JP2021172860A - 冷鉄源の溶解・精錬炉、及び溶解・精錬炉の操業方法 - Google Patents

冷鉄源の溶解・精錬炉、及び溶解・精錬炉の操業方法 Download PDF

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Abstract

【課題】原料の酸化を招くことなく、原料の加熱効率が高められ、原料溶解に必要な電力使用量を低減できるとともに、溶解・精錬時間を短縮でき、生産性向上や省コスト化を図ることが可能な冷鉄源の溶解・精錬炉、及び溶解・精錬炉の操業方法を提供する。【解決手段】電気炉２の炉壁２Ａを貫通するように設けられた貫通孔２１と、貫通孔２１に設けられた１以上の酸素バーナ・ランス３と、を備え、酸素バーナ・ランス３が、電気炉２内に連通する開口を有する、支燃性ガス供給管３１、及び、燃料ガス供給管３２を各々１以上で有し、支燃性ガス供給管３１の何れか１以上に高温ガス発生装置１０が設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、冷鉄源の溶解・精錬炉、及び溶解・精錬炉の操業方法に関するものである。
従来から、工業炉における炉内の加熱には、例えば、燃料ガスと、空気に酸素を混合した酸素富化空気あるいは酸素からなる支燃性ガスとによって火炎を発生させるバーナが用いられている。
例えば、製鋼分野における電気炉を用いたプロセスでは、鉄屑等の冷鉄源からなる原料を電気炉内で加熱して溶解させる際、これを補助するためにバーナが用いられる。このように、火炎を発生させるバーナを使用することにより、原料の加熱効率が高められ、原料溶解のための電力使用量を低減できるとともに、溶解時間が短縮されるので、生産性向上や省コスト化を図ることが可能になる。
上述のように、炉内の加熱にバーナを用いる技術として、酸素バーナ・ランス、二次燃焼ランス、炭素源、温度計、及び排ガス分析装置を備えた溶解・精錬炉、及び、溶解・精錬炉の操業方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。ここで、特許文献１で採用されている二次燃焼とは、一般に、鉄の溶解期においては、可燃性ガスであるＣＯやＨ２が一定量で未燃のまま排出されるところ、これら未燃の可燃性ガスを、二次燃焼ランスから噴出される酸素と併せて燃焼させ、着熱する技術である。
また、特許文献１の溶解・精錬炉に備えられるような酸素バーナ・ランスは、溶解期においては主として熱源に用いられ、精錬期においては主として成分調整に用いられるが、炭素源を炉内に供給するにあたっては、主として、酸素バーナ・ランスの下方側から炭素源を供給する運転方法が採用されている。
さらに、特許文献１によれば、温度計によって測定された炉内温度、並びに、排ガス分析装置によって測定されたガス成分濃度及び排ガス流量を解析し、温度計及び排ガス分析装置に電気的に接続された流量制御ユニットにより、炉内に供給する支燃性ガス、燃料ガス及び炭素源の供給量を制御することが提案されている。
また、工業炉における他の加熱方法としては、加熱効率の向上や省エネルギー化を目的として、バーナの燃焼に酸化剤を用いること、より具体的には、空気に酸素を混合した酸素富化空気を用いる酸素富化バーナや、酸素を用いる酸素バーナを用いることが提案されている。また、バーナの燃焼に酸化剤を用いる方法としては、例えば、予熱した酸化剤を用いることで高い燃焼温度を得ることも提案されている（例えば、特許文献２を参照）。
また、電気炉において酸素バーナ・ランスを併用した構成においては、効率の良い冷鉄源の加熱・溶融を目的とし、長い距離で燃料ガスや酸化剤を吹き込むことから、各ガスの噴出速度は超音速となる。このような、超音速で噴出する酸化剤を加熱する手段としては、例えば、特許文献２に開示されたような直接燃焼方式が提案されている。
特開２０１７−１７９５７４号公報 特表２０１１−５２６９９８号公報
特許文献１に記載の技術は、上記のように、支燃性ガス、燃料ガス及び炭素源の供給量を最適に制御することにより、炉の総エネルギー効率の向上を図るものである。特許文献１においては、炉の温度が低いと判断される場合には酸素バーナ・ランスを運転し、また、ＣＯやＨ２が排出される場合には、二次燃焼のための酸素を含む支燃性ガスを炉内に導入する方法が採用されている。
しかしながら、特許文献１に記載の技術のように、炉内に酸素を多量に供給した場合、鉄の加熱・溶解は促進されるものの、溶鋼の酸化が進行してしまい、その後の成分調整に時間を要することになる。このため、プロセス全体における電力使用量が増加するとともに、炭素源の使用量が増加してしまい、その結果として、エネルギー効率が低下するという問題がある。
また、特許文献１に記載の技術では、炉内の温度及び排ガス分析結果に基づいて支燃性ガス、燃料ガス、及び炭素源の供給量を制御することで、上述したエネルギー効率が低下するという問題は一定程度改善される。しかしながら、原料である冷鉄源の品質や、炉の特性上、支燃性ガスの供給による溶解促進と、支燃性ガスの制限による過酸化の抑制とを両立させることは困難であり、上記のようなエネルギー効率の低下を防止できる効果は、極めて限定的なものに留まっていた。
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、原料の酸化を招くことなく、原料の加熱効率が高められ、原料溶解に必要な電力使用量を低減できるとともに、溶解・精錬時間を短縮でき、生産性向上や省コスト化を図ることが可能な冷鉄源の溶解・精錬炉、及び溶解・精錬炉の操業方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明は、以下の態様を包含する。
即ち、請求項１に係る発明は、炉内の冷鉄源に向けて、酸素を含む支燃性ガスと燃料ガスとを噴出させる酸素バーナ・ランスを備える溶解・精錬炉であって、炉壁を貫通するように設けられた貫通孔と、前記貫通孔に設けられた１以上の酸素バーナ・ランスと、を備え、前記酸素バーナ・ランスが、前記炉内に連通する開口を有する、支燃性ガス供給管、及び、燃料ガス供給管を各々１以上で有し、前記支燃性ガス供給管の何れか１以上に高温ガス発生装置が設けられた、溶解・精錬炉である。
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の溶解・精錬炉であって、前記高温ガス発生装置は、高温ガスと被加熱用ガスとを混合して高温支燃性ガスを生成し、該高温支燃性ガスを前記酸素バーナ・ランスに支燃性ガスとして供給する装置であり、前記高温ガスを発生させるバーナと、該バーナの下流側に設けられ、前記高温ガスと前記被加熱用ガスとを混合する予熱室とを備え、前記バーナは、燃料ガスと支燃性ガスとで火炎を形成する燃焼室と、前記燃焼室に前記燃料ガスを供給する燃料流路と、前記燃焼室に前記支燃性ガスを供給する支燃性ガス流路と、前記予熱室に連通し、該予熱室に向けて被加熱用ガスを供給する被加熱用ガス流路と、を有してなる溶解・精錬炉である。
また、請求項３に係る発明は、請求項２に記載の溶解・精錬炉であって、前記高温ガス発生装置は、さらに、前記バーナ、あるいは、前記バーナ及び前記予熱室の両方を冷却する冷却ジャケットを備える、溶解・精錬炉である。
また、請求項４に係る発明は、請求項２又は請求項３に記載の溶解・精錬炉であって、さらに、前記炉内の温度を測定する温度計と、前記温度計と電気的に接続され、前記温度計によって測定された炉内温度に基づき、前記酸素バーナ・ランスへの前記支燃性ガス及び前記燃料ガスの供給量を制御するとともに、前記高温ガス発生装置への前記燃料ガス、前記支燃性ガス及び前記被加熱用ガスの供給量を制御する流量制御ユニットを備える、溶解・精錬炉である。
また、請求項５に係る発明は、請求項２に記載の溶解・精錬炉であって、さらに、前記炉内から排ガスを排出する排ガス排出経路と、前記排ガス排出経路に設けられ、前記排ガス中に含まれる成分の濃度及び前記排ガスの流量の何れか一方又は両方を測定する排ガス分析装置と、前記排ガス排出経路における前記排ガス分析装置よりも下流側に設けられ、前記排ガスの温度を測定する排ガス温度計と、前記排ガス温度計から排ガス温度の測定値を受信するとともに、前記排ガス分析装置から前記排ガスの成分濃度及び流量の測定値を受信し、これらを解析して、前記酸素バーナ・ランスへの前記支燃性ガス及び前記燃料ガスの供給量、前記高温ガス発生装置への前記燃料ガス、前記支燃性ガス及び前記被加熱用ガスの供給量の供給量を制御する流量制御ユニットを備える、溶解・精錬炉である。
