JP2009523910A - 高炉のためのマルチホッパー装入装置 - Google Patents

Abstract

高炉のためのマルチホッパー装入装置（１０、１０’）は、高炉の中心軸（Ａ）の周りに分配部材を回転させることによってバルク材料を高炉（１２）内に分配するための回転式分配装置（１４）と、この回転式分配装置の上方で平行に中心軸からずらされて配置された少なくとも２つのホッパー（２０、２２）とを含む。各ホッパーは、出口部分（７８）で終わる下部漏斗部分（７６）を有し、また各ホッパーは、その出口部分に結合されたシャッター部材（８４）を有する材料ゲートバルブ（８２）を有する。本発明によれば各漏斗部分（７６）は、偏心していて中心軸（Ａ）の近くに配置されたその出口部分（７８）で非対称に構成され、各出口部分（７８）はバルク材料の実質的に垂直な流出（１４０）を作り出すように垂直に向けられ、各材料ゲートバルブ（８２）はワンピース型（一体型）部材（８４）を有し、いかなる部分的バルブ開放領域も中心軸（Ａ）の近くの関連出口部分（７８）の側に位置するように中心軸（Ａ）から離れた方を指す方向に開くそのそれぞれのシャッター部材（８４）で構成される。

Description

本発明は一般的には、高炉用の、特に溶鉱炉用の装入装置に関し、また特にバルク材料のための少なくとも２つのホッパーまたは貯蔵槽を含む装入装置に関する。

ＢＥＬＬ ＬＥＳＳ ＴＯＰ装入装置は、世界中の溶鉱炉において幅広い用途を見出している。これらは一般に、炉の垂直中心軸の周りに回転可能でこの中心軸に垂直な水平軸の周りに旋回可能である分配シュートを備えた回転式分配装置を含む。基本的に２つの異なるタイプのＢＥＬＬ ＬＥＳＳ ＴＯＰ装入装置が区別される。いわゆる「中心供給」装置は、分配装置に供給されるバルク材料の中間的貯蔵のために回転式分配装置の上方で炉の中心軸に配置された１つのホッパーを有する。これらの装置は、バルク材料を装入してホッパーに再充填する連続サイクルを意味する。いわゆる「パラレルホッパートップ」装置は、回転式分配装置の上方に平行して配置された多数の、すなわち通常は２つのホッパーを含む。これらの装置は、前に充填された１つのホッパーが分配装置に供給するために空になりつつあるときにもう１つのホッパーが（再）充填され得るので、バルク材料の準連続装入を可能にする。「パラレルホッパートップ」装置ではホッパーは、明らかに炉の中心軸からオフセットされる必要がある。

公知の「パラレルホッパートップ（並列ホッパー蓋）」装置では、バルク材料の流れは、ホッパーのずらし（オフセット）配置のためにホッパーと分配装置との間の傾斜経路に従う。その結果、バルク材料は一般に分配シュートの中心には落ちない。その結果、シュートの回転時にシュート上のインパクトゾーンは、シュートの基部と中心軸との交差部に関して往復運動を行う。シュート上のバルク材料の滑動距離は、この往復運動に従って変化する。バルク材料の流れに対するシュートのブレーキ効果のために、この状況は炉内のバルク材料の非対称で不均一な分布という結果を招く。更にバルク材料の傾斜経路のために、シュートの直ぐ上流に配置された中心供給器注ぎ口といった公知の装入装置のある部分はかなりの磨耗を蒙る。

この問題は、回転式角度調整可能分配シュートと炉の中心軸に関してずらされている（オフセットされている）１つ以上の貯蔵ホッパーとを有するＢＥＬＬ ＬＥＳＳ ＴＯＰタイプの高炉を開示しているＵＳ４，５９９，０２８で取り扱われている。ＵＳ４，５９９，０２８によれば、ホッパーからシュートに放出される材料の経路を修正するために調整可能なガイドプレートが設けられる。異なるアプローチでは、炉軸に中心を置く出口を有する更なる供給チャネルを設けることも知られている。このような装置は、ＷＯ２００５／０２８６８３とＪＰ２００４ ０１０９８０とに開示されている。しかしながら後者の装置は、炉の中心に小さなコークバッチ（「コークチムニー」）を装入することに使用が限定されている。中心装入時だけでなくいかなる装入プロセス時にも装入材料の流れ経路の調整を可能にする更なる装置はＪＰ０９ ２９６２０６から知られている。ＪＰ０９ ２９６２０６は、平行で炉の中心軸に関してオフセットされて配置された多数のトップホッパーを有する高炉装入装置を開示している。流れ経路を改善するために、この装置は分配シュートの上流の装入材料ガイド装置に配置された揺動シュートを含む。このガイド装置は、装入が炉の中心に向けられるようにいかなる方向にでもこの揺動シュートを傾けることができる。この装置は不均一で非対称な分配の問題を軽減し得るが、障害とその結果生じる修理のダウン時間とを蒙る可能性のある高価な更なる機構を必要とする点でＵＳ４，５９９，０２８から公知の装置と同じ欠点を有する。

技術問題
本目的専用の更なる装置を使用することなく炉内のバルク材料分布の非対称性を減らす高炉用のマルチホッパー装入装置を提供することが、本発明の目的である。

この目的を達成するために本発明は、高炉の中心軸の周りに分配部材、例えば旋回可能シュートを回転させることによって高炉内にバルク材料を分配するための回転式分配装置と、この回転式分配装置に供給されるバルク材料を貯蔵するために回転式分配装置の上方に平行に中心軸からずらされて配置された少なくとも２つのホッパーとを含む高炉用のマルチホッパー装入装置を提案する。各ホッパーは、出口部分で終わる下部漏斗部分を有し、各ホッパーは出口部分でバルブ開口部面積を変化させるためにその出口部分に結合したシャッター部材を有する材料ゲートバルブを有する。本発明の重要な態様によれば各漏斗部分は、偏心していて中心軸の近くに配置されたその出口部分で非対称に構成され、各出口部分はバルク材料の実質的に垂直な流出を作り出すように垂直に向けられ、単一のシャッター部材を有する滑動バルブタイプである各材料ゲートバルブは、いかなる部分的バルブ開口面積も中心軸に近い関連出口部分の側に位置するように、中心軸から離れる方を指す方向に開くそのそれぞれのシャッター部材で構成される。

