JP5059516B2 - 高温用ダイバータ - Google Patents

Description

本発明は、回転炉床炉の排出装置から排出される高温の直接還元鉄を、シュータを介して直接還元鉄容器に分配するためのダイバータに関し、より詳しくは、前記直接還元鉄を、下部が二股の通路に分岐されたシュータを介して前記各通路の下端に夫々配置された直接還元鉄容器に投入するため、前記分岐点に設けられた弁板によって前記二股の何れかの通路に分配する高温用ダイバータの改善技術に関する。

従来より、外周壁、内周壁、およびこれら壁間に配置された円環状の回転炉床を具備する回転炉床炉が、鋼材ビレット等金属の加熱処理あるいは可燃性廃棄物の燃焼処理等に用いられている。更に近年は、前記回転炉床炉を用いて鉄酸化物から直接還元鉄を製造する方法が注目されている。

直接還元鉄の製造に用いられる回転炉床炉には電気炉が併設され、前記回転炉床炉で製造した還元鉄を直ちに電気炉に移送し、溶解・精錬して溶鋼を製造するのが一般的である。その際、前記回転炉床炉で製造した直接還元鉄は、回転炉床炉の排出装置から排出され、ダイバータを有するシュータによって台車に搭載された直接還元鉄容器に分配され、次工程の電気炉に搬送される。

この様な従来例に係る直接還元鉄用ダイバータについて、以下添付図４，５を参照しながら説明する。図４は従来例の実施に係る還元金属を金属製容器に収納する機構の一形態を説明する概要図、図５は図４のダイバータの弁軸及び弁板の水冷構造を説明するための模式的説明図である。

図４に示す如く、従来例に係るシュート３３は、その下部を二股に分岐しその分岐点に還元金属の通路を切替えるためのダイバータ３４が設けられ、二股のシュート３３下端夫々にドラム缶３５ａ，３５ｂを接続する。そして、一方のドラム缶３５ａにのみ還元金属が収容される様にダイバータ３４をセットし、一方のドラム缶３５ａが還元金属で一定重量以上充填されたときダイバータ３４を反対方向に切替え、他方のドラム缶３５ｂに還元金属を充填しつつ、一方のドラム缶３５ａを別の空ドラム缶に交換する。この様にしてドラム缶３５交換時にも、連続して回転炉床炉３１から還元金属を排出できるものである（特許文献１参照）。

この様な従来例に係るダイバータ３４は、図５に示す如く、弁板３４ａの下部に弁軸３４ｂが接続されると共に、前記弁軸３４ｂのみあるいはこれら弁板３４ａと弁軸３４ｂの内部に通水路３６が連通して形成され、この通水路３６に冷却水３７を通水して冷却する構造を有するのが一般的である。ところが、前記還元金属中には、前記回転炉床炉３１への原料装入時や前記炉３１内での原料の粉化等により、少なくとも２〜３質量％程度の粉末が含まれている。
特開２００３−４１３１０号公報

その上、前記還元金属は温度１，０００℃程度の高温であるため、前記弁板３４ａが熱膨張したり、あるいは熱膨張した弁板３４ａがずれて、前記粉末がダイバータ３４とシュート３３の通路との隙間に詰まって、弁板３４ａの切換が出来なくなる等のトラブルを生じていた。また、前記弁板３４ａの内部にも通水路３６が形成され、冷却水３７を通水して冷却する構造を有する場合は、弁板３４ａに形成された通水路３６の上部Ｐにおいて、冷却水３７中に若干でも含まれる気泡が次第に空気溜まりを形成して、局部的な冷却不足による弁板３４ａの過熱、溶損に至る恐れがあった。

従って、本発明の目的は、回転炉床炉の排出装置から排出される高温の直接還元鉄を、下部が二股の通路に分岐されたシュータを介して直接還元鉄容器に分配するダイバータにおいて、弁板の熱膨張やずれによる切替不良や、弁板内に形成された通水路の空気溜まりによる局部的な冷却不足を生ずることのない高温用ダイバータを提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る高温用ダイバータが採用した手段は、回転炉床炉の排出装置から排出される高温の直接還元鉄を、下部が二股の通路に分岐されたシュータを介して、この分岐点に設けられた弁板によって前記二股の何れかの通路に分配し、前記各通路の下端に夫々配置された直接還元鉄容器に投入するダイバータにおいて、上部で弁軸に接続された前記弁板が前記分岐点の各通路入口に夫々１枚設けられ、これら２枚の弁板により前記通路入口を交互に開閉させることによって前記直接還元鉄が前記各通路に分配されると共に、前記弁軸と弁板内部に冷却水を通水するための通水路が連通して設けられてなることを特徴とするものである。

