JPS6160261A - 取鍋加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、溶融金属を収容するための取鋼を加熱する
装置に関するものである。

従来の技術 周知のように転炉あるいは電気炉等の精錬炉で溶製した
溶融金属は、一旦取鍋に注入し、ついで造塊鋳型あるい
は連続鋳造用の中間容器に注入してインゴットもしく鋳
片としている。このような一連の工程において使用され
る取鍋は、鉄皮の内面に耐火物を内貼りした構成であり
、しかもその熱容量が相当大きいために、その温度が低
い場合には、以下に述べるような問題が生じる。

すなわち冷えた状態の取鍋に溶融金属を注入するとすれ
ば、溶融金属の温度が著しく低下してしまうため、予め
出Ｉｉ温度を高くする必要が生じ、それに伴い精錬炉に
おける耐火物の溶損が激しくなり、炉寿命の低下を来た
すことになる。また温度の低い取鋼に高温の溶融金属を
注入した場合、急激な温度上昇による取鍋耐大物の熱的
スポーリングが生じ、その結果取鍋の寿命が低下し、さ
らに溶融金属が冷却されることに起因する地金付着が生
じる等積々の問題がある。

そのため従来一般に、溶融金属を注入するに先立って取
鍋を加熱・昇温しており、その加熱装置どして以下に；
ホベる構成の装置が、従来知られている。

第３図に示す取鍋加熱装置は、最も簡単な構造で、広く
用いられている装置であって、取ｆＩＡ１の上端開口部
を塞ぐ蓋２の中心部に、加熱用バーナ３を垂直下方に向
けて取付け、また前記蓋２の周辺部に排気孔４を設けた
構成である。したがってここに示す従来の装置では、バ
ーナ３に燃料５および空気６を加圧供給することによる
火炎７が、取鍋底８の中心に向けて噴射され、また燃焼
排ガス９は取鍋内壁１０に沿って上昇し、前記排気孔４
から外部に排出される。

しかるに上記従来の装置では、火炎７による取鍋底８の
損傷を避けるために火炎７を短くする必要があり、それ
に伴い高温の燃焼排ガス９が取鋼１の内部全体に充分行
き渡らずに直ちに上昇してしまい、その結果取鍋内壁１
０の下部から取鍋底８にかけてのコーナ部に充分に加熱
されない所謂よどみ部１１が生じる。第４図は上記の加
熱装置による取鍋１の深さ方向での温度分布の推移を示
す図であり、この図の・印から明らかなように前記よど
み８Ｉ１１１の昇温か非常に遅れて不均一な加熱状態と
なっている。このように上記従来の装置は加熱効率が悪
く、したがって取鍋１の全体を充分加熱昇温するには、
加熱時間が長くなり、多量の燃料を消費する問題があっ
た。さらに前述した従来の装置は、高温の燃焼排ガス９
をそのまま放出する構成であるから、作業環境を悪化さ
せるのみならず、１２００℃前後の多量の熱量を持った
燃焼排ガス９からの熱回収を図っていないために、熱エ
ネルギーの損失が大きい問題があった。

そこで従来、上記の問題点を解消することを目的とした
取鍋加熱装置が、特公昭５５−８７５６号および特公昭
５６−４５７３５号によって提案されてる。これらの装
置のうち前者の概略を説明すると、第５図に示すように
、取ＷＡ１の上端開口部を塞ぐ遮へい体１２の周辺部所
定個所には、やや斜め下向きでかつ取鋼内面接線方向に
向けた燃焼バーナ１３を取付ける一方、遮へい体１２の
中央部には、上端部が遮へい体１２の上面に開口し、か
つ下端部が取鍋底の近くまで延びた円筒１４を取付け、
その円筒１４の内部に、バーナ１３に供給する燃焼用空
気を加熱するための螺旋管からなる熱交換器１５を設け
た構成である。すなわち第５図に示す装置は、バーナ１
３の燃焼によって生じた排ガスを螺旋状に下降させると
ともに、前記円筒１４から外部に放出させ、その際に熱
交換器１５を介して燃焼用空気を加熱昇温することによ
り排ガスの有する熱エネルギーを回収するよう構成した
ものである。

