2019-128048 スラグ排出孔構造及びスラグ排出方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2019-128048(P2019-128048A)

(43)【公開日】2019年8月1日

(54)【発明の名称】スラグ排出孔構造及びスラグ排出方法

(51)【国際特許分類】

   F27D 3/15 20060101AFI20190708BHJP

   F27D 3/14 20060101ALI20190708BHJP

   F27B 3/10 20060101ALI20190708BHJP

【ＦＩ】

   F27D3/15 S

   F27D3/14 Z

   F27B3/10

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2018-8022(P2018-8022)

(22)【出願日】2018年1月22日

(71)【出願人】

【識別番号】593213342

【氏名又は名称】株式会社日向製錬所

(74)【代理人】

【識別番号】100106002

【弁理士】

【氏名又は名称】正林 真之

(74)【代理人】

【識別番号】100120891

【弁理士】

【氏名又は名称】林 一好

(72)【発明者】

【氏名】小森 慎太郎

(72)【発明者】

【氏名】遠藤 修司

【テーマコード（参考）】

4K045

4K055

【Ｆターム（参考）】

4K045AA04

4K045BA01

4K045CA08

4K045DA01

4K045RA19

4K055AA03

4K055JA17

4K055LA23

(57)【要約】

【課題】操業条件等により熔融スラグの粘度が変動した場合であっても、安定的にその熔融スラグを排出することができるスラグ排出孔構造及びスラグ排出方法を提供する。
【解決手段】本発明に係るスラグ排出孔構造２は、電気炉１の内部側に位置するスラグ流入口２１と、外部側に位置するスラグ流出口２２と、スラグ流入口２１とスラグ流出口２２とを連通するスラグ流路２３とを備え、スラグ流路２３の内壁には略円筒形の第１の銅製部材３１が組み込まれ、さらに第１の銅製部材３１の孔３１ｈの内壁には略円筒形の第２の銅製部材３２が組み込まれ、第２の銅製部材３２の孔３２ｈの内壁が熔融スラグの流路の一部を構成している。また、本発明に係るスラグ排出方法は、孔径の異なる複数の第２の銅製部材３２，３２’を準備しておき、熔融スラグの粘度に応じて所定の孔径の第２の銅製部材３２，３２’を選択して使用することで、熔融スラグの排出量を調整する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気炉の内部側に位置するスラグ流入口と、該電気炉の外部側に位置するスラグ流出口と、該スラグ流入口と該スラグ流出口とを連通するスラグ流路とを備える、電気炉内で生成した熔融スラグを排出するスラグ排出孔構造であって、
前記スラグ流路の内壁には、略円筒形の第１の銅製部材が組み込まれ、さらに該第１の銅製部材の孔の内壁には、略円筒形の第２の銅製部材が組み込まれており、
前記第２の銅製部材の孔の内壁が、前記熔融スラグの流路の一部を構成する
スラグ排出孔構造。

【請求項2】

排出する前記熔融スラグの粘度に応じて、前記第２の銅製部材の孔径が調整されている
請求項１に記載のスラグ排出孔構造。

【請求項3】

前記第１の銅製部材と前記第２の銅製部材は、それぞれが交換可能に設けられている
請求項１又は２に記載のスラグ排出孔構造。

【請求項4】

前記第１の銅製部材と前記第２の銅製部材は、それぞれ、前記熔融スラグが排出される側の端部正面に、内部に冷却水を供給するための給水口と、内部から該冷却水を排出するための排水口とが設けられており、
前記給水口に給水配管が接続され、前記排水口に排水配管が接続されている
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスラグ排出孔構造。

【請求項5】

電気炉内で生成した熔融スラグを該電気炉から排出するスラグ排出方法であって、
前記電気炉の側壁に設けられたスラグ排出孔であり、スラグが流通するスラグ流路の内壁に略円筒形の第１の銅製部材が組み込まれ、さらに該第１の銅製部材の孔の内壁に略円筒形の第２の銅製部材が組み込まれているスラグ排出孔を介して熔融スラグを排出し、
その際、孔径の異なる複数の前記第２の銅製部材を準備しておき、
排出する前記熔融スラグの粘度に応じて、所定の孔径の前記第２の銅製部材を選択して使用することにより、該スラグ排出孔からの熔融スラグの排出量を調整する
スラグ排出方法。