この構成は、ホッパーごとに、実質的に垂直でほぼ中心にある、すなわち中心軸と同軸である装入材料の流路を取得することを可能にする。公知の装置に作り出された傾斜流路に関する欠点は除去される。

本発明の装置によっていかなる追加の機械仕掛けの必要も存在しない。改善された流路は、いかなる追加の駆動される部品も使用しない、完成された信頼できる設計の一部を使用する完全に受動的な構成によって、すなわち例えばＵＳ４，５９９，０２８またはＪＰ０９ ２９６２０６に提案されたものとは反対の構成によって、取得される。提案された装置は、高炉装入装置において必要不可欠である部品の新しい設計と革新的な相対的配置とによって、すなわちそれぞれの漏斗部分と出口部分とそれらの関連材料ゲートバルブとを有するホッパーによって得られる。

好ましくは各漏斗部分と各出口部分と各ゲートバルブは、それぞれの材料ゲートバルブが開くときにバルク材料の実質的に垂直な流出が初めに、中心合わせ挿入部（センタリングインサート）または供給部注ぎ口にストレートに落ちるように、構成される。中心挿入部またはこのような挿入部が設けられなければ、供給部注ぎ口が装入原料の流れを分配部材の中心に集めるために出口部分の下流で分配部材の上流に中心軸と同心的に配置される。この関連では初めには、ゲートバルブの小さな開口、すなわち最大でも全バルブ断面の数パーセント、例えば最大１０％の開口比の開口が存在するときと理解されるべきである。認められるように、ホッパーと回転式分配器との間の接続ケーシング（シーリングバルブ（密封弁）がそこに配置されるときにはシーリングバルブ（密封弁）ハウジングと呼ばれることもある）における最初の衝撃を避けることは、衝撃される部品の磨耗を減らし、従って寿命を引き延ばす。更に流路の中心合わせが促進される。

更なる好ましい実施形態では各漏斗部分は、傾斜円錐台形の表面に従って構成される。この場合、垂直に対して最大の傾斜（最小の険しさ）を有する漏斗部分の切断線を含む垂直断面において、この切断線は多くても４５°、好ましくは３０°と４５°の間の範囲の傾斜角を有することが有益である。好都合にもこの傾斜した円錐は、多くても４５°の挟角を有する。更に傾斜円錐の円錐軸は好ましくは、中心軸を含む垂直断面において中心軸に近い漏斗部分の切断線が垂直であるか、好ましくは０°と１０°の間の範囲の角度だけ逆傾斜しているように垂直に対して傾けられる。これらの措置の各々は、装入時にホッパー内にバルク材料のマスフローを促進すること、またそれによって装入材料の分離を防止することに寄与する。

装入装置は好ましくは更に、中心軸に中心を有する出口を有し、分配装置と連通する漏斗状の下部分と、ホッパーごとに注入口とシーリングバルブハウジング内部に配置された関連シーリングバルブとを含む上部分とを有する共通シーリングバルブハウジングであって、各ホッパーの材料ゲートバルブのための独立した材料ゲートハウジングがシーリングバルブの各注入口の上に着脱可能に接続される共通シーリングバルブハウジングを含む。独立したバルブハウジングは、容易なアクセスと改善された保守手順とを可能にする。

好都合にも各材料ゲートハウジングは、その関連ホッパーに固定的に着脱可能に取り付けられ、また補正器を用いてシーリングバルブハウジングの上部分に柔軟に着脱可能に取り付けられる。好ましくはシーリングバルブハウジングは、補正器を用いて柔軟にまたは固定的に分配装置に着脱可能に取り付けられる。この構成は、各バルブハウジングを別々に取り外すことを可能にし、それによって保守手順は更に改善される。

もう１つの有利な実施形態では各シーリングバルブは、閉じたシーリング位置と開いた停止位置との間で旋回可能であるフラップを含み、各シーリングバルブはそのフラップが中心軸に関して外向きに開くように適応している。

出口部分の構成に関して各出口部分は好ましくは、実質的に垂直である中心軸に近い側壁を有する八角形のシュートを含む。

ゲートバルブの構成に関して各材料ゲートバルブは好ましくは、出口部分の前で回転することに適応した単一の一体型シャッター部材を含む。

本発明による装入装置が冶金溶鉱炉を装備するために特に適していることは理解される。

本発明の更なる詳細と利点は、付属図面の参照によりいくつかの非限定的実施形態の上記詳細な説明から明らかである。
これらの図において、同じ参照数字は全体を通して同じまたは類似の部分を識別するために使用される。

図１〜４を参照すると、一般的に参照数字１０によって識別される２ホッパー装入装置が詳細説明の下記の最初の部分で説明される。

図１は、そのスロートだけが部分的に示されている溶鉱炉１２の最上部の２ホッパー装入装置１０を示す。装入装置１０は、溶鉱炉１２のスロートの上部閉鎖部として整えられた回転式分配装置１４を含む。回転式分配装置１４それ自体は、既存のＢＥＬＬ ＬＥＳＳ ＴＯＰ装置から公知のタイプのものである。バルク材料を溶鉱炉１２内に分配するために分配装置１４は、分配部材として機能するシュート（図示せず）を含む。このシュートは、溶鉱炉１２の垂直な中心軸Ａの周りに回転可能で、軸Ａに垂直な水平軸の周りに旋回可能であるように、スロートの内部に配置される。

