JP2011132597A - 高炉炉頂バンカーの原料偏析装置 - Google Patents

Abstract

【課題】原料をバンカーの内壁直近に装入することができ、原料偏析効果を高めることが可能な高炉炉頂バンカーの原料偏析装置を提供する。
【解決手段】バンカー２の横断面中央部の鉛直軸周りに回転可能で且つ上方から装入される装入原料３を受ける上下方向下側面が当該装入原料３の安息角より大きい偏析分配器６を、当該バンカー２内の上部に設けることにより、偏析分配器６の向きを変更する場合に当該偏析分配器６がバンカー２の内壁に干渉する恐れがなく、偏析分配器６の装入原料落とし口をバンカー２の内壁直近に近づけることができ、また偏析分配器６を、軸線が斜め下向きの円錐台筒で且つバンカー２の内壁側部分を切除した形状とすることで、装入原料３の落とし口を安定化することができると共に、バンカー２の内壁との干渉を確実に回避することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、高炉の炉頂に設けられた装入原料のバンカーに関し、特に原料を偏析しながらバンカー内に装入するのに好適なものである。

高炉の炉頂には、装入原料、例えば鉄鉱石とコークスとを個別に貯留するバンカーが複数設けられている。下記特許文献１では、原料条件、分配パターン、原料流出量特性に基づいて、バンカーの下端部の流量調整ゲートの開度と、その下方の分配シュートの旋回速度を制御することで、高炉内への原料の分配自由度を高めている。
ところで、高炉炉頂バンカーに装入する原料の偏析技術が開発されている。具体的には、原料の挿入位置を設定することで原料の粒度を偏析させることができる。そして、このようにバンカー内の原料粒度を偏析させることで、高炉への装入特性を制御することが可能となる。このバンカー内への原料偏析のために、下記特許文献２では、バンカーの装入口下方に、水平軸の回りに回転可能な偏析板を設け、この偏析板の傾斜角度を変更したり、傾斜の方向を変更したりすることにより、バンカー内への原料の偏析を制御している。

特開昭５４−３１００５号公報 特開２００８−１７９８９９号公報

しかしながら、前記特許文献２に記載される水平軸回りに回転可能な偏析板は、その回転時にバンカーの内壁と干渉する恐れがあるため、長さが規制され、原料をバンカーの内壁直近に装入させることができず、原料偏析効果に限界があるという問題がある。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、原料をバンカーの内壁直近に装入することができ、原料偏析効果を高めることが可能な高炉炉頂バンカーの原料偏析装置を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明の高炉炉頂バンカーの原料偏析装置は、高炉の炉頂に設けられたバンカーに原料を偏析して装入する偏析装置であって、前記バンカーの横断面中央部の鉛直軸回りに回転可能で且つ上方から装入される原料を受ける上下方向下側面が当該原料の安息角より大きい偏析分配器をバンカー内の上部に備えたことを特徴とするものである。

また、前記偏析分配器は、軸線が斜め下向きの円錐台筒で且つバンカーの内壁側部分を切除した形状であることを特徴とするものである。
また、前記偏析分配器の軸線の傾斜角を変更可能としたことを特徴とするものである。
また、前記偏析分配器は、バンカーの横断面中央部に設けられている鉛直回転軸に接続されたモータにより鉛直回転軸回りに回転することを特徴とするものである。

また、前記偏析分配器は、水平回転軸に接続されたモータにより水平回転軸回りに上下方向に傾動することを特徴とするものである。

而して、本発明の高炉炉頂バンカーの原料偏析装置によれば、バンカーの横断面中央部の鉛直軸周りに回転可能で且つ上方から装入される原料を受ける上下方向下側面が当該原料の安息角より大きい偏析分配器を、当該バンカー内の上部に設けたことにより、偏析分配器の向きを変更する場合に当該偏析分配器がバンカーの内壁に干渉する恐れがなく、その結果、偏析分配器の原料落とし口をバンカーの内壁直近に近づけることができ、これにより原料偏析効果を高めることができる。

