JP7304228B2

JP7304228B2 - 炉頂装置

Info

Publication number: JP7304228B2
Application number: JP2019131940A
Authority: JP
Inventors: 尚文菅原
Original assignee: Paul Wurth IHI Co Ltd
Current assignee: Paul Wurth IHI Co Ltd
Priority date: 2019-07-17
Filing date: 2019-07-17
Publication date: 2023-07-06
Anticipated expiration: 2039-07-17
Also published as: JP2021017605A

Description

本開示は、炉頂装置に関する。

特許文献１には、集合ホッパに方向変更部を固定する技術が開示されている。方向変更部は、集合ホッパの鉛直上方に位置する炉頂ホッパの排出口から落下する原料の落下方向を、集合ホッパの鉛直下方に位置する垂直シュートの中心軸周りの一方向に変更する。かかる技術によれば、原料が垂直シュートの中心軸周りに旋回しながら落下する。

特許第６１６８９６４号公報

垂直シュートの鉛直下方には、垂直シュートの中心軸周り（集合ホッパの排出口の中心軸周り）に旋回可能な分配シュートが設けられる。この分配シュートは、旋回方向を変えることが可能である。

特許文献１の技術では、原料が垂直シュートの中心軸周りの一方向にのみ旋回する。このため、かかる技術では、分配シュートの旋回方向と原料の旋回方向とが等しい場合と、分配シュートの旋回方向と原料の旋回方向とが異なる場合とで、竪型炉に装入される原料の堆積状態に差が生じる。

本開示は、分配シュートの旋回方向に起因する原料の堆積状態の差を抑制することが可能な炉頂装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る炉頂装置は、炉心周りに旋回する分配シュートと、分配シュートの上方に位置し、水平面に対して傾斜する内面を有し、分配シュートに原料を排出する排出口が下端に形成される集合ホッパと、集合ホッパの上方に位置し、貯留した原料を集合ホッパの内面に排出する炉頂ホッパ排出口が下端に形成される炉頂ホッパと、集合ホッパの内面に対して起立し、集合ホッパの内面に垂直な回転軸周りに揺動可能に設けられた揺動板と、を備え、集合ホッパの鉛直上方に位置する炉頂ホッパ排出口の集合ホッパの内面への鉛直投影面の中心と、集合ホッパの排出口の中心軸とを通る平面が、基準平面であり、揺動板は、基準平面に対して傾斜する方向に揺動可能であり、炉頂ホッパから集合ホッパに排出された原料の集合ホッパの内面における滑落方向を変更可能な構成となっている。

また、揺動板の揺動方向は、分配シュートの旋回方向に対応付けられて設定されてもよい。

また、回転軸は、集合ホッパの内面において、鉛直投影面と、集合ホッパの排出口との間に位置し、鉛直投影面は、揺動板の揺動範囲内に位置してもよい。

また、揺動板は、鉛直投影面側に位置する上流側端の幅が集合ホッパの排出口側に位置する下流側端の幅よりも狭くてもよい。

また、揺動板は、集合ホッパの排出口側に位置する下流側端の高さが鉛直投影面側に位置する上流側端の高さよりも高くてもよい。

また、集合ホッパの内面と揺動板との間に設けられ、揺動板に対向する平面を有するベース部をさらに備えてもよい。

本開示によれば、分配シュートの旋回方向に起因する原料の堆積状態の差を抑制することが可能となる。

本実施形態による炉頂装置を含む竪型炉システムの概略図である。集合ホッパの側面図である。集合ホッパの斜視図である。集合ホッパの平面図である。揺動装置の詳細な構成を説明する断面図である。揺動装置の詳細な構成を説明する平面図である。上流側端を時計回り方向に揺動させた場合の作用を説明する平面図である。原料の旋回方向および分配シュートの旋回方向がともに反時計回り方向である場合における原料の移動を説明する平面図である。原料の旋回方向が反時計回り方向であり、分配シュートの旋回方向が時計回り方向である場合における原料の移動を説明する平面図である。上流側端を反時計回り方向に揺動させた場合の作用を説明する平面図である。分配シュートの旋回方向および原料の旋回方向がともに時計回り方向である場合における原料の移動を説明する説明図である。

以下に添付図面を参照しながら、本開示の一実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、本実施形態による炉頂装置２０を含む竪型炉システム１の概略図である。図１では、原料Ｍの移動方向を二点鎖線の矢印で示している。また、図１では、制御信号の流れを破線の矢印で示している。

