JPH09105589A - Metal melting furnace and metal melting method - Google Patents

Metal melting furnace and metal melting method

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JPH09105589A
JPH09105589A JP20687796A JP20687796A JPH09105589A JP H09105589 A JPH09105589 A JP H09105589A JP 20687796 A JP20687796 A JP 20687796A JP 20687796 A JP20687796 A JP 20687796A JP H09105589 A JPH09105589 A JP H09105589A
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俊雄 諏訪
Nobuaki Kobayashi
伸明 小林
Hiroshi Igarashi
弘 五十嵐
Kimio Iino
公夫 飯野
Yoshiteru Kikuchi
良輝 菊地
Yasuyuki Yamamoto
康之 山本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a metal melting furnace and a method for melting metal capable of controlling the charging speed of a metal material from a preheating part to a melting part to an optimum range and efficiently melting the metal material only by an oxygen burner. SOLUTION: A preheating part 23 for preheating a metal material is provided above a melting part 22 provided with an oxygen burner 21. The restricted part 24 of an inside diameter smaller than that of the melting part 22 and the preheating part 23 is provided between the melting part 22 and the preheating part 23.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄,銅,アルミニ
ウム等のスクラップや地金等を、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のみで溶解する金
属溶解炉及び金属溶解方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a metal melting furnace and a metal melting furnace for melting scraps of iron, copper, aluminum, etc., ingots, etc. only with an oxygen burner using oxygen or oxygen-enriched air as a combustion-supporting gas. Regarding the method.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】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金属溶解炉が知ら
れている。このような酸素バーナーを利用した溶解炉と
しては、例えば、特表昭56−501810号公報,特
開平1−215919号公報,特開平2−93012号
公報,特開平5−271804号公報,特開平5−27
1807号公報等に記載されている。
2. Description of the Related Art Fossil fuel is burned by an oxygen burner using oxygen or oxygen-enriched air as a combustion-supporting gas, and the heat of combustion burns scraps of iron, copper, aluminum, etc. and metal There is known a metal melting furnace that melts. As a melting furnace using such an oxygen burner, for example, JP-A-56-501810, JP-A-1-215919, JP-A-2-93012, JP-A-5-271804, 5-27
No. 1807 and the like.

【0003】これらの溶解炉は、一般に、酸素バーナー
で金属原料を溶解する溶解部と金属原料を予熱する予熱
部とを備えているが、特表昭56−501810号公報
や特開平1−215919号公報に記載された金属溶解
炉は、溶解部の上方に開閉可能な鉄格子を介して次チャ
ージ分の金属原料を予熱する予熱部を設けている。しか
し、このように溶解部の上方に鉄格子を設けた金属溶解
炉は、鉄格子が高熱に晒されるために水等で冷却する必
要があり、水冷熱損失が大きいだけでなく、厳しい環境
下にあるために水漏れや鉄格子の開閉に異常を生じるこ
とがあるなどの欠点を有していた。
Generally, these melting furnaces are provided with a melting part for melting the metal raw material with an oxygen burner and a preheating part for preheating the metal raw material. However, JP-A-56-501810 and Japanese Patent Laid-Open No. 1-215919. The metal melting furnace described in the publication has a preheating section above the melting section for preheating the metal raw material for the next charge through an openable iron grid. However, the metal melting furnace in which the iron grate is provided above the melting part needs to be cooled with water or the like because the iron grate is exposed to high heat, which causes not only a large water cooling heat loss but also a severe environment. For this reason, there are drawbacks such as water leakage and abnormal opening and closing of the iron grate.

【0004】また、前記特開平5−271807号公報
に記載された溶解炉は、いわゆる反射炉型であり、金属
原料は、炉側壁に設けられた傾斜通路を通って溶解部か
らの排ガスで予熱されながら重力で溶解部内に投入され
る。しかし、この場合は、高温の排ガスが予熱部である
傾斜通路の上部側空間を流れる傾向にあり、傾斜通路の
下部側を落下する金属原料を十分に予熱することが困難
であり、また、自然落下で金属原料を投入するために落
下速度の制御も困難であった。
Further, the melting furnace described in the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 5-271807 is of a so-called reverberatory furnace type, and the metal raw material is preheated by the exhaust gas from the melting section through an inclined passage provided on the side wall of the furnace. While being stirred, it is thrown into the melting section by gravity. However, in this case, the high-temperature exhaust gas tends to flow in the upper space of the inclined passage, which is the preheating section, and it is difficult to sufficiently preheat the metal material falling on the lower side of the inclined passage. It was also difficult to control the falling speed because the metal raw material was charged by falling.

【0005】一般に、金属原料の予熱部を一体に有する
溶解炉においては、予熱部から溶解部への金属原料の投
入速度が熱効率に大きく影響を与える。すなわち、金属
原料の投入速度は、溶解部での溶解速度と略同等である
ことが好ましく、原料の投入速度が速すぎると溶解部の
下部に溶解金属と未溶解の金属とが混在し、さらには炉
底からの熱損失で溶解金属が再固化する現象が生じるこ
ともある。逆に投入速度が小さいと金属原料の投入に要
する時間が長くなるために必要以上にエネルギーを消費
することになる。
Generally, in a melting furnace integrally provided with a preheating part for the metal raw material, the rate of charging the metal raw material from the preheating part to the melting part greatly affects the thermal efficiency. That is, the charging rate of the metal raw material is preferably substantially the same as the melting rate in the melting section, and if the charging rate of the raw material is too fast, molten metal and undissolved metal are mixed in the lower part of the melting section, and In some cases, heat loss from the bottom of the furnace may cause the molten metal to re-solidify. Conversely, if the input speed is low, the time required for inputting the metal raw material becomes longer, so that more energy is consumed than necessary.

【0006】また、金属溶解炉は、金属原料を溶解した
後、溶解部内の溶融金属を取鍋等に出湯する必要がある
が、比較的小型の溶解炉の場合は、炉全体を傾斜させて
溶解部の一側に設けた出湯口から出湯するようにしてい
る。しかし、大型の溶解炉の場合には、炉全体を傾斜さ
せるためのスペースの問題や、駆動装置が大掛かりにな
るなどの問題があるため、溶解部の底部に出湯口を設け
ておき、炉底から出湯するようにしていた。このため、
溶解部の構造が複雑になって製作コストが上昇するだけ
でなく、耐火物の保守等に要するコストも多大なものに
なっていた。
Further, in the metal melting furnace, after melting the metal raw material, it is necessary to discharge the molten metal in the melting section to a ladle or the like. In the case of a relatively small melting furnace, the whole furnace is tilted. The hot water is discharged from a hot water outlet provided on one side of the melting section. However, in the case of a large melting furnace, there are problems such as the space for tilting the entire furnace and the problem that the driving device becomes large.Therefore, a tap hole is provided at the bottom of the melting part, I was trying to get out of the bath. For this reason,
Not only was the manufacturing cost increased due to the complicated structure of the melting portion, but the cost required for refractory maintenance and the like was also enormous.

【0007】さらに、このような金属溶解炉は、一般に
多量の耐火物を使用して形成されているが、損傷による
耐火物の原単位が溶解コストに影響するため、電気炉で
は、溶融金属が接触する炉下部を除いて水冷ジャケット
による水冷化を行っている。これは、電気炉の構造とし
て、炉壁が略垂直に形成されていること、炉の天井部が
炉底部から高い位置にあることなどの理由により、水冷
ジャケットを使用しても熱損失が少ないことから可能と
なっている。また、酸素バーナーを用いて金属を溶解す
る溶解炉、例えば、特表昭56−501810号公報に
記載された金属溶解炉でも一部を水冷化しているが、水
冷化している部分は、垂直な炉壁部分のみである。
Further, although such a metal melting furnace is generally formed by using a large amount of refractory material, since the basic unit of the refractory material due to damage affects the melting cost, molten metal is generated in the electric furnace. Water cooling is performed using a water cooling jacket except for the lower part of the furnace that comes into contact. This is because the structure of the electric furnace is such that the furnace wall is formed substantially vertically, the ceiling of the furnace is located higher than the bottom of the furnace, and the heat loss is small even if a water cooling jacket is used. It is possible because of this. Further, a melting furnace for melting a metal using an oxygen burner, for example, a metal melting furnace described in Japanese Patent Publication No. 56-501810, also partially cools the water, but the water-cooled portion is vertical. Only the furnace wall part.

【0008】このように、金属溶解炉を水冷化するに
は、対象部位が限られていた。特に、酸素バーナーを用
いた金属溶解炉で、溶融金属の浴面から天井部までの距
離が近い金属溶解炉では、溶融金属からの熱放射やバー
ナーからの熱放射が大きく、水冷化すると熱損失が大き
いため、耐火物を利用せざるを得なかった。しかし、耐
火物を使用した場合は、金属原料の溶融段階で大きな熱
衝撃を受けるために耐火物の損傷頻度が高くなり、その
結果、耐火物原単位が大きくなって溶解コストに大きく
影響を与えていた。また、酸素バーナーの挿入口部分等
の製作や修理は、極めて面倒であった。
As described above, in order to cool the metal melting furnace with water, the target parts were limited. In particular, in a metal melting furnace that uses an oxygen burner, where the distance from the bath surface of the molten metal to the ceiling is short, the heat radiation from the molten metal and the heat radiation from the burner are large, and heat loss from water cooling. Because of the large size, we had no choice but to use refractory materials. However, when refractory is used, the frequency of damage to the refractory is high because it is subjected to a large thermal shock during the melting stage of the metal raw material, and as a result, the refractory basic unit becomes large and the melting cost is greatly affected. Was there. In addition, manufacturing and repairing the insertion opening of the oxygen burner was extremely troublesome.

【0009】また、酸素バーナーを使用した金属溶解炉
は、酸素バーナーの取付け位置や火炎の噴出方向も、熱
効率に大きな影響を与える。すなわち、酸素バーナーに
よる金属原料の溶解においては、火炎による直接かつ迅
速な溶解が行われるだけでなく、燃焼ガスによる金属原
料の予熱も行われる。したがって、熱効率を高めるため
には、燃焼ガスによる予熱を十分に行うことと、予熱し
た金属原料を高温の火炎で迅速に溶解することとが必要
であり、溶解速度と予熱速度及び予熱部から溶解部への
金属原料の投入速度をうまくバランスさせることが重要
である。
In addition, in the metal melting furnace using the oxygen burner, the mounting position of the oxygen burner and the jetting direction of the flame greatly affect the thermal efficiency. That is, in the melting of the metal raw material by the oxygen burner, not only the direct and rapid melting by the flame is performed, but also the preheating of the metal raw material by the combustion gas is performed. Therefore, in order to increase the thermal efficiency, it is necessary to sufficiently preheat the combustion gas and to rapidly melt the preheated metal raw material with a high-temperature flame.The melting rate, the preheating rate, and the melting from the preheating section are required. It is important to balance the feeding rate of metal raw materials into the parts.

【0010】例えば、酸素バーナーの燃焼火炎の方向を
ある程度炉底部方向に向けることにより、溶解性能を向
上させることができるが、実際の溶解炉においては、燃
焼火炎の方向を炉底部に向けるために酸素バーナーを鉛
直線に近い急角度で炉壁に設けることは実質的に不可能
であり、バーナー挿入口の製作の問題や酸素バーナーの
付属部分と炉外壁との干渉等により、酸素バーナーの取
付け角度は、炉側壁においては水平線に対して10〜2
0度程度となっていた。このため、周辺部にデッドゾー
ンを生じ易く、均一に加熱することが困難であった。
For example, the melting performance can be improved by orienting the combustion flame of the oxygen burner toward the bottom of the furnace to some extent. However, in an actual melting furnace, the direction of the combustion flame is directed toward the bottom of the furnace. It is virtually impossible to install an oxygen burner on the furnace wall at a steep angle close to the vertical line, and the oxygen burner must be installed due to problems such as the burner insertion port manufacturing and interference between the oxygen burner accessory and the furnace outer wall. The angle is 10-2 with respect to the horizon on the side wall of the furnace.
It was about 0 degrees. For this reason, a dead zone is likely to occur in the peripheral portion, and it has been difficult to heat uniformly.

【0011】さらに、浴面より上方に設けた酸素バーナ
ーの燃焼火炎で金属原料を溶解する場合、溶解部の金属
原料が、初期の固体状態では、被加熱物が比較的低温な
こともあり、伝熱上は有利であるが、溶解中期以降の液
体状態あるいは固体・液体の共存状態では、被加熱物が
高温になることだけでなく、浴の上面という限られた伝
熱面積しか期待できないため、伝熱が極めて不利にな
る。したがって、この溶解中期以降の伝熱特性を改善す
ることが、酸素バーナーのみで金属原料を溶解する際の
効率を向上させる際の重要な課題となる。
Further, when the metal raw material is melted by the combustion flame of the oxygen burner provided above the bath surface, the object to be heated may have a relatively low temperature in the initial solid state of the metal raw material in the melting portion. Although it is advantageous in terms of heat transfer, in the liquid state after the middle melting stage or in the coexistence state of solid and liquid, not only the heated object becomes high temperature, but also a limited heat transfer area of the upper surface of the bath can be expected. , Heat transfer becomes extremely disadvantageous. Therefore, improving the heat transfer characteristics after the middle stage of melting is an important issue when improving the efficiency of melting the metal raw material only with the oxygen burner.

【0012】このため、特開平5−271804号公報
では、バーナー燃焼により形成される高温の火炎から被
加熱物に効率的に伝熱させる方法として、酸素バーナー
の燃焼火炎を高速で被加熱物に衝突させることが提案さ
れている。ところが、火炎の被加熱物への衝突条件を最
適化しても、溶解中期以降は、浴面が比較的平滑になる
ことから、伝熱面積の増加には限界があり、被加熱物に
衝突して反射したガスの温度が高いため、熱ロスを生じ
ることになる。
Therefore, in Japanese Patent Laid-Open No. 5-271804, as a method for efficiently transferring heat from a high-temperature flame formed by burner combustion to an object to be heated, the combustion flame of an oxygen burner is rapidly transferred to the object to be heated. It is proposed to collide. However, even if the conditions of collision of the flame with the object to be heated are optimized, the bath surface becomes relatively smooth after the middle melting period, so there is a limit to the increase of the heat transfer area, and the object to be heated collides with the object to be heated. Since the temperature of the reflected gas is high, heat loss will occur.

【0013】そこで、本発明の第1の目的は、予熱部か
ら溶解部への金属原料の投入速度を最適な範囲に制御す
ることができ、酸素バーナーのみで金属原料を効率よく
溶解することができる金属溶解炉を提供することにあ
る。
Therefore, the first object of the present invention is to control the feeding rate of the metal raw material from the preheating portion to the melting portion within an optimum range, and to efficiently dissolve the metal raw material only with an oxygen burner. The object is to provide a metal melting furnace that can do so.

【0014】本発明の第2の目的は、金属原料の予熱を
効率よく行うことにより、酸素バーナーのみで金属原料
を効率よく溶解することができるとともに、溶融金属の
出湯も容易に行うことができる金属溶解炉を提供するこ
とにある。
A second object of the present invention is to efficiently preheat the metal raw material, so that the metal raw material can be efficiently melted only by the oxygen burner, and molten metal can be easily discharged. To provide a metal melting furnace.

【0015】本発明の第3の目的は、酸素バーナーのみ
で金属原料を効率よく溶解することができるとともに、
熱負荷が高く、かつ、酸素バーナーの挿入口等が設けら
れている部分を水冷化して耐火物の原単位を低減できる
金属溶解炉を提供することにある。
A third object of the present invention is to efficiently dissolve a metal raw material only with an oxygen burner, and
An object of the present invention is to provide a metal melting furnace which has a high heat load and can cool the unit of refractory by water cooling the portion where the oxygen burner insertion port and the like are provided.

