JP4531348B2 - 移動炉床炉の粉体材料供給装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は移動炉床炉の粉体材料供給装置に関し、特に、酸化鉄を主成分とする原料粉体と還元用の炭材粉体を移動炉床上に供給するのに適した粉体材料供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
移動炉床上へ酸化鉄を主成分とする原料粉体と還元用の炭材粉体を供給し、加熱還元・溶融させて還元鉄を得る還元溶融炉が提案されている。本溶融炉における粉体材料の供給装置としてはホッパが多用されるが、金属板体よりなるホッパは耐熱性がないために例えば特許文献１に示されるように、通常は炉体外に設置されている。
【特許文献１】
特開２００３−７３７１７
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の粉体材料供給装置のようにホッパを炉体外へ設けると、ホッパの前後で、移動炉床が通過するための比較的大きな開口を炉体に設ける必要があるため、炉内へ外気が侵入して還元性雰囲気が損なわれ、あるいは炉内温度が変動する等の不具合を生じる。
【０００４】
そこで本発明はこのような課題を解決するもので、ホッパを炉内へ進入するように設けることができ、これにより炉内への外気侵入を最小限に抑えて炉内雰囲気や炉内温度を適正に保つことができる移動炉床炉の粉体材料供給装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本第１発明では、粉体材料（ＣＰ）を貯留するホッパ（２）を移動炉床炉（１）の炉内へ進入させて移動炉床（１３）の直上に上記ホッパ（２）の下端に開口した粉体材料（ＣＰ）の排出口（２５）を位置させ、炉内へ進入したホッパ（２）の周壁（４）外周を所定厚の耐火物（３１）で覆うとともに、周壁（４）を中空の内外二重壁として二重壁の内部空間に冷却媒体を供給するための冷媒供給管（３２）を設け、周壁（４）の内側に当該周壁（４）と間隙を成して保護壁（５）を配設するとともに、上記間隙を気体空間（ＧＳ）として当該気体空間（ＧＳ）に気体を供給する気体供給管（３４）を設ける。なお、この気体としては、空気、窒素、各種排ガス等、移動炉床炉周辺で利用できるものを適宜使用することができる。
【０００６】
本第１発明においては、ホッパの周壁外周を耐火物で覆うとともに、上記周壁を二重壁としてその内部空間に冷却媒体を供給したことにより、高温雰囲気下でのホッパの耐熱性が良好に確保される。これにより、ホッパを炉内へ進入するように設けて炉内への外気侵入を最小限に抑え、炉内雰囲気や炉内温度を適正に保つことができる。また、周壁の内側に気体空間を介在させて保護壁を設けているから、ホッパ内での結露の発生が防止される。また、保護壁があることによって、ホッパ内の粉体材料が直接周壁に当たることがないから、周壁の磨耗や冷却媒体の漏れを生じることがない。
【０００８】
本第２発明では、上記気体を無酸化ガスとして、上記排出口（２５）付近には無酸化ガスをホッパ内に吹き込む通気孔（５１）を設ける。なお、無酸化ガスとしては、窒素、アルゴンガス、酸素濃度が１０％以下の各種排ガス等が適宜使用できる。本第２発明においては、ホッパ内へ無酸化ガスが吹き込まれることにより、粉体材料がホッパ内でブリッジ状態となるのが防止される。また、無酸化ガスの吹き込みによってホッパ内への外気侵入が阻止されるとともに粉体材料が酸化することもない。
【０００９】
