JPH0372126B2 - - Google Patents
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- JPH0372126B2 JPH0372126B2 JP22535586A JP22535586A JPH0372126B2 JP H0372126 B2 JPH0372126 B2 JP H0372126B2 JP 22535586 A JP22535586 A JP 22535586A JP 22535586 A JP22535586 A JP 22535586A JP H0372126 B2 JPH0372126 B2 JP H0372126B2
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- blowing
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Links
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/0006—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state
- C21B13/0026—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state introduction of iron oxide in the flame of a burner or a hot gas stream
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacture Of Iron (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、竪型炉への粉体供給装置に関し、そ
の粉状鉱石の供給吹込装置についての開発成果を
開示するものである。
の粉状鉱石の供給吹込装置についての開発成果を
開示するものである。
近年、鉄鉱石をはじめ各種の金属酸化物より主
として成る原料鉱石は、塊状鉱石よりは、むし
ろ、粉、粒状鉱石の方が多くなりつつあり、今後
もますますその比率は増加する傾向にあるとみら
れる。
として成る原料鉱石は、塊状鉱石よりは、むし
ろ、粉、粒状鉱石の方が多くなりつつあり、今後
もますますその比率は増加する傾向にあるとみら
れる。
粉、粒状鉱石による製錬方法としては、流動層
を用いて粉、粒状鉱石を予備還元し、この予備還
元鉱石を電気炉、転炉その他の溶解炉で溶融還元
する方式が一般的である。この場合予備還元にバ
インダーを添加して塊成化し、その塊成物を溶鉱
炉で溶融還元する方式が多い。
を用いて粉、粒状鉱石を予備還元し、この予備還
元鉱石を電気炉、転炉その他の溶解炉で溶融還元
する方式が一般的である。この場合予備還元にバ
インダーを添加して塊成化し、その塊成物を溶鉱
炉で溶融還元する方式が多い。
しかしこのような方式では塊成化費用が多大に
上ぼる難点を伴う。この他にアーク炉やプラズマ
又は純酸素を利用する炉を用いて予備還元鉱を塊
成化せず溶融還元する方式も企てらているが、立
地条件、電力消費の面で現在の所、工業的規模で
の適用が困難となつている。
上ぼる難点を伴う。この他にアーク炉やプラズマ
又は純酸素を利用する炉を用いて予備還元鉱を塊
成化せず溶融還元する方式も企てらているが、立
地条件、電力消費の面で現在の所、工業的規模で
の適用が困難となつている。
これに対し発明者らは、炭素質固体還元剤の充
填層を竪型炉内部で不断に形成する一方、該炉の
胴壁に上下２段にわたり配設したそれぞれ複数の
羽口群を通して該炉から排出される還元性の非ガ
スを用いて粉、粒状鉱石を予備還元した部分還元
鉱を、必要により加えたフラツクスと共に、800
℃〜1300℃の高温の気流搬送下に竪型炉内へ吹き
込んで溶融還元する方法を提案している（登録No.
1240304）。
填層を竪型炉内部で不断に形成する一方、該炉の
胴壁に上下２段にわたり配設したそれぞれ複数の
羽口群を通して該炉から排出される還元性の非ガ
スを用いて粉、粒状鉱石を予備還元した部分還元
鉱を、必要により加えたフラツクスと共に、800
℃〜1300℃の高温の気流搬送下に竪型炉内へ吹き
込んで溶融還元する方法を提案している（登録No.
