带摄像装置的燃烧器、具备该燃烧器的电炉以及使用该电炉的铁水的制造方法与流程

1.本发明涉及带摄像装置的燃烧器，特别涉及能够一边观察将冷铁源熔解而得到铁水的情况一边操作燃烧器的带摄像装置的燃烧器。另外，本发明涉及具备该带摄像装置的燃烧器且能够熔解冷铁源而有效地得到铁水的电炉。进而，本发明涉及能够使用该电炉有效地得到铁水的铁水的制造方法。本发明的带摄像装置的燃烧器可以适当地设置在用于从冷铁源得到铁水的电炉中。


背景技术：

2.在使用电炉熔解铁系废料等冷铁源得到铁水时，在熔解室内，电极周边的冷铁源快速熔解，但远离电极的场所、即位于冷点的冷铁源熔解较慢，有时熔解室内的冷铁源的熔解速度变得不均匀。因此，存在电炉的整体操作时间由存在于冷点的冷铁源的熔解速度决定的问题。
3.因此，为了消除这样的冷铁源的熔解速度的不均匀，使整个熔解室内的冷铁源均衡地熔解，采用在容易产生冷点的位置设置燃烧器(助燃燃烧器)，通过该燃烧器来促进存在于冷点的冷铁源的熔解的方法。
4.例如，在专利文献1中公开了一种三重管结构的电炉用助燃燃烧器，其从中心部喷出不燃物的飞散用和废料的切割用氧气，从该氧气的外周部喷出燃料，另外从该燃料的外周部喷出燃烧用氧气。在专利文献1的助燃燃烧器中，为了使从中心部喷出的氧气的速度为高速，在中心部的氧气喷出管的前端设置节流部，并且为了对从最外周喷出的燃烧用氧气赋予回转，在由燃料喷出管和燃烧用氧气喷出管形成的环状空间设置旋流叶片。
5.通过使用专利文献1记载的助燃燃烧器，可以使熔解室内的冷铁源更均匀地熔解。但是，由于在操作助燃燃烧器时不能视觉确认熔解室内的冷铁源的情况，所以冷铁源是否已充分熔解的判定取决于操作员的经验。例如，在利用助燃燃烧器时，如果存在于冷点的冷铁源仍未熔解，则不能充分提高熔解效率。另外，如果将存在于冷点的冷铁源过度加热，则不仅消除冷点而且助长热点，熔解室内的铁水温度反而变得不均匀。
6.熔解室内的情况当然可以考虑打开出渣用门、炉盖等进行确认，但在开放时多余的空气从炉外侵入炉内，导致较大的热损失。进而，操作员必须靠近至炉体附近，在铁水或炉渣暴沸时可能造成灾害。因此，事实上难以优化将燃烧器点火和熄火的时机，在有效地制造铁水的方面存在问题。
7.另一方面，作为用于观察炉内的方法，在专利文献2中提出了一种炉内监视装置，其用于利用电视摄像机来拍摄炉内，利用电视图像来监视内部的状况。
8.现有技术文献
9.专利文献
10.专利文献1：日本特开平10－9524号公报
11.专利文献2：日本特开平07－103670号公报


技术实现要素：

12.然而，本发明人等尝试将专利文献2公开的监控装置实际插入到电炉内来观察存在于冷点的冷铁源被燃烧器熔解的情况，结果在电炉内的高温环境下监控装置的透镜前端烧毁。另外，还确认透镜前端被暴沸的熔融炉渣覆盖而无法继续监控的情况。
13.本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供在利用燃烧器加热被加热物时能够清晰地观察将该被加热物加热的炉内的情况的带摄像装置的燃烧器。另外，本发明的目的在于提供具备该带摄像装置的燃烧器且能够从冷铁源有效地得到铁水的电炉、以及能够使用该电炉有效地得到铁水的铁水的制造方法。
14.本发明人等对上述问题反复进行研究，结果发现如果燃烧器是具有透镜和摄像装置的规定的重叠管结构，则能够在视觉上良好地确认利用燃烧器加热被加热物的炉内的情况的同时有效地使用该燃烧器。另外，发现如果这样有效地使用燃烧器从冷铁源制造铁水，则能够提高制造效率，降低制造所需的电力消耗率。
15.即，本发明的主旨构成如下。
16.1.一种带摄像装置的燃烧器，是使气体燃料燃烧而形成火焰的燃烧器，且为具有如下部分的重叠管结构：
17.透镜；
18.摄像装置，将上述透镜的拍摄对象物侧设为前方，将在光轴方向上与上述拍摄对象物相反侧设为后方时，设置于上述透镜的后方；
19.内管，内包上述透镜；
20.外管，管径比上述内管大，在与上述内管之间隔着透镜冷却介质用通路而内包上述内管；
21.气体燃料管和助燃性气体管，设置于上述外管的径向外侧，上述气体燃料管向上述透镜的前方方向喷射上述气体燃料，上述助燃性气体管向上述透镜的前方方向喷射助燃性气体；以及