【請求項6】

孔径の異なる２種類の前記第２の銅製部材を準備しておき、
排出する前記熔融スラグの粘度が所定以上に高い場合には、孔径が大きい前記第２の銅製部材を使用し、排出する前記熔融スラグの粘度が所定より低い場合には、孔径が小さい前記第２の銅製部材を使用する
請求項５に記載のスラグ排出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、金属製錬プロセスに使用される電気炉から熔融スラグを排出する技術に関する。より詳しくは、操業条件等によってスラグの粘度が変動した場合でも、安定的に熔融スラグを排出することができるスラグ排出孔構造及びスラグ排出方法に関する。

【背景技術】

【0002】

金属製錬プロセスに使用される電気炉では、電気エネルギーを利用して原料を加熱し、単純熔解して処理する。また、例えば更に炭素質還元剤を共存させて還元反応を同時に起こすことにより原料を処理する。ここで使用される電気炉は、一般的には、炉床及び炉壁に耐火レンガを積み上げて炉内空間が形成され、その炉内空間を覆うように炉蓋を備えている。そして、炉蓋の略中央部には、炉内と炉外とを連通するようにして電極が挿し込まれており、その電極に電気エネルギーが印加されることで原料を加熱する。

【0003】

電気炉内で原料処理が進むと、原料中の不要物から酸化物の熔体が生成し、また、原料中の目的金属の熔体も生成して、それぞれの熔体が比重によって分離する。酸化物の熔体（スラグ熔体（熔融スラグともいう））は、一般的に目的金属の熔体（熔融金属）よりも比重が小さいため、電気炉内の熔体は、上層のスラグ熔体と下層の熔融金属との２層に分離する。このように、スラグ熔体が熔融金属の表面上に浮上して上層を形成することで、熔融金属の表面が空気によって酸化されるのを防止することができる。なお、スラグ熔体と熔融金属との界面では、物質の移動及び化学反応が起こる場合もある。

【0004】

電気炉内での製錬反応が十分に進行すると、スラグ熔体は電気炉から排出され、例えば水冷固化されて粉粒状のスラグとなる。このようにして回収したスラグは、路盤材やケーソンの中詰材等として利用される。

【0005】

スラグ熔体を電気炉から排出するに際しては、電気炉の側面（炉壁）においてスラグ熔体の層の高さ位置に相当する高さに設けられたスラグ排出孔から排出する。具体的に、スラグ排出孔は、炉内側のスラグ熔体の流入口と、炉壁側のスラグ熔体の流出口と、流入口と流出口とを連通するスラグ流路とで構成されている。このような構造であることから、スラグ流路の内壁やその周辺部にある耐火レンガは、スラグの通過により損耗し易い。

【0006】

そのため、スラグ流路の内壁は、例えば銅製の水冷ジャケット等で構成されており、スラグ熔体と耐火レンガが直接接触することが無いような構造となっている。また同時に、耐火レンガへの熱の伝わりを抑制するような構造となっており、これらにより、スラグ流路の耐火レンガを保護している。

【0007】

なお、電気炉からスラグ排出孔を介してスラグ熔体が排出（スラグ流出口から排出）されると、その近傍に設けられたスラグ樋を通じて、あるいは更に取鍋に装入されて、水砕処理を行う工程（水砕工程）等の後工程に移送される。水砕工程では、電気炉から排出されたスラグを所定の水量の水で破砕して水砕スラグを製造する。

【0008】

さて、上述のようなスラグ排出孔から排出されるスラグ熔体は、原料組成や操業条件等によって粘度が変動することがある。そして、その粘度の変動に伴って、スラグ熔体の流量の変動が生じることで、以下のような問題が発生する。

【0009】

すなわち、例えばスラグ熔体の粘度が低下すると、その粘度低下に伴って、排出されるスラグ熔体の流量が増加し、スラグ排出孔の先に設けたスラグ樋の許容量を超えて周辺にもスラグ熔体が溢れてしまい、作業後のスラグ樋周辺の清掃作業の負荷が高まる。また、スラグ熔体排出作業における火傷等の危険が増大するという問題が発生する。

