JP2012172867A - Auxiliary burner and electric furnace - Google Patents

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Shigeru Mori
繁 毛利
Kenji Nishiabi
健二 西浴
Hiroki Tsutsumi
弘記 堤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an auxiliary burner causing no clogging in a nozzle and having good maintenance properties.SOLUTION: The auxiliary burner includes a fuel injection pipe 20 and an oxygen gas injection pipe 30 disposed in the outer circumferential part of the fuel injection pipe, and the burner has a discharge flow rate of ≥40 m/s. The drawing margin L (mm) of the oxygen gas injection pipe, the inner diameter D (mm) of the burner top end and the discharge flow rate V (m/s) of the burner satisfy the relationship of expression (1): L/D≥-0.033×V+3.341. The auxiliary burner is useful for assisting combustion of an electric furnace.

Description

本発明は、助燃バーナーおよび電気炉に関する。   The present invention relates to an auxiliary burner and an electric furnace.

直流または交流の電気炉においては、炉内の中央付近に配置した電極を用いて、炉の内壁やスクラップ、または電極間で放射状に放電することにより、炉内の鉄屑が熔解される。このとき、電極の位置から内壁に向けた放射状の領域に存在する鉄屑は早く溶解するが、電極と電極の間付近に溶解が不十分な箇所(以下、「コールドスポット」という。)が存在する。コールドスポットにある鉄屑は溶解が遅く、炉内の鉄屑溶解速度にアンバランスが生じる。鉄屑の溶解速度は、コールドスポットの溶解速度に律速される。   In a DC or AC electric furnace, iron scrap in the furnace is melted by discharging radially between the inner wall and scrap of the furnace or between the electrodes using an electrode disposed near the center of the furnace. At this time, the iron scrap existing in the radial region from the position of the electrode toward the inner wall dissolves quickly, but there is a portion where the dissolution is insufficient between the electrodes (hereinafter referred to as “cold spot”). To do. The iron scrap in the cold spot melts slowly and an unbalance occurs in the melting speed of the iron scrap in the furnace. The dissolution rate of iron scrap is limited by the dissolution rate of the cold spot.

このため、従来、コールドスポットに向けて火炎を放射する助燃バーナーを設置し、この助燃バーナーでコールドスポットに位置する鉄屑の予熱、切断、溶解を行なっている。   For this reason, conventionally, an auxiliary burner that radiates a flame toward the cold spot is installed, and the iron scrap located at the cold spot is preheated, cut, and melted by the auxiliary burner.

例えば、特許文献1には、中心部より不燃物の飛散用及びスクラップのカッティング用酸素ガスを噴出し、この酸素ガスの外周部より燃料を、またこの燃料の外周部より燃焼用酸素ガスを噴出するべく三重管構成とするとともに、中心部より噴出する酸素ガスの速度を高速となすべく、中心部の酸素ガス噴出管の先端に絞り部を設け、また、最外周より噴出する燃焼用酸素ガスに旋回を付与すべく、燃料噴出管と燃焼用酸素ガス噴出管とで形成される環状空間に旋回羽根を設置した電気炉用高速純酸素助燃バーナーが提案されている。   For example, in Patent Document 1, oxygen gas for scattering nonflammable materials and scrap cutting is ejected from the center, fuel is ejected from the outer periphery of the oxygen gas, and combustion oxygen gas is ejected from the outer periphery of the fuel. In order to achieve this, a triple pipe configuration is provided, and in order to increase the speed of the oxygen gas ejected from the central portion, a constricted portion is provided at the tip of the central oxygen gas ejecting tube, and the combustion oxygen gas ejected from the outermost periphery In order to impart swirl to the electric furnace, a high-speed pure oxygen auxiliary burner for an electric furnace in which swirl vanes are installed in an annular space formed by a fuel jet pipe and a combustion oxygen gas jet pipe has been proposed.

例えば、特許文献2には、三重管構成とした電気炉用高速純酸素助燃バーナーが提案されている。また、特許文献3には、三重構造の助燃バーナーを電気炉で使用し、燃料に対する酸素の理論燃焼比率α、酸素原単位A、燃料原単位B、溶解原料のカーボン配合量C、溶解原料のシリコン配合量Dを所定の範囲で制御することによって、スプラッシュや不燃物によるバーナー先端部の閉塞を防止し、効率的な電気炉操業を図る技術が開示されている。   For example, Patent Document 2 proposes a high-speed pure oxygen auxiliary burner for an electric furnace having a triple tube configuration. In Patent Document 3, a triple-structure auxiliary burner is used in an electric furnace, and a theoretical combustion ratio α of oxygen to fuel α, oxygen basic unit A, fuel basic unit B, carbon blending amount C of dissolved raw material, dissolved raw material A technique is disclosed in which the silicon blending amount D is controlled within a predetermined range to prevent the tip of the burner from being blocked by splash or incombustible material, thereby achieving efficient electric furnace operation.

