(実施形態1)
 図1に示すように、本実施形態に係る金属溶 解用ガスキュポラは、鋳鉄の溶湯を形成する ものであり、筒形状をなす炉体1と、炉体1に� ��けられた燃焼バーナ群3とを備える。鋳鉄と しては、片状黒鉛鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄、芋虫 状黒鉛鋳鉄等が例示される。炉体1は重力方� �に沿った縦型をなしており、金属を基材と� �る装入物2を溶解するための溶解室10と、溶� �室10で溶解された溶湯を吐出させるための溶 湯吐出口11とをもつ。溶解室10のうち上部側� �、装入物2を予熱させる予熱帯12とされてい� �。溶湯吐出口11は炉体1の底部付近に形成さ� �ている。溶解室10の底方には、溶湯吐出口11� ��向けて下降傾斜する炉床面13が形成されて� �る。溶湯吐出口11は炉床面13の最底部に形成� ��れていることが好ましい。溶解室10の上方� �は、溶解室10の上方を開閉可能な気密蓋14が� ��けられている。溶解室10の上方には、装入� �2を溶解室10に投入させる投入部15が設けられ ている。投入部15は、投入ホッパー15bをもつ� ��進後退可能な投入プッシャー15aと、投入プ� ��シャー15aを前進後退させる駆動源15c(流体圧 シリンダ)と、溶解室10と外気との遮断性を高 める開閉可能な気密開閉扉15dとを備えている 。

 装入物2を溶解室10に投入するとき、気密� ��閉扉15dは開放される。装入物2は、金属を基 材とするスクラップおよび銑鉄 インゴット� ��うちの少なくとも1種とされている。フェロ シリコン、フェロマンガン等の合金添加材を 、適宜配合できる。スクラップおよび銑鉄イ ンゴットとしては、鉄(例えば鋳鉄、鋳鋼、� �テンレス、合金鋼)系が例示される。一般的� ��は、溶解室10の炉頂付近まで装入物2が装填� ��れるが、これに限定されない。なお、黒鉛� ��のように燃焼する炭素材は、投入部15から� �解室10に投入させないほうが好ましい。ガス キュポラによれば、装入物2を溶解室10に投入 した直後、装入物2は短時間(例えば数分)で溶 解される。

 炉体1の下部には、複数(図2に示す実施例� ��は3基)の燃焼バーナ4(図2参照)からなる燃焼� ��ーナ群3が設けられている。燃焼バーナ4に� �、ガス状または液状の燃料と酸素とが供給� �れる。従って、燃焼バーナ4は、燃料を所定� ��囲の酸素比で酸化燃焼させることにより燃� ��火炎41を形成させる燃焼器である。酸素比� �酸素量/燃焼酸素量(当量)の質量比として定� �される。燃焼火炎41の温度は、例えば、1700~3 500℃程度、2000~3200℃程度とされている。この ようにガスキュポラでは、装入物2を溶解さ� �る溶解温度を高温に維持することができる� �このように燃焼バーナ4の燃焼火炎41は高温� �あるため、融点が銑鉄よりも高いスクラッ� �のような金属材料まで容易に溶解できる。� �し、燃焼バーナ4の燃焼火炎41は高温である� �のの、燃焼バーナ4で発生する燃焼火炎41は� �容量が少なく、装入物2への熱  伝達が良い が、燃焼火炎41自身の温度が低下し易い特性� ��有する。

 図1に示すように、仮想水平線Wに対して� �焼バーナ4の燃焼火炎口40が下方となるよう� �、燃焼バーナ4は下向きとなるように仮想水� ��線Wに対して角度θ1傾斜している。θ1は10~50� ��、15~45度が例示される。燃焼バーナ4の燃焼� ��炎口40は、耐火物で形成されている炉床面13 に接近しつつ、炉床面13に対面している。燃� ��バーナ4の燃焼火炎口40から吹き出される燃� ��火炎41は、炉床面13に接触する。従って、燃 焼バーナ4は、燃焼火炎41を 溶解室10内の装� �物2に向けて噴出し、且つ、溶解室10の装入� �2を溶解させる。燃焼バーナ4の燃焼火炎口40� ��ら燃焼火炎41が生成されることは、燃焼バ� �ナ4に供給された燃料が酸素で酸化燃焼して� ��ることである。そして、酸化燃焼した後の� ��焼ガスは溶解室10に残留する。燃焼バーナ4� ��は、窒素および酸素を含む空気を使用せず� ��、窒素を実質的に含まない酸素で燃焼させ� ��ため、溶解室10に燃焼ガスが残留するもの� �、多量の窒素ガスが残留することが抑制さ� �ている。従って、空気に含まれている燃焼� �寄与しない窒素ガスを溶解室10内において加 熱させずともよく、キュポラの熱効率が高め られている。

