JP2001255076A - 固形物の加熱設備及び加熱方法、それを利用した冷鉄源の溶解設備及び溶解方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シャフト型の充填層内で冷鉄源等の固形物を
加熱する際に、充填層に導入されたガス中の可燃性成分
を充填層内で安定して燃焼させて着熱させる。 【解決手段】 内部に固形物１４が充填され、下部から
可燃性成分を含有するガスが導入され、このガスの顕熱
及び潜熱を利用して固形物を加熱するシャフト型の充填
層３を具備した加熱設備において、充填層に導入される
ガスの充填層通過厚みを一定とするために、固形物が充
填されている部分に充填層からのガス排出口１９を設け
ると共に、充填層へ導入されるガスの温度と支燃性ガス
の吹き込み口２３近傍のガスの温度とを、前記可燃性成
分の着火温度以上とするために、この可燃性成分を燃焼
させるための支燃性ガスの吹き込み口を充填層へのガス
導入流路、充填層内、及び、充填層からのガス排出口近
傍のうち何れか一箇所以上に設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄スクラップや直
接還元鉄等の冷鉄源のように熱伝導性の良い固形物をシ
ャフト型の充填層内に充填し、充填層に導入するガスの
顕熱並びにこのガスの含有する可燃性成分の安定燃焼に
よる潜熱を活用して、固形物を加熱する設備及び方法、
並びに、この技術を利用して冷鉄源を効率良く溶解する
設備及び方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】製鋼用アーク溶解設備では、アーク発生
用電極から発生するアーク熱により鉄スクラップや直接
還元鉄等の冷鉄源を加熱・溶解し、精錬して溶鋼を製造
するが、多くの電力を消費するため、溶解中にアーク溶
解設備の溶解室から発生する高温の排ガスを利用して冷
鉄源を予熱し、予熱した冷鉄源を溶解することで電力使
用量を削減する方法が多数提案されている。

【０００３】例えば、特公平６−４６１４５号公報（以
下「先行技術１」と記す）には、溶解室に直結したシャ
フト型の予熱室を設け、溶解室内と予熱室内とに１ヒー
ト分の冷鉄源を溶解毎に装入・充填して、この冷鉄源を
排ガスで予熱しつつ溶解する設備が開示されている。先
行技術１では、予熱室が溶解室に直結されているので冷
鉄源の保持・搬送用設備が必要でなく、そのため、これ
ら設備の設備トラブルを懸念することなく排ガス温度を
上昇させ、冷鉄源の予熱温度を上げることができるの
で、電力削減効果に優れるが、１ヒート分の溶鋼量を溶
解する毎に予熱室内の全ての冷鉄源を溶解して出湯し、
再度冷鉄源を溶解室及び予熱室に装入して溶解を再開す
るため、溶解される冷鉄源の約５０％は予熱されず、排
ガスの有効利用と云う点では十分とは云えない。

【０００４】一方、鉄スクラップをアーク溶解設備で溶
解する際には、原料の鉄スクラップに付着している油分
等に起因して、排ガス中にダイオキシンに代表される芳
香族塩素化合物等の有害物質が含まれることがあり、
又、これと同時に白煙や悪臭等が発生し、作業環境上問
題となっている。このような有害物質の発生を防止する
技術として、例えば、特開平６−１１７７８０号公報
（以下「先行技術２」と記す）に開示されたものがあ
る。これは、排ガスを有害成分が分解或いは燃焼する高
温域までバーナーで加熱する燃焼混合装置と、有害成分
が分解或いは燃焼する時間まで加熱ガスを高温度に保つ
ための保持室と、そこで高温にされた加熱ガスを急冷す
るガスクーラーとを備えた設備である。しかし、この技
術では排ガスを処理するために、バーナーで加熱する燃
焼装置及び保持装置が必要であり、設備的に大がかりな
ものとなってしまう。

【０００５】先行技術１及び先行技術２の問題点を解決
すべく、特開平１１−１８３０４５号公報（以下「先行
技術３」と記す）が本発明者等により提案されている。
先行技術３による溶解方法は、溶解室の上部に直結する
シャフト型の予熱室を備えたアーク溶解設備を用い、冷
鉄源が溶解室と予熱室とに連続して存在する状態を保つ
ように冷鉄源を連続的又は断続的に予熱室へ供給しなが
ら、アーク加熱並びにコークス等の補助熱源と酸素とを
溶解室内に供給することによって溶解室内の冷鉄源を溶
解し、溶解室に所定量の溶鋼が溜まった時点で溶解室及
び予熱室に冷鉄源が存在する状態で溶鋼を出湯するにあ
たり、溶解室で発生した排ガス中の可燃性成分の予熱室
を通過した後の未燃焼残存分を系外に排出することな
く、支燃性ガスとして支燃性ガスを供給して燃焼させ、
排ガス温度を所定温度以上にし、その後、排ガスを急冷
する溶解方法である。そのために、先行技術３では、予
熱室内及び溶解室内には常に冷鉄源が充填されて存在
し、次ヒート以降では使用する全ての冷鉄源が予熱され
て、電力使用量の大幅な削減が達成されると共に、大が
かりな設備がなくともダイオキシン等の有害物質の発
生、及び白煙、悪臭の発生を防止することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、先行技
術３においても以下の問題点があることが分かった。即
ち、先行技術３では、予熱室内部又は予熱室から排出さ
れる排ガスの温度は低く、予熱室内に酸素等の支燃性ガ
スを吹き込んでも排ガスの安定燃焼が見込めないばかり
か、場合によっては、燃焼不安定のために充填された冷
鉄源を冷却してしまう懸念すらある。これは、充填物の
荷下がりにより支燃性ガスの吹き込み近傍においてガス
流れが阻害され、これによる保炎性の低下や、充填物が
鉄スクラップ等の熱伝導性の高い物質であるがためにガ
ス−固体間の熱伝達が速く、ガス側の温度降下が大きい
ために、ガス中の可燃性成分の着火温度以下までガス温
度が低下して、排ガスの燃焼不安定を招く等のためであ
る。その結果、後燃焼室での燃焼性が悪くなり、有害物
質の発生、及び白煙、悪臭の発生を防止するためには、
補助バーナーの能力を大きくする必要が生じたり、排ガ
スに酸素富化をしたりする必要がある等の問題があるこ
とが分かった。

【０００７】又、上記操業を行なわんとするアーク溶解
設備は密閉性が高く、そのため、支燃性ガスの吹き込み
を開始したり、溶解室から可燃性成分が発生し始めたり
する場合や、支燃性ガスの吹き込み停止により可燃性成
分を含有するガスが溶解設備内において滞留している場
合、及び、溶解室から溶湯を出湯する場合等々の非定常
操業状態においては、溶解室内及びガス流路内に滞留し
ている可燃性成分を含有するガス並びに未燃の支燃性ガ
ス、乃至は外部から巻込まれた空気等との混合による異
常燃焼が生じる懸念が高く、その発生による設備破損等
の被害が甚大であることが懸念されていた。