特許文献4および特許文献5には、助燃バーナーを左右方向に首振りさせて原料溶解の促進を図ることを可能とし、粉体やガス等を炉体内へ均一に吹き込みできるようにする技術が開示されている。 Patent Document 4 and Patent Document 5 disclose a technique that enables the auxiliary combustion burner to swing in the left-right direction to promote the melting of the raw material, so that powder, gas, and the like can be uniformly blown into the furnace body. Has been.

特開平10−009524号公報JP-A-10-009524 特開2002−54805号公報JP 2002-54805 A 特開2001−158908号公報JP 2001-158908 A 特開2003−004382号公報JP 2003-004382 A 特開2004−053129号公報JP 2004-053129 A

しかしながら、従来の助燃バーナーでは、依然として電気炉操業時のスプラッシュによってバーナーの先端部が詰まり易いという問題があった。このためバーナーのメンテナンスに多大な工数がかかり、また、電気炉の稼働率も低下するという問題がある。   However, the conventional auxiliary burner still has a problem that the tip of the burner is likely to be clogged by the splash during operation of the electric furnace. For this reason, there is a problem that the maintenance of the burner takes a lot of man-hours and the operating rate of the electric furnace also decreases.

本発明は、このような従来の助燃バーナーの問題を解決するためになされたものであり、ノズルの閉塞がなく、メンテナンス性もよく、電気炉の生産性を高めることができる助燃バーナーおよび電気炉を提供することを目的としている。   The present invention has been made in order to solve the problems of the conventional auxiliary combustion burner, and has no nozzle clogging, good maintainability, and an auxiliary combustion burner and an electric furnace that can increase the productivity of the electric furnace. The purpose is to provide.

本発明者らは、上記の目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、ノズルの閉塞を防止するために必要な以下の知見を得た。
1)吐出流速を40m/s以上にする必要がある。
2)ノズルの引き込み代とノズルの直径との比は、吐出流速との関係で所定の範囲とする事が好ましい。
2)ノズル先端部における流速は早い方が好ましい。
3)バーナーの据付角度は大きいことが好ましい。
As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have obtained the following knowledge necessary for preventing nozzle clogging.
1) The discharge flow rate needs to be 40 m / s or more.
2) It is preferable that the ratio between the nozzle pull-in allowance and the nozzle diameter is within a predetermined range in relation to the discharge flow rate.
2) A higher flow rate at the nozzle tip is preferred.
3) The installation angle of the burner is preferably large.

本発明は、上記の知見に基づいてなされたものであり、下記の(A)〜(C)に示す助燃バーナー、(D)に示す電気炉を要旨とする。   This invention is made | formed based on said knowledge, and makes a summary the auxiliary | assistant combustion burner shown to following (A)-(C), and the electric furnace shown to (D).

(A) 燃料噴出管と、その外周部に配置した酸素ガス噴出管とを備える電気炉用助燃バーナーであって、その吐出流速が40m/s以上であり、かつ下記の(1)式を満たすことを特徴とする助燃バーナー。
L/D≧−0.033×V+3.341 ・・・(1)
ただし、上記式中の各記号の意味は下記の通りである。
L:酸素ガス噴出管の引き込み代(mm)
D:バーナー先端部の内径(mm)
V:バーナーの吐出流速(m/s)
(A) An electric furnace auxiliary burner comprising a fuel injection pipe and an oxygen gas injection pipe disposed on the outer periphery thereof, the discharge flow rate being 40 m / s or more, and satisfying the following formula (1) An auxiliary combustion burner characterized by that.
L / D ≧ −0.033 × V + 3.341 (1)
However, the meaning of each symbol in the above formula is as follows.
L: Oxygen gas ejection pipe retraction allowance (mm)
D: Inner diameter of burner tip (mm)
V: Burner discharge flow rate (m / s)

(B)燃料噴出管は、先端部に絞り部を有する酸素ガス噴出内管と、液体または気体の燃料を噴出する燃料噴出内管とを備える上記(A)の助燃バーナー。   (B) The auxiliary fuel burner according to (A), wherein the fuel ejection pipe includes an oxygen gas ejection inner pipe having a constricted portion at the tip and a fuel ejection inner pipe for ejecting liquid or gaseous fuel.

