JP3096036B1 - 金属精錬炉 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 電気炉的な使用と転炉的な使用とを簡単に切
り換えることができ、しかも排出ガスの取扱いに関して
も好ましい金属精錬炉を提供する。 【解決手段】 電気炉として使用され得る金属精錬炉１
に近接した部分に、昇降可能な電極１０、およびそれを
支持して炉体上部とその側方との各位置間で移動させる
第一移動手段１５を設ける。一方、同じ炉体に近接した
他の部分に、ガス排出用の短煙道２０、およびそれを支
持して炉体上部とその側方との各位置間で移動させる第
二移動手段２５を設ける。そして、上記の短煙道２０が
炉体上部に移動したときその短煙道２０の下流端部が接
近する位置に、当該短煙道２０と分離・接続が自在であ
りガス排出の可能な煙道３０を固定配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】請求項に係る発明は、電気炉
（アーク炉）としての機能を有しながらも内部で金属の
精錬を行うことができる金属精錬炉に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】電気炉は、スクラップ（屑鉄）を主な原
料とし、それを溶解して溶融金属を得る金属製造炉であ
る。電気炉において近年では、スクラップ中の不純物を
希釈化して製品の付加価値を上げる目的から、還元鉄や
アイアンカーバイド、または溶融銑鉄などが炉内に装入
されることも行われ始めている。しかし、還元鉄やアイ
アンカーバイドまたは溶融銑鉄中に含まれる炭素分を除
去して良質の鋼を得るためには、転炉製鋼法と同様に酸
素を吹き込む（酸素吹錬する）ことにより溶融金属を精
錬する必要がある。

【０００３】そのような要請に応えようとする技術は、
特開平４−２３５２０９号公報に記載されている。すな
わち図６のように、製鋼炉の炉体を上下に分割可能にし
ておき、共通部分とする下部部分１Ａに対して、二種類
の上部部分１Ｂ・１Ｃのうちいずれかを取り付けるもの
である。図６（ａ）は、吹錬用のランス７Ｂを有する転
炉型の上部部分１Ｂを装着して炉体を転炉と同様に使用
する形態を示し、同（ｂ）は、電極１０Ｃを有する電気
炉型の上部部分１Ｃを取り付けて炉体を電気炉として使
用する形態を示している。図中の符号１Ａａは炉体の支
持軸、符号１Ａｂは炉底吹込みガス用の配管である。

【０００４】このような製鋼炉なら、図６（ｂ）に示す
電気炉のような形態でスクラップ等を溶解することがで
きるうえ、同（ａ）に示す転炉のような形態で酸素を吹
き込んで溶融金属を精錬することも可能である。そのた
め、原料の価格差やエネルギー事情等に応じ上記二種類
のうちのいずれかの形態を選択して、経済的に有利に溶
融金属を得ることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図６に示す製鋼炉に
は、しかしつぎのような課題が存在する。すなわち、イ ) 炉体の下部部分１Ａに対して上部部分１Ｂ・１Ｃを
付け換えることが必ずしも容易ではない。上部部分１Ｂ
・１Ｃはいずれもかなりの重量を有しているため、下部
部分１Ａに対してそれらを移動することも、取り付け・
取り外しをすることも簡単には行えないからである。取
り付けた際には、接合部（下部部分１Ａの上端）におけ
る耐火物の補修など仕舞作業にも相当の手間がかかるの
で、上部部分Ｂ・Ｃの付け換えは短時間には行えない。

【０００６】ロ) 電極１０Ｃやランス７Ｂを適宜に切り
換えて使用することも、容易には行えない。電極１０Ｃ
やランス７Ｂも重量物であって容易に移動できるもので
ないにもかかわらず、炉体の上部部分１Ｂまたは１Ｃに
対してそれらを簡単に切り換えるための手段が備わって
いないからである。

【０００７】ハ) 図６（ａ）の状態でランス７Ｂを使用
して酸素吹錬を行う際、多量のガスが発生して炉体外
（工場内）へ漏れてしまう。電極１０Ｃの使用の際には
使用しない（発生ガスが少ないため使用されない）排出
ガス用の煙道（すなわちフードやダクト）を、上部部分
１Ｂとともにランス７Ｂを使用する際にのみうまく切り
換えて使用するという技術的手段が、やはり備わってい
ないからである。