22.冷却管，内包上述气体燃料管和上述助燃性气体管，设置于最外部。
23.应予说明，在上述本发明中，透镜的前方是拍摄对象物侧、即存在由燃烧器加热的被加热物的一侧，也是由燃烧器形成火焰的方向。例如，在贯通电炉的炉壁而设置本发明的燃烧器时，是朝向该电炉的炉内侧的方向。另外，透镜的后方是在透镜的光轴方向上与上述拍摄对象物相反侧，例如在贯通电炉的炉壁而设置本发明的燃烧器的情况下，是朝向该电炉的炉外侧的方向。
24.2.根据上述1所述的带摄像装置的燃烧器，其中，上述气体燃料管的管径比上述外管大，在与上述外管之间隔着气体燃料用通路而内包上述外管，
25.上述助燃性气体管的管径比上述气体燃料管大，在与上述气体燃料管之间隔着助燃性气体用通路而内包上述气体燃料管，
26.上述冷却管的管径比上述助燃性气体管大，在与上述助燃性气体管之间隔着燃烧器主体冷却介质用通路而内包上述助燃性气体管，
27.上述内管，上述外管，上述气体燃料管，上述助燃性气体管和上述冷却管同轴状地配置。
28.3.根据上述2所述的带摄像装置的燃烧器，其中，管的轴向的开口部按照上述内
管、上述外管、上述气体燃料管的顺序位于上述透镜的前方方向。
29.4.一种电炉，具备上述1～3中任一项所述的带摄像装置的燃烧器，熔解冷铁源而得到铁水。
30.5.一种铁水的制造方法，是使用具备上述1～3中任一项所述的带摄像装置的燃烧器的电炉，熔解冷铁源而得到铁水的方法，
31.基于从上述带摄像装置的燃烧器得到的视觉信息控制上述带摄像装置的燃烧器的操作条件。
32.6.根据上述5所述的铁水的制造方法，其中，在根据从上述带摄像装置的燃烧器得到的视觉信息确认了在上述透镜的前表面存在附着物的情况下，从上述助燃性气体管喷射上述助燃性气体，或者从上述助燃性气体管喷射上述助燃性气体以及从上述气体燃料管喷射上述气体燃料，从上述透镜除去上述附着物。
33.根据本发明，能够在利用燃烧器加热被加热物时清晰地观察将该被加热物(拍摄对象物)加热的炉内的情况。
34.如果能够一边观察将被加热物加热的炉内的情况一边操作燃烧器，则例如，在利用电炉熔解冷铁源而得到铁水时，将存在于冷点的冷铁源有效地熔解而均匀地控制铁水温度，因此在降低制造成本的方面有效，在工业上起到特别的效果。
附图说明
35.图1是从侧面观察本发明的一个实施方式的带摄像装置的燃烧器的纵剖视图。
36.图2是从前方观察本发明的一些实施方式的带摄像装置的燃烧器的纵剖视图，图2a表示各管同轴状地配置的例子，图2b表示气体燃料管和助燃性气体管非同轴状地配置的例子。
37.图3是表示本发明的一个实施方式的带摄像装置的燃烧器设置于电炉的一个例子的纵剖视图。
38.图4是表示本发明的一个实施方式的带摄像装置的燃烧器设置于电炉的一个例子的横剖视图。
具体实施方式
39.对本发明的实施方式进行具体说明。
40.以下的实施方式表示本发明的优选的一个例子，不受这些例子的任何限定。
41.(燃烧器)
42.本发明的带摄像装置的燃烧器是具有透镜、摄像装置、内包透镜的内管、内包内管的外管、喷射气体燃料的气体燃料管、喷射助燃性气体的助燃性气体管和设置于最外部的冷却管的规定的重叠管结构。通过本发明的带摄像装置的燃烧器为上述规定的结构，即使在超过1000℃的非常高温下，也能够清晰地观察利用燃烧器加热被加热物的情况。因此，利用本发明的燃烧器，例如能够在电炉等非常高温下一边视觉确认该燃烧器的加热状况一边控制操作条件。其结果，例如在电炉中从冷铁源制造铁水时，能够使利用燃烧器的冷铁源的熔解效率提高，降低制造成本。本发明的燃烧器可以特别适合用作在电炉中从冷铁源制造铁水时促进存在于所谓冷点的未熔解的冷铁源的熔解的助燃燃烧器。
43.以下，参照图对本发明的燃烧器的优选实施方式进行详细说明。
44.[透镜]
[0045]
燃烧器1具有透镜7和位于透镜7后方的摄像装置8。透镜7优选为由多个透镜构成的中继透镜。如果为中继透镜，则能够利用轴向的长度使透镜7的前表面与摄像装置8分离。由此，例如在将燃烧器1设置于电炉90时，可以设置成为了在炉内清晰地捕捉拍摄对象物而使透镜7的前表面位于炉内，同时为了保护摄像装置8不受高热的影响且使维护也简易而使摄像装置8位于炉外。