(C)下記の(2)式を満たす上記(A)または(B)の助燃バーナー。
L/D≧0.8 ・・・(2)
ただし、上記式中の各記号の意味は下記の通りである。
L:酸素ガス噴出管の引き込み代(mm)
D:バーナー先端部の内径(mm)
(C) The auxiliary burner according to (A) or (B), which satisfies the following formula (2).
L / D ≧ 0.8 (2)
However, the meaning of each symbol in the above formula is as follows.
L: Oxygen gas ejection pipe retraction allowance (mm)
D: Inner diameter of burner tip (mm)

(D)上記(A)〜(C)の助燃バーナーを用い、その伏角を25°以上とする電気炉。   (D) An electric furnace that uses the auxiliary burners (A) to (C) described above and has a depression angle of 25 ° or more.

本発明の助燃バーナーは、ノズルの閉塞がなく、メンテナンス性もよいため、電気炉の生産性を高めることができる。   Since the auxiliary combustion burner of the present invention has no nozzle clogging and good maintainability, the productivity of the electric furnace can be increased.

本発明に係る助燃バーナーの例を示す断面図Sectional drawing which shows the example of the auxiliary combustion burner which concerns on this invention 本発明に係る助燃バーナーの他の例を示す断面図Sectional drawing which shows the other example of the auxiliary combustion burner which concerns on this invention 本発明に係る助燃バーナーの他の例を示す断面図Sectional drawing which shows the other example of the auxiliary combustion burner which concerns on this invention 本発明に係る助燃バーナーの使用例を示す図The figure which shows the usage example of the auxiliary combustion burner which concerns on this invention 吐出流量とL/D値との関係を示す図The figure which shows the relationship between discharge flow rate and L / D value

図1〜3は、本発明に係る助燃バーナーの例を示す図であり、図4は、本発明に係る助燃バーナーの使用例を示す図である。なお、図1〜3のいずれの図においても、助燃バーナーの後端部分を省略している。   1-3 is a figure which shows the example of the auxiliary combustion burner which concerns on this invention, and FIG. 4 is a figure which shows the usage example of the auxiliary combustion burner which concerns on this invention. Note that the rear end portion of the auxiliary burner is omitted in any of FIGS.

本発明に係る助燃バーナーとしては、例えば、図1に示すように、燃料噴出管20と、その外周部に配置した酸素ガス噴出管30とを備える助燃バーナー(二重管構成のバーナー)10を用いることができる。この助燃バーナー10においては、旋回羽根40が設けられていることが好ましい。旋回羽根40は、外周から噴出する燃焼用酸素ガスに旋回を与えて渦巻き流を起こすためのものである。これにより、燃料ガスと燃焼用酸素ガスとの混合を促進できる。   As an auxiliary combustion burner according to the present invention, for example, as shown in FIG. 1, an auxiliary combustion burner (burner having a double pipe structure) 10 including a fuel injection pipe 20 and an oxygen gas injection pipe 30 disposed on the outer periphery thereof is provided. Can be used. In the auxiliary combustion burner 10, it is preferable that the swirl vane 40 is provided. The swirl vane 40 is for swirling the combustion oxygen gas ejected from the outer periphery to cause a swirl flow. Thereby, mixing of fuel gas and combustion oxygen gas can be promoted.

なお、本発明に係る助燃バーナーは、必要に応じて、先端に保護フードを取り付けてもよいし、また、燃焼用酸素ガス噴出管を水冷構造として電気炉内の高温雰囲気に対処できるようにしておくのがよい。   The auxiliary burner according to the present invention may be attached with a protective hood at the tip as necessary, and the combustion oxygen gas ejection pipe has a water cooling structure so as to cope with a high temperature atmosphere in the electric furnace. It is good to leave.

しかしながら、二重管構成のバーナーでは、吐出流速に限界があり、また、燃料ガスと酸素ガスとの混合が不十分な場合もあるため、以下に示す三重管構成のバーナーを用いるのが好ましい。なお、図2には気体燃料を用いる場合のバーナーを、図3には液体燃料を用いる場合のバーナーをそれぞれ示している。   However, the double-tube burner has a limit on the discharge flow rate, and the mixing of the fuel gas and the oxygen gas may be insufficient. Therefore, it is preferable to use the triple-tube burner shown below. FIG. 2 shows a burner when gaseous fuel is used, and FIG. 3 shows a burner when liquid fuel is used.

