JP2008544082A - 高炉用装入装置および分配シュート - Google Patents

Abstract

高炉用装入装置は大量原料用分配シュートと分配シュート用駆動機構とを含む。大量原料用分配シュートは開放衝突部および出口部を備えたトラフ状主要部分を有する。主要部分は衝突部と出口部との間に滑落経路を提供する。分配シュート用駆動機構は高炉の装入表面上への大量の原料の分配を可能にするように、実質的に垂直な軸線の周りに分配シュートを回転させ、実質的に水平な軸線の周りに分配シュートを旋回させることが可能である。本発明に従えば、分配シュートは原料流方向に先窄みとなり、衝突部の下流に設けられ、その出口がトラフ状主要部分の下流端にある、周方向に閉じた漏斗部を含む。

Description

発明の詳細な説明

序文
本発明は、高炉用、特に溶鉱炉用装入装置に関する。また本発明は、このような装入装置で使用される分配シュートに関する。

溶鉱炉においては、いわゆる「ベルレス」式の装入装置が数十年間にわたって広く使用されてきた。この装入装置は炉頂に配置され、分配シュートおよびシュートが取付けられた駆動機構を含む。装入作業中装入原料は中央供給流路を介してホッパから分配シュート上へ大量に排出される。駆動機構は分配シュートを第１の実質的に垂直な軸線の周りに分配シュートを回転させ、第２の実質的に水平な軸線の周りに分配シュートを旋回させる。その結果、所望のいかなる装入形状、すなわち溶鉱炉の装入表面上への大量の原料（装入原料）の分配も達成可能となる。

詳細な装入形状では、コークスを中心に装入することによって垂直なコークスの柱すなわちコークスの煙突が溶鉱炉の中心軸線の周りに形成される。このような煙突はドラフトを増加させることによって溶鉱炉の働きを改善するのに役立つ。またこのような煙突は、炉芯の通気性を向上させるために粗コークスを炉中心部に供給させることができる。装入原料内にこの中心部コークス煙突を形成するため、分配シュートを中心装入位置の方向に旋回させる。この位置において、分配シュートは中央供給流路から垂直方向に落下する大量の原料流を理想的には阻害すべきでない。

欧州特許第００６２７６９号明細書には、先窄みのチューブ形状を有する分配シュートを含む高炉用装入装置が開示されている。欧州特許第００６２７６９号明細書に従う一体的な漏斗状タイプの分配シュートは正確な中心装入を可能にするが、分配シュートが小さい傾斜角度（水平に近い）に傾動自在であることが必要である高炉や分配シュートの旋回軸線を分配シュートの中心軸線からずらして設ける必要がある装入装置には適当でない。

しかしながら、多くの従来の装入装置および分配シュートでは、中心装入の際原料流の阻害を完全に避けることは不可能であることが多い。たとえば構造上の制約によって分配シュートを完全に垂直な位置または充分に邪魔にならない位置に旋回させるのは不可能な場合が多く、その結果中心装入の際分配シュートの出口部の一部が装入経路内に留まる。これによって原料流は部分的に逸れて当然ながら中心装入に支障が出る。分配シュートがそのトラフ状主要部分に剛性を与える１または複数の横棒を含む場合も同様な問題がある。分配シュート自体の主要部分が充分に邪魔にならない位置に設置される場合でも、このような横棒は中心装入の際に原料流を阻害したり散乱させたりする障害となるのが一般的である。

特開平１１−００１７０９号公報には、トラフ状主要部分の下流端に固定された補助シュートを有する分配シュートが開示されている。補助シュートは、横方向の原料流の広がりを阻止する先窄みの側板と、分配シュートが中心装入位置にある場合に炉中心部に向かう主要部に存在する原料流の方向を変える反発板とを含む。

