特開 2019-127611 製鋼方法および製鋼システムにおけるワイヤ投入ステーション

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2019-127611(P2019-127611A)

(43)【公開日】2019年8月1日

(54)【発明の名称】製鋼方法および製鋼システムにおけるワイヤ投入ステーション

(51)【国際特許分類】

   C21C 7/04 20060101AFI20190708BHJP

   F27D 17/00 20060101ALI20190708BHJP

【ＦＩ】

   C21C7/04 R

   F27D17/00 105G

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2018-8569(P2018-8569)

(22)【出願日】2018年1月23日

(71)【出願人】

【識別番号】000110251

【氏名又は名称】トピー工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100085556

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 昇

(74)【代理人】

【識別番号】100115211

【弁理士】

【氏名又は名称】原田 三十義

(74)【代理人】

【識別番号】100153800

【弁理士】

【氏名又は名称】青野 哲巳

(72)【発明者】

【氏名】上手 研二

(72)【発明者】

【氏名】松原 晋

(72)【発明者】

【氏名】加藤 雄三

(72)【発明者】

【氏名】房前 克一郎

【テーマコード（参考）】

4K013

4K056

【Ｆターム（参考）】

4K013BA16

4K013CB01

4K013CF13

4K013CF14

4K013EA18

4K013EA19

4K013EA25

4K013EA28

4K013EA31

4K013EA36

4K056AA06

4K056DC01

(57)【要約】

【課題】 生産性を向上させたり、設備コストを低減することができる製鋼方法および製鋼システムを提供する。
【解決手段】
製鋼例えば電気炉製鋼において、電気炉精錬ステーションＳ１で、電気炉から取鍋１００に溶鋼を移し、次の炉外精錬ステーションＳ２で取鍋１００内の溶鋼に電流を流しながら添加元素を投入して第１段階の成分調整を実行する。次のワイヤ投入ステーションＳ３で、添加元素を含む添加管２０を取鍋１００内の溶鋼に投入することにより第２段階の成分調整を実行する。さらにワイヤ投入ステーションＳ３で、必要とされる添加元素を充填した細長い鋼管からなるワイヤ９１〜９４を取鍋１００内の溶鋼に投入することにより第３段階の成分調整を実行する。ワイヤ９１〜９４の投入や保温材８０の投入は、集塵フード７１を取鍋に被せたまま実行する。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

一次精錬ステーションで、炉から取鍋に溶鋼を移し、
ワイヤ投入ステーションで、添加元素を含む添加管を上記取鍋内の溶鋼に投入し、さらに必要とされる添加元素を充填した細長い鋼管からなるワイヤを取鍋内の溶鋼に投入することを特徴とする製鋼方法。

【請求項2】

上記ワイヤ投入ステーションにおいて、排気ダクトに接続された集塵フードで集塵しながら上記ワイヤ投入を実行することを特徴とする請求項１に記載の製鋼方法。

【請求項3】

上記ワイヤ投入ステーションにおいて、上記添加管投入後および上記ワイヤ投入後に、保温材を溶鋼に投入し、この保温材投入を排気ダクトに接続された集塵フードで集塵しながら実行することを特徴とする請求項２に記載の製鋼方法。

【請求項4】

上記添加管が、ホイール生産工程で生じた複数の廃品を溶接することにより構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の製鋼方法。

【請求項5】

リムとディスクを有するホイール廃品により、上記添加管の上下端部が構成され、リムだけの複数のホイール廃品により上記添加管の中間部が構成され、上記ホイール廃品のリム同士が溶接されており、
吊り下げ鉄製棒が上記添加管の中心軸線を通り上記添加管から上方に延びており、上記吊り下げ鉄製棒が、上記添加管の上下端部を構成するホイール廃品のディスクに溶接されていることを特徴とする請求項４に記載の製鋼方法。

【請求項6】

上記一次精錬ステーションで溶鋼を受けた取鍋を、炉外精錬ステーションに移し、この炉外精錬ステーションで、上記取鍋内の溶鋼に添加元素を投入して第１段階の成分調整を実行した後、上記取鍋を上記ワイヤ投入ステーションに移し、上記ワイヤ投入ステーションで、上記添加管投入による第２段階の成分調整を実行するとともに、上記ワイヤ投入により、第３段階の成分調整または後続工程のための添加元素の添加を実行することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の製鋼方法。

【請求項7】

上記一次精錬ステーションが電気炉精錬ステーションであり、上記炉外精錬ステーションでは、電流を流しながら添加元素を投入することにより上記第１段階の成分調整を実行することを特徴とする請求項６に記載の製鋼方法。