 更に、炉体1の溶解室10と外気とを連通さ� ��る排出通路17が、炉体1の上部に設けられて� ��る。排出通路17は、溶解室10内の 燃焼ガス� ��外気に排出させる。排出通路17の入口17iは� �解室10に対面する。排出通路17の出口17pは外� ��に対面している。排出通路17のうち入口17i� �を開閉させるための開閉扉機構5が設けられ� ��いる。開閉扉機構5は、排出通路17の入口17i� ��設けられ排出通路17を開閉させるための開� �扉50と、開閉扉50を開閉 方向に駆動させる� �動部51と、信号線51aを介して駆動部51を制御� ��る扉制御部52とを有する。駆動部51はモータ 機構で形成できる。

 炉圧制御装置6は、溶解室10のうち燃焼バ� ��ナ4付近の圧力を検知する圧力導管60と、圧� ��導管60を介して溶解室10の炉圧を受圧する炉 圧計61と、炉圧計61からの炉圧信号が信号線61 aから入力される制御部62とを有する。制御部 62は信号線62aを介して扉制御部52を制御し、� �いては開閉扉50を制御する。この場合、開閉 扉50を閉鎖したり、開閉扉50を開放量を小さ� �したりしておけば、溶解室10の密閉性および 閉鎖性を高めることができる。この場合、溶 解室10の炉圧を大気圧よりも高い状態にする� ��とが好ましい。この場合、酸素を有する外� ��が溶解室10内に進入することが抑制され、� �解室10の装入物2の酸化による消耗が抑制さ� �る。溶解室10の炉圧を高めるためには、開閉 扉50の開度を小さくすれば良い。

 本実施形態によれば、上記したように溶� ��室10の閉鎖性が高いため、燃焼バーナ4の燃� ��火炎41の燃焼で発生する燃焼ガス(燃料が酸� ��燃焼した後の燃焼ガス)を溶解室10において� ��昇させつつ貯留させることができる。この� ��め、溶解室10を、酸化性が弱い雰囲気また� �非酸化性雰囲気に維持させ易い。更に、開� �扉50を閉鎖したり、開閉扉50を開放量を小さ� ��したりしておけば、酸化力が強い外気が溶� ��室10に進入することを抑制できる。このた� �、溶解室10を、酸化力が弱い雰囲気または非 酸化性雰囲気に維持させ易い。従って、装入 物2の酸化による消耗を抑制することができ� �。

 操業中においては、溶解室10は基本的に� �閉鎖室である。溶湯吐出口11以外の開口は実 質的に存在しないか、少ない。このため溶湯 吐出口11から外気が進入し、溶融した溶湯が� ��気で酸化されるおそれがある。殊に、溶湯� ��出口11付近に溶融部が存在するため、溶融� �で溶融した溶湯が酸化するおそれがある。� �こで、圧力導管60を介して炉圧計61により溶� ��室10の炉圧を測定し、その炉圧を大気圧よ� �も大きくなるように溶解室10の炉圧を制御す れば、炉内雰囲気が溶湯吐出口11を介して外� ��側に多少流出するものの、多量の外気が溶� ��吐出口11から溶解室10に過剰に進入すること が抑制される。但し、炉内雰囲気が溶湯吐出 口11を介して外気側に過剰に流出することを� ��えるように、溶解室10の炉圧を制御するこ� �が好ましい。従って、溶解室10の炉圧を過剰 に上昇させないことが好ましい。なお、溶解 室10の上部側に装填されている装入物2は、燃 焼ガスの排熱で予熱される。