【0010】

また、スラグ熔体の粘度が上昇すると、その粘度上昇に伴って、排出されるスラグ熔体の流量が減少し、スラグ熔体を排出するための所要時間が増大し、水砕処理を経て得られた水砕スラグの生産効率が低下する等の問題が発生する。

【0011】

このようなことから、操業条件等によってスラグの粘度が変動した場合でも、スラグ熔体の排出量（流量）の変動を抑制することができる方法が望まれる。

【0012】

例えば特許文献１には、損耗する耐火レンガを容易に交換可能とする炉体構造について開示されている。しかしながら、スラグ排出孔（スラグ出湯口）自体が耐火レンガであるため、排出孔の形状が損耗によって変形するおそれがあり、そのような構造だけでスラグ流量を調整することは困難である。また、特許文献２には、排出孔を有する内筒材と、それを取り囲む外筒材とを組み合わせて構成された出滓口であって交換容易なものが開示されている。しかしながら、上記と同様、スラグ熔体の流量まで調整することはできない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0013】

【特許文献1】特開２００３−３１４９６９号公報

【特許文献2】特開２００２−３４９８３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0014】

本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、電気炉内に生成した熔融スラグを排出するに際して、操業条件等により熔融スラグの粘度が変動した場合であっても、安定的にその熔融スラグを排出することができるスラグ排出孔構造及びスラグ排出方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0015】

（１）本発明の第１の発明は、電気炉の内部側に位置するスラグ流入口と、該電気炉の外部側に位置するスラグ流出口と、該スラグ流入口と該スラグ流出口とを連通するスラグ流路とを備える、電気炉内で生成した熔融スラグを排出するスラグ排出孔構造であって、前記スラグ流路の内壁には、略円筒形の第１の銅製部材が組み込まれ、さらに該第１の銅製部材の孔の内壁には、略円筒形の第２の銅製部材が組み込まれており、前記第２の銅製部材の孔の内壁が、前記熔融スラグの流路の一部を構成する、スラグ排出孔構造である。

【0016】

（２）本発明の第２の発明は、第１の発明において、排出する前記熔融スラグの粘度に応じて、前記第２の銅製部材の孔径が調整されている、スラグ排出孔構造である。

【0017】

（３）本発明の第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記第１の銅製部材と前記第２の銅製部材は、それぞれが交換可能に設けられている、スラグ排出孔構造である。

【0018】

（４）本発明の第４の発明は、第１乃至第３のいずれかの発明において、前記第１の銅製部材と前記第２の銅製部材は、それぞれ、前記熔融スラグが排出される側の端部正面に、内部に冷却水を供給するための給水口と、内部から該冷却水を排出するための排水口とが設けられており、前記給水口に給水配管が接続され、前記排水口に排水配管が接続されている、スラグ排出孔構造である。

【0019】

（５）本発明の第５の発明は、電気炉内で生成した熔融スラグを該電気炉から排出するスラグ排出方法であって、前記電気炉の側壁に設けられたスラグ排出孔であり、スラグが流通するスラグ流路の内壁に略円筒形の第１の銅製部材が組み込まれ、さらに該第１の銅製部材の孔の内壁に略円筒形の第２の銅製部材が組み込まれているスラグ排出孔を介して熔融スラグを排出し、その際、孔径の異なる複数の前記第２の銅製部材を準備しておき、排出する前記熔融スラグの粘度に応じて、所定の孔径の前記第２の銅製部材を選択して使用することにより、該スラグ排出孔からの熔融スラグの排出量を調整する、スラグ排出方法である。

【0020】

（６）本発明の第６の発明は、第５の発明において、孔径の異なる２種類の前記第２の銅製部材を準備しておき、排出する前記熔融スラグの粘度が所定以上に高い場合には、孔径が大きい前記第２の銅製部材を使用し、排出する前記熔融スラグの粘度が所定より低い場合には、孔径が小さい前記第２の銅製部材を使用する、スラグ排出方法である。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、電気炉内に生成した熔融スラグを排出するに際して、操業条件等により熔融スラグの粘度が変動した場合であっても、安定的にその熔融スラグを排出することができるスラグ排出孔構造及びスラグ排出方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】電気炉の側壁の断面図であり、スラグ排出孔構造の段面を模式的に示す図である。