【請求項8】

製鋼システムにおいて、一次精錬ステーションから溶鋼を受けた取鍋が搬入されるワイヤ投入ステーションであって、
所定位置に設置された上記取鍋の溶鋼中に、添加元素を含む添加管を投入する添加管投入装置と、
必要とされる添加元素を充填した細長い鋼管からなるワイヤを送る送り機構と、この送り機構からのワイヤを案内するワイヤガイドとを有するワイヤ投入装置と、
を備えたことを特徴とするワイヤ投入ステーション。

【請求項9】

さらに、集塵フードと、この集塵フードに接続された排気ダクトと、この集塵フードに設けられたワイヤ案内シュートとを有する集塵装置とを備え、
上記集塵装置は、上記集塵フードが上記取鍋に被さる使用位置と、上記集塵フードが上記取鍋から離れた後退位置との間で移動可能であり、
上記集塵装置が上記使用位置にある時、上記ワイヤ案内シュートが上記ワイヤ投入装置の上記ワイヤガイドに連なり、これにより、上記送り機構からの上記ワイヤを上記ワイヤガイドおよび上記ワイヤ案内シュートを介して溶鋼中に投入することができることを特徴とする請求項８に記載のワイヤ投入ステーション。

【請求項10】

さらに保温材投入装置を備え、この保温材投入装置は、保温材を収容するホッパーと、このホッパーの下端に連なる供給管を有し、
上記集塵フードにはさらに保温材案内シュートが設けられており、
上記集塵装置が上記使用位置にある時、上記保温材案内シュートが上記保温材投入装置の上記供給管に連なり、これにより、上記ホッパー内の保温材を上記供給管および上記保温材案内シュートを介して溶鋼中に投入することができることを特徴とする請求項９に記載のワイヤ投入ステーション。

【請求項11】

さらに、昇降可能な温度測定器およびサンプリング器を含む測定装置を備え、
上記集塵フードには、上記温度測定器やサンプリング器の通過を許容する測定穴が形成されていることを特徴とする請求項１０に記載のワイヤ投入ステーション。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、製鋼方法の改良および製鋼システムにおけるワイヤ投入ステーションの設備の改良に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の一般的な製鋼方法を、電気炉製鋼方法を例にとって簡単に説明する。
[第１工程]
電気炉精錬ステーションにおいて、電気炉内で黒鉛電極に大電流を流すことにより、鉄スクラップを溶解する。この際、酸素を吹き込むことにより酸化熱で温度を上昇させる（酸化精錬）。酸化精錬後、酸化スラグを電気炉外に出す。
[第２工程]
電気炉の真下に搬入した取鍋に溶鋼を移し、この取鍋を電気炉精錬ステーションから炉外精錬ステーションへと移す。
炉外精錬ステーションでは、黒鉛電極に電流を流し、取鍋内の溶鋼の温度を調節しながら、脱酸剤や石灰を加えて還元性スラグを生成させ、脱酸、脱硫を行う（還元精錬）。この工程では、溶鋼の均一化や酸化物系介在物、硫化物系介在物の除去を行うとともに、各種元素を添加し、成分調整を行う。第１段階の成分調整では酸化しにくい元素を溶鋼中に投入する。第２段階の成分調整では、酸化しやすい元素を鋼製の添加管に充填して溶鋼中に投入する。
[第３工程]
取鍋を炉外精錬ステーションからワイヤ投入ステーションに移す。このワイヤ投入ステーションでは、必要とされる添加元素を充填した細長い鋼管からなるワイヤを、取鍋中の溶鋼に送り込むことにより、第３段階（最終段階）の成分調整を行う。特許文献１参照。
[第４工程]
取鍋をワイヤ投入ステーションから搬出し、取鍋の溶鋼をタンディッシュに移し、タンディッシュの複数のノズルから鋳型へ溶鋼を送り、鋳造品を得る。

【0003】

なお、上記元素添加の直後には、保温材を投入する。この保温材が溶鋼上面を覆うことにより、溶鋼温度の降下を抑制する。特許文献２，３参照。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】実開平６−４２９５２号公報

【特許文献2】実開昭５９−１６５４５０号公報

【特許文献3】特開平５−１７９３３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述した従来の製鋼方法では、炉外精錬ステーション（第２工程）において、第１段階の成分調整のための添加元素投入作業のみならず、第２段階の成分調整のための添加管投入作業を含むために、作業時間が第１工程、第３工程、第４工程より長くなり、その結果、第１工程、第３工程、第４工程において待ち時間が生じ、生産性が低く、その改善が待たれていた。
一方で、炉外精錬ステーションの設備費用負担が重いため、設備費用の削減の要求もあった。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、製鋼方法において、一次精錬ステーションで、炉から取鍋に溶鋼を移し、ワイヤ投入ステーションで、添加元素を含む添加管を上記取鍋内の溶鋼に投入し、さらに必要とされる添加元素を充填した細長い鋼管からなるワイヤを取鍋内の溶鋼に投入することを特徴とする。

