JP2021195619A - 気体の分配装置 - Google Patents

Abstract

【課題】底吹き転炉又は上底吹き転炉に設置され、気体又は固気二相流体を転炉の底部の複数の羽口に均分することが可能で、粉体の滞留を生じない、気体の分配装置を提供すること。【解決手段】外筒４及び内筒６が上部に配置され、転炉２の羽口３ごとに区画された複数の隔室７が下部に配置された、気体の分配装置１であって、内筒６は、上端が外筒４内に開口し、下端が複数の隔室７に接続され、外筒４は、下端に底板４３を有し、気体を供給する導入管５が接続される外筒開口部４１が側壁に設けられ、外筒開口部４１の下端と底板４３との高さ方向の距離である接続高さａが、外筒４の内側の気体が旋回する旋回室８の高さｂの１／１０以下である。【選択図】図４

Description

本発明は、底吹き転炉もしくは上底吹き転炉に設置され、気体又は固気二相流体を転炉の底に設置された複数の羽口に均等分配することが可能な気体の分配装置に関する。

製鉄所の製鋼工場では、溶鋼の成分調整を行うため、たとえば図１に示すような転炉２が設置されている。一般的に、転炉には、転炉底吹きガスＦによる溶鉄Ｍの攪拌が良好であること、炉体振動が小さくスロッシングが起きにくいこと、スピッティングが発生しないこと等の性能を満たすよう、底部に羽口３が複数設けてられている。そして、転炉２の底部の下方には、底部の限られたスペースで羽口３に転炉底吹きガスの分配を行うため、転炉底吹きガスの分配装置が設置されている。

このような転炉底吹きガスの分配装置が付帯されている転炉２における精錬では、脱炭を行い、冶金特性を向上させるため、純酸素、不活性ガス又は両者を混合したガスなどの気体又は固気二相流体（以下、底吹きガスとも称する）が分配装置１を経て複数の羽口３から吹き込まれる。なお、気体とともに複数の羽口３から吹き込む固体は、生石灰などフラックスとして作用する粉体である。

底吹きガスを複数の羽口３から吹き込む場合、羽口３間で、粉体や気体の分配に偏りが大きいと、期待される吹錬性能が得られなくなるばかりでなく、転炉底吹きガスＦの流量の多い羽口３において、火点反応量や粉体摩耗量が増大するなどして、羽口３の損耗が早く進行する。粉体による羽口３の損耗が早く進行すると、当該羽口３のみならず、転炉底全体の補修が必要となる。このため、固気二相流体を転炉底の複数の羽口３から吹き込む場合、羽口３間で、単にガスの分配が等しいだけではなく、粉体の分配も等しいことが望まれる。

ここで、転炉２の底部の下方に設置される転炉底吹きガスの分配装置１の構造について、図２及び図３に示す。図２及び図３に示すように、分配装置１では、外筒４に接続された導入管５から複数の羽口３に底吹きガスを導入する。また図２及び図３中の矢印は、Ｉが不図示の供給装置から導入管５を通じて供給される底吹きガスの流れ（流入流）を示し、Ｒが導入管５から外筒開口部４１を通じて外筒４内部の旋回室８に流入する流入流Ｉによって生じる旋回流を示す。

この旋回流Ｒが生じる旋回室８は、外筒開口部４１が形成された蓋付きの外筒４と、内筒６とを備え、内筒６の下端が複数の隔室７に接続されている。また、外筒４には導入管５が接続される。符号７は羽口３ごとに区画された隔室を示す。各隔室７には、分配装置１で分配後の底吹きガスを、羽口３へ気流輸送する連絡配管（不図示）が接続される。

このような構造を有する転炉底吹きガスの分配装置１では、底吹きガスを導入管５へ供給すると、図３に示すように、外筒開口部４１から旋回室８内へ流入する流入流Ｉによって、旋回室８内で旋回しながら上昇する旋回流Ｒが生じる。旋回室８内で発生した旋回流Ｒは、その後、内筒６上端を旋回しながら内筒６内に流入した後、内筒６内を旋回しながら下降し、次いで複数の隔室７に流入し、隔室７に接続された連絡配管を経て羽口３から転炉２内に転炉底吹きガスＦとして噴出される。

したがって、底吹きガスを複数の羽口３から吹き込む場合、転炉底吹きガスの分配装置１の隔室７ごとの、底吹きガスの配分に偏りが大きいと、転炉精錬や転炉２の底部寿命に問題を生じることとなる。また、旋回室８に固体を滞留させることなく操業をすることが求められる。