竪型炉システム１は、竪型炉１０および炉頂装置２０を含む。炉頂装置２０は、炉頂ホッパ２２、切換シュート２４、コンベアヘッドプーリ２６、コンベア２８、集合ホッパ３０、垂直シュート３４、分配シュート（旋回シュート）３６、分配シュート駆動装置（旋回シュート駆動装置）３８を含む。

竪型炉１０は、例えば、鉄鉱石およびコークスなどの原料Ｍから鉄を生成する高炉である。なお、竪型炉１０は、高炉に限らない。竪型炉１０は、概ね円筒状に形成されている。

竪型炉１０の上方には、複数（例えば、３個）の炉頂ホッパ２２が配置されている。炉頂ホッパ２２は、中空の容器である。各炉頂ホッパ２２は、竪型炉１０の炉心に対して偏心して配置される。各炉頂ホッパ２２は、炉心周りに等間隔（例えば、１２０度間隔）で並列に配置される。図１の右側の炉頂ホッパ２２については、３個のうち１個の炉頂ホッパ２２を断面図で示しており、図１の左側の炉頂ホッパ２２については、３個のうち他の１個の炉頂ホッパ２２を側面図で示している。なお、炉頂ホッパ２２の数は、３個に限らず、例えば、２個であってもよい。その場合、２個の炉頂ホッパ２２は、炉心周りに１８０度間隔で並べられる。

炉頂ホッパ２２の上方には、切換シュート２４が配置される。切換シュート２４は、概ね炉心の延長線上に配置される。切換シュート２４は、曲がった筒状に形成されている。切換シュート２４は、炉心周りに回転可能となっている。なお、切換シュート２４は、回転型に限らず、所謂、ダンパ型や揺動型であってもよい。切換シュート２４の上方には、コンベアヘッドプーリ２６が配置されている。コンベアヘッドプーリ２６には、コンベア２８が連結されている。コンベア２８は、切換シュート２４から離隔するように延びている。

コンベア２８は、竪型炉１０へ装入する原料Ｍをコンベアヘッドプーリ２６に運搬する。コンベアヘッドプーリ２６は、原料Ｍを切換シュート２４へ落下させる。切換シュート２４は、原料Ｍを複数（例えば、３個）の炉頂ホッパ２２のうちのいずれかの炉頂ホッパ２２に振り分ける。炉頂ホッパ２２は、切換シュート２４を通じて装入された原料Ｍを一時的に貯留する。

集合ホッパ３０は、炉頂ホッパ２２と竪型炉１０との間に配置される。各炉頂ホッパ２２の下部は、集合ホッパ３０の上部に導かれる。集合ホッパ３０の下部には、鉛直下方に開口する排出口３２が形成されている。排出口３２の中心軸は、概ね炉心および集合ホッパ３０の中心軸と重なる。

垂直シュート３４は、中空の筒状に形成されており、排出口３２の鉛直下方に延在する。垂直シュート３４における下端は、竪型炉１０内に挿入されている。

分配シュート３６は、竪型炉１０内に位置する。分配シュート３６は、例えば、筒状に形成されている。分配シュート３６の一端は、垂直シュート３４の下端に接続される。分配シュート３６は、炉心側（垂直シュート３４側）に対して炉壁側が鉛直下方に位置するように傾斜している。

分配シュート駆動装置３８は、竪型炉１０の上部に配置される。分配シュート３６は、分配シュート駆動装置３８によって、炉心に沿った回転軸を中心として旋回（回転）すると共に、炉心側を支点として炉壁側が傾動可能となっている。また、分配シュート駆動装置３８は、分配シュート３６の旋回方向（回転方向）を変化させることができる。

炉頂ホッパ２２は、貯留している原料Ｍを所定のタイミングで集合ホッパ３０に排出する。集合ホッパ３０は、炉頂ホッパ２２から供給された原料Ｍを、垂直シュート３４を通じて分配シュート３６に排出する。分配シュート３６は、集合ホッパ３０から供給された原料Ｍを、旋回および傾動しつつ竪型炉１０内に装入する。竪型炉１０は、装入された原料Ｍを還元して鉄を生成する。

集合ホッパ３０には、揺動装置４０が設けられる。揺動装置４０は、炉頂ホッパ２２から排出される原料Ｍに、排出口３２の中心軸周り（垂直シュート３４の中心軸周り）に旋回する旋回流を付与する。これにより、原料Ｍは、旋回しながら排出口３２から排出される。また、揺動装置４０は、原料Ｍの旋回方向を変化させることができる。