また、請求項６に係る発明は、請求項１〜５の何れかに記載の溶解・精錬炉であって、前記支燃性ガスが酸素ガス又は酸素富加空気である、溶解・精錬炉である。
また、請求項７に係る発明は、請求項２〜６の何れかに記載の溶解・精錬炉であって、前記高温ガス発生装置に供給される前記被加熱用ガスが酸素ガスである、溶解・精錬炉である。
また、請求項８に係る発明は、酸素バーナ・ランスを用いて、酸素を含む支燃性ガスと燃料ガスとを炉内の冷鉄源に向けて噴出させ、前記冷鉄源を溶解・精錬する炉の操業方法であって、前記支燃性ガスを、前記酸素バーナ・ランスにおける支燃性ガス供給管に設けられた高温ガス発生装置によって高温に加熱して高温支燃性ガスとし、該高温支燃性ガスを支燃性ガスとして前記炉内の冷鉄源に向けて噴出させ、前記炉内の温度の測定値に基づいて、前記酸素バーナ・ランスへの前記支燃性ガス及び前記燃料ガスの供給量を制御するとともに、前記酸素バーナ・ランスの燃焼を開始又は停止する、溶解・精錬炉の操業方法である。
また、請求項９に係る発明は、酸素バーナ・ランスを用いて、酸素を含む支燃性ガスと燃料ガスとを炉内の冷鉄源に向けて噴出させ、前記冷鉄源を溶解・精錬する炉の操業方法であって、前記支燃性ガスを、前記酸素バーナ・ランスにおける支燃性ガス供給管に設けられた高温ガス発生装置によって高温に加熱して高温支燃性ガスとし、該高温支燃性ガスを支燃性ガスとして前記炉内の冷鉄源に向けて噴出させ、前記炉内から排出される排ガスの温度の測定値、前記排ガス中に含まれる成分濃度、及び前記排ガスの流量に基づいて、前記酸素バーナ・ランスへの前記支燃性ガス及び前記燃料ガスの供給量、前記高温ガス発生装置への前記燃料ガス、前記支燃性ガス及び前記被加熱用ガスの供給量を制御するとともに、前記酸素バーナ・ランスの燃焼を開始又は停止する、溶解・精錬炉の操業方法である。
本発明に係る溶解・精錬炉によれば、上記のように、酸素バーナ・ランスに備えられる支燃性ガス供給管に高温ガス発生装置が設けられた構成を採用することで、炉内に供給される支燃性ガスが、高温ガスによって加熱されたガスとなる。このように、高温ガス発生装置によって加熱された高温の支燃性ガスを炉内に供給することで、支燃性ガスの供給量を増加させることなく、冷鉄源を効率的に加熱して溶解・精錬することができる。
従って、原料の酸化防止と、原料の加熱効率を高めることとを両立できるので、原料溶解に必要な電力使用量を低減しながら、溶解・精錬時間を短縮でき、生産性向上や省コスト化を図ることが可能になる。
また、本発明に係る溶解・精錬炉の操業方法によれば、上記のように、支燃性ガスを高温に加熱して炉内の冷鉄源に向けて噴出させて溶解・精錬し、炉内の温度の測定値に基づいて、酸素バーナ・ランスへの支燃性ガス及び燃料ガスの供給量を制御するとともに、酸素バーナ・ランスの燃焼を開始又は停止する方法を採用することで、支燃性ガスの供給量を増加させることなく、冷鉄源を効率的に加熱して溶解・精錬することができる。
また、炉内の温度の測定値に基づいて、支燃性ガス及び燃料ガスの供給量の制御や、燃焼の開始又は停止を行うことで、炉内の状況に応じて、より効率的に冷鉄源を溶解・精錬できる。
従って、上記同様、原料の酸化防止と、原料の加熱効率を高めることとを両立できるので、原料溶解に必要な電力使用量を低減しながら、溶解・精錬時間を短縮でき、生産性向上や省コスト化を図ることが可能になる。
本発明の一実施形態である溶解・精錬炉の構成を模式的に説明する図であり、各ガス流路の一例を示す系統図である。 本発明の一実施形態である溶解・精錬炉の構成を模式的に説明する図であり、高温ガス発生装置の構造を示す断面図である。 本発明の一実施形態である溶解・精錬炉の構成を模式的に説明する図であり、ガス流路の他の例を示す系統図である。 本発明の実施例において、支燃性ガスを高温に加熱して酸素バーナ・ランスに供給したときの効果について説明する図であり、酸素バーナ・ランスの先端からの距離と、冷鉄源の溶融時間との関係を示すグラフである。
以下、本発明を適用した一実施形態である冷鉄源の溶解・精錬炉、及び溶解・精錬炉の操業方法について、図１〜図３を適宜参照しながら説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される材料等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
＜溶解・精錬炉の構成＞
以下に、本実施形態の溶解・精錬炉の構成について詳細に説明する。
図１は、本実施形態の溶解・精錬炉１の構成を示す概略図であり、各ガス流路を示す系統図である。図２は、本実施形態の溶解・精錬炉１に備えられる高温ガス発生装置１０の構造を示す断面図である。図３は、溶解・精錬炉１におけるガス流路の他の例を示す系統図である。
本実施形態の溶解・精錬炉１は、電気炉２内に収容される図視略の冷鉄源に向けて、酸素を含む支燃性ガス（高温支燃性ガスＧ５）と燃料ガスＧ１とを噴出させる酸素バーナ・ランス３を備えるものである。図１に示す例のように、本実施形態の溶解・精錬炉１は、電気炉２と、炉壁２Ａを貫通するように設けられた貫通孔２１に設けられた酸素バーナ・ランス３とを備えている。
そして、本実施形態の溶解・精錬炉１は、酸素バーナ・ランス３が、電気炉２内に連通する開口を有する支燃性ガス供給管３１、及び、燃料ガス供給管３２を有し、支燃性ガス供給管３１の経路に高温ガス発生装置１０が設けられ、概略構成される。
さらに、図１に示す例の溶解・精錬炉１においては、電気炉２内の温度を測定する温度計４を備えている。また、溶解・精錬炉１は、温度計４と制御盤６を介して、例えば、無線接続又は有線接続によって電気的に接続され、酸素バーナ・ランス３への支燃性ガス（高温支燃性ガスＧ５）及び燃料ガスＧ１の供給量を制御するとともに、高温ガス発生装置１０への燃料ガスＧ１、支燃性ガスＧ２及び被加熱用ガスＧ４の供給量を制御する流量制御ユニット５を備える。
また、図示例においては、電気炉２内に炭素源Ｃを供給するための炭素源供給孔２３が設けられている。
また、図示例においては、さらに、貫通孔２１よりも上方における炉壁２Ａを貫通するように設けられ、電気炉２内に二次燃焼用の酸素を含む支燃性ガスＧ２を供給するための支燃性ガス供給孔２２を備えている。
本実施形態の溶解・精錬炉１は、上記構成により、酸素バーナ・ランス３に対し、支燃性ガスとして、高温ガス発生装置１０において生成された高温支燃性ガスＧ５を供給することが可能とされている。
本実施形態の溶解・精錬炉１は、電極７によって炉内の冷鉄源を溶解・精錬する、所謂電気炉である。また、溶解・精錬炉１の電気炉２には、炉壁２Ａに、酸素バーナ・ランス３が挿通設置される貫通孔２１、酸素ランス３０が挿通配置される支燃性ガス供給孔２２、及び、炭素ランス８が挿通配置される炭素源供給孔２３が、それぞれ炉壁２Ａを貫通するように設けられている。
酸素バーナ・ランス３は、詳細な図示を省略するが、内部に、軸方向で中央部（軸心）に、酸素を含む支燃性ガス（高温支燃性ガスＧ５）を炉内に供給する第１支燃性ガス流路が設けられており、その外周側には、燃料ガスＧ１を炉内に供給する燃料流路が同心円状に設けられている。また、燃料流路よりもさらに外周側には、燃料流路と同心円状に第２支燃性ガス流路が設けられ、さらに、その外周側の最外層に還流式水冷ジャケットが設けられる。
なお、第２支燃性ガス流路を設けず、燃料流路の外周に還流式水冷ジャケットを設けても良いが、第２支燃性ガス流路を設けた場合には、第１支燃性ガス流路と第２支燃性ガス流路の酸素流量比を調整することにより、火炎長のきめ細かな調整が可能となる。
第１支燃性ガス流路は、例えば、基端側（図１中における電気炉２の外側）から先端側（同内側）にかけて、一定の内径を有する太径部と、この太径部よりも内径が小さいスロート部と、このスロート部から先端側に向けて内径が徐々に大きくなる広がり部と、ほぼ一定の内径を有する直動部を有する構成を採用できる。
また、第１支燃性ガス流路の基端側、即ち、電気炉２における外周側の位置には、電気炉２内の冷鉄源の温度を、酸素バーナ・ランス３近傍のデータから詳細に把握するために、例えば、図視略の放射温度計を設けた構成とすることもできる。このような放射温度計としては、冷鉄源が溶け落ちた際の温度を測定する必要もあるため、例えば、６００℃〜２０００℃程度の温度域が測定できるものを取り付けることが望ましい。このような放射温度計としては、具体的には、例えば、株式会社チノー製、「ＩＲ−ＳＡ」等が挙げられる。