特開平０７−１７９９１６号公報には、トラフ状主要部分と、主要部分の先端部に傾動自在に支持され原料流を垂直方向に変える追加の原料整流用シュートとを含む分配シュートが開示されている。この分配シュートは、原料整流用シュートおよび主要部分の支持構造に連結されたリンクロッドを含み、リンクロッドによって原料整流用シュートを垂直方向に保持する平行四辺形のリンク機構が形成される。特開平０７−１７９９１６号公報に従う分配シュートは、半径方向の装入原料の分配を改善することに加えて、原料整流用シュートが漏斗形状を有する場合には中心装入を改善することも可能である。

目的
本発明の目的は、大量の原料の炉中心装入を改善する単純な構造の分配シュートを含む高炉用装入装置を提供することである。

要約
本目的を達成するために、本発明は、大量原料用分配シュートと分配シュート用駆動機構とを含む高炉用装入装置を提案する。分配シュートは、開放衝突部と出口部とを含むトラフ状主要部分を有する。主要部分には衝突部と出口部との間に滑落経路がある。分配シュートの駆動機構は、高炉の装入表面上への大量の原料の分配を可能にするように、実質的に垂直な軸線の周りに分配シュートを回転させ、実質的に水平な軸線の周りに分配シュートを旋回させることが可能である。本発明に従えば、分配シュートは、原料流方向に先窄みとなり、衝突部の下流に設けられ、その出口がトラフ状主要部分の下流端にある、周方向に閉じた漏斗部を含む。分配シュートが中心装入位置にある場合、この漏斗部は大量の原料流を装入表面の所望の目標領域上すなわち炉の中心部に確実に集めて誘導する。これによって装入原料が不所望に方向が変えられたり制御されずに分配されたりすることが防止される。また漏斗部は分配シュートに剛性を与える。トラフ状主要部分の下流端に漏斗部の出口を配置することによって、分配シュートが中央装入位置にある場合に分配シュートの最下端の原料流を中心部に集めることができる。原料流の方向を大幅に変更させる必要がないので、周方向に閉じた漏斗部が原料流による相当な摩損を受けることが最小限に抑えられる。また周方向に閉じた漏斗部は出口部において分配シュートに剛性を与えるため、追加で安定化用の横棒を設ける必要がなくなる。当然のことながら、このような装入装置の使用は、一般に中心装入および特にいわゆる「コークスの煙突」の形成を含むいかなる種類の装入方法に対しても有益である。

特開平０７−１７９９１６号公報とは異なり、本発明に従う分配シュートでは、過酷な炉内雰囲気にさらされる機構を分配シュートに追加する必要がなくなる。特開平１１−００１７０９号公報とは対照的に、中心部に集められる原料流の偏差角が相対的に小さいため、漏斗部の内部表面は中心装入の際原料による摩耗が最小限に抑えられるように配置される。さらにまた、特開平０７−１７９９１６号公報および特開平１１−００１７０９号公報とは対照的に、分配シュートの全長はその出口がトラフ状主要部分の下流端に設けられるために漏斗部によって増加しない。

好適な実施形態に従えば、分配シュートが中心装入位置にある場合、漏斗部はトラフ状主要部分の長手方向軸線と垂直軸線とに囲まれた角度以上の半頂角を有する。この半頂角は、その表面が漏斗部の形状を形成する円錐の頂角の半分であるのは言うまでもない。この円錐は、一般的な、すなわち必ずしも円形でない底面を有してもよく直錐である必要はないことを指摘しておいてもよい。

装入装置が分配シュートの上方に配置され、分配シュート上に大量の原料を供給する中央供給経路を含む場合、漏斗部の出口の断面積はこの中央供給経路の出口の断面積とほぼ等しいのが好ましい。

別の好適な実施形態では、漏斗部は主要部分の下流端から始まる分配シュートの長さの１０％〜５０％に限定される。漏斗部は出口部および／または滑落経路を含むが、少なくとも完全にというわけではないが衝突部は含まない。実際、衝突部は通常の（中心部以外への）装入手順において大量の原料を受け易い必要がある。そのため開放衝突部は、大量の原料を広い範囲の傾斜角にわたって分配シュートに供給することができるように、主要部分の上流端から始まるトラフ状主要部分の長さの少なくとも４０％にわたり延びるのが有利である。

