JP2002511906A - 高 炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は高炉（１）に係り、特に、直接還元高炉に関するものである。本発明の高炉（１）は、塊状材料、特に酸化鉄及び／または海綿鉄を含む塊状材料の充填部（２）と、塊状材料のために高炉（１）の炉床部（３）の上方に設けられた排出装置（４）と、還元ガスのために排出装置（４）の上方に設けられたインレット開口部（６）とを備えている。インレット開口部（６）により形成された領域と排出装置（４）により形成された領域との間には、高炉（１）内に収容された材料を攪拌するための装置（７）が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】 高炉 本発明は高炉に係り、特に、塊状材料の層、とりわけ酸化鉄及び／または海綿 鉄を含む塊状材料の層と、塊状材料のために高炉の底部の上方に設けられた排出 開口部と、還元ガスのために排出開口部の上方に設けられたインレットポートと を備えている直接還元高炉に関するものである。 多くの高炉、特に上記タイプの還元高炉が従来技術から公知である。このよう な高炉は、一般的に酸化鉄及び／または海綿鉄を含む塊状材料の層を有する円筒 状空洞体で構成され、酸化鉄を含む塊状材料が高炉の上部に投入される。例えば 溶融ガス化炉から送られる還元ガスが、高炉内に、すなわち高炉の下部１／３領 域に高炉の輪郭に沿って設けられたインレットポートを通じて固体物層に供給さ れる。ダストを含む高温の還元ガスが固体物層を通って下降し、層をなす酸化鉄 を完全にまたは部分的に海綿鉄へと還元する。 完全にまたは部分的に還元された酸化鉄は、高炉の底部領域とガスインレット ポートとの間に配置された排出装置によって高炉から取り出される。これらの排 出装置は、通常（高炉に対して）放射状に配置された排出スクリューである。 排出装置が設けられる炉底部分に位置する領域は、塊状材料ができるだけ一様 に沈降し、反応領域において材料が継続的に移動し混合されるように、最大限の 活性排出部を有していなければならない。 しかし、排出装置の数が少なく取り込まれる空間が少ないと、排出装置の面に 位置する塊状材料部分が排出装置にカバーされず、急峻な内部角をもつ滞留物を 含む不動領域が形成されるという欠点がある。 “デッドマン”と称されるこれらの領域は、反応空間容積の一部が部分的に不 活性になるという欠点を有する。活性容積とは高炉において望ましいガス−固体 反応が起こる場所を意味する。 その結果、これらの領域には、鉱石及び既に還元された鉱石の長い滞留時間が 原因で固形物及び塊状物が形成され、このことは材料の流動を阻害し、従って材 料の反応を減少させ、こうして生産性も低下させる。 従来技術の構成では上方に“デッドマン”が形成される２つの領域を有する。 すなわち、放射状に配置された排出装置によってカバーされない中央領域、及び ２つの排出装置各々の間に配置される２つのくさび形状領域で形成される領域で ある。これら滞留領域では塊状物がピラミッド状に積み上がって固体物の流動を 阻害し、積み上がった塊状材料が還元ガスのインレットポートを閉鎖し、ダスト を含む還元ガスがガス浸透性の比較的低い層を形成する。その結果、高炉におい て必要とされる一様なガス分布が実現されない。 欧州特許第0 116 679号公報は、高炉において固体粒子を攪拌し、こうした粒 子を排出するスクリューについて記載している。放射状に配置されオーバーハン グを有するこれらスクリューは、同一の長さで円筒状断面を有している。くさび 形状の仕切り板を装着することによってスクリュー間の滞留部は最小化されてい るが、“デッドマン”の形成は回避できていない。 欧州特許第0 085 290号公報は、中央のテーパー形状仕切り板内に支持された 短い円錐状スクリューの配置を開示している。仕切り板は、高炉の輪郭に沿うと 共に沈殿物の角度にも沿っている。中央の“デッドマン”の形成は最小化されて いるが、中央に配置されたくさび形状仕切り板によって排出装置間にはなおも不 活性領域が存在し、それによって既に述べたような望ましくない塊状物のピラミ ッドが形成される。 