JP7493135B2 - 製鉄原料の流量制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、製鉄原料を傾斜面へ装入する際の流量を制御する製鉄原料の流量制御装置に関するものである。

高炉の操業は、炉下部から１２００℃程度に加熱した高温の空気を多量に吹込みながら行うものであり、高炉内の圧力損失を安定した状態に維持する必要がある。圧力損失が極端に大きくなった場合、装入されている原料の重量と下からの送風による上向きの力がつり合い（いわゆる棚吊り）、適正な荷下がりが妨げられる。また、円周方向のガス流が偏流した場合、局所的な流動化（吹抜け）が発生して層状に装入した原料の形状が崩れ、安定した操業ができなくなる。

圧力損失の極端な増加もしくはガスの偏流は、炉内に装入される粉化したコークス等の製鉄原料の粉量が増加することで引き起こされることが知られている。特に、コークス炉で製造後にヤードに貯留されているコークスは粉率が高い。製鉄原料が適切に整粒されないまま高炉へ装入された際、通気悪化等を引き起こし生産量の維持が難しくなる。

そこで、製鉄原料の粒度調整及び粉量の低減のため、篩設備を通過した製鉄原料を高炉内に装入することが行われている。製鉄原料は、篩設備によって例えば５ｍｍ未満の粉が篩落とされ整粒された後に高炉へ装入される。なお、篩目により粉を除去する方法として、篩目の空いたスクリーンを弛緩・緊張させることで、スクリーン上のコークスを躍動させ、篩速度を向上させるジャンピングスクリーン方法が知られている。

上記ジャンピングスクリーン方法に限らず、篩に直接接触しない製鉄原料が発生したとき、篩設備を通過した後も粉が多く残留する場合がある。そこで、従来から持込粉量を低減する種々の方法が提案されている（例えば特許文献１、２参照）。特許文献１には、篩本体の上部に可撓性部材を上下動可能に設置し、ゲート開口から装入されたコークスを可撓性部材によって篩本体の幅方向に移動させることが開示されている。特許文献２には、篩面の上方に拡散部材を設け、ベルトコンベアによって搬送された製鉄原料を篩面の幅方向に拡散させることが開示されている。

特開２００１－３４７２２８号公報 特開２０１２－１７９５８１号公報

製鉄原料の篩分けを行う際、篩面に接触する製鉄原料が多いほど篩設備を通過した製鉄原料の粉率を小さくすることができ、篩面へ装入する製鉄原料の流量が小さいほど篩面に接触する製鉄原料を多くすることができる。一方、製鉄原料の流量は多いほど生産効率の観点から好ましい。

製鉄原料の粉率は、原料の銘柄などによって変化するため、製鉄原料に応じて流量を調整することが望まれている。しかしながら、特許文献１、２のように切出装置等からの篩設備への排出量によって製鉄原料の流量を調整する場合、製鉄原料の流量を変更することが難しく、効率を維持しながら篩分けを行うのは難しい。特に、粉率が高い製鉄原料を用いる際、製鉄原料の流量を小さくする必要があるが、特許文献１、２の構成の場合、流量を小さくするのには限界があり、篩分けを十分に行うことができない場合がある。

本発明は、上記課題を解決するために、製鉄原料に合わせて流量を制御することができる製鉄原料の流量制御装置を提供することを目的とするものである。

［１］ 原料貯留槽の排出口から排出され傾斜面に沿って流れる製鉄原料の流量を制御する流量制御装置であって、
前記傾斜面の上方であって前記傾斜面に対し上下動可能に配置され、底部側に前記製鉄原料を通過させる開口を有する制御板と、
前記制御板の前記開口に設けられ、前記開口の開度を調整する開口ゲートと、
を備える製鉄原料の流量制御装置。
［２］ 前記原料貯留槽の前記排出口に設けられ、前記原料貯留槽からの製鉄原料の排出を制御する切出装置をさらに備える［１］に記載の製鉄原料の流量制御装置。
［３］ 前記開口ゲートによる前記開口の開口幅は、前記製鉄原料の最大粒径の３倍以上に調整される［１］又は［２］に記載の製鉄原料の流量制御装置。
［４］ 前記製鉄原料は、前記製鉄原料の篩分けを行う篩分け装置上に排出されるものであり、前記傾斜面は、前記篩分け装置の篩面である［１］～［３］のいずれかに記載の製鉄原料の流量制御装置。
［５］ 前記製鉄原料は、コークスである［１］～［４］のいずれかに記載の製鉄原料の流量制御装置。
［６］ 前記開口ゲートによる前記開口の開口幅は、前記製鉄原料の粉率に応じて調整される［１］～［５］のいずれかに記載の製鉄原料の流量制御装置。

