JP2014520964A - 高炉用装入装置 - Google Patents

Abstract

高炉用の装入装置であって主ケーシングと、ケーシング内にクリーンガスを装入するための少なくとも１個のノズルを具備する。
本発明においては、コントローラーが装入状態情報に基づいて主ケーシング内におけるクリーンガスの供給量（流量率）又は圧力を適合して設定されている、ことが重要である。
【選択図】 図１

Description

本発明は高炉用装入装置、特に炉内で装入原料を分配するための装置、に関する。より詳細には、本発明は装入原料を周方向および半径方向に分配するシュートに配設される形式の装置に関する。

周知のとおり、従来から溶鉱炉への装入は炉頂装入装置により行われ、かかる炉頂装入装置は炉頂に原料を貯留するとともにこれらの原料を炉内に分配する。原料は保管庫で計量され、バッチ方式で（鉱石運搬車又はベルトコンベアを介して）炉頂装入装置に運ばれ、そして中間ホッパーで保管される。

炉内に装入物（原料）を分配するために、炉頂装入装置は、炉喉部であって中間ホッパーの下方に位置する回転式装入装置を具備するのが好ましい。回転式分配装置は静的ハウジングと、装入分配器を伴う支持ローターを具備し、かかる支持ローターは静的ハウジング内で炉軸周りに回転できるように支持されている。支持ローターと静的ハウジングは回転装入装置の主ケーシングを形成し、かかる主ケーシングの中に、支持ローターを駆動するとともに装入分配器を旋回せしめる機構が配置されている。

かかる回転式分配装置は例えば米国特許第３６９３８１２号に記載されている。

また従来技術として、静的ハウジングと支持ローターが閉鎖ケーシングを形成するために協働し、支持ローターの回転式マウントと、動的部（支持ローター）と静的部（ハウジング）との間の遊びが環状間隙を必要とし、かかる環状間隙を炉ガスが通過して主ケーシングに進入する、ことが知られている。

回転式分配装置の主ケーシング内に、ダストを含んでいて比較的重い炉ガスの進入を防ぐために、ケーシングを窒素で充満させることが知られている。良好な結果をもたらすべく、主ケーシングの窒素フローの圧力レベルは反応炉内の圧力より高く維持しておくべきである。

例えば米国特許第６５４０９５８号は回転式分配装置の主ケーシング内で窒素を若干過剰の圧力で使用することが開示されているとともに、これが自動的に実行されることが提案されている。当業者には明らかであるとおり、ケーシング内での窒素圧の自動制御は炉喉部に組み込まれた圧力センサによってクローズドループ方式で実行される。

英国特許第１５２６４７８号は回転式装入装置を備えた溶鉱炉を開示している。かかる回転式装入装置内で洗浄及び冷却された喉部ガスは分配シュートの駆動機構を冷却すべく導入され、ダストの進入を防ぐためにプラスの圧力差を設けている。炉頂ガスの調整は、“ミニベンチュリ”と、主コンプレッサと補助コンプレッサを特徴とする加圧ステージを具備するシステム内で行われる。ガスの圧力と浄化の程度が一定になるような所定の位置にミニベンチュリが自動的にセットされるように、かかるシステムはセットされる。

発明の目的

本発明の目的は、装入装置の主ケーシング内でガス圧を調整する新たな方法を提供することである。

本発明者等は、分配装置の主ケーシング内にダストを含んだ炉ガスが進入することを防ぐことができるガス流量率は、原料が炉内に案内されていないときよりも装入状態の間の方が大きい、ということを見出した。本発明者等はさらに、装入装置の主ケーシング内への適当なガス流量率は、装入装置を通過して炉内に装入される原料の種類に依存する、ということも見出した。

即ち、本発明によれば、高炉用の装入装置は、
例えば装入装置の分配シュートの駆動機構を内部に適合するために備えられており、供給路を囲繞する主ケーシングと、
前記供給路を通過してその中に落下する装入原料を分配するための移動自在な分配シュートであって、好ましくは旋回自在及び／又は回転自在である分配シュートと、
クリーンガス（例えば洗浄された溶鉱炉ガス）、好ましくは不活性ガス、より好ましくは窒素（Ｎ_２）、を該ケーシング内に案内する少なくとも１個のノズルと、を具備する。ここで、”クリーンガス“は原則的にダスト粒子のないガス、すなわちダストを２０ｍｇ／Ｎｍ^３未満、好ましくは１０ｍｇ／Ｎｍ^３未満であるガスのことを言う（標準状態：０％湿度、１０２３２５ｂａｒ、０℃で１Ｎｍ^３＝１ｍ^３）。