本発明の請求項２に係る高温用ダイバータが採用した手段は、請求項１に記載の高温用ダイバータにおいて、前記弁板が、前記弁軸に固定されたレバーの駆動によって所定角度に回動して前記通路入口を開閉可能とされると共に、前記弁板が回動して閉塞位置となる所定角度が複数選択可能に構成されてなることを特徴とするものである。

本発明の請求項３に係る高温用ダイバータが採用した手段は、請求項１または２に記載の高温用ダイバータにおいて、前記弁軸と弁板の接続が溶接構成になることを特徴とするものである。

本発明の請求項４に係る高温用ダイバータが採用した手段は、求項１乃至３の何れか一つの項に記載の高温用ダイバータにおいて、前記弁板と弁軸とが、この弁軸の軸心方向に、前記シュータの通路から一体的に抜き取り可能に構成されてなることを特徴とするものである。

本発明の請求項１に係る高温用ダイバータは、回転炉床炉の排出装置から排出される高温の直接還元鉄を、下部が二股の通路に分岐されたシュータを介して、この分岐点に設けられた弁板によって前記二股の何れかの通路に分配し、前記各通路の下端に夫々配置された直接還元鉄容器に投入するダイバータに関する。

そして、この高温用ダイバータによれば、上部で弁軸に接続された前記弁板が前記分岐点の各通路入口に夫々１枚設けられ、これら２枚の弁板により前記通路入口を交互に開閉させることによって前記直接還元鉄が前記各通路に分配されると共に、前記弁軸と弁板内部に冷却水を通水するための通水路が連通して設けられてなるので、弁板の熱膨張やずれによる切替不良が解消されると共に、弁板内に形成された通水路に空気溜まりを生ずることが無くなり局部的な冷却不足が解消される。

また、本発明の請求項２に係る高温用ダイバータによれば、前記弁板が、前記弁軸に固定されたレバーの駆動によって所定角度に回動して前記通路入口を開閉可能とされると共に、前記弁板が回動して閉塞位置となる所定角度が複数選択可能に構成されてなるので、前記直接還元鉄の硬度、安息角、強度等の特性に応じて前記弁板の閉塞位置を選択し、分岐された通路への落下のさせ方を変えることが可能となる。

更に、本発明の請求項３に係る高温用ダイバータによれば、前記弁軸と弁板の接続が溶接構成になるので、前記弁軸と弁板の内部に、熱膨張によって生じる水漏れを起こすことのない連通する冷却水の通水路を設けることが可能となる。

また更に、本発明の請求項４に係る高温用ダイバータによれば、前記弁板と弁軸とが、この弁軸の軸心方向に、前記シュータの通路から一体的に抜き取り可能に構成されてなるので、弁板や弁軸の保守点検や修理する際の作業性が改善されると共に、作業時間の短縮化を図ることが出来る。

以下、図１〜図３を参照しながら、本発明に係る高温用ダイバータの好ましい実施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態に係る高温用ダイバータの立断面図、図２は図１の矢視Ａ−Ａを示す部分切欠断面図、図３は図２の矢視Ｂ−Ｂを示す外形図である。

図１において、本発明に係る高温用ダイバータ１は、下部が二股の通路３及び４に分岐されたシュータ２の分岐点に組み込まれ、このシュータ２を介して、回転炉床炉の排出装置（図示せず）から排出される高温の直接還元鉄を前記各通路３，４に分配し、各通路３，４の下端に夫々配置された直接還元鉄容器（図示せず）に交互に投入する装置である。

即ち、前記高温用ダイバータ１は、シュータ２が前記通路３，４に分岐される分岐点に配設され、上部で弁軸６に接続された弁板５が、前記分岐点から分岐された通路３，４の夫々の通路入口３ａ，４ａに各１セット設けられている。そして、図２に示す如く、前記高温用ダイバータ１の側面にはフランジ部１８が設けられ、このフランジ部１８には台座２２が取り付けられている。前記弁軸６は、この台座１８ａに固定された自動調芯軸受７により両端を軸支され、レバー８を駆動する後述の弁板開閉駆動機構によって、前記弁板５が回動自在に構成されている。