【0016】本発明の第4の目的は、予熱部から溶解部
への金属原料の投入速度を最適な範囲に制御するととも
に、酸素バーナーの燃焼火炎を金属原料の溶解と予熱と
にバランスよく使用して金属原料を効率よく溶解するこ
とができる金属溶解炉及び金属溶解方法を提供すること
にある。
A fourth object of the present invention is to control the feeding rate of the metal raw material from the preheating section to the melting section within an optimum range and to use the combustion flame of the oxygen burner in a well-balanced manner for melting and preheating the metal raw material. And to provide a metal melting furnace and a metal melting method capable of efficiently melting a metal raw material.

【0017】本発明の第5の目的は、金属原料の溶解が
ある程度進んだ溶解中期以降においても酸素バーナーの
燃焼火炎の熱を効率よく溶融金属に伝えることができ、
酸素バーナーの火炎のみで金属原料を効率よく溶解する
ことができる金属溶解方法を提供することにある。
A fifth object of the present invention is to efficiently transfer the heat of the combustion flame of the oxygen burner to the molten metal even after the middle melting stage when the melting of the metal raw material has progressed to some extent.
An object of the present invention is to provide a metal melting method capable of efficiently melting a metal raw material only with the flame of an oxygen burner.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の金属溶解炉は、金属原料を酸素バーナーの
火炎で溶解する溶解炉であって、酸素バーナーを備えた
溶解部の上方に、金属原料を予熱する予熱部を設けると
ともに、溶解部と予熱部との間に、溶解部及び予熱部の
内径よりも小さな内径の絞り部を設けたことを特徴とす
るとしている。
In order to achieve the above object, a metal melting furnace of the present invention is a melting furnace for melting a metal raw material with a flame of an oxygen burner, which is installed above a melting section equipped with an oxygen burner. It is characterized in that a preheating part for preheating the metal raw material is provided, and a narrowed part having an inner diameter smaller than the inner diameters of the melting part and the preheating part is provided between the melting part and the preheating part.

【0019】このように、溶解部と予熱部との間に絞り
部を設けることにより、予熱部で予熱されて溶解部に自
然落下する原料の投入速度を制御することができる。特
に、予熱部の断面積と絞り部の断面積との関係を、予熱
部の断面積が絞り部の断面積の1.4〜5倍、好ましく
は1.5〜4倍の範囲になるように設定することによ
り、最適な落下速度(投入速度)で金属原料を溶解部へ
導入することができる。また、予熱部の容積と溶解部の
容積との関係によっても予熱部における金属原料の予熱
状況が変化し、予熱部の実質的な容積を、溶解部の実質
的な容積の0.4〜3倍、好ましくは0.5〜2倍の範
囲になるように設定することにより、金属原料を効率よ
く予熱することができ、熱効率を向上させることができ
る。
As described above, by providing the narrowed portion between the melting portion and the preheating portion, it is possible to control the feeding speed of the raw material which is preheated in the preheating portion and naturally falls into the melting portion. In particular, the relationship between the cross-sectional area of the preheating portion and the cross-sectional area of the throttle portion is set so that the cross-sectional area of the preheating portion is in the range of 1.4 to 5 times, preferably 1.5 to 4 times the cross-sectional area of the throttle portion. By setting to, it is possible to introduce the metal raw material into the melting part at an optimum dropping speed (feeding speed). Further, the preheating state of the metal raw material in the preheating section changes depending on the relationship between the volume of the preheating section and the volume of the melting section, and the substantial volume of the preheating section is 0.4 to 3 times the substantial volume of the melting section. By setting the ratio to be twice, preferably 0.5 to 2 times, the metal raw material can be efficiently preheated and the thermal efficiency can be improved.

【0020】さらに、絞り部又はその近傍で前記溶解部
と前記予熱部とを分離できるように形成することによ
り、出湯時に、溶解部と予熱部とを分離して溶解部のみ
を傾斜させるだけで出湯することができる。したがっ
て、溶解部の上方に絞り部及び予熱部を設けることによ
り、炉高が高くなっても炉底から出湯することなく、最
小限の傾動操作で容易に出湯することができる。特に、
前記溶解部と前記予熱部との分離部を、炭素系耐火物で
形成するか、あるいは該分離部に、水冷ジャケットを設
けることにより、該分離部の損傷を防止できる。
Further, by forming the melting portion and the preheating portion so that they can be separated from each other at or near the throttle portion, it is only necessary to separate the melting portion and the preheating portion and to tilt only the melting portion when tapping hot water. You can take a bath. Therefore, by providing the throttle portion and the preheating portion above the melting portion, even if the furnace height becomes high, it is possible to easily discharge the molten metal with a minimum tilting operation without discharging the molten metal from the furnace bottom. Especially,
Damage to the separation part can be prevented by forming the separation part of the melting part and the preheating part with a carbon refractory or by providing a water cooling jacket on the separation part.

【0021】また、前記溶解部の炉壁の上部を水冷ジャ
ケットで形成し、該炉壁の上部から前記絞り部に向かう
水冷ジャケットの内壁面の角度を水平面に対して20〜
60度の範囲に設定するとともに、前記酸素バーナーを
前記水冷ジャケットを貫通して設けることにより、水冷
化による熱損失を最小に抑えることができ、効率よく金
属を溶解できるとともに、この部分の耐火物の損傷問題
から解放されて耐火物原単位を大幅に低減することがで
きるため、全体として溶解コストの低減が図れる。
Further, the upper part of the furnace wall of the melting part is formed with a water cooling jacket, and the angle of the inner wall surface of the water cooling jacket from the upper part of the furnace wall toward the narrowed part is 20 to the horizontal plane.
By setting the oxygen burner through the water cooling jacket while setting it in the range of 60 degrees, the heat loss due to water cooling can be minimized, the metal can be efficiently melted, and the refractory material in this portion can be efficiently melted. Since it is possible to significantly reduce the basic unit of refractory by being freed from the problem of damage, the melting cost can be reduced as a whole.

【0022】さらに、前記酸素バーナーの火炎噴出方向
を、溶解部底面上において、溶解部重心位置からバーナ
ー取付部側に、該重心位置と酸素バーナー取付部側内壁
との距離の0.2倍の距離近付いた点を中心とする円内
に向け、該円の直径を、バーナー取付部側溶解部内壁と
これに対向する溶解部内壁間の距離の0.6倍に設定す
ることにより、酸素バーナーの燃焼火炎及び燃焼排ガス
を金属原料の溶解と予熱とに効率よく使用することがで
き、熱効率の向上が図れる。
Further, the flame jet direction of the oxygen burner is 0.2 times the distance between the center of gravity of the melting portion and the burner mounting portion side on the bottom surface of the melting portion, and the distance between the center of gravity position and the inner wall of the oxygen burner mounting portion side. The oxygen burner is set by directing it into a circle centered on a point close to the distance, and setting the diameter of the circle to be 0.6 times the distance between the inner wall of the melter on the burner mounting side and the inner wall of the melter opposite to it. The combustion flame and the combustion exhaust gas can be efficiently used for melting and preheating the metal raw material, and the thermal efficiency can be improved.

【0023】また、前記酸素バーナーの取付け高さを、
該酸素バーナーの火炎吐出口より下方の溶解部の容積
が、溶解部全体の容積の0.35〜0.9倍になる位置
に設定することにより、酸素バーナーの燃焼火炎及び燃
焼排ガスを金属原料の溶解と予熱とに効率よく使用する
ことができ、熱効率の向上が図れる。
The mounting height of the oxygen burner is
By setting the volume of the melting portion below the flame discharge port of the oxygen burner to be 0.35 to 0.9 times the volume of the entire melting portion, the combustion flame and the combustion exhaust gas of the oxygen burner are converted into metal raw materials. Can be efficiently used for melting and preheating, and the thermal efficiency can be improved.

【0024】さらに、前記酸素バーナーとして偏心バー
ナーを用い、該偏心バーナーをバーナー軸線を中心とし
て回動可能に設けることにより、燃焼火炎の吐出方向を
金属原料の溶解段階に応じて変更でき、金属原料を適切
に加熱することができ、かつ、予熱部における予熱状態
も適宜に変更でき、予熱部から溶解部への金属原料の落
下速度を制御することも可能となる。
Furthermore, by using an eccentric burner as the oxygen burner and rotatably providing the eccentric burner about the burner axis, the discharge direction of the combustion flame can be changed according to the melting stage of the metal raw material. Can be appropriately heated, the preheating state in the preheating section can be appropriately changed, and the dropping rate of the metal raw material from the preheating section to the melting section can be controlled.

【0025】また、前記溶解部の上部に二次燃焼用酸素
ノズルを設けることにより、未燃焼成分を燃焼して熱効
率を高めることができる。さらに、前記溶解部の底部に
溶湯撹拌用ノズルを設けることにより、溶湯の撹拌を促
進して、溶湯を均一に加熱できる。
Further, by providing the secondary combustion oxygen nozzle above the melting portion, it is possible to burn the unburned components and improve the thermal efficiency. Furthermore, by providing a molten metal stirring nozzle at the bottom of the melting portion, stirring of the molten metal can be promoted and the molten metal can be heated uniformly.

【0026】次に、本発明の金属原料を酸素バーナーの
火炎で溶解する第1の金属溶解方法は、酸素バーナーを
備えた溶解部の上方に、金属原料を予熱する予熱部を設
けるとともに、溶解部と予熱部との間に、溶解部及び予
熱部の内径よりも小さな内径の絞り部を設けた金属溶解
炉を用い、かつ前記酸素バーナーとして偏心バーナーを
用い、該偏心バーナーを、前記金属原料の溶解段階に応
じてバーナー軸線を中心として回動させることを特徴と
している。
Next, the first metal melting method of melting the metal raw material of the present invention by the flame of the oxygen burner is to provide a preheating part for preheating the metal raw material above the melting part provided with the oxygen burner and to melt the metal raw material. Between the heating section and the preheating section, a metal melting furnace provided with a narrowed section having an inner diameter smaller than the inner diameters of the melting section and the preheating section is used, and an eccentric burner is used as the oxygen burner. It is characterized in that it is rotated about the burner axis in accordance with the melting stage of.

【0027】このように、溶解部と予熱部との間に、適
当な内径を有する絞り部を設けた金属溶解炉を用いるこ
とにより、予熱部で予熱されて溶解部に落下する原料の
投入速度を制御することができ、最適な落下速度(投入
速度)で金属原料を溶解部へ導入することができる。
As described above, by using the metal melting furnace in which the narrowed portion having an appropriate inner diameter is provided between the melting portion and the preheating portion, the feeding speed of the raw material which is preheated in the preheating portion and falls into the melting portion. Can be controlled, and the metal raw material can be introduced into the melting part at an optimum falling speed (feeding speed).

【0028】そして、前記酸素バーナーとして偏心バー
ナーを用いることにより、燃焼火炎を炉底部方向に向け
て吐出させることができ、酸素バーナーの燃焼火炎及び
燃焼ガスを金属原料の溶解と予熱とに効率よく使用する
ことができるので、熱効率の向上が図れる。また、偏心
バーナーを回動させて燃焼火炎の吐出方向を変更するこ
とにより、燃焼火炎の吐出方向を金属原料の溶解段階に
応じて変更でき、金属原料を適切に加熱することがで
き、かつ予熱部における予熱状態も適宜に変更でき、予
熱部から溶解部への金属原料の落下速度を制御すること
も可能となる。
By using an eccentric burner as the oxygen burner, the combustion flame can be discharged toward the bottom of the furnace, and the combustion flame and combustion gas of the oxygen burner can be efficiently dissolved and preheated in the metal raw material. Since it can be used, thermal efficiency can be improved. Further, by rotating the eccentric burner to change the discharge direction of the combustion flame, the discharge direction of the combustion flame can be changed according to the melting stage of the metal raw material, the metal raw material can be appropriately heated, and the preheating can be performed. The preheating state in the part can be changed as appropriate, and it is also possible to control the falling speed of the metal raw material from the preheating part to the melting part.

【0029】また、本発明の第2の金属溶解方法は、酸
素バーナーを備えた溶解部の上方に、金属原料を予熱す
る予熱部を設けるとともに、溶解部と予熱部との間に、
溶解部及び予熱部の内径よりも小さな内径の絞り部を設
けた金属溶解炉を用い、前記金属原料の溶解操作中に浴
面に存在する溶融スラグに炭材を投入し、該溶融スラグ
をフォーミングさせることを特徴としている。
Further, in the second metal melting method of the present invention, a preheating part for preheating the metal raw material is provided above the melting part equipped with the oxygen burner, and between the melting part and the preheating part.
Using a metal melting furnace provided with a narrowed portion having an inner diameter smaller than the inner diameters of the melting portion and the preheating portion, a carbon material is added to the molten slag existing on the bath surface during the melting operation of the metal raw material, and the molten slag is formed. The feature is to let.

【0030】酸素バーナーから溶融スラグ中に導入され
た燃焼火炎は、溶融金属浴面に衝突して溶融金属を直接
昇温した後、溶融スラグ内を物理的に上昇する過程で溶
融スラグを撹拌しながら加熱する。このとき、溶融スラ
グに炭材を投入して、溶融スラグをフォーミング状態に
することにより、溶融スラグの見掛上の体積が増し、高
温のガスと溶融スラグとの熱交換効率が上昇するので、
溶融スラグを介しての金属の間接的な昇温を効率よく行
うことができるとともに熱ロスも低減する。
The combustion flame introduced from the oxygen burner into the molten slag collides with the surface of the molten metal bath to directly raise the temperature of the molten metal and then agitates the molten slag in the process of physically rising in the molten slag. While heating. At this time, the carbonaceous material is put into the molten slag, and by forming the molten slag into a forming state, the apparent volume of the molten slag increases, and the heat exchange efficiency between the high temperature gas and the molten slag increases,
Indirect temperature rise of the metal through the molten slag can be efficiently performed and heat loss is reduced.

【0031】また、前記溶融スラグの塩基度γ、但し、
γ=(CaO)/(SiO2 )を、溶湯処理温度T
[℃]に対して、「0.001T−0.6≦γ≦0.0
025T−1」で示される範囲内に制御することによ
り、溶融スラグをフォーミングさせるにあたり、反応ガ
スの発生形態と溶融スラグの物性とを制御して、安定し
たフォーミング状態を得ることができる。
The basicity γ of the molten slag, provided that
γ = (CaO) / (SiO 2 ) is the melt processing temperature T
With respect to [° C.], “0.001T−0.6 ≦ γ ≦ 0.0
By controlling within the range shown by "025T-1", in forming the molten slag, the generation mode of the reaction gas and the physical properties of the molten slag can be controlled to obtain a stable forming state.

【0032】本発明の金属溶解炉の溶解部は、炉全体で
最も高温となる部位であること及び高温の燃焼ガスとの
接触が避けられないこと等の理由により、高温での耐用
性、耐酸化性及び耐浸蝕性に優れている必要があり、マ
グネシアを含む成分系の材質の炉材を用いる。具体的に
は、マグネシア、マグネシア−炭素系、マグネシア−ク
ロミア系等である。
The melting part of the metal melting furnace according to the present invention is a part having the highest temperature in the whole furnace and contact with hot combustion gas is unavoidable. It is necessary to have excellent chemical resistance and erosion resistance, and a furnace material of a component type material containing magnesia is used. Specifically, magnesia, magnesia-carbon system, magnesia-chromia system and the like.

【0033】また、絞り部は、高温の燃焼ガスとの接触
及び金属原料の落下による衝撃等の理由により、高温で
の耐用性、機械的強度、耐摩耗性に優れている必要があ
り、マグネシア−クロミア系の材質の炉材を用いる。
Further, the throttle portion must be excellent in durability at high temperature, mechanical strength, and wear resistance due to contact with high temperature combustion gas and impact due to dropping of metal raw material. -Use chromia type furnace material.

【0034】さらに、予熱部は、溶解部や絞り部に比
べ、耐熱性が低くてもよいから、アルミナ系の材質の炉
材を用いる。
Further, the preheating portion may have a lower heat resistance than the melting portion and the narrowing portion, so that a furnace material made of alumina is used.

