(57)【要約】【課題】鉄スクラップの冷鉄源を大量に使用した場合でも溶解鉄を経済的に製造する。【解決手段】トーピードカー２内に、鉄スクラップを冷鉄源６として投入し、次いで、トーピードカーの内部の予熱を行い、予熱が完了した後に、トーピードカー内に高炉１０から出た溶銑１２を受銑することでトーピードカー内の冷鉄源を溶解して溶解鉄を製造する、一部冷鉄源を用いた溶解鉄の製造方法において、トーピードカー内で発生している排ガスの熱を蓄熱部で回収し、空気をその蓄熱部を通して供給する一連の動作を繰り返して交番燃焼動作を行うことができる蓄熱式バーナ８を使用してトーピードカーの内部を予熱する。【選択図】        図１
2005076065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トーピードカー内に冷鉄源を投入し、高炉から出た溶銑を受銑する前に、前記トーピードカー内部を予熱するトーピードカー内部の予熱方法において、
前記トーピードカー内で発生している排ガスの熱を蓄熱部で回収し、空気を当該蓄熱部を通して供給する一連の動作を繰り返して交番燃焼動作を行うことができる蓄熱式バーナを使用して前記トーピードカー内部を予熱することを特徴とするトーピードカー内部の予熱方法。
【請求項２】
トーピードカー内に冷鉄源を投入し、高炉から出た溶銑を受銑する前に、前記トーピードカー内部を予熱するトーピードカー内部の予熱方法において、
可燃物質を、前記冷鉄源とともに前記トーピードカー内に投入し、前記トーピードカー内で発生している排ガスの熱を蓄熱部で回収し、空気を当該蓄熱部を通して供給する一連の動作を繰り返して交番燃焼動作を行うことができる蓄熱式バーナを使用して前記トーピードカー内部を予熱することを特徴とするトーピードカー内部の予熱方法。
【請求項３】
トーピードカー内に冷鉄源を投入し、高炉から出た溶銑を受銑する前に、前記トーピードカー内部を予熱するトーピードカー内部の予熱方法において、
可燃物質を、前記冷鉄源とともに前記トーピードカー内に投入し、前記トーピードカー内で発生している排ガスの熱を蓄熱部で回収し、空気を当該蓄熱部に通して供給する一連の動作を繰り返して交番燃焼動作を行うことができる蓄熱式バーナを使用して前記トーピードカー内部を予熱するとともに、前記可燃物質が着火したときに、前記蓄熱式バーナへの燃料供給を停止し、空気を前記蓄熱部を通して供給して前記トーピードカー内部を予熱することを特徴とするトーピードカー内部の予熱方法。
【請求項４】
請求項１記載のトーピードカー内部の予熱方法に使用するトーピードカー内部の予熱システムであって、
前記トーピードカーの軌道の上方に、当該トーピードカー内に前記冷鉄源を投入する冷鉄源投入装置と、前記トーピードカー内部を予熱する前記蓄熱式バーナを配置したことを特徴とするトーピードカー内部の予熱システム。
【請求項５】
請求項２又は３の何れかに記載のトーピードカー内部の予熱方法に使用するトーピードカー内部の予熱システムであって、
前記トーピードカーの軌道の上方に、当該トーピードカー内に前記冷鉄源を投入する冷鉄源投入装置と、前記トーピードカー内に前記可燃物質を投入する可燃物質投入装置と、前記トーピードカー内部を予熱する前記蓄熱式バーナを配置したことを特徴とするトーピードカー内部の予熱システム。
【請求項６】
トーピードカー内に鉄スクラップを冷鉄源として投入し、前記トーピードカー内部を予熱した後、前記トーピードカー内に高炉から溶銑を受銑することで前記トーピードカー内の前記冷鉄源を溶解して溶解鉄を製造するようにした溶解鉄の製造方法において、
前記トーピードカー内部を予熱する方法として、前記請求項１乃至３の何れかに記載のトーピードカー内部の予熱方法を用いたことを特徴とする溶解鉄の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近年ニーズが高まっている鉄スクラップ等のリサイクルが可能な溶解鉄の製造方法に関し、中でも、冷鉄源をトーピードカー内に投入し、予熱してから高炉から出た溶銑を受銑することで冷鉄源を溶解させる一部冷鉄源を用いた溶解鉄の製造方法、並びにそのためのトーピードカー内部の予熱方法および予熱システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、鉄スクラップの発生量は膨大にのぼり、この鉄スクラップをリサイクルする技術が、省資源や環境保全の面から注目されている。
