JP2021161465A - 粒鉄製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】粒鉄を効率的に冷却して、粒鉄同士の合体を抑制できる粒鉄製造装置を提供する。【解決手段】粒鉄製造装置１０であって、溶鉄を液滴とする粒化装置１２と、液滴を受ける位置に設けられ、冷却水を収容する水平断面が円形の水流制御容器２０と、水流制御容器２０に接続し、水流制御容器２０に冷却水を供給する複数の冷却水管３０と、を有し、水流制御容器２０は、下方に向けて水流制御容器２０の水平断面積が狭くなるように傾斜した傾斜面２２を内側に有するとともに傾斜面２２の下方には排出口２５が設けられ、傾斜面２２における水流制御容器２０の軸線方向に垂直となる断面を、所定位置を０°として０°から３６０°に分けた場合に、複数の冷却水管３０の少なくとも１つは、断面の０°より大きく９０°未満となる領域に、水流方向が断面の９０°以上１８０°以下の範囲となるように接続される。【選択図】図１

Description

本発明は、溶鉄から粒鉄を製造する粒鉄製造装置に関する。

高炉等で製造される溶鉄から粒鉄を製造するプロセスがある。特許文献１には、溶銑を構造物に落下させ、構造物から跳ね返った液滴が下の冷却浴に落ちて冷却され、これにより、粒鉄が製造される粒状金属製造方法が開示されている。また、特許文献２には、水流で溶銑を粒化させ、液状の粒鉄を水中に投下することで冷却、凝固させ、大量の粒鉄を製造する装置が開示されている。

水中に投入される時の粒鉄は高温である。溶鉄の温度は、１２００〜１５００℃程度なので、このような高温の粒鉄が水に接触すると高温物体表面上に蒸気膜が生じる膜沸騰状態となって水が蒸発し、粒鉄の熱を奪っていく。この膜沸騰は冷却能力が低く、例えば、蒸気膜が生じない核沸騰の数１００分の１程度の熱伝達率しかない。このため、膜沸騰が長く続くと、粒鉄が十分に冷却されず、冷却水内で粒鉄同士が合体することがある。粒鉄同士が合体すると、搬送しにくい大きさの粒鉄が増えて搬送が困難になる。また、粒鉄同士が合体する際に冷却水が内含されると水蒸気爆発を引き起こす原因にもなる。

また、冷却水温が高いと水が沸騰しやすくなるので、高温物体周囲に蒸気膜が維持されやすく膜沸騰になりやすい。したがって、冷却水の水温が高くなると、粒鉄の冷却能力が著しく低下し、粒鉄同士の合体が発生しやすくなる。このような問題に対し、特許文献２には、２次冷却水の冷却水量を調整してピット内の冷却水温を６８℃以下に維持し、これによりピット内に堆積した粒鉄の合体を抑制できることが開示されている。

特開平５−１５４６０７号公報 特開平９−２０９０２号公報

溶鉄から粒鉄を製造する時に粒鉄が水平方向にある程度広がることと、凝固した粒鉄の搬送装置の設置スペースとを考慮すると、粒鉄の冷却にはかなりの大きさの冷却水槽が必要になる。冷却水槽には、冷却水を供給する吐出口と、温度が上昇した冷却水を冷却設備に搬送する排水口とを設け、これにより冷却水を水槽と冷却設備とに循環させる制御を行うが、大きい水槽全体に冷たい冷却水をいきわたらせるように制御することは難しく、冷却水の流れによっては、水槽内によどみ領域が生じることがある。このよどみ領域に粒鉄の冷却に使用された暖かい冷却水が滞留すると、局所的に水温が高い領域ができる場合がある。この領域に粒鉄が大量に投入された場合には、膜沸騰状態が長い間維持され、十分に冷却できず、粒鉄が互いに合体して、冷却水槽からの取り出し搬送が困難になる。また、この合体物に水が内包された場合には水蒸気爆発を引き起こす場合もある、という課題があった。本発明は上記課題を解決するためになされた発明であって、その目的は、粒鉄を効率的に冷却して、粒鉄同士の合体を抑制できる粒鉄製造装置を提供することにある。

