JP2003004382A - 電気炉用付帯設備及び電気炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気炉では、助燃バーナーからの火炎を炉体
内の広範囲へわたらせるために助燃バーナーを左右方向
に首振りできる構造にすることが考えられた。しかし、
炉壁に設けるバーナー取付孔を径大にする必要があり、
外気が炉体内へ侵入したり、突沸が炉体外へ漏れだした
り、アーク音が炉体外へ漏れだしたりするという欠点が
あった。 【解決手段】 炉壁８に円形開口の貫通口１０を設け、
その開口中心で同心的に回動させるようにノズル体１１
を設けた。ノズル体１１のノズル先端には偏心してノズ
ル孔３４を設けた。ノズル体１１の回動でバーナー火炎
を炉体２内の広範囲へ拡大させることができ、このとき
貫通口１０とノズル体１１との周間で隙間が拡大される
ことはないので、従来の各種問題を全て解消するに至っ
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気炉用付帯設備
及び電気炉に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のようにアーク式の電気炉は、炉体
とこの炉体を覆蓋する炉蓋とを有し、また炉蓋には複数
本の電極が昇降可能な状態に設けられて成るもので、炉
体内に装入した原料（スクラップ）を電極から発生させ
たアークによって溶解するようになっている。近年で
は、炉体を形成する炉壁にガス式又はオイル式の助燃バ
ーナー（サイドバーナー）が設けられたものが一般的と
なっており、この助燃バーナーからのバーナー炎によっ
て原料溶融を促進させるようにしている。

【０００３】ところで、一般に助燃バーナーは炉体の炉
壁に固定されていたので、当然にこの助燃バーナーから
の火炎も一義的な指向性を有するものであった。しか
し、炉体に装入される原料の嵩やその状態（装填時の形
体や偏り等）はヒートごと、或いは１ヒート中にも刻々
と変化するものであり、結果として助燃バーナーからの
火炎がうまく原料に当たらないというようなことも、し
ばしば起こっていることになる。そこでこれらに対処す
るため、炉壁に設けるバーナー取付孔を助燃バーナーの
外径よりも大きめに形成しておき、助燃バーナーを左右
方向に首振りできる構造にすることで、この助燃バーナ
ーからの火炎を炉体内の広範囲へわたらせようとするこ
とが考えられた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記したように助燃バ
ーナーを左右方向に首振りできる構造にするには、炉壁
に設けるバーナー取付孔を径大にする必要がある。従っ
て、このバーナー取付孔の孔内周面と助燃バーナーの外
周面との周間に隙間が発生することになるが、そのため
に次のような種々の問題が生じていた。すなわち、第一
に、上記隙間を通して外気が炉体内へ侵入することが予
測され、これによって炉内温度が低下するおそれがあ
る。

【０００５】また第二に、炉体内で突沸が発生した場合
に、溶鋼等が上記隙間から炉体外へ漏れだし、炉体外側
に設置された各種の周辺装置類を溶損させるおそれもあ
った。更に第三に、上記隙間を介して炉体内のアーク音
が炉体外へ漏れだし、騒音に繋がるということがある。
一方、助燃バーナーを左右方向へ首振りさせるには、複
雑な機構を必要とし、またその設置スペース及びバーナ
ー取付孔も大きくなるので、メンテナンスの繁雑化、頻
発化が起こり、また設備コスト等において高コスト化を
招来するものとなっていた。

【０００６】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であって、助燃バーナーを左右方向に首振りさせること
を原因として生起する上記各問題を解消しつつ、原料溶
解の促進を図ることを可能とし、またバーナー火炎のみ
ならず、粉体やガス等のその他の供給物を炉体内へ均一
に吹き込みできるようにした電気炉用付帯設備及び電気
炉を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は次の手段を講じた。即ち、本発明に係る電
気炉用付帯設備は、炉体内へ供給物（火炎燃料、粉体、
酸素ガスなど）を吹き込むために設けられるものであ
る。そして、炉体を形成している炉壁の一部に設けられ
た円形開口の貫通口に対して、この貫通口の開口中心を
軸とし、且つ、この貫通口における開口周部との気密性
を保持しつつ回動自在に装填されたノズル体を有してい
る。