例えば、特許文献１には、固気二相流体を均分することが可能な分配装置として、分配器又は分配器下流の配管の途中に、粉体磨耗に十分耐久性がある材質のオリフィスを、羽口ごとに取付けた粉体供給装置が開示されている。また、特許文献２，３には、固気二相流体を均分することが可能な分配装置として、軸対称形状の気流輸送粉粒体の分配装置が開示されている。さらに、特許文献４には、固気二相流体を均分することが可能な分配装置として、旋回室内に発生する旋回流と導入管からの流入流との干渉を低減することにより、下部の複数の隔室に固気二相流体を均分する転炉底吹きガスの分配装置が開示されている。

特開２００１−３０４７７３号公報 特開昭５８−６９６２０号公報 特開昭５８−２１６８２９号公報 特開２００９−６８０３３号公報

特許文献１には、オリフィスを羽口ごとに取付けた構造が示されているが、固気二相流体を転炉底の複数の羽口に均分することが可能な転炉底吹きガスの分配装置自体の構造は示されていない。
また、特許文献２，３に記載の気流輸送分配装置は、高炉の羽口部に微粉炭やコ−クス粉を気流輸送するのに好適な装置であり、図２や図３で説明したような転炉底吹きガスの分配装置に適用するのは困難である。また、気流と共に転炉に吹き込む粉体には、粉体製造工程に伴い混入した異物、特に粉砕ミルなどで不可避的に混入する異物が含まれる。一般には搬送経路に磁石を設置する、篩を設置するなどして異物を除去することが行われている。しかしながら、これらの方策を講じてもなお、異物を完全に除去することが不可能である。

さらに、特許文献４に開示の分配器内では、遠心分離により、比重が大きく粒度の粗い粉体が濃縮、滞留し、固気２相流の均等分配を妨げることがある。さらに、粉体滞留の防止のための方策について特許文献４では考えられていない。実操業においては、定期的に残留粉体を排出することになるが、転炉の稼働率が下がるため、生産性を阻害する。
本発明は、上記した従来技術の問題点に鑑みたものであり、底吹き転炉又は上底吹き転炉に設置され、気体又は固気二相流体を転炉の底部の複数の羽口に均分することが可能で、粉体の滞留を生じない、気体の分配装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、外筒及び内筒が上部に配置され、転炉の羽口ごとに区画された複数の隔室が下部に配置された、気体の分配装置であって、上記内筒は、上端が上記外筒内に開口し、下端が複数の隔室に接続され、上記外筒は、下端に底板を有し、気体を供給する導入管が接続される外筒開口部が側壁に設けられ、上記外筒開口部の下端と上記底板との高さ方向の距離である接続高さａが、上記外筒の内側の上記気体が旋回する旋回室の高さｂの１／１０以下である、気体の分配装置が提供される。

本発明の一態様によれば、外筒及び内筒が上部に配置され、転炉の羽口ごとに区画された複数の隔室が下部に配置された、気体の分配装置であって、上記内筒は、上端が上記外筒内に開口し、下端が複数の隔室に接続され、上記外筒は、下端に底板を有し、気体を供給する導入管が接続される外筒開口部が側壁に設けられ、上記旋回室の下側に、邪魔板が設置される、気体の分配装置が提供される。

本発明の一態様によれば、外筒及び内筒が上部に配置され、転炉の羽口ごとに区画された複数の隔室が下部に配置された、気体の分配装置であって、上記内筒は、上端が上記外筒内に開口し、下端が複数の隔室に接続され、上記外筒は、下端に底板を有し、気体を供給する導入管が接続される外筒開口部が側壁に設けられ、上記外筒開口部の下端と上記底板との高さ方向の距離である接続高さａが、上記外筒の内側の上記気体が旋回する旋回室の高さｂの１／１０以下であり、上記旋回室の下側に、邪魔板が設置される、気体の分配装置が提供される。

本発明の一態様によれば、底吹き転炉又は上底吹き転炉に設置され、気体又は固気二相流体を転炉の底部の複数の羽口に均分することが可能で、粉体の滞留を生じない、気体の分配装置が提供される。