また、炉頂装置２０には、揺動制御部４２が設けられる。揺動制御部４２は、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含む半導体集積回路から構成される。

揺動制御部４２は、分配シュート駆動装置３８による分配シュート３６の駆動制御に基づいて、揺動装置４０を制御する。例えば、揺動制御部４２は、分配シュート３６の旋回方向と原料Ｍの旋回方向とが等しくなる（同方向となる）ように、揺動装置４０を制御する。揺動装置４０および揺動制御部４２については、後に詳述する。

また、炉頂ホッパ２２内には、落下位置調整部４４が設けられてもよい。落下位置調整部４４は、板状に形成されており、炉頂ホッパ２２に投入される原料Ｍの落下経路の途中に設けられる。落下位置調整部４４は、傾斜方向および傾斜角度を変更することで、炉頂ホッパ２２内における原料Ｍの落下位置を調整することができる。

図２は、集合ホッパ３０の側面図であり、図３は、集合ホッパ３０の斜視図であり、図４は、集合ホッパ３０の平面図である。図２では、排出口３２の中心軸を一点鎖線Ｃ１で示している。集合ホッパ３０は、円錐部５０、曲面部５２、平面部５４およびスカート部５６を含む。

円錐部５０は、鉛直下方に向かうにしたがって水平方向の断面積が漸減する中空の円錐状に形成されている。曲面部５２は、円錐部５０の上端から円錐部５０の内面の延長方向に延在する。曲面部５２は、集合ホッパ３０の中心軸周りに湾曲しており、集合ホッパ３０の中心軸周りに等間隔に３箇所設けられる。平面部５４は、隣接する曲面部５２の間に設けられ、曲面部５２および円錐部５０に連続する。つまり、円錐部５０の上端は円形状に形成されるが、集合ホッパ３０の上端は、概ね三角形状に形成される。円錐部５０の下端には開口部５８が形成される。

スカート部５６は、中空の円筒状に形成されており、鉛直方向に延在する。スカート部５６の上端は、円錐部５０の下端の開口部５８に連続している。スカート部５６の下端には、排出口３２が形成される。開口部５８の水平断面積は、排出口３２の水平断面積と大凡等しい。

図２に示すように、炉頂ホッパ２２の下端には、鉛直下方に開口する炉頂ホッパ排出口６２が設けられる。炉頂ホッパ排出口６２は、集合ホッパ３０の鉛直上方（集合ホッパ３０の内面の鉛直上方）に位置する。炉頂ホッパ排出口６２には、炉頂ホッパ排出口６２を開閉するシール弁６４が設けられる。シール弁６４が開状態となると、炉頂ホッパ２２内の原料Ｍは、炉頂ホッパ排出口６２を通じて集合ホッパ３０に排出される。

また、図４では、炉頂ホッパ排出口６２の鉛直投影面Ａ１０を二点鎖線の閉曲線で示している。炉頂ホッパ排出口６２の鉛直投影面Ａ１０は、円形に形成され、炉頂ホッパ２２から排出される原料Ｍの落下位置に相当する。炉頂ホッパ排出口６２の鉛直投影面Ａ１０は、集合ホッパ３０の曲面部５２に位置する。つまり、３個の鉛直投影面Ａ１０は、３個の曲面部５２にそれぞれ対応している。

また、図２～図４に示すように、集合ホッパ３０には、炉頂ホッパ２２の数と同数（図２～図４では、３個）の揺動装置４０が設けられる。各揺動装置４０は、共通の構成となっている。

揺動装置４０は、回転軸７０、揺動板７２、モータ７４を含む。回転軸７０は、円柱状に形成される。回転軸７０は、集合ホッパ３０の内面に対して垂直に延在しており、集合ホッパ３０を貫通する。回転軸７０は、その中心軸周りに回転（揺動）可能に支持される。

以後、炉頂ホッパ排出口６２の鉛直投影面Ａ１０の中心と、排出口３２の中心軸とを通る平面を基準平面と呼ぶ。図４では、基準平面を一点鎖線Ａ１２で示している。

回転軸７０は、集合ホッパ３０の内面における円錐部５０に設けられる。具体的には、回転軸７０は、基準平面上であり、炉頂ホッパ排出口６２の鉛直投影面Ａ１０と集合ホッパ３０の排出口３２との間（基準平面方向の間および鉛直方向の間）に位置する。

