特許 7515937 クリプトール炉及びそれを備える電熱式キューポラシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-05

(45)【発行日】2024-07-16

(54)【発明の名称】クリプトール炉及びそれを備える電熱式キューポラシステム

(51)【国際特許分類】

   F27B 1/09 20060101AFI20240708BHJP

   C21B 11/10 20060101ALI20240708BHJP

   F27D 7/02 20060101ALI20240708BHJP

   F27B 1/21 20060101ALI20240708BHJP

   F27B 1/20 20060101ALI20240708BHJP

   F27D 7/00 20060101ALI20240708BHJP

【ＦＩ】

F27B1/09

C21B11/10

F27D7/02 Z

F27B1/21

F27B1/20

F27D7/00 Z

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2023515333

(86)(22)【出願日】2023-03-06

(86)【国際出願番号】 JP2023008398

【審査請求日】2023-07-21

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】599137769

【氏名又は名称】有限会社 ベイテック

(74)【代理人】

【識別番号】100085291

【弁理士】

【氏名又は名称】鳥巣 実

(74)【代理人】

【識別番号】100117798

【弁理士】

【氏名又は名称】中嶋 慎一

(74)【代理人】

【識別番号】100166899

【弁理士】

【氏名又は名称】鳥巣 慶太

(74)【代理人】

【識別番号】100221006

【弁理士】

【氏名又は名称】金澤 一磨

(72)【発明者】

【氏名】浦山 基郎

(72)【発明者】

【氏名】浦山 大介

【審査官】村岡 一磨

(56)【参考文献】

【文献】特許第７２５３８５７（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開昭５９－２２５２８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－１５２５０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－２８０７５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２７Ｂ １／０９

Ｆ２７Ｂ １／２１

Ｆ２７Ｂ １／２０

Ｆ２７Ｂ １４／００－１４／２０

Ｃ２１Ｂ １１／１０

Ｆ２７Ｄ ７／００

Ｆ２７Ｄ ７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

筒形の炉殻の内部に炉体耐火物を設け、前記炉殻の内側に給電端子部が配され、前記炉
体耐火物及び前記給電端子部の内側にクリプトール粒を充填してクリプトール粒域とする
クリプトール炉であり、
前記クリプトール粒域の上方に、溶解原料を装入する原料装入部が配置され、
前記給電端子部は、前記クリプトール粒域の外周に接触する電極板と、一端部が前記電
極板に結合され他端部が前記炉殻の外側に突出している給電ロッドと、を有し、
さらに、前記クリプトール粒域を通って上方に排出されるように、前記給電ロッドを用
いてガスを供給する、ガス供給手段が設けられ、
前記ガス供給手段が、前記給電ロッドの内部に設けられたガス通路を含むことを特徴とする、
クリプトール炉。

【請求項2】

筒形の炉殻の内部に炉体耐火物を設け、前記炉殻の内側に給電端子部が配され、前記炉
体耐火物及び前記給電端子部の内側にクリプトール粒を充填してクリプトール粒域とする
クリプトール炉であり、
前記クリプトール粒域の上方に、溶解原料を装入する原料装入部が配置され、
前記給電端子部は、前記クリプトール粒域の外周に接触する電極板と、一端部が前記電
極板に結合され他端部が前記炉殻の外側に突出している給電ロッドと、を有し、
さらに、前記クリプトール粒域を通って上方に排出されるように、前記給電ロッドを用
いてガスを供給する、ガス供給手段が設けられ、
前記炉殻には、前記給電ロッドが通過する開口が設けられ、前記給電ロッドが前記開口に絶縁物を介して取り付けられていることを特徴とする、
クリプトール炉。

【請求項3】

前記給電端子部を複数備え、
複数の前記給電端子部が、前記炉殻の内側に所定の角度間隔で配されている、
請求項１または２記載のクリプトール炉。

【請求項4】

前記給電端子部を３つ備え、
３つの前記給電端子部が、前記炉殻の内側に１２０°間隔で配されている、
請求項１または２記載のクリプトール炉。

【請求項5】

前記ガス供給手段は、
前記給電端子部に設けられ前記炉殻と前記電極板との間に空隙部を形成する支え枠と、
前記ガス通路と、
前記電極板に設けられ前記空隙部から前記クリプトール粒域に前記ガスを供給する複数
の小孔と、を有する、
請求項１記載のクリプトール炉。

【請求項6】

前記ガス供給手段は、
前記給電端子部に設けられ前記炉殻と前記電極板との間に空隙部を形成する支え枠と、
前記給電ロッドに設けられ前記空隙部にガスを供給するガス通路と、
前記電極板に設けられ前記空隙部から前記クリプトール粒域に前記ガスを供給する複数
の小孔と、を有する、
請求項２記載のクリプトール炉。

【請求項7】

前記ガスは、酸化性ガス以外のガスである、
請求項１または２記載のクリプトール炉。

【請求項8】

前記ガスは、Ｎ２やＡｒガスの不活性ガス、またはＨ２ガスの還元性ガスである、
請求項１または２記載のクリプトール炉。

【請求項9】

前記クリプトール粒域は、鉛直上方から見て、中央の円形状粒域と、その周囲に１２０
°間隔で放射状に設けられた３つの扇形状粒域とを有し、
前記電極板は、断面円弧状であり、
前記各扇形状粒域の半径方向外方の端面に前記電極板が接触している、
請求項４記載のクリプトール炉。

【請求項10】

前記クリプトール粒域の下側に溶湯受が設けられ、
前記溶湯受が、前記クリプトール粒域の中央部分の下側に配置されクリプトール粒を保
持する本体受部と、前記本体受部より半径方向外方に延び溶融物を外部に排出する出湯樋
部とを有する、
請求項１または２記載のクリプトール炉。

【請求項11】

前記溶湯受の本体受部を貫通してアース電極が設けられている、
請求項１０記載のクリプトール炉。

【請求項12】

前記電極板は、それぞれ前記各扇形状粒域の、半径方向外方の端面に対して、端面全体
を覆うように設けられている、
請求項９記載のクリプトール炉。

【請求項13】

前記本体受部は、貫通孔を有する周回壁部が設けられた皿形状であり、
前記出湯樋部は、通路を有する樋状であり、
前記本体受部の周回壁部の内部が、前記貫通孔を通じて、前記出湯樋部の通路に接続さ
れている、
請求項１０記載のクリプトール炉。

