JPH1047491A - シール装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】接続・分離を繰返すタンディッシュとその無酸
化加熱装置の蓄熱式予熱器との間に好適なシール装置を
提供する。 【解決手段】タンディッシュ１に接続される蓄熱式予熱
器２Ｂ（２Ａ）の燃焼室４Ｂ（４Ａ）から挿入管７Ｂ
（７Ａ）を突設し、この挿入管７Ｂ（７Ａ）の下端面で
構成される燃焼室４Ｂ（４Ａ）の下面とタンディッシュ
１の蓋１ａの上面との間に、柔軟な不燃布を当該燃焼室
４Ｂ（４Ａ）の下面と蓋１ａの上面とのシール容積より
大きな内容積を有するリング状で袋状に形成した耐熱性
チューブ部材５０１を配設し、この耐熱性チューブ部材
５０１にＮ₂ を加熱供給することで、それを膨らませて
燃焼室４Ｂ（４Ａ）の下面と蓋１ａの上面とに密着さ
せ、蓄熱式予熱器２Ｂ（２Ａ）とタンディッシュ１との
気密性を確保する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば連続鋳造
（以下、単に連鋳とも記す）用のタンディッシュを繰り
返し使用するために、当該タンディッシュを無酸化状態
で保熱する方法やその装置に適用可能なシール装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】溶鋼を取鍋から受け取って鋳型へ分配す
るタンディッシュは、それ自体が発熱体を持たないた
め、使用に際しては、別途に加熱手段で加熱して、鋳込
み可能な温度を確保する必要がある。また、複数台のタ
ンディッシュを交換しながら連続して鋳造を行う（以
下、連・連鋳とも記す）場合には、例えば鋼種が変更さ
れるようなときに、待機中のタンディッシュと交換し、
それまで使用されていたものは次の再使用時まで待機さ
せるといったようなタンディッシュの使用法があるが、
このように待機中のタンディッシュについても、少なく
とも使用に供する前に同じく鋳込み可能な温度への加熱
が必要となる。

【０００３】このようにタンディッシュを加熱する場
合、従来一般には、タンディッシュの予熱カバーに設け
たガスバーナを加熱手段として用い、このガスバーナ
に、例えばコークスガスのような燃料ガスとその理論必
要量の１１０〜１２０％の燃焼空気とを混合したものを
送給し、これを当該ガスバーナ内で燃焼させて当該タン
ディッシュ内面を１２００〜１３００度℃に加熱するよ
うにしている。

【０００４】ところが、この場合、高温のタンディッシ
ュ中に多量のＯ₂ が投入されるため、先の使用（前チャ
ージ）による残鋼・残滓が次チャージ時の予熱の際に酸
化されてＦｅＯやＦｅ₃ Ｏ₄ 等の酸化鉄が生成される。
この生成され残存する酸化鉄のＯ成分は、次チャージ時
の鋼中成分のＡｌと反応してＡｌ₂ Ｏ₃ が生成され、そ
の結果、硬質なＡｌ₂ Ｏ₃ が下工程においてホットヘゲ
・フクレ等の品質欠陥を招く要因となる。

【０００５】このような、所謂ＦｅＯピックアップを抑
制防止する技術の確立が求められて、現在では種々の提
案がなされている。その一例として、例えば特開平４−
２２５６７号公報には、予熱用ガスバーナに供給する燃
焼空気量を、供給される燃料ガス量の理論必要量の７０
〜１００％とすることにより、タンディッシュ内の雰囲
気酸素濃度を従来より低くして残鋼の酸化を抑制防止す
るというタンディッシュ予熱方法が開示されている。

【０００６】また、特開平２−３７９４９号公報には、
前述のようなタンディッシュ内の予熱終了に伴い、燃料
ガス及び燃焼空気の送給を停止すると同時に不活性ガス
であるＡｒでバーナ内に残留しているこれらの残留成分
や燃焼排ガスの残留分を払い出して（パージして）、必
要に応じて燃料ガス及び燃焼空気を前記予熱カバー内で
燃焼せしめ、もって当該タンディッシュ内を短時間でＡ
ｒでパージすることにより残鋼の酸化を抑制防止するタ
ンディッシュ内のガス置換技術が開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開平４−２２５６７号公報、特開平２−３７９４９号公
報に記載されるタンディッシュの加熱方法そのものは、
何れもタンディッシュの使用に際して、それを鋳込み可
能な温度まで加熱する手段として、空気と混合した燃料
ガスを当該タンディッシュ内で燃焼させて、その内壁を
１２００〜１３００℃に保熱又は加熱することを前提と
している。ここで、例えば前記特開平４−２２５６７号
公報では、燃焼空気の送給量を、燃料ガス送給量の７０
〜１００％まで抑制しているが、このような高温下で
は、残存するＯ₂ 成分及び生成される燃焼排ガス中の酸
化性成分であるＣＯ₂ やＨ₂ ＯのＯ成分が残鋼と結合し
て酸化鉄が生成されてしまい、残鋼の酸化そのものは十
分に抑制できないという問題がある。

【０００８】これを極力抑制するため、前記特開平２−
３７９４９号公報に記載されるタンディッシュの加熱方
法では、予熱終了後に、わざわざ不活性ガスであるＡｒ
をタンディッシュ内に吹き込んで燃料ガスと残留酸素と
をパージし、これにより非酸化雰囲気に置換するという
方法をとっている。しかし、例え不活性ガスのパージ方
法を改善して前記予熱終了後のガス置換完了までの所要
時間を多少ならず短縮できたとしても、この不活性ガス
パージによりタンディッシュ内壁温度が低下して熱損失
が生じてしまうし、また加熱中の過剰酸素による残滓の
酸化までもは防止できないという問題がある。

【０００９】これに対して、前記特開平４−２２５６７
号公報に記載されるタンディッシュの加熱方法では、予
熱ガスバーナへの空気量を理論必要量以下にすることに
より、不活性ガスパージを行わずに残鋼の酸化を抑制す
るものであるから、前者のような問題は生じないとして
も、前述のような燃焼排ガスによる当該タンディッシュ
内の残鋼の酸化を完全に防止するためにはバーナに供給
される燃焼空気量を、燃料ガスの理論空気量の５０％以
下にする必要がある。ところが、このように燃焼空気の
供給量を極端に低減してしまうと、燃焼時のＯ₂ 不足に
よる不完全燃焼という問題が発生し、加熱コストがかか
ると共に、未燃ガスの処置に防爆やＣＯ中毒対策等の安
全上の問題が生じる。

【００１０】本発明者等は、例えば先に述べたような再
使用タンディッシュの鋳込み可能温度確保に関する従来
の諸問題を解決する方策として、前述のようなタンディ
ッシュ内での燃焼を伴わないで当該タンディッシュを再
使用する、即ち無予熱無酸化再使用プロセスの実現に向
けて種々の実験を重ねつつ鋭意検討を続けてきた。

【００１１】そして、本発明者等は、タンディッシュを
再使用するにあたり、タンディッシュ外で加熱した不活
性ガスで当該タンディッシュ内をパージし続けることに
より、当該タンディッシュ内表面温度を前記鋳込み可能
温度の下限である８５０℃以上に保てば、従来のタンデ
ィッシュ内燃焼ガスによる予熱を省いて、無予熱で且つ
酸化を防止しつつタンディッシュを再使用に供すること
が可能なことを見出した。

