む。  固体のディストリビュータからは、好ましくはダスト、石炭、及び石灰などの固体の材料が微粉末の形態でキャリアガスと共に鋼浴下吹き込みノズルに供給され、溶融物内に吹き込まれる。
【００８２】
鋼浴下吹き込み装置が、溶融物の温度及び／または化学分析のオンライン測定のための測定装置を割り当てられている場合には、鋼浴下吹き込み装置は効率的な方法で、溶融物の温度及び／または化学分析がモニターされることを可能にする。  好ましくは全ての方法ステップで用いられる、このタイプのプロセス制御の場合には、スラグの量、及び特にスラグの特性変動からの測定の独立性が特に有利である。  溶融物の連続した温度測定及び化学分析のための対応する装置は、本出願人による、特許文献６、特許文献７、特許文献８、及び、特許文献９に記載されている。  この温度及び化学分析のオンライン測定のために備えられた鋼浴下ノズルを通っては、固体の材料は吹き込まれない。
【００８３】
好適な実施形態に従えば、第３の反応容器の下流に、第３の反応容器から送り出される溶融物を精製するためのＶＯＤプラントが配置されている。
【００８４】
製造ライン内の第３の反応容器またはＶＯＤプラントの直接下流に、少なくとも１つの連続鋳造プラントにより形成された鋼処理プラントが有利に配置されている。  下流の連続鋳造プラントは、平板または薄平板の断面を有する、鋼より線の鋳造のための振動モールドを好ましくは備えている。  しかしながら、任意の断面のフォーマット、または必要であれば同様にインゴットの鋳造のための、任意のタイプのデザインの連続鋳造プラントも用いられてもよい。
【００８５】
第１の反応容器は、転炉容器、好ましくは異温度動作リサイクル転炉、または変形された電気炉により形成され、第２の反応容器は、転炉、好ましくは異温度転炉（allothermal converter：ＫＭＳ−Ｓ転炉）により形成され、第３の反応容器は、転炉、好ましくはオートサーマル転炉（autothermal converter：Ｋ−ＯＢＭ−Ｓ転炉）により形成される場合には、鋼製造プロセスの実施のために特に好適な反応容器の選択が得られる。
【００８６】
変形された電気炉は、酸素ランス、熱風ノズルランス、鋼浴下ノズル等などの種々の吹き込み動作のための装置を有する、鉱石好転のための追加の装置を備えられた電気炉を意味するように理解されるべきである。  略語「ＫＭＳ−Ｓ」は、「組み合わせられたマクスヒュッテ鋼製造プロセス−ステンレス」を意味し、略語「Ｋ−ＯＢＭ−Ｓ」は、「組み合わせられた酸素底部吹き込みマクスヒュッテ鋼製造プロセス−ステンレス（Kombiniertes Oxygen - Bodenblasen Maxhutte Stahlerzeugungsverfahren - stainless）」を意味する。
【００８７】
意図される目的に対して適切なベース溶融物を生産するために、第１の領域容器の上流に、脱燐された銑鉄からベース溶融物を製造するための脱燐装置として形成される更なる反応容器が配置される。  ニッケル鉄製造の特に廃棄物からベース溶融物を製造するために、この更なる反応容器は、精錬還元反応炉として形成されている。  ニッケル鉄製造の廃棄物材料中の低いニッケル濃度のために、精錬生成処理を実行するために、大量のエネルギーを導入するための手段が備えられるが、この方法を実行するこのやり方は、従来は殆ど用いられず、環境保護の理由のために改質されなければならなかったこれらの廃棄物材料のコスト効率のよい使用を可能にする。
【００８８】
供給作業及び吹き込みプロセスは、周囲の環境を汚染するはずの大量のダストを発生し、その結果、個々の反応容器には好ましくは乾式動作の脱塵（dedusting）プラント（静電フィルタ）が備えられている。  環境汚染を殆ど避けることの他に、価値のある材料が回収されて、製造プロセスに戻される。
【００８９】