本発明においては、コントローラーが装入状態情報に基づいて該主ケーシング内におけるクリーンガスの供給量（流量率）又は圧力を適合して設定されている、ことが重要である。

該装入装置は任意の形式であってよい。例えば、欧州特許第１６６２００９号に記載されているようなジンバルで支持された分配シュートを有していてもよい。しかしながら、本発明のより好適な実施形態によれば、前記装入装置が、
該高炉の該喉部に取り付けるための静的ハウジングであって、該静的ハウジングが入口部分と出口部分とを有する供給路を有し、装入原料が該高炉に向かって該入り口部分と該出口部分を通って流れる、静的ハウジングと、
装入分配器を伴い、軸周りに回転自在に前記静的ハウジングに支持される支持ローターと、を具備することを特徴とする装入装置であって、
前記支持ローターと前記静的ハウジングが前記回転式装入装置の前記主ケーシングを形成するために協働し、かかる回転式分配装置の中に前記分配器を回転および旋回せしめるのを補助するための機構が配置されていてもよい。

本システムはクリーンガスのレベルをセットした装入状態を反映した情報を考慮し、炉ガスの恒久的圧力計測を必要としない。上述したとおり、本発明では、該炉が装入されているかいないかに依存するとともに該炉内に装入された原料の種類に依存して、異なったクリーンガス流量率で動作する。特に、比較的低いクリーンガス流量率は、原料が装入されていない時に主ケーシング内に入口から埃っぽい炉ガスが進入することを防ぐために必要となる。逆に言えば、クリーンガスの供給量／圧力は原料が該炉内に装入される際に増加される。

従って“装入状態情報”は該装置、該炉の夫々の装入状態を反映しているあらゆる情報を含むものとして理解される。すなわち、装入状態情報は、装入装置は現在該炉への装入を行っている、又は装入原料が現在該装入装置を通過して流れている、或いは現在装入を行っていない、ことを示す。

装入状態情報は装入原料の種類を識別する情報を優先的に含んでもよく、かかる情報はクリーンガスの供給量又は圧力の所望レベルをセットするための更なるパラメータとして使用される。

特に、本発明を実施することは、夫々の装入状態に適したクリーンガスの供給量又は圧力のレベルについて測定することを含む。クリーンガスの供給量／圧力と作動状態との関係を示すマップは該コントローラー内に保存される。

当業者には理解されるとおり、該装入状態情報は該高炉の該装入プログラムから読み出すことができる。従来より、かかる装入プログラムは該高炉のバッチ式装入手順、とりわけ原料の種類と量、該高炉内への供給量のオーダーを定義する。従って該コントローラーは、現在の装入状態を反映した装入情報と関連した該装入プログラムコントローラーから受け取るように設定されるのが好ましい。

それ故に、本発明は該分配装置の該主ケーシング内に該クリーンガス特に窒素を供給するオープンループ制御を提供する。提案された制御スキームは装入プログラム情報に基づいて該主ケーシング内に適合した該クリーンガス流量率を優先的に含み、溶鉱炉の制御システム内で容易に可能である。

圧力センサを伴うクローズドループ制御と比較して、本発明は該主ケーシング内の該クリーンガス圧をより単純かつ安定的方法で制御することを提案している。測定したうえで、基本的に該溶鉱炉制御システム内で容易に読み出し可能な情報で作動される。本発明では、該炉内で使用される厳しい環境によって信頼性が疑わしい高精度の差圧センサ（装入システム主ケーシング圧／溶鉱炉圧）を必要としない。

単一の窒素流量率が該炉の作動と関係なくセットされている基本的な窒素充填と比較して、かなりの量の窒素を節約することができる。

本発明は添付した図面を参照して例として詳述される。
高炉用の回転式分配装置の主垂直透視断面図。

図１は溶鉱炉内、特に溶鉱炉のストックライン（図示せず）上、にバルク装入物（“原料”）を分配するための回転式分配装置１０の主要構成要素を示している。従来技術として知られているように、装置１０は炉頂装入装置の一部として設計されている。

一般的には、分配装置１０は反応炉の頂面開口を閉じるため、例えば炉喉部に配置されている。分配装置１０は、例えば、ＷＯ２００７／０８２６３３で開示されているような形態に従った１個又は複数個の中間貯蔵ホッパー（図示せず）から装入原料を供給されている。