従って、前記２枚の弁板５は、２本の弁軸６に夫々接続されて一体構成をなすと共に、弁板５の最上部に接続された弁軸６を介して前記自動調芯軸受７に懸架された状態をなしている。そして、夫々の弁軸６を中心として、これら２枚の弁板５の回動により前記通路入口３ａ，３ｂを交互に開閉することによって、前記直接還元鉄が前記各通路３，４に交互に分配される様に構成されている。

前記弁板５により分配され落下して来た直接還元鉄は、前記通路３または４の内壁に衝突しながら更に下方に落下する。そのため、直接還元鉄が衝突する前記通路３，４の内壁には、キャスタブル耐火物２０を施工して衝突による変形や摩耗を防止している。

一方、前記弁軸６の内部には、図２に示す如く、冷却水を通水するための通水路９ａ，９ｃが軸心方向に貫通して形成されると共に、これらの通水路９ａ，９ｃを止水するための止水板６ａが取り付けられ、更に、この止水板６ａには小径の貫通孔６ｂが２本穿設されている。そして、この弁軸６の両端には、スイベルジョイント１０が夫々取り付けられ、一方のスイベルジョイント１０から冷却水を給水１１ａし、他方のスイベルジョイント１０から前記冷却水の排水１１ｂを可能としている。

また、前記弁軸６と接続された弁板５の内部は、対向する鋼板間に挟まれて形成される空間に、一端側に交互に通水用の隙間１２ａを形成させながら仕切板１２を垂直方向に並行配列することによって、弁板５内を複数回往復する通水路９ｂが形成される。そして、前記弁板５内に形成された通水路９ｂの左端と前記弁軸６内に形成された通水路９ａ、及び前記弁板５内に形成された通水路９ｂの右端と前記弁軸６内に形成された通水路９ｃとが連通して構成されている。

この様な通水路９ａ，９ｂ，９ｃを連通して形成することによって、冷却水は下記の通り通水可能となる。
給水１１ａ→スイベルジョイント（左側）１０→弁軸内の通水路９ａ
→弁板内の通水路９ｂ→弁軸内の通水路９ｃ→スイベルジョイント（右側）１０
→排水１１ｂ

ここで、前記弁軸６内の通水路９ａに通水された冷却水は、止水板６ａにより流れを阻止されて、殆ど弁板５側の通水路９ｂに通水されるが、一部の冷却水は前記仕切板７ａに穿設された貫通孔６ｂを経て弁軸６内の通水路９ｃに流れる様構成されている。即ち、前記弁軸６を弁板５より上部に配置すると共に、前記弁軸６内の通水路９ａ，９ｃを止水する止水板７ａにも貫通孔６ｂを設けて、前記弁軸６内の通水路９ａから通水路９ｃへの少量の流れを形成する様構成することが肝要である。

この様な構成をなすことによって、冷却水中に含まれる気泡が、弁板５側の通水路９ｂに進入することなく通水路９ａ，９ｃから抜き取り可能となり、空気溜まりが弁板５や弁軸６内の通水路に形成されるのを防ぐことが出来るのである。更に、前記弁軸６と弁板５との接続は、Ｏリングやパッキン等のシール構造を用いた接続としても良いが、直接還元鉄は１０００℃程度の高温であることを勘案すると、溶接構成による接続とするのが冷却水のシール上好ましい。

次に、本発明の実施の形態に係る弁板５の開閉駆動機構について説明する。前記弁板５と接続された２本の弁軸６には夫々レバー８が取り付けられて回動自在に構成されると共に、図３に示す如く、これらのレバー８に夫々２個形成されたピン穴の一つと、ロッド１４に形成されたピン穴にピンを差し込んでピン接合１３ａまたは１３ｂの何れかが回動自在に構成される。

そして、前記ロッド１４の一端が流体シリンダー１５のシリンダー１５ａにピン接続されると共に、この流体シリンダー１５のハウジング１５ｂを台座１７にピン接合１６される。この様に構成することにより、前記流体シリンダー１５のシリンダー１５ａの伸縮によって、前記レバー８を駆動して弁軸６を回動させ、前記弁板５を開閉させるのである。