1240304）。
更に、本発明者らは吹込条件を検討し、上記の
ような予備還元処理を省略しても、粉、粒状鉱石
をそのまま竪型炉に加熱下の反応性ガス吹込装入
することで、有利に直接的な溶融還元を行うこと
も出願している（特開昭59−105818）。
ような予備還元処理を省略しても、粉、粒状鉱石
をそのまま竪型炉に加熱下の反応性ガス吹込装入
することで、有利に直接的な溶融還元を行うこと
も出願している（特開昭59−105818）。
この場合、粉体の供給を重力落下としているた
め、炉上部に設置される粉体ホツパと羽口先まで
の水平面に対する配管角度を大きくとる必要があ
る。しかし角度の設定は溶鉱炉周辺ではレイアウ
ト上大きくとることがむずかしい。かといつて小
さすぎると安定供給を阻害するため、供給、吹込
システム全体を考慮して決定されなければならな
い。さらに本法のよううに羽口からのみ莫大な量
の粉、粒状鉱石を吹込む方式では、従来高炉など
で補助的な供給として行われている圧送による吹
込方式では搬送ガス量、配管摩耗などの問題を生
じるためそのまま採用する事は困難であり、本法
に適した粉体供給、吹込装置を別途開発する必要
がある。
め、炉上部に設置される粉体ホツパと羽口先まで
の水平面に対する配管角度を大きくとる必要があ
る。しかし角度の設定は溶鉱炉周辺ではレイアウ
ト上大きくとることがむずかしい。かといつて小
さすぎると安定供給を阻害するため、供給、吹込
システム全体を考慮して決定されなければならな
い。さらに本法のよううに羽口からのみ莫大な量
の粉、粒状鉱石を吹込む方式では、従来高炉など
で補助的な供給として行われている圧送による吹
込方式では搬送ガス量、配管摩耗などの問題を生
じるためそのまま採用する事は困難であり、本法
に適した粉体供給、吹込装置を別途開発する必要
がある。
本発明は、高炉等の竪型炉の羽口へ粉体を供給
する場合に羽口近傍の環境が悪いため粉体ホツパ
を羽口近傍の直上に設置することができないの
で、粉体が通過する供給管、導入管、送風管のそ
れぞれの角度を好適化し、導入管への供給速度が
低速の場合の粉体供給の安定を図ると共にそれぞ
れの管の摩耗を防止することを目的とする。
する場合に羽口近傍の環境が悪いため粉体ホツパ
を羽口近傍の直上に設置することができないの
で、粉体が通過する供給管、導入管、送風管のそ
れぞれの角度を好適化し、導入管への供給速度が
低速の場合の粉体供給の安定を図ると共にそれぞ
れの管の摩耗を防止することを目的とする。
本発明の技術手段は次の通りである。
竪型溶鉱炉羽口に連接される熱風吹込用送風管
の壁を貫通し該羽口中心部に斜めに突出した粉体
原料吹込み用導入管より粉体を供給する装置にお
いて、導入管の開孔面が送風管の中心軸となす角
度θと導入管内の粉体移動速度U0と導入管開孔
から羽口先端までの距離Ｌとが下記式を満足する
ようにしたことを特徴とする竪型溶鉱炉羽口への
粉体供給装置である。
の壁を貫通し該羽口中心部に斜めに突出した粉体
原料吹込み用導入管より粉体を供給する装置にお
いて、導入管の開孔面が送風管の中心軸となす角
度θと導入管内の粉体移動速度U0と導入管開孔
から羽口先端までの距離Ｌとが下記式を満足する
ようにしたことを特徴とする竪型溶鉱炉羽口への
粉体供給装置である。
Wf＜［8.9×10-1PDEA
×（L2＋D2）1/2］
／Ｔ・exp［｛V0・Ｔ×
（Ｌ−（L2＋D2）1/2｝
／1.71×103DE′・D2P］
但し
DE′＝0.015（2.5−1.5c0sθ）
×exp（0.05U0−0.07）
×（Re）0.875×μ／ρ
Wf：上限粉体供給速度〔Kg／sec〕
V0：送風空気流量〔Ｎm3／sec〕
Ｔ：送風空気温度〔0K〕
Ｐ：送風空気圧力〔Kg／cm2〕
ρ：送風空気密度〔Kg／m3〕
μ：送風空気粘度〔Kg／ｍ・sec〕
Re：送風空気レイノルズ数〔−〕
Ｄ：羽口径〔ｍ〕
Ｌ：導入管開孔面中心から羽口先端までの距離
〔ｍ〕 θ：導入管の開孔面が送風管の中心軸と接する角
度〔度〕 U0：導入管内の粉体移動速度〔ｍ／sec〕 DE′：有効渦拡散係数〔m2／sec〕 さらに本発明の好ましい実施態様として導管内