図2に示すように、本発明に係る助燃バーナー11は、例えば、燃料噴出管20と、その外周部に配置した酸素ガス噴出管30とを備える助燃バーナーである点は、図1に示す二重管構成のバーナーと同様であるが、この助燃バーナー11の燃料噴出管20は、内部に酸素ガス噴出内管21と、その外周側に設けられた気体燃料を噴出する内管(燃料噴出内管)22とを備える。この助燃バーナー11では、中心部よりカッティング用酸素ガスを噴出し、この酸素ガスの外周部より気体燃料を噴出し、さらに、その外周から燃焼用酸素ガスを噴出して、ノズル先端で混合し、火炎を形成する。この助燃バーナー11において、酸素ガス噴出内管21から噴出するカッティング用の酸素ガスは、絞り部23で高速化されるため、火炎中心に芯炎を形成でき、火炎を長くすることができるため、コールドスポットを効果的に加熱することができる。   As shown in FIG. 2, the auxiliary combustion burner 11 according to the present invention is an auxiliary combustion burner including, for example, a fuel injection pipe 20 and an oxygen gas injection pipe 30 disposed on the outer periphery thereof. The fuel injection pipe 20 of the auxiliary burner 11 is the same as that of the burner having the double pipe structure, but includes an oxygen gas injection inner pipe 21 and an inner pipe (fuel injection inside) for jetting gaseous fuel provided on the outer peripheral side thereof. Tube) 22. In this auxiliary combustion burner 11, cutting oxygen gas is jetted from the central portion, gaseous fuel is jetted from the outer peripheral portion of this oxygen gas, further, combustion oxygen gas is jetted from the outer periphery, and mixed at the nozzle tip, Form a flame. In this auxiliary burner 11, since the cutting oxygen gas ejected from the oxygen gas ejection inner pipe 21 is accelerated at the throttle portion 23, a core flame can be formed at the center of the flame, and the flame can be lengthened. The cold spot can be effectively heated.

この助燃バーナー11においても、外周から噴出する燃焼用酸素ガスに旋回を与えて渦巻き流を起こし、燃料ガスと燃焼用酸素ガスとの混合を促進するため、旋回羽根40が設けられていることが好ましい。   In this auxiliary combustion burner 11 as well, a swirl vane 40 is provided to swirl the combustion oxygen gas ejected from the outer periphery to cause a swirl flow and promote mixing of the fuel gas and the combustion oxygen gas. preferable.

図3に示すように、本発明に係る助燃バーナー12は、例えば、燃料噴出管20と、その外周部に配置した酸素ガス噴出管30とを備える助燃バーナーである点は、図1に示す二重管構成のバーナーと同様であるが、この助燃バーナー12の燃料噴出管20は、内部に液体燃料を噴出する内管(燃料噴出内管)25と、その外周側に設けられた酸素ガス噴出内管26とを備える。この助燃バーナー12では、中心部より液体燃料を噴出し、この液体燃料の外周部より液体燃料の霧化用及びスクラップのカッティング用酸素ガスを噴出し、このカッティング用酸素ガスの外周部より燃焼用酸素ガスを噴出するものである。   As shown in FIG. 3, the auxiliary combustion burner 12 according to the present invention is an auxiliary combustion burner including, for example, a fuel injection pipe 20 and an oxygen gas injection pipe 30 disposed on the outer periphery thereof. The fuel jet pipe 20 of the auxiliary burner 12 is the same as that of the burner having the double pipe structure, but includes an inner pipe (fuel jet inner pipe) 25 for jetting liquid fuel therein, and an oxygen gas jet provided on the outer peripheral side thereof. And an inner tube 26. In this auxiliary combustion burner 12, liquid fuel is ejected from the central portion, liquid fuel atomization and scrap cutting oxygen gas is ejected from the outer peripheral portion of this liquid fuel, and combustion oxygen is ejected from the outer peripheral portion of this cutting oxygen gas. Oxygen gas is ejected.

そして、この助燃バーナー12では、液体燃料を霧化すべく該液体燃料とカッティング用酸素ガスの噴出速度を高速とする絞り部27を酸素ガス噴出内管26の先端に設けることが好ましい。また、液体燃料及び酸素ガスの混合気とさらに外周より噴出する燃焼用酸素ガスとを撹拌混合する旋回羽根40を設けることが好ましい。   And in this auxiliary combustion burner 12, it is preferable to provide the throttle part 27 which makes the jet speed of the liquid fuel and the cutting oxygen gas high at the tip of the oxygen gas jet inner pipe 26 in order to atomize the liquid fuel. Moreover, it is preferable to provide swirl vanes 40 for stirring and mixing the mixture of liquid fuel and oxygen gas and further the combustion oxygen gas ejected from the outer periphery.

