WO2017169486A1 - 冷鉄源の溶解・精錬炉、及び溶解・精錬炉の操業方法 - Google Patents

冷鉄源の溶解・精錬炉、及び溶解・精錬炉の操業方法 Download PDF

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Definitions

  • Burners that burn a fuel and heat an object to be heated while injecting a combustion-supporting fluid containing oxygen are used in various production processes.
  • oxygen for example, oxygen, air, and oxygen-enriched air
  • a combustion-supporting fluid containing oxygen for example, oxygen, air, and oxygen-enriched air
  • the heating efficiency of the raw material can be increased, the amount of electric power used for melting the raw material can be reduced, and the melting cost can be reduced.
  • Patent Document 1 discloses a smelting furnace using oxygen gas that has been preheated at a high temperature in advance in order to increase the heating efficiency during secondary combustion using a combustion-supporting fluid.
  • Patent Document 2 discloses a melting / smelting furnace that efficiently melts a cold iron source using an oxygen burner lance.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the furnace wall 2A of the melting / smelting furnace 2 of the present embodiment.
  • FIG. 3 is an enlarged plan view of the vicinity of the furnace wall 2A of the melting / smelting furnace 2 of the present embodiment.
  • the melting / smelting furnace 2 of the present embodiment is an electric furnace in which a cold iron source in the furnace is melted / smelted by an electrode 3.
  • a melting / smelting furnace (hereinafter also simply referred to as “electric furnace”) 2 is provided with a through hole 4A, a combustion-supporting fluid supply hole 5A, and a carbon source supply hole 6A penetrating the furnace wall 2A. ing.
  • An oxygen burner lance 4 is inserted into the through hole 4A.
  • the lance 5 is provided with a reflux type water cooling jacket 24 on the outer periphery of a combustion-supporting fluid supply pipe (not shown) for supplying a combustion-supporting fluid containing oxygen.
  • a reflux type water cooling jacket 24 on the outer periphery of a combustion-supporting fluid supply pipe (not shown) for supplying a combustion-supporting fluid containing oxygen.
  • the carbon source supply hole 6A is provided.
  • a carbon source supply lance 6 is inserted into the carbon source supply hole 6A.
  • a carbon source transported by a transport gas nitrogen, air, oxygen-enriched air, oxygen, etc.
  • the carbon source blown in the molten steel reacts with the excess oxygen contained in the molten steel, generating CO gas and foaming slag to create a so-called slag forming state.
  • slag makes the arc of the electric furnace 2 a submerged state, it becomes possible to improve the energy efficiency of an arc.
  • an exhaust gas analyzer 11 and an exhaust gas flow rate measuring device 12 are provided in an exhaust gas discharge path 7 for discharging exhaust gas from the electric furnace 2.
  • the primary side of the exhaust gas analyzer 11 is provided with a filter unit 10 for removing dust in the exhaust gas and a sampling unit (not shown) for sucking the exhaust gas.
  • the exhaust gas analyzer 11 and the exhaust gas flow rate measuring device 12 are electrically connected to the control unit 14 so that a record of the analysis result (component analysis result, flow rate value) can be transmitted to the control unit 14.
  • an example of the operation method of the melting / smelting furnace (electric furnace) 2 of this embodiment (that is, the operation method of the operation system 1) will be described. Specifically, first, when a cold iron source as a raw material is inserted into the electric furnace 2, an oxygen burner lance 4 provided so as to penetrate the furnace wall 2 ⁇ / b> A of the electric furnace 2 is opened in the furnace. The temperature in the furnace is indirectly measured by a radiation thermometer 22 provided on the base end side 18A of the combustion-supporting fluid supply pipe 18. Immediately after the start of operation, it is determined that the furnace temperature is “low”, so that signal is transmitted to the control unit 15 of the oxygen burner lance 4 and the operation (combustion) of the oxygen burner lance 4 is started.