【請求項14】

前記クリプトール粒には、
コークスからなるクリプトール粒、黒鉛からなるクリプトール粒のいずれかが含まれる
、
請求項１または２記載のクリプトール炉。

【請求項15】

前記クリプトール粒域において、
前記円形状粒域に、コークスからなるクリプトール粒が含まれ、
前記扇形状粒域に、黒鉛からなるクリプトール粒が含まれる、
請求項９記載のクリプトール炉。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、クリプトール炉及びそれを備える電熱式キューポラシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来国内外を問わず、鋳鉄鋳物の製造に用いられる溶解炉としては、連続溶解炉としてキューポラと、バッチ式溶解炉であるアーク炉や誘導炉が主に用いられている。これらの炉の中で、キューポラは原料溶解の熱源としてのコークスが用いられるため、コークス燃焼の際、地球温暖化の原因となるＣＯ_２ガスを大量に発生し、現在世界的目標である生産活動の脱ＣＯ_２ガス化行動の阻害要因として強く指摘されている。

【0003】

この理由により鋳物業界ではキューポラを誘導式電気炉に置き換える方向に進みつつあるが、キューポラと誘導炉では原料の相違や溶解から鋳造までの生産方式の相違などのため、溶解炉のみでなく、その前後の設備の変更も必要になり、多大の資金と時間を投下しなければならない。

【0004】

ところで、溶解炉には、アーク炉や誘導炉の他に、炭素や黒鉛を素材とするクリプトール粒の集合体に、交流電流を通してクリプトール粒の接触抵抗によるジュール熱によって発生する高熱を利用する、単相電流による単相クリプトール炉が知られている。また、このような単相クリプトール炉が改良され、三相交流を用いた三相クリプトール炉も開発されている（例えば、特許文献１参照）。

【0005】

そして、発明者らは、上記のクリプトール炉についてさらに研究を進め、クリプトール粒ベッド部に熱エネルギーの搬送媒体としてガスを供給することで、クリプトール粒ベッド部の均熱性を確保することができる三相クリプトール炉を開発し、先に出願している（特願２０２２－１８０２３３号）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開昭５９－２２５２８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本願の発明者らは、クリプトール炉についてさらに研究を進め、クリプトール粒ベッド部に熱エネルギーの搬送媒体としてガスを供給することで、クリプトール粒ベッド部の均熱性を確保することができるクリプトール炉を開発した。本発明の１の目的は、クリプトール粒域の均熱性を確保することができるクリプトール炉を提供することにある。

【0008】

また、上述のように、従来のキューポラではコークス燃焼の際にＣＯ_２が大量に発生する。また、従来のキューポラを誘導式電気炉に置き換える場合、設備の変更も必要になり、多大の資金と時間を投下しなければならない。

【0009】

この課題を解決するため、従来型のキューポラの基本構造は変えず、部分的改造によってコークスの使用量を大幅に減らすことができる電熱式キューポラという新型キューポラとすることが考えられる。

【0010】

そして、発明者らは、上記したクリプトール炉の原理をキューポラに利用することで、これらの課題を解決できると考えた。

【0011】

すなわち、従来のキューポラでは、炉の最下部にベッドコークスと言われるコークスのみを大量に充填した部分があり、そこに空気を吹き込みながらコークスを燃焼させて原料を溶解していることころ、上記のクリプトール炉の原理を利用して、熱エネルギーの搬送媒体としてガスを用いることで、クリプトール粒域の均熱性を確保できるとともに、燃焼によるＣＯ_２の発生を抑えながらも、効率よく原料の溶解を可能にすることできると考えた。

【0012】

本発明の前記したクリプトール炉を用いた電熱式キューポラシステムは、ベッドコークスに電熱エネルギーを投入し、そのエネルギーをキャリアガスに乗せてベッドコークス上部に存在する溶解原料を溶解させるという仕組みを基本構造とするもので、ＣＯ_２ガスの発生を抑えた電熱式キューポラシステムを提供することを１の目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明の一の態様に係るクリプトール炉は、筒形の炉殻の内部に炉体耐火物を設け、前記炉殻の内側に給電端子部が配され、前記炉体耐火物及び前記給電端子部の内側にクリプトール粒を充填してクリプトール粒域とするクリプトール炉であり、前記クリプトール粒域の上方に、溶解原料を装入する原料装入部が配置され、前記給電端子部は、前記クリプトール粒域の外周に接触する電極板と、一端部が前記電極板に結合され他端部が前記炉殻の外側に突出している給電ロッドとを有し、さらに、前記クリプトール粒域を通って上方に排出されるように、前記給電ロッドを用いてガスを供給する、ガス供給手段が設けられていることを特徴とする。

【0014】

このようにすれば、クリプトール粒域に熱エネルギーの搬送媒体としてのガス（キャリアガス）が給電ロッドを利用して供給され、クリプトール粒域の均熱性が確保され、そのキャリアガスによってクリプトール粒域で発生した熱エネルギーが上方に搬送され、クリプトール粒域上方の、装入された溶解原料が効率よく加熱される。

【0015】

また、このクリプトール炉は、前記給電端子部を複数備え、複数の前記給電端子部が、前記炉殻の内側に所定の角度間隔で配されていることが望ましい。このようにすれば、炉殻内のクリプトール粒に複数方向から給電できるので、炉殻内の電熱エネルギーがより均一化され、溶解原料の加熱の効率が上がる。

【0016】

また、このクリプトール炉は、３つの前記給電端子部が前記炉殻の内側に１２０°間隔で配されている。このようにすれば、例えば３つの給電端子部を配する場合に、１２０°間隔で配することで、炉殻内のクリプトール粒への給電の均一性が上がる。

【0017】

また、このクリプトール炉は、前記ガス供給手段が、前記給電端子部に設けられ前記炉殻と前記電極板との間に空隙部を形成する支え枠と、前記給電ロッドに設けられ前記空隙部にガスを供給するガス通路と、前記電極板に設けられ前記空隙部から前記クリプトール粒域に前記ガスを供給する複数の小孔とを有することが望ましい。

【0018】

また、このクリプトール炉は、前記ガスが酸化性ガス以外のガス、すなわち非酸化性ガスが好ましく、不活性ガス又は還元性ガスであることが望ましい。不活性ガスとしては、例えば窒素やアルゴン、ヘリウムなど、還元性ガスとしては、例えば水素などが想定される。なお、これに用いるガスは、非酸化性ガスであれば利用できると考えられる。

【0019】

また、このクリプトール炉は、前記クリプトール粒域が、鉛直上方から見て、中央の円形状粒域と、その周囲に１２０°間隔で放射状に設けられた３つの扇形状粒域とを有し、前記電極板は、断面円弧状であり、前記各扇形状粒域の、半径方向外方の端面に前記電極板が接触していることが望ましい。