銑鉄の製造工程において鉄スクラップを利用する技術として、例えば、冷鉄源としての鉄スクラップを、高炉から出た溶銑を搬送するトーピードカー内に受銑前に投入しておき、トーピードカー内に高炉から出た溶銑を受銑することで、トーピードカー内の鉄スクラップを溶解させる方法がある（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開平０５‐２３９５２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、前記特許文献１の方法は、大量の鉄スクラップをトーピードカー内に投入すると、受銑した溶銑の熱が大量に奪われてしまい、溶銑の温度が低下するため固化しやすくなり、溶銑を一時貯留しておく本来の機能が著しく損なわれる不利がある。
そこで、トーピードカー内の溶銑の温度が低下しないように、投入した大量の鉄スクラップを溶銑の温度近く１０００〜１４００℃内外まで予熱しておく方法が考えられる。しかし、大量の鉄スクラップの予熱のためには大量の熱エネルギが必要となり、エネルギコスト（予熱燃料費）の面で不利となる。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、第１の目的は、トーピードカー内に大量の冷鉄源、例えば最終的に溶銑と溶解後冷鉄源の混合した溶解鉄の１０％以上を投入しても、予熱燃料費の低減を図りながら高炉から受銑する溶銑の温度近くまでトーピードカー内部及び冷鉄源を予熱することができるトーピードカー内部の予熱方法及びトーピードカー内部の予熱システムを提供することにある。また、第２の目的は、鉄スクラップ等の冷鉄源から溶解鉄を経済的に製造することができる冷鉄源を用いた溶解鉄の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る請求項１記載の発明は、トーピードカー内に冷鉄源を投入し、高炉から出た溶銑を受銑する前に、前記トーピードカー内部を予熱するトーピードカー内部の予熱方法において、前記トーピードカー内で発生している排ガスの熱を蓄熱部で回収し、空気を当該蓄熱部を通して供給する一連の動作を繰り返して交番燃焼動作を行うことができる蓄熱式バーナを使用して前記トーピードカー内部を予熱することを特徴とする方法である。ここで、前記冷鉄源とは、鉄あるいは鉄鋼のスクラップ、粒銑、粒鉄あるいは型銑等を称している。
【０００６】
また、請求項２記載の発明は、トーピードカー内に冷鉄源を投入し、高炉から出た溶銑を受銑する前に、前記トーピードカー内部を予熱するトーピードカー内部の予熱方法において、可燃物質を、前記冷鉄源とともに前記トーピードカーに投入し、前記トーピードカー内で発生している排ガスの熱を蓄熱部で回収し、空気を当該蓄熱部を通して供給する一連の動作を繰り返して交番燃焼動作を行うことができる蓄熱式バーナを使用して前記トーピードカー内部を予熱することを特徴とする方法である。ここで、可燃物質とは、コークス粉、石炭、廃棄プラスチック等の着火しやすい材料を称している。
【０００７】
また、請求項３記載の発明は、トーピードカー内に冷鉄源を投入し、高炉から出た溶銑を受銑する前に、前記トーピードカー内部を予熱するトーピードカー内部の予熱方法において、可燃物質を、前記冷鉄源とともに前記トーピードカー内に投入し、前記トーピードカー内で発生している排ガスの熱を蓄熱部で回収し、空気を当該蓄熱部に通して供給する一連の動作を繰り返して交番燃焼動作を行うことができる蓄熱式バーナを使用して前記トーピードカー内部を予熱するとともに、前記可燃物質が着火したときに、前記蓄熱式バーナへの燃料供給を停止し、空気を前記蓄熱部を通して供給して前記トーピードカー内部を予熱することを特徴とする方法である。
【０００８】
また、請求項４記載の発明は、請求項１記載のトーピードカー内部の予熱方法に使用するトーピードカー内部の予熱システムであって、前記トーピードカーの軌道の上方に、当該トーピードカー内部に前記冷鉄源を投入する冷鉄源投入装置と、前記トーピードカー内部を予熱する前記蓄熱式バーナを配置したことを特徴とするシステムである。
また、請求項５記載の発明は、請求項２又は３の何れかに記載のトーピードカー内部の予熱方法に使用するトーピードカー内部の予熱システムであって、前記トーピードカーの軌道の上方に、当該トーピードカー内に前記冷鉄源を投入する冷鉄源投入装置と、前記トーピードカー内部に前記可燃物質を投入する可燃物質投入装置と、前記トーピードカー内部を予熱する前記蓄熱式バーナを配置したことを特徴とするシステムである。
【０００９】
さらに、請求項６記載の発明は、トーピードカー内に鉄スクラップを冷鉄源として投入し、前記トーピードカー内部を予熱した後、前記トーピードカー内に高炉から溶銑を受銑することで前記トーピードカー内の前記冷鉄源を溶解して溶解鉄を製造するようにした溶解鉄の製造方法において、前記トーピードカー内部を予熱する方法として、前記請求項１乃至３の何れかに記載のトーピードカー内部の予熱方法を用いたことを特徴とする溶解鉄の製造方法である。