図１に見られるように装入装置１０は、分配装置１４の上方に平行して中心軸からずらされて配置された第１のホッパー２０と第２のホッパー２２とを含む。それ自体公知の方法でこれらのホッパー２０、２２は分配装置１４によって分配されるバルク材料のための貯蔵槽として、また交互に開閉する上部と下部のシーリングバルブによって溶鉱炉内の圧力の損失を防止する圧力ロックとして機能する。各ホッパー２０、２２は、その下端部にそれぞれの材料ゲートハウジング２６、２８を有する。認められるように別々の独立した材料ゲートハウジング２６、２８は各ホッパー２０、２２のために設けられる。共通のシーリングバルブハウジング３２は、材料ゲートハウジング２６、２８と分配装置１４との間に配置され、材料ゲートハウジング２６、２８を介してホッパー２０、２２を分配装置１４に接続している。図１は更に、溶鉱炉１２の炉殻上にホッパー２０、２２を支持する支持構造体３４を示す。

シーリングバルブハウジング３２の注入口を各材料ゲートハウジング２６、２８にそれぞれ密封接続するために、２つの上部補正器３６、３８が設けられる。分配装置１４にシーリングバルブハウジング３２の出口を密封接続するために下部補正器４０が設けられる。一般に補正器３６、３８、４０（図４にはベローズ（蛇腹）補正器が示されている）は、例えば気密接続を保証しながら熱膨張を緩衝するために接続された部品間の相対的動きを可能にするように設計される。特に上部補正器３６、３８は、支持構造体３４上にホッパー２０、２２を保持する計量システムの計量ビーム（梁）によって測定されるホッパー２０、２２（および材料ゲートハウジング２６、２８）の重量がシーリングバルブハウジング３２への接続によって悪影響を受けないことを保証する。図１の支持構造体３４においてシーリングバルブハウジング３２は、例えばボルトを使用して、水平支持ビーム（梁）４２、４４によって支持構造体３４に着脱可能に取り付けられる。支持ビーム４２、４４と補正器３６、３８、４０によりシーリングバルブハウジング３２の重量は、もっぱら支持構造体３４によって保持される（すなわちホッパー２０、２２または分配装置１４にはシーリングバルブハウジング３２の重量によっていかなる荷重も作用させられない）。

図１に見られるようにシーリングバルブハウジング３２は、矩形ケーシングの形状を有する上部分４６と漏斗状の下部分４８とを含む。シーリングバルブハウジング３２は、上部分４６と下部分４８とが分離可能であるように、例えばボルトを使用して着脱可能に接続された上部分４６と下部分４８とで構成される。上部分４６と下部分４８はそれぞれ、例えば保守目的のためにシーリングバルブハウジング３２の分解を容易にする１セットの支持ローラ５０、５２を備える。下部補正器４０と支持ビーム４４への固定とを切り離した後、そして下部分４８を上部分４６から分離した後に、下部分４８は支持ビーム４４上で支持ローラ５２によって独立に転がり出ることができる。同様に上部補正器３６、３８と支持ビーム４２への固定とを切り離した後、そして上部分４６を下部分４８から分離した後に、上部分４６は支持ビーム４２によって保持された支持ローラ５０によって独立に転がり出ることができる。理解されるようにシーリングバルブハウジング３２はまた、補正器３６、３８、４０および支持ビーム４２、４４との固定を切り離した後に、ローラ５０を使用して完全に転がり出ることができる。更に図１に見られるように各材料ゲートハウジング２６、２８は、支持構造体３４に取り付けられたそれぞれの支持レール６０、６２上で材料ゲートハウジング２６、２８を転がり出させるためのそれぞれの支持ローラ５４、５６を有する。従って各材料ゲートハウジング２６、２８は、それぞれの上部補正器３６、３８およびホッパー２０、２２の下部とのそれぞれの固定の切り離しの後に容易にそして独立に分解できる。

図２は、図１に示された装置と本質的に同じである装入装置１０を示す。図１と図２の実施形態の間の違いは、支持構造体３４の構造とシーリングバルブハウジング３２が支持される方法とに関する。図２ではシーリングバルブハウジング３２は溶鉱炉１２のスロート上の分配装置１４のケーシングによって直接支持される。従って図２の実施形態では、シーリングバルブハウジング３２と分配装置１４との間に補正器の必要がなく、またシーリングバルブハウジング３２と支持ビーム４２、４４との固定の必要もない。従ってこの実施形態では図２のシーリングバルブハウジング３２は、シーリングバルブハウジング３２の支持ローラ５０、５２のためのレールとしてだけ機能する支持ビーム４２、４４に取り付けられない。上部分４６および／または下部分４８の負荷を支持ビーム４２、４４に移すために、図２の支持ローラ５０、５２は、例えば偏心器を用いて、あるいはローラ５０、５２と支持ビーム４２、４４との間に挿入される補助レール（図示せず）上に上部分４６および／または下部分４８を持ち上げることによって、支持ビーム４２、４４上に下ろされることに適応できる。装入装置の構造と、シーリングバルブハウジング３２および材料ゲートハウジング２６、２８のための分解手順との他の態様は、図１に関して説明された態様に類似している。

図３は、本発明による装入装置１０での使用のためのホッパー２０の構成を垂直断面で示す。ホッパー２０は、バルク材料の装入のための注入口部７０を有する。ホッパー２０の外板（シェル）は、概ね円錐台形上部分７２と実質的に円筒形の中心部分７４と下部漏斗部分７６で作られる。その開いた下端部で漏斗部分７６は、出口部分７８に繋がっている。図３に見られるように、一般的なホッパー２０と特定的な漏斗部分７６の構成は、ホッパー２０の中心軸Ｃ（すなわち中心部分７４を確定する円筒の軸）に関して非対称である。より正確には軸Ｃに関して出口部分７８は、図１〜２および図４〜９）に見られるように、この出口部分７８が溶鉱炉１２の中心軸Ａに近接して配置され得るように偏心している。この効果を達成するために上部分７２と中心部分７４の形状は必ずしも図３に示されるようである必要はないが、出口部分７８が偏心状態に配置されることは必要とされる。