鋼製造プラント及び鋼処理プラントは、鋼製造プラント及び鋼処理プラントに割り当てられた個々の処理コンピュータを備える、少なくとも用いられる反応容器及び連続鋳造プラントをカバーする、一般的な制御システムの制御の下にあり、且つ鋼製造プラントを調整する、またはサブプロセスモデルを調整するプロセスモデルは、個々の方法の段階で導入される供給材料の量の計算、及び計算された量に対応する方法で行われる、反応容器への供給材料の供給のために、制御システムを経由して送信される、例えば連続鋳造プラントの鋳造速度及び鋳造フォーマットなどの下流の鋼処理プラントの基準値を受け取る場合には、この鋼製造プラントと下流の鋼処理プラントの間の相互作用が、かなり容易にされる。
【００９０】
更にこの製造プラントは、脱塵及びガス蓄積プラントを備え、スラグ輸送及びホッパーシステム等を備える、レベル１及びレベル２のオートメーションを備えている。
【００９１】
一般的に予め定められた時間間隔で、稼働中のプラントへの保守作業が実行される。  反応容器の場合には、耐火物のライニングが補修されるかまたはライニングをやり直される。  この目的のために、反応容器は製造ラインから数時間取り外されなければならず、いつでも必要な場合は、交換用の容器（切り換え転炉容器）を用いて、作業は継続される。  この可能性がない場合（固定反応容器）には、この３つの方法ステップを、更新作業の期間中に残っている２つの反応容器それぞれの間で分割することが提案される。  多目的な方法で用いることができる、上部吹き込み装置及び鋼浴下吹き込み装置を実質的に有する反応容器は、３つの全ての方法の段階のために備えられているので、方法ステップを部分的にそれぞれ上流または下流の反応容器にシフトすることに、原理的な障害は存在しない。  全体として、製造時間は同じバッチの重量より大きく、従って下流の連続鋳造プラントの利用及び生産性を低下させる。  しかしながら、製造プロセスが維持されることは可能である。
【００９２】
例えば、反応容器が固定のリサイクル転炉により形成され、耐火物ライニングの更新のために一時的に（例えば４日間）製造が出来ない場合は、第２の反応容器が第１の容器の製造の役割を引き継ぐ。  第２の反応容器が稼働できない場合は、リサイクル転炉がこの製造の役割を引き継ぐ。  双方の転炉が異温度ベースで動作されるので、この柔軟性は可能である。
【００９３】
第３の反応容器が、耐火物ライニングの更新のために稼働できない場合、普段はオートサーマルで動作される第１の容器の製造の役割を、リサイクル転炉が引き継ぎ、リサイクル転炉の製造の役割は、第２の反応容器で実行される。
【００９４】
本発明の更なる利点と特徴は、添付の図面を参照しつつ、例としての非限定的な実施形態の以下の記述から理解できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００９５】
図１から図５における表現は、全て本発明の主要な変形に関係しており、使用される種々の原材料の量、合金の組成、溶融温度等に対して与えられた値は、以下で扱われる例としての実施形態１に関係している。
【００９６】
図４において、合金化された溶融金属を製造するための方法が、その主な方法ステップ及びその方法を実施するために用いられる反応容器により概略的な要約で示されている。  この概略的な表現は、３つの方法ステップにおいて予め定められた量で混合される、ベース溶融物を準備するための銑鉄ミキサーを含んでいる。  第１の方法ステップは、リサイクル転炉で実行され、そこでは第１のプレアロイ溶融物が製造される。  第２の方法ステップは、ＫＭＳ−Ｓ転炉で実行され、そこでは第２のプレアロイ溶融物が、第１のプレアロイ溶融物に基づいて製造される。  第３の方法ステップは、Ｋ−ＯＢＭ−Ｓ転炉で実行され、そこでは２つのバッチに分割された第２のプレアロイ溶融物が、連続した段階で更に処理される。  製造された合金化された溶融物は、特定の化学分析と温度が設定され、ＶＯＤプラントで完成され、連続鋳造プロセスに供給され平板に鋳造される。  個々の方法ステップ及び段階に対して図４で与えられた値は、連続鋳造プラントでのシーケンス鋳造により鋳造された、２×１６０トンのバッチ重量を有する、ＳＵＳ３０４の等級のオーステナイトクロム鋼に関するものである。
