JPH1030887A - 炉頂予熱装置におけるスクラップの予熱方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】スクラップの予熱効率を向上できる炉頂予熱装
置におけるスクラップの予熱方法を提供する。 【解決手段】溶解炉の炉頂に装備された予熱装置にスク
ラップを投入し、該スクラップを該溶解炉から発生する
排ガスで予熱するに当たり、予熱装置を構成する二重構
造のシャフトをその内板の温度との関係でスプレー冷却
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は炉頂予熱装置におけ
るスクラップの予熱方法に関する。スクラップを溶解
炉、例えばアーク炉で溶解する場合、原料となるスクラ
ップをアーク炉から発生する排ガスで予熱することが行
なわれる。スクラップの予熱に用いる装置には各種が知
られているが、近年では、予熱効率の点で、炉頂予熱装
置が注目されている。この炉頂予熱装置は、溶解炉の炉
頂にシャフトを立設し、シャフト内に１段又は２段以上
の多段で予熱室を形成して、予熱室に投入したスクラッ
プを該予熱室へ溶解炉から発生する排ガスを導入するこ
とにより予熱するものである。本発明はかかる炉頂予熱
装置におけるスクラップの予熱方法の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に炉頂予熱装置のシャフトとしては
二重構造のものが使用されている。シャフトを筒状の外
板と内板とで二重構造に構築し、双方の間の中空部に複
数のノズルを有する冷却水供給管を挿入して、該ノズル
から冷却水をスプレーすることによりシャフトを冷却す
るようになっている。このようなスプレー冷却は、シャ
フト内の予熱室に溶解炉から発生する高温の排ガスを導
入するので、かかる高温の排ガスによってシャフトが熱
変形するのを防止するために必要である。

【０００３】ところが、従来は上記のようなスプレー冷
却を排ガスによって加熱されるシャフトの温度とは無関
係に絶えず行なうため、スクラップの予熱効率が悪いと
いう問題がある。例えば、シャフト内の予熱室にスクラ
ップを投入し、該予熱室に排ガスを導入してスクラップ
を予熱する当初は、まだスクラップの温度も低く、シャ
フトもそれが熱変形するまでには加熱されていないので
あるが、このような段階でもシャフトをスプレー冷却し
続けるため、排ガスの熱がシャフトに奪われ、その分だ
けスクラップの予熱効率が悪くなってしまうのである。
また例えば、予熱後のスクラップを溶解炉へ投入した
後、次に予熱室へ新たなスクラップを投入して予熱を再
開するまでの間は、溶解炉から発生する排ガスを予熱室
へ導入することなく直引系のバイパスを経由して排気す
る。このような段階では、スプレー冷却中のシャフトは
比較的速やかにそれが熱変形しない温度まで冷却される
のであるが、かくして冷却された後でもシャフトを冷却
し続けるため、予熱室内の雰囲気が冷却され過ぎ、その
分だけ予熱室へ新たに投入したスクラップの予熱効率が
悪くなってしまうのである。

【０００４】上記のような従来法における問題は、シャ
フトに耐火材が内張りされており、したがって耐火材で
囲まれて予熱室が形成されている場合に大きくなる。耐
火材は相応に熱容量が大きく、シャフトと共に耐火材ま
でもが冷却され過ぎてしまうと、その加熱に相当量の排
ガスの熱が奪われてしまうからである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、従来法では、スクラップの予熱効率が悪い
という点である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】しかして本発明は、溶解
炉の炉頂に装備された予熱装置にスクラップを投入し、
該スクラップを該溶解炉から発生する排ガスで予熱する
方法において、予熱装置を構成する二重構造のシャフト
をその内板の温度との関係でスプレー冷却することを特
徴とする炉頂予熱装置におけるスクラップの予熱方法に
係る。

【０００７】本発明において、炉頂予熱装置は、溶解炉
の炉頂にシャフトを立設し、シャフト内にフォークで仕
切った１段又は２段以上の多段で予熱室を形成して、各
予熱室にスクラップを投入するように構成したもので、
これには溶解炉から発生する排ガスを最下段の予熱室か
ら最上段の予熱室へと順次導入するようになっているも
のや、溶解炉から発生する排ガスを最下段の予熱室へ導
入すると共にバイパスを経由して最上段の予熱室へ導入
するようになっているもの等、各種の形式のものがあ
る。

【０００８】シャフトは筒状の外板と内板とで二重構造
に構築されており、双方の間の中空部に複数のノズルを
有する冷却水供給管が挿入されていて、該ノズルから冷
却水をスプレーすることによりシャフトを冷却するよう
になっている。シャフトには通常、その内板の内周面
（予熱室を形成する側の面）に耐火材、例えばアルミナ
質やマグネシア質の定形耐火物（耐火レンガ）或は不定
形耐火物（キャスタブル）が取付けられている。