本発明によれば、制御板の開口に開口幅を調整する開口ゲートを設けることにより、傾斜面を流れる製鉄原料の流量を調整することができる。その結果、製鉄原料に合わせて流量を制御することができ、粉化した製鉄原料に起因する高炉操業の不具合の発生を抑制することができる。

本発明の製鉄原料の流量制御装置の好ましい実施形態を示す模式図である。 図１の制御板の一例を示す模式図である。 制御板における開口ゲートの一例を示す模式図である。 従来の制御板の一例を示す模式図である。 従来の制御板と実施形態の制御板を用いた場合の装入速度と間隔との関係を示すグラフである。 製鉄原料として、粉率の高いヤードコークスを用いた場合の装入速度と粉比率の関係との関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の製鉄原料の流量制御装置の好ましい実施形態を示す模式図である。なお、以下の実施形態においては、製鉄原料が高炉へ装入されるコークスである場合について例示する。図１の製鉄原料の流量制御装置１は、例えば製鉄原料ＣＫの粒度構成の調整を篩分け装置３０によって行う際に、原料貯留槽２の排出口２Ａから排出され篩面である傾斜面３０Ａに沿って流れる製鉄原料ＣＫの流量を制御するものである。

製鉄原料ＣＫの流量制御装置１は、原料貯留槽２から篩分け装置上へ製鉄原料ＣＫの排出を制御する切出装置２０を備える。切出装置２０は、排出口２Ａに設けられた切出板２１と、切出板２１をスライドさせる切出スライド部２２とを備える。そして、切出板２１が切出スライド部２２の作動により排出口２Ａを塞いている状態から排出口２Ａを開く状態になったとき、原料貯留槽２から傾斜面３０Ａに向かって製鉄原料ＣＫが排出される。なお、切出装置２０は、製鉄原料ＣＫを排出するか否かの制御だけでなく、開度調整することによって大まかな製鉄原料ＣＫの流量の調整を行うようにしてもよい。

製鉄原料の流量制御装置１は、傾斜面３０Ａの上方に上下動可能に配置された制御板１０を有する。制御板１０は、例えばピストンシリンダ等の板保持部１１により傾斜面３０Ａに対し上下動可能に保持されている。この際、制御板１０は、製鉄原料ＣＫを通過させる際の目詰まりを抑制するために、鉛直方向に対し１５°以上傾斜した状態で保持されることが好ましい。制御板１０が板保持部１１によって傾斜面３０Ａに対し上下動することにより、制御板１０と傾斜面３０Ａとの間隔Ｄ１が変化する。間隔Ｄ１が変化すると傾斜面３０Ａ上を流れる製鉄原料ＣＫの流量が変化するため、制御板１０の上下動により製鉄原料ＣＫの流量を調整することができる。

図２は図１の制御板の一例を示す模式図であり、図３は制御板における開口ゲートの一例を示す模式図である。図２及び図３に示すように、制御板１０の底部側には製鉄原料ＣＫを通過させる開口１０Ｈが形成されており、開口１０Ｈには開度を調整する開口ゲート１３が設けられている。開口１０Ｈは、例えば矩形状であって制御板１０の幅方向の中央に所定の幅Ｗ及び所定の高さＨで形成されている。

開口ゲート１３は、たとえば両引き戸の２枚の板部材からなっており、開閉によって開口１０Ｈの開口幅Ｄ２を調整する機能を有する。つまり、製鉄原料ＣＫは開口ゲート１３により開かれた開口幅Ｄ２の開口１０Ｈを通過して流れていく。このため、製鉄原料ＣＫの流量は、制御板１０と傾斜面３０Ａとの間隔Ｄ１だけでなく、開口ゲート１３によって形成される開口幅Ｄ２により調整される。なお、図１の制御板１０は振動体１２に取り付けられており、振動体１２は流量調整時に制御板１０を振動させてもよい。これにより、製鉄原料ＣＫが開口１０Ｈに引っ掛かり通過できなくなるのを防止することができる。