なお、上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１には粉体材料供給装置を設けた回転式移動炉床炉の概略水平断面図を示す。移動炉床炉１は同心円形の内外の周壁１１，１２を有し、これら周壁１１，１２と図略の底壁および頂壁によって矩形閉断面の炉内空間Ｓが円環状に形成されている。底壁上には内外の周壁１１，１２との間に小間隙を形成して炉床１３が位置し、この炉床１３は炉内空間Ｓに沿う円環状をなすとともに、図略の駆動機構によって矢印方向へ回転移動させられている。回転炉床炉１の炉内空間Ｓは周方向の複数位置に設けたカーテンウォール１４〜１７によって周方向へ複数の領域に区画されており、図１に示す例では、炉床１３の回転方向へそれぞれ冷却帯Ｚ１、予熱帯Ｚ２、還元帯Ｚ３、溶融帯Ｚ４に区画されている。
【００１１】
予熱帯Ｚ２、還元帯Ｚ３、および溶融帯Ｚ４には外周壁１２にバーナ１８が設けられて頂壁に設置された図略の熱電対からの温度信号に基づいて燃焼制御がなされる。冷却帯Ｚ１には冷却用の熱交換器１９１が設けられるとともに、熱交換器１９１よりも炉床回転方向の下流位置には、溶融帯Ｚ４から搬送されてきた還元金属を炉外へ搬出するためのスクリューコンベア１９２が設けられている。そしてスクリューコンベア１９２よりも下流位置に、移動炉床１３上へ炭材粉体を供給するための粉体材料供給装置（以下、炭材供給装置という）Ｅ１と、その下流側に、原料粉体を供給するための粉体材料供給装置（以下、原料供給装置という）Ｅ２が配設されている。原料供給装置Ｅ２の下流位置には、外周に多数の突起を形成した窪み付けローラ１９３が位置している。
【００１２】
図２には炭材供給装置Ｅ１の、移動炉床１３の移動方向に沿った詳細垂直断面図を示し、図３には上記移動方向に直交する方向に沿った詳細垂直断面図を示す。炭材供給装置Ｅ１はホッパ２を備えている。ホッパ２は長方形断面の上方開放の箱体で、その長辺方向の幅は移動炉床１３の幅（図３）よりも小さく、短辺方向では下半部の後壁２１（図２）が前壁２２方向へ接近傾斜してその幅が下方へ漸次小さくなっている。そして、ホッパ２下端に排出口２５が開口している。
【００１３】
上記ホッパ２は前壁２２、後壁２１および両側壁２３，２４よりなる周壁４の、上端部を除く大部分が炉内へ進入させてあり、進入した周壁４の外面は所定厚の耐火物３１で覆われている。また、周壁は上下端が閉鎖された中空の内外二重壁となっており、前壁２２に接続された冷却水供給管３２から二重壁の内部空間に冷却水が供給されてウォータジャケットＷＪを構成している。冷却水は上記内部空間内に配設された仕切板３３により蛇行形成された流路内を流通して、後壁２１に接続された冷却水排出管（図示略）から流出させられる。
【００１４】
周壁の内側にはこれと間隔をおいて全周に鉄製板体が設けられて保護壁５となっている。保護壁５と周壁４の間の間隙は上下端が閉鎖されて気体空間ＧＳとなっており、ホッパ２後部を貫通して上記気体空間ＧＳ内にＮ2ガス供給管３４が開口している。これにより、気体空間ＧＳがＮ2ガスで満たされるとともに、後壁２１に沿って位置する保護壁５の下端部に設けた通気孔５１からＮ2ガスが排出口２５の直上位置のホッパ２内へ吹き込まれている。
【００１５】
斜め前方へ開放する排出口２５に近いその前方位置には均し機構６を構成する軸体６１が設けられている。軸体６１は前壁２２の略直下位置にその下端と所定の間隙をなして位置し、移動炉床１３の上方を横切って炉壁を貫通している（図３）。軸体６１は両端部を複数段で縮径させてあり、両端は軸受け部材６１１に回転可能に支持されている。軸体６１は筒状に成形されて、その両端に接続されたスイベルジョイント６１２を経て筒内に冷却水が流通させられている。軸体６１の中央部外周には、排出口２５の幅とほぼ等しい長さの一定幅の回動板６２がその上端を固定して設けてある。回動板６２は軸体６１を回転させることによって所定角度位置へ回動させられて、その下端６２１が移動炉床１３の炉床面１３ａ上の所定高さに位置させられる。上記軸体６１はその端部外周に取着されたハンドル装置（図３）７によって回転操作される。