【0020】

また、このクリプトール炉は、前記クリプトール粒域の下側に、溶湯受が設けられ、前記溶湯受が、前記クリプトール粒域の中央部分の下側に配置されクリプトール粒を保持する本体受部と、前記本体受部より半径方向外方に延び溶融物を外部に排出する出湯樋部とを有すること、前記溶湯受の本体受部を貫通して、アース電極が設けられていることが望ましい。

【0021】

また、このクリプトール炉は、さらに前記電極板が、それぞれ前記各扇形状粒域の、半径方向外方の端面に対して、端面全体を覆うように設けられていることが望ましい。

【0022】

また、このクリプトール炉は、前記本体受部が、貫通孔を有する周回壁部が設けられた皿形状であり、前記出湯樋部は、通路を有する樋状であり、前記本体受部の周回壁部の内部が、前記貫通孔を通じて、前記出湯樋部の通路に接続されていることが望ましい。

【0023】

また、このクリプトール炉は、前記クリプトール粒に、コークスからなるクリプトール粒、黒鉛からなるクリプトール粒のいずれかが含まれることが好ましい。すなわち、導電性のある原料からなるクリプトール粒を用いることが好ましく、導電性の高い原料を用いることがより好ましい。なお、導電性を有していれば、例えば炭化ケイ素など、コークスや黒鉛以外の材料を用いることも想定できる。

【0024】

また、このクリプトール炉は、前記クリプトール粒域において、前記円形状粒域に、コークスからなるクリプトール粒が含まれ、前記扇形状粒域に、黒鉛からなるクリプトール粒が含まれることが望ましい。このようにすれば、比抵抗の小さな黒鉛粒を用いた扇形状粒域の発熱量を小さくし、比抵抗の大きなコークス粒を用いた円形状粒域の発熱力を大きくすることができ、全体として効率のよい発熱粒域を構成することができる。

【0025】

本発明の一の態様に係る電熱式キューポラシステムは、電熱式のキューポラシステムであって、溶解炉の下部にクリプトール粒ベッド部と、前記クリプトール粒ベッド部にキャリアガスを供給するガス供給手段とを備え、電熱エネルギーを前記キャリアガスに乗せて投入し、前記クリプトール粒ベッド部上に存在する溶解原料を溶解させることを特徴とすることを特徴とする。

【0026】

このようにすれば、クリプトール粒ベッド部に熱エネルギーの搬送媒体としてのガス（キャリアガス）が供給され、クリプトール粒ベッド部の均熱性が確保され、そのキャリアガスによってクリプトール粒ベッド部で発生した熱エネルギーが上方に搬送され、クリプトール粒ベッド部上方の、装入された溶解原料が効率よく加熱される。

【0027】

また、この電熱式キューポラシステムは、前記溶解炉から排出される前記キャリアガスを回収して、キャリアガスを循環使用するガス循環手段をさらに備えることを特徴とする。

【0028】

このようにすれば、ガス循環手段によって、使用したキャリアガスを回収して再びキャリアガスとして循環使用することができる。これにより、使用後にキャリアガスに残存する熱エネルギーを無駄なく利用することができるとともに、コストを抑えることもでき、環境にも配慮することができる。

【0029】

また、この電熱式キューポラシステムは、前記ガス循環手段が、入口側にダストフィルターを有し前記キャリアガスを循環させるブロワを有するようにすれば、ダストフィルターによって、ダストを多く含むガスが、ブロワの入口側をそのまま通過するのが回避される。

【0030】

また、この電熱式キューポラシステムは、前記ブロワが、ルーツブロワで、前記ダストフィルターの上流側にガスクーラーが設けられているようにすれば、定風量が確保され、ガスクーラーによって冷却されるので、高温ガスであっても使用できる。

【0031】

また、従来型キューポラでは、溶解原料を連続投入するため、炉頂部は開放状態となっているため、コークスベッド部より吹き込まれた循環キャリアガスは、炉頂部で外気に触れ、酸素ガスを含む外気がキャリアガス中に混入することになる。

【0032】

これを防止するために、溶解炉の下部にクリプトール粒ベッド部が設けられ、前記クリプトール粒ベッド部に、電熱エネルギーをキャリアガスに乗せて投入し、前記クリプトール粒ベッド部上に存在する溶解原料を溶解させるものであり、前記溶解炉に設けられ前記クリプトール粒ベッド部上に溶解原料を装入する原料装入手段を備え、前記原料装入手段が、外気の混入を遮断した状態での装入を可能とする断続装入式であることが望ましい。このようにすれば、酸素ガスを含む外気がキャリアガス中に混入することが回避される。

【0033】

この場合、前記前記原料装入手段は、蓋が開閉可能に設けられ原料が投入される原料投入シュートと、前記原料投入シュート内部をシュート上部室とシュート下部室とに分割する遮断弁と、前記シュート上部室を排気する排気ポンプと、前記シュート上部室からの排気と前記シュート上部室への循環ガスの導入とを切り替える電磁弁手段とを備えるようにすれば、簡単な構造とすることができる。

【発明の効果】

【0034】

本発明の一の態様のクリプトール炉によれば、クリプトール粒域の均熱性を確保して、溶解原料を効率よく加熱することができる。

【0035】

また、本発明の一の態様の電熱式キューポラシステムによれば、ＣＯ_２ガスの発生を抑えることが可能である。また、別の態様においては、ガス循環手段を備えることにより、使用したキャリアガスを回収し、再びキャリアガスとして循環使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【0036】

【図1】本発明の一実施形態に係る三相クリプトール炉の概略構造を示す断面図である。

【図2】図１のＡ－Ａ線における断面図である。

【図3】電極端子部を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側面図である。

【図4】前記三相クリプトール炉の、電気系の回路図である。

【図5】三相交流の負荷抵抗の結線形の他の例を示す図である。

【図6】（ａ）（ｂ）はそれぞれ二枚の電極端子板に挟まれた状態で扇形状粒域（クリプトール粒域）の抵抗値を計算するための説明図である。

【図7】クリプトール粒域を鉛直上方から見た図である。

【図8】抵抗値の計算のための説明図である。

【図9】１相分のクリプトール粒域の示す模式図である。

【図10】本発明に係る一実施形態に係る電熱式キューポラシステムの概略構造を示す概略図である。

【図11】原料装入手段を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0037】

以下、本発明に係る一実施形態について説明するが、本発明は下記の実施形態に限定されるものではない。下記の実施形態は三相クリプトール炉を例に説明するが、三相以外の複数相のクリプトール炉としてもよく、単相クリプトール炉に本発明を適用することも可能である。