【０００８】請求項の発明は、上記のような課題を解決
するために、電気炉的な使用と転炉的な使用とを簡単に
切り換えることができ、しかも排出ガスの取扱いに関し
ても好ましい金属精錬炉を提供しようとするものであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の金属精
錬炉は、 ・ 電気炉（アーク炉）として使用され得る一つの炉体
に近接した部分に、昇降可能な電極、およびそれを支持
して炉体上部とその側方との各位置間で水平に旋回移動
させる第一移動手段を設ける一方、 ・ 同じ炉体に近接した他の部分に、ガス排出用の短煙
道であって傾斜部（短煙道の中心線が鉛直でない部分）
を含むもの、およびそれを支持して炉体上部とその側方
との各位置間で上記の傾斜部の中心線を含む鉛直面と直
角な方向に直線状に水平移動させる第二移動手段を設
け、 ・ 上記の短煙道が炉体上部に移動したときその短煙道
の下流端部（ガス排出方向に見て下流側の端部）が接近
する位置に、当該短煙道と分離・接続が自在でありガス
排出の可能な煙道を固定配置し、短煙道・煙道間の接続
部分を上記傾斜部（または屈曲部に続く傾斜部）のうち
に設け、その接続面を煙道の中心線と直角な一つの平面
内に形成した−ことを特徴とする。

【００１０】この金属精錬炉によると、上記した一つの
炉体に対して電極を挿入し使用することにより一般的な
電気炉（アーク炉）と同様の操業ができる一方、短煙道
を炉体上部に位置させてそれを下流側の煙道に接続する
ことにより、転炉のように溶融金属を精錬しながら発生
ガスを円滑に排出することができる。すなわち、まず短
煙道が炉体上部にないときには、空いた炉体上部に電極
を位置させ、その昇降機能によって電極を炉体内に入れ
たうえ、電極への通電を行って電気炉としての使用をす
る。また、電極が炉体上部にないときには、空いた炉体
上部に短煙道を位置させ、その下流端を煙道の上流端と
接続することにより、煙道を通じて炉内発生ガスを排出
できる状態にする。電気炉として使用され得る炉体には
溶解促進や成分調整等を目的とする酸素供給手段が付設
されているのが一般であるため、その手段により、また
は請求項２に述べるランスにより、溶融金属中に酸素を
吹き込んで当該金属の精錬を行うことができる。上記の
とおり炉体上部に短煙道を位置させた状態のこの金属精
錬炉では、その精錬の際に発生するガスを、上記の短煙
道および煙道を通して排出できるのである。