[0046]
[摄像装置]
[0047]
摄像装置8设置于透镜7的后方，对由透镜7成像的对象物的图像进行摄像并根据需要进行记录。例如，当将燃烧器1设置于电炉90时，如上所述，摄像装置8优选设置于电炉90的炉外。摄像装置8通常为照相机，优选由壳体83保护。另外，为了进一步保护摄像装置8不受电炉90的热影响，优选通过设置于壳体83的任意位置的冷却介质供给口81和冷却介质排出口82流动摄像装置冷却介质80。摄像装置冷却介质80可以是水等液体，也可以是任意的气体，从操作的容易性考虑，优选为气体，更优选空气或氮等非活性气体。
[0048]
由摄像装置8获取的影像通常经由电缆(未图示)与操作员所操作的操作室的监控器、记录装置(均未图示)相连。
[0049]
[内管]
[0050]
内管6内包透镜7。通过内管6内包透镜7，能够固定透镜7，并且物理上保护透镜7不受热、附着物等周边环境的影响。内管6也可以与壳体83连接而进一步固定摄像装置8。内管6的外径没有特别限定，从确保后述的透镜冷却介质70的流量并抑制成本的观点出发，优选为100mm以下，通常可以为20mm以上。
[0051]
内管6可以为管形状，材质可以根据所使用的气氛温度与设置场所的强度的关系来适当地选择。从成本的观点出发，优选选择碳钢、不锈钢等。
[0052]
透镜7为中继透镜时，内管6与透镜7优选同轴状地配置。
[0053]
[外管]
[0054]
外管5的管径比内管6大，在与内管6之间隔着透镜冷却介质用通路而内包内管6。通过设为外管5内包内管6的重叠管结构，能够进一步保护透镜7不受高热的周边环境的影响。另外，通过外管5隔着透镜冷却介质用通路而内包内管6，能够通过该通路在内管6与外管5之间的空间流动透镜冷却介质70，进一步保护透镜7不受高热的周边环境的影响。例如，如果通过设置于外管5的图1所示的位置的冷却介质供给口71和冷却介质排出口72向透镜7的前方方向排出透镜冷却介质70，则也可以有效地用于将从电炉90的炉内飞散而来的铁水96、熔融炉渣吹飞，避免它们附着、堆积于透镜前表面。
[0055]
例如，为了在电炉90内排出透镜冷却介质70而不影响电炉90内的铁水96的成分，透镜冷却介质70优选为气体，可以更优选地举出空气或氮等非活性气体。透镜冷却介质70的流量优选为50nl/分钟以上。应予说明，单位“nl/分钟”是本发明的技术领域中通常使用的流量的单位，通常可以以“l/分钟”的形式处理。
[0056]
外管5也可以与壳体83连接而进一步固定摄像装置8。外管5的内径和外径没有特别限定，从确保透镜冷却介质70的流量并抑制成本的观点出发，优选使内径为120mm以下，可以为30mm以上。另外，从确保后述的气体燃料40的流量并抑制成本的观点出发，优选使外
径为40mm以上。
[0057]
外管5可以为管形状，材质可以根据所使用的气氛温度与设置场所的强度的关系来适当地选择。从成本的观点出发，优选选择碳钢、不锈钢等。
[0058]
透镜7为中继透镜时，外管5、内管6和透镜7优选同轴状地配置。另外，外管5的轴向的开口部(图1的外管5的纸面左侧前端)优选比内管6的轴向的开口部(图1的内管6的纸面左侧前端)更位于透镜7的前方方向。通过这样使透镜7的前表面向内深入，例如能够更好地避免从电炉90的炉内飞散而来的铁水96、熔融炉渣附着、堆积于透镜前表面。
[0059]
[气体燃料管]
[0060]
气体燃料管4设置于外管5的径向外侧，向透镜7的前方方向喷射气体燃料40。通过使该喷射的气体燃料40例如在电炉90内燃烧，能够由燃烧器1形成火焰，瞄准未熔解的冷铁源94使其熔解。
[0061]
气体燃料管4可以如图1和图2a所例示配置为管径比外管5大且在与外管5之间隔着气体燃料用通路而内包外管5，也可以如图2b所例示在外管5的外周附近配置一个或多个配置。其中，优选图1和图2a所例示的配置。通过设为气体燃料管4进一步内包外管5的重叠管结构，能够进一步保护透镜7不受高热的周边环境的影响。另外，通过气体燃料管4隔着气体燃料用通路而内包外管5，能够通过该通路在外管5与气体燃料管4之间的空间以包围外管5的方式喷射气体燃料40，因此例如也可以有效地用于：通过气体燃料40将从电炉90的炉内飞散而来的铁水96、熔融炉渣吹飞，避免它们附着、堆积于透镜前表面。气体燃料40例如可以通过设置于气体燃料管4的图1所示的位置的气体燃料供给口41和气体燃料喷射口42向透镜7的前方方向喷射。
