(57)【要約】【課題】金属付着物を更に効率的に除去することが可能な、金属付着物の除去方法及び金属付着物の除去装置を提供すること。【解決手段】本発明は、処理対象物に付着している金属付着物を溶削することで、当該金属付着物を前記処理対象物から除去する技術に関するものであり、金属付着物の付着部位に対して、酸素分子及び電子、又は、酸素負イオンの少なくとも何れか一方を供給する。これにより、金属付着物の除去に用いる酸素ガスそのものの反応性を向上させて、金属付着物を更に効率的に除去することが可能となる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象物に付着している金属付着物を溶削することで、当該金属付着物を前記処理対象物から除去する方法であって、
前記金属付着物の付着部位に対して、酸素分子及び電子、又は、酸素負イオンの少なくとも何れか一方を供給する
ことを特徴とする、金属付着物の除去方法。
【請求項２】
前記酸素分子及び電子、又は、酸素負イオンの少なくとも何れか一方は、前記付着部位に直接供給されるか、又は、前記付着部位に供給される酸素ガスに対して混合される
ことを特徴とする、請求項１に記載の金属付着物の除去方法。
【請求項３】
前記金属付着物は、地金を少なくとも含む付着物である
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の金属付着物の除去方法。
【請求項４】
前記処理対象物は、溶融金属を製造する工程で用いられる処理装置であり、
前記金属付着物は、前記処理装置に付着する地金、又は、地金及びスラグを含む混合滓の少なくとも何れか一方である
ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の金属付着物の除去方法。
【請求項５】
前記処理装置は、溶融金属処理炉又は溶融金属保持容器である
ことを特徴とする、請求項４に記載の金属付着物の除去方法。
【請求項６】
前記処理対象物は、製造された金属材であり、
前記金属付着物は、前記金属材の製造に伴って当該金属材の表面に付着したバリである
ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の金属付着物の除去方法。
【請求項７】
処理対象物に付着している金属付着物を溶削することで、当該金属付着物を前記処理対象物から除去する装置であって、
電子、又は、酸素負イオンの少なくとも何れか一方を発生させる発生装置を備え、
前記金属付着物の付着部位に対して、前記発生装置で発生した前記電子及び酸素分子、又は、前記酸素負イオンの少なくとも何れか一方を供給する
ことを特徴とする、金属付着物の除去装置。
【請求項８】
前記酸素分子及び電子、又は、酸素負イオンの少なくとも何れか一方は、前記付着部位に直接供給されるか、又は、前記付着部位に供給される酸素ガスに対して混合される
ことを特徴とする、請求項７に記載の金属付着物の除去装置。
【請求項９】
前記金属付着物は、地金を少なくとも含む付着物である
ことを特徴とする、請求項７又は８に記載の金属付着物の除去装置。
【請求項１０】
前記処理対象物は、溶融金属を製造する工程で用いられる処理装置であり、
前記金属付着物は、前記処理装置に付着する地金、又は、地金及びスラグを含む混合滓の少なくとも何れか一方である
ことを特徴とする、請求項７〜９の何れか１項に記載の金属付着物の除去装置。
【請求項１１】
前記処理装置は、溶融金属処理炉又は溶融金属保持容器である
ことを特徴とする、請求項１０に記載の金属付着物の除去装置。
【請求項１２】
前記処理対象物は、製造された金属材であり、
前記金属付着物は、前記金属材の製造に伴って当該金属材の表面に付着したバリである
ことを特徴とする、請求項７〜９の何れか１項に記載の金属付着物の除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属付着物の除去方法及び金属付着物の除去装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
成分調整等が行われる製造前の溶融金属や製造後の溶融金属、凝固させて切断や圧延処理に供する金属材等を製造する際に、製造する工程で使用される各種の処理装置や製造される金属材そのものに対して、地金、スラグ、バリ等といった各種の金属付着物が不可避的に付着してしまう。このような金属付着物は、操業状態や製造される金属材そのものに対して、様々な悪影響を及ぼす可能性がある。
【０００３】
そのため、このような金属付着物を各種の処理装置や金属材そのものから除去するための様々な技術が提案されている。
【０００４】
例えば、溶融金属の一例である溶鋼を製造する際に利用される溶鋼処理炉の一例である転炉では、製造工程において、転炉の炉口部に地金が不可避的に付着する。この地金は、溶銑装入時の妨げになるため、適正な炉口面積を確保することを目的として、スクラップシュートの先端を用いて機械的に除去している。この際、炉口部に付着した地金に対して高圧酸素を吹きつけて、地金を溶流する方法が用いられている。例えば、下記の特許文献１では、転炉に地金切り専用の横吹きランスノズルを装着して、地金部に直接高圧酸素を吹きつける方法が開示されている。また、下記の特許文献２には、溶鋼処理に用いられる単孔ランスの先端に着脱可能な地金切り用治具を取り付ける装置が開示されている。
【０００５】
また、溶鋼を製造する際に利用される溶鋼処理炉の一例である二次精錬炉（例えば真空脱ガス装置）においても、下記の特許文献３に示すように、真空脱ガス槽の頂部からランスバーナーを挿入し、地金の付着状況に応じて、ランスバーナー高さや燃料ガス流量を調整する方法が開示されている。
【０００６】
更に、金属材の一例である鋼片を製造する際に利用される溶鋼保持容器の一例であるタンディッシュにおいては、下記の特許文献４に示すように、タンディッシュ内部に付着した地金・スラグ混合滓を低融点化させるべく特定成分のスラックス添加を用い、酸素・燃料ガスバーナーでかかる混合滓を除去する方法及び装置が開示されている。
【０００７】
一方、例えば鋼片のような金属材を製造する際には、溶融金属を用いて製造された鋼片をガス切断装置により切断したり、マシーンスカーフ設備により端部を溶削したりするが、このような切断部や溶削端部には、バリと呼ばれる溶削屑が発生する。このようなバリは、後工程において製品品質を低下させる恐れがあるため、各種のバリ取り装置を利用したバリの除去処理が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平５−１７９３３１号公報
【特許文献２】特開平５−２４７５１３号公報
【特許文献３】特開平７−２６８４４５号公報