【００９７】
図１では、第１の方法ステップが、種々の供給材料及びそれらを導入する可能な方法が概略的に表現されている。  同様に、それぞれのステップで用いられる種々の供給材料及びそれらを導入する可能な方法とともに、図２は第２の方法ステップを示し、図３は第３の方法ステップを示す。
【００９８】
図５には、例としての実施形態１の３つの方法ステップの間のベース溶融物（１８７．８トン）の分割、及び例としての実施形態１に従う第１の方法ステップにおいて、熱風の上部吹き込みを伴う前述の変形が表現されている。  図５はまた、酸化クロムの還元により、第１の方法ステップにおいてクロムの含有量がゼロから所望の高いレベルまで既に向上され、且つその顕著な増加、及びそれによるクロム損失の増加が、ベース溶融物の追加により避けられていることを明らかにする。  この段階的なベース溶融物の追加、及び第２の方法ステップの終了でのバッチの分割は、互いにサイクルシーケンスが最適に同期され、比較的低い投資コストを可能にする、比較的小さいユニットで極めて高い製造性を達成することもできるようにする。
【００９９】
例えばクロム鉄などの合金鉄に代表される溶融金属の製造に対しては、合金化剤の含有量が所望の高い含有量になるように、第２及び第３の方法ステップにおいて合金化されていないベース溶融物により、クロムの含有量、またはマンガン、ニッケル等のような他の合金化する要素の減損をなくすことができる。  ニッケル鉄の製造においては、ニッケルの濃縮度が、溶融金属内の鉄の部分の一周期のスラッギングにより、第３の方法ステップの終了時に高められ、その結果、最終的な所望のニッケル含有量が容易且つ確実に設定されることができる。  クロムまたはマンガン合金は、第３の方法ステップで大いに脱炭素され、それによりこれらの合金の市場価値がほぼ２倍にされる。
【０１００】
例示的な実施形態１
ＳＵＳ３０４の等級の、出筒の用意ができた、各々が１６０トンの液状鋼の、２つのバッチの製造のために、以下の処置が行われる。
【０１０１】
１８７．８トンの銑鉄が溶鉱炉法により製造され、銑鉄処理スタンドにおいて脱硫と脱燐が行われる。  脱燐された銑鉄は、それぞれ第１及び第２の方法ステップにおいて合金前溶融物の製造するため、及び第３の方法ステップにおいてある予め定められた所望の組成の合金化された溶融物を形成するためのベース溶融物を形成する。  このベース溶融物は、４重量％の炭素、０．１重量％のクロム、０．１重量％のニッケル、０．０１重量％未満の燐を含有し、残余は鉄とプロセスに関連する他の不純物である。  このベース溶融物の動作温度は、１２８０℃である。
【０１０２】
第１の方法ステップでは、製造作業（ＳＵＳ３０４の等級の２１トン）で生成され、入手可能な合金化されたスクラップ、及びその次に準備されたベース溶融物６４．６トンが、１２０トンのリサイクル転炉である第１の熱反応炉に供給される。  酸素を伴う底部吹き込みと熱風を伴う上部吹き込みである石炭中の吹き込みにより、鋼浴の温度は１５５０℃に高められ、溶融物の炭素含有量は５重量％に増加される。  ４５％の比率のＣｒ２Ｏ３及び酸化カルシウム等を伴う、第３の方法の段階から再循環された１２トンの還元されていないＫ−ＯＢＳ−Ｓスラグは計量されつつベース溶融物に添加される。  これに、酸化クロム及び酸化ニッケル含有の微粉末ダストの吹き込みと、転炉の口を通りリサイクル転炉に挿入された、別個の水冷ランスを経由したクロム鉱石と共に、更に１２トンの還元されていないＫ−ＯＢＳ−Ｓスラグの、計量されながらの添加が続く。  