ここで、溶解鉄とは、高炉から受銑した溶銑に冷鉄源が溶解して生成された溶解鉄が混合したもののことを称している。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の請求項１乃至３の何れかに記載のトーピードカー内部の予熱方法によると、トーピードカー内に大量の冷鉄源を投入しても、高炉から受銑する溶銑の温度近くまでトーピードカー内部及び冷鉄源を予熱することができるとともに、予熱燃料費の低減を図ることができる。
また、本発明の請求項４又は５に記載のトーピードカー内部の予熱システムによると、上記効果を奏することができるとともに、トーピードカー内部及び冷鉄源の予熱を効率よく行うことができる。
さらに、本発明の請求項６記載の溶解鉄の製造方法によると、上記効果を奏することができるとともに、鉄スクラップ等の冷鉄源を大量に使用して溶解鉄を経済的に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係る一部冷鉄源を用いた溶解鉄の製造方法の実施の形態について、図面を参照しつつ以下に説明する。
（第１の実施の形態）
図１、図２は、本発明の第１の実施の形態に係る一部冷鉄源を用いた溶解鉄の製造方法について、それぞれその流れ、それに蓄熱式バーナ８を含むシステムの構成を示したものである。この実施の形態では、排滓した後（スラグを排出した後）のトーピードカー２内に冷鉄源投入装置４から冷鉄源６を投入し、次いで蓄熱式バーナ８を使用してトーピードカー２内の冷鉄源６を予熱し、予熱が完了した後、高炉１０から出た溶銑１２をトーピードカー２内に受銑することで溶解鉄１４を製造するようにしている。ここで、前記冷鉄源６とは、具体的には鉄あるいは鉄鋼のスクラップ、粒銑、粒鉄あるいは型銑等である。また、溶解鉄１４とは、高炉１０から受銑した溶銑１２に冷鉄源６が溶解して生成された溶解鉄の混合したもののことである。
【００１２】
トーピードカー２は軌道１６上を走行し、排滓場所（図示しない図１の左側）、冷鉄源投入装置４を設置した位置、蓄熱式バーナ８を設置した位置、溶銑１２の受銑口１０ａ及び転炉（図示しない図１の右側）に移動して停止できる。
冷鉄源投入装置４は昇降機構を備えており、軌道１６上を走行してきたトーピードカー２が停止すると下降動作を行い、トーピードカー２の上部に設けた開口部２ａからトーピードカー２内に冷鉄源６を投入する。
【００１３】
また、蓄熱式バーナ８も昇降機構を備えており、軌道１６上を走行してきたトーピードカー２が停止すると下降動作を行い、トーピードカー２に投入した冷鉄源６をトーピードカー２の内部とともに予熱する。トーピードカー２の内部には、耐火物が内壁として敷設されているほか、トーピードカー２内には、残存するスラグもわずかにある。トーピードカー２内の雰囲気も冷鉄源６の予熱に寄与する。
【００１４】
蓄熱式バーナ８を具体的に説明すると、一対のバーナ兼排気管２０ａ，２０ｂと、これらバーナ兼排気管２０ａ，２０ｂにそれぞれ連通している一対の蓄熱部２２ａ，２２ｂと、一対のバーナ兼排気管２０ａ、２０ｂにそれぞれ設けたパイロットバーナ付きガスノズル２４ａ、２４ｂとを備えており、蓄熱式バーナ８にはさらに、一対の蓄熱部２２ａ，２２ｂに空気を送る空気送風機２８と、排ガスを大気中に放出するための排ガス吸引機３０とが配管を通じて接続され、配管途中には、ガスノズル２４ａ，２４ｂに接続している燃料供給切替弁２６と、排ガス吸引機３０に接続している燃焼・排気切換弁３２、ならびに燃料供給切替弁２６、燃焼・排気切換弁３２、空気送風機２８及び排ガス吸引機３０の遠隔操作を行う制御装置３４とが接続されている。ここで、制御装置３４には、トーピードカー２内の温度を検知している温度検知手段（図示せず）から温度情報が随時入力されているものとする。また、排ガス吸引機３０は、吸引した排ガスを大気に放出する煙突３６に配管を通じて接続している。また、蓄熱部２２ａ，２２ｂには、アルミナ、コージライト等を材料としたハニカム状、球状等の蓄熱体Ｓが充填されている。
【００１５】
次に、トーピードカー２内に冷鉄源６を投入してから溶解鉄１４が製造されるまでの流れついて、図１及び図２を参照しながら説明する。
先ず、排滓場所から走行してきたトーピードカー２を、冷鉄源投入装置４の下方で停止させる。そして、トーピードカー２の開口部２ａ近くまで下降した冷鉄源投入装置４は、開口部２ａから冷鉄源６を投入する。次いで、冷鉄源投入装置４が上昇した後、冷鉄源６が投入されたトーピードカー２を再度走行させ、蓄熱式バーナ８の下方で停止させる。
【００１６】