底吹き転炉の構造を示す概略図である。 気体の分配装置を示す斜視図である。 気体の分配装置を示す模式図である。 本発明の第１の実施形態に係る気体の分配装置を示す断面図である。 通気時間と粉体の残留しるとの関係を示すグラフである。 接続高さａ／旋回室の高さｂと粉体の残留率との関係を示すグラフである。 本発明の第２及び第３の実施形態に係る気体の分配装置を示す断面図である。 邪魔板の形状を示す模式図であり、（Ａ）は方形状の邪魔板を示し、（Ｂ）はフラップ形状の邪魔板を示し、（Ｃ）は円柱状の邪魔板を示す。 邪魔板の設置位置を示す模式図である。 邪魔板の高さＨ／旋回室の高さｂと粉体の残留率との関係を示すグラフである。 邪魔板の幅Ｗ／旋回室の幅ｗと粉体の残留率との関係を示すグラフである。

以下の詳細な説明では、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付し、重複する説明を省略する。各図面は模式的なものであり、現実のものとは異なる場合が含まれる。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において種々の変更を加えることができる。

本発明者らは、上述の問題を解決するために、分配装置１自体の各部の寸法を変えて実験を重ねた。実験では、内筒内径、内筒高さ、外筒径、外筒高さ、導入部断面寸法を一定として、導入部の接続高さａを変更した分配装置１を用いた。分配装置１は、図２及び図３に示すものと同様なものである。つまり、分配装置１は、図１に示す転炉２に設けられ、転炉２の底部に設けられる複数の羽口３に、気体である底吹きガスを供給する装置である。底吹きガスは、純酸素、不活性ガス又は両者を混合したガスである。また、分配装置１は、この底吹きガスに粉体を含ませた固気二相流体を複数の羽口３に供給する装置であってもよい。分配装置１は、図２〜図４に示すように、外筒４と、導入管５と、内筒６と、複数の隔室７とを備える。外筒４は、円筒状の形状を有し、周面に導入管５が接続される外筒開口部４１が形成される。また、外筒４は、上端の開口を覆うように蓋４２が設けられ、下端には後述する内筒６を除いた開口面を覆う底板４３が設けられる。なお、本実施形態では、上下方向とは鉛直方向である。また、内筒６を除いた外筒４内の空間（外筒４内の内筒６よりも外側の空間）を旋回室８ともいう。導入管５は、外筒開口部４１に接続され、不図示の供給装置から供給される底吹きガスを旋回室８に供給する。内筒６は、円筒状の部材であり、外筒４と円筒状の軸心が同一となるように外筒４の内側に設けられる。内筒６の下端は、複数の隔室７へと接続される。このような分配装置１において、底吹きガスが旋回室８に導入される箇所であり、外筒開口部４１が形成される箇所を導入部といい、導入管５の延在方向から視た導入部の断面寸法を導入部断面寸法という。また、導入部の接続高さａとは、図４に示すように、底板４３の上面から、外筒開口部４１の下端までの距離である。

本実験では、酸素ガスと、質量分率にして１％の鉄粉を混合した石灰粉とを、導入管５から供給した。酸素ガスの供給速度は５００Ｎｍ^３／ｍｉｎとし、石灰粉の供給速度は５００ｋｇ／ｍｉｎとした。そして、所定時間通気した後に、酸素ガスと石灰分の供給を停止し、分配装置１を開放し、残存した粉体の体積及び残留粉体中の鉄の質量濃度を測定した。また、本実験では、石灰粉と鉄粉として、２００μｍ以下となるように篩ったものを用いた。さらに、転炉２の吹錬はおおよそ１０〜２０分の間に行われることから、実験時間は最大で２０分とした。さらに、別途流量偏差や固気の均等分配性を検討した結果、残留率を５％以下、望ましくは１％以下、濃縮率を５０倍以下とすることが求められることを確認した。

旋回室８の高さｂに対する接続高さａの比であるａ／ｂが０．２６である分配装置１を用いた時の粉体の残留率を通気時間ごとに測定結果を図５に示す。なお、旋回室８の高さｂとは、図４に示すように、底板４３の上面から外筒４の高さ（外筒４の円筒部の上端までの高さ）である。また、粉体の残留率とは、分配装置１内に滞留した粉体の体積を外筒４の内容積で除した値の百分率で示したものである。
図５に示すように、粉体の通過量が増加するのに伴い粉体の残留率は上がるが、ある閾値を超えるとそれ以上は残留率が上昇しないことが確認できた。

また、接続高さａと旋回室８の高さｂを変更したときの、ａ／ｂに対する粉体の残留率を図６に示す。なお、図６に示す実験では、実験時間を２０分とした。残留率はａ／ｂが小さくなるほど低減することが確認でき、ｂ＝２００ｍｍ及びｂ＝３００ｍｍのどちらの高さの外筒を使用した場合においても、ａ／ｂを０．１以下とすることで粉体の残留率が５％以下となることが確認できた。また、分配装置１をアクリルで作製し、内部の粉体挙動を観察したところ、旋回室８内に発生する旋回流の下側に粉体が滞留する傾向があることを見出した。このことから、ａ／ｂを小さくし、０．１以下とすることで、旋回流の下側の粉体滞留を防止することができることが知見された。そして、外筒４と内筒６とに挟まれた、旋回室８に邪魔板を設置することで、粉体をより排出できることが発起された。

