JP2020063502A - 炉頂装置 - Google Patents

Abstract

【課題】原料の粒度分布を細やかに制御することが可能な炉頂装置を提供する。【解決手段】炉頂装置は、鉛直下方に向かうにしたがって水平方向の断面積が漸減する円錐部２１ｃが設けられた本体２１ａを有し、本体のうち円錐部の底部に排出口２１ｄが形成されたホッパ２１と、ホッパ内に並列して設けられ、互いに相対移動可能な第１可動板１００Ａおよび第２可動板１００Ｂと、を備える。【選択図】図３

Description

本開示は、炉頂装置に関する。

高炉に設けられる炉頂装置として、例えば、特許文献１、２に示される炉頂装置が知られている。これらの炉頂装置においては、原料の落下方向を変更するための偏析制御板が設けられている。偏析制御板は、傾斜角度が調整可能である。偏析制御板の傾斜角度を調整することで、ホッパ内に貯留される原料の粒の大きさ（粒度）の分布、すなわち、排出口から排出される粒度の推移を制御することができる。

特開２０１３−９５９７０号公報 特開２０１４−２０１７４７号公報

高炉に装入される原料の粒度分布を、高炉の運転状況等に応じて、より細やかに制御することができる炉頂装置の開発が望まれている。

本開示は、原料の粒度分布を細やかに制御することが可能な炉頂装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る炉頂装置は、鉛直下方に向かうにしたがって水平方向の断面積が漸減する円錐部が設けられた本体を有し、本体のうち円錐部の底部に排出口が形成されたホッパと、ホッパ内に並列して設けられ、互いに相対移動可能な一対の可動板と、を備える。

また、排出口の中心は、本体の中心軸からずれて位置してもよい。

また、可動板は、回転軸周りに回転可能であり、一対の可動板それぞれの回転軸は、同軸上もしくは互いに平行に位置してもよい。

また、回転軸は水平方向に延在してもよい。

また、可動板は、鉛直上方に臨む受け面と、受け面の面方向に延在し、受け面を挟んで回転軸方向の一方側および他方側にそれぞれ位置する内側面および外側面と、を備え、一対の可動板は、互いの内側面の少なくとも一部を回転軸方向に対向させて配されてもよい。

また、一対の可動板は、受け面同士が回転軸方向に向かい合う方向に、受け面の面方向を交差させて配されてもよい。

また、一対の可動板は、互いの内側面の一端および他端の双方が、回転軸方向に対向した並列位置と、一方の可動板の一端が他方の可動板の一端よりも鉛直上方に位置し、一方の可動板の他端が他方の可動板の他端よりも鉛直下方に位置する交差位置とに変移可能であってもよい。

本開示によれば、原料の粒度分布を細やかに制御することができる。

竪型炉システムの概略を説明する説明図である。 竪型炉システムを上方から見た平面図である。 図３Ａは、ホッパの透視側面図であり、図３Ｂは、ホッパの透視正面図である。 図４Ａは、図３ＡのＩＶ−Ａ矢視図であり、図４Ｂは、図３ＡのＩＶ−Ｂ矢視図である。 第１可動板および第２可動板の第１の位置における作用を説明する図である。 図６Ａは、第２の位置におけるホッパの透視側面図であり、図６Ｂは、第２の位置におけるホッパの透視正面図である。 第１可動板および第２可動板の第２の位置における作用を説明する図である。 図８Ａは、第３の位置におけるホッパの透視側面図であり、図８Ｂは、第３の位置におけるホッパの透視正面図である。 第３の位置における第１可動板および第２可動板の斜視図である。 図１０Ａは、第１可動板および第２可動板の第３の位置における作用を説明するホッパの透視側面図であり、図１０Ｂは、第１可動板および第２可動板の第３の位置における作用を説明するホッパの透視正面図である。 図１１Ａは、第１変形例の可動板を説明する図であり、図１１Ｂは、第２変形例の可動板を説明する図であり、図１１Ｃは、第３変形例の可動板を説明する図である。

以下に添付図面を参照しながら、本開示の一実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、竪型炉システム１の概略を説明する説明図であり、図２は、竪型炉システム１を上方から見た平面図である。なお、図１では、原料の装入方向を二点鎖線の矢印で示している。竪型炉システム１は、竪型炉１０および炉頂装置２０を備える。竪型炉１０は、例えば、鉄鉱石およびコークスなどの原料Ｍから鉄を生成する高炉である。なお、竪型炉１０は、高炉に限らない。竪型炉１０は、概ね円筒状に形成されている。

炉頂装置２０は、竪型炉１０に原料Ｍを装入する装置である。炉頂装置２０は、ホッパ２１、旋回シュート駆動装置２２、旋回シュート２３、切替シュート２４、コンベアヘッドプーリ２５、コンベア２６、を含んで構成される。炉頂装置２０は、竪型炉１０の上方に設けられる複数（ここでは３個）のホッパ２１を備える。

