JP3777654B2 - 炉頂装入装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は竪型炉の炉内へ原料を装入する炉頂装入装置に関するもので、装入原料を分配シュートで炉内へ分布させるようにするベルレス型の炉頂装入装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
炉内への原料の装入にベルを用いないで原料を均一に分布させるようにする、いわゆるベルレス型の炉頂装置は、図７に一例を示す如く、炉１の頂部に、支持フレーム２を固定設置し、該支持フレーム２の炉中心線Ｏ上の位置に、旋回テーブル３′と該旋回テーブル３′に固定された垂直シュート３を回転自在に支持させ、且つ該垂直シュート３に断面形状をＵ型にした樋状の分配シュート４の基端部を上下方向へ回動（傾動）自在に取り付け、旋回テーブル３′を回転させて垂直シュート３を回転させることにより分配シュート４を水平方向に旋回させ、又、分配シュート４を傾動させることにより該分配シュート４の旋回半径を任意に変更できるようにしてある。又、上記支持フレーム２上には、伸縮管５を垂直シュート３の上方に位置するように設置し、伸縮管５の上方には、上端部の天板７に複数（図では３つ）の原料流入用の開口８を設けると共に下端部に１つの原料流出口９を有する原料集合ホッパー６を配置して、原料流出口９を伸縮管５に連通させる。更に、上記原料集合ホッパー６の上方には、３つの炉頂ホッパー１０ａ，１０ｂ，１０ｃが炉中心線Ｏより偏心した位置に別々に固定設置されていて、各炉頂ホッパー１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、下端側に原料を定量切り出しする流量調整用ゲート１１と炉頂ホッパー１０ａ，１０ｂ，１０ｃ内の原料を計量するために下方及び隣の炉頂ホッパー１０ａ，１０ｂ，１０ｃとの縁切り等の目的をもつ伸縮管１２を備えて下端部を、上記原料集合ホッパー６上端の３つの開口８に嵌合させ、各炉頂ホッパー１０ａ，１０ｂ，１０ｃの下端に、炉頂ホッパー１０ａ，１０ｂ，１０ｃ内の原料を原料集合ホッパー６内に投入するときに炉内圧から炉頂ホッパー１０ａ，１０ｂ，１０ｃ内を遮断するための下部シール弁１３を取り付けた構成としてある。
【０００３】
したがって、従来の炉頂装入装置では、炉頂ホッパー１０ａ，１０ｂ，１０ｃ内の原料が流量調整用ゲート１１で流量調整されて原料集合ホッパー６内に入ると、該原料集合ホッパー６下端の原料流出口９より伸縮管５、垂直シュート３を経て分配シュート４上に落下し、該分配シュート４の先端より炉内へと装入され、このとき分配シュート４の旋回と傾動により炉心より任意の半径の位置に分布させるようにしてある。
【０００４】
かかる炉頂装入装置においては、ガス流れの偏向等があると炉内耐火物の部分的な損耗が生じると共に操業効率の低下を招くので、これらを防止するために、炉内への原料装入は均一分布で行われて堆積する原料の偏積を防止することが必要である。
【０００５】
しかし、図７に示す如く、複数個の炉頂ホッパー１０ａ，１０ｂ，１０ｃが炉中心線Ｏから偏心させて配設してあって、１つの原料集合ホッパー６内に原料を投入させるようにしてある炉頂装入装置の場合、原料集合ホッパー６内の原料の流れは、異なる炉頂ホッパー１０ａ，１０ｂ，１０ｃ毎に変化して、図７に矢印ａとｂで示す如き状態の流れとなり、この原料の流れには、それぞれの炉頂ホッパー１０ａ，１０ｂ，１０ｃの水平設置位置の違いによる水平方向の速度成分が生じる。このため、
▲１▼複数個の各々の炉頂ホッパー位置の違いにより旋回角度位置（水平方向角度）での落下速度が変化することにより分配シュート４から炉内への原料落下速度（速度ベクトル）は上記の水平方向の速度の影響を受けること、