【0038】

＜１．クリプトール炉＞
図１は、本発明に係る三相クリプトール炉の概略構造を示す断面図、図２は、図１のＡ－Ａ線における断面図である。

【0039】

図１に示すように、三相クリプトール炉１は、円筒形の炉殻２の内部に断熱ボード７Ａ，７Ｂ及び炉体耐火物３が設けられ、炉殻２の内側であって炉床に近い部分に３つの給電端子部４が１２０°間隔で配置されている。

【0040】

炉体耐火物３及び給電端子部４の内側は、クリプトール粒を充填してクリプトール粒域５とされ、それらの上側に、排気筒６が設けられている。排気筒６の内部に断熱ボード７Ｃ及び排気筒耐火物８（耐火断熱煉瓦）が設けられ、中央に、溶解原料Ｍを装入する原料装入口９Ａが設けられている。

【0041】

なお、本実施形態では、一例として黒鉛を原料とするクリプトール粒を用いているが、コークスや炭化ケイ素を原料とするクリプトール粒を用いることも可能である。例えば、コークスは黒鉛よりも安価であり、設備が大型化した場合などはコスト面でのメリットが大きい。また、円形状粒域などに炭化ケイ素を用いることで、溶解原料が鉄鋼の場合などに溶鋼への加炭を防ぐことが可能となる。

【0042】

クリプトール粒域５は、鉛直上方から見て、中央の円形状粒域５Ａと、その周囲に１２０°間隔で放射状に設けられ中央に向かって徐々に幅が狭くなる３つの扇形状粒域５Ｂとを有する。そして、扇形状粒域５Ｂの間には、扇状の炉体耐火物３がそれぞれ配置され、扇形状粒域５Ｂの上側にも炉殻２の上端まで炉体耐火物３が設けられている。

【0043】

また、円形状粒域５Ａの上方中央に対応して原料装入口９Ｂが設けられている。原料装入口９Ｂは、円形状粒域５Ａとほぼ同径で、原料装入口９Ａより大径となっている。

【0044】

各給電端子部４は、クリプトール粒域５の外周に接触する断面円弧状の電極板１０（内径Ｒ、高さＨ、半径角６０°）と、一端部が電極板１０に結合され他端部が炉殻２の外側に突出している給電ロッド１１とを有する。そして、電極板１０は、それぞれ、各扇形状粒域５Ｂの、半径方向外方の端面に対して、端面全体を覆うように設けられ、前記端面全体に接触している。

【0045】

炉体耐火物３及び各給電端子部４の内側は、電極板１０の高さとほぼ同じ高さまでクリプトール粒が充填され、クリプトール粒域５となっている。なお、給電ロッド１１は、炉殻２に設けた開口に絶縁物１４を介して取り付けられている。また、断熱ボード７Ａは、半径方向内方に向かって電極板１０付近まで延びる厚さを有する。

【0046】

また、クリプトール粒域５の下側に、溶湯受１２が設けられている。溶湯受１２は、高温耐火物からなり、クリプトール粒域５の中央部分である円形状粒域５Ａの下側に配置される皿形状の本体受部１２Ａと、本体受部１２Ａより半径方向外方に延び溶融物を外部に排出する樋形状の出湯樋部１２Ｂとを有する。

【0047】

本体受部１２Ａの周回壁部１２Ａａに貫通孔１２Ａｂが設けられ、その貫通孔１２Ａｂを通じて、本体受部１２Ａの内部と出湯樋部１２Ｂの通路部分とが連通している。本体受部１２Ａ内にもクリプトール粒が充填され、円形状粒域５Ａの一部となっている。そして、クリプトール粒域５内を滴下してくる溶湯を集めやすいように円形状粒域５Ａとほぼ同じ外径を有し、下方に突出する筒状部を含む皿形状となっている。

【0048】

これにより、クリプトール粒域５内を滴下してくる溶湯を本体受部１２Ａで受け、出湯樋部１２Ｂを介して外部に排出するようになっている。

【0049】

溶湯受１２の本体受部１２Ａを貫通して、黒鉛製のアース電極１３が設けられ、三相電流の安定化が図られている。１３ａはアース電極端子である。

【0050】

各給電端子部４は、図１及び図３に示すように、電極板１０、給電ロッド１１のほか、炉殻２と電極板１０との間に、閉空間である空隙部Ｓを形成する支え枠１５と、給電ロッド１１に設けられ空隙部Ｓに熱エネルギーの搬送媒体としてのガス（キャリアガス）を供給するガス通路１１ａと、電極板１０に設けられ空隙部Ｓからクリプトール粒域５にキャリアガスを供給する複数の小孔１０ａとを有する。１６は給電ケーブルである。

【0051】

各給電端子部４では、給電ロッド１１からガス通路１１ａを通じて支え枠１５の空隙部Ｓ内にキャリアガスが供給され、そのキャリアガスが、電極板１０に設けられた多数の小孔１０ａより扇形状粒域５Ｂに供給される。その後、キャリアガスは、中央の円形状粒域５Ａに向かって流れて互いに衝突し、それから上方に向かって流れ、排気筒６を通じて排出されるようになっている。

【0052】

このように、クリプトール粒域５を通って溶解原料Ｍに向かって上方に排出されるようにキャリアガスを、給電ロッド１１（ガス通路１１ａ）を用いて供給するキャリアガス供給手段が構成されている。

【0053】

三相クリプトール炉１の回路は図４に示すように構成され、受電キュビクル２１から単相変圧器２２を介して各給電端子部４に接続されてなり、三相の低圧大電流の交流電流を炉１に供給すると、内部に充填されたクリプトール粒（クリプトール粒域５）が発熱し、高温が発生する。なお、三相交流の負荷抵抗Ｔ１は、スター結線形を用いているが、図５に示すように、デルタ結線形の負荷抵抗Ｔ２とすることも可能である。

【0054】

このような本発明に係る炉は、クリプトール粒領域の容積が、従来の炉（特開昭５９－２２５２８３号公報参照）に比べて大きくすることができるので、投入された電力が同じであれば、発生する高温体の温度は低くなる。これは、鉄・銅・アルミニウム合金のように融点の低い金属の溶解に適しており、一般の生産炉への適用が容易である。

【0055】

また、生産炉として使用されるものであるから、５００ｋＶＡ以上の大型変圧器を用いるが、クリプトール粒の抵抗値は非常に小さいものであるため、変圧器の二次側出力電圧は小さく、二次電流は大きくなる。二次電流が３０ｋＶＡ以上となると、変圧器の二次側導体の交流インピーダンスを極力小さくする必要があり、二次側導体長をできるだけ小さくしなければならない。そのために、トランスは単相電圧器３台に分けて電極端子部のすぐ近くに配置しているのである。