揺動板７２は、集合ホッパ３０内において回転軸７０の端部に連結されている。揺動板７２は、集合ホッパ３０の内面から起立するように設けられている。揺動板７２は、集合ホッパ３０の内面に沿って設けられる。揺動板７２は、回転軸７０に対して鉛直投影面Ａ１０側に延びており、円錐部５０から曲面部５２に亘って延在する。

以後、揺動板７２における鉛直投影面Ａ１０側に位置する端部を上流側端７６と呼び、揺動板７２における排出口３２側に位置する端部を下流側端７８と呼ぶ。

また、揺動板７２の両側面には、集合ホッパ３０の内面に大凡垂直な板面８０が形成される。なお、板面８０は、集合ホッパ３０の内面に垂直な面に対して傾斜してもよい。

モータ７４は、集合ホッパ３０外において回転軸７０の端部に接続されている。モータ７４は、回転軸７０を回転させることで、揺動板７２を回転軸７０の中心軸周りに揺動（回転）させる。つまり、モータ７４は、破線の両矢印Ａ１４で示すように、揺動板７２を基準平面に対して傾斜させる。

例えば、揺動板７２における上流側端７６を、基準平面に対して集合ホッパ３０の上方からみて時計回り方向に揺動させると、下流側端７８は、上流側端７６に対して反時計回り側に位置する。この場合、揺動板７２における反時計回り側の板面８０が、鉛直投影面Ａ１０に対向する。以後、反時計回り側の板面８０が鉛直投影面Ａ１０に対向するように傾斜した状態を第１傾斜状態と呼ぶ。図３は、揺動板７２が第１傾斜状態で示されている。

一方、揺動板７２における上流側端７６を、基準平面に対して反時計回りに揺動させると、下流側端７８は、上流側端７６に対して時計回り側に位置する。この場合、揺動板７２における時計回り側の板面８０が、鉛直投影面Ａ１０に対向する。以後、時計回り側の板面８０が鉛直投影面Ａ１０に対向するように傾斜した状態を第２傾斜状態と呼ぶ。

また、揺動板７２は、上流側端７６の揺動角度にしたがって、揺動板７２（鉛直投影面に対向する板面８０）の傾斜角度が変更可能となっている。

また、揺動板７２は、時計回り方向および反時計回り方向に揺動させた場合に、揺動板７２が鉛直投影面Ａ１０の外側に位置するような角度まで揺動可能である。つまり、炉頂ホッパ排出口６２の鉛直投影面Ａ１０は、揺動板７２の揺動範囲内に位置する。

また、揺動板７２の長さ（上流側端７６から下流側端７８に至る長さ）は、例えば、炉頂ホッパ排出口６２の鉛直投影面Ａ１０の直径以上である。

揺動制御部４２は、モータ７４に供給する電力を制御することで、回転軸７０の回転を制御する。つまり、揺動制御部４２は、モータ７４および回転軸７０を通じて、揺動板７２の揺動方向（傾斜方向）および揺動角度（傾斜角度）を制御する。揺動制御部４２は、原料Ｍを炉頂ホッパ２２から集合ホッパ３０に排出する前に、揺動板７２の揺動方向および揺動角度を設定する。

揺動制御部４２は、分配シュート３６の旋回方向と揺動板７２の揺動方向とを対応付けて揺動板７２を制御する。具体的には、揺動制御部４２は、分配シュート３６の旋回方向が反時計回り方向の場合、揺動板７２を基準平面に対して時計回り方向に揺動させて第１傾斜状態にさせる。また、揺動制御部４２は、分配シュート３６の旋回方向が時計回り方向の場合、揺動板７２を基準平面に対して反時計回り方向に揺動させて第２傾斜状態にさせる。

また、揺動制御部４２は、揺動板７２の揺動方向および揺動角度を、複数の揺動板７２で共通にさせる。

また、図３に示すように、集合ホッパ３０の内面と揺動板７２との間には、ベース部８２が設けられる。ベース部８２は、揺動板７２に対向する平面を有する。ベース部８２は、揺動板７２の揺動範囲内において、円錐部５０および曲面部５２の湾曲した内面を埋める。つまり、ベース部８２は、集合ホッパ３０の内面と揺動板７２の底面との隙間を所定範囲内にさせる。

図５は、揺動装置４０の詳細な構成を説明する断面図であり、図６は、揺動装置４０の詳細な構成を説明する平面図である。図６では、揺動板７２を揺動させた状態を二点鎖線で示している。また、図６では、揺動方向を破線の両矢印Ａ１４で示している。