開口幅Ｄ２は、目標となる流量に応じて設定するものであるが、製鉄原料ＣＫの最大粒度の３倍以上であることが好ましい。これにより、製鉄原料ＣＫが開口１０Ｈを通過する際に目詰まりが発生するのを防止することができる。このため、例えば、原料貯留槽２から最大粒径８０ｍｍの製鉄原料ＣＫが排出されることも考慮すると、開口幅Ｄ２の最大値である開口１０Ｈの高さＨ及び幅Ｗは最大粒径の３倍以上である２４０ｍｍ以上であることが好ましい。図２及び図３においては、開口１０Ｈは例えば高さＨが４１０ｍｍ、幅Ｗが２５０ｍｍに形成されている。

この間隔Ｄ１及び開口幅Ｄ２は、例えば製鉄原料ＣＫの粉率及び製鉄原料ＣＫの粒径に応じて設定される。すなわち、製鉄原料ＣＫの粉率が高い場合、篩分け装置３０の傾斜面３０Ａに接触する製鉄原料ＣＫの量を多く必要があるため、製鉄原料ＣＫの流量を小さくする。具体的には、制御板が下降して傾斜面３０Ａとの間隔Ｄ１を小さく（もしくはゼロ）し、さらに所望の流量になるように開口ゲート１３によって開口幅Ｄ２の調整が行われる。

一方、製鉄原料ＣＫの粉率が低い場合、篩分け装置３０の傾斜面３０Ａに接触する製鉄原料ＣＫの量が少なくても不具合は生じない。このため、生産効率を高めるために、間隔Ｄ１を大きくして製鉄原料ＣＫの流量を大きくする。この場合、開口ゲート１３は全閉もしくは全開、あるいは任意の開口幅Ｄ２に開いて流量の微調整を行っても良い。なお、例えば間隔Ｄ１及び開口幅Ｄ２と製鉄原料ＣＫの粉率もしくは粒径との関係が予め求められている。そして、原料貯留槽２から排出される製鉄原料ＣＫの粉率もしくは粒径に応じて、傾斜面３０Ａと制御板１０との間隔Ｄ１及び開口幅Ｄ２が設定されるようになっている。

図２に示すように、制御板１０の側面とフィーダ４０の枠との間にも隙間Ｄ１０が形成されており、隙間Ｄ１０も、上記開口１０Ｈと同様、製鉄原料ＣＫの最大粒径の３倍以上の大きさであることが好ましい。これにより、制御板１０の側面での製鉄原料ＣＫの噛み込みが解消され、制御板１０の動作不良や摩耗を軽減することができる。

図１～図３を参照して流量制御装置の動作例について説明する。まず、製鉄原料ＣＫの粉率もしくは粒径に応じて傾斜面３０Ａと制御板１０との間隔Ｄ１及び開口ゲート１３の開口幅Ｄ２が設定される。その後、切出装置２０の作動により切出板２１が移動して排出口２Ａが開くことにより、原料貯留槽２に貯留された製鉄原料ＣＫが篩分け装置３０の傾斜面３０Ａに向かって排出される。すると、製鉄原料ＣＫは、篩面上に沿って流れていき、篩分け装置３０により粉が篩分けされる。篩分け装置３０に流れる製鉄原料ＣＫの流量は、間隔Ｄ１及び開口幅Ｄ２によって制御されることになる。

上記実施の形態によれば、制御板１０に開口１０Ｈが設けられ、開口１０Ｈに開閉可能な開口ゲート１３が設けられていることにより、傾斜面３０Ａと制御板１０との間隔Ｄ１だけでなく、開口ゲート１３の開口幅Ｄ２によっても製鉄原料ＣＫの流量を調整することができる。特に、制御板１０の上下動だけでは製鉄原料ＣＫの流量下限値を小さくするのは限界があったが、開口１０Ｈを設けることによって、流量下限値を小さくすることができるようになる。このため、粉率が高い製鉄原料ＣＫであっても篩分け装置３０による篩分けを確実に行うことができ、高炉への粉化したコークスの装入を抑え、棚吊りや通気不良等の発生を抑制することができる。