【０００８】また、炉体の外側で上記ノズル体に回動駆
動を伝える回動駆動装置と、上記ノズル体へ供給物を供
給する供給装置とを有している。そして、上記ノズル体
のノズル先端には、その回動中心に対する偏心位置に、
上記供給装置からの供給物を吹き出すノズル孔が設けら
れている。このような構成であると、供給装置によって
ノズル体から炉体内へ供給物を供給している状況下（例
えばバーナー火炎を発生させている状態）にあって、回
動駆動装置によりノズル体を回動させるようにすると、
その回動中心に対してノズル孔の位置付けが変動するよ
うになる。

【０００９】すなわち、これによってノズル孔の指向角
度が変わることになるので、このノズル体の回動を正逆
方向において繰り返せば、ノズル孔から炉体内へ吹き込
まれる供給物の指向性を広範囲へ拡大させることができ
ることになる。また、ノズル体の回動を必要量だけ単発
的に行えば、ノズル孔の指向角度をそのなかの最適な角
度に設定し直すようにできることになる。そして、この
ようにノズル体を回動させても、ノズル体は単に貫通口
内を同心回動するだけであり、従って貫通口とノズル体
との周間で隙間が拡大されるといったことはない。

【００１０】従って、従来にあって助燃バーナーを左右
方向に首振りさせることを原因として生起していた各種
問題は、何ら生じないものである。そのうえ、上記のよ
うにノズル体を回動させるための回動駆動装置は、構造
簡潔且つコンパクトに構成させることができるので、メ
ンテナンスが容易になるばかりか、イニシャルコストを
低廉に抑えることができる効果もある。なお、炉壁に設
けられた貫通口の開口中心は、操業時における水平方向
に一致されておけばよい。従って、ノズル体はこれに伴
って水平保持されることになる。この場合、ノズル体の
ノズル先端に設けるノズル孔は、下向きに傾斜して設け
ておくのが好適となる。

【００１１】すなわち、このようにすることで、ノズル
孔から炉体内へ吹き込まれる供給物の指向性を更に広範
囲へ、効率よく拡大させることができる。ノズル体は、
助燃バーナーを構成させるものであってもよいし、酸素
ランスを構成させるものであってもよい。また、カーボ
ンやアルミ灰、廃プラ等の粉体を吹き込むたものものと
しても実施することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に基づき説明する。図１乃至図３は、本発明に係る電
気炉１の一実施形態を示している。この電気炉１は炉体
２とこの炉体２を覆蓋する炉蓋３とを有し、炉蓋３は旋
回式、昇降式又は吊り下げ式等の構造で炉体２に対して
開閉可能であると共に、この炉蓋３には複数本の電極４
が昇降可能な状態に設けられて成るものとされている。

【００１３】そして、この電気炉１に対して設けられる
本発明に係る付帯設備７は、本実施形態においては、炉
体２内へ火炎燃料を吹き込むことによってバーナー炎を
発生させるためのものとして実施されている。すなわ
ち、炉体２を形成する炉壁８には、その炉内側に設けら
れる水冷ジャケット９をも貫通するかたちでその一部に
円形開口の貫通口１０が設けられており、この貫通口１
０にはノズル体１１が装着されている。この貫通口１０
の開口中心は操業時の水平方向に一致されており、従っ
てノズル体１１は、これに伴って水平保持されている。

【００１４】図４に示すように、このノズル体１１は、
炉体２の外面に支持アーム１２を介して設けられた回動
ブラケット１３，１４により、貫通口１０の開口中心
（水平軸）を軸として回動自在になっている。炉壁８に
設けられた貫通口１０の開口周部（開口内周面）とノズ
ル体１１の外周面との周間は、ガスや熱等の無用な漏洩
を防止できる程度に気密性を保持されており、この状態
（気密性）は、ノズル体１１における回動の有無に拘わ
らず、常に保持されるようになっている。

【００１５】そして、このノズル体１０に対して、炉体
２の外側となる端部に回動駆動装置１６が接続されてい
る。この回動駆動装置１６はチェン伝動式とされてお
り、支持アーム１２の下部に設けられたモータ１７から
減速機１８及びチェン伝動部１９を介してノズル体１０
の尾端に回動駆動が伝えられる構造である。ノズル体１
１の回動範囲としては特に限定されるものではなく、例
えばセンター振り分けとする角度θを２０°（勿論、こ
れより大きくても小さくてもよい）ずつとして設定した
り、このθを一方側では広く他方側では狭く設定した
り、上記θを９０°又はそれ以上に設定したうえで制御
に応じてその設定内での角度範囲を自在に変更できるよ
うにしたり、等々とすればよい。