【0007】

上記方法によれば、下記の効果を得ることができる。
一次精錬ステーションとワイヤ投入ステーションとの間に炉外精錬ステーションが介在される場合には、今まで炉外精錬ステーションで実行していた添加管投入作業を、ワイヤ投入ステーションで実行することにより、炉外精錬ステーションでの作業時間を短縮して一次精錬ステーションとワイヤ投入ステーションでの作業時間に近づけることができ、これにより一次精錬ステーション、ワイヤ投入ステーションでの待ち時間を減じることができ、生産性を向上させることができる。
また、炉外精錬ステーションを省くことも可能になり、この場合には生産性向上の代わりに、設備コストの費用削減を図ることができる。

【0008】

好ましくは、上記ワイヤ投入ステーションにおいて、排気ダクトに接続された集塵フードで集塵しながら上記ワイヤ投入を実行する。
上記方法によれば、ワイヤ投入時の粉塵の飛散を回避でき、作業環境を改善することができる。

【0009】

好ましくは、上記ワイヤ投入ステーションにおいて、上記添加管投入後および上記ワイヤ投入後に、保温材を溶鋼に投入し、この保温材投入を排気ダクトに接続された集塵フードで集塵しながら実行する。
上記方法によれば、保温材投入時の粉塵の飛散を回避でき、作業環境を改善することができる。

【0010】

好ましくは、上記添加管が、ホイール生産工程で生じた複数の廃品を溶接することにより構成されている。
上記方法によれば、添加管としてホイール廃品を用いることにより、生産コストを低下させることができる。

【0011】

好ましくは、リムとディスクを有するホイール廃品により、上記添加管の上下端部が構成され、リムだけの複数のホイール廃品により上記添加管の中間部が構成され、上記ホイール廃品のリム同士が溶接されており、吊り下げ鉄製棒が上記添加管の中心軸線を通り上記添加管から上方に延びており、上記吊り下げ鉄製棒が、上記添加管の上下端部を構成するホイール廃品のディスクに溶接されている。
上記方法によれば、リムとディスクからなるホイール廃品とリムだけのホイール廃品とを組み合わせて使用することにより、添加元素を収容するのに適した添加管を得ることができる。また、添加管の上方に延びる吊り下げ鉄製棒を介して添加管を吊り下げながら溶鋼中に投入することにより、投入作業を円滑に行うことができる。

【0012】

本発明方法の具体的態様では、上記一次精錬ステーションで溶鋼を受けた取鍋を、炉外精錬ステーションに移し、この炉外精錬ステーションで、上記取鍋内の溶鋼に添加元素を投入して第１段階の成分調整を実行した後、上記取鍋を上記ワイヤ投入ステーションに移し、上記ワイヤ投入ステーションで、上記添加管投入による第２段階の成分調整を実行するとともに、上記ワイヤ投入により、第３段階の成分調整または後続工程のための添加元素の添加を実行する。

【0013】

具体的態様の一例では、上記一次精錬ステーションが電気炉精錬ステーションであり、上記炉外精錬ステーションでは、電流を流しながら添加元素を投入することにより上記第１段階の成分調整を実行する。

【0014】

本発明の他の態様は、製鋼システムにおいて、一次精錬ステーションから溶鋼を受けた取鍋が搬入されるワイヤ投入ステーションであって、
所定位置に設置された上記取鍋の溶鋼中に、添加元素を含む添加管を投入する添加管投入装置と、
必要とされる添加元素を充填した細長い鋼管からなるワイヤを送る送り機構と、この送り機構からのワイヤを案内するワイヤガイドとを有するワイヤ投入装置と、
を備えたことを特徴とする。

【0015】

上記ワイヤ投入ステーションによれば、添加管投入作業を実行することにより、炉外精錬ステーションでの作業時間を短縮することができ、これにより一次精錬ステーション、ワイヤ投入ステーションでの待ち時間を減じることができ、生産性を向上させることができる。
また、炉外精錬ステーションを省くことも可能になり、この場合には生産性向上の代わりに、設備コストの費用削減を図ることができる。

【0016】

好ましくは、さらに、集塵フードと、この集塵フードに接続された排気ダクトと、この集塵フードに設けられたワイヤ案内シュートとを有する集塵装置とを備え、
上記集塵装置は、上記集塵フードが上記取鍋に被さる使用位置と、上記集塵フードが上記取鍋から離れた後退位置との間で移動可能であり、
上記集塵装置が上記使用位置にある時、上記ワイヤ案内シュートが上記ワイヤ投入装置の上記ワイヤガイドに連なり、これにより、上記送り機構からの上記ワイヤを上記ワイヤガイドおよび上記ワイヤ案内シュートを介して溶鋼中に投入することができることを特徴とする。
上記ワイヤステーションによれば、集塵フードを取鍋に被せた状態でワイヤを溶鋼中に投入できるので、ワイヤ投入時の粉塵の飛散を回避でき、作業環境を改善することができる。