さらに、本発明者らは、上記の知見から、図７に示すように旋回室８内の底板４３に邪魔板９を設置した分配装置１を用いて、邪魔板９による粉体の残留率への影響を調査した。図７に示す分配装置１は、邪魔板９の有無以外の構成については、図４で説明したものと同様とした。本調査では、実験時間は２０分とし、邪魔板９の形状を図８（Ａ）に示す方形とした。なお、図８に示す邪魔板９の形状において、旋回室８を旋回する底吹きガスの旋回方向に対して直交する断面形状の、鉛直方向の長さを高さＨとし、水平方向の長さを幅Ｗとする。旋回方向は、底吹きガスの流れ方向について、水平方向に平行な方向である。また、邪魔板９の形状が方形とは、旋回方向に対して直交する断面形状が方形であることをいう。さらに、本調査では、旋回室８の幅をｗとし、邪魔板９の幅Ｗを０．３ｗとした。旋回室８の幅ｗとは、図７に示すように、内筒６の外周面から外筒４の内周面までの水平方向の距離であり、「（外筒４の内径−内筒６の外径）／２」で求められる距離である。さらに、本調査では、邪魔板９としては、厚さ２０ｍｍの鋼板を、幅Ｗ及び高さＨが後述の所定のものとなる方形状の切断したものを用いた。また、図９に分配装置１における邪魔板９の設置位置（底板４３上の黒丸の位置）を示す平面模式図を示す。本調査では、邪魔板９の設置位置は、図９（Ａ）に示す位置とした。

本調査では、はじめに、邪魔板９の幅Ｗを０．３ｗの一定とし、邪魔板９の高さＨを変えた複数の条件で粉体の残留率を調査した。図１０に、邪魔板９の高さＨを変化させた時の旋回室８の高さｂに対する邪魔板９の高さＨの比（Ｈ／ｂ）と、粉体の残留率との関係を示す。図１０に示すように、Ｈ／ｂが０．２５以上０．８以下で粉体の残留率が５％未満と低くなることが確認できた。

次に、邪魔板９の高さＨを０．３ａとし、邪魔板９の幅Ｗを変化させた複数の条件で粉体の残留率を調査した。図１１に、邪魔板９の幅Ｗを変化させた時の旋回室８の幅ｗに対する邪魔板９の幅Ｗの比（Ｗ／ｗ）と、粉体の残留率との関係を示す。図１１に示すように、Ｗ／ｗが０．１以上で粉体の残留率が５％以下と低くなることが確認できた。
これらの結果から、邪魔板９を旋回室８の底板４３に設置し、邪魔板９の高さＨを０．２５ｂ以上０．８ｂ以下とすることで、旋回室８内の粉体の滞留が抑制され、邪魔板９の幅Ｗを０．１ｗ以上とすることで、旋回室８内の粉体の滞留がさらに抑制されることが知見された。

さらに、本発明者らは、同様の実験を、邪魔板９の断面積を変えず、邪魔板９の形状を図９（Ｂ）に示すフラップ形状としたところ、同条件の図９（Ａ）に示す矩形の邪魔板９に比べて、粉体の残留率が２０〜４０％%程度低減することを確認した。フラップ形状とは、旋回方向の下流側になるほど高さＨが徐々に大きくなる形状であり、邪魔板９の幅方向から視た底板９４（つまり水平方向）に対する直線状の上面の傾きは３０°以上７０°以下とすることが好ましい。なお、フラップ形状は、邪魔板９の幅方向から視て、上面がなだらかに傾斜していればよく、直線的な傾斜でもよく曲線的な傾斜であってもよい。

＜第１の実施形態＞
（気体の分配装置）
本発明の第１の実施形態に係る気体の分配装置１は、上記の実験・調査の知見に基づくものであり、図４に示すように、外筒４と、導入管５と、内筒６と、複数の隔室７と、を備える。なお、分配装置１が設けられる転炉２は、底吹き転炉又は上底吹き転炉である。