【００１２】このタンディッシュ外部に設けられ且つ燃
焼排ガスや大気をタンディッシュ内部に送給することの
ない加熱手段としては、種々のものが考えられるが、特
に蓄熱式予熱器は少量の燃焼ガスを用いながら、その燃
焼排ガスを不活性ガス中に混入することなく、効率よく
不活性ガスを加熱することができる。そこで、複数の蓄
熱式予熱器をタンディッシュに接続し、既に蓄熱体が加
熱されている何れかの蓄熱式予熱器で不活性ガスを加熱
しながらタンディッシュ内にそれを投入し、残りの蓄熱
式予熱器でタンディッシュ内の不活性ガスを吸引（リサ
イクル）しながら燃焼バーナで蓄熱体を加熱するように
し、その燃焼排ガスと吸引された不活性ガスとを排ガス
として排気すると同時にタンディッシュ内を正圧に維持
し続ければ、燃焼排ガスや大気がタンディッシュ内に流
れ込むことがなく、従って残鋼の酸化を確実に抑制防止
しながら、各蓄熱式予熱器のバーナ容量を小さくするこ
とができるから、これを小型化して常時タンディッシュ
に取付けておくことも可能となる。勿論、この手法は、
所定の内容量を有し且つ内部を無酸化状態で加熱する必
要のあるあらゆる加熱対象物に適用することができる。

【００１３】しかしながら、このような無酸化加熱装置
は、例えば加熱対象物がタンディッシュであるような場
合には、常時、加熱対象物を加熱し続けているわけでは
なく、より具体的には加熱対象物はその加熱時に接続さ
れ、加熱を必要としない時，つまり連鋳に供されるとき
には分離される。つまり、前記蓄熱式予熱器と加熱対象
物とは接続されたり分離されたりすることになるが、前
述のような不活性ガスの投入／「燃焼＋リサイクル」の
経路は可及的に大気と分離されている必要がある。即
ち、当該不活性ガス投入／「燃焼＋リサイクル」系が密
閉状態になければ、外部から流れ込む大気によって、や
はりタンディッシュの内部に残存する残鋼の酸化は促進
されてしまう。そこで、このような接続と分離とを繰返
す接合部に適した、簡潔で且つ密閉性の高いシール装置
の開発が望まれていた。

【００１４】本発明は、これらの諸問題に鑑みて開発さ
れたものであり、例えばタンディッシュ等の加熱対象物
の内部を外部と離間して当該内部を無酸化状態で加熱す
る等に際し、タンディッシュと接続・分離を繰返す無酸
化加熱装置の蓄熱式予熱器とタンディッシュとの間に適
用可能なシール装置を提供することを目的とするもので
ある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明のうち請求項１に係るシール装置は、シール
を必要とする面間に、柔軟性を有し且つ当該シールを必
要とする面間の容積より大きい内容積を有する袋状シー
ル部材を配設し、当該袋状シール部材に所定のガスを加
圧供給することで当該袋状シール部材を膨張させて、前
記シールを必要とする各面に密着させるガス加圧供給手
段を備えたことを特徴とするものである。

【００１６】また、本発明のうち請求項２に係るシール
装置は、前記袋状シール部材が気密性を有する部材で構
成されたことを特徴とするものである。また、本発明の
うち請求項３に係るシール装置は、前記袋状シール部材
が不燃布で構成され、前記ガス加圧供給手段は、前記袋
状シール部材へのガス供給時に、当該袋状シール部材か
ら流出するガス通気量以上のガスを当該袋状シール部材
の供給することを特徴とするものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明のシール装置では、例えば
前述のようなタンディッシュ及びその無酸化加熱装置で
ある蓄熱式予熱器のような接続・分離を繰返す両者のシ
ールを必要とする面間に、柔軟性を有し且つ当該シール
を必要とする面間の容積よりも大きい名容積を有する袋
状シール部材を配設し、この袋状シール部材に前記ガス
加圧供給手段で所定のガスを加圧供給することにより、
当該袋状シール部材は膨張し、それが前記シールを必要
とする各面に密着する。また、この袋状シール部材は柔
軟性を有するために、従来のシール装置のように必要シ
ール面が完全な平滑状態でなくとも、多少の段差や異物
の噛み込みがあっても、結果的に当該シールを必要とす
る面間の空間は膨張したシール部材によって閉塞され
る。従って、前記タンディッシュ及び蓄熱式予熱器間の
ように接続・分離を繰返す両者の必要シール面間に前記
袋状シール部材を配設し、両者を接続する場合には、そ
の袋状シール部材に所定のガスを加圧供給するだけで簡
潔で且つ密閉性の高いシール効果がある。

【００１８】この袋状シール部材を気密性の高い部材で
構成すれば、前述の作用に応じて高いシール効果が得ら
れるが、その他にも当該袋状シール部材を不燃布で構成
し、前記所定のガスを加圧供給したとき、当該袋状シー
ル部材から流出するガス通気量以上のガスを当該袋状シ
ール部材の供給するようにしても、同様のシール効果が
得られる。

【００１９】

【実施例】次に本発明に係るシール装置の一実施例を図
面に基づいて詳細に説明する。まず、図１に本実施例の
タンディッシュの無酸化保熱方法を実施化した無酸化保
熱装置の全体構成を示す。タンディッシュ１には、その
蓋１ａの開口部１ｂ，１ｃの夫々に、蓄熱式予熱器２
Ａ，２Ｂを連結する。これらの蓄熱式予熱器２Ａ，２Ｂ
には、例えば伝熱面積を大きくするために、球状やパイ
プ状にしたセラミックスや金属等からなる蓄熱体を充填
した蓄熱室３Ａ，３Ｂと、この蓄熱室３Ａ，３Ｂの蓄熱
体を加熱するための燃焼室４Ａ，４Ｂとを互いに隣接し
て一連に備え、挿入管７Ａ，７Ｂを介して各燃焼室４
Ａ，４Ｂを前記タンディッシュ１の開口部１ｂ，１ｃに
夫々連結し、各燃焼室４Ａ，４Ｂ内にはメインバーナ５
Ａ，５Ｂ及びパイロットバーナ６Ａ，６Ｂを配設する。
なお、前記挿入管７Ａ，７Ｂと前記タンディッシュ１の
各開口部１ｂ，１ｃとの間には、タンディッシュ１内部
を無酸化状態にするために、後述するシール装置５０
Ａ，５０Ｂが介装されている。また、タンディッシュ底
部の各ノズルは図示を省略している。

【００２０】次に互いに類似する前記各蓄熱式予熱器２
Ａ，２Ｂへの配管状態を説明するために、このうちの一
方の蓄熱式予熱器２Ａを用いて説明すると、まず当該蓄
熱式予熱器２Ａの燃焼室４Ａには、当該燃焼室４Ａ内の
温度を検出する燃焼室内温度検出器３１Ａと、当該燃焼
室４Ａ内の圧力を検出する燃焼室内圧力検出器３３Ａと
が取付けられている。また、当該蓄熱式予熱器２Ａの蓄
熱室３Ａの出側には、当該蓄熱室３Ａの出側温度を検出
する蓄熱室出側温度検出器３７Ａが取付けられ、当該蓄
熱室出側温度検出器３７Ａの出力に基づいて作動する温
度スイッチ（ＴＳ）３９Ａが設けられている。

【００２１】そして、前記メインバーナ５Ａは、Ｍガス
弁８Ａ，Ｍガス遮断弁５２Ａ，Ｍガス流量調整弁９Ａ及
びＭガスオリフィス１０Ａを介して、図示されないＭガ
ス供給源に連結すると共に、同じくＭガス弁８Ａ，Ｍガ
スパージ用Ｎ₂ 遮断弁１１Ａ及びＮ₂ 減圧弁１２を介し
て図示されないＮ₂ 供給源に連結されている。ここで、
Ｍガスとは燃料ガスであり、例えば転炉で発生する転炉
（ＬＤ）ガスとコークス炉で発生するコークス炉（Ｃ）
ガスとの混合ガスや、Ｃガスと高炉で発生する高炉
（Ｂ）ガスとの混合ガスのことである。また、これらに
代えて、ＬＰＧ等の燃料ガス又は液体燃料を用いること
も可能である。また、都市ガス，粉体燃料等であっても
構わない。なお、このＭガスが供給されるオリフィス１
０Ａには、Ｍガス流量検出器２６Ａが設けられている。
また、前記Ｍガス弁８ＡとＭガス遮断弁５２Ａ又はＭガ
スパージ用Ｎ₂ 遮断弁１１Ａとの間の配管には放散弁５
１Ａが分岐接続され、その反分岐接続端は大気開放され
ている。

