JP3978811B2 - 溶解炉 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、予熱槽を備え、スクラップ等を溶解して製鋼する溶解炉に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、自動車部品の廃材や空き缶等のスクラップ(原料)を高熱で溶解して製鋼する溶解炉として、製鋼用アーク炉が用いられている。このような製鋼用アーク炉においては、装入するスクラップを予熱槽で高温に予熱しておくことが電力消費量を少なくする上で有利である。
【0003】
図2は、従来の密閉式製鋼用アーク炉の要部の断面図を示したものであり、符号2は予熱槽、3はスロート部(スクラップ供給通路)、4は炉体である。
予熱槽2には、投入前のスクラップ単独又は還元鉄であるHBI(hot briquet iron)とを適当比(1:80〜50:50)で混合させたスクラップ混合物1が貯留される。なお、スクラップにあらかじめHBIを混入させるのは、炉体4により製鋼される鉄の不純物の存在比を相対的に減少させるためである。予熱槽2の底部には、貯留されたスクラップ混合物1をスロート部3に押し出すための進退可能な押出装置11が設けられている。
【0004】
スロート部3は、その上端が予熱槽2の底部側面に接続されるとともに、その下端が炉体4の頂部に設けられたスクラップ投入口14に接続されて、スクラップ混合物1の供給通路を形成する。スロート部3の内側上部には、予熱槽2から押し出されたスクラップとHBIを一次的に滞留させる水平な受台部3aが形成され、さらに受台部3aの上のスクラップ混合物1を押し出して炉体4の内部へ装入させる押出装置12が設けられている。
【0005】
炉体4は、炉底に設けられた底部電極(陽極)13と、スクラップ投入口14を挟んで炉蓋4aを貫通して取り付けられた1本又は2本の上部電極(陰極)15,15とを備えている。また、炉体4には、一次燃焼用の吹込ランス16を炉蓋4aを貫通させて配置し、C、O2を溶鋼18中に吹き込めるように構成されている。さらに、炉体4の側壁部には二次燃焼用のエアー供給管17が接続され、炉体4内にエアーを送り込んで二次燃焼を行わせるように構成されている。
【0006】
このように構成された製鋼用アーク炉の運転方法について概説する。まず、押出装置11により予熱槽2から予熱されたスクラップ混合物1を受台部3aに押し出し、さらに、押出装置12によりスクラップ混合物1をこの受台部3aから押し出して炉体4内に供給する。炉体4内では底部電極13と上部電極15,15の間に電圧を印加してアーク放電させることにより、スクラップ混合物1を加熱して溶解させる。これにより溶鋼18が炉体4の底部の貯留される。
【0007】
また、この溶鋼18中に吹込ランス16によりC、O2を吹き込んで一次燃焼させることによりC+1/2O2→COの反応を行わせて発熱させる。さらに、炉体4内の雰囲気中にエアー供給管17を通してエアーを送給して二次燃焼させるようにし、これによりCO+1/2O2→CO2の反応を行わせてさらなる発熱を得るようにしている。このようにして得られた高温の顕熱を有した排ガスはスロート部3を通して予熱槽2に流れ込み、投入前のスクラップ混合物1を予熱する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したような密閉式の製鋼用アーク炉では、予熱槽2に流入した排ガスは主排気管21により排出される。しかし、炉体4内で一次燃焼により発生するCOが増加した場合、エアー供給管17を通じて供給されるエアーが不足するため二次燃焼が十分に行われないという欠点があった。
【0009】
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、炉体内でCO等の排ガスが異常に発生した場合でも、この排ガスを効率よく排出することができる溶解炉を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、請求項1に記載した発明は、スクラップを充填貯留して予熱する予熱槽と、前記スクラップを溶解する炉体と、前記予熱槽と前記炉体とに接続され、前記予熱槽に貯留された前記スクラップを前記炉体に供給するとともに、前記炉体からの排ガスを前記予熱槽に導くスクラップ供給通路と、を備えた溶解炉であって、前記予熱槽に接続された主排気系と、前記炉体又は前記スクラップ供給通路に接続されたバイパス排気系と、前記バイパス排気系に介装され、通常は閉じられているバイパス開閉手段と、前記炉体又は前記スクラップ供給通路内の圧力を検出する圧力検出手段と、前記圧力検出手段により得られた圧力値が所定値を超えたとき、前記排ガスを前記バイパス排気系に導くため前記バイパス開閉手段を開放させる制御手段と、前記主排気系に介装され、通常は開放されている主開閉手段と、を備え、前記圧力検出手段により得られた圧力値が所定値を超えたとき、前記主排気系への前記排ガスの流入を規制するように前記制御手段が前記主開閉手段を閉じることを特徴とする。
【0011】
この発明においては、予熱槽から予熱されたスクラップがスクラップ供給通路を通じて炉体内に供給され、炉体内で高熱により溶解して製鋼される。この動作中に、圧力検出手段により炉体からの排ガスの圧力が検出され、この圧力値が制御手段に入力される。
【0012】
圧力値が所定値よりも低いとき、すなわち通常の運転状態では、制御手段はバイパス開閉手段を閉じた状態に維持する。これによって、排ガスは炉体、スロート部、予熱槽に流入し、ここから主排気系を通って排出される。一方、圧力値が所定値を超えたとき、すなわち炉体内で燃焼により発生する排ガスが増加し、炉体内の圧力が上昇した状態では、制御手段はバイパス開閉手段を開放する。これによって、排ガスがバイパス排気系に流入する。このように、制御手段によって排ガスの異常発生を検出して、排ガスの流路を切り換えることによって、排ガスを効率よく排出することができる。