【0035】尚、本発明に用いられる酸素バーナーは、
酸素あるいは酸素富化空気を支燃性ガスとし、重油、灯
油、微粉炭、プロパンガス、天然ガス等の化石燃料を燃
焼させて高温の火炎を形成するものである。そして、酸
素バーナーとしては、例えば、特公平3−3122号公
報や特公平7−43096号公報に開示されている酸素
バーナーを使用することができるが、本発明はこれらに
限定されるものではなく、燃料の種類等に応じて、各種
構造のものが使用可能である。酸素バーナーは、空気を
支燃性ガスとするバーナーに比べて、排ガス熱損失が小
さく、炉内への着熱量が高い等の利点を有する。
The oxygen burner used in the present invention is
It uses oxygen or oxygen-enriched air as a combustion-supporting gas and burns fossil fuels such as heavy oil, kerosene, pulverized coal, propane gas, and natural gas to form a high-temperature flame. As the oxygen burner, for example, an oxygen burner disclosed in Japanese Patent Publication No. 3-3122 or Japanese Patent Publication No. 7-43096 can be used, but the present invention is not limited thereto. Depending on the type of fuel, various structures can be used. The oxygen burner has advantages such as a smaller exhaust gas heat loss and a higher amount of heat adhering to the furnace, as compared with a burner using air as a combustion-supporting gas.

【0036】また、酸素バーナーとして本発明に用いら
れる偏心バーナーは、バーナー本体先端部の燃焼ノズル
からの燃焼火炎の吐出方向がバーナー軸線に対して傾斜
角度を有するものである。そして、偏心バーナーとして
は、例えば、実開昭59−103025号公報に開示さ
れたバーナーのように、直管状のバーナー本体の先端部
に装着されるノズルの流路を、バーナーの軸線に対して
所定角度傾斜させたものを用いることができるが、本発
明はこれに限定されるものではなく、燃料の種類等に応
じて、各種構造のものが使用可能である。
The eccentric burner used in the present invention as an oxygen burner is one in which the direction of discharge of combustion flame from the combustion nozzle at the tip of the burner body has an inclination angle with respect to the burner axis. As the eccentric burner, for example, as in the burner disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 59-103025, the flow path of the nozzle attached to the tip portion of the straight tubular burner main body is connected to the burner axis. It is possible to use those inclined at a predetermined angle, but the present invention is not limited to this, and various structures can be used according to the type of fuel and the like.

【0037】さらに、偏心バーナーの回動機構は、例え
ば、実開昭59−103025号公報に開示されている
構造のものを用いることができるが、本発明はこれに限
定されるものではなく、各種構造のものが使用可能であ
る。
Further, as the rotating mechanism of the eccentric burner, for example, one having the structure disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 59-103025 can be used, but the present invention is not limited to this. Various structures can be used.

【0038】[0038]

【発明の実施の形態】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、本発明を適用した金属
溶解炉の第1実施形態例を示す縦断面図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of a metal melting furnace to which the present invention is applied.

【0039】この溶解炉は、酸素又は酸素富化空気を支
燃性ガスとした酸素バーナー21の燃焼熱のみで、鉄,
銅,アルミニウム等のスクラップや地金等を溶解再生す
るためのものである。そして、該溶解炉は、下部に溶解
部22を、上部に予熱部23を一体的に設けるととも
に、溶解部22と予熱部23との間に絞り部24を設け
たものである。
This melting furnace uses only the combustion heat of the oxygen burner 21 which uses oxygen or oxygen-enriched air as a combustion-supporting gas to produce iron,
It is for melting and reclaiming scrap such as copper and aluminum and metal. In the melting furnace, the melting part 22 is integrally provided in the lower part, the preheating part 23 is integrally provided in the upper part, and the narrowing part 24 is provided between the melting part 22 and the preheating part 23.

【0040】前記溶解部22は、通常の金属溶解炉、例
えば電気炉等と略同様の内部形状を有しており、カーボ
ン5〜20重量%を含むマグネシア−カーボン系の炉材
で作られている。また、溶解部22の一側には、溶解処
理された溶湯25の出湯口26が設けられている。
The melting portion 22 has an internal shape similar to that of a normal metal melting furnace such as an electric furnace, and is made of a magnesia-carbon type furnace material containing 5 to 20% by weight of carbon. There is. Further, on one side of the melting portion 22, a tap hole 26 for the melt 25 subjected to the melting treatment is provided.

【0041】前記予熱部23は、略円筒状に形成されて
おり、アルミナ−シリカ系の炉材で作られている。ま
た、予熱部23の上部開口には、排気口27を有する蓋
体28が着脱可能に装着されている。
The preheating part 23 is formed in a substantially cylindrical shape and is made of an alumina-silica type furnace material. A lid 28 having an exhaust port 27 is detachably attached to the upper opening of the preheating unit 23.

【0042】前記絞り部24は、予熱部23から溶解部
22に落下する金属原料29の落下速度を制御するため
に設けられるもので、溶解部22及び予熱部23の各内
径よりも小さな内径で形成されている。該絞り部24
は、クロミア10〜30重量%を含むマグネシア−クロ
ミア系の炉材で作られている。この絞り部24と大径の
溶解部22あるいは予熱部23との間は、図に示すよう
に斜辺30,31で接続してコーン状に形成することが
好ましい。この部分を曲面で接続することも可能である
が、耐火物を内張りして形成する炉の場合は、耐火物の
内張り作業が面倒になる。この斜辺30,31が垂直に
近くなると炉の高さが高くなり、水平に近くなるとデッ
ドスペースを生じて熱効率等が低下することがあるた
め、通常は、水平線に対して溶解部22の天井部(斜辺
30)は20〜60度程度、予熱部23の底部(斜辺3
1)は20〜70度程度に設定することが好ましい。
The narrowing portion 24 is provided to control the falling speed of the metal raw material 29 falling from the preheating portion 23 to the melting portion 22, and has an inner diameter smaller than the inner diameters of the melting portion 22 and the preheating portion 23. Has been formed. The throttle 24
Is made of magnesia-chromia based furnace material containing 10-30% by weight of chromia. It is preferable that the narrowed portion 24 and the large-diameter melting portion 22 or the preheating portion 23 are connected by oblique sides 30 and 31 to form a cone shape as shown in the drawing. It is possible to connect this part with a curved surface, but in the case of a furnace formed by lining a refractory, the work of lining the refractory becomes troublesome. When the hypotenuses 30 and 31 are close to the vertical, the height of the furnace becomes high, and when close to the horizontal, dead spaces may occur and the thermal efficiency may decrease. (Slope 30) is about 20 to 60 degrees, the bottom of the preheating unit 23 (Slope 3)
It is preferable to set 1) to about 20 to 70 degrees.

【0043】前記酸素バーナー21は、必要な溶解能力
に応じて1本乃至複数本が溶解部22の周壁に設けられ
た挿入孔32に挿入されて設置されるもので、その取付
け位置は、溶解部22の大きさなどに応じて炉壁の垂直
部あるいは前記天井部の適当な位置に設定することがで
きる。また、酸素バーナー21は、溶解部22内に落下
した金属原料29を溶解部22の底部側から溶解させる
ことができるように、火炎噴出方向が溶解部22の底部
に向くように設けられている。前記酸素バーナー21に
は、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。
The oxygen burner 21 is installed by inserting one or a plurality of oxygen burners 21 into the insertion holes 32 provided in the peripheral wall of the melting portion 22, depending on the required melting capacity. Depending on the size of the portion 22 or the like, it can be set at a vertical portion of the furnace wall or at an appropriate position on the ceiling portion. Further, the oxygen burner 21 is provided so that the flame ejection direction is directed to the bottom of the melting part 22 so that the metal raw material 29 dropped in the melting part 22 can be melted from the bottom side of the melting part 22. . Fuel such as heavy oil and pulverized coal and a combustion-supporting gas are introduced into the oxygen burner 21 through unillustrated paths.

【0044】酸素バーナーのみで鉄スクラップを溶解し
たときの典型的な溶解パターンを図2に示す。図2にお
いて、ステップ1は、炉内に充填したスクラップをバー
ナーからの燃焼ガスで予熱している段階であって、排ガ
ス温度は低く、金属の表面積が大きいため酸化速度は最
も大きい。ステップ2は、スクラップのほとんどが溶解
し、炉下部に未溶解部が少量残っている段階であって、
燃焼ガスの熱量は、未溶解部分の溶解に消費されてお
り、溶湯温度は略融点付近である。また、炉の上部に
は、スクラップが存在しないため排ガス温度は上昇し、
金属の表面積が小さくなり酸化速度は低下する。ステッ
プ3は、スクラップが完全に溶解した後、溶湯を融点よ
り100℃昇温する段階である。
A typical dissolution pattern when iron scrap is melted only with an oxygen burner is shown in FIG. In FIG. 2, step 1 is a step of preheating the scrap filled in the furnace with the combustion gas from the burner. The exhaust gas temperature is low and the surface area of the metal is large, so that the oxidation rate is the highest. Step 2 is the stage where most of the scrap is melted and a small amount of unmelted remains in the lower part of the furnace.
The calorific value of the combustion gas is consumed for melting the unmelted portion, and the molten metal temperature is near the melting point. Also, since there is no scrap in the upper part of the furnace, the exhaust gas temperature rises,
The surface area of the metal is reduced and the oxidation rate is reduced. Step 3 is a step of raising the temperature of the molten metal by 100 ° C. from the melting point after the scrap is completely melted.

【0045】このような溶解パターンによって金属原料
29が溶解される金属溶解炉において、溶解部22の上
方に適当な大きさの絞り部24を設けることにより、鉄
格子等を設けることなく予熱部23から溶解部22に落
下する金属原料29の落下速度を絞り部24を介して最
適な状態に制御することができ、また、溶解部22の直
上に予熱部23を設けることができるので、ステップ1
における金属原料29の予熱を効率よく行うことができ
る。
In the metal melting furnace in which the metal raw material 29 is melted by such a melting pattern, by providing the narrowed portion 24 having an appropriate size above the melting portion 22, the preheating portion 23 can be removed without providing the iron grid or the like. Since the dropping speed of the metal raw material 29 falling into the melting section 22 can be controlled to an optimum state via the throttle section 24, and the preheating section 23 can be provided immediately above the melting section 22, Step 1
The preheating of the metal raw material 29 in 1 can be efficiently performed.

【0046】すなわち、溶解部22の上方に絞り部24
を介して予熱部23を連設することにより、予熱部23
から溶解部22に落下する原料量を最適な速度に制御す
ることができるので、従来の鉄格子のような原料投入量
を制御する機器を設ける必要がなく、簡単な構造の溶解
炉で鉄,銅,アルミニウム等のスクラップや地金等を効
率よく溶解処理することができ、炉の構造の簡略化によ
り製造コストや保守コストの低減が図れるとともに、熱
効率の向上や溶解時間の短縮も図れる。
That is, the squeezing portion 24 is provided above the melting portion 22.
By arranging the preheating section 23 in series through the preheating section 23,
Since it is possible to control the amount of raw material falling from the melting section 22 to the optimum speed, it is not necessary to provide a device for controlling the amount of raw material input such as a conventional iron grate, and a melting furnace of a simple structure can be used for iron and copper. , Scrap such as aluminum and metal can be efficiently melted, and the manufacturing cost and maintenance cost can be reduced by simplifying the structure of the furnace, and the thermal efficiency can be improved and the melting time can be shortened.

【0047】前記構造の金属溶解炉において、絞り部2
4の大きさは、炉の処理能力や酸素バーナーの能力、金
属原料の種類、溶解部22及び予熱部23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23の断面積を絞り部24の断面積の1.4〜5
倍、好ましくは1.5〜4倍の範囲になるように設定す
ることが望ましい。例えば、予熱部23の断面積を絞り
部24の断面積の1.4倍未満にすると金属原料の落下
速度が速くなり過ぎて絞り部24を設けた効果が得られ
にくくなり、逆に予熱部23の断面積が絞り部24の断
面積の5倍を超える場合には、金属原料が落下しにくく
なって絞り過ぎの傾向となる。
In the metal melting furnace having the above structure, the narrowed portion 2
The size of 4 can be appropriately set depending on the processing capacity of the furnace, the capacity of the oxygen burner, the type of metal raw material, the sizes of the melting section 22 and the preheating section 23, etc.
The cross-sectional area of the preheating portion 23 is 1.4 to 5 of the cross-sectional area of the throttle portion 24.
It is desirable to set it to be in the range of double, preferably 1.5 to 4 times. For example, if the cross-sectional area of the preheating portion 23 is less than 1.4 times the cross-sectional area of the narrowed portion 24, the falling speed of the metal raw material becomes too fast, and the effect of providing the narrowed portion 24 becomes difficult to obtain. When the cross-sectional area of 23 is more than 5 times the cross-sectional area of the narrowed portion 24, the metal raw material is less likely to drop and tends to be over-throttled.

【0048】また、予熱部23の実質的な容積と溶解部
22の実質的な容積との関係も、溶解能力に影響を与え
るため、予熱部23の実質的な容積を、溶解部22の実
質的な容積の0.4〜3倍、好ましくは0.5〜2倍の
範囲になるように設定することが望ましい。例えば、予
熱部23の容積が溶解部22の容積に比べて小さすぎる
場合は、金属原料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23の容積が大きすぎる場合
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。
Further, since the relationship between the substantial volume of the preheating section 23 and the substantial volume of the melting section 22 also affects the melting ability, the substantial volume of the preheating section 23 is set to the substantial volume of the melting section 22. It is desirable to set the volume within a range of 0.4 to 3 times, preferably 0.5 to 2 times the normal volume. For example, when the volume of the preheating section 23 is too small as compared with the volume of the melting section 22, most of the metal raw material is directly melted without undergoing preheating, and conversely when the volume of the preheating section 23 is too large. Since most of the input thermal energy is consumed for preheating, the thermal efficiency tends to decrease in any case.

【0049】なお、上記実質的な容積とは、溶解処理を
開始する前にスクラップ等を予熱部23の上部開口から
投入したときに、該スクラップが溶解部22内及び予熱
部23内に存在する体積に相当するものであり、寸法か
ら算出した容積とは異なっている。
The term "substantial volume" means that the scrap exists in the melting section 22 and the preheating section 23 when the scrap or the like is charged from the upper opening of the preheating section 23 before starting the melting process. It corresponds to the volume, and is different from the volume calculated from the dimensions.

【0050】図3は、本発明を適用した金属溶解炉の第
2実施形態例を示す縦断面図である。尚、第1実施形態
例の金属溶解炉における構成要素と同一の構成要素には
同一符号を付してその詳細な説明は省略する。
FIG. 3 is a vertical sectional view showing a second embodiment of the metal melting furnace to which the present invention is applied. The same components as those in the metal melting furnace of the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0051】第2実施形態例の金属溶解炉は、第1実施
形態例の金属溶解炉において、前記溶解部22の上部に
二次燃焼用酸素ノズル33を設けるとともに、前記溶解
部22の底部に溶湯撹拌用ノズル34を設けている。
The metal melting furnace of the second embodiment is the same as the metal melting furnace of the first embodiment, except that a secondary combustion oxygen nozzle 33 is provided on the melting part 22 and the bottom of the melting part 22 is provided. A molten metal stirring nozzle 34 is provided.

【0052】即ち、二次燃焼用酸素ノズル33は、溶解
部22の大きさなどに応じて炉壁の垂直部あるいは前記
天井部の適当な位置に設けることができる。この二次燃
焼用酸素ノズル33は、溶解部22内に酸素を吹き込ん
で、溶解時に金属原料や副原料等から発生した可燃成分
を燃焼させて熱効率を向上させるものである。二次燃焼
用酸素ノズル33から吹き込む酸素量は、排ガス成分等
をオンラインで検知することにより、制御することがで
きる。
That is, the secondary combustion oxygen nozzle 33 can be provided at an appropriate position on the vertical portion of the furnace wall or on the ceiling portion depending on the size of the melting portion 22 and the like. The secondary combustion oxygen nozzle 33 blows oxygen into the melting portion 22 to burn combustible components generated from the metal raw material, the auxiliary raw material, etc. at the time of melting to improve the thermal efficiency. The amount of oxygen blown from the secondary combustion oxygen nozzle 33 can be controlled by detecting exhaust gas components and the like online.

