JP5749808B2 - 溶融プラントのための金属装入物を搬送及び予熱するための装置 - Google Patents

Description

本発明は、鉄屑、高温又は低温海綿鉄（ＤＲＩ）、銑鉄などの金属装入物を連続的に予熱して、コンテナ（有利には溶融炉、例えば電気アーク炉）の内部に搬送する際に予熱するための装置に関する。

溶融プラント、有利には溶融炉のコンテナに金属装入物を搬送するための装置として振動又は揺動タイプのものが知られている。

かかる既知の装置は、金属装入物を搬送しながら、炉から排出される排ガスによって金属装入物を十分に予熱するのに十分に長い区間を提供する。

既知の装置はそれぞれ、略Ｕ字形などの断面を有する支持構造を備え、この支持構造上にコンベア通路が設置される。

コンベア通路の少なくとも一部は１つ又は複数のフードによってその上部が覆われ、フードはトンネルを規定し、溶融炉から排出された高温の排ガスが、トンネル内へ、金属装入物が搬送される方向と逆方向に流れることにより予熱を行う。

コンベア通路には、その側壁に沿って、排ガス吸引装置に接続された吸引チャネルに通じるアパーチャが設けられる。

排ガス吸引装置は吸引チャネル内部で負圧を生成し、コンベア通路の側壁にあるアパーチャを通してフード内の排ガスを取り込み、それにより、排ガスは、金属装入物を通過して、金属装入物を加熱する。

しかし、本出願人は、この解決策では必ずしも実現可能な最良の結果を得ることができないことを見出した。なぜなら、搬送中の金属装入物の下部及び中央部には高温の排ガスが当たらず、又は部分的にしか当たらず、コンベア通路の底部における中央部分の大部分が実質的に低温のままになるからである。

上記のように、コンベア通路がその底部に排ガスを排出するためのアパーチャを有し、アパーチャが排ガス吸引装置に直接接続されるタイプのプラントも知られている。吸引装置によって取り込まれる高温の排ガスは金属装入物の略全体に当たり、金属装入物の底部にも十分に作用する。

一方、従来のプラントでは、コンベア通路の底部に形成されたアパーチャにより、装入物の断片が吸引チャネル内部に落ち、それゆえプラントを停止して吸引チャネルを頻繁に洗浄しなければならないという問題がある。

また別の欠点として、金属装入物の一部がこれらのアパーチャを閉塞するために均質な加熱を妨げる可能性がある。

本出願人は、溶融炉内でのその後の溶融に必要なエネルギーを減少させ、プラントの歩留まりを増加させるために、より広範で均質な金属装入物の加熱を実現することを企図して本発明に至った。

本発明の別の目的は、プラントの保守に関わる問題を、なくしはしないにせよ大幅に減少させることである。

米国特許第５６４７２８８号は、排ガス吸引空間がコンベアの内壁と外壁の間で規定されたスクラップコンベアが開示されている。

本出願人は、従来技術の欠点を克服するため、並びにこれら及び他の目的及び利点を得るために、本発明を開発し、試験し、具現化した。

本発明は、独立請求項に記載されて特徴付けられており、従属請求項は、本発明の他の特徴、又は本発明の主要な着想に対する変形形態を表す。

本発明は、コンベア通路の上方に、排ガスコンベアトンネル、又はそれに代わる排ガス膨張チャンバを有する装置に適用される。

これらの目的によれば、予熱された金属装入物を溶融炉のコンテナ内部に搬送するための装置は、金属装入物が内部で連続的に進むことができる少なくとも１つのコンベア通路と、コンベア通路の上方に配設されたフードとを備える。フードは、コンベア通路と共にトンネル又は膨張チャンバの外形を規定し、トンネル又は膨張チャンバの内部において、コンテナから排出された排ガスの少なくとも一部が金属装入物の搬送方向とは逆向きに流れる。

トンネル又は膨張チャンバ内に存在する排ガスは、コンベア通路の側壁、垂直壁、又は副垂直壁（sub-vertical walls）と協働するアパーチャを通じて吸引される結果、排ガスは金属装入物の全長に沿って金属装入物を通過し、金属装入物を加熱する。

本発明の独特の特徴の１つは、コンベア通路には、排ガスを偏向させるための偏向体、及び／又は金属装入物によって占有される部分を区画する干渉部材又は仕切体からなる活性化手段が設けられることである。活性化手段は、高温の排ガスが金属装入物を通過した後に、予熱が不十分なために十分に加熱されない金属装入物の量を実質的にゼロにするか若しくは少なくとも大幅に減少させることを可能にする。