【００２２】また、前記メインバーナ５Ａは、空気弁１
３Ａ，空気流量調整弁１４Ａ，空気オリフィス１５Ａを
介して空気供給ファン１６に連結されている。この空気
供給ファン１６から燃焼空気が供給される空気オリフィ
ス１５Ａには空気流量検出器２９Ａが設けられている。

【００２３】また、前記パイロットバーナ６Ａは、前記
パイロットバーナ用Ｍガス遮断弁５４を介して前記Ｍガ
ス供給源に連結されると共に、前記パイロットバーナ用
Ｎ₂遮断弁５３及びＮ₂ 減圧弁１２を介して前記Ｎ₂ 供
給源に接続されている。

【００２４】一方、前記蓄熱室３Ａは、Ｎ₂ 弁１７Ａ，
Ｎ₂ 流量調整弁１９，Ｎ₂ オリフィス１８及び前記Ｎ₂
減圧弁１２を介して前記Ｎ₂ 供給源に接続されると共
に、前記Ｎ₂ 弁１７Ａ，Ｈ₂ 弁７２，Ｈ₂ 流量調整弁７
１，Ｈ₂ オリフィス７０を介して図示されないＨ₂ 供給
源に接続され、更に排気弁２０Ａ及び排気流量又は圧力
調整弁２１Ａを介して排気ファン２２に接続されてい
る。そして、前記Ｎ₂ オリフィス１８には前記Ｎ₂ 供給
源から供給されるＮ₂ の流量を検出するＮ₂ 流量検出器
４２が設けられ、前記Ｈ₂ オリフィス７０には前記Ｈ₂
供給源から供給されるＨ₂ の流量を検出するＨ₂ 流量検
出器７３が取付けられている。また、前記蓄熱室３Ａと
排気弁２０Ａとの間には当該蓄熱室３Ａからの排気流量
を検出する排気流量又は圧力検出器３５Ａが取付けら
れ、更に前記排気流量又は圧力調整弁２１Ａと排気ファ
ン２２との間には排気温度を検出する排気温度検出器３
８Ａが取付けられ、この排気温度検出器３８Ａの出力に
基づいて作動する温度スイッチ４０Ａが設けられてい
る。また、前記蓄熱室３Ａと排気弁２０Ａとの間の配管
にはダイリューション弁２３Ａが分岐接続され、その反
分岐接続端は、手動又は自動の流量調節バルブ２４Ａを
介して大気開放されている（実際の制御上では、後述す
るように、蓄熱室３Ａからの排気が行われているときに
だけダイリューション弁２３Ａが開操作されるために、
当該蓄熱室３Ａの排気が前記手動又は自動の流量調節バ
ルブ２４Ａを介して大気開放されることはない）。な
お、前記排気弁２０Ａと排気流量又は圧力調整弁２１Ａ
との間に接続された排気ガス分析器４１Ａは、当該排気
内のＣＯ濃度等を分析検出するためのものである。

【００２５】そして、前記Ｍガス流量調整弁９ＡのＭガ
ス流量はＭガス流量指示調節計（ＦＩＣ）２７Ａによ
り、また前記空気流量調整弁１４Ａの空気流量は空気流
量指示調節計（ＦＩＣ）３０Ａによって夫々流量制御さ
れるが、両ＦＩＣ２７Ａ，３０Ａは互いに情報の授受を
可能とし、従って前記ＭガスＦＩＣ２７Ａは、前記Ｍガ
ス流量検出器２６Ａからの出力に応じたＭガス流量検出
値及び燃焼室内温度検出器３１Ａからの出力に応じた燃
焼室内温度検出値及び空気ＦＩＣ３０Ａからの制御情報
に応じて後述のようにＭガス流量調整弁９ＡのＭガス流
量制御を行い、一方、前記空気ＦＩＣ３０Ａは前記空気
流量検出器２９Ａからの出力に応じた空気流量検出値及
び前記ＭガスＦＩＣ２７Ａの制御情報に応じて後述のよ
うに空気流量調整弁１４Ａの空気流量制御を行う。

【００２６】また、前記排気流量又は圧力制御弁２１Ａ
の排気流量又は圧力は、前記燃焼室内圧力検出器３３Ａ
からの出力に応じた燃焼室内圧力検出値及び前記排気流
量又は圧力検出器３５Ａからの出力に応じた排気流量又
は圧力検出値を読込んだ排気流量又は圧力指示調節計
（Ｆ／ＰＩＣ）３４Ａによって後述のように流量又は圧
力制御される。

【００２７】なお、前記蓄熱室出側温度検出器３７Ａか
らの出力に応じて作動する温度スイッチ３９Ａの出力
は、図示されないシステム全体の制御装置に取込まれ、
後述する蓄熱式予熱器２Ａ，２Ｂの切替え制御や、後述
する不活性ガスであるＮ₂ ガスの前記Ｎ₂ 流量調整弁９
Ａによる投入流量制御等に使用される。また、前記排気
ファン２２の近傍に設けられた排気温度検出器３８Ａか
らの出力に応じて作動する温度スイッチ４０Ａの出力
も、図示されないシステム全体の制御装置に取込まれ、
排気中に大気を取込む前記流量調節弁２４Ａ（自動制御
の場合のみ）の開度調整制御等に使用される。また、前
記各開閉弁，例えばＭガス弁８Ａ，空気弁１３Ａ，Ｎ₂
弁１７Ａ，排気弁２０Ａ，ダイリューション弁２３Ａ，
Ｈ₂ 弁７２等には、夫々の開閉端で作動する図示されな
いリミットスイッチが設けられており、当該リミットス
イッチの出力も、図示されないシステム全体の制御装置
に取込まれ、後述するシーケンス制御に用いられる。

【００２８】一方、他方の蓄熱式予熱器２Ｂ側に関して
も、前述の蓄熱式予熱器２Ａと同様に構成され、即ち、
メインバーナ５Ｂは、Ｍガス弁８ＢやＭガス流量調節弁
９Ｂ等を介して前記Ｍガス供給源に接続されると共に、
Ｍガスパージ用Ｎ₂ 遮断弁１１Ｂや前記Ｎ₂ 減圧弁１２
等を介して前記Ｎ₂ 供給源に接続される。また、パイロ
ットバーナ６Ｂは、前記パイロットバーナ用Ｍガス遮断
弁５４等を介して前記Ｍガス供給源に接続されると共
に、前記パイロットバーナ用Ｎ₂ 遮断弁５３や前記Ｎ₂
減圧弁１２等を介して前記Ｎ₂ 供給源に接続される。ま
た、燃焼室４Ｂは、空気弁１３Ｂや空気流量調整弁１４
Ｂ等を介して前記空気供給ファン１６に接続される。ま
た、前記蓄熱室３Ｂは、Ｎ₂ 弁１７Ｂや前記Ｎ₂ 流量調
整弁１９やＮ₂ 減圧弁１２等を介して前記Ｎ₂ 供給源に
接続されると共に、排気弁２０Ｂや排気流量／圧力調整
弁２１Ｂ等を介して前記排気ファン２２に接続され、こ
の排気系にはダイリューション弁２３Ｂや手動弁２４Ｂ
が分岐接続される。その他の詳細な構成についても、前
記一方の蓄熱式予熱器２Ａ側と同様であるため、同様の
構成要素には同一符号にサフィックスＢを附して、その
詳細な説明を省略する。