▲２▼原料集合ホッパー６から分配シュート４上への原料落下は、原料の流れａ，ｂの如く炉中心線Ｏからずれたものとなるため、分配シュート４への原料衝突位置は旋回角度位置で変化することになる。このため、原料が分配シュート４上を滑走する距離（図７のＬ）が旋回角度位置で変化することになり、分配シュート４上での加速量、分配シュート４から受ける滑走抵抗が変化するため、分配シュート４上での原料滑走速度及び分配シュート４からの原料落下速度が旋回位置で変化すること、
▲３▼原料装入時、分配シュート４は旋回しているため、原料は分配シュート４上を先端側へ滑走中に該分配シュート４の横方向へ変位してせり上がることがあり、このせり上がり量は、分配シュート４上へ落下する原料の衝突位置・滑走速度により変化する。このため、原料の分配シュート４から飛び出す位置が旋回位置で変化すること、
等により、炉内へ堆積した原料は偏積を生じることになり、これに伴い炉内ガスの流れが偏向し、炉の安定操業が困難となるという問題がある。
【０００６】
そのため、従来では、原料集合ホッパー６内の原料の水平方向成分を減少させ分配シュート４上の炉中心線Ｏ位置に原料を落下させる目的で、図７に示す如く原料集合ホッパー６の下端部に、筒状センタリングシュート１４を固定して設置したり、あるいは、図示してないが原料集合ホッパー６の下端部に、複数のゲート板を順次重ね合わせるようにして回動自在に取り付けてなるセンタリング装置を設置して、原料集合ホッパー６の原料流出口９を開閉するようにしたものが提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図７に示す如き固定のセンタリングシュート１４を設けたものでは、原料集合ホッパー６内の原料の水平方向成分を少しは打ち消すことはできるが、完全に打ち消すことはできないため、原料集合ホッパー６から分配シュート４上に落下させられる原料の分配シュート４上への落下位置を炉中心線Ｏ上とすることができず、前記した如き種々の問題が生じる。
【０００８】
又、複数のゲート板からなるセンタリング装置を用いたものでは、炉中心線Ｏを中心として均等な開度は得られるが、各ゲート板は重なり合っていて重なり部があるため、ゲート板毎の段差があり、この段差により原料の流れへ抵抗が加わり、原料流れの偏向が考えられる。又、今後の炉の高効率化を図る上から、複数の炉頂ホッパー１０ａ，１０ｂ，１０ｃから同時に原料を切り出して原料集合ホッパー６内に投入して炉内へ装入する操業が望まれているが、このような場合において、上記ゲート板の段差があると、この段差によって片側の炉頂ホッパー１０ａ，１０ｂ，１０ｃのうち、たとえば１０ａからの原料は流れ易く、反対側の炉頂ホッパー１０ｂからの原料は流れにくいということになり、このゲートの段差による流れの差により、排出された原料の混合比が経時的に変化して来て操業上好ましくないことが考えられる。更に、このゲート板によるセンタリング装置は、ゲートの開度を原料の流量に見合った開度にすると共に、各ゲート位置をセンタリングのために決定する必要があり、２つの要素を同時に満足するような制御となることから、制御が容易にできないことが考えられる。
【０００９】
更に、高炉を長期間操業すると、種々の原因によるガス流の偏向等により、炉内耐火物の部分的な損耗が発生し鉄皮は加熱される結果、炉鉄皮の部分的損耗が発生し、炉の操業ができなくなる。このような場合には、積極的に原料の偏積を生じさせてガスの流れを制御して損耗のはげしい部分へのガス流れを抑制することにより、炉内耐火物と鉄皮からなる炉壁の保護を図ることが必要であり、そのための手段の開発が望まれている。
【００１０】
そこで、本発明は、上記原料集合ホッパーの下端部に設けた固定のセンタリングシュートやゲート板によるセンタリング装置による場合に生じる問題点を除去して分配シュートの炉中心線の位置に原料を落下させるようにすると共に、炉内に装入した原料の堆積状況を偏らせることもできるようにして炉壁の保護を図るようにしようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、下端部に流量調整用ゲートがあり下端に下部シール弁が取り付けてある複数個の炉頂ホッパーが炉中心線より偏心した位置に設置してあり、該各炉頂ホッパーから排出された原料を、炉中心線上の流出口より炉中心線上の垂直シュートを介し分配シュート上に落下させて炉内へ堆積させるようにしてある炉頂装入装置において、上記垂直シュートの上方位置に、筒状にした固定シュートと揺動シュートを炉中心線上に位置するように配置し、且つ該揺動シュートを任意の方向へすり粉木運動するよう揺動できるように支持させて駆動装置に連結させてなる構成とする。