[0062]
作为气体燃料40，例如可举出lpg(液化石油气)、lng(液化天然气)、氢气、炼铁厂副产气体(c气体、b气体等)、它们中的2种以上的混合气体等，它们可以单独使用或组合使用。
[0063]
气体燃料40的流量优选为150nl/分钟以上。气体燃料管4也可以与外管5连接而固定。气体燃料管4的内径和外径没有特别限定，当气体燃料管4内包外管5时，从确保气体燃料40的流量并抑制成本的观点出发，优选使内径为140mm以下，可以超过40mm。另外，从确保后述的助燃性气体30的流量并抑制成本的观点出发，优选外径为50mm以上。
[0064]
气体燃料管4可以为管形状，材质可以根据所使用的气氛温度与设置场所的强度的关系来适当地选择。从成本的观点出发，优选选择碳钢、不锈钢等。
[0065]
透镜7为中继透镜时，气体燃料管4、外管5、内管6和透镜7优选同轴状地配置。另外，气体燃料管4的轴向的开口部(图1的气体燃料管4的纸面左侧前端)优选比外管5的轴向的开口部(图1的外管5的纸面左侧前端)更位于透镜7的前方方向。通过这样使透镜7的前表面更向内深入，例如可以更好地避免从电炉90的炉内飞散而来的铁水96、熔融炉渣附着、堆积于透镜前表面。
[0066]
[助燃性气体管]
[0067]
助燃性气体管3设置于外管5的径向外侧，向透镜7的前方方向喷射助燃性气体30。该喷射的助燃性气体30促进上述气体燃料40的燃烧，例如通过在电炉90内使气体燃料40燃烧，由燃烧器1形成火焰，能够瞄准未熔解的冷铁源94使其熔解。
[0068]
助燃性气体管3可以如图1和图2a所例示配置为管径比气体燃料管4大且在与气体
燃料管4之间隔着助燃性气体用通路而内包气体燃料管4，也可以如图2b所例示在外管5的外周附近配置一个或多个配置。其中，优选图1和图2a所例示的配置。通过设为助燃性气体管3进一步内包气体燃料管4的四重管结构，能够进一步保护透镜7不受高热的周边环境的影响。另外，通过助燃性气体管3隔着助燃性气体用通路而内包气体燃料管4，能够通过该通路在气体燃料管4与助燃性气体管3之间的空间以包围气体燃料管4的方式喷射助燃性气体30，因此例如也可以通过助燃性气体30将从电炉90的炉内飞散而来的铁水96、熔融炉渣吹飞，良好地避免附着、堆积于透镜前表面。助燃性气体30例如可以通过设置于助燃性气体管3的图1所示的位置的助燃性气体供给口31和助燃性气体喷射口32向透镜7的前方方向喷射。
[0069]
作为助燃性气体30，可以使用纯氧(工业用氧)、富氧空气、空气中的任一种，当利用电炉90熔解冷铁源94时，优选使用纯氧。
[0070]
助燃性气体30的流量优选为300nl/分钟以上。助燃性气体管3也可以与气体燃料管4连接而固定。助燃性气体管3的内径和外径没有特别限定，当助燃性气体管3内包气体燃料管4时，从确保助燃性气体30的流量并抑制成本的观点出发，优选使内径为150mm以下，可以超过50mm。
[0071]
助燃性气体管3可以为管形状，材质可以根据所使用的气氛温度与设置场所的强度的关系来适当地选择。从成本的观点出发，优选选择碳钢、不锈钢等。
[0072]
透镜7为中继透镜时，助燃性气体管3、气体燃料管4、外管5、内管6和透镜7优选同轴状地配置。
[0073]
[冷却管]
[0074]
冷却管2内包气体燃料管4和助燃性气体管3，设置于燃烧器主体的最外部。例如，如果通过设置于冷却管2的图1所示的位置的冷却介质供给口21和冷却介质排出口22流动燃烧器主体冷却介质20，则即使在电炉90等高温环境下也能够一边冷却燃烧器主体一边使用。例如，即使在利用电炉90从冷铁源94得到铁水96时，也能够通过冷却介质排出口22将燃烧器主体冷却介质20排出到炉外，因此从冷却效率的观点出发，燃烧器主体冷却介质20优选为液体，可以适当地使用水。
[0075]
应予说明，在高温下使用燃烧器1时，有时从冷却管2的前方前端形成冰柱状的块。即使在这样的情况下，也能够通过燃烧器1的火焰来熔化冰柱状的块，因此能够确保影像视野清晰。