また、偏析分配器を、軸線が斜め下向きの円錐台筒で且つバンカーの内壁側部分を切除した形状としたことにより、原料の落とし口を安定化することができると共に、バンカーの内壁との干渉を確実に回避することができる。
また、偏析分配器の軸線の傾斜角を変更可能としたことにより、原料の落とし口を自在に調整することができ、偏析効果の制御が可能となる。

また、バンカーの横断面中央部に設けられている鉛直回転軸に接続されたモータにより偏析分配器を鉛直回転軸回りに回転することにより、原料の落とし口を自在に調整することができ、偏析効果の制御が可能となる。
また、水平回転軸に接続されたモータにより水平回転軸回りに偏析分配器を上下方向に傾動することにより、原料の落とし口を自在に調整することができ、偏析効果の制御が可能となる。

本発明の原料偏析装置が適用された高炉炉頂バンカーの一実施形態を示す縦断面図である。 図１の偏析分配器の説明図である。 バンカー内における原料偏析効果の説明図であり、図３ａは、装入原料の落とし口を滑落抵抗の小さい鉛直面側に設定した説明図であり、図３ｂは、装入原料の落とし口を滑落抵抗の大きい斜面側に設定した説明図である。 従来の原料偏析装置の説明図である。

次に、本発明の高炉炉頂バンカー原料偏析装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態のセルフライニング構造が適用された高炉炉頂部の縦断面図である。高炉１の炉頂部上方には複数のバンカー２が設けられている。バンカー２は、夫々、高炉１内への装入原料３を貯留するものである。装入原料３には、コークスや鉄鉱石が挙げられる。バンカー２の上端部にはゲート１６が設けられており、このゲート１６を開くことで、図に太い矢印で示すように、装入原料３がバンカー２内に装入される。また、バンカー２の下端部にはゲート４が設けられており、このゲート４を開くことで、内部の装入原料３が高炉１内に落下する。ゲート４の下方で、高炉１の炉頂内部には分配シュート５が設けられており、この分配シュート５を旋回することで落下する装入原料３を高炉１の炉内に分配することができる。そして、本実施形態では、バンカー２の内部上方に、本実施形態の原料偏析装置が設けられている。本実施形態の原料偏析装置は、バンカー２の横断面中央部の鉛直軸２０回りに回転可能で且つ上方からの装入原料３を受ける上下方向下側面１２が当該装入原料３の安息角より大きい偏析分配器６をバンカー２内の上部に備えている。

図２は、本実施形態の原料偏析装置に用いられる偏析分配器６である。図２ａは、図１と同じく偏析分配器６の正面図であり、図２ｂは、図２ａのＺ矢視図であり、図２ｃは、図２ｂのＹ矢視図である。この偏析分配器６は、軸線１８が斜め下方向きの円錐台筒であり、図２ａに破線で示すバンカー２の内壁側を切除した形状となっている。また、この偏析分配器６の上下方向上側部は装入原料３との干渉を回避するために開口されている。また、図中の符号６ａは偏析分配器６の装入原料案内面である。この偏析分配器６を、バンカー２の内部上部で、ハンガー７に取付ける。バンカー２の上方から装入原料３が装入されると偏析分配器６の上下方向下側面１２の上に落下する。偏析分配器６の上下方向下側面１２は、装入原料３の安息角より大きな角度にしてあるため、偏析分配器６上に落下した装入原料３は、斜め下端部の落とし口１４からバンカー２内に落下する。なお、本実施形態の偏析分配器６は、図２ｃに示すような円弧断面形状としたが、これに限定されるものではなく、円形断面形状、楕円形断面形状、多角形断面形状であってもよい。