 更に、装入物2の溶解にあたり、溶解室10� ��炉圧が過剰に増加すると、これを検知した� ��圧制御装置6が開閉扉50を開放させる。これ� ��より溶解室10の炉圧を低下させて調整でき� �。溶解にあたり、高温の燃焼火炎41と装入物 2とが直接的に接触して熱伝達される。高温� �燃焼火炎41と炉体1との接触面積を低下させ� �ことができ、炉体1の壁1xの熱損傷を抑制さ� �るのに有利である。溶融可能な材料は装入� �2として溶解炉に装入されるが、溶融せずに� ��焼する炭素等の材料は、装入物2としては溶 解炉に装入されない。装入物2を溶解室10に適 宜投入すれば、溶解室10における連続的な溶� ��が可能となる。

 溶解室10の燃焼ガスを外部に排出させる� �出操作を補助する吸引装置7が設けられてい� ��。吸引装置7は、排出通路17内に 配置され� �ガス放出用のエゼクタ70(ガス放出具)と、高� ��のガス(例えば空気、窒素やアルゴンガスな どの不活性ガス)を貯蔵する高圧タンク71と、 高圧タンク71とエゼクタ70との間に設けられ� �流量調整弁72とを有する。炉圧制御装置6は� �流量調整弁72の開度を信号線72aを介して制御 する。高圧タンク71に貯蔵されていた高圧ガ� ��(例えば、空気、窒素やアルゴンガスなどの 不活性ガス)は、流量調整弁72で流量調整され た後、エゼクタ70に供給される。エゼクタ70� �噴出 口70iから噴出するガスは、外気に向け て放出されるが、このとき排出通路17内に残� ��している燃焼ガスを連れ移動させて排出さ� ��る。このためエゼクタ70は溶解室10の炉圧 � ��整を補助できる。

 図2は、炉体1を水平方向に沿って切断した� �態を模式的に表す断面図である。図2に示す� ��うに、複数の燃焼バーナ4からなる燃焼バー ナ群3は、炉体1の中心線11xに対して、溶湯吐� ��口11側に偏った位置に配置されている。燃� �バーナ4は、溶湯吐出口11側に配置されてい� �ものの、溶湯吐出口11と反対側には配置され ていない。従って複数の燃焼バーナ4は、中� �線11xを中心とする周方向において1周してい� ��い。
 一個の燃焼バーナ4から噴出された燃焼火炎 41は、溶解室10の装入物2において、円筒また� ��円筒に酷似した空洞状をなす空洞状溶解部4 2を発生させる。

 図2では、複数の空洞状溶解部42は模式的に� ��かれている。中心線11xの回りの周方向にお� ��て互いに隣設し合う燃焼バーナ4は、隣設す る空洞状 溶解部42同士が重複して重複部分44 を形成させるように配置されている。特に、 燃焼バーナ4から噴出された燃焼火炎41で形成 された空洞状をなす空洞状溶解部42の  先端 部42a(空洞状溶解部42の一部)同士が重複して� �複部分44(装入物2が溶解する溶融部に相当)を 形成するように、燃焼バーナ4が配置されて� �る。
 すなわち、中心線11xを中心とする周方向(矢 印R1方向)において互いに隣設する空洞状溶解 部42同士は、周方向において重複し、周方向� ��おいて連通する。ここで、複数の空洞状溶� ��部42のうち、少なくとも1個の複数の空洞状� ��解部42は溶湯吐出口11に連通する。これによ り装入物2の溶解時において、一の 空洞状溶 解部42が他の空洞状溶解部42を介して溶湯吐� �口11に連通する。あるいは、一の空洞状溶解 部42が直接的に溶湯吐出口11に連通する。従� �て、複数の空洞状溶解部42のうち、いずれか の空洞状溶解部42で溶解された装入物2(溶湯)� ��溶湯吐出口11へ向かって流れ易くなり、溶� �吐出口11から速やかに吐出される。このため 、溶解室10において溶解した溶湯の滞留が抑� ��される。ひいては、装入物2を効率よく溶解 させることができる。殊に、炉床面13は溶湯� ��出口11へ向かって下降傾斜しているため、� �湯が溶湯吐出口11に向けて流れ易くなる。こ のため溶解室10において溶解した溶湯の滞留� ��一層抑制され、溶解速度を速めるのに貢献� ��きる。よってコークスの使用量を廃止また� ��大幅に低減できる。更に溶湯の滞留が抑制� ��れ、溶湯が迅速に吐出されるため、溶湯に� ��まれている合金元素の消耗も抑制される。