構造的観点から、漏斗部はトラフ状主要部分のシュート部とシュート部を覆うカバー部とに分けることができる。この場合、カバー部は円錐台によって生じる形状を有するカバーを含んでもよい。再び、この円錐は直円錐である必要はないが適切ないかなる一般的円錐形構成を有してもよい。別の変形例において、カバー部は、主要部分に対して角度をなして設けられた傾斜カバープレートと、主要部分に傾斜カバープレートを固定する側面連結プレートとを含む。さらに別の変形例では、カバー部は、第１上流傾斜カバープレートと、第２下流傾斜カバープレートと、該第１および第２傾斜カバープレートを主要部分に固定する側面連結プレートとを含み、該第１および第２傾斜カバープレートは主要部分に対して角度をなして設けられる。いずれの場合においても、傾斜プレートが取付けられる角度は上述の半頂角と同様に選択される。

当然のことながら、漏斗部は、分配シュートが中心装入位置にある場合に高炉の中心軸線に大量の原料流を誘導し集中させることができるように設けられるのが好ましい。

好ましくは、分配シュートは駆動機構に分配シュートを取付ける取付けフランジを含み、取付けフランジは主要部分の長手方向中心軸線が実質的に水平な旋回軸線からずれるように構成される。

また本発明は、上述のような装入装置用の分配シュートを提案する。本発明に従えば、分配シュートは、原料流方向に先窄みとなり、衝突部の下流に設けられ、その出口がトラフ状主要部分の下流端にある、周方向に閉じた漏斗部を含む。

当然のことながら、本発明に従う分配シュートおよび装入装置は、冶金高炉での使用に特に適している。

詳細説明
本発明は、添付図面を参照した限定されない好適な実施形態についての下記の説明からさらに明白になるであろう。添付図面では、全体を通して同一または類似の部品は同一の参照符号によって示される。

図１は、参照符号１０で一般的に示される高炉の炉口を示す。高炉１０の炉口上の炉頂閉鎖部は、鉱石およびコークスなどの大量の原料である装入原料１４を装入する装入装置１２を含む。装入装置１２は、分配シュート１６と、分配シュート１６が取付けられた駆動機構１８とを含む。

それ自体が周知である方法で、分配シュート１６を回転および旋回させる駆動機構１８が構成される。装入手順の間、駆動機構１８は高炉１０の垂直中心軸線２０の周りに分配シュート１６を回転させ、実質的に水平な軸線２２の周りすなわち駆動機構１８が分配シュート１６を保持する取付けシャフトの周りに分配シュート１６を旋回させる。このような駆動機構１８の詳細説明が、たとえば米国特許第３８８０３０２号明細書で与えられるがここでは省略する。

図１では、分配シュート１６は中心装入位置、すなわちほぼ垂直位置まで下降旋回した位置に示される。分配シュート１６はトラフ状主要部分２３を含む。本実施形態では、主要部分２３は縦半分のチューブ形状、すなわち半円筒中空体形状を有するが、しかしながら、たとえば（半）長方形の断面を有する分配シュートなどの他の構成も排除されない。それ自体周知の方法では、主要部分２３は、大量の原料を受ける開放衝突部２４（衝突部２４が周方向に閉じていないことを意味する）と、高炉１０の装入表面の任意点に大量の原料を装入する出口部２５とを有する。分配シュート１６が図１に示されるほど傾斜していない場合、主要部分２３は開放衝突部２４と出口部２５との間にトラフ状滑落経路を形成する。

