JP3106075B2 - 多目的酸素ガスバーナー装置 - Google Patents

多目的酸素ガスバーナー装置

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  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
  • Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
  • Muffle Furnaces And Rotary Kilns (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、主として金属スクラッ
プの溶解・精錬用回転炉に適用されるバーナー装置に係
り、低級金属スクラップを加熱・溶解し、成分調整を行
う機能と炉体耐火物の補修機能を併せ備えた多目的酸素
ガスバーナー装置に関する。
【0002】
【従来の技術】炉内を加熱する従来技術の一例として図
7に示すようなパイプバーナー77があり、炉体11の
炉口16から長い前記パイプバーナー77を挿入し、天
然ガス等を燃料ガスとして吹き込んで点火・燃焼させて
炉体耐火物72を加熱・保温するもので、空気が助燃剤
となっている。65はデッキ台車であって、吹錬ランス
装置15を搭載した台車36が炉前から後退した時点で
これに代わって炉前に引き出され、部分的にピット44
の蓋となってパイプバーナー77の設置スペースを含め
た作業スペースを提供する。燃焼排ガスは炉口16か
ら、炉口16の手前上部に配置された上部フード78に
よって捕集されて集塵ダクト35を経て図示されない集
塵装置に吸引される。71は、吹錬ランス装置15及び
フード43を搭載した台車36を炉前に配置する場合
に、上部フード78を逃すための旋回支持部である。ま
た、75はフード43を台車36上に搭載するための支
持構造材を、66はデッキ台車65の進退するデッキ台
車レールを、76は台車36が進退するレールを示す。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の従
来技術は、燃料ガスがバーナーから大気中に噴射された
後空気と混合して燃焼する所謂ポストミックス方式であ
るため、燃焼温度が低く1,300℃程度が限界であ
り、炉内の耐火物や雰囲気温度を、炉内に装入された鉄
鋼材料が溶解する1,500℃程度までに上昇させるこ
とは困難であるため、その用途が炉体耐火物の予熱・保
温ないしは鉄鋼スクラップ等の予熱に限定されていた。
このため、金属特に鉄鋼スクラップの溶解、そして成分
調整を行うためにはキュポラ、アーク炉、誘導炉そして
二次精錬設備等の大きな投資を必要とする設備を別に必
要としていた。また、キュポラ、アーク炉、誘導炉等の
溶解炉に装入するスクラップを予熱して溶解時間を短縮
しようとする場合には、予熱された高温スクラップの設
備間の移送途中での酸化により歩留り低下が発生するた
め、その対策が求められていた。更に、高温環境である
ため精錬剤等の添加作業が作業者の大きな負担となって
おり改善が求められていた。本発明はかかる事情に鑑み
てなされたもので、炉内に装入された、例えば鉄鋼スク
ラップ等の金属の加熱と溶解が可能な能力を備えた加熱
機能、精錬剤添加機能、更には炉内耐火物の熱間補修機
能を備えた酸素ガスバーナー装置を提供し、移し替え無
しの単一容器での一貫処理を実現することによって予熱
スクラップの移送時の酸化防止を図ると共に、精錬剤の
添加作業等の炉前作業の合理化に資する多目的酸素ガス
バーナーを提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項1
記載の多目的酸素ガスバーナー装置は、炉体を傾倒した
状態の回転炉の炉口から炉内にバーナーヘッドを挿入し
て使用される多目的酸素ガスバーナー装置であって、バ
ーナーランス部と、該バーナーランス部の先端に装着さ
れ、粉粒体を噴射する粉粒体ノズルを囲んで酸素ガスと
燃料の混合ガスを噴射する混合ガスノズルが複数配置さ
れている前記バーナーヘッドと、前記バーナーランス部
を進退自在とするバーナー進退手段と、前記バーナーラ
ンス部を回動する回動手段と、前記バーナーランス部の
傾斜角度を変える傾斜調整手段と、前記バーナーヘッド