 ここで、1個の燃焼バーナ4の燃焼火炎41が 形成する1個の空洞状溶解部42の空洞体積Vaを1 00%とするとき、重複部分44が形成されるにあ� ��り、空洞体積Vaのうち体積比で10~90%、殊に� �30~80%が重複して重複部分44を形成しているこ とが好ましい。なお、重複部分44は、炉体1の 中心線11xに対して、溶湯吐出口11側に偏った� ��置に配置されている。重複部分44の温度は� �えば1800~3300℃程度、2000~3200℃程度、殊に2500~ 3000℃ 程度の高温領域とされている。従って 、重複部分44において装入物2は短時間のうち 溶解される。更に、重複部分44は炉床面13付� �に位置している。このため、溶湯は、傾斜� �態の炉床面13に沿ってすみやかに流下し、溶 湯吐出口11から吐出される。図示しないもの� ��、溶湯吐出口11付近に補助的な作用を奏す� �補助燃焼バーナを配置しておいても良い。

 ここで、図2に示すように、周方向において 互いに隣設する空洞状をなす空洞状溶解部42� ��基端部42c同士は、基本的には重複しておら� ��、非重複部42uを形成する。なお、仮に重複� ��ていたとしても重複度は低くされている。� ��の結果、炉体1の溶解室10を形成する壁1xの� �損傷が抑制される利点が得られる。
 換言すると、図2から理解できるように、空 洞状溶解部42の先端部42a(燃焼火炎41の一部で� ��る先端部に相当)同士が 重複した重複部分4 4の重複度は、空洞状溶解部42の基端部42c(燃� �火炎41の基端部に相当)が重複する場合にお� �る重複部分の重複度よりも、高くなるよう� �設定されている。ここで、空洞状溶解部42の 先端部42aは、空洞状溶解部42のうち燃焼バー� ��4から離れている側を意味する。空洞状溶解 部42の基端部42cは、空洞状溶解部42のうち燃� �バーナ4側を意味する。

 装入物2のうち溶解により空洞状となった 空洞状溶解部42には、上方から装入物2が重力 により落下する。落下した装入物2は空洞状� �解部42において次々と溶解され、溶湯となる 。溶解された溶湯の滞留が抑えられ、溶湯は 炉体1の炉床面13に沿って溶湯吐出口11に向け� ��流下し、溶湯吐出口11から排出される。更� �溶湯は、溶湯吐出口11の下方に配置されてい る保持炉(図略)に貯留される。

 本実施形態によれば、燃焼火炎41で形成� �れた空洞状をなす空洞状溶解部42の先端部42a 同士が重複する重複部分44の近傍に、溶湯吐� ��口11が連通するように配置されている。装� �物2の溶解時において、複数の空洞状溶解部4 2と溶湯吐出口11とを連通させることで、溶解 した装入物2(溶湯)が溶湯  吐出口11へ向かっ て流れ易くなる。このため、溶湯の滞留を抑 え、溶湯の吐出速度を速めることができ、装 入物2を効率よく溶解させることができる。

 装入物2が溶融すると、その溶融部分は炉 体1の炉床面13に沿って流下し、溶湯吐出口11� ��向けて流れる。このように装入物2が短時間 のうちに溶解して溶湯とされる。このため、 合金成分の酸化による消耗が抑制される。従 って、溶湯が燃焼ガスに晒される時間が短く 、溶湯の品質の維持に有利である。装入物2� �溶融して形成された溶融部分は、炉床面13の 直上であることが好ましい。燃焼火炎41から� ��出された燃焼ガスは、溶解室10において熱� �共に上昇する。このため溶解室10の  装入� �2を予熱帯12で予熱させることができる。上� �したように装入物2の溶解が速いため、溶解� ��10における装入物2の落下速度も速く、ひい� ��は溶解室10の予熱帯12に装入物2が停滞して� �る時間も短い。このため溶解室10の予熱帯に おける装入物2の酸化による消耗、合金元素� �消耗も抑制される。