当然のことながら、分配シュート１６は、原料流方向すなわち衝突部２４から出口部２５に向かう方向に先窄みになっている周方向に閉じた漏斗部２６をさらに含む。実際には、図１に示されるような中心装入の際大量の原料の自由落下流２８が中央供給経路３０を介して高炉１０の中心部領域に垂直方向に供給される。これによってたとえば３２で模式的に示されるように装入原料１４内に中心部コークス煙突を形成することができる。当然のことながら、衝突部２４は主要部分２３の底部の反対側に開放しており、すなわち中央供給経路３０からの大量の原料を分配シュート１６の小さい傾斜角（ほぼ水平）から大きい傾斜角（ほぼ垂直）までどこの位置でも受けることができるように、主要部分２３の長さの相当部分好ましくは少なくとも４０％にわたって中央供給経路３０に向かって開放している。図１に示されるように分配シュート１６が中心装入位置にある場合、漏斗部２６によって高炉１０の中心軸線２０に大量の原料流２８が確実に集められ誘導される。分配シュート１６は中心装入の際中心軸線２０の周りを通常回転するが、漏斗部２６はこのような回転は必須ではないことを指摘しておいてもよい。図１に示されるように、出口３３は主要部分２３の下流端に設けられる。すなわち漏斗部２６自体の出口３３は分配シュート１６の出口と一致する。漏斗部２６は、出口部２５と開放すなわちカバーされていない衝突部２４と出口部２５との間にある滑落経路の一部とを含む。図１の実施形態では、漏斗部２６は分配シュート１６の全長の約４２％（１０％〜５０％の値が好ましい）にわたって延びる。図１で分かるように、漏斗部２６は衝突部２４の下流に配置される。言い換えれば、漏斗部２６は、半径方向および周方向の装入の際すなわち分配シュート１６が中心装入位置にない場合に大量の原料が供給される開放供給部２４を含まない。

図１でさらに分かるように、漏斗状部２６はその最頂部に接する線が主要部分２３の長手方向中心軸線３４と角度αをなすように設計される。この角度αは漏斗状部と一致する仮想円錐の半頂角に相当する。角度αは、分配シュート１６が中心装入位置にある場合に主要部分２３の谷線および垂直中心軸線２０によって規定される角度β以上に選択されるのが好ましい。実際は、角度βは構造上の制約に依存し一般的にゼロよりも大きい。これに従い角度αおよび最頂部に接する線と谷線との間の最小隙間を選択することによって、原料流２８が完全に集められ中心部に確実に装入される。

図２および図３で最もよく分かるように、漏斗部２６の自由通過断面領域は原料流方向に減少する。出口３３において、図３に示される漏斗部２６の断面領域が中央供給経路３０の出口の自由通過断面領域に実質的に等しくなるように選択される。また出口３３によって規定される表面は主要部分２３の長手方向中心軸線３４にほぼ垂直である。これによって漏斗部２６内で大量の原料が不都合に滞留するのを防止しながら原料流２８が最適に集中され中心部へ装入されるのを確実にする。中心装入の際の装入原料の種類および中央供給経路３０の出口と出口３３との間の垂直距離に依存して、出口３３の断面領域は中央供給経路３０の出口の断面領域よりも小さく構成されてもよい。実際には、さらに断面積が小さい出口３３が原料滞留を発生させることなく中心装入を改善できるように、原料流２８は重力加速度によって下向きに細くなる。

図１〜図３でさらに分かるように、第１実施形態に従う傾斜した漏斗部２６は、主要部分２３の実質的に半円筒状のシュート部３６と、主要部分２３に接続されたカバー部３８とを含む。図１で分かるように、カバー部３８は円錐台の外側面部の形状を有するカバー部材を含む。このような配置を提供するため、実質的に半円筒な部分３６および円錐台カバー部３８は、曲げられたり溶接されたりして成形される適切な形状をした単一板金から一体的に形成することができる。類似の分配シュート１６は、完全に円錐状の予備成形漏斗を加工することによって、あるいはまた部分３６，３８の形状を有する２つの分離部を接合することによって得られる。後の方法は漏斗状部２６を伴う既存シュートを改良することができ、前の方法は半円筒形ではなく円筒形の主要部分を提供することを指摘しておいてもよい。