【0053】また、溶湯撹拌用ノズル34は、プラグ3
5及び受けスリーブ36を介して溶解部22の底部の炉
壁に設けられる。この溶湯撹拌用ノズル34は、溶湯内
にガスを吹き込んで、溶湯を撹拌することにより、溶湯
を均一に加熱するものである。本実施形態例では、単管
型プラグを用いているが、細管複合型プラグやポーラス
耐火物型プラグを用いることもできる。
Further, the nozzle 34 for stirring the molten metal is the plug 3
5 and the receiving sleeve 36, and is provided on the furnace wall at the bottom of the melting portion 22. The molten metal stirring nozzle 34 blows a gas into the molten metal to stir the molten metal, thereby uniformly heating the molten metal. In this embodiment, a single tube type plug is used, but a thin tube composite type plug or a porous refractory type plug can also be used.

【0054】図4乃至図6は、本発明を適用した金属溶
解炉の第3実施形態例を示す縦断面図である。尚、第1
実施形態例の金属溶解炉における構成要素と同一の構成
要素には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。
4 to 6 are vertical sectional views showing a third embodiment of the metal melting furnace to which the present invention is applied. The first
The same components as those in the metal melting furnace of the embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0055】第3実施形態例の金属溶解炉は、第1実施
形態例の金属溶解炉において、絞り部24の中間部に、
溶解部22と予熱部23とを分離するための分離部37
を設けている。
The metal melting furnace of the third embodiment is different from the metal melting furnace of the first embodiment in that the intermediate portion of the throttle portion 24 is
Separation part 37 for separating the melting part 22 and the preheating part 23
Is provided.

【0056】本実施形態例は、該分離部37を設けるこ
とにより溶解部22と予熱部23とを分離可能としてい
るので、溶解部22内の溶融金属を出湯する際には、図
5に示すように、溶解部22を予熱部23から分離して
溶解部22のみを傾斜させることにより出湯操作を行う
ことができる。したがって、溶解部22の上方に絞り部
24を介して予熱部23を設けることによって炉高が高
くなった場合でも、炉全体を傾斜させる必要がないた
め、炉底部から出湯を行うことなく、僅かなスペースで
出湯操作を行うことができる。
In this embodiment, the melting portion 22 and the preheating portion 23 can be separated by providing the separating portion 37. Therefore, when the molten metal in the melting portion 22 is tapped, it is shown in FIG. As described above, the melting portion 22 is separated from the preheating portion 23 and only the melting portion 22 is inclined, so that the hot water discharge operation can be performed. Therefore, even if the furnace height is increased by providing the preheating section 23 above the melting section 22 via the narrowed section 24, it is not necessary to tilt the entire furnace, and therefore, there is no tapping from the furnace bottom, You can operate the hot water in a small space.

【0057】また、前記分離部37を、比較的内径が小
さい絞り部24又はその近傍、特に、内径が最小の絞り
部24部分に設けることにより、両者を分離した際の溶
解部22からの放散熱量を少なくすることができる。
Further, by providing the separating portion 37 in the narrowed portion 24 having a relatively small inner diameter or in the vicinity thereof, particularly in the portion of the narrowed portion 24 having the smallest inner diameter, diffusion from the melting portion 22 when the two are separated. The amount of heat can be reduced.

【0058】ここで、溶解部22を傾斜させるための装
置は、通常、重量物である溶解部22を、その重心位置
の近傍で支持することが好ましいため、この場合は、単
に溶解部22を傾斜させることはできない。したがっ
て、上記出湯操作を行う際には、まず、予熱部23及び
絞り部24の分離部37より上方部分を上昇させること
により溶解部22と分離した後、傾斜装置を作動させて
溶解部22を傾斜させるようにする。尚、溶解部22及
び絞り部24の分離部37より下方部分を下降させてか
ら傾斜させるようにしてもよい。また、溶解部22の回
動中心を適当な位置に設定すれば、溶解部22を傾ける
だけで出湯を行うことが可能であり、さらに、溶解部2
2や予熱部23を水平方向に移動させるようにしてもよ
い。
Here, since the apparatus for inclining the melting portion 22 usually preferably supports the melting portion 22 which is a heavy object in the vicinity of the position of the center of gravity thereof, in this case, the melting portion 22 is simply supported. It cannot be tilted. Therefore, when performing the above-described tapping operation, first, the preheating part 23 and the narrowing part 24 are separated from the melting part 22 by rising above the separating part 37, and then the tilting device is operated to operate the melting part 22. Make it tilt. Note that the melting portion 22 and the squeezing portion 24 may be tilted after lowering the portions below the separating portion 37. Further, if the center of rotation of the melting portion 22 is set to an appropriate position, it is possible to perform hot water discharge by simply tilting the melting portion 22, and further, the melting portion 2
2 or the preheating unit 23 may be moved horizontally.

【0059】このように分離部37を設けることによ
り、限られたスペース内で出湯操作を容易に行うことが
できるが、分離部37を設けた絞り部24の近傍は、溶
解中に発生する溶融金属のスプラシュやスラグが付着し
易い場所に設けられているため、溶解部22と予熱部2
3とを分離する際に、付着物が引き離されるのと一緒に
炉内面の耐火物も損傷することがある。
By providing the separating portion 37 in this way, tapping operation can be easily performed in a limited space, but in the vicinity of the squeezing portion 24 where the separating portion 37 is provided, the melting generated during melting. Since it is provided in a place where metal splash and slag are easily attached, the melting portion 22 and the preheating portion 2
When separating 3 and 3, the refractory on the inner surface of the furnace may be damaged as well as the deposits are separated.

【0060】したがって、分離部37は、溶融金属のス
プラシュやスラグが付着し難く、また、損傷を生じ難い
構造を採用することが好ましい。このため、図4及び図
5に示す金属溶解炉では、分離部37の部分を、スプラ
シュやスラグが付着し難く、かつ、損傷し難い耐火物で
ある炭素系耐火物(例えばMgO−C)38で形成して
いる。また、図6に示す金属溶解炉では、分離部37の
部分に水冷ジャケット39を設けている。このように炭
素系耐火物38や水冷ジャケット39を用いることによ
り、分離部37における耐火物の損傷を防止することが
できる。なお、水冷ジャケットの代りに水冷チューブを
設けることも可能である。
Therefore, it is preferable that the separating portion 37 has a structure in which the splash or slag of the molten metal is unlikely to adhere and damage is unlikely to occur. Therefore, in the metal melting furnace shown in FIG. 4 and FIG. 5, a carbon-based refractory (for example, MgO—C) 38, which is a refractory in which the splash or slag is hard to be attached and is hard to be damaged, in the part of the separation part 37 It is formed by. Further, in the metal melting furnace shown in FIG. 6, a water cooling jacket 39 is provided at the separation part 37. By using the carbon-based refractory material 38 and the water-cooled jacket 39 in this way, it is possible to prevent the refractory material from being damaged in the separating portion 37. It is also possible to provide a water cooling tube instead of the water cooling jacket.

【0061】図7は、本発明を適用した金属溶解炉の第
4実施形態例を示す縦断面図である。尚、第1実施形態
例の金属溶解炉における構成要素と同一の構成要素には
同一符号を付してその詳細な説明は省略する。
FIG. 7 is a vertical sectional view showing a fourth embodiment of the metal melting furnace to which the present invention is applied. The same components as those in the metal melting furnace of the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0062】第4実施形態例の金属溶解炉は、第1実施
形態例の金属溶解炉において、溶解部22の炉壁の上部
を水冷ジャケット40で形成し、該炉壁の上部から絞り
部24に向かう水冷ジャケットの内壁面(斜辺30)の
角度を水平面に対して20〜60度の範囲に設定すると
ともに、酸素バーナー21を前記水冷ジャケット40を
貫通して設けている。
The metal melting furnace of the fourth embodiment is the same as the metal melting furnace of the first embodiment, except that the upper part of the furnace wall of the melting part 22 is formed by the water cooling jacket 40, and the narrowed part 24 is formed from the upper part of the furnace wall. The angle of the inner wall surface (the hypotenuse 30) of the water-cooling jacket facing toward is set in the range of 20 to 60 degrees with respect to the horizontal plane, and the oxygen burner 21 is provided through the water-cooling jacket 40.

【0063】即ち、溶解部22の炉壁の上部の絞り部2
4及び予熱部23の炉壁は、水冷ジャケット40により
形成されており、溶融金属が接触する溶解部22の下部
の炉壁は、耐火物により形成されている。この水冷ジャ
ケット40における溶解部22の天井部(斜辺30)
は、溶解部22の周壁から絞り部24の内周に向かって
20〜60度の範囲の上昇角で収斂するコーン状に形成
されており、予熱部23の底部(斜辺31)は、絞り部
24の内周に向かって下向きに収斂するコーン状に形成
されている。
That is, the squeezing portion 2 above the furnace wall of the melting portion 22.
4 and the furnace wall of the preheating section 23 are formed by the water cooling jacket 40, and the furnace wall below the melting section 22 with which the molten metal comes into contact is formed by a refractory material. The ceiling part of the melting part 22 in this water cooling jacket 40 (the hypotenuse 30)
Is formed in a cone shape that converges from the peripheral wall of the melting portion 22 toward the inner circumference of the narrowed portion 24 at an ascending angle in the range of 20 to 60 degrees, and the bottom portion (the hypotenuse 31) of the preheating portion 23 is the narrowed portion. It is formed in a cone shape that converges downward toward the inner periphery of 24.

【0064】前記天井部の下面の上昇角は、前記溶解部
22における溶融性能や熱効率,熱損失に大きな影響を
与えるものであって、上昇角が20度から60度の範囲
のときに、水冷熱損失と熱効率とがバランスし、効率の
よい溶解操作を行うことができる。
The rising angle of the lower surface of the ceiling part has a great influence on the melting performance, the thermal efficiency and the heat loss in the melting part 22, and when the rising angle is in the range of 20 to 60 degrees, Cooling loss and thermal efficiency are balanced, and efficient melting operation can be performed.

【0065】即ち、上昇角が20度よりも小さい場合に
は、酸素バーナー21の火炎や金属溶融面から水冷ジャ
ケット40への熱移動が大きくなって水冷熱損失が大き
くなり、上昇角を60度より大きくすると、水冷熱損失
は小さくなるものの酸素バーナー21からの金属への熱
移動が少なくなり、結果的に熱効率が低下する。
That is, when the rising angle is smaller than 20 degrees, the heat transfer from the flame of the oxygen burner 21 or the metal melting surface to the water cooling jacket 40 becomes large and the water cooling heat loss becomes large, and the rising angle becomes 60 degrees. If it is made larger, the water cooling heat loss becomes smaller, but the heat transfer from the oxygen burner 21 to the metal becomes smaller, and as a result, the thermal efficiency is lowered.

【0066】したがって、前記天井部の上昇角を20〜
60度の範囲に設定することにより、溶解能力や熱効率
の低下を最小に抑えて水冷化することが可能となり、耐
火物にかかるコストを大幅に削減することができるの
で、熱効率の低下を差し引いても、全体としての金属溶
解コストを低減することができる。また、損傷した耐火
物の修理や交換には相当の日数を必要としていたが、水
冷ジャケット40は、修理の必要がほとんどないため、
炉の稼働率も向上する。
Therefore, the ascending angle of the ceiling is 20 to
By setting it in the range of 60 degrees, it is possible to minimize the deterioration of melting capacity and thermal efficiency and perform water cooling, and it is possible to greatly reduce the cost of refractory, so subtract the decrease in thermal efficiency Also, the metal melting cost can be reduced as a whole. Further, although repairing or replacing a damaged refractory requires a considerable number of days, the water-cooling jacket 40 requires almost no repair.
The operating rate of the furnace is also improved.

【0067】図8及び図9は、本発明を適用した金属溶
解炉の第5実施形態例を示す図である。図8はその金属
溶解炉の縦断面図である。図9は酸素バーナーの火炎噴
出方向及び取付け高さを説明するための図である。尚、
第1実施形態例の金属溶解炉における構成要素と同一の
構成要素には同一符号を付してその詳細な説明は省略す
る。
FIGS. 8 and 9 are views showing a fifth embodiment of the metal melting furnace to which the present invention is applied. FIG. 8 is a vertical sectional view of the metal melting furnace. FIG. 9 is a diagram for explaining the flame ejection direction and mounting height of the oxygen burner. still,
The same components as those in the metal melting furnace of the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0068】第5実施形態例の金属溶解炉は、第1実施
形態例の金属溶解炉における酸素バーナー21を最適な
位置に取付けた実施形態例に関するものである。即ち、
本実施形態例では、前記酸素バーナー21の火炎噴出方
向を、溶解部底面上において、溶解部重心位置からバー
ナー取付部側に、該重心位置と酸素バーナー取付部側内
壁との距離の0.2倍の距離近付いた点を中心とする円
内に向け、該円を、バーナー取付部側溶解部内壁とこれ
に対向する溶解部内壁間の距離の0.6倍の直径とした
ことにある。また、酸素バーナー21の取付け高さを、
該酸素バーナー21の火炎吐出口より下方の溶解部の容
積が、溶解部22全体の容積の0.35〜0.9倍にな
る位置に設定している。
The metal melting furnace of the fifth embodiment is related to the embodiment in which the oxygen burner 21 in the metal melting furnace of the first embodiment is attached at an optimum position. That is,
In the present embodiment, the flame ejection direction of the oxygen burner 21 is set to 0.2 on the bottom surface of the melting portion from the position of the center of gravity of the melting portion to the side of the burner mounting portion, which is 0.2 The diameter of the circle is set to be 0.6 times the distance between the inner wall of the melting portion on the burner mounting portion side and the inner wall of the melting portion opposite to the inner wall of the melting portion. In addition, the mounting height of the oxygen burner 21
The volume of the melting portion below the flame outlet of the oxygen burner 21 is set to a position that is 0.35 to 0.9 times the volume of the entire melting portion 22.

【0069】前記酸素バーナー21の燃焼により形成さ
れる火炎の被加熱物(金属原料や溶湯)への衝突条件
は、加熱溶解の効率に大きく影響するため、被加熱物に
衝突する前に十分な燃焼を行わせることと、火炎の運動
エネルギーを高めることとが重要になる。例えば、火炎
が被加熱物に当たるまでの燃焼率は、バーナーの吐出口
の位置を下げ過ぎると低下するが、燃焼率を高めるため
に吐出口の位置を上げ過ぎると、被加熱物に当たる際の
火炎の運動エネルギー(衝突速度)が低下してしまう。
また、運動エネルギーを高めるためには、燃焼ガス自体
の量や、火炎と被加熱物との相対位置の他に、バーナー
の設置角度(火炎の噴出角度)も重要であり、傾斜角度
が小さ過ぎると運動エネルギーを十分に高めることがで
きない。一方、傾斜角度を大きくする程、火炎の運動エ
ネルギーが被加熱物に伝わり易くなり、撹拌作用等で溶
解促進に効果が期待できるが、溶解部22の上方に予熱
部23を設けた炉形状の場合は、溶湯との接触によるバ
ーナー溶損の懸念や、炉体との干渉を避けて酸素バーナ
ー21を設置する必要があることから、溶解部22の溶
湯の上方空間で酸素バーナー21を設置することができ
る部位は自ずと限界がある。
Since the condition of collision of the flame formed by the combustion of the oxygen burner 21 with the object to be heated (metal raw material or molten metal) has a great influence on the efficiency of heating and melting, it is sufficient before the collision with the object to be heated. Combustion and increasing the kinetic energy of the flame are important. For example, the combustion rate until the flame hits the object to be heated decreases if the position of the discharge port of the burner is lowered too much, but if the position of the discharge port is raised too much to increase the combustion rate, the flame when hitting the object to be heated Kinetic energy (collision speed) of will decrease.
In addition, in order to increase the kinetic energy, in addition to the amount of combustion gas itself and the relative position of the flame and the object to be heated, the installation angle of the burner (flame ejection angle) is also important, and the inclination angle is too small. And kinetic energy can not be raised enough. On the other hand, the larger the inclination angle, the more easily the kinetic energy of the flame is transmitted to the object to be heated, and the effect of promoting the dissolution by the stirring action or the like can be expected. In this case, the oxygen burner 21 should be installed in the space above the molten metal in the melting section 22 because it is necessary to install the oxygen burner 21 while avoiding burner melting loss due to contact with the molten metal and avoiding interference with the furnace body. There are naturally limits to the parts that can be used.