他方、前記提案に係る装置のうち後者の特公昭５６−４
５７３５号に係る加熱装置は、第６図に示すように、取
鍋１の上端開口部を塞ぐ蓋体１６の下面中央部に突出し
部１７を設けるとともに、その突出し部１７の下端部に
バーナ１８を下向きに取付け、また突出し部１７の上端
部に複数の排気孔１９を設け、これを１本の煙突２０に
連通させ、さらにその煙突２０の内部に熱交換器２１を
設けた構成である。

発明が解決しようとする問題点 しかるに特公昭５５−８７５６号に係る従来の装置では
、バーナ１３を取鍋内面の接線方向に向けて配置しであ
るために、火炎が取鍋１の内壁に近くなり過ぎて内壁を
損傷するおそれが多分にあり、またバーナ１３の燃焼に
よって生じた排ガスは相当高温であって上昇力が働くか
ら、取鍋底部まで排ガスの旋回流を生じさせることは殆
んど不可能であり、結局取鍋底のコーナ部の加熱が不充
分になるおそれがある。さらに円筒１４の内部に設けた
熱交換器１５は、バイブを単に螺旋状に巻いた構成であ
るから、熱交換効率が悪い問題がある。これに加え、前
記円筒１４を可及的に長くする必要があるから、加熱装
置全体の昇降距離を大きくせざるを慢ず、その結果設備
が大型化するのみならず、動作の迅速性に欠けるため加
熱後の温度降下が大きいなどの問題があった。

他方、特公昭５６−４５７３５号に係る従来の装置では
、突出し部１７にバーナ１８を取付けるのみならず排気
孔１９を設ける関係上、突出し部１７を取鍋１の内部に
深く突き出さざるを得す、そのために突出し部１７の取
鍋１内での受熱面積が広く、突出し部１７の加熱に消費
される熱量が多くなり、その結果加熱効率が悪く、多量
の燃料を要する問題があった。さらに取鍋底の損傷を避
けるためにバーナ１８の火炎を短くせざるを得ず、それ
に伴って第３図に示す装置におけると同行に加熱が不充
分になるよどみ部が生じるおそれがある。これに加え、
燃焼排ガスが高）品でかつ多口であるにも拘わらず、１
本の煙突２０内に設けた熱交換器２１によって熱回収す
る構成であるから、充分に熱エネルギーを回収すること
ができない問題がある。

この発明は上記の事情に鑑み、取鍋の全体を均一に加熱
・昇温でき、また廃熱を効率良（回収することのできる
加熱装置を提供することを目的とするものである。

問題点を解決するための手段 この発明は、上記の目的を達成するために、複数の加熱
用バーナを、取鍋の上端開口部を塞ぐ蓋炎が取鍋底コー
ナ部に向かいかつ燃焼排ガスが取鍋の内壁に沿う旋回流
となるよう、斜め下向きでかつ取鍋内壁に対しては接線
方向へ傾斜した向きに設定し、さらに前記舊の周辺部に
複数の排気孔を形成したことを特徴とするものである。

また廃熱回収を行なうための熱交換器を各排気孔の直上
に設けたものである。

作　　　用 したがってこの発明の加熱装置では、火炎および燃焼の
結果生じた高温排ガスが、取鋼底コーナ部に向かって流
れ、そのコーナ部を加熱する。またバーナが取鍋内壁の
接線方向に対しても傾斜しているから、高温排ガスがそ
の噴射力によって取鍋内壁の周方向に流動し、さらに上
昇力が作用するために、高温排ガスは螺旋流となって取
鍋の内部を上昇し、その間に取鋼を加熱・昇温する。そ
の場合、バーナを複数段けであるから排ガスの旋回力が
強く、したがって取鍋内での滞留が長くなるために効率
良く取鍋を加熱することができる。