【００２９】次に、前記蓄熱式予熱器２Ａ，２Ｂ及びそ
れらとタンディッシュ１の開口部１ｂ，１ｃとの間に介
装されたシール装置５０Ａ，５０Ｂについて、図２を用
いながら説明する。この蓄熱式予熱器２Ａ，２Ｂやシー
ル装置５０Ａ，５０Ｂは、互いに同等の構成を有するも
のであるから、ここでは前記他方の蓄熱式予熱器２Ｂ及
びそれとタンディッシュ１の開口部１ｃとの間に介装さ
れたシール装置５０Ｂに代表して、その構成を説明す
る。

【００３０】同図において、蓄熱式予熱器２Ｂ（２Ａ）
内に設けられた前記蓄熱室３Ｂ（３Ａ）及び燃焼室４Ｂ
（４Ａ）の周囲は、共に高い耐熱性や断熱性を有するが
互いに素材の異なる複数の壁部材が積層されており、同
図のハッチングの違いがそれらの壁部材の違いを表示し
ている。また、蓄熱室３Ｂ（３Ａ）内の符号３０１が前
記蓄熱体であり、ここでは蓄熱体３０１を球状に形成し
ている。この蓄熱体３０１は、前記した蓄熱室３Ｂ（３
Ａ）の配管接続部３０３の上方に斜めに配設された耐熱
性網部材３０２の上方に多数蓄積されており、蓄熱式予
熱器２Ｂ（２Ａ）が図示の状態にあるときは、これらの
蓄熱体３０１の上面は、その安息角に従って同図の二点
鎖線ａで示すような状態になる。しかしながら、本実施
例の蓄熱式予熱器２Ｂ（２Ａ）は、排滓時にタンディッ
シュ１と共に同図の矢印方向に傾転されるために、前記
球状の蓄熱体３０１は自重で転がって同図の二点鎖線ｂ
で示す安息角で安定する。このため、本実施例の蓄熱式
予熱器２Ｂ（２Ａ）の蓄熱室３Ｂ（３Ａ）には、同図の
ような堰３０４，３０５が形成されている。ちなみに、
この蓄熱室３Ｂ（３Ａ）出側（図中ＴＣＡ（ＴＣＢ））
の許容上限温度は、主として前記耐熱性網部材３０２の
耐熱上限温度に依存する。

【００３１】一方、この蓄熱室３Ｂ（３Ａ）に隣接する
燃焼室４Ｂ（４Ａ）には、前述のようにメインバーナ５
Ｂ（５Ａ）のバーナ口が開口され、これに前記Ｍガスと
燃焼空気とが供給される。また、このメインバーナ５Ｂ
（５Ａ）のバーナ口には、パイロットバーナ６Ｂ（６
Ａ）のバーナ口が開口され、このパイロットバーナ６Ｂ
（６Ａ）に供給されるＭガス火炎を種火として、前記メ
インバーナ５Ｂ（５Ａ）を点火する。

【００３２】さて、前記燃焼室４Ｂ（４Ａ）から下方に
延設された挿入管７Ｂ（７Ａ）の先端部は、前記タンデ
ィッシュ１の蓋１ａの開口部１ｃ（１ｂ）の内部まで挿
入され、この開口部１ｃ（１ｂ）の周囲で且つ蓋１ａの
上面と前記挿入管７Ｂ（７Ａ）の周囲で且つ燃焼室４Ｂ
（４Ａ）の下面との間に、シール装置５０Ｂ（５０Ａ）
としてリング上に形成された耐熱性チューブ５０１が介
装されている。この耐熱性チューブ５０１にはＮ₂ 給気
口５０２が設けられ、このＮ₂ 給気口５０２からＮ₂ を
加圧供給することで当該耐熱性チューブ５０１が膨らん
で、前記燃焼室４Ｂ（４Ａ）の下面とタンディッシュ１
の蓋１ａの上面とに密着し、もって挿入管７Ｂ（７Ａ）
とタンディッシュ１の開口部１ｃ（１ｂ）との気密性，
ひいては燃焼室４Ｂ（４Ａ）とタンディッシュ１内部と
の気密性を維持する。なお、５０３は、前記耐熱性チュ
ーブ５０１内のＮ₂ 気圧を検出するための検出孔であ
り、この検出孔５０３で当該耐熱性チューブ５０１の内
圧を監視又は制御する。また、図中の５０４は防熱リン
グであり、蓄熱式予熱器２Ｂ（２Ａ）とタンディッシュ
１との不必要な熱の授受を抑制防止する。また、前記挿
入管７Ｂ（７Ａ）の先端部を開口部１ｃ（１ｂ）の内部
まで挿入していないと、万が一、前記耐熱性チューブ５
０１からなるシール装置５０Ｂ（５０Ａ）による挿入管
７Ｂ（７Ａ）とタンディッシュ１の開口部１ｃ（１ｂ）
との気密性（シール性）が低下したとき、燃焼室４Ｂ
（４Ａ）から加熱されたＮ₂ をタンディッシュ１内部に
吹き込む際に、その気体流に沿って生じるエジェクター
効果でＯ₂ 成分を含む大気がタンディッシュ１内部に流
れ込み、もってタンディッシュ１内部を無酸化状態に維
持できなくなる虞れがある。そこで、本実施例では挿入
管７Ｂ（７Ａ）の先端部を開口部１ｃ（１ｂ）の内部ま
で挿入することにより、Ｎ₂ 気体流のエジェクター効果
による大気の流れ込みを抑制防止できるようにしてい
る。また、上記開口部１ｃ（１ｂ）への挿入は、挿入管
７Ｂ（７Ａ）の先端部を開口部１ｃ（１ｂ）内に臨ませ
ればよいが、好ましくは挿入管７Ｂ（７Ａ）と開口部１
ｃ（１ｂ）との間隙量よりも多く内部まで挿入すること
により確実に大気に流れ込みを抑制することができる。

【００３３】次に、前記Ｎ₂ 流量調整弁１９の開度制御
に関するＮ₂ の投入流量とリサイクル流量との設定手法
について説明する。まず、図３は前記配管系のうち排気
に係る蓄熱式予熱器周辺を抜粋したものであるが、同図
において、前記燃焼室内温度検出器３１Ａ，３１Ｂで検
出される燃焼室内温度をＴ₁ 、前記蓄熱室出側温度検出
器３７Ａ，３７Ｂで検出される蓄熱室出側温度をＴ₂ と
したとき、この蓄熱式予熱器の燃焼時に蓄熱体に蓄えら
れる熱エネルギーとして、当該蓄熱体の単位時間当たり
の受熱量Ｑ_G は下記４式で表わされる。

【００３４】 Ｑ_G ＝（Ｖ₁ ＋Ｖ₂ ）×Ｃ_PG×（Ｔ₁ −Ｔ₂ ） ……… (4) 但し、 Ｃ_PG：燃焼排ガスとリサイクルＮ₂ ガスとの混合ガス
（排ガス）の比熱 Ｖ₁ ：燃焼排ガスの流量 Ｖ₂ ：リサイクルＮ₂ の流量 である。

