JPH1114263A - 金属溶解炉および金属溶解方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 予熱部内に金属原料を連続的に投入して、投
入した熱エネルギーを金属原料の予熱に効率よく利用す
ることができ、熱効率の向上、生産性の向上などが図れ
る金属溶解炉および金属溶解方法を提供する。 【解決手段】 溶解される金属原料２を予熱する予熱部
４と、予熱部４から降下した金属原料２を酸素バーナー
１の火炎を用いて溶解する溶解部３と、溶解部３と予熱
部４の間に溶解部３と予熱部４よりも小さな内径を持つ
縮径部５と、溶解部３から流下した溶湯１１を保持する
保持部８を備えた金属溶解炉であって、保持部８にアー
クを発生させる加熱手段が設けられたことを特徴とする
金属溶解炉とこれを用いた金属溶解方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属溶解方法に関
し、詳しくは鉄、銅、アルミニウム等のスクラップや、
地金等の金属原料を酸素あるいは酸素富化空気を支燃性
ガスとした酸素バーナーで連続的に溶解し、アーク加熱
で保温する金属溶解炉および金属溶解方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属資源のリサイクルに伴うスクラップ
金属の溶融には、通常炭素電極を備えた電気炉が使用さ
れているが、電気エネルギーを利用しているため、コス
トが高いという問題がある。このため、酸素あるいは、
酸素富化空気を支燃性ガスとする酸素バーナーで化石燃
料を燃焼させ、その燃焼熱で鉄、銅、アルミニウム等の
スクラップや地金を溶解させる溶解炉が開発されてい
る。このような酸素バーナーを利用した溶解炉は、例え
ば、特開昭５６−５０１８１０号公報、特開平１−２１
５９１９号公報、同２−９３０１２号公報、同５−２７
１８０４号公報、同５−２７１８０７号公報等に記載さ
れている。これらの溶解炉は、酸素バーナーで金属原料
を予熱する溶解部に金属原料を予熱する予熱部を備えて
おり、溶解部からの排気熱を予熱部での金属原料の予熱
に利用することができ、総合的な燃料の利用効率を向上
させることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】これらの溶解炉を用い
て金属を溶解するには、金属原料を予熱部に装入し、こ
の金属原料が溶解部において溶解されたところで、運転
を停止し、溶解部からの溶湯の出湯を行う。しかし、溶
解チャージごとに原料を間欠的に装入して予熱を行う方
式では、溶解の進行とともに予熱部内の原料は減少し、
予熱効果が低下することになり、燃焼排ガスのエネルギ
ーを十分に利用しているとはいえなかった。本発明は、
必要な時期に１溶解分の溶湯を払い出すという従来の工
程を活かしつつ、予熱部内に金属原料を連続的に投入し
て、予熱部に原料を常に所定量以上充填することが可能
で、投入した熱エネルギーを効率よく金属原料の予熱に
利用することができ、熱効率の向上、生産性の向上など
が図れる金属溶解炉および金属溶解方法を提供すること
を目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の金属溶解炉は、
溶解される金属原料を予熱する予熱部と、該予熱部から
降下した金属原料を酸素バーナーの火炎を用いて溶解す
る溶解部と、該溶解部と前記予熱部の間に溶解部と予熱
部よりも小さな内径をもつ縮径部と、前記溶解部から流
下した溶湯を保持する保持部を備えた金属溶解炉であっ
て、前記保持部にアークを発生させる加熱手段が設けら
れたことを特徴としている。前記保持部は、前記溶解部
底面から下方に傾斜して延設された溶湯流路を介して、
溶解部に連設されるように構成してもよい。前記溶湯流
路が、前記保持部で発生したガスを溶解部に排出する排
ガス流路を兼ねているように構成してもよい。前記保持
部に、溶融スラグ発泡材を投入する発泡材投入口を設け
てもよい。前記予熱部に、保持部から上昇したＣＯガス
を燃焼させる酸素および空気の少なくとも一方を供給す
る供給口を設けてもよい。本発明の金属溶解方法は、上
記構成の金属溶解炉で金属原料を溶解する方法であっ
て、予熱部に金属原料を装入しつつ、溶解部で該金属原
料を溶解し、生成した溶湯を連続的に保持部に流下さ
せ、この溶湯をアーク加熱により保温し、保温した溶湯
を保持部から間欠的に出湯することを特徴としている。
本発明の金属溶解方法において、金属原料と造滓材を混
合して予熱部に装入し、溶解部でこの金属原料と造滓材
を溶解して生成した溶湯と溶融スラグを保持部に流下さ
せ、保持部にて溶湯層の上に形成された溶融スラグ層を
発泡させ、この発泡スラグ中にアークを形成しつつアー
ク加熱を行ってもよい。また前記保持部内に投入した炭
材を投入して溶融スラグとの反応によりＣＯガスを発生
させ、このＣＯガスを予熱部に導き、酸素および空気の
少なくとも一方を予熱部に供給して、該ＣＯガスを予熱
部内で燃焼させてもよい。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明の金属溶解炉は、溶解部と
保持部とを一体に形成し、酸素バーナーの燃焼火炎で鉄
原料を溶解し、生成した溶湯を保持部に流すように構成
され、保持部ではアーク加熱により溶湯の溶融状態を保
持するものである。本発明の金属溶解炉では、溶解部で
生成した溶湯を保持部に流すことにより、予熱部に原料
を連続的に導入することが可能となる。そして金属溶解
炉の運転中は、予熱部と縮径部に金属原料を、溶解部と
保持部に溶湯を常に存在させることができ、溶解部と保
持部で生じる熱を金属原料の予熱に効果的に利用できる
ので、熱効率が向上する。これに対し、保持部を設置せ
ず溶解部のみで所定量の溶湯を溶製し、溶解部から溶湯
を出湯する場合には、予熱部および縮径部内に原料が存
在しない時期が生じ、この間予熱部および縮径部での熱
回収を行えなくなるので、この分だけ熱損失を生じるこ
とになる。