【００１１】炉体を電気炉的に使用するための電極は、
上記のとおり第一移動手段で支持されたうえ炉体上部と
その側方との間で同手段にて移動させられる。一方、転
炉的に使用するための短煙道は、上記のとおり第二移動
手段で支持されたうえ、やはり炉体上部とその側方との
間でその第二移動手段により移動させられる。つまりこ
の金属精錬炉では、電極や短煙道について、使用時およ
び不使用時の位置の切り換えを適切かつ容易に行うこと
ができる。電極を水平旋回させる上記の第一移動手段
は、炉体上部とその側方との間で電極を移動させるうえ
で極めて好適である。その理由はつぎのとおりである。
まず、この金属精錬炉における電極は、上記のように炉
体上部とその側方との間で移動するものでありながら
も、炉体付近にある電源から数ＭＷ程度以上の電力の供
給を受けねばならないため、相当容量をもつ導電材によ
って電源と接続される必要がある。その点、上記のとお
り水平旋回によって電極の移動を行うとすれば、移動す
る電極と電源との間の導電材による接続が容易である。
たとえば、可撓性のあるケーブルによって電源・電極間
を接続する場合には、旋回中心に近い位置にケーブルの
一端を設けることにより、必要なケーブル長を短くしな
がらも電極の円滑な移動を可能にできる。そのほか、旋
回移動する電極に対してなら、その旋回中心にピン結合
を含む電気継手を使用することにより、可撓ケーブルを
使わず金属棒（ブスバー）のみによって電源を接続する
ことも可能である。 また、上記した第二移動手段および
短煙道・煙道間の接続部分は、上述の短煙道を移動する
のに極めて好ましい。その理由は下記 イ )〜 ハ )のように説
明される。 イ ) 傾斜部を有する短煙道とその下流側の煙道との接続
部分は、その傾斜部のうちに設けられることが多いが、
傾斜部に接続部分が設けられるときも、鉛直部分に設け
られる場合と同様、短煙道・煙道間の接続面は、上記の
とおり煙道の中心線と直角な一つの平面内に形成するの
がよい。当該接続面を、傾斜した煙道の中心線と直角で
なく（たとえば水平に、または他の傾いた方向に）形成
したり、二以上の別の平面に分けて設けたりするより
も、中心線と直角にして一平面内に形成する方が、接続
面や継手類の形状が単純化してそれらの製作および操作
が容易になるからである。 ロ ) そのように短煙道・煙道間の接続面を傾斜部の中心
線と直角な平面（したがってやはり傾斜した平面）のう
ちに形成する場合、短煙道の移動方向によっては、固定
配置された煙道との接続が難しくなることがある。たと
えば、上記した電極と同様に短煙道を旋回移動するな
ら、移動させすぎた場合に短煙道の上部が煙道の下部に
当たりやすいため、接続部分に伸縮式の継手等を設けて
それを大幅に縮めておくか、または短煙道の旋回移動量
を精密に（つまり移動させすぎることがないように）制
御するかする必要がある。 ハ ) しかし、第二移動手段によって、傾斜部の中心線を
含む鉛直面と直角な方向に直線状に短煙道を水平移動さ
せるなら、短煙道・煙道間の接続部分にわずかな伸縮を
なす継手類を設けておくだけで、移動量をとくにコント
ロールしなくても（つまり一旦は移動させすぎても）短
煙道が煙道に当たることを防止できる。傾斜部の中心線
を含む鉛直面と直角な方向とは、上記 イ )によって通常は
接続面と平行な方向にほかならないので、その方向へ直
線状に短煙道を移動する限り、短煙道と煙道とが当たる
ことを容易に避けられるからである。 以上により、この
金属精錬炉では、電極および短煙道のそれぞれが第一・
第二の各移動手段によって好ましい態様で移動する、と
いうことができる。

【００１２】しかもこの金属精錬炉は、上記のように二
つの使用形態を適宜に変更できるにもかかわらず、炉体
を分割したり接合したりすることを要しない。アーク炉
として使用され得る完成状態の炉体に対し、上記のとお
り電極と短煙道とを切り換えて使用するだけで、その炉
体を電気炉的にも転炉的にも使用できるからである。

【００１３】請求項２に記載の金属精錬炉は、さらに、 ・ 上記の短煙道のうち炉体の真上に位置し得る部分に
屈曲部（短煙道の中心線の方向が変わる部分）または傾
斜部（短煙道の中心線が鉛直でない部分）を設け、か
つ、当該屈曲部または傾斜部の上部壁面に開口を形成
し、 ・ 炉体の真上に、その開口を通って炉体内に挿入され
得るよう、昇降可能な酸素吹錬用のランスを設けている
−ことを特徴とする。

【００１４】金属精錬炉の炉体上部に短煙道を位置させ
て下流側の煙道と接続した場合、その金属精錬炉は、炉
内で発生するガスを排出できるようになるものの、酸素
吹錬用のランスを上方から炉内に挿入するのには容易で
ない状態になることがある。短煙道が炉体上部にある状
態では、炉体上端の開口（炉口）を通しては炉内にラン
スを入れることが難しいからである。また、短煙道と煙
道との間の接続部（継手など）の位置によっては、短煙
道を側方へ移動した状態においても、固定配置した煙道
の存在が妨げとなって、電極を炉体上部へ移動すること
が容易でない場合もあり得る。