外筒４、導入管５、内筒６及び複数の隔室７は、上記の実験・調査で説明したものと同様である。すなわち、分配装置１は、外筒４内に旋回室８を有し、旋回室８の下に羽口３ごとに分けられた複数の隔室７を有する。また、内筒６の上端が外筒４内に開放しており、内筒６の下端が複数の隔室７に接続される。さらに、外筒４における導入部の接続高さａに対する旋回室８の高さｂの比ａ／ｂは、１／１０以下である。

上記の構成の分配装置１では、導入管５から外筒開口部４１を通じて旋回室８へと底吹きガスが流入し、旋回室８内に旋回流Ｒが発生する。この際、ａ／ｂを上記の範囲とすることにより、旋回室８の下側（底板４３の近傍で、好ましくは底板４３から接続高さａまでの範囲を含む領域）での流体の滞留を低減することができる。このため、粉体を含む固気二相流体を用いる場合において、粉体の滞留が低減され、複数の隔室７へ固気の均等分配を長期間保つことができる。

＜第２の実施形態＞
（気体の分配装置）
本発明の第２の実施形態に係る気体の分配装置１は、上記の実験・調査の知見に基づくものであり、図７に示すように、外筒４と、導入管５と、内筒６と、複数の隔室７と、邪魔板９とを備える。なお、分配装置１が設けられる転炉２は、底吹き転炉又は上底吹き転炉である。
外筒４、導入管５、内筒６及び複数の隔室７は、上記の実験・調査で説明したものと同様である。すなわち、分配装置１は、外筒４内に旋回室８を有し、旋回室８の下に羽口３ごとに分けられた複数の隔室７を有する。また、内筒６の上端が外筒４内に開放しており、内筒６の下端が複数の隔室７に接続される。

邪魔板９は、旋回室８内の下側に設けられ、底板４３の上面に設置されることが好ましい。また、邪魔板９は、旋回する底吹きガスの旋回方向に対して直交する断面形状（つまり、円筒状の旋回室８の周方向に直交する断面形状）について、高さＨが０．２５ｂ以上０．８以下であることが好ましく、幅Ｗが０．１ｗ以上であることが好ましい。また、邪魔板９の形状は特に限定されないが、高さＨ及び幅Ｗの最大長さが上記の条件となることが好ましい。このため、邪魔板９の形状は、図８（Ａ）に示す方形状であってもよく、図８（Ｂ）に示すフラップ形状であってもよい。フラップ形状の場合、幅方向から視た底板９４に対する直線状の上面の傾きは３０°以上７０°以下とすることが好ましい。また、邪魔板９の形状は、図８（Ｃ）に示す円柱状であってもよい。さらに、邪魔板９の設置位置は、図８に示すような平面視において、旋回室８内のどの位置（例えば、図８（Ａ）〜図９（Ｅ）の全ての位置）に設置されてもよいが、図９（Ａ）〜図９（Ｄ）に示す外筒開口部４１から視て旋回室８の下流側に設けることが好ましい。

上記の構成の分配装置１では、導入管５から外筒開口部４１を通じて旋回室８へと底吹きガスが流入し、旋回室８内に旋回流Ｒが発生する。この際、邪魔板９を設けることにより、旋回室８の下側での流体の滞留を低減することができる。このため、粉体を含む固気二相流体を用いる場合において、粉体の滞留が低減され、複数の隔室７へ固気の均等分配を長期間保つことができる。

＜第３の実施形態＞
（気体の分配装置）
本発明の第２の実施形態に係る気体の分配装置１は、上記の実験・調査の知見に基づくものであり、図７に示すように、外筒４と、導入管５と、内筒６と、複数の隔室７と、邪魔板９とを備える。なお、分配装置１が設けられる転炉２は、底吹き転炉又は上底吹き転炉である。
外筒４、導入管５、内筒６及び複数の隔室７は、上記の実験・調査で説明したものと同様である。すなわち、分配装置１は、外筒４内に旋回室８を有し、旋回室８の下に羽口３ごとに分けられた複数の隔室７を有する。また、内筒６の上端が外筒４内に開放しており、内筒６の下端が複数の隔室７に接続される。さらに、外筒４における導入部の接続高さａに対する旋回室８の高さｂの比ａ／ｂは、１／１０以下である。
邪魔板９は、第２の実施形態と同様である。

上記の構成の分配装置１では、導入管５から外筒開口部４１を通じて旋回室８へと底吹きガスが流入し、旋回室８内に旋回流Ｒが発生する。この際、ａ／ｂを上記の範囲とし、邪魔板９を設けることにより、旋回室８の下側での流体の滞留をより低減することができる。このため、粉体を含む固気二相流体を用いる場合において、粉体の滞留が低減され、複数の隔室７へ固気の均等分配を長期間保つことができる。

