JP2000234110A - 高炉用旋回シュート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の高炉用旋回シュートは、旋回シュート
の先端に１〜２トンの補助シュートをつけるため設備コ
ストが高くなり、円弧トラフ型やＵ字型の旋回シュート
では原料の蛇行現象が発生し、高炉内への落下位置の再
現性が不十分であった。 【解決手段】 本発明による高炉用旋回シュートは、旋
回シュート(7)は、上部が開放され平坦な底板(12)を有
する台形型断面形状を有する溝形よりなる旋回シュート
本体(7A)と、前記旋回シュート本体(7A)の先端部に設け
られこの先端部より滑り落ちる原料(1)が一旦衝突する
ように落下方向に対し下向きでかつ前記旋回シュート本
体(7A)の上面に対して一定の角度（α）をもつように対
向させて固定されると共に前記旋回シュート本体(7A)の
底板(12)の幅よりも広幅で平面形状を有する反発板(11)
とからなる構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高炉用旋回シュー
トに関し、特に、並列にホッパーを有するベルレス炉頂
装入装置における原料落下位置の再現性と均一性の改
善、高精度な装入物分布制御を可能とし、操業の安定化
を図るための新規な改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、高炉の装入装置としては、例えば
「鉄鋼便覧（第３版、第２巻、製銑、製鋼）丸善ｐ．２
９４」に記載されているように、ベル式の炉頂装入装置
が主体であった。これに対して近年では、炉頂装入物の
分布制御の自由度がより大きい旋回シュートを備えたベ
ルレス式炉頂装入装置（例えばＰａｕｌ−Ｗｕｒｔｈ
式）が多く採用されており、旋回シュートの旋回数およ
び傾動角度の変更によって様々な装入物分布制御が行わ
れている。このベルレス式装入装置の場合、図６に示す
ように、炉内に装入される原料１はベルトコンベア（図
示せず）により２基の炉頂ホッパー２の内の１基に一旦
貯蔵される。この炉頂ホッパー２に貯蔵された原料１
は、原料受入れ完了後に外気と遮断されて炉内圧力と同
一に調整された後、ホッパー排出部に設けた流量調整ゲ
ート弁３を用いて所定速度で排出される。この排出され
た原料は集合シュート４の上で炉頂装置の軸心方向に一
旦流れを変えた後、集合シュート４の出口部に一体接続
された垂直シュート５に案内される。この垂直シュート
５の出口部には、連結ピン６を介して鉛直方向に対して
傾動角度θを自在に調整することが可能で、かつ炉円周
方向に旋回させることができる旋回シュート７が取り付
けられている。従って、垂直シュート５を通過した原料
は、前記旋回シュート７の上を滑走後に先端部から飛び
出して、高炉８内に落下・供給される。

【０００３】この際に、集合シュート４を滑落する原料
１は、炉頂ホッパー２からの流れの炉半径方向にかける
水平移動速度分力がもつ慣性が原因となって垂直シュー
ト５の軸心でなく炉頂ホッパー２の反対側に偏流を起こ
す現象を生じることが知られている。これは並列ホッパ
ーを有するベルレス式炉頂装入装置に特有の現象であ
り、図６に示すように、旋回シュート７が左側に向く場
合はシュート上での滑走距離Ｌ₁が長くなるために自由
落下の水平移動距離ｌ₁は短く、一方、右側に向く場合
の滑走距離Ｌ₂は短くなり水平移動距離ｌ₂が長目になる
（すなわち、Ｌ₁＞Ｌ₂の時ｌ₁＜ｌ₂となる）落下原料の
軌跡Ｙを描くといった円周アンバランス化の現象が問題
視されている。