【0070】したがって、酸素バーナー21の火炎噴出
方向と取付け位置は、溶解部22の形状や大きさなどに
応じて設定されるものであるが、図9に示すように、溶
解部22の底面上において、溶解部重心Oと酸素バーナ
ー取付部A側の内壁との距離をRo、バーナー取付部A
側の内壁とこれに対向する内壁との距離をDoとした場
合、酸素バーナー21の火炎噴出方向は、溶解部重心O
から酸素バーナー取付部A側に、前記距離Roの0.2
倍の距離Rだけ近付いた点を中心とし、前記距離Doの
0.6倍の直径Dを有する円Cの中に向くように設定す
る。これにより、金属への燃焼火炎の衝突条件を最適化
できる。
Therefore, although the flame ejection direction and the attachment position of the oxygen burner 21 are set according to the shape and size of the melting portion 22, as shown in FIG. At, the distance between the center of gravity O of the melting portion and the inner wall on the oxygen burner mounting portion A side is Ro, and the burner mounting portion A is
When the distance between the inner wall on the side and the inner wall opposite thereto is Do, the flame ejection direction of the oxygen burner 21 is determined by the center of gravity O of the melting portion.
From the oxygen burner mounting portion A side, the distance Ro of 0.2
The point is set so as to face a circle C having a diameter D which is 0.6 times the distance Do, centered at a point approached by a double distance R. This makes it possible to optimize the conditions under which the combustion flame collides with the metal.

【0071】また、酸素バーナー21の取付け高さは、
該酸素バーナー21の吐出口より下方の溶解部の容積
が、溶解部22全体の容積の0.35〜0.9倍、好ま
しくは0.45〜0.80倍になるように設定すること
により、さらに効率よく金属原料を溶解することができ
る。
The mounting height of the oxygen burner 21 is
By setting the volume of the melting portion below the discharge port of the oxygen burner 21 to be 0.35 to 0.9 times, preferably 0.45 to 0.80 times the volume of the entire melting portion 22. Further, the metal raw material can be dissolved more efficiently.

【0072】ここで、溶解部22の底部が略円形で、そ
の直径がDo、半径がRoとした場合、酸素バーナー2
1の火炎噴出方向となる円Cの中心位置は、溶解部中心
(重心と同一)からバーナー取付部側に0.2Ro近付
いた点であり、円Cの直径は0.6Doである。
Here, when the bottom of the melting portion 22 is substantially circular, its diameter is Do, and its radius is Ro, the oxygen burner 2
The center position of the circle C, which is the flame ejection direction of No. 1, is 0.2Ro from the center of the melting portion (same as the center of gravity) to the burner mounting portion side, and the diameter of the circle C is 0.6Do.

【0073】また、例えば、溶解部22が略円筒形の場
合、酸素バーナー21の吐出口(ノズル先端部)の高さ
Hは、溶解部の高さHoに対して0.35Ho〜0.9
Ho、好ましくは0.45Ho〜0.80Hoとなる。
但し、実際には、溶解部22の底面や天井面の形状によ
り多少異なってくる。
For example, when the melting portion 22 has a substantially cylindrical shape, the height H of the discharge port (nozzle tip portion) of the oxygen burner 21 is 0.35 Ho to 0.9 with respect to the height Ho of the melting portion.
Ho, preferably 0.45Ho to 0.80Ho.
However, in reality, it may be slightly different depending on the shapes of the bottom surface and the ceiling surface of the melting portion 22.

【0074】図10は、本発明を適用した金属溶解炉の
第6実施形態例を示す縦断面図である。尚、第1実施形
態例の金属溶解炉における構成要素と同一の構成要素に
は同一符号を付してその詳細な説明は省略する。
FIG. 10 is a vertical sectional view showing a sixth embodiment of the metal melting furnace to which the present invention is applied. The same components as those in the metal melting furnace of the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0075】第6実施形態例の金属溶解炉は、第1実施
形態例の金属溶解炉において、酸素バーナーとして偏心
バーナー41を用い、該偏心バーナー41を回動機構4
2によってバーナー軸線を中心として回動可能に設けて
いる。尚、偏心バーナー41及び回動機構42は、前述
の如く、例えば、実開昭59−103025号公報に開
示されたバーナー及び回動機構を使用することができ
る。
The metal melting furnace of the sixth embodiment is the same as the metal melting furnace of the first embodiment, except that an eccentric burner 41 is used as an oxygen burner, and the eccentric burner 41 is used as a rotating mechanism 4.
2 is provided so as to be rotatable around the burner axis. As the eccentric burner 41 and the rotating mechanism 42, as described above, for example, the burner and rotating mechanism disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 59-103025 can be used.

【0076】このように、偏心バーナー41を用いるこ
とにより、酸素バーナー1の取付け角度に制約があり、
取付け角度が小さい場合でも、燃焼火炎の吐出方向を溶
解部22の底部に対して大きな角度で向けることができ
るから、溶解部22の周辺部にデッドゾーンを生じるこ
となく均一に加熱することができる。
As described above, by using the eccentric burner 41, the mounting angle of the oxygen burner 1 is restricted,
Even if the mounting angle is small, the discharge direction of the combustion flame can be oriented at a large angle with respect to the bottom of the melting portion 22, so that the peripheral portion of the melting portion 22 can be uniformly heated without causing a dead zone. .

【0077】一方、迅速に金属原料を溶解することに対
しては、バーナー燃焼により形成される火炎の被加熱物
への衝突条件が加熱溶解の効率等に大きく影響し、火炎
が被加熱物に衝突する前に十分な燃焼を行わせること
と、火炎の運動エネルギーを高めることとが重要であ
る。火炎が被加熱物に衝突するまでの燃焼率は、距離が
近すぎると低下するが、燃焼率を高めるために距離を離
すと衝突速度が小さくなって運動エネルギーが低下す
る。また、運動エネルギーを高めるためには、燃焼ガス
自体の量を増加させることの他、衝突角度を大きくして
垂直方向に近付けることが、被加熱物への伝熱効率を高
めるには有利である。
On the other hand, in order to quickly dissolve the metal raw material, the collision condition of the flame formed by the burner combustion with the object to be heated has a great influence on the efficiency of the heating and melting, and the flame causes the object to be heated. It is important to have sufficient combustion before the collision and to increase the kinetic energy of the flame. The combustion rate until the flame collides with the object to be heated decreases when the distance is too short, but when the distance is increased to increase the combustion rate, the collision speed decreases and the kinetic energy decreases. Further, in order to increase the kinetic energy, it is advantageous to increase the amount of the combustion gas itself and to increase the collision angle so as to approach the vertical direction in order to increase the heat transfer efficiency to the object to be heated.

【0078】したがって、前記偏心バーナー41を用い
て燃焼火炎の吐出方向を鉛直方向に向けることにより、
溶解初期においては、溶解部22から予熱部23まで塔
状に直結した金属原料29の基盤部分の軟化溶融を遅ら
せることができ、金属原料29の落下をある程度遅らせ
ることにより十分な予熱を行うことができるとともに、
溶解後期には、衝突時の燃焼火炎の運動エネルギーが溶
湯に伝わり易くなり、溶湯の撹拌作用等で溶解促進効果
が向上する。
Therefore, by using the eccentric burner 41 to direct the discharge direction of the combustion flame to the vertical direction,
In the initial stage of melting, it is possible to delay the softening and melting of the base portion of the metal raw material 29 directly connected in a tower shape from the melting portion 22 to the preheating portion 23, and by delaying the fall of the metal raw material 29 to some extent, sufficient preheating can be performed. While you can
In the latter stage of melting, the kinetic energy of the combustion flame at the time of collision is easily transferred to the molten metal, and the effect of promoting melting is improved by the stirring action of the molten metal and the like.

【0079】また、本発明の第1の金属溶解方法の如
く、溶解段階に応じてバーナー軸線を中心として偏心バ
ーナー41を回動させ、燃焼火炎の吐出方向を変更する
ことにより、均一加熱の効果を向上させたり、予熱部2
3からの金属原料29の落下速度を制御したりすること
が可能となる。
Further, as in the first metal melting method of the present invention, the eccentric burner 41 is rotated around the burner axis in accordance with the melting stage, and the discharge direction of the combustion flame is changed. Improve the preheating part 2
It is possible to control the falling speed of the metal raw material 29 from the position 3.

【0080】図11は、本発明の第2の金属溶解方法を
説明するための金属溶解炉の実施形態例を示す縦断面図
である。尚、第1実施形態例の金属溶解炉における構成
要素と同一の構成要素には同一符号を付してその詳細な
説明は省略する。
FIG. 11 is a vertical sectional view showing an embodiment of a metal melting furnace for explaining the second metal melting method of the present invention. The same components as those in the metal melting furnace of the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0081】本発明の第2の金属溶解方法は、図11に
示す金属溶解炉を用いて、金属原料の溶解操作中に浴面
に存在する溶融スラグに炭材を投入し、該溶融スラグを
フォーミングさせてフォーミング状態のスラグ(フォー
ミングスラグ)43にすることによって加熱効率を向上
させる。また、前記溶融スラグの塩基度γを、溶湯処理
温度T[℃]に対して、0.001T−0.6≦γ≦
0.0025T−1で示される範囲内に制御することに
より、安定したフォーミング状態を得ることができる。
The second metal melting method of the present invention uses the metal melting furnace shown in FIG. 11 to introduce carbonaceous material into the molten slag existing on the bath surface during the melting operation of the metal raw material, and melt the molten slag. The heating efficiency is improved by forming the slag 43 (forming slag) 43 in the forming state. The basicity γ of the molten slag is 0.001T-0.6 ≦ γ ≦ with respect to the molten metal treatment temperature T [° C].
A stable forming state can be obtained by controlling within the range indicated by 0.0025T-1.

【0082】即ち、図11に示す金属溶解炉において、
酸素バーナー21の燃焼火炎により金属原料を溶解する
にあたり、溶解中期以降に溶解部22の浴面上に存在す
る溶融スラグに炭材を投入し、フォーミングスラグ43
とする。
That is, in the metal melting furnace shown in FIG.
When the metal raw material is melted by the combustion flame of the oxygen burner 21, the carbonaceous material is added to the molten slag existing on the bath surface of the melting part 22 after the middle melting stage, and the forming slag 43 is formed.
And

【0083】この溶融スラグのフォーミングは、フォー
ミングスラグ状態を利用した伝熱促進法として、鉄鉱石
の溶融還元法での二次着熱技術等で検討されている。こ
の伝熱促進法は、鉄鉱石と炭材との一次反応で生成する
一酸化炭素ガスを、スラグ中あるいはスラグ上方で添加
した酸素ガスと反応させ、二酸化炭素まで二次燃焼させ
る方法であって、スラグ中で二次燃焼した場合は、生成
反応で高温になった二酸化炭素ガスが、フォーミングス
ラグ中を上昇中にスラグと熱交換を行ってスラグを昇温
させるものである。
The forming of the molten slag has been studied as a secondary heat transfer technique in the iron ore smelting reduction method as a heat transfer promoting method utilizing the forming slag state. This heat transfer promotion method is a method in which carbon monoxide gas generated in the primary reaction of iron ore and carbonaceous material is reacted with oxygen gas added in the slag or above the slag, and secondarily burned to carbon dioxide. When the secondary combustion is performed in the slag, the carbon dioxide gas, which has become high in temperature due to the formation reaction, exchanges heat with the slag while rising in the forming slag to raise the temperature of the slag.

【0084】本発明は、このフォーミング状態での伝熱
効率をさらに効果的にしたものであって、酸素バーナー
21の高温の火炎は、フォーミングスラグ43中に侵入
して浴近傍まで到達し、スラグから抜け出るまでの全滞
留時間にわたって伝熱を行うことになり、スラグへの伝
熱量を上記二次燃焼による方法よりさらに大きくするこ
とができる。
The present invention has made the heat transfer efficiency in this forming state more effective. The high temperature flame of the oxygen burner 21 penetrates into the forming slag 43 to reach the vicinity of the bath, and then from the slag. Heat is transferred over the entire residence time until it escapes, and the amount of heat transferred to the slag can be further increased as compared with the method by the secondary combustion.

【0085】通常、酸素バーナーの燃焼火炎で金属原料
を溶解する場合、酸素バーナーの火炎は、溶融金属の浴
面に衝突して直接金属を昇温した後、浴面上に存在する
液体状態のスラグ中を上昇しながらスラグと熱交換を行
ってスラグを昇温するとともに循環流動させ、スラグを
介して間接的に金属を昇温する。
Usually, when a metal raw material is melted by a combustion flame of an oxygen burner, the flame of the oxygen burner collides with the bath surface of the molten metal to directly raise the temperature of the metal, and then the liquid state existing on the bath surface is maintained. While ascending in the slag, heat is exchanged with the slag to raise the temperature of the slag and cause the metal to circulate and flow, thereby indirectly raising the temperature of the metal via the slag.

【0086】この間接的な昇温には、スラグ層を燃焼ガ
スが通過する状態が大きく影響し、スラグ高さが高いほ
ど有利となるが、熱的な問題や耐火物溶損の面で操業上
不利となるスラグの増量は避けるべきである。そこで、
溶融スラグに炭材を投入してスラグ中の鉄酸化物等の還
元成分と炭材とを連続的に反応させ、発生ガスによりス
ラグをフォーミング状態にすることにより、スラグの見
掛上の体積が増すため、燃焼ガスとフォーミングスラグ
43との熱交換効率を上昇させることができ、フォーミ
ングスラグ43を介しての間接的な金属の昇温を効率よ
く行うことができる。
The state in which the combustion gas passes through the slag layer has a great influence on this indirect temperature rise, and the higher the slag height is, the more advantageous it is. However, in terms of thermal problems and refractory meltdown, the operation is performed. Increasing the amount of slag, which is disadvantageous, should be avoided. Therefore,
By adding carbonaceous material to the molten slag and continuously reacting the reducing components such as iron oxides in the slag with the carbonaceous material, and making the slag into a forming state by the generated gas, the apparent volume of the slag is reduced. Therefore, the efficiency of heat exchange between the combustion gas and the forming slag 43 can be increased, and the temperature of the metal indirectly through the forming slag 43 can be efficiently increased.

【0087】即ち、酸素バーナー21からの燃焼火炎
は、フォーミングスラグ43中を通って浴と衝突するこ
とにより浴を直接的に昇温した後、フォーミングスラグ
43中を物理的に上昇しながらスラグを昇温するが、フ
ォーミングによりスラグの見掛上の体積が増加している
ため、スラグ中を通過する燃焼ガスの滞留時間が長くな
り、スラグへの伝熱量を増加できるとともに、燃焼ガス
によるスラグの撹拌、循環流動も効果的に行うことがで
きる。したがって、スラグから浴への伝熱も効率よく行
うことができ、溶解時間の短縮や熱効率の大幅な向上を
図ることができる。さらに、炭材により酸化鉄が還元さ
れるため、鉄の歩留も向上する。
That is, the combustion flame from the oxygen burner 21 passes through the forming slag 43 and collides with the bath to directly raise the temperature of the bath, and then physically rises in the forming slag 43 to generate slag. Although the temperature rises, the apparent volume of slag increases due to forming, so the residence time of the combustion gas that passes through the slag becomes longer, and the amount of heat transfer to the slag can be increased and the slag generated by the combustion gas Stirring and circulating flow can also be effectively performed. Therefore, heat can be efficiently transferred from the slag to the bath, and the melting time can be shortened and the thermal efficiency can be significantly improved. Further, since iron oxide is reduced by the carbonaceous material, the iron yield is also improved.