  • the exhaust gas analyzer 11 simultaneously measures the flow rate of the exhaust gas generated in the electric furnace 2 and the concentration of the unburned fluid contained therein, and provides the combustion-supporting gas such as oxygen necessary for burning the unburned fluid. Then, it is blown into the furnace through the combustion-supporting fluid supply hole 5A and burned. Thereby, combustion heat is generated and the cold iron source is heated. Note that by controlling the flow rate of the combustion-supporting gas in accordance with the amount of unburned fluid generated, it is possible to blow into the furnace without excess or deficiency.
  • the melting / smelting furnace (electric furnace) 2 and its operating method of the present embodiment during operation or refining of a cold iron source melting / smelting furnace using an oxygen burner / lance 4. Its efficiency can be improved.
  • the combustion state of the oxygen burner lance 4 ignition, extinguishing and flow rate adjustment
  • the oxygen burner lance 4 and the combustion-supporting fluid supply hole 5A are blown into the furnace in accordance with the generation state (amount / concentration) of the unburned fluid in the furnace. It is possible to appropriately control the flow rate of the combustion-supporting fluid and the supply amount of the carbon source into the furnace.
  • the technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
  • the configuration in which one combustion-supporting fluid supply hole 5A is provided above the through-hole 4A into which the oxygen burner lance 4 is inserted has been described as an example. It is not limited to this.
  • two combustion-supporting fluid supply holes 5 ⁇ / b> A may be provided above the through-hole 4 ⁇ / b> A into which the oxygen burner lance 4 is inserted.
  • thermometer 22 As a thermometer for measuring the temperature in the furnace has been described as an example, but the temperature in the furnace can be indirectly measured.