【図2】電気炉の側壁に設けられるスラグ排出孔構造を示す正面図である。

【図3】第１の銅製部材の構成を示す図であり、（Ａ）が斜視図であり、（Ｂ）が断面図である。

【図4】第２の銅製部材の構成を示す図であり、（Ａ）が斜視図であり、（Ｂ）が断面図である。

【図5】スラグ排出孔構造の斜視図であり、第１の銅製部材と第２の銅製部材に接続された給水配管同士、第１の銅製部材と第２の銅製部材に接続された排水配管同士が、結束部材で結束されている状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、本発明の具体的な実施形態（以下、「本実施の形態」という）について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。また、本明細書において、「Ｘ〜Ｙ」（Ｘ、Ｙは任意の数値）との表記は、「Ｘ以上Ｙ以下」の意味である。

【0024】

≪１．スラグ排出孔構造≫
本実施の形態に係るスラグ排出孔構造は、金属製錬プロセスにおいて使用される電気炉の側壁に設けられた、熔融スラグを電気炉外に排出するスラグ排出孔の構造体である。電気炉内では、投入された金属原料に電気エネルギーが加えられて熔体の層が形成され、その熔体層においては、比重差により、上層に熔融スラグが、下層に熔融金属が分離する。

【0025】

スラグ排出孔構造は、内部において形成される熔融スラグの層の位置に相当する電気炉の高さ位置の側壁に設けられる、熔融スラグを排出するための排出孔の構造体である。

【0026】

図１は、電気炉の側壁の断面図であり、本実施の形態に係るスラグ排出孔構造の段面を模式的に示す図である。図１に示すように、スラグ排出孔構造２は、電気炉１の側壁１０に設けられる構造体であり、具体的にスラグ排出孔構造２は、電気炉１の内部側（図１向かって右側）に位置するスラグ流入口２１と、電気炉１の外部側（図１向かって左側）に位置するスラグ流出口２２と、スラグ流入口２１とスラグ流出口２２とを連通するスラグ流路２３と、を備えている。

【0027】

電気炉１の側壁１０において、スラグ排出孔構造２の周囲には、カーボンブロック１１と角ジャケット１２とが設けられており、さらにその周囲には銅ブロック（銅クーラー）１３が設けられている。スラグ排出孔構造２を通って排出される熔融スラグは、高温のものであるため、スラグ排出孔構造２の周囲にこれら部材を包囲させることによって、電気炉１の側壁１０を構成している耐火物１４の熱損耗を防ぐようにしている。耐火物１４の表面（電気炉１の外部表面）は、鉄皮１５で構成されている。

【0028】

また、図２は、電気炉１の側壁に設けられるスラグ排出孔構造２の正面図である。なお、図２は、電気炉１の側壁の一部分を示すものであり、スラグ排出孔構造２に対して銅ブロックより外側の部分の構成は省略している。

【0029】

［スラグ流入口］
スラグ流入口２１は、電気炉１の内部側に位置し、当該スラグ排出孔構造２に対して熔融スラグが流入する入口を構成する。例えば、図１に示すように、スラグ流入口２１は、電気炉１の側壁を構成するカーボンブロック１１の隙間１１ｇと連続して設けられている。なお、カーボンブロック１１により構成される隙間１１ｇの大きさは、電気炉１の大きさ等により適宜設定でき特に限定されないが、例えば８０ｍｍ〜１３０ｍｍ程度である。

【0030】

詳しくは後述するが、スラグ流入口２１は、主として第２の銅製部材３２により構成されており、略円筒形の第２の銅製部材３２の孔の径（孔径）により、スラグ流入口２１の口径が決定される。

【0031】

［スラグ流出口］
スラグ流出口２２は、電気炉１の外部側に位置し、当該スラグ排出孔構造２から熔融スラグが流出する出口を構成する。

【0032】

詳しくは後述するが、スラグ流出口２２は、第１の銅製部材３１により構成されており、略円筒形の第１の銅製部材３１の孔の径（孔径）により、スラグ流出口２２の口径が決定される。

【0033】

［スラグ流路］
スラグ流路２３は、スラグ流入口２１とスラグ流出口２２とを連通して、電気炉１の内部からスラグ流入口２１を介して流入した熔融スラグを、スラグ流出口２２を経て電気炉１の外部へ排出する流路を構成する。