ホッパ２１は、概ね円筒状に形成されている。各ホッパ２１は、竪型炉１０の炉心に対して偏心して配置される。各ホッパ２１は、竪型炉１０の周方向に等間隔（図１および図２では、１２０度間隔）で並べられる。なお、ホッパ２１の数は、３個に限らず、例えば、２個であってもよい。その場合、２個のホッパ２１は、竪型炉１０の周方向に１８０度間隔で並べられる。

各ホッパ２１の下部は、旋回シュート駆動装置２２に接続されている。旋回シュート駆動装置２２は、竪型炉１０の上部に配置されている。旋回シュート駆動装置２２の下部には、旋回シュート２３が設けられている。旋回シュート２３は、竪型炉１０内に位置する。旋回シュート２３は、旋回シュート駆動装置２２によって、炉心に沿った回転軸を中心として回転する。また、旋回シュート２３は、炉心側を支点として傾動可能となっている。旋回シュート２３は、炉心側に対して炉壁側が下方に位置するように傾斜している。

ホッパ２１の上方には、切替シュート２４が配置される。切替シュート２４は、概ね炉心の延長線上に配置される。切替シュート２４は、屈曲した筒状に形成されている。切替シュート２４は、炉心の延長線に沿った回転軸周りに回転可能となっている。なお、切替シュート２４は、回転型に限らず、所謂、ダンパ型や揺動型であってもよい。切替シュート２４の上方には、コンベアヘッドプーリ２５が配置されている。コンベアヘッドプーリ２５には、コンベア２６が連結されている。コンベア２６は、切替シュート２４から離隔するように延在している。

コンベア２６は、竪型炉１０へ装入する原料Ｍをコンベアヘッドプーリ２５へ運搬する。コンベアヘッドプーリ２５は、原料Ｍを切替シュート２４へ投入する。切替シュート２４は、投入された原料Ｍを、複数（図１および図２では、３個）のホッパ２１のうちのいずれかのホッパ２１に振り分ける。

ホッパ２１は、切替シュート２４を介して装入された原料Ｍを一時的に貯留する。ホッパ２１は、貯留している原料Ｍを所定のタイミングで旋回シュート駆動装置２２を介して旋回シュート２３に排出する。旋回シュート２３は、供給された原料Ｍを、回転および傾動しつつ竪型炉１０内に装入する。竪型炉１０は、装入された原料Ｍを還元して鉄を生成する。

また、詳しくは後述するが、炉頂装置２０は、ホッパ２１内に配される可動板１００を備える。可動板１００は、平板形状に形成されており、ホッパ２１に装入される原料Ｍの落下経路の途中に設けられる。可動板１００は、傾斜方向および傾斜角度が変更可能である。可動板１００の姿勢を変更することで、原料Ｍの落下位置の調整が可能となる。

図３Ａは、ホッパ２１の透視側面図であり、図３Ｂは、ホッパ２１の透視正面図である。上記したように、本実施形態では、炉頂装置２０が３つのホッパ２１を備えている。３つのホッパ２１は、いずれも同一の構成であるため、ここでは、１つのホッパ２１について説明する。

また、本実施形態では、竪型炉１０の径方向外側から竪型炉１０の中心軸に向かう方向を炉心方向と呼ぶ。また、竪型炉１０の中心軸から竪型炉１０の径方向外側に向かう方向を炉外方向と呼ぶ。そして、本実施形態では、図３Ａに示すように、炉外方向および炉心方向に直交する水平方向から見えるホッパ２１の面を側面とする。また、図３Ｂに示すように、炉心側から炉外方向（水平方向）に見えるホッパ２１の面を正面とする。

ホッパ２１は、中空の本体２１ａを備える。本体２１ａは、円筒部２１ｂ、円錐部２１ｃ、排出口２１ｄ、上方円錐部２１ｅ、投入口２１ｆを含んで構成される。円筒部２１ｂは、本体２１ａのうち、円筒状に形成された部位である。円錐部２１ｃは、円筒部２１ｂの下方に設けられ、円筒部２１ｂに連続している。円錐部２１ｃの底部には、ホッパ２１内の原料Ｍを排出する排出口２１ｄが形成されている。円錐部２１ｃは、円筒部２１ｂから排出口２１ｄに（鉛直下方に）向かうにしたがって、水平方向の断面積が漸減する。

排出口２１ｄは、図３Ａに示すように、本体２１ａの中心軸に対して、炉心方向に偏心した位置に設けられている。すなわち、排出口２１ｄの中心は、鉛直方向に延在する本体２１ａの中心軸からずれて位置している。ここでは、本体２１ａの中心軸は、円筒部２１ｂの中心軸である。円錐部２１ｃの内壁面は、炉外方向から炉心方向に進むにしたがって、水平面に対する傾きが大きく（急に）なっている。つまり、円錐部２１ｃの内壁面は、炉心方向から炉外方向に進むにしたがって、水平面に対する傾きが徐々に小さく（緩やかに）なっている。