【特許文献４】特開２００２−３０７１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１〜特許文献４に開示の技術では、金属付着物の除去は、処理装置が非稼働である際に実施しなければならず、転炉、二次精錬炉等といった処理装置の非稼働時間が増加し、生産性が低下するという問題があった。そのため、金属付着物を効率的に除去可能な方法が希求されている。また、タンディッシュに内部に付着した地金・スラグ混合滓や金属材に付着したバリを除去する処理に関しても同様に、効率的に上記混合滓やバリが除去可能な方法が希求されている。
【００１０】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、金属付着物を更に効率的に除去することが可能な、金属付着物の除去方法及び金属付着物の除去装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、処理対象物に付着している金属付着物を溶削することで、当該金属付着物を前記処理対象物から除去する方法であって、前記金属付着物の付着部位に対して、酸素分子及び電子、又は、酸素負イオンの少なくとも何れか一方を供給する金属付着物の除去方法が提供される。
【００１２】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、処理対象物に付着している金属付着物を溶削することで、当該金属付着物を前記処理対象物から除去する装置であって、電子、又は、酸素負イオンの少なくとも何れか一方を発生させる発生装置を備え、前記金属付着物の付着部位に対して、前記発生装置で発生した前記電子及び酸素分子、又は、前記酸素負イオンの少なくとも何れか一方を供給する金属付着物の除去装置が提供される。
【００１３】
ここで、前記酸素分子及び電子、又は、酸素負イオンの少なくとも何れか一方は、前記付着部位に直接供給されるか、又は、前記付着部位に供給される酸素ガスに対して混合されることが好ましい。
【００１４】
前記金属付着物は、地金を少なくとも含む付着物であることが好ましい。
【００１５】
前記処理対象物は、溶融金属を製造する工程で用いられる処理装置であり、前記金属付着物は、前記処理装置に付着する地金、又は、地金及びスラグを含む混合滓の少なくとも何れか一方であってもよい。
【００１６】
前記処理装置は、溶融金属処理炉又は溶融金属保持容器であってもよい。
【００１７】
前記処理対象物は、製造された金属材であり、前記金属付着物は、前記金属材の製造に伴って当該金属材の表面に付着したバリであってもよい。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように本発明によれば、金属付着物の付着部位に対して、酸素分子及び電子、又は、酸素負イオンの少なくとも何れか一方を供給することで、金属付着物の除去に用いる酸素ガスそのものの反応性を向上させて、金属付着物を更に効率的に除去することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】鉄の高温酸化メカニズムについて説明するための説明図である。
【図２】本発明に係る酸化反応促進メカニズムについて説明するための説明図である。
【図３Ａ】本発明に係る酸化反応促進メカニズムについて説明するための説明図である。
【図３Ｂ】本発明に係る酸化反応促進メカニズムについて説明するためのグラフ図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る金属付着物の除去方法における反応機構の一例について示した流れ図である。
【図５】同実施形態に係る金属付着物の除去装置の一例を模式的に説明するための説明図である。
【図６】同実施形態に係る金属付着物の除去装置の一例を模式的に説明するための説明図である。
【図７Ａ】同実施形態に係る金属付着物の除去装置の一例を模式的に説明するための説明図である。
【図７Ｂ】同実施形態に係る金属付着物の除去装置の一例を模式的に説明するための説明図である。
【図８】同実施形態に係る金属付着物の除去装置の一例を模式的に説明するための説明図である。
【図９Ａ】同実施形態に係る金属付着物の除去装置の一例を模式的に説明するための説明図である。
【図９Ｂ】同実施形態に係る金属付着物の除去装置の一例を模式的に説明するための説明図である。
【図１０】同実施形態に係る金属付着物の除去装置の一例を模式的に説明するための説明図である。
【図１１】同実施形態に係る金属付着物の除去装置の一例を模式的に説明するための説明図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る金属付着物の除去方法における反応機構の一例について示した流れ図である。
【図１３Ａ】同実施形態に係る金属付着物の除去装置の一例を模式的に説明するための説明図である。
【図１３Ｂ】同実施形態に係る金属付着物の除去装置の一例を模式的に説明するための説明図である。
【図１４】同実施形態に係る金属付着物の除去装置の一例を模式的に説明するための説明図である。
【図１５】実験例１の結果を示したグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２１】
（酸化反応促進メカニズムについて）
本発明の実施形態に係る金属付着物の除去方法及び金属付着物の除去装置について説明するに先立ち、本発明者が見出し、本発明の実施形態において着目する酸化反応促進メカニズムについて、図１〜図３Ｂを参照しながら具体的に説明する。
【００２２】
ガス溶削処理等のように、被溶削材である処理対象物から金属付着物を除去する場合、金属付着物は、いわゆる高温酸化により酸化されて処理対象物から取り除かれていき、最終的に金属付着物が処理対象物から除去されることとなる。ここで、高温酸化とは、高温の状態にある鉄などの金属が酸素等の酸化性の気体と接触することで進行する酸化反応である。このような金属付着物の除去処理（ガス溶削処理等）における反応機構は、金属材をガス切断する際の反応機構に極めて類似したものである。以下では、被溶削材である金属材の一例として鉄（Ｆｅ）に着目し、熱切断処理の一例であるガス切断の際に進行する鉄の高温酸化メカニズムについて簡単に説明する。図１は、鉄の高温酸化メカニズムについて説明するための説明図である。
【００２３】
鉄の高温酸化メカニズムは、図１に示したように、母材である鉄が存在する領域（金属領域）、外部環境として取り扱われる酸化性気体の存在する領域（気体領域）、及び、金属領域と気体領域との間に位置し、酸化反応によって生成される酸化皮膜が存在する領域という、３つの領域を考慮した３相モデルで説明することが可能である。
【００２４】
一般的な熱切断処理において、加熱された鉄（金属領域に存在する鉄）は、加熱による熱エネルギーによって、以下の反応式１のようにイオン化し、鉄イオン及び電子が生成される。
【００２５】