【００１５】しかし、この請求項２の金属精錬炉では、
炉体上部に短煙道が位置する状態でも容易に、しかも操
業上好ましい炉内中央の位置に、ランスを挿入すること
ができる。なぜなら、上記の屈曲部または傾斜部は、短
煙道が炉体上部にきたとき炉体の真上に位置する部分に
形成しており、したがってそのような部分の上部壁面に
設けた開口は、炉体の中心線に沿った（またはほぼそれ
に沿った）上方に存在することになるからである。その
ような位置に開口があれば、炉体の真上に設けたランス
を下降させることにより、その開口内を通して当該ラン
スを容易に炉内中央に挿入することができるわけであ
る。

【００１６】また、屈曲部または傾斜部を、煙道にでは
なく短煙道のうちに形成しているので、それらよりも下
流側にある短煙道・煙道間の接続部分は、この金属精錬
炉においては炉体の真上から側方に離れた部分に存在す
る。接続部分が側方に離れて存在する以上、固定配置さ
れた煙道の上流端部も側方にあることになり、炉体上部
には存在しない。そのため、第二移動手段を用いて炉体
上部から離れる向きに短煙道を移動した場合、炉体上部
には、短煙道もそれに続く煙道の上流端部も存在しな
い。短煙道も煙道もない状態になれば、電極は、上下方
向にかなりの長さを有するにもかかわらず、そのような
炉体上部にまで第一移動手段によって容易に移動するこ
とができる。以上により、請求項２の金属精錬炉では、
短煙道を炉体上部に位置させた場合に炉内へのランスの
挿入が容易であり、その一方、短煙道を炉体上部から退
避させた場合には炉体上部への電極の移動が容易である
ことになる。

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【００２３】

【００２４】請求項３に記載の金属精錬炉は、請求項１
または２の金属精錬炉についてさらに、 ・ 短煙道の下部に、短煙道の周囲に広がっていて炉体
上端の開口（つまり炉口）に被せられる蓋（カバー）を
付属させ、第二移動手段のうちに設けた昇降手段によっ
てその蓋を当該開口に対し分離・接合させるようにした
ことを特徴とする。

【００２５】この金属精錬炉では、短煙道の下部に蓋が
付属していて、短煙道が炉体上部に位置したとき上記昇
降手段の作用によってそれを昇降させ、もってその蓋を
炉口に接合させることができる。そのため、煙道を介し
てガス排出を行う場合、短煙道と炉口との間から炉内の
発生ガスが外に漏れ出たり、外気が短煙道や煙道内に吸
い込まれたりする不都合が生じ難い。

【００２６】炉口と蓋との間に適切なパッキン類を使用
することにより上記接続の際に炉内空間を密閉できるよ
うにすれば、当該金属精錬炉について内部を高い圧力に
保って操業を行うことができる。炉内を高圧に保つな
ら、発生するガスの体積を減らしてその処理を容易にし
たり、ガス濃度を高くして炉内反応の促進をはかったり
することも可能である。

【００２７】請求項４に記載の金属精錬炉は、請求項１
〜３の金属精錬炉についてさらに、 ・ 上記煙道に通じる部分に、排出ガスを非燃焼のまま
冷却および除塵して保存するための機器を設けたことを
特徴とする。

【００２８】この金属精錬炉では、炉体上部に短煙道を
位置させて煙道に接続した場合、排出ガス（つまり炉内
の発生ガス）について化学的エネルギーを失わないまま
保存することができ、後続の、または他の機器における
熱源等としてそのガスを利用できる。

【００２９】請求項５の金属精錬炉は、とくに、 ・ 排出ガスを冷却する機器のうちに、排出ガスの冷却
をしながら保有熱（その排出ガスの保有熱）の回収を行
う熱交換器を設けたことを特徴とする。

【００３０】この金属精錬炉によれば、排出ガスの保有
熱を、熱交換器によって蒸気等の熱エネルギーに変換す
ることができる。排出ガスがもつ化学的エネルギーだけ
でなく保有熱（顕熱）そのものも回収し利用することが
できるため、エネルギーの一層の有効利用をはかること
ができる。