分配装置１０は静的ハウジング１２を有する。ハウジング１２はその下部にリング形状の環状マウントフランジ１１を有し、その外周縁がケーシング１２によって例えば炉の喉部開口の縁（図示せず）に漏れ止め形式で固定される。ケーシング１２の内部には、番号１４で示される支持ローターが大口径環状ころ軸受１６（例えば旋回軸受）によって静的ハウジング１２に支持されている。従って、ローター１４は例えば溶鉱炉軸に対応した実質的垂直な回転軸Ａ周りに回転することができる。図より明らかであるとおり、分配シュート１８は軸Ａ周りにともに回転するように支持ローター１４に取り付けられている。シュート１８は支持ローター１４に支持された一対の横方向支持アーム２０を含み、一対の横方向支持アーム２０がシュート１８を水平軸周りに傾斜せしめる。従ってシュート１８は軸Ｂの周りに回転でき、軸Ａの周りに旋回できる。

本実施例においては、ローター１４が装置１０の中央供給路１９を規定し、装入原料はかかる中央供給路１９を通過して上部貯蔵ホッパーから分配シュート１８へ流れる。他の変形例においては、狭小供給路を規定する供給口がローター１４の内部に位置していてもよい。

理解されるとおり、支持ローター１４および静的ハウジング１２は回転式装入装置の主ケーシング２２を形成するために協働し、実質的に閉鎖した円環チャンバーを規定する。従って主ケーシング２２は供給路１９を囲繞する。

従来から、軸Ａの周りにローター１４が回転するとともに水平軸の周りにシュートが傾斜すること要求される機構の一部（図示せず）が主ケーシング２２内に位置されている。シュート１８を回転および傾斜せしめる機構の形態は周知技術であって本発明に直接関係しない。そのため、本明細書ではかかる機構についての詳細は省略する。かかる機構については、例えば米国特許出願第２００３／０１８０１２９号により詳細に記載されている。従来主ケーシング２２内に組み込まれていたのは、特に必要ではないが損傷を避けるとともにローター１４及びシュート１８を作動させるのに必要な機械要素を保護するための冷却装置である。

ローター１４は筒状支持体２４を具備し、かかる筒状支持体２４は回転軸Ａと同軸に位置するとともにシュート１８を運ぶ、ということに注目すべきである。筒状体２４はころ軸受１６の案内溝１６_１が固定されている静的ハウジング１２の入口部分２６（供給路１９の入り口でもある）からハウジング１２の下端における出口部分２８（供給路１９の出口でもある）まで下方に垂直に延びる。しかるに、ころ軸受１８の内側案内溝１６_２は本体２４の上端縁に固定される。本実施例にあっては、ローター本体２４は、炉に向かって広がるとともに主ケーシング２２の内部と炉の内部との間に仕切りを形成する円環水平フランジ３０で終端する段付き形状を有する。

支持ローター１４のフランジ３０は水平に嵌合する静的ハウジング１２の周辺フランジ３２と近接するまで横（半径）方向に延出する。ローターフランジ３０とハウジングフランジ３２各々の寸法は、ローター１４の回転を許容する遊びを形成する円環間隙３４が可能な限り小さくなるように設計されている。

この遊びにより、−矢印３６で示す如く−炉ガスが主ケーシング２２に進入し、相当量のダストと粒子がその中に堆積するとともにその中に組み込まれたギアと他の機構の作動を妨げる。主ケーシング２２内へ炉ガスが流れるための他の重要な領域は軸受１６のレベルである。主ケーシング２２内への炉ガスの進入を最小にするため、クリーンガス好ましくは窒素が主ケーシング内に例えば１個又は複数個のノズル３８を介して案内され、クリーンガスのガス圧が炉内のガス圧よりもわずかに高い状態を維持する。

本発明にかかる装置においては、主ケーシング２２内のクリーンガス流量率は装置１０または炉の装入状況を反映する情報に基づいたコントローラー４０によって制御されることが重要である。

上述したとおり、本発明者は、炉に装入されているか否かに依存するとともに炉内に装入された原料の種類に依存して、異なったクリーンガス流量率で作動することを見い出した。特に、比較的低いクリーンガス流量率は、原料が装入されていない時に主ケーシング２２内に炉ガスが進入することを妨げるために要求される。逆に言えば、クリーンガス流量率は原料が炉内に案内される際に増加される。

装入状況は溶鉱炉制御システム内で従来から使用される装入プログラムから容易に引き出される。従ってコントローラー４０は溶鉱炉制御システムに接続されているとともに、そこに組み込まれているのが好ましい。

製鉄材料を装入する際に炉ガスの進入を防ぐために必要であるクリーンガス流量率はコークスを装入する際に必要とされるクリーンガス流量率よりも大きい。クリーンガス流量率が最も低いのは、装入装置１０が停止しているとき及び装入原料が装入されていないときである。