生成した鉄イオン及び電子は、図１に示したように、金属領域及び酸化皮膜領域を、酸化皮膜領域と気体領域との間に位置する界面に向かって拡散していくこととなる。
【００２６】
一方、気体領域に存在する酸素は、気体領域と酸化皮膜領域との間に位置する界面へと向かって拡散していき、この界面を通過して、酸化皮膜領域の中へと侵入していく。ここで、酸化皮膜中を拡散している電子と、酸素とが下記反応式２に示した反応を起こすことにより、酸化物イオンが生成されることとなる。
【００２７】
生成した酸化物イオンと、酸化皮膜領域中を拡散している鉄イオンとが、下記反応式３に示した反応を起こすことで、酸化鉄ＦｅＯ（ウスタイト）が生成され、酸化皮膜領域が拡大する（換言すれば、酸化皮膜が成長する）こととなる。
【００２８】
以上説明したような鉄の高温酸化メカニズムにおいて、外部の熱環境が高温である場合（より詳細には、鉄の燃焼温度に到達した場合）には、生成した酸化鉄が燃焼して、溶融することとなる。鉄の溶融物は、機器から噴出される酸素ガスを含むガス流によって吹き飛ばされて、切断溝が生成することとなる。
【００２９】
Ｆｅ  →  Ｆｅ２＋  ＋  ２ｅ−  ・・・（反応式１）
（１／２）Ｏ２  ＋  ２ｅ−  →  Ｏ２−  ・・・（反応式２）
Ｆｅ２＋  ＋  Ｏ２−  →  ＦｅＯ  ・・・（反応式３）
【００３０】
また、熱切断処理ではなく、鉄を高温酸化させて鉄の表面に酸化皮膜層を形成し、この酸化皮膜層に含まれる成分を分析した。その結果、酸化皮膜層の表面（外界である空気と接触している層）に近づくほど、生成される酸化鉄を構成する鉄の酸化数が高い状態にあり、酸化皮膜層の表面から母材側に向かって、Ｆｅ２Ｏ３（ヘマタイト、鉄の酸化数＋３）、Ｆｅ３Ｏ４（マグネタイト）、ＦｅＯ（ウスタイト、鉄の酸化数＋２）が分布していることが明らかになった。このような結果は、熱切断処理を含む鉄の高温酸化反応において、酸化皮膜層の表面ほど酸素や酸化物イオンの量が多いことを示しており、酸素や酸化物イオンの供給（すなわち、酸化皮膜層と外界との界面における酸素や酸化物イオンの拡散）が、酸化反応の律速になっていることを示唆している。
【００３１】
図２は、本発明に係る酸化反応促進メカニズムについて説明するための説明図である。本発明者は、以上説明したような知見をもとに鋭意検討を行った結果、図２に示したように、電子及び酸素、又は、Ｏ２−やＯ−のような酸素負イオンの少なくとも何れか一方を気体領域に更に供給することに想到した。気体領域に対し、電子や酸素負イオン等の高い反応性を有するものを供給することで、酸化皮膜領域−気体領域界面における酸素と電子との反応を更に生じさせたり、酸化物イオンＯ２−の量を増加させたりすることが可能となると考えられる。その結果、酸化反応の律速になっていると考えられる酸素や酸化物イオンの拡散度合いを増加させ、酸化皮膜領域−気体領域界面（換言すれば、酸化反応界面）における鉄の酸化反応を促進させることが可能となると考えられる。
【００３２】
本発明者は、上記のような知見について検証するために、図３Ａ及び図３Ｂに示したような実証実験を実施した。図３Ａは、本発明に係る酸化反応促進メカニズムについて説明するための説明図であり、図３Ｂは、本発明に係る酸化反応促進メカニズムについて説明するためのグラフ図である。
【００３３】
本発明者は、厚み１２ｍｍの極低炭素（Ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ  Ｆｒｅｅ：ＩＦ）鋼を利用して、図３Ａに示したような実証実験を行った。
すなわち、ＩＦ鋼の鋼板をガスバーナーで加熱するとともに、鋼板の裏側に設けた放射温度計を用いて、加熱位置の温度上昇の様子を測定した。また、電子銃（電子発生源）と酸素供給ノズルとを組み合わせた電子発生装置を作製し、鋼板のガスバーナーと同じ側に設置した。作製した電子発生装置は、真空に保たれた、電子を発生させる電子発生源と、この電子発生源から発生する電子線のみを大気中に取り出すことが可能な電子線透過膜と、を備えた電子銃を用いたものであり、電子銃先端のスリット前段部位に対して酸素ガスを供給するようになっている。この電子発生装置を用いることで、孔周囲を耐火材で覆われたスリットより、酸素負イオン、又は、酸素分子及び電子の少なくとも何れか一方が鋼板の加熱位置に向けて放出されることとなる。なお、かかる実験において、ガスバーナーの出力は一定とした。
【００３４】
図３Ｂは、得られた実験結果を示したグラフ図である。図３Ｂから明らかなように、ガスバーナー加熱のみの場合と比較して、加熱位置に対して酸素を供給した場合には、裏面温度がより早く上昇していることがわかる。また、加熱位置に対して酸素及び電子を供給した場合（酸素負イオン又は酸素分子及び電子の少なくとも何れか一方を供給した場合）には、ガスバーナー加熱のみの場合や酸素のみを供給した場合と比べて、格段に速く温度が上昇していることがわかる。
【００３５】
このように、電子及び酸素、又は、Ｏ２−やＯ−のような酸素負イオンの少なくとも何れか一方を加熱位置に供給することで、加熱位置で生じている詳細な反応機構は明らかではないものの、加熱位置における金属の昇温速度が格段に上昇することが明らかとなった。
【００３６】
本発明者は、以上のようにして得られた知見に基づき更なる検討を行った結果、以下で説明するような、本発明の実施形態に係る金属付着物の除去方法及び金属付着物の除去装置について想到した。
【００３７】
（第１の実施形態）
以下では、まず、図４〜図１１を参照しながら、本発明の第１の実施形態に係る金属付着物の除去方法及び金属付着物の除去装置について、詳細に説明する。
【００３８】
本実施形態に係る金属付着物の除去方法及び金属付着物の除去装置では、処理対象物として溶融金属を製造する工程で用いられる各種の処理装置に着目する。また、これら各種の処理対象物に付着する金属付着物としては、溶融金属を製造する工程で不可避的に発生する、各種の処理装置に付着する地金、又は、地金及びスラグを含む混合滓の少なくとも何れか一方に着目する。
【００３９】
なお、以下では、上記各種の処理装置の一例として、溶融金属を製造する工程で用いられる溶融金属処理炉や溶融金属保持容器に着目し、溶融金属として溶鉄を例に挙げながら説明を行うものとする。かかる場合には、溶融金属処理炉として、転炉や、真空脱ガス装置等の二次精錬炉等が該当することとなり、溶融金属保持容器として、タンディッシュ等が該当することとなる。なお、溶融金属の一例として溶鉄を例に挙げているが、本発明に係る金属付着物の除去方法及び金属付着物の除去装置が適用可能な金属材が溶鉄に限定されるわけではなく、アルミニウム、銅、チタン等といった鉄以外の溶融金属やこれらの合金についても、同様に適用することが可能であることは言うまでもない。
【００４０】
＜金属付着物の除去方法について＞