【０００４】前述のような問題点を改善するための手段
として、特開平９−２３５６０４号公報に開示された高
炉用ベルレス式炉頂装入装置では、旋回シュートから排
出される原料を反発させる平坦な正面プレートと、横方
向への原料運動を防止して反発させる両側のサイドプレ
ートとから構成される補助シュートを連結ピンを介して
旋回シュートの先端部に鉛直に支持させることにより原
料落下軌跡の炉半径方向における水平移動速度分力をほ
ぼ完全に消滅させることによって、鉛直下方に原料を落
下させる技術が紹介されている。また特開平９−２４９
９０７号公報では、円筒を長さ方向に半分割した円弧ト
ラフ状をなす旋回シュートの先端部に小型で重量の小さ
なコーン型の反発板を有するもので、かつ、旋回シュー
ト上を滑走する原料群のうち、相対的に広幅な上層流の
原料群のみが反発板に衝突し、一方相対的に幅狭な下層
流の原料群は反発板に衝突させないように旋回シュート
滑走面の先端部と反発板との間に隙間を設けるように配
置した前記旋回シュートが開示されている。この反発板
を有する旋回シュートでは、旋回シュートの滑走面上を
滑り落ちる原料群のうち、反発板に衝突させた上層流の
原料群と、反発板に衝突させない下層流の原料群とを再
び衝突することで炉半径方向における水平移動速度分力
が打ち消されるため、原料を鉛直下方へと落下させる効
果があると紹介されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の高炉用装入装置
は、以上のように構成されていたため、次のような課題
が存在していた。すなわち、特開平９−２３５６０４号
公報の場合、旋回シュートの先端部に重量が１〜２トン
程度の補助シュートを取り付けるため、先端シュート支
持部の機械的強度のアップや、旋回シュート傾動用モー
タ並びに旋回用モータの出力増強が不可欠となり、炉頂
装入装置駆動部の大幅な設備変更を伴うため設備コスト
面において大きい難点がある。また特開平９−２４９９
０７号公報の場合、旋回シュート上を滑走する原料群の
上層流が相対的に広幅で下層流が幅狭となり、円弧トラ
フ型やＵ字型の断面形状をなす旋回シュートにのみ有効
な方法であるが、この場合には図７から図９に示すよう
に、湾曲している旋回シュート７の底面形状が原因とな
る原料の蛇行現象を引き起こすといった問題点がある。
なお図７は図８中に明記したＡ−Ａ断面図、図８は上面
図、図９は側面図を示している。垂直シュート内を通過
した原料の一部の経路に注目した場合、例えば旋回シュ
ート７のＰ１もしくはＰ２の位置にそれぞれ落下する。
その後、Ｐ１に落下した原料は、旋回シュート７上を矢
印Ｙ１で示す蛇行経路を滑って移動し、一方、Ｐ２に落
下した原料は矢印Ｙ２で示す蛇行経路を滑って移動す
る。従って、旋回シュート７の傾動角度θが一定で旋回
させた場合でも、図９の側面図から明らかなように、旋
回シュート７の先端部を飛び出す原料の方向が異なるこ
とから反発板を設けたとしても四方に広く飛散する特性
は必ずしも完全には矯正されず、高炉内での原料の最終
落下位置に関する再現性が不十分となり易かった。