また、酸素バーナ・ランス３は、図１中に示すように、酸素バーナ・ランス３への燃料ガスＧ１及び支燃性ガス（高温支燃性ガスＧ５）の供給量を制御する流量制御ユニット５と接続されている。図示例では、酸素バーナ・ランス３は、支燃性ガス（高温支燃性ガスＧ５）が供給される支燃性ガス供給管３１、及び、燃料ガスＧ１が供給される燃料ガス供給管３２の計２本の配管により、流量制御ユニット５と接続されている。さらに、図示例においては、支燃性ガス供給管３１の経路上に、詳細を後述する高温ガス発生装置１０が備えられている。
本実施形態において、酸素バーナ・ランス３に供給する燃料ガスＧ１としては、例えば、天然ガスの他、燃料として、可燃性であること、水に不溶であること、及び単位体積当たりの発熱量が大きいこと等の条件を満たすものを含むガスが挙げられる。具体的には、燃料ガスＧ１として、例えば、液化石油ガス（ＬＰＧ）、都市ガス、メタン等の炭化水素系のものを含むガスが挙げられる。
また、酸素バーナ・ランス３に供給する支燃性ガスＧ２としては、例えば、酸素富化空気、又は、酸素が挙げられる。
ここで、冷鉄源を加熱、溶解するための炉においては、その規模にもよるが、一般に、炉壁に３〜４基程度の酸素バーナ・ランスが設置できるように構成されている。
支燃性ガス供給孔２２は、上述したように、電気炉２において、酸素バーナ・ランス３が挿通配置される貫通孔２１よりも上方の炉壁２Ａを貫通するように、１以上で設けられる。支燃性ガス供給孔２２には、電気炉２内に二次燃焼用の酸素を含む支燃性ガスＧ２を供給する二次燃焼ランス３０が挿通配置される。
支燃性ガス供給孔２２の形状、及び、二次燃焼ランス３０の設置形態は、特に限定されないが、例えば、炉壁２Ａを断面視した際に、支燃性ガス供給孔２２が、炉壁２Ａの外周側から内周側に向かって所定の角度で拡径するように設けられていることが好ましい。これにより、二次燃焼ランス３０は、支燃性ガスＧ２の吹き出し方向を上下方向で自在に変更することが可能となる。
また、詳細な図示は省略するが、支燃性ガス供給孔２２の形状は、炉壁２Ａを平面視した際に、上下方向のクリアランスよりも左右方向のクリアランスが大きな形状（例えば、レーストラック状等）に設けられることが好ましい。これにより、二次燃焼ランス３０が、支燃性ガスＧ２の吹き出し方向を横幅方向で自在に変更することが可能となる。
また、図１中においては詳細な図示を省略しているが、二次燃焼ランス３０は、酸素を含む支燃性ガスを供給する支燃性ガス供給管の外周に、還流式水冷ジャケットが設けられた構成とすることが好ましい。これにより、支燃性ガス供給孔２２が適当なサイズで開口していれば、炉壁２Ａが耐火物壁又は水冷壁の何れであっても、二次燃焼ランス３０の自在な設置が可能となる。
また、二次燃焼ランス３０の吹き出し方向が変更自在であれば、電気炉２内の排ガスの流れに応じて、二次燃焼の効果が最大限発揮できる方向で、支燃性ガスＧ２の吹き出し方向を調整することが可能になる。
二次燃焼ランス３０は、図１中に示すように、二次燃焼ランス３０への支燃性ガスＧ２の供給量を制御する機能を有する流量制御ユニット５と接続される。また、上述したように、流量制御ユニット５は制御盤６と電気的に接続され、この制御盤６が温度計４と電気的に接続されている。これにより、二次燃焼ランス３０は、温度計４による炉内温度の測定結果に基づいた制御信号が制御盤６から流量制御ユニット５に送信されるのに伴い、電気炉２内に供給する支燃性ガスＧ２の供給量及び流速が調整可能に構成されている。
炭素源供給孔２３は、電気炉２の炉壁２Ａのうち、酸素バーナ・ランス３が挿通設置される貫通孔２１よりも下方の位置を貫通するように、１以上で設けられる。炭素源供給孔２３には、電気炉２内に炭素源Ｃを吹き込む（供給する）ための炭素ランス８が挿通配置される。
そして、炭素源供給孔２３に配置された炭素ランス８を介して、搬送用ガス（例えば、窒素、空気、酸素富化空気、酸素等）によって搬送された炭素源Ｃが電気炉２内に供給される。これにより、冷鉄源の溶鋼中に導入された炭素源Ｃと、溶鋼中に含まれる過剰酸素とが反応することで、ＣＯガスを発生してスラグを泡立たせ、所謂スラグフォーミング状態を作り出す。これにより、スラグが電気炉２のアークをサブマージ状態とするため、アークのエネルギー効率が向上する作用が得られる。
また、炭素ランス８から電気炉２内に供給される炭素源Ｃは、上記のような副熱源として用いるか、あるいは、溶鋼に炭素を導入するための成分調整用として用いることもできる。
また、炭素ランス８は、図１中に示すように、炭素ランス８への炭素源Ｃの供給量を制御する流量制御ユニット５と接続される。また、上述したように、流量制御ユニット５は制御盤６と電気的に接続されており、この制御盤６が温度計４と電気的に接続されている。これにより、炭素ランス８は、温度計４による炉内温度の測定結果に基づいた制御信号が制御盤６から流量制御ユニット５に送信されるのに伴い、電気炉２内に供給する炭素源Ｃの供給量が調整可能に構成されている。
電極７は、電気炉２内で加熱放電を行うための電極であり、当該技術分野において従来から用いられている電極を何ら制限無く用いることができる。
高温ガス発生装置１０は、上述したように、酸素バーナ・ランス３から電気炉２内に向けて支燃性ガスを供給するための支燃性ガス供給管３１の経路上に設けられる。図２に示すように（図１も参照）、高温ガス発生装置１０は、直接燃焼方式により、高温ガスＧ３と被加熱用ガスＧ４とを混合して高温支燃性ガスＧ５を生成し、この高温支燃性ガスＧ５を支燃性ガスとして酸素バーナ・ランス３に供給する装置である。ここで、本実施形態で説明する高温支燃性ガスＧ５とは、例えば、１００〜８００℃の高温とされた酸素を含有するガスであり、必要に応じて１２００℃程度の高温として用いることも可能である。
高温ガス発生装置１０は、高温ガスＧ３を発生させるバーナ１１と、このバーナ１１の下流側に設けられ、高温ガスＧ３と被加熱用ガスＧ４とを混合する予熱室１７とを備える。
バーナ１１は、燃料ガスＧ１と支燃性ガスＧ２とで火炎を形成する燃焼室１５と、燃焼室１５に燃料ガスＧ１を供給する燃料流路１２と、燃焼室１５に支燃性ガスＧ２を供給する第１支燃性ガス流路１３（支燃性ガス流路）及び第２支燃性ガス流路１４（支燃性ガス流路）と、予熱室１７に連通し、この予熱室１７に向けて被加熱用ガス（支燃性ガス）Ｇ４を供給する被加熱用ガス流路１６とを有する。
また、図示例の高温ガス発生装置１０は、さらに、バーナ１１及び予熱室１７の何れか一方あるいは両方を冷却するための冷却ジャケット１８を備える。
より詳細には、高温ガス発生装置１０は、バーナ１１が、上記の支燃性ガス流路として、バーナ１１の中心軸Ｊ上に配置され、バーナ１１の軸方向で支燃性ガスＧ２を噴出する第１支燃性ガス流路１３を有している。また、燃料流路１２は、図２中に示すように、第１支燃性ガス流路１３の周囲、即ち、中心軸Ｊに対して外側に配置され、バーナ１１の軸方向で燃料ガスＧ１を噴出する。さらに、バーナ１１は、上記の支燃性ガス流路として、燃料流路１２の周囲に配置され、且つ、バーナ１１の中心軸Ｊに対して傾斜しながら中心軸Ｊ側に向かうように支燃性ガスＧ２を噴出する第２支燃性ガス流路１４を有している。
燃焼室１５には、燃料流路１２、第１支燃性ガス流路１３及び第２支燃性ガス流路１４が開口しており、燃焼室１５内において、燃料流路１２から噴出する燃料ガスＧ１と、第１支燃性ガス流路１３及び第２支燃性ガス流路１４から噴出する支燃性ガスＧ２とで火炎が形成される。
また、被加熱用ガス流路１６は、予熱室１７に連通するとともに、第２支燃性ガス流路１４の周囲に配置され、図示例においては、予熱室１７の内部に開口しており、火炎の周囲から被加熱用ガスＧ４を噴出することで、予熱室１７に向けて被加熱用ガスＧ４を供給する。
また、本実施形態の溶解・精錬炉１においては、図１，２では詳細な図示を省略しているが、高温ガス発生装置１０内に設けられる燃料流路１２、第１支燃性ガス流路１３、第２支燃性ガス流路１４、及び被加熱用ガス流路１６が、それぞれ、上述した流量制御ユニット５に接続される。
より詳細に説明すると、燃料流路１２は、燃料流路管５１を介して流量制御ユニット５に接続される。また、第１支燃性ガス流路１３及び第２支燃性ガス流路１４は、それぞれ、支燃性ガス流路管５３を介して流量制御ユニット５に接続される。また、被加熱用ガス流路１６は、支燃性ガス供給管３１を介して流量制御ユニット５に接続される。即ち、被加熱用ガス流路１６は、被加熱用ガスＧ４として、支燃性ガスＧ２と同じガスを予熱室１７に向けて供給する。
また、予熱室１７におけるガス流れ方向の下流側、即ち、予熱室１７の先端１７ａには、上述した支燃性ガス供給管３１が接続され、この支燃性ガス供給管３１を介して酸素バーナ・ランス３における図視略の第１支燃性ガス流路、及び／又は、第２支燃性ガス流路に接続される。即ち、予熱室１７に接続された支燃性ガス供給管３１は、酸素バーナ・ランス３に対して、高温支燃性ガスＧ５を、燃焼用の支燃性ガスとして供給する。