この助燃バーナー12においては、中心部より噴出する液体燃料とカッティング用酸素ガスとが、酸素ガス噴出管26の先端部で混合され、さらに酸素ガス噴出管26の先端部に設けられた絞り部27で高速化され、このとき、酸素ガス噴出管26から液体燃料の噴出管25に流入するカッティング用酸素ガスによって液体燃料が剪断され、かつ絞り部27を通過した時点で高速化された液体燃料が、絞り部27の内壁面に衝突し、またその衝突の衝撃波で微粒化され、霧化される。   In the auxiliary combustion burner 12, the liquid fuel ejected from the central portion and the cutting oxygen gas are mixed at the distal end portion of the oxygen gas ejection tube 26, and further, a throttle portion 27 provided at the distal end portion of the oxygen gas ejection tube 26. At this time, the liquid fuel is sheared by the cutting oxygen gas flowing from the oxygen gas ejection pipe 26 into the liquid fuel ejection pipe 25 and passes through the throttle portion 27. Then, it collides with the inner wall surface of the throttle part 27, and is atomized and atomized by the shock wave of the collision.

そして、霧化された液体燃料と酸素ガスとの混合気は、燃焼用酸素ガスと旋回羽根40で撹拌混合される。このように、液体燃料を霧化し、この霧化した液体燃料及び酸素ガスの混合気を高速にて噴出することで、媒溶剤等の支燃物の飛散が促進されると共に、混合気と燃焼用酸素ガスとの酸化発熱反応が急激に進行し、高温の燃焼炎が得られ、スクラップの溶断が促進される。また、旋回羽根によって最外周から噴出する燃焼用酸素ガスに旋回を与えて渦巻き流を起こすので、霧化された液体燃料及びカッティング用酸素ガスの混合気と燃焼用酸素ガスとの混合が急激に行われる。さらに、これらの相乗効果によってバーナー先端でシャープな火炎が形成できる。   The mixture of atomized liquid fuel and oxygen gas is stirred and mixed by the combustion oxygen gas and the swirl vanes 40. In this way, liquid fuel is atomized and the mixture of the atomized liquid fuel and oxygen gas is ejected at a high speed, so that scattering of combustion supporting materials such as a solvent is promoted and the mixture and combustion are performed. The oxidation exothermic reaction with the working oxygen gas proceeds rapidly, a high-temperature combustion flame is obtained, and the fusing of scrap is promoted. In addition, the swirling blades swirl the combustion oxygen gas ejected from the outermost periphery to cause a swirl flow, so that the mixture of the atomized liquid fuel and cutting oxygen gas and the combustion oxygen gas is abruptly mixed. Done. Furthermore, a sharp flame can be formed at the tip of the burner by these synergistic effects.

ここで、上記いずれのバーナーを用いる場合でも、その吐出流速は40m/s以上にする必要がある。吐出流速が40m/s未満ではスプラッシュ付着によるノズル閉塞を防止できないからである。吐出流速は、50m/s以上とするのが好ましく、より好ましいのは60m/s以上である。また、吐出流速を上げても、ノズル閉塞防止の効果は飽和するため、吐出流速の上限は130m/sとするのが好ましい。より好ましいのは120m/s以下であり、更に好ましいのは110m/s以下である。   Here, even when any of the above burners is used, the discharge flow rate needs to be 40 m / s or more. This is because if the discharge flow rate is less than 40 m / s, nozzle clogging due to splash adhesion cannot be prevented. The discharge flow rate is preferably 50 m / s or more, and more preferably 60 m / s or more. Even if the discharge flow rate is increased, the effect of preventing nozzle blockage is saturated, so the upper limit of the discharge flow rate is preferably 130 m / s. More preferred is 120 m / s or less, and even more preferred is 110 m / s or less.