【０００６】本発明は、以上のような課題を解決するた
めになされたもので、特に、平坦な滑走面を有する底板
とのなす角度が９０゜未満の所定の角度のサイドプレー
トを両面に設けた旋回シュートを用いることにより、滑
走面上での蛇行現象を防止させて旋回シュートの先端か
ら飛び出す原料の方向が同じ方向となるよう安定化させ
ることができ、かつ、旋回シュートの先端に小型の反発
板を設置することで、大幅な設備投資を必要とせずに並
列ホッパーを有するベルレス式炉頂装入装置に特有の炉
円周アンバランス化現象の発生を大幅に改善できるよう
にした高炉用旋回シュートを提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による高炉用旋回
シュートは、水平高さ方向に複数個設けた炉頂ホッパー
と、前記炉頂ホッパーから落下する原料を受け取る集合
シュートと、前記集合シュートの下部に連結された垂直
シュートと、前記垂直シュートから排出される原料を炉
内に供給するための傾動・旋回自在な旋回シュートから
構成される並列ホッパー型ベルレス炉頂装入装置におい
て、前記旋回シュートは、上部が開放され平坦な底板を
有する台形型断面形状を有する溝形よりなる旋回シュー
ト体と、前記旋回シュート本体の先端部に設けられこの
先端部より滑り落ちる原料が一旦衝突するように落下方
向に対し下向きでかつ前記旋回シュート本体の上面に対
して一定の角度（α）をもつように対向させて固定され
ると共に前記旋回シュート本体の底板の幅よりも広幅で
平面形状を有する反発板とからなる構成である。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明による高
炉用旋回シュートの好適な実施の形態について説明す
る。なお、高炉用ベルレス式炉頂装入装置において、炉
頂ホッパーに一旦貯蔵した原料を旋回シュートまで落下
させる間の各装置部品構成、すなわち炉頂ホッパーから
垂直シュートまでの各装置部品構成に関しては、前述の
図６に基づいて説明済みであるので、ここでは割愛する
こととし、以下、図６と同一部分には同一符号を付して
説明する。図１において、本発明に係わる旋回シュート
７は、長手で平坦な底板１２と、該底板１２となす角度
が鋭角γ（好適には６０〜８０゜）になるように底板１
２の両側に設けられたサイドプレート１３，１３とで構
成された上部開放形の台形型断面形状を有する溝形の旋
回シュート本体７Ａと、この旋回シュート本体７Ａの先
端部より飛び出した原料の炉半径方向における水平移動
速度分力を小さくするために一旦原料を正面衝突させる
目的で、落下方向に対して下向きで、ある一定の角度
（図２で示されるα）をもって対向させるよう、旋回シ
ュート本体７Ａの先端部に固定された反発板１１とより
構成されている。

【０００９】図１は、本発明に係わる旋回シュート本体
７Ａの先端より排出される原料の軌跡を立体的に模式化
した図である。この旋回シュート本体７Ａは、前述した
ように原料滑走面を平坦にした底板１２と、その底板１
２とのなす角度γが９０゜未満の角度をもつサイドプレ
ート１３を両面に設けた構成より成り、底板１２の形状
を従来技術のＵ字型のように湾曲させた場合、図７に基
づいて前述したように垂直シュート５を通過して落下し
てきた原料１がまず始めに衝突する旋回シュート本体７
Ａ上での高さレベルがシュート幅方向で差異があるた
め、例えばシュート上を滑走する原料１の幅方向の左右
両端を起点とする原料の経路は、シュート上で最も高さ
の低い中央に集まるようにそれぞれ蛇行し始めて異なっ
た経路を辿ることになる。これに対して、旋回シュート
本体７Ａの底板１２の形状を本発明のごとく平坦にした
場合は、底板１２上を滑走する原料１の幅方向の左右両
端を起点（図７のＰ₁とＰ₂）とする原料１は、遠心力の
働きによって旋回シュート本体７Ａの旋回方向と反対側
に集まるようにともに同じ方向に蛇行し、最終的には図
１に示すように、旋回シュート本体７Ａの先端部からＰ
₁とＰ₂を含む三角断面形状（図１のハッチング部分に相
当）の集合群となって飛び出す。すなわち本発明に係わ
る図１の旋回シュート本体７Ａの場合、その先端部まで
達した原料の集合群は全体が同じ方向へ飛び出すように
作用するため、前者の従来の図７のシュートに比べて四
方に広く飛散する傾向が大幅に改善できる。また、旋回
シュート本体７Ａの両側面のサイドプレート１３は、旋
回に伴う遠心力によって振り上げ角度βをもって振り上
げられてサイドプレート１３の側面から飛び出さないよ
う底板１２となす角度γは９０゜未満にすることが好ま
しく、６０゜〜８０゜範囲の鋭角にするのが最適であ
る。なお、本発明の実施の形態ではγが７０゜のものを
使用した。