ここで、高温ガス発生装置１０に供給する燃料ガスＧ１としては、酸素バーナ・ランス３の場合と同様、例えば、天然ガスの他、燃料として、可燃性であること、水に不溶であること、及び単位体積当たりの発熱量が大きいこと等の条件を満たすものを含むガスが挙げられる。即ち、燃料ガスＧ１としては、例えば、液化石油ガス（ＬＰＧ）、都市ガス、メタン等の炭化水素系のものを含むガスが挙げられる。
高温ガス発生装置１０に供給する支燃性ガスＧ２としても、酸素バーナ・ランス３の場合と同様、例えば、酸素富化空気、又は、酸素が挙げられる。
また、高温ガス発生装置１０に供給する被加熱用ガスＧ４としても、支燃性ガスＧ２の場合と同様、例えば、酸素富化空気、又は、酸素が挙げられる。ここで、被加熱用ガスＧ４として酸素ガス（酸素）を用いる場合、本実施形態のような、電気炉２に支燃性ガス（酸素ガス）を供給する用途においては、例えば、酸素純度が９０％である酸素ガスを用いることが好ましい。
図２中に示すように、バーナ１１は、火炎形成方向における先端１１ａ側が拡径するように開口した有底円錐形状の燃焼室１５を有し、この燃焼室１５で火炎を形成することによって高温ガスＧ３を発生させるバーナである。
燃焼室１５は、図示例においては、先端１１ａ側が拡径するように開口し、有底円錐形状に形成された凹部とされ、縦断面で略台形状とされる。バーナ１１は、上述したように、この燃焼室１５内において火炎を発生させることで、バーナ１１の下流側、即ち、予熱室１７に向けて高温ガスＧ３を発生させる。
なお、燃焼室１５は、基端側の底部１５ａから先端１１ａ側までの側壁１５ｂの勾配角度を一定としても良いが、図示例のように、先端１１ａ側の一部が円筒形状とされていることが、安定した保炎確保の観点から、より好ましい。
燃料流路１２は、上述したように、中心軸Ｊよりも外側、即ち、詳細を後述する第１支燃性ガス流路１３の周囲に配置され、バーナ１１の軸方向で燃料ガスＧ１を噴出する。
燃料流路１２の開口部は、燃焼室１５の底部１５ａに開口するように配置され、燃料流路１２から供給される燃料ガスＧ１を燃焼室１５内に向けて噴出するように設けられる。
燃料流路１２は、詳細な図示は省略するが、例えば、中心軸Ｊを中心とした円周上において、中心軸Ｊ上に設けられた第１支燃性ガス流路１３を取り囲むように、複数で平行且つ均等間隔で配置される。
なお、複数の燃料流路１２の開口部は、燃焼室１５内に開口していれば、その配置間隔や孔数、形状等は特に限定されず、任意に設定可能である。
第１支燃性ガス流路（支燃性ガス流路）１３は、上述したように、バーナ１１の中心軸Ｊ上に配置され、バーナ１１の軸方向で支燃性ガスＧ２を噴出する。
第１支燃性ガス流路１３の開口部も、燃料流路１２と同様、燃焼室１５の底部１５ａに開口するように配置され、第１支燃性ガス流路１３から供給される支燃性ガスＧ２を燃焼室１５内に向けて噴出するように設けられる。
なお、第１支燃性ガス流路１３の開口部は、燃焼室１５内に開口していれば、その形状等は特に限定されず、任意に設計することが可能である。
第２支燃性ガス流路（支燃性ガス流路）１４は、上述したように、燃料流路１２の周囲に配置され、且つ、バーナ１１の中心軸Ｊに対して傾斜しながら中心軸Ｊ側に向かうように支燃性ガスＧ２を噴出する。即ち、詳細な図示は省略するが、第２支燃性ガス流路１４は、例えば、燃料流路１２の外側に、中心軸Ｊを中心とした円周上において、バーナ１１の先端１１ａ側に向かうにしたがって中心軸Ｊ側に漸次傾斜しながら、燃料流路１２を取り囲むように複数で均等間隔にて配置される。また、第２支燃性ガス流路１４の開口部は、図１に示す例では、燃焼室１５の側壁１５ｂに開口するように配置されている。
第２支燃性ガス流路１４の中心軸Ｊに対する角度、即ち、第２支燃性ガス流路１４から噴出する支燃性ガスＧ２の、燃料流路１２から噴出する燃料ガスＧ１、及び、第１支燃性ガス流路１３から噴出する支燃性ガスＧ２に対する合流角度は特に限定されない。しかしながら、燃焼効率等を考慮した場合、上記角度は１０〜３０°の範囲であることが好ましい。
なお、複数の第２支燃性ガス流路１４の開口部も、上記のように、燃焼室１５の側壁１５ｂに開口していれば、その配置間隔や孔数、形状等は特に限定されず、任意に設定可能である。
被加熱用ガス流路１６は、上述したように、第２支燃性ガス流路１４の周囲に配置され、予熱室１７の内部に連通して開口しており、図１に示す例では、バーナ１１の先端１１ａの端面に開口している。
被加熱用ガス流路１６は、詳細な図示は省略するが、例えば、中心軸Ｊを中心とした円周上において、第２支燃性ガス流路１４を取り囲むように、複数で平行且つ均等間隔で配置される。
被加熱用ガス流路１６は、バーナ１１の先端１１ａの端面に開口することで、火炎の周囲から被加熱用ガスＧ４を噴出し、予熱室１７に向けて被加熱用ガスＧ４を供給する。即ち、被加熱用ガス流路１６は、第１支燃性ガス流路１３や第２支燃性ガス流路１４とは異なり、燃焼に供される燃料ガスＧ１が流通する流路ではなく、被加熱用ガスＧ４が流通する流路なので、燃焼室１５に開口することなく、予熱室１７に開口している。
なお、複数の第２支燃性ガス流路１４の開口部も、上記のように、燃焼室１５の側壁１５ｂに開口していれば、その配置間隔や孔数、形状等は特に限定されず、任意に設定可能である。
予熱室１７は、バーナ１１の下流側に設けられ、高温ガスＧ３と被加熱用ガスＧ４とを混合する空間である。図示例の予熱室１７は、円筒管１７Ａによって内部空間が確保されてなるものであり、この円筒管１７Ａの内部にバーナ１１が配置されることで、バーナ１１と円筒管１７Ａの先端１７ａとの間の空間に予熱室１７が確保される。
予熱室１７内には、バーナ１１の燃焼室１５で形成された火炎によって生成した高温ガスＧ３が供給されるとともに、被加熱用ガス流路１６を通じて被加熱用ガスＧ４が供給される。これにより、予熱室１７において、高温支燃性ガスＧ５が生成される。生成された高温支燃性ガスＧ５は、円筒管１７Ａの先端１７ａ側から外部に向けて供給される。
なお、図１に示す例の高温ガス発生装置１０においては、予熱室１７の下流側は、支燃性ガス供給管３１を介して酸素バーナ・ランス３に接続された条件なので、バーナ１１に備えられる各流路出口は、酸素バーナ・ランス３側の仕様・設定に依存した圧力条件となる。
冷却ジャケット１８は、バーナ１１、あるいは、バーナ１１及び予熱室１７の両方を冷却するためのものであり、図示例の冷却ジャケット１８は、上記の両方を冷却できるように設けられている。即ち、冷却ジャケット１８は円筒状とされており、上述した円筒管１７Ａを、環状空間を介して覆う二重管構造とされている。そして、この環状空間は、冷却水Ｗが通水される冷却水流路１８ａとされており、冷却水Ｗの通水によってバーナ１１及び予熱室１７を冷却可能に構成されている。
図示例の冷却ジャケット１８は、入口管１８ｂ側から冷却水Ｗが通水され、この冷却水Ｗが冷却水流路１８ａを通過して出口管１８ｃから排出される。本実施形態の高温ガス発生装置１０においては、冷却水Ｗが冷却水流路１８ａを通過する際に、バーナ１１及び円筒管１７Ａを冷却することで、バーナ１１及び予熱室１７の両方を冷却できるように構成されている。
冷却ジャケット１８は、火炎による高温雰囲気や輻射熱からバーナ１１の各構成部品を保護するとともに、燃焼室１５内における過渡な加熱を抑制する。
上記の構成を有した高温ガス発生装置１０によって得られる作用・効果について、以下に説明する。
本実施形態の溶解・精錬炉１に備えられる高温ガス発生装置１０のような、高温ガスＧ３と被加熱用ガスＧ４とを混合して高温支燃性ガスＧ５を生成させるための構造を有する装置の場合、装置内における圧力変動が大きくなる傾向がある。このように、装置内における圧力が変化した場合、同じ流量であってもガス密度が変化するため、噴出する各ガスの速度も変化する（上記特許文献２等も参照）。
ここで、一般的に、バーナから噴出する各ガスの噴出速度が遅い場合、逆火が発生するか、あるいは、噴流が弱いために外部からの擾乱の影響を受けて失火しやすい状態となる。一方、各ガスの噴出速度が速すぎると火炎が浮き上がり、この場合も失火しやすい状態となる。また、酸素ガスを用いるバーナにおいては、火炎温度が２０００℃を超える高温となることから、ノズルが溶損することのないよう、適切な保護を施す必要がある。