次に、トーピードカー２の開口部２ａ近くまで下降した蓄熱式バーナ８は、制御装置３４によって一対のバーナ兼排気管２０ａ，２０ｂが時間の経過とともに交互に燃焼動作及び排気動作を繰り返し、一対の蓄熱部２２ａ，２２ｂが時間の経過とともに交互に蓄熱動作および供給する空気の予熱動作を繰り返す一連の交番燃焼動作の制御を行い、トーピードカー２の内部及び冷鉄源６が、高炉１０から受銑される溶銑１２の温度（１４５０℃程度）近くになるまで予熱する。
【００１７】
すなわち、制御装置３４は、空気送風機２８及び排ガス吸引機３０の動作も制御する。
さらに、制御装置３４は、一方のガスノズル２４ａに燃料が供給されるように燃料供給切換弁２６の切換制御を行うとともに、一方の蓄熱部２２ａが空気送風機２８と連通し、且つ他方の蓄熱部２２ｂが排ガス吸引機３０と連通するように燃焼・排気切換弁３２の切換制御を行う。この際、一方のガスノズル２４ａは、パイロットバーナ付きなので供給されてきた燃料に着火する。そして、空気送風機２８から一方の蓄熱部２２ａを通して空気が送られてくるので、一方のバーナ兼排気管２０ａがバーナとして機能して火炎Ｆを発生し、トーピードカー２の内部及び冷鉄源６を加熱する。また、他方のバーナ兼排気管２０ｂは排気管として機能し、トーピードカー２内で発生している排ガスを他方の蓄熱部２２ｂに送り込んでいく。そして、蓄熱部２２ｂに送り込まれた排ガスは、蓄熱体Ｓに熱が回収された後、排ガス吸引機３０に吸引されて煙突３６から大気に放出されていく。
【００１８】
そして、時間の経過とともに、制御装置３４は、他方のガスノズル２４ｂに燃料が供給されるように燃料供給切換弁２６の切換制御を行うとともに、他方の蓄熱部２２ｂが空気送風機２８と連通し、且つ一方の蓄熱部２２ａが排ガス吸引機３０と連通するように燃焼・排気切換弁３２の切換制御を行う。この際、他方のガスノズル２４ｂは、供給されてきた燃料に着火し、且つ空気送風機２８から他方の蓄熱部２２ａを通して空気が送られてくるので、もう一方のバーナ兼排気管２０ｂがバーナとして機能して火炎Ｆを発生し、トーピードカー２の内部及び冷鉄源６を加熱する。また、一方のバーナ兼排気管２０ａは排気管として機能し、トーピードカー２内で発生している排ガスを一方の蓄熱部２２ａに送り込んでいく。そして、蓄熱部２２ｂに送り込まれた排ガスは、蓄熱体Ｓに熱が回収された後、排ガス吸引機３０に吸引されて煙突３６から大気に放出されていく。
【００１９】
このように、蓄熱式バーナ８の一対のバーナ兼排気管２０ａ，２０ｂの燃焼動作を交互に繰り返すことで、発生した火炎Ｆによってトーピードカー２の内部及び冷鉄源６を加熱している。ここで、一対のバーナ兼排気管２０ａ，２０ｂの一方がバーナとして機能するときに、そのバーナに供給されてくる空気が、排ガスの熱を回収した蓄熱部（２２ａ，２２ｂの一方）を通るときに加熱されるので、大気温度の空気がそのまま供給される場合と比較して火炎Ｆの温度は加熱された分高温になる。
【００２０】
そして、トーピードカー２の内部及び冷鉄源６の予熱が完了すると、蓄熱式バーナ８の上昇後にトーピードカー２を再度走行させ、溶銑１２の受銑口１０ａ近くで停止させる。
次いで、トーピードカー２の開口部２ａに受銑口１０ａを向け、トーピードカー２内に高炉１０から出た溶銑１２を受銑する。トーピードカー２内に溶銑１２を受銑すると、トーピードカー２内の溶銑１２の温度近くまで予熱されている冷鉄源６がすみやかに溶解し、トーピードカー２内で溶解鉄１４となる。
【００２１】
そして、溶解鉄１４を貯留したトーピードカー２を再度走行させ、転炉（図示せず）に向けて搬送していく。
したがって、本実施の形態によれば、トーピードカー２内に大量の冷鉄源６を投入しても、冷鉄源６は蓄熱式バーナ８によって溶銑１２の温度近くまで予熱されているので、高炉１０から出た溶銑１２を受銑することで容易に溶解し、しかも、できあがった溶解鉄１４の温度の低下も抑制することができる。
【００２２】
また、本実施の形態で使用した蓄熱式バーナ８は、トーピードカー２内で発生する排ガスの熱を一対の蓄熱部２２ａ，２２ｂで効率良く回収し、これら一対の蓄熱部２２ａ，２２ｂで空気を加熱して火炎Ｆの温度を加熱した分高温にしているので、例えば、トーピードカー２内で発生する排ガスの熱を予熱に用いずに大気温度の空気をそのまま供給している従来の予熱用バーナと比較して燃料使用量が大幅に低減され、予熱に要する使用燃料費の低減を図ることができる。
また、鉄スクラップを冷鉄源６としてトーピードカー２内に大量に投入できることから、鉄スクラップのリサイクルが大量にできることになり、省資源や環境保全の面でも有効となるとともに、溶解鉄１４を経済的に製造することができる。
【００２３】
さらに、トーピードカー２の軌道の上方に冷鉄源投入装置４及び蓄熱式バーナ８を配置し、冷鉄源投入装置４で冷鉄源６が投入されたトーピードカー２を、蓄熱式バーナ８の近くまで走行させ、この蓄熱式バーナ８でトーピードカー２の内部及び冷鉄源６の加熱を行っているので、トーピードカー２内の冷鉄源６の予熱を効率良く行うことができる。