図４は従来の制御板の一例を示す模式図である。図４の制御板１００は、開口１０Ｈ及び開口ゲート１３が設けられていない。よって、制御板１００を用いた流量制御は、制御板１００の上下動によって間隔Ｄ１を変化させることで行われる。図５は、従来の制御板と実施形態の制御板を用いた場合の装入速度と間隔Ｄ１との関係を示すグラフである。なお、図５において、原料貯留槽２から最大粒径３４ｍｍの製鉄原料ＣＫを排出した場合について例示し、時間当たりの流量を装入速度としている。図５において、従来の図４の制御板１００の上下動のみで流量を制御する場合、装入速度（流量）の下限値を１００ｔ／ｈ以下にすることができなかった。一方、図１～図３の制御板１０を使用した場合、例えば間隔Ｄ１をゼロにして開口１０Ｈから製鉄原料ＣＫが流れるようにすることで、装入速度を２０ｔ／ｈ程度になるまで調整することができた。

図６は、製鉄原料ＣＫとして、粉率の高いヤードコークスを用いた場合の装入速度と粉比率の関係との関係を示すグラフである。なお、図６の粉率とは傾斜面３０Ａ上の製鉄原料ＣＫ全体における５ｍｍ以下の製鉄原料ＣＫの割合を意味する。従来は棚吊りにより装入速度を１００ｔ／ｈまでしか下げられないため（図５参照）、図６のように従篩分けした後も粉率が１．６％残留していた。その結果、粉率の高い製鉄原料ＣＫを用いたとき、篩分けを十分行うことができず、棚吊が発生してしまうおそれがあった。一方、図１～図３の制御板１０を用いた場合、装入速度を２０ｔ／ｈまで下げることができたので（図５参照）、図６のように篩後の粉は０．８％まで低減することができた。その結果、製鉄原料ＣＫの粉による棚吊り詰まりの発生を防止することができた。

本発明の実施形態は、上記実施形態に限定されず、種々の変更を加えることができる。例えば、上記実施形態において、１つの制御板１０を設けた場合について例示しているが、複数の制御板１０を製鉄原料ＣＫの進行方向に設けても良い。また、開口ゲートの構成は上記実施形態に限らず、例えば片引き戸の1枚の板部材からなっていてもよいし、３枚以上の板部材によって幅方向だけでなく高さ方向の開度も調整できるものであってもよい。さらに、製鉄原料ＣＫはコークスである場合について例示しているが、高炉に装入する材料であればよく、例えば塊鉱石もしくは焼結鉱のような鉄源であってもよい。

１ 流量制御装置
２ 原料貯留槽
２Ａ 排出口
１０、１００ 制御板
１０Ｈ 開口
１１ 板保持部
１２ 振動体
１３ 開口ゲート
２０ 切出装置
２１ 切出板
２２ 切出スライド部
３０ 篩分け装置
３０Ａ 傾斜面
４０ フィーダ
１００ 制御板
ＣＫ 製鉄原料
Ｄ１ 間隔
Ｄ２ 開口幅
Ｄ１０ 隙間

Claims (6)

1. 原料貯留槽の排出口から排出され傾斜面に沿って流れる製鉄原料の流量を制御する流量制御装置であって、
   前記傾斜面の上方であって前記傾斜面に対し上下動可能に配置され、底部側に前記製鉄原料を通過させる開口を有する制御板と、
   前記制御板の前記開口に設けられ、前記開口の開度を調整する開口ゲートと、
   を備える製鉄原料の流量制御装置。
2. 前記原料貯留槽の前記排出口に設けられ、前記原料貯留槽からの製鉄原料の排出を制御する切出装置をさらに備える請求項１に記載の製鉄原料の流量制御装置。
3. 前記開口ゲートによる前記開口の開口幅は、前記製鉄原料の最大粒径の３倍以上に調整される請求項１又は２に記載の製鉄原料の流量制御装置。
4. 前記製鉄原料は、前記製鉄原料の篩分けを行う篩分け装置上に排出されるものであり、前記傾斜面は、前記篩分け装置の篩面である請求項１～３のいずれか１項に記載の製鉄原料の流量制御装置。
5. 前記製鉄原料は、コークスである請求項１～４のいずれか１項に記載の製鉄原料の流量制御装置。
6. 前記開口ゲートによる前記開口の開口幅は、前記製鉄原料の粉率に応じて調整される請求項１～５のいずれか１項に記載の製鉄原料の流量制御装置。

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