の冷却手段とを有している。また、請求項2記載の多目
的酸素ガスバーナー装置は、請求項1記載の装置におい
て、前記バーナーヘッドの粉粒体ノズル及び混合ガスノ
ズルの向きがバーナーランス部の軸心に対して、0〜9
0°の範囲にて変更可能となっている。ここで、バーナ
ーヘッドの粉粒体ノズル及び混合ガスノズルの向きを、
バーナーランス部の軸心に対して変更する手段として、
バーナーヘッドを必要な角度(例えば、0度、90度
等)に応じて予め製造し、バーナーヘッドを交換して粉
粒体ノズル及び混合ガスノズルの向きを変える場合を含
む。
【0005】
【作用】請求項1及び2記載の多目的酸素ガスバーナー
装置においては、酸素ガスを助燃剤としたプレミックス
方式のバーナーが燃焼した時の約2,500℃の高温の
火炎を利用して鉄鋼スクラップの加熱溶解、又は粉粒状
である耐火物の溶射補修を行う。更に精錬剤を噴射して
添加を行い、回転炉にて、溶湯を攪拌し、精錬を行う。
バーナーランス部の傾斜を変化させ、更に必要に応じて
0°用と90°用との二種類のヘッドを交換し、使い分
けることによって炉内の全範囲の耐火物の補修が容易に
出来る。更に、ヘッドを交換すること無く、ヘッドの回
転によりヘッドの角度を調節することにより炉内の全範
囲の耐火物の補修が出来る。
【0006】
【実施例】続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明
を具体化した実施例につき説明し、本発明の理解に供す
る。図1〜図5は、一方のみに開口が形成された炉体
に、本発明の一実施例に係る多目的酸素ガスバーナー装
置14を適用した例を示す。図1、図2に示すように、
炉体11には、炉体11を回転する回転機構13を備え
ると共に炉体11を傾ける傾動機構12を備え、傾動機
構12を作動させることによって横倒しされた炉体11
に装入されたスクラップ50は、炉口16の正面に選択
的に配置された前記多目的酸素ガスバーナー装置14に
よって加熱できるようになっている。以下、これらにつ
いて説明する。
【0007】炉体11の胴部の周囲には二本のタイヤ1
8、19が設けられ、これらの外周を複数の受けローラ
20によって回転自由に支持し、側部を両側から複数の
サイドローラ21によってそれぞれ支持している。前記
受けローラ20及びサイドローラ21が取り付けられて
いる略U字状の枠架台22の両側は、図2に示すように
軸受23、24によって回動自在に支持されている。そ
して、一方の軸受23には前記枠架台22に固着される
傾動軸25が突出装着され、傾動軸25にはウオーム減
速機26が軸着され、モータ27及びウオーム減速機2
6を介して回転動力が伝えられ、前記枠架台22が略1
80°の範囲で回転し、内側に取り付けられている炉体
11が正立位置から倒立位置まで回動するようになって
いる。前記傾動軸25、ウオーム減速機26及びモータ
27を有して前記傾動機構12が構成されている。
【0008】一方、前記軸受24には、枠架台22の他
端に設けられた中空軸が回転自由に軸着され、前記中空
軸の内側には回転駆動軸が設けられている。該回転駆動
軸の一端にはピニオンギア28が設けられ、他端にはカ
ップリングを介して減速機29の出力軸に連結され、減
速機29の入力軸には可変速モータ30が取り付けら
れ、可変速モータ30を駆動することによって、炉体1
1の周囲に設けられているラック(リングギアからな
る)に噛合するピニオンギア28が回転し、炉体11が
いかなる傾動角度であっても1〜10rpm程度で低速
回転するようになっている。なお、前記ラック、ピニオ
ンギア28、前記カップリング、減速機29及び可変速
モータ30を備えて前記回転機構13が構成されてい
る。
【0009】前記多目的酸素ガスバーナー装置14は、
図1に示すように横移動する台車31と、図示しない駆
動モータによって台車31上を縦移動する補助台車32
と、補助台車32に取り付けられた酸素バーナー33と
を有して構成され、酸素バーナー33には図示しない燃
料供給手段及び酸素供給手段が設けられて、所定の信号
によって酸素バーナー33が着火し、炉体11内部のス
クラップ50を加熱するようになっている。そして、前
記多目的酸素ガスバーナー装置14の上部には集塵フー
ド34が設けられ、燃焼排ガスを集塵ダクト35に導く