【０００９】本発明では、予熱装置を構成する二重構造
のシャフトをその内板の温度との関係でスプレー冷却す
る。内板の温度と無関係にスプレー冷却し続けるのでは
なく、内板が自己再生できない程度にまで熱変形する温
度下において該内板をスプレー冷却するのである。例え
ば、一般的に外板及び内板を軟鋼で構築した場合には、
内板の温度が４００℃、好ましくは安全を期して３５０
℃よりも高くなろうとするとき、スプレー冷却を開始
し、内板の温度が４００℃、好ましくは安全を期して３
５０℃よりも低くなろうとするとき、スプレー冷却を停
止する。シャフトに耐火材が内張りされている場合に
は、耐火材の保有熱もあるので、内板の温度が３５０
℃、好ましくは安全を期して３００℃よりも低くなろう
とするとき、スプレー冷却を停止する。

【００１０】より具体的には、シャフトの内板内部若し
くは近傍、例えば内板近くの耐火材中に温度検出器を取
付け、この温度検出器により検出される温度が所定値以
上になったとき、前述したように内板を軟鋼で構築した
場合には例えば３５０℃よりも高くなろうとするとき、
スプレー冷却を開始し、逆にこの温度検出器により検出
される温度が所定値以下になったとき、前述したように
内板を軟鋼で構築した場合には例えば３５０℃よりも低
くなろうとするとき、スプレー冷却を停止する。

【００１１】本発明によると、予熱装置を構成する二重
構造のシャフトをその内板の温度との関係でスプレー冷
却するため、シャフト及びこれに内張りされている場合
には耐火材が必要以上に冷却され過ぎ、その分だけこれ
らによって排ガスの熱が奪われるのを防止できるので、
スクラップの予熱効率を向上できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態を略示す
る縦断面図である。溶解炉１１の頂部に炉内と連通する
シャフト２１が立設されており、シャフト２１内には開
閉可能なフォーク３１，３２で上下２段に仕切られた予
熱室４１，４２が形成されていて、予熱室４１，４２に
スクラップが投入されている。フォーク３２よりも下方
におけるシャフト２１の側面下部と上段の予熱室４１を
形成するシャフト２１の側面上部との間にはバイパス５
１が渡されている。下段の予熱室４２を形成するシャフ
ト２１の側面上部には排ガスダクト６１が接続されてお
り、排ガスダクト６１の下流側に集塵装置６２及び排気
ブロア６３が接続されている。内部に上下２段の予熱室
４１，４２が形成されたシャフト２１及びバイパス５１
を備える図示した炉頂予熱装置では、溶解炉１１から発
生する排ガスを下段の予熱室４２へ通すと共に、バイパ
ス５１を介して上段の予熱室４１へも通して、これらの
予熱室４１，４２に投入されているスクラップを予熱す
るようになっている。

【００１３】図２は図１と同じ本発明の実施形態を示す
部分拡大縦断面図である。シャフト２１は筒状の外板２
１ａと内板２１ｂとで二重構造に構築されており、双方
の間の中空部に冷却水供給管７１が挿入されていて、冷
却水供給管７１には複数のノズル７１ａが取付けられ、
冷却水供給管７１の上流側には電磁バルブ９１が介装さ
れている。内板２１ｂの内周面（予熱室４１を形成する
側の面）には耐火材８１が取付けられており、内板２１
ｂ近くの耐火材８１中に温度検出器１０１、例えば熱電
対が挿入されている。温度検出器１０１は演算装置１１
１に接続されており、温度検出器１０１で検出される温
度に基づいて演算装置１１１から発せられる信号により
電磁バルブ９１が開閉するようになっている。

【００１４】図２において、外板２１ａ及び内板２１ｂ
が軟鋼で構築されている場合には、温度検出器１０１で
検出される温度が３５０℃よりも高くなろうとすると
き、演算装置１１１から発せられる信号により電磁バル
ブ９１を開いて、ノズル７１ａから冷却水をスプレー
し、内板２１ｂを冷却する。逆に温度検出器１０１で検
出される温度が３００℃よりも低くなろうとするとき、
演算装置１１１から発せられる信号により電磁バルブ９
１を閉じて、ノズル７１ａから冷却水をスプレーするの
を停止する。