【０００８】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
その目的とするところは、シャフト型の充填層内で冷鉄
源等の固形物を加熱する際に、シャフト型充填層に導入
されたガス中の可燃性成分を充填層内で安定して燃焼さ
せ、その燃焼熱を効率的に固形物へ伝達させる設備及び
方法を提供することであり、又、シャフト型の予熱室を
有するアーク溶解設備を用いて冷鉄源を溶解する際に、
上記技術を利用して、大がかりな設備を必要とせずに予
熱室から排出されるガス中のダイオキシン等の有害成分
の発生、及び白煙、悪臭の発生を防止することができる
冷鉄源の溶解設備及び溶解方法を提供することであり、
更に、シャフト型の予熱室を有するアーク溶解設備を用
いて冷鉄源を溶解する際に、非定常操業状態における可
燃性成分を含有するガスの異常燃焼を防止することので
きる冷鉄源の溶解設備及び溶解方法を提供することであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の発明による固形物
の加熱設備は、その内部に固形物が充填され、その下部
から可燃性成分を含有するガスが導入され、このガスの
顕熱及び潜熱を利用して前記固形物を加熱するシャフト
型の充填層を具備した固形物の加熱設備において、充填
層に導入されるガスの固形物充填層通過厚みを常に一定
とするために、固形物が充填されている部分に充填層か
らのガス排出口を設けると共に、充填層へ導入されるガ
スの温度と支燃性ガスの吹き込み口近傍のガスの温度と
を、少なくともガス中の可燃性成分の着火温度以上とす
るために、ガス中の可燃性成分を燃焼させるための支燃
性ガスの吹き込み口を充填層へのガス導入流路、充填層
内、及び、充填層からのガス排出口近傍のうち何れか一
箇所以上に設けることを特徴とするものである。

【００１０】第２の発明による固形物の加熱設備は、そ
の内部に固形物が充填され、その下部から可燃性成分を
含有するガスが導入され、このガスの顕熱及び潜熱を利
用して前記固形物を加熱するシャフト型の充填層を具備
した固形物の加熱設備において、ガス中の可燃性成分を
燃焼させるための支燃性ガスの吹き込み口を充填層への
ガス導入流路、充填層内、及び、充填層からのガス排出
口近傍のうち何れか一箇所以上に設けると共に、支燃性
ガスの吹き込み口近傍に固形物が充填されない保炎用ガ
ス空間を設けることを特徴とするものである。

【００１１】第３の発明による固形物の加熱設備は、そ
の内部に固形物が充填され、その下部から可燃性成分を
含有するガスが導入され、このガスの顕熱及び潜熱を利
用して前記固形物を加熱するシャフト型の充填層を具備
した固形物の加熱設備において、充填層に導入されるガ
スの固形物充填層通過厚みを常に一定とするために、固
形物が充填されている部分に充填層からのガス排出口を
設けると共に、充填層内でガスを共鳴・振動燃焼させる
ために、共鳴空間となるブローパイプ相当空間を充填層
内のガス導入側又はガス排出口側若しくは両者に設ける
ことを特徴とするものである。

【００１２】第４の発明による固形物の加熱設備は、そ
の内部に固形物が充填され、その下部から可燃性成分を
含有するガスが導入され、このガスの顕熱及び潜熱を利
用して前記固形物を加熱するシャフト型の充填層を具備
した固形物の加熱設備において、充填層へ導入されるガ
スの温度と支燃性ガスの吹き込み口近傍のガスの温度と
を、少なくともガス中の可燃性成分の着火温度以上とす
るために、ガス中の可燃性成分を燃焼させるための支燃
性ガスの吹き込み口を充填層へのガス導入流路、充填層
内、及び、充填層からのガス排出口近傍のうち何れか一
箇所以上に設けると共に、ガスの火炎安定性を高めるた
めに、耐圧力変動対応性のパイロットバーナー又は燃料
吹き込み口若しくは両者を支燃性ガス吹き込み口近傍に
設けることを特徴とするものである。

【００１３】第５の発明による固形物の加熱方法は、そ
の内部に固形物が充填されたシャフト型充填層に、その
下部から可燃性成分を含有するガスを導入し、このガス
の顕熱及び潜熱を利用して充填層内の固形物を加熱する
固形物の加熱方法において、充填層へのガス導入流路、
充填層内、及び、充填層からのガス排出口近傍のうち何
れか一箇所以上に設けた支燃性ガス吹き込み口から支燃
性ガスを吹き込み、ガス中の可燃性成分の一部を燃焼さ
せて、充填層へ導入されるガスの温度と、支燃性ガスの
吹き込み口近傍のガスの温度と、充填層から排出される
ガスの温度とを少なくともガス中の可燃性成分の着火温
度以上に制御し、次いで、充填層から排出されたガス中
に残留する可燃性成分を燃焼してガス温度を所定温度以
上にすることを特徴とするものである。

【００１４】第６の発明による固形物の加熱方法は、第
５の発明において、固形物が充填されている部分に充填
層からのガス排出口を設け、充填層に導入されるガスの
固形物充填層通過厚みが常に一定になるようにすること
を特徴とするものである。

【００１５】第７の発明による固形物の加熱方法は、第
５の発明又は第６の発明において、前記支燃性ガス吹き
込み口から吹き込む支燃性ガス流量を周期的に変動さ
せ、ガスと固形物との熱伝達を促進させることを特徴と
するものである。

【００１６】第８の発明による冷鉄源の溶解設備は、冷
鉄源を溶解するための溶解室と、その上部に直結し、冷
鉄源を予熱するためのシャフト型の予熱室と、溶解室内
で冷鉄源を溶解するためのアーク電極と、冷鉄源が溶解
室と予熱室に連続して存在する状態を保つように予熱室
へ冷鉄源を連続的又は断続的に供給する冷鉄源供給手段
と、前記溶解室に炭材を供給する炭材供給手段と、前記
溶解室に酸素を供給する酸素供給手段と、前記予熱室の
下部に連結され、溶解室で発生した排ガス中の可燃性成
分を支燃性ガスにより所定温度以上に燃焼させる後燃焼
室と、後燃焼室から排出された排ガスを冷却する冷却部
と、を具備することを特徴とするものである。

【００１７】第９の発明による冷鉄源の溶解設備は、第
８の発明において、溶解室内の湯面位置から予熱室の排
ガス排出口までの範囲において、溶解室から発生する排
ガス中の可燃性成分の一部を燃焼させるための支燃性ガ
スを導入する１段又は複数段のガス吹き込み口を更に有
することを特徴とするものである。

【００１８】第１０の発明による冷鉄源の溶解設備は、
第８の発明又は第９の発明において、前記冷却部で急冷
された排ガスに吸着剤を供給する吸着剤供給手段を更に
有することを特徴とするものである。