活性化手段は、コンベア通路の全長にわたって、又はトンネル若しくは膨張チャンバの長手方向の少なくともかなりの部分にわたって、コンベア通路内部で長手方向に延在させることが好ましい。

第１の実施形態によれば、偏向体３５は、排ガスコンベア壁を備え、コンベア壁は、トンネル又はチャンバからコンベア通路の底部に向かって狭まるように、すなわち副垂直に延在し、それにより、排ガスをコンベア通路の側壁に存在するアパーチャから排出する前に金属装入物の中央部に強制的に接触させる。

一変形形態によれば、コンベア壁は、コンベア通路の側壁である。

別の変形形態によれば、コンベア壁は、コンベア通路に向かって幅が狭まっていく形状を有する。

別の実施形態によれば、仕切体は、コンベア通路の底壁の中央部分と協働する。

仕切体は、トンネルに向かって、又はチャンバに向かって垂直に延在し、コンベア通路の底壁の近くに金属装入物が存在しないようにする。

仕切体は、コンベア通路の底部の略中央部を占有し、三角形、長方形、多角形、ベル形状、又は辺が湾曲している三角形などの所望の形状を有することができる。

仕切体は、排ガスと直接協働することができ、又はただ一つの空間を占有することができる。

仕切体が排ガスと協働する場合には垂直又は副垂直の壁を有し、それらの壁は排ガス吸引手段と協働する吸引経路又はアパーチャを備える。

本発明の１つの特徴によれば、活性化手段から排出された排ガスが、有利には、排ガスが膨張する吸引チャネルと協働する。

また、本発明は、溶融プラントのコンテナの内部に金属装入物を搬送して予熱するための関連の方法に関する。

この方法は、少なくとも、コンテナの内部に金属装入物を連続的に搬送するステップと、コンベア通路の上方に配設されたトンネル又はチャンバの内部のコンテナから排出された排ガスを搬送するステップと、吸引手段の吸引効果により、排ガスがコンベア通路と協働するアパーチャを通って金属装入物を通過するステップとを含む。

この方法の１つの特徴によれば、排ガスが通過するステップにおいて、排ガスが通過した後でも冷たいままであったり、金属装入物全体よりも低温である金属装入物をなくす、又は少なくともその量を減少させるために活性化手段が使用される。

本発明のこれら及び他の特徴は、添付図面を参照して非限定的な例として与えられる以下の好ましい形態の説明から明らかになろう。

本発明による搬送及び予熱装置が適用される溶融プラントの概略側面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線の断面図である。 図２の一変形形態を示す図である。 図２の拡大図である。 図４の第１の変形形態を示す図である。 図５の詳細の概略平面図である。 図６の一変形形態を示す図である。 図５の第２の変形形態を示す図である。 図５の第３の変形形態を示す図である。 図５の第４の変形形態を示す図である。

図面中、同一の要素を識別するための参照符号には、同一の参照符号が使用されうる。実施形態の一形態の要素及び特性は、特に断らない場合でも、他の実施形態に好適に適用できる。

図１における参照符号１０は、本発明による搬送及び予熱装置の全体を表す。

装置１０（図１）は、例えば電気アークタイプの溶融炉１２を備える既知の溶融プラント１１内に設置され、溶融炉１２は、装置１０によって搬送される金属装入物１３を、装入アパーチャ１４を通じて側方から供給する。

装置１０は、コンベア通路２１内に金属装入物を装入するための装入モジュール１５を備える。

コンベア通路２１内で、金属装入物１３は予熱され、溶融炉１２に導入される。

既知の振動装置４１がコンベア通路２１に結合され、長手方向での振動又は揺動によって金属装入物１３を溶融炉１２内に搬送する。

また、装置１０はコンベア通路２１の上方に配設された１つ又は複数のフード１７を備え、溶融炉１２から排出された高温の排ガスがコンベア通路２１内に導入される。

フード１７（図２）は膨張チャンバ１８の外形を規定する。膨張チャンバ１８の形状は、金属装入物１３の上に延在するのに適していると共に、排ガスの速度を低下させ、排ガスが金属装入物１３に当たる前の所定の時間、排ガスを膨張チャンバ１８内に留めるのに適している。これは、排ガス中に存在する未燃焼ガスの燃焼を完了させ、微粒子及び粉末の堆積を促進させるためにある程度の時間が必要だからである。