即ち、図３において実線で示す如く、レバー８ａとロッド１４ａとが、前記レバー８ａの一方のピン穴に接合されたピン接合１３ａの状態で、かつ流体シリンダー１５のシリンダー１５ａが収縮したときは、図１に実線で示す如く、左側の弁板５は通路入口３ａを開放する開放位置５ｃに、同時に右側の弁板５は弁板５の開放位置５ｃから回動角度αをなして通路入口４ａを閉塞する閉塞位置５ａにあり、その結果シュート２に投入された直接鉄還元鉄は前記通路３側に分配される。

次いで、前記流体シリンダー１５のシリンダー１５ａが伸長したときは、図１に二点鎖線で示す如く、左側の弁板５は弁板５の開放位置５ｃから回動角度αをなして通路入口３ａを閉塞する閉塞位置５ａに、同時に右側の弁板５は通路入口４ａを開放する開放位置５ｃにあり、その結果シュート２に投入された直接鉄還元鉄は前記通路４側に分配される。

そして、前記流体シリンダー１５の伸縮を上記の如く交互に繰り返し、前記２枚の弁板５により交互に通路入口３ａ，４ｂを開閉させることによって、前記シュート２に投入された直接鉄還元鉄を前記通路３及び４に分配するのである。前記弁板５の閉塞位置５ａの開放位置５ｃから回動角度αは、前記シュータ２から落下してきた直接還元鉄を弁板５上に受け止めて堆積させ、以降シュート２から落下して来る前記直接還元鉄が直接弁板５に接触するのを防止するのに必要な角度であり、５０〜８５度程度であるのが好ましい。この様な構成をなすことによって、前記弁板５の摩耗を防止できる。

一方、図３において二点鎖線（左側のレバー８ｂは８ａと重なったため実線）で示す如く、レバー８ｂとロッド１４ｂとが、前記レバー８ｂの他方のピン穴に接合されたピン接合１３ｂの状態で、かつ流体シリンダー１５のシリンダー１５ａが収縮したときは、図１に示す如く、左側の弁板５は通路入口３ａを開放する開放位置５ｃに、同時に右側の弁板５は弁板５の開放位置５ｃから回動角度βをなして通路入口４ａを閉塞する閉塞位置５ｂにあり、結果としてシュート２に投入された直接鉄還元鉄は前記通路３側に分配される。

次いで、前記流体シリンダー１５のシリンダー１５ａが伸長したときは、図１に図示しないが右側の弁板５と同様に、左側の弁板５は弁板５の開放位置５ｃから回動角度βをなして通路入口３ａを閉塞する閉塞位置に、同時に右側の弁板５は通路入口４ａを開放する開放位置５ｃにあり、シュート２に投入された直接鉄還元鉄は前記通路４側に分配される。

そして、前記流体シリンダー１５の伸縮を上記の如く交互に繰り返し、前記２枚の弁板５により前記通路入口３ａ，４ａを交互に開閉させることによって、前記シュート２に投入された直接鉄還元鉄を通路３及び４に分配する。前記弁板５の閉塞位置５ａにおける開放位置５ｃから回動角度βは、シュータ２から落下してきた直接還元鉄を弁板５で受け止めて、直下の通路入口３ａまたは４ａの何れか一方を閉塞し他方の通路側に投入するのに必要な角度であり、前記直接還元鉄の安息角にもよるが４０〜６０度程度であるのが好ましい。

この様に、前記レバー８におけるロッド１４へのピン接合箇所を２箇所１３ａ，１３ｂ設けることにより、前記直接還元鉄の硬度、安息角、強度等の特性に応じて前記回動角度を選択し、通路３または４への落下のさせ方を変更することが可能となる。勿論、前記レバー８におけるロッド１４へのピン接合箇所は３箇所以上であっても良い。

更に、本発明に係る高温用ダイバータ１は、前記弁板５と弁軸６とが、この弁軸６の軸心方向に、前記シュータ２から一体的に抜き取り可能に構成されており、この抜き取り方法について図２を参照しながら説明する。先ず、右側のスイベルジョイント１０、自動調芯軸受７及びグランドパッキン部材１９を、軸心に沿って右方向に順次抜き取る。次いで、左側のスイベルジョイント１０、レバー８とロッド１４を接合しているピン、自動調芯軸受７を固定している図示しないボルト及びフランジ部１８をダイバータ本体に取り付けているボルト１８ａを取り外す。