【００１９】第１１の発明による冷鉄源の溶解方法は、
溶解室と、その上部に直結するシャフト型の予熱室とを
具備したアーク溶解設備を用い、冷鉄源が予熱室と溶解
室とに連続して存在する状態を保つように冷鉄源を予熱
室へ供給しながら、アーク加熱並びに炭材及び酸素を溶
解室に供給することによって溶解室内の冷鉄源を溶解
し、溶解室に少なくとも１ヒート分の溶湯が溜まった時
点で溶湯を出湯する冷鉄源の溶解方法において、溶解室
で発生した排ガスを予熱室の下部より排出させ、この排
ガスに支燃性ガスを供給して排ガス中の可燃性成分を燃
焼させ、排ガス温度を所定温度以上にし、その後、排ガ
スを急冷することを特徴とするものである。

【００２０】第１２の発明による冷鉄源の溶解方法は、
第１１の発明において、溶解室内の湯面位置から予熱室
の排ガス排出口までの範囲において、１段又は複数段に
ガス吹き込み口を設け、これらガス吹き込み口から支燃
性ガスを供給して、溶解室から発生する排ガス中の可燃
性成分の一部を燃焼させることを特徴とするものであ
る。

【００２１】第１３の発明による冷鉄源の溶解方法は、
第１１の発明又は第１２の発明において、前記排ガスを
冷却部で急冷後、排ガスに吸着剤を供給することを特徴
とするものである。

【００２２】第１４の発明による冷鉄源の溶解方法は、
第１１の発明乃至第１３の発明の何れかにおいて、前記
後燃焼室での燃焼後の排ガス温度を９００℃以上とする
ことを特徴とするものである。

【００２３】第１５の発明による冷鉄源の溶解設備は、
溶解室と、その上部に直結し、冷鉄源を予熱するための
シャフト型の予熱室とを具備し、溶解室で発生する、可
燃性成分を含有するガスの顕熱及び潜熱を利用して予熱
室内の冷鉄源を予熱しつつ、溶解室内の冷鉄源をアーク
にて溶解する冷鉄源の溶解設備において、その燃焼排ガ
スの消炎性が高く、この燃焼排ガスにより、可燃性成分
を含有するガス又は支燃性ガスをパージ・置換するため
のバーナーと、可燃性成分を含有するガス又は支燃性ガ
スを大気放散するためのガス放散ダクトと、ガス放散ダ
クトからのガス排出量を制御するための遮断弁と、を具
備することを特徴とするものである。

【００２４】第１６の発明による冷鉄源の溶解方法は、
溶解室と、その上部に直結し、冷鉄源を予熱するための
シャフト型の予熱室とを具備したアーク溶解設備を用
い、溶解室で発生する、可燃性成分を含有するガスの顕
熱及び潜熱を利用して予熱室内の冷鉄源を予熱しつつ、
溶解室内の冷鉄源をアークにて溶解する冷鉄源の溶解方
法において、溶解室内又は予熱室内を不燃性ガスでパー
ジ・置換する際に、アーク溶解設備に設けたバーナーの
空気比を調整して消炎性の高い燃焼排ガスを発生させ、
この燃焼排ガスにより、溶解室内又は予熱室内に滞留す
る、可燃性成分を含有するガス又は支燃性ガスをパージ
・置換し、アーク溶解設備から追い出すことを特徴とす
るものである。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係
るアーク溶解設備を示す縦断面概略図、図２は、その平
面概略図である。

【００２６】この直流式アーク溶解設備１は、固形物で
ある鉄スクラップや直接還元鉄等の冷鉄源１４をアーク
溶解するための溶解室２と、溶解室２の上部に直結し、
その内部に冷鉄源１４が装入され充填する、シャフト型
充填層としての予熱室３とを備えている。予熱室３の下
部の冷鉄源１４が充填された部分には、後述する排ガス
処理系２７に連結し、溶解室２内で発生する排ガスの排
出口となるダクト１９が設けられている。

【００２７】このように、ダクト１９を予熱室３の下部
の冷鉄源１４が充填された部分に設置しているので、溶
解室２内で発生する排ガスが冷鉄源１４の充填層内を通
過する厚みは、予熱室３内の冷鉄源装入レベルに関わら
ず常に一定に保たれ、且つ、通過厚みは薄くなる。即
ち、排ガスと冷鉄源１４とが接触する時間が短くなり且
つ一定に保たれるので、予熱室３内の排ガス及び予熱室
３から排出される排ガスの温度を十分に高くすることが
できる。ここで、本発明における予熱室３の下部とは、
予熱室３の冷鉄源１４が充填されている部分の下半分を
意味するものとする。

【００２８】尚、図１ではダクト１９は予熱室３にほぼ
直角に連結されているが、予熱室３とダクト１９との接
続位置における冷鉄源１４の引っ掛かりや棚吊りを防止
するために、ダクト１９を斜め上方側から連結させると
共に、ダクト１９の予熱室３と接続する下端位置が、ダ
クト１９と予熱室３とが接続する上端位置を基準点とし
て、冷鉄源１４の安息角より大きな角度で予熱室３の外
側方向となるように設置することが好ましい。

【００２９】予熱室３の上方には、走行台車２２に吊り
下げられた供給用バケット１３が設けられており、この
供給用バケット１３から、予熱室３の上部に設けられた
開閉自在な供給口１８を介して予熱室３内に冷鉄源１４
が装入される。この場合、供給用バケット１３からの冷
鉄源１４の装入は、操業中に、冷鉄源１４が溶解室２と
予熱室３に連続して存在する状態を保つように、予熱室
３へ連続的又は断続的に供給する。この際の冷鉄源１４
の装入は、操業実績に基づいて予め設定されたレシピに
基づいて行っても良いし、予熱室３内の冷鉄源１４の量
を検出可能なセンサーを設け、このセンサーからの信号
に基づいて制御するようにしても良い。

【００３０】溶解室２の上部には、水冷構造の炉壁４が
配置され、炉壁４の上部には開閉自在な水冷構造の炉蓋
５が設けられており、その炉蓋５を貫通して溶解室２の
上方からその中に垂直に上部電極７が挿入されている。
又、溶解室２の底部には、上部電極７と対向する位置に
炉底電極６が設けられている。そしてこれらの電極によ
って形成されるアーク１７により、冷鉄源１４が溶解さ
れ、溶湯１５となる。溶湯１５の上には溶融スラグ１６
が形成されており、アーク１７はこの溶融スラグ１６内
に形成されることとなる。

【００３１】又、炉蓋５を貫通して、溶解室２内を上下
移動可能な酸素吹き込みランス８と炭材吹き込みランス
９とが設けられ、酸素吹き込みランス８からは酸素が溶
解室２内に吹き込まれ、そして、炭材吹き込みランス９
からは空気や窒素等を搬送用ガスとして、コークス、チ
ャー、石炭、木炭、黒鉛等の等の炭材が溶解室２内に吹
き込まれる。