【０００６】さらに本発明の金属溶解炉における保持部
では、加熱効率のよいアーク加熱によって、溶湯の溶解
状態を保持する。ここで溶湯の保温にアーク加熱を用い
る理由は、酸素バーナーを用いた場合に比べて着熱効率
が高いためである。例えば、溶湯面が平面である場合
に、酸素バーナーでの溶湯の着熱効率は最大１０％であ
るのに対し、アーク加熱での溶湯の着熱効率は最大３０
％である。また溶融スラグをフォーミングさせる場合で
は、酸素バーナーでの溶湯の着熱効率は最大２０〜３０
％であるのに対し、アーク加熱での溶湯の着熱効率は最
大６０％である。保持部でのアーク加熱は、通常の電気
炉などに用いる場合と同様に、アーク電極を用いて構成
すればよい。

【０００７】以下本発明を図面を参照してさらに詳細に
説明する。図１は、本発明の方法を好適に実施するため
の金属溶解炉の一例を示す縦断面図である。この溶解炉
は、酸素または酸素富化空気を支燃性ガスとした酸素バ
ーナー１…の燃焼熱で、鉄、銅、アルミニウム等のスク
ラップや地金等の金属原料２…を溶解再生するためのも
のであって、下部に溶解部３を、上部に予熱部４を一体
的に連結し、この溶解部３と予熱部４の間に縮径部５を
設け、さらに溶湯の保持目的のためのアーク電極６およ
び出湯口７を備えた保持部８を溶融流路９を介して溶解
部３に連設したものである。

【０００８】溶解部３は、その周壁上部３ａは縮径部に
向けて内径が漸減して傘状面（コーン状面）を形成して
いる。予熱部４はおおむね円筒状に形成されていて、そ
の周壁下部４ａは縮径部に向けて内径が漸減してコーン
状となっている。また予熱部４の上部開口には排気口１
０ａを有する蓋体１０が着脱可能に装着されている。上
記縮径部５は、予熱部４から、溶解部３での原料の溶解
につれて溶解部３に降下する金属原料２の降下量を制御
するために設けられているもので、溶解部３および予熱
部４の内径よりも小さな内径で形成されている。縮径部
５を設けることにより、金属原料２の降下速度を溶解速
度とは別個に制御することができる。すなわち縮径部５
がないと金属原料２の降下速度は、溶解部３での溶解速
度により一義的に定まってしまうために、いわゆる熱流
比の最適化ができず定常操業が困難になる。特に本発明
のように連続的に金属原料を溶解する場合には、溶解が
比較的長時間にわたり定常的に行われなければならない
ので、本発明のように縮径部５を設けることはさらに有
効である。ここで溶解部周壁上部３ａと予熱部周壁下部
４ａが垂直に近くなると溶解炉全体の高さが高くなり、
また水平に近くなるとデッドスペースを生じて熱効率が
低下する。したがって通常は、水平線に対して溶解部周
壁上部３ａは２０〜６０度程度、予熱部周壁下部４ａは
２０〜７０度程度に設定するのが望ましい。縮径部に隣
接する溶解部周壁上部２ａと予熱部周壁下部３ａは、縦
断面図において直線状となるコーン状面であることが好
ましい。これらの部分を断面が弧を描くような曲面で構
成することも可能であるが、耐火物を内張して形成する
炉の場合は耐火物の内張作業が面倒になる。