上記の問題に対し、高温ガス発生装置１０においては、バーナ１１が、燃料ガスＧ１と支燃性ガスＧ２とで火炎を形成する燃焼室１５と、燃焼室１５に燃料ガスＧ１を供給する燃料流路１２と、燃焼室１５に支燃性ガスＧ２を供給する第１支燃性ガス流路１３及び第２支燃性ガス流路１４と、予熱室１７に向けて被加熱用ガスＧ４を供給する被加熱用ガス流路１６とを有した構成を採用している。即ち、高温ガス発生装置１０は、酸素ガスの供給流路を、燃料ガスＧ１との燃焼に用いる支燃性ガスＧ２の流路（第１支燃性ガス流路１３及び第２支燃性ガス流路１４）と、燃焼後の高温ガスＧ３との混合に用いる被加熱用ガスＧ４の流路（被加熱用ガス流路１６）とに分離したうえで、予熱室１７と独立して配置される燃焼室１５を備えている。
これにより、被加熱用ガス流路１６からの被加熱用ガスＧ４の流れの影響によって、燃料ガスＧ１と支燃性ガスＧ２とから形成される火炎が失火するのを防止することが可能になる。さらに、燃焼に供されない被加熱用ガスＧ４が流通する被加熱用ガス流路１６がバーナ１１の中心軸Ｊに沿って設けられることで、バーナ１１全体に対する冷却効果が得られるとともに、円筒管１７Ａの内壁を冷却・保護する効果も得られる。
より詳細には、高温ガス発生装置１０は、第１支燃性ガス流路１３が、バーナ１１の中心軸Ｊ上に配置され、バーナ１１の軸方向で支燃性ガスＧ２を噴出する。また、燃料流路１２は、第１支燃性ガス流路１３の周囲に配置され、バーナ１１の軸方向で燃料ガスＧ１を噴出する。さらに、第２支燃性ガス流路１４は、燃料流路１２の周囲に配置され、バーナ１１の中心軸Ｊに対して傾斜しながら中心軸Ｊ側に向かうように支燃性ガスＧ２を噴出する。
このように、燃料ガスＧ１を、第１支燃性ガス流路１３及び第２支燃性ガス流路１４から噴出される支燃性ガスＧ２で挟み込むことで、燃焼状態が安定して維持されるとともに、燃焼室１５における側壁１５ｂや底部１５ａの温度が上昇し過ぎないよう、第２支燃性ガス流路１４から噴出される支燃性ガスＧ２による酸素流で保護できる。
また、燃焼室１５で形成された火炎の周囲において、被加熱用ガス流路１６から被加熱用ガスＧ４が軸方向で噴出され、火炎によって発生させた高温ガスＧ３と被加熱用ガスＧ４とを予熱室１７で混合することで、高温に昇温された酸素、即ち高温支燃性ガスＧ５を、支燃性ガスとして酸素バーナ・ランス３に向けて送出できる。
ここで、例えば、バーナの中央に燃料流路が配置され、その周囲に酸素流路が配置された従来の構成の場合には、各ガスの噴出速度が大きい場合に火炎を保持することが著しく困難になる。これに対し、本実施形態の溶解・精錬炉１に備えられる高温ガス発生装置１０によれば、燃料流路１２が、第１支燃性ガス流路１３と第２支燃性ガス流路１４との間に挟まれるように配置された構成なので、各ガスの噴出速度が大きい場合でも、安定して火炎を保持できる。
また、本実施形態の溶解・精錬炉１においては、支燃性ガスＧ２（被加熱用ガスＧ４）を高温ガス発生装置１０に向けて供給するための支燃性ガス流路管５３と支燃性ガス供給管３１とが分離した構成なので、第１支燃性ガス流路１３及び第２支燃性ガス流路１４と、被加熱用ガス流路１６の各々におけるガス流量を独立して制御できる。これにより、酸素バーナ・ランス３に高温支燃性ガスＧ５を安定的に供給することができる。
但し、本実施形態においては、上記構成には限定されず、例えば、第１支燃性ガス流路１３、第２支燃性ガス流路１４及び被加熱用ガス流路１６が共通のガス流路管を介して流量制御ユニット５に接続され、バーナ１１及び予熱室１７の上流側で分岐するように構成してもよい。
また、高温ガス発生装置１０において、図示例のような冷却ジャケット１８を備えた構成を採用した場合には、以下のような効果が得られる。
即ち、冷却ジャケット１８を備えることにより、例えば、バーナ１１と冷却水Ｗとが直に接触するか、あるいは、バーナ１１と冷却水Ｗとが、他の構造物（図示例では円筒管１７Ａ）を介して接することで、バーナ１１を十分に冷却でき、溶損するのを防止できる。また、熱応力によってバーナ１１あるいは高温ガス発生装置１０全体の変形や破損が生じるのを防止できるとともに、熱応力が繰り返し印加されることによって疲労破壊が生じるのを最小限に抑制でき、高寿命化を図ることが可能になる。
なお、図示例においては、冷却ジャケット１８を、バーナ１１から予熱室１７までカバーできるように設けているが、これには限定されない。例えば、冷却ジャケット１８を、バーナ１１のみを冷却する構成としたうえで、予熱室１７については、円筒管１７Ａの内壁を耐火物で保護する構成を採用してもよい。
また、図２中においては詳細な図示を省略しているが、高温ガス発生装置１０のバーナ１１に備えられる第１支燃性ガス流路１３及び第２支燃性ガス流路１４には、それぞれ、同一の供給管から支燃性ガスＧ２を供給する構成としてもよいし、あるいは、別個の供給源から、それぞれ異なる供給管によって供給する構成としても構わない。
温度計４は、電気炉２内の温度を測定するとともに、その測定値を、詳細を後述する制御盤６を介して流量制御ユニット５に送信するものである。
図１中に示すように、温度計４は、電気炉２の炉壁２Ａにおいて、酸素バーナ・ランス３が挿通設置される貫通孔２１、及び、二次燃焼ランス３０が挿通設置される支燃性ガス供給孔２２よりも上方に貫通して設けられる温度測定用孔２４に挿通設置される。
温度計４としては、特に限定されず、従来からこの分野で用いられている温度計を何ら制限無く用いることができ、例えば、６００℃〜２０００℃程度の温度域が測定でき、且つ、耐熱性の高いものを好適に用いることができる。このような温度計４としては、例えば、熱電対等からなるものや、放射温度計、赤外線サーモグラフィ（サーモビューア）、又は二色温度計等が挙げられる。
また、温度計４から外部に向けて測定値のデータを送信する方式についても特に限定されず、制御盤６に測定値を送信可能な方式であれば、何れの方法を用いたものであっても構わない。
また、温度計４の設置位置としても、図示例のような炉壁２Ａに設けられた温度測定用孔２４に設置されることには限定されず、電気炉２内の温度を測定可能な場所であれば、他の場所であっても構わない。例えば、詳細を後述する排ガス排出経路（図３中の符号９０を参照）に温度計を設け、この温度計に基づいて電気炉２内の温度を推測・把握できる構成を採用してもよい。
流量制御ユニット５は、酸素バーナ・ランス３、高温ガス発生装置１０、及び電気炉２内に供給する各ガスや炭素源Ｃ等の供給量を制御するものである。即ち、流量制御ユニット５は、温度計４によって測定された電気炉２内の温度測定値に基づく制御信号を制御盤６から受信し、酸素バーナ・ランス３への支燃性ガス（高温支燃性ガスＧ５）及び燃料ガスＧ１の供給量を制御するとともに、高温ガス発生装置１０への燃料ガスＧ１、支燃性ガスＧ２及び被加熱用ガスＧ４の供給量を制御する。また、流量制御ユニット５は、温度計４による温度の測定値に基づき、二次燃焼ランス３０から電気炉２内に供給する二次燃焼用の支燃性ガスＧ２の供給量、並びに、炭素ランス８から電気炉２内に供給する炭素源Ｃの供給量を制御することができる。
さらに、流量制御ユニット５は、必要に応じて、酸素バーナ・ランス３の後端側に設けられる図視略の放射温度計によって得られる、電気炉２内に収容された冷鉄源の温度の測定値に基づき、上記の燃料ガスＧ１、支燃性ガスＧ２、被加熱用ガスＧ４、並びに炭素源Ｃの供給量を制御することも可能である。
また、流量制御ユニット５には、支燃性ガスＧ２及び被加熱用ガスＧ４として酸素ガスを供給するための酸素供給源５Ａ、燃料ガスＧ１を供給するための燃料供給源５Ｂ、並びに、電気炉２内に炭材（炭素源）を供給するための炭素供給源５Ｃが、それぞれ接続されている。
制御盤６は、上記のように、温度計４と接続され、温度計４で測定された電気炉２内の温度の測定値に基づき、制御信号を流量制御ユニット５に送信する。
制御盤６としては、従来からこの分野で用いられている制御装置を何ら制限無く採用できる。
本実施形態の溶解・精錬炉１によれば、上記のように、酸素バーナ・ランス３の支燃性ガス供給管３１に高温ガス発生装置１０が設けられた構成を採用することで、高温ガス発生装置１０内で加熱された高温支燃性ガスＧ５を、酸素バーナ・ランス３に供給される支燃性ガスとして供することができる。より具体的には、高温ガス発生装置１０内において、高温ガスＧ３によって被加熱用ガスＧ４が加熱されて高温支燃性ガスＧ５が生成され、この高温支燃性ガスＧ５が酸素バーナ・ランス３に供給されることで、酸素バーナ・ランス３から電気炉内２に向けて温度の高い炎を発生させることができる。これにより、電気炉２内への支燃性ガスの供給量を増加させることなく、電気炉２内に収容された冷鉄源を効率的に加熱し、溶解・精錬できるので、支燃性ガスの供給過多による原料の酸化を招くことなく、原料の加熱効率が高められる。従って、原料溶解に必要な電力使用量を低減でき、エネルギー効率が高められるとともに、溶解・精錬時間を短縮できることから、生産性向上や省コスト化を図ることが可能になる。