【００３１】

【発明の実施の形態】発明の実施に関する一形態を図１
〜図５に示す。図１は、金属精錬炉１の一組について要
部を示す側面図（図２におけるＩ−Ｉ矢視図）である。
図２は、ガス処理設備を含めて二組の精錬炉１を示す全
体的な平面図。図３は、図２におけるIII−III矢視図で
ある。図４（ａ）は、図３におけるIV部詳細図であり、
図４（ｂ）は同（ａ）におけるｂ部の詳細断面図であ
る。そして図５は、図１におけるＶ部詳細図である。

【００３２】紹介するこの形態においては、図２に示す
ように金属精錬炉１を二組併設している。各組の精錬炉
１は、図１のように炉口２を上にして支持軸１Ａａによ
り傾動可能なように支持したもので、スクラップや溶銑
を原料として高品質の溶鋼を生産することを目的とす
る。各精錬炉１は、電気炉のようにも転炉のようにも切
り換えて使用できるようにし、転炉的に使用する際に
は、炉内より発生するガスを非燃焼のまま除塵し保存す
ることとしている。電気炉的および転炉的に使うことを
可能にする手段として、電極１０や短煙道２０・煙道３
０および酸素吹錬用のランス７（図３参照）などを各精
錬炉１の付近に配置し、ガスを除塵・保存等する手段と
して、種々の集塵機器３１（３１ａ〜３１ｄ等）ととも
にファン３２やガスホルダー３７などを配置した。以
下、これらの設備について説明する。なお、二組の精錬
炉１は互いに対称的に配置したものであって特別な相違
点がないため、以下ではとくに区別することなく説明す
る。

【００３３】まず、金属精錬炉１を電気炉的および転炉
的に使用するための手段として、図２のとおり、その精
錬炉１の側方に電極１０と短煙道２０とを配置してい
る。電極１０は、図中に仮想線で示したように旋回移動
することによってその位置を炉体上部とその側方とに変
更できるようにしている。また短煙道２０は、図２中の
左右に直線状に移動できるようにして、その位置をやは
り炉体上部とその側方との間で変更可能にした。精錬炉
１の上部には、集塵機器３１等に通じる煙道３０を固定
配置しておき、精錬炉１の炉体上部にまで移動したとき
の短煙道２０とその煙道３０とを接続可能なようにして
いる。炉体上部に移動した状態の短煙道２０には、上方
からランス７（図３を参照）を挿通できるようにもして
いる。電極１０を炉体上部に移動したときには精錬炉１
を電気炉と同じように使用し、電極１０に代えて短煙道
２０を炉体上部に移動したときには、同じ精錬炉１を転
炉のように使用するのである。

【００３４】電極１０は、図１のとおり鉛直方向に長い
黒鉛棒（３本一組）であって、ケーブル１２等を介して
電源盤１３と接続したものである。そのような電極１０
を可動アーム１０ａの先に取り付け、アーム１０ａを旋
回式の移動手段（後述する短煙道２０用のものとの区別
のために第一移動手段という）１５とすることによっ
て、電極１０を水平に旋回し得るようにした。アーム１
０ａには、昇降手段（図示せず）を設けることによって
電極１０を上下に昇降させ得るようにしたほか、精錬炉
１の炉口（上端の開口）３を覆うとともにその電極１０
を挿通させることの可能なカバー１１を取り付けてもい
る。第一移動手段１５としてのアーム１０ａを水平に旋
回させる（図２参照）とともに、適宜に電極１０を昇降
させることにより、図１のように炉内に電極１０を挿入
して精錬炉１を電気炉のように使用し、またはその電極
１０を炉体側方に退避させることが可能である。電極１
０による電気炉的な使用の際、炉内から多少のガスが発
生するが、そのガスはいわゆる建家集塵装置（図示せ
ず）によって処理することができる。なお、ここでは３
本一組の電極１０に三相交流を使用する例を示したが、
炉底に電極を埋設するとともに上方から１本の可動電極
を挿入して直流電源を用いる場合にも、図示の形態と同
様に実施することができる。

【００３５】短煙道２０は、金属精錬炉１の発生ガスを
通すことのできる図１のような中空のダクトである。下
端の鉛直部分２０ａから上方に、屈曲部を介して傾斜部
２０ｂを続け、その先端（ガスの流れ方向に見ると下流
端）に、固定配置された上記の煙道３０との接続面とな
るフランジ２０ｃを設けている。鉛直部分２０ａの下端
の外周には、炉口２に被せられるカバー２１を一体化
し、短煙道２０は、そのカバー２１とともに台車型の第
二移動手段２５上に載せている。