 本実施形態によれば、燃焼バーナ4から噴 出される燃焼火炎41は、炉体1の溶解室10を区� ��する壁1xから離れるように 噴出される。こ のため当該壁1xの過熱が抑制され、熱による� ��1xの損傷が抑制される。

 溶湯が生成されるに伴い、溶解室10にお� �る装入物2が次第に減少する。このため、炉� ��1の気密開閉扉15dを開放し、駆動源15cを駆動 させて投入プッシャー15aを前進させ、投入ホ ッパー15bで装入物2を溶解室10に投入する。溶 解室10に投入された装入物2は、燃焼火炎41に� ��る 燃焼ガスの上昇により予熱帯12において 予熱される。燃焼ガスは燃料を酸素で酸化燃 焼した燃焼ガスであり、燃焼反応に寄与しな い窒素ガスをあまり含んでいないため、熱効 率が高い。

 本実施形態によれば、図1に示すように、 酸素ガスまたは酸素含有ガスを高圧で貯蔵す る酸素タンク80を有する雰囲気調整用の酸素� ��入装置8が炉体1に配置されている。酸素タ� �ク80から導出された導出管81の先端部81aは、� ��体1の壁1xを貫通して溶解室10内に進入して� �り、燃焼バーナ4の燃焼火炎41付近に位置し� �おり、空洞状溶解部42の重複部分44の近傍に� ��置している。このため装入物2が溶融して溶 湯が生成されている状態で、バルブ82が開放� ��れば、酸素タンク80の酸素は導出管81の先端 部81aから溶湯に吹き付けられる。これにより 溶湯に含まれている成分(例えば炭素、シリ� �ン、マンガン、リン、硫黄など)を酸化させ� ��消耗させることができる。この場合、溶湯� ��成分調整を実施できる。高強度化が要請さ� ��る高張力鋼等のようにスクラップによって� ��マンガン含有量が高いものがある。一方、� ��鉄は一般的にはマンガン含有量が低い。な� ��、バルブ82は必要時に開放すればよい。

 (実施形態2)
 図3は本発明の実施形態2を示す。本実施形� �は、前記した実施形態と基本的には同様の� �成および作用効果を有する。溶湯吐出口11は 、上壁11aと、下壁11cと、溶湯吐出口11におい� ��上壁11aから下方に向けて突設されているサ� ��ホン仕切壁11bと、下壁11cから上向きに突設� ��れている出口堰11dと、サイホン貯湯空間11e� ��を有する。このように溶湯吐出口11は外気� �溶解室10に進入させない外気進入防止構造で あって、サイホン式とされており、出口堰11d の上端11duは、 サイホン仕切壁11bの下端11be� �りも上方に位置している。
 サイホン貯湯空間11eに溶湯が溜まって保持� ��れるため、溶解室10と外気との遮断性およ� �シール性が高められている。但しこの場合� �あっても、溶解室10における炉圧が負圧とな り、外気が溶解室10に進入するおそれがある� ��このため排出通路17を開閉させる開閉扉50が 設けられており、開閉扉50も閉鎖して排出通� ��17を閉鎖し、炉圧を調整できるようにされ� �いる。そのためエゼクタ70は設けられていな い。

 (実施形態3)
 図4は本発明の実施形態3を示す。図4は、炉� ��1を水平方向に沿って切断した断面図を示す 。図4に示すように、燃焼バーナ群3を構成す� ��複数の 燃焼バーナ4は、溶解室10の中心線11 xに対して放射方向に沿って扇形状に配置さ� �ている。複数の燃焼バーナ4は、中心線11xの� ��りの周方向(矢印R1方向)において1周してい� �い。
 燃焼バーナ4から噴出された燃焼火炎41は、� ��解室10の装入物2において円筒または円筒に� ��似した空洞状をなす空洞状溶解部42を発生� �せる。図4では空洞状溶解部42は模式的に描� �れている。燃焼バーナ4は、互いに隣設する� ��数の空洞状溶解部42の先端部42a同士が重複� �るように配置されている。