  • the temperature in the furnace can be indirectly measured.
  • it is not limited to this.
  • an infrared thermography thermo viewer
  • a two-color thermometer or the like may be used.
  • the configuration in which the radiation thermometer 22 is installed in the combustion-supporting fluid supply pipe 18 at the center of the oxygen burner lance 4 has been described as an example. If it is a position which can ensure a measurement visual field without providing a through-hole in this, it will not be limited to this. Specifically, for example, it may be configured to be provided in a part of the fuel fluid supply pipe 19 or the combustion-supporting fluid supply pipe 20.
  • the efficiency of the melting / smelting furnace operating or refining the cold iron source using an oxygen burner lance can be improved.
  • Operation system Melting / smelting furnace (electric furnace) 2A ... Furnace wall 3 ... Electrode 4 ... Oxygen burner lance 4A ... Through hole 5, 6 ... Lance 5A ... Combustion fluid supply hole 6A ... Carbon source supply hole 7 ... Exhaust gas discharge path 8 ... Exhaust gas sampling tube 9 ... Pitot tube 10 ... Filter unit 11 ... Exhaust gas analyzer 12 ... Exhaust gas flow rate measuring device 13 ... Purge unit 14 ... ⁇ Control unit (control device) 15 ... Flow control unit 16 ... Combustion fluid flow control unit 17 ... Carbon source supply unit

Abstract

本発明は、酸素バーナ・ランスを用いた冷鉄源の溶解・精錬炉の操業あるいは精錬の際に、その効率を向上することを解決課題とし、炉壁を貫通するように設けられた貫通孔と、貫通孔に設けられた１以上の酸素バーナ・ランスと、炉内の温度を測定する温度計とを備え、前記酸素バーナ・ランスが炉内に連通する開口を有し、この開口に前記温度計が設けられた溶解・精錬炉を提供する。

Description

冷鉄源の溶解・精錬炉、及び溶解・精錬炉の操業方法
　本発明は、冷鉄源の溶解・精錬炉、及び溶解・精錬炉の操業方法に関する。
　本願は、２０１６年３月３１日に、日本に出願された特願２０１６－０７３４２０号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　酸素を含む支燃性流体（例えば、酸素、空気、及び酸素富化空気等）を噴出させつつ、燃料を燃焼させて被加熱物を加熱するバーナは、様々な生産プロセスで用いられている。例えば、電気炉製鋼プロセスでは、鉄屑等の原料を電気炉内で加熱し、溶融させる際に、原料にコールドスポットといわれる低温部位が生じ、この低温部分において原料が溶融しにくくなる事がある。そこで、バーナを使用することによって、原料の加熱効率を高め、原料溶融のための電力使用量を低減し、溶融コストを削減することができる。