[0076]
冷却管2的材质可以根据所使用的气氛温度与设置场所的强度的关系来适当地选择。从成本的观点出发，优选选择碳钢、不锈钢等。
[0077]
(电炉)
[0078]
本发明的电炉是用于熔解冷铁源而得到铁水的电炉，其特征在于具备上述带摄像装置的燃烧器。通过电炉具备规定的带摄像装置的燃烧器，能够一边视觉确认存在于冷点的冷铁源被燃烧器熔解的情况一边操作燃烧器。因此，能够防止由燃烧器所致的不充分的熔解和过度的熔解，提高熔解效率，降低制造成本。
[0079]
电炉90除了具备规定的燃烧器1以外没有特别限定，可以使用通常的电炉。图3示意性地表示在电炉90的熔解室内冷铁源94被由电极92产生的热和燃烧器1的火焰熔解而成为铁水96的情况。在熔解室中距电极92较远的冷点，有时冷铁源94不能充分接受来自电极
92的热而保持未熔解状态。本发明的电炉具备规定的燃烧器，因此可以在良好地确认有无存在这种未熔解的冷铁源94的同时仅在必要的时机使用燃烧器。
[0080]
设置燃烧器1的位置只要是存在于冷点的冷铁源94进入视野的位置就没有特别限定，优选如图3所例示贯通熔解室的炉壁而设置。如果这样设置，则可以为了在炉内清晰地捕捉冷铁源94而使透镜7的前表面位于炉内，同时为了保护摄像装置8不受高热影响且使维护也简易而使摄像装置8位于炉外。以能够清晰地捕捉冷铁源94的方式，适当地设定设置燃烧器1的角度和高度。
[0081]
进而，燃烧器1优选设置于后述的氧吹入喷枪97和碳材料吹入喷枪98中的至少一者、更优选为两者均进入视野的位置。如果也能够通过燃烧器1视觉确认氧吹入喷枪97和/或碳材料吹入喷枪98的情况，则也能够更有效地控制氧吹入喷枪97和/或碳材料吹入喷枪98的操作条件。例如，在确认冷铁源94己充分熔解的情况下，可以减少来自氧吹入喷枪97和/或碳材料吹入喷枪98的吹入量，或者停止吹入。为了使燃烧器1也能够拍摄氧吹入喷枪97和/或碳材料吹入喷枪98的情况，可以扩大燃烧器1的视野，也可以设置新的带摄像装置的燃烧器以用于监控氧吹入喷枪97
·
碳材料吹入喷枪98。
[0082]
(铁水的制造方法)
[0083]
本发明的制造方法是熔解冷铁源而得到铁水的方法，其特征在于基于从上述带摄像装置的燃烧器得到的视觉信息来控制燃烧器的操作条件。而且，在本发明的制造方法中，可以得到与上述本发明的电炉同样的效果。
[0084]
制造方法除了使用具备规定的带摄像装置的燃烧器的电炉并利用来自带摄像装置的燃烧器的视觉信息以外，没有特别限定，可以按照通常的制造方法。图4示意性地表示使用具备多个燃烧器1的电炉90得到铁水96的情况。将冷铁源94供给到电炉90的熔解室，利用由电极92产生的热将冷铁源94熔解而制成铁水96。如果将冷铁源94预热后供给到熔解室，则能够提高熔解效率。在熔解时，可以从碳材料吹入喷枪98进一步供给作为辅助热源的碳材料，可以从氧吹入喷枪97进一步供给脱碳用的氧。另外，通过使用燃烧器1将存在于冷点的未熔解的冷铁源94集中熔解，有效地制造铁水96。积存于熔解室的铁水96可以从铁水出钢侧的任意出钢口向炉外排出。另外，与铁水96一起生成的熔融炉渣可以从炉渣排渣侧的任意排渣口向炉外排出。
[0085]
在本发明中，可以基于从燃烧器1得到的视觉信息例如一边确认冷铁源94的熔解状态一边操作燃烧器1，因此能够在不伴随危险作业的情况下优化燃烧器1的操作条件。因此，在铁水制造过程中，对于提高制造效率且降低制造成本是有用的。
[0086]
具体而言，例如，当根据从燃烧器1得到的视觉信息确认未熔解的冷铁源94时，优选增加燃烧器1的燃烧量来促进熔解。另一方面，当根据从燃烧器1得到的视觉信息确认冷点的冷铁源94已经熔解时，优选通过减少燃烧器1的燃烧量或将燃烧器1熄火来抑制由过度加热所致的浪费的消耗电力，并且抑制铁的氧化。
[0087]
以往的燃烧器不具有摄像装置8，不能在操作燃烧器的同时实际确认冷铁源94的熔解状态。因此，在现有技术中，根据操作员的经验来操作燃烧器，存在过度使用燃烧器以不残留未熔解的冷铁源的趋势。然而，在本发明中，可以在视觉确认冷铁源的熔解状态的同时适时控制燃烧器的操作条件，因此能够优化燃烧器的操作条件，高效率地应对未熔解的冷铁源94。