図３（および図５）に更に示されるように、ホッパー２０の下部漏斗部分７６は、傾斜円錐台形の表面に従って構成される。この傾斜円錐の基底部は、円筒形中心部分７４の基底円と一致する。図３の垂直断面は軸Ｃと傾斜円錐の頂点（の理論的位置）を通るので、これは垂直に対する最大の傾斜（あるいは最小の険しさ）を有する漏斗部分７６の切断線を示す。図３でθによって示される漏斗部分のこのセクションにおける垂直に対する傾斜角は、放出時にバルク材料の流れの詰まりを防止するために、多くても４５°、好ましくは３０°と４０°との間の範囲内にあるべきであることが見出されている。図３に示された実施形態では傾斜角θは約４０°である。更に、図３でαによって示される漏斗部分７６の形状を画定する傾斜円錐の挟角は、放出時にバルク材料のマスフローを促進するために、好ましくは４５°未満である。マスフロー時にバルク材料は、バルク材料が出口部分７８を通して放出されるときには何時でもホッパー内部の実質的にすべての点で動いている。図３に示された実施形態では、傾斜円錐は約３５°という挟角αを有する。円錐軸Ｄに関して、すなわち円形要素の中心と傾斜円錐の頂点とを通る軸に関して円錐軸Ｄは、中心軸Ａに近接して出口部分７８を位置決めするために十分に大きい傾斜角βだけ垂直に対して傾斜していることが認められる。その結果、傾斜角βは中心軸に最も近い漏斗部分７６の切断線が垂直であるか、好ましくは垂直に対して０°と１０°の間の範囲内の角度γだけ逆傾斜になっているように、角度θとαとに従って選択される。図３の実施形態では、逆傾斜角γは約５°であって、その結果、傾斜角βは約２２．５°に設定される。

図４は、材料ゲートハウジング２６、２８を垂直断面で模式的に示す。各材料ゲートハウジング２６、２８はその上部注入口によって漏斗部分７６の下端部で接続フランジ８０に、例えばボルトを使用して取り付けられる。各材料ゲートハウジング２６、２８は、材料ゲートバルブ８２と外部に取り付けられた関連アクチュエータ（図５に示される）との支持フレームを形成する。材料ゲートバルブ８２は、単一ワンピース型（一体型）円筒形湾曲シャッター部材８４とこの湾曲シャッター部材８４に適合する下部出口を有する八角形シュート部材８６とを含む。このタイプの材料ゲートバルブは、ＵＳ４，０７４，８３５に、より詳細に説明されている。八角形シュート部材８６は、ホッパー２０の出口部分７８を形成して、材料ゲートハウジング２６または２８と共に接続フランジ８０に取り付けられる。それ自体公知の方法で、八角シュート部材８６の前におけるシャッター部材８４の回転運動（その曲率軸の周りの回転による）は、出口部分７８における材料ゲートバルブ８２のバルブ開口面積を変化させることによってホッパー２０または２２から放出されるバルク材料の正確な計量を可能にする。

しかしながら認められるように、シュート部材８６の長手方向軸Ｅ、従って出口部分７８は垂直に向けられる。これは、各ホッパー２０、２２からのバルク材料の実質的に垂直な流出を可能にする。バルク材料の本質的に垂直な流出を保証することに加えて、円錐形下部分７６から出口部分７８すなわち八角形シュート部材８６内への円滑な本質的に絶え間ない移動を保証するために、八角形シュート部材８６の側壁８８、９０（単に２つの側壁が示されている）が垂直に、または垂直に対して僅かに傾いて配置されることも認められる。流出が各ホッパー２０、２２の偏心構成のために厳密に垂直ではなく、僅かに中心軸Ａの方に向けられることは注目され得る。

図４に見られるように各材料ゲートバルブ８２は、中心軸Ａから離れる方を指す方向に開くそのシャッター部材８４で構成される。言い換えればシャッター部材８４は、バルブ開口面積を増やすために中心軸Ａから離れるように、またバルブ開口面積を減らすために中心軸Ａに向かって回転する。従って材料ゲートバルブ８２のいかなる部分的バルブ開口領域も中心軸Ａに近い出口部分７８の側に配置される（図４の左側に見られるように）。材料ゲートバルブ８２の構成と共に、この構成により、すなわち各ホッパー２０、２２の、特にその漏斗部分７６とその出口部分７８の構成により、各ホッパーから放出されたバルク材料の流れは中心軸Ａに関してほぼ同軸になる。

各材料ゲートハウジング２６、２８は、材料ゲートバルブ８２の内側部分の保守を容易にする比較的大きなアクセスドア９２を含む。材料ゲートハウジング２６、２８の適当な全体高さによりアクセスドア９２は、材料ゲートハウジング２６または２８を分解する必要なしで八角形シュート部材８８および／またはシャッター部材８４の交換を可能にするために十分に大きくされることができる。各材料ゲートハウジング２６、２８は更に、八角形シュート部材８６の延長部に配置された下部出口漏斗９４を含む。