なお、本実施の形態では、一対のバーナ兼排気管２０ａ，２０ｂと、これらに連通している一対の蓄熱部２２ａ，２２ｂを備えた蓄熱式バーナ８としたが、３本以上のバーナ兼排気管と、これらに連通する蓄熱部を備え、３本以上のバーナ兼排気管が交互に切換燃焼する構成にしても、同様の作用効果を奏することができる。
【００２４】
（第２の実施の形態）
次に、図３は、本発明の第２の実施の形態に係る一部冷鉄源を用いた溶解鉄の製造方法について、その流れを示したものである。本発明の第２の実施の形態では、蓄熱式バーナ８を含むシステムの構成は、第１の実施の形態の図２のものを踏襲する。なお、図１及び図２に示したものと同一のものには、同一符号を付してその説明を省略する。
この第２の実施の形態では、排滓した後（スラグを排出した後）のトーピードカー２内に冷鉄源投入装置４から冷鉄源６を投入するとともに、可燃物質投入装置４０から可燃物質４２を投入し、次いで蓄熱式バーナ８を使用してトーピードカー２の内部及び冷鉄源６の予熱と、可燃物質４２の着火を行い、次いで、高炉１０から出た溶銑１２をトーピードカー２内に受銑することで溶解鉄１４を製造するようにしている。ここで、可燃物質４２は、具体的にはコークス粉、石炭、廃棄プラスチック等の着火しやすい材料である。
【００２５】
トーピードカー２は軌道１６上を走行し、排滓場所（図示しない図３の左側）、互いに隣接して設置した冷鉄源投入装置４及び可燃物質投入装置４０、蓄熱式バーナ８を設置した位置、溶銑１２の受銑口１０ａ及び転炉（図示しない図３の右側）まで移動する。
可燃物質投入装置４０は昇降機構を備えており、軌道１６上を走行してきたトーピードカー２が停止すると下降動作を行い、トーピードカー２の上部に設けた開口部２ａから内部に可燃物質４２を投入する。
【００２６】
次に、トーピードカー２内に冷鉄源６及び可燃物質４２を投入してから溶解鉄１４が製造されるまでの流れついて、図２および図３を参照しながら説明する。
先ず、排滓場所から走行してきたトーピードカー２を、冷鉄源投入装置４及び可燃物質投入装置４０の下方で停止させる。そして、冷鉄源投入装置４及び可燃物質投入装置４０がトーピードカー２の開口部２ａ近くまで下降し、トーピードカー２内に、冷鉄源投入装置４から冷鉄源６を投入し、可燃物質投入装置４０から可燃物質４２を投入する。次いで、冷鉄源投入装置４及び可燃物質投入装置４０が上昇した後にトーピードカー２を再度走行させ、蓄熱式バーナ８の下方で停止させる。
【００２７】
次に、トーピードカー２の開口部２ａ近くまで下降した蓄熱式バーナ８は、一対のバーナ兼排気管２０ａ，２０ｂが時間の経過とともに交互に燃焼動作及び排気動作を繰り返し、一対の蓄熱部２２ａ，２２ｂも時間の経過とともに交互に蓄熱動作および供給する空気の予熱動作を繰り返す。
これにより、一対のバーナ兼排気管２０ａ，２０ｂは、バーナ、排気管として交互に切り替わりながらトーピードカー２内に火炎Ｆを供給する。例えばバーナとして機能する一方のバーナ兼排気管２０ａは、空気送風機２８から送られてきた空気が一方の蓄熱部２２ａの蓄熱体Ｓと接触することで加熱されて高温となり、加熱された分高温の火炎Ｆをトーピードカー２内に供給する。また、例えば排気管として機能する他方のバーナ兼排気管２０ｂは、トーピードカー２内で発生する排ガスをもう一方の蓄熱部２２ｂに送り込んでいき、排ガスの熱を蓄熱体Ｓに回収する。そして、時間の経過とともに、一方のバーナ兼排気管２０ａが排気管として機能し、他方のバーナ兼排気管２０ｂがバーナとして機能する。
【００２８】
このように、蓄熱式バーナ８から火炎Ｆが連続して供給されると、トーピードカー２内の可燃物質４２が着火する。そして、可燃物質４２の発生熱量によって、トーピードカー２の内部及び冷鉄源６が、高炉１０から出た溶銑１２の温度（１４５０℃程度）近くまで予熱される。
そして、トーピードカー２の内部及び冷鉄源６の予熱が完了すると、蓄熱式バーナ８の上昇後にトーピードカー２を再度走行させ、溶銑１２の受銑口１０ａ近くで停止させる。
【００２９】
次いで、トーピードカー２の開口部２ａに受銑口１０ａを向け、トーピードカー２内に高炉１０から出た溶銑１２を受銑する。トーピードカー２内に溶銑１２を受銑すると、トーピードカー２内の溶銑１２の温度近くまで予熱されている冷鉄源６がすみやかに溶解し、トーピードカー２内で溶解鉄１４となる。そして、溶解鉄１４を貯留したトーピードカー２を再度走行させ、転炉に向けて搬送していく。
したがって、本実施の形態によれば、トーピードカー２内に大量の冷鉄源６を投入しても、冷鉄源６は、蓄熱式バーナ８及び可燃物質４２の発熱によって溶銑１２の温度近くまで予熱されているので、高炉１９から出た溶銑１２を受銑することで容易に溶解し、しかも、できあがった溶解鉄１４の温度の低下も抑制することができる。