これは、別個の一群のノズル及び供給ライン、計量システム及び保管システムを経由した、酸素と炭素を伴う底部吹き込みを維持しながら行われる。  吹き込みの始めから、約１２００℃に予め加熱された熱風が、後燃焼の６０％程度で、熱風ランスを経由して吹き込まれる。  廃ガスの量を削減するために、この熱風の酸素含有量は、酸素の添加により増加させることができる。  ４５重量％のＣｒ２Ｏ３濃度を有するクロム鉱石３３．４トン、４５重量％のＣｒ２Ｏ３濃度を有するスラグ２４トン、１４．３重量％のＣｒ２Ｏ３濃度を有する微粉末ダスト３８トン＋石灰＋石炭が、安価な合金化剤キャリアとして処理される。  全部で３１．１トンの無煙炭、１９，２８０Ｎｍ３の酸素、及び１４５，０００Ｎｍ３の熱風が、第１の方法の段階で転炉に吹き込まれる。
【０１０３】
約１６０分間の供給時間の後、１５６０℃で、炭素を添加した、以下の組成の１２０トンの第１の合金前溶融物が得られた：５重量％の炭素、２０．３重量％のクロム、２．０重量％のニッケル、残余の鉄及びプロセスに関連するその他の不純物。  吹き込みの終了に際して、スラグは、特別な更なる処理のために、酸化アルミ、二酸化珪素等で処理されなかった。  スラグのＣｒ２Ｏ３の含有量は、１．０重量％以下であり、利用することができるものである。
【０１０４】
第２の方法ステップでは、１２０トンの第１の合金前溶融物が、２０トンのベース溶融物と共に、炉空装置（emptying device）により空にされ、ＫＭＳ−Ｓ転炉により形成された第２の反応容器に供給される。  この混合溶融物の温度は、酸素の底部吹き込みと上部吹き込み、及びオーバーヘッドホッパーからの石炭塊の添加により、１５６０℃に高められる。  その後、組み合わせられた酸素の吹き込みと無煙炭と石灰の添加により、クロム鉱石及び再循環された粗粉末ダストが、スラグと溶融物に別個のランスを経由して加えられ、還元される。  スラグの塩基性度（酸化カルシウム／二酸化珪素）は、２．５に設定される。  硫化鉄を有する高価なスラグの還元は、これら３つの方法ステップのどれにも不必要であるかまたは用いられず、即ちスラグは、第１または第２の方法ステップでは石炭により還元される。  第３の方法ステップからのスラグは、第１の反応容器に再循環され、そこで同様に石炭で還元される。  廃ガスは、第１の方法ステップでのように燃焼されず、ガスの清浄化後ガス蓄積機内に保存され、その後、更なる使用状態に置かれる（廃ガス剰余）。  酸素を伴う上部吹き込みは、充分低温の処理ガス（一酸化炭素及び水素）の後燃焼で実行されるので、これは可能である。
【０１０５】
７９．６トンのクロム鉱石、１９．０トンの合金化されたダスト、塊状の８４．６トンの無煙炭、２．２トンの酸化アルミニウム、９トンの石灰、６８，７００Ｎｍ３の酸素、２０トンのベース溶融物、及び１２０トンの第１の合金前溶融物が、第２の方法の段階で、以下の分析を有する２×８９トンの第２の合金前溶融物の製造のために生成された：５．７重量％の炭素、０．０５重量％のマンガン、２５．９重量％のクロム、１．３８重量％のニッケル、残余の鉄及びプロセスに関連する不純物。  吹き込み終了時のこの第２の合金前溶融物の温度は、１５００℃である。  湯出しから湯出しまでの時間は、１８０分である。
【０１０６】
この湯出しから湯出しまでの時間の間に、２回の第３の方法ステップが実行され、そのため１７８トンの第２の合金前溶融物が、２回の第３の方法ステップのために２×８９トンに分割される。  これは、２つのレードルを利用することにより行われる。
【０１０７】
Ｋ−ＯＢＭ−Ｓ転炉型式の反応容器において、互いに連続して実行される、この２回の第３の方法ステップでは、どちらの場合にも１５８．６トンの湯出し重量に対して、どちらの場合にも５１．６トンのベース溶融物を供給することにより、数量バランスが適合される。
【０１０８】