[0088]
另外，在制造铁水时，有时铁水96、熔融炉渣在炉内暴沸而附着、堆积于燃烧器1的透镜前表面，得到的影像的视野变窄。这样，当根据从燃烧器1得到的视觉信息确认在透镜的前表面存在附着物时，优选从助燃性气体管3喷射助燃性气体30，或者除此之外从气体燃料40进一步喷射气体燃料管4，从透镜除去附着物。例如，当确认在透镜前表面附着或堆积炉渣时，可以首先仅喷射助燃性气体30，使炉渣中的铁氧化而产生氧化反应热，由此使附着、堆积的炉渣再次熔融而除去。当由此仍无法除去炉渣的附着、堆积时，可以除了助燃性气体30之外还喷射气体燃料40，利用所形成的火焰的燃烧热使炉渣进一步熔融，将附着、堆积的炉渣除去。这样，可以在一直监控冷铁源94的情况的同时优化燃烧器的熔解效率。
[0089]
进而，使用燃烧器1来确认氧吹入喷枪97和碳材料吹入喷枪98中的至少一者、更优选为两者的情况，当确认未熔解的冷铁源94时，更优选增加来自氧吹入喷枪97和/或碳材料吹入喷枪98的吹入量来进一步熔解。另一方面，当使用燃烧器1确认冷铁源94已经熔解时，更优选减少来自氧吹入喷枪97和/或碳材料吹入喷枪98的吹入量，或者停止吹入。
[0090]
实施例
[0091]
以下，基于实施例对本发明进行具体说明。应予说明，以下实施例表示本发明的优选的一个例子，对本发明没有任何限定。另外，以下实施例也可以在能够符合本发明的主旨的范围内进行变更来实施，这样的方式也包含在本发明的技术范围内。
[0092]
发明例1
[0093]
使用将图1所示的燃烧器1如图3和4中示意性地表示那样设置的电炉90，熔解冷铁源94而制造铁水96。电炉90采用如下的直流型：炉径约为6.3m，炉高为4.1m，出钢量约为120吨，水冷式的氧吹入喷枪97和碳材料吹入喷枪98从上方设置于炉内，在炉的水平方向大致中心设置有1根电极92。燃烧器1(#1、#2、#3)贯通炉壁，在将炉体的外周大致3等分的共计3处各设置一台(参照图3)。
[0094]
以下示出电炉的基本操作条件。
[0095]
冷铁源的每1次装料的供给量：约130吨
[0096]
冷铁源的每1次的供给量：约65吨
[0097]
冷铁源的每1次装料的供给次数：2次
[0098]
冷铁源的种类：重型废铁h2(根据日本铁源协会“铁系废料检收统一规格”)
[0099]
1次装料份的出钢量：约120吨
[0100]
目标出钢温度：1580℃
[0101]
目标出钢碳浓度：0.060％
[0102]
焦炭块的供给量(副原料)：1000kg
[0103]
石灰的供给量(副原料)：500kg
[0104]
氧吹入流量(纯氧)：0～5000nm3/hr
[0105]
碳材料吹入速度(焦炭粉)：0～100kg/min，碳材料搬运气体流量(空气)：约350nm3/hr
[0106]
每一台燃烧器的气体燃料的流量(lng)：0～350nm3/hr
[0107]
每一台燃烧器的助燃性气体的流量(纯氧)：0～770nm3/hr
[0108]
每一台燃烧器的透镜冷却介质的流量(空气)：8nm3/hr
[0109]
将冷铁源94分成操作前和操作中2次从箕斗供给到电炉90内。另外，在操作前，将
作为辅助燃料的焦炭块和作为造渣材料的石灰介由副原料投入溜槽(未图示)供给到电炉90内作为副原料。
[0110]
一边从氧吹入喷枪97和碳材料吹入喷枪98分别供给纯氧和焦炭粉，一边熔解冷铁源94。
[0111]
这里，在熔解过程中，通过燃烧器1观察存在于远离电极92的三处冷点的冷铁源94，基于其视觉信息适当地变更燃烧器1的操作条件。具体而言，当确认未熔解的冷铁源94时，在上述范围内提高拍摄到该未熔解的冷铁源94的燃烧器1的气体燃料40的流量和/或助燃性气体30的流量，提高燃烧器1的燃烧量直到确认冷铁源94全部熔解为止。另一方面，当确认冷铁源94全部熔解而成为铁水96时，在上述范围内降低拍摄到该铁水96的燃烧器1的气体燃料40的流量和/或助燃性气体30的流量，降低燃烧器1的燃烧量或者熄火。
[0112]
