JPH04217780A - 流体燃料を用いた鋳鉄キュポラによる金属溶解方法およびそれを実施するための鋳鉄キュポラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、流体燃料を用いた鋳鉄キュポラ
による金属溶解方法およびそれを実施するための鋳鉄キ
ュポラに係り、特に溶解金属に対する加炭を、簡単な操
作をもって容易に且つ有利に実施することのできる技術
に関するものである。

【０００２】

【背景技術】従来から、スクラップ鉄くず等の溶解材料
を加熱溶解（溶融）せしめて鋳鉄溶湯を得るキュポラと
して、炉内底部に敷き詰めたコークスを燃焼させること
により、上方から炉内に装入充填される溶解材料を加熱
溶解せしめるようにした、所謂コークスキュポラが知ら
れている。ところが、このようなキュポラは、固体燃料
であるコークスを使用するので、燃焼反応の制御や吸硫
などの調整が難しく、また排ガスが環境に悪影響を与え
るために、集塵や硫黄酸化物対策を充分に考慮しなけれ
ばならないといった問題があった。

【０００３】そこで、このような問題に対処すべく、コ
ークスを天然ガスや重油等の流体燃料に変換することが
考えられ、所謂コークレスキュポラと称される流体燃料
を用いた鋳鉄キュポラが実現されるに至っている。この
流体燃料を用いたキュポラは、例えば、特公昭５１−２
９４８１号公報に示されている如く、炉内にロストルが
配設されて、該ロストル上に、溶解金属と反応しない耐
火材から成る塊が載置されることにより蓄熱ベッドが形
成されると共に、所定の流体燃料を燃焼するバーナ機構
を備え、該バーナ機構によって得られた高温ガスが、か
かるロストルの下方より炉内に供給されて上方に導かれ
るようになっている一方、炉内下方に溶湯溜め部を有し
ており、上方から前記蓄熱ベッド上に装入充填される溶
解材料が、前記高温ガスによって加熱溶解されて、溶湯
溜め部に落下せしめられるようになっている。また、そ
の他、炉の下部に反射炉を付設せしめてなる構造のコー
クレスキュポラも知られている。

【０００４】すなわち、このような流体燃料を用いた鋳
鉄キュポラにあっては、コークスを使用しないことから
、煤塵および硫黄化合物の排出が極めて有効に軽減乃至
は防止され得て、環境汚染の問題が有利に解消され得る
のである。

【０００５】しかしながら、かかる流体燃料を用いた鋳
鉄キュポラにおいては、溶解された金属がコークスに接
触させられることがなく、溶解過程での加炭が為され得
ないことから、目的とする鋳鉄溶湯を得るために、特別
な加炭操作が必要となる。けだし、通常、鋳造キュポラ
による金属溶解に際しては、その溶解材料として銑鉄と
返り材、スクラップ鉄くずの混合材が用いられることと
なるところから、得られた金属溶湯を鋳鉄溶湯として使
用する際には、更に０．５〜１％程度の加炭が必要とな
るからである。

【０００６】それ故、従来では、前記公報にも示されて
いる如く、キュポラによる金属溶解に際し、溶解されて
溶湯溜め部に落下せしめられた金属溶湯に対して、粉末
グラファイト等を添加することにより加炭を実施しなけ
ればならなかったのであり、そのために特別な機構や操
作が必要とされていたのである。

【０００７】また、このように生成後の金属溶湯に対し
て、後処理により粉末グラファイト等を添加せしめて加
炭を行なう場合には、添加された粉末グラファイトが溶
湯表面に浮き易く、しかも溶湯表面に存在するスラグ等
によって溶湯との有効な接触が為され難いために、炭素
量の制御も困難であるという問題をも有していたのであ
る。

【０００８】

【解決課題】ここにおいて、本発明は、上述の如き事情
を背景として為されたものであって、その解決課題とす
るところは、金属溶湯に対する加炭を、簡単な操作をも
って容易に且つ有利に為すことの出来る、流体燃料を用
いた鋳鉄キュポラによる金属溶解方法と、それを実施す
るための鋳鉄キュポラを提供することにある。