＜変形例＞
以上で、特定の実施形態を参照して本発明を説明したが、これら説明によって発明を限定することを意図するものではない。本発明の説明を参照することにより、当業者には、開示された実施形態とともに種々の変形例を含む本発明の別の実施形態も明らかである。従って、特許請求の範囲に記載された発明の実施形態には、本明細書に記載したこれらの変形例を単独または組み合わせて含む実施形態も網羅すると解すべきである。

例えば、上記実施形態では好ましい態様として、邪魔板９が底板４３の上面に設けられるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。邪魔板９は旋回室８の下側に設けられればよく、例えば、外筒４の内周面に設けられてもよい。
また、上記第２及び第３の実施形態では、邪魔板９を１個設ける構成としたが、本発明はかかる例に限定されない。邪魔板９は、複数個設けられてもよく、好ましくは１個〜３個設けられる。

＜実施形態の効果＞
（１）本発明の一態様に係る気体の分配装置１は、外筒４及び内筒６が上部に配置され、転炉２の羽口３ごとに区画された複数の隔室７が下部に配置された、気体の分配装置１であって、内筒６は、上端が外筒４内に開口し、下端が複数の隔室７に接続され、外筒４は、下端に底板４３を有し、気体を供給する導入管５が接続される外筒開口部４１が側壁に設けられ、外筒開口部４１の下端と底板４３との高さ方向の距離である接続高さａが、外筒４の内側の気体が旋回する旋回室８の高さｂの１／１０以下である。

上記（１）の構成によれば、旋回室８の高さｂに対して接続高さａを十分に小さくすることにより、旋回室８の下側での気体の滞留を抑えることができる。このため、気体に粉体が含まれる場合には、粉体の滞留を抑制することができ、複数の隔室７へ固気の均等分配を長期間保つことができる。また、転炉２の生産量を落とすことなく、分配装置１の長期間の稼働が可能となる。

（２）本発明の一態様に係る気体の分配装置１は、外筒４及び内筒６が上部に配置され、転炉２の羽口３ごとに区画された複数の隔室７が下部に配置された、気体の分配装置１であって、内筒６は、上端が外筒４内に開口し、下端が複数の隔室７に接続され、外筒４は、下端に底板４３を有し、気体を供給する導入管５が接続される外筒開口部４１が側壁に設けられ、旋回室８の下側に、邪魔板９が設置される。

上記（２）の構成によれば、旋回室８の下側に邪魔板９を設けることにより、旋回室８の下側での気体の滞留を抑えることができる。このため、気体に粉体が含まれる場合には、粉体の滞留を抑制することができ、複数の隔室７へ固気の均等分配を長期間保つことができる。また、転炉２の生産量を落とすことなく、分配装置１の長期間の稼働が可能となる。

（３）本発明の一態様に係る気体の分配装置１は、外筒４及び内筒６が上部に配置され、転炉２の羽口３ごとに区画された複数の隔室７が下部に配置された、気体の分配装置１であって、内筒６は、上端が外筒４内に開口し、下端が複数の隔室７に接続され、外筒４は、下端に底板４３を有し、気体を供給する導入管５が接続される外筒開口部４１が側壁に設けられ、外筒開口部４１の下端と底板４３との高さ方向の距離である接続高さａが、外筒４の内側の気体が旋回する旋回室８の高さｂの１／１０以下であり、旋回室８の下側に、邪魔板９が設置される。

上記（３）の構成によれば、旋回室８の高さｂに対して接続高さａを十分に小さくし、旋回室８の下側に邪魔板９を設けることにより、旋回室８の下側での気体の滞留をより抑えることができる。このため、気体に粉体が含まれる場合には、粉体の滞留を抑制することができ、複数の隔室７へ固気の均等分配を長期間保つことができる。また、転炉２の生産量を落とすことなく、分配装置１の長期間の稼働が可能となる。

（４）上記（２）又は（３）の構成において、邪魔板９の形状は、旋回室８のガス流方向に対して、直交する断面形状の高さＨが０．２５ｂ以上０．８ｂ未満で、断面形状の幅Ｗが０．１ｗ以上である。
（５）上記（２）〜（４）のいずれか一つの構成において、邪魔板９は、底板４３に設置される
（６）上記（２）〜（６）のいずれか一つの構成において、邪魔板９は、旋回室８内の気体が旋回する旋回方向の下流側になるほど、旋回方向に直交する断面形状の高さＨが徐々に大きくなるフラップ形状である。
上記（４）〜（６）の構成によれば、気体、粉体の滞留をより低減することができる。