另外，当根据来自燃烧器1的视觉信息而在透镜7上确认附着物时，在上述范围内提高拍摄到该附着物的燃烧器1的助燃性气体30的流量和根据需要的气体燃料40的流量，进行喷射直到确认附着物被除去为止。由此，能够在操作中确保清晰的影像视野。
[0113]
这样，在生成120吨的铁水96的阶段结束1次装料份的熔解过程，将铁水96从出钢口取出到炉外的钢包中。将其重复20次装料。出钢时的铁水96的目标温度约为1580℃，出钢的铁水96中的目标碳浓度为0.060质量％，结果发明例1中，出钢时的平均铁水温度为1600℃，平均碳浓度为0.056质量％。
[0114]
算出制造时间、电力消耗率、氧消耗率、碳材料消耗率、每一台燃烧器的气体燃料消耗率和助燃性气体消耗率的平均值。将结果示于表1。这里，各消耗率可以以出钢的铁水的容量每1吨的各使用量的形式算出。
[0115]
发明例2
[0116]
在发明例2中，除了以下方面以外，在与发明例1同样的条件下制造20次装料份的铁水96。即，在发明例2中，在熔解过程中，进一步通过燃烧器1也观察氧吹入喷枪97和碳材料吹入喷枪98周边的冷铁源94，基于其视觉信息也适当地变更氧吹入喷枪97和碳材料吹入喷枪98的操作条件。具体而言，当确认未熔解的冷铁源94时，在上述范围内提高来自氧吹入喷枪97的吹入流量和来自碳材料吹入喷枪98的吹入速度。另一方面，当确认冷铁源94全部熔解而成为铁水96时，在上述范围内降低来自氧吹入喷枪97的吹入流量和来自碳材料吹入喷枪98的吹入速度，或者停止吹入。
[0117]
出钢时的铁水96的目标温度约为1580℃，出钢的铁水96中的目标碳浓度为0.060质量％，结果发明例2中，出钢时的平均铁水温度为1590℃，平均碳浓度为0.058质量％。
[0118]
算出制造时间、电力消耗率、氧消耗率、碳材料消耗率、每一台燃烧器的气体燃料消耗率和助燃性气体消耗率的平均值。将结果示于表1。
[0119]
比较例
[0120]
不使用燃烧器1的摄像装置8，不视觉确认冷铁源94的熔解状态，而根据操作员的经验来控制燃烧器1的操作条件。除此之外，在与发明例同样的条件下制造20次装料份的铁水96。
[0121]
出钢时的铁水96的目标温度约为1580℃，出钢的铁水96中的目标碳浓度为0.060质量％，结果比较例中，出钢时的平均铁水温度为1640℃，平均碳浓度为0.054质量％。
[0122]
算出制造时间、电力消耗率、氧消耗率、碳材料消耗率、每一台燃烧器的气体燃料
消耗率和助燃性气体消耗率的平均值。将结果示于表1。
[0123][0124]
由表1可知，与比较例相比，在发明例1和2中能够缩短制造时间，降低电力消耗率。
另外，在发明例1和2中，也能够分别降低氧消耗率、碳材料消耗率、燃烧器的气体燃料消耗率、燃烧器的助燃性气体消耗率。这是因为，在发明例1和2中，能够一边通过影像确认炉内的状况一边进行操作，因此特别是能够快速地确认和判定冷点处的冷铁源的熔化，立即控制燃烧器的操作条件，有效地抑制燃烧器的浪费喷射。
[0125]
另外，也因为：由于能够快速地确认冷铁源的熔化，因此在连续操作时能够在适当的时机进行冷铁源的追加供给。冷铁源的追加供给影响制造时间和电力消耗率。当冷铁源的追加供给的时机过早时，有时尽管炉内的冷铁源为半熔融状态或未熔融状态，但从其上供给新的冷铁源，冷铁源彼此熔合而成为大块。由此，熔解的进行受到阻碍，结果导致制造时间和电力消耗率恶化。另外，当冷铁源的追加供给的时机过晚时，消耗浪费的能量而铁水被过度加热。由此，制造时间和电力消耗率也恶化。
[0126]
而且，在发明例1和2中，由于燃烧器与透镜和摄像装置一体化，因此能够利用来自燃烧器的热而良好地避免炉渣等附着、堆积物覆盖透镜前表面的情况。进而，假设即使炉渣等附着、堆积物附着于透镜前表面，也能够通过摄像装置一直确认燃烧器的透镜前表面的状态，因此能够立即喷射助燃性气体和根据需要的气体燃料，一边消除炉渣等附着、堆积物对影像视野的堵塞一边进行操作。这样，在操作中，能够一直监控炉内的冷铁源的情况。
[0127]