【００１６】
ハンドル装置７の詳細を図４に示す。ハンドル装置７は長板状の操作ハンドル７１を備えており、その基端７１１が軸体６１（図３）の端部外周に嵌着されている。操作ハンドル７１の板面中央部にはこれを貫通させて蝶ボルト７２１が設けてあり、一方、操作ハンドル７１の裏面に下端を固着してブラケット板７２２が設けられている。操作ハンドル７１とブラケット板７２２の間には、一定幅で円弧状に湾曲する目盛板７３が配設してあり、上記蝶ボルト７２１は目盛板７３の半部板面に円弧状に形成された長穴７３１を貫通して、ブラケット板７２２に設けたナット（図示略）に捩じ込まれている。目盛板７３はステー７３４（図３）によって炉壁に支持されている。これにより、操作ハンドル７１は長穴７３１の形成範囲で回動操作可能であり、所定回動位置で蝶ボルト７２１を締めることによって操作ハンドル７１を位置決めすることができる。操作ハンドル７１の板面には目盛位置を確認するための開口７１４が形成され、また先端７１２の板面には操作用のロッド７１３が突設されている。
【００１７】
操作ハンドル７１の先端７１２裏面には側方へ向けてブラケット板７２３が突設され、ブラケット板７２３のねじ穴に捩じ込んだ蝶ボルト７２４の先端が、目盛板７３の外周裏面に円弧状をなして形成された突壁７３３の外周面に当接させられている。回動板６２を所定角度位置へ回動させる場合には、蝶ボルト７２１を緩めてブラケット板７２２のナットから一定量退出させるとともに、蝶ボルト７２４を緩めてその先端と突壁７３３外周面との当接状態を解消し、操作ハンドル７１を所定の目盛位置へ回動させる。この後、蝶ボルト７２１を締めて操作ハンドル７１を固定するとともに、蝶ボルト７２４を締めて操作ハンドル７１のずれ止めを行っておく。
【００１８】
目盛板７３には長穴７３１が形成されていない半部の端縁板面に円形の位置決め穴７３２が設けられており、蝶ねじ７２１を長穴７３１から抜き出して操作ハンドル７１を位置決め穴７３２方向へ大きく回動させて、蝶ねじ７２１を位置決め穴７３２に挿通して操作ハンドル７１を再び位置決めすると、回動板６２が閉鎖位置へ回動させられる。閉鎖位置では、図２の鎖線で示すように、回動板６２は排出口２５に臨む後壁２１内面から水平に突設された当て板２１１に当接させられて、排出口２５を実質的に閉鎖する。ホッパ２の左右の側壁２３，２４（図３）下端の外面にはそれぞれ隔板２６が移動炉床１３へ向けて設けてあり、隔板２６は排出口２５の両側に位置して、軸体６１の外周と炉床面１３ａに対してそれぞれ所定の間隙を形成している。なお原料供給装置Ｅ２も以上に説明した炭材供給装置Ｅ１の構造と同一である。
【００１９】
移動炉床炉１に炭材供給装置Ｅ１で炭材を供給する場合には、操作ハンドル７１によって軸体６１を回転させて、回動板６２を図２の実線で示す所定角度位置へ回動させて、その下端６２１を移動炉床１３の炉床面１３ａ上の所定高さに位置させる。これにより、ホッパ２内から排出口２５を経て移動炉床１３上に炭材粉体ＣＰ（図２）が投入される。炉床面１３ａ上には一定厚でアルミナ１３１が敷き詰められており、その上に、左右の隔板２６によって投入幅が規制された炭材ＣＰが落下堆積する。なお、隔板２６と炉床面１３ａの間隙を所定の大きさとしておけば、炭材粉体ＣＰの投入幅は安息角で決まる一定範囲内のものとなる。アルミナ上１３１に投入された炭材粉体ＣＰは移動炉床１３によってその移動方向（図２の矢印）へ搬送され、下流側に位置する回動板６２の下方を通過する際にその下端６２１で均されてアルミナ１３１上で所定の堆積厚の炭材層となる。炭材粉体ＣＰの投入を停止する場合には、回動板６２を当て板２１１に当接する閉鎖位置まで回動させる。これにより排出口２５が閉鎖されて炭材粉体ＣＰの投入が停止する。なお、軸体６１と前壁２２下端の間隙を所定の大きさとしておけば、安息角に規制されて炭材粉体ＣＰが上記間隙より漏れることはない。