第２の方法ステップの終了時点のスラグの分析は、不活性ガスの底部吹き込みにより、または二酸化珪素キャリア、酸化アルミニウムキャリア、酸化第二鉄キャリアもしくは他にＦｅＳｉ、アルミニウム等の添加により、所望の意図される用途に対応する所望の分析へ数分間以内で適合されることができる。  これはまた、第１の方法ステップに等しく適用され、従ってスラグ、ダスト、種々の廃棄物等全部の、例えばセメント産業における最適な使用が保証される。
【０１０９】
前溶融物のクロムの含有量は、第３の方法ステップで、ベース溶融物の添加により低減され、その結果、後者の場合、湯出しが実行されるときに、クロムの含有量１８．１４重量％のクロムを実現するために、１バッチ当たりに１９．６トンのＨＣＦｅＣｒが溶融物に供給される。
【０１１０】
溶融物中の、依然として高い炭素含有量と共に、「混合された水酸化物製品」ニッケルが４０％のニッケル水酸化物が、６．４トンの量のニッケルキャリアとして、自動的に底部ノズルから吹き込まれる。  残余の必要とされるニッケルは９．１８トンの量が転炉に供給され、その結果、湯出しが実行されるときに、８．０６重量％のニッケル含有量が存在する。  所望のマンガン含有量を設定するために、２トンのマンガン鉄がこの吹き込みの最中に供給される。
【０１１１】
この溶融物は、組み合わせられた酸素吹き込みにより、０．１７重量％の炭素まで精錬される。  １．５重量％の炭素含有量から、一酸化炭素の分圧を低下させるために、且つそれにより脱炭素を改善するために、底部吹き込みの最中にアルゴンの代わりに窒素が酸素と混合される。  ＶＯＤプラントにおいては、溶融物は引き続いて窒素の量が４５０ｐｐｍまで脱窒素される。
【０１１２】
２つのバッチに対する湯出しから湯出しまでの時間は、２×９０分間である。  以下の分析を有する、２×１６０トンの合金化された溶融物が得られる：０．１７重量％の炭素、０．８重量％のマンガン、１８．１４重量％のクロム、８．０６重量％のニッケル、残余の鉄とプロセスに関連する不純物。  溶融温度は、１６８０℃である。
【０１１３】
この溶融温度の水準と時間に対する変動、及び溶融物の重要要素の量的な比率は、３つの方法ステップすべてにおいて、各々の場合に底部ノズルによる温度と化学分析のオンライン測定により、バッチ当たり複数回ずつ測定され、それによりこの方法ステップは冶金学的及び時間的に極めて良好に制御される。
【０１１４】
転炉の湯出しは、湯出し穴を経由して、第３の方法ステップで行なわれる。  スラグと鋼の分離は、湯出しの終了時点に空気圧で動作するスラグストッパーにより実行される。  鋼とスラグとの引き続いての出炉が、赤外線カメラ及びそれに対応するソフトウェア（アイリスシステム：Iris system）の支援を得て表示され、溶融物の湯出しの終了はこのアイリスシステムの信号によるスラグストッパーにより開始される。
【０１１５】
ＶＯＤの前には、１６０トンのレードル内に、１トンの鋼当たり約３ｋｇのスラグのみが再製造可能であり、そこではクロムのスラッギングは制限され、ＦｅＳｉの消費が低く抑えられることができる。  レードルのスラグ除去は不必要である。
【０１１６】
ＶＯＤプラントでは、溶融物は、最終精錬、脱窒素、精合金化、脱酸素、脱硫黄、及び不要物の除去を受ける。  これらの手段のために、全部で０．３４トンのニッケル、１．５トンのＦｅＳｉ、２．４トンの石灰、０．５トンのフッ化カルシウム、０．３トンのＬＣＭｎ、及び０．６トンのＦｅＣｒＬＣが供給され、１１００Ｎｍ３の酸素が精錬ガスとして用いられる。  このようにして、合金の以下の最終設定が得られる：０．０３５重量％の炭素、０．５重量％の珪素、１．０重量％のマンガン、１８．２５重量％のクロム、８．２重量％のニッケル。  この溶融物の温度は、１５１５℃である。
【０１１７】