前記ハンガー７は、バンカー２の横断面中央部に設けられている鉛直回転軸２２に取付けられており、この鉛直回転軸２２にモータ８が接続されている。鉛直回転軸２２とモータ８は直結である必要はなく、例えば減速歯車機構を介装するなどしてもよい。その結果、ハンガー７に取付けられている偏析分配器６は、バンカー２の横断面中央部に設けられた鉛直回転軸２２回りに、図１の矢印ａ方向に回転し、これにより偏析分配器６とバンカー２の内壁とが干渉することなく、偏析分配器６の斜め下端部の装入原料３の落とし口１４の向きを変更調整することができる。また、本実施形態の偏析分配器６は、軸線１８が斜め下向きの円錐台筒で且つバンカー２の内壁側が切除された形状であるため、装入原料３が落下する偏析分配器６の斜め下端部の落とし口１４をバンカー２の内壁の直近に設定することができる。

また、偏析分配器６は、水平な回転軸を介してハンガー７に回転自在に取付けられており、この水平な回転軸にモータ９が接続されている。水平回転軸とモータ９は直結である必要はなく、例えば減速歯車機構を介装するなどしてもよい。その結果、ハンガー７に取付けられている偏析分配器６は水平回転軸の回りに、図の矢印ｂで示す上下方向に回転（傾動）可能であり、その結果、偏析分配器６の斜め下端部の装入原料３の落とし口１４の位置を変更調整することができる。

図３は、バンカー２内における原料偏析効果の説明図である。図のバンカー２では、効果を分かり易くするために、各図の右下側の斜面が、原料滑落の際、抵抗の大きい側を示し、各図の左側の鉛直面が、抵抗の小さい側を示している。図１の場合は、ゲート４に向けて連続する斜面は原料滑落の抵抗が小さく、一旦、屈曲する斜面は原料滑落の抵抗が大きい。

装入原料３を狭い落とし口１４から装入すると、装入原料３は山状に堆積しようとする。この山状堆積状態の斜面角度が安息角である。装入原料３に、種々の粒度が混在する場合、粒度の大きな装入原料３は、山状堆積状態の斜面に沿って転落し、粒度の小さな装入原料３は、山状堆積状態の頂部に留まる。これがパーコレーションと呼ばれる原料偏析効果である。パーコレーションは、山状堆積状態の斜面長さが長いほど、効果の大きなことが知られている。

図３ａは、装入原料３の落とし口１４を滑落抵抗の小さい鉛直面側に設定し、図３ｂは、装入原料３の落とし口１４を滑落抵抗の大きい斜面側に設定した場合を示している。図３ａの場合、粒度の大きな装入原料３は滑落抵抗の大きな斜面側に集積し、粒度の小さな装入原料３は滑落抵抗の小さな鉛直面側に集積する。この状態から、装入原料３の落下を開始すると、まず粒度の小さな装入原料３が最初に落下し、次いで粒度の中程度の装入原料３が落下し、最後に粒度の大きな装入原料３が落下する。一方、図３ｂの場合、粒度の大きな装入原料３は滑落抵抗の小さな鉛直面側に集積し、粒度の小さな装入原料３は滑落抵抗の大きな斜面側に集積する。この状態から、装入原料３の落下を開始すると、まず粒度の大きな装入原料３が最初に落下し、次いで粒度の中程度の装入原料３が落下し、最後に粒度の小さな装入原料３が落下する。

このような原料偏析効果並びに原料落下粒度効果を用いれば、高炉１内への装入原料３の粒度制御が可能となる。その場合、本実施形態の原料偏析装置では、偏析分配器６は、バンカー２の横断面中央部に設けられた鉛直回転軸２２回りに偏析分配器６が回転するので、偏析分配器６とバンカー２の内壁とが干渉することなく、偏析分配器６の斜め下端部の装入原料３の落とし口１４の向きを変更調整することができ、且つ軸線が斜め下向きの円錐台筒で且つバンカー２の内壁側が切除された形状の偏析分配器６を用いているため、装入原料３が落下する偏析分配器６の斜め下端部の落とし口１４をバンカー２の内壁の直近に設定することができ、その結果、装入原料３の山状堆積状態の斜面長さを最大にすることができ、原料偏析効果が大きい。