上方円錐部２１ｅは、円筒部２１ｂの上方に設けられ、円筒部２１ｂに連続している。上方円錐部２１ｅの上部には、切替シュート２４から装入される原料Ｍをホッパ２１内に導く投入口２１ｆが形成されている。上方円錐部２１ｅは、円筒部２１ｂから投入口２１ｆに（鉛直上方に）向かうにしたがって、水平方向の断面積が漸減する。上方円錐部２１ｅの内壁面は、炉外方向から炉心方向に進むにしたがって、水平面に対する傾きが大きく（急に）なっている。

投入口２１ｆは、図３Ａに示すように、本体２１ａの中心軸に対して、炉心方向に偏心した位置に設けられている。すなわち、投入口２１ｆの中心は、鉛直方向に延在する本体２１ａの中心軸からずれて位置している。また、投入口２１ｆの開口は、水平方向に対して傾斜している。つまり、投入口２１ｆの中心軸は、鉛直方向に対して傾きを有している。投入口２１ｆは、その中心軸が、鉛直方向の下方に向かうにしたがって、本体２１ａの中心軸に近接する向きに傾いている。

図３Ａに示すように、ホッパ２１内には、投入口２１ｆを開閉する開閉弁２７が設けられている。開閉弁２７は、アーム２８に保持されている。なお、図３Ｂにおいては、開閉弁２７およびアーム２８を省略している。アーム２８は、本体２１ａに支持される基端側と、開閉弁２７が設けられた先端側とが、支点２８ａを中心に揺動可能に設けられている。アーム２８の先端側は、不図示のアクチュエータの駆動により、図３Ａに破線で示すように、支点２８ａを回転軸として揺動する。また、アーム２８の基端側は、不図示のアクチュエータの駆動により、図３Ａに破線で示す軸周りに回転する。

投入口２１ｆからホッパ２１内に原料Ｍを装入する際、開閉弁２７は、投入口２１ｆからホッパ２１内に離隔し、かつ、投入口２１ｆと対向しない位置に退避される。これにより、投入口２１ｆからホッパ２１内に投入される原料Ｍが、開閉弁２７に衝突して飛散してしまうことがない。したがって、投入口２１ｆが開放された状態では、原料Ｍが、図３Ａ中、二点鎖線の矢印で示すように、投入口２１ｆから、ホッパ２１の中心側に向かって落下する。この原料Ｍの落下経路中に、可動板１００が設けられている。

なお、ここでは、開閉弁２７が２段階の動作で投入口２１ｆから退避する場合について説明した。しかしながら、開閉弁２７は、例えば、支点２８ａを回転軸として揺動するのみであってもよい。

本実施形態では、ホッパ２１内に一対の可動板１００が設けられている。ここでは、理解を容易とするため、一方の可動板１００を第１可動板１００Ａとし、他方の可動板１００を第２可動板１００Ｂとする。第１可動板１００Ａおよび第２可動板１００Ｂは、同一の部材で構成されている。

第１可動板１００Ａおよび第２可動板１００Ｂは、ホッパ２１内に並列して設けられる。具体的には、第１可動板１００Ａおよび第２可動板１００Ｂは、ホッパ２１内において、水平方向に並んで配置される。このとき、図３Ｂに示すように、第１可動板１００Ａおよび第２可動板１００Ｂは、炉心方向および炉外方向と直交する水平方向に並置されている。また、並列して配置される第１可動板１００Ａおよび第２可動板１００Ｂの間に、投入口２１ｆの中心軸の延長線が位置している。

図４Ａは、図３ＡのＩＶ−Ａ矢視図であり、図４Ｂは、図３ＡのＩＶ−Ｂ矢視図である。第１可動板１００Ａおよび第２可動板１００Ｂは、それぞれ平板形状の板本体１０１を備える。板本体１０１は、鉛直上方に臨む受け面１０１ａと、受け面１０１ａの反対側の面であり、鉛直下方に臨む裏面１０１ｂと、を備える。

受け面１０１ａおよび裏面１０１ｂは、略長方形状であり、図４Ａにおける上下方向が長手方向となる。受け面１０１ａは、原料Ｍが残留しないように平面状に形成されている。一方、裏面１０１ｂには、図３Ｂに示すように、板本体１０１の強度を向上させるべく、複数のリブが柱状に形成されている。

また、図４Ａに示すように、板本体１０１の長手方向の一端側には一端面１０１ｃが設けられ、板本体１０１の長手方向の他端側には他端面１０１ｄが設けられている。一端面１０１ｃおよび他端面１０１ｄは、それぞれ受け面１０１ａおよび裏面１０１ｂの一端側および他端側の縁から略直角に屈曲しており、受け面１０１ａと裏面１０１ｂとに連続している。