への粉体移動を重力落下によることとし、さらに
導入管内の搬送ガスの流速を５ｍ／sec以上15
ｍ／sec未満とするようにしたことを特徴とする。
〔ｍ〕 θ：導入管の開孔面が送風管の中心軸と接する角
度〔度〕 U0：導入管内の粉体移動速度〔ｍ／sec〕 DE′：有効渦拡散係数〔m2／sec〕 さらに本発明の好ましい実施態様として導管内
への粉体移動を重力落下によることとし、さらに
導入管内の搬送ガスの流速を５ｍ／sec以上15
ｍ／sec未満とするようにしたことを特徴とする。
まず本発明の粉体供給、吹込方式を使用する溶
融還元装置の系統を、第２図に基づいて説明す
る。１は粉、粒状鉱石供給ホツパ、２は定量切出
装置、３は供給管、４は搬送ガスを吹き込む導入
管、５は送風管、６は炭素質固体還元剤供給装
置、７，７ａは上下２段に設置された複数の羽口
群である。この羽口群を通して、たとえば高温の
空気を加熱下に吹き込むことにより竪型炉内８の
充填層内に着火する。
融還元装置の系統を、第２図に基づいて説明す
る。１は粉、粒状鉱石供給ホツパ、２は定量切出
装置、３は供給管、４は搬送ガスを吹き込む導入
管、５は送風管、６は炭素質固体還元剤供給装
置、７，７ａは上下２段に設置された複数の羽口
群である。この羽口群を通して、たとえば高温の
空気を加熱下に吹き込むことにより竪型炉内８の
充填層内に着火する。
粉状鉱石は供給ホツパ下部の定量切出装置から
排出され供給管内を自由落下し、導入管内へ至
る。ここで少量の搬送ガスで加速されて、所定の
傾斜を有する導入管内を一定の深さを形成しなが
ら流下して送風管内に至る。送風管内の高速気流
により拡散されて羽口へ吹き込まれレースウエイ
部並に上下段羽口間の炭材充填層を介して溶融還
元される。
排出され供給管内を自由落下し、導入管内へ至
る。ここで少量の搬送ガスで加速されて、所定の
傾斜を有する導入管内を一定の深さを形成しなが
ら流下して送風管内に至る。送風管内の高速気流
により拡散されて羽口へ吹き込まれレースウエイ
部並に上下段羽口間の炭材充填層を介して溶融還
元される。
粉体を溶鉱炉の羽口へ吹き込むに当つては吹き
込まれた粉体が羽口先のレースウエイ内で十分に
溶融することが必要であり、そのためには過剰な
量を吹込まず常に最も適切な量を安定して吹き込
むことが必要である。もし過剰量が吹き込まれる
とレースウエイ内で溶融しにくくなり、充填層の
閉塞原因となり円滑な操業が困難となるからであ
る。
込まれた粉体が羽口先のレースウエイ内で十分に
溶融することが必要であり、そのためには過剰な
量を吹込まず常に最も適切な量を安定して吹き込
むことが必要である。もし過剰量が吹き込まれる
とレースウエイ内で溶融しにくくなり、充填層の
閉塞原因となり円滑な操業が困難となるからであ
る。
本発明の粉体供給装置は重力による自由落下供
給を主とするため、圧送方式のように多量の搬送
ガスを必要としないが粉体を安定供給するために
は供給管及び導入管の水平方向に対する取付角度
を基本的には粉体の安息角以上とする必要があ
る。本発明者らが実験した結果、第１図に示すよ
うに前者の角度（θ2）は粉体流の観察から50゜以
上が望ましいことが判明した。50゜以上であれば
下流に流れる流れに大差はない。従つて、本装置
を溶鉱炉に設置する場合、レイアウト上50゜〜90゜
の範囲で任意に決めればよい事になる。50゜〜90゜
範囲の配管を複数組合せることも勿論可能であ
る。
給を主とするため、圧送方式のように多量の搬送
ガスを必要としないが粉体を安定供給するために
は供給管及び導入管の水平方向に対する取付角度
を基本的には粉体の安息角以上とする必要があ
る。本発明者らが実験した結果、第１図に示すよ
うに前者の角度（θ2）は粉体流の観察から50゜以
上が望ましいことが判明した。50゜以上であれば
下流に流れる流れに大差はない。従つて、本装置
を溶鉱炉に設置する場合、レイアウト上50゜〜90゜
の範囲で任意に決めればよい事になる。50゜〜90゜
範囲の配管を複数組合せることも勿論可能であ