次に、本発明者らが行った実施例１について説明する。実施例１では、第１の実施形態に係る分配装置１を用いて粉体を含んだ底吹きガスである固気二相流体を羽口３に流し、羽口３ごとの粉体の排出量を測定した。分配装置１は、外筒４の内径が９００ｍｍ、分配装置１の全高さが７５０ｍｍ、内筒６の高さが４５０ｍｍであるものを用いた。また、分配装置１は、外筒４への導入管５の断面形状を２５０ｍｍ又は３００ｍｍ四方の正方形とし、接続高さａを０〜８０ｍｍの任意の距離とした。さらに、実施例では、旋回室に邪魔板９を設置した。邪魔板９は、図８（Ａ），（Ｂ）に示す、方形状、フラップ形状、円柱のいずれかの形状とし、底板４３上の図９（Ａ）〜（Ｄ）に示す設置位置に設置した。さらに、導入管５から酸素ガスを５００Ｎｍ^３／ｍｉｎ、ＣａＯ−１％Ｆｅ粉体を５００ｋｇ／ｍｉｎを流した。そして、２０分間、羽口３ごとのガス流量と粉体の排出量を測定した。

また、比較例として、実施例と同様な条件において、接続高さａ、邪魔板９の形状又は邪魔板９の設置位置が異なる条件についても調査を行った。
表１に、実施例及び比較例における条件並びに、測定結果である流量偏差、粉体偏差、分配装置１内の粉体の残留率及びＣａＯ粉中のＦｅ粉の濃縮率を示す。なお、流量偏差は各羽口３で測定されたガス流量の偏差であり、粉体偏差は各羽口３で測定された粉体の排出量の偏差である。

比較例１−１〜１−４から明らかなように、本発明を実施することにより、分配装置１内の粉体の滞留を５％以下に、また可燃性物質であるＦｅ粉の濃縮率を５０倍以下にすることが可能であることが確認できた。

次に、本発明者らが行った実施例２について説明する。実施例２では、第２の実施形態に係る分配装置１を用いて粉体を含んだ底吹きガスである固気二相流体を羽口３に流し、羽口３ごとの粉体の排出量を測定した。分配装置１は、外筒４の内径が９００ｍｍ、分配装置１の全高さが７５０ｍｍ、内筒６の高さが４５０ｍｍであるものを用いた。また、分配装置１は、外筒４への導入管５の断面形状を３００ｍｍ四方の正方形とし、接続高さａを０ｍｍとした。さらに、実施例２では、旋回室に邪魔板９を設置した。邪魔板９は、図８（Ａ），（Ｂ）に示す、方形状、フラップ形状、円柱のいずれかの形状とし、底板４３上の図９（Ａ）〜（Ｄ）に示す設置位置に設置した。さらに、導入管５から酸素ガスを５００Ｎｍ^３／ｍｉｎ、ＣａＯ−１％Ｆｅ粉体を５００ｋｇ／ｍｉｎを流した。そして、２０分間、羽口３ごとのガス流量と粉体の排出量を測定した。

また、比較例として、実施例と同様な条件において、邪魔板９の形状や設置位置が異なる条件についても調査を行った。
表２に、実施例及び比較例における条件並びに、測定結果である流量偏差、粉体偏差、分配装置１内の粉体の残留率及びＣａＯ粉中のＦｅ粉の濃縮率を示す。なお、流量偏差は各羽口３で測定されたガス流量の偏差であり、粉体偏差は各羽口３で測定された粉体の排出量の偏差である。また、比較例２−３，２−６における邪魔板９の設置位置である壁Ａ及び壁Ｅとは、図９（Ａ）及び図９（Ｅ）に示す位置の外筒４の内壁面に邪魔板９をそれぞれ取り付けたことを示す。なお、邪魔板９の取り付け高さについては、邪魔板９の上端が底板４３からｂとなるように壁Ａ及び壁Ｅに邪魔板９を設置した。

比較例１−１，２−２〜２−６から明らかなように、本発明を実施することにより、分配装置１内の粉体の滞留を５％以下に、また可燃性物質であるＦｅ粉の濃縮率を５０倍以下にすることが可能であることが確認できた。