次に、図４を参照しながら、本発明の第１の実施形態に係る金属付着物の除去方法について、詳細に説明する。図４は、本実施形態に係る金属付着物の除去方法における反応機構の一例について示した流れ図である。
【００４１】
本実施形態に係る金属付着物の除去方法は、地金、又は、地金及びスラグを含む混合滓の少なくとも何れか一方を含む金属付着物を溶削することで、かかる金属付着物を処理装置から除去する方法である。本実施形態に係る金属付着物の除去方法では、上記のような処理装置に付着している金属付着物の付着部位に対して、（ｉ）Ｏ−，Ｏ２−、Ｏ２−等の酸素負イオン、又は、（ｉｉ）酸素分子Ｏ２及び電子ｅ−、の少なくとも何れか一方を供給する。
【００４２】
価数が−１である酸素の陰イオンであるＯ−や、スーパーオキシドとも呼ばれるＯ２−等の酸素負イオンは、その化学式からも明らかなように電子（ｅ−）を帯電しており、鉄イオンとイオン結合しやすい状態のイオン種である。また、酸素分子及び電子を共に供給することで、電子を帯電した酸素負イオンを形成させることができる。以下、本明細書では、Ｏ−，Ｏ２−等の酸素負イオンや、酸素分子及び電子を総称して、酸素負イオン類と称することとする。
【００４３】
本実施形態に係る金属付着物の除去方法では、上記のような酸素負イオン類が、溶融金属処理炉や溶融金属保持容器における金属付着物の付着部位に対して、直接供給されてもよいし、付着部位に供給される酸素ガスに対して混合された上で供給されてもよい。
【００４４】
続いて、本実施形態に係る金属付着物の除去方法における付着物除去メカニズムについて、図４を参照しながら説明する。
まず、処理対象物である溶融金属処理炉又は溶融金属保持容器等や、金属付着物そのものの保持している保持熱、又は、予熱炎等の外部からの加熱により、地金を少なくとも含む金属付着物が加熱される（ステップＳ１０１）。金属付着物が加熱され、燃焼温度に到達した状態で（ステップＳ１０３）、酸素ガスが金属付着物の付着部位に供給されると（ステップＳ１０５）、燃焼温度に到達している金属付着物（例えば、地金として鉄を含む金属付着物）が酸化発熱して燃焼する（ステップＳ１０７）。
【００４５】
ここで、本実施形態に係る金属付着物の除去方法では、上記のような酸素負イオン類が、金属付着物の付着部位に更に供給されている。これにより、付着部位における地金（鉄）と酸素との反応性が向上し、鉄の酸化反応が急激に進行することとなる。また、付着部位に対して反応性の高い酸素負イオン類が供給されることで、鉄とより多くの酸素とが反応し、通常はＦｅＯへと酸化されるＦｅが、Ｆｅ３Ｏ４やＦｅ２Ｏ３へと酸化されると考えられる。ここで、Ｆｅが、ＦｅＯ、Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３へと酸化される場合の反応熱は、下記の反応式４〜６に示した値であるため、付着部位に対して酸素負イオン類が供給されることで、ＦｅＯが生成する場合に比べてより多くの酸化発熱量が発生する。その結果、発生した熱エネルギーを利用して、更に効率良く被溶削材である金属付着物を加熱することが可能となる。また、酸素ガスで覆われた付着部位に対して電子を供給することで、電子に帯電した酸素ガス（すなわち、酸素負イオン）を更に形成させることも可能となる。
【００４６】
Ｆｅ＋（１／２）Ｏ２→ＦｅＯ＋６４ｋｃａｌ  ・・・（反応式４）
３Ｆｅ＋２Ｏ２→Ｆｅ３Ｏ４＋２６６．９ｋｃａｌ  ・・・（反応式５）
２Ｆｅ＋（３／２）Ｏ２→Ｆｅ２Ｏ３＋１９０．７ｋｃａｌ  ・・・（反応式６）
【００４７】
その後、被溶削材である金属付着物の燃焼により生じた燃焼熱により、酸化反応により生成された酸化鉄や地金である鉄を含む金属付着物が溶融し（ステップＳ１０９）、供給される酸素ガスにより、溶融酸化鉄及び溶融金属付着物が付着部位から除去される（ステップＳ１１１）。以後、上記ステップＳ１０３〜ステップＳ１１１の現象が繰り返し発生することで、被溶削材である金属付着物の除去処理が進行していくこととなる。
【００４８】
以上のようなメカニズムで金属付着物の除去処理が進行することにより、本実施形態に係る金属付着物の除去方法では、酸素ガスの単位量あたりの反応性を更に向上させて、金属付着物の除去効率の更なる向上を図ることが可能となる。
【００４９】
＜金属付着物の除去装置について＞
本実施形態に係る金属付着物の除去装置は、処理対象物に付着している金属付着物を溶削することで、当該金属付着物を処理対象物から除去する装置であり、電子、又は、酸素負イオンの少なくとも何れか一方を発生させる発生装置を備え、金属付着物の付着部位に対して、発生装置で発生した電子及び酸素分子、又は、酸素負イオンの少なくとも何れか一方を供給する。
【００５０】
ここで、電子、又は、酸素負イオンの少なくとも何れか一方を発生させる発生装置としては、真空に保たれた電子を発生させる電子発生源と、当該発生源から発生される電子線のみを大気中に取り出せる電子線透過膜とを備えた電子銃等を用い、これら電子銃等と酸素ガス供給装置を組み合わせた電子発生装置を利用することが可能である。また、これ以外の電子発生源として、例えば、コロナ放電式、電子放射式、放射性物質利用式、レナード式等の電子発生装置を利用してもよい。
【００５１】
以下では、図５〜図１１を参照しながら、本実施形態に係る金属付着物の除去装置について、例を挙げながら説明する。図５〜図１１は、本実施形態に係る金属付着物の除去装置の一例を模式的に説明するための説明図である。
【００５２】
［例１：転炉に付着した金属付着物の除去装置について］
まず、図５及び図６を参照しながら、処理対象物として、溶鋼を製造する際に用いられる溶融金属処理炉の一例である転炉を取り上げ、本実施形態に係る金属付着物の除去装置について、具体的に説明する。
【００５３】
転炉は、溶融金属（本例では、溶銑）の精錬に用いられる炉の一種であり、図５に模式的に示したように、鉄皮と、鉄皮の内面に設けられた、耐熱煉瓦等の耐火物と、を主に有しており、頂部に開口部（炉口部）が設けられている。高炉等で生成された溶銑は、炉口部から転炉の内部に装入され、炉口部から挿入されるブローランスや、炉底部に設けられた羽口（図示せず。）から供給される酸素ガスにより精錬される。転炉では、ブローランス等から供給される酸素をはじめとするガスにより溶銑が飛散し、転炉の内壁や炉口部に地金が付着してしまう。
【００５４】
そこで、本実施形態では、酸素ガス供給部材であるブローランスから、上記の酸素負イオン類を含む酸素ガスを金属付着物（地金）に供給する。
【００５５】
付着部位に供給される酸素ガスは、図６に示したように、ブローランスへ酸素ガスを供給するための酸素ガス供給ラインを経てブローランスへと供給される。酸素ガス供給ラインには、酸素ガス圧を制御するための減圧弁と、酸素ガスの流量を調整するための弁と、圧力計と、上記の酸素負イオン類を発生させる発生装置と、が配設されている。これにより、酸素供給ラインからブローランスへと供給される酸素ガスの中に、酸素負イオンや電子等が混合されることとなる。