进而，在发明例2中，基于来自燃烧器的视觉信息也调整氧吹入喷枪97和碳材料吹入喷枪98的操作条件，因此能够进一步提高熔解效率。具体而言，当吹入氧和碳材料时，通过碳材料的燃烧而产生co气体，通过该co气体来促进熔融炉渣起泡的所谓“炉渣发泡”。该炉渣发泡具有减轻电弧的辐射热而提高冷铁源的熔解效率的效果，结果可以根据由燃烧器所拍摄的铁水和熔融炉渣的情况来防止氧和碳材料的过度吹入，良好地产生和维持炉渣发泡。其结果，进一步提高熔解效率，带来消耗电力和制造时间的进一步缩短。
[0128]
工业上的可利用性
[0129]
根据本发明，在利用燃烧器加热被加热物时，能够清晰地观察将该被加热物加热的炉内的情况，因此能够降低炉中的制造成本。
[0130]
符号说明
[0131]
1(带摄像装置的)燃烧器
[0132]
2冷却管
[0133]
20燃烧器主体冷却介质
[0134]
21冷却介质供给口
[0135]
22冷却介质排出口
[0136]
3助燃性气体管
[0137]
30助燃性气体
[0138]
31助燃性气体供给口
[0139]
32助燃性气体喷射口
[0140]
4气体燃料管
[0141]
40气体燃料
[0142]
41气体燃料供给口
[0143]
42气体燃料喷射口
[0144]
5外管
[0145]
6内管
[0146]
7透镜
[0147]
70透镜冷却介质
[0148]
71冷却介质供给口
[0149]
72冷却介质排出口
[0150]
8摄像装置
[0151]
80摄像装置冷却介质
[0152]
81冷却介质供给口
[0153]
82冷却介质排出口
[0154]
83壳体
[0155]
90电炉
[0156]
92电极
[0157]
94冷铁源
[0158]
96铁水
[0159]
97氧吹入喷枪
[0160]
98碳材料吹入喷枪

技术特征：
1.一种带摄像装置的燃烧器，是使气体燃料燃烧而形成火焰的燃烧器，其为具有如下部分的重叠管结构，透镜；摄像装置，将所述透镜的拍摄对象物侧设为前方，将在光轴方向上与所述拍摄对象物相反侧设为后方时，设置于所述透镜的后方；内管，内包所述透镜；外管，管径比所述内管大，在与所述内管之间隔着透镜冷却介质用通路而内包所述内管；气体燃料管和助燃性气体管，设置于所述外管的径向外侧，所述气体燃料管向所述透镜的前方方向喷射所述气体燃料，所述助燃性气体管向所述透镜的前方方向喷射助燃性气体；以及冷却管，内包所述气体燃料管和所述助燃性气体管，设置于最外部。2.根据权利要求1所述的带摄像装置的燃烧器，其中，所述气体燃料管的管径比所述外管大，在与所述外管之间隔着气体燃料用通路而内包所述外管，所述助燃性气体管的管径比所述气体燃料管大，在与所述气体燃料管之间隔着助燃性气体用通路而内包所述气体燃料管，所述冷却管的管径比所述助燃性气体管大，在与所述助燃性气体管之间隔着燃烧器主体冷却介质用通路而内包所述助燃性气体管，所述内管、所述外管、所述气体燃料管、所述助燃性气体管和所述冷却管同轴状地配置。3.根据权利要求2所述的带摄像装置的燃烧器，其中，管的轴向的开口部按照所述内管、所述外管、所述气体燃料管的顺序位于所述透镜的前方方向。4.一种电炉，具备权利要求1～3中任一项所述的带摄像装置的燃烧器，熔解冷铁源而得到铁水。5.一种铁水的制造方法，是使用具备权利要求1～3中任一项所述的带摄像装置的燃烧器的电炉，熔解冷铁源而得到铁水的方法，基于从所述带摄像装置的燃烧器得到的视觉信息来控制所述带摄像装置的燃烧器的操作条件。6.一种权利要求5所述的铁水的制造方法，其中，在根据从所述带摄像装置的燃烧器得到的视觉信息确认了在所述透镜的前表面存在附着物的情况下，从所述助燃性气体管喷射所述助燃性气体，或者从所述助燃性气体管喷射所述助燃性气体以及从所述气体燃料管喷射所述气体燃料，从所述透镜除去所述附着物。

技术总结
本发明清晰地观察利用燃烧器加热被加热物的炉内的情况。一种燃烧器，为具有如下部分的重叠管结构：透镜；摄像装置；内管，内包上述透镜；外管，隔着透镜冷却介质用通路而内包上述内管；在外管的径向外侧喷射气体燃料的气体燃料管和喷射助燃性气体的助燃性气体管；以及冷却管，内包上述气体燃料管和上述助燃性气体管，设置于最外部。设置于最外部。设置于最外部。


技术研发人员：三轮善广 堤康一 奥山悟郎
受保护的技术使用者：杰富意钢铁株式会社
技术研发日：2022.01.27
技术公布日：2023/10/11