集合ホッパ３０の側壁は、ホッパ鉄皮１０２およびライニング１０４を含む。ホッパ鉄皮１０２は、炉頂ホッパ２２の外壁として機能する。ライニング１０４は、ホッパ鉄皮１０２の内面に設けられる。ライニング１０４は、耐摩耗性の材料によって構成される。ホッパ鉄皮１０２およびライニング１０４には、貫通孔１０６が設けられる。貫通孔１０６付近において、ホッパ鉄皮１０２には、外面から張り出すフランジ部１０８が溶接などで接続されている。

回転軸７０は、略円筒状の軸支持部１１０に挿入されている。軸支持部１１０は、フランジ部１０８に接続される。軸支持部１１０と回転軸７０との間には、軸受１１２およびガスシール１１４が設けられる。軸支持部１１０は、軸受１１２を通じて回転軸７０を、その中心軸周りに回転可能に支持する。ガスシール１１４は、軸支持部１１０と回転軸７０との間にダストが進入することを防止する。

貫通孔１０６付近のホッパ鉄皮１０２の内面には、ベース部８２が設けられる。ベース部８２は、例えば、ライニング１０４と同様に耐摩耗性の材料によって構成される。貫通孔１０６は、ベース部８２も貫通している。貫通孔１０６付近において、ホッパ鉄皮１０２に対するベース部８２の高さは、ライニング１０４よりも高い。

回転軸７０は、貫通孔１０６に挿入されている。揺動板７２は、回転軸７０における集合ホッパ３０の内側端に連結される。図示は省略するが、回転軸７０における軸支持部１１０側の端部には、モータ７４が連結される。

なお、集合ホッパ３０内の粒径の小さい原料Ｍ（ダスト）が貫通孔１０６の隙間から排出されることを防止するために、貫通孔１０６の隙間を通じて、集合ホッパ３０内に不活性ガス（例えば、窒素ガス）を供給してもよい。

揺動板７２は、基板１２０、側面部１２２、天面部１２４、後面部１２６および底面部１２８を含む。基板１２０は、ライニング１０４から離隔する方向に起立しており、炉頂ホッパ排出口６２の鉛直投影面に向かって延在する。２枚の基板１２０は、回転軸７０を間に挟んで回転軸７０に連結される。２枚の基板１２０は、上流側端７６側において互いに接触し、下流側端７８側において互いに離隔する。

側面部１２２、天面部１２４、後面部１２６および底面部１２８は、ライニング１０４と同様に耐摩耗性の材料によって構成される。側面部１２２は、基板１２０の外側面を覆うように固定される。また、側面部１２２は、基板１２０における上流側端７６側も覆う。側面部１２２の外側面は、板面８０として機能する。

天面部１２４は、基板１２０および側面部１２２の上部を塞ぐように固定される。後面部１２６は、基板１２０の下流側端７８を塞ぐように固定される。底面部１２８は、ベース部８２に対向する底面を塞ぐように固定される。

上流側端７６の幅（側面部１２２の外側面間の距離）は、下流側端７８の幅よりも狭い。また、下流側端７８の高さ（底面部１２８の外側面と天面部１２４の外側面との間の距離）は、上流側端７６の高さよりも高い。

図７は、上流側端７６を時計回り方向に揺動させた場合の作用を説明する平面図である。図７では、揺動板７２が第１傾斜状態となっている。図７では、原料Ｍの流れの方向を二点鎖線の矢印Ａ２０で示している。

炉頂ホッパ２２から排出された原料Ｍは、鉛直投影面Ａ１０内に落下する。鉛直投影面Ａ１０内に落下した原料Ｍは、集合ホッパ３０の内面の傾斜にしたがって開口部５８に向かって滑落する。そうすると、原料Ｍは、揺動板７２における鉛直投影面Ａ１０に対向する反時計回り側の板面８０に当たり、板面８０に沿って滑落する。これにより、原料Ｍは、矢印Ａ２０で示すように、反時計回り方向に旋回しながら開口部５８に向かって滑落する。その結果、原料Ｍは、排出口３２の中心軸に対して反時計回り方向に旋回しながら排出口３２から排出される。