【０００９】上記縮径部５の大きさは、炉の処理能力や
酸素バーナー１の能力、金属原料２の種類、溶解部３お
よび予熱部４の大きさなどによって適当に設定すること
が可能であるが、通常は、予熱部４の断面積が縮径部５
の断面積の１．４−５倍の範囲になるように設定するこ
とが好ましい。予熱部４の断面積を縮径部５の断面積の
１．４倍未満とすると、金属原料の降下量が多くなり過
ぎて縮径部５を設けた効果が得られにくくなる。逆に予
熱部４の断面積が縮径部５の断面積の５倍を越える場合
には、金属原料２が落下しにくくなって絞りすぎの傾向
となる。このように、適当な大きさの縮径部５を介して
溶解部３の上方に予熱部４を設けられているので、予熱
部４から溶解部３に降下する金属原料２の降下量を最適
な状態に制御することができ、酸素バーナー１のみで金
属原料２の効率よい予熱ができる。

【００１０】酸素バーナー１は、必要な溶解能力に応じ
て１本ないし複数本が溶解部３周壁に設けられた挿入孔
３ｂに挿入されて設置されており、その取付位置は、溶
解部３の大きさなどに応じて炉壁の垂直部あるいは溶解
部周壁上部３ａの適当な位置に設定することができる。
また、溶解部３内に投入された金属原料２を溶解部３の
底部全体で迅速に溶解し、再凝固させずに、溶湯流路９
を通して保持部８に溶湯１１を流出させることができる
ように、溶解部３の周囲に複数本の酸素バーナー１…
が、その火炎噴出方向を溶解部３の底部に向けて設けら
れており、図示しない経路から重油や微粉炭等の燃料と
支燃性ガスとがそれぞれ導入されるようになっている。
さらに酸素バーナー１…には、図示しない制御部が接続
されていて、バーナー燃焼量を制御できるようになって
いる。なお溶解部３の酸素バーナー１…の燃料としては
重油以外の灯油などの液体燃料をはじめとして、プロパ
ン、ブタン等のガス燃料や、微粉炭等の固体燃料を用い
ることが可能であり、支燃性ガスの酸素も、高純度のも
のから純度８０％以上の比較的低純度のものまで使用す
ることができる。

【００１１】前記保持部８は、溶解部３底面が下方に傾
斜して延設された溶湯流路９を介して溶解部３より低い
位置に形成されている。このような構成により溶解部３
で生成した溶湯１１が溶湯流路９を介して自然に落下す
るようになっている。保持部８の形状は、一般的な保持
炉と同様に、円筒状、方形状等で形成され、保持部底部
の出湯口７には該出湯口７を開閉する栓体７ａが設けら
れている。そして保持部５上面からアーク電極６が挿入
されている。アーク電極６としては、通常の電気炉で用
いられるものが使用できる。このアーク電極６により、
溶解部３から溶湯流路９を介して流入した溶湯１１の昇
温を行うことができる。さらにこのアーク電極６によっ
て各種成分、例えばカーボン、シリコン、マンガン添加
時の熱補償、成分調整時の加熱などをアーク加熱で行う
ことができる。