【０００９】

【解決手段】そして、かかる課題を解決するために、本
発明にあっては、鋳鉄キュポラの炉内に配設されたロス
トル上に、耐火材から成る塊を載置せしめて、蓄熱ベッ
ドを構成し、該蓄熱ベッド上に溶解材料を装入充填する
一方、所定の流体燃料の燃焼によって得られた高温ガス
を該キュポラの下部に導入し、該ロストルを通じて炉内
上方に導くことにより、前記溶解材料を加熱溶解せしめ
て、下方に落下させ、炉内下部に鋳鉄溶湯溜りを形成す
るに際して、前記蓄熱ベッドを、純度が９５％以上のグ
ラファイト塊を含んで構成するようにした、流体燃料を
用いた鋳鉄キュポラによる金属溶解方法を、その特徴と
するものである。

【００１０】また、本発明にあっては、かかる本発明手
法を実施するための鋳鉄キュポラであって、炉内にロス
トルが配設されて、該ロストル上に耐火材から成る塊が
載置されることにより蓄熱ベッドが形成されると共に、
所定の流体燃料を燃焼するバーナ機構を備え、該バーナ
機構によって得られた高温ガスが、かかるロストルの下
方より炉内に供給されて上方に導かれるようになってい
る一方、炉内下方に溶湯溜め部を有しており、上方から
前記蓄熱ベッド上に装入充填される溶解材料が、前記高
温ガスによって加熱溶解せしめられて、前記溶湯溜め部
に落下せしめられる鋳鉄キュポラにおいて、前記蓄熱ベ
ッドを構成する耐火材から成る塊の少なくとも一部を、
純度が９５％以上のグラファイト塊によって構成せしめ
成る流体燃料を用いた鋳鉄キュポラをも、その特徴とす
るものである。

【００１１】

【作用・効果】すなわち、このような本発明によれば、
キュポラの炉内において加熱溶解されて落下せしめられ
る溶解金属が、蓄熱ベッドを構成する高純度グラファイ
ト塊に接触せしめられることにより、加炭が効果的に行
なわれ得るのであり、それ故、ロストル上に適当な量の
高純度グラファイト塊を載置せしめることによって、生
成された溶湯に対して後処理によって加える炭素量を軽
減し、或いは不要と為すことが可能となり、そのような
後処理のための特別な操作に要する労力が有利に軽減さ
れ得るのである。

【００１２】しかも、本発明においては、かかる高純度
グラファイト塊として、純度が９５％以上のものを用い
たことにより、高温加熱時における燃焼による消耗が有
利に軽減乃至は防止され得るのであり、且つ溶解された
金属に対する有効な加炭作用が発揮され得るのである。

【００１３】また、かかる本発明によれば、溶解された
金属が落下せしめられる際におけるグラファイト塊に対
する接触によって加炭が行われることとなるところから
、従来の如く、生成溶湯に対して粉末グラファイト等を
添加する場合に比べて、加炭が均一且つ有効に為され得
るのであり、それによって鋳鉄溶湯の品質向上および安
定化が図られ得ると共に、加炭量の制御も容易であると
いう利点をも有しているのである。

【００１４】更にまた、本発明においては、金属の溶解
過程において加炭が行なわれるところから、溶解材料の
融点が低下せしめられることとなり、熱効率の向上も有
利に図られ得ることとなる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を更に具体的に明らかにするた
めに、本発明の実施例について、図面を参照しつつ、詳
細に説明することとする。

【００１６】先ず、図１には、本発明手法を実施するに
際して用いられる鋳鉄キュポラの一具体例が示されてい
る。かかる図中、１０は、キュポラであって、内面が耐
火材にて覆われた炉壁１２によって、略鉛直方向に延び
る炉室１４が内部に形成されている。なお、図中では省
略してあるが、かかる炉壁１２は、更に上方に延長され
ており、煙道を形成している。

【００１７】また、キュポラ１０の炉室１４内には、炉
底から所定高さの位置に、炉室１４内を上下に仕切るよ
うにして、ロストル１６が配設されている。なお、かか
るロストル１６としては、公知の水冷式のものが好適に
用いられることとなる。更に、このロストル上には、所
定の耐火材から成る小塊１８が、多数個載置されており
、それによって蓄熱ベッド２０が構成されている。そし
て、炉壁１２の上方に設けられた装入口２２を通じて、
この蓄熱ベッド２０上に、スクラップ鉄や銑鉄、返り材
等の溶解材料２４が装入充填されて、支持せしめられる
ようになっているのである。