鋳造の準備ができた、この溶融物の各々のバッチ（２×１６０トン）は、要件（図４参照）に適合するように作成された、平板断面と鋳造速度で、平板連続鋳造プラントでのシーケンス鋳造プロセスで、約９０分間で鋳造される。  電気アーク炉及びＡＯＤ転炉、レードル取り扱いスタンド及び連続鋳造プラントを手段として、この方法を実行する従来技術の方法との比較で、この方法の稼働コストの利点は、オーステナイト液状鋼の１トン当たり少なくとも約２３０ユーロである。
【０１１８】
例示的な実施形態２
第１の例示的な実施形態でのように、この例示的な実施形態も同様に、ＳＵＳ３０４の等級の、鋳造の用意ができた、各々が１６０トンの液状鋼の２つのバッチの製造に関連し、第１及び第３の方法ステップは第１の例示的な実施形態と同じ方法で行われる。
【０１１９】
第２の方法ステップからの廃ガスが、更なる使用状態に置かれない（廃ガス余剰なし）、及び／またはその目的が石炭と酸素の消費を極端に削減ことである場合には、熱風（１２００℃、２１％の酸素）も、溶融物の精錬と一酸化炭素及び水素（後燃焼の程度、例えば６０％）の広範囲の後燃焼のために、第２の方法ステップで上部から吹き込まれることができる。
【０１２０】
１７８トンのバッチ毎、７９．６トンのクロム鉱石、かなりの炭素含有量を有する１９トンの粗粉末ダスト及び９トンの石灰と同様に、第１の方法ステップからの１２０トンの第１の合金前溶融物、及び２０トンのベース溶融物を用いて、６８，７００Ｎｍ３の酸素の代わりに、２０，３００Ｎｍ３だけの酸素が要求され、８４．６トンの無煙炭の代わりに４４．５トンだけの無煙炭が要求される。  更に、８５００Ｎｍ３の天然ガスが、必要とされる１６７，０００Ｎｍ３の熱風を生成するために要求される。
【０１２１】
熱風の上部吹き込みとこの溶融物の温度を用いた場合、第２の方法ステップの終了時点での、１７８トンの第２の合金前溶融物の化学分析は、この方法ステップ（第１の例示的な実施形態参照）で酸素の上部吹き込みが行われた場合のそれらに対応する。
【０１２２】
第１の方法ステップにおける１２０トン、第２の方法ステップにおける１７８トン、第３の方法ステップにおける２×１６０トンにより、これらの３つの方法ステップにおけるバッチの重量は、第１及び第２の例示的な実施形態で、第３の反応容器及びその下流のシステム（鋳造クレーン、レードル、レードル炉、ＶＯＤプラント、連続鋳造プラントのターレット、土台）において１バッチ当たりわずか１６０トンの液状ステンレス鋼が期待されなければならないようでも、年産８００，０００トン以上のステンレス鋼の高い製造性が伴うように選択される。  これは同期されたサイクル時間の結果として可能であるが、しかし特にこの３つ方法ステップ及び第２の方法ステップの後の分割の結果として、及びこれらの方法ステップにおける溶融物の重量のステップ毎の累積の結果として可能である。  同時に、１８０分間のサイクルにおいて、全部で５７トンのダスト、２４トンのスラグ、及び特に１１３トンのクロム鉱石が溶融されて還元され、全部で３２０トンの液状鋼が製造されることが考慮されなければならない。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】第１の方法ステップにより提供される、本発明に従うリサイクル転炉を、その使用の可能性の概略的な表現で示す図である。
【図２】第２の方法ステップにより提供される、本発明に従うＫＭＳ−Ｓ転炉を、その使用の可能性の概略的な表現で示す図である。
【図３】第３の方法ステップにより提供される、本発明に従うＫ−ＯＢＭ−Ｓ転炉を、その使用の可能性の概略的な表現で示す図である。
【図４】クロム及びニッケルで合金化された、ＳＵＳ３０４の等級の鋼を製造するための第１の例示的な実施形態の概略を示す図である。
【図５】第１の例示的な実施形態により提供される、本発明に従う方法の場合における、クロムの含有量と供給の重量を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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