次に、本発明者らが行った実施例３について説明する。実施例３では、分配装置１を用いて粉体を含んだ底吹きガスである固気二相流体を羽口３に流し、羽口３ごとの粉体の排出量を測定した。分配装置１は、外筒４の内径が９００ｍｍ、分配装置１の全高さが７５０ｍｍ、内筒６の高さが４５０ｍｍであるものを用いた。また、分配装置１は、外筒４への導入管５の断面形状を２５０ｍｍ又は３００ｍｍ四方の正方形とし、接続高さａを０〜８０ｍｍの任意の距離とした。さらに、実施例では、旋回室に邪魔板９を設置した。邪魔板９は、図８（Ａ），（Ｂ）に示す、方形状、フラップ形状、円柱のいずれかの形状とし、底板４３上の図９（Ａ）〜（Ｄ）に示す設置位置に設置した。さらに、導入管５から酸素ガスを５００Ｎｍ^３／ｍｉｎ、ＣａＯ−１％Ｆｅ粉体を５００ｋｇ／ｍｉｎを流した。そして、２０分間、羽口３ごとのガス流量と粉体の排出量を測定した。

また、比較例として、実施例と同様な条件において、邪魔板９を設けない条件、接続高さａ、邪魔板９の形状又は邪魔板９の設置位置が異なる条件についても調査を行った。
表１に、実施例及び比較例における条件並びに、測定結果である流量偏差、粉体偏差、分配装置１内の粉体の残留率及びＣａＯ粉中のＦｅ粉の濃縮率を示す。なお、表１の邪魔板の設置位置において、底Ａ〜底Ｅは、図９（Ａ）〜図９（Ｅ）にそれぞれ対応した位置である。また、流量偏差は各羽口３で測定されたガス流量の偏差であり、粉体偏差は各羽口３で測定された粉体の排出量の偏差である。

比較例２−２〜２−６，１−１〜１−４から明らかなように、上記実施形態に係る分配装置１を用いることにより、分配装置１内の粉体の滞留率が１％以下となり、さらに可燃性物質であるＦｅ粉の濃縮率を５０倍以下にすることが可能であることが確認できた。

１ 分配装置
２ 転炉
３ 羽口
４ 外筒
４１ 外筒開口部
４２ 蓋
４３ 底板
４４ 旋回室
５ 導入管
６ 内筒
７ 隔室
Ｍ 溶鉄
Ｆ 転炉底吹きガス

Claims (6)

1. 外筒及び内筒が上部に配置され、転炉の羽口ごとに区画された複数の隔室が下部に配置された、気体の分配装置であって、
   前記内筒は、上端が前記外筒内に開口し、下端が複数の隔室に接続され、
   前記外筒は、下端に底板を有し、気体を供給する導入管が接続される外筒開口部が側壁に設けられ、
   前記外筒開口部の下端と前記底板との高さ方向の距離である接続高さａが、前記外筒の内側の前記気体が旋回する旋回室の高さｂの１／１０以下である、気体の分配装置。
2. 外筒及び内筒が上部に配置され、転炉の羽口ごとに区画された複数の隔室が下部に配置された、気体の分配装置であって、
   前記内筒は、上端が前記外筒内に開口し、下端が複数の隔室に接続され、
   前記外筒は、下端に底板を有し、気体を供給する導入管が接続される外筒開口部が側壁に設けられ、
   前記旋回室の下側に、邪魔板が設置される、気体の分配装置。
3. 外筒及び内筒が上部に配置され、転炉の羽口ごとに区画された複数の隔室が下部に配置された、気体の分配装置であって、
   前記内筒は、上端が前記外筒内に開口し、下端が複数の隔室に接続され、
   前記外筒は、下端に底板を有し、気体を供給する導入管が接続される外筒開口部が側壁に設けられ、
   前記外筒開口部の下端と前記底板との高さ方向の距離である接続高さａが、前記外筒の内側の前記気体が旋回する旋回室の高さｂの１／１０以下であり、
   前記旋回室の下側に、邪魔板が設置される、気体の分配装置。
4. 前記邪魔板の形状は、前記旋回室内の前記気体が旋回する旋回方向に対して、直交する断面形状の高さＨが０．２５ｂ以上０．８ｂ未満で、前記断面形状の幅Ｗが０．１ｗ以上である、請求項２又は３に記載の気体の分配装置。
5. 前記邪魔板は、前記底板に設置される、請求項２〜４のいずれか１項に記載の気体の分配装置。
6. 前記邪魔板は、前記旋回室内の前記気体が旋回する旋回方向の下流側になるほど、前記旋回方向に直交する断面形状の高さＨが徐々に大きくなるフラップ形状である、請求項２〜５のいずれか１項に記載の気体の分配装置。

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