【００３２】溶解室２の予熱室３が直結されている側と
は異なる部分に設けられた突出部２ａの底部には出湯口
１１が形成されており、この出湯口１１を開閉するため
の扉２０が設けられている。更に、突出部２ａの側壁に
はその出口側を扉２１で塞がれた出滓口１２が設けられ
ている。尚、出湯口１１を出滓口１２と同様に側壁に設
置しても良い。又、突出部２ａには、その上方からバー
ナー１０が挿入されており、出湯される溶湯１５の温度
を上昇させることが可能となっている。この場合、バー
ナー１０の代わりにアーク電極等の他の加熱手段を用い
ても良い。

【００３３】溶解室２内の湯面位置からダクト１９まで
の範囲において、溶解室２の側壁、炉壁４、炉蓋５、及
び予熱室３の側壁には、酸素、空気等の酸素含有ガス又
はその他の酸化性ガス乃至これらを予熱したものを総称
して支燃性ガスと呼ぶが、これらの支燃性ガスを供給す
るための１段又は複数段（図では２段）のガス吹き込み
口２３が設けられている。このガス吹き込み口２３から
導入された支燃性ガスにより、排ガス中の可燃性成分の
一部、即ち、炭材吹き込みにより溶解室２から発生する
ＣＯガスの一部を燃焼させる。この燃焼により、予熱室
３から溶解室２に渡って充填された冷鉄源１４に導入さ
れる排ガスの温度、予熱室３内の排ガスの温度、及び、
予熱室から排出される排ガスの温度は、ＣＯガスの着火
温度（６０９℃）以上に保たれる。ガス吹き込み口２３
は、図２に示すように、一つの段につき周方向に１つ以
上（図２では１段目が４つで２段目が２つ）設けられて
いる。

【００３４】ガス吹き込み口２３の近傍には、排ガスの
火炎安定性を高めるために、耐圧力変動対応型のパイロ
ットバーナー（図示せず）や着火点の低い燃料、例え
ば、灯油やメタンガス等を吹き込むための燃料吹き込み
口（図示せず）を設置することが好ましい。

【００３５】ダクト１９には後燃焼室２４が連結されて
いる。この後燃焼室２４には空気、酸素等の酸素含有ガ
スが支燃性ガスとして導入されるガス供給口２５が設け
られており、ガス供給口２５から支燃性ガスが導入され
ることにより、予熱室３を通過した後に残存する未燃焼
のＣＯガスをほぼ完全に燃焼させるようになっている。
尚、後燃焼室２４には、重油、灯油、ＬＰＧ等の燃料を
用いる補助バーナー２６が設置されており、補助バーナ
ー２６により排ガスの燃焼を促進させることができるよ
うになっている。又、後燃焼室２４には失火防止用のパ
イロットバーナー（図示せず）も設置されている。

【００３６】後燃焼室２４の後段には排ガス処理系２７
が連結されている。排ガス処理系２７はガス冷却塔２８
を有しており、ガス冷却塔２８により排ガスを急冷する
ことで、ダイオキシン等の有害物質の発生を防止するこ
とができる。ガス冷却塔２８の下流側には、吸着剤供給
部２９が設けられており、吸着剤供給部２９から排ガス
中に吸着剤を供給することにより、有害物質を更に低レ
ベルまで低減することができる。この場合、吸着剤とし
ては消石灰、活性炭、石炭灰等を用いることができ、こ
れらを排ガス中に噴霧することにより供給することがで
きる。更に、排ガスはバグフィルター３０を経てスタッ
ク３１に至り大気に放出される。尚、参照符号３２はブ
ロワーである。

【００３７】上記のように、予熱室３の冷鉄源１４が充
填された下部から排ガスを排出させる場合には、排ガス
と冷鉄源１４との接触時間が短くなり、排ガスの温度は
少なくとも６５０℃以上となり、通常７００℃以上のガ
ス温度を確保することで、充填層内にガス温度分布やガ
スの偏流があることを考慮してもほぼ安定して燃焼させ
ることができる。そのため、後燃焼室２４において排ガ
ス中に残留する未燃焼の可燃性成分の燃焼が安定し、後
燃焼室２４での燃焼後の排ガスを高温にすることができ
る。

【００３８】又、ガス吹き込み口２３から支燃性ガスを
吹き込み、排ガス中の可燃性成分の一部を燃焼させる場
合には、この燃焼熱により予熱室３内の排ガス温度及び
予熱室３から排出される排ガス温度が上昇するので、後
燃焼室２４の燃焼性が向上し、後燃焼室２４での燃焼後
の排ガスを高温にすることができる。

【００３９】更に、予熱室３の冷鉄源１４が充填された
下部から排ガスを排出させ、且つ、ガス吹き込み口２３
から支燃性ガスを吹き込み、排ガス中の可燃性成分の一
部を燃焼させる場合には、両者の効果が相乗され、後燃
焼室２４での燃焼後の排ガスをより一層高温にすること
ができる。

【００４０】このように排ガスを後燃焼室２４で燃焼さ
せて高温にし、その後、前述したように排ガスを急冷す
ることで、ダイオキシンに代表される芳香族塩素化合物
等の有害物質の発生、及び白煙、悪臭の発生を防止する
ことができる。このような有害物質の発生を有効に防止
する観点からは、後燃焼室２４での燃焼後の排ガス温度
を、これらの分解が促進される９００℃以上にすること
が好ましい。

【００４１】このように構成される直流式アーク溶解設
備１において冷鉄源１４を溶解するに際しては、先ず、
溶解室２と予熱室３に冷鉄源１４を装入し、冷鉄源１４
が溶解室２と予熱室３に連続して存在する状態とする。

【００４２】この状態でアーク１７を形成して冷鉄源１
４を溶解する。この際に、酸素吹き込みランス８から酸
素を供給し、冷鉄源１４の溶解を補助する。そして、溶
解室２内に溶湯１５が溜まってきたら、炭材吹き込みラ
ンス９から溶融スラグ１６中に炭材を吹き込んでスラグ
フォーミング操業に移行し、上部電極７の先端を溶融ス
ラグ１６中に埋没させ、アーク１７が溶融スラグ１６内
に形成されるようにする。補助熱源として吹き込まれた
炭材は酸素と反応し、この反応熱は冷鉄源１４の溶解に
寄与する。使用する酸素の供給量は２５Ｎｍ³ ／ｔ以上
であることが好ましい。これにより、一層効率良く冷鉄
源１４を溶解することができる。更に、好ましくは４０
Ｎｍ³ ／ｔ以上とする。

【００４３】この溶解により発生する排ガスは、溶解室
２及び予熱室３の下部の冷鉄源１４の充填層を通過し、
その際に排ガスの顕熱及び潜熱により溶解室２内及び予
熱室３内下部の冷鉄源１４が予熱される。溶解室２内で
冷鉄源１４が溶解すると、予熱室３の冷鉄源１４が順次
溶解室２に供給されるため、予熱室３内の冷鉄源１４の
上端位置が低下してくる。この場合に、冷鉄源１４が溶
解室２と予熱室３に連続して存在する状態を保つよう
に、供給バケット１３から予熱室３へ冷鉄源１４を連続
的又は断続的に供給する。これにより、常に一定量以上
の冷鉄源１４が溶解室２及び予熱室３内に存在している
状態が保たれる。