【0034】

ここで、スラグ流路２３の内壁には、略円筒形の第１の銅製部材３１が組み込まれている。また、さらにその第１の銅製部材３１の孔の内壁には、略円筒形の第２の銅製部材３２が組み込まれている。そして、その第２の銅製部材３２の孔の内壁が、熔融スラグの流路の一部を構成している。

【0035】

（第１の銅製部材）
第１の銅製部材３１は、銅を含む金属材料からなり、内部に中空部を有する略円筒形の形状の部材である。図３は、第１の銅製部材３１の構成を示す図であり、（Ａ）が斜視図であり、（Ｂ）が断面図である。上述のように、第１の銅製部材３１は、略円筒形の部材であり、電気炉１の炉内側端部３１ａと炉外側端部３１ｂとを連通するように軸方向に、所定の径の孔３１ｈが設けられている。

【0036】

第１の銅製部材３１は、スラグ流路２３を構成し、スラグ流入口２１から流入した熔融スラグを、軸方向に設けられた孔３１ｈを介して通過させる。なお、第１の銅製部材３１においては、炉内側端部３１ａの孔径よりも炉外側端部３１ｂの孔径の方がやや大きい。

【0037】

また、第１の銅製部材３１の炉外側端部３１ｂの上部には、第１の銅製部材３１の内部に冷却水を供給するために給水口３１ｉと、その内部から冷却水を排出するための排水口３１ｏとが設けられている。給水口３１ｉと排水口３１ｏには、それぞれ、冷却水を供給するための配管（給水配管）４１と、冷却水を排出するための配管（排水配管）４２が接続されるように構成されている（図２、図５も参照）。なお、図１及び図３（Ｂ）の断面図では、排水口３１ｏの断面と、その排水口３１ｏに接続される排水配管４２を示す。

【0038】

第１の銅製部材３１は、上述のようにスラグ流路２３を構成するものであり、スラグ流路２３において交換可能に設けられている。すなわち、第１の銅製部材３１において、熔融スラグが接触する孔３１ｈの内壁が、その熔融スラグの熱負荷により損耗等が生じた場合に、あるいは定期的なタイミングで、新規の部材（第１の銅製部材３１）に交換することが可能なように、容易に着脱できるようになっている。

【0039】

（第２の銅製部材）
第２の銅製部材３２は、第１の銅製部材３１と同様に、銅を含む金属材料からなり、内部に中空部を有する略円筒形の形状の部材である。図４は、第２の銅製部材３２の構成を示す図であり、（Ａ）が斜視図であり、（Ｂ）が断面図である。上述のように、第２の銅製部材３２は、略円筒形の部材であり、電気炉１の炉内側端部３２ａと炉外側端部３２ｂとを連通するように軸方向に、所定の径の孔３２ｈが設けられている。

【0040】

なお、第２の銅製部材３２においては、炉内側端部３２ａの孔径よりも炉外側端部３２ｂの孔径の方がやや大きい。

【0041】

図１に示すように、第２の銅製部材３２の軸方向の長さ（炉内側端部３２ａから炉外側端部３２ｂまでの長さ）は、第１の銅製部材３１の軸方向の長さよりも短く、例えばおよそ第１の銅製部材３１の長さの半分程度〜１／３程度の長さである。

【0042】

第２の銅製部材３２は、スラグ流路２３を構成する第１の銅製部材３１の孔３１ｈの内壁に組み込まれている。特に、図１の断面図に示すように、第２の銅製部材３２は、第１の銅製部材３１の炉内側端部３１ａの側の末端に組み込まれて設けられており、第１の銅製部材３１の炉内側端部３１ａの面と第２の銅製部材３２の炉内側端部３２ａの面とが、断面視したときに面一の状態となっている。

【0043】

このように、第２の銅製部材３２は、第１の銅製部材３１の孔３１ｈの内壁の一部に組み込まれており、これにより、第２の銅製部材３２の孔３２ｈの内壁が、熔融スラグの流路の一部を構成するようになっている。

【0044】

また、第２の銅製部材３２は、第１の銅製部材３１の炉内側端部３１ａの側の末端に設けられており、当該スラグ排出孔構造２のスラグ流入口２１を主として構成している。したがって、第２の銅製部材３２は、電気炉１の内部から当該スラグ排出孔構造２に流入するスラグ流量、言い換えると、当該スラグ排出孔構造２により電気炉１から排出する熔融スラグの流量を調整する部材となっている。なお、熔融スラグの流量調整については、後で詳述する。