【００３６】第二移動手段２５は、図５のように、台車
フレーム２６中に走行車輪２６ａとともにその駆動源
（図示せず）を組み込んだもので、金属精錬炉１の炉体
上部とその側方との間を工場建家の梁９に沿って直線状
に往復移動することができる。フレーム２６上に昇降手
段として複数の油圧ジャッキ２７を設け、上記カバー２
１と一体のブラケット２１ａを各ジャッキ２７の伸縮端
に連結することによりカバー２１を支持させている。ジ
ャッキ２７を伸ばしてカバー２１と短煙道２０とを持ち
上げた状態で台車フレーム２６を走行させると、上記の
とおり炉体上部とその側方との間で短煙道２０等を移動
させることができる。台車フレーム２６によるその移動
方向は、図１に示す傾斜部２０ｂの中心線を含む鉛直面
と直角な方向であり、後述するフランジ２０ｃ・４０ｃ
（図４（ｂ）を参照）の接続面と平行な方向である。短
煙道２０等を炉体上部へ搬入したとき、図５のようにジ
ャッキ２７を縮めると、実線で示したようにカバー２１
の下面を金属精錬炉１の炉口２に接合でき、ジャッキ２
７の力（カバー２１を下向きに押さえる力）によって炉
内を密閉した状態になる。カバー２１と炉口２との間に
耐熱パッキン２１ａをはさんでおけばその密閉度は高
い。

【００３７】金属精錬炉１の炉体上部にまで短煙道２０
を移動したときには、図３のように伸縮継手４０を使用
して、煙道３０の先端（上流端）を短煙道２０における
傾斜部２０ｂの一端（下流端）に接続する。伸縮継手４
０は、図４（ａ）のように伸縮壁をなすベローズ（蛇
腹）４１とその伸縮の駆動源である複数のエアシリンダ
４２とを主要部として構成している。図４（ｂ）のよう
に、短煙道２０のフランジ２０ｃに対する接続面をなす
フランジ４０ｃの端面は、傾斜部２０ｂの中心線と直角
な傾斜した一平面として形成し、ベローズ４１の一端に
つないでエアシリンダ４２に接続した。短煙道２０と煙
道３０とを接続または分離する際には、エアシリンダ４
２によってそのフランジ４０ｃを煙道３０の軸長方向に
移動する。フランジ４０ｃにはパッキン４０ｘを付け、
これを介してフランジ２０ｃ・４０ｃ間の接続を行う。
なお、ベローズ４１の内側は、図のように折り返した煙
道３０の壁面および内筒４３にて覆っているため、薄鋼
板製造であり伸縮にともなう機械的負荷の高いベローズ
４１に作用する熱的負荷が制限される。

【００３８】金属精錬炉１の真上には、図３のように酸
素吹錬用のランス７を昇降可能に配置している。ランス
７は酸素供給源（図示せず）につながっていて、下端の
開口から酸素を吹き出すことができる。上記のように短
煙道２０を炉体上部に位置させたとき、そのランス７に
よって精錬炉１内で酸素吹錬を行えるよう、短煙道２０
のうち傾斜部２０ｂ（屈曲部のすぐ下流の部分）の上部
壁面に、ランス７を挿通できる開口２０ｄを形成してい
る。この開口２０ｄを通して上方から炉内にまでランス
７を差し入れ、炉内の溶融金属（図示せず）へ向けて酸
素を吹き込むのである。このように行う酸素吹錬によ
り、炉内では、転炉操業の際と同様に一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）を主体としたガスが発生する。短煙道２０を煙道３
０と接続した状態では、炉内空間が短煙道２０や煙道３
０を介して集塵機器３１等に通じているため、このよう
に発生するガスが外部（工場内）に漏れることはない。