【0056】

（二枚の電極端子板に挟まれた扇状クリプトール粒域の抵抗値について）
続いて、クリプトール粒域５の電気抵抗について説明する。
図６（ａ）（ｂ）に示すように、高さＨの扇形状粒域５１の内側と外側に金属製の電極板５２，５３を設け、電極板５２，５３間に交流電圧を印加すると、電極板５２，５３間に交流電流が流れるが、そのときの電極板５２，５３間の交流抵抗を求める。扇形状粒域５１の中心点Ｏから半径ａの位置にある厚さΔａの弧状部分を想定すると、この弧状部分の抵抗値ΔＲは、下記の数式１で表すことができる。

【0057】

【数1】

【0058】

Δａを極限まで小さくした場合のΔＲをｄＲとすると、下記の数式２のようになる。

【0059】

【数2】

【0060】

したがって、電極板５２，５３間の総抵抗Ｒは、ｄＲをａ１からａ２まで積分したものであるから、下記の数式３のようになる。

【0061】

【数3】

【0062】

供給されたキャリアガスはクリプトール粒域５（円形状粒域５Ａ，扇形状粒域５Ｂ）で発生したジュール熱を吸収して高温となるが、そのときの温度は次の数式４によって与えられる。

【0063】

【数4】

【0064】

例えばキャリアガスをＡｒガスとし、それぞれの値をＥｇ＝３０ｋＷ、η＝０．８、Ｖｇ＝６０Ｎｍ^３／ｈ、γｇ＝１．７８４ｋｇ／Ｎｍ^３、Ｃｐ＝０．５２２ｋＪ／ｋｇ℃とすれば、下記の数式５となる。

【0065】

【数5】

【0066】

この高温ガスの保有熱量により、円形状粒域５Ａの上部に置かれた被溶融原料の加熱及び溶解が行なわれる。つまり、給電端子部４より供給された不活性ガスが、クリプトール粒域５で発生する熱エネルギーの搬送媒体（キャリアガス）となっている。なお、キャリアガスは原料の加熱及び溶解に使用された後、ガス冷却器や集塵機を経て回収すれば、給電端子部４から供給するキャリアガスとして再使用することができ、非常に経済的である
。

【0067】

（高さＨの円形粒域に三相交流電量を流した場合の抵抗値について）
図７に示すように、クリプトール粒域５の円形状粒域５Ａの直径をＤとすると、他の寸法は次の数式６のようになる。

【0068】

【数6】

【0069】

ｒ２の値はどのように決めてもよいが、ここでは０．７Ｄとする。

【0070】

そして、三相炉であるから，３つの電極板１０から三相交流電流がクリプトール粒域５の扇形状粒域５Ｂ内に流れ込むことになり、このクリプトール粒域５（厚さＨ）が三相負荷抵抗になる。

【0071】

図８において、Ｒ１部、Ｒ３部、それらの間のＲ２部の３つのゾーンを想定する。この３つのゾーンを合わせたものは、太線で囲まれたクリプトール粒域とほとんど重なっている。したがって、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３それぞれのゾーン抵抗値が得られれば、クリプトール粒域の抵抗値Ｒは，３つの抵抗値を足したもので近似できるので、この３つの抵抗値を求めることにする。そして、Ｒ１に、前述した数３の式を適用すると、次の数式７によって表すことができる。

【0072】

【数7】

【0073】

Ｒ３についても同様に表すと、次の数式８のようになる。

【0074】

【数8】

【0075】

Ｒ２の部分については、このままの形状では抵抗値を求めるのは困難なので、０．８Ｌ
×０．８Ｂの長方形のゾーンに置き換えて抵抗値を求める（図９参照）。

【0076】

【数9】

【0077】

上式において、θ１＝６０°＝π／３，θ２＝９０°＝π／２であるから、これを代入すると数式１０となり、Ｒを求めることができる。

【0078】

【数10】

【0079】

この式では、Ｄの値を含まないことに注目すべきである。円形のクリプトール粒域の直径Ｄは、炉の大きさを決める基礎となる基準円直径であるが、三相交流負荷抵抗Ｒは、Ｄの大きさと無関係に、クリプトール粒域の高さＨとクリプトール粒の比抵抗ρによって決まることが分かる。

【0080】

上記炉によれば、中央部のクリプトール粒域を円形にして給電端子部４よりの三相の電極電流が、扇形状粒域５Ｂを通じて円形状粒域５Ａに拡散して流れることによって粒域全体が発熱域となっている。クリプトール粒域５の大きさに見合った電流を供給することによって発生する高温を自由に設定できるため、設備の大きさに限界はなく、いくらでも大形の高温発生炉にすることが可能である。よって、溶融温度が１０００℃～１８００℃くらいの金属や金属酸化物の生産炉に適している。

【0081】

電極端子として黒鉛電極棒ではなく、断面円弧状の金属製電極板１０を用い、その電極板１０の内側にクリプトール粒域５（扇形状粒域５Ｂ）を設けた構造とすることで、電極板１０とクリプトール粒域５（扇形状粒域５Ｂ）との接触部の面積を大きくして、その部分に発生する接触抵抗による発熱をできるだけ小さくなるようにしている。給電端子部４の電力損失を小さくすることができ、炉設備の大型化も容易になる。

【0082】

このように給電端子部４があまり高温にならないので、水冷化の必要はなく、キャリアガスによる冷却（空冷）で対応できる。よって、本発明に係る三相クリプトール炉は、次のような効果を発揮する。

【0083】

（ｉ）中央部のクリプトール粒域の均熱性を確保する。
給電端子部４からクリプトール粒域５に向かってＡｒガスやＮ_２ガスのような不活性ガスをキャリアガスとして供給するので、クリプトール粒域５内で発生する局所的な不均一発熱が平準化されて、クリプトール粒域５全体に亘っての均熱性が確保され、溶解原料Ｍが効率よく加熱される。

【0084】

（ｉｉ）クリプトール粒域５への投入電力とキャリアガスのバランスによってキャリアガスの出口温度を自由に変えることができる。クリプトール粒域５に投入された電力は、炉体構造に由来する熱損失を除いてほとんどの熱エネルギーはキャリアガスに吸収される。したがって、投入電力を一定とした場合、ガスの出口温度はガスの流量に反比例して変化するので、ガス流量によってガスの出口温度を自由に制御できる。