る。
後者の角度（θ2）は送風管との取合及び後述す
る羽口先端部との距離などの関係で35゜以下に制
約されるため、粉体によつては流下しない。しか
し流速については後述するが適量の搬送ガスを流
すことによつて導入管上に到達した粉体は滞留す
ることなく導入管内の斜面上を所定の深さの粉体
流となつて流下する。
る羽口先端部との距離などの関係で35゜以下に制
約されるため、粉体によつては流下しない。しか
し流速については後述するが適量の搬送ガスを流
すことによつて導入管上に到達した粉体は滞留す
ることなく導入管内の斜面上を所定の深さの粉体
流となつて流下する。
導入管への供給量はホツパ下部に設けられた定
量切出装置のバルブ回転数によつて制御される。
搬送ガス量は粉体が滞留しない最少限以上流して
おけばよく、これより多くした場合でも導入管へ
の供給量が切出量によつて決まつているので羽口
への吹込量は変わらないが溶鉱炉内へ流入するガ
ス量を軽減する意味で必要最少限が好ましい。
種々の粉体の供給、吹込実験によればこの最少流
量は第８図に示すように粉体の安息角が大きくな
ると増加する。
量切出装置のバルブ回転数によつて制御される。
搬送ガス量は粉体が滞留しない最少限以上流して
おけばよく、これより多くした場合でも導入管へ
の供給量が切出量によつて決まつているので羽口
への吹込量は変わらないが溶鉱炉内へ流入するガ
ス量を軽減する意味で必要最少限が好ましい。
種々の粉体の供給、吹込実験によればこの最少流
量は第８図に示すように粉体の安息角が大きくな
ると増加する。
以上のようにθ1、θ2を設定することによりレイ
アウト上の制約を十分考慮した上での粉体の安定
供給が可能となつた。尚、ホツパ内と羽口部分と
の圧力を等圧に維持するための手段としては、切
出装置下部とホツパ内を連結する配管を設置すれ
ば解決できる。本発明では供給管、及び導入管内
に空間部が存在するように粉体の供給、吹込を制
御するからである。
アウト上の制約を十分考慮した上での粉体の安定
供給が可能となつた。尚、ホツパ内と羽口部分と
の圧力を等圧に維持するための手段としては、切
出装置下部とホツパ内を連結する配管を設置すれ
ば解決できる。本発明では供給管、及び導入管内
に空間部が存在するように粉体の供給、吹込を制
御するからである。
次に残された問題は配管、特に羽口の摩耗対策
である。本発明は粉体の供給を重力落下としてい
る関係で気流による圧送方式と比べて粉体は分散
状態とならないため粉体と搬送ガスは分離された
ような状態となり粉体流速は圧送方式の1/10〜1/
１００と遅く、配管摩耗対策上極めて有利といえる。
供給管内は自由落下でその終末速度は２〜３ｍ／
sec、導入管内のU0は0.2〜３ｍ／secとなる。従
つて供給管及び導入管内の摩耗は大きな問題には
ならない。しかし送風管との合流点から羽口先に
至る部分では100〜200ｍ／secの速風の影響を受
けるため、送風管内での摩耗、特に導入管の先端
部分及び送風管内の羽口先部分の摩耗対策を考慮
しなければならない。
である。本発明は粉体の供給を重力落下としてい
る関係で気流による圧送方式と比べて粉体は分散
状態とならないため粉体と搬送ガスは分離された
ような状態となり粉体流速は圧送方式の1/10〜1/
１００と遅く、配管摩耗対策上極めて有利といえる。
供給管内は自由落下でその終末速度は２〜３ｍ／
sec、導入管内のU0は0.2〜３ｍ／secとなる。従
つて供給管及び導入管内の摩耗は大きな問題には
ならない。しかし送風管との合流点から羽口先に
至る部分では100〜200ｍ／secの速風の影響を受
けるため、送風管内での摩耗、特に導入管の先端
部分及び送風管内の羽口先部分の摩耗対策を考慮
しなければならない。
本発明者らは種々の模型実験を実施し羽口先端
部の摩耗が導入管の先端開孔面の形状特に送風管
中心軸との相対角度が送風管内での粉体の拡散状
況に多大な影響を及ぼすことを粉体流の観察結果
及び配管内の摩耗状況から発見した。
部の摩耗が導入管の先端開孔面の形状特に送風管
中心軸との相対角度が送風管内での粉体の拡散状