【００４４】一方、効率良く冷鉄源１４を溶解する観点
から、本発明では、炭材を補助熱源として使用し、上述
した酸素吹き込みランス８から酸素を供給し、炭材吹き
込みランス９から炭材を吹き込む。補助熱源として供給
された炭材は酸素と反応してＣＯガスとなり熱を発生さ
せる。このＣＯガスは、溶解室２から予熱室３下部のダ
クト１９までを通過する過程で、１つ以上のガス吹き込
み口２３から吹き込まれる空気、酸素等の支燃性ガスに
より一部燃焼される。従って、その際に発生する熱によ
り更に冷鉄源１４の予熱効率を高めることができると同
時に、排ガス自体の温度も上昇させる。

【００４５】その際に、ガス吹き込み口２３からの支燃
性ガスの吹き込み流量を周期的に変動させることが好ま
しい。これにより、ＣＯガスと支燃性ガスとの混合が促
進し、排ガスの燃焼性が改善されると共に、冷鉄源１４
と排ガスとの間の境膜厚みが薄くなり、排ガスから冷鉄
源１４への熱伝達を促進させることができる。

【００４６】図３に、ガス吹き込み口２３からの支燃性
ガスの吹き込み流量を周期的に変動させた例を示す。図
３におけるａからｆの符号は図２におけるガス吹き込み
口２３（２３ａ〜２３ｆ）の符号に対応していており、
各ガス吹き込み口２３から吹き込まれる支燃性ガス流量
は正弦波形状的に周期的に変動し、且つ、各ガス吹き込
み口２３から吹き込まれる流量は正弦波形の周期が等間
隔でずれた状態となっており、６つのガス吹き込み口２
３から吹き込まれる単位時間当たりの支燃性ガス総流量
は一定値になっている。

【００４７】高温の排ガスは、予熱室３を通過した後に
ダクト１９を通って後燃焼室２４に至る。後燃焼室２４
においては、ガス供給口２５を介してそこに供給される
支燃性ガスにより、排ガス中の未燃焼ＣＯガスをほぼ完
全に燃焼させて、排ガス温度を所定温度以上の高温とす
る。

【００４８】このように、後燃焼室２４において未燃焼
のまま残留するＣＯガスをほぼ完全に燃焼させて、そこ
から排出する排ガス温度を所定温度以上の高温にすると
共に、その後、ガス冷却塔２８で排ガスを急冷するの
で、大がかりな設備がなくともダイオキシンに代表され
る芳香族塩素化合物等の有害物質の発生、及び白煙、悪
臭の発生を防止することができる。

【００４９】以上のようにして冷鉄源１４の溶解が進行
し、溶解室２内に１ヒート分以上の溶湯１５が溜まった
ら、必要に応じて溶湯１５の成分を調整した後、溶解室
２を傾動させつつ、溶解室２及び予熱室３に冷鉄源１４
が連続して存在する状態を保ったまま、出湯口１１を塞
いでいた扉２０を開き、出湯口１１から１ヒート分の溶
湯１５を溶湯保持容器（図示せず）へ出湯する。出湯に
際しては、溶湯１５の凝固による出湯口１１の閉塞を防
止するために、バーナー１０で溶湯１５を加熱しても良
い。

【００５０】出湯後、必要に応じて溶湯１５を取鍋精錬
炉等にて昇温して精錬した後、連続鋳造機等で鋳造す
る。溶湯１５を出湯し、更に必要に応じて溶融スラグ１
６を排滓した後、溶解室２を水平に戻し、出湯口１１及
び出滓口１２内に詰め砂又はマッド材を充填した後、次
ヒートの溶解を開始する。

【００５１】このようにして冷鉄源１４を溶解する場合
には、常に冷鉄源１４が溶解室２と予熱室３とに連続し
て存在する状態を保つように予熱室３へ冷鉄源１４を供
給し、溶解室２内で所定量の溶湯１５が形成されてこれ
を出湯する際にも、溶解室２及び予熱室３に連続して冷
鉄源１４が存在するため、排ガスによる予熱効率が高
い。

【００５２】ここで、支燃性ガスにより排ガス中の可燃
性成分を安定して燃焼させるために、図４及び図５に示
すように、ガス吹き込み口２３が設置されている部分の
炉壁４や予熱室３の側壁を外側に突出させた突出部３３
として、ガス吹き込み口２３の前面に冷鉄源１４の存在
しない保炎用ガス空間３４を形成させても良い。尚、図
４は、本発明の他の実施の形態に係るアーク溶解設備を
示す縦断面概略図、図５は、その平面概略図であり、上
記の突出部３３及び保炎用ガス空間３４以外の構造は図
１に示すものと同一であり、同一の部分は同一符号によ
り示し、その説明は省略する。

【００５３】この場合、突出部３３を冷鉄源１４の安息
角以上に外側に突出させることで、保炎性ガス空間３４
には冷鉄源１４が充填されず、冷鉄源１４の荷下がりが
あっても、ガス吹き込み口２３近傍のガス流れが安定
し、排ガス中の可燃性成分を保炎用ガス空間３４内で安
定して燃焼させることができる。保炎用ガス空間３４を
このようにして形成させることで、冷鉄源１４の荷下が
りに影響を与えずに、保炎用ガス空間３４を形成させる
ことができる。

【００５４】尚、保炎用ガス空間３４を形成させるため
に、図４ではガス吹き込み口２３が設置されている部分
の炉壁４や予熱室３の側壁に突出部３３を設置したが、
保炎用ガス空間３４を形成させる手段はこれに限るもの
ではなく、例えば、冷鉄源１４の荷下がりに問題となら
ないように邪魔板を予熱室３等の内壁に設置し、その下
方に保炎用ガス空間３４を形成しても良い。

【００５５】又、予熱室３内で可燃性成分を共鳴・振動
燃焼させて予熱室３から排出される時の排ガス温度を上
昇させるために、図６及び図７に示すように、ダクト１
９と予熱室３との連結部分にダクト１９よりも断面積の
大きいパイプ状突出部３５を設け、ダクト１９の前面に
共鳴空間となるブローパイプ相当空間３６を形成させて
も良い。尚、図６は、本発明の他の実施の形態に係るア
ーク溶解設備を示す縦断面概略図、図７は、その平面概
略図であり、パイプ状突出部３５及びブローパイプ相当
空間３６以外の構造は、図１に示すものと同一であり、
同一の部分は同一符号により示し、その説明は省略す
る。