ようになっている。この集塵ダクト35と集塵フード3
4とは別体となって、多目的酸素ガスバーナー装置14
が自由に移動出来るようになっている。
【0010】前記炉体11の下側にピット44が形成さ
れ、ピット44内にはスラグを受けるスラグバケツ45
と、炉体11にて製造された溶湯を受ける取鍋46が配
置され、これらは搬送台車47に搭載されている。前記
搬送台車47は、ピット44の外部に設けられたウイン
チ48を駆動することによって、軌条49上を前後に移
動出来るようになっている。
【0011】図3に、前記多目的酸素ガスバーナー装置
14を更に拡大して示すが、バーナーヘッド52には、
粉粒体を噴射する粉粒体ノズルを囲んで、例えば天然ガ
ス等の燃料と助燃剤である酸素ガスとの混合ガスを噴射
する混合ガスノズルが複数個配置されている。酸素バー
ナー33は、バーナーヘッド52と、該バーナーヘッド
52の支持軸であるバーナーランス部51から構成され
ている。そして、多目的酸素ガスバーナー装置14に
は、前記酸素バーナー33を補助台車32上にて支持す
るバーナー保持手段79、前記酸素バーナー33を炉内
に挿入するバーナー進退手段53、バーナーヘッド52
を炉内において回動させる回動手段54、酸素バーナー
33の傾斜角度を調整する傾斜調整手段55、酸素バー
ナー33に酸素ガス、燃料の供給と、冷却水の循環、粉
粒状の耐火物、精錬剤等を供給するためのユーティリテ
ィホース56、粉粒状の耐火物、精錬剤等を酸素バーナ
ー33に供給する粉粒体輸送手段57、炉からの熱を遮
蔽する遮蔽板74を備えている。なお、バーナーヘッド
52には、冷却手段が設けられ、前記ユーティリティホ
ース56を介して図示しないポンプによって送られる冷
却水が循環し、バーナーヘッド52の温度上昇を防止し
ている。
【0012】前記粉粒体輸送手段57は、補修耐火物ブ
ロータンク59、精錬剤ブロータンク60、各ブロータ
ンクからの切り出し装置62、切り出された粉粒体と給
気管58から供給される搬送ガスとを均一に混合する気
粉混合器63、切り出された気粉混合体を酸素バーナー
33まで搬送する搬送配管64、及び搬送配管64に必
要な粉粒体の気粉混合器63を選択して接続する切替弁
80とから構成されている。なお、61は粉粒体を示
す。ブロータンクの基数は使用する粉粒体の種類によっ
て選定すれば良い。65はデッキ台車であって、上面に
は台車31の通過のため横行レール67が配設されてい
る(図5参照)。66はデッキ台車65が縦方向に進退
するためのデッキ台車レールを示す。
【0013】図4は前記バーナーヘッドの他の実施例に
係る正面図を示すが、バーナーヘッド52aのバーナー
端面41には、同一半径上に多数形成され、補修用耐火
物等の粉粒体を噴出する粉粒体ノズル17を、取り囲む
ように混合ガスノズル42が配置され、混合ガスが燃焼
したときの火炎が噴出された耐火物等の粉粒体を包み込
んで加熱・溶融するようになっている。なお、この実施
例はバーナーランス部に対して略90度を向いてバーナ
ーヘッドが取付けられた例を示す。
【0014】図5は前記多目的酸素ガスバーナー装置1
4の適用配置例を示す。15は吹錬ランス装置であっ
て、吹錬ランス40、該吹錬ランス40の進退手段3
9、吹錬ランス40の支持フレーム37、及び前記各機
器を搭載した台車36とから構成され、デッキ台車65
上のデッキ台車横行レール67及びその延長レール67
aによって横行移動を行うことができる。デッキ台車6
5の上には多目的酸素ガスバーナー装置14を搭載した
台車31と吹錬ランス装置15を搭載した台車36とが
必要に応じて配置される。なお、70は、運転室を示
す。
【0015】図6は、多目的酸素ガスバーナー装置14
と吹錬ランス装置15とを単一の構造体である移動台6
9の上に搭載し、両装置の間に作業スペース73を設
け、前記デッキ台車65の機能を移動台69に与えた例
である。68は旋回ダクトを示し、ダクトを待避させて
天井クレーン等の作業性を向上させるようにした例であ
る。本例の構成とするか、前記の単独での台車とするか
は、各種の条件、例えば本設備を設置しようとする工場
のレイアウト、操業条件等により適宜選定すればよい。
また、前記実施例においては、粉粒体ノズル17を同一
半径円上に多数形成し、該粉粒体ノズル17と同心上に