【0088】前記炭材は、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、スラグの発生量,層
厚等により異なるが、一般的には、金属原料トン当たり
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。
As the carbonaceous material, powdery or granular coke can be used, and its addition amount varies depending on the amount of slag generated, the layer thickness, etc. The range of 10 kg is suitable, and if the addition amount is small, a sufficient forming state cannot be obtained, and conversely, if the addition amount is too large, the cost of the carbonaceous material increases.

【0089】ここで、安定したフォーミング状態を得る
ためには、反応ガスの発生形態やスラグの物性、すなわ
ち、ガス発生速度や気泡径、スラグの粘性や表面張力を
適正に制御することが重要である。例えば、溶融スラグ
中の還元可能な酸化物を還元して一酸化炭素の気泡を発
生させるに際し、微細な気泡を得るためには微細な炭材
を使用することが効果的であり、気泡を連続的に得るた
めには、炭材を連続的に適量ずつ添加することが有効で
ある。
Here, in order to obtain a stable forming state, it is important to appropriately control the generation mode of the reaction gas and the physical properties of the slag, that is, the gas generation rate, the bubble diameter, the viscosity and the surface tension of the slag. is there. For example, when reducing the reducible oxide in the molten slag to generate bubbles of carbon monoxide, it is effective to use fine carbonaceous material to obtain fine bubbles. In order to obtain the desired amount, it is effective to continuously add an appropriate amount of carbonaceous material.

【0090】さらに、金属原料を溶解する際には、固体
状態から固体液体の共存状態を経て液体状態になるまで
の加熱を効率よく行うことが必要である。そして、前記
フォーミングスラグ43を介して溶湯25を加熱する際
の浴温度は、例えば鉄の場合、炭素濃度等により変動す
るが、鉄原料の一部が溶解し始めて平滑になる約100
0℃から出湯可能な1300〜1600℃以上までの温
度範囲となる。この温度範囲内でスラグのフォーミング
状態を安定して保持させるために種々検討した結果、ス
ラグの塩基度を、その温度に応じて制御することが有効
であることが判明した。すなわち、溶融スラグの塩基度
γ=(CaO)/(SiO2 )を、溶湯処理温度T
[℃]に対して、0.001T−0.6≦γ≦0.00
25T−1で示される範囲内に制御することにより、安
定したフォーミング状態を得ることができ、酸素バーナ
ー21の燃焼火炎が有する熱エネルギーを効率よく溶湯
に伝達することができる。
Further, when melting the metal raw material, it is necessary to efficiently perform heating from the solid state to the liquid state through the coexisting state of the solid liquid. The bath temperature when heating the molten metal 25 through the forming slag 43 varies depending on the carbon concentration and the like in the case of iron, for example, but a part of the iron raw material begins to melt and becomes smooth about 100.
The temperature range is from 0 ° C to 1300 to 1600 ° C or higher at which hot water can be discharged. As a result of various studies to stably maintain the forming state of the slag within this temperature range, it was found that it is effective to control the basicity of the slag according to the temperature. That is, the basicity γ = (CaO) / (SiO 2 ) of the molten slag is defined as the molten metal treatment temperature T
0.001T-0.6 ≦ γ ≦ 0.00 with respect to [° C.]
By controlling within the range shown by 25T-1, a stable forming state can be obtained, and the heat energy of the combustion flame of the oxygen burner 21 can be efficiently transferred to the molten metal.

【0091】尚、本発明は、上述の各実施形態例に限定
されるものではなく、例えば、各実施形態例を組み合わ
せても良いことは勿論である。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that the embodiments may be combined.

【0092】[0092]

【実施例】【Example】

実施例1 図1に示す構造の金属溶解炉を使用して、鉄スクラップ
1トンを溶解し、絞り部の効果を確認する実験を行っ
た。溶解部はマグネシア−カーボン(10%)、絞り部
はマグネシア−クロミア(20%)、予熱部はアルミナ
−シリカ(12%)でそれぞれ形成した。溶解部の大き
さは、全高80cm、内径90cmの一定とした。この
溶解部で鉄1トンを溶解すると、浴面高さは約22cm
となる。また、溶解部の大きさが一定であることから、
スクラップ投入時にスクラップが占める予熱部及び溶解
部の容積、即ち予熱部の実質的な容積と溶解部の実質的
な容積との比は略一定となり、この場合は、約1:1と
なる。したがって、鉄スクラップを予熱部の上部開口か
ら炉内に投入したとき、予熱部と溶解部の内部には、そ
れぞれ約500kgのスクラップが存在することにな
る。
Example 1 Using a metal melting furnace having a structure shown in FIG. 1, an experiment was carried out to melt 1 ton of iron scrap and confirm the effect of the narrowed portion. The melting portion was formed of magnesia-carbon (10%), the narrowing portion was formed of magnesia-chromia (20%), and the preheating portion was formed of alumina-silica (12%). The size of the melting portion was constant with a total height of 80 cm and an inner diameter of 90 cm. When 1 ton of iron is melted in this melting part, the bath surface height is about 22 cm.
Becomes In addition, since the size of the melting part is constant,
The volumes of the preheating part and the melting part occupied by the scrap when the scrap is charged, that is, the ratio of the substantial volume of the preheating part to the substantial volume of the melting part is substantially constant, and in this case, it is about 1: 1. Therefore, when iron scrap is charged into the furnace through the upper opening of the preheating section, about 500 kg of scrap exists inside the preheating section and the melting section.

【0093】酸素バーナーは、溶解部の傾斜した天井部
に、水平面に対して約60度傾斜させた状態で炉底中心
方向に向けて3本設置した。各酸素バーナーには、燃料
として微粉炭を35kg/h供給し、支燃性ガスとして
約600℃の高温酸素を酸素比1.0で供給した。微粉
炭は空気で搬送した。この酸素バーナーの火炎温度は最
高温部で約2800℃で、火炎長さは70cmであっ
た。
Three oxygen burners were installed on the slanted ceiling of the melting part in a state of being slanted about 60 degrees with respect to the horizontal plane, toward the center of the furnace bottom. Pulverized coal was supplied as a fuel to each oxygen burner at 35 kg / h, and high temperature oxygen at about 600 ° C. was supplied as a combustion supporting gas at an oxygen ratio of 1.0. Pulverized coal was transported by air. The flame temperature of this oxygen burner was about 2800 ° C. at the highest temperature, and the flame length was 70 cm.

【0094】そして、絞り部の径(断面積)に対する予
熱部の径(断面積)の比率を種々変化させて鉄スクラッ
プ(ヘビー屑)1トンの溶解処理を行い、出湯温度を1
630℃の一定として、スクラップの落下速度、溶解に
要する時間及び熱効率をそれぞれ測定した。なお、絞り
部内周面の高さ方向の寸法は約20cmとした。また、
溶解部の天井面には約30度の傾斜を付けて絞り部に接
続し、予熱部の底面は、スクラップが滞留しない程度の
傾斜を付けて絞り部に接続した。結果を表1及び図12
に示す。尚、表1の実験番号8は、絞り部を設けていな
い金属溶解炉を使用した場合の比較例である。
Then, the ratio of the diameter (cross-sectional area) of the preheating portion to the diameter (cross-sectional area) of the narrowed portion was variously changed to perform the melting treatment of 1 ton of iron scrap (heavy scrap), and the tapping temperature was set to 1
With the temperature kept constant at 630 ° C., the drop rate of scrap, the time required for melting, and the thermal efficiency were measured. The height of the inner peripheral surface of the narrowed portion was about 20 cm. Also,
The ceiling surface of the melting section was connected to the throttle section with an inclination of about 30 degrees, and the bottom surface of the preheating section was connected to the throttle section with an inclination to prevent scrap from staying. The results are shown in Table 1 and FIG.
Shown in In addition, Experiment No. 8 in Table 1 is a comparative example in the case of using a metal melting furnace having no throttle portion.

【0095】[0095]

【表1】 [Table 1]

【0096】表中、熱効率は次式により求めた。 η=HY/Q 但し、η:熱効率 H:溶解後の金属1トン当たりの熱容量 Y:溶解歩留 Q:金属原料1トンを溶解するのに要したバーナーでの
燃焼熱量
In the table, the thermal efficiency was calculated by the following equation. η = HY / Q where η: Thermal efficiency H: Heat capacity per ton of metal after melting Y: Yield of melting Q: Burning heat quantity in a burner required to melt 1 ton of metal raw material

【0097】また、落下制御係数は次式により求めた。 υ=100T/t 但し、υ:落下制御係数 t:金属溶解炉に投入した金属原料の全てが溶解部に落
下するまでの燃焼開始からの時間 T:予熱部の断面積が絞り部の断面積の1.5倍のとき
のt
The drop control coefficient was calculated by the following equation. υ = 100T / t However, υ: Fall control coefficient t: Time from the start of combustion until all of the metal raw material charged into the metal melting furnace falls into the melting part T: Cross-sectional area of the preheating part is the cross-sectional area of the throttle part T when 1.5 times

【0098】表1及び図12から明らかなように、予熱
部の実質的な容積と溶解部の実質的な容積との比を約
1:1と一定にした場合において、予熱部の断面積と絞
り部の断面積との比率によって溶解性能が変化すること
がわかる。これから、スクラップの落下制御係数、即ち
スクラップの落下速度が溶解性能に大きく影響を与えて
いることがわかり、予熱部の断面積を絞り部の断面積の
6倍にするとスクラップの落下速度が遅くなって絞り過
ぎの傾向となり、逆に1.2倍にするとスクラップの落
下速度が速すぎて溶解が追い付かず絞りが足りない傾向
となる。これらの結果から、予熱部の断面積が絞り部の
断面積に対して1.4倍から5倍の範囲のとき、特に
1.5〜4倍の範囲のときに溶解時間の短縮と熱効率の
向上が図れること、即ち溶解能力が向上することがわか
る。
As is clear from Table 1 and FIG. 12, when the ratio of the substantial volume of the preheating part to the substantial volume of the melting part is kept constant at about 1: 1, the cross-sectional area of the preheating part and It can be seen that the dissolution performance changes depending on the ratio with the cross-sectional area of the narrowed portion. From this, it can be seen that the scrap drop control coefficient, that is, the scrap drop speed, has a great influence on the melting performance, and if the cross-sectional area of the preheating part is made 6 times the cross-sectional area of the throttle part, the drop speed of the scrap becomes slow. If the ratio is 1.2 times, the scrap dropping speed will be too fast and the melting will not catch up, and the drawing will tend to be insufficient. From these results, when the cross-sectional area of the preheating portion is in the range of 1.4 to 5 times, particularly in the range of 1.5 to 4 times the cross-sectional area of the narrowed portion, the melting time is shortened and the thermal efficiency is improved. It can be seen that the improvement can be achieved, that is, the dissolving ability is improved.

【0099】実施例2 次に、予熱部の断面積を絞り部の断面積の1.5倍の一
定とし、溶解部の実質的な容積に対する予熱部の実質的
な容積の比率、即ちそれぞれにおける鉄スクラップ量の
割合を変化させて同様の実験を行った。その結果を表2
に示す。なお、絞り部は、予熱部の一部とみなして計算
している。
Example 2 Next, the cross-sectional area of the preheating portion was made constant 1.5 times the cross-sectional area of the throttle portion, and the ratio of the substantial volume of the preheating portion to the substantial volume of the melting portion, that is, The same experiment was conducted by changing the ratio of the amount of iron scrap. Table 2 shows the results.
Shown in It should be noted that the throttle portion is calculated as a part of the preheating portion.

【0100】[0100]

【表2】 [Table 2]

【0101】実施例3 図3に示す構造の金属溶解炉を使用して、鉄スクラップ
1トンを溶解し、二次燃焼用酸素ノズルから二次燃焼用
酸素を吹き込んで、その効果を確認する実験を行った。
尚、予熱部の断面積を絞り部の断面積の1.4倍とした
以外は、実施例1と同様にした。
Example 3 An experiment in which 1 ton of iron scrap was melted using a metal melting furnace having the structure shown in FIG. 3, oxygen for secondary combustion was blown from an oxygen nozzle for secondary combustion, and the effect was confirmed. I went.
The same procedure as in Example 1 was performed except that the cross-sectional area of the preheating portion was 1.4 times the cross-sectional area of the narrowed portion.

【0102】二次燃焼用酸素ノズルから酸素5Nm3
hを吹き込んだところ、熱効率は47%から52%に向
上した。また、排ガス熱損失は53%から33%に低減
し、炉内着熱量は47%から67%に向上した。
From the secondary combustion oxygen nozzle, oxygen of 5 Nm 3 /
When h was blown in, the thermal efficiency improved from 47% to 52%. In addition, the exhaust gas heat loss was reduced from 53% to 33%, and the amount of heat deposited in the furnace was improved from 47% to 67%.

【0103】実施例4 図7に示す構造の金属溶解炉を使用して、鉄スクラップ
1トンを溶解し、水冷ジャッケトを用いた場合の熱効率
を測定した。尚、酸素バーナーの取付け角度を40度と
した以外は、実施例2と略同様にした。
Example 4 Using a metal melting furnace having the structure shown in FIG. 7, 1 ton of iron scrap was melted and the thermal efficiency when a water-cooled jacket was used was measured. In addition, substantially the same as Example 2 except that the mounting angle of the oxygen burner was 40 degrees.

【0104】そして、溶解部の天井面の上昇角(傾斜
角)を種々変化させて、その時の水冷熱損失係数,溶解
時間及び熱効率をそれぞれ測定した。また、溶解部全体
を耐火物で形成した場合も同様に測定した。その結果を
表3に示す。なお、水冷熱損失係数は、上昇角が30度
のときを100とした相対値である。
Then, the rising angle (tilt angle) of the ceiling surface of the melting part was variously changed, and the water cooling heat loss coefficient, the melting time and the thermal efficiency at that time were measured. Also, the same measurement was performed when the entire melted portion was formed of a refractory material. Table 3 shows the results. The water-cooling heat loss coefficient is a relative value with 100 when the rising angle is 30 degrees.

【0105】[0105]

【表3】 [Table 3]

【0106】表3に示す結果から、溶解部全体を耐火物
で形成し、上昇角が25度,30度の場合、すなわち、
この部位の水冷熱損失が無い場合には、投入熱量が有効
に溶融金属に伝達された割合、即ち熱効率は50〜51
%であった。これに対し、水冷ジャケットにより水冷化
した場合、上昇角によって水冷熱損失や溶解時間、熱効
率に差を生じた。例えば、上昇角が小さいと溶融金属か
らの熱を多く受けるために水冷熱損失が大きくなる妥当
な傾向が見られた。しかし、この水冷熱損失の大小と溶
解能力には相関はなく、上昇角が15度と20度との
間、60度と70度との間で、溶解能力に大きな差が見
られた。
From the results shown in Table 3, when the entire melted portion is made of refractory and the rising angles are 25 ° and 30 °, that is,
If there is no water-cooling heat loss at this part, the ratio of the input heat amount effectively transferred to the molten metal, that is, the thermal efficiency is 50 to 51.
%Met. On the other hand, in the case of water cooling with the water cooling jacket, there were differences in water cooling heat loss, melting time, and thermal efficiency depending on the rising angle. For example, when the ascending angle is small, a large amount of heat from the molten metal is received, so that there is a reasonable tendency that the water cooling heat loss becomes large. However, there was no correlation between the magnitude of this water cooling heat loss and the dissolving ability, and there was a large difference in the dissolving ability between the rising angles of 15 ° and 20 ° and 60 ° and 70 °.