【００３５】また、同図において蓄熱室から外部への単
位時間当たりの放散熱量はＱ₁ であるから、実質の蓄熱
体の単位時間当たりの蓄熱量Ｑ' _G は下記５式で表れ
る。 Ｑ' _G ＝（Ｖ₁ ＋Ｖ₂ ）×Ｃ_PG×（Ｔ₁ −Ｔ₂ ）−Ｑ₁ ……… (5) さて、不活性ガスである前記Ｎ₂ 投入時の投入流量を設
定する際、前述のように蓄熱体に蓄えられた熱量をＮ₂
と全量、熱交換しなければ、例えば前記蓄熱体３０１の
下方の耐熱性網部材３０２等、蓄熱体の下部温度が上昇
して、装置構造の耐熱上の問題が生じる。一方、Ｎ₂ 量
を必要以上投入することは、当該投入Ｎ ₂ ガス温度の低
下を招き、加熱目的としてのガス供給に支障をきたす，
つまり加熱物が加熱されないという問題が発生する。以
上より、熱交換上で投入Ｎ₂ の温度Ｔ_N は前記燃焼室内
温度Ｔ₁ 以下となるから、熱交換前のＮ₂ 温度をＴ_N0と
すると、最も有効な投入Ｎ₂ 流量Ｖ_N は下記６式を満足
すればよく、従って前記３式を用いて整理すると下記７
式のようになる。ここで、燃焼排ガス流量Ｖ₁ は燃焼室
の温度によって制御されるため、下記７式はリサイクル
Ｎ₂ 流量Ｖ₂ と投入Ｎ₂ 流量Ｖ_N の設定値を決める際の
制約条件になる。

【００３６】 Ｑ' _G ＝Ｖ_N ×Ｃ_PN×（Ｔ₁ −Ｔ_N0） ……… (6) ∴Ｖ_N ＝（Ｖ_G ×Ｃ_PG×（Ｔ₁ −Ｔ₂ ）−Ｑ₁ ）／（Ｃ_PN×（Ｔ₁ −Ｔ_N0)) ……… (7) 但し、 Ｃ_PN：Ｎ₂ の比熱 である。

【００３７】次に、前記ロジックにおける通常燃焼時間
における排ガス流量調整弁２１Ａ，２１Ｂの開度制御に
関する排ガス流量設定手法について説明する。まず、図
４も前記配管系のうち排気に係る蓄熱式予熱器周辺を抜
粋したものであるが、同図において、前記燃焼室内圧力
検出器３１Ａ，３１Ｂで検出される燃焼室内圧力を
Ｐ₁ ，前記排気流量／圧力検出器３５Ａ，３５Ｂで検出
される排気圧力（同図では配管内圧力）をＰ₃ ，前記ダ
イリューション弁２３Ａ，２３Ｂから希釈ガスとして用
いられる空気の供給圧（即ち，大気圧）をＰ₀ とし、更
に図示されないタンディッシュ内圧力検出器等で検出さ
れるタンディッシュ内圧力（同図では炉内又はＴ／Ｄ内
圧力）をＰ₂ としたとき、排ガス流量Ｖは、燃焼排ガス
流量Ｖ₁ とリサイクルＮ₂ 流量Ｖ₂ と希釈ガス（ダイリ
ューション）流量Ｖ₃との総和，つまりＶ＝Ｖ₁ ＋Ｖ₂
＋Ｖ₃ となり、このうち、燃焼排ガス流量Ｖ₁は下記８
式で表わされる。

【００３８】 Ｖ₁ ＝Ｖｍ（Ｇ₀ ＋（ｍ−１）Ａ₀ ） ……… (8) 但し、 Ｖｍ：総燃料ガス流量 Ｇ₀ ：理論燃焼ガス量 Ａ₀ ：理論空気量 ｍ ：空気比 である。

【００３９】また、前記希釈ガス（ダイリューション）
流量Ｖ₃ は希釈ガス供給圧（大気圧）Ｐ₀ と排気圧力
（配管内圧力）Ｐ₃ との差圧（Ｐ₀ −Ｐ₃ ）で決定する
から、例えば図５に示すように予め希釈ガス供給圧（＝
大気圧）Ｐ₀ 及び排気圧力（配管内圧力）Ｐ₃ の差圧
（Ｐ₀ −Ｐ₃ ）と希釈ガス（ダイリューション）流量Ｖ
₃との関係を調査しておき、前記検出されたそのときの
希釈ガス供給圧（大気圧）Ｐ₀ 及び排気圧力（配管内圧
力）Ｐ₃ の差圧（Ｐ₀ −Ｐ₃ ）から前記希釈ガス（ダイ
リューション）流量Ｖ₃ を得ることができる。

【００４０】一方、前述したようにリサイクルＮ₂ 流量
Ｖ₂ と投入Ｎ₂ 流量Ｖ_N との関係は前記７式によって決
定されるから、この投入Ｎ₂ 流量Ｖ_N を決めるとリサイ
クルＮ₂ 流量Ｖ₂ は求まる。ここで、投入Ｎ₂ 流量Ｖ_N
はタンディッシュの加熱に必要な熱量から決まるから、
例えば下記９式及び１０式で表される熱バランス式から
下記１１式を導出して当該投入Ｎ₂ 流量Ｖ_N を設定する
ことができる。

【００４１】 Ｑ_TD＝Ａ_TD×α×（Ｔ_GOUT−Ｔ_TD） ……… (9) 但し、 Ｑ_TD ：タンディッシュの受熱量 Ａ_TD ：タンディッシュの内表面積 α ：タンディッシュ内表面と投入Ｎ₂ 間の熱伝達係
数 Ｔ_GOUT：投入Ｎ₂ がタンディッシュから出るときの温度 Ｔ_TD ：タンディッシュ内表面温度 Ｑ_G ＝Ｖ_N ×Ｃ_P ×（Ｔ_GIN −Ｔ_GOUT） ………(10) 但し、 Ｑ_G ：投入Ｎ2 がタンディッシュに放出した熱量 Ｃ_P ：投入Ｎ2 の平均比熱 Ｔ_GIN ：投入Ｎ2 の温度 ここで、Ｑ_TD＝Ｑ_G であることから、 Ｖ_N ＝Ａ_TD×α×（Ｔ_GOUT−Ｔ_TD）／（Ｃ_P ×（Ｔ_GIN −Ｔ_GOUT）） ………(11) このようにして得られた各流量Ｖ₁ 〜Ｖ₃ の総和から排
ガス流量Ｖを設定し、この排ガス流量Ｖが達成されるよ
うに前記制御時間の排ガス流量又は圧力調整弁２１Ａ，
２１Ｂの開度を制御すればよい。

【００４２】なお、前記リサイクルＮ₂ 流量Ｖ₂ は以下
のようにして設定することもできる。即ち、前述のよう
にタンディッシュ内圧力Ｐ₂ を検出することができれ
ば、このタンディッシュ内からのリサイクルＮ₂ 流量を
確保するための必要十分条件は、タンディッシュ内圧力
Ｐ₂ と燃焼室内圧力Ｐ₁ との差圧（Ｐ₂ −Ｐ₁ ）が正値
であることになる。ここで、タンディッシュ内圧力Ｐ₂
及び燃焼室内圧力Ｐ₁ の差圧（Ｐ₂ −Ｐ₁ ）とリサイク
ルＮ₂ 流量Ｖ₂ とは、同等の温度及び圧力下で、一意の
関係にあり、従って例えば図６に示すように予め当該タ
ンディッシュ内圧力Ｐ₂ 及び燃焼室内圧力Ｐ₁ の差圧
（Ｐ₂ −Ｐ₁ ）とリサイクルＮ₂ 流量Ｖ₂ との関係を調
査しておき、前記検出されたタンディッシュ内圧力Ｐ₂
及び燃焼室内圧力Ｐ₁ の差圧（Ｐ₂ −Ｐ₁ ）を満足する
ように当該燃焼室内圧力Ｐ₁ を制御するために前記リサ
イクルＮ₂ 流量Ｖ₂ を設定するようにしてもよく、これ
に応じて前記前記排ガス流量Ｖを設定すると共に前記前
記制御時間の排ガス流量又は圧力調整弁２１Ａ，２１Ｂ
の開度を制御すればよい。