【００３９】短煙道２０や煙道３０とに続く下流側のガ
ス経路にはつぎのような機器を設けている。まず、図４
（ｂ）に示す短煙道２０および煙道３０の最上流部分で
は、それらの外壁を、水冷メンブレンチューブを張りつ
めてなる熱交換器３１ａに構成している。精錬炉１に近
くてガス温度が高く、炉内からの輻射熱をも受ける部分
にこうした熱交換器３１ａを配置することにより、炉内
発生ガス等の保有熱を蒸気エネルギーとして効率的に回
収するとともに、そのガスを冷却することができる。そ
のような熱交換器３１ａに続く部分には、図２および図
３のとおり、粗集塵を行うための一次集塵器３１ｂと二
次集塵のためのベンチュリスクラバ３１ｃを設け、さら
にそれらの下流側に水分分離のためのミストセパレータ
３１ｄを接続している。一次集塵器３１ｂとベンチュリ
スクラバ３１ｃとの下方には、捕集したダストを回収し
排出するためのコンベヤ３１ｍを配置している。

【００４０】以上のような集塵機器３１に続く下流側に
は誘引ファン３２を設け、そのさらに下流側には水封弁
３５を設けたうえ合流管３６を接続し、その先を図２の
ようにガスホルダー３７に接続している。なお、ファン
３２の下流側は三方弁３３によって分岐させ、分岐した
先に煙突３４を接続して、不要なガスをそこで燃焼させ
得るようにしている。二組の金属精錬炉１からのガス
は、通常、上記の合流管３６を通してガスホルダー３７
に送るので、一酸化炭素などの可燃成分を多量に含むガ
スがそのガスホルダー３７内に貯蔵されることになる。
貯蔵された可燃ガスは、供給管３８を通して他の設備
（たとえばボイラ型の発電設備）に送ることにより、保
有する化学的エネルギーを有効利用する。また、コンバ
インドサイクル発電設備と一般に呼ばれている、ガスタ
ービン・ガス圧縮機・蒸気タービン・発電機を一軸のパ
ワートレイン上に配置した複合型発電機にそのガスを供
給すれば、さらに高効率のエネルギー利用を行うことが
可能である。

【００４１】金属精錬炉１のそれぞれにおいては、スク
ラップ等の原料を電極１０によって溶解できるうえ、ラ
ンス７を用いた酸素吹錬を行うことによって高品質の溶
融金属を得ることができる。電極１０と短煙道２０（お
よびランス７等）との間の切り換えを容易に行えるの
で、スクラップを溶解して溶融金属にする電気炉的な使
用を行ったのちに同じ溶融金属に対して酸素吹錬を行
う、といった使用をすることも簡単である。スクラップ
に代えて（またはスクラップとともに）、高炉や溶融還
元炉で生産した溶融銑鉄（還元鉄やアイアンカーバイド
などでもよい）を炉内に装入し、電気炉的な使用をせず
に転炉と同様に酸素吹錬することによって溶鋼を得る、
といった使用も可能である。したがって、各金属精錬炉
１によれば、原料の種類にかかわらずつねに良質の金属
を得ることができるほか、原料（スクラップや溶融銑鉄
等）の入手の容易さ（品質・価格）等に応じて金属生産
の方法を選択し、もってコスト上のメリットを得ること
も可能である。なお、図３における符号８は、スクラッ
プ（または溶銑等）を炉内に装入するためのクレーンの
一部である。

【００４２】

【発明の効果】請求項１に記載の金属精錬炉によると、
一つの炉体に対して電気炉と同様の操業ができる一方、
転炉のように、発生ガスを円滑に排出しながら溶融金属
を精錬することも可能である。これに関し、イ)電気炉的
に使用するための電極や転炉的に使用するための短煙道
について、使用時および不使用時の位置の切り換えを適
切かつ容易に行える、ロ)炉体を分割したり接合したりす
る必要がない、といった利点がある。電極および短煙道
のそれぞれを、炉体上部とその側方との間で第一・第二
の各移動手段により円滑かつ有利な態様で移動すること
ができる、短煙道・煙道間の接続面や継手類の形状を単
純化してそれらの製作および操作を容易にできる、とい
った利点もある。

【００４３】請求項２に記載の金属精錬炉では、上記の
短煙道を炉体上部に位置させた場合に炉内へのランスの
挿入が容易であり、また短煙道を炉体上部から退避させ
た場合には、炉体上部への電極の移動が容易である。