図４は更に、矩形ボックス形の上部分４６とその漏斗形の下部分４８とを有するシーリングバルブハウジング３２を垂直断面で示す。シーリングバルブハウジング３２の上部分４６は、比較的小さな距離だけ間隔をあけて配置された２つの注入口１００、１０２を有する。注入口１００、１０２は、上部補正器３６または３８を介して対応する材料ゲートハウジング２６、２８の出口漏斗９４に接続される。図４はまた、ホッパー２０、２２の（下部）シーリングバルブ１１０、１１２の構成を示す。各シーリングバルブ１１０、１１２はシーリングバルブハウジング３２の上部分４６内に配置され、フラップ１１６とバルブ台座１１８とを有する。バルブ台座１１８は、ハウジング３２内に下向きに突き出たスリーブに取り付けられる。図４に見られるように各フラップ１１６は、そのバルブ台座１１８と密封係合するように、また密封係合から外れるようにアーム１２０によって水平軸の周りに旋回可能である。それ自体公知の方法で各シーリングバルブ１１０または１１２は、対応するホッパー２０、２２がその注入口部分７０を介してバルク材料で満たされるときこれら対応するホッパー２０、２２を隔離するために使用される。シーリングバルブハウジング３２の上部分４６は、保守を容易にするためにそれぞれ各シーリングバルブ１１０、１１２に結合された比較的大きな横方向アクセスドア１２２を有する。

シーリングバルブハウジング３２の下部分４８は、中心軸Ａの周りに対称であって中心軸Ａに中心を置く出口１２５に通じるウェッジ（楔）を形成するように整えられた傾斜側壁１２４によって概ね漏斗状に形作られる。側壁１２４は、内側が耐摩耗性材料の層でカバーされる。下部分４８は、これが下部補正器４０を介して分配装置１４のケーシングに接続される下部接続フランジ１２６を有する。図４に見られるように、シーリングバルブハウジング３２の出口１２５には、円錐台形の中心合わせ挿入部１３０が軸Ａと同心配置される。中心合わせ挿入部１３０は耐摩耗性材料で作られ、出口１２５の上方のレベルにまで下部分４８内にその注入口１３２の上端面が突き出た状態に配置される。出口１２５内の中心合わせ挿入部１３０は、分配装置１４の供給器注ぎ口１３４に連通している。

ホッパー２０または２２から放出されるブルク材料の流路に関して、この流路はほぼ中心軸Ａに中心を置いて中心軸Ａと同軸であることが認められる。ホッパー２０に関しては材料ゲートバルブ８２のある一定のバルブ開口面積のための例示的流路が図４に示されている。出口部分７８から放出される流出に対応する第１の流れセグメント１４０では、流れは中心軸Ａに向けられた小さな水平速度成分で実質的に垂直である。中心合わせ挿入部１３０の突き出た注入口１３２により、装入材料の小さな山積１４２は、シーリングバルブハウジング３２の下部分４８内に保持される。山積１４２のために流れは、中心軸Ａに向けられた、増やされてはいるがまだ小さな速度成分で実質的に垂直に留まる第２の流れセグメント１４４に偏向させられる。認められるように第２の流れセグメント１４４は供給器注ぎ口１３４に衝撃を与えない。円錐台形の中心合わせ挿入部１３０の形状、特に挟角とシーリングバルブハウジング３２内へのその突出し高さは、中心軸Ａに中心を置く分配装置１４のシュート（図示せず）への第２の流れセグメント１４４の影響を達成するように選択される。更にバルク材料の流れ（１４０、１４４）は、出口部分７８とシュート（図示せず）に対するその影響との間に実質的な水平速度成分を有さない。

図４の断面で示された装入装置が図１に示された装置と本質的に同じであって、唯一の注目すべき違いは中心軸Ａに近い漏斗部分７６の切断線が（図３に示されたように）逆傾斜になっている代わりに図４では垂直であることであることは注目されるべきことに留まる。

図５〜９を参照すると、一般に参照数字１０’によって識別される３ホッパー装入装置が詳細な説明の下記の第２部で説明される。

図５は、第１のホッパー２０と第２のホッパー２２と第３のホッパー２４とを含む３ホッパー装入装置１０’の部分斜視図である。ホッパー２０、２２、２４は、１２０°の角度で中心軸Ａの周りに回転対称に配置されている。ホッパー２０、２２、２４の構成は図３に関して説明された構成に対応し、すなわち同じホッパーが２ホッパーおよび３ホッパー装入装置で使用され得る。各ホッパー２０、２２、２４は、関連する別々の独立した材料ゲートハウジング２６、２８、３０を有する。ホッパー２０、２２、２４と同様に材料ゲートハウジング２６、２８、３０は、前述の２ホッパー装入装置１０で使用される同じ材料ゲートハウジングが３ホッパー装入装置１０’で使用され得るようにモジュール設計を有する。装入装置１０’は更に、３ホッパー設計に適応したシーリングバルブハウジング３２’を含む。図５はまた、材料ゲートハウジング２６、２８、３０またはシーリングバルブハウジング３２’にそれぞれ外部から取り付けられた材料ゲートバルブアクチュエータ３１とシーリングバルブアクチュエータ３３とを示す。

図６は、支持構造体３４’の第１の変形版を有する図５の３ホッパー装入装置１０’を示す。図６の支持構造体ではシーリングバルブハウジング３２’は、支持ビーム４２上で独立に支持されて、下部補正器４０によって分配装置１４のケーシングに密封接続される。３個の材料ゲートハウジング２６、２８、３０（後者は図６では見えない）の各々は、それぞれの上部補正器（図６では補正器３６、３８だけが見えている）によってシーリングバルブハウジング３２’に密封接続される。材料ゲートハウジング２６、２８、３０は、分解を容易にするために支持ローラと支持レール（６０と６２だけが見えている）とを備える。これは可能ではあろうが、図６の実施形態ではシーリングバルブハウジング３２’は、分解のための支持ローラを備えていない。図１〜２の２ホッパーシーリングバルブハウジング３２に関して説明されたことと同様に、シーリングバルブハウジング３２’も分離され得る上部分４６’とした部分４８’とを含む。