図４および図５は、本発明に従う装入装置１２の第２実施形態を示す。説明を簡潔にするため、第２実施形態が第１実施形態と異なる特徴のみを下記に詳述する。

図４および図５で、分配シュート１６’は、第１実施形態と比較して長さが短い周方向に閉じた漏斗部２６’を含む。この実施形態の漏斗状部２６’は分配シュート２６の長さのほぼ１５％に制限される。漏斗部２６’は主要部分２３の出口部２５のみに配置される。この実施形態は、示される中心装入位置において同様な効果を保証しながらも、分配シュート１６’の総重量とともにその材料コストおよび製造コストを削減することができる。

図５で分かるように、漏斗部２６’は主要部分２３の実質的に半円筒状のシュート部３６を含む。また漏斗部２６’は、主要部分２３および傾斜カバープレート４０を主要部分２３に固定する側面連結プレート４２に対して角度αで配置される傾斜カバープレート４０を有するカバー部３８をさらに含む。当然のことながら、角度αは上述の内容と同じ原理に従って選択され同じ効果がある。連結プレート４２の高さは、漏斗部２６の出口の自由通過断面領域が中央供給経路３０の出口の自由通過断面領域に実質的に等しくなることを保証するように選択される。上述のように、漏斗部２６の出口３３の自由通過断面領域が中央供給経路３０の出口の自由通過断面領域よりも小さくなるように分配シュート１６，１６’を設計することも排除されない。

図６および図７は、本発明に従う装入装置１２の第３実施形態を示す。説明を簡潔にするため、第２実施形態が上記に説明した実施形態と異なる特徴のみを下記に詳述する。

図６に示される分配シュート１６”は、図４に示される分配シュート１６’と同様な全体構成を有する。主な違いは、分配シュート１６’の傾斜カバープレート４０が第１上流傾斜カバープレート４４および第２下流傾斜カバープレート４６によって置換えられたことにある。図７で分かるように、傾斜カバープレート４４、４６は連結プレート４２に中間隙間４８を有して配置される。意外にも、カバープレート４４，４６が原料流方向に充分効果的な寸法を有するならば、隙間４８の存在は原料流２８を集中させて中心部に集めて誘導することに関して、たとえあったとしてもほとんど悪影響はないことが分かる。したがって、図６および図７に示される漏斗部２６”の構成によって総重量および材料コストをさらに節約することができる。

上述されるような漏斗状部２６，２６’，２６”は主要部２３に剛性を与えることができ、出口部２５が熱ストレスおよび／または機械的ストレスによって変形しないようにできることは言うまでもない。同じ目的で設けられる周知のブレスまたは横方向リンクと比較して、この効果は中心装入の際にいかなる悪影響もなく漏斗状部２６，２６’，２６”によって達成される。

たとえば欧州特許第０６４０５３９号明細書に記載されるように、先行する実施形態のいずれにおいても、主要部分２３は耐熱鋼からなることが好ましく耐摩耗性材料の内部クラッディング（図示せず）といわゆるストーンボックスとを含んでもよいことをなお指摘しておいてもよい。また傾斜した漏斗部２６，２６’，２６”、特にカバー部３８は、摩耗ストレスを受ける領域が耐磨耗性材料の内部クラッディングで形成されるのが有利である。一般的に、周方向に閉じた漏斗部２６，２６’，２６”または少なくとも出口３３周辺の領域において、分配シュート１６，１６’，１６”の内部表面は、たとえばストーンボックスおよび他の突出部がないために滑らかであり、これによって装入原料の均一な排出が保証される。英国特許第２２８１６１０号明細書に記載されるように、分配シュート１６，１６’，１６”は必要に応じて冷却装置をさらに含んでもよい。また図１、図４および図６で分かるように、分配シュート１６，１６’，１６”は、水平旋回軸線２２を規定する取付けシャフトによって分配シュート１６，１６’，１６”を駆動機構１８に着脱可能に取付けるカモノハシ状取付けフランジを有する。この取付けフランジのおかげで主要部分２３の長手方向中心軸線３４が水平旋回軸線２２からずれて配置される。