ただし、吐出流速を調整するだけでは、スプラッシュ付着によるノズル閉塞を防止できない。しかし、酸素ガス噴出管の引き込み代(mm)をL(図1〜3のL)、バーナー先端部の内径(mm)をD(図1〜3のD)、バーナーの吐出流速(m/s)をVとするとき、下記(1)式を満たせば、ノズル閉塞を抑止できる。
L/D≧−0.033×V+3.341 ・・・(1)
However, nozzle clogging due to splash adhesion cannot be prevented only by adjusting the discharge flow rate. However, the drawing-in allowance (mm) of the oxygen gas ejection pipe is L (L in FIGS. 1 to 3), the inner diameter (mm) of the burner tip is D (D in FIGS. 1 to 3), and the burner discharge flow rate (m / s). ) Is V, nozzle blockage can be suppressed if the following expression (1) is satisfied.
L / D ≧ −0.033 × V + 3.341 (1)

上記(1)式を満たす範囲で、L、DおよびVを調整すれば、ノズル閉塞防止の効果は飛躍的に改善するが、L/Dを下記の(2)式を満たす範囲に制限することでノズル閉塞を防止しやすくなる。L/Dは、特に、下記の(3)式を満たす範囲とすることが好ましい。
L/D≧0.8 ・・・(2)
L/D≧1.2 ・・・(3)
If L, D, and V are adjusted within the range that satisfies the above formula (1), the effect of preventing nozzle blockage will be drastically improved, but L / D should be limited to the range that satisfies the following formula (2). This makes it easier to prevent nozzle clogging. L / D is particularly preferably in a range that satisfies the following formula (3).
L / D ≧ 0.8 (2)
L / D ≧ 1.2 (3)

ノズル閉塞の防止の観点からは、L/Dの値は大きいことが好ましいが、あまりに大きいと、火炎によりバーナー先端部の溶損が発生するおそれがある。従って、L/Dは3.0以下にするのが好ましい。より好ましいのは、2.8以下であり、更に好ましいのは、2.5である。   From the viewpoint of prevention of nozzle clogging, it is preferable that the value of L / D is large. However, if the value is too large, the burner tip may be melted by flame. Therefore, L / D is preferably 3.0 or less. More preferred is 2.8 or less, and even more preferred is 2.5.

上記の助燃バーナーは、電気炉のコールドスポットを溶融させるために用いることができる。すなわち、図4に示すように、電気炉60は、上部に電極50を有し、助燃バーナー13は、この電気炉60の壁面の溶融金属70のスラグ面よりも高い位置に設置される。助燃バーナーの設置数は特に制約はないが、複数設置するのが好ましい。特に、交流の時は電極間のコールドスポットを溶融できるように、3基設置するのがよい。ここで、図4に示すθは、助燃バーナーの軸方向と水平面とがなす角度であって、伏角と呼ばれる。伏角は、ノズル閉塞防止の観点からは、25°以上とすることが好ましい。伏角の上限には制約はないが、あまりに急角度になると、広範囲に火炎を噴射できなくなるため、35°までとするのが好ましい。   The above auxiliary burner can be used for melting a cold spot of an electric furnace. That is, as shown in FIG. 4, the electric furnace 60 has an electrode 50 at the top, and the auxiliary burner 13 is installed at a position higher than the slag surface of the molten metal 70 on the wall surface of the electric furnace 60. The number of auxiliary burners installed is not particularly limited, but a plurality of auxiliary burners are preferably installed. In particular, in the case of alternating current, it is preferable to install three in order to melt the cold spot between the electrodes. Here, θ shown in FIG. 4 is an angle formed by the axial direction of the auxiliary burner and the horizontal plane, and is called a dip angle. The dip angle is preferably 25 ° or more from the viewpoint of preventing nozzle clogging. There is no restriction on the upper limit of the dip angle, but if it becomes too steep, it becomes impossible to inject a flame in a wide range, so it is preferable to set it to 35 °.