【0045】

また、第２の銅製部材３２の炉外側端部３２ｂの上部には、第２の銅製部材３２の内部に冷却水を供給するために給水口３２ｉと、その内部から冷却水を排出するための排水口３２ｏとが設けられている。給水口３２ｉと排水口３２ｏには、それぞれ、冷却水を供給するための配管（給水配管）５１と、冷却水を排出するための配管（排水配管）５２が接続されるように構成されている（図２、図５も参照）。なお、図１及び図４（Ｂ）の断面図では、排水口３２ｏの断面と、その排水口３２ｏに接続される排水配管５２を示す。

【0046】

第２の銅製部材３２は、上述のように第１の銅製部材３１の内壁に組み込まれてスラグ流路２３の一部を構成するものであり、交換可能に設けられている。すなわち、第２の銅製部材３２において、熔融スラグが接触する孔３２ｈの内壁が、その熔融スラグの熱負荷により損耗等が生じた場合に、あるいは定期的なタイミングで、新規の部材（第２の銅製部材３２）に交換することが可能なように、容易に着脱できるようになっている。

【0047】

ここで、図４（Ｃ）は、図４（Ｂ）に示す第２の銅製部材３２によりも、炉内側端部３２ａにおける孔３２ｈの径（孔径）が小さい第２の銅製部材３２’の態様を示す断面図である。すなわち、第２の銅製部材３２’の中空部の断面積が小さい。第２の銅製部材３２，３２’は、上述のように、当該スラグ排出孔構造２のスラグ流入口２１を主として構成し、排出する熔融スラグの流量を調整する部材となっている。そして具体的に、その熔融スラグの流量の調整は、炉内側端部３２ａにおける孔３２ｈの径を調整することで行われる。

【0048】

図４（Ｃ）に示す第２の銅製部材３２’は、図４（Ｂ）に示す第２の銅製部材３２によりも、炉内側端部３２ａにおける孔３２ｈの径が小さいことから、その炉内側端部３２ａの孔３２ｈを通過するスラグの流量は、第２の銅製部材３２よりも少なくなる。また、そのスラグ流量は、炉内側端部３２ａの孔３２ｈの径をさらに小さくするほど少なくすることができる。

【0049】

この第２の銅製部材３２，３２’のように、炉内側端部３２ａの孔３２ｈの径が異なるように調整した複数の部材（第２の銅製部材）を準備しておき、例えば、電気炉１から排出する熔融スラグの粘度に応じて第２の銅製部材３２，３２’を適宜交換することで、適度な量の熔融スラグを安定的に排出させることができる。

【0050】

第２の銅製部材３２において、炉内側端部３２ａの孔３２ｈの径を小さくする方法（例えば第２の銅製部材３２’を作製する方法）は、特に限定されないが、孔３２ｈの内壁のうち炉内側端部３２ａの側の内壁の所定の範囲に硬化肉盛り溶接を施して硬化肉盛り部３３を形成することによって行うことができる。このような硬化肉盛り溶接によれば、その溶接厚みを制御することによって、容易に孔径を調整することができる。

【0051】

（第１の銅製部材と第２の銅製部材の冷却について）
上述したように、第１の銅製部材３１と第２の銅製部材３２においては、それぞれ、炉外側端部３１ｂ，３２ｂの上部に、内部に冷却水を供給するために給水口３１ｉ，３２ｉと、その内部から冷却水を排出するための排水口３１ｏ，３２ｏとが設けられている。そして、図１、図２、及び図５に示すように、給水口３１ｉ，３２ｉにはそれぞれ、冷却水を供給するための給水配管４１，５１が正面から接続され、排水口３１ｏ，３２ｏにはそれぞれ、冷却水を排出するための排水配管４２，５２が正面から接続されている。