異なる大小の半径円上に多数の混合ガスノズル42を配
置して、半径方向から多数の混合ガスノズル42が、粉
粒体ノズル17を囲んでいるが、1又は2以上の纏まっ
た粉粒体ノズルの周囲を複数の混合ガスノズルで囲ん
で、粉粒体ノズルの周囲の混合ガスノズルが囲む場合も
本発明は適用される。
【0016】
【発明の効果】請求項1及び2記載の多目的酸素ガスバ
ーナー装置によって、鉄鋼スクラップ等を直接溶解して
成分調整が出来るので設備費用が節約出来る。また、溶
解から成分調整までが一つの炉にて出来るため、熱効率
が良好であり運転が経済的である。耐火物を熱間で溶射
補修出来るので、炉の耐火物の寿命が長くなり経済的で
ある。精錬剤の添加、耐火物の補修等の高温の炉前作業
が大幅に軽減される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る多目的酸素ガスバーナ
ー装置の使用状況を示す縦断面図である。
【図2】炉の横断面図を示す。
【図3】前記多目的酸素ガスバーナー装置の使用状況を
示す部分拡大図を示す。
【図4】バーナーヘッドの正面図である。
【図5】前記多目的酸素ガスバーナー装置の配置例を示
す平面図である。
【図6】前記多目的酸素ガスバーナー装置の他の配置例
を示す平面図である。
【図7】従来例に係る炉内を加熱するバーナーの使用状
況を示す縦断面図である。
【符号の説明】
11 炉体 12 傾動機構 13 回転機構 14 多目的酸素ガスバーナー装置 15 吹錬ランス装置 16 炉口 17 粉粒体ノズル 18 タイヤ 19 タイヤ 20 受けローラ 21 サイドローラ 22 枠架台 23 軸受 24 軸受 25 傾動軸 26 ウオーム減速機 27 モータ 28 ピニオンギア 29 減速機 30 可変速モータ 31 台車 32 補助台車 33 酸素バーナー 34 集塵フード 35 集塵ダクト 36 台車 37 支持フレーム 39 進退手段 40 吹錬ランス 41 バーナー端面 42 混合ガスノズル 43 フード 44 ピット 45 スラグバケツ 46 取鍋 47 搬送台車 48 ウインチ 49 軌条 50 スクラップ 51 バーナーランス部 52 バーナーヘッド 52a バーナーヘッド 53 バーナー進退手段 54 回動手段 55 傾斜調整手段 56 ユーティリティホース 57 粉粒体輸送手段 58 給気管 59 補修耐火物ブロータンク 60 精錬剤ブロータンク 61 粉粒体 62 切出し装置 63 気粉混合器 64 搬送配管 65 デッキ台車 66 デッキ台車レール 67 横行レール 67a 延長レール 68 旋回ダクト 69 移動台 70 運転室 71 旋回支持部 72 炉体耐火物 73 作業スペース 74 遮蔽板 75 支持構造材 76 レール 77 パイプバーナー 78 上部フード 79 バーナー保持手段 80 切替弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F27B 3/06 C21C 5/56 C22B 9/00 F23C 5/02 301 F27B 3/20

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炉体を傾倒した状態の回転炉の炉口から
    炉内にバーナーヘッドを挿入して使用される多目的酸素
    ガスバーナー装置であって、 バーナーランス部と、該バーナーランス部の先端に装着
    され、粉粒体を噴射する粉粒体ノズルを囲んで酸素ガス
    と燃料の混合ガスを噴射する混合ガスノズルが複数配置
    されている前記バーナーヘッドと、前記バーナーランス
    部を進退自在とするバーナー進退手段と、前記バーナー
    ランス部を回動する回動手段と、前記バーナーランス部
    の傾斜角度を変える傾斜調整手段と、前記バーナーヘッ
    ドの冷却手段とを有してなることを特徴とする多目的酸
    素ガスバーナー装置。
  2. 【請求項2】 前記バーナーヘッドの粉粒体ノズル及び
    混合ガスノズルの向きがバーナーランス部の軸心に対し
    て、0〜90°の範囲にて変更可能である請求項1記載
    の多目的酸素ガスバーナー装置。
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