【0017】

好ましくは、さらに保温材投入装置を備え、この保温材投入装置は、保温材を収容するホッパーと、このホッパーの下端に連なる供給管を有し、上記集塵フードにはさらに保温材案内シュートが設けられており、上記集塵装置が上記使用位置にある時、上記保温材案内シュートが上記保温材投入装置の上記供給管に連なり、これにより、上記ホッパー内の保温材を上記供給管および上記保温材案内シュートを介して溶鋼中に投入することができる。
上記ワイヤ投入ステーションによれば、集塵フードを取鍋に被せた状態で保温材を溶鋼中に投入できるので、ワイヤ投入時のみならず保温材投入時の粉塵の飛散をも回避でき、作業環境をより一層改善することができる。

【0018】

好ましくは、さらに、昇降可能な温度測定器およびサンプリング器を含む測定装置を備え、上記集塵フードには、上記温度測定器やサンプリング器の通過を許容する測定穴が形成されている。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、炉外精錬ステーションでの作業時間を短縮して電気炉精錬ステーションとワイヤ投入ステーションでの作業時間に近づけることができるので、生産性を向上させることができる。また、炉外精錬ステーションを省くことも可能になり、この場合には生産性向上の代わりに、設備コストの費用削減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の一実施形態に係る製鋼システムにおける４つのステーションと取鍋の移動経路を概略的に示す図であり、実線の矢印は溶鋼が収容された取鍋の移動経路を示し、破線の矢印は空の取鍋の移動経路を示す。

【図2】上記製鋼システムにおけるワイヤ投入ステーションを概略的に示す平面図である。

【図3】上記ワイヤ投入ステーションの添加管投入装置により、添加管を取鍋の溶鋼中に投入する工程を概略的に示す側面図である。

【図4】上記添加管投入装置におけるチャック機構の側面図である。

【図5】上記添加管の斜視図である。

【図6】上記ワイヤ投入ステーションにおける集塵装置、測定装置および保温材投入装置を概略的に示す断面図である。

【図7】上記保温材投入装置により取鍋の溶湯中に保温材を投入する工程を概略的に示す断面図である。

【図8】上記ワイヤ投入ステーションにおいて、ワイヤ投入装置によりワイヤを取鍋の溶鋼中に投入している状態を概略的に示す側面図である、

【図9】上記ワイヤ投入装置における送り機構の断面図である。

【発明を実施するための最良の形態】

【0021】

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。最初に本実施形態の製鋼方法の概略を、図１を参照しながら説明する。
[第１工程]
電気炉精錬ステーションＳ１（一次精錬ステーション）において、電気炉内で黒鉛電極に電流を流すことにより、鉄スクラップを溶解する。この際、酸素を吹き込むことにより酸化熱で温度を上昇させる（酸化精錬）。酸化精錬後、酸化スラグを電気炉外に出す。この一次精錬に係る第１工程は、従来の電気炉製鋼方法と同様である。

【0022】

次に、二次精錬に係る第２、第３工程に進む。
[第２工程]
後述する仮置き場Ｐ１から空の取鍋を電気炉精錬ステーションＳ１まで台車で搬入し、電気炉の溶鋼を取鍋に移す。この取鍋を台車に載せたまま電気炉精錬ステーションＳ１から炉外精錬ステーションＳ２へと移す。
炉外精錬ステーションＳ２では、黒鉛電極に電流を流し続けることにより取鍋内の溶鋼の温度を調節しながら、脱酸剤や石灰を加えて還元性スラグを生成させ、脱酸、脱硫を行う（還元精錬）。溶鋼の均一化や酸化物系介在物、硫化物系介在物を除去する。

【0023】

炉外精錬ステーションＳ２では、さらに第１段階の成分調整を行う。主としてＶ、Ｃｒ、Ｍｎをフェロバナジウム、フェロクロム、フェロマンガンの鉄合金の形態で溶鋼中に投入するとともに、Ｓｉをフェロシリコンの形態で、Ｃをカーボン粉末の形態で投入する。
炉外精錬ステーションＳ２において、上記第１段階の成分調整を実行することは従来の製鋼方法と同様である。しかし、本実施形態では炉外精錬ステーションＳ２において後述の第２段階の成分調整を実行しない点で、従来の製鋼方法とは異なる。その結果、炉外精錬ステーションＳ２での第２工程の所要時間が短縮される。