【００１８】ところで、このようなキュポラ１０におい
て、蓄熱ベッド２０を構成する小塊１８としては、適当
な耐火材、例えば適当な粘結材を用いて粘結、焼成せし
めたグラファイト塊等を用いることができるが、かかる
小塊１８の少なくとも一部は、純度が９５％以上のグラ
ファイト塊によって構成する必要がある。即ち、このよ
うに蓄熱ベッド２０を、純度が９５％以上のグラファイ
ト塊を含んで構成せしめることにより、後述する如く、
炭素量調整がされた優れた品質の金属溶湯を容易に得る
ことができるのである。なお、これら小塊１８の大きさ
は、特に限定されるものではないが、余り小さ過ぎると
、燃焼による消失が早く、ロストル１６の隙間から落下
する恐れもあると共に、炉室１４内における通風性を阻
害する恐れがある一方、余り大き過ぎると、炉室１４内
で棚釣りを起こす恐れがあるところから、一般には、５
０ｍｍφ〜３００ｍｍφ程度の略球形のものが好適に用
いられることとなる。

【００１９】更にまた、かかるキュポラ１０には、その
炉壁１２の下部にバーナのガス噴出用孔２８が、適数個
形成されており、そこに、天然ガスや重油等の流体燃料
を空気と共に、炉室１４内に吹き込んで燃焼させるバー
ナ２６が装着されている。これにより、これらのバーナ
２６にて得られた高温ガスが、ガス噴出用孔２８を通じ
て炉内に吹き込まれ、そして炉室１４の下部から、ロス
トル１６を通じて上方に導かれるようになっている。そ
うして、かかる高温ガスによって、前記蓄熱ベッド２０
および溶解材料２４が加熱されるようになっているので
あり、かかる溶解材料２４が加熱、溶解せしめられて、
蓄熱ベッド２０を構成する小塊１８の表面をつたって下
方に移動せしめられると共に、かかる小塊１８によって
、更に加熱され、金属溶湯３６として、ロストル１６の
下方に落下せしめられることとなる。

【００２０】また一方、炉室１４の底部には、溶湯溜め
部３０が形成されている。そして、上述の如く下方に落
下せしめられた金属溶湯３６が、この溶湯溜め部３０に
溜り、出湯口３２から、出湯樋３４を通じて、適宜、キ
ュポラ外部に取り出されるようになっているのである。 なお、図中、３８は、金属溶湯３６の表面に生じるスラ
グであり、適宜、外部に取り出されることとなる。

【００２１】さらに、本実施例におけるキュポラ１０に
は、その炉壁１２の下部において、溶湯溜め部３０の上
部に開口する加炭材供給口４０が設けられており、必要
に応じて、この加炭材供給口４０を通じて、金属溶湯３
６に対して粉末グラファイト等が投入されることにより
、後処理としての加炭操作が加えられ得るようになって
いる。

【００２２】そして、このような構造とされたキュポラ
１０を用いて操業するに際しては、先ず、ロストル１６
上に小塊１８を敷き詰めて蓄熱ベッド２０を形成せしめ
た後、バーナ２６にて炉の予熱を行い、充分に昇温せし
める。その後、装入口２２を通じて、溶解材料２４を炉
室１４内に装入充填せしめて、かかる溶解材料の加熱溶
解を開始する。それによって、かかる溶解材料２４が、
その下部から順次、加熱溶解され、更に蓄熱ベッド２０
により加熱せしめられて金属溶湯３６とされるのであり
、そして、かかる金属溶湯３６は、溶湯溜め部３０内に
落下せしめられて、適宜、出湯口３２から出湯樋３４を
通じて取り出されることとなる。更に、かかる操業に際
して、溶解材料２４を、金属溶湯３６となって下方に落
下せしめられる量に相当する分だけ、適当な時間間隔で
、装入口２２から炉室１４内に追加装入することにより
、連続的な溶解操作が実施され得るのである。