【００４３】このような各気体の流量制御を行うこと
で、少なくとも定常的なＮ₂ 投入／「燃焼＋Ｎ₂ リサイ
クル」モードにおけるタンディッシュ内圧力を正圧に保
持することが可能となろう。しかしながら、Ｎ₂ 投入／
「燃焼＋Ｎ₂ リサイクル」モードの切替え時には、当該
タンディッシュ内圧力を正圧に保持することができなく
なる可能性がある。即ち、例えば前記Ｍガス弁８Ａの閉
からＭガス弁９Ｂの開までの切替え所要時間では、燃焼
排ガス流量Ｖ₁ は理論的に“０”であり、従って著しい
場合には前記リサイクルＮ₂ 流量Ｖ₂ ＝（排ガス流量Ｖ
−ダイリューション流量Ｖ₃ ）になってしまう虞れがあ
り、そのような場合に前記投入Ｎ₂ 流量Ｖ _N や排ガス流
量Ｖを前記Ｎ₂ 投入／「燃焼＋Ｎ₂ リサイクル」モード
の定常時と同様に設定していたのでは、タンディッシュ
内圧力が負圧となって、燃焼排ガスや大気をタンディッ
シュ内に吸引してしまう。

【００４４】そこで、このようなＮ₂ 投入／「燃焼＋Ｎ
₂ リサイクル」モードの切替え時には、前述のようにＮ
₂ 流量調整弁１９の開度を開いて投入Ｎ₂ 流量Ｖ_N を増
加させたり、排気流量又は圧力調整弁２１Ａ，２１Ｂの
開度を閉じて排ガス流量Ｖを減少させたりすることで、
タンディッシュ内圧力を正圧に保持する。より具体的
に、例えば投入Ｎ₂ 流量Ｖ_N を増加させる際の増加投入
Ｎ₂ 流量ΔＶ_N の設定手法について説明すると、例えば
Ｎ₂ 投入／「燃焼＋Ｎ₂ リサイクル」のモード切替え時
に燃焼ガス流量Ｖ₁ が“０”となるため、当該切替え時
におけるリサイクルＮ₂ 流量Ｖ_2Cは、定常時のリサイク
ルＮ₂ 流量Ｖ_2Sに対して下記１２式で表される。

【００４５】 Ｖ_2C＝Ｖ₁ ＋Ｖ_2S ………(12) 一方、タンディッシュ内の圧力はタンディッシュ開口部
（排滓口、ノズル口等）からの放散Ｎ₂ 流量Ｖ_W に依存
する（Ｖ_W が多いほどタンディッシュ内の圧力は高くで
きる）。従ってこの放散Ｎ₂ 流量Ｖ_W は下記１３式で表
される。

【００４６】 Ｖ_W ＝Ｖ_N −Ｖ_2S ………(13) 従って、この放散Ｎ₂ 流量Ｖ_W を切替え時に一定にする
ためには、前記１２式及び１３式を等号で結んで、整理
すれば明らかなように、基本的には燃焼ガス流量Ｖ₁ 分
だけ投入Ｎ₂ 流量Ｖ_N を増加すればよい。実際には、定
常運転時のリサイクルＮ₂ 流量Ｖ_2Sはタンディッシュ内
圧が余裕をもって正圧になるように、限界値よりも小さ
い値が設定される。従って、定常運転時に設定可能なリ
サイクルＮ₂ 流量の上限値を「Ｖ_2S上限」とし、両者の
関係を予め調査しておけば、増加リサイクルＮ₂ 流量Δ
Ｖ₂ を用いて下記１４式が成立する。

【００４７】 Ｖ_2S上限＝Ｖ_2S＋ΔＶ₂ ………(14) 但し、ΔＶ₂ ＞０ また、タンディッシュ内圧を正圧とするために最低限必
要な放散Ｎ₂ 流量の下限値「Ｖ_W 下限」は下記１５式で
表される。

【００４８】 Ｖ_W 下限＝Ｖ_N −Ｖ_2S上限 ………(15) 従って、前記１４式及び１５式から下記１６式を得、こ
の１６式と前記１２式とから下記１７式を得る。

【００４９】 Ｖ_W 下限＝Ｖ_N −（Ｖ_2S＋ΔＶ₂ ） ………(16) Ｖ_W 下限＝Ｖ_N −（Ｖ_2C−Ｖ₁ ）−ΔＶ₂ ＝Ｖ_N −Ｖ_2C＋Ｖ₁ −ΔＶ₂ ………(17) 従って、この１７式から、タンディッシュの内圧を正圧
にするためには、少なくとも「Ｖ₁ −ΔＶ₂ 」だけ投入
Ｎ₂ 流量Ｖ_N を増加してやればよいから、この関係は下
記１８式を満足するように増加投入Ｎ₂ 流量ΔＶ_N を設
定してやればよい。

【００５０】 ΔＶ_N ≧Ｖ₁ −ΔＶ₂ ＝Ｖ₁ −（Ｖ_2S上限−Ｖ_2S） ………(18) なお、この切替え時に排ガス流量を減少した場合には、
前記増加投入Ｎ₂ 流量ΔＶ_N を更に小さくすることがで
きる。このことは、排ガス流量の減少分をＶ₁減少分と
考えれば明らかである。

【００５１】本実施例では、投入Ｎ₂ 流量Ｖ_N の増加と
排ガス流量Ｖの減少とが上記の条件を同時に満足するよ
うにバランス良く同時に行われることで、前記タンディ
ッシュ内圧力Ｐ₂ が確実に正圧保持されるように設定し
ている。勿論、当該タンディッシュ内圧力Ｐ₂ を前述の
ように検出可能な場合には、前記投入Ｎ₂ 流量Ｖ_N の増
加量や排ガス流量Ｖの減少量を変更設定することが可能
となる。

【００５２】但し、本実施例では希釈ガスである前記大
気のダイリューション流量を可変調整していないが、こ
のダイリューション流量を自動調整する場合には、例え
ば前述のようなＮ₂ 投入／「燃焼＋Ｎ₂ リサイクル」の
モード切替え時に、当該ダイリューション流量を増加す
ることで、前述と同様にタンディッシュ内圧力Ｐ₂ を正
圧に保持することが可能となる。

【００５３】また、本実施例では、このようにタンディ
ッシュ内に流れ込む酸素濃度を可及的に低減することが
できるので特に用いていないが、可能であればタンディ
ッシュ内の酸素濃度を検出する手段を設け、このタンデ
ィッシュ内酸素濃度検出値が閾値を越えたときだけ、前
述のようなタンディッシュ内正圧保持制御を実行させる
ようにすれば、不必要量となる投入Ｎ₂ の増加流量や排
ガスの減少流量，或いはダイリューション増加流量を低
減防止することができるから、ひいては省エネルギーや
コストダウンにも繋がる。

【００５４】前述のような制御内容を組合わせて実施す
ることで、タンディッシュ内への燃焼排ガスや大気の吸
引を抑制防止することができるから、残鋼の更なる酸化
は確実に抑制防止することができる。ところで、本実施
例では、更に前記タンディッシュ内を還元雰囲気にする
ことによって、残鋼酸化を殆ど皆無にしようとする。

【００５５】ここで、例えばタンディッシュ内を還元雰
囲気にするための還元性ガスにＨ₂を用いたときに、当
該Ｈ₂ が酸化鉄Ｆｅ₃ Ｏ₄ やＦｅＯのＯ成分と結合して
鉄を還元したり、或いはＨ₂ ＯのＯ成分が鉄を酸化して
酸化鉄Ｆｅ₃ Ｏ₄ やＦｅＯになったりする状態を、Ｈ₂
濃度及びＨ₂ Ｏ濃度と温度とに依存する酸化還元平衡曲
線として図７に示す。