【0024】

[第３工程]
取鍋を台車に載せたまま炉外精錬ステーションＳ２から仮置き場Ｐ１に移す。さらに、取鍋をクレーンにより仮置き場Ｐ１からワイヤ投入ステーションＳ３に移す。
ワイヤ投入ステーションＳ３において、第２段階および第３段階（最終段階）の成分調整を行う点で従来の製鋼方法とは異なる。

【0025】

第２段階の成分調整では、Ａｌ、Ｔｉ等を添加するとともに、Ｂを例えばフェロボロンの形態で添加する。具体的には、これら金属を鋼製の添加管に充填して溶鋼中に投入する。添加管を用いることにより、溶鋼中に浸かった状態で合金元素が溶鋼中に溶け出すので、歩留まりを上げることができる。

【0026】

第３段階の成分調整は、基本的には従来の製鋼方法と同様である。以下、詳述する。
第２段階の成分調整の後に溶鋼のサンプリングを行い、このサンプリングの結果に基づき第２段階の成分調整で添加した元素Ａｌ，Ｔｉ，Ｂのうち補充すべき元素があれば、当該元素を充填した細長い鋼管からなるワイヤ（以下、単にワイヤと言う）を溶鋼中に投入する。
第３段階の成分調整において、快削鋼などＳの含有量が多い鋼種を製造する場合には、Ｓの粉末を充填したワイヤも溶鋼中に投入する。

【0027】

さらに、Ｃａ−Ｓｉを充填したワイヤを取鍋中の溶鋼に送り込む。溶鋼中のＡｌ_２Ｏ_３は融点が高く、後述する第４工程でタンディッシュの出口ノズルに付着して出口ノズルを閉塞する原因となるが、Ｃａを添加してＡｌ_２Ｏ_３の融点を下げることにより出口ノズルでの付着を防止するのである。ＣａはＦｅより沸点が低く蒸気圧が高いため単独では溶鋼中に溶け込むのが困難であるが、一緒に添加されるＳｉがＣａの活量を下げるのでＣａの鋼中溶解度を高めることができる。

【0028】

上述したＣａ−Ｓｉ（後続工程のための元素）を充填したワイヤを投入するだけで、成分調整のためのワイヤ投入（第３段階の成分調整）を必要としない場合には、添加管投入による第２段階の成分調節が、最終段階の成分調節となる。
ワイヤ投入ステーションＳ３での他の作業については、後述する。

【0029】

[第４工程]
取鍋をクレーンにより、ワイヤ投入ステーションＳ３から鋳造ステーションＳ４へと移す。この鋳造ステーションＳ４では、取鍋の溶鋼をタンディッシュに流し込み、タンディッシュの複数の出口ノズルから鋳型へ溶鋼を送り、鋳造品を得る。この第４工程は、従来の製鋼方法と同様である。

【0030】

空になった取鍋は、クレーンにより仮置き場Ｐ２まで運ばれ、ここで待機する。さらにクレーンにより仮置き場Ｐ２から仮置き場Ｐ１に戻される。本実施形態の製鋼システムでは、複数台の取鍋が図１の矢印に沿って巡回する。

【0031】

上述したように、添加管投入による第２段階の成分調整を炉外精錬ステーションＳ２での第２工程で実行せず、ワイヤ投入ステーションＳ３での第３工程で実行するので、従来の製鋼方法において最も長かった第２工程の所要時間を短縮することができ、これにより、第１〜第４工程での所要時間の差を縮めることができ、生産性を向上させることができる。また、第１工程において電気炉内に溶鋼を収容した状態での待ち時間を短くすることができるので、無駄なエネルギーの消耗を減じることができる。

【0032】

本実施形態ではワイヤ投入ステーションＳ３の設備に工夫を加えることにより、作業効率および作業環境を改善することができる。以下、図２〜図９を参照しながら、ワイヤ投入ステーションＳ３の設備について詳述する。

【0033】

ワイヤ投入ステーションＳ３には架台１が構築されている。架台１には、添加管投入装置１０（図２，図３参照）と、測定装置４０および保温材投入装置５０（図６，図７参照）と、ワイヤ投入装置６０（図２、図８、図９参照）が設置されている。
架台１の近傍の床には、取鍋１００を載せるための支持台（図示しない）と、添加管保管装置３０（図２参照）が設置されている。
さらに、ワイヤ投入ステーションＳ３の設備は、後述の使用位置と後退位置との間で台車により移動可能な集塵装置７０（図６〜図８参照）を備えている。