【００１６】なお、この回動駆動装置１６には、図９及
び図１０に示すような揺動式を採用することもできる。
この揺動式の回動駆動装置１６は、流体圧シリンダ２０
を駆動源とするもので、ノズル体１１に対してその径外
方向へ突出状に設けた揺動レバー２１をこの流体圧シリ
ンダ２０によって上下動させるようになっている。この
ノズル体１１には、回動ブラケット１３，１４で支持さ
れた相互間となる部分に、ノズル内へ火炎燃料（ガス、
オイル等）を供給するためのコネクター部２２や、酸素
等の助燃ガスを供給するためのコネクター部２３、冷却
水を供給・排出するためのコネクター部２４等が設けら
れており、これら各コネクター部２２〜２４に対して、
火炎燃料用供給装置２５（図１参照）や助燃ガス用供給
装置２６、冷却水用供給設備（図示略）が接続されてい
る。

【００１７】図６に示すように、ノズル体１１には、そ
の内部に火炎燃料用の燃料通路２９や助燃ガス用のガス
通路２８、冷却水用の水路３０が設けられている。そし
て、このうち燃料通路２９は、ノズル体１１のノズル先
端から、その回動中心に対する偏心位置に設けられたノ
ズル孔３４へ向けて貫通しており、またガス通路２８
も、このノズル孔３４に併設された第２ノズル孔３３へ
向けて貫通している。これらノズル孔３４及び第２ノズ
ル孔３３は、水平なノズル体１１に対してその下方へ傾
斜した状態で形成されている。この傾斜角度は、水平軸
に対して２０°〜６０°程度の範囲で設定すればよい。

【００１８】従って、ノズル孔３４から炉体２内へ向け
て火炎燃料用供給装置２５からの火炎燃料が吹き出さ
れ、また第２ノズル孔３３から炉体２内へ向けて助燃ガ
ス用供給装置２６からの助燃ガス（酸素ガス）が吹き出
されることになる。このような構成を具備した電気炉１
では、火炎燃料供給装置２５からの火炎燃料をノズル体
１１のノズル孔３４から炉体２内へ吹き出させること
で、これをバーナー火炎として発生させ、また必要に応
じて助燃ガス用供給装置２６からの助燃ガスをノズル体
１１の第２ノズル孔３３から吹き出させてバーナー炎を
高温化させている状況下にあって、必要に応じて回動駆
動装置１６によりノズル体１１を回動させるようにす
る。

【００１９】すると、図５及び図７、図８に示すよう
に、ノズル体１１の回動中心に対して、ノズル孔３４の
位置付け（指向角度）が変動するようになる。そのた
め、このノズル孔３４から炉体２内へ吹き込まれる火炎
燃料（即ち、バーナー炎）の指向性を広範囲へ拡大させ
ることができる。ここにおいて、例えば溶解期であれ
ば、図７に示すようにノズル体１１をセンター振り分け
で広い範囲に繰り返し回動（即ち、揺動）させて、炉体
２内での均一迅速溶解を促進させるようにすればよい。

【００２０】また、例えば精錬期であれば、図８に示す
ように炉体２内で生じさせる相回転方向（図２中の矢符
Ｐ参照）に沿わせるように、ノズル体１１を上記の約半
分の角度範囲で繰り返し回動（揺動）させて、炉体２内
での溶鋼攪拌作用の増進を図り、もって鋼浴の迅速均一
化を促進させるようにすればよい。このようにノズル体
１１を回動させても、ノズル体１１は単に貫通口１０内
を同心回動するだけであるから、貫通口１０とノズル体
１１との周間で隙間が拡大されるといったことは決して
起こらず、結果、外気が炉体２内へ侵入したり、突沸等
をはじめとする溶融スラブや溶鋼等が炉体２外へ漏れだ
したり、アーク音が炉体２外へ漏れだしたりすることは
一切ない。

【００２１】なお、上記のように溶融スラブや溶鋼等が
炉体２外へ漏れだすのを防止できるため、一般的なバー
ナー設置レベルよりもノズル体１１を低レベルで設置す
ることができるようになる。そのため、スクラップ溶け
落ち後に、炉体２内のフラットバスに向けて酸素ガスの
みを高圧で吹精して、溶鋼の酸化精錬乃至攪拌を行わせ
るべく使用することができる、といった副次的効果を得
ることができる。ところで、本発明は、上記した実施形
態に限定されるものではなく、実施の形態に応じて適宜
変更可能である。