【００５６】
炉口部近傍に付着している地金は極めて高い温度を保持しているため、ブローランスから酸素負イオン類を含む酸素ガスが供給されると、加熱を行うことなく上述の酸化反応促進メカニズムが進行することとなる。その結果、従来行われているような、高圧酸素ガスを吹き付けることによる地金の溶融除去処理に比べて、酸素ガスの反応性を更に向上させることが可能となり、更に効率的かつ短時間に地金を転炉の炉口部近傍から除去することが可能となる。
【００５７】
なお、酸素負イオン類を含む酸素ガスを付着部位に供給するために用いられるブローランスは特に限定されるものではなく、公知の単孔ランスや地金切り用の横吹きランスノズル等を利用することが可能である。
【００５８】
［例２：真空脱ガス装置に付着した金属付着物の除去装置について］
次に、図７Ａ、図７Ｂ及び図８を参照しながら、処理対象物として、溶鋼を製造する際に用いられる溶融金属処理炉の一例である二次精錬炉（より詳細には真空脱ガス装置）を取り上げ、本実施形態に係る金属付着物の除去装置について、具体的に説明する。
【００５９】
真空脱ガス装置等の二次精錬炉は、転炉等における一次精錬が終了した溶融金属に対して、更なる精錬処理を行う処理装置である。以下では、真空脱ガス装置を例に挙げて、説明を行うものとする。
【００６０】
真空脱ガス装置は、図７Ａに模式的に示したように、中空の真空脱ガス槽と、真空脱ガス槽の底部に設けられた真空脱ガス浸漬管と、真空脱ガス槽の側面に設けられた煙道と、煙道に連結された煙突と、を主に有する。また、真空脱ガス槽の頂部には、真空脱ガス槽の内壁に付着する金属付着物を溶融させる際に用いられるランスバーナーを挿入する挿入口が設けられている。
【００６１】
真空脱ガス装置を用いた溶鋼の二次精錬処理では、取鍋等に保持されている溶鋼を真空脱ガス浸漬管から真空脱ガス槽の内部に吸い上げ、真空となっている真空脱ガス槽において、脱炭、脱酸、脱硫、脱ガス、成分・温度調整、介在物分離等を目的とする処理が行われる。かかる真空脱ガス処理では、処理中に大量の溶鋼スプラッシュが発生して溶鋼が飛散するため、真空脱ガス槽の内壁には、図７Ａに示したように、大量の地金が付着する。
【００６２】
真空脱ガス槽の内壁に付着した金属付着物（すなわち、地金）を除去するために、頂部に設けられた挿入口からランスバーナーを挿入する。化石燃料由来のガス（例えば、プロパンガス）やコークス炉ガス等の可燃ガスと、助燃剤としての酸素ガスと、を供給し、ランスバーナーの先端に設けられた吐出ノズル（図示せず。）出口で燃焼させることによって、燃焼熱により金属付着物を溶融させて、主に真空脱ガス浸漬管から槽外へと排出する。また、可燃ガスが燃焼することにより発生する排ガスは、煙道を通り煙突から槽外へと排出する。
【００６３】
本実施形態では、例えば図７Ｂに模式的に示したように、ランスバーナーに、フレームを形成するための燃焼用ガス（すなわち、酸素ガス及び可燃ガス）を供給するための流路と、地金の付着部位に対して酸素負イオン類を供給するための流路と、をそれぞれ設けておく。このような酸素負イオン類を供給するための流路を別途設けることで、地金の付着部位に対して、より効率的に酸素負イオン類を供給することが可能となる。
【００６４】
本実施形態では、図８に示したように、酸素を供給するラインと、ＬＰＧ、プロパンガス、コークス炉ガス等の可燃ガスを供給するラインと、が設けられている。
【００６５】
酸素ガスは、供給ライン上に設けられた減圧弁により酸素ガス圧が制御された上で、フレーム形成に用いられる副孔用酸素供給ラインと、金属付着物の付着部位に酸素を供給する主孔用酸素供給ラインと、の２系統に分岐される。副孔用酸素供給ラインには、酸素ガス圧を更に制御するための減圧弁が設けられており、副孔用酸素供給ライン及び主孔用酸素供給ラインのそれぞれには、酸素ガスの流量を調整するための弁と、圧力計とが設置され、更に、副孔用酸素供給ライン及び主孔用酸素供給ラインのそれぞれには、酸素負イオン類を発生する発生装置が配設されている。これにより、それぞれの酸素供給ラインよりランスバーナーへと供給される酸素ガスの中に、酸素負イオンや電子等が混合されることとなる。
【００６６】
また、可燃ガスをランスバーナーに供給する供給ラインには、可燃ガスのガス圧を制御するための減圧弁と、可燃ガスの流量を調整するための弁と、圧力計とが設置されている。
【００６７】
このような機構を有するランスバーナーから金属付着物の付着部位に対して酸素負イオン類を含む酸素ガスが供給されると、上述の酸化反応促進メカニズムが進行することとなる。その結果、従来行われているような地金の溶融除去処理に比べて、酸素ガスの反応性を更に向上させることが可能となり、更に効率的かつ短時間に地金を真空脱ガス槽の内部から除去することが可能となる。
【００６８】
なお、図８に示した例では、副孔用酸素供給ライン及び主孔用酸素供給ラインの双方に、電子又は酸素負イオンを発生させる発生装置が配設される場合について図示しているが、発生装置は、副孔用酸素供給ライン又は主孔用酸素供給ラインの何れか一方にのみ配設されていてもよい。
【００６９】
［例３：タンディッシュに付着した金属付着物の除去装置について］
次に、図９Ａ、図９Ｂ及び図１０を参照しながら、処理対象物として、鋳片を製造する際に用いられる溶融金属保持容器の一例であるタンディッシュを取り上げ、本実施形態に係る金属付着物の除去装置について、具体的に説明する。
【００７０】
溶融金属保持容器の一例であるタンディッシュは、取鍋と鋳型との間に配設され、溶融金属を保持するとともに、保持している溶融金属を鋳型へと注入するための中間容器である。
【００７１】
図９Ａに模式的に示したように、タンディッシュの底部には、保持している溶融金属を鋳型へと注ぐための注入口が形成されており、タンディッシュの上部には、開口部を有するタンディッシュカバーが形成されており、この開口部から溶融金属がタンディッシュへと注がれる。また、タンディッシュの側面には、発生する地金・スラグ混合滓（以下、単に混合滓ともいう。）を容器外へと排出するための排滓口が形成されている。
【００７２】
タンディッシュに保持された溶融金属が鋳型へと注入された後に、溶融金属がタンディッシュの底部（特に、注入口の近傍）に残存することがある。残存した溶融金属や溶鋼鍋から注入されたスラグ等が凝固することで、注入口の近傍には地金・スラグ混合滓からなる金属付着物が生成する。
【００７３】
本実施形態では、このような混合滓をタンディッシュ内から除去するために、例えば図９Ａに示したようにタンディッシュを傾けた上で、金属付着物を溶削するための溶削バーナーを注入口上部に位置する開口部から挿入する。化石燃料由来のガス（例えば、プロパンガス）やコークス炉ガス等の可燃ガスと、助燃剤としての酸素ガスと、を供給し、溶削バーナーの先端に設けられた吐出ノズル（図示せず。）出口で燃焼させることによって、燃焼熱により金属付着物を溶融させて、排滓口から系外へと排出する。