【００１２】上記構成の金属溶解炉を用いて金属を溶解
するには、まず、溶解炉全体の耐火物を保護するために
溶解部３の酸素バーナー１…を燃焼させ、耐火物の昇熱
が完了次第、酸素バーナー…を消火させるとともに、予
熱部４の上部開口から金属原料２を投入する。この金属
原料２を投下した時点で、金属原料２の一部は縮径部５
を通過して溶解部３へ落下し、残りは予熱部４に残存す
るが、予熱部４に残存する金属原料２の容積が、溶解部
３へ落下した金属原料２の容積の０．４〜３倍となるよ
うにすることが好ましく、０．５〜２倍となるようにす
ることがより好ましい。予熱部４にある金属原料２の容
積が溶解部３に降下した金属原料２の容積の０．５倍を
下回る場合は、金属原料２の大部分を予熱を経ずに直接
溶解させることになり、逆に予熱部４にある金属原料２
の容積が溶解部３に降下した金属原料２の容積の２倍を
越える場合は、投入した熱エネルギーの大部分が予熱に
消費されることになるため、いずれの場合も熱効率が低
下する傾向となる。

【００１３】ついで酸素バーナー１…を点火して、溶解
部３に降下した金属原料２を溶解するとともに、溶解に
伴って生じる高温の排気ガスを縮径部５を通って予熱部
４に上昇させ、この熱で予熱部４にある金属原料２を予
熱する。ここでさらに縮径部５の存在により、予熱部４
から溶解部３への金属原料２の降下速度を、溶解部３で
の金属原料２の溶解速度に近い値に制御することができ
るので、金属原料２の予熱および溶解が滞りなく行われ
る。この状態で金属原料２の溶解を進行させ、溶湯１１
が保持部８に流出する段階になった時点で、保持部８の
アーク電極６によりアーク加熱を行う。一方予熱部４に
所定量の金属原料２が常に充填されるように適宜金属原
料２の装入を行う。こうして保持部８に投じた熱エネル
ギーは、保持部８での溶湯の保温に加えて、溶湯流路
９、溶解部３、縮径部５を経由して予熱部４での金属原
料２の予熱に利用される。そして保持部８内に溶湯１１
が蓄積された時点で、保持部８内に所定量の溶湯１１を
残すようにして出湯する。そしてさらに同様の操作を繰
り返して、金属溶解を行う。

【００１４】このように、図１に示した金属溶解炉は、
前記予熱部４に連続的に原料を装入するとともに溶解部
３で溶解した溶湯を連続的に保持部８に流出させ、保持
部８からは所定量の溶湯１１を間欠的に出湯することが
できる。これにより保持部８から、溶湯流路９、溶解部
３、縮径部５、予熱部４にいたるまで常に適当量の金属
原料２または溶湯１１が存在する状態を維持できる。し
たがって、必要な時期に１溶解分の溶湯１１を払い出す
という従来の工程を活かしつつ、新しい金属原料２を連
続的に予熱して効率的に熱回収を行うことができ、その
結果、熱効率がよく生産性のよい金属溶解が実現され
る。

【００１５】以上図１で示した金属溶解炉とそれを用い
た金属溶解方法について説明したが、この溶解炉では、
保持部５に溶湯流路９を介して流入する溶湯１１が、保
持部５内に設けられているアーク電極６によりアーク加
熱されるとき、このアーク電極６先端は、溶湯１１表面
の上方にあり、アークの熱エネルギーの損失が問題にな
る場合がある。

【００１６】図２は、この点を鑑み、図１の溶解炉に改
良を加えた金属溶解炉の例を示したものであり、この金
属溶解炉は、金属原料に造滓材を混合してこれらを溶解
して溶湯及び溶融スラグを形成し、この溶融スラグを発
泡（以下フォーミングともいう）させるためのものであ
る。すなわち図２に示した金属溶解炉が、図１に示した
金属溶解炉と異なる点は、保持部８に発泡材投入口１２
を設けた点、および予熱部４の炉壁に、保持部８で発生
したガス（主としてＣＯガス）を燃焼させるための酸素
または空気の供給ノズル１３…を設けた点である。さら
に、保持部８の底部あるいは底部近傍にアルゴンガスな
どの不活性ガスを吹き込む攪拌用ノズルを設置してもよ
い（図示せず）。上記発泡材投入ランス１２より、溶融
スラグと反応してガス（主としてＣＯガス）を発生させ
るスラグ発泡材を投入すれば、保持部８内で溶湯層１４
と分離してその上面に形成される溶融スラグ層１５をフ
ォーミングさせることができる。保持部８で溶湯層１４
の上に生じる溶融スラグ層１５をフォーミングすること
により、溶融スラグの見かけ上の体積が増し、少量の溶
融スラグでも、アークを覆うことができ、熱損失を低減
化することが可能である。アークを溶融スラグ層１５で
覆うための方法としては、溶融スラグをフォーミングさ
せずに溶融スラグそのものの体積を増量させる方法も考
えられるが、この方法では、溶融スラグ形成のための造
滓材の必要量、およびこれを溶解するための熱エネルギ
ーが増大し、製造コストが上昇するので好ましくない。