上記課題を解決するための手段は、以下の通りである。
（１）溶鉄を液滴とする粒化装置と、前記液滴を受ける位置に設けられ、冷却水を収容する水平断面が円形の水流制御容器と、前記水流制御容器に接続し、前記水流制御容器に冷却水を供給する複数の冷却水管と、を有し、前記水流制御容器は、下方に向けて前記水流制御容器の水平断面積が狭くなるように傾斜した傾斜面を内側に有するとともに前記傾斜面の下方には排出口が設けられ、前記傾斜面における前記水流制御容器の軸線方向に垂直となる断面を、所定位置を０°として０°から３６０°に分けた場合に、前記複数の冷却水管の少なくとも１つは、前記断面の０°より大きく９０°未満となる領域に、水流方向が前記断面の９０°以上１８０°以下の範囲となるように接続され、前記複数の冷却水管の少なくとも１つは、０°より大きく９０°未満となる領域に設けられる冷却水管と同じ高さの断面の１８０°より大きく２７０°未満となる領域に、水流方向が前記断面の２７０°以上３６０°以下の範囲となるように接続される、粒鉄製造装置。
（２）前記水流制御容器に冷却水を供給する４以上の冷却水管を有し、前記複数の冷却水管の少なくとも１つは、０°より大きく９０°未満となる領域に設けられる冷却水管よりも高い傾斜面であって、前記所定位置を０°として０°から３６０°に分けた断面の６０°以上９０°未満となる領域に、水流方向が前記断面の２７０°以上３００°以下の範囲となるように接続され、前記複数の冷却水管の少なくとも１つは、前記断面の６０°以上９０°未満に設けられる冷却水管と同じ高さの断面の２４０°以上２７０°未満となる領域に、水流方向が前記断面の９０°以上１２０°以下の範囲となるように接続される、（１）に記載の粒鉄製造装置。
（３）前記水流制御容器に冷却水を供給する４以上の冷却水管を有し、前記複数の冷却水管の１つは、０°より大きく９０°未満となる領域に設けられる冷却水管よりも高い傾斜面であって、前記所定位置を０°として０°から３６０°に分けた断面の９０°より大きく１２０°以下となる領域に、水流方向が前記断面の２４０°以上２７０°以下の範囲となるように接続され、前記複数の冷却水管の１つは、前記断面の９０°より大きく１２０°以下に設けられる冷却水管と同じ高さの断面の２７０°より大きく３００°以下となる領域に、水流方向が前記断面の６０°以上９０°以下の範囲となるように接続される、（１）に記載の粒鉄製造装置。
（４）冷却水を収容する冷却水槽をさらに有し、前記冷却水槽は、前記水流制御容器を収容する、（１）から（３）のいずれか１つに記載の粒鉄製造装置。
（５）前記水流制御容器の下方には、冷却された粒鉄を前記冷却水槽の外に搬送する搬送装置をさらに有する、（４）に記載の粒鉄製造装置。

本発明の粒鉄製造装置では、傾斜面を有する水流制御容器内に冷却水を供給して冷却水の旋回流を形成させて粒鉄を効率的に冷却できる。この結果、粒鉄が十分に冷却されず、粒鉄同士が合体することを防止できる。この粒鉄同士の合体を防止することで、これらの合体物に水が内包されることによって発生する水蒸気爆発も防止できる。

本実施形態に係る粒鉄製造装置１０の一例を示す模式図である。 水流制御容器２０の模式図である。 冷却水管３０、３１の接続位置を説明する水流制御容器２０の模式図である。 冷却水管６０、６２の接続位置を説明する水流制御容器２０の模式図である。 冷却水管６４、６６の接続位置を説明する水流制御容器２０の模式図である。 水流制御容器内の冷却水流をシミュレートした結果を説明する図である。

以下、本発明を発明の実施形態を通じて説明する。図１は、本実施形態に係る粒鉄製造装置１０の一例を示す模式図である。粒鉄製造装置１０は、溶鉄から粒鉄を製造する装置である。溶鉄は、高炉で製造された溶銑であってもよく、溶鋼であってもよく、スクラップを電気炉で溶解して製造されたものであってもよい。粒鉄製造装置１０に用いられる溶鉄は、鉄を主成分とするものであればいずれの製造方法であっても用いることができる。