また、支燃性流体によって原料の一部を酸化、溶融させ、切断を促し、原料に対する加熱効率をさらに高める事ができることが知られている。さらには、支燃性流体の供給によって、未燃焼流体（一酸化炭素等）の燃焼を促進する事ができることが知られている。
　このように、電気炉の操業においては、電気炉内の原料冷鉄源の溶解状況、および未燃焼流体の発生量に応じて、支燃性流体の吹込み量を最適化する事で、吹き込む支燃性流体の消費量の削減、および原料の過酸化抑制（歩留まり向上）が要望されている。
　例えば、特許文献１には、支燃性流体による二次燃焼時の加熱効率を高めるために、予め高温予熱した酸素ガスを利用した製錬炉が開示されている。また、特許文献２には、酸素バーナ・ランスを用いて、効率よく冷鉄源を溶解する溶解・製錬炉が開示されている。
特開２０００－３３７７７６号公報 特許第４０５０１９５号公報
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に開示された電気炉の操業方法では、支燃性流体の電力量や消費電力量の効率を改善して、さらなる効率の向上が望まれているのが実状であった。
　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、酸素バーナ・ランスを用いた冷鉄源の溶解・精錬炉の操業あるいは精錬の際に、その効率を向上することを課題とする。
　かかる課題を解決するため、本発明は以下の溶解・精錬炉を提供する。
（１）　炉内の冷鉄源に向けて、酸素を含む支燃性流体と燃料流体とを噴出させる酸素バーナ・ランスを備える溶解・精錬炉であって、
　炉壁を貫通するように設けられた貫通孔と、
　前記貫通孔に設けられた１以上の酸素バーナ・ランスと、
　前記炉内の温度を測定する温度計とを備え、
　前記酸素バーナ・ランスが、炉内に連通する開口を１以上有し、
　前記温度計が前記開口のいずれか一つに設けられた、溶解・精錬炉。
（２）　前記炉内に二次燃焼用の酸素を含む支燃性流体を供給するための１以上の支燃性流体供給孔が、前記貫通孔よりも上方の前記炉壁を貫通するように設けられた（１）に記載の溶解・精錬炉。
（３）　前記炉内に炭素源を供給するための１以上の炭素源供給孔が、前記貫通孔よりも下方の前記炉壁を貫通するように設けられた（１）又は（２）に記載の溶解・精錬炉。
（４）　前記炉内から排ガスを排出するために設けられた排ガス排出経路と、前記排ガス排出経路に設けられ、前記排ガス中に含まれる成分の濃度及び前記排ガスの流量の少なくとも一方を測定する排ガス分析装置とをさらに備える（１）～（３）のいずれかに記載の溶解・精錬炉。
（５）　前記温度計から炉内温度の測定値と、前記排ガス分析装置から成分濃度及び流量の測定値とを受信し、これらを解析して、前記炉内に供給する支燃性流体、燃料流体及び炭素源の供給量を制御する制御信号を発信する制御装置をさらに備える（４）に記載の溶解・精錬炉。
　また、かかる課題を解決するため、本発明は以下の溶解・精錬炉の操業方法を提供する。
（６）　酸素バーナ・ランスを用いて、酸素を含む支燃性流体と燃料流体とを炉内の冷鉄源に向けて噴出させ、前記冷鉄源を溶解・精錬する炉の操業方法であって、
　酸素バーナ・ランスに設けられた温度計により炉内温度を測定し、
　前記炉内温度の測定値に基づいて、前記炉内に供給する支燃性流体及び燃料流体の供給量を制御する溶解・精錬炉の操業方法。
（７）　酸素バーナ・ランスを用いて、酸素を含む支燃性流体と燃料流体とを炉内の冷鉄源に向けて噴出させ、前記冷鉄源を溶解・精錬する炉の操業方法であって、
　酸素バーナ・ランスに設けられた温度計により炉内温度を測定するとともに、
　炉内から排出される排ガス中に含まれる成分濃度、及び前記排ガスの流量を測定し、前記炉内温度、成分濃度、及び流量に基づいて、前記炉内に供給する支燃性流体、燃料流体、及び炭素源の供給量を制御する溶解・精錬炉の操業方法。
　本発明の溶解・精錬炉及びその操業方法は、酸素バーナ・ランスを用いた冷鉄源の溶解・精錬炉の操業あるいは精錬の際に、その効率を向上することができる。