況に多大な影響を及ぼすことを粉体流の観察結果
及び配管内の摩耗状況から発見した。
乱流中の１点から粉流体を吹込んだ場合、粉流
体は乱流中の渦拡散によつて次第に拡がり混合し
ていく。この時の粉流体と乱流体との比は(1)式で
示されることが知られている。
体は乱流中の渦拡散によつて次第に拡がり混合し
ていく。この時の粉流体と乱流体との比は(1)式で
示されることが知られている。
φcaI＝（Wf・Ustr）
／（4πWa′・DE・Ｓ）
exp｛−Ustr（Ｓ−ｌ）／2DE｝ ……(1)
DE＝0.015μ（Re）0.875／ ……(2)
ここに、
Wf：粉体吹込速度〔Kg／sec〕
Ustr：乱流速度〔ｍ／sec〕
Wa′：乱流質量速度〔Kg／m2・sec〕
Ｓ：母線の長さ〔ｍ〕
：吹込点からの軸方向距離〔ｍ〕
ρ：乱流体の密度〔Kg／m3〕
μ：乱流体の粘度〔Kg／ｍ・sec〕
Re：乱流体のレイノルズ数〔−〕
DE：渦拡散係数〔m2／sec〕
である。
上記(2)式を用いて渦拡散係数DEを求め、配管
内の摩耗状況との対応を求めてφcalを算出した
結果2.0×10-4が摩耗限界であることがわかつた。
相対角度θ3を変化させ、摩耗を生じない限界長さ
を求めφ＝2.0×10-4を(1)式に与えてDEを計算
すると、第５図ａに示すように相対角度θ3＝０つ
まり同一軸面に設置した場合の渦拡散係数DEが
最少となり0.014m2／secとなる。従つて導入管と
送風管の接合する部分の開孔面は送風管の中心軸
と一致させるのがよいことが明らかになつた。次
に搬送ガス流量を変化させて（粉体を導入管内で
移送させる）粉体流速を変化させ、流速U0のDE
に及ぼす効果をθ3と同様の手法で検討した結果、
第５図ｂに示すように渦拡散係数DEはU0の増加
と共にアツプすることがわかつた。以上からθ3及
びU0の効果を補正して有効渦拡散係数DE′を求め
る実験式(3)をえることができた。
内の摩耗状況との対応を求めてφcalを算出した
結果2.0×10-4が摩耗限界であることがわかつた。
相対角度θ3を変化させ、摩耗を生じない限界長さ
を求めφ＝2.0×10-4を(1)式に与えてDEを計算
すると、第５図ａに示すように相対角度θ3＝０つ
まり同一軸面に設置した場合の渦拡散係数DEが
最少となり0.014m2／secとなる。従つて導入管と
送風管の接合する部分の開孔面は送風管の中心軸
と一致させるのがよいことが明らかになつた。次
に搬送ガス流量を変化させて（粉体を導入管内で
移送させる）粉体流速を変化させ、流速U0のDE
に及ぼす効果をθ3と同様の手法で検討した結果、
第５図ｂに示すように渦拡散係数DEはU0の増加
と共にアツプすることがわかつた。以上からθ3及
びU0の効果を補正して有効渦拡散係数DE′を求め
る実験式(3)をえることができた。
DE′＝0.015（2.5−1.5cosθ）
×exp（0.05U0−0.07）
×（Re）0.875×μ／ρ ……(3)
ここに、
θ：導入管の開孔面が送風管の中心軸と接する
角度（０≦θ≦90） U0：導入管内の粉体供給速度 Re：送風空気レイノルズ数 μ：送風空気粘度 ρ：送風空気密度 である。
角度（０≦θ≦90） U0：導入管内の粉体供給速度 Re：送風空気レイノルズ数 μ：送風空気粘度 ρ：送風空気密度 である。
次に、送風管径、羽口先端位置から導入管開孔
面先端との距離を定めるため粉体供給速度との関
係を求めなければならない。(1)式に本発明の粉体
供給実験で得られた摩耗を生じない限界φ＝2.0
×10-4を与えWfを求めると(4)式がえられる。
面先端との距離を定めるため粉体供給速度との関
係を求めなければならない。(1)式に本発明の粉体
供給実験で得られた摩耗を生じない限界φ＝2.0
×10-4を与えWfを求めると(4)式がえられる。
Wf＝［8.9×10-1PDE
×（L2＋D2）1/2］
／Ｔ・exp［｛V0・Ｔ×
（Ｌ−（L2＋D2）1/2｝
／1.71×103DE・D2P］ ……(4)
この(4)式中のDEに(3)式で求めたDE′を入れるこ