【0107】このことから、上昇角が15度と20度と
の間で水冷熱損失の影響が大きくなると判断され、60
度と70度との間では溶解部内の燃焼廃ガスの挙動によ
る影響が大きくなると判断される。したがって、水冷ジ
ャケットを使用して溶解部の水冷化を図る場合には、天
井部の上昇角を20〜60度の範囲にすることが適当と
判断される。また、このときの熱効率は、耐火物のとき
と比べて4〜8%低い値ではあるが、43〜46%と比
較的良好な性能が得られる。すなわち、熱効率は低下す
るものの、耐火物の損傷を考慮すると、全体としての金
属溶解コストは低減できる。
From this, it is judged that the influence of the water cooling heat loss becomes large when the rising angle is between 15 degrees and 20 degrees.
Between 70 and 70 degrees, it is judged that the influence of the behavior of the combustion waste gas in the melting part becomes large. Therefore, when the water cooling jacket is used to cool the melting portion with water, it is considered appropriate to set the rising angle of the ceiling portion within the range of 20 to 60 degrees. The thermal efficiency at this time is 4 to 8% lower than that of the refractory material, but relatively good performance of 43 to 46% is obtained. That is, although the thermal efficiency is reduced, the metal melting cost as a whole can be reduced in consideration of damage to the refractory material.

【0108】実施例5 図8に示す構造の金属溶解炉を使用して、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3本設置
し、該酸素バーナーの設置位置及び火炎の噴出方向を変
更して、鉄スクラップ(ヘビー屑)1トン、銅(地金)
1トン、アルミニウムスクラップ(サッシ屑)400k
gをそれぞれ溶解したときの熱効率を測定した。溶解部
は、全高70cm、内径90cmで、天井面の上昇角度
は30度である。また、重油の流量は、酸素バーナー3
本合計して毎時90リットルとした。その他は実施例2
と略同様にした。
Example 5 Using a metal melting furnace having the structure shown in FIG. 8, three oxygen burners using heavy oil as a fuel and pure oxygen as a combustion-supporting gas were installed, and the positions and flames of the oxygen burners were installed. Change the ejection direction of 1 ton of iron scrap (heavy scrap), copper (bare metal)
1 ton, aluminum scrap (sash scrap) 400k
The thermal efficiency when each g was dissolved was measured. The melting portion has a total height of 70 cm and an inner diameter of 90 cm, and the rising angle of the ceiling surface is 30 degrees. In addition, the flow rate of the heavy oil is 3
The total was 90 liters per hour. Others are Example 2.
It was almost the same as.

【0109】それぞれの酸素バーナーにおける火炎の噴
出方向を、図9のa,b,c,d,e,f,g,h,i
に向けたときの各熱効率を表4に示す。a〜eは本発明
の実施例、f〜iは比較例である。但し、表中「−」表
示部分は測定しなかった。
The jet directions of the flames in the respective oxygen burners are shown in a, b, c, d, e, f, g, h, i in FIG.
Table 4 shows the respective thermal efficiencies when the heat is turned to. a to e are examples of the present invention, and f to i are comparative examples. However, the "-" display portion in the table was not measured.

【0110】[0110]

【表4】 [Table 4]

【0111】実施例6 全高120cm、内径160cmで、傾斜角度30度の
天井面を有する溶解部に、実施例5と同様の酸素バーナ
ーを6本設置し、鉄スクラップ(ヘビー屑)5トンを溶
解して実施例5と同様に熱効率を測定した。その結果を
表5に示す。なお、重油の流量は、酸素バーナー6本合
計して毎時400リットルとした。
Example 6 Six oxygen burners similar to those in Example 5 were installed in a melting section having a ceiling height of 120 cm, an inner diameter of 160 cm, and an inclination angle of 30 degrees to melt 5 tons of iron scrap (heavy scrap). Then, the thermal efficiency was measured in the same manner as in Example 5. Table 5 shows the results. The flow rate of heavy oil was 400 liters per hour for the total of six oxygen burners.

【0112】[0112]

【表5】 [Table 5]

【0113】実施例7 実施例5及び実施例6において、酸素バーナーを、微粉
炭を燃料とするものに変更し、1トンの炉では微粉炭供
給量を毎時90kg、5トンの炉では毎時400kgと
した以外は同様にして鉄スクラップ(ヘビー屑)を溶解
したときの熱効率を測定した。その結果を表6に示す。
Example 7 In Example 5 and Example 6, the oxygen burner was changed to one using pulverized coal as a fuel, and the pulverized coal supply rate was 90 kg / hr in a 1 ton furnace and 400 kg / hr in a 5 ton furnace. The thermal efficiency when iron scrap (heavy scraps) was melted was measured in the same manner except that Table 6 shows the results.

【0114】[0114]

【表6】 [Table 6]

【0115】実施例8 実施例5及び実施例6において、酸素バーナーの取付け
高さを変えて鉄スクラップ(ヘビー屑)を溶解したとき
の熱効率を測定した。その結果を表7に示す。表中の比
率は、溶解部全体の容積を1としたときの酸素バーナー
吐出口より下方の溶解部の容積割合を示している。
Example 8 In Examples 5 and 6, the thermal efficiency when iron scrap (heavy scrap) was melted by changing the mounting height of the oxygen burner was measured. Table 7 shows the results. The ratio in the table indicates the volume ratio of the melting portion below the oxygen burner discharge port, where the volume of the entire melting portion is 1.

【0116】[0116]

【表7】 [Table 7]

【0117】なお、上記実施例5〜8では、酸素バーナ
ーの火炎の噴出方向の違いによる差を明らかにするた
め、3本あるいは6本の酸素バーナーの火炎の噴出方向
を、それぞれの酸素バーナーにおいて同じ基準(a〜
i)で設定したが、複数本の酸素バーナーを用いる場合
は、各バーナーにおける火炎の噴出方向を任意に設定す
ることが可能である。例えば、3本の酸素バーナーを用
いる場合、各バーナーを、それぞれ図9におけるa,
b,cのように別々の方向に火炎を噴出させるようにし
てもよく、適当な組合わせで実施することが可能であ
る。この場合、全ての酸素バーナーの火炎噴出方向を同
一方向としたときに比べて、溶解後の撹拌作用(溶湯の
乱れ)が大きくなることもあり、原料が難溶性であった
り、溶湯の不均一性が大きかったりする場合には、溶解
時間の短縮を図れることもある。
In Examples 5 to 8 described above, in order to clarify the difference due to the difference in the ejection direction of the flames of the oxygen burners, the ejection directions of the flames of the three or six oxygen burners were changed in each of the oxygen burners. Same criteria (a ~
Although set in i), when a plurality of oxygen burners are used, it is possible to arbitrarily set the ejection direction of the flame in each burner. For example, when three oxygen burners are used, each burner is replaced with a,
The flames may be ejected in different directions as in b and c, and it is possible to implement them in an appropriate combination. In this case, the stirring action after melting (disturbance of the molten metal) may be greater than when the flame ejection direction of all oxygen burners is the same direction, and the raw materials are hardly soluble or the molten metal is uneven. In some cases, the dissolution time may be shortened in the case where the solubility is large.

【0118】実施例9 図10に示す構造の金属溶解炉を使用して、鉄スクラッ
プ(ヘビー屑)1トン、銅スクラップ(純銅の電線屑)
1トン、アルミニウムスクラップ(サッシ屑)400k
gをそれぞれ溶解したときの熱効率を測定した。
Example 9 Using a metal melting furnace having the structure shown in FIG. 10, 1 ton of iron scrap (heavy scrap), copper scrap (pure copper wire scrap)
1 ton, aluminum scrap (sash scrap) 400k
The thermal efficiency when each g was dissolved was measured.

【0119】酸素バーナーは、バーナー付属部分と炉体
との干渉による制約のため、水平線に対して15度の角
度で溶解部に取付けた。そして、燃焼火炎の吐出方向が
バーナー軸線方向(0度)である一般のバーナーと、吐
出方向がバーナー軸線方向に対して25度偏心したバー
ナー、及び40度偏心したバーナーとについてそれぞれ
熱効率を測定した。また、火炎吐出方向が40度偏心し
たバーナーにおいて、昇温開始から金属原料が全量溶解
部内に落下するまでの時期に、3分毎にバーナーを軸線
を中心として右旋回20度、0度、左旋回20度の順に
繰り返し回動させた場合についても同様に熱効率を測定
した。その結果を表8に示す。なお、その他は実施例5
と略同様にした。
The oxygen burner was attached to the melting part at an angle of 15 degrees with respect to the horizontal line due to restrictions due to interference between the burner attachment part and the furnace body. Then, the thermal efficiency was measured for each of the general burner whose combustion flame discharge direction is the burner axis direction (0 degree), the burner whose discharge direction is eccentric by 25 degrees with respect to the burner axis direction, and the burner whose eccentricity is 40 degrees. . Further, in a burner in which the flame discharge direction is eccentric by 40 degrees, the burner rotates right about the axis every 3 minutes from the start of temperature increase to the time when all the metal raw materials fall into the melting part, 20 degrees, 0 degrees, The thermal efficiency was similarly measured in the case of repeatedly rotating in the order of 20 ° left turn. Table 8 shows the results. In addition, other than that, Example 5 is used.
It was almost the same as.

【0120】[0120]

【表8】 [Table 8]

【0121】実施例10 酸素バーナーとして微粉炭を燃料とするバーナーを用
い、その取付け角度を20度とし、バーナーからの燃焼
火炎の吐出方向を0度、20度、40度とした場合の熱
効率を、実施例9と同様にそれぞれ測定した。その結果
を表9に示す。
Example 10 A burner using pulverized coal as a fuel was used as an oxygen burner, the mounting angle was 20 degrees, and the thermal efficiency when the discharge direction of the combustion flame from the burner was 0 degrees, 20 degrees, and 40 degrees. The measurement was performed in the same manner as in Example 9. Table 9 shows the results.

【0122】[0122]

【表9】 [Table 9]

【0123】実施例11 図11に示す構造の金属溶解炉を使用して、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度の傾斜角度で3本設置し、鉄スクラップ
(ヘビー屑)1トンを溶解したときの熱効率を測定し
た。溶解部は、全高70cm、内径90cmで、天井面
の上昇角度は30度である。また、重油の流量は、酸素
バーナー3本合計して毎時90リットルとした。酸素は
毎時180Nm3 を供給した。その他は実施例2と略同
様にした。
Example 11 Using a metal melting furnace having the structure shown in FIG. 11, three oxygen burners using heavy oil as a fuel and pure oxygen as a combustion-supporting gas were installed at an inclination angle of 40 degrees with respect to the horizontal plane. Then, the thermal efficiency when 1 ton of iron scrap (heavy scrap) was melted was measured. The melting portion has a total height of 70 cm and an inner diameter of 90 cm, and the rising angle of the ceiling surface is 30 degrees. Further, the flow rate of heavy oil was set to 90 liters per hour for a total of three oxygen burners. Oxygen supplied 180 Nm 3 / h. Others were substantially the same as in Example 2.

【0124】予熱部内の原料が溶解部内に落下してスラ
グが形成されてから炭材を添加し、1630℃で出湯す
るまでに要した時間(原料が溶解部内に落下してからの
時間及び全溶解時間)、鉄歩留、熱効率をそれぞれ測定
した。使用した炭材は、炭素含有量90%以上のコーク
ス粉あるいは粒であり、コークス粉は、粒度が3mmア
ンダーのものを用い、毎分100g、200g、300
gでそれぞれ連続的に添加した。コークス粒は、10〜
30mmの粒度のものを用い、5分毎に1kgを投入し
た。その結果を、炭材を添加しなかった場合を含めて表
10に示す。なお、出湯時の溶湯は、炭素含有量0.0
3〜0.07%の低炭素溶鋼の成分であった。
The time required from the raw material in the preheating section dropping into the melting section to the formation of slag until the carbonaceous material was added and the molten metal was tapped at 1630 ° C. Melting time), iron yield, and thermal efficiency were measured. The carbonaceous material used is coke powder or granules having a carbon content of 90% or more, and the coke powder having a grain size of 3 mm under is used, and 100 g, 200 g, 300 g / min.
g was added continuously. 10 to 10 coke grains
Using a particle size of 30 mm, 1 kg was added every 5 minutes. The results are shown in Table 10 including the case where the carbonaceous material was not added. The molten metal at the time of tapping has a carbon content of 0.0
It was a composition of low carbon molten steel of 3 to 0.07%.

【0125】[0125]

【表10】 [Table 10]

【0126】実施例12 実施例11と同じ溶解炉を使用し、スラグの塩基度を変
えて溶解操作を行った。金属原料には、鋼屑と銑鉄地金
を配合して1トンとしたものを用いた。この場合、溶湯
中の炭素濃度が多いほど比較的低温から溶解し、出湯も
低温で可能となる。スラグの塩基度調整は、焼成した石
灰と硅砂とを配合したフラックスを用いて行った。炭材
は、実施例11と同じコークス粉を用いて毎分200g
の割合で連続添加した。そして、各塩基度におけるフォ
ーミングの状況を観察するとともに、総溶解時間及び熱
効率を測定した。なお、フォーミングの良否の判定は、
原料落下後の処理中に50%以上の時間フォーミング状
態を保っていたときを安定とした。結果を表11に示
す。
Example 12 Using the same melting furnace as in Example 11, melting operation was performed by changing the basicity of the slag. The metal raw material used was a mixture of steel scrap and pig iron metal to 1 ton. In this case, the higher the carbon concentration in the molten metal, the more molten it will be from a relatively low temperature, and the molten metal can be discharged at a lower temperature. The basicity of the slag was adjusted using a flux containing burned lime and silica sand. The carbonaceous material is the same coke powder as in Example 11, and is 200 g / min.
Was added continuously. Then, the state of forming at each basicity was observed, and the total dissolution time and thermal efficiency were measured. In addition, the judgment of the quality of forming is
The stability was obtained when the forming state was maintained for 50% or more during the treatment after dropping the raw materials. The results are shown in Table 11.

【0127】[0127]

【表11】 [Table 11]

【0128】[0128]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の金属溶解
炉は、溶解部の上方に絞り部を介して予熱部を設けたの
で、予熱部で予熱されて溶解部に落下する原料の投入速
度を制御することができ、各種金属のスクラップや地金
等を酸素バーナーのみで効率よく溶解処理することがで
き、各種スクラップを低コストで再利用することができ
る。特に、予熱部の断面積を絞り部の断面積の1.4〜
5倍の範囲に、及び/又は、予熱部の実質的な容積を溶
解部の実質的な容積の0.4〜3倍の範囲にすることに
より、小規模な溶解炉でも50%以上の高い熱効率を達
成でき、優れた溶解性能を得ることが可能になる。
As described above, in the metal melting furnace of the present invention, since the preheating part is provided above the melting part through the throttle part, the introduction of the raw material which is preheated in the preheating part and falls into the melting part. The speed can be controlled, and scraps of various metals and metal can be efficiently melt-processed only with an oxygen burner, and various scraps can be reused at low cost. In particular, the cross-sectional area of the preheating portion is 1.4 to
In the range of 5 times, and / or by setting the substantial volume of the preheating section to 0.4 to 3 times the substantial volume of the melting section, even in a small-scale melting furnace, it is as high as 50% or more. Thermal efficiency can be achieved and excellent dissolution performance can be obtained.

【0129】また、絞り部又はその近傍で溶解部と予熱
部とを分離可能とすることにより、炉全体を傾斜させる
ことなく、限られたスペース内で容易に出湯操作を行う
ことができる。
Further, since the melting part and the preheating part can be separated at or near the throttle part, the tapping operation can be easily performed in a limited space without tilting the entire furnace.

【0130】さらに、溶解部の上部を水冷ジャケットで
形成することにより、耐火物原単位を大幅に削減するこ
とができ、全体としての金属溶解コストを大幅に低減す
ることができる。
Further, by forming the upper portion of the melting portion with a water cooling jacket, the refractory unit consumption can be greatly reduced, and the metal melting cost as a whole can be greatly reduced.