本実施形態に係る粒鉄製造装置１０は、溶鉄を液滴とする粒化装置１２と、冷却水を収容する水流制御容器２０と、冷却水４０を水流制御容器２０に供給する２本の冷却水管３０、３１と、冷却水槽３２と、搬送装置３４とを有する。溶鉄は、粒化装置１２で液滴とされ、水流制御容器２０で冷却されて粒鉄となる。

溶鉄は、溶銑鍋やトピードカー等により、粒鉄製造装置１０が設けられている場所に輸送される。輸送された溶鉄は、粒化装置１２により液滴にされる。粒化装置１２は、例えば、タンディッシュ１４および耐火物１６を有し、タンディッシュ１４に収容された溶鉄１８を流出させ、流出された溶鉄１８を耐火物１６に衝突させて液滴にする装置である。なお、粒化装置１２はこれに限らず、タンディッシュ１４から流出された溶鉄１８に水を衝突させて液滴にする装置であってもよい。これらの粒化装置１２を用いることで、溶鉄を所定の粒径の粒鉄となる液滴に調整できる。

液滴の形状が大きくなると、熱容量が大きくなって凝固に時間がかかり、高温のままの粒鉄同士が水流制御容器２０内で互いに接触・合体し、大きな塊となって取り出し搬送がしにくくなるおそれがある。このため、粒化装置１２は、溶鉄を冷却後の粒鉄の最大長さが５０ｍｍ以下になる液滴にすることが好ましい。溶鉄１８は、粒化装置１２で液滴とされ、水流制御容器２０内に落下する。ここで、液滴とは、溶鉄が滴状になったものをいい、液体の滴や、表面は凝固しているが内部は液体である状態のものを含む。

水流制御容器２０は、水平断面が円形であり、下方に向けて水流制御容器２０の水平断面積が狭くなるように傾斜した傾斜面２２を内側に有する。水流制御容器２０の傾斜面２２が設けられた下方端部の穴は、冷却されて凝固した粒鉄の排出口２６である。水流制御容器２０は、同一の鉛直線上に中心がある円形の水平断面形状を有することが好ましい。水流制御容器２０の水平断面形状は、楕円形やその他の形状であってもよいが、後述するように、水流制御容器２０には複数の冷却水管が設けられ、冷却水が水流制御容器２０内を旋回する。冷却水の流れを阻害しないように、水流制御容器２０の断面形状は、上から見て、円形であることが好ましい。また、傾斜面２２は、水流制御容器２０の内側に形成される。外側の形状は、特に制約されない。図１では、水流制御容器２０の上部に円筒形状の部分を設けた例を示したが、円筒形状の部分は無くてもよい。円筒形状があることで、傾斜面より水流を円筒周方向へ向けることになるので循環力が強くなる点で有利になる。円筒形状を設ける場合は、水流制御容器２０の上下方向の長さの５０％以下に収めることが好ましい。

水流制御容器２０の傾斜面の所定位置には、同じ高さで冷却水管３０が接続する吐出口２４と、冷却水管３１が接続する吐出口２５とが設けられる。２本の冷却水管３０、３１は、不図示の熱交換機やクーリングタワー等の冷却設備によって０℃以上３５℃以下に冷却された冷却水４０が通る水管である。冷却水４０は、２本の冷却水管３０、３１を通り、吐出口２４および吐出口２５から水流制御容器２０内に吐出される。図１に示した例においては、２つの冷却水管３０、３１を水流制御容器２０に接続した例を示したが、これに限らず、３つ以上の冷却水管を水流制御容器２０に接続してもよい。すなわち、粒鉄製造装置１０は、水流制御容器２０に接続する少なくとも２つ以上の複数の冷却水管を有すればよい。但し、３つ以上の冷却水管を設ける場合において各冷却水管は、各冷却水管から吐出される冷却水４０の水流が互いに衝突しない、すなわち、各冷却水管から吐出される冷却水４０の水流方向（冷却水管の中心軸の方向）が同軸とならない位置に設けることが好ましい。

水流制御容器２０は、粒化装置１２によって液滴となった溶鉄１８を受ける位置に設けられる。液滴となった溶鉄１８は、水流制御容器２０の上側端部から水流制御容器２０内に投入される。溶鉄１８の液滴は、水流制御容器２０内の冷却水４０によって冷却されて粒鉄となる。粒鉄は、重力により傾斜面２２を降下し、排出口２６から排出される。このようにして、溶鉄１８から粒鉄が製造される。