【００５６】この場合には、ブローパイプ相当空間３６
内で、排ガス中の可燃性成分が共鳴・振動燃焼するの
で、予熱室３から排出される排ガスの温度を上昇させる
ことができる。ブローパイプ相当空間３６の効果は、そ
の断面積が内径３ｍ相当以上の大きな予熱室３で特に発
揮される。

【００５７】尚、図６ではダクト１９の前面にブローパ
イプ相当空間３６を形成しているが、ブローパイプ相当
空間３６を形成させる場所はこの位置に限るものではな
く、冷鉄源１４の充填層の溶解室２側に設置しても良
い。

【００５８】ところで、図１、図４、及び図６に示すア
ーク溶解設備１は密閉性が高く、支燃性ガスの吹き込み
を開始したり、溶解室から可燃性成分が発生し始めたり
する場合や、支燃性ガスの吹き込み停止により可燃性成
分を含有するガスが溶解設備内において滞留している場
合、及び、溶解室から溶湯を出湯する場合等々の非定常
操業状態においては、溶解室内及びガス流路内に滞留し
ている可燃性成分を含有するガス並びに未燃の支燃性ガ
ス、乃至は外部から巻込まれた空気等との混合による異
常燃焼が生じることがあり、その発生を防止する必要が
ある。

【００５９】この異常燃焼を防止するためには、溶解室
２内及びガス流路内に滞留している可燃性成分を含有す
るガス又は支燃性ガスを、不活性ガス又は不燃焼性ガス
によりパージ・置換し、可燃性成分を含有するガスと支
燃性ガス又は外部から巻込まれた空気との接触を防止す
ることが効果的である。従って、本発明では、溶解室２
に設置したバーナー１０又は後燃焼室２４に設置した補
助バーナー２６を空気比が小さい状態で燃焼させ、燃焼
による排ガス（「燃焼排ガス」とも云う）を消炎性の高
い状態にし、この燃焼排ガスをパージ・置換用のガスと
して用いることとした。

【００６０】即ち、図１、図４、及び図６に示すアーク
溶解設備１において、上記の非定常状態の際に、バーナ
ー１０の空気比を１．０〜１．１程度として燃焼させ、
燃焼した排ガス中に残存する酸素濃度を少なくとも１０
％以下、望ましくは５％以下とし、炭酸ガスや水蒸気濃
度の高いガスとする。このようにすることで消炎性の高
い燃焼排ガスとなるので、これをパージ・置換用ガスと
して用いる。

【００６１】バーナー１０により生成した消炎性の高い
燃焼排ガスは、溶解室２から予熱室３、後燃焼室２４、
排ガス処理系２７を順に通り、スタック３１から大気に
放散される。これにより、溶解室２、予熱室３、後燃焼
室２４、及び排ガス処理系２７の何処かに可燃性成分を
含有するガス又は支燃性ガスが滞留していても、消炎性
の高い燃焼排ガスによりパージ・置換され、異常燃焼を
未然に防止することができる。

【００６２】後燃焼室２４の補助バーナー２６の燃焼排
ガスを用いてパージ・置換する場合には、図１、図４、
及び図６に示す構造のアーク溶解設備１では溶解室２及
び予熱室３のパージ・置換ができない。従って、後燃焼
室２４に設置した補助バーナー２６の燃焼排ガスを用い
る場合には、図８に示すように、遮断弁３９を具備した
ガス放散ダクト３８を溶解室２に連結して設置すると共
に、後燃焼室２４の下流側のガス流路に遮断弁３７を設
置する必要がある。尚、図８は、本発明の他の実施の形
態に係るアーク溶解設備を示す縦断面概略図であり、上
記の遮断弁３７、ガス放散ダクト３８、及び遮断弁３９
以外の構造は図４に示すものと同一であり、同一の部分
は同一符号により示し、その説明は省略する。

【００６３】図８に示すアーク溶解設備１において、前
述した非定常状態の際に、遮断弁３７を閉じて遮断弁３
９を解放し、補助バーナー２６の空気比を１．０〜１．
１程度として燃焼させ、燃焼した排ガス中に残存する酸
素濃度を少なくとも１０％以下、望ましくは５％以下と
し、炭酸ガスや水蒸気濃度の高いガスとして、これをパ
ージ・置換用ガスとして用いる。補助バーナー２６によ
る消炎性の高い燃焼排ガスは、後燃焼室２４から予熱室
３、溶解室２を順に通り、ガス放散ダクト３８を介して
大気に放散される。これにより、溶解室２、予熱室３、
及び後燃焼室２４の何処かに可燃性成分を含有するガス
又は支燃性ガスが滞留していても、消炎性の高い燃焼排
ガスによりパージ・置換され、異常燃焼を未然に防止す
ることができる。尚、操業が定常状態の場合には、遮断
弁３７を解放して、遮断弁３９を閉じておく。

【００６４】この方法を用いることで、パージ・置換用
ガスとして窒素を使う場合に必要な窒素製造設備のよう
な高価設備をわざわざ設置する必要がなく、且つ、ター
ンダウン比の大きなバーナーであれば、これを１基設置
することで、パージ時期には、その最大能力で燃焼し、
その他の期間は、パイロットバーナーないし助燃バーナ
ーとして使えるので大変経済的である。

【００６５】尚、本発明は上記実施の形態に限定される
ことなく種々変形可能である。例えば、溶解室２で発生
したガスを後燃焼室２４に導く配管を設け、可燃性成分
を含有する排ガスの一部を予熱室３を通過させずに後燃
焼室２４に直接供給するようにしても良い。又、出湯時
に、数トン〜数十トンの溶湯１５を溶解室２内に残留さ
せて、次回ヒートの溶解を再開しても良い。こうするこ
とで初期の溶解が促進され、溶解効率が向上する。

【００６６】

【実施例】図１に示すアーク溶解設備における実施例を
以下に説明する。アーク溶解設備は、溶解室が炉径７．
２ｍ、高さ４ｍ、予熱室が幅３ｍ、長さ５ｍ、高さ７
ｍ、炉容量が１８０トンである。

【００６７】先ず、予熱室及び溶解室に約１５０トンの
常温の鉄スクラップを装入し、直径２８インチの黒鉛製
上部電極を用い、最大６００Ｖ、１００ｋＡの電源容量
でアークを形成し、溶解を開始した。通電直後、生石灰
と蛍石を添加すると共に、酸素吹き込みランスから９５
００Ｎｍ³ ／ｈｒで酸素を吹き込んだ。

【００６８】溶解室内に溶鋼が溜まってきた時点で、炭
材吹き込みランスからコークスを１２０ｋｇ／ｍｉｎと
してスラグ中に吹き込み、スラグフォーミング操業に移
行し、上部電極の先端をフォーミングしたスラグ中に埋
没させた。この時の電圧を４００Ｖに設定した。予熱室
内の鉄スクラップが溶解室内での溶解に伴って下降した
ら、供給用バケットにて鉄スクラップを予熱室に装入
し、予熱室内の鉄スクラップ高さを一定の高さに保持し
ながら溶解を続けた。