【００１７】図２に示した金属溶解炉を用いて、保持部
で溶融スラグのフォーミングを行いつつ金属を溶解する
には、まず、溶融スラグを発生させるために、金属原料
２に石灰（ＣａＯ）を主体としたフラックスなどの造滓
材（図示せず）を、３０〜４０重量％程度混合して装入
する。以下、金属原料２の予熱から溶解までは、図１で
示した金属溶解炉と同様に行う。そして溶解部３から保
持部８に溶湯が流入した時点で、保持部８内に発泡材投
入ランス１２を介して、炭材などの発泡材を投入する。
炭材を投入した場合は、溶融スラグ中の鉄酸化物などの
還元成分と炭材とが連続的に反応し、主としてＣＯガス
を発生させる。さらに、保持部８に攪拌用ノズルを設け
た場合には、この攪拌用ノズルからアルゴンガスなどの
不活性ガスを吹き込む。こうしてＣＯガスなどの発生ガ
スが、溶融スラグをフォーミングさせ、溶融スラグの見
かけ上の体積が増すため、少量の溶融スラグでもアーク
を溶融スラグ層１５中に浸漬させることができる。この
ため、熱交換効率が向上し、溶融スラグ層１５を介して
の間接的な溶湯の昇温を効率よく行うことができ、保持
部８内の溶湯の保温が効率よく行える。前記炭材として
は、粉状、粒状のコークス等を使用することができ、そ
の添加量は溶融金属トン当たり１〜１０ｋｇの範囲が適
当であり、添加量が少ないと十分なフォーミング状態が
得られず、逆に添加量が多すぎると、炭材のコストが上
昇することになる。

【００１８】さらに溶融スラグのフォーミングで発生さ
せる高温のＣＯガスは、保持部８から溶融流路９、溶解
部３、縮径部５を通って上昇して、予熱部４に達し、予
熱部４内の原料を予熱し、排気口１０ａから排出される
ことになる。しかしながらこの排ＣＯガスは多大なガス
潜熱を含んでおり、さらに利用可能な熱エネルギーを残
したまま、系外に排出していることになる。そこで、こ
の排ＣＯガスのガス潜熱を有効に利用するために、予熱
部４の炉壁より酸素または空気を供給ノズル１３…を介
して予熱部４内部に供給して、予熱部内４でＣＯガスを
燃焼（以下、二次燃焼ともいう）させる。その結果、こ
のＣＯガス燃焼で生じた熱を、予熱部４内の原料に着熱
させることができるので、排ＣＯガスの熱エネルギーを
さらに有効に回収できるだけでなく、予熱部４内でＣＯ
ガスを燃焼させることにより、原料に着熱した分、炉耐
火物への熱負担が低減することになり、炉構造上も有利
となる。ここで予熱部４内へ吹き込む酸素または空気を
均一に混合させるためには、これらの供給ノズル１３…
は、予熱部４の周方向で複数本、高さ方向で複数段設け
ることが好ましい。

【００１９】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。 （実施例１〜３）図２に示す構造の溶解炉を用いて鉄
（ヘビー屑）を溶解した。溶解炉の溶解部の大きさは全
高７０ｃｍ、内径９０ｃｍで、水平面に対して３０度の
傾斜角度の天井面を有している。この溶解部には重油を
燃料とし、純酸素を支燃性ガスとする酸素バーナーを水
平面に対して４０度の傾斜角で３本配置した。溶解部と
保持部間の溶湯流路の断面は２０ｃｍ角、長さ７０ｃｍ
とした。保持部は全高１０５ｃｍ、内径６０ｃｍで、ア
ーク加熱（３相交流）するとともに、底部近傍に高純度
アルゴンガスを吹き込む攪拌用ノズルを３本設置した。