傾斜面２２は、製造された粒鉄を排出口２６に案内する。このため、傾斜面２２の水平面に対する傾斜角度は、粒鉄の安息角以上であることが好ましい。すなわち、傾斜面２２の水平面に対する角度は３０°以上６０°以下の範囲内であることが好ましい。傾斜面２２の水平面に対する傾斜角度を３０°以上にすることで、粒鉄を傾斜面２２に滞留させることなく排出口２６に案内できる。さらに、傾斜角度を６０°以下にすることで、搬送装置３４に案内するための傾斜面を短くでき、水流制御容器２０の深さが深くなって粒鉄製造装置１０が大きくなることを抑制できる。

冷却水槽３２は、冷却水４０と水流制御容器２０と搬送装置３４とを収容する。水流制御容器２０は、冷却水槽３２に収容される冷却水４０の中に設置される。冷却水槽３２内に収容される冷却水４０は、水流制御容器２０から排水された冷却水４０である。冷却水槽３２内に収容される冷却水は、冷却水槽３２の冷却水面が一定になるように、冷却水管３０、３１から吐出される冷却水量と同じ量の冷却水４０が排水口３３から排水される。なお、大容量の冷却水槽３２を用いることによって、冷却水面を制御することが容易になり、安定して粒鉄を製造できる。

搬送装置３４は、排出口２６から排出された粒鉄を冷却水槽３２の外の所定の位置に搬送する。搬送装置３４は、冷却された粒鉄を冷却水槽３２の外に搬送する装置である。粒鉄を搬送できる装置であれば、搬送方法や装置構成を限定することなく搬送装置３４として用いることができる。但し、冷却水４０が冷却水槽３２の外に搬出されないように、搬送装置３４としてメッシュコンベアを用いることが好ましい。

図２は、水流制御容器２０の模式図である。図２（a）は水流制御容器２０の側面断面模式図であり、図２（ｂ）は水流制御容器２０の上面模式図である。図２（a）に示すように、吐出口２４、２５から吐出された冷却水４０は、傾斜面２２に衝突することで冷却水４０の流れ方向が変化する。この流れ方向の変化により、水流制御容器２０内の水平方向に回転（図２（ｂ）では上から見て時計回り）しながら上方へと向かう旋回流４２が生じる。この旋回流４２により、水流制御容器２０内におけるよどみ領域の生成が抑制されるので、冷却水４０の局所的な温度上昇が抑制されて粒鉄を効率的に冷却でき、粒鉄が十分に冷却されずに互いに合体することが抑制される。この旋回流４２の生成の観点からも、傾斜面２２の水平面に対する角度は３０°以上６０°以下であることが好ましい。なお、冷却水管３０、３１から吐出される冷却水４０の水量が排出口２６から排水される排水量よりも少ないと冷却水４０は排出口２６から排出されてしまうので水流制御容器２０内で冷却水４０の旋回流が生じなくなる。このため、冷却水管３０、３１から吐出される冷却水４０の水量は、少なくとも排出口２６から排水される排水量よりも多くなるように設定される。

また、吐出口２４、２５を水流制御容器２０の上下方向の中央位置よりも下方に設け、冷却水４０を水流制御容器２０の下方から吐出させることが好ましい。冷却水４０を水流制御容器２０に吐出させると、冷却水４０は開口の広い上方に向かう。このため、冷却水４０を下方から吐出させると水流制御容器２０内を下方から上方へ流れる。一方、粒鉄は水流制御容器２０の上方から下方へ降下するので、粒鉄と冷却水４０とが互いに反対方向に移動することになり冷却水４０による粒鉄の冷却効率が高くなる。これにより、冷却水４０による粒鉄の冷却がさらに促進され、粒鉄が十分に冷却されずに互いに合体することがさらに抑制される。

また、冷却水温が低すぎると、粒鉄表面の蒸気膜が不安定となり、粒鉄表面で水蒸気爆発が起きる場合がある。これに対しても吐出口２４、２５を水流制御容器２０の下方に設け、粒鉄と冷却水４０とを向流として冷却効率を高くすることで、水流制御容器２０の上方における冷却水４０の水温が高くなるので、冷却水温の低下による水蒸気爆発の発生を抑制できる。