【００１０】次に、並列ホッパーを有するベルレス式炉
頂装入装置に特有の炉円周方向アンバランス化現象を解
消する目的で取り付けた反発板１１について、以下に述
べる。図２に示される構成が、本発明に係わる旋回シュ
ート本体７Ａと反発板１１の位置関係を示した側面から
の概略図である。本発明では、前述したように旋回シュ
ート本体７Ａの先端より飛び出した原料１の炉半径方向
における水平移動速度分力を小さくするために一旦原料
１を正面衝突させる目的で、落下方向に対して下向きで
所定の角度αをもって対向させるように旋回シュート本
体７Ａの先端部に平面形状の反発板１１が固定されてい
る。この反発板１１の取り付け角度αは、旋回シュート
本体７Ａの先端から飛び出した原料１集合群の流れにお
いて、その炉半径方向における水平移動速度分力を抑制
する効果および原料１の衝突時の衝撃緩和の面から、１
２０゜〜１４５゜の範囲とすることが好ましい。この角
度αが１４５゜より大きくなり過ぎると、原料１流の水
平移動速度を減ずる効果が得られないために反発板１１
設置の効果が発揮させない。一方、角度αが１２０゜よ
り小さくなり過ぎると、原料１が反発板１１に衝突した
際の衝撃が大きく損傷が増大することが判明した。

【００１１】前記反発板１１は、旋回シュート本体７Ａ
に取り付けた上片端側を旋回シュート本体７Ａの上方に
ある開放部７Ａａの幅と同じで、前記サイドプレート１
３の高さを超えた範囲はすべて同一幅とされている。一
方、旋回シュート本体７Ａの先端から飛び出した原料１
は、図３または図４に示すように、旋回シュート本体７
Ａより受ける遠心力作用が開放されるが、その際に現れ
る旋回方向の水平移動速度の遅れがもとで反発板１１と
未衝突の原料１群が一部で発生することがないよう、発
生板１１の下端側の幅ＷＡは底板１２の幅ＷＢよりも広
幅とされている。

【００１２】また旋回シュート本体７Ａの滑走面上を滑
り落ちる原料１のうち、その上層流が相対的に広幅で下
層流が幅狭となるが、従来の円弧トラフ型やＵ字型の断
面形状をなす旋回シュートを本体とする特開平９−２４
９９０７号公報の場合とは異なり、本発明に係わる旋回
シュート本体７Ａでは、上部の開放された台形断面形状
を成すため、図１に示すように、旋回シュート本体７Ａ
の先端で形成される原料１群の形成は三角形を呈する。
つまり、原料１群のほぼ５０％質量に相当する下層流群
の層厚Ｈ１は、その上に位置する上層流群の層厚Ｈ２の
約１／２の薄さになることから、まず最初に反発板１１
と衝突する上層流群が相対的に幅狭（Ｗ２）で、一方下
層流が広幅（Ｗ１）となり、従来技術の旋回シュートと
は全く逆の効果が現れる。このことから、上記従来技術
の公報で述べられたように、旋回シュートの滑走面上を
滑り落ちる原料のうち、まず反発板１１に衝突する上層
流の原料１群と、反発板１１に衝突させない下層流の原
料１群とを再び衝突することで、炉半径方向における水
平移動速度分力を打ち消す方法は、本発明に係わる旋回
シュートには有効な手段とはならない。そこで図５に示
すように、本発明に係わる反発板１１の長手方向におけ
る長さは、旋回シュート本体７Ａの先端から飛び出した
原料１群の全量が一旦反発板１１に衝突するよう底板１
２に比べて反発板１１の下端側の方が低い位置となるよ
うな長さＬを確保して取り付けることが好ましい。