 この結果、装入物2の溶解時において複数の 空洞状溶解部42と溶湯吐出口11とを連通させ� �ことができる。よって各空洞状溶解部42にお いて溶解した装入物2の溶湯が溶湯吐出口11へ 向かって流れ易くなる。よって溶湯の滞留が 抑えられる。
 更に炉床面13は溶湯吐出口11に向けて下降傾 斜しているため、溶湯は炉床面13に沿って流� ��し、溶湯吐出口11から排出されるため、溶� �の滞留が一層抑えられ、装入物2を効率よく� ��解させることができる。なお、実施形態3の 特徴を実施形態1,2に併合させても良い。

 (実施形態4)
 図5は本発明の実施形態4を示す。図5は、炉� ��1を水平方向に沿って切断した断面図を模式 的に示す。炉体1は非円形状をなしている。� �なわち、炉体1の断面形状は、互いに対面す� ��長辺状の二つの第1辺部1a,1bと、互いに対向� ��る短辺状の二つの第2辺部1c,1dとを備えてお� ��、台形状に類似した形状とされている。第1 辺部1a,1bは非直線状であり、外側に突出する� ��うに湾曲している。第2辺部1c,1dは非直線状� ��あり、外側に突出するように湾曲している� ��図5に示すように、燃焼バーナ群3を構成す� �複数の燃焼バーナ4は、溶解室10の中心線11x� �向かうように配置されている。

 他の実施形態と同様に、燃焼バーナ4から 噴出された燃焼火炎41は、溶解室10の装入物2� ��溶融させ、円筒または円筒に酷似した空洞� ��をなす空洞状溶解部42を装入物2に発生させ� ��。図5では空洞状溶解部42は模式的に描かれ� ��いる。各燃焼バーナ4で形成された複数の空 洞状溶解部42(互いに隣設する空洞状溶解部42) が重複して重複部分44を形成するように、複� ��の燃焼バーナ4は配置されている。これによ り装入物2の溶解時において、各空洞状溶解� �42と溶湯吐出口11とを連通させることができ� ��。よって各空洞状溶解部42において溶解し� �装入物2(溶湯)が溶湯吐出口11へ向かって流れ 易くなるため、装入物2を効率よく溶解させ� �ことができる。

 (実施形態5)
 図6は本発明の実施形態5を示す。本実施形� �は実施形態1~4と基本的には同様の構成およ� �同様の作用効果を有する。炉体1の溶湯  吐 出口11側には、加炭装置9が設けられている。 加炭装置9は、溶湯吐出口11から吐出された溶 湯を加炭させる機能と、溶湯吐出口11から吐� ��された溶湯を 昇温させる機能とを有する� �
 加炭装置9は、黒鉛等の炭素材が充填され且 つ溶湯通過性をもつ充填層90を形成する空間� ��有する殻体90cと、炭素材を矢印H1方向から� �入して充填層90を形成する炭素材投入口91と� ��溶湯吐出口11から吐出された溶湯を充填層90 に供給する溶湯入口92と、充填層90を通過し� �溶湯が吐出される溶湯出口93と、燃焼用の酸 素ガスまたは空気を充填層90の内部に供給す� ��酸素供給路94とを備える。

 加炭処理の際において、酸素供給路94か� �充填層90に酸素ガスまたは空気が供給され、 充填層90は燃焼されて炭酸ガスを発生させつ� ��高温となる。ここで、充填層90は、空気で� �素材を燃焼させても良いし、酸素ガスで炭� �材を燃焼させても良い。炉体1の溶解室10で� �解された溶湯は、溶湯吐出口11を介して溶湯 入口92から、燃焼中の充填層90に供給されて� �炭調整および温度調整され、溶湯出口93から 排出される。加炭装置9は、炉体1の予熱帯12� �連通する排気口96をもつ。加炭装置9から発� �した燃焼排ガスは非酸化性雰囲気または還� �性雰囲気(COを含むガス)であり、排気口96を� �れ、排気口96から炉体1の予熱帯12に向けて供 給される。