本発明を適用した一実施形態である溶解・精錬炉の構成を示す系統図である。 本発明を適用した一実施形態である溶解・精錬炉の炉壁付近を拡大した断面図である。 本発明を適用した一実施形態である溶解・精錬炉の炉壁付近を拡大した平面図である。 本発明を適用した一実施形態である溶解・精錬炉に適用可能な酸素バーナ・ランスの構成を示す断面模式図である。 本発明を適用した一実施形態である溶解・精錬炉の支燃性流体供給孔５Ａが設けられた炉壁２Ａ付近を拡大した断面図である。 本発明を適用した一実施形態である溶解・精錬炉の支燃性流体供給孔５Ａが設けられた炉壁２Ａ付近を拡大した平面図である。 本発明を適用した他の実施形態である溶解・精錬炉の炉壁付近を拡大した平面図である。
　以下、本発明を適用した一実施形態である溶解・精錬炉について、その操業方法とともに図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
　先ず、本発明を適用した一実施形態である溶解・精錬炉の構成の一例について説明する。
　図１は、本発明を適用した一実施形態である溶解・精錬炉２を含む、運転システム１の構成を示す系統図である。図１に示すように、運転システム１は、本実施形態の溶解・精錬炉２と、上記溶解・精錬炉２から排出される排ガスの分析ユニット（後述する）と、上記溶解・精錬炉２への各種供給量の制御ユニット（後述する）と、上記分析ユニット及び上記制御ユニットと電気的に接続されたコントロールユニット（制御装置）１４とを備えて、概略構成されている。
　図２は、本実施形態の溶解・精錬炉２の炉壁２Ａ付近を拡大した断面図である。また、図３は、本実施形態の溶解・精錬炉２の炉壁２Ａ付近を拡大した平面図である。
　図１～図３に示すように、本実施形態の溶解・精錬炉２は、電極３によって炉内の冷鉄源を溶解・精錬する電気炉である。また、溶解・精錬炉（以下、単に「電気炉」ともいう）２には、貫通孔４Ａ、支燃性流体供給孔５Ａ、及び炭素源供給孔６Ａが炉壁２Ａを貫通するように設けられている。また、貫通孔４Ａには、酸素バーナ・ランス４が挿入されている。
　図４は、本実施形態の溶解・精錬炉２に適用可能な酸素バーナ・ランス４の構成を示す断面模式図である。図４に示すように、本実施形態における酸素バーナ・ランス４の中央には、酸素を含む支燃性流体を供給する支燃性流体供給管１８が設けられており、その外周には、同心円状に、燃料流体を供給する燃料流体供給管１９、支燃性流体供給管２０が設けられ、さらに、その外周に還流式水冷ジャケット２１が設けられている。
　なお、支燃性流体供給管２０を設けず、燃料流体供給管１９の外周に還流式水冷ジャケット２１を設けても良い。支燃性流体供給管２０を設けた場合には、支燃性流体供給管１８と２０の酸素流量比を調整することにより、火炎長の調整が可能となる。
　支燃性流体供給管１８は、基端側１８Ａから先端側１８Ｂにかけて、一定の内径を有する太径部１８ａと、太径部１８ａよりも内径が小さいスロート部１８ｂと、スロート部１８ｂから先端側１８Ｂに向けて内径が徐々に大きくなる広がり部１８ｃと、ほぼ一定の内径を有する直動部１８ｄを有する。
　また、支燃性流体供給管１８の基端側１８Ａには、電気炉２内の冷鉄源の温度を把握するために、放射温度計２２が取り付けられている。放射温度計２２は、冷鉄源が溶け落ちた際の温度を測定する必要があるため、６００℃～２０００℃程度の温度域が測定できるものを取り付けることが望ましい。このような放射温度計としては、具体的には、例えば、株式会社チノー製、「ＩＲ－ＳＡ」等が挙げられる。
　放射温度計２２を支燃性流体供給管１８に設置するに際しては、この支燃性流体供給管１８に供給する支燃性ガスの漏えいを防ぎつつ、測定視野を確保するために、耐圧ガラス等による隔壁２３を基端側１８Ａに設ける事が望ましい。また、酸素バーナ・ランス４を設置する環境は高温になりやすいため、放射温度計２２を、空冷あるいは水冷のジャケットにて保護することが好ましい。
　また、酸素バーナ・ランス４は、図１に示すように、酸素バーナ・ランス４への燃料流体及び支燃性流体の供給量を制御する制御ユニット１５と接続されている。また、酸素バーナ・ランス４に設けられた放射温度計２２は、制御ユニット１５と電気的に接続されている。さらに、制御ユニット１５は、コントロールユニット１４と電気的に接続されている。したがって、放射温度計２２は、制御ユニット１５を介してコントロールユニット１４と電気的に接続されており、炉内温度の測定値の記録をコントロールユニット１４に送信可能とされている。一方、コントロールユニット１４は、制御ユニット１５に対して、制御信号を送信可能とされている。
　図２及び図３に示すように、酸素バーナ・ランス４が挿入された貫通孔４Ａよりも上方の炉壁２Ａには、電気炉２内に二次燃焼用の酸素を含む支燃性流体を供給するための１以上の支燃性流体供給孔５Ａが設けられている。また、この支燃性流体供給孔５Ａには、支燃性ガス供給用のランス５が挿入されている。