【００２０】最初に溶解炉全体の耐火物を保護するため
に溶解部の酸素バーナーを燃焼させ、耐火物の昇熱が完
了次第、バーナーを消火させるとともに予熱部上部の開
口から１トンの原料を装入し、保持部にはあらかじめ所
定量の溶湯を残した状態で、酸素バーナーを燃焼させて
運転を開始した。溶解部の３本の酸素バーナーには、バ
ーナー１本当たり重油毎時１５〜２０リットルを供給
し、酸素は酸素比が１になるように毎時３０〜４０Ｎｍ
³を供給した。溶解が進行し、溶湯が保持部に流出する
段階になった時点で保持部のアーク加熱を開始した。さ
らに保持部の３本の攪拌用ノズルから保持部内の溶湯中
に高純度アルゴンガスを合計で毎時約２Ｎｍ³の流量で
吹き込んだ。さらに溶解が進行して、予熱部内の装入原
料レベルが下がるに従って、予熱部上部から連続的に追
加原料を装入した。そして保持部内に約１６３０℃の溶
湯が約１．３トン溜まった時点で、保持部から溶湯を１
トン取鍋に出湯し、保持部内に０．３トン残した。この
出湯時の溶湯は炭素含有量０．０５〜０．１２％の低炭
素溶鋼の成分であった。また排ガスの温度は、予熱部上
部で６５０℃以下であった。

【００２１】このように金属原料を連続的に溶解し、一
定量ずつ繰り返し出湯する運転を行うと、運転開始時か
ら１回目の出湯まで要した時間より、２回目以降からの
出湯時間間隔が短縮されるとともに、燃料原単位も低下
し、およそ３サイクル以降で出湯間隔時間および燃料原
単位がほぼ一定値になった。

【００２２】（実施例２，３）実施例１と同様にして、
酸素バーナーに供給する重油の流量を変化させて溶解に
要する時間、燃料原単位、生産性を測定した。その結果
を表１に示す。

【００２３】（比較例１〜３）保持部を設けずに溶解
部、予熱部およびその間の縮径部からなる溶解炉を使用
してヘビー屑１トンを溶解した。溶解部その他の各部の
大きさ、形状は実施例１のものと略同一とした。酸素バ
ーナーは、溶解部に３本設置し、各バーナー当たり毎時
２５〜３５リットルの重油を供給するとともに酸素比が
１になるように毎時５０〜７０Ｎｍ³の酸素を供給し、
全量を溶解し、約１６３０℃まで昇温して出湯した。酸
素バーナーに供給する重油の流量を変化させて溶解に要
する時間、燃料原単位、生産性を測定した。その結果を
併せて表１に示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】表１の結果より、上記構成の保持部を設け
た溶解炉（実施例）を用いることにより、保持部を設け
ない溶解炉（比較例）を用いた場合に比べて、重油使用
量が約３０％少なくても、同一生産性を得られることが
わかる。保持部でのアーク加熱に要する消費熱量は、溶
解部と併せた消費熱量全体の１／５以下に過ぎないの
で、この電力消費を考慮しても、同一の重油使用量にお
いて、実施例では比較例に対し生産性が約３０％向上し
ていることになる。

【００２６】（実施例４〜６）保持部内での溶融スラグ
のフォーミングおよび予熱部内のＣＯガスの二次燃焼の
効果を調べた。溶解炉は実施例１〜３で用いたものと同
様な溶解炉を用いた。保持部内の溶湯温度を１６３０℃
に保持し、保持部内に炭材等を添加し、保持部内のスラ
グをフォーミングさせた場合（実施例４）、このフォー
ミングに加えてさらに予熱部で二次燃焼を追加した場合
（実施例５）、これらの操作を実施しなかった場合（実
施例６）について、各バーナーの重油使用量と生産性を
比較した。結果を表２に示す。