【0085】

（ｉｉｉ）燃焼によるＣＯ_２ガスが発生しない。
燃焼によるＣＯ_２ガスが発生しないので、脱炭素を実現する生産設備となる。従来、生産現場で使用されている竪型の連続溶解炉（例えば、キューポラなど）では高温を得るためにコークス燃焼を利用しているので、ＣＯ_２ガスが大量に発生するが、本発明に係る電熱式キューポラにすれば、鋳物の生産現場における脱ＣＯ_２ガス化に大きく貢献することができる。

【0086】

（ｉｖ）始動・停止が容易である。
熱源として電力のみを使用しているので、一般の電気炉と同じく炉の始動・停止が容易である。コークス、重油、ガスなどの石化燃料を用いる連続溶解炉は、始動の際、炉況が安定するのに時間がかかる場合が多いが、本発明炉では、始動の際に、始動電流を短時間クリプトール粒域に供給するだけで高温安定状態が得られるので、生産現場における作業性が非常によくなる。

【0087】

＜２．電熱式キューポラシステム＞
次に、前記した三相クリプトール炉を溶解炉として備える電熱式キューポラシステムについて説明する。図１０は、本発明に係る一実施形態である電熱式キューポラシステムを示す概略図である。

【0088】

図１０に示すように、電熱式キューポラシステム１００は、溶解炉として前記した図１に示す三相クリプトール炉１を利用したものである。そして、三相クリプトール炉１の下部には、クリプトール粒ベッド部となるクリプトール粒域５が設けられ、クリプトール粒域５に電熱エネルギーをキャリアガスに乗せて投入し、クリプトール粒域５上に存在する溶解原料Ｍを溶解させるものである。

【0089】

また、三相クリプトール炉１の上部には、ガスがたまる空間が設けられているとともに、クリプトール粒域５上に溶解原料を装入する原料装入手段１０３が設けられている。また、三相クリプトール炉１の上部にある空間に循環ガス排出口部１１２が設けられていて、循環ガス排出口部１１２から排出されるキャリアガスを回収して循環使用するガス循環手段１０４が設けられている。

【0090】

このガス循環手段１０４は、循環ガス排出口部１１２と給電端子部４とを繋ぐもので、その途中にキャリアガスを循環させるブロワ１０４ａを有し、このブロワ１０４ａの入口側にダストフィルター１０４ｂが設けられている。ブロワ１０４ａはモータ１０４ｃによって駆動されるルーツブロワで、ダストフィルター１０４ｂの上流側にガスクーラー１０４ｄが設けられる。

【0091】

ここで、ガス循環手段１０４のなかで中心となるのはガス循環用のブロワ１０４ａであるが、このブロワとしては、定風量が確保しやすいルーツブロワが、本システムにおいては最適である。しかし、一般的なルーツブロワは割と繊細な構造しており、ダストを多く含むガスをそのまま通過させることができないので、ブロワ１０４ａの入口側にダストフィルター１０４ｂが設けられている。

【0092】

ダストフィルター１０４ｂの構造材質によっては高温ガスに適用できない場合があるので、三相クリプトール炉１の炉頂から排出されるキャリアガスを、ガスクーラー１０４ｄを通過させることで冷却するようにしているのである。ガスクーラーとしては空冷式、水冷式など多種のクーラーがあるが、本システム用として最適なものを選定すればよい。

【0093】

原料装入手段１０３は、外気の混入を遮断した状態での装入（投入）を可能とする断続装入式である。そして、図１１に示すように、原料装入手段１０３は、蓋１０５を有し、炉頂部に設けられた原料投入シュート１０６と、原料投入シュート内部を、シュート上部室１０６Ａとシュート下部室１０６Ｂとに仕切る遮断弁１０７と、シュート上部室１０６Ａを排気する排気ポンプ１０８と、シュート上部室１０６Ａからの排気とシュート上部室１０６Ａへの循環ガスの導入とを切り替える電磁弁手段１０９とを備える。

【0094】

原料投入シュート１０６は、上部が、原料が投入されるすり鉢状に形成されている一方、下部は円筒状で、その下端部が排気筒６中央の空洞部である原料装入口９Ａ内に挿入されている。なお、蓋１０５は第１エアシリンダ１１０Ａによって開閉され、遮断弁１０７は第２エアシリンダ１１０Ｂによって開閉される。

【0095】

また、電磁弁手段１０９は、シュート上部室１０６Ａに排気ポンプ１０８を接続する第１通路１１１Ａに設けられる第１電磁開閉弁１０９Ａと、循環ガス排出口部１１２を第１通路１１１Ａに接続する第２通路１１１Ｂに設けられる第２電磁開閉弁１０９Ｂとを有する。

【0096】

そして、溶解原料を投入する際には，まず、原料投入シュート１０６の蓋１０５を開き、遮断弁１０７を閉じた状態で一定量の原料をシュート上部室１０６Ａに投入する。次いで、蓋１０５を閉じ、第２電磁弁１０９Ｂを閉じ、第１電磁弁１０９Ａを開いてシュート上部室１０６Ａを密閉状態にする。

【0097】

それから、排気ポンプ１０８を作動させ、シュート上部室１０６Ａ内にある外気を、例えば１００ｋＰａになるまで排出する。その後、第１電磁弁１０９Ａを閉じ、第２電磁弁１０９Ｂを開いて、シュート上部室１０６Ａ内に、循環ガス排出口部１１２から循環ガスを導入する。そして、遮断弁１０７を開いて原料を炉内に装入する。

【0098】

このような一連の操作を、一定間隔をおいて断続的に繰り返し、外気の混入を防止しながら、原料を炉内に断続的に装入する。つまり、外気の混入を遮断した状態での装入を可能とする断続装入式となっている。

【0099】

三相クリプトール炉１は、図１に示すように、円筒形の炉殻２の内部に断熱ボード７Ａ，７Ｂ及び炉体耐火物３が設けられ、炉殻２の内側であって炉床に近い部分に３つの給電端子部４が１２０°間隔で配置されている。

【0100】

炉体耐火物３及び給電端子部４の内側は、クリプトール粒が充填されてクリプトール粒ベッド部となるクリプトール粒域５が構成され、それらの上側に、排気筒６が設けられている。排気筒６の内部に断熱ボード７Ｃ及び排気筒耐火物８（耐火断熱煉瓦）が設けられ、中央に、溶解原料Ｍを装入する原料装入口９Ａが設けられている。

【0101】

クリプトール粒域５は、図２に示すように、鉛直上方から見て、中央の円形状粒域５Ａと、その周囲に１２０°間隔で放射状に設けられ中央に向かって徐々に幅が狭くなる３つの扇形状粒域５Ｂとを有する。そして、扇形状粒域５Ｂの間には、扇状の炉体耐火物３がそれぞれ配置され、扇形状粒域５Ｂの上側にも炉殻２の上端まで炉体耐火物３が設けられている。