バーナー本体は、通常、電気炉本体または電気炉の外部で固定されるが、本発明では電気炉本体に固定させることが望ましい。この理由は、電気炉本体は傾動するため、電気炉外部にバーナーを固定する場合、傾動するたびにバーナーを電気炉本体から引き離す必要があり、生産性が悪くなる。一方、電気炉本体に固定する場合、電気炉本体と同調してバーナーが動くため、バーナーを電気炉に挿入したまま傾動させることができる。バーナーは、その挿入および引き抜きが可能な状態で電気炉に固定されていることが好ましい。これにより、傾動中などのバーナー不使用時には、バーナーを消火し、電気炉本体から引き抜くことができるため、バーナーにスプラッシュが付着するのを防止できる。バーナーの挿入および引き抜きを行うための電気炉の開口部には、蓋を設けるのが好ましい。蓋は、バーナーの引き抜き時に開口部を閉塞するのに用いられる。これによりバーナーへのスプラッシュの付着を確実に防止できる。蓋は、断熱材を取り付けたものが好ましい。バーナーの使用時には、電気炉の開口部にバーナーを挿入することで、迅速に助燃を開始することができる。   The burner main body is usually fixed outside the electric furnace main body or the electric furnace, but in the present invention, it is desirable to fix the burner main body to the electric furnace main body. The reason is that since the electric furnace body tilts, when the burner is fixed outside the electric furnace, it is necessary to separate the burner from the electric furnace body every time it is tilted, resulting in poor productivity. On the other hand, when fixing to the electric furnace main body, since the burner moves in synchronization with the electric furnace main body, the burner can be tilted while being inserted into the electric furnace. It is preferable that the burner is fixed to the electric furnace in a state where the burner can be inserted and pulled out. Thus, when the burner is not used, such as during tilting, the burner can be extinguished and pulled out from the electric furnace body, so that splash can be prevented from adhering to the burner. It is preferable to provide a lid at the opening of the electric furnace for inserting and extracting the burner. The lid is used to close the opening when the burner is pulled out. This reliably prevents the splash from adhering to the burner. The lid preferably has a heat insulating material attached. When using the burner, auxiliary combustion can be started quickly by inserting the burner into the opening of the electric furnace.

図2および3に示す例では、酸素ガス噴出管からの流速を高速にするため、絞り部を設けているが、この酸素ガスの流速をマッハ0.1〜3.0にすることが望ましい。流速がマッハ0.1未満だと、煤溶剤等の不燃物を吹き飛ばすことが難しく、鉄屑表面の露出による溶断の促進効果を期待できないとともに、バーナー先端部の詰まりを抑制できないおそれがある。一方、マッハ3.0を超えると、酸素ガス供給設備の大型化が必要となり、設備投資費用がかかるが、効果は飽和する。このため、酸素ガスの流速はマッハ0.1〜3.0とするのが好ましい。   In the example shown in FIGS. 2 and 3, the throttle portion is provided in order to increase the flow velocity from the oxygen gas ejection pipe. However, it is desirable that the flow velocity of the oxygen gas be Mach 0.1 to 3.0. If the flow rate is less than Mach 0.1, it is difficult to blow off non-combustible materials such as soot solvent, and it is not possible to expect the fusing acceleration effect due to the exposure of the iron scrap surface, and it may be impossible to suppress clogging of the burner tip. On the other hand, if it exceeds Mach 3.0, it is necessary to increase the size of the oxygen gas supply equipment, and equipment investment costs are required, but the effect is saturated. For this reason, it is preferable that the flow rate of oxygen gas is set to Mach 0.1 to 3.0.

なお、スクラップを電気炉に装入した当初は、バーナー近くにスクラップがあるため、火炎長を短くすることが重要である。つまり、最初は火炎長を短くし、スクラップが溶解すると火炎長を長くすることが望しい。この火炎長の調整は、中心部の酸素ガス供給量と燃焼用の酸素ガス供給量の比を変化させて行う。   It should be noted that when the scrap is initially charged in the electric furnace, there is scrap near the burner, so it is important to shorten the flame length. In other words, it is desirable to shorten the flame length at first and to increase the flame length when the scrap melts. The flame length is adjusted by changing the ratio of the oxygen gas supply amount at the center and the oxygen gas supply amount for combustion.

LおよびDの値が同じ助燃バーナー〔三重管構成、液体燃料使用(図3参照)〕を3機用意した。これらの助燃バーナーについて伏角をいずれも35°として電気炉に設置し、ノズル先端の閉塞状況を確認した。その後、LおよびDの値が異なる助燃バーナーについて同様の実験を行った。その結果を図5に示す。なお、図5中、「×」は、使用開始2日以内にノズルが閉塞したものを示し、「○」は、使用開始から18日経過した後も、ノズルが閉塞しなかったものを示している。   Three auxiliary burners (triple tube configuration, liquid fuel used (see FIG. 3)) having the same L and D values were prepared. About these auxiliary combustion burners, the dip angle was set to 35 ° in an electric furnace, and the clogged state of the nozzle tip was confirmed. Thereafter, the same experiment was conducted on auxiliary burners having different values of L and D. The result is shown in FIG. In FIG. 5, “×” indicates that the nozzle is blocked within 2 days from the start of use, and “◯” indicates that the nozzle has not been blocked after 18 days from the start of use. Yes.