　図５は、本実施形態の支燃性流体供給孔５Ａが設けられた炉壁２Ａ付近を拡大した断面図である。また、図６は、本実施形態の支燃性流体供給孔５Ａが設けられた炉壁２Ａ付近を拡大した平面図である。
　図５に示すように、支燃性流体供給孔５Ａの形状は、炉壁２Ａを断面視した際に、炉壁２Ａの外周側から内周側に向かって角度αで拡径するように設けられることが好ましい。これにより、ランス５は、上下方向に支燃性流体の吹き出し方向を自在に変更することが可能となる。また、図６に示すように、支燃性流体供給孔５Ａの形状は、炉壁２Ａを炉内から平面視した際に、上下方向のクリアランスよりも左右方向のクリアランスが大きな形状（例えば、レーストラック状）に設けられることが好ましい。これにより、ランス５は、左右方向に支燃性流体の吹き出し方向を自在に変更することが可能となる。
　また、ランス５は、酸素を含む支燃性流体を供給する支燃性流体供給管（図示せず）の外周に、還流式水冷ジャケット２４が設けられている。これにより、電気炉２の炉壁２Ａに適当な開口（貫通孔）を有していれば、耐火物壁、水冷壁何れにおいても自在に設置が可能である。
　また、ランス５の吹き出し方向も、自在に変更が可能であるため、電気炉２内の排ガスの流れに応じて、二次燃焼の効果が最大限発揮できる方向に吹き出し方向を合わせる事が可能である。
　また、ランス５は、図１に示すように、ランス５への支燃性流体の供給量を制御する支燃性流体制御ユニット１６と接続されている。さらに、支燃性流体制御ユニット１６は、コントロールユニット１４と電気的に接続されている。一方、コントロールユニット１４は、支燃性流体制御ユニット１６に対して、制御信号を送信可能とされている。
　図２及び図３に示すように、酸素バーナ・ランス４が挿入された貫通孔４Ａよりも下方の炉壁２Ａには、電気炉２内に炭素源等を吹き込む（供給する）ための１以上の炭素源供給孔６Ａが設けられている。また、炭素源供給孔６Ａには、炭素源供給用のランス６が挿入されている。この炭素源供給孔６Ａを介して、搬送用のガス（窒素、空気、酸素富化空気、酸素等）によって搬送された炭素源が電気炉２内に供給される。これにより、溶鋼中で吹き込まれた炭素源と溶鋼に含まれる過剰酸素とが反応し、ＣＯガスを発生してスラグを泡立たせ、いわゆるスラグフォーミング状態を作り出す。これにより、スラグが電気炉２のアークをサブマージ状態とするため、アークのエネルギー効率を向上させることが可能となる。
　また、ランス６は、図１に示すように、ランス６への炭素源の供給量を制御する炭素源制御ユニット１７と接続されている。さらに、炭素源制御ユニット１７は、コントロールユニット１４と電気的に接続されている。一方、コントロールユニット１４は、炭素源制御ユニット１７に対して、制御信号を送信可能とされている。
　図１に示すように、電気炉２中から排ガスを排出するための排ガス排出経路７には、排ガス分析装置１１と排ガス流量測定装置１２が設けられている。ここで、電気炉２から発生する排ガスには、ダストが多く含まれるため、排ガス分析においては、上記ダストに対する前処理が重要となる。そのため、排ガス分析装置１１の一次側には、排ガス中のダストを除去するフィルターユニット１０、排ガスを吸引するためのサンプリングユニット（図示せず）が設けられている。また、排ガス分析装置１１及び排ガス流量測定装置１２は、コントロールユニット１４と電気的に接続されており、分析結果（成分分析結果、流量値）の記録をコントロールユニット１４に送信可能とされている。
　排ガス排出経路７には、排ガスサンプリングのためのプローブが設けられている。このプローブは、具体的には、ＣＯ，ＣＯ２，Ｈ２，Ｏ２，Ｎ２等の排ガス成分分析のための排ガスサンプリング管８と、排ガス流量を測定するためのピトー管９との２本で構成される。上記２本のプローブは、電気炉２の操業中は、連続的に排ガスを吸引するが、排ガス中のダストによる閉塞を防ぐために、パージユニット１３により定期的にパージされる。
また、上記プローブは、高温の排ガス中に挿入されるため、耐熱性の高い合金やセラミックス製で構成されるが、高温酸化による損耗や、熱衝撃による破損等を考慮すると、還流式の水冷ジャケットを有している事が望ましい。