また、本実施形態によれば、酸素バーナ・ランス３に、高温ガス発生装置１０で生成した高温支燃性ガスＧ５を導入できることで、例えば、炉内の状況に応じて、酸素ランス・バーナの運転モードを複数で切り替え、燃焼状態を調整することが可能になる。これにより、より効率的に冷鉄源を加熱して溶解・精錬することが可能になる。
また、本実施形態では、高温ガス発生装置１０を、内部に設けられたバーナ１１によって発生させる高温の燃焼ガス（高温ガスＧ３）と被加熱用ガスＧ４（支燃性ガス）とを混合することにより、高温支燃性ガスＧ５を生成する機構としたうえで、高温ガス発生装置１０に供給する燃料ガスＧ１、支燃性ガスＧ２、及び被加熱用ガスＧ４の流量を、流量制御ユニット５によって調整する構成を採用している。これにより、電気炉２内の温度状況等に応じて酸素バーナ・ランス３の運転条件を調整する際に、高温ガス発生装置１０に供給する各種ガスの流量を調整することにより、生成する高温支燃性ガスＧ５の温度を制御することが可能である。
なお、本実施形態の溶解・精錬炉１において、高温ガス発生装置１０に備えられるバーナ１１を着火させる方法としては、特に限定されない。例えば、高温ガス発生装置１０のバーナ１１に図視略の点火プラグを設け、この点火プラグに通電することで、予備用のバーナの先端からバーナ１１の燃焼室１５に向けて火花を放たせて着火する方法を採用できる。あるいは、高温ガス発生装置１０の内部に図視略のパイロットバーナを挿入し、図視略の点火プラグに通電することでパイロットバーナに着火し、このパイロットバーナからバーナ１１に着火する方法も採用できる。
また、本実施形態の溶解・精錬炉１に備えられる高温ガス発生装置１０は、電気炉２の炉壁２Ａに取り付けられる酸素バーナ・ランス３に炉外から接続するものなので、酸素バーナ・ランス３における着火前に高温雰囲気に曝されることがない。これにより、酸素バーナ・ランス３に、最適な温度条件に調整された高温支燃性ガスＧ５を供給することが可能となる。
また、本実施形態の溶解・精錬炉は、図１に示した溶解・精錬炉１の構成には限定されない。例えば、図３に示す溶解・精錬炉１Ａのように、さらに、電気炉２内から排ガスＧ６を排出する排ガス排出経路９０と、この排ガス排出経路９０に設けられ、排ガスＧ６中に含まれる成分の濃度及び排ガスＧ６の流量の何れか一方又は両方を測定する排ガス分析装置９１を備えた構成を採用することがより好ましい。図３に示す例においては、排ガス排出経路９０における排ガス分析装置９１よりも下流側に、さらに排ガス温度計９２が備えられている。
また、図３に示す溶解・精錬炉１Ａにおいては、排ガス排出経路９０に排ガス温度計９２が設けられていることに伴い、電気炉２の炉壁２Ａには温度計が設けられておらず、排ガス温度計９２が制御盤６を介して流量制御ユニット５と電気的に接続されている点で、図１に示す溶解・精錬炉１とは異なる。
図３に示す例のように、排ガス排出経路９０及び排ガス分析装置９１を備えた構成を採用した場合、流量制御ユニット５は、排ガス温度計９２から排ガス温度の測定値を受信するとともに、排ガス分析装置９１から排ガスＧ６の成分濃度及び流量の測定値を受信する。そして、流量制御ユニット５は、これら各受信データを解析して、酸素バーナ・ランス３への支燃性ガス（高温支燃性ガスＧ５）及び燃料ガスＧ１の供給量、高温ガス発生装置１０への燃料ガスＧ１、支燃性ガスＧ２及び被加熱用ガスＧ４の供給量、並びに、電気炉２内への支燃性ガスＧ２及び炭素源Ｃの供給量を制御する制御信号を発信する制御装置を内部に備える。
ここで、電気炉２から発生する排ガスＧ６にはダストが多く含まれるため、排ガス分析においてはダストに対する前処理が重要となる。このため、詳細な図示は省略するが、排ガス分析装置９１の一次側には、排ガスＧ６中のダストを除去するフィルターユニット、排ガスを吸引するためのサンプリングユニットが設けられていることが好ましい。また、排ガス分析装置９１は、制御盤６を介して流量制御ユニット５と電気的に接続されており、排ガスＧ６の分析結果（成分濃度及び流量）の記録を流量制御ユニット５に向けて送信可能に構成されている。
排ガス分析装置９１は、排ガス排出経路９０内に露出するように、排ガスサンプリングのためのプローブ９１Ａを備えている。具体的には、図３中においては詳細な図示を省略するが、プローブ９１Ａは、ＣＯ，ＣＯ２，Ｈ２，Ｏ２，Ｈ２Ｏ，Ｎ２等の排ガスＧ６の成分分析のための排ガスサンプリング管と、排ガス流量を測定するためのピトー管とから構成される。プローブ９１Ａは、電気炉２の操業中は連続的に排ガスＧ６を吸引するが、排ガスＧ６中のダストによる閉塞を防ぐため、図視略のパージユニットによって定期的にパージされる。また、プローブ９１Ａは、高温の排ガスＧ６中に挿入されるため、耐熱性の高い合金やセラミックスから構成されるが、高温酸化による損耗や、熱衝撃による破損等を考慮した場合、還流式の水冷ジャケットを備えていることがより好ましい。
図３に示す例の溶解・精錬炉１Ａによれば、上記の排ガス排出経路９０及び排ガス分析装置９１、さらには排ガス温度計９２を備えることで、電気炉２内の状況をより詳細に把握することが可能になる。即ち、排ガスＧ６の温度、排ガスＧ６の成分濃度及び流量により、電気炉２内の状況を詳細に把握できるので、これら各測定値に基づいて、酸素バーナ・ランス３に供給するに供給する各ガス、及び、高温ガス発生装置１０に供給する各ガスの流量を制御するとともに、電気炉２内への支燃性ガス及び炭素源Ｃの供給量を制御することで、電気炉２内の状況に応じて、より効率的に冷鉄源を溶解・精錬できる。
具体的には、例えば、排ガスＧ６中にＨ２等の可燃性ガスが多く含まれている場合には、高温ガス発生装置１０に供給する、酸素を含む支燃性ガスからなる被加熱用酸素ガスＧ３を増量し、電気炉２内に供給する高温支燃性ガスＧ５を増量することで、上記の可燃性ガスを最適に燃焼させることができ、冷鉄源の加熱効率の向上に寄与する。
一方、排ガスＧ６中におけるＨ２等の可燃性ガスが少ない場合には、酸素が多すぎると過酸化状態となり、溶鋼の成分調整に時間を要するおそれがあるので、例えば、高温ガス発生装置１０に供給する被加熱用酸素ガスＧ３の流量を制限することで電気炉２内に供給する高温支燃性ガスＧ５の流量を制限する。
また、排ガスＧ６中におけるＨ２等の可燃性ガスが少ない場合において、冷鉄源の加熱溶解をさらに促進したい場合は、高温ガス発生装置１０で生成させる高温支燃性ガスＧ５の温度をさらに上昇させて酸素バーナ・ランス３に供給することで、酸素量を増やすことなく冷鉄源の加熱溶解を促進できる。
＜溶解・精錬炉の操業方法＞
以下に、本実施形態の溶解・精錬炉の操業方法について詳細に説明する。
本実施形態の溶解・精錬炉の操業方法（以下、単に「操業方法」と称する場合がある。）は、例えば、上記構成とされた本実施形態の溶解・精錬炉１，１Ａを用いることが可能な方法であり、酸素バーナ・ランス３を用いて、酸素を含む支燃性ガスＧ２と燃料ガスＧ１とを電気炉２内の冷鉄源に向けて噴出させ、冷鉄源を溶解・精錬する方法である。
即ち、本実施形態の操業方法は、例えば、図１に示す溶解・精錬炉１を用い、酸素バーナ・ランス３に供給する支燃性ガスを、酸素バーナ・ランス３における第１支燃性ガス流路１３に設けられた高温ガス発生装置１０によって高温に加熱して高温支燃性ガスＧ５とし、電気炉２内の冷鉄源に向けて噴出させ、電気炉２内の温度の測定値に基づいて、酸素バーナ・ランス３への支燃性ガス（高温支燃性ガスＧ５）及び燃料ガスＧ１の供給量を制御するとともに、酸素バーナ・ランス３の燃焼を開始又は停止する方法である。
具体的には、先ず、原料となる冷鉄源が電気炉２内に収容された際に、温度計４によって電気炉２内の温度を測定する。このとき、制御盤６が、電気炉２内の温度は「低い」と判断することで、その信号を流量制御ユニット５に送信し、流量制御ユニット５は、酸素バーナ・ランス３の運転（燃焼）を開始する。
また、排ガス分析装置９１により、電気炉２内で発生する排ガスＧ６の流量及び排ガスＧ６中に含まれる未燃焼ガスの濃度を測定し、未燃焼ガスを燃焼させるのに必要な酸素を含む支燃性ガスＧ２を、支燃性ガス供給孔２２に設置された二次燃焼ランス３０から電気炉２内に向けて供給する。これにより、排ガスＧ６中に含まれる未燃焼ガスを燃焼させ、冷鉄源を加熱することができる。
なお、電気炉２内に導入する支燃性ガスＧ２の流量は、未燃焼ガスの発生量に対応するように制御することで、燃焼に必要な量に対して過不足なく供給することが可能になる。