【0102】

また、円形状粒域５Ａの上方中央に対応して原料装入口９Ｂが設けられている。原料装入口９Ｂは、円形状粒域５Ａとほぼ同径で、原料装入口９Ａより大径となっている。

【0103】

各給電端子部４は、クリプトール粒域５の外周に接触する断面円弧状の電極板１０（内径Ｒ、高さＨ、半径角６０°）と、一端部が電極板１０に結合され他端部が炉殻２の外側に突出している給電ロッド１１とを有する。そして、電極板１０は、それぞれ、各扇形状粒域５Ｂの、半径方向外方の端面に対して、端面全体を覆うように設けられ、前記端面全体に接触している。

【0104】

炉体耐火物３及び各給電端子部４の内側は、電極板１０の高さとほぼ同じ高さまでクリプトール粒が充填され、クリプトール粒ベッド部であるクリプトール粒域５となっている。なお、給電ロッド１１は、炉殻２に設けた開口に絶縁物１４を介して取り付けられている。また、断熱ボード７Ａは、半径方向内方に向かって電極板１０付近まで延びる厚さを有する。

【0105】

また、クリプトール粒域５の下側に、溶湯受１２が設けられている。溶湯受１２は、高温耐火物からなり、クリプトール粒域５の中央部分である円形状粒域５Ａの下側に配置される皿形状の本体受部１２Ａと、本体受部１２Ａより半径方向外方に延び溶融物を外部に排出する樋形状の出湯樋部１２Ｂとを有する。

【0106】

本体受部１２Ａの周回壁部１２Ａａに貫通孔１２Ａｂが設けられ、その貫通孔１２Ａｂを通じて、本体受部１２Ａの内部と出湯樋部１２Ｂの通路部分とが連通している。本体受部１２Ａ内にもクリプトール粒が充填され、円形状粒域５Ａの一部となっている。そして、クリプトール粒域５内を滴下してくる溶湯を集めやすいように円形状粒域５Ａとほぼ同じ外径を有し、下方に突出する筒状部を含む皿形状となっている。

【0107】

これにより、クリプトール粒域５内を滴下してくる溶湯を本体受部１２Ａで受け、出湯樋部１２Ｂを介して外部に排出するようになっている。

【0108】

溶湯受１２の本体受部１２Ａを貫通して、黒鉛製のアース電極１３が設けられ、三相電流の安定化が図られている。１３ａはアース電極端子、１６は給電ケーブルである。

【0109】

各給電端子部４は、図３に示すように、電極板１０、給電ロッド１１のほか、炉殻２と電極板１０との間に、閉空間である空隙部Ｓを形成する支え枠１５と、給電ロッド１１に設けられ空隙部Ｓに熱エネルギーの搬送媒体としてのキャリアガスを供給するガス通路１１ａと、電極板１０に設けられ空隙部Ｓからクリプトール粒域５にキャリアガスを供給する複数の小孔１０ａとを有する。

【0110】

各給電端子部４では、給電ロッド１１からガス通路１１ａを通じて支え枠１５の空隙部Ｓ内にキャリアガスが供給され、そのキャリアガスが、電極板１０に設けられた多数の小孔１０ａより扇形状粒域５Ｂに供給される。その後、キャリアガスは、中央の円形状粒域５Ａに向かって流れて互いに衝突し、それから上方に向かって流れ、排気筒６を通じて排出されるようになっている。

【0111】

このように、クリプトール粒域５を通って溶解原料Ｍに向かって上方に排出されるようにキャリアガスを、給電ロッド１１（ガス通路１１ａ）を用いて供給するキャリアガス供給手段が構成されている。

【0112】

ここで、電熱式キューポラの内部で電気エネルギーを熱エネルギー変換する方式として、カーボン系クリプトール粒の接触抵抗を利用しているが、この熱エネルギーを原料装入するための搬送媒体として用いるキャリアガスは、カーボン系クリプトール粒を消化させないため、非酸化性のガスを含まないことが絶対に必要である。また、キャリアガスは千数百度の高温において分解したりイオン化したりしないような高温安定性を持つことも必要である。

【0113】

これらの要件を満たすガスとしては、例えば、Ａｒガス又はＮ_２ガスが用いられる。これらのガスは通常の生産現場において容易に入手できるものでキャリアガスとしては最適であるが、価格が比較的高価であるため、システム内で循環使用することとし、キャリアガス供給手段を設けている。

【0114】

また、三相クリプトール炉１は、図１０に示すように、受電キュビクル１２１から単相変圧器１２２を介して各給電端子部４に接続されてなり、三相の低圧大電流の交流電流を炉１に供給すると、内部に充填されたクリプトール粒（クリプトール粒域５）が発熱し、高温が発生する。なお、三相交流の負荷抵抗は、スター結線形を用いているが、デルタ結線形とすることも可能である。

【0115】

このような三相クリプトール炉１は、クリプトール粒領域の容積が、従来の炉（特開昭５９－２２５２８３号公報参照）に比べて大きくすることができるので、投入された電力が同じであれば、発生する高温体の温度は低くなる。これは、鉄・銅・アルミニウム合金のように融点の低い金属の溶解に適しており、一般の生産炉への適用が容易である。

【0116】

また、生産炉として使用されるものであるから、５００ｋＶＡ以上の大型変圧器を用いるが、クリプトール粒の抵抗値は非常に小さいものであるため、変圧器の二次側出力電圧は小さく、二次電流は大きくなる。二次電流が３０ｋＶＡ以上となると、変圧器の二次側導体の交流インピーダンスを極力小さくする必要があり、二次側導体長をできるだけ小さくしなければならない。そのために、トランスは単相電圧器３台に分けて給電端子部４のすぐ近くに配置しているのである。

【0117】

そして、炉殻２の中央部分を円形にして給電端子部４よりの三相の電極電流が、扇形状粒域５Ｂを通じて円形状粒域５Ａに拡散して流れることによって粒域部全体が発熱域となっている。クリプトール粒域５の大きさに見合った電流を供給することによって発生する高温を自由に設定できるため、設備の大きさに限界はなく、いくらでも大形の高温発生炉にすることが可能である。よって、溶融温度が１０００℃～１８００℃くらいの金属や金属酸化物の生産炉に適している。

【0118】

電極端子として黒鉛電極棒ではなく、断面円弧状の金属製電極板１０を用い、その電極板１０の内側にクリプトール粒域５（扇形状粒域部５Ｂ）を設けた構造とすることで、電極板１０とクリプトール粒域（扇形状粒域部５Ｂ）との接触部の面積を大きくして、その部分に発生する接触抵抗による発熱をできるだけ小さくなるようにしている。給電端子部４の電力損失を小さくすることができ、炉設備の大型化も容易になる。