また、受け面１０１ａと裏面１０１ｂとの間には、受け面１０１ａの面方向に延在する内側面１０１ｅおよび外側面１０１ｆが設けられている。内側面１０１ｅおよび外側面１０１ｆは、受け面１０１ａおよび裏面１０１ｂの側縁から略直角に屈曲しており、内側面１０１ｅおよび外側面１０１ｆに連続している。ここでは、内側面１０１ｅおよび外側面１０１ｆを結ぶ方向を幅方向とし、受け面１０１ａと裏面１０１ｂとを結ぶ方向を厚み方向とする。板本体１０１は、幅方向の長さが長手方向の長さよりも小さく、また、厚み方向の長さが幅方向の長さよりも小さい。

ここで、第１可動板１００Ａおよび第２可動板１００Ｂは、ホッパ２１内において、互いに相対移動可能に保持されている。具体的には、図３Ｂに示すように、第１可動板１００Ａおよび第２可動板１００Ｂの板本体１０１それぞれには、裏面１０１ｂに回転軸１０２の一端が固定されている。回転軸１０２は、炉心方向および炉外方向と直交する水平方向、すなわち、第１可動板１００Ａおよび第２可動板１００Ｂの並列方向に沿って配されている。このとき、第１可動板１００Ａおよび第２可動板１００Ｂそれぞれの回転軸１０２は、同軸上に位置している。

回転軸１０２の他端は、ホッパ２１の外方まで延在している。ホッパ２１の外壁面には、モータ等のアクチュエータ１０３が取り付けられており、アクチュエータ１０３に回転軸１０２の他端が接続されている。

ホッパ２１内には、架橋１０４が設けられている。架橋１０４は、第１可動板１００Ａおよび第２可動板１００Ｂよりも鉛直上方であって、回転軸１０２の直上に設けられている。また、架橋１０４は、回転軸１０２と平行な方向に延在している。架橋１０４には、鉛直下方に延在する一対の支持柱１０５が設けられている。支持柱１０５には、軸受１０６が設けられており、この軸受１０６によって回転軸１０２が回転自在に支持されている。

回転軸１０２は、アクチュエータ１０３の駆動により回転する。回転軸１０２の回転により、第１可動板１００Ａおよび第２可動板１００Ｂが、回転軸１０２回りに回転する。このとき、一対のアクチュエータ１０３は独立して制御される。したがって、第１可動板１００Ａおよび第２可動板１００Ｂは、同一方向に同時に移動することも可能であれば、相対移動（相対回転）することも可能である。

なお、図４Ａに示すように、本実施形態では、回転軸１０２が、板本体１０１の長手方向の中央よりも一端面１０１ｃ側に取り付けられている。ただし、回転軸１０２が取り付けられる位置はこれに限らない。例えば、板本体１０１の長手方向の中央に回転軸１０２が取り付けられてもよいし、長手方向の中央よりも他端面１０１ｄ側に回転軸１０２が取り付けられてもよい。

また、ここでは、一対の回転軸１０２が同軸上に位置しているが、例えば、第１可動板１００Ａに設けられる回転軸１０２と、第２可動板１００Ｂに設けられる回転軸１０２とが、その中心軸をずらして互いに平行に位置してもよい。この場合、第１可動板１００Ａの回転中心と、第２可動板１００Ｂの回転中心とが互いに異なることとなる。さらには、第１可動板１００Ａおよび第２可動板１００Ｂが移動する際に互いに干渉しなければ、一対の回転軸１０２は、互いに平行ではなく、中心軸が交差する位置関係であってもよい。

また、図４Ｂに示すように、第１可動板１００Ａおよび第２可動板１００Ｂは、受け面１０１ａを挟んで、板本体１０１の回転軸方向、すなわち、回転軸１０２の軸方向の一方側および他方側に、それぞれ内側面１０１ｅおよび外側面１０１ｆを備えている。そして、第１可動板１００Ａおよび第２可動板１００Ｂは、互いの内側面１０１ｅを回転軸１０２の軸方向に対向させて配されている。このとき、第１可動板１００Ａの内側面１０１ｅと、第２可動板１００Ｂの内側面１０１ｅとの間には、僅かな間隙が維持されている。すなわち、第１可動板１００Ａと第２可動板１００Ｂとは、互いの内側面１０１ｅ同士を、非接触な状態を維持して、回転軸１０２の軸方向に対向させている。

また、第１可動板１００Ａおよび第２可動板１００Ｂは、受け面１０１ａ同士が、回転軸１０２の軸方向に向かい合う方向に、受け面１０１ａの面方向を交差させて配される。つまり、内側面１０１ｅ同士の離隔距離は、受け面１０１ａ側が小さく、裏面１０１ｂ側が大きくなるように、受け面１０１ａの傾斜角度を互いに異ならせている。