そして、前記弁軸６に固定された弁板５と、前記弁軸６に嵌め込まれたレバー８、左側の自動調芯軸受７、グランドパッキン部材１９及びフランジ部１８とを弁軸６の軸心左方向に一体的に抜き取るのである。符号２１は、前記フランジ部に施工されたキャスタブル耐火物を示し、このフランジ部１８と一体的に抜き取り可能な構成をなしている。

以上説明した通り、本発明に係る高温用ダイバータによれば、上部で弁軸に接続された弁板がシュートの分岐点の各通路入口に夫々１枚設けられ、これら２枚の弁板により前記通路入口を交互に開閉させることによって前記直接還元鉄が前記各通路に分配されると共に、前記弁軸と弁板内部に冷却水を通水するための通水路が連通して設けられてなるので、弁板の熱膨張やずれによる切替不良が解消されると共に、弁板内に形成された通水路に空気溜まりを生ずることが無くなり局部的な冷却不足が解消される。

また、本発明に係る高温用ダイバータによれば、前記弁板が、前記弁軸に固定されたレバーの駆動によって所定角度に回動して前記通路入口を開閉可能とされると共に、前記弁板が回動して閉塞位置となる所定角度が複数選択可能に構成されてなるので、前記直接還元鉄の硬度、安息角、強度等の特性に応じて前記回動角度を選択し、分岐された通路への落下のさせ方を変えることが出来る。

本発明の実施の形態に係る高温用ダイバータの立断面図である。 図１の矢視Ａ−Ａを示す部分切欠断面図である。 図２の矢視Ｂ−Ｂを示す外形図である。 従来例の実施に係る還元金属を金属製容器に収納する機構の一形態を説明する概要図である。 図４のダイバータの弁板及び弁軸の水冷構造を説明するための模式的説明図である。

符号の説明

α，β：弁板の開放位置から閉塞位置までの回動角度，
１：高温用ダイバータ， ２：シュート，
３，４：（分岐された）通路， ３ａ，４ａ：通路入口，
５：弁板， ５ａ，５ｂ：弁板の閉塞位置， ５ｃ：弁板の開放位置，
６：弁軸， ６ａ；止水板， ６ｂ；貫通孔，
７：自動調芯軸受，
８，８ａ，８ｂ，８ｃ：レバー，
９ａ，９ｂ，９ｃ：通水路，
１０：スイベルジョイント，
１１ａ：給水， １１ｂ：排水，
１２：仕切板， １２ａ：隙間，
１３ａ，１３ｂ：ピン接合， １４，１４ａ，１４ｂ：ロッド，
１５：流体シリンダー， １５ａ：シリンダー， １５ｂ：ハウジング，
１６：ピン接合， １７：架台，
１８：フランジ部， １８ａ：ボルト，
１９：グランドパッキン部材， ２０，２１：キャスタブル耐火物，
２２：台座

Claims (4)

1. 回転炉床炉の排出装置から排出される高温の直接還元鉄を、下部が二股の通路に分岐されたシュータを介して、この分岐点に設けられた弁板によって前記二股の何れかの通路に分配し、前記各通路の下端に夫々配置された直接還元鉄容器に投入するダイバータにおいて、上部で弁軸に接続された前記弁板が前記分岐点の各通路入口に夫々１枚設けられ、これら２枚の弁板により前記通路入口を交互に開閉させることによって前記直接還元鉄が前記各通路に分配されると共に、前記弁軸と弁板内部に冷却水を通水するための通水路が連通して設けられてなることを特徴とする高温用ダイバータ。
2. 前記弁板が、前記弁軸に固定されたレバーの駆動によって所定角度に回動して前記通路入口を開閉可能とされると共に、前記弁板が回動して閉塞位置となる所定角度が複数選択可能に構成されてなることを特徴とする請求項１に記載の高温用ダイバータ。
3. 前記弁軸と弁板の接続が溶接構成になることを特徴とする請求項１または２に記載の高温用ダイバータ。
4. 前記弁板と弁軸とが、この弁軸の軸心方向に、前記シュータの通路から一体的に抜き取り可能に構成されてなることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つの項に記載の高温用ダイバータ。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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