従来技術から公知となっている排出装置及び／または仕切り板のいずれにおい ても、高炉の内部輪郭で近接する２つの排出装置間に生じる“デッドマン”と称 される塊状物ピラミッドの形成を回避できていない。 従って本発明の目的は、高炉の内部輪郭で近接する２つの排出装置間に生じる 塊状物ピラミッドの形成を回避すること、またはこうした形成を、塊状物ピラミ ッドの先端が還元ガスのインレットポート領域からかなり低く位置する程度に抑 制して、もはやインレットポートが不動塊状材料によって閉鎖されないようにす ることである。 本発明は、高炉において材料を攪拌する装置がガスインレットポート領域と排 出装置領域との間に配置されていることを特徴とする。 本発明により配置された攪拌装置は、ガスインレットポート領域及びその上方 領域における塊状物ピラミッドの形成を効果的に防止する。この配置により、特 に炉の上部において、すなわち還元作用が起こる反応空間において、反応材料が 広範囲にわたって混合され沈降する。 高炉において材料を攪拌する装置の数は、塊状材料のための排出装置の数の２ 倍であることが好ましい。攪拌装置の数が多いことによって反応材料の一様な排 出が実現されろ。 特に好ましい構成によれば、攪拌装置は２個を１対として１つの排出装置に割 り当てられ、２つの攪拌装置のいずれか一方が排出装置の近接上方の左側に、他 方が近接上方の右側に配置される。本発明によるこのような特別の配置によって 、塊状物ピラミッドの除去は、その底縁部から行われる。その結果、塊状物ピラ ミッドの高さは著しく減少され、従って、もはや高炉の輪郭に沿って配置された ガスインレットポートを閉鎖しなくなり、究極的には高炉内に一様なガス分布が 実現される。加えて、そのことによって反応空間の活性容積が増大する。 好ましい実施形態によれば、攪拌装置はスクリューコンベヤとして構成され、 各スクリューコンベヤの螺旋板は、必要に応じて少なくとも部分的に無限ピッチ を有するように形成される。 本発明の特徴によれば、スクリューコンベヤの螺旋板は交換可能なひれ状体及 び／またはスクリューコンベヤのシャフトに固定されたひれ状体から構成される 。経験上、酸化鉄及び／または海綿鉄を含む材料を攪拌する際には、このような ひれ状体に高い機械的応力と摩擦負荷とが加わることが判っている。スクリュー コンベヤの保守作業を行う場合、スクリュー全体ではなく損傷したひれ状体のみ を交換できることは大きな利点である。 本発明による他の特徴によれば、スクリューコンベヤのシャフトはオーバーハ ングを有し、すなわち片持ち梁となっており、必要に応じて冷却される。シャフ トは概して円筒形状であるが、少なくともその長さの一部が高炉の中央に向かっ て一定割合で、及び／または不定割合で内方へ変化するテーパー形状であっても よい。 本発明による他の特徴によれば、螺旋板の包絡面は概して円筒状であり、必要 に応じて少なくとも部分的に、内方に向かって一定割合で、及び／または不定割 合で変化するテーパー形状とすることが可能である。 シャフト及び／または螺旋板の柔軟性のある構成は、スクリューコンベヤの搬 送挙動を、搬送される材料の流体力学に見合うように調整することを可能にして いる。 本発明による他の特徴によれば、各スクリューコンベヤの螺旋板は、各スクリ ューコンベヤが高炉の中央に向けて、または中央から搬送を行うように、または スクリューコンベヤに向けて放射状に搬送を行うように構成されている。 本発明による他の特徴によれば、スクリューコンベヤは、一時的保守のために 軸方向に移動可能となっている。この実施形態は、保守作業目的で各スクリュー コンベヤにアクセスすることが容易であるという利点、及び各スクリューコンベ ヤを常に作動させるのではなく、塊状物ピラミッドを除去するために一時的に使 用すればよいという利点をもたらす。 本発明によろ他の特徴によれば、各個別スクリューコンベヤの回転方向は、連 続的に、または断続的に、時計回り、または反時計回りであり、さらには反転往 復させてもよい。柔軟性のある動き及び回転方向のおかげで、塊状物ピラミッド の幾何学的条件に対応可能である。