【0052】

図３（Ｂ）、図４（Ｂ）に示すように、第１の銅製部材３１と第２の銅製部材３２のそれぞれは、銅製部材の内部（略円筒形の銅枠の内部）が空洞となっている。給水口３１ｉ，３２ｉを介して給水された冷却水は、内部の空洞の中を、略円筒形を構成する銅枠を周るように流れて、排水口３１ｏ，３２ｏから排出される。このようにして、空洞の内部を、給水口３１ｉ，３２ｉから排水口３１ｏ，３２ｏへと冷却水が流れることによって、第１の銅製部材３１、第２の銅製部材３２が冷却され、熱負荷による損耗等を防ぐことができるようになっている。なお、給水口３１ｉ，３２ｉと排水口３１ｏ，３２ｏとの間には、図示しない隔壁が設けられ、冷却水の給水と排出が区別されている。

【0053】

また、第１の銅製部材３１と第２の銅製部材３２においては、上述のように、給水口３１ｉ，３２ｉに対して正面から給水配管４１，５１が接続されており、排水口３１ｏ，３２ｏに対して正面から排水配管４２，５２が接続されている。すなわち、第１の銅製部材３１と第２の銅製部材３２のそれぞれは、給水配管４１，５１と排水配管４２，５２とによって、炉外側から炉内側の方向に押されるように構成されている。

【0054】

特に、第２の銅製部材３２は、当該スラグ排出孔構造２のスラグ流入口２１を主として構成しており、電気炉１の内部からの所定量の熔融スラグの流出（排出）に伴って炉内側から炉外側の方向に押し出される力が働く。熔融スラグの流出に伴う押し出し力によって第２の銅製部材３２が押し出されて設置位置がずれたり、抜け落ちてしまうと、スラグ流量を適切に調整することができない。この点、第２の銅製部材３２の炉外側端部３２ｂの上部に設けられている給水口３２ｉと排水口３２ｏの正面から、それぞれ、給水配管５１と排水配管５２が接続されていることにより、熔融スラグによる押し出し力に対向することができ、第２の銅製部材３２が押し出されてしまうことを防ぐことができる。

【0055】

さらに図５に示すように、第１の銅製部材３１と第２の銅製部材３２に接続された給水配管４１，５１同士、第１の銅製部材３１と第２の銅製部材３２に接続された排水配管４２，５２同士が、結束部材６０で結束されている。言い換えると、第２の銅製部材３２に接続された給水配管５１は、第１の銅製部材３１に接続された給水配管５１と結束部材で結束されており、第２の銅製部材３２に接続された排水配管５２は、第１の銅製部材３１に接続された排水配管５２と結束部材で結束されている。

【0056】

このように、第２の銅製部材３２は、その正面から接続された給水配管５１と排水配管５２によって熔融スラグによる押し出しに対向できるようになっているとともに、さらに第１の銅製部材３１の給水配管４１と排水配管４２とそれぞれ結束されていることで、給水配管５１と排水配管５２を強固に固定でき、熔融スラグによる押し出しへの対向力を高めることができる。

【0057】

≪２．スラグ排出方法≫
次に、スラグ排出孔構造２によって電気炉１の内部に生成した熔融スラグを電気炉１から排出する方法について説明する。

【0058】

本実施の形態に係るスラグ排出孔構造２は、内部において形成される熔融スラグの層の位置に相当する電気炉１の高さ位置の側壁に設けられている。また、電気炉１の外部には、スラグ排出孔構造２に連続するように、スラグ樋（図示しない）が設置されており、スラグ排出孔構造２から排出された熔融スラグは、水砕設備等の次工程の処理設備に移送される。

【0059】

スラグ排出孔構造２は、上述したように、スラグが流通するスラグ流路２３の内壁に略円筒形の第１の銅製部材３１が組み込まれており、さらにその第１の銅製部材３１の孔３１ｈの内壁の一部に略円筒形の第２の銅製部材３２が組み込まれており、第２の銅製部材３２の孔３２ｈの内壁が、熔融スラグの流路の一部を構成している。

【0060】

図１の断面図に示したように、第２の銅製部材３２は、第１の銅製部材３１の炉内側端部３１ａの側の末端に組み込まれて設けられており、当該スラグ排出孔構造２のスラグ流入口２１を主として構成している。したがって、電気炉１から排出される熔融スラグは、先ず、当該スラグ排出孔構造２の末端の位置するスラグ流入口２１を構成する第２の銅製部材３２を通過し、その後、スラグ流路２３を構成する第１の銅製部材３１を通って、スラグ流出口２２から電気炉１の外に排出される。

