JP3094451B2 - 送風管および羽口構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、送風管、羽口および送風管（blast pipe）
または羽口で終る石炭注入ランス（coal injection lan
ce）からなる高炉（shaft furnace）用の送風管・羽口
構造（tuyere arrangement）に関する。ランスは、２本
の同心チューブからなり、内側のチューブは石炭微粉を
供給するように配置してあり、外側チューブは酸素を供
給するように配置してある。この種の構造は、米国特許
第4921532号および同第3758090号で公知である。

本発明の目的は、長期間にわたって安定した燃焼を行
え、完全燃焼および高率の石炭加入を可能としたこの種
の構造を提供することにある。この目的を達成すべく、
本発明は請求の範囲に記載した特徴を備えている。

以下、添付図面を参照しながら本発明を説明する。

第１図は、送風管・羽口構造を備えた高溶鉱炉（blas
t furnace）の概略縦断面図である。

第２図は、第１図に示す送風管・羽口構造のうちの１
つの送風管・羽口構造の部分拡大縦断面図である。

第３図は、第２図の３−３矢視線で示す端面図であ
る。

第４図は、第２図に概略的に示した石炭注入ランスの
縦断面図であり、ランスの先端を除いて示す図である。

第５図は、第１図に示す石炭注入ランスの前部の部分
拡大縦断面図である。

第６、７図は、第５図の６−６線、７−７線のそれぞ
れに沿った横断面図である。

第８図は、第５図に示すランスの先端を形成する２つ
の部分のうちの一方の部分断面断片図である。

第９図は、第２図に示す部分の変形例を示す図であ
る。

第10A、10B図は、ランスの変形例を示す図である。

第11図は、第10図の11−11線に沿った断面図である。

第１図は、高炉（溶鉱炉）の概略縦断面を示してい
る。２つの送風管・羽口構造10、11がこの図には示して
ある。これらの送風管・羽口構造は、すべて円形の分配
管12から熱い噴射空気（hot blast）の供給を受ける。

第２図には、１つの羽口13と１つの送風管14が示して
ある。普通の方法で、送風管は、セラミック内張り式鋼
管と羽口13を取り付けた水冷式銅製ジャケット15とから
なる。羽口13は、銅で作ってあり、従来と同様に水冷さ
れている。羽口13は、円錐形面16のところで、高炉壁に
設けた水冷式銅製ジャケット17に対してシールされてい
る。羽口13は、対称的ではなく、２、３度下に向いてい
る。それはしかし対称的であってもよい。２本のチュー
ブ18、19が送風管14の壁を貫いて斜めに延びており、流
路を構成している。また、２つの石炭注入ランス22、23
がチューブ18、19を貫いて熱噴射空気流路24内へ延長し
ている。

第３図に示すように、これら２本のチューブ18、19
は、送風管14の長手軸線Ｉを通る２つの平面内に位置
し、ランス22、23の軸線は共通点で送風管14の軸線Ｉと
交差している。第３図においては、チューブ18、19は、
送風管14に対して横方向の平面で見て互いに直角に示し
てある。この角度は、最適角度ではなく、最適角度は、
おそらくは、150゜〜180゜の範囲にある。第３図におい
ては、ランス22、23の前端部のみが示してあり、後端は
示してない。

先端のないランスが第４図に示してある。このランス
は、２本の同心のチューブ25、26からなり、これらのチ
ューブは、弾性補償体27によって後端で相互に連結して
ある。この補償体27は、外套30に溶接した２枚のばね鋼
板28、29からなる。これらの鋼板のうちの一方の鋼板は
内側チューブ25に溶接し、他方の鋼板は外側チューブ26
に溶接してある。内側チューブ25の前端は外ねじ31を有
し、外側チューブ26の前端は円錐形面32を有する。内側
チューブ25は、石炭微粉浮遊体（空気中に浮遊する石炭
微粉）を受け入れる管継手33を有し、外側チューブ26は
酸素を受け入れる管継手34を有する。

第５図において、第４図に示すランスの前端がそこに
チップを取り付けた状態で示してある。このチップは、
内側チューブ25に螺合させた耐熱材料のボデー40からな
る。ボデー40にスリーブ41を螺合させてから、ボデー40
を内側チューブ25に螺合する。次に、ボデー40を内側チ
ューブ25に取り付けたとき、スリーブ41をその円錐形の
端面が外側チューブ26の円錐形面32に衝合するように螺
合する。こうして、補償体27にプレストレスを掛け、内
側チューブ25、外側チューブ26の長手方向の熱膨張が異
なっているときでも緊密なシールを外側チューブ26とス
リーブ41の間に確保することができる。ランスのチップ
40、41は、例えば、耐熱性ステンレス鋼で作ってもよい
し、耐熱性の加工可能な焼結金属で作ってもよい。ま
た、セラミックでもよい。