【００５６】この酸化還元平衡曲線をＨ₂ ／Ｈ₂ Ｏ濃度
比に置換し、温度に依存する鉄の酸化還元平衡曲線とし
て図８に示す。また、同図には、同じく還元雰囲気を達
成可能な還元性ガスとしてＣＯを用いた場合に、このＣ
Ｏ／ＣＯ₂ 濃度比の温度に依存する鉄の酸化還元平衡曲
線も合わせて示す。この場合、タンディッシュの保熱目
標温度は凡そ１０００℃以上であるから、このような高
温の前記Ｎ₂ 雰囲気では、同図から、鉄を還元可能なＨ
₂ ／Ｈ₂ Ｏ濃度非は約１．５程度であることが分かる。
従って、還元性ガスとしてＨ₂ を用いる方がＨ₂ の投入
量が少量でもよいことから、後述するように投入される
還元性ガス濃度を爆発限界（可燃限界）濃度以下に抑制
する上で有利であることが伺われる。

【００５７】ここで、既知のように空気中にリークした
場合におけるＨ₂ の可燃限界は４％程度以下であること
から、当該Ｈ₂ の添加条件について考察する。今、タン
ディッシュ内の平均Ｏ₂ 濃度をＣ_O ，タンディッシュ内
への前記投入Ｎ₂ 流量をＶ_N ，同じくタンディッシュ内
への添加Ｈ₂ 流量をＶ_H としたとき、タンディッシュ内
へ侵入したＯ₂ と反応するＨ₂ 量（＝生成するＨ₂ Ｏ
量）Ｖ_{H2 0} は下記１９式で与えられる。

【００５８】 Ｖ_H20 ＝２×Ｖ_N ×Ｃ_O ………(19) 従って、タンディッシュ内に点火されたＨ₂ のうち、Ｏ
と反応しないＨ₂ 量Ｖ _Hrは下記２０式で与えられる。

【００５９】 Ｖ_Hr＝Ｖ_H −Ｖ_H20 ＝Ｖ_H −２×Ｖ_N ×Ｃ_O ………(20) 従って、ここで生成されるＨ₂ Ｏ量Ｖ_H2O に対する実際
の投入Ｈ₂ 量Ｖ_Hrの濃度比Ｈ₂ ／Ｈ₂ Ｏは下記２１式の
左辺で表されることから、これが前記所定濃度比１．５
以上となればよいことになり、これを解いて得られる必
要な平均Ｏ₂ 濃度Ｃ_O ，投入Ｎ₂ 流量Ｖ_N ，添加Ｈ₂ 流
量Ｖ_H の関係が２２式となる。

【００６０】 （Ｖ_H −２×Ｖ_N ×Ｃ_O ）／（２×Ｖ_N ×Ｃ_O ）≧１．５ ………(21) ∴Ｖ_H ≧５×Ｖ_N ×Ｃ_O ………(22) 一方、前記投入Ｎ₂ 流量Ｖ_N における添加Ｈ₂ 流量Ｖ_H
の可燃限界範囲は下記２３式で表れるから、これを解い
て得られる投入Ｎ₂ 流量Ｖ_N ，添加Ｈ₂ 流量Ｖ _H の関係
が２４式となる。

【００６１】 Ｖ_H ／（Ｖ_N ＋Ｖ_H ）≦０．０４ ………(23) ∴Ｖ_H ≦Ｖ_N ／２４ ………(24) この２４式の関係を図９にＨ₂ 可燃下限曲線として実線
で示し、更にこのＨ₂可燃下限曲線の上下に、前記２２
式で与えられる平均Ｏ₂ 濃度Ｃ_O をパラメータとしたＮ
₂ 投入量−Ｈ₂ 添加量の関係を二点鎖線で示す。これよ
り、前記Ｈ₂ 可燃下限曲線より上方が、本実施例のＮ₂
雰囲気Ｈ₂ ガス（図ではＨＮガス）の可燃範囲になるた
め、このＨ₂ 可燃下限曲線より上方になるような平均Ｏ
₂ 濃度≧０．７％では安全上の問題が発生する。更に、
前述のようにして設定された投入Ｎ₂ 流量Ｖ_N 下で、タ
ンディッシュ内への燃焼排ガスや大気の吸引がなく、か
つ効率よく酸化鉄の還元が促進されれば、前記Ｈ₂ 添加
は極めて微量でよく、例えば本実施例のＮ₂ 投入量１０
００Ｎｍ³ ／Ｈにおいて、添加Ｈ₂ の流量Ｖ_H はわずか
１０Ｎｍ³ ／Ｈ程度でよいことが判明している。

【００６２】さて、このようにして実施された本実施例
の作用について説明する。まず、前記Ｎ₂ 投入／「燃焼
＋Ｎ₂ リサイクル」モードの切替え時に、前記燃焼排ガ
スパージ時間を最適に設定したり、前記投入Ｎ₂ 流量Ｖ
_N を一時的に増加したり、前記ダイリューション流量調
整弁２４Ａ，２４Ｂの開度を調整したりすることにより
（ここでは前記還元性ガスＨ₂ の添加は行っていな
い）、本実施例では図１０ａに示すようにタンディッシ
ュ（Ｔ／Ｄ）内圧力を常時“０”より高い、即ち正圧に
保持することができた。これに対して、Ｎ₂ 投入／「燃
焼＋Ｎ₂ リサイクル」モードの切替え時に前記燃焼排ガ
スパージ時間を最適に設定したり、投入Ｎ₂流量Ｖ_N を
一時的に増加したり、ダイリューション流量を調整した
りすることのない従来例では、図１０ｂに示すようにタ
ンディッシュ（Ｔ／Ｄ）内圧力が一時的にではあるが
“０”より低い、所謂負圧になってしまい、従って前述
のように燃焼排ガスや大気がタンディッシュ内に吸引さ
れてしまうことが想定される。

【００６３】また、このようにＮ₂ 投入／「燃焼＋Ｎ₂
リサイクル」モードの切替え時に、前記燃焼排ガスパー
ジ時間を最適に設定したり、前記投入Ｎ₂ 流量Ｖ_N を一
時的に増加したり、前記ダイリューション流量調整弁２
４Ａ，２４Ｂの開度を調整したりすることによる（ここ
でも前記還元性ガスＨ₂ の添加は行っていない）本実施
例のタンディッシュ内（Ｔ／Ｄ）内酸素濃度を図１１ａ
に示す。同図から明らかなように、当該タンディッシュ
内酸素濃度は、前記初回のＮ₂ 投入／リサイクルモード
切替え時に若干のピークが表れるものの、その他は安定
して目標上限値以下に保たれていることが分かる。一
方、このような制御態様が全く行われない従来例による
タンディッシュ（Ｔ／Ｄ）内酸素濃度は図１１ｂに示す
ように、各Ｎ₂ 投入／リサイクルモード切替え時毎にピ
ークが表れ、それは常に目標上限値を上回ってしまって
いることが分かる。

【００６４】更に、前述のようなＮ₂ 投入／「燃焼＋Ｎ
₂ リサイクル」モードの切替え時に、前記燃焼排ガスパ
ージ時間を最適に設定したり、前記投入Ｎ₂ 流量Ｖ_N を
一時的に増加したり、前記ダイリューション流量調整弁
２４Ａ，２４Ｂの開度を調整したりすることにより（こ
こでも前記還元性ガスＨ₂ の添加は行っていない）図１
２に示すようにタンディッシュ内平均Ｏ₂ 濃度を従来か
ら大幅に低減することができ、従って残鋼の酸化量を大
幅に低減することができた。ちなみに、前記図１１ａや
図１２に示すタンディッシュ内酸素濃度は、前述の還元
性ガスＨ₂ の添加を行わない場合のものであり、実際に
還元性ガスＨ₂ を添加した場合のタンディッシュ内酸素
濃度は常時“０”（ガス分析計の測定可能限界以下）と
なることが分かっている。