【００１５】図３は本発明の他の実施形態を示す部分拡
大縦断面図である。説明を省略する他の構成は図１に示
した実施形態と同様になっているが、図３に示した実施
形態では、シャフト２２は筒状の外板２２ａと内板２２
ｂとで二重構造に構築されており、双方の間の中空部に
冷却水供給管７２，７３，７４が挿入されていて、冷却
水供給管７２，７３，７４にはそれぞれ複数のノズル７
２ａ，７３ａ，７４ａが取付けられ、各冷却水供給管７
２，７３，７４の上流側には電磁バルブ９２，９３，９
４が介装されている。内板２２ｂの内周面（予熱室４３
を形成する側の面）には耐火材８２が取付けられてお
り、内板２２ｂ近くの耐火材８２中に各冷却水供給管７
２，７３，７４を臨む位置で温度検出器１０２，１０
３，１０４が挿入されている。各温度検出器１０２，１
０３，１０４は演算装置１１２に接続されており、各温
度検出器１０２，１０３，１０４で検出される温度に基
づいて演算装置１１２から発せられる信号により対応す
る各電磁バルブ９２，９３，９４が開閉するようになっ
ている。

【００１６】図３において、外板２２ａ及び内板２２ｂ
が軟鋼で構築されている場合には、温度検出器１０２で
検出される温度のみが３５０℃よりも高くなろうとする
とき、演算装置１１２から発せられる信号により電磁バ
ルブ９２のみを開いて、ノズル７２ａから冷却水をスプ
レーし、内板２２ｂを部分的に冷却する。また温度検出
器１０２，１０３で検出される温度が共に３５０℃より
も高くなろうとするとき、演算装置１１２から発せられ
る信号により電磁バルブ９２，９３を共に開いて、ノズ
ル７２ａ，７３ａから冷却水をスプレーし、内板２２ｂ
を部分的に冷却する。更に温度検出器１０２，１０３，
１０４で検出される温度がいずれも３５０℃よりも高く
なろうとするとき、演算装置１１２から発せられる信号
により電磁バルブ９２，９３，９４の総てを開いて、ノ
ズル７２ａ，７３ａ，７４ａから冷却水をスプレーし、
内板２２ｂを全面的に冷却する。逆に温度検出器１０４
で検出される温度のみが３００℃よりも低くなろうとす
るとき、演算装置１１２から発せられる信号により電磁
バルブ９４のみを閉じて、ノズル７４ａから冷却水をス
プレーするのを停止する。また温度検出器１０３，１０
４で検出される温度が共に３００℃よりも低くなろうと
するとき、演算装置１１２から発せられる信号により電
磁バルブ９３，９４を共に閉じて、ノズル７３ａ，７４
ａから冷却水をスプレーするのを停止する。更に温度検
出器１０２，１０３，１０４で検出される温度がいずれ
も３００℃よりも低くなろうとするとき、演算装置１１
２から発せられる信号により電磁バルブ９２，９３，９
４の総てを閉じて、ノズル７２ａ，７３ａ，７４ａから
冷却水をスプレーするのを停止する。

【００１７】

【発明の効果】既に明らかなように、以上説明した本発
明には、炉頂予熱装置におけるスクラップの予熱効率を
向上できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を略示する縦断面図。

【図２】図１と同じ本発明の実施形態を示す部分拡大縦
断面図。

【図３】本発明の他の実施形態を示す部分拡大縦断面
図。

【符号の説明】

１１・・・溶解炉、２１，２２・・・シャフト、３１，
３２・・・フォーク、４１，４２，４３・・・予熱室、
５１・・・バイバス、６１・・・排ガスダクト、７１〜
７４・・・冷却水供給管、７１ａ〜７４ａ・・・ノズ
ル、８１，８２・・・耐火材、９１〜９４・・・電磁バ
ルブ、１０１〜１０４・・・温度検出器、１１１，１１
２・・・演算装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶解炉の炉頂に装備された予熱装置にス
   クラップを投入し、該スクラップを該溶解炉から発生す
   る排ガスで予熱する方法において、予熱装置を構成する
   二重構造のシャフトをその内板の温度との関係でスプレ
   ー冷却することを特徴とする炉頂予熱装置におけるスク
   ラップの予熱方法。
2. 【請求項２】 予熱装置がシャフトと該シャフトに内張
   りされた耐火材とを備えるものである請求項１記載の炉
   頂予熱装置におけるスクラップの予熱方法。
3. 【請求項３】 シャフトの内板内部若しくは近傍に温度
   検出器を取付け、該温度検出器により検出される温度が
   所定値以上になったときにスプレー冷却を開始し、所定
   値以下になったときにスプレー冷却を停止する請求項１
   又は２記載の炉頂予熱装置におけるスクラップの予熱方
   法。