【００６９】このように、溶解室内及び予熱室内に連続
して鉄スクラップが存在する状態で溶解を進行させ、溶
解室内に約１８０トンの溶鋼が生成した時点で、約６０
トンの溶鋼を溶解室に残し、１ヒート分の１２０トンの
溶鋼を取鍋に出湯した。出湯時の溶鋼の炭素濃度は０．
１ｗｔ％で、溶鋼温度は１５６０℃であった。出湯時は
バーナーで溶鋼を加熱した。

【００７０】出湯後、再通電すると共に酸素及びコーク
スの吹き込みを再開して溶解を継続し、再度溶解室内の
溶鋼が１８０トンになったら１２０トン出湯することを
繰り返し実施した。その際に、酸素及びコークスの原単
位、電力原単位、予熱室から排出される時の排ガスの温
度、後燃焼室での燃焼後の排ガス温度、更には、大気へ
放出される時の排ガス中のダイオキシン等有害物質及び
白煙・悪臭の発生状況を調査した。表１の結果は、上記
の溶解を繰り返した５ヒートの平均値を示している。
尚、表１の実施例は本発明の範囲内であり、従来例１〜
２は本発明の範囲から外れるものである。従来例１は、
予熱室の上部から排ガスを排出させて、その後、燃焼さ
せたもの（先行技術３による方法）であり、又、従来例
２は、後燃焼室で燃焼せずに予熱室の上部から排ガスを
排出させたものであり、いずれも予熱室出口における排
ガス温度が低い。

【００７１】

【表１】

【００７２】表１の結果から、実施例では、後燃焼室か
ら排出される排ガス温度を９００℃以上にすることがで
き、従って、ダイオキシン等の有害物質の発生量をほぼ
０にすることができると共に、白煙、悪臭の発生をなく
することができることが確認された。これに対して、予
熱室出口での温度が低い従来例１では、後燃焼室での燃
焼性確保のために補助バーナー用に１６．０ｌ／ｔの灯
油が必要であり、又、従来例２では有害物質が多く発生
し、白煙、悪臭も発生した。

【００７３】実施例では、従来例１及び従来例２に対し
て電力原単位が１０％程度悪化したが、ダイオキシン等
の有害物質の発生を従来例１及び従来例２よりも抑制す
ることができ、又、後燃焼室での補助バーナーで使用す
る灯油原単位を従来例１の１／１０以下にすることがで
きた。

【００７４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
シャフト型充填層内に充填された固形物を加熱した後
に、シャフト型充填層から排出されるガスの温度をガス
中に含まれる可燃性成分の着火温度以上にすることがで
きるので、後段に設けた後燃焼室における燃焼が安定し
て高温度の排ガスが得られ、大がかりな設備を必要とせ
ずに有害物質の発生、及び白煙、悪臭の発生を防止する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るアーク溶解設備を示
す縦断面概略図である。

【図２】図１に示すアーク溶解設備の平面概略図であ
る。

【図３】支燃性ガスの吹き込み流量を周期的に変動させ
た例を示す図である。

【図４】本発明の他の実施形態に係るアーク溶解設備を
示す縦断面概略図である。

【図５】図４に示すアーク溶解設備の平面概略図であ
る。

【図６】本発明の他の実施形態に係るアーク溶解設備を
示す縦断面概略図である。

【図７】図６に示すアーク溶解設備の平面概略図であ
る。

【図８】本発明の他の実施形態に係るアーク溶解設備を
示す縦断面概略図である。

【符号の説明】

１ 直流式アーク溶解設備 ２ 溶解室 ３ 予熱室 ６ 炉底電極 ７ 上部電極 ８ 酸素吹き込みランス ９ 炭材吹き込みランス １１ 出湯口 １３ 供給用バケット １４ 冷鉄源 １５ 溶湯 １６ 溶融スラグ １７ アーク １９ ダクト ２３ ガス吹き込み口 ２４ 後燃焼室 ２７ 排ガス処理系 ３４ 保炎用ガス空間 ３６ ブローパイプ相当空間 ３８ ガス放散ダクト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２７Ｄ 17/00 １０４ Ｆ２７Ｄ 17/00 １０４Ｄ １０４Ｇ (72)発明者 水上 秀昭 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 4K014 CB07 CC04 CD16 4K045 AA04 AA07 BA02 CA02 DA07 GA17 GB02 GB08 GB11 GB13 RB02 RB16 4K056 AA05 BA01 BB01 BB08 CA02 DA02 DA33 DB05 4K063 AA04 AA12 BA02 CA01 DA24 DA32 DA34 GA03 GA07 GA33 GA35