また、本発明は、排ガスが通過するトンネルを規定するためにフード１７（図３）が金属装入物１３のすぐ上に配設される場合にも適用可能であり、それにより、溶融炉１２から到達する高温の排ガスが金属装入物１３又は少なくともその表面層に直接当たることになる。

装置１０には接続パイプ２８が設けられ（図１）、溶融炉１２に設けられた穴を通じて膨張チャンバ１８と溶融炉１２とが接続されている。そして、装入アパーチャ１４が閉じられているときは、溶融炉１２内部で生成された高温の排ガスのほぼ全てが膨張チャンバ１８の内部に排出される。

コンベア通路２１は、略水平な底壁２２と、一対の側壁２３及び２４とを備え、これらの壁が、この場合には、金属装入物１３の搬送方向に対して略Ｕ字形の断面を規定する（図２及び図３）。

コンベア通路２１の全長に沿って、コンベア通路２１の側壁２３及び２４の側部に吸引チャネル２５及び２６が設けられ、吸引チャネル２５及び２６は、排ガス放出パイプ４０に接続される。

放出パイプ４０は、既知のタイプの排ガス吸引及びろ過プラントに接続され、排ガス吸引レベルを調整するための弁部材４１を有する。

図２及び図３に示される実施形態では、吸引チャネル２５及び２６は、コンベア通路２１と同一の部材で構成され、粉末又は他の不純物が吸引チャネル２５及び２６の内部に落下するのを防止ないしは少なくとも制限するために、振動部材３２及び３３（図３）を設けることができる。

他の実施形態（図４、図５、図８、図９、及び図１０）では、コンベア通路２１は、吸引チャネル２５及び２６とは別部材で形成される。

この場合、コンベア通路２１と吸引チャネル２５及び２６との間に、既知の液圧式のシーリング部材４２が挿入されることにより、排ガスの密封性を確保することができる。

コンベア通路２１は、活性化手段として、好ましくは全長にわたって偏向体３５を有する。偏向体３５は、コンベア通路２１の中央部付近に高温の排ガスを向けることで、排ガスが金属装入物１３を通過していてもなお十分に加熱されず低温のままになる未反応の金属装入物（スクラップ）の量を減少させる。

図２、図３、及び図４に示される偏向体３５は、底壁２２に向かって幅が狭くなるように傾斜しながら対向して配設される一対のコンベア壁３８、３９を備える。

このようにすると、コンベア壁３８及び３９の幅の狭まった端部（図４）付近に、より狭い部分が設けられ、これにより、コンベア通路２１の底部の中央部付近で予熱が行き届かず低温のままになる金属装入物の量を減少させる。

図４において、コンベア壁３８及び３９は、紙面垂直方向に延在し、底壁２２と共に、コンベア壁２１の全長にわたって長手方向に延在するアパーチャ３０を規定する。

吸引チャネル２５及び２６による吸引の効果とコンベア壁３８及び３９の狭まりの効果とが相俟って、膨張チャンバ１８内に存在する高温の排ガスは、コンベア通路２１の底壁２２の中央部に向けられ、実質的にすべての金属装入物１３を均一及び均質に加熱する。

側壁２３及び２４（図２、図３、及び図４）は、それぞれのコンベア壁３８及び３９とともにラビリンス式シールを規定する。このシールの機能は、金属装入物１３を通過した排ガスを強制的にラビリンス式経路に通し、排ガスの速度を低下させ、懸濁流体中で搬送される金属装入物の微粉末ないし小さな断片を堆積させることである。すなわち、ラビリンス式シールは排ガス中の不純物をろ過する機能を果たす。

別の実施形態（図５）では、コンベア壁３８及び３９は、コンベア通路２１と同一の部材で構成され、金属装填物１３とコンベア壁３８及び３９との間の摩擦を減少させる。

この場合、２つのコンベア壁３８及び３９は、それらの端部に、図６又は図７に示されるようにアパーチャ３０を形成し、それにより、金属装入物１３の搬送中に、金属装入物１３の一部が吸入チャネル２５及び２６に混入しにくくする。アパーチャ３０は、開放間隙を調整する手段によって、排ガスの吸引レベルを調整することもできる。