【００３０】
また、本実施の形態で使用した蓄熱式バーナ８は、トーピードカー２内で発生する排ガスの熱を一対の蓄熱部２２ａ，２２ｂで効率良く回収し、これら一対の蓄熱部２２ａ，２２ｂで空気を加熱して火炎Ｆの温度を加熱した分高温にしているので、例えば、トーピードカー２内で発生する排ガスの熱を予熱に用いずに大気温度の空気をそのまま供給している従来の予熱用バーナと比較して燃料使用量が大幅に低減され、予熱に要する使用燃料費の低減を図ることができる。さらに、本実施の形態によれば、第１の実施の形態の場合と比較しても燃料使用量が少なくて済む。可燃物質４２の燃焼熱がトーピードカー２の内部の予熱に寄与するため、その分だけ燃料使用量が少なくて済むわけである。しかも、可燃物質４２の価格は蓄熱式バーナ８の燃料の価格と比較して、同じ燃焼熱あたり大幅に安価なので、さらに、予熱に必要なエネルギコストの低減を図ることができる。
【００３１】
また、トーピードカー２の軌道の上方に、可燃物質投入装置４０及び冷鉄源投入装置４と蓄熱式バーナ８を配置し、冷鉄源投入装置４で冷鉄源６が投入され、可燃物質投入装置４０で可燃物質４２が投入されたトーピードカー２を、蓄熱式バーナ８の近くまで走行させ、この蓄熱式バーナ８でトーピードカー２の内部及び冷鉄源６の加熱を行っているので、トーピードカー２内の冷鉄源６の予熱を効率良く行うことができる。
さらに、第１の実施の形態と同様に、鉄スクラップを冷鉄源６としてトーピードカー２内に大量に投入できることから、鉄スクラップのリサイクルが大量にできることになり、省資源や環境保全の面でも有効となるとともに、溶解鉄１４を経済的に製造することができる。
【００３２】
ここで、可燃物質４２としてコークス粉を使用すると、燃焼により発生する二酸化炭素と反応することで、一酸化炭素が冷鉄源６の回りに大量に発生し、冷鉄源６の表面において浸炭反応が発生して、冷鉄源６の溶融温度が低下するので、冷鉄源６の溶解速度を高めることができる。
なお、本実施の形態も、一対のバーナ兼排気管２０ａ，２０ｂと、これらに連通している一対の蓄熱部２２ａ，２２ｂを備えた蓄熱式バーナ８としたが、３本以上のバーナ兼排気管と、これらに連通する蓄熱部を備え、３本以上のバーナ兼排気管が交互に切換燃焼する構成にしても、同様の作用効果を奏することができる。
【００３３】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態に係る一部冷鉄源を用いた溶解鉄の製造方法についての流れは、第２の実施の形態の図３のものを踏襲する。一方、図４は、第３の実施の形態で使用する蓄熱式バーナ８を含むシステムの構成を示す図である。なお、本実施の形態も、第１及び第２の実施の形態におけるものと同一のものには、同一符号を付してその説明を省略する。
【００３４】
この第３の形態が第２の実施の形態と異なる点は、トーピードカー２の内部が可燃物質４２の着火温度となった時点で、蓄熱式バーナ８の燃料の供給を停止し、一対のバーナ兼排気管２０ａ，２０ｂの燃焼動作を停止して可燃物質４２の燃焼のための空気だけを供給するようにしたことである。
また、本実施の形態において、蓄熱式バーナ８が、図２で示した蓄熱式バーナ８と異なる点は、燃料気切換弁２６の下流側に、燃料の供給を停止する燃料供給停止弁４６を備えていることであり、この燃料供給停止弁４６は、制御装置３４により遠隔操作が行われる。
【００３５】
次に、トーピードカー２の内部に冷鉄源６及び可燃物質４２を投入してから溶解鉄１４が製造されるまでの流れついて、図３及び図４を参照しながら説明する。
先ず、排滓場所から走行してきたトーピードカー２を、冷鉄源投入装置４及び可燃物質投入装置４０の下方で停止させる。そして、冷鉄源投入装置４及び可燃物質投入装置４０がトーピードカー２の開口部２ａ近くまで下降し、トーピードカー２内に、冷鉄源投入装置４から冷鉄源６を投入し、可燃物質投入装置４０から可燃物質４２を投入する。次いで、冷鉄源投入装置４及び可燃物質投入装置４０が上昇した後にトーピードカー２を再度走行させ、蓄熱式バーナ８の下方で停止させる。
【００３６】
そして、蓄熱式バーナ８をトーピードカー２の開口部２ａ近くまで下降させる。
次に、トーピードカー２の開口部２ａの近くまで下降した蓄熱式バーナ８は、トーピードカー２の内部が可燃物質４２の着火温度となるまで、一対のバーナ兼排気管２０ａ，２０ｂが時間の経過とともに交互に燃焼動作および排気動作を繰返し、一対の蓄熱部２２ａ，２２ｂが時間の経過とともに交互に蓄熱動作および供給する空気の予熱動作を繰り返す。
【００３７】