　上述したように、本実施形態の運転システム１では、排ガスサンプリング管８、ピトー管９、フィルターユニット１０、排ガス分析装置１１、排ガス流量測定装置１２、及びパージユニット１３によって、分析ユニットが構成されている。また、本実施形態の運転システム１では、制御ユニット１５、支燃性流体制御ユニット１６、及び炭素源制御ユニット１７によって、制御ユニットが構成されている。
　次に、本実施形態の溶解・精錬炉（電気炉）２の操業方法（すなわち、運転システム１の運転方法）の一例について説明する。
　具体的には、先ず、原料となる冷鉄源が電気炉２内に挿入された場合、電気炉２の炉壁２Ａを貫通するように設けられた酸素バーナ・ランス４の、炉内に開口する支燃性流体供給管１８の基端側１８Ａに設けられた放射温度計２２によって、炉内の温度を間接的に測定する。操業開始直後では、炉内温度が「低い」と判断されるため、その信号を酸素バーナ・ランス４の制御ユニット１５に発信し、酸素バーナ・ランス４の運転（燃焼）を開始する。
　この時、同時に排ガス分析装置１１により、電気炉２内に発生する排ガスの流量および含まれる未燃焼流体の濃度を測定し、未燃焼流体を燃焼させるのに必要な酸素等の支燃性ガスを、支燃性流体供給孔５Ａから炉内に吹込んで燃焼させる。これにより、燃焼熱を発生させ、冷鉄源を加熱する。なお、未燃性流体の発生量に相応して支燃性ガスの流量を制御させる事で、過不足なく炉内に吹き込むことが可能である。
　次に、投入した冷鉄源が溶解すると、放射温度計２２によって炉内温度が「高い」と判断されるため、その信号を酸素バーナ・ランス４の制御ユニット１５に発信して、酸素バーナ・ランス４の運転（燃焼）を停止する。
　この際、溶鋼中のカーボンを除去するために、酸素バーナ・ランス４から酸素を溶鋼に吹き込んで、脱炭する事も可能である。同時に、炭素源制御ユニット１７に運転信号を発信し、炭素源供給孔６Ａから炉内に炭素源を供給して、スラグフォーミング状態を作り出す事もできる。
　以上説明したように、本実施形態の溶解・精錬炉（電気炉）２及びその操業方法によれば、酸素バーナ・ランス４を用いた冷鉄源の溶解・精錬炉の操業あるいは精錬の際に、その効率を向上することができる。
　また、本実施形態の溶解・精錬炉（電気炉）２によれば、酸素バーナ・ランス４を用いて、酸素を含む支燃性流体と、燃料流体とを炉内の冷鉄源に向けて噴出させて、この冷鉄源を溶解・精錬する。この酸素バーナ・ランス４は、炉内温度を間接的に測定できる温度計を設けるために、炉内に貫通する開口を有しているため、上記開口を通して炉内の冷鉄源の加熱・溶解状況を確認することができる。
　また、本実施形態の溶解・精錬炉（電気炉）２によれば、貫通孔４Ａの上方の炉壁２Ａに、炉内に二次燃焼用の酸素を含む支燃性流体を吹き込む支燃性流体供給孔５Ａが設けられている。この支燃性流体供給孔５Ａから酸素を炉内に噴出して、冷鉄源の加熱・溶解時に発生する未燃焼流体（ＣＯ，Ｈ２等）を燃焼させ、その熱量によって冷鉄源を加熱することが可能である。
　また、本実施形態の溶解・精錬炉（電気炉）２によれば、貫通孔４Ａの下方の炉壁２Ａに、炉内に炭素源を吹き込む炭素源供給孔６Ａが設けられており、精錬期の炭素源投入口として機能させることが可能である。これにより、溶解・精錬の工程において、炉を密閉状態に保つことが可能になるため、冷鉄源の加熱・溶解を効率よく行うことが可能になる。
　また、本実施形態の溶解・精錬炉（電気炉）２を含む、運転システム１によれば、酸素バーナ・ランス４が設けられた電気炉２の排ガス排出経路７には、ＣＯ，ＣＯ２，Ｈ２，Ｏ２，Ｎ２の濃度を測定するための排ガス分析装置１１と、ガス流量を測定するための排ガス流量測定装置１２が設けられており、溶解・精錬工程において炉内から発生する未燃焼流体の濃度・流量を把握することが可能である。
　また、上記温度計２２によって測定された炉内温度に基づき、炉内の冷鉄源の加熱・溶解状況を観察しながら、上記酸素バーナ・ランス４の燃焼状態（点火、消火及び流量調整）、上記支燃性流体供給孔５Ａから炉内に吹き込む支燃性流体の流量、および炉内への炭素源の供給量を適切に制御する事が可能である。
　また、排ガス分析装置１１の測定値に基づき、炉内の未燃焼流体の発生状況（量・濃度）に合わせて、上記酸素バーナ・ランス４および上記支燃性流体供給孔５Ａから炉内に吹き込む支燃性流体の流量、および炉内への炭素源の供給量を適切に制御する事が可能である。
　なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、上述した実施形態の溶解・精錬炉２では、酸素バーナ・ランス４を挿入する貫通孔４Ａの上方に、支燃性流体供給孔５Ａが１つ設けられた構成を一例として説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図７に示すように、酸素バーナ・ランス４を挿入する貫通孔４Ａの上方に、支燃性流体供給孔５Ａが２つ設けられた構成としてもよい。