別の実施形態（図８）では、上記のタイプのコンベア壁３８及び３９を備えるのではなく、コンベア通路２１が、活性化手段として、底壁２２と一つの部材とで形成された干渉部材（interposition element）１３５を備える。干渉部材１３５は、底壁２２の中央部分の略近傍にあり、コンベア通路２１の全長にわたって長手方向に延在する。

干渉部材１３５（図８）は、膨張チャンバ１８の上部に向かって延在し、この場合には、頂点が丸まった略三角形状である。他の実施形態では、干渉部材１３５の形状は、単に例として、長方形、多角形、湾曲、ベル形状、又は複合形状であってもよい。

干渉部材１３５は、上述したコンベア壁３８及び３９と同様に、コンベア通路２１の中央部付近において、排ガスが当たらないために加熱されない金属装入物１３の量を減少させる。

コンベア通路２１は、その側壁２３及び２４に、及び底壁２２の近くに、図６及び図７を参照して上述したようなアパーチャ３０を有し、このアパーチャ３０を通して排ガスが吸引される。

別の実施形態（図９）では、コンベア通路２１は、活性化手段として、仕切体２３５を設けられる。仕切体２３５は、コンベア通路２１の底壁２２に形成されたアパーチャ２５２と、アパーチャ２５２のためのカバー部材２５１とを備える。カバー部材２５１は、アパーチャ２５２から一部の金属装入物１３がこぼれ出ることを防止するのに適している。カバー部材２５１は、金属装入物１３を通過した排ガスが通過することができる間隙を規定する。特に、アパーチャ２５２は、底壁２２の下に配設された吸引チャンバ２５３によって、２つの吸引チャネル２５及び２６の少なくとも一方に接続される。

吸引チャネル２５及び２６による吸引の効果により、金属装入物１３を通過した後、排ガスの一部は側壁２３、２４に存在するアパーチャ３０から、その他はカバー部材２５１によって規定された間隙を通って、それぞれ吸引される。

したがって、排ガスは、略均一に金属装入物１３を通過し、低温部分をなくす。

この場合、カバー部材２５１は略Ｃ字形であるが、他の実施形態では、例えば、単に例として、三角形、多角形、半円形など他の形状を具備することも可能である。

ここまで述べた装置１０に対して、本発明の分野及び範囲から逸脱することなく各部の修正及び／又は追加を行うことができることは明らかである。

例えば、図１０で、干渉部材１３５が異なる形態である場合、図８を参照して述べた干渉部材１３５が、その垂直又は副垂直な壁に間隙１４５を具備していてもよい。底壁２２には少なくとも１つの第２のアパーチャ２５２が設けられ、間隙１４５を通過した排ガスは、第２のアパーチャ２５２を通過することができ、図９を参照して述べたように吸引チャンバ２５３によって取り込まれる。

また、いくつかの具体的な例を参照して本発明を述べてきたが、特許請求の範囲に記載した特徴を有する装置の多くの他の均等形態を実現することも可能であることは当業者には当然明らかであり、したがってそれらがすべて、特許請求の範囲によって定義される保護範囲に含まれる。

Claims (9)