次に、冷却水管３０、３１と水流制御容器２０との円周方向での接続位置について説明する。図３は、冷却水管３０、３１の接続位置を説明する水流制御容器２０の模式図である。図３（ａ）は水流制御容器２０の正面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ断面図である。冷却水管３０が接続している位置の水流制御容器２０の軸線方向に垂直となる断面を、所定位置５０を基準位置（０°）として０°から３６０°に分けた場合に、本実施形態に係る水流制御容器２０では、冷却水管３０は、当該断面の０°より大きく９０°未満となる領域に、冷却水管３０から吐出される冷却水４０の水流方向（冷却水管３０の中心軸の方向）が当該断面の９０°以上１８０°以下の範囲を向くように水流制御容器２０に接続される。同様に、冷却水管３１は、冷却水管３０と同じ高さであって、当該断面の１８０°より大きく２７０°未満となる領域に、冷却水管３１から吐出される冷却水４０の水流方向（冷却水管３１の中心軸の方向）が当該断面の２７０°以上３６０°以下の範囲を向くように水流制御容器２０に接続される。

このような位置で冷却水管３０、３１を水流制御容器２０に接続することで、冷却水管３０、３１から吐出される冷却水４０の水流方向が水流制御容器２０の偏心方向（中心とは異なる偏心を通る方向）となり、冷却水４０が対向する傾斜面２２に衝突したときに水平方向の旋回流４２が形成されやすくなる。さらに、冷却水管３０、３１から吐出される冷却水４０の冷却水流同士が衝突することがないので、より強い旋回流を生じさせることができる。なお、冷却水管３０、３１が水流制御容器２０に接続する吐出口２４、２５の位置は、水流制御容器２０の中心軸に対して軸対称となるように配置することが好ましい。

なお、本実施形態では、粒鉄製造装置１０が粒化装置１２と、冷却水４０を収容する水流制御容器２０と、冷却水４０を水流制御容器２０に供給する冷却水管３０、３１と、冷却水槽３２と、搬送装置３４とを有する例を示したが、これに限らない。粒鉄製造装置１０は、冷却水槽３２と搬送装置３４とを有しなくてもよい。冷却水槽３２を設けない場合、水流制御容器２０の上方および下方から冷却水４０が排水される。水流制御容器２０の下方において粒鉄と排水とをメッシュ状部材を用いて分離し、分離後の排水を回収することで、図１に示した粒鉄製造装置１０と同様の方法で溶鉄１８から粒鉄を製造できる。

このように、本実施形態に係る粒鉄製造装置では、冷却水４０を収容し、下方に向けて水流制御容器２０の水平断面積が狭くなるように傾斜した傾斜面２２を有する水流制御容器２０を用い、水流制御容器２０の所定位置に設けられた冷却水管３０、３１から、水流制御容器２０に冷却水４０を吐出させることで冷却水４０の旋回流４２を生じさせ、当該旋回流４２によって粒鉄を効率的に冷却できる。さらに、粒鉄と冷却水４０とが互いに反対方向に移動することで粒鉄をより効率的に冷却でき、粒鉄が十分に冷却されずに互いに合体することを防止できる。これにより、粒鉄の取り出し搬送が容易になるとともに、合体物に水が内包されたことに起因する水蒸気爆発の発生も防止される。

次に、４つの冷却水管を有する粒鉄製造装置における水流制御容器２０と各冷却水管との円周方向の接続位置について説明する。図４は、冷却水管６０、６２の接続位置を説明する水流制御容器２０の模式図である。図４（ａ）は水流制御容器２０の正面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。なお、冷却水管３０、３１が接続する位置は、図３に示した例と同じであるので、その説明は省略する。

冷却水管６０が接続している位置の水流制御容器２０の軸線方向に垂直となる断面を、所定位置５０を基準位置（０°）として０°から３６０°に分けた場合に、冷却水管６０は、冷却水管３０よりも高い位置の傾斜面２２であって当該断面の６０°以上９０°未満となる領域に、冷却水管６０から吐出される冷却水４０の水流方向（冷却水管６０の中心軸の方向）が当該断面の２７０°以上３００°以下の範囲を向くように水流制御容器２０に接続される。同様に、冷却水管６２は、冷却水管６０と同じ高さであって、当該断面の２４０°以上２７０°未満となる領域に、冷却水管６２から吐出される冷却水４０の水流方向（冷却水管６２の中心軸の方向）が当該断面の９０°以上１２０°以下の範囲を向くように水流制御容器２０に接続される。