次に、上記の炉頂装置２０の作用について説明する。本実施形態では、第１可動板１００Ａおよび第２可動板１００Ｂの位置を変移させることで、ホッパ２１内に貯留される原料Ｍの粒度分布を制御する。ここでは、第１可動板１００Ａおよび第２可動板１００Ｂが、第１の位置、第２の位置および第３の位置のいずれかに保持される。

図５は、第１可動板１００Ａおよび第２可動板１００Ｂの第１の位置における作用を説明する図である。第１可動板１００Ａおよび第２可動板１００Ｂの第１の位置は、図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ、図４Ｂと等しい。したがって、図５では、第２可動板１００Ｂが示されていないが、第１可動板１００Ａおよび第２可動板１００Ｂは、互いの内側面１０１ｅの一端および他端の双方が、回転軸方向に対向している（並列位置）。また、このとき、図５に示すように、第１可動板１００Ａおよび第２可動板１００Ｂの一端面１０１ｃは、他端面１０１ｄよりも鉛直上方に位置している。したがって、第１の位置では、受け面１０１ａは、炉外方向を向いている。

そのため、第１の位置では、図５において二点鎖線の矢印で示すように、ホッパ２１に装入された原料Ｍが、第１可動板１００Ａおよび第２可動板１００Ｂの受け面１０１ａ上を滑り、第１可動板１００Ａおよび第２可動板１００Ｂよりも炉外側に落下する。その結果、ホッパ２１内に落下した原料Ｍは、炉外側が高く炉心側が低い山状に堆積する。

この場合、山の頂上側となる炉外側には、ハッチングエリアＡで示すように、相対的に細粒（粉状）の原料Ｍが堆積される。一方、山の麓側となる炉心側には、ハッチングエリアＣで示すように、相対的に大粒（塊状）の原料Ｍが堆積される。山の中腹となる中間部には、ハッチングエリアＢで示すように、細粒と大粒との間の大きさの粒（中粒）の原料Ｍが堆積される。

図５では、ホッパ２１の底部に近いほど、水平断面積当たりの細粒の比率が小さく、大粒の比率が大きい。一方、ホッパ２１の上部に進むほど、水平断面積当たりの細粒の比率が大きくなり、大粒の比率が小さくなる。図５に示すように堆積した原料Ｍを、排出口２１ｄから所謂マスフローのように排出すると、排出される原料Ｍの支配的な粒度は、時間の経過に伴って、大凡、大粒→中粒→細粒の順に変化する。

つまり、第１可動板１００Ａおよび第２可動板１００Ｂの第１の位置では、排出する原料Ｍの粒度が、時間の経過とともに大粒から細粒に変わるように制御することができる。なお、マスフローとは、ホッパ２１の底部から上部に向かって大凡並行して順に原料Ｍが排出される状態のことをいう。

図６Ａは、第２の位置におけるホッパ２１の透視側面図であり、図６Ｂは、第２の位置におけるホッパ２１の透視正面図である。図６Ａおよび図６Ｂに示すように、第２の位置では、第１可動板１００Ａおよび第２可動板１００Ｂが、第１の位置から、回転軸１０２の軸周りに回転している。第２の位置では、第１可動板１００Ａおよび第２可動板１００Ｂの他端面１０１ｄが、一端面１０１ｃよりも鉛直上方に位置している。したがって、第２の位置では、受け面１０１ａは、炉心方向を向いている。

なお、第１の位置から第２の位置までの回転角度は、第１可動板１００Ａと第２可動板１００Ｂとで等しい。したがって、第２の位置を示す図６ＡにおけるＩＶ−Ａ矢視図およびＩＶ−Ｂ矢視図は、図４Ａおよび図４Ｂと等しくなる。すなわち、第２の位置においても、第１可動板１００Ａおよび第２可動板１００Ｂは、互いの内側面１０１ｅの一端および他端の双方が、回転軸方向に対向している（並列位置）。

図７は、第１可動板１００Ａおよび第２可動板１００Ｂの第２の位置における作用を説明する図である。第２の位置では、図７において二点鎖線の矢印で示すように、ホッパ２１に装入された原料Ｍが、第１可動板１００Ａおよび第２可動板１００Ｂの受け面１０１ａ上を滑り、第１可動板１００Ａおよび第２可動板１００Ｂよりも炉心側に落下する。その結果、ホッパ２１内に落下した原料Ｍは、炉心側が高く炉外側が低い山状に堆積する。

この場合、山の頂上側となる炉心側には、ハッチングエリアＡで示すように、相対的に細粒（粉状）の原料Ｍが堆積される。一方、山の麓側となる炉外側には、ハッチングエリアＣで示すように、相対的に大粒（塊状）の原料Ｍが堆積される。山の中腹となる中間部には、ハッチングエリアＢで示すように、細粒と大粒との間の大きさの粒（中粒）の原料Ｍが堆積される。