【００１２】
各炉頂ホッパーから原料集合ホッパー内へ排出される原料は炉中心線上の原料流出口へと流されて揺動シュートへと落下させられるが、揺動シュートは原料集合ホッパー内を流れる方向に対応して揺動できるので、原料を炉中心線に沿い落下させることができる。これにより分配シュート上には常に一定位置に原料が落下されることになって炉内への均一分布が可能となる。
【００１３】
固定シュートを取り外すことができるようにしておくと、揺動シュートを保守点検するときに容易に上方へ抜き取ることができて作業が楽になる。
【００１４】
又、原料集合ホッパー内を流れて固定シュートに入り揺動シュートへと流れる原料の抵抗となる抵抗体を炉中心線上に位置させ、原料集合ホッパー上にロッドを介して上下方向に移動自在に支持させ、固定シュート内に挿入させるようにすると、原料集合ホッパー内での原料の水平方向速度成分を減らすことができる。
【００１５】
更に、抵抗体を回転できるようにもして抵抗体を偏平な錘体状にすると、原料の水平方向速度成分を減らし且つ炉中心線に沿い落下させるようにもできる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１７】
図１乃至図４は本発明の実施の一形態を示すもので、図７に示す如く、炉１の頂部に支持フレーム２があって、垂直シュート３と分配シュート４が支持され、その上方に、原料集合ホッパー６があって、該原料集合ホッパー６の下端の原料流出口９が伸縮管５を介して垂直シュート３に連通させてあり、更に、原料集合ホッパー６の上部に、炉中心線Ｏより偏心した位置に３つの炉頂ホッパー１０ａ，１０ｂ，１０ｃが設置されて、各炉頂ホッパー１０ａ，１０ｂ，１０ｃの下端部が原料集合ホッパー６内に嵌合され、且つ各炉頂ホッパー１０ａ，１０ｂ，１０ｃには、原料を定量切り出す流量調整用ゲート１１と、下部シール弁１３が備えてあり、偏心した位置にある複数個の炉頂ホッパー１０ａ，１０ｂ，１０ｃから原料集合ホッパー６内に投入された原料を、炉中心線Ｏの位置にある原料流出口９から垂直シュート３を介して分配シュート４上に落下させられるようにしてある構成において、上記原料集合ホッパー６と垂直シュート３との間に、センタリングシュート１４に代えて本発明の特徴をなす原料案内装置１５を設置する。その他の構成は図７に示すものと同じであり、同一のものには同一符号が付してある。
【００１８】
上記原料案内装置１５は、図２及び図３に示す如く、上下方向に開口部を有し且つ上端を原料集合ホッパー６の下端に着脱自在に固定するようにすると共に下端を支持フレーム２の上の伸縮管５の上部に着脱自在に固定するようにしたケーシング１６と、内面に原料による摩耗を防止するための保護板１８を内側が多角形状になるように取り付け且つ中心が炉中心線Ｏ上に来るようにケーシング１６の上部内側に着脱自在に取り付けた固定シュート１７と、該固定シュート１７の下方位置にあって、上端部をラッパ状に拡げ且つ内面に原料による摩耗を防止するための保護板２０を内側が多角形状となるように取り付けてある揺動シュート１９とからなり、上記揺動シュート１９は、先端を両外側部に水平軸２１にて回動自在に取り付けた支持アーム２２を介してケーシング１６に支持され、且つ揺動シュート１９が水平軸２１を中心とした回転運動とこの回転方向とは直角方向への回転運動が行われるようにしてある。