【００７４】
本実施形態では、例えば図９Ｂに模式的に示したように、溶削バーナーに、フレームを形成するための燃焼用ガス（すなわち、酸素ガス及び可燃ガス）を供給するための流路と、混合滓の付着部位を溶削するための酸素ガスを供給するための流路と、をそれぞれ設けておく。これらの酸素ガス供給する流路に酸素負イオン類を供給するための発生装置を別途設けることで、混合滓の付着部位に対して、より効率的に酸素負イオン類を供給することが可能となる。
【００７５】
なお、図９Ｂにおいては、燃焼用ガスを、ノズル内部で酸素ガスと可燃ガスとを混合するプリミックスタイプとして図示しているが、ノズル外部で酸素ガスと可燃ガスとを混合するアウトミックスタイプとした方が、より好ましい。
【００７６】
本実施形態では、図１０に示したように、酸素を供給するラインと、ＬＰＧ、プロパンガス、コークス炉ガス等の可燃ガスを供給するラインと、が設けられている。
【００７７】
酸素ガスは、供給ライン上に設けられた減圧弁により酸素ガス圧が制御された上で、フレーム形成に用いられる燃焼用ガス供給ラインと、金属付着物の付着部位に対して酸素負イオン類を供給するための溶削酸素供給ラインと、の２系統に分岐される。燃焼用ガス供給ラインには、酸素ガス圧を更に制御するための減圧弁が設けられており、燃焼用ガス供給ライン及び溶削酸素供給ラインのそれぞれには、酸素ガスの流量を調整するための弁と、圧力計とが設置されている。更に、燃焼用ガス供給ライン及び溶削酸素供給ラインのそれぞれには、上記の発生装置が配設されている。これにより、燃焼用ガス供給ライン及び酸素負イオン類供給ラインにより溶削バーナーへと供給される酸素ガスの中に、酸素負イオンや電子等が混合されることとなる。
【００７８】
また、可燃ガスをランスバーナーに供給する供給ラインには、可燃ガスのガス圧を制御するための減圧弁と、可燃ガスの流量を調整するための弁と、圧力計とが設置されている。
【００７９】
このような機構を有する溶削バーナーから金属付着物である混合滓の付着部位に対して酸素負イオン類を含む酸素ガスが供給されると、上述の酸化反応促進メカニズムが進行することとなる。その結果、従来行われているような金属付着物の溶融除去処理に比べて、酸素ガスの反応性を更に向上させることが可能となり、更に効率的かつ短時間に金属付着物をタンディッシュの内部から除去することが可能となる。また、本実施形態では、酸素ガスの反応性を更に向上させることで金属付着物の除去効率を向上させるものであり、従来のように、混合滓の融点を下げるためのスラックス等を添加しなくともよい。
【００８０】
なお、図１０に示した例では、燃焼用ガス供給ライン及び酸素負イオン類供給ラインの双方に、電子又は酸素負イオンを発生させる発生装置が配設される場合について図示しているが、発生装置は、燃焼用ガス供給ライン又は酸素負イオン類供給ラインの何れか一方にのみ配設されていてもよい。また、金属付着物である混合滓が上記酸化反応促進メカニズムの進行に十分な熱量を保持している場合には、フレームを形成させずに、酸素負イオン類を含む酸素ガスのみを供給するようにしてもよい。
【００８１】
このような本実施形態に係る金属付着物の除去装置により反応性の高い酸素ガスを利用することで、鋳造終了後のタンディッシュ内に残存した混合滓と、タンディッシュ内に設けられた耐火物コーティングとを、混合滓下に存在する地金までを含め、容易かつ短時間に除去することが可能となる。
【００８２】
［変形例］
以上説明した本実施形態に係る金属付着物の除去装置では、金属付着物に噴射する酸素ガスの供給ライン上に、上記の発生装置を設置する場合について説明を行った。しかしながら、発生装置を酸素ガスの供給ライン上に設けずに、上記の酸化反応促進メカニズムを実現することも可能である。
【００８３】
すなわち、例えば図１１に模式的に示したように、酸素ガス供給部材とは別個に、金属付着物の近傍に１又は複数の発生装置を設置し、電子、又は、酸素負イオンの少なくとも何れか一方を発生させてもよい。この場合、別途設けられた酸素ガス供給部材から供給される酸素と、発生装置にて発生した酸素負イオン類とが、それぞれ個別に金属付着物へ供給されることとなる。
【００８４】
なお、図１１に示した例では、処理対象物として転炉に着目した場合を図示しているが、二次精錬炉やタンディッシュ等の他の処理対象物に対しても、同様に適用することが可能である。
【００８５】
以上、図４〜図１１を参照しながら、本発明の第１の実施形態に係る金属付着物の除去方法及び金属付着物の除去装置について、詳細に説明した。
【００８６】
なお、以上説明したような金属付着物の除去方法及び金属付着物の除去装置において、処理対象物である溶融金属処理炉や溶融金属保持容器は、電気的に絶縁とならないように、電気的に接地されていることが好ましい。処理対象物が電気的に接地されていない場合には、金属付着物に向かって供給される負の電荷を帯びた酸素負イオン類によって処理対象物が負に帯電し、供給される酸素負イオン類と金属付着物とが電気的に反発するようになってしまう。
【００８７】
更に、酸素ガスと可燃ガスとを併用する場合、酸素ガスと可燃ガスとの混合方式は、いわゆるプリミックス（火口混合）タイプではなく、アウトミックスタイプとすることがより好ましい。アウトミックスタイプとすることにより、酸素ガスや可燃ガスへの逆火によるフレーム消失をより抑制し、より安定して金属付着物を除去することが可能となる。
【００８８】
（第２の実施形態）
次に、図１２〜図１４を参照しながら、本発明の第２の実施形態に係る金属付着物の除去方法及び金属付着物の除去装置について、詳細に説明する。
【００８９】
本実施形態に係る金属付着物の除去方法及び金属付着物の除去装置では、処理対象物として、製造された金属材そのものに着目する。また、この金属材に付着する金属付着物としては、金属材の製造（例えば、鋼片の切断処理等）に伴って不可避的に発生する、鋼片の表面に付着したバリ（溶削屑）に着目する。
【００９０】
なお、以下では、被溶削材である金属材の一例として、鉄を含む鋼片を例に挙げて説明を行うが、本発明に係る金属付着物の除去方法及び金属付着物の除去装置が適用可能な金属材が鉄を含む金属材に限定されるわけではなく、アルミニウム、銅、チタン等といった鉄以外の金属材やこれらの合金についても、同様に適用することが可能であることは言うまでもない。
【００９１】
＜金属付着物の除去方法について＞
次に、図１２を参照しながら、本発明の第２の実施形態に係る金属付着物の除去方法について、詳細に説明する。図１２は、本実施形態に係る金属付着物の除去方法における反応機構の一例について示した流れ図である。
【００９２】