図７は、支持構造体３４’の第２の変形版を有する３ホッパー装入装置１０’を示す。図７の３ホッパー装入装置１０’は、図７のシーリングバルブハウジング３２が溶鉱炉１２のスロート上の分配装置１４のケーシングによって直接支持されるという点で本質的に図６の装置とは異なる。その結果、シーリングバルブハウジング３２’と分配装置１４のケーシングとの間に下部補正器は存在せず、またシーリングバルブハウジング３２’を独立に支持するための支持ビームも存在しない。図５〜７を参照して認められるように、材料ゲートハウジング２６、２８、３０はそれぞれ、互いに独立し、またシーリングバルブハウジング３２’からも独立している。更に、シーリングバルブハウジング３２’とこれらとの接続によってホッパー２０、２２、２４にはいかなる負荷も作用させられない。

図８は、シーリングバルブハウジング３２’を、より正確にはその上部分４６’を上面図で示す。シーリングバルブハウジング３２’は、ホッパー２０、２２、２４の各々との接続のための第１、第２、第３の注入口１５０、１５２、１５４を含む。図８に見られるように上部分４６’は、中心部分１５６と第１、第２、第３の延長部分１６０、１６２、１６４とを有する水平断面での３部星形構成を有する。中心部分１５６は、概ね六角形の基部を有するが、延長部分１６０、１６２、１６４は概ね矩形の基部を有する。注入口１５０、１５２、１５４は、中心部分１５６の中心軸Ａの周りに三角形的関係で隣接配置される。図８の実施形態では注入口１５０、１５２、１５４の中心線は正三角形１６５の頂点に位置するように等距離にある。延長部分１６０、１６２、１６４は、中心部分１５６から半径方向外向きに対称に（１２０°の等しい角度で）、すなわち三角形１６５の中線に従う方向に延びる。注入口１５０、１５２、１５４は、半径ｒの同じ円形断面を有する。各注入口１５０、１５２、１５４の中心線と中心軸Ａとの間の距離ｄは注入口１５０、１５２、１５４の円形断面の半径ｒの１．１５倍と２．５倍の間の範囲にある。認められるように、三角形の関係に配置された注入口を有するこの３部星形構成は、ほぼ中心にある、すなわち中心軸Ａと同軸である、シーリングバルブハウジング３２’への流路を可能にする。

図８はまた、各出口部分７８の下部出口断面と中心合わせ挿入部１３０（破線の円）の上部注入口断面１３２’とを模式的に示す。図４と図９とに明らかにみられるように、また図８に示されるように、出口部分７８の下流出口端部と中心合わせ挿入部１３０の上流注入口１３２’（または挿入部が設けられていない供給器注ぎ口１３４）のそれぞれの水平断面の上面図に見られる小さいが明確な交差は、それぞれの材料ゲートバルブ８２が開くとき、バルク材料の実質的に垂直な流出１４０が初めに中心合わせ挿入部１３０に真っ直ぐに、または供給器注ぎ口に真っ直ぐに落ちることを保証する。図１〜４の２ホッパー装置に関して水平断面では示されていないが、同様の交差が与えられていることは図４から明らかである。最初に中心合わせ挿入部１３０に直接落ちる材料の効果は、前に言及されたように各出口部分７８からの流出１４０がホッパー２０とゲートバルブ８２の提案された構成のために、僅かに中心軸Ａの方に向かう傾向があるという事実によって更に促進される。従って所望の効果を得るために考えられる交差部は大きい必要はない。

図９は、特にシーリングバルブハウジング３２’を３ホッパー装入装置１０’の垂直断面で示す。図９はまた、補正器３６、３８、３９を用いてシーリングバルブハウジング３２’の注入口１５０、１５２、１５４にそれぞれ接続された材料ゲートハウジング２６、２８、３０を示す。各シーリングバルブハウジング２６、２８、３０の構成は、図４に関して説明された構成に対応し、再びは説明されない。３ホッパー装入装置１０’内の各ホッパー２０、２２、２４の構成は図３のホッパー２０の構成と同じである。

図９に示されたシーリングバルブハウジング３２’は、上部分４６’と漏斗形の下部分４８’とに分解され得る。上部分４６’は、ホッパー２０、２２、２４にそれぞれ関連する第１、第２、第３のシーリングバルブを含む。図９には第１、第２のホッパー２０、２２のためのシーリングバルブ１７０、１７２だけが示されているが、ホッパー２４のための第３のシーリングバルブが同様に配置され、構成されていることは理解される。各シーリングバルブ１７０、１７２は円板形のフラップ１７６と対応する環状台座１７８とを有する。これらの台座１７８は、それぞれの注入口１５０、１５２、１５４の真下に水平に配置される。各フラップ１７６は、台座１７８上の閉じた密閉位置と開いた停止位置との間でフラップ１７８を旋回させるための対応するシーリングバルブアクチュエータ３３（図５を参照のこと）によって駆動される水平軸１８２上で旋回可能に取り付けられたアーム１８０を有する。図８および９から明らかなように各アクチュエータ３３と各旋回シャフトは、中心軸Ａに関して、それぞれの注入口１５０、１５２、１５４の外側に、すなわち延長部分１６０、１６２、１６４に取り付けられる。従って第１、第２、第３のシーリングバルブ（図９には１７２，１７４だけが示されている）はそのフラップ１７６が中心軸Ａに関して外向きに、上部分４６’のそれぞれの延長部分１６０、１６２、１６４内に位置する停止位置に開くように適応していることが認められる。この目的で延長部分１６０、１６２、１６４のそれぞれの高さは、フラップ１７６の直径を、好ましくはフラップ１７６の旋回半径を超える。更にフラップ１７６の旋回角は、停止位置でフラップが装入材料の流れ（流れセグメント１４０）に障害となる可能性がないように９０°を超える。図８および９は各シーリングバルブ１７０が三角形１６５の中線の方向に外向きに開く好ましい実施形態を提示しているが、シーリングバルブがシーリングバルブハウジングの適当に適応した星形構成を使用して中線に垂直な方向に中心軸Ａから離れる方に開くようなシーリングバルブを構成することも可能である。