【００４４】

【００４５】請求項３の金属精錬炉ではさらに、短煙道
が炉体上部に位置したとき下部の蓋によって炉内を密閉
できるため、炉内発生ガスが漏れる等の不都合が生じ難
いほか、炉内を高圧に保って反応効率等にすぐれた操業
を行うことが可能である。

【００４６】請求項４の金属精錬炉では、炉内の発生ガ
スが有する化学的エネルギーを保存し、別の機器におい
て有効に利用することができる。

【００４７】請求項５の金属精錬炉では、排出ガスがも
つ化学的エネルギーだけでなく、保有熱そのものも有効
に利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の実施上の一形態として金属精錬炉１の一
組につき要部を示す側面図であって、図２におけるＩ−
Ｉ矢視図である。

【図２】ガス処理設備を含めて金属精錬炉１の二組を示
す全体的な平面図である。

【図３】金属精錬炉１とガス処理設備の一部を示す図で
あって、図２におけるIII−III矢視図である。

【図４】図４（ａ）は、図３におけるIV部詳細図であ
り、図４（ｂ）は同（ａ）におけるｂ部の詳細断面図で
ある。

【図５】第二移動手段２５等を示す図であって、図１に
おけるＶ部詳細図である。

【図６】図６（ａ）・（ｂ）は、電気炉的および転炉的
な使用が可能な従来の炉に関する縦断面図である。

【符号の説明】

１ 金属精錬炉 ７ ランス １０ 電極 １５ 第一移動手段 ２０ 短煙道 ２０ｂ 傾斜部 ２０ｄ 開口 ２１ カバー（蓋） ２５ 第二移動手段 ２７ ジャッキ（昇降手段） ３０ 煙道 ３１ 集塵機器 ３１ａ 熱交換器 ３７ ガスホルダー ４０ 継手

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−311522（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−49519（ＪＰ，Ａ) 実公 昭51−50801（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C21C 5/40 C21C 5/42 F27B 3/00 - 3/28 F27D 17/00 105

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気炉として使用され得る一つの炉体に
   近接した部分に、昇降可能な電極、およびそれを支持し
   て炉体上部とその側方との各位置間で水平に旋回移動さ
   せる第一移動手段を備える一方、 同じ炉体に近接した他の部分に、ガス排出用の短煙道で
   あって傾斜部を含むもの、およびそれを支持して炉体上
   部とその側方との各位置間で上記傾斜部の中心線を含む
   鉛直面と直角な方向に直線状に水平移動させる第二移動
   手段を備え、 上記の短煙道が炉体上部に移動したときその短煙道の下
   流端部が接近する位置に、当該短煙道と分離・接続が自
   在でありガス排出の可能な煙道が固定配置されていて、
   短煙道・煙道間の接続部分が上記傾斜部のうちにあり、
   その接続面が煙道の中心線と直角な一つの平面内に形成
   されていることを特徴とする金属精錬炉。
2. 【請求項２】 上記の短煙道のうち炉体の真上に位置し
   得る部分に屈曲部または傾斜部が存在し、かつ、当該屈
   曲部または傾斜部の上部壁面に開口が形成されていて、 炉体の真上に、その開口を通って炉体内に挿入され得る
   よう、昇降可能な酸素吹錬用のランスが設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の金属精錬炉。
3. 【請求項３】 短煙道の下部に、短煙道の周囲に広がっ
   ていて炉体上端の開口に被せられる蓋が付属し、第二移
   動手段のうちに設けられた昇降手段によってその蓋が当
   該開口に対し分離・接合させられることを特徴とする請
   求項１または２に記載の金属精錬炉。
4. 【請求項４】 上記煙道に通じる部分に、排出ガスを非
   燃焼のまま冷却および除塵して保存するための機器が設
   けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか
   に記載の金属精錬炉。
5. 【請求項５】 排出ガスを冷却する機器のうちに、排出
   ガスの冷却をしながら保有熱の回収を行う熱交換器が設
   けられていることを特徴とする請求項４に記載の金属精
   錬炉。