【0014】
そして、圧力値が所定値よりも低いとき、すなわち通常の運転状態では、制御手段は主開閉手段を開いた状態に維持する。これによって、排ガスは炉体、スロート部、予熱槽に流入し、ここから主排気系を通って排出される。また、バイパス開閉手段は閉じられているので、バイパス排気系への排ガスの流入は規制される。
【0015】
一方、圧力値が所定値を超えたとき、すなわち炉体内で燃焼により発生する排ガスが増加し、炉体内の圧力が上昇した状態では、制御手段は主開閉手段を閉じて、バイパス開閉手段を開放する。これによって、排ガスが主排気系には流入せず、バイパス排気系のみに流入する。
このように、制御手段によって排ガスの異常発生を検出して、排ガスの流路を完全に切り換えることによって、排ガスをより効率よく排出することができる。
【0016】
請求項2に記載した発明は、請求項1に記載した発明において、前記バイパス排気系に予備燃焼室が介装されたことを特徴とする。この発明においては、バイパス排気系に流入した排ガスは別途設けられた送風装置により強制的に送風される空気によって予備燃焼室で完全に燃焼させられた後、排出される。
【0017】
請求項3に記載した発明は、請求項1又は2に記載した発明において、前記バイパス排気系が前記主排気系に接続されている。この発明においては、バイパス排気系に流入した排ガスは、最終的に主排気系に合流し、主排気系のブースターファン等により強制的に排出される。
【0018】
【発明の実施の形態】
続いて、本発明に係る溶解炉の実施の形態について図1を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明中、従来の技術で示した図2と共通する部分については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0019】
図1は、本発明の実施の形態を示す概略図である。本発明に係る溶解炉である製鋼用アーク炉では、図1に示すように、排ガスを排出する主排気管31と、排ガスを排出するバイパス排気管41とを備えている。
【0020】
主排気管31は、その吸入側が予熱槽2の上部に接続され、吸入側から順に、主排気管31の流路を開閉する主開閉バルブ(主開閉手段)32と、排ガスを強制的に排気するブースターファン33とが介装されている。主開閉バルブ32は、後述する制御手段62によって開閉が制御され、通常は開放されて排ガスを通過させる。
【0021】
バイパス排気管41は、その吸入側がスロート部3に接続され、排出側は主排気管31の主開閉バルブ32とブースターファン33との間に接続されている。このバイパス排気管41には、吸入側から順に、排ガスを燃焼させる予備燃焼室42と、排ガスを冷却する冷却手段43と、バイパス排気管41の流路を開閉するバイパス開閉バルブ(バイパス開閉手段)44とが介装されている。バイパス開閉バルブ44は後述する制御手段62により制御され、通常は閉じられてバイパス排気管41への排ガスの流入が規制されている。
【0022】
バイパス排気管41に設けられた予備燃焼室42には、燃焼用エアーを供給するエアー供給管51が接続されている。このエアー供給管51には、吸入側から順に、流量可変型送風ファン52と、エアーの流量を調整するエアー流量調整バルブ53と、が介装されている。
【0023】
また、この製鋼用アーク炉は、スロート部3に設けられた圧力計(圧力検出手段)61と、状況に応じた動作を制御する制御手段62とを備える。制御手段62には、圧力計61から圧力値が入力されるとともに、主開閉バルブ32、バイパス開閉バルブ44、エアー流量調整バルブ53及び送風ファン52に制御信号を出力するように、各信号線が接続されている。
【0024】
以上のように構成された製鋼用アーク炉の運転方法を説明する。
まず、押出装置11により予熱槽2から予熱されたスクラップとHBIのスクラップ混合物1をスロート部3に押し出し、さらに、押出装置12によりスクラップ混合物1を押し出して炉体4内に供給する。炉体4内では底部電極と上部電極13,15との間に電圧を印加してアーク放電させ、スクラップ混合物1を加熱し溶解させる。これにより溶鋼18が炉体4の底部の貯留される。
【0025】
また、この溶鋼18中に吹込ランス16によりC、O2を吹き込んで一次燃焼させることによりC+1/2O2→COの反応を行わせて発熱させる。さらに、炉体4内の雰囲気中にエアー供給管17を通してエアーを送給して二次燃焼させるようにし、これによりCO+1/2O2→CO2の反応を行わせてさらなる発熱を得る。このようにして得られた高温の顕熱を有する排ガスはスロート部3を通して予熱槽2に流れ込み、投入前のスクラップ混合物1を予熱する。
【0026】
この動作中において、スロート部3内を上昇する排ガスの圧力が圧力計61によって検出され、この圧力値は制御手段62に入力される。制御手段62は、この圧力値とあらかじめ設定された所定値とを比較して、その結果により以下のように動作を制御する。
【0027】
圧力値が所定値よりも低いとき、すなわち通常の運転状態では、制御手段62は、主開閉バルブ32を開いた状態に維持するとともに、バイパス開閉バルブ44を閉じた状態に維持する。これによって、排ガスは炉体4、スロート部3、予熱槽2に流入し、ここから主排気管31を通って排出される。また、バイパス開閉バルブ44は閉じられているので、バイパス排気管41への排ガスの流入は規制される。
【0028】