 ここで、炭素材は消耗されるため、投入� ��91から随時補給される。なお、充填層90は粒 状、粉末状、繊維状等といった 炭素材が充� ��された集合体であるため、溶湯と充填層90� �は高い接触面積で接触し、溶湯に対する加� �効率を高めることができる。なお、実施形� �5の特徴である加炭装置9を他の実施形態に併 合させても良い。

 (実施形態6)
 図7は本発明の実施形態6を示す。本実施形� �は実施形態1と基本的には同様の構成および� ��様の作用効果を有する。炉体1の底部側に形 成された炉床面13の下部には、炉床面13を冷� �させる冷却通路19が埋設されている。炉床面 13は、溶湯吐出口11に向けて下降傾斜してい� �。冷媒が冷却通路19を通過する。冷媒として は、冷却水等の冷却液、冷却空気、ミスト等 が挙げられる。冷却通路19に冷媒が流れると� ��炉床面13が冷却される。この結果、溶湯が� �固した膜状の凝固保護層19cが炉床面13に形成 され、炉床面13が覆われて保護される。

 このように溶湯が凝固した凝固保護層19c� ��、炉床面13を覆って保護しているため、燃� �バーナ4の燃焼火炎41が、   耐火材料製の� �床面13に直接当たることが抑制され、炉床面 13を損傷させることが抑制されている。なお� ��図示しないものの、炉体1のうち燃焼バーナ 4が設けられている垂直方向に沿って延設さ� �ている壁付近に冷却通路を形成し、当該壁� �近を凝固保護層で被覆させて保護させても� �い。なお、実施形態6の特徴である冷却通路1 9および凝固保護層19cを他の実施形態に併合� �せても良い。

 (試験例1)
 上記した実施形態2のガスキュポラを用い、 試験を行った。炉体1の炉径は600ミリメート� �、炉体1の高さは1800ミリメートルであった。 6基の燃焼バーナ4が炉体1に配置されていた。 溶湯吐出口11には、図6に示す炭素燃焼式の加 炭装置9(容量100kg)が取り付けられていた。そ� ��て、100ミリメートル×50ミリメート×6ミリメ ートル程度のスチールのスクラップ(質量比� �0.05%C、0.8%Mn)からなるシュレッダー材を用い� ��。そしてシュレッダー材を96質量部とし、� �ェロシリコン(1~3ミリメートル,質量比で75%Si) を4質量部とした。この両者を混合した装入� �2を、溶解室10の炉頂付近の高さまで装入し� �。燃焼バーナ4の取り付け角θ1(図1参照)は20� �とした。全部の燃焼バーナ4に供給される燃� ��ガスの全量(13A)を36Nm ³ /hとし、酸素ガス量を72Nm ³ /hとした。そして燃料ガスおよび酸素ガスを� ��燃焼バーナ4に均等に供給し、溶解処理した 。酸素比は0.81とした。ここで、酸素比は酸� �/完全燃焼に必要な 酸素量(当量O ₂ )の質量比として定義される。酸素比が1であ� ��とき、燃料は完全燃焼する。

 溶解試験の結果によれば、酸素比を0.81とし たとき、溶解能力は750kg/h、効率は~54%であっ� ��。効率は溶解熱量/ガス発生熱量として定義 される。溶湯吐出口11では1430℃、0.05%Cの溶湯 が得られていた。これに対して加炭装置9の� �填層90を通過した後、溶湯は加炭装置9によ� �温度処理および 加炭処理されるため、1500� �、質量比で3%Cの溶湯となっていた。この溶� �の基本組成は、質量比で、3%C、2.6%Si、0.5%Mn� �あり、鋳鉄溶湯として使用可能である。
 試験例1において、酸素比を0.81としたのは� �酸素量の低減を図り、合金成分の消耗を抑� �するためである。ここで、鉄の消耗は質量� �で0.7%であった。シリコンの消耗は質量比で1 3%であり、マンガンの消耗は大きく、35%以上� ��あった。