図７では、ホッパ２１の底部に近いほど、水平断面積当たりの細粒の比率が大きく、大粒の比率が小さい。一方、ホッパ２１の上部に進むほど、水平断面積当たりの細粒の比率が小さくなり、大粒の比率が大きくなる。図７のように堆積した原料Ｍを、排出口２１ｄからマスフローのように排出すると、排出される原料Ｍの支配的な粒度は、大凡、細粒→中粒→大粒の順に時間変化する。つまり、第１可動板１００Ａおよび第２可動板１００Ｂの第２の位置では、排出する原料Ｍの粒度が、時間の経過とともに細粒から大粒に変わるように制御することができる。

図８Ａは、第３の位置におけるホッパ２１の透視側面図であり、図８Ｂは、第３の位置におけるホッパ２１の透視正面図である。図８Ａおよび図８Ｂに示すように、第３の位置では、第１可動板１００Ａの回転角度と、第２可動板１００Ｂの回転角度とが異なっている。具体的には、第３の位置では、第１可動板１００Ａは、一端面１０１ｃが他端面１０１ｄよりも鉛直上方に位置している。

したがって、第１可動板１００Ａは、第３の位置において、受け面１０１ａが炉外方向を向いている。一方、第３の位置では、第２可動板１００Ｂは、一端面１０１ｃが他端面１０１ｄよりも鉛直下方に位置している。したがって、第２可動板１００Ｂは、第３の位置において、受け面１０１ａが炉心方向を向いている。

図９は、第３の位置における第１可動板１００Ａおよび第２可動板１００Ｂの斜視図である。第３の位置においては、第１可動板１００Ａの一端面１０１ｃが、第２可動板１００Ｂの一端面１０１ｃよりも鉛直上方に位置し、第１可動板１００Ａの他端面１０１ｄが、第２可動板１００Ｂの他端面１０１ｄよりも鉛直下方に位置する（交差位置）。

すなわち、第１の位置および第２の位置では、第１可動板１００Ａおよび第２可動板１００Ｂの双方の内側面１０１ｅが平行に延在している。これに対して、第３の位置では、第１可動板１００Ａおよび第２可動板１００Ｂの内側面１０１ｅが互いに交差している。そのため、第１可動板１００Ａの内側面１０１ｅと、第２可動板１００Ｂの内側面１０１ｅとの間に、鉛直方向の隙間が形成される。

図１０Ａは、第１可動板１００Ａおよび第２可動板１００Ｂの第３の位置における作用を説明するホッパ２１の透視側面図であり、図１０Ｂは、第１可動板１００Ａおよび第２可動板１００Ｂの第３の位置における作用を説明するホッパ２１の透視正面図である。第３の位置では、図１０Ａおよび図１０Ｂにおいて二点鎖線の矢印で示すように、ホッパ２１に装入された原料Ｍが、第１可動板１００Ａおよび第２可動板１００Ｂの受け面１０１ａ上を滑り、第１可動板１００Ａおよび第２可動板１００Ｂよりも炉心側および炉外側の双方に落下する。

詳細には、投入口２１ｆから装入される原料Ｍは、第１可動板１００Ａの受け面１０１ａ上と、第２可動板１００Ｂの受け面１０１ａ上とに、大凡半分ずつ落下する。第１可動板１００Ａに落下した原料Ｍは、第１可動板１００Ａの受け面１０１ａ上を滑り、炉外側に落下する。一方、第２可動板１００Ｂに落下した原料Ｍは、第２可動板１００Ｂの受け面１０１ａ上を滑り、炉心側に落下する。

このとき、図９に示すように、第１可動板１００Ａの受け面１０１ａと、第２可動板１００Ｂの受け面１０１ａとは、互いに向かい合う方向に傾いている。したがって、第１可動板１００Ａの受け面１０１ａ上の原料Ｍは、図中二点鎖線の矢印で示すように、第２可動板１００Ｂの裏面１０１ｂ側に回り込むようにして、炉外方向に向かけて落下する。また、第２可動板１００Ｂの受け面１０１ａ上の原料Ｍは、図中二点鎖線の矢印で示すように、第１可動板１００Ａの裏面１０１ｂ側に回り込むようにして、炉心方向に向かけて落下する。

その結果、図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、大粒、中粒、細粒のさまざまな粒度の原料Ｍが、ホッパ２１内に均一に堆積される。図１０Ａおよび図１０Ｂのように堆積した原料Ｍを、排出口２１ｄからマスフローのように排出すると、時間の経過に拘わらず、排出される原料Ｍの粒度が大凡一定となる。つまり、第１可動板１００Ａおよび第２可動板１００Ｂの第３の位置では、排出する原料Ｍの粒度が常に一定となるように制御することができる。