加えて、反応材料は一様に混合される。 本発明の好ましい実施形態によれば、２本１対で１つの排出装置に割り当てら れるスクリューコンベヤの振動または回転の方向は互いに反対とされる。この好 ましい実施形態によれば、搬送方向は概して放射方向であるが、必要に応じて軸 方向成分を少し有するようにすることもできる。 本発明に係る別の実施形態によれば、各スクリューコンベヤのヘッド部分は一 般に公知の方法を用いてドリルビットとして構成される。これによって、固形化 した塊状物ピラミッドに対して一時的な穿孔作業が可能になる。 本発明に係る別の実施形態によれば、スクリューコンベヤのシャフトを駆動す るためのモーターが設けられている。モーターによってシャフトを駆動すること によって、スクリューコンベヤを工程に合わせて柔軟に調節することが可能にな り、また、組付け及び分解が容易になる。なぜなら、駆動装置は移動装置上に装 着されるからである。 本発明の実施形態によれば、スクリューの穿孔挙動を特定するためにセンサー が設けられる。スクリューの望ましくない穿孔挙動とは、例えばスクリューヘッ ドが、部分的に固形化している可能性のある層への穿孔中に望ましい方向からそ れることである。穿孔は慎重さを要する工程であり、作業者のミスは費用のかか る修理作業につながる可能性がある。従ってセンサーは工程制御の必須部分を構 成する。 本発明の別の特徴によれば、スクリューコンベヤの個々のシャフトの速度及び ／または穿孔挙動が、搬送特性及び／または穿孔挙動に従って制御される。その ようにして、スクリュー及び穿孔ヘッド部の運動特性は工程要求に合わせて調節 される。 以下、図示する実施形態に基づいて本発明を詳細に説明する。 図１は、排出装置を有し、塊状物ピラミッドが形成され、攪拌装置は有してい ない高炉を示している。 図２は、排出装置と攪拌装置とを備えている高炉を示している。 図３は、排出装置と攪拌装置とを備え、塊状物ピラミッドが低減された高炉を 示している。 図４は、攪拌装置とその下方に配置された排出装置を示す平面図である。 図５は、上方に攪拌装置が配置されている排出装置の詳細を示す図である。 図１は解決されるべき問題を示している。高炉１の内部には固体層２が収容さ れている。固体層２は、高炉１の底部３の上方に放射状に配置された排出装置４ を通じて高炉１から排出される。放射状に配置された排出装置４（図示していな いがスクリューコンベヤとして構成される）の間には塊状物ピラミッド５が高く 、ガスインレットポート６を越えるまでに積み上がり、ガスインレットポート６ を閉鎖している。高炉１の活性容積は塊状物ピラミッド５の体積によって減少し 、固体層を浸透するガスは一様ではない。 図２は、本発明により配置された攪拌装置７を備えた高炉１を示している。各 排出装置７には２つの攪拌装置７が割り当てられている。攪拌装置７は、排出装 置７の近接上方に、一方が左側、他方が右側というように配置されている。 図３は、本発明により配置された攪拌装置７を備えた高炉１を、本発明により 配置された攪拌装置７を使用することによって減少した塊状物ピラミッド５と共 に示している。ガスインレットポート６は、もはや塊状物ピラミッド５によって 閉鎖されてはいない。固体層２にはガスが一様に浸透し、高炉１の活性容積は増 大している。 図４は、下方に排出装置４が配置された攪拌装置７を平面図で示している。２ つの攪拌装置７が各排出装置４に割り当てられ、そのようにして、２つの排出装 置４の間にあって塊状物ピラミッドが積み上がって行くくさび形状領域８が減少 している。 滞留物の角度は材料による一定変数であるから、塊状物ピラミッドの基底部分 が減少するとその高さも減少する。 図５は、排出装置４の詳細を、この場合スクリューコンベヤとして構成され排 出装置４の上方に配置されている２つの攪拌装置７と共に示している。矢印８は 、攪拌装置７の回転方向を示している。塊状物ピラミッド（ここに図示せず）か ら排出装置４の排出領域へと材料が搬送されるように、回転方向は互いに反対向 きとされている。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年１２月１４日（１９９８．