【００２７】

【表２】

【００２８】保持部内で溶融スラグをフォーミングさ
せ、フォーミングスラグ中でアーク加熱することによ
り、保持部内でのアーク加熱に使用する電力は、溶融ス
ラグをフォーミングしない場合に比べて約５０％減少し
ていることがわかる。また溶融スラグのフォーミング操
作に加えて、予熱部内で排ガスを二次燃焼した場合に
は、溶解部のバーナーの重油使用量が減少し、かつ生産
性も向上していることがわかる。したがって保持部内の
溶融スラグに炭材等を添加し、スラグをフォーミングさ
せ、フォーミングされたスラグ中でアーク加熱を行い、
かつ予熱部内の排ガスを予熱部内へ酸素または空気によ
り二次燃焼させることにより、溶解部バーナーの燃料使
用量の削減および生産性の向上を達成できることがわか
る。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
必要な時期に１溶解分の溶湯を出湯させるいう従来の工
程を活かしつつ、連続的に原料を追加して予熱部に常に
金属原料が充填することができるので、効率的な予熱が
可能となり、結果として熱効率がよく生産性のよい金属
溶解炉および金属溶解方法を提供できる。また金属原料
の溶解および保持において、生じる高温の排ガスを原料
の予熱に効率よく利用することができ、溶解に必要な燃
料や酸素の使用量を大幅に削減することができ、生産性
の向上も図れる。そして炉の耐火物の消耗や、冷却水、
ガスなどの使用原単位の削減も可能になる。また溶解炉
本体や集塵機等の排ガス処理装置の容量も少なくするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の金属溶解炉の一例を示す断面図であ
る。

【図２】 本発明の金属溶解炉の別の例を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１…酸素バーナー、２…金属原料、３…溶解部、４…予
熱部、５…縮径部、６…アーク電極、７…出湯口、８…
保持部、９…溶湯流路、１１…溶湯、１２…発泡材投入
口、１４…溶湯層、１５…溶融スラグ層

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶解される金属原料を予熱する予熱部
   と、該予熱部から降下した金属原料を酸素バーナーの火
   炎を用いて溶解する溶解部と、該溶解部と前記予熱部の
   間に溶解部と予熱部よりも小さな内径をもつ縮径部と、
   前記溶解部から流下した溶湯を保持する保持部を備えた
   金属溶解炉であって、前記保持部にアークを発生させる
   加熱手段が設けられたことを特徴とする金属溶解炉。
2. 【請求項２】 前記保持部は、前記溶解部底面から下方
   に傾斜して延設された溶湯流路を介して、溶解部に連設
   されたことを特徴とする請求項１記載の金属溶解炉。
3. 【請求項３】 前記溶湯流路が、前記保持部で発生した
   ガスを溶解部に排出する排ガス流路を兼ねていることを
   特徴とする請求項２記載の金属溶解炉。
4. 【請求項４】 前記保持部に、溶融スラグ発泡材を投入
   する発泡材投入口が設けられたことを特徴とする、請求
   項１ないし３のいずれか１項記載の金属溶解炉。
5. 【請求項５】 前記予熱部に、前記保持部から上昇した
   ＣＯガスを燃焼させる酸素および空気の少なくとも一方
   を供給する供給口を設けたことを特徴とする請求項１な
   いし４のいずれか１項記載の金属溶解炉。
6. 【請求項６】 請求項１記載の金属溶解炉で金属原料を
   溶解する方法であって、前記予熱部に金属原料を装入し
   つつ、前記溶解部で該金属原料を溶解し、生成した溶湯
   を連続的に前記保持部に流下させ、この溶湯をアーク加
   熱により保温し、保温した溶湯を前記保持部から間欠的
   に出湯することを特徴とする金属溶解方法。
7. 【請求項７】 金属原料と造滓材を混合して前記予熱部
   に装入し、前記溶解部でこの金属原料と造滓材を溶解し
   て生成した溶湯と溶融スラグを前記保持部に流下させ、
   前記保持部にて溶湯層の上に形成された溶融スラグ層を
   発泡させ、この発泡スラグ中にアークを形成しつつアー
   ク加熱を行うことを特徴とする請求項６記載の金属溶解
   方法。
8. 【請求項８】 前記保持部内に投入した炭材を投入して
   溶融スラグとの反応によりＣＯガスを発生させ、このＣ
   Ｏガスを前記予熱部に導き、酸素および空気の少なくと
   も一方を予熱部に供給して、前記ＣＯガスを前記予熱部
   内で燃焼させることを特徴とする請求項７記載の金属溶
   解方法。