理論によって拘束されるのを意図するわけではないが、異なる装入原料間での圧力変動の振幅はそれらの密度と空隙指数に依存すると信じられている。原料の体積を小さくすればするほど（バルク材の粒子間の最小限の空隙）、ガス流れの置換は大きくなるとともに回転式分配装置１０の付近でのガス炉圧が高くなる。

実際のところ、主ケーシング２２内への炉ガスの進入を防ぐ適当なクリーンガス流量率は測定によって決定される。

例えば表１に示すような、クリーンガス圧又は流量率対装入状況のマップがコントローラーに保存され、かようなマップが装入状況を関数としてクリーンガスの供給量を適合する。上述した説明：Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３により理解される。

本発明は静的ハウジングと内部ローターの特定の態様に関して記載したが、提案したクリーンガスの調整が回転式分配装置およびメインケーシングの変更したデザインで実施されてもよいことは明らかである。

Claims (15)

1. 高炉用の装入装置であって、
   供給路（１９）を囲繞する主ケーシング（２２）と、
   前記供給路（１９）を通過してその中に落下する装入原料を分配するための移動自在な分配シュート（１８）と、
   主ケーシング（２２）にクリーンガスを供給する少なくとも１個のノズル（３８）と、
   を具備する装入装置であって、
   装入状態情報によって前記主ケーシング（２２）内のクリーンガスの供給量又は圧力を適合するように調整するコントローラー（４０）、
   を具備することを特徴とする装入装置。
2. 前記装入状態情報は、装入原料が該炉内に現在装入されているか否かを示す、請求項１の装入装置。
3. 前記装入状態情報が装入原料の種類を示す、請求項１又は２の装入装置。
4. 前記装入状態情報は溶鉱炉装入プログラムから決定される、請求項１乃至３のいずれかの装入装置。
5. 前記コントローラー（４０）は、高炉装入プログラムの夫々の段階用の予め決められたクリーンガスの圧力又は流量レベルを指示するマップを有する、請求項１乃至４のいずれかの装入装置。
6. 溶鉱炉装入プログラムの夫々の段階用に所定の圧力又はフローレベルが、装入装置（１０）付近において前記主ケーシング内のクリーンガス圧が炉ガス圧よりも高い状態を維持するように調整されている、請求項５の装入装置。
7. 原料が前記高炉に装入されていない場合、前記コントローラー（４０）は所定の圧力又はフローレベル、又は装入段階中に使用される圧力又はフローレベルよりも低く、作動する、請求項１乃至６のいずれかの装入装置。
8. 前記クリーンガスは窒素である、請求項１乃至７のいずれかの装入装置。
9. 請求項１乃至８のいずれかの装入装置であって、前記装入装置は回転装入装置であって、
   該高炉の該喉部に取り付けるための静的ハウジング（１２）と、
   装入分配器（１８）を伴い、軸周りに回転自在に前記静的ハウジング（１２）に支持される支持ローター（１４）と、
   を具備し、
   前記支持ローター（１４）と前記静的ハウジング（１２）が前記回転式装入装置の前記主ケーシング（２２）を形成するために協働する、
   ことを特徴とする装入装置。
10. 請求項１乃至９のいずれかの装入装置を具備する高炉、特に溶鉱炉用の炉頂装入装置。
11. 主ケーシング（２２）を具備する高炉の装入装置を作動する方法であって、クリーンガスが主ケーシング内に炉ガスが進入するのを防ぐために前記主ケーシングに供給される方法において、
    クリーンガスの供給量又は圧力は装入状態情報に基づいて適合される、
    ことを特徴とする方法。
12. 前記装入状態情報は溶鉱炉装入プログラムから決定される、請求項１１の方法。
13. 前記装入装置は静的ハウジング（１２）と、装入分配器（１８）を備えた支持ローター（１４）を有し、前記支持ローターは軸周りに回転自在に前記支持ハウジング（１２）に支持され、前記支持ローター（１４）と前記静的ハウジング（１２）は前記装入装置の前記主ケーシング（２２）を形成するために協働する、請求項１１又は１２の方法。
14. 高炉の装入装置に用いるコントローラーであって、前記コントローラーは装入状態情報を受けるように構成され、前期コントローラーは前記装入状態情報に応じてクリーンガス圧の制御信号を生成する。
15. 請求項１１乃至１４のいずれかの方法を実行するように適合されたコンピュータープログラム手段を含むコンピュータープログラム。

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