１２．１４） 【補正内容】 請求の範囲 １． 塊状材料の層、特に酸化鉄及び／または海綿鉄を含む塊状材料の層（２） と、塊状材料のためにスクリューコンベヤとして構成されかつ高炉（１）の底部 領域（３）上方に配置された排出装置（４）と、還元ガスのために前記排出装置 （４）の上方に配置されたインレットポート（６）と、を備えた高炉（１）、特 に直接還元高炉（１）において、 前記インレットポート（６）により形成された領域と前記排出装置により形成 された領域との間に、前記高炉（１）内の材料を攪拌するための設備（７）が配 置されていることを特徴とする高炉。 ２． 前記高炉（１）内の材料を攪拌するための前記設備（７）の数は、塊状材 料のための排出装置（４）の数の少なくとも２倍であることを特徴とする請求項 １に記載の高炉。 ３． 前記装置（７）は２個を１対として１つの排出装置（４）に割り当てられ 、その割り当て方式として、前記２つの攪拌装置（７）のいずれか一方が前記排 出装置（４）の近接上方の左側に、他方が近接上方の右側に配置されていること を特徴とする請求項１または２に記載の高炉。 ４． 前記攪拌装置（７）は、水平配置されたスクリューコンベヤとして構成さ れていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の高炉。５ ． 前記スクリューコンベヤのシャフトは炉壁領域でオーバーハングし、必要 に応じて冷却されることを特徴とする請求項４に記載の高炉。６ ． 前記スクリューコンベヤのシャフトは円筒状であり、必要に応じて少なく ともその長さの一部は炉壁からの距離が増すにつれ一定に及び／または不定に変 化するテーパー状であることを特徴とする請求項４または５に記載の高炉。７ ． 前記スクリューコンベヤの螺旋板は少なくとも部分的に無限ピッチを有し ていることを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載の高炉。８ ． 前記スクリューコンベヤの螺旋板は、交換可能なひれ状体及び／または前 記シャフトに固定されたひれ状体から形成されていることを特徴とする請求項４ から７のいずれか１項に記載の高炉。９ ． 前記螺旋板の包絡面は概して円筒状であり、必要に応じて少なくとも部分 的に内方に向かって一定割合で、及び／または不定割合で変化するテーパー形状 であることを特徴とする請求項４から８のいずれか１項に記載の高炉。１０ ． 前記スクリューコンベヤの各々は、高炉（１）の中央に向けて、または 中央から搬送を行うように、またはスクリューコンベヤに向けて放射状に搬送を 行うように構成されていることを特徴とする請求項４から９のいずれか１項に記 載の高炉。１１ ． 前記スクリューコンベヤの各々は、永続的使用のために、及び／または 一時的使用のために、軸方向に移動可能であることを特徴とする請求項４から１ ０ のいずれか１項に記載の高炉。１２ ． 前記スクリューコンベヤの各々は、連続的に、または断続的に、時計回 りに、または反時計回りに回転可能であることを特徴とする請求項４から１１の いずれか１項に記載の高炉。１３ ． 前記排出装置（４）に対で割り当てられる２つのスクリューコンベヤの 往復運動及び／または回転運動は、互いに反対向きであることを特徴とする請求 項４から１２のいずれか１項に記載の高炉。１４ ． 前記スクリューコンベヤの先端は、ドリルビットとして形成されている ことを特徴とする請求項４から１３のいずれか１項に記載の高炉。１５ ． 前記スクリューコンベヤのシャフトを駆動するためのモーターが設けら れていることを特徴とする請求項４から１４のいずれか１項に記載の高炉。１６ ． 前記スクリューコンベヤの穿孔挙動をする特定するためにセンサーが設 けられていることを特徴とする請求項４から１５のいずれか１項に記載の高炉。１７ ． 前記スクリューコンベヤの個々のシャフトの速度及び／または穿孔挙動 を、搬送特性及び／または穿孔挙動に従って制御するためのユニットが設けられ ていることを特徴とする請求項４から１５のいずれか１項に記載の高炉。