図5に示すように、吐出流速が40m/s未満の例では、L/Dの値にかかわらず、ノズル閉塞が発生した。また、吐出流量が40m/s以上でも、「L/D≧−0.033×V+3.341」を満足しない例では、ノズル閉塞が発生した。一方、吐出流量が40m/s以上、かつ「L/D≧−0.033×V+3.341」を満足した例では、長期間にわたってノズルの閉塞を防止できた。   As shown in FIG. 5, in the example where the discharge flow rate is less than 40 m / s, nozzle clogging occurred regardless of the value of L / D. In addition, even when the discharge flow rate was 40 m / s or more, nozzle clogging occurred in an example that did not satisfy “L / D ≧ −0.033 × V + 3.341”. On the other hand, in the example where the discharge flow rate was 40 m / s or more and “L / D ≧ −0.033 × V + 3.341” was satisfied, the nozzle clogging could be prevented over a long period of time.

本発明の助燃バーナーは、ノズルの閉塞がなく、メンテナンス性もよいため、電気炉の生産性を高めることができる。   Since the auxiliary combustion burner of the present invention has no nozzle clogging and good maintainability, the productivity of the electric furnace can be increased.

10、11、12、13 助燃バーナー
20 燃料噴出管
21 酸素ガス噴出内管
22 燃料噴出内管
23 絞り部
25 燃料噴出内管
26 酸素ガス噴出内管
27 絞り部
30 酸素ガス噴出管
40 旋回羽根
50 電極
60 電気炉
70 溶融金属
10, 11, 12, 13 Auxiliary burner 20 Fuel ejection pipe 21 Oxygen gas ejection inner pipe 22 Fuel ejection inner pipe 23 Throttle section 25 Fuel ejection inner pipe 26 Oxygen gas ejection inner pipe 27 Throttle section 30 Oxygen gas ejection pipe 40 Swivel blade 50 Electrode 60 Electric furnace 70 Molten metal

Claims (4)

燃料噴出管と、その外周部に配置した酸素ガス噴出管とを備える電気炉用助燃バーナーであって、その吐出流速が40m/s以上であり、かつ下記の(1)式を満たすことを特徴とする助燃バーナー。
L/D≧−0.033×V+3.341 ・・・(1)
ただし、上記式中の各記号の意味は下記の通りである。
L:酸素ガス噴出管の引き込み代(mm)
D:バーナー先端部の内径(mm)
V:バーナーの吐出流速(m/s)
An electric furnace auxiliary burner comprising a fuel ejection pipe and an oxygen gas ejection pipe disposed on the outer periphery thereof, characterized in that its discharge flow rate is 40 m / s or more and satisfies the following formula (1): An auxiliary combustion burner.
L / D ≧ −0.033 × V + 3.341 (1)
However, the meaning of each symbol in the above formula is as follows.
L: Oxygen gas ejection pipe retraction allowance (mm)
D: Inner diameter of burner tip (mm)
V: Burner discharge flow rate (m / s)
燃料噴出管は、先端部に絞り部を有する酸素ガス噴出内管と、液体または気体の燃料を噴出する燃料噴出内管とを備えることを特徴とする請求項1に記載の助燃バーナー。   The auxiliary fuel burner according to claim 1, wherein the fuel ejection pipe includes an oxygen gas ejection inner pipe having a constricted portion at a distal end portion, and a fuel ejection inner pipe for ejecting liquid or gaseous fuel. 下記の(2)式を満たすことを特徴とする請求項1または2に記載の助燃バーナー。
L/D≧0.8 ・・・(2)
ただし、上記式中の各記号の意味は下記の通りである。
L:酸素ガス噴出管の引き込み代(mm)
D:バーナー先端部の内径(mm)
The auxiliary combustion burner according to claim 1 or 2, wherein the following formula (2) is satisfied.
L / D ≧ 0.8 (2)
However, the meaning of each symbol in the above formula is as follows.
L: Oxygen gas ejection pipe retraction allowance (mm)
D: Inner diameter of burner tip (mm)
請求項1から3までのいずれかに記載の助燃バーナーを用い、その伏角を25°以上とすることを特徴とする電気炉。   An electric furnace characterized in that the auxiliary burner according to any one of claims 1 to 3 is used, and the dip angle is 25 ° or more.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2015021148A (en) * 2013-07-17 2015-02-02 株式会社神戸製鋼所 Heating apparatus for object to be heated
JP2018162919A (en) * 2017-03-27 2018-10-18 Jfeスチール株式会社 Operation method for electric furnace including auxiliary burner
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