本実施形態に係る金属付着物の除去方法は、地金、又は、地金及びスケールの少なくとも何れか一方を含む金属付着物であるバリを溶削することで、かかる金属付着物を金属材そのものから除去する方法である。本実施形態に係る金属付着物の除去方法では、上記のような処理装置に付着している金属付着物の付着部位に対して、第１の実施形態で説明した酸素負イオン類を供給する。
【００９３】
本実施形態に係る金属付着物の除去方法では、上記酸素負イオン類が、金属材における金属付着物の付着部位に対して、直接供給されてもよいし、付着部位に供給される酸素ガスに対して混合された上で供給されてもよい。
【００９４】
続いて、本実施形態に係る金属付着物の除去方法における付着物除去メカニズムについて、図１２を参照しながら説明する。
まず、溶削ユニットによって生成される予熱炎等といった外部からの加熱により、金属材に付着した金属付着物であるバリが加熱される（ステップＳ１５１）。金属付着物であるバリが加熱され、燃焼温度に到達した状態で（ステップＳ１５３）、酸素ガスが金属付着物の付着部位に供給されると（ステップＳ１５５）、燃焼温度に到達している金属付着物（すなわち、金属材に付着しているバリ）が酸化発熱して燃焼する（ステップＳ１５７）。
【００９５】
ここで、本実施形態に係る金属付着物の除去方法では、上記のような酸素負イオン類が、金属付着物の付着部位に更に供給されている。これにより、付着部位における地金（鉄）と酸素との反応性が向上し、鉄の酸化反応が急激に進行することとなる。また、付着部位に対して反応性の高い酸素負イオン類が供給されることで、鉄とより多くの酸素とが反応し、通常はＦｅＯへと酸化されるＦｅが、Ｆｅ３Ｏ４やＦｅ２Ｏ３へと酸化されると考えられる。これにより、先だって説明したように、ＦｅＯが生成する場合に比べてより多くの酸化発熱量が発生する。その結果、発生した熱エネルギーを利用して、更に効率良く被溶削材である金属付着物を加熱することが可能となる。また、酸素ガスで覆われた付着部位に対して電子を供給することで、電子に帯電した酸素ガス（すなわち、酸素負イオン）を更に形成させることも可能となる。
【００９６】
その後、被溶削材である金属付着物の燃焼により生じた燃焼熱により、酸化反応により生成された酸化鉄や地金である鉄を含む金属付着物が溶融し（ステップＳ１５９）、供給される酸素ガスにより、溶融酸化鉄及び溶融金属付着物が付着部位から除去される（ステップＳ１６１）。以後、上記ステップＳ１５３〜ステップＳ１６１の現象が繰り返し発生することで、被溶削材である金属付着物の除去処理が進行していくこととなる。
【００９７】
以上のようなメカニズムで金属付着物の除去処理が進行することにより、本実施形態に係る金属付着物の除去方法では、酸素ガスの単位量あたりの反応性を更に向上させて、金属付着物の除去効率の更なる向上を図ることが可能となる。
【００９８】
＜金属付着物の除去装置について＞
本実施形態に係る金属付着物の除去装置は、処理対象物に付着している金属付着物を溶削することで、当該金属付着物を処理対象物から除去する装置であり、電子、又は、酸素負イオンの少なくとも何れか一方を発生させる発生装置を備え、金属付着物の付着部位に対して、発生装置で発生した電子及び酸素分子、又は、酸素負イオンの少なくとも何れか一方を供給する。
【００９９】
ここで、電子、又は、酸素負イオンの少なくとも何れか一方を発生させる発生装置としては、第１の実施形態で示したものと同様のものを利用することが可能である。
【０１００】
以下では、図１３Ａ〜図１４を参照しながら、本実施形態に係る金属付着物の除去装置について、例を挙げながら説明する。図１３Ａ〜図１４は、本実施形態に係る金属付着物の除去装置の一例を模式的に説明するための説明図である。
【０１０１】
本実施形態に係る金属付着物の除去装置では、図１３Ａに模式的に示したように、酸素ガス及び可燃ガスを利用した火口（図示せず。）の設けられた溶削ユニット等を利用して、処理対象物である金属材（鋳片）に付着している金属付着物であるバリを除去する。
【０１０２】
本実施形態では、酸素を供給するための流路と、可燃ガスを供給するための流路と、が設けられた溶削ユニットの火口を介して、金属付着物の付着部位に対して、酸素ガス及び予熱ガスが供給される。
【０１０３】
この火口は、例えば図１３Ｂに模式的に示したように、溶削ユニットの火口に、予熱炎を形成するための燃焼用ガス（すなわち、酸素ガス及び可燃ガス）を供給するための流路と、バリの付着部位に対して酸素負イオン類を供給するための流路と、をそれぞれ設けておく。このような酸素負イオン類を供給するための流路を別途設けることで、バリの付着部位に対して、より効率的に酸素負イオン類を供給することが可能となる。
【０１０４】
本実施形態では、図１４に示したように、酸素を供給するラインと、ＬＰＧ、プロパンガス、コークス炉ガス等の可燃ガスを供給するラインと、が設けられている。
【０１０５】
酸素ガスは、供給ライン上に設けられた減圧弁により酸素ガス圧が制御された上で、燃焼温度に到達した部位に酸素を供給する溶削酸素供給ラインと、予熱炎の生成に利用される予熱酸素ラインと、の２系統に分岐される。予熱酸素供給ラインには、酸素ガス圧を更に制御するための減圧弁が設けられており、溶削酸素供給ライン及び予熱酸素供給ラインのそれぞれには、酸素ガスの流量を調整するための弁と、圧力計とが設置されている。更に、溶削酸素供給ライン及び予熱酸素供給ラインのそれぞれには、上記の発生装置が配設されている。これにより、溶削酸素供給ライン及び予熱酸素供給ラインにより火口へと供給される酸素ガスの中に、酸素負イオンや電子等が混合されることとなる。
【０１０６】
また、可燃ガスを火口に供給する予熱ガス供給ラインには、可燃ガスのガス圧を制御するための減圧弁と、可燃ガスの流量を調整するための弁と、圧力計とが設置されている。
【０１０７】
予熱ガス供給ラインから供給された可燃ガスと、予熱酸素供給ラインから供給される酸素負イオン類を含む酸素ガスとが燃焼することで予熱炎が発生し、発生した予熱炎は、地金を少なくとも含むバリを加熱する。燃焼温度に到達した部分に対して溶削酸素供給ラインから酸素負イオン類を含む酸素ガスが供給されることで、金属付着物であるバリが溶融するとともに、溶融したバリが供給される溶削酸素ガスにより除去される。ここで、溶削酸素供給ライン及び予熱酸素供給ラインの双方から供給される酸素ガスには、酸素負イオン類が混合されているため、鉄と酸素ガスとの反応性を更に向上させて、金属付着物の除去速度を上昇させることができる。
【０１０８】
ここで、以上説明した本実施形態に係る金属付着物の除去装置では、金属付着物に噴射する酸素ガスの供給ライン上に、上記の発生装置を設置する場合について説明を行った。しかしながら、発生装置を酸素ガスの供給ライン上に設けずに、上記の酸化反応促進メカニズムを実現することも可能である。
【０１０９】