　また、上述した実施形態の溶解・精錬炉２では、炉内の温度を測る温度計として放射温度計２２を用いる構成を一例として説明したが、炉内の温度を間接的に測定できるものであれば、これに限定されるものではない。具体的には、例えば、赤外線サーモグラフィ（サーモビューア）、二色温度計等を用いてもよい。
　また、上述した実施形態の溶解・精錬炉２では、放射温度計２２を酸素バーナ・ランス４の中央の支燃性流体供給管１８に設置した構成を一例として説明したが、炉壁２Ａに新たに貫通孔を設けることがなく、測定視野を確保できる位置であれば、これに限定されるものではない。具体的には、例えば、燃料流体供給管１９や支燃性流体供給管２０の一部に設ける構成であってもよい。
　本発明の溶解・精錬炉及びその操業方法によれば、酸素バーナ・ランスを用いた冷鉄源の溶解・精錬炉の操業あるいは精錬の際に、その効率を向上することができる。
　１・・・運転システム
　２・・・溶解・精錬炉（電気炉）
　２Ａ・・・炉壁
　３・・・電極
　４・・・酸素バーナ・ランス
　４Ａ・・・貫通孔
　５、６・・・ランス
　５Ａ・・・支燃性流体供給孔
　６Ａ・・・炭素源供給孔
　７・・・排ガス排出経路
　８・・・排ガスサンプリング管
　９・・・ピトー管
１０・・・フィルターユニット
１１・・・排ガス分析装置
１２・・・排ガス流量測定装置
１３・・・パージユニット
１４・・・コントロールユニット（制御装置）
１５・・・流量調節ユニット
１６・・・支燃性流体流量制御ユニット
１７・・・炭素源供給ユニット

Claims (7)

  1. 　炉内の冷鉄源に向けて、酸素を含む支燃性流体と燃料流体とを噴出させる酸素バーナ・ランスを備える溶解・精錬炉であって、
    　炉壁を貫通するように設けられた貫通孔と、
    　前記貫通孔に設けられた１以上の酸素バーナ・ランスと、
    　前記炉内の温度を測定する温度計とを備え、
    　前記酸素バーナ・ランスが、炉内に連通する開口を１以上有し、
    　前記開口のいずれか一つに、前記温度計が設けられた、溶解・精錬炉。
  2. 　前記炉内に二次燃焼用の酸素を含む支燃性流体を供給するための１以上の支燃性流体供給孔が、前記貫通孔よりも上方の前記炉壁を貫通するように設けられた、請求項１に記載の溶解・精錬炉。
  3. 　前記炉内に炭素源を供給するための１以上の炭素源供給孔が前記貫通孔よりも下方の前記炉壁を貫通するように設けられた、請求項１又は２に記載の溶解・精錬炉。
  4. 　前記炉内から排ガスを排出するために設けられた排ガス排出経路と、
    　前記排ガス排出経路に設けられ、前記排ガス中に含まれる成分の濃度及び前記排ガスの流量の少なくとも一方を測定する排ガス分析装置とをさらに備える、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の溶解・精錬炉。
  5. 　前記温度計から炉内温度の測定値と、前記排ガス分析装置から成分濃度及び流量の測定値とを受信し、これらを解析して、前記炉内に供給する支燃性流体、燃料流体及び炭素源の供給量を制御する制御信号を発信する制御装置をさらに備える、請求項４に記載の溶解・精錬炉。
  6. 　酸素バーナ・ランスを用いて、酸素を含む支燃性流体と燃料流体とを炉内の冷鉄源に向けて噴出させ、前記冷鉄源を溶解・精錬する炉の操業方法であって、
    　酸素バーナ・ランスに設けられた温度計により炉内温度を測定し、
    　前記炉内温度の測定値に基づいて、前記炉内に供給する支燃性流体及び燃料流体の供給量を制御する、溶解・精錬炉の操業方法。
  7. 　酸素バーナ・ランスを用いて、酸素を含む支燃性流体と燃料流体とを炉内の冷鉄源に向けて噴出させ、前記冷鉄源を溶解・精錬する炉の操業方法であって、
    　酸素バーナ・ランスに設けられた温度計により炉内温度を測定するとともに、
    　炉内から排出される排ガス中に含まれる成分濃度、及び前記排ガスの流量を測定し、
    　前記炉内温度、成分濃度、及び流量に基づいて、前記炉内に供給する支燃性流体、燃料流体、及び炭素源の供給量を制御する、溶解・精錬炉の操業方法。
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