すなわち、ケーシング１６の一側部に取り付けた軸支持金物２３に、軸受２４及びガスシール装置２５を介して回転自在に且つ気密状態に支持された中空軸２６の先端に、上記２本の支持アーム２２の各基端部を連結して、中空軸２６、支持アーム２２を介して揺動シュート１９をケーシング１６に支持させると共に、揺動シュート１９の中空軸２６側の側面にブラケット２７を固定し、上記中空軸２６内に挿入して取り付けた駆動装置としての油圧、空圧の如き流体圧シリンダ２８のロッド２９先端を、リンク３０を介してブラケット２７に連結し、更に、上記中空軸２６に取り付けたブラケット３１に駆動装置としての流体圧シリンダ３２を連結し、上記流体圧シリンダ２８を作動させることによりリンク３０を介して揺動シュート１９を水平軸２１を中心に図上左右方向へ回転させる運動と、流体圧シリンダ３２を作動させることにより中空軸２６を回転させて支持アーム２２とともに揺動シュート１９を図上前後方向へ回転させる運動とからすり粉木運動ができるようにする。
【００１９】
なお、揺動シュート１９の内面に保護板２０を多角形状に設けているが、図示以外の角形としてもよい。又、揺動シュート１９の内径寸法は操業で必要な原料流量から決定するようにする。
【００２０】
又、原料集合ホッパー６内での原料の流れ方向制御の効果を高めるために、原料集合ホッパー６の下端部の原料流出口９近傍位置に、該原料集合ホッパー６内で発生する原料の水平方向速度成分を減らす抵抗体３３を、炉中心線Ｏ上の位置に自在に上下動できるように設ける。
【００２１】
上記抵抗体３３は、下向きに絞り形状とした円錐状に形成してあって、上面に円形の板３４を周辺部が張り出すように取り付けた構成としてあって、原料集合ホッパー６内部を保守点検する際等において全閉を必要とするとき、抵抗体３３を下降させて円形の板３４で固定シュート１７で塞ぎ蓋をするようにできるようにしてある。上記抵抗体３３は、原料集合ホッパー６の上端を貫通して炉中心線Ｏ上に配置されたロッド３５の下端に固定されて支持され、該ロッド３５は、上下動を行わせる駆動装置としての油圧、空圧等の流体圧シリンダ３６に上端を連結し、該流体圧シリンダ３６によりロッド３５を介して抵抗体３３が上下方向へ移動できるようにしてある。３７は原料集合ホッパー６の上端面をロッド３５が貫通している部分のガスシール装置、３８はロッド３５の軸受である。
【００２２】
３つの炉頂ホッパー１０ａ，１０ｂ，１０ｃの１つから原料を原料集合ホッパー６内へ順次投入して行くときは、各炉頂ホッパー１０ａ，１０ｂ，１０ｃの位置に応じて原料案内装置１５の揺動シュート１９の角度設定を行うようにする。この場合、図４に示す如く、炉中心線Ｏより偏心した位置にある炉頂ホッパー１０ａ，１０ｂ，１０ｃのうち、たとえば１０ａから排出された原料を原料集合ホッパー６内へ投入するときは、揺動シュート１９の下端が当該炉頂ホッパー１０ａの方向へ移動するように傾動させるようにし、同様に炉頂ホッパー１０ｂや１０ｃから排出された原料が原料集合ホッパー６内に投入されるときはそれらの炉頂ホッパー１０ｂや１０ｃの方へ揺動シュート１９を傾動させるようにして、原料の投入を行う炉頂ホッパー１０ａ，１０ｂ，１０ｃの位置に応じて角度設定された揺動シュート１９により落下方向を案内し、分配シュート４上への原料落下位置を制御し、炉中心線Ｏ位置より落下させられるようにする。上記揺動シュート１９の揺動は、駆動装置としての流体圧シリンダ２８による水平軸２１を中心とした揺動と、流体圧シリンダ３２による中空軸２６を中心とした揺動の組み合わせにより任意の方向に任意の角度に行わせることができる。
【００２３】
なお、揺動シュート１９は内面に保護板２０が取り付けてあって、原料による摩耗を防止するようにしてあるが、保守点検の必要が生じたときは、上方にある固定シュート１７を取り外した後、支持アーム２２やリンク３０を取り外すことによって上方へ抜き取るようにする。
【００２４】