【００２３】また、このような操業に際して、溶解され
た金属は、下方に落下せしめられる際、蓄熱ベッド２０
を構成する小塊１８に接触せしめられて更に加熱される
こととなるが、前述の如きキュポラ１０にあっては、か
かる小塊１８の少なくとも一部が高純度のグラファイト
塊にて構成されているところから、溶解金属がこの高純
度グラファイト塊に対して接触せしめられることにより
、有利に加炭され得るのである。なお、かかる高純度グ
ラファイト塊を含む小塊１８は、操業に際して、溶解金
属への加炭作用や燃焼等によって次第に消失することか
ら、その消失分に応じた量だけ、溶解材料２４と共に、
装入口２２から炉室１４内に、適宜、補充されることと
なる。

【００２４】従って、上述の如き方法によれば、適当な
量の高純度グラファイト塊を含む小塊１８にて蓄熱ベッ
ド２０を構成することにより、金属の溶解過程において
、溶解金属に加炭を行ない、得られる金属溶湯３６の炭
素量を調節することができるのであり、炭素量を調節す
るための特別な後処理が不要となるのである。尤も、本
実施例におけるキュポラ１０にあっては、溶湯溜め部３
０の上方に開口する加炭材供給口４０を備えていること
から、かかる加炭材供給口４０を通じて、生成後の溶湯
に対して粉末グラファイト等を投入することにより、適
宜、炭素量を調節することも可能である。

【００２５】しかも、蓄熱ベッド２０を構成する高純度
グラファイト塊として、特に、純度が９５％以上のもの
を用いたことにより、バーナ加熱時における燃焼による
消耗が有利に軽減乃至は防止され得るのであり、且つ溶
解された金属に対して有効で効率的な加炭作用が発揮さ
れ得るのである。

【００２６】また、このような手法においては、溶解さ
れた金属が落下せしめられる際に高純度グラファイト塊
に接触せしめられることにより、その過程で、順次加炭
が行われることとなるところから、従来の如く、生成溶
湯に対して粉末グラファイト等を添加する場合に比べて
、加炭が均一且つ有効に為され得るのであり、それによ
って鋳鉄溶湯の品質向上が図られ得るのであり、しかも
、溶解金属の高純度グラファイト塊に対する接触時間、
即ち高純度グラファイト塊の量を調節することにより、
加炭量の制御も容易に行なうことができるのである。

【００２７】更にまた、かかる手法においては、金属の
溶解過程において加炭が行なわれるところから、溶解材
料２４の融点が低下せしめられることとなり、熱効率の
向上も有利に図られ得るといった利点をも有しているの
である。

【００２８】因みに、毎時５ｔの出湯能力がある、上述
の如き構造の流体燃料を用いたキュポラ１０に対して、
純度が９９．５％で、２００ｍｍφ程度の略球形を呈す
る高純度グラファイト塊のみを小塊１８として用い、ロ
ストル１６上に２５０ｍｍ程度の厚さで敷き詰めること
により蓄熱ベッド２０を形成した。そして、かかるキュ
ポラによって、下記第１表に示されている如き材料から
なる混合材を溶解材料２４として用い、それに造滓材を
溶解材料２４の１％程度加えて炉室１４内に装入充填し
、前述の如き手法に従って加熱溶解せしめることにより
、金属溶湯３６を得た。なお、その操業に際しては、加
炭材供給口４０を通じての粉末グラファイト等の投入に
よる加炭は、一切行なわなかった。

【００２９】

【００３０】このようにして得られた金属溶湯３６にお
ける炭素量を調べたところ、３．６２％であり、そのま
ま鋳鉄溶湯として用いるに適した品質を有するものであ
った。また、かかる操業に際して、蓄熱ベッド２０を構
成する小塊１８として用いた高純度グラファイト塊の損
耗は、一時間当たり１０％前後しか認められなかった。 そして、かかる高純度グラファイト塊の損耗分だけ、溶
解材料２４および造滓材と共に、装入口２２から炉室１
４内に装入充填せしめることにより、一定の炭素量を有
する金属溶湯３６を安定して連続的に得ることができた
。

【００３１】一方、比較例として、粘結剤を用いて塊状
に固め、焼成してなる、下記第２表に示されている如き
組成の不純グラファイト塊（２００ｍｍφ程度の略球形
体）のみを小塊１８として用いて、ロストル１６上に敷
き詰めることにより蓄熱ベッド２０を形成して成るキュ
ポラによって、同一条件下に、前記第１表に示されてい
る如き材料から成る溶解材料２４の溶解操作を実施した
。なお、本比較例においては、蓄熱ベッド２０における
総炭素量が、前記高純度グラファイト塊を用いた実施例
と略同一となるように、重量比として前記実施例の略二
倍弱の量の不純グラファイト塊をロストル１６上に敷き
詰めた。

【００３２】

【００３３】このようにして得られた金属溶湯における
炭素量を調べたところ、２．５８％であり、鋳鉄溶湯と
して用いるには、更に加炭する必要があり、そのまま用
いることの出来ないものであった。また、かかる操業に
際して、蓄熱ベッド２０を構成する小塊１８として用い
た不純グラファイト塊の損耗は、一時間当たり１５％前
後と、高純度グラファイト塊を用いた場合よりも大きく
、消耗コスト的にも劣っていることが認められ、本発明
の優れた優位性が確認され得た。

【００３４】以上、本発明の実施例について詳述してき
たが、これは文字通りの例示であって、本発明は、かか
る具体例にのみ限定して解釈されるものではない。

【００３５】例えば、バーナや溶湯溜め部等のキュポラ
の具体的構造は、何等限定されるもではなく、反射炉を
備えたキュポラ等に対しても、本発明は有利に適用され
得るものである。

【００３６】また、前記例示の実施例におけるキュポラ
には、加炭材供給口４０が設けられていたが、前述の如
く、本発明に従えば、蓄熱ベッドを構成する高純度グラ
ファイト塊の量を調節することにより、後処理による加
炭操作を全く不要と為すことが可能であるところから、
そのような加炭材供給口４０は、必ずしも設ける必要は
ない。

【００３７】更にまた、かかる蓄熱ベッドを構成する高
純度グラファイト塊の量は、溶解材料の材質や金属溶湯
に要求される品質等に応じて適宜決定されるものであり
、必要に応じて、不純グラファイト塊やその他の耐火材
から成る塊と共に、用いることも可能である。

【００３８】その他、一々列挙はしないが、本発明は、
当業者の知識に基づいて、種々なる変更、修正、改良等
を加えた態様において実施され得るものであり、また、
そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り
、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることは
、言うるでもないところである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従う構造とされた鋳鉄キュポラの一具
体例を示す縦断面説明図である。

【符号の説明】

１０：キュポラ　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　１２：炉壁１４：炉室　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　１６：ロストル１８：小塊　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２０：
蓄熱ベッド２４：溶解材料　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　２６：バーナ３０：溶湯溜め部　　　　
　　　　　　　　　　　　　　３２：出湯口３６：金属
溶湯

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　鋳鉄キュポラの炉内に配設されたロス
   トル上に、耐火材から成る塊を載置せしめて、蓄熱ベッ
   ドを構成し、該蓄熱ベッド上に溶解材料を装入充填する
   一方、所定の流体燃料の燃焼によって得られた高温ガス
   を該キュポラの下部に導入し、該ロストルを通じて炉内
   上方に導くことにより、前記溶解材料を加熱溶解せしめ
   て、下方に落下させ、炉内下部に鋳鉄溶湯溜りを形成す
   るに際して、前記蓄熱ベッドを、純度が９５％以上のグ
   ラファイト塊を含んで構成することを特徴とする流体燃
   料を用いた鋳鉄キュポラによる金属溶解方法。
2. 【請求項２】　　炉内にロストルが配設されて、該ロス
   トル上に耐火材から成る塊が載置されることにより蓄熱
   ベッドが形成されると共に、所定の流体燃料を燃焼する
   バーナ機構を備え、該バーナ機構によって得られた高温
   ガスが、かかるロストルの下方より炉内に供給されて上
   方に導かれるようになっている一方、炉内下方に溶湯溜
   め部を有しており、上方から前記蓄熱ベッド上に装入充
   填される溶解材料が、前記高温ガスによって加熱溶解せ
   しめられて、前記溶湯溜め部に落下せしめられる鋳鉄キ
   ュポラにおいて、前記蓄熱ベッドを構成する耐火材から
   成る塊の少なくとも一部を、純度が９５％以上のグラフ
   ァイト塊によって構成せしめたことを特徴とする流体燃
   料を用いた鋳鉄キュポラ。