図８は、原料Ｍの旋回方向および分配シュート３６の旋回方向がともに反時計回り方向である場合における原料Ｍの移動を説明する平面図である。図８では、排出口３２（垂直シュート３４）の鉛直投影面Ａ２２を二点鎖線の閉曲線で示している。また、図８では、原料Ｍの旋回方向を二点鎖線の矢印Ａ２４で示し、分配シュート３６の旋回方向を実線の矢印Ａ２６で示している。

集合ホッパ３０の排出口３２から排出された原料Ｍは、垂直シュート３４を通じて分配シュート３６における鉛直投影面Ａ２２内に落下する。この際、原料Ｍは、二点鎖線の矢印Ａ２４で示すように、反時計回り方向に旋回しながら分配シュート３６に落下する。

分配シュート３６は、実線の矢印Ａ２６で示すように、原料Ｍの旋回方向と等しい方向である反時計回り方向に旋回している。この場合、分配シュート３６の旋回速度に対する原料Ｍの旋回方向の速度の差が小さい。これにより、分配シュート３６に落下した原料Ｍは、分配シュート３６の幅方向（図８の左右方向）にはあまり移動しない。つまり、原料Ｍは、二点鎖線の矢印Ａ２８で示すように、分配シュート３６上を分配シュート３６の延在方向に沿って滑落する。その結果、原料Ｍは、分配シュート３６の先端において、幅方向の中央付近から竪型炉１０に装入される。

図８の状態から分配シュート３６の旋回方向が時計回り方向に変更されたとする。図９は、原料Ｍの旋回方向が反時計回り方向であり、分配シュート３６の旋回方向が時計回り方向である場合における原料Ｍの移動を説明する平面図である。図９では、原料Ｍの旋回方向を二点鎖線の矢印Ａ２４で示し、分配シュート３６の旋回方向を実線の矢印Ａ３６で示している。

分配シュート３６は、実線の矢印Ａ３６で示すように、原料Ｍの旋回方向とは異なる方向（逆方向）である時計回り方向に旋回している。この場合、分配シュート３６に落下した原料Ｍは、二点鎖線の矢印Ａ３８で示すように、分配シュート３６の旋回方向とは反対側の側面（図８における右側面）に移動しつつ、分配シュート３６上を滑落する。その結果、原料Ｍは、分配シュート３６の先端において、分配シュート３６の旋回方向とは反対側の側面付近から竪型炉１０に装入される。

また、この場合、分配シュート３６の旋回方向と原料Ｍの旋回方向とが等しい態様に比べ、分配シュート３６上における原料Ｍの滑走距離が長く、分配シュート３６から装入される原料Ｍの速度が低下する。

これらの結果、分配シュート３６の旋回方向と原料Ｍの旋回方向とが等しい場合と、分配シュート３６の旋回方向とが異なる場合とでは、竪型炉１０における原料Ｍの堆積状態に差が生じる。原料Ｍの堆積状態に差が生じると、竪型炉１０で生成される製品の品質に影響を及ぼすおそれがある。

そこで、本実施形態の炉頂装置２０では、分配シュート３６の旋回方向の変更にしたがって、原料Ｍの旋回方向を変更する。例えば、分配シュート３６の旋回方向および原料Ｍの旋回方向がともに反時計回り方向である状態から、分配シュート３６の旋回方向が時計回り方向に変更された場合、炉頂装置２０では、原料Ｍの旋回方向を時計回り方向に変更させる。

原料Ｍの旋回方向を時計回り方向にさせる場合、揺動制御部４２は、揺動板７２の上流側端７６を反時計回り方向に揺動させる。図１０は、上流側端７６を反時計回り方向に揺動させた場合の作用を説明する平面図である。図１０では、揺動板７２が第２傾斜状態となっている。図１０では、原料Ｍの流れの方向を二点鎖線の矢印Ａ４０で示している。

炉頂ホッパ排出口６２の鉛直投影面Ａ１０内に落下した原料Ｍは、集合ホッパ３０の内面の傾斜にしたがって開口部５８に向かって滑落する。そうすると、原料Ｍは、揺動板７２における鉛直投影面に対向する時計回り側の板面８０に当たり、板面８０に沿って滑落する。これにより、原料Ｍは、二点鎖線の矢印Ａ４０で示すように、時計回り方向に旋回しながら開口部５８に向かって滑落する。その結果、原料Ｍは、排出口３２の中心軸に対して時計回り方向に旋回しながら排出口３２から排出される。

