JP2017031489A - 高炉内の原料排出用スクリューコンベア及びこのスクリューコンベアを用いた原料排出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高炉の操業中に高炉内の原料を排出する方法の提供。【解決手段】高炉を休風状態とした後、給水側となる内管３ａａと、排水側となる外管３ａｂの二重管構造のスクリュー軸３ａ及び中空構造のスクリュー羽３ｂに冷却水を通水してスクリュー軸３ａ及びスクリュー羽３ｂを冷却したスクリューコンベア３を、休風状態の羽口部から挿入して原料を掻き出し、炉外に排出することにより、休風時に高温状態の原料を炉外に排出することができるので、短時間で炉内の原料レベルを下げて作業スペースを確保する原料排出用スクリューコンベア３。【選択図】図２

Description

本発明は、高炉操業中の休風時に、高炉内の原料レベルを下げて作業スペースを確保するために、高炉内の原料を掻き出して炉外に排出するためのスクリューコンベア、及びこのスクリューコンベアを用いて高炉内の原料を排出する方法に関するものである。

高炉を長期間保管運転する場合や、高炉鉄皮を保護する目的で炉内側に設置しているステーブを取替える場合、通常は減尺操業を実施して高炉内の原料レベルを下げることが行われる。

しかしながら、減尺操業で下げることができる原料レベルには限界があり、例えばステーブを取替える際に限界以上のレベルまで原料レベルを下げる必要がある場合は、機械的に高炉内の原料を掻き出して炉外に排出する必要がある。

そこで、例えば特許文献１では、一方の羽口から可搬式ローダを、他方の羽口から可搬式コンベアをそれぞれ高炉内に挿入し、可搬式ローダで掬い取ったコークスを可搬式コンベアで炉外に排出する方法及び装置が開示されている。

また、特許文献２では、原料を羽口の高さまで降下させて吹き止めをした後、原料に高圧水を噴射し、その後、炉壁の最下部に開けた排出口より原料を炉外に掻き出す方法が開示されている。

また、特許文献３では、減尺吹卸し後に、炉口上部からクラブバケットを降下させて高炉内の原料を掴み、当該掴んだ原料を羽口部まで上昇させて、羽口部より炉内側に挿入した排出シュートに供給して炉外に排出する方法及び装置が開示されている。

また、特許文献４では、高炉のシャフト下部及びその上下近傍の炉壁部に開口を設け、この開口より上方の原料を油圧式ショベルで掻き出した後、開口より油圧式ショベルを挿入して開口より下方の原料を排出する方法が開示されている。

しかしながら、特許文献１〜４で開示された方法や装置は、何れも高炉吹止め後に高炉内の原料を搬出するものであるため、操業中の高炉に適用することはできない。

また、特許文献１〜４で開示された方法は、何れも高炉吹止め後に高炉内の原料を搬出するものであるため、高炉の長期間保管運転時やステーブの取替え時における炉内原料の排出作業に要する時間が長くなる。さらに、使用する器具や装置について冷却機能は不要であり、冷却についての考慮はなされていない。

特開昭５６−２３２０５号公報 特開昭５８−９９０４号公報 特開平１−１７７３０８号公報 特開平９−２８７０１０号公報

本発明が解決しようとする問題点は、従来は高炉の吹止め後に高炉内の原料を排出していたので、操業中の高炉に適用することができず、また、高炉内の原料の排出作業に要する時間が長くなるという点である。

本発明は、高炉の長期間保管運転時やステーブの取替え時に、高炉の操業中に羽口部からスクリューコンベアを挿入して高炉内の原料を掻き出して炉外に排出することができるようにすることで、高炉内の原料の排出時間の短縮を可能にすることを目的とするものである。

上記目的を達成するために、
本発明の、高炉内の原料を掻き出して炉外に排出するスクリューコンベアは、
前記スクリューコンベアを構成するスクリュー軸及びスクリュー羽に冷却水を通水してスクリュー軸及びスクリュー羽を冷却するようにしたことを最も主要な特徴としている。

上記本発明のスクリューコンベアを、
高炉を休風状態とした後、
前記休風状態の羽口部から挿入して高炉内の原料を掻き出し、炉外に排出する。
これが、本発明の高炉内の原料の排出方法である。

上記本発明によれば、約１０００℃の高温状態にある原料の搬送が可能であるので、作業スペースを確保するために原料を炉外へ排出して高炉内の原料レベルを下げる作業を、高炉を吹き止めることなく休風状態で短時間で行うことができる。