【００２２】例えば、ノズル体１１に対して供給する供
給物を酸素に限定させれば、このノズル体１１を酸素ラ
ンスとして構成させることができる。また、この他、ノ
ズル体１１に対して供給する供給物をカーボンやアルミ
灰、廃プラ等の粉体とるることも可能になる。ノズル体
１１は、炉体２の炉壁８に保持させる角度を下向きの傾
斜状態に設定することも可能である。この場合には、ノ
ズル体１１の先端面に偏心状態でノズル孔３４を設ける
ようにしてもよい。

【００２３】ノズル体１１の回動は、上記したような正
逆の繰り返し回動（揺動）となる動的な動作とする他、
必要に応じて必要角度だけを回動させる（即ち、１回だ
け回動させて後は停止させておく）といった静的な動作
とさせることも可能である。

【００２４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係る電気炉用付帯設備及び電気炉では、炉壁に設けた
円形開口の貫通口に対して、この貫通口の開口中心で同
心的に回動させるようにノズル体を設けているので、こ
のノズル体のノズル先端に偏心して設けたノズル孔から
バーナー火炎を発生させる等しつつノズル体を回動させ
ることで、このバーナー火炎等の指向性を広範囲へ拡大
させることができる。従って、原料溶解の促進を図るこ
とが可能となっている。そして、このようにノズル体を
回動させても、ノズル体は単に貫通口内を同心回動する
だけであり、貫通口とノズル体との周間で隙間が拡大さ
れることはないので、従来にあって助燃バーナーを左右
方向に首振りさせることを原因として生起していた各種
問題を全て解消するに至った。

【図面の簡単な説明】

【図１】図２のＢ−Ｂ線拡大断面図である。

【図２】図３のＡ−Ａ線拡大断面図である。

【図３】本発明に係る電気炉を示す一部破砕側面図であ
る。

【図４】図１中の主要部（ノズル体周辺）を拡大して示
した図である。

【図５】図４のＣ−Ｃ線拡大矢視図である。

【図６】ノズル体の先端部を一部破砕して示した側面図
である。

【図７】ノズル体の回動例を示した平面図である。

【図８】ノズル体における図７とは別の回動例を示した
平面図である。

【図９】ノズル体を回動させる回動駆動装置の別例を示
した側面図（図４に対応させた図）である。

【図１０】図９のＤ−Ｄ線拡大矢視図である。

【符号の説明】

１ 電気炉 ２ 炉体 ３ 炉蓋 ７ 付帯設備 ８ 炉壁 １０ 貫通口 １１ ノズル体 １６ 回動駆動装置 ２５ 供給装置 ３４ ノズル孔

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気炉の炉体（２）内へ供給物を吹き込
   むために設けられる付帯設備であって、 炉体（２）を形成している炉壁（８）の一部に設けられ
   た円形開口の貫通口（１０）に対して該貫通口（１０）
   の開口中心を軸とし且つ該貫通口（１０）の開口周部と
   の気密性を保持しつつ回動自在に装填されたノズル体
   （１１）と、炉体（２）の外側で上記ノズル体（１１）
   に回動駆動を伝える回動駆動装置（１６）と、上記ノズ
   ル体（１１）へ供給物を供給する供給装置（２５）とを
   有しており、 上記ノズル体（１１）のノズル先端にはその回動中心に
   対する偏心位置に上記供給装置（２５）からの供給物を
   吹き出すノズル孔（３４）が設けられていることを特徴
   とする電気炉用付帯設備。
2. 【請求項２】 炉壁（８）に設けられた貫通口（１０）
   の開口中心が操業時の水平方向に一致したものとされて
   おり、これに伴って水平保持されるノズル体（１１）に
   おいてそのノズル先端に設けられたノズル孔（３４）が
   下向きに傾斜して設けられていることを特徴とする請求
   項１記載の電気炉用付帯設備。
3. 【請求項３】 前記供給装置（２５）によるノズル体
   （１１）への供給物が火炎燃料とされることでノズル体
   （１１）が炉体（２）内へバーナー炎を吹き込み可能な
   助燃バーナーを構成することを特徴とする請求項１又は
   請求項２記載の電気炉用付帯設備。
4. 【請求項４】 前記供給装置（２５）によるノズル体
   （１１）への供給物が酸素ガスとされることでノズル体
   （１１）が酸素ランスを構成することを特徴とする請求
   項１又は請求項２記載の電気炉用付帯設備。
5. 【請求項５】 炉体（２）と該炉体（２）を覆蓋する炉
   蓋（３）とを有し、炉体（２）を形成する炉壁（８）の
   一部に、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電気
   炉用付帯設備（７）を具備していることを特徴とする電
   気炉。