図１１は、分配シュート３６の旋回方向および原料Ｍの旋回方向がともに時計回り方向である場合における原料Ｍの移動を説明する説明図である。図１１では、原料Ｍの旋回方向を二点鎖線の矢印Ａ４４で示し、分配シュート３６の旋回方向を実線の矢印Ａ４６で示している。

原料Ｍは、二点鎖線の矢印Ａ４４で示すように、分配シュート３６の旋回方向と等しい方向である時計回り方向に旋回して分配シュート３６に落下する。この場合、分配シュート３６の旋回速度に対する原料Ｍの旋回方向の速度の差が小さい。これにより、分配シュート３６に落下した原料Ｍは、分配シュート３６の幅方向（図１１の左右方向）にはあまり移動しない。つまり、原料Ｍは、二点鎖線の矢印Ａ４８で示すように、分配シュート３６上を分配シュート３６の延在方向に沿って滑落する。その結果、原料Ｍは、分配シュート３６の先端において、幅方向の中央付近から竪型炉１０に装入される。

つまり、分配シュート３６の旋回方向および原料Ｍの旋回方向がともに時計回り方向の場合には、分配シュート３６の旋回方向および原料Ｍの旋回方向がともに反時計回り方向の場合と同様の状態で、原料Ｍが竪型炉１０に装入される。これにより、本実施形態の炉頂装置２０では、分配シュート３６の旋回方向が時計回り方向である場合と、分配シュート３６の旋回方向が反時計回り方向である場合とで、竪型炉１０内の原料Ｍの堆積状態に差が生じることを抑制できる。

以上のように、本実施形態の炉頂装置２０では、集合ホッパ３０の内面に垂直な回転軸周りに揺動可能な揺動板７２が設けられる。本実施形態の炉頂装置２０では、揺動板７２を揺動させることで、分配シュート３６に排出される原料Ｍの旋回方向を変えることができる。

したがって、本実施形態の炉頂装置２０によれば、分配シュート３６の旋回方向に起因する原料Ｍの堆積状態の差を抑制することが可能となる。

また、本実施形態の炉頂装置２０では、揺動板７２の揺動方向が分配シュート３６の旋回方向に対応付けられて設定される。具体的には、揺動板７２の揺動方向は、集合ホッパ３０から排出される原料Ｍの旋回方向が分配シュート３６の旋回方向に等しくなるように設定される。このため、本実施形態の炉頂装置２０では、分配シュート３６の旋回方向に起因する原料Ｍの堆積状態の差を、より確実に抑制することが可能となる。また、本実施形態の炉頂装置２０では、原料Ｍの旋回方向と分配シュート３６の旋回方向とを等しくすることで、原料Ｍを円滑に竪型炉１０に挿入することができる。

また、本実施形態の炉頂装置２０では、揺動板７２の回転軸７０が、炉頂ホッパ排出口６２の鉛直投影面Ａ１０と集合ホッパ３０の排出口３２との間に位置し、炉頂ホッパ排出口６２の鉛直投影面Ａ１０が、揺動板７２の揺動範囲内に位置する。このため、本実施形態の炉頂装置２０では、炉頂ホッパ２２から排出された原料Ｍに、確実に旋回流を付与することができる。

また、本実施形態の炉頂装置２０では、揺動板７２の上流側端７６の幅が下流側端７８の幅よりも狭い。このため、本実施形態の炉頂装置２０では、鉛直投影面Ａ１０に対向する板面８０の基準平面に対する角度を、揺動板７２の揺動角度よりも大きくすることができ、揺動板７２を駆動させるエネルギーを抑えることが可能となる。

また、揺動板７２の下流側端７８付近では、上流側端７６から揺動板７２に沿って滑落する原料Ｍと、鉛直投影面Ａ１０から直接的に下流側端７８付近に滑落する原料Ｍとが合流する。このため、揺動板７２の下流側端７８付近では、上流側端７６付近に比べ、揺動板７２が受ける原料Ｍの量が多い。

本実施形態の炉頂装置２０では、揺動板７２の下流側端７８の高さが、上流側端７６の高さよりも高い。このため、本実施形態の炉頂装置２０では、揺動板７２が原料Ｍを、より確実に受けることができる。

また、本実施形態の炉頂装置２０では、集合ホッパ３０の内面と揺動板７２との間にベース部８２が設けられる。このため、本実施形態の炉頂装置２０では、揺動板７２を揺動させる際に、集合ホッパ３０の内面と揺動板７２との間で原料Ｍが噛み込まれるのを抑制することができる。