更に図９に見られるように上部分４６’は各延長部分１６０、１６２、１６４の前面を形成するアクセスドア１２２を含む。下部分４８’は、上部分４６’の３部星形基部形状に従って配置された傾斜した側壁１２４’を含む。シーリングバルブ３２’の出口１２５における中心合わせ挿入部１３０’は、下部分４８’内に突き出たその注入口１３２’の上部端面を有する円筒形上部と分配装置１４の供給器注ぎ口１３４に連通する円錐台形の下部とからなる組合せ形状を有する。ホッパー２０、２２または２４から放出されるバルク材料の流路に関しては図４の説明を参照されたい。

最後に前述の装入装置１０、１０’のあるいくつかの関連する利点が注目されるべきである。２ホッパーおよび３ホッパー装入装置１０、１０’両者に関して下記のことが評価される。すなわち、
・ホッパー２０、２２、２４の形状（これらそれぞれの出口部分７８の偏心）は、材料ゲートバルブ８２を中心軸Ａに、より近く配置することを可能にする。更に材料ゲートバルブ８２は、垂直に向けられ、その中心軸Ａに関して外向きに開く。その結果、実質的に垂直であって、ほぼ高炉の中心軸Ａに中心を置くバルク材料の流出が得られる。炉内のバルク材料の分配対称性（原料装入プロファイルの真円度）はそれによって改善され、特に供給器注ぎ口１３４の磨耗は減らされる。更に中心コークスバッチはより正確に装入され得る。
・提示された実施形態ではバルク材料の流路における急激な偏向は引き起こされず、またこれはホッパー２０、２２、２４（およびこれらの出口部分７８、すなわち八角形シュート部材８６）の内部の流れとホッパーの下流の流れに等しく当てはまる。これによってバルク材料の分離が減らされる。更に、特にホッパー２０、２２、２４内部とホッパーの出口部分の磨耗が減らされる。
・ホッパー２０、２２、２４の、また特にそれらの漏斗部分７８の形状は、急激な偏向のないことと共にホッパー２０、２２、２４内部のバルク材料のマスフローを促進する。マスフローにより分離は更に減らされる。
・重量測定値を歪曲する、公知の装置の傾斜した八角形シュートの下の塵埃堆積の問題は、八角形シュート部材８６が垂直に向いているので除去される。従って対応する洗浄保守は、もはや必要ない。
・公知の装置におけるホッパー出口部分を形成する傾斜したシュートは、かなりの磨耗に曝され、これらの交換は制約されたアクセス空間のために困難である。垂直に向けられた八角形シュート部材８６では磨耗は、より少ないと明言される。独立した材料ゲートハウジング２６、２８、３０によりアクセスと分解は単純化され、八角形シュート部材８６は用意に交換され得る。
・材料ゲートハウジング２６、２８、３０は独立に取り外されて交換されることができ、それによって潜在的ダウン時間は減らされる。
・直ちにアクセス可能である大きなアクセスドア９２、１１２、は、材料ゲートバルブ８２とシーリングバルブ１１０、１１２、１７０、１７２の保守を容易にする。
・公知の装入装置では材料ゲートバルブは、しばしばシーリングバルブと共に共通のハウジング内に設置される。出口上の適所でゲートバルブを保守するためにこの共通ハウジング上の材料ゲートドライブの柔軟な懸架が必要となり、これがホッパーの重量計測結果に悪影響を及ぼす。それぞれのホッパー２０、２２、２４に固定的に取り付けられた材料ゲートバルブ８２の構成要素を支持する独立した材料ゲートハウジング２６、２８、３０を使用すると、柔軟な懸架の必要と重量計測結果への関連する影響は除去される。
・材料ゲートバルブ８２とシーリングバルブ１１０、１１２，１７０、１７２とのために実績のある既存のドライブユニット（すなわちアクチュエータ３１、３３）が使用され得る。
・供給器注ぎ口１３４と中心合わせ挿入部１３０の交換は、シーリングバルブハウジング３２、３２’の下部分４８、４８’が分解可能であって別々に転がり出させられ得るので容易にされる（２ホッパー装置に関してだけ説明された）。
・装入装置１０、１０’は、例えば保守目的および部品交換のために、別々の材料ゲートハウジング２６、２８、３０とシーリングバルブハイジング３２、３２’の各々への快適なアクセスを与えるように構成される。

上記の利点に加えて、開示された３ホッパー装入装置１０’は、２ホッパー装入装置と単一ホッパー（「中心供給」）装入装置両者に対して下記の利点を有する。すなわち、
・シーリングバルブハウジング３２’の構成により下部シーリングバルブ（例えば１７０、１７２）は同時に開いていることができる。従って２つのタイプの材料が２つの別々のホッパー（例えば２０、２２）から同時に装入され得る。中でもこれは、焼結物およびペレット（小粒子）などの異なる粒子サイズ（粒度分布）を有する２つの材料の混合物を装入することを可能にする。このような混合物が単一ホッパーに事前混合物として貯蔵されるときに発生する分離は回避される。
・３ホッパー装入装置は、増加した有効装入時間を可能にする。シーリングバルブと材料ゲートバルブの動作時間は、第２のホッパーが空になりつつあって第３のホッパーが満たされつつあるときに第１のホッパーが分配装置に供給するために準備され得るので、マスクされる。装入原料は、分配装置が装入材料を連続的に供給され得るので、炉内に、より正確に配置され得る。事実、所定時間の装入サイクル中に、有効な放出を有する増加した回数のシュート回転が実行され得る。従って装入材料のプロファイル解像度は改善される。
小さなバッチ、例えば中心コークスバッチは、容量または精度の低下を引き起こすことなく装入され得る。更にこのようなバッチのいくつかは、最初の２つのホッパーが装入のために利用可能に留まっている間に第３のホッパーに貯蔵されて順次に放出され得る。中間の均等化は必要ない。
・複雑な装入シーケンス、例えばいくつかの異なる鉄材料と小さな中心コークスバッチを有するシーケンスは短時間で達成され得る。
・ホッパーとそれらの材料ゲートバルブおよびシーリングバルブの寿命は２ホッパー装置と比較して延長される。
・３ホッパー装置は、装入装置の全装入容量を増加させる。
・２つのホッパーが動作状態に留まるので、有効装入時間の過度な減少なしに、例えば欠陥に起因する保守時に１つのホッパーは運転休止できる。
・上記に説明されたような２ホッパー装置および３ホッパー装置両方において−材料ゲートバルブの小さな開口において−バルク材料の実質的に垂直な流出は初めに中心合わせ挿入部または供給器注ぎ口に真っ直ぐに落下する。従ってゲートバルブの小さな開口においてバルブハウジング内部に装入材料の衝撃は存在せず、それによって磨耗は最小化され、中心装入が有利になる。