【００１３】

【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
旋回シュート本体の滑走面上を、その幅方向の両端を起
点として滑り落ちるそれぞれの蛇行経路が、円弧トラフ
型やＵ字型の湾曲した断面形状をなす従来技術の旋回シ
ュートの滑走面上で見られたように異なった経路となら
ず、原料群全体が同一方向に向かって滑り落ちて、旋回
シュート本体の先端より飛び出す。さらに、旋回シュー
ト本体の先端から飛び出した原料群は、炉半径方向にお
ける水平移動速度分力が対面する反発板との衝突によっ
て大幅に小さくなる。これらの効果により、高炉内の炉
半径方向における原料落下位置の再現性と均一性の改善
が達成され、並列ホッパーを有するベルレス式炉頂装入
装置に特有な炉円周方向でのアンバランス化が解消でき
る。この高精度な装入物分布制御が可能となる結果、高
炉の適正な炉内反応の維持も達成でき、操業の安定化を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の旋回シュートの原料落下軌跡を模式化
した構成図である。

【図２】本発明の旋回シュートの反発板の設定角度を示
す構成図である。

【図３】本発明の旋回シュートを用いた時の原料落下軌
跡を説明する構成図である。

【図４】本発明の旋回シュートを用いた時の原料落下軌
跡を説明する構成図である。

【図５】本発明の旋回シュートを用いた時の原料落下軌
跡を説明する構成図である。

【図６】従来の並列ホッパーを有するベルレス式炉頂装
入装置原料落下軌跡を説明する構成図である。

【図７】従来のＵ字型（または円弧トラフ型）旋回シュ
ートの原料落下軌跡を断面として示す構成図である。

【図８】従来のＵ字型旋回シュートの原料落下軌跡を上
面として示す構成図である。

【図９】従来の旋回シュートの原料落下軌跡を側面とし
て示す構成図である。

【符号の説明】

１ 原料 ２ 炉頂ホッパー ３ 流量調整ゲート弁 ４ 集合シュート ５ 垂直シュート ６ 連結ピン ７ 旋回シュート ７Ａ 旋回シュート本体 ８ 高炉本体 １１ 反発板 １２ 底板 １３ サイドプレート α 反発板の取り付け角度 β 原料の振り上げ角度 γ 旋回シュート本体の底板とサイドプレートとのな
す角度 θ 旋回シュート本体の鉛直方向に対する傾動角度

フロントページの続き (72)発明者 大石 忠 広島県呉市昭和町11番１号 日新製鋼株式 会社呉製鉄所内 (72)発明者 安東 明信 広島県呉市昭和町11番１号 日新製鋼株式 会社呉製鉄所内 Ｆターム(参考） 4K012 BC01 BC05 4K015 GA10 GB03 GB05

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水平高さ方向に複数個設けた炉頂ホッパ
   ー(2)と、前記炉頂ホッパー(2)から落下する原料(1)を
   受け取る集合シュート(4)と、前記集合シュート(4)の下
   部に連結された垂直シュート(5)と、前記垂直シュート
   (5)から排出される原料(1)を炉内に供給するための傾動
   ・旋回自在な旋回シュート(7)から構成される並列ホッ
   パー型ベルレス炉頂装入装置において、前記旋回シュー
   ト(7)は、上部が開放され平坦な底板(12)を有する台形
   型断面形状を有する溝形よりなる旋回シュート体(7A)
   と、前記旋回シュート本体(7A)の先端部に設けられこの
   先端部より滑り落ちる原料(1)が一旦衝突するように落
   下方向に対し下向きでかつ前記旋回シュート本体(7A)の
   上面に対して一定の角度（α）をもつように対向させて
   固定されると共に前記旋回シュート本体(7A)の底板(12)
   の幅よりも広幅で平面形状を有する反発板(11)とから構
   成されたことを特徴とする高炉用旋回シュート。