【００６５】そして、このようにしてほぼ完全な無酸化
状態で且つ残鋼の酸化量も大幅に低減された状態で保熱
されたタンディッシュを実際の鋳造に供したところ、図
１３に示すように、１Ｃｈ（チャージ）目の鋳造におけ
る総ホットヘゲ発生率は、従来を１００としたとき、還
元性ガスＨ₂ を添加しない場合で凡そ３２．０程度、還
元性ガスＨ₂ を添加した場合には凡そ３．５程度まで減
少させることができ、また、再使用タンディッシュによ
る鋳造開始直後の１本目と２本目のスラブでの総ホット
ヘゲ発生率は、従来を１００としたとき、還元性ガスＨ
₂ を添加しない場合で凡そ２７．９程度、還元性ガスＨ
₂ を添加した場合には凡そ１．１程度まで減少させるこ
とができた。

【００６６】勿論、図１４に示すように、本実施例のＮ
₂ 蓄熱式予熱器（図ではバーナ）を用いることにより、
タンディッシュ（Ｔ／Ｄ）内温度を前記開孔限界以上に
保持する鋳込み終了からの経過時間を、従来から大幅に
長じることができ、連連数を大幅に延長することができ
た。

【００６７】なお、前記実施例では不活性ガスとしてＮ
₂ ，タンディッシュ内の還元性ガスとしてＨ₂ を用いた
場合及びそれを用いることの優位性についてのみ詳述し
たが、不活性ガスとしてＡｒ，還元性ガスとして前述の
ＣＯを始めとする各種の炭酸ガスや重炭化水素を用いる
ことも勿論可能である。但し、このような炭素Ｃ系の還
元性ガスを用いる場合には、前述のような可燃範囲に入
ってしまう可能性があるため、別途安全対策を講じる必
要があるばかりでなく、固体Ｃの遊離，即ちすすの発生
を抑制防止する必要があり、これを判定するために熱力
学的な検討等を細かく実施して炭素Ｃ系の還元性ガス添
加流量を設定しなければならない点に留意したい。

【００６８】また、前記実施例では、不活性ガスである
Ｎ₂ の供給配管に還元性ガスであるＨ₂ を供給する場合
についてのみ詳述したが、前述のように酸素濃度が極め
て低い場合の投入Ｈ₂ 流量は極く微量でよいから、これ
を大幅に加熱することなく、前記蓄熱式予熱器やタンデ
ィッシュそのものの内部に直接供給してもよく、これに
よってタンディッシュの温度降下に殆ど影響のないこと
も発明者等は実験によって確認している。

【００６９】また、前記還元性ガスとしてＨ₂ 等を添加
する場合には、Ｎ₂ 等の不活性ガスが投入される側の予
熱器のパイロットバーナを消火することにより、更に高
いレベルの還元状態を得易くなる。即ち、実施例におけ
るタンディッシュ加熱の場合には、パイロットバーナの
燃焼排ガス流量は、投入するＮ₂ ＋Ｈ₂ （不活性ガス＋
還元性ガス）の１％以下であり、ＣＯ₂ やＨ₂ Ｏ等の酸
化性ガス成分が０．２％程度になるため、パイロットバ
ーナを消火しなくとも実用上の問題はないが、前記投入
するＮ₂ ＋Ｈ₂ （不活性ガス＋還元性ガス）の流量が少
ない場合には、それら投入側の予熱器のパイロットバー
ナを消火することにより、高いレベルの無酸化又は還元
状態を得ることができる。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のシール装
置によれば、シールを必要とする面間に、柔軟性を有し
且つ当該シールを必要とする面間の容積よりも大きい名
容積を有する袋状シール部材を配設し、この袋状シール
部材に所定のガスを加圧供給することにより、当該袋状
シール部材は膨張し、それが前記シールを必要とする各
面に密着する。また、この袋状シール部材は柔軟性を有
するために、従来のシール装置のように必要シール面が
完全な平滑状態でなくとも、多少の段差や異物の噛み込
みがあっても、その部位以外の袋状シール部材が、シー
ルを必要とする各面に密着し、結果的に当該シールを必
要とする面間の空間は膨張したシール部材によって閉塞
される。従って、接続・分離を繰返す両者の必要シール
面間に前記袋状シール部材を配設し、両者を接続する場
合には、その袋状シール部材に所定のガスを加圧供給す
るだけで簡潔で且つ密閉性の高いシール効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシール装置を実施化したタンディッシ
ュ無酸化保熱装置を示す全体構成図である。

【図２】図１の蓄熱式予熱器及びシール装置の一例を示
す断面図である。

【図３】図１のタンディッシュの無酸化保熱方法の概要
説明図である。

【図４】図１のタンディッシュ無酸化保熱装置のバルブ
開閉制御のシーケンスチャートである。

【図５】投入Ｎ₂ 流量を設定するための説明図である。

【図６】排ガス流量を設定するための説明図である。

【図７】排ガス流量の設定のために用いられる希釈ガス
流量の説明図である。

【図８】排ガス流量の設定のために用いられるリサイク
ルＮ₂ 流量の説明図である。

【図９】Ｈ₂ −Ｈ₂ Ｏ雰囲気における鉄の酸化還元平衡
の説明図である。

【図１０】鉄の酸化還元平衡の説明図である。

【図１１】Ｈ₂ の添加条件の説明図である。

【図１２】タンディッシュ内圧力の説明図である。

【図１３】タンディッシュ内酸素濃度の説明図である。

【図１４】タンディッシュ内残鋼酸化量の説明図であ
る。

【符号の説明】

１はタンディッシュ（加熱対象物） ２Ａ，２Ｂは蓄熱式予熱器（加熱手段） ３Ａ，３Ｂは蓄熱室 ４Ａ，４Ｂは燃焼室 ５Ａ，５Ｂはメインバーナ ６Ａ，６Ｂはパイロットバーナ ７Ａ，７Ｂは挿入管 ８Ａ，８ＢはＭガス弁（燃料ガス弁） ９Ａ，９ＢはＭガス流量調整弁（燃料ガス流量調整弁） １３Ａ，１３Ｂは空気弁 １４Ａ，１４Ｂは空気流量調整弁 １６は空気供給ファン １７Ａ，１７ＢはＮ₂ 弁（不活性ガス弁） １９はＮ₂ 流量調整弁（不活性ガス流量調整弁） ２０Ａ，２０Ｂは排気弁 ２１Ａ，２１Ｂは排気流量調整弁 ２２は排気ファン ２３Ａ，２３Ｂはダイリューション弁 ５０Ａ，５０Ｂはシール装置 ７１はＨ₂ 流量調整弁（還元性ガス流量調整弁） ７２はＨ₂ 弁（還元性ガス弁） ３０１は蓄熱体 ３０２は耐熱性網部材 ５０１は耐熱性チューブ ５０２はＮ₂ 給気口（不活性ガス給気口）

フロントページの続き (72)発明者 原 一晃 岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者 山口 竜介 岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者 永井 精和 大阪府大阪市西区京町堀２丁目４番７号 中外炉工業株式会社内 (72)発明者 北村 有 大阪府大阪市西区京町堀２丁目４番７号 中外炉工業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールを必要とする面間に、柔軟性を有
   し且つ当該シールを必要とする面間の容積より大きい内
   容積を有する袋状シール部材を配設し、当該袋状シール
   部材に所定のガスを加圧供給することで当該袋状シール
   部材を膨張させて、前記シールを必要とする各面に密着
   させるガス加圧供給手段を備えたことを特徴とするシー
   ル装置。
2. 【請求項２】 前記袋状シール部材が気密性を有する部
   材で構成されたことを特徴とする請求項１に記載のシー
   ル装置。
3. 【請求項３】 前記袋状シール部材が不燃布で構成さ
   れ、前記ガス加圧供給手段は、前記袋状シール部材への
   ガス供給時に、当該袋状シール部材から流出するガス通
   気量以上のガスを当該袋状シール部材の供給することを
   特徴とする請求項１に記載のシール装置。