【0034】

取鍋１００の底部にはノズル１０１が形成されており、ノズル１０１から不活性ガスを供給して溶鋼を撹拌し、後述の添加元素の溶解を促進する。この不活性ガスによる撹拌は、取鍋１００のワイヤ投入ステーションＳ３への搬入直後から、取鍋１００がワイヤ投入ステーションＳ３から搬出されるまで継続して行われる。なお、この不活性ガスの撹拌は溶鋼の温度低下を伴うので、電磁バルブにより不活性ガス噴出量を調節することにより、温度調節を行うこともできる。

【0035】

添加管投入装置１０は、支持フレーム１１と、旋回駆動部１２と、チャック機構１３とを備えている。
図２、図３に示すように、支持フレーム１１は、旋回駆動部１２に支持されて垂直軸線を中心に回動される支柱１１ａと、この支柱１１ａに固定されて水平方向に延びる旋回アーム１１ｂと、旋回アーム１１ｂの先端部から下方に垂下し昇降機構（図示しない）により昇降する支持ロッド１１ｃと、を有している。
旋回アーム１１ｂは、基部アーム部と、この基部アーム部に支持された先部アーム部と、この先部アームを基部アーム部から突出させたり後退させたりする駆動機構（図示しない）とを有しており、伸縮可能である。

【0036】

チャック機構１３は支持ロッド１１ｃの下端に支持されている。図４に示すように、チャック機構１３は、支持ロッド１１ｃの下端に固定された固定台１３ａと、この固定台１３aから下方に延びる受側サポート１３ｂおよび押圧側サポート１３ｃと、受側サポート１３ｃの下端に固定された傘形状のガイド１３ｄと、固定板１３ａの下面に固定されたストッパ１３ｅとを有している。

【0037】

上記ガイド１３ｄは、上方に向かうにしたがって内径が小さくなるようなテーパを有しており、その上端部には開口が形成されている。ストッパ１３ｅは、この開口を通る垂直の中心軸線上に配置されている。受側サポート１３ｂには上下に離間した２つの鉄製棒受部１３ｘが固定されている。これら鉄製棒受部１３ｘは、上下方向に凹凸をなす受面を有している。押圧側サポート１３ｃには、図示しないシリンダにより上記中心軸線に向かって進んだり後退したりする水平ロッド１３ｙがスライド可能に支持されている。この水平ロッド１３ｙの先端には、鉄製棒押圧部１３ｚが固定されている。この鉄製棒押圧部１３ｚは、上下方向に凹凸をなす押圧面を有している。上記鉄製棒受部１３ｘと鉄製棒押圧部１３ｚの受け面は上記中心軸線を向いている。

【0038】

上記添加管投入装置１０により投入される添加管２０は、図５に示すように縦長の筒部２１と、この筒部２１の上端と下端を塞ぐ閉塞板２２、２３とを有しており、内部に前述した元素金属が収容されている。
添加管２０には、吊り下げ鉄製棒２５が固定されている。この吊り下げ鉄製棒２５は、閉塞板２２，２３を貫通して筒部２１の中心軸線を通っており、短い横鉄製棒２６，２７を介して溶接により閉塞板２２，２３の外面に固定されている。吊り下げ鉄製棒２５は、添加管２０の上端閉塞板２２から上方に延びている。

【0039】

本実施形態の添加管２０は、鋼製ホイールの生産過程で不良と認定されたり、市中から回収された廃品（以下、ホイール廃品と言う）を同軸をなして重ねることにより構成されている。
詳述すると、中間の複数段のホイール廃品Ｗ１は未成形のリムＲ’だけからなる。すなわち、円筒形のリムの原形を製造した段階で不良品と認定されたものである。このリムＲ’が筒部２１の中間部として提供される。
最上段のホイール廃品Ｗ２と最下段のホイール廃品Ｗ３は、リムＲとこのリムＲの軸方向一方側に溶接されたディスクＤにより構成されている。すなわち、リムＲにディスクＤを溶接した後に不良品と認定されたものである。

【0040】

最上段のホイール廃品Ｗ２のリムＲにより添加管２０の筒部２１の上端部が提供され、ディスクＤにより添加管２０の上端閉塞板２２が提供されている。
最下段のホイール廃品Ｗ３のリムＲにより添加管２０の筒部２１の下端部が提供され、ディスクＤにより添加管２０の下端閉塞板２３が提供されている。
上記ホイールＷ１、Ｗ２、Ｗ３のリムＲ同士を溶接することにより、添加管２０が得られる。

【0041】

添加管２０には、添加元素の金属塊が収容されている。大きい金属塊を下にし、小さい金属塊を上にすることにより、下端閉塞板２３を構成するディスクＤに飾り穴等の穴が形成されていても漏れることはない。

【0042】

図２に示すように、添加管保管装置３０は、支持台３１と、この支持台３１に回転可能に支持された２つのカートリッジ３２とを有している。一方のカートリッジ３２は支持フレーム１１の旋回軸線に近く、他方のカートリッジ３２は旋回軸線から離れている。
各カートリッジ３２には、吊り下げ鉄製棒２５付きの複数の添加管２０が、回転中心から等距離離れて支持されている。