本発明によれば、休風時に、約１０００℃の高温状態の原料を、高炉の羽口部からスクリューコンベアを挿入して掻き出し、炉外に排出することができるので、短時間で炉内の原料レベルを下げて作業スペースを確保することができる。

本発明方法を説明する図で、（ａ）は炉内原料の排出前、（ｂ）は炉内原料の排出後を示す。 本発明のスクリューコンベアの要部を説明する図で、（ａ）はスクリュー軸及びスクリュー羽への給排水部分を説明する図、（ｂ）はスクリュー軸及びスクリュー羽の構造を説明する縦断面図、（ｃ）はスクリュー軸及びスクリュー羽の構造を説明する横断面図である。 原料の掻き出しのオフライン試験について説明する図で、（ａ）は掻き出し前を側面方向から見た図、（ｂ）は掻き出し後を上方から見た図、（ｃ）は掻き出し後を側面方向から見た図である。 スクリューコンベアの耐熱性能試験を説明する図である。

本発明では、高炉の操業中に、高炉内の原料を排出するという目的を、スクリュー軸及びスクリュー羽に冷却水を通水して冷却したスクリューコンベアを、休風状態の羽口部から挿入して原料を掻き出し、炉外に排出することで実現した。

以下、本発明について説明する。
例えばステーブの取替え時に、減尺操業だけでは高炉内の作業スペースの確保が不十分な場合は高炉内の原料を炉外に排出する。発明者は、この原料の排出を短時間で行えるようにするため、高炉操業中の休風時に羽口部からスクリューコンベアを挿入して原料を掻き出して炉外に排出することを考えた。

操業中の休風時に高炉内の原料を掻き出して炉外に排出するため、羽口部からスクリューコンベアを挿入して高炉内の原料を掻き出すオフライン試験を行った。また、休風中の高炉内の原料は約１０００℃の高温であるため、羽口部から挿入するスクリューコンベアの耐熱性能の試験を行った。

〔オフライン試験〕
コークス１を一杯になるまで充填したホッパー２の側壁の幅方向中央位置で、上端から１４３０mmの位置からスクリューコンベア３を２３００mm（取り込み部は先端側の１０００mmの範囲）挿入した（図３（ａ）参照）。

その後、スクリューコンベア３を連続運転してホッパー２内のコークス１を掻き出し、掻き出し後のホッパー２内のコークス１の状況を確認した。なお、スクリューコンベア３の運転時、トリップでモータが停止したので、何度か再起動した後に連続運転を行った。

掻き出したコークスの測定重量、スクリューコンベアの運転時間、掻き出したコークスの１時間当たりの重量、掻き出したコークスの１時間当たりの容積を下記表１に示す。下記表１中の掻き出したコークスの１時間当たりの容積は、図３（ｂ）（ｃ）に示すように、掻き出し後のホッパー内のコークス形状と測定重量から換算した値である。なお、図３（ｂ）（ｃ）に示した寸法は、２回目の試験時における寸法である。

上記オフライン試験により、羽口部にスクリューコンベアを挿入して高炉内の原料を掻き出すことで、高炉内の原料レベルを下げて作業スペースを確保できることが確認できた。

〔スクリューコンベアの耐熱性能試験（図４参照）〕
スクリューコンベア３のスクリュー軸３ａ及びスクリュー羽３ｂの部分を加熱炉４の内部に挿入し、スクリュー軸３ａの先端部のスクリュー羽３ｂを、セラミックファイバー５を介して煉瓦６で支持した状態で、加熱炉４の内部の雰囲気温度を９１０℃に加熱した。

前記スクリュー軸３ａは、例えば図２に示すように、給水側となる内管３ａａと、排水側となる外管３ａｂの二重管構造となっている。そして、このスクリュー軸３ａの外周に形成するスクリュー羽３ｂは中空構造として、前記内管３ａａを通って給水されてくる冷却水を導いて冷却した後、前記外管３ａｂに排出するように構成している。

上記のように、スクリュー軸３ａ及びスクリュー羽３ｂを水冷式とすることで特殊な耐熱鋼を使用することなく、例えば一般構造用圧延鋼材であるＳＳ４００を使用して安価に耐熱性能の良いスクリューコンベア３を製作することが可能になる。なお、特殊でない耐熱鋼とは、例えばＪＩＳ Ｇ ３１０１に規定される一般構造用圧延鋼材、ＪＩＳ Ｇ ３１０６で規定される溶接構造用圧延鋼材、ＪＩＳで規定される一般的なステンレス鋼などが挙げられる。