さらに、トーピードカー２の内部が可燃物質４２の着火温度となった時点で、一対のバーナ兼排気管２０ａ，２０ｂの燃焼動作を停止し、トーピードカー２の内部の排ガスの熱を回収した一対の蓄熱部２２ａ，２２ｂを利用して高温の空気をトーピードカー２の内部に供給し、トーピードカー２の内部及び冷鉄源６が、高炉１０から出た溶銑１２の温度（１４５０℃程度）近くになるまで予熱する。
【００３８】
ここで、トーピードカー２の内部が可燃物質４２の着火温度となったときには、トーピードカー２内の温度を検知した制御装置３４が、燃料供給停止弁４６の切換制御によって一対のガスノズル２４ａ，２４への燃料供給を停止する。
次いで、制御装置３４は、一対のバーナ兼排気管２０ａ、２０ｂが時間の経過とともにに交互に空気の供給動作及び排気動作を繰り返し、一対の蓄熱部２２ａ，２２ｂが時間の経過とともに交互に蓄熱動作および供給する空気の予熱動作を繰り返すように、トーピードカー２の内部及び冷鉄源６が、高炉１０から出た溶銑１２の温度（１４５０℃程度）近くになるまで予熱する。
【００３９】
制御装置３４は、空気送風機２８及び排ガス吸引機３０の動作も制御する。さらに、制御装置３４は、一方の蓄熱部２２ａが空気送風機２８と連通し、且つ他方の蓄熱部２２ｂが排ガス吸引機３０と連通するように燃焼・排気切換弁３２の切換制御を行う。この切換制御を行うと、空気送風機２８から供給され、一方の蓄熱部２２ａを通過した空気が、一方のバーナ兼排気管２０ａを通ってトーピードカー２内に供給される。また、他方のバーナ兼排気管２０ｂは排気管として機能し、トーピードカー２内で発生している排ガスを他方の蓄熱部２２ｂに送り込んでいく。そして、蓄熱部２２ｂに送り込まれた排ガスは、蓄熱体Ｓに熱が回収された後、排ガス吸引機３０に吸引されて煙突３６から大気に放出されていく。
【００４０】
そして、時間の経過とともに、制御装置３４は、他方の蓄熱部２２ｂが空気送風機２８と連通し、且つ一方の蓄熱部２２ａが排ガス吸引機３０と連通するように燃焼・排気切換弁３２の切換制御を行う。この切替制御を行うと、空気送風機２８から供給され、他方の蓄熱部２２ｂを通過した空気が、他方のバーナ兼排気管２０ｂを通ってトーピードカー２内に供給される。また、一方のバーナ兼排気管２０ｂは排気管として機能し、トーピードカー２内で発生している排ガスを一方の蓄熱部２２ａに送り込んでいく。このように、一対のバーナ兼排気管２０ａ、２０ｂの空気の供給動作及び排気動作が時間の経過とともに繰り返される。
【００４１】
ここで、トーピードカー２の内部の温度は、排滓した後において、可燃物質４２が着火しやすい８００℃を少し下回る程度となっている。このため、一対のバーナ兼排気管２０ａ、２０ｂのうちのいずれか、或いは両方がほんのしばらくの間、トーピードカー２内に火炎Ｆを供給すると、トーピードカー２内の可燃物質４２は直ぐに着火する。
そして、以降は、一対の蓄熱部２２ａ，２２ｂのうちの一方には、トーピードカー２内の排ガスの熱が回収され、もう一方からは空気（熱風）が時間の経過とともに、今度はもう一方のトーピードカー２内の排ガスの熱が回収され、他方からは空気（熱風）がトーピードカー２内に供給される、一連の動作が交互に行われる。これにより、トーピードカー２の内部及び冷鉄源６が、高炉１０から出た溶銑１２の温度（１４５０℃程度）近くまで予熱される。
【００４２】
そして、トーピードカー２の内部及び冷鉄源６の予熱が完了すると、蓄熱式バーナ８を上昇させた後にトーピードカー２を再度走行させ、溶銑１２の受銑口１０ａ近くで停止させ、高炉１０から出た溶銑１２を受銑することで溶解鉄１４を製造する。
したがって、本実施の形態においては、トーピードカー２内に可燃物質４２及び冷鉄源６を投入すると、トーピードカー２の内部の温度が少し上昇しただけで可燃物質４２が着火するとともに、着火後は、蓄熱式バーナ８の空気（熱風）の供給によって燃焼が継続し、冷鉄源６が溶銑１２の温度近くまで予熱されるので、高炉１０から出た溶銑１２を受銑することで冷鉄源６がすみやかに溶解し、トーピードカー２内で溶解鉄１４となる。この他、できあがった溶解鉄１４の温度低下を抑制することもできる。
【００４３】
また、本実施の形態の蓄熱式バーナ８は、第１の実施の形態の場合と比較してバーナ燃焼のための燃料を僅かしか使用しておらず、しかも、可燃物質４２の価格は蓄熱式バーナ８の燃料の価格と比較して大幅に低いので、さらに、予熱に必要なエネルギコストの低減を図ることができる。
さらに、トーピードカー２の軌道の上方に、可燃物質投入装置４０、冷鉄源投入装置４及び蓄熱式バーナ８を配置し、冷鉄源投入装置４で冷鉄源６が投入され、可燃物質投入装置４０で可燃物質４２が投入されたトーピードカー２を、蓄熱式バーナ８の近くまで走行させ、この蓄熱式バーナ８でトーピードカー２内の冷鉄源６の加熱を行っているので、トーピードカー２内の冷鉄源６の予熱を効率良く行うことができる。