図４は、従来の高炉炉頂バンカーの原料偏析装置の一例を示す概略構成図である。従来の原料偏析装置は、例えばバンカー２の上方に、水平軸回りに回転可能な偏析板Ｂを設け、装入される原料を偏析板Ｂで受け、偏析板Ｂの傾斜方向に原料を滑落させて偏析効果を図る。しかしながら、水平軸回りに回転可能な偏析板Ｂは、バンカー２の内壁との干渉を回避するため、長さが規制される。偏析板Ｂの長さが短いと、原料の落とし口をバンカー２の内壁の直近に設定することができず、その結果、原料の山状堆積状態の斜面長さが短くなり、原料偏析効果が十分に得られないという問題が生じる。

このように本実施形態の高炉炉頂バンカーの原料偏析装置では、バンカー２の横断面中央部の鉛直軸２０周りに回転可能で且つ上方から装入される装入原料３を受ける上下方向下側面１２が当該装入原料３の安息角より大きい偏析分配器６を、当該バンカー２内の上部に設けたため、偏析分配器６の向きを変更する場合に当該偏析分配器６がバンカー２の内壁に干渉する恐れがなく、その結果、偏析分配器６の装入原料３の落とし口１４をバンカー２の内壁直近に近づけることができ、これにより原料偏析効果を高めることができる。

また、偏析分配器６を、軸線１８が斜め下向きの円錐台筒で且つバンカー２の内壁側部分を切除した形状としたため、装入原料３の落とし口１４を安定化することができると共に、バンカー２の内壁との干渉を確実に回避することができる。
また、偏析分配器６の軸線１８の傾斜角を変更可能としたことにより、装入原料３の落とし口１４を自在に調整することができ、偏析効果の制御が可能となる。

また、バンカー２の横断面中央部に設けられている鉛直回転軸２２に接続されたモータ８により偏析分配器６を鉛直回転軸２２回りに回転することにより、装入原料３の落とし口１４を自在に調整することができ、偏析効果の制御が可能となる。
また、水平回転軸に接続されたモータ９により水平回転軸回りに偏析分配器６を上下方向に傾動することにより、装入原料３の落とし口１４を自在に調整することができ、偏析効果の制御が可能となる。

１ 高炉
２ バンカー
３ 装入原料
４ ゲート
５ 分配シュート
６ 偏析分配器
６ａ 装入原料案内面
７ ハンガー
８、９ モータ
１２ 上下方向下側面
１４ 落とし口
１６ ゲート
１８ 軸線
２０ 鉛直軸
２２ 鉛直回転軸

Claims (5)

1. 高炉の炉頂に設けられたバンカーに原料を偏析して装入する偏析装置であって、前記バンカーの横断面中央部の鉛直軸回りに回転可能で且つ上方から装入される原料を受ける上下方向下側面が当該原料の安息角より大きい偏析分配器をバンカー内の上部に備えたことを特徴とする高炉炉頂バンカーの原料偏析装置。
2. 前記偏析分配器は、軸線が斜め下向きの円錐台筒で且つバンカーの内壁側部分を切除した形状であることを特徴とする請求項１に記載の高炉炉頂バンカーの原料偏析装置。
3. 前記偏析分配器の軸線の傾斜角を変更可能としたことを特徴とする請求項２に記載の高炉炉頂バンカーの原料偏析装置。
4. 前記偏析分配器は、バンカーの横断面中央部に設けられている鉛直回転軸に接続されたモータにより鉛直回転軸回りに回転することを特徴とする請求項１に記載の高炉炉頂バンカーの原料偏析装置。
5. 前記偏析分配器は、水平回転軸に接続されたモータにより水平回転軸回りに上下方向に傾動することを特徴とする請求項１に記載の高炉炉頂バンカーの原料偏析装置。

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