又、上記揺動シュート１９を、原料を排出する炉頂ホッパー１０ａ，１０ｂ，１０ｃの位置に対応させて、炉中心線Ｏに対する角度を任意に設定させることにより、分配シュート４上への原料落下位置を制御することに加えて、抵抗体３３を上下動させて偏心位置の炉頂ホッパー１０ａ，１０ｂ，１０ｃから排出される原料の水平方向速度成分を減らすようにすることができる。すなわち、駆動装置としての流体圧シリンダ３６によりロッド３５を介して抵抗体３３を上下方向に変位させることにより、上流の流量調整用ゲート１１によって設定された流量に応じて図１に示す原料流れＡに抵抗を与え、又、側方、反対側への原料の回り込みの流れＢを促進することにより、原料の水平方向速度成分を減らし、炉頂ホッパー１０ａ，１０ｂ，１０ｃの位置の違いによる揺動シュート１９内の原料流れの偏向を防止し、流れ方向制御を効果的に行うことができる。
【００２５】
次に、図５及び図６（イ）（ロ）は本発明の他の実施の形態として、抵抗体３３を上下動のみでなく回転できるようにしたものである。すなわち、原料集合ホッパー６の上端部の天板７上に、該天板７より上方へ突出しているロッド３５に沿ってフレーム３９を設置し、一方、天板７より上方へ突出しているロッド３５の一部表面にスプライン４０を加工すると共に、ロッド３５の途中を切断して回転継手４１を介在させて、ロッド３５の下端側が自在に回転できるようにし、又、上記フレーム３９には、上記ロッド３５のスプライン４０と係合して上下方向には自由で回転方向のみ一体となるようにしたリングギヤ４２を回転継手４３を介して回転自在に支持し、且つ該リングギヤ４２に噛合させたラック４４を駆動装置としての油圧又は空圧の如き流体圧シリンダ４５に連結して、該流体圧シリンダ４５をフレーム３９に支持させ、該流体圧シリンダ４５によりラック４４、リングギヤ４２を介してロッド３５を回転させて抵抗体３３を回転させるようにする。
【００２６】
更に、抵抗体３３を上下動のみでなく、回転動作をもさせるようにすることに伴い、該抵抗体３３を円錐状のものに代えて、図６（イ）（ロ）の如く扁平の錘体状のものとし、回転により各炉頂ホッパー１０ａ，１０ｂ，１０ｃからの原料流れに対し同じように面することができるようにして、抵抗体３３の上下動により原料流れへの抵抗を加減させるようにする。
【００２７】
このように抵抗体３３を、扁平な錘体状として回転させるようにすると、炉中心線Ｏから偏心した異なる位置にある各炉頂ホッパー１０ａ，１０ｂ，１０ｃからの原料の水平方向速度成分をより有効に減らすことができ、又、原料の流れを変えることができる。
【００２８】
本発明においては、分配シュート４に原料を落す垂直シュート３の上方位置に、原料の落下方向を変えるような原料案内装置１５が設けてあるので、該原料案内装置１５を構成する揺動シュート１９の揺動方向を制御することにより原料の落下方向を任意に変えることができるので、これに伴い、炉の長期間操業により炉内耐火物の部分的な損耗が発生したようなときに当該損耗個所を積極的に保護することが可能となる。すなわち、垂直シュート３を介して分配シュート４上へ落下させられる原料の落下位置を揺動シュート１９により変えることにより、炉内へ堆積される原料の偏積を積極的に発生させることが可能であることから、ガスの流れを変えて炉内耐火物の損耗している部分へのガス流れを抑制させることができて、損耗個所の保護を図ることが可能となる。
【００２９】
なお、揺動シュート１９の保守点検を考慮して固定シュート１７を取り外し自在に取り付けた場合を示したが、揺動シュート１９の交換に時間を要しても良い場合は固定シュート１７を原料集合ホッパー６に固定してもよい。
【００３０】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明の炉頂装入装置によれば、炉中心線より外れた位置にある炉頂ホッパーから原料集合ホッパー内に排出された原料を、原料集合ホッパー下端より垂直シュートを介し分配シュート上に落下させて炉内へ堆積させるようにしてある構成において、垂直シュートの上方位置に、揺動シュートを前後、左右任意に揺動できるように備えた原料案内装置を設置した構成としてあるので、原料集合ホッパー内を流れる原料を、その原料の流れの方向に対応して揺動シュートを揺動させることにより炉中心位置に落下させることができて、炉内に堆積した原料の偏積を防止することができ、これにより炉内のガス流れを炉の水平断面において周方向に均一化させることができて、炉内耐火物の部分的な損耗を防止し且つ操業効率を向上させることができるという優れた効果を奏し得られ、又、固定シュートを着脱自在に取り付けることにより、揺動シュートを容易に上方へ抜き取って保守点検作業を行うことができ、更に、上述したように揺動シュートを揺動させることにより原料の落下位置を任意に変えることができることから、炉内へ堆積される原料の偏積を積極的に発生させることも可能となって、炉寿命末期において炉内耐火物の部分的な損耗が発生したときに、かかる原料の偏積を積極的に発生させて損耗個所のあるところへのガス流を抑制することができて損耗個所の保護を図ることが可能となる、という効果も奏し得られる。更に、揺動シュートの上方位置に、抵抗体を上下動できるように設けることにより、炉中心線より偏心した位置の炉頂ホッパーから原料集合ホッパー内へ排出されて炉中心線の方向へ流れて固定シュートに入る原料による水平方向成分を減らし、揺動シュート内の原料流れの偏向を防止することができ、又、抵抗体を回転できるようにもし且つ抵抗体を錘体状にすることにより、原料集合ホッパー内を流れる原料による水平方向速度分布をより有効に減らして原料の流れを制御することができる、という優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の炉頂装入装置の切断側面図である。
【図２】本発明の炉頂装入装置における原料案内装置の拡大切断側面図である。
【図３】図２の切断平面図である。
【図４】本発明の炉頂装入装置をわかり易く示した概略平面図である。
【図５】本発明の炉頂装入装置における抵抗体を回転させる機構を示す拡大側面図である。
【図６】抵抗体を回転させる場合の形状を示すもので、（イ）は平面図、（ロ）は側面図である。
【図７】従来の炉頂装入装置の一例を示す切断側面図である。
【符号の説明】
１ 炉
３ 垂直シュート
４ 分配シュート
６ 原料集合ホッパー
７ 天板
９ 原料流出口
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ 炉頂ホッパー
１１ 流量調整用ゲート
１３ 下部シール弁
１５ 原料案内装置
１６ ケーシング
１７ 固定シュート
１９ 揺動シュート
２１ 水平軸
２２ 支持アーム
２６ 中空軸
２８ 流体圧シリンダ（駆動装置）
３２ 流体圧シリンダ（駆動装置）
３３ 抵抗体
３５ ロッド
３６ 流体圧シリンダ（駆動装置）
４０ スプライン
４２ リングギヤ
４４ ラック
４５ 流体圧シリンダ（駆動装置）

Claims (4)

1. 下端部に流量調整用ゲートがあり下端に下部シール弁が取り付けてある複数個の炉頂ホッパーが炉中心線より偏心した位置に設置してあり、該各炉頂ホッパーから排出された原料を、炉中心線上の流出口より炉中心線上の垂直シュートを介し分配シュート上に落下させて炉内へ堆積させるようにしてある炉頂装入装置において、上記垂直シュートの上方位置に、筒状にした固定シュートと揺動シュートを炉中心線上に位置するように配置し、且つ該揺動シュートを任意の方向へすり粉木運動するよう揺動できるように支持させて駆動装置に連結させてなることを特徴とする炉頂装入装置。
2. 揺動シュートの上方にある固定シュートを原料集合ホッパーに着脱自在に取り付けた請求項１記載の炉頂装入装置。
3. 原料集合ホッパー内を流れて固定シュートに入り揺動シュートへと流れる原料の抵抗となる抵抗体を炉中心線上に位置させ、原料集合ホッパー上にロッドを介して上下方向に移動自在に支持させ、固定シュート内に挿入させるようにした請求項１又は２記載の炉頂装入装置。
4. 抵抗体を、錘体状として炉中心線上に位置させ、原料集合ホッパー上にロッドを介して上下方向へ移動自在に支持させ、固定シュート内に挿入されるようにした請求項１又は２記載の炉頂装入装置。

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