【００２０】
この際、ホッパ２は、周囲の耐火物３１と周壁４のウォータジャケットＷＪによって高温雰囲気下での耐熱性が確保されており、また、排出口２５に臨む保護壁５の通気孔５１からホッパ２内にＮ2ガスが吹き込まれていることにより、炭材粉体ＣＰがホッパ２内でブリッジ状態となるのが防止される。ホッパ２内が原料粉体である場合には、Ｎ2ガスの吹き込みによってホッパ２内への外気侵入が阻止されて原料粉体の酸化が防止される。また、ウォータジャケットＷＪを構成する周壁４に対して気体空間ＧＳを介在させて保護壁５を設けているから、ホッパ２内での結露の発生が防止されるとともに、炭材粉体ＣＰが直接周壁４に当たって磨耗や水漏れを生じることが防止される。
【００２１】
原料供給装置Ｅ２で原料を供給する場合も上記と同様で、操作ハンドル７１によって回動板６２を所定角度位置へ回動させて炭材層上に原料粉体を落下堆積させ、回動板６２の下方を通過する際に回動板６２の下端６２１で原料粉体を均して炭材層上に所定の堆積厚の原料層を形成する。
【００２２】
以上の各供給装置に設けた均し機構６は軸体６１に設けた回動板６２を回動操作するものであるから、特別なガイド部材が不要でホッパ２の排出口２５付近にコンパクトに設置できるとともに、回動板６２の長さが長くなってもスムーズに作動させることができる。また、回動板６２を閉鎖位置とそれ以外の位置へ回動させてホッパ２の排出口２５を開閉する開閉機構としても機能させることができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように、本発明の移動炉床炉の粉体材料供給装置によれば、ホッパを炉内へ進入するように設けることができるから、ホッパの前後で炉体に移動炉床が通過するための比較的大きな開口を設ける必要がない。これにより、炉内への外気侵入が最小限に抑えられて炉内雰囲気や炉内温度が乱されることなく適正に保たれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の粉体材料供給装置を備えた回転式移動炉床炉の概略水平断面図である。
【図２】粉体材料供給装置の一例を示す、移動炉床の移動方向に沿った詳細垂直断面図である。
【図３】粉体材料供給装置の一例を示す、移動炉床の移動方向に直交する方向に沿った詳細垂直断面図である。
【図４】ハンドル装置の正面図で、図３のＡ矢視図である。
【符号の説明】
１…移動炉床炉、１３…移動炉床、２…ホッパ、２５…排出口、３１…耐火物、４…周壁、５…保護壁、Ｅ１…粉体材料供給装置、ＣＰ…炭材粉体、ＧＳ…気体空間。

Claims (2)

1. 粉体材料を貯留するホッパを移動炉床炉の炉内へ進入させて移動炉床の直上に前記ホッパの下端に開口した粉体材料の排出口を位置させ、炉内へ進入した前記ホッパの周壁外周を所定厚の耐火物で覆うとともに、前記周壁を中空の内外二重壁として、前記二重壁の内部空間に冷却媒体を供給するための冷媒供給管を設け、前記周壁の内側に当該周壁と間隙を成して保護壁を配設するとともに、前記間隙を気体空間として当該気体空間に気体を供給する気体供給管を設けたことを特徴とする移動炉床炉の粉体材料供給装置。
2. 前記気体を無酸化ガスとし、前記排出口付近には前記無酸化ガスをホッパ内に吹き込む通気孔を設けた請求項１に記載の移動炉床炉の粉体材料供給装置。

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