また、スクリュー軸３ａ及びスクリュー羽３ｂの冷却を、図２に示す構成で行う場合、スクリュー羽３ｂに通水するまでの冷却水の温度上昇を最小限に抑えることが可能になる。

上記構成のスクリュー軸３ａ及びスクリュー羽３ｂの内部に、スクリュー軸３ａの基端側にロータリージョイント３ｃを介して取付けた給水部３ｄから冷却水を１時間当たり１０トン流して、スクリュー軸３ａ及びスクリュー羽３ｂの表面温度を測定した。

上記耐熱性能試験の結果、スクリュー軸３ａ及びスクリュー羽３ｂの表面温度は１３０〜１９０℃であり、休風中の高炉内に羽口部からスクリューコンベアを挿入し、約１０００℃の原料を掻き出しても、耐熱性に問題がないことが判明した。

上記の試験結果を基に、休風中の実際の高炉１１の羽口部１２から、図２に示したスクリューコンベア３を２３００mm挿入し、２時間連続運転して高炉内の原料１３を掻き出して炉外に排出した後の高炉内の原料状況を確認した。

その結果、スクリューコンベアを１０ton／h程度の冷却水により冷却することで、スクリューコンベアを損傷することなく赤熱した原料の掻き出しが可能となって、高炉内に作業スペースを確保できることが確認できた。

本発明は、上記の試験結果を基になされたものである。
すなわち、本発明は、図１（ａ）に示すように、先ず、高炉１１を休風状態とする。その後、図２に示すように、スクリュー軸３ａ及びスクリュー羽３ｂに、給水部３ｄから冷却水を通水して内管３ａａ、スクリュー羽３ｂ、外管３ａｂを冷却したスクリューコンベア３のスクリュー軸３ａを、羽口部１４から挿入する（図１（ｂ）参照）。

最後に、羽口部１４から挿入した冷却状態のスクリューコンベア３を運転して高炉１１の内部の原料１３を掻き出し、炉外に排出する。

上記本発明によれば、休風時に、約１０００℃の高温状態の原料を、高炉の羽口部からスクリューコンベアを挿入して掻き出し、炉外に排出することができるので、短時間で高炉内に作業スペースを確保することができる。

本発明は上記の例に限らず、各請求項に記載された技術的思想の範疇であれば、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。

例えば、図２に示したスクリューコンベア３のスクリュー羽３ｂは同一経路で冷却するものであるが、スクリュー羽３ｂをピッチごとに独立した部屋とし、通水する冷却水をピッチごとに独立して給排水できるようにしたものでも良い。

このようにすれば、スクリュー羽３ｂを冷却する冷却水の温度上昇を最小限に抑えることが可能になる。

３ スクリューコンベア
３ａ スクリュー軸
３ａａ 内管
３ａｂ 外管
３ｂ スクリュー羽
１１ 高炉
１２ 羽口部
１３ 原料

Claims (5)

1. 高炉内の原料を掻き出し、炉外に排出するスクリューコンベアであって、
   前記スクリューコンベアを構成するスクリュー軸及びスクリュー羽に冷却水を通水してスクリュー軸及びスクリュー羽を冷却するようにしたことを特徴とする高炉の原料排出用スクリューコンベア。
2. 前記スクリュー軸は、給水側となる内管と、排水側となる外管の二重管構造とするとともに、このスクリュー軸の外周に形成するスクリュー羽は中空構造として、前記内管を通って給水されてくる冷却水を導いて冷却した後前記外管に排出するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の高炉の原料排出用スクリューコンベア。
3. 前記スクリュー羽はスクリューピッチごとに給排水可能な構造としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の高炉の原料排出用スクリューコンベア。
4. 前記スクリューコンベアは、高炉を休風状態とした後、休風状態の羽口部から挿入するものであることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の高炉の原料排出用スクリューコンベア。
5. 高炉内の原料を排出する方法であって、
   高炉を休風状態とした後、
   請求項４に記載のスクリューコンベアを、前記休風状態の羽口部から挿入して高炉内の原料を掻き出し、炉外に排出することを特徴とする高炉内の原料の排出方法。

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