【００４４】
さらに、第１、２の実施の形態と同様に、鉄スクラップを冷鉄源６としてトーピードカー２内に大量に投入できることから、鉄スクラップのリサイクルが大量にできることになり、省資源や環境保全の面でも有効となるとともに、溶解鉄１４を経済的に製造することができる。
なお、本実施の形態も、一対のバーナ兼排気管２０ａ，２０ｂと、これらに連通している一対の蓄熱部２２ａ，２２ｂを備えた蓄熱式バーナ８としたが、３本以上のバーナ兼排気管と、これらに連通する蓄熱部を備え、３本以上のバーナ兼排気管が交互に切替燃焼、或いは交互に空気（熱風）を供給する構成にしても、同様の作用効果を奏することができる。
【００４５】
次に、図５は、従来の予熱と、前述した第１〜第３の実施の形態の予熱とを、使用燃料の価格で比較したグラフである。従来の予熱は、トーピードカー内の熱を回収せず、ガスバーナの火炎のみでトーピードカー内の冷鉄源を加熱する予熱用バーナを使用するものとし、予熱用バーナがガス燃料を消費するものとする。なお、ガス燃料とは、ＬＰＧ、ＬＮＧ或いはそれらの混合ガスである。それに対して、第１の実施の形態の予熱では、蓄熱式バーナ８がガス燃料（前述したガス燃料と同一のもの）を消費するものとする。また、第２の実施の形態の予熱では、蓄熱式バーナ８がガス燃料（前述したガス燃料と同一のもの）を消費するとともに、可燃物質４２を燃料とした。さらに、第３の実施の形態の予熱では、燃料（前述したガス燃料と同一のもの）を消費するとともに、可燃物質４２を燃料としたが、着火後は、燃料を使用しないようにした。ここで、可燃物質４２とガス燃料の価格比（可燃物質／ガス燃料）は、同一発熱量あたり、ガス燃料を１とした場合、可燃物質は０．３程度であり、可燃物質４２の価格の方が安価である。
【００４６】
そして、従来の予熱に要した使用燃料価格を１００％として第１〜第３の実施の形態の予熱に要した使用燃料の価格を比較すると、第１の実施の形態の予熱では、蓄熱式バーナ８がトーピードカー２内の排ガスを熱回収することで、従来の予熱と比較して６０％程度使用燃料価格を低減できる。また、第２の実施の形態の予熱では、蓄熱式バーナ８によりトーピードカー２内の排ガスを熱回収し、可燃物質４２を使用したことで、従来の予熱と比較して８０％程度使用燃料価格を低減できる。さらに、第３の実施の形態の予熱処理は、蓄熱式バーナ８によりトーピードカー２内の排ガスを熱回収し、可燃物質４２を使用するとともに、着火後は燃料を使用しないようにしたことで、従来の予熱と比較して９０％程度使用燃料価格を低減できることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、鉄スクラップ等の冷鉄源をトーピードカー内に大量に投入した場合でも、トーピードカー内に高炉から溶銑を受銑した後も、溶銑の温度の低下を抑制でき、しかも、溶解鉄を経済的に製造することができるため、溶解鉄の製造のほか、金属の精錬分野の技術に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る一部冷鉄源を用いた溶解鉄の製造方法について、その流れを示した図である。
【図２】本発明の第１、第２の実施の形態に係る一部冷鉄源を用いた溶解鉄の製造方法で使用する蓄熱式バーナを含むシステムの構成を示した図である。
【図３】本発明の第２，第３の実施の形態に係る一部冷鉄源を用いた溶解鉄の製造方法について、その流れを示した図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る一部冷鉄源を用いた溶解鉄の製造方法で使用する蓄熱式バーナを含むシステムの構成を示した図である。
【図５】トーピードカー内の熱を回収していない従来の冷鉄源の予熱と、本発明に係る冷鉄源の予熱に要した使用燃料価格を比較したグラフである
【符号の説明】
【００４９】
２    トーピードカー
４  冷鉄源投入装置
６  冷鉄源
８    蓄熱式バーナ
１０  高炉
１２  溶銑
１４  溶解鉄
１６  軌道
２０ａ，２０ｂ  バーナ兼排出管
２２ａ、２２ｂ  蓄熱部
２４ａ，２４ｂ  ガスノズル
２６  燃料供給切換弁
２８  空気送風機
３０  排ガス吸引機
３２  燃焼・排気切換弁
３４  制御装置
４０  可燃物質投入装置
４２  可燃物質
４６  燃料供給停止弁
【図１】
2005076065.tif 000003
【図２】
2005076065.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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