 このように上記した実施形態のキュポラ� ��よれば、0.8%Mnというマンガン含有量が高い� ��クラップを使用しつつも、マンガンを酸化� ��より消耗させることができる。従って、マ� ��ガンが過剰に含有されている高張力鋼等の� ��クラップを装入物2として使用する場合でも 、マンガンを消耗できる。故に、マンガンが 過剰に含有することが好ましくない鋳鉄溶湯 の組成を得るのに有利である。

 (試験例2)
 上記した実施形態2のガスキュポラを用い、 試験例1の場合と同様に試験を行った。球状� �鉛鋳鉄の戻し材(質量比で3.75%C、2.6%Si、0.23%Mn )のみを溶解室10の炉頂まで装入した。複数個 (6基)の燃焼バーナ4を炉体1に配置した。燃焼� ��ーナ4の取付角θ1は20度とした。溶湯吐出口1 1については、図6に示す酸素燃焼式の加炭装� ��9(容量100kg)を炉体1から取り外した。溶湯吐� ��口11はサイホン式とし、外気を遮断させた� �

 図8は試験結果を示す。図8の横軸は酸素� �を示し、縦軸は、炭素(C)、シリコン(Si)、マ� ��ガン(Mn)、マグネシウム(Mg)についての成分� �耗率(質量比)を示す。図8に示すように、酸� �比を0.81~1.05程度に変えた場合には、各成分� �消耗率が単調に増加しない。すなわち、酸� �比が0.81~0.93の範囲では各成分の消耗率が増� �するものの、酸素比が0.93を超えると、各成� ��の消耗率は低下する。

 溶解試験の結果によれば、酸素比0.81で溶 解能力は750kg/h、効率は~54%であった。溶湯吐� ��口11の溶湯温度は1250℃であった。本試験例� ��は、溶け落ち温度=出湯温度である。ここで 、燃焼火炎41における酸素比の増加で溶解能� ��(溶湯生成能力)が増加する。この場合、酸� �比1.05で溶解能力は866kg/h、効率は~62%であっ� �。但し、燃焼火炎41における酸素比の増加で 溶解能力(溶湯生成能力)が増加することによ� ��燃焼ガス中の  酸素濃度が増加しても、溶 解室10における装入材の滞留時間が減少する� ��め、装入材の成分の消耗率が減少する。

 効率的に成分の消耗を増加させるために� ��酸素比を上げないで酸素注入を行った。図9 の横軸は酸素注入率(%)を示し、 縦軸は、炭� ��(C)、シリコン(Si)、マンガン(Mn)、マグネシ� �ム(Mg)についての成分消耗率(質量比)を示す� �ここで、酸素注入率(%)は、全燃焼ガス量に� �する注入酸素量として定義される。図9は、� ��体1の酸素注入装置8の導出管81から酸素を溶 解室10に吹き込んだ場合の試験結果を示す。� ��体1の酸素注入装置8から酸素を溶解室10に吹 き込んだ場合には、図9に示すように、酸素� �注入率(%)が増加すると、溶湯に含有されて� �る炭素(C)、シリコン(Si)、マンガン(Mn)、マグ ネシウム(Mg)といった成分含有量(質量%)が低� �し、酸素による成分の消耗率が増加するこ� �がわかる。低沸点のマグネシウムがかなり� �含有量で残留していることは、本発明によ� �溶解の特徴である高速溶解の特徴を表して� �る。すなわち、高速溶解であるため、マグ� �シウムの蒸散が抑制され、マグネシウムの� �有量が多い。

 (その他)
 炉体1の構造は上記した構造に限定されるも のではない。図1に示す例では、燃焼バーナ4� ��下向きとなるように仮想水平線Wに対して角 度θ1傾斜しているが、これに限らず、仮想水 平線Wに沿って配置されていても良い。本発� �は上記し且つ図面に示した実施形態のみに� �定されるものではなく、要旨を逸脱しない� �囲内で適宜変更して実施できる。