ボデー40に設けた長手方向中心の流路45は、内側チュ
ーブ25の延長部を形成する。流路45は口44を有する。ボ
デー40は、その円筒形の外面に多数の螺旋溝25を有す
る。図示実施例においては、６つの溝42が設けてある。
これらの溝のピッチ角は、好ましくは25〜55゜である。
図には、約45゜で示してある。ボデー40は、その溝42と
共に、スリーブ41から前方に延びている。スリーブ41の
前縁43は、溝42およびスリーブ41によって構成された螺
旋流路の口を構成している。酸素は、スリーブ41の前縁
43を通過するときに半径方向に膨張する。ボデー40は、
スリーブの前縁43から前方に延び、石炭微粉流路45の口
44が酸素流路42の口の前方に位置するようにしなければ
ならない。代表的には、酸素流路42の口から前方５〜15
mmのところに位置させる。できるだけ大きな酸素圧力低
下が出口で生じなければならず、したがって、螺旋流路
は全捲回長の1 1/2より長くてはいけない。好ましく
は、１全捲回長以下でなければならない。しかしなが
ら、酸素に適正な回転を与えるために、全捲回長の３分
の１よりも短くてもいけない。代表的には、チップ・ボ
デー40の直径は20〜30mmであってもよく、ランスの全長
は2mであってもよい。

図示したようなランスのチップの場合、安定した軽量
化（stable lightning）、安定した回転ならびに安定し
た燃焼を得ることができる。石炭微粉は、レースウェイ
において、完全燃焼する。すなわち、４〜６ミリ秒でか
つ高い石炭注入レベルで燃焼する。外側チューブ26内の
酸素は内側チューブ25を冷却し、その結果、空気を石炭
微粉の搬送体として使用できる。搬送空気の酸素率は、
窒素の添加によって低下させることができる。

第10、11図は、ランスの変形例を示している。第10A
図はランスの後端を示し、第10B図は前端を示してい
る。先の実施例の部分に対応する部分は同じ参照符号が
付けてある。チップ・ボデー40は、先の実施例と同様
に、内側チューブ25に螺合させてある。しかしながら、
スリーブ41がなく、外側チューブ26が前方に延びてお
り、チップ・ボデー40にすべりばめしてある。内側チュ
ーブ25のねじ付き部分50が後方へ延びており、ねじ53に
よって外側チューブ26に取り付けた３つの脚部を有する
ナット51と螺合している。ランスの後端で、外側チュー
ブ26にＯリング55を備えた摺動連結部54が設けてあり、
このＯリング55を貫いて内側チューブ25が延びている。
したがって、内側チューブ25を回転させることによっ
て、外側チューブ26の前部41の前縁43に対するチップ・
ボデー40の軸線方向位置を調節することができる。石炭
微粉浮遊体がスイベル軸継手を介して内側チューブ25に
供給される場合、作動中でもこの調節を行うことができ
る。チューブ25、26間の熱膨張差は、ランスの後端で摺
動連結部54における摺動運動として吸収される。したが
って、熱膨張が外側チューブの前縁56に対するチップ・
ボデー40の軸線方向位置を変化させることはない。この
点で、このランスと先に述べたランスとの間には差異は
ない。両実施例において、２本のチューブ25、26は、そ
の前端で相互に固定される。しかしながら、第10、11図
のこのランスでは、チップ・ボデー40の、外側チューブ
26の縁56に対する軸線方向位置は、ランスがその作動位
置にあるときに調節することができる。したがって、例
えば石炭微粉の品質が変化した場合、火炎が燃焼してい
るときに内側チューブを回転させることによって火炎を
微調整することができる。また、ランスのチップ・ボデ
ー40または外側チューブ26の縁56が侵食されたときに調
節を行うこともできる。第10図において、チップ・ボデ
ー40の前面は、外側チューブ26の前縁43と面一である
が、内側チューブ25のねじ付き部50が広範囲にわたって
の軸線方向調節を可能とする。

ランスのチップが摩滅したとき、外側チューブ26の損
傷を受けた前部を切り取り、新しいチップ・ボデー40を
内側チューブ25に螺合させ、外側チューブ26の新しい前
部片41を外側チューブ26に溶接する。外側チューブ26の
この新しい前部片は、第５図におけるスリーブ41に相当
する。チューブ25、26間の環状スペースの温度は熱電対
56で測定する。

各送風管に２つ以上のランスを設け、火炎を衝突させ
る、例えば２つのランスを図示したように設けると有利
である。ランスのチップは、互いに反対方向の螺旋の溝
を有し、火炎を互いに逆方向に回転させて燃焼率を高め
るべきである。