【0043】

添加管投入装置１０は、添加管保管装置３０に保管された１つの添加管２０を取り出して取鍋１００の溶鋼中に投入する。以下、詳述する。
添加管投入装置１０の旋回アーム１１ｂを旋回させて図２の想像線で示すように添加管保管装置３０の真上に配置し、昇降機構を駆動して支持ロッド１ｃを下降させる。すると、支持フレーム１１の旋回軸線から最も遠い添加管２０の吊り下げ鉄製棒２５の上端部がチャック機構１３のガイド１３ｄを通ってストッパ１３ｅに当たる。この状態でチャック機構１３のシリンダを駆動すると、鉄製棒押圧部１３ｚが吊り下げ鉄製棒２５を押す。ガイド１３ｄの上端開口の径は吊り下げ鉄製棒２５の径より大きいので、吊り下げ鉄製棒２５は若干量横移動して鉄製棒受部１３ｘに当たる。このようにして、吊り下げ鉄製棒２５が鉄製棒押圧部１３ｚと鉄製棒受部１３ｘによって把持される。

【0044】

次に、昇降機構を駆動して支持ロッド１１ｃを上昇させ、添加管２０をカートリッジ３２から上方に引き抜く。次に、旋回駆動部１２を駆動してアーム１１ｂを旋回させ、図２に実線で示すように取鍋１００の上方に位置させる。次に昇降機構を駆動して支持ロッド１１ｃを下降させ、吊り下げ鉄製棒２５が途中まで取鍋１００の溶鋼中に入り込むまで、添加管２０を溶鋼中に押し込む。これにより、添加管２０全体を溶鋼中に浸漬し、溶鋼中に溶解させる。このようにして第２段階の成分調整が完了する。

【0045】

なお、Ａｌだけを添加すれば良い場合がある。その場合にはアルミ製のホイールの廃品を用いて上記添加管２０と同様の添加管を用い、この添加管を空の状態で投入してもよい。
添加管２０として、ホイール廃品ではなく専用の鋼製管を用いてもよい。

【0046】

上記添加管２０の溶解後、旋回駆動部１２を駆動して旋回アーム１１ｂを添加管保管装置３０の真上の位置まで戻し、取鍋への次の添加管２０の投入に備える。添加管保管装置３０では、旋回軸線から遠い方のカートリッジ３２を所定角度回動させて、次の添加管２０がチャック機構１３の真下に位置するように準備する。
なお、旋回軸線から遠い方のカートリッジ３２に添加管２０が無くなった時には、旋回アーム１１ｂを短くし、上記と同様にして旋回軸線に近い方のカートリッジ３２から添加管２０の取り出しを行なう。

【0047】

添加管２０の投入後に、図６に示すように、台車に支持された集塵装置７０を取鍋１００から離れた後退位置から使用位置へと移動する。集塵装置７０は、使用位置において僅かな隙間を介して取鍋１００の上端開口を覆う集塵フード７１と、この集塵フード７１に接続された排気ダクト７２を有している。排気ダクト７２は炉外精錬ステーションＳ２の集塵設備に接続されている。

【0048】

集塵フード７１には、測定装置４０の真下に位置する測定穴７３が形成されるとともに、保温材ガイドシュート７４と複数（本実施形態では４つ）のワイヤガイドシュート７５が設けられている。

【0049】

集塵装置６０の設置後、次の作業が実行される。
測定装置４０の温度測定器４１を下方に移動し、測定穴７３を通って溶鋼中の温度を測定し、元の上方位置に戻る。なお、温度測定は取鍋１００がワイヤ投入ステーションＳ３から搬出されるまでにこまめに実施される。
また、添加管２０の溶解が完了したのちサンプリング器４２を下方に移動し、測定穴７３を通って溶鋼をサンプリングし、元の上方位置に戻る。

【0050】

次に、図７に示すように、保温材投入装置５０から保温材を溶鋼中に投入する。保温材投入装置５０は、保温材８０を収容したホッパー５１と、このホッパー５１の下端に取り付けられた第１供給管５２と、この第１供給管５２に格納され保温材８０の投入時に集塵装置７０の保温材案内シュート７４の入口まで延びる第２供給管５３とを有している。ホッパー５１の下端の弁を開くと、ホッパー５１内の保温材８０は、第１供給管５２、第２供給管５３および保温材案内シュート７４を介して溶鋼上に供給される。溶鋼面上の保温材８０は不活性ガスによる溶鋼の撹拌作用により溶鋼の上面全域に広がる。これにより、溶鋼の温度低下を抑制することができる。