高炉用の２ホッパー装入装置の側面図である。 代替支持構造体を示す、図２に類似の高炉用の２ホッパー装入装置の側面図である。 本発明による装入装置での使用のためのホッパーの垂直断面図である。 ２ホッパー装入装置における材料ゲートハウジングとシーリングバルブハウジングとを通る装入材料の流れを模式的に示す垂直断面図である。 高炉用の３ホッパー装入装置の斜視図である。 図５の線ＶＩ−ＶＩによる高炉用の３ホッパー装入装置の側面図である。 代替支持構造体を示す、図６に類似の高炉用の３ホッパー装入装置の側面図である。 ３ホッパー装入装置用シーリングバルブハウジングを示す、図６の線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿った上面図である。 ３ホッパー装入装置の材料ゲートハウジングとシーリングバルブハウジングとを通る装入材料の流れを模式的に示す、図６の線ＩＸ−ＩＸによる垂直断面図である。

Claims (13)

1. 高炉の中心軸の周りに分配部材を回転させることによって高炉内にバルク材料を分配するための回転式分配装置と、
   前記回転式分配装置に供給されるバルク材料を貯蔵するための、前記回転式分配装置の上方で平行に前記中心軸からずらされて配置されたホッパーであって、各ホッパーは出口部分で終わる下部漏斗（ファンネル）部分を有し、また各ホッパーは前記出口部分でバルブ開放面積を変化させるためにその出口部分に結合されたシャッター部材を有する材料ゲートバルブを有する、少なくとも２つのホッパーとを含む、高炉のためのマルチホッパー装入装置であって、
   各漏斗部分は、偏心していて前記中心軸の近くに配置されたその出口部分で非対称に構成され、
   各出口部分はバルク材料の実質的に垂直な流出を作り出すように垂直に向けられ、
   各材料ゲートバルブは、いかなる部分的バルブ開放面積も前記中心軸に近い前記関連出口部分の側に位置するように前記中心軸から離れた方を指す方向に開くそのシャッター部材で構成されることを特徴とする、高炉用マルチホッパー装入装置。
2. それぞれの材料ゲートバルブが開くとき、バルク材料の実質的に垂直な流出が前記出口部分と前記分配部材との間で前記中心軸に同心的に配置された中心合わせ挿入部または供給器注ぎ口に最初に真っ直ぐに落ちるように、各漏斗部分と各出口部分と各ゲートバルブとが構成される、請求項１に記載の装入装置。
3. 各漏斗部分は傾斜円錐台形の表面に従って構成される、請求項２に記載の装入装置。
4. 垂直に対して最大傾斜を有する前記漏斗部分の切断線を含む垂直断面において、前記切断線は多くても４５°、好ましくは３０°と４５°の間の範囲の傾斜角を有する、請求項３に記載の装入装置。
5. 前記傾斜円錐は多くても４５°の挟角を有する、請求項４に記載の装入装置。
6. 前記傾斜円錐の円錐軸は前記中心軸を含む垂直断面において前記中心軸に近い前記漏斗部分が垂直であるか、好ましくは０°と１０°の間の範囲の角度だけ逆傾斜になっているように、垂直に対して傾斜している、請求項３〜５のいづれか一項に記載の装入装置。
7. 前記装入装置は更に、前記中心軸に中心を置き、前記分配装置に連通する出口を有する漏斗形下部分と、ホッパーごとに注入口と前記シーリングバルブハウジング内に配置された関連シーリングバルブとを含む上部分とを有する共通シーリングバルブハウジングを含み、各ホッパーの材料ゲートバルブのための独立した材料ゲートハウジングは前記シーリングバルブハウジングの各注入口の上部に着脱可能に接続される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の装入装置。
8. 各材料ゲートハウジングは、その関連ホッパーに固定的に着脱可能に取り付けられ、また補正器によって前記シーリングバルブハウジングの前記上部分に柔軟に着脱可能に取り付けられる、請求項７に記載の装入装置。
9. 前記シーリングバルブハウジングは、補正器を用いて柔軟に、または固定的に前記分配装置に着脱可能に取り付けられる、請求項８に記載の装入装置。
10. 各シーリングバルブは閉じた密閉位置と開いた停止位置との間で旋回可能であるフラップを含み、各シーリングバルブはそのフラップが前記中心軸に関して外向きに開くように適応している、請求項７に記載の装入装置。
11. 各出口部分は実質的に垂直である前記中心軸に近い側壁を有する八角形シュートを含む、請求項６に記載の装入装置。
12. 各材料ゲートバルブは前記出口部分の前で回転することに適応した単一のシャッター部材を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の装入装置。
13. 請求項１〜１２のいずれか一項に記載の装入装置を含む、溶鉱炉。

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