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 塊状材料の層、特に酸化鉄及び／または海綿鉄を含む塊状材料の層（２） と、塊状材料のために高炉（１）の底部領域（３）上方に配置された排出装置（ ４）と、還元ガスのために前記排出装置（４）の上方に配置されたインレットポ ート（６）と、を備えた高炉（１）、特に直接還元高炉（１）において、 前記インレットポート（６）により形成された領域と前記排出装置により形成 された領域との間に、前記高炉（１）内の材料を攪拌するための装置（７）が配 置されていることを特徴とする高炉。 ２． 前記高炉（１）内の材料を攪拌するための前記装置（７）の数は、塊状材 料のための排出装置（４）の数の少なくとも２倍であることを特徴とする請求項 １に記載の高炉。 ３． 前記装置（７）は２個を１対として１つの排出装置（４）に割り当てられ 、その割り当て方式として、前記２つの攪拌装置（７）のいずれか一方が前記排 出装置（４）の近接上方の左側に、他方が近接上方の右側に配置されていること を特徴とする請求項１または２に記載の高炉。 ４． 前記攪拌装置（７）は、水平配置されたスクリューコンベヤとして構成さ れていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の高炉。 ５． 前記スクリューコンベヤは、放射状に配置されていることを特徴とする請 求項４に記載の高炉。 ６． 前記スクリューコンベヤのシャフトは炉壁領域でオーバーハングし、必要 に応じて冷却されることを特徴とする請求項４または５に記載の高炉。 ７． 前記スクリューコンベヤのシャフトは円筒状であり、必要に応じて少なく ともその長さの一部は炉壁からの距離が増すにつれ一定に及び／または不定に変 化するテーパー状であることを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載 の高炉。 ８． 前記スクリューコンベヤの螺旋板は少なくとも部分的に無限ピッチを有し ていることを特徴とする請求項４から７のいずれか１項に記載の高炉。 ９． 前記スクリューコンベヤの螺旋板は、交換可能なひれ状体及び／または前 記シャフトに固定されたひれ状体から形成されていることを特徴とする請求項４ から８のいずれか１項に記載の高炉。 １０． 前記螺旋板の包絡面は概して円筒状であり、必要に応じて少なくとも部 分的に内方に向かって一定割合で、及び／または不定割合で変化するテーパー形 状であることを特徴とする請求項４から９のいずれか１項に記載の高炉。 １１． 前記スクリューコンベヤの各々は、高炉（１）の中央に向けて、または 中央から搬送を行うように、またはスクリューコンベヤに向けて放射状に搬送を 行うように構成されていることを特徴とする請求項４から１０のいずれか１項に 記載の高炉。 １２． 前記スクリューコンベヤの各々は、永続的使用のために、及び／または 一時的使用のために、軸方向に移動可能であることを特徴とする請求項４から１ １のいずれか１項に記載の高炉。 １３． 前記スクリューコンベヤの各々は、連続的に、または断続的に、時計回 りに、または反時計回りに回転可能であることを特徴とする請求項４から１２の いずれか１項に記載の高炉。 １４． 前記排出装置（４）に対で割り当てられる２つのスクリューコンベヤの 往復運動及び／または回転運動は、互いに反対向きであることを特徴とする請求 項４から１３のいずれか１項に記載の高炉。 １５． 前記スクリューコンベヤの先端は、ドリルビットとして形成されている ことを特徴とする請求項４から１４のいずれか１項に記載の高炉。 １６． 前記スクリューコンベヤのシャフトを駆動するためのモーターが設けら れていることを特徴とする請求項４から１５のいずれか１項に記載の高炉。 １７． 前記スクリューコンベヤの穿孔挙動をする特定するためにセンサーが設 けられていることを特徴とする請求項４から１６のいずれか１項に記載の高炉。 １８． 前記スクリューコンベヤの個々のシャフトの速度及び／または穿孔挙動 を、搬送特性及び／または穿孔挙動に従って制御するためのユニットが設けられ ていることを特徴とする請求項４から１６のいずれか１項に記載の高炉。