以上のように、本実施形態によれば、互いに相対移動可能な一対の可動板１００がホッパ２１内に並列して設けられる。これにより、原料Ｍの粒度分布を細やかに制御することが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら一実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。

上記実施形態では、一対の可動板１００の受け面１０１ａ同士が、回転軸１０２の軸方向に向かい合う方向に、受け面１０１ａの面方向を交差させて配されている。しかしながら、例えば、第１可動板１００Ａおよび第２可動板１００Ｂの受け面１０１ａは、互いに平行に配されてもよい。また、第１可動板１００Ａおよび第２可動板１００Ｂの裏面１０１ｂ同士が、回転軸１０２の軸方向に向かい合う方向に、裏面１０１ｂの面方向を交差させて配されてもよい。

また、例えば、第１可動板１００Ａおよび第２可動板１００Ｂのいずれか一方または双方の受け面１０１ａを、長手方向に沿った軸周りに湾曲させることで、受け面１０１ａの少なくとも一部が対向するようにしてもよい。この場合でも、上記実施形態のように、回転軸１０２の軸方向に向かい合う方向に、受け面１０１ａの面方向を交差させて配される場合と同様の作用効果を実現可能である。

以下では、可動板１００の変形例について説明する。なお、以下の変形例について、上記実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

図１１Ａは、第１変形例の可動板２００を説明する図であり、図１１Ｂは、第２変形例の可動板３００を説明する図であり、図１１Ｃは、第３変形例の可動板４００を説明する図である。図１１Ａに示すように、第１変形例の可動板２００は、第１可動板２００Ａおよび第２可動板２００Ｂを含む。可動板２００は、板本体２０１を含んで構成される。板本体２０１は、略直角に屈曲した板部材で構成され、表裏関係にある受け面２０１ａおよび裏面２０１ｂを備える。受け面２０１ａおよび裏面２０１ｂは平面形状である。

また、板本体２０１は、受け面２０１ａおよび裏面２０１ｂの一端から、受け面２０１ａ側に略直角に屈曲した起立面２０１ｇを備える。起立面２０１ｇには、受け面２０１ａの面方向に延在する外側面２０１ｆが形成される。回転軸１０２は、外側面２０１ｆに固定されている。板本体２０１のうち、起立面２０１ｇが設けられる一端とは反対側の他端には、内側面２０１ｅが設けられる。内側面２０１ｅは、受け面２０１ａの面方向に延在する。外側面２０１ｆは、内側面２０１ｅよりも、板本体２０１の厚み方向に長く延在している。

第１可動板２００Ａおよび第２可動板２００Ｂは、互いの内側面２０１ｅを回転軸１０２の軸方向に対向させて配される。第１可動板２００Ａの起立面２０１ｇと、第２可動板２００Ｂの起立面２０１ｇとは、回転軸１０２の軸方向に対向している。

第１変形例の可動板２００によれば、受け面２０１ａが平面形状である。また、受け面２０１ａは、回転軸１０２の軸方向、すなわち、第１可動板２００Ａと第２可動板２００Ｂとの対向方向に平行に設けられている。しかしながら、可動板２００に起立面２０１ｇが設けられることで、図１１Ａにクロスハッチングで示すように、受け面２０１ａ上に落下した原料Ｍは、斜面を形成するように堆積する。その結果、第１変形例によっても、原料Ｍの落下方向は、上記実施形態と大凡等しくなる。

図１１Ｂに示すように、第２変形例の可動板３００は、第１可動板３００Ａおよび第２可動板３００Ｂを含む。可動板３００は、板本体３０１を含んで構成される。板本体３０１は、湾曲した板部材で構成され、表裏関係にある受け面３０１ａおよび裏面３０１ｂを備える。受け面３０１ａおよび裏面３０１ｂは、曲率中心が、受け面３０１ａを境にして裏面３０１ｂと反対側に位置する向きに湾曲している。板本体３０１は、受け面３０１ａを挟んで位置する内側面３０１ｅおよび外側面３０１ｆを備える。第１可動板３００Ａおよび第２可動板３００Ｂは、互いの内側面３０１ｅを回転軸１０２の軸方向に対向させて配される。

第２変形例の可動板３００によれば、受け面３０１ａが湾曲形状である。したがって、第２変形例によれば、受け面３０１ａ上の原料Ｍが、上記実施形態および第１変形例と大凡同じ方向に落下することとなる。

図１１Ｃに示すように、第３変形例の可動板４００は、第１可動板４００Ａおよび第２可動板４００Ｂを含む。第１可動板４００Ａおよび第２可動板４００Ｂは、上記実施形態の板本体１０１をそれぞれ２つずつ備える。ここでは、第１可動板４００Ａおよび第２可動板４００Ｂに設けられる一対の板本体１０１を、第１板本体１０１Ａおよび第２板本体１０１Ｂとして説明する。