【0061】

さて、電気炉１の内部に生成する熔融スラグは、電気炉１に投入された原料の組成等によって、その粘度が変動することが知られている。そのため、生成した熔融スラグを電気炉１から排出するに際して、一定の操業方法（排出方法）で熔融スラグを排出した場合、所定より高粘度の熔融スラグであれば排出時間が長くなり、所定より低粘度の熔融スラグであれば排出流量が増加して、スラグ樋の許容量を超えて周辺にも熔融スラグが溢れてしまう可能性がある。

【0062】

そこで、本実施の形態に係るスラグ排出方法においては、孔径の異なる複数の第２の銅製部材３２を準備しておき、排出する熔融スラグの粘度に応じて、所定の孔径の第２の銅製部材３２を選択して使用することにより、そのスラグ排出孔構造２からの熔融スラグの排出量を調整することを特徴としている。

【0063】

具体的には、第２の銅製部材として、例えば、図４（Ｂ）に断面図を示す第２の銅製部材３２と、図４（Ｃ）に断面図を示す第２の銅製部材３２’の２種類を準備しておく。第２の銅製部材３２’は、孔３２ｈの内壁のうち炉内側端部３２ａの側の内壁に硬化肉盛り部３３が形成されており、その孔径が図４（Ｂ）の第２の銅製部材３２よりも小さい。

【0064】

そして、電気炉１内に投入した原料組成に応じて、排出する熔融スラグの粘度が所定以上に高い場合には、孔径が大きい第２の銅製部材３２を使用し、排出する熔融スラグの粘度が所定より低い場合には、孔径が小さい第２の銅製部材３２’を使用する。

【0065】

排出する熔融スラグの粘度が低い場合には、スラグ流量が多くなることが予想されるが、このとき、孔径を調整して孔径が小さい第２の銅製部材３２’を介して排出するようにすることで、排出される熔融スラグの流量が過剰に増えることを有効に防ぐことができる。これにより、スラグ樋の許容量を超えて周辺にも熔融スラグが溢れてしまう事態を防ぐことができる。一方で、排出する熔融スラグの粘度が低い場合には、孔径が小さい第２の銅製部材３２を介して排出するようにすることで、排出に要する時間が長期化することを防ぎ、操業効率の低下を抑えることができる。

【0066】

なお、第２の銅製部材３２，３２’の交換作業は、例えば以下のようにして、第２の銅製部材３２から第２の銅製部材３２’に交換することができる。

【0067】

すなわち、熔融スラグの排出作業中は、第２の銅製部材３２の孔３２ｈの内壁を熔融スラグが通過しているため、交換作業に際しては、まず、水冷ジャケット構造を有する水冷栓棒を第２の銅製部材３２の孔径に挿入して、熔融スラグを冷却し固化させる。これにより、固化したスラグがキャップ代わりになり、スラグ排出孔構造２からの流出が止まる。

【0068】

次に、第２の銅製部材３２の周辺が十分に冷却されたら、その第２の銅製部材３２への冷却水の給排水を停止し、給水配管５１及び排水配管５２を取り外す。その後、第２の銅製部材３２に対して適度な打撃や動揺（こじり）を付与して、第１の銅製部材３１から第２の銅製部材３２を取り外すとともに、孔径がより小さい第２の銅製部材３２’を取り付け、交換する。

【0069】

以後は逆の手順で、給水配管５１及び排水配管５２を取り付け、冷却水の給排水を再開する。なお、熔融スラグの排出作業は、キャップ代わりとなるように固化させたスラグをドリル等の工具を使用して破砕することによって孔３２ｈを開通することにより、再開させることができる。

【符号の説明】

【0070】

１ 電気炉
２ スラグ排出孔構造
１０ （電気炉の）側壁
１１ カーボンブロック
１２ 角ジャケット
１３ 銅ブロック
１４ 耐火物
１５ 鉄皮
２１ スラグ流入口
２２ スラグ流出口
２３ スラグ流路
３１ 第１の銅製部材
３２，３２’ 第２の銅製部材
３１ａ，３２ａ 炉内側端部
３１ｂ，３２ｂ 炉外側端部
３１ｈ，３２ｈ 孔
３１ｉ，３２ｉ 給水口
３１ｏ，３２ｏ 排水口
３３ 硬化肉盛り部
４１，５１ 給水配管
４２，５２ 排水配管
６０ 結束部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】