ランス・チップが、互いにかつ送風管の軸線に対して
平行とせずに、図示したように、送風管14の中心軸線に
対してかつ互いに或る角度をなすときに、燃焼はさらに
改善される。ランスは、送風管全体を長手方向に貫いて
延びる代わりに送風管14の壁を斜めに貫いて延びるとき
にかなり良好に支持されることになり、動的力によるラ
ンス・チップ振動のリスクを減らすこと自体も利点であ
るが、燃焼にとっても有利である。

第９図は、送風管14の変形例を示している。チューブ
18、19は、後方へ変位されており、ランス22、23は、先
の実施例のように羽口13で終らずに、送風管14で終って
いる。また、ランスを、送風管14の壁ではなく、羽口13
の壁を貫いて延びるようにすることも可能である。次
に、ランス・チップを前方へ変位させ、燃焼で羽口をそ
れほど加熱せず、その結果、冷却水による羽口からの熱
の散逸を少なくすることもできる。

すべての送風管14が石炭注入ランスを備えると適切で
あるが、或る種の場合には、送風管のいくつかのみが石
炭注入ランスを備えるようにすることも望ましい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴイクストリヨーム，ヤン・ウーロヴ スウエーデン国エス−951 45 リユー レオ．エツペルステイーゲン１ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C21B 7/16 305 C21B 7/16 306 C21B 7/00 309

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】送風管（14）と、羽口（13）と、送風管ま
   たは羽口で終る石炭注入ランス（23）を包含する高炉用
   の送風管・羽口構造であり、ランス（23）が２本の同心
   のチューブ（25、26）からなり、それらのうち内側チュ
   ーブ（25）が石炭微粉を供給するように配置してあり、
   外側チューブ（26）が酸素を供給するように配置してあ
   る送風管・羽口構造において、ランス（23）が、内側チ
   ューブ（25）の延長部を形成する中央石炭微粉供給流路
   （45、44）を包含する耐熱性チップ（40、41）およびチ
   ューブ（25、26）間の環状スペースの延長部を形成し、
   チップの端に導く複数の螺旋流路（42）を有することを
   特徴とする送風管・羽口構造。
2. 【請求項２】請求項１記載の送風管・羽口構造におい
   て、石炭微粉供給流路（45）の口（44）が、螺旋流路
   （42）の口から前方へ隔たって位置していることを特徴
   とする送風管・羽口構造。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の送風管・羽口構造
   において、前記螺旋流路が、チップ・ボデー（40）の、
   前記石炭微粉供給流路（45）が形成されている外面に螺
   旋溝（42）として形成してあり、これらの溝（42）がス
   リーブ（41）によって覆われていることを特徴とする送
   風管・羽口構造。
4. 【請求項４】請求項３記載の送風管・羽口構造におい
   て、前記チップ・ボデー（40）が前記スリーブ（41）か
   ら前方に突出しており、スリーブの前縁（43）が前記螺
   旋流路（42）の口を構成していることを特徴とする送風
   管・羽口構造。
5. 【請求項５】請求項１ないし４のいずれか１項記載の送
   風管・羽口構造において、外側チューブ（26）の内側チ
   ューブ（25）の間の軸線方向位置がランスのチップ（4
   0、41）に隣接して固定してあり、チューブ（25、26）
   間の相対軸線方向運動を許す装置（27、54）がチューブ
   の後端に配置してあることを特徴とする送風管・羽口構
   造。
6. 【請求項６】請求項５記載の送風管・羽口構造におい
   て、ナット（51）が外側チューブ（26）の前部に固定し
   てあり、これが内側チューブ（25）のねじ付き部分（5
   0）と連結し、それによって、内側チューブ（25）を回
   転させたときに、外側チューブ（26）と内側チューブ
   （25）の相対軸線方向位置を調節できるようにしたこと
   を特徴とする送風管・羽口構造。
7. 【請求項７】請求項１ないし６のいずれか１項記載の送
   風管・羽口構造において、前記螺旋流路（42）が25〜55
   ゜のピッチ角を有することを特徴とする送風管・羽口構
   造。
8. 【請求項８】請求項７記載の送風管・羽口構造におい
   て、螺旋流路（42）が全捲回長の0.5〜1.5倍延びている
   ことを特徴とする送風管・羽口構造。
9. 【請求項９】請求項１ないし８のいずれか１項記載の送
   風管・羽口構造において、少なくとも２つのランス（2
   2、23）が設けてあり、これらのランスが互いに斜めに
   向いていて火炎を衝突させるようになっていることを特
   徴とする送風管・羽口構造。
10. 【請求項１０】請求項１ないし９のいずれか１項記載の
    送風管・羽口構造において、２つのランス（22、23）が
    設けてあり、一方のランスが他方のランスに対して逆方
    向の螺旋の流路（42）を有することを特徴とする送風管
    ・羽口構造。