【0119】

このように給電端子部４があまり高温にならないので、水冷化の必要はなく、キャリアガスによる冷却（空冷）で対応できる。よって、このような三相クリプトール炉１は、
（ｉ）中央部のクリプトール粒域の均熱性を確保できる。つまり、給電端子部４からクリプトール粒域５に向かってＡｒガスやＮ_２ガスのような不活性ガスをキャリアガスとして供給するので、クリプトール粒域５内で発生する局所的な不均一発熱が平準化されて、クリプトール粒域５全体に亘っての均熱性が確保され、溶解原料Ｍが効率よく加熱される。

【0120】

（ｉｉ）クリプトール粒域５への投入電力とキャリアガスのバランスによってキャリアガスの出口温度を自由に変えることができる。即ち、クリプトール粒域５に投入された電力は、炉体構造に由来する熱損失を除いてほとんどの熱エネルギーはキャリアガスに吸収される。したがって、投入電力を一定とした場合、ガスの出口温度はガスの流量に反比例して変化するので、ガス流量によってガスの出口温度を自由に制御できる。

【0121】

（ｉｉｉ）燃焼によるＣＯ_２ガスが発生しないので、脱炭素を実現する生産設備となる。従来、生産現場で使用されている竪型の連続溶解炉（例えば、キューポラなど）では高温を得るためにコークス燃焼を利用しているので、ＣＯ_２ガスが大量に発生するが、本発明に係る電熱式キューポラにすれば、鋳物の生産現場における脱ＣＯ_２ガス化に大きく貢献することができる。

【0122】

以上のように構成すれば、溶解に使用する原料が銑鉄や鋳鉄の戻り屑のように、炭素含有量の高い材料のみを使用する場合は、原理的にＣＯ_２ガスを発生しない。

【0123】

ただ、原料コスト削減のため鉄屑を使用する場合は、加炭材として原料の中にコークスを使用しなければならず、そのコークスの一部が原料の中に含まれる酸化鉄の酸素と結合してＣＯ_２ガスが発生し、キャリアガスの中に混入する。しかし、その割合は従来型のキューポラに比べると非常に小さいので、ガス循環手段中にＣＯ_２ガス除去装置を設けることで解決できる。

【0124】

電熱式キューポラでは、投入電力とキャリアガス流量とのバランスによって、溶解温度をある範囲内で自由に制御できる。

【0125】

電熱式キューポラも電気炉の一種である。よって全ての電気炉の特徴である炉の始動・停止が容易であるし、炉の運転時間の長短も自由に設定できる。

【0126】

キューポラ内部で電気エネルギーを熱エネルギー変換する方式として、三相クリプトール炉（特願２０２２－１８０２３３号参照）の原理を採用しているが、この原理の適用は炉の大きさとは無関係である。よって，電熱式キューポラに適用する場合も、設備の大小にかかわらず、どのようなサイズの炉にも実施することができる。

【0127】

＜３．その他の実施形態＞
以上のとおり、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更が可能である。

【0128】

上記した実施形態では、キャリアガスとして不活性ガスのＡｒガス又はＮ_２ガスを用いていたが、これ以外の不活性ガスや還元性ガスを用いることもできる。Ｈ_２ガスのような還元性ガスを用いることで、溶解原料が鉄鉱石のような金属酸化物の場合に、原料の還元溶融を行うことも可能である。なお、キャリアガスとしては、酸化性ガス以外のガス、非酸化性ガスであれば利用できると考えられる。

【0129】

また、上記した実施形態では、一例として黒鉛を原料とするクリプトール粒を用いたが、コークスや炭化ケイ素を原料とするクリプトール粒を用いることも可能である。例えば、クリプトール粒域５において、円形状粒域５Ａに、コークスからなるクリプトール粒が含まれ、扇形状粒域５Ｂに、黒鉛からなるクリプトール粒が含まれるようにできる。コークスは黒鉛よりも安価であり、設備が大型化した場合などはコスト面でのメリットが大きい。また、円形状粒域部などに炭化ケイ素を用いることで、溶解原料が鉄鋼の場合などに溶鋼への加炭を防ぐことが可能となる。したがって、そのようなものも本発明の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0130】

１ 三相クリプトール炉
２ 炉殻
３ 炉体耐火物
４ 給電端子部
５ クリプトール粒域
５Ａ 円形状粒域
５Ｂ 扇形状粒域
６ 排気筒
７Ａ，７Ｂ 断熱ボード
８ 排気筒耐火物
９Ａ，９Ｂ 原料装入口
１０ 電極板
１０ａ 小孔
１１ 給電ロッド
１１ａ ガス通路
１２ 溶湯受
１２Ａ 本体受部
１２Ａａ 周回壁部
１２Ａｂ 貫通孔
１２Ｂ 出湯樋部
１３ アース電極
１３ａ アース電極端子
１４ 絶縁物
１５ 支え枠
１６ 給電ケーブル
１００ 電熱式キューポラシステム
１０３ 原料装入手段
１０４ ガス循環手段
１０４ａ ブロワ
１０４ｂ ダストフィルター
１０４ｃ モータ
１０４ｄ ガスクーラー
１０５ 蓋
１０６ 原料投入シュート
１０６Ａ シュート上部室
１０６Ｂ シュート下部室
１０７ 遮断弁
１０８ 排気ポンプ
１０９ 電磁弁手段
１１０Ａ，１１０Ｂ エアシリンダ
１１１Ａ，１１１Ｂ 通路
１１２ 循環ガス排出口部
Ｍ 溶解原料
Ｓ 空隙部

【要約】

【課題】 クリプトール粒域の均熱性を確保する。
【解決手段】 円筒形の炉殻２の内部に炉体耐火物３を設け、３つの給電端子部４を炉殻２の内側に１２０°間隔で配置し、炉体耐火物３及び給電端子部４の内側にクリプトール粒を充填してクリプトール粒域５とする。クリプトール粒域５の中央上方から、溶解原料Ｍを装入する。給電端子部４は、クリプトール粒域５の外周に接触する断面円弧状の電極板１０と、一端部が電極板１０に結合され他端部が炉殻２の外側に突出している給電ロッド１１とを有する。さらに、クリプトール粒域５を通って溶解原料Ｍに向かって上方に排出されるようにキャリアガスを、給電ロッド１１を用いて供給するキャリガス供給手段が設けられている。
【選択図】 図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】