【0051】

次に、図８、図９に示すようにワイヤ投入を行う。本実施形態では、４本のワイヤ９１，９２，９３，９４が用意されている。ワイヤ９１，９２は、毎回投入されるものであり、Ｃａ−Ｓｉの混合粉末が充填されている。残りの２本のワイヤ９３，９４には、Ａｌ，Ｔｉ，Ｂ、Ｓ等の元素が選択的に充填されている。これらワイヤ９３，９４は、製造される鋼種および上記サンプリングの結果に基づいて決定された補充すべき添加元素に対応して選択される。

【0052】

図２、図８、図９に示すように、４つのワイヤ投入装置６０の各々は、架台１に設置されたハウジング６１と、ハウジング６１内に収納されピンチロール６２ａをモータ６２ｂで回転することによりワイヤ９１〜９４を送る送り機構６２と、ハウジング６１に固定されドラムから引き出されたワイヤ９１〜９４を送り機構６２へと案内する入口ガイド６３と、ハウジング６１に固定され、送り機構６２から送り出されたワイヤ９１〜９４を導出する出口ガイド６４と、一端が出口ガイド６４に近接したワイヤガイド６５と、を備えている。４つのワイヤ投入装置６０のワイヤガイド６５の他端は、使用位置にある集塵装置７０の４つのワイヤ案内シュート７５の入口に、それぞれ近接して配置されている。

【0053】

選択されたワイヤ投入装置６０では、送り機構６２が駆動し、出口ガイド６４から導出されたワイヤ９１〜９４が、ワイヤガイド６５を通り、ワイヤ案内シュート７５を通って取鍋１００の溶鋼中に投入される。このワイヤ９１〜９４の溶解により、後続工程のための元素添加と、必要に応じて第３段階の成分調整のための元素添加が完了する。

【0054】

ワイヤ９１〜９４の投入溶解後、再びサンプリングを行い、さらに保温材８０を投入し、鋳造ステーションＳ４へと取鍋を搬出する。

【0055】

排気ダクト７２は炉外精錬ステーションＳ２の集塵設備のファンにより吸引されている。上述した保温材８０の投入時、ワイヤ９１〜９４の投入時に発生する粉塵は、集塵フード７１から排気ダクト７２を通って上記集塵設備に送られるので、ワイヤ投入ステーションＳ３の作業環境の悪化を防止することができる。

【0056】

上記実施形態では、炉外精錬ステーションで第１段階の成分調整を行ったが、例えば添加元素が少ない場合には、この炉外精錬ステーションを省いてもよい。これにより、設備費用を大幅に削減することができる。この場合、ワイヤ投入ステーションにおいて、添加元素を添加管に収容して投入することができる。

【0057】

本発明は上記実施形態に制約されず、種々の形態を採用可能である。
集塵装置の集塵フードには、添加管を通すための開口を形成してもよい。この場合、取鍋をワイヤ投入ステーションに搬入した直後に、集塵装置を使用位置まで移動して取鍋を集塵フードで被う。
上記実施形態では、集塵装置を台車により直線移動させたが、使用位置と後退位置との間で旋回させてもよいし、昇降させてもよい。

【0058】

本実施形態では電気炉製鋼方法を採用したが、本発明を転炉による製鋼方法・システムに適用してもよい。この場合、一次精錬ステーションに転炉が配置される。転炉では、高炉からの銑鉄に酸素を吹いて脱炭する。転炉からの溶鋼が取鍋に移される。取鍋は、炉外精錬ステーションを経てワイヤ投入ステーションに移送するか、ワイヤ投入ステーションに直接移送される。

【産業上の利用可能性】

【0059】

本発明は、製鋼方法に適用することができる。

【符号の説明】

【0060】

Ｓ１ 電気炉精錬ステーション（一次精錬ステーション）
Ｓ２ 炉外精錬ステーション
Ｓ３ ワイヤ投入ステーション
Ｓ４ 鋳造ステーション
Ｗ１〜Ｗ３ ホイール廃品
Ｒ リム
Ｄ ディスク
１０ 添加管投入装置
２０ 添加管
２１ 筒部
２２ 上端閉塞板
２３ 下端閉塞板
２５ 吊り下げ鉄製棒
４０ 測定装置
４１ 温度測定器
４２ サンプリング器
５０ 保温材投入装置
５１ ホッパ
５２，５３ 供給管
６０ ワイヤ投入装置
６２ 送り機構
６５ ワイヤガイド
７０ 集塵装置
７１ 集塵フード
７２ 排気ダクト
７３ 測定穴
７４ 保温材案内シュート
７５ ワイヤ案内シュート
８０ 保温材
９１〜９４ ワイヤ
１００ 取鍋
１０１ ノズル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】