【0131】また、溶解部に設ける酸素バーナーの火炎
噴出方向を特定の円内に向けることにより、金属原料の
溶解と予熱とを最適に制御でき、各種金属原料を効率的
に溶解することができる。さらに、バーナー取付け高さ
を特定の範囲に設定することにより、熱効率のさらなる
向上が図れ、殊に融点の高い鉄等の金属原料の溶解に高
い効果を得ることができる。また、複数本の酸素バーナ
ーを用いる場合は、各酸素バーナーの火炎噴出方向を適
当に組合わせることにより、溶解時間の短縮等を図るこ
とも可能である。
Further, by directing the flame ejection direction of the oxygen burner provided in the melting portion within a specific circle, it is possible to optimally control the melting and preheating of the metal raw materials and efficiently melt various metal raw materials. . Furthermore, by setting the burner mounting height within a specific range, the thermal efficiency can be further improved, and a particularly high effect can be obtained for melting a metal raw material such as iron having a high melting point. When a plurality of oxygen burners are used, it is possible to shorten the melting time by appropriately combining the flame ejection directions of the oxygen burners.

【0132】さらに、酸素バーナーとして、燃焼ノズル
からの燃焼火炎の吐出方向がバーナー軸線に対して実質
的に角度を有する偏心バーナーを用いて、該偏心バーナ
ーを回動させることにより、溶解部内の金属を均一に加
熱することができるとともに、金属原料の溶解と予熱と
を最適に制御できる。
Further, as the oxygen burner, an eccentric burner whose discharge direction of the combustion flame from the combustion nozzle is substantially at an angle with respect to the burner axis is used, and the eccentric burner is rotated, whereby the metal in the melting portion is rotated. Can be uniformly heated, and the melting and preheating of the metal raw material can be optimally controlled.

【0133】また、前記溶解部の上部に二次燃焼用酸素
ノズルを設けることにより、未燃焼成分を燃焼して熱効
率を高めることができる。さらに、前記溶解部の底部に
溶湯撹拌用ノズルを設けることにより、溶湯の撹拌を促
進して、溶湯を均一に加熱できる。
Further, by providing an oxygen nozzle for secondary combustion on the upper part of the melting portion, it is possible to burn unburned components and improve the thermal efficiency. Furthermore, by providing a molten metal stirring nozzle at the bottom of the melting portion, stirring of the molten metal can be promoted and the molten metal can be heated uniformly.

【0134】さらに、溶融スラグに炭材を投入して溶融
スラグをフォーミング状態にして酸素バーナーによる溶
解操作を行うことにより、燃焼火炎の熱エネルギーを有
効にスラグに伝熱することができ、該スラグを介して溶
湯を効率よく昇温させることができる。これにより、溶
解時間の短縮、熱効率の向上等が図れ、生産性の向上や
操業コストの大幅な低減が図れる。
Further, by introducing a carbonaceous material into the molten slag to put the molten slag in a forming state and performing a melting operation with an oxygen burner, the heat energy of the combustion flame can be effectively transferred to the slag. The temperature of the molten metal can be efficiently raised via the. As a result, the melting time can be shortened, the thermal efficiency can be improved, and the productivity can be improved and the operating cost can be significantly reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明を適用した金属溶解炉の第1実施形態
例を示す縦断面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of a metal melting furnace to which the present invention is applied.

【図2】 酸素バーナーのみで鉄スクラップを溶解した
ときの典型的な溶解パターンを示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a typical dissolution pattern when iron scrap is melted only with an oxygen burner.

【図3】 本発明を適用した金属溶解炉の第2実施形態
例を示す縦断面図である。
FIG. 3 is a vertical sectional view showing a second embodiment of a metal melting furnace to which the present invention is applied.

【図4】 本発明を適用した金属溶解炉の第3実施形態
例を示す縦断面図である。
FIG. 4 is a vertical cross-sectional view showing a third embodiment of a metal melting furnace to which the present invention is applied.

【図5】 図4に示す金属溶解炉の出湯時の状態を示す
縦断面図である。
5 is a vertical cross-sectional view showing the state of tapping the metal melting furnace shown in FIG.

【図6】 図4に示す金属溶解炉の分離部の他の形態例
を示す要部の縦断面図である。
6 is a vertical cross-sectional view of a main part showing another example of the form of the separation part of the metal melting furnace shown in FIG.

【図7】 本発明を適用した金属溶解炉の第4実施形態
例を示す縦断面図である。
FIG. 7 is a vertical sectional view showing a fourth embodiment of a metal melting furnace to which the present invention is applied.

【図8】 本発明を適用した金属溶解炉の第5実施形態
例を示す縦断面図である。
FIG. 8 is a vertical sectional view showing a fifth embodiment of a metal melting furnace to which the present invention is applied.

【図9】 図8に示す金属溶解炉における酸素バーナー
の火炎噴出方向及び取付け高さを説明するための図であ
る。
9 is a diagram for explaining the flame ejection direction and mounting height of the oxygen burner in the metal melting furnace shown in FIG.

【図10】 本発明を適用した金属溶解炉の第6実施形
態例を示す縦断面図である。
FIG. 10 is a vertical sectional view showing a sixth embodiment of a metal melting furnace to which the present invention is applied.

【図11】 本発明の第2の金属溶解方法を説明するた
めの金属溶解炉の実施形態例を示す縦断面図である。
FIG. 11 is a vertical sectional view showing an embodiment of a metal melting furnace for explaining a second metal melting method of the present invention.

【図12】 実施例1の測定結果を示す図である。12 is a diagram showing the measurement results of Example 1. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21…酸素バーナー、22…溶解部、23…予熱部、2
4…絞り部、25…溶湯、26…出湯口、27…排気
口、28…蓋体、29…金属原料、30,31…斜辺、
32…挿入孔、33…二次燃焼用酸素ノズル、34…溶
湯撹拌用ノズル、37…分離部、40…水冷ジャケッ
ト、41…偏心バーナー、42…回動機構、43…フォ
ーミングスラグ
21 ... Oxygen burner, 22 ... Melting part, 23 ... Preheating part, 2
4 ... throttle part, 25 ... molten metal, 26 ... tap opening, 27 ... exhaust port, 28 ... lid, 29 ... metal raw material, 30, 31 ... hypotenuse,
32 ... Insertion hole, 33 ... Secondary combustion oxygen nozzle, 34 ... Molten metal stirring nozzle, 37 ... Separation part, 40 ... Water cooling jacket, 41 ... Eccentric burner, 42 ... Rotation mechanism, 43 ... Forming slag

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平7−203617 (32)優先日 平7(1995)8月9日 (33)優先権主張国 日本(JP) (31)優先権主張番号 特願平7−203619 (32)優先日 平7(1995)8月9日 (33)優先権主張国 日本(JP) (31)優先権主張番号 特願平7−203624 (32)優先日 平7(1995)8月9日 (33)優先権主張国 日本(JP) (72)発明者 飯野 公夫 山梨県北巨摩郡高根町下黒沢3054−3 日 本酸素株式会社内 (72)発明者 菊地 良輝 山梨県北巨摩郡高根町下黒沢3054−3 日 本酸素株式会社内 (72)発明者 山本 康之 山梨県北巨摩郡高根町下黒沢3054−3 日 本酸素株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (31) Priority claim number Japanese Patent Application No. 7-203617 (32) Priority date Hei 7 (1995) August 9 (33) Priority claiming country Japan (JP) (31) Priority Claim number Japanese Patent Application No. 7-203619 (32) Priority date No. 7 (1995) August 9 (33) Country of priority claim Japan (JP) (31) Priority claim number Japanese Patent Application No. 7-203624 (32) Priority Nihei 7 (1995) August 9 (33) Priority claiming country Japan (JP) (72) Inventor Kimio Iino 3054-3 Shimokurosawa, Takane-cho, Kitakoma-gun, Yamanashi Nihon Oxygen Co., Ltd. (72) Inventor Kikuchi Yoshiki Yamanashi 3054-3 Shimokurosawa, Takane-cho, Kitakoma-gun Nihon Oxygen Co., Ltd. (72) Inventor Yasuyuki Yamamoto 3054-3 Shimokurosawa, Shimokurosawa, Takane-cho, Kitakoma-gun Yamanashi Prefecture

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 金属原料を酸素バーナーの火炎で溶解す
る溶解炉であって、酸素バーナーを備えた溶解部の上方
に、金属原料を予熱する予熱部を設けるとともに、溶解
部と予熱部との間に、溶解部及び予熱部の内径よりも小
さな内径の絞り部を設けたことを特徴とする金属溶解
炉。
1. A melting furnace for melting a metal raw material with a flame of an oxygen burner, wherein a preheating part for preheating the metal raw material is provided above the melting part provided with the oxygen burner, and the melting part and the preheating part are provided. A metal melting furnace characterized in that a narrowed portion having an inner diameter smaller than the inner diameters of the melting portion and the preheating portion is provided therebetween.
【請求項2】 前記予熱部の断面積は、前記絞り部の断
面積の1.4〜5倍の範囲であることを特徴とする請求
項1記載の金属溶解炉。
2. The metal melting furnace according to claim 1, wherein the cross-sectional area of the preheating portion is in the range of 1.4 to 5 times the cross-sectional area of the narrowed portion.
【請求項3】 前記予熱部の実質的な容積は、前記溶解
部の実質的な容積の0.4〜3倍の範囲であることを特
徴とする請求項1記載の金属溶解炉。
3. The metal melting furnace according to claim 1, wherein the substantial volume of the preheating section is 0.4 to 3 times the substantial volume of the melting section.
【請求項4】 前記絞り部又はその近傍で前記溶解部と
前記予熱部とを分離可能としたことを特徴とする請求項
1記載の金属溶解炉。
4. The metal melting furnace according to claim 1, wherein the melting part and the preheating part can be separated at or near the throttle part.
【請求項5】 前記溶解部と前記予熱部との分離部は、
炭素系耐火物で形成したことを特徴とする請求項4記載
の金属溶解炉。
5. The separating portion between the melting portion and the preheating portion,
The metal melting furnace according to claim 4, wherein the furnace is made of a carbon-based refractory material.
【請求項6】 前記溶解部と予熱部との分離部には、水
冷ジャケットが設けられていることを特徴とする請求項
4記載の金属溶解炉。
6. The metal melting furnace according to claim 4, wherein a water cooling jacket is provided in the separation part between the melting part and the preheating part.
【請求項7】 前記溶解部の炉壁の上部を水冷ジャケッ
トで形成し、該炉壁の上部から前記絞り部に向かう水冷
ジャケットの内壁面の角度を水平面に対して20〜60
度の範囲に設定するとともに、前記酸素バーナーが前記
水冷ジャケットを貫通して設けられていることを特徴と
する請求項1記載の金属溶解炉。
7. The upper part of the furnace wall of the melting part is formed with a water cooling jacket, and the angle of the inner wall surface of the water cooling jacket from the upper part of the furnace wall toward the narrowed part is 20 to 60 with respect to the horizontal plane.
2. The metal melting furnace according to claim 1, wherein the oxygen burner is provided so as to penetrate the water cooling jacket while being set in a range of degrees.
【請求項8】 前記酸素バーナーの火炎噴出方向は、溶
解部底面上において、溶解部重心位置からバーナー取付
部側に、該重心位置と酸素バーナー取付部側内壁との距
離の0.2倍の距離近付いた点を中心とする円内に向け
られ、該円は、バーナー取付部側溶解部内壁とこれに対
向する溶解部内壁間の距離の0.6倍の直径であること
を特徴とする請求項1記載の金属溶解炉。
8. The flame ejection direction of the oxygen burner is 0.2 times the distance between the center of gravity of the melting portion and the burner mounting portion side on the bottom surface of the melting portion, and the distance between the center of gravity position and the inner wall of the oxygen burner mounting portion side. It is oriented in a circle centered on a point approaching a distance, and the circle has a diameter of 0.6 times the distance between the inner wall of the burner attachment side melted part and the opposite melter inner wall. The metal melting furnace according to claim 1.
【請求項9】 前記酸素バーナーの取付け高さは、該酸
素バーナーの火炎吐出口より下方の溶解部の容積が、溶
解部全体の容積の0.35〜0.9倍になる位置である
ことを特徴とする請求項1記載の金属溶解炉。
9. The mounting height of the oxygen burner is such that the volume of the melting portion below the flame outlet of the oxygen burner is 0.35 to 0.9 times the volume of the entire melting portion. The metal melting furnace according to claim 1, wherein:
【請求項10】 前記酸素バーナーとして偏心バーナー
を用い、該偏心バーナーをバーナー軸線を中心として回
動可能に設けたことを特徴とする請求項1記載の金属溶
解炉。
10. The metal melting furnace according to claim 1, wherein an eccentric burner is used as the oxygen burner, and the eccentric burner is rotatably provided about a burner axis.
【請求項11】 前記溶解部の上部に二次燃焼用酸素ノ
ズルを設けたことを特徴とする請求項1記載の金属溶解
炉。
11. The metal melting furnace according to claim 1, wherein an oxygen nozzle for secondary combustion is provided above the melting part.
【請求項12】 前記溶解部の底部に溶湯撹拌用ノズル
を設けたことを特徴とする請求項1記載の金属溶解炉。
12. The metal melting furnace according to claim 1, wherein a nozzle for stirring molten metal is provided at the bottom of the melting portion.
【請求項13】 金属原料を酸素バーナーの火炎で溶解
する金属溶解方法であって、酸素バーナーを備えた溶解
部の上方に、金属原料を予熱する予熱部を設けるととも
に、溶解部と予熱部との間に、溶解部及び予熱部の内径
よりも小さな内径の絞り部を設けた金属溶解炉を用い、
かつ前記酸素バーナーとして偏心バーナーを用い、該偏
心バーナーを、前記金属原料の溶解段階に応じてバーナ
ー軸線を中心として回動させることを特徴とする金属溶
解方法。
13. A metal melting method for melting a metal raw material with a flame of an oxygen burner, wherein a preheating part for preheating the metal raw material is provided above the melting part provided with the oxygen burner, and the melting part and the preheating part are provided. In between, using a metal melting furnace provided with a narrowed portion with an inner diameter smaller than the inner diameter of the melting portion and the preheating portion,
An eccentric burner is used as the oxygen burner, and the eccentric burner is rotated about the burner axis line in accordance with the melting stage of the metal raw material.
【請求項14】 金属原料を酸素バーナーの火炎で溶解
する金属溶解方法であって、酸素バーナーを備えた溶解
部の上方に、金属原料を予熱する予熱部を設けるととも
に、溶解部と予熱部との間に、溶解部及び予熱部の内径
よりも小さな内径の絞り部を設けた金属溶解炉を用い、
前記金属原料の溶解操作中に浴面に存在する溶融スラグ
に炭材を投入し、該溶融スラグをフォーミングさせるこ
とを特徴とする金属溶解方法。
14. A metal melting method for melting a metal raw material with a flame of an oxygen burner, wherein a preheating part for preheating the metal raw material is provided above the melting part provided with the oxygen burner, and the melting part and the preheating part are provided. In between, using a metal melting furnace provided with a narrowed portion with an inner diameter smaller than the inner diameter of the melting portion and the preheating portion,
A method of melting a metal, comprising charging a carbonaceous material into a molten slag existing on a bath surface during the melting operation of the metal raw material to form the molten slag.
【請求項15】 前記溶融スラグの塩基度γを、溶湯処
理温度T[℃]に対して、0.001T−0.6≦γ≦
0.0025T−1で示される範囲内に制御することを
特徴とする請求項14記載の金属溶解方法。
15. The basicity γ of the molten slag is 0.001T−0.6 ≦ γ ≦ with respect to the molten metal treatment temperature T [° C.].
The method for melting a metal according to claim 14, wherein the method is controlled within a range represented by 0.0025T-1.
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