なお、本実施形態の炉頂装置２０では、分配シュート３６の旋回方向によらず、分配シュート３６の旋回方向と原料Ｍの旋回方向とを等しい方向にさせていた。しかし、分配シュート３６の旋回方向によらず、分配シュート３６の旋回方向と原料Ｍの旋回方向とを異なる方向にさせてもよい。具体的には、分配シュート３６の旋回方向が反時計回り方向の場合に、原料Ｍの旋回方向を時計回り方向にさせるように揺動板７２を揺動させ、かつ、分配シュート３６の旋回方向が時計回り方向の場合に、原料Ｍの旋回方向を反時計回り方向にさせるように揺動板７２を揺動させてもよい。

また、揺動板７２の傾斜角度は、すべての揺動板７２で共通となっていた。しかし、揺動板７２の傾斜角度は、複数の揺動板７２のうち一部の揺動板７２でのみ共通となっていてもよく、あるいは、すべての揺動板７２で異なっていてもよい。この態様では、例えば、炉頂ホッパ２２ごとに異なる原料Ｍを集合ホッパ３０で混合して竪型炉１０に装入する場合において、原料Ｍの混合割合などを調整することが可能となる。

また、揺動板７２は、集合ホッパ３０の内面における炉頂ホッパ排出口６２の鉛直投影面Ａ１０と排出口３２との間に回転軸７０が位置するように設けられていた。しかし、揺動板７２は、炉頂ホッパ排出口６２の鉛直投影面Ａ１０の外側であり、その鉛直投影面Ａ１０の下端よりも集合ホッパ３０の上端側に回転軸７０が位置するように設けられてもよい。この場合、揺動板７２は、炉頂ホッパ排出口６２の鉛直投影面Ａ１０に対して時計回り側および反時計回り側の双方に設けられる。例えば、鉛直投影面Ａ１０に対して時計回り側に位置する揺動板７２を揺動させると、原料Ｍは反時計回り方向に旋回し、鉛直投影面Ａ１０に対して反時計回り側に位置する揺動板７２を揺動させると、原料Ｍは時計回り方向に旋回する。

以上、添付図面を参照しながら一実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。

本開示は、炉頂装置に利用することができる。

２０炉頂装置
３０集合ホッパ
３２排出口
３６分配シュート
５０円錐部
６２炉頂ホッパ排出口
７０回転軸
７２揺動板
７６上流側端
７８下流側端
８２ベース部
Ａ１０鉛直投影面

Claims

炉心周りに旋回する分配シュートと、
前記分配シュートの上方に位置し、水平面に対して傾斜する内面を有し、前記分配シュートに原料を排出する排出口が下端に形成される集合ホッパと、
前記集合ホッパの上方に位置し、貯留した原料を前記集合ホッパの内面に排出する炉頂ホッパ排出口が下端に形成される炉頂ホッパと、
前記集合ホッパの内面に対して起立し、前記集合ホッパの内面に垂直な回転軸周りに揺動可能に設けられた揺動板と、
を備え、
前記集合ホッパの鉛直上方に位置する前記炉頂ホッパ排出口の前記集合ホッパの内面への鉛直投影面の中心と、前記集合ホッパの前記排出口の中心軸とを通る平面が、基準平面であり、
前記揺動板は、前記基準平面に対して傾斜する方向に揺動可能であり、前記炉頂ホッパから前記集合ホッパに排出された原料の前記集合ホッパの内面における滑落方向を変更可能な構成となっている、炉頂装置。
前記揺動板の揺動方向は、前記分配シュートの旋回方向に対応付けられて設定される請求項１に記載の炉頂装置。
前記回転軸は、前記集合ホッパの内面において、前記鉛直投影面と、前記集合ホッパの前記排出口との間に位置し、
前記鉛直投影面は、前記揺動板の揺動範囲内に位置する請求項１または２に記載の炉頂装置。
前記揺動板は、前記鉛直投影面側に位置する上流側端の幅が前記集合ホッパの前記排出口側に位置する下流側端の幅よりも狭い請求項１から３のいずれか１項に記載の炉頂装置。
前記揺動板は、前記集合ホッパの前記排出口側に位置する下流側端の高さが前記鉛直投影面側に位置する上流側端の高さよりも高い請求項１から４のいずれか１項に記載の炉頂装置。
前記集合ホッパの内面と前記揺動板との間に設けられ、前記揺動板に対向する平面を有するベース部をさらに備える請求項１から５のいずれか１項に記載の炉頂装置。