すなわち、火口を有する溶削ユニット等の酸素ガス供給部材とは別個に、金属付着物の近傍に１又は複数の発生装置を設置し、電子、又は、酸素負イオンの少なくとも何れか一方を発生させてもよい。この場合、別途設けられた酸素ガス供給部材から供給される酸素と、発生装置にて発生した酸素負イオン類とが、それぞれ個別に金属付着物へ供給されることとなる。
【０１１０】
なお、以上説明したような金属付着物の除去方法及び金属付着物の除去装置において、処理対象物である金属材は、電気的に絶縁とならないように、電気的に接地されていることが好ましい。処理対象物が電気的に接地されていない場合には、金属付着物に向かって供給される負の電荷を帯びた酸素負イオン類によって処理対象物が負に帯電し、供給される酸素負イオン類と金属付着物とが電気的に反発するようになってしまう。
【０１１１】
更に、酸素ガスと可燃ガスとを併用する場合、酸素ガスと可燃ガスとの混合方式は、いわゆるプリミックス（火口混合）タイプではなく、アウトミックスタイプとすることがより好ましい。アウトミックスタイプとすることにより、酸素ガスや可燃ガスへの逆火によるフレーム消失をより抑制し、より安定して金属付着物を除去することが可能となる。
【０１１２】
以上、図１２〜図１４を参照しながら、本発明の第２の実施形態に係る金属付着物の除去方法及び金属付着物の除去装置について説明した。
【０１１３】
以上説明したように、本発明の実施形態に係る金属付着物の除去方法及び金属付着物の除去装置では、酸素負イオン類を金属付着物の付着部位に供給して金属と酸素との反応性を更に向上させることで、金属付着物の除去性能を更に向上させることができる。
【実施例】
【０１１４】
以下では、実施例及び比較例を示しながら、本発明の実施形態に係る金属付着物の除去方法及び金属付着物の除去装置について、具体的に説明する。なお、以下に示す実施例は、本発明の実施形態に係る金属付着物の除去方法及び金属付着物の除去装置のあくまでも一例であって、本発明の実施形態に係る金属付着物の除去方法及び金属付着物の除去装置が、下記に示す実施例に限定されるわけではない。
【０１１５】
（実験例１）
以下で説明する実験例１では、処理対象物として、転炉、二次精錬炉（真空脱ガス装置）、タンディッシュに着目し、実際の操業における各処理対象物に付着していた金属付着物を除去する際の速度（金属付着物の除去速度）を複数回測定した。
【０１１６】
なお、金属付着物の除去速度（以下、単に除去速度ともいう。）は、溶融させることで除去した金属付着物の量（単位：トン）を測定するとともに、金属付着物を除去するのに要した時間（単位：分）を測定しておき、除去した金属付着物の量を除去に要した時間で除することで算出した。すなわち、本実験例における除去速度の単位は、（トン／分）である。ここで、除去した金属付着物の量については、例えば転炉であれば、溶融した残鋼滓（除去した金属付着物）を滓ポットに排滓し、その重量をクレーンスケールで測定した。二次精錬炉やタンディッシュについても同様に、除去した金属付着物を集めその重量を測定した。
【０１１７】
＜実施例１＞
［転炉に付着した金属付着物の除去条件］
図５及び図６に示した装置を利用して、転炉の炉口部近傍に付着した金属付着物の除去を行った。酸素ガスの供給流量（体積流量）は、８０００〜１００００Ｎｍ３／ｈｒとした。なお、転炉に付着していた金属付着物（地金）には、付着物全体の質量に対して０〜１０質量％のスラグが含まれていた。
【０１１８】
［二次精錬炉に付着した金属付着物の除去条件］
図７Ａ〜図８に示した装置を利用して、真空脱ガス装置の内部に付着した金属付着物の除去を行った。可燃ガスとして、コークス炉ガスを利用した。コークス炉ガスの供給流量（体積流量）を２００〜８００Ｎｍ３／ｈｒとし、酸素ガスの供給流量（体積流量）を２２０〜８８０Ｎｍ３／ｈｒとしたうえで、これらのガスを混合し、金属付着物に供給した。なお、真空脱ガス装置に付着していた金属付着物（地金）には、付着物全体の質量に対して１０〜５０質量％のスラグが含まれていた。
【０１１９】
［タンディッシュに付着した金属付着物の除去条件］
図９Ａ〜図１０に示した装置を利用して、タンディッシュの内部に付着した金属付着物の除去を行った。可燃ガスとして、プロパンガスを利用した。プロパンガスの供給流量（体積流量）を１５〜５０Ｎｍ３／ｈｒとし、酸素ガスの供給流量（体積流量）を７５〜３００Ｎｍ３／ｈｒとしたうえで、これらのガスを混合し、金属付着物に供給した。なお、タンディッシュに付着していた金属付着物（地金）には、付着物全体の質量に対して５０〜７０質量％のスラグが含まれていた。
【０１２０】
ここで、それぞれの供給ラインに設置した発生装置としては、図３Ａに示した電子発生装置を利用した。
【０１２１】
また、設置した電子発生装置から発生する酸素負イオン類の量は、ＪＩＳ  Ｂ９９２９（２００６）「空気中のイオン密度測定方法」に記載されている方法に則して簡易の平板式イオン測定機で測定し、２５０万個／ｃｃ以上であることを別途確認した。
【０１２２】
なお、上記の除去処理においては、それぞれの処理対象物を電気的に接地して除去速度の測定を行った。
【０１２３】
＜比較例＞
発生装置を利用しない以外は、上記実施例１と同様にして、転炉、二次精錬炉、タンディッシュに付着した金属付着物の除去速度を測定した。
【０１２４】
＜結果＞
転炉、二次精錬炉、タンディッシュにおける比較例の除去速度をそれぞれ１．０とし、実施例１で測定した除去速度を比較例の除去速度で除することで、除去速度比を算出した。この除去速度比は、金属付着物の除去速度がどれだけ向上したかを示す指標であり、値が大きいほど除去速度が速くなったことを示している。
【０１２５】
得られた結果を、図１５に示す。図１５は、実験例１の結果を示したグラフ図である。なお、転炉、二次精錬炉、タンディッシュ等に付着した金属付着物の量は、操業によってばらつきが存在しているため、図１５では、算出した除去速度比の値を○で示すとともに、そのばらつき度合いを併せて示している。
【０１２６】
図１５から明らかなように、転炉、二次精錬炉、タンディッシュにおける本発明例（実施例１）の除去速度比の値は、１．０超過の値を示している。この結果が示すように、本発明の実施形態に係る金属付着物の除去方法及び金属付着物の除去装置を利用することで、金属付着物の除去速度が高速化し、金属付着物を更に効率的に除去することが可能となっている。
【０１２７】
また、それぞれの測定結果について、本発明例の除去速度比のばらつき幅は、従来法による除去速度比のばらつき幅よりも小さくなっていることがわかる。この結果から、本発明の実施形態に係る金属付着物の除去方法及び金属付着物の除去装置を利用することで、金属付着物をより安定的に除去することが可能となったことがわかる。
【０１２８】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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