第１板本体１０１Ａおよび第２板本体１０１Ｂは、互いの裏面１０１ｂを対向させて設けられる。このとき、内側面１０１ｅの離隔距離は、外側面１０１ｆの離隔距離よりも小さい。第１可動板４００Ａおよび第２可動板４００Ｂは、互いの第１板本体１０１Ａの内側面１０１ｅを回転軸１０２の軸方向に対向させ、互いの第２板本体１０１Ｂの内側面１０１ｅを回転軸１０２の軸方向に対向させている。第１板本体１０１Ａの受け面１０１ａと、第２板本体１０１Ｂの受け面１０１ａとは、回転軸１０２の回転方向に略１８０度、位相をずらして設けられている。また、第１板本体１０１Ａおよび第２板本体１０１Ｂは、回転軸１０２の軸心を通る平面を境にして対称に配置されている。したがって、回転軸１０２を１８０度回転させた前後において、受け面１０１ａの位置は等しくなる。

受け面１０１ａの傾斜角度を、９０度を超える範囲で変移させる場合、第３変形例の可動板４００によれば、上記実施形態に比べて、回転軸１０２の回転角度を小さくすることができる。すなわち、第３変形例によれば、可動板４００の作動範囲を小さくすることができる。

なお、この第３変形例において、第１板本体１０１Ａおよび第２板本体１０１Ｂが、回転軸１０２の軸心を通る平面に対して非対称に配されてもよい。この場合、回転軸１０２に対する受け面１０１ａの傾斜角度を運転状況に応じて異ならせることができるため、原料Ｍの粒度分布をより細やかに制御することができる。

なお、上記実施形態では、一対の可動板１００が、第１の位置、第２の位置（並列位置）および第３の位置（交差位置）に変移可能であることとした。しかしながら、上記の３つの位置は一例に過ぎず、一対の可動板１００の相対位置は適宜設定可能である。

また、上記実施形態では、排出口２１ｄの中心が、ホッパ２１の本体２１ａの中心軸からずれて位置している。しかしながら、排出口２１ｄの中心は、本体２１ａの中心軸と一致してもよい。

また、上記実施形態では、可動板１００に回転軸１０２が設けられ、可動板１００が回転軸１０２の軸周りに回転可能である。しかしながら、可動板１００は、回転に限らず、例えば、いずれかの方向にスライドするように移動してもよい。

本開示は、炉頂装置に利用することができる。

２０ 炉頂装置
２１ ホッパ
２１ａ 本体
２１ｃ 円錐部
２１ｄ 排出口
１００、２００、３００、４００ 可動板
１００Ａ、２００Ａ、３００Ａ、４００Ａ 第１可動板
１００Ｂ、２００Ｂ、３００Ｂ、４００Ｂ 第２可動板
１０１ａ、２０１ａ、３０１ａ 受け面
１０１ｅ、２０１ｅ、３０１ｅ 内側面
１０１ｆ、２０１ｆ、３０１ｆ 外側面
１０２ 回転軸

Claims (7)

1. 鉛直下方に向かうにしたがって水平方向の断面積が漸減する円錐部が設けられた本体を有し、前記本体のうち前記円錐部の底部に排出口が形成されたホッパと、
   前記ホッパ内に並列して設けられ、互いに相対移動可能な一対の可動板と、
   を備える炉頂装置。
2. 前記排出口の中心は、前記本体の中心軸からずれて位置する請求項１に記載の炉頂装置。
3. 前記可動板は、回転軸周りに回転可能であり、
   前記一対の可動板それぞれの前記回転軸は、同軸上もしくは互いに平行に位置している請求項１または２に記載の炉頂装置。
4. 前記回転軸は水平方向に延在している請求項３に記載の炉頂装置。
5. 前記可動板は、
   鉛直上方に臨む受け面と、
   前記受け面の面方向に延在し、前記受け面を挟んで前記回転軸方向の一方側および他方側にそれぞれ位置する内側面および外側面と、
   を備え、
   前記一対の可動板は、互いの前記内側面の少なくとも一部を前記回転軸方向に対向させて配される請求項３または４に記載の炉頂装置。
6. 前記一対の可動板は、
   前記受け面同士が前記回転軸方向に向かい合う方向に、前記受け面の面方向を交差させて配される請求項５に記載の炉頂装置。
7. 前記一対の可動板は、
   互いの前記内側面の一端および他端の双方が、前記回転軸方向に対向した並列位置と、
   一方の前記可動板の一端が他方の前記可動板の一端よりも鉛直上方に位置し、一方の前記可動板の他端が他方の前記可動板の他端よりも鉛直下方に位置する交差位置と、
   に変移可能である請求項５または６に記載の炉頂装置。

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