また、流量制御ユニット５は、温度計４による炉内温度の測定値に基づいて冷鉄源の溶解状況を把握し、電気炉２における電気加熱で不足する熱量を補うため、酸素を含む被加熱用ガスＧ４を高温ガス発生装置１０によって高温に加熱して高温支燃性ガスＧ５とし、酸素バーナ・ランス３に供給する。
この際、特に、排ガスＧ６中におけるＨ２等の可燃性ガスが少ない場合には、高温ガス発生装置１０に供給する燃料ガスＧ１及び支燃性ガスＧ２を増量させ、高温ガス発生装置１０で生成させる高温支燃性ガスＧ５の温度をさらに上昇させて酸素バーナ・ランス３に供給することで、酸素量を増やすことなく冷鉄源の加熱溶解を促進できる。
次に、投入した冷鉄源が溶解すると、温度計４から送信される炉内温度の測定値に基づき、制御盤６において電気炉２内の炉内温度が「高い」と判断され、その信号が流量制御ユニット５に送信されることで、酸素バーナ・ランス３の運転（燃焼）を停止する。
この際、溶鋼中のカーボンを除去するため、例えば、酸素バーナ・ランス３から酸素を溶鋼に吹き込むことで脱炭処理を実施することも可能である。これと同時に、流量制御ユニット５が、炭素ランス８から電気炉２内に炭素源Ｃを供給する制御を行うことにより、スラグフォーミング状態を作り出すこともできる。
本実施形態の操業方法によれば、上記のように、電気炉２内の温度の測定値に基づいて流量制御ユニット５が解析を実施し、酸素バーナ・ランス３への支燃性ガス（高温支燃性ガスＧ５）及び燃料ガスＧ１の供給量、高温ガス発生装置１０への燃料ガスＧ１、支燃性ガスＧ２及び被加熱用ガスＧ４の供給量、並びに、電気炉２内への支燃性ガスＧ２及び炭素源Ｃの供給量を制御するとともに、燃焼の開始又は停止を行う。これにより、電気炉２内の状況に応じて運転（操業）パターンを変更することで、より効率的に冷鉄源を溶解・精錬できる。
なお、本実施形態の溶解・精錬炉の操業方法は、図１に示す溶解・精錬炉１を用いた方法には限定されず、例えば、上述したような、図３に示す溶解・精錬炉１Ａを用いた方法を採用することも可能である。
即ち、本実施形態の操業方法は、電気炉２内から排出される排ガスＧ６の温度の測定値、排ガスＧ６中に含まれる成分濃度、及び排ガスＧ６の流量を測定し、これら各測定値に基づいて、酸素バーナ・ランス３への支燃性ガス（高温支燃性ガスＧ５）及び燃料ガスＧ１の供給量、高温ガス発生装置１０への燃料ガスＧ１、支燃性ガスＧ２及び被加熱用ガスＧ４の供給量を制御する方法とすることができる。また、本実施形態の操業方法においては、さらに、電気炉２内への支燃性ガスＧ２及び炭素源Ｃの供給量を制御する方法とすることもできる。
溶解・精錬炉１Ａを用いた操業方法によれば、上記のように、電気炉２内から排出される排ガスＧ６の温度、排ガスＧ６の成分濃度及び流量に基づいて、流量制御ユニット５が解析を実施することで、電気炉２内の状況を詳細に把握できる。この解析結果に基づき、流量制御ユニット５が、酸素バーナ・ランス３への支燃性ガス（高温支燃性ガスＧ５）及び燃料ガスＧ１の供給量、高温ガス発生装置１０への燃料ガスＧ１、支燃性ガスＧ２及び被加熱用ガスＧ４の供給量、並びに、電気炉２内への支燃性ガスＧ２及び炭素源Ｃの供給量を制御するとともに、燃焼の開始又は停止を行う。これにより、上記同様、電気炉２内の状況に応じて運転（操業）パターンを変更することで、より効率的に冷鉄源を溶解・精錬できる。
なお、本実施形態の溶解・精錬炉の操業方法における酸素バーナ・ランス３の運転パターンとしては、以下の（１）〜（４）に示す各パターン等が挙げられ、多様なパターンで制御することが可能である。
（１）常温の支燃性ガスと燃料ガスＧ１によって火炎を形成し、火炎により電気炉２内を加熱するパターン。
（２）常温の支燃性ガスを電気炉２内に噴出するパターン。
（３）高温支燃性ガスＧ５を噴出させることで常温時よりも高速で噴出するパターン。
（４）高温支燃性ガスＧ５と燃料ガスＧ１によって火炎を形成し、冷鉄源に対して最大限にエネルギーを供給するパターン。
上記の各パターンのうち、（１）は、酸素バーナ・ランス３を通常の酸素バーナとして使用するパターンであり、（２）は、酸素バーナ・ランス３を通常の酸素ランスとして使用するパターンである。例えば、溶鋼の原料である冷鉄源が未溶解のときには、酸素バーナ・ランス３が酸素バーナとして機能することで冷鉄源の溶解を促進し、冷鉄源が溶解した後には、酸素バーナ・ランス３が酸素ランスとして機能することで、溶鋼を攪拌させながら酸素を導入し、成分調整を行うことができる。
また、冷鉄源に対する加熱力を高めたい場合には、上記の（３）に示したパターンのように、酸素バーナ・ランス３を高速の高温酸素ランスとして用い、高温ガス発生装置１０で加熱された支燃性ガスである高温支燃性ガスＧ５を、電気炉２内に高速で吹き込む。
さらに、冷鉄源が未溶解である場合に、加熱・溶解能力を高めたい場合には、上記の（４）に示したパターンのように、酸素バーナ・ランス３を高速の高温酸素バーナとして用い、より強力な火炎を電気炉２内に導入する。
電気炉２内の状況は、いろいろな条件によって大きく変化することが多いため、上記（１）〜（４）に示したような複数の運転パターンを有することで、制御の幅がより広くなり、効率性に優れた炉の操業に繋がる。
高温支燃性ガスＧ５を用いて酸素バーナ・ランス３を運転した場合、従来のような常温の支燃性ガスを用いて酸素バーナ・ランスを運転した場合と比較して、冷鉄源の加熱、溶解がより促進される一方、酸素自体の供給量は増加しないので、溶鋼が過酸化するのを抑制することが可能になる。
このような作用が得られるメカニズムは明らかではないが、酸素を含む支燃性ガス（被加熱用ガス）を高温に加熱して高温支燃性ガスとすることで、この高温支燃性ガスの酸素バーナ・ランス３からの噴出速度が高められることにより、冷鉄源に対するガスの貫通力が高まるためと考えられる。
また、高温支燃性ガスに含まれる酸素の顕熱分のエネルギーを冷鉄源に投入することになるので、この点も冷鉄源の加熱効率向上に寄与しているものと考えられる。
＜作用効果＞
以上説明したように、本実施形態の溶解・精錬炉１，１Ａによれば、酸素バーナ・ランス３に備えられる支燃性ガス流路管５３に高温ガス発生装置１０が設けられた構成を採用することで、電気炉２内に供給される支燃性ガス（被加熱用ガスＧ４）が、高温ガスＧ３によって加熱された高温支燃性ガスＧ５となる。このように、高温ガス発生装置１０によって加熱された高温支燃性ガスＧ５を電気炉２内に供給することで、支燃性ガス（酸素）の供給量を増加させることなく、冷鉄源を効率的に加熱して溶解・精錬することができる。
従って、原料の酸化防止と、原料の加熱効率を高めることとを両立できるので、原料溶解に必要な電力使用量を低減しながら、溶解・精錬時間を短縮でき、生産性向上や省コスト化を図ることが可能になる。
また、本実施形態の溶解・精錬炉１の操業方法によれば、被加熱用ガスＧ４を高温に加熱して高温支燃性ガスＧ５とし、電気炉２内の冷鉄源に向けて噴出させて溶解・精錬して、電気炉２内の温度の測定値に基づいて、酸素バーナ・ランス３への高温支燃性ガスＧ５及び燃料ガスＧ１の供給量を制御するとともに、酸素バーナ・ランス３の燃焼を開始又は停止する方法を採用している。これにより、酸素を含む支燃性ガスの供給量を増加させることなく、冷鉄源を効率的に加熱して溶解・精錬することができる。また、電気炉２内の温度の測定値に基づいて、高温支燃性ガスＧ５及び燃料ガスＧ１の供給量の制御や、燃焼の開始又は停止を行うことで、電気炉２内の状況に応じて、より効率的に冷鉄源を溶解・精錬できる。
さらに、本実施形態の溶解・精錬炉１Ａの操業方法によれば、支燃性ガス（被加熱用ガスＧ４）を高温に加熱して高温支燃性ガスＧ５とし、電気炉２内の冷鉄源に向けて噴出させて溶解・精錬して、電気炉２内から排出される排ガスＧ６の温度の測定値、排ガスＧ６中に含まれる成分濃度、及び排ガスＧ６の流量に基づいて、酸素バーナ・ランス３への高温支燃性ガスＧ５及び燃料ガスＧ１の供給量、高温ガス発生装置１０への燃料ガスＧ１、支燃性ガスＧ２及び被加熱用ガスＧ４の供給量を制御するとともに、酸素バーナ・ランス３の燃焼を開始又は停止する方法を採用している。このような操業方法を採用した場合においても、酸素を含む支燃性ガスの供給量を増加させることなく、冷鉄源を効率的に加熱して溶解・精錬することができる。
従って、本実施形態の溶解・精錬炉１，１Ａの操業方法によれば、上記同様、原料の酸化防止と、原料の加熱効率を高めることとを両立できるので、原料溶解に必要な電力使用量を低減しながら、溶解・精錬時間を短縮でき、生産性向上や省コスト化を図ることが可能になる。
＜本発明の他の形態＞