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 その内部に固形物が充填され、その下部
   から可燃性成分を含有するガスが導入され、このガスの
   顕熱及び潜熱を利用して前記固形物を加熱するシャフト
   型の充填層を具備した固形物の加熱設備において、充填
   層に導入されるガスの固形物充填層通過厚みを常に一定
   とするために、固形物が充填されている部分に充填層か
   らのガス排出口を設けると共に、充填層へ導入されるガ
   スの温度と支燃性ガスの吹き込み口近傍のガスの温度と
   を、少なくともガス中の可燃性成分の着火温度以上とす
   るために、ガス中の可燃性成分を燃焼させるための支燃
   性ガスの吹き込み口を充填層へのガス導入流路、充填層
   内、及び、充填層からのガス排出口近傍のうち何れか一
   箇所以上に設けることを特徴とする固形物の加熱設備。
2. 【請求項２】 その内部に固形物が充填され、その下部
   から可燃性成分を含有するガスが導入され、このガスの
   顕熱及び潜熱を利用して前記固形物を加熱するシャフト
   型の充填層を具備した固形物の加熱設備において、ガス
   中の可燃性成分を燃焼させるための支燃性ガスの吹き込
   み口を充填層へのガス導入流路、充填層内、及び、充填
   層からのガス排出口近傍のうち何れか一箇所以上に設け
   ると共に、支燃性ガスの吹き込み口近傍に固形物が充填
   されない保炎用ガス空間を設けることを特徴とする固形
   物の加熱設備。
3. 【請求項３】 その内部に固形物が充填され、その下部
   から可燃性成分を含有するガスが導入され、このガスの
   顕熱及び潜熱を利用して前記固形物を加熱するシャフト
   型の充填層を具備した固形物の加熱設備において、充填
   層に導入されるガスの固形物充填層通過厚みを常に一定
   とするために、固形物が充填されている部分に充填層か
   らのガス排出口を設けると共に、充填層内でガスを共鳴
   ・振動燃焼させるために、共鳴空間となるブローパイプ
   相当空間を充填層内のガス導入側又はガス排出口側若し
   くは両者に設けることを特徴とする固形物の加熱設備。
4. 【請求項４】 その内部に固形物が充填され、その下部
   から可燃性成分を含有するガスが導入され、このガスの
   顕熱及び潜熱を利用して前記固形物を加熱するシャフト
   型の充填層を具備した固形物の加熱設備において、充填
   層へ導入されるガスの温度と支燃性ガスの吹き込み口近
   傍のガスの温度とを、少なくともガス中の可燃性成分の
   着火温度以上とするために、ガス中の可燃性成分を燃焼
   させるための支燃性ガスの吹き込み口を充填層へのガス
   導入流路、充填層内、及び、充填層からのガス排出口近
   傍のうち何れか一箇所以上に設けると共に、ガスの火炎
   安定性を高めるために、耐圧力変動対応性のパイロット
   バーナー又は燃料吹き込み口若しくは両者を支燃性ガス
   吹き込み口近傍に設けることを特徴とする固形物の加熱
   設備。
5. 【請求項５】 その内部に固形物が充填されたシャフト
   型充填層に、その下部から可燃性成分を含有するガスを
   導入し、このガスの顕熱及び潜熱を利用して充填層内の
   固形物を加熱する固形物の加熱方法において、充填層へ
   のガス導入流路、充填層内、及び、充填層からのガス排
   出口近傍のうち何れか一箇所以上に設けた支燃性ガス吹
   き込み口から支燃性ガスを吹き込み、ガス中の可燃性成
   分の一部を燃焼させて、充填層へ導入されるガスの温度
   と、支燃性ガスの吹き込み口近傍のガスの温度と、充填
   層から排出されるガスの温度とを少なくともガス中の可
   燃性成分の着火温度以上に制御し、次いで、充填層から
   排出されたガス中に残留する可燃性成分を燃焼してガス
   温度を所定温度以上にすることを特徴とする固形物の加
   熱方法。
6. 【請求項６】 固形物が充填されている部分に充填層か
   らのガス排出口を設け、充填層に導入されるガスの固形
   物充填層通過厚みが常に一定になるようにすることを特
   徴とする請求項５に記載の固形物の加熱方法。
7. 【請求項７】 前記支燃性ガス吹き込み口から吹き込む
   支燃性ガス流量を周期的に変動させ、ガスと固形物との
   熱伝達を促進させることを特徴とする請求項５又は請求
   項６に記載の固形物の加熱方法。
8. 【請求項８】 冷鉄源を溶解するための溶解室と、その
   上部に直結し、冷鉄源を予熱するためのシャフト型の予
   熱室と、溶解室内で冷鉄源を溶解するためのアーク電極
   と、冷鉄源が溶解室と予熱室に連続して存在する状態を
   保つように予熱室へ冷鉄源を連続的又は断続的に供給す
   る冷鉄源供給手段と、前記溶解室に炭材を供給する炭材
   供給手段と、前記溶解室に酸素を供給する酸素供給手段
   と、前記予熱室の下部に連結され、溶解室で発生した排
   ガス中の可燃性成分を支燃性ガスにより所定温度以上に
   燃焼させる後燃焼室と、後燃焼室から排出された排ガス
   を冷却する冷却部と、を具備することを特徴とする冷鉄
   源の溶解設備。
9. 【請求項９】 溶解室内の湯面位置から予熱室の排ガス
   排出口までの範囲において、溶解室から発生する排ガス
   中の可燃性成分の一部を燃焼させるための支燃性ガスを
   導入する１段又は複数段のガス吹き込み口を更に有する
   ことを特徴とする請求項８に記載の冷鉄源の溶解設備。
10. 【請求項１０】 前記冷却部で急冷された排ガスに吸着
    剤を供給する吸着剤供給手段を更に有することを特徴と
    する請求項８又は請求項９に記載の冷鉄源の溶解設備。
11. 【請求項１１】 溶解室と、その上部に直結するシャフ
    ト型の予熱室とを具備したアーク溶解設備を用い、冷鉄
    源が予熱室と溶解室とに連続して存在する状態を保つよ
    うに冷鉄源を予熱室へ供給しながら、アーク加熱並びに
    炭材及び酸素を溶解室に供給することによって溶解室内
    の冷鉄源を溶解し、溶解室に少なくとも１ヒート分の溶
    湯が溜まった時点で溶湯を出湯する冷鉄源の溶解方法に
    おいて、溶解室で発生した排ガスを予熱室の下部より排
    出させ、この排ガスに支燃性ガスを供給して排ガス中の
    可燃性成分を燃焼させ、排ガス温度を所定温度以上に
    し、その後、排ガスを急冷することを特徴とする冷鉄源
    の溶解方法。
12. 【請求項１２】 溶解室内の湯面位置から予熱室の排ガ
    ス排出口までの範囲において、１段又は複数段にガス吹
    き込み口を設け、これらガス吹き込み口から支燃性ガス
    を供給して、溶解室から発生する排ガス中の可燃性成分
    の一部を燃焼させることを特徴とする請求項１１に記載
    の冷鉄源の溶解方法。
13. 【請求項１３】 前記排ガスを冷却部で急冷後、排ガス
    に吸着剤を供給することを特徴とする請求項１１又は請
    求項１２に記載の冷鉄源の溶解方法。
14. 【請求項１４】 前記後燃焼室での燃焼後の排ガス温度
    を９００℃以上とすることを特徴とする請求項１１乃至
    請求項１３の何れか１つに記載の冷鉄源の溶解方法。
15. 【請求項１５】 溶解室と、その上部に直結し、冷鉄源
    を予熱するためのシャフト型の予熱室とを具備し、溶解
    室で発生する、可燃性成分を含有するガスの顕熱及び潜
    熱を利用して予熱室内の冷鉄源を予熱しつつ、溶解室内
    の冷鉄源をアークにて溶解する冷鉄源の溶解設備におい
    て、その燃焼排ガスの消炎性が高く、この燃焼排ガスに
    より、可燃性成分を含有するガス又は支燃性ガスをパー
    ジ・置換するためのバーナーと、可燃性成分を含有する
    ガス又は支燃性ガスを大気放散するためのガス放散ダク
    トと、ガス放散ダクトからのガス排出量を制御するため
    の遮断弁と、を具備することを特徴とする冷鉄源の溶解
    設備。
16. 【請求項１６】 溶解室と、その上部に直結し、冷鉄源
    を予熱するためのシャフト型の予熱室とを具備したアー
    ク溶解設備を用い、溶解室で発生する、可燃性成分を含
    有するガスの顕熱及び潜熱を利用して予熱室内の冷鉄源
    を予熱しつつ、溶解室内の冷鉄源をアークにて溶解する
    冷鉄源の溶解方法において、溶解室内又は予熱室内を不
    燃性ガスでパージ・置換する際に、アーク溶解設備に設
    けたバーナーの空気比を調整して消炎性の高い燃焼排ガ
    スを発生させ、この燃焼排ガスにより、溶解室内又は予
    熱室内に滞留する、可燃性成分を含有するガス又は支燃
    性ガスをパージ・置換し、アーク溶解設備から追い出す
    ことを特徴とする冷鉄源の溶解方法。