本発明に従う分配シュートを備える装入装置の第１実施形態を示す垂直断面図である。 図１に従う分配シュートの平面ＩＩ−ＩＩについての断面図である。 図１に従う分配シュートの平面ＩＩＩ−ＩＩＩについての断面図である。 本発明に従う分配シュートを備える装入装置の第２実施形態を示す垂直断面図である。 図４に従う分配シュートの平面Ｖ−Ｖについての断面図である。 本発明に従う分配シュートを備える装入装置の第３実施形態を示す垂直断面図である。 図６に従う分配シュートの平面ＶＩＩ−ＶＩＩについての断面図である。

Claims (14)

1. 開放衝突部および出口部を備えたトラフ状主要部分を有する大量原料用分配シュートであって、主要部分が衝突部と出口部との間に滑落経路を提供する大量原料用分配シュートと、
   分配シュート用駆動機構であって、高炉の装入表面上への大量の原料の分配を可能にするように、実質的に垂直な軸線の周りに分配シュートを回転させ、実質的に水平な軸線の周りに分配シュートを旋回させることが可能な分配シュート用駆動機構とを有する高炉用装入装置において、
   分配シュートが、原料流方向に先窄みとなり、衝突部の下流に設けられ、その出口がトラフ状主要部分の下流端にある、周方向に閉じた漏斗部を含むことを特徴とする高炉用装入装置。
2. 分配シュートが中心装入位置にある場合、漏斗部がトラフ状主要部分の長手方向軸線と垂直軸線とに囲まれた角度以上の半頂角を有することを特徴とする請求項１記載の装入装置。
3. 分配シュートの上方に配置され、分配シュート上に大量の原料を供給する中央供給経路をさらに含み、漏斗部の出口の断面積が中央供給経路の出口の断面積とほぼ等しいことを特徴とする請求項１または２記載の装入装置。
4. 漏斗部が、分配シュートの長さの１０％〜５０％に限定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の装入装置。
5. 漏斗部が、出口部および／または滑落経路を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の装入装置。
6. 開放衝突部が、トラフ状主要部分の長さの少なくとも４０％にわたり延びることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の装入装置。
7. 漏斗部が、トラフ状主要部分のシュート部とシュート部を覆うカバー部とを含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の装入装置。
8. カバー部が、円錐台によって生じる形状を有するカバーを含むことを特徴とする請求項７記載の装入装置。
9. カバー部が、主要部分に対して角度をなして設けられた傾斜カバープレートと、主要部分に傾斜カバープレートを固定する側面連結プレートとを含むことを特徴とする請求項７記載の装入装置。
10. カバー部が、第１上流傾斜カバープレートと、第２下流傾斜カバープレートと、該第１および第２傾斜カバープレートを主要部分に固定する側面連結プレートとを含み、該第１および第２傾斜カバープレートは主要部分に対して角度をなして設けられることを特徴とする請求項７記載の装入装置。
11. 漏斗部は、分配シュートが中心装入位置にある場合に高炉の中心軸線に大量の原料流を誘導し集中させることができるように設けられることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の装入装置。
12. 分配シュートは駆動機構に分配シュートを取付ける取付けフランジを含み、取付けフランジは主要部分の長手方向中心軸線が実質的に水平な旋回軸線からずれるように構成されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の装入装置。
13. 請求項１〜１２のいずれか１項に記載の装入装置のための分配シュートであって、開放衝突部と出口部とを備えたトラフ状主要部分を有し、主要部分には衝突部と出口部との間に滑落経路がある分配シュートにおいて、
    原料流方向に先窄みとなり、衝突部の下流に設けられ、その出口がトラフ状主要部分の下流端にある、周方向に閉じた漏斗部を含むことを特徴とする分配シュート。
14. 請求項１〜１２のいずれか１項に記載の装入装置および／または請求項１３に記載の分配シュートを有することを特徴とする高炉。

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