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は上記のような特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
例えば、図１に示す溶解・精錬炉１、及び、図３に示す溶解・精錬炉１Ａにおいては、酸素バーナ・ランス３を挿通設置する貫通孔２１の上方に、支燃性ガス供給孔２２が１箇所にだけ設けられた構成とされているが、これには限定されず、例えば、支燃性ガス供給孔２２が複数設けられた構成を採用してもよい。
以下、実施例により、本発明に係る溶解・精錬炉及び溶解・精錬炉の操業方法についてさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本実施例においては、図１に示すような溶解・精錬炉１を準備して実験を行った。即ち、本実施例においては、酸素バーナ・ランス３に対して、酸素からなる高温支燃性ガスＧ５を供給した場合の効果として、電気炉２内に収容した鉄板を加熱して溶解するまでの時間を確認した。
本実施例では、酸素バーナ・ランスとして、常温用のノズルＡ、及び、高温用であるノズルＢ（酸素バーナ・ランス３）を用い、これらを用いて鉄板を加熱して溶解するまでの時間を比較し、結果を図４のグラフに示した。
この際、支燃性ガスとして純酸素を用い、ノズルＡに対しては支燃性ガスを常温のままで供給し、ノズルＢに対しては、高温ガス発生装置により、支燃性ガスを５００℃に加熱した高温支燃性ガスとして供給した。
また、支燃性ガスの流量は、何れも２００Ｎｍ３／ｈとし、噴出速度はマッハ２．０とした。
また、各ノズル（酸素バーナ・ランス）に供給する燃料ガスとして天然ガスを用い、流量は何れも４５Ｎｍ３／ｈとした。
また、加熱溶解させる鉄板として、厚さが３．２ｍｍのＳＳ４００を用いた。
図４は、上記のノズルＡ及びノズルＢを用い、それぞれ鉄板を加熱、溶解したときの、ノズル先端からの距離｛Ｌ／Ｄ｝（ｍｍ）と、鉄板の溶融時間（ｓ）との関係を示すグラフである。ここで、図４中のノズル先端からの距離｛Ｌ／Ｄ｝（ｍｍ）は、実際のノズル先端からの距離Ｌ（ｍｍ）を、ノズルの内径Ｄ（ｍｍ）で除したもので表している。
図４のグラフ中に示すように、高温に加熱した支燃性ガスを用いることで、鉄板の溶解時間が大幅に短縮されることがわかる。
本発明の冷鉄源の溶解・精錬炉は、原料の酸化を招くことなく、原料の加熱効率が高められ、原料溶解に必要な電力使用量を低減できるとともに、溶解・精錬時間を短縮でき、生産性向上や省コスト化を図ることが可能なものである。従って、本発明の冷鉄源の溶解・精錬炉及び溶解・精錬炉の操業方法は、例えば、製鋼分野における電気炉を用いたプロセスにおいて、鉄屑等の冷鉄源からなる原料を電気炉内で加熱して溶解・精錬する用途で非常に好適である。
１，１Ａ…溶解・精錬炉
２…電気炉
２Ａ…炉壁
２１…貫通孔
２２…支燃性ガス供給孔
２３…炭素源供給孔
２４…温度測定用孔
３…酸素バーナ・ランス
３１…支燃性ガス供給管
３２…燃料ガス供給管
３０…酸素ランス
４…温度計
５…流量制御ユニット
５Ａ…酸素供給源
５Ｂ…燃料供給源
５Ｃ…炭素供給源
５１…燃料流路管
５３…支燃性ガス流路管
６…制御盤
７…電極
８…炭素ランス
９０…排ガス排出経路
９１…排ガス分析装置
９１Ａ…プローブ９１Ａ
９２…排ガス温度計
１０…高温ガス発生装置
１１…バーナ
１１ａ…先端
１２…燃料流路
１３…第１支燃性ガス流路
１４…第２支燃性ガス流路
１５…燃焼室
１５ａ…底部
１５ｂ…側壁
１６…被加熱用ガス流路
１７…予熱室
１７Ａ…円筒管
１７ａ…先端
１８…冷却ジャケット
１８ａ…冷却水流路
１８ｂ…入口管
１８ｃ…出口管
Ｊ…中心軸
Ｗ…冷却水
Ｇ１…燃料ガス
Ｇ２…支燃性ガス
Ｇ３…高温ガス
Ｇ４…被加熱用ガス
Ｇ５…高温支燃性ガス
Ｇ６…排ガス

Claims (9)

  1. 炉内の冷鉄源に向けて、酸素を含む支燃性ガスと燃料ガスとを噴出させる酸素バーナ・ランスを備える溶解・精錬炉であって、
    炉壁を貫通するように設けられた貫通孔と、
    前記貫通孔に設けられた１以上の酸素バーナ・ランスと、を備え、
    前記酸素バーナ・ランスが、前記炉内に連通する開口を有する、支燃性ガス供給管、及び、燃料ガス供給管を各々１以上で有し、
    前記支燃性ガス供給管の何れか１以上に高温ガス発生装置が設けられた、熔解・精錬炉。
  2. 前記高温ガス発生装置は、高温ガスと被加熱用ガスとを混合して高温支燃性ガスを生成し、該高温支燃性ガスを前記酸素バーナ・ランスに支燃性ガスとして供給する装置であり、前記高温ガスを発生させるバーナと、該バーナの下流側に設けられ、前記高温ガスと前記被加熱用ガスとを混合する予熱室とを備え、
    前記バーナは、
    燃料ガスと支燃性ガスとで火炎を形成する燃焼室と、
    前記燃焼室に前記燃料ガスを供給する燃料流路と、
    前記燃焼室に前記支燃性ガスを供給する支燃性ガス流路と、
    前記予熱室に連通し、該予熱室に向けて被加熱用ガスを供給する被加熱用ガス流路と、を有してなる、請求項１に記載の溶解・精錬炉。
  3. 前記高温ガス発生装置は、さらに、前記バーナ、あるいは、前記バーナ及び前記予熱室の両方を冷却する冷却ジャケットを備える、請求項１又は請求項２に記載の溶解・精錬炉。
  4. さらに、前記炉内の温度を測定する温度計と、
    前記温度計と電気的に接続され、前記温度計によって測定された炉内温度に基づき、前記酸素バーナ・ランスへの前記支燃性ガス及び前記燃料ガスの供給量を制御するとともに、前記高温ガス発生装置への前記燃料ガス、前記支燃性ガス及び前記被加熱用ガスの供給量を制御する流量制御ユニットを備える、請求項２又は請求項３に記載の溶解・精錬炉。
  5. さらに、前記炉内から排ガスを排出する排ガス排出経路と、
    前記排ガス排出経路に設けられ、前記排ガス中に含まれる成分の濃度及び前記排ガスの流量の何れか一方又は両方を測定する排ガス分析装置と、
    前記排ガス排出経路における前記排ガス分析装置よりも下流側に設けられ、前記排ガスの温度を測定する排ガス温度計と、
    前記排ガス温度計から排ガス温度の測定値を受信するとともに、前記排ガス分析装置から前記排ガスの成分濃度及び流量の測定値を受信し、これらを解析して、前記酸素バーナ・ランスへの前記支燃性ガス及び前記燃料ガスの供給量、前記高温ガス発生装置への前記燃料ガス、前記支燃性ガス及び前記被加熱用ガスの供給量を制御する流量制御ユニットを備える、請求項２又は請求項３に記載の溶解・精錬炉。
  6. 前記支燃性ガスが酸素ガス又は酸素富加空気である、請求項１〜請求項５の何れか一項に記載の溶解・精錬炉。
  7. 前記高温ガス発生装置に供給される前記被加熱用ガスが酸素ガスである、請求項２〜請求項６の何れか一項に記載の溶解・精錬炉。
  8. 酸素バーナ・ランスを用いて、酸素を含む支燃性ガスと燃料ガスとを炉内の冷鉄源に向けて噴出させ、前記冷鉄源を溶解・精錬する炉の操業方法であって、
    前記支燃性ガスを、前記酸素バーナ・ランスにおける支燃性ガス供給管に設けられた高温ガス発生装置によって高温に加熱して高温支燃性ガスとし、該高温支燃性ガスを支燃性ガスとして前記炉内の冷鉄源に向けて噴出させ、
    前記炉内の温度の測定値に基づいて、前記酸素バーナ・ランスへの前記支燃性ガス及び前記燃料ガスの供給量を制御するとともに、前記酸素バーナ・ランスの燃焼を開始又は停止する、溶解・精錬炉の操業方法。
  9. 酸素バーナ・ランスを用いて、酸素を含む支燃性ガスと燃料ガスとを炉内の冷鉄源に向けて噴出させ、前記冷鉄源を溶解・精錬する炉の操業方法であって、
    前記支燃性ガスを、前記酸素バーナ・ランスにおける支燃性ガス供給管に設けられた高温ガス発生装置によって高温に加熱して高温支燃性ガスとし、該高温支燃性ガスを支燃性ガスとして前記炉内の冷鉄源に向けて噴出させ、
    前記炉内から排出される排ガスの温度の測定値、前記排ガス中に含まれる成分濃度、及び前記排ガスの流量に基づいて、前記酸素バーナ・ランスへの前記支燃性ガス及び前記燃料ガスの供給量、前記高温ガス発生装置への前記燃料ガス、前記支燃性ガス及び前記被加熱用ガスの供給量を制御するとともに、前記酸素バーナ・ランスの燃焼を開始又は停止する、溶解・精錬炉の操業方法。
JP2020078412A 2020-04-27 2020-04-27 冷鉄源の溶解・精錬炉、及び溶解・精錬炉の操業方法 Active JP7116119B2 (ja)

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