冷却水管３０、３１から冷却水４０を吐出させて、水流制御容器２０に冷却水４０の旋回流を生じさせると当該旋回流の中心部がよどみ領域となり、水流制御容器２０の中心部の水温が上昇する場合がある。そこで、冷却水管３０、３１よりも高い位置であって、水流制御容器２０の断面における９０°と２７０°とを接続した位置から当該断面の半径ｒの２分の１以内となる６０°以上９０°未満となる領域と、２４０°以上２７０°未満となる領域とに冷却水管６０、６２を接続し、それぞれ対向する半径ｒの２分の１以内となる領域に向けて冷却水を吐出させる。これにより、冷却水管６０、６２から衝突させることなく冷却水４０を水流制御容器２０の中心部に吐出させることができ、この結果、旋回流の中心部によどみ領域が生じることが抑制され、当該中心部の水温の上昇を抑制できる。

図５は、冷却水管６４、６６の接続位置を説明する水流制御容器２０の模式図である。図５（ａ）は水流制御容器２０の正面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図５に示した例においても冷却水管３０、３１が接続する位置は、図３に示した例と同じであるので、その説明は省略する。

冷却水管６４が接続している位置の水流制御容器２０の軸線方向に垂直となる断面を、所定位置５０を基準位置（０°）として０°から３６０°に分けた場合に、冷却水管６４は、冷却水管３０よりも高い位置の傾斜面２２であって当該断面の９０°より大きく１２０°以下となる領域に、冷却水管６４から吐出される冷却水４０の水流方向（冷却水管６４の中心軸の方向）が当該断面の２４０°以上２７０°以下の範囲を向くように水流制御容器２０に接続される。同様に、冷却水管６６は、冷却水管６４と同じ高さであって、当該断面の２７０°より大きく３００°以下となる領域に、冷却水管６６から吐出される冷却水４０の水流方向（冷却水管６６の中心軸の方向）が当該断面の６０°以上９０°以下の範囲を向くように水流制御容器２０に接続される。

このように、冷却水管６４、６６を設けたとしても、水流制御容器２０の断面における９０°と２７０°とを接続した位置から当該断面の半径の２分の１以内となる領域に冷却水管６４、６６が接続され、対向する半径ｒの２分の１以内となる領域に向けて冷却水を吐出できる。これにより、冷却水管６４、６６から衝突させることなく冷却水４０を水流制御容器２０の中心部に吐出させることができ、この結果、旋回流の中心部によどみ領域が生じることが抑制され、当該中心部の水温の上昇を抑制できる。

このように、本実施形態に係る粒鉄製造装置では、冷却水４０を収容し、下方に向けて水流制御容器２０の水平断面積が狭くなるように傾斜した傾斜面を有する水流制御容器２０を用い、当該水流制御容器２０の所定の位置に接続された複数の冷却水管から冷却水４０を吐出させる。これにより、水流制御容器２０内に冷却水４０の旋回流が生じさせることができ、粒鉄を効率的に冷却できる。さらに、粒鉄と冷却水４０とが反対方向に移動するので粒鉄をさらに効率的に冷却でき、粒鉄が十分に冷却されずに互いに合体することを防止でき、この結果、粒鉄の取り出し搬送が容易になるとともに、合体物に水が内包されたことに起因する水蒸気爆発の発生も防止される。

図６は、水流制御容器内の冷却水流をシミュレートした結果を説明する図である。図６（ａ）は、２本の冷却水管から吐出される冷却水の水流方向が衝突しないように、２本の冷却水管を互いに異なる方向にオフセットして配置した場合の冷却水流をシミュレートした結果を示す。図６（ｂ）は、２本の冷却水管から吐出される冷却水の水流方向が互いに向き合うように、２本の冷却水管を対向させて配置した場合の冷却水流をシミュレートした結果を示す。これらのシミュレーションでは冷却水管の配置のみ変更し、他の条件は全て同じとして冷却水管から吐出された後の冷却水流をそれぞれシミュレートした。