そして排ガスは最終的には、蓋に設けた排気孔から流出
するが、各排気孔の直上に熱交換器を設けることにより
、効率良く廃熱回収を行なう。

実施例 第１図はこの発明の一実施例を示す粗断面図であり、第
２図はその平面図であって、ここに示す加熱装置３０は
取鍋１に対して昇降装置（図示せず）により昇降される
よう構成されており、取鍋１の内部に向けて火炎３１を
噴射する複数（図では２基）のバーナ３２が、取鍋１の
上端開口部を塞ぐ蓋３３のほぼ中央部に取付けられてい
る。すなわち蓋３３は鉄皮に耐火物を内貼りし、取ｗ４
１の上端縁に石綿等の耐火シール材３４を介在させて取
鍋１を塞ぐ構成であって、その中央部腎矩形の四部３５
が形成されている。また各バーナ３２はガス配管３６か
ら供給される燃料ガスと空気配管３７から供給される空
気とを混合させて燃焼させる構成であって、前記四部３
５内において蓋３３の下面に開口するよう蓋３３に取付
けられている。そして各バーナ３２の向きは、第１図に
示すように火炎３１が取鋼底コーナ部３８に向きかつ第
２図に示すように取鍋内壁３９の接線方向に対して所定
角度傾斜する向きに設定されている。さらに蓋３３のう
ち中央部から外れた周辺部の複数個所（図では２個所）
に排気孔４０が形成されており、各排気孔４０の直上に
熱交換器４１がそれぞれ配置され、さらに熱交換器４１
に煙突４２が接続されている。その熱交換器４１はバー
ナ３２に供給する空気を取鋼１内から吹き出す排ガスに
よって予熱することにより廃熱の回収を図るためのもの
であって、内蔵した受熱用の管路は一方で空気供給管４
４に開口し、かつ他方でバーナ３２における前記空気配
管３７に接続されている。

しがって上記の加熱装置１３０においては、取鋼１を前
記１３３によって密閉した状態でバーナ３２に点火すれ
ば、火炎３１が取鍋底コーナ部３８に向けて噴射され、
また高温排ガスは、バーナ３２が取鍋内！！３９の接線
方向に対して前述したように傾斜していることにより、
取鋼底コーナ部３８から取鍋内壁３９に沿って旋回しつ
つ上昇し、結局排ガス流４３は螺旋流となって取ｌｉ１
の内部で流動する。したがって取鍋１は火炎３１および
排ガス流４３の上述のような挙動により加熱され、その
場合、従来充分加熱できないよどみ部となっていたコー
ナ部３８は、火炎３１が向けられているために充分加熱
・昇温することができ、また排ガス流４３は２基のバー
ナ３２による噴射力によって螺旋流とされるから、旋回
運動が強くなって排ガスの取ＩＡ１内での滞留時間が良
くなり、その結果取鍋底コーナ部３８を含めた全体が迅
速かつ効率良く加熱される。また上記の加熱装置３０で
は、バーナ３２を蓋３３の中央部に設けて内壁３９から
離隔したから、局部的な集中加熱による耐火物の損傷を
防止できる。さらにバーナ３２は蓋３３に凹部３５を設
けることによって取ｍ１の上端縁より下げたから、ロン
グフレーム用バーナを用いずに、またバーナを取鍋１内
に露出させて垂下させずに、火炎３１を取鍋底コーナ部
３８に近ずけることができ、したかつて燃料流速および
空気流速を特に速くする必要がないから、設漏が簡単か
つ安価になり、またバーナ３２が高温排ガスに直接晒さ
れないので、その耐用寿命が長（なる。

取鋼１の内部を上述のようにして吹き上った排ガスは、
排気孔４０を経て熱交換器４１に入り、ここでバーナ３
２に供袷される空気に熱を与えて温度降下した後、煙突
４２から外部に排出される。