1. 溶融プラント（１１）のコンテナ（１２）の内部に金属装入物（１３）を連続的に搬送する際に予熱するための装置であって、
   底壁（２２）と側壁（２３、２４）とを有し、前記金属装入物（１３）の搬送方向に対して略Ｕ字形の断面を有するように前記底壁（２２）及び前記側壁（２３、２４）によってその形状が規定された、前記金属装入物（１３）を搬送するための少なくとも１つのコンベア通路（２１）と、
   前記コンベア通路（２１）の上方に配設された少なくとも１つのフード（１７）を有し、前記フード（１７）によってその形状が規定された、前記コンテナ（１２）から出た排ガスの少なくとも一部が内部を進む膨張チャンバ（１８）と、を備える装置において、
   前記コンベア通路（２１）が、前記コンベア通路（２１）の少なくとも一部と長手方向で協働し、活性化手段として機能する、前記排ガスを偏向させるための偏向体（３５）を備え、
   前記偏向体（３５）は、前記膨張チャンバ（１８）に結合され、前記底壁（２２）に向かって幅が狭くなるように傾斜しながら対向して配設された２つのコンベア壁（３８、３９）を備え、
   前記コンベア壁（３８、３９）と前記底壁（２２）と協働するように、前記コンベア壁（３８、３９）近傍には前記排ガスを放出するためのアパーチャ（３０）が形成され、
   前記コンベア壁（３８、３９）が、前記コンベア通路（２１）のさらなる側壁を規定し、前記底壁（２２）の中央部に前記排ガスを向けるように構成される
   ことを特徴とする装置。
2. 前記偏向体（３５）が、前記コンベア通路（２１）の全長にわたって長手方向に延在することを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記コンベア壁（３８、３９）が、前記底壁（２２）と共に、前記コンベア通路（２１）の全長にわたって長手方向に延在する、前記アパーチャ（３０）を規定することを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記コンベア壁（３８、３９）が、前記側壁（２３、２４）と協働して、前記金属装入物（１３）を通過した後の排ガスのためのラビリンス式シールを規定することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記コンベア壁（３８、３９）が、前記コンベア通路（２１）を備えた一つの部材で形成されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
6. 溶融プラント（１１）のコンテナ（１２）の内部に金属装入物（１３）を連続的に搬送する際に予熱するための装置であって、
   底壁（２２）と側壁（２３、２４）とを有し、前記金属装入物（１３）の搬送方向に対して略Ｕ字形の断面を有するように前記底壁（２２）及び前記側壁（２３、２４）によってその形状が規定された、前記金属装入物（１３）を搬送するための少なくとも１つのコンベア通路（２１）と、
   前記コンベア通路（２１）の上方に配設された少なくとも１つのフード（１７）を有し、前記フード（１７）によってその形状が規定された、前記コンテナ（１２）から出た排ガスの少なくとも一部が内部を進む膨張チャンバ（１８）と、
   前記側壁（２３、２４）上に形成された、前記排ガスを放出するためのアパーチャ（３０）と、
   前記コンベア通路（２１）の少なくとも一部と長手方向で協働し、活性化手段として機能する、前記底壁（２２）の中央部に金属装入物（１３）が搬送されることを妨げるための干渉部材（１３５）とを備え、
   前記干渉部材（１３５）は、前記底壁（２２）の中央部分の略近傍に前記底壁（２２）と同一の部材で形成されるとともに、前記膨張チャンバ（１８）の上部に向かって垂直方向に延在する部分を有する
   ことを特徴とする装置。
7. 前記干渉部材（１３５）が前記金属装入物の搬送方向に対して垂直又は副垂直な壁を具備すると共に前記底壁（２２）には吸引チャネル（２５、２６）に連通する第２の吸引アパーチャ（１４５）が前記垂直又は副垂直な壁に設けられていることを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 溶融プラント（１１）のコンテナ（１２）の内部に金属装入物（１３）を連続的に搬送する際に予熱するための装置であって、
   底壁（２２）と側壁（２３、２４）とを有し、前記金属装入物（１３）の搬送方向に対して略Ｕ字形の断面を有するように前記底壁（２２）及び前記側壁（２３、２４）によってその形状が規定された、前記金属装入物（１３）を搬送するための少なくとも１つのコンベア通路（２１）と、
   前記コンベア通路（２１）の上方に配設された少なくとも１つのフード（１７）を有し、前記フード（１７）によってその形状が規定された、前記コンテナ（１２）から出た排ガスの少なくとも一部が内部を進む膨張チャンバ（１８）と、
   前記側壁（２３、２４）上に形成された、前記排ガスを放出するための第１のアパーチャ（３０）と、
   を備える装置において、
   前記コンベア通路（２１）が、前記底壁（２２）の中央部に位置するとともに、前記コンベア通路（２１）の少なくとも一部と長手方向で協働し、活性化手段として機能する、前記底壁（２２）の中央部に前記金属装入物（１３）が搬送されることを妨げるための仕切体（２３５）を備え、
   前記仕切体（２３５）は、前記コンベア通路の前記底壁（２２）に形成された少なくとも１つの第２のアパーチャ（２５２）と、前記第２のアパーチャ（２５２）の上方に位置するカバー部材（２５１）とを備え、
   前記カバー部材（２５１）は、前記底壁（２２）との間に前記排ガスが通過することのできる間隙を規定するとともに、前記金属装入物１３の一部が前記第２のアパーチャ（２５２）を通って流出することを防止する
   ことを特徴とする装置。
9. 吸引手段（２５３）が、前記第２のアパーチャ（２５２）と結合され、前記仕切体（２３５）を通して排ガスを取り込むことが可能であることを特徴とする請求項８に記載の装置。

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