図６（ａ）に示すように、２本の冷却水管を互いに異なる方向にオフセットして配置した場合には、水流制御容器の内壁面に沿って旋回する冷却水の旋回流がよどみなく発生しているのが見て取れる。これに対し、図６（ｂ）に示すように、２本の冷却水管を対向させて配置した場合には、２本の冷却水管から吐出された水流が衝突し、水流制御容器の内壁面に沿った冷却水の旋回流が発生しづらくなっていることが見て取れる。この結果から、各冷却水管から吐出される冷却水が衝突しないように冷却水管を配置することで、流制御容器の内壁面に沿った強い旋回流を形成できることが確認された。

１０ 粒鉄製造装置
１２ 粒化装置
１４ タンディッシュ
１６ 耐火物
１８ 溶鉄
２０ 水流制御容器
２２ 傾斜面
２４ 吐出口
２５ 吐出口
２６ 排出口
３０ 冷却水管
３１ 冷却水管
３２ 冷却水槽
３３ 排水口
３４ 搬送装置
４０ 冷却水
４２ 旋回流
５０ 所定位置
６０ 冷却水管
６２ 冷却水管
６４ 冷却水管
６６ 冷却水管

Claims (5)

1. 溶鉄を液滴とする粒化装置と、
   前記液滴を受ける位置に設けられ、冷却水を収容する水平断面が円形の水流制御容器と、
   前記水流制御容器に接続し、前記水流制御容器に冷却水を供給する複数の冷却水管と、
   を有し、
   前記水流制御容器は、下方に向けて前記水流制御容器の水平断面積が狭くなるように傾斜した傾斜面を内側に有するとともに前記傾斜面の下方には排出口が設けられ、
   前記傾斜面における前記水流制御容器の軸線方向に垂直となる断面を、所定位置を０°として０°から３６０°に分けた場合に、
   前記複数の冷却水管の少なくとも１つは、前記断面の０°より大きく９０°未満となる領域に、水流方向が前記断面の９０°以上１８０°以下の範囲となるように接続され、
   前記複数の冷却水管の少なくとも１つは、０°より大きく９０°未満となる領域に設けられる冷却水管と同じ高さの断面の１８０°より大きく２７０°未満となる領域に、水流方向が前記断面の２７０°以上３６０°以下の範囲となるように接続される、粒鉄製造装置。
2. 前記水流制御容器に冷却水を供給する４以上の冷却水管を有し、
   前記複数の冷却水管の少なくとも１つは、０°より大きく９０°未満となる領域に設けられる冷却水管よりも高い傾斜面であって、前記所定位置を０°として０°から３６０°に分けた断面の６０°以上９０°未満となる領域に、水流方向が前記断面の２７０°以上３００°以下の範囲となるように接続され、
   前記複数の冷却水管の少なくとも１つは、前記断面の６０°以上９０°未満に設けられる冷却水管と同じ高さの断面の２４０°以上２７０°未満となる領域に、水流方向が前記断面の９０°以上１２０°以下の範囲となるように接続される、請求項１に記載の粒鉄製造装置。
3. 前記水流制御容器に冷却水を供給する４以上の冷却水管を有し、
   前記複数の冷却水管の１つは、０°より大きく９０°未満となる領域に設けられる冷却水管よりも高い傾斜面であって、前記所定位置を０°として０°から３６０°に分けた断面の９０°より大きく１２０°以下となる領域に、水流方向が前記断面の２４０°以上２７０°以下の範囲となるように接続され、
   前記複数の冷却水管の１つは、前記断面の９０°より大きく１２０°以下に設けられる冷却水管と同じ高さの断面の２７０°より大きく３００°以下となる領域に、水流方向が前記断面の６０°以上９０°以下の範囲となるように接続される、請求項１に記載の粒鉄製造装置。
4. 冷却水を収容する冷却水槽をさらに有し、
   前記冷却水槽は、前記水流制御容器を収容する、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の粒鉄製造装置。
5. 前記水流制御容器の下方には、冷却された粒鉄を前記冷却水槽の外に搬送する搬送装置をさらに有する、請求項４に記載の粒鉄製造装置。

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