一方、圧力値が所定値を超えたとき、すなわち炉体4内で一次燃焼により発生するCOが増加し、炉体4内の圧力が上昇した状態では、制御手段62は、主開閉バルブ32を閉じるとともに、バイパス開閉バルブ44を開放する。これによって、排ガスは主排気管31には流入せず、バイパス排気管41に流入する。
【0029】
また、制御手段62は、送風ファン52とエアー流量調整バルブ53とを調整して、予備燃焼室42に外部のエアーを強制的に送り込む。したがって、COを大量に含んだ排ガスが予備燃焼室42で燃焼させられた後、冷却手段43で冷却され、主排気管31に合流させられブースターファン33により排出される。
【0030】
このように、制御手段62によってCOを含んだ排ガスの異常発生を検出して、排ガスの流路を切り換えることによって、例えば予備燃焼室42を通過させて効率よく排出することができる。
【0031】
なお、この実施の形態では、バイパス排気管41は炉体4に接続してもよく、圧力計61は炉体4に設けてもよい。また、排ガスの異常発生を検出したときに主排気管31を遮断したが、主排気管31を開放させたまま排ガスを排出するようにしてもよい。
【0032】
また、バイパス排気管41は主排気管31に接続されていたが、これらを独立して別々に設けてもよい。さらに、この実施の形態では、製鋼用アーク炉を対象として説明したが、高周波炉、電子ビーム炉等の他の電気炉やガス加熱による溶解炉にも適用できる。
【0033】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の溶解炉によれば以下の効果を得ることができる。
請求項1に記載した発明によれば、炉体内で排ガスが異常に発生した場合でも、通常の主排気系とは別のバイパス排気系を通じて排ガスを効率よく排出することが可能になる。
【0034】
そして、炉体内で排ガスが異常に発生した場合に主排気系が遮断されるので、バイパス排気系のみで排ガスをより効率よく排出することが可能になる。
【0035】
請求項2に記載した発明によれば、排ガスが予備燃焼室で燃焼されるので、排ガスを効率よく燃焼させて排出することが可能になる。
【0036】
請求項3に記載した発明によれば、バイパス排気系が主排気系に合流されるので、排出経路を統合して構成の簡略化を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明を製鋼用アーク炉に適用した場合の実施の形態を示す概略図である。
【図2】 従来の製鋼用アーク炉を示す断面図である。
【符号の説明】
1 スクラップ混合物
2 予熱槽
3 スロート部
4 炉体
31 主排気管
32 主開閉バルブ
41 バイパス排気管
42 予備燃焼室
44 バイパス開閉バルブ
51 エアー供給管
61 圧力計
62 制御手段
Claims (3)
- スクラップを充填貯留して予熱する予熱槽と、
前記スクラップを溶解する炉体と、
前記予熱槽と前記炉体とに接続され、前記予熱槽に貯留された前記スクラップを前記炉体に供給するとともに、前記炉体からの排ガスを前記予熱槽に導くスクラップ供給通路と、を備えた溶解炉であって、
前記予熱槽に接続された主排気系と、
前記炉体又は前記スクラップ供給通路に接続されたバイパス排気系と、
前記バイパス排気系に介装され、通常は閉じられているバイパス開閉手段と、
前記炉体又は前記スクラップ供給通路内の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段により得られた圧力値が所定値を超えたとき、前記排ガスを前記バイパス排気系に導くため前記バイパス開閉手段を開放させる制御手段と、
前記主排気系に介装され、通常は開放されている主開閉手段と、を備え、前記圧力検出手段により得られた圧力値が所定値を超えたとき、前記主排気系への前記排ガスの流入を規制するように前記制御手段が前記主開閉手段を閉じることを特徴とする溶解炉。 - 前記バイパス排気系に予備燃焼室が介装されたことを特徴とする請求項1記載の溶解炉。
- 前記バイパス排気系が前記主排気系に接続されていることを特徴とする請求項1又は2記載の溶解炉。
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JP15558097A JP3978811B2 (ja) | 1997-06-12 | 1997-06-12 | 溶解炉 |
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JPH112492A JPH112492A (ja) | 1999-01-06 |
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ID=15609160
Family Applications (1)
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JP15558097A Expired - Lifetime JP3978811B2 (ja) | 1997-06-12 | 1997-06-12 | 溶解炉 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP3978811B2 (ja) |
-
1997
- 1997-06-12 JP JP15558097A patent/JP3978811B2/ja not_active Expired - Lifetime
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JPH112492A (ja) | 1999-01-06 |
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