その熱交換器４１に流入する排ガスの温度は、通常、１
１００〜１３００℃程度の高温であるから、熱交換器４
１としては耐熱性に優れたセラミックス製のものを用い
ることが好ましい。また上記の装置では熱交換器４１を
２台設けて２個所で熱交換を行なうから、排ガスの有す
る熱を効率良く回収することができ、ざらに各熱交換器
４１毎に煙突４２を設けているから、各々のドラフト効
果によって排ガスの吸引力が優れ、その結果数ｍ　１’
からの排ガスの漏洩を減少させることができる。

つぎにこの発明の装置の効果を確認するために行なった
実験結果を記す。

１５０トン転炉の取鍋（内径平均的３．３００１１深さ
３．８５０ｇｖ）を加熱した。バーナは、コークス炉ガ
スを燃料としたガスバーナを２基用い、その傾斜角度は
、取鋼底コーナ部に向は第１図のＹ−Ｙ軸に対し約３０
°、旋回流のために第２図のＸ−Ｘ軸に対し約４５°と
した。またセラミックス製の熱交換３を２台用いた。

本発明の装置により取鋼内壁の温度の推移は、第３図に
従来装置による場合と併せて示す通りであり、この結果
から明らかなように本発明の装置によれば、取彊を均一
に加熱・昇温することができた。また燃料は第３図に示
す従来装置に比べて約３５％削減することができた。

他方、排ガス温度は１２００℃であったが、熱交換姦通
″Ａｔｌは約６００℃に下がっており、これに対し１台
の熱交換器で１時間当り１１００ＯＮ”の空気を２５℃
から６００℃に昇温でき、したがって非常に優れた熱交
換効率を得ることができた。

発明の効果 以上の説明から明らかなようにこの発明の加熱装置によ
れば、複数のバーナを蓋の中央部に設け、しかもその向
きを、火炎が取鍋底コーナ部を向きかつ排ガスが螺旋流
となるよう上下方向および接線方向に対して傾斜した向
きに設定したから、取鍋全体を均一に加熱・昇温でき、
したがって燃料消費量を削減でき、また内貼り耐火物の
局部損傷も防止できる。さらに排気孔を複数設けるとと
もに、各々の直上に熱交換器を設けることにより、廃熱
回収を効率良く行なうことができ、この点でも燃料の大
幅削減を図ることができる等実用上鏝れた効果を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す縦断面図、第２図は
その平面図、第３図は従来の加熱装置の一例を示す縦断
面図、第４図は本発明装置による取組内壁の温度推移と
第３図に示す従来装置による取鍋内壁の８！度推移とを
示す絵図、第５図は特公昭５５−８７５６号に係る装置
の概略図、第６図は特公昭５６−４５７３５号に係る装
置の概略図である。 １・・・取鋼、　３０・・・取鍋加熱装置、　３１・・
・火炎、３２・・・バーナ、　３３・・・蓋、　３８・
・・取鍋底コーナ部、　３９・・・取鍋内壁、　４０・
・・排気孔、　４１・・・熱交換器、　４３・・・排ガ
ス流。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）取鍋の上端開口部を塞ぐ蓋と、その蓋のほぼ中央
   に配置された複数の加熱用バーナと、前記蓋の外周部に
   形成された複数の排気孔とを有し、前記加熱用バーナが
   、その火炎を取鍋底コーナ部に向けかつ燃焼排ガスが取
   鍋の内壁に沿う旋回流となるよう、斜め下向きでかつ取
   鍋内壁に対しては接線方向へ傾斜していることを特徴と
   する取鍋加熱装置。
2. （２）前記蓋が、前記燃焼排ガスと加熱用バーナの燃焼
   用空気との間で熱授受させる熱交換器を前記各排気孔の
   直上に有していることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の取鍋加熱装置。