とによつて、送風条件粉体供給条件が定まれば導
入管先端の取付場所が定まる。
とによつて、送風条件粉体供給条件が定まれば導
入管先端の取付場所が定まる。
第６図にその例を示したが、斜線部分が羽口先
の摩耗を防止できる領域である。
の摩耗を防止できる領域である。
次の問題点は導入管先端の粉体摩耗である。本
方式は粉体の飛出速度が遅いため、導入管先端部
で送風空気によつて発生する渦流の影響を大きく
受け、粒子が先端部上面に衝突して内面から摩耗
侵食されてしまう。飛出流速の速い圧送方式はみ
られなかつた現象である。ここでも本発明者らは
模型実験で鋭意検討を重ねた結果、搬送ガス流速
の増加が渦発生防止に効果があることが判明し
た。しかし搬送ガス流速を大きくとりすぎると粒
子の飛出角度が下向きとなりすぎ、送風管底面の
摩耗を引き起こすこともわかつた。種々検討した
結果、５ｍ／sec以上15ｍ／sec未満で導入管先端
部も羽口周辺も摩耗することなく安定した吹込が
できた。以上の関係を第４図に示す。
方式は粉体の飛出速度が遅いため、導入管先端部
で送風空気によつて発生する渦流の影響を大きく
受け、粒子が先端部上面に衝突して内面から摩耗
侵食されてしまう。飛出流速の速い圧送方式はみ
られなかつた現象である。ここでも本発明者らは
模型実験で鋭意検討を重ねた結果、搬送ガス流速
の増加が渦発生防止に効果があることが判明し
た。しかし搬送ガス流速を大きくとりすぎると粒
子の飛出角度が下向きとなりすぎ、送風管底面の
摩耗を引き起こすこともわかつた。種々検討した
結果、５ｍ／sec以上15ｍ／sec未満で導入管先端
部も羽口周辺も摩耗することなく安定した吹込が
できた。以上の関係を第４図に示す。
以上のように溶鉱炉羽口へ粉体を重力落下を主
体として供給する本方式では供給管の水平面との
角度を50゜以上、導入管の水平面との角度を30〜
35゜、導入管と送風管の接合する部分の開孔面を
DE′が最少となるように送風管の中心軸と一致さ
せ、取付位置は(3)、(4)式を満足する領域とするこ
とで配管内粉体の棚つり閉塞及び羽口先摩耗を生
じることなく、搬送ガス流速を５ｍ／sec以上15
ｍ／sec未満に維持することによつて安定した粉
体の定量吹込が可能となることが明らかになつ
た、本発明は高炉における粉体の補助的吹込とし
ても十分に活用できる。
体として供給する本方式では供給管の水平面との
角度を50゜以上、導入管の水平面との角度を30〜
35゜、導入管と送風管の接合する部分の開孔面を
DE′が最少となるように送風管の中心軸と一致さ
せ、取付位置は(3)、(4)式を満足する領域とするこ
とで配管内粉体の棚つり閉塞及び羽口先摩耗を生
じることなく、搬送ガス流速を５ｍ／sec以上15
ｍ／sec未満に維持することによつて安定した粉
体の定量吹込が可能となることが明らかになつ
た、本発明は高炉における粉体の補助的吹込とし
ても十分に活用できる。
本発明により、重力落下供給吹込方式としての
レイアウト上の制約と安定供給の２面性を考慮し
たシステム全体としての水平面に対する配管取付
角度の設定、及び送風管または羽口内の摩耗防止
を考慮した送風管との取付部の形状、位置の設定
を行うことにより、極めて少ない搬送ガス量を用
いて、重力落下を主体とする粉体供給吹込を、レ
イアウト上の制約を最少限として、安定的に吹込
み操業することが可能となつた。
レイアウト上の制約と安定供給の２面性を考慮し
たシステム全体としての水平面に対する配管取付
角度の設定、及び送風管または羽口内の摩耗防止
を考慮した送風管との取付部の形状、位置の設定
を行うことにより、極めて少ない搬送ガス量を用
いて、重力落下を主体とする粉体供給吹込を、レ
イアウト上の制約を最少限として、安定的に吹込
み操業することが可能となつた。
実施例 １
第１図に実施例の系統図を示した。図中に示さ
れている諸元は次の通りである。
れている諸元は次の通りである。
供給管の傾斜θ1＝80゜、70゜
導入管の傾斜θ2＝35゜
導入管開口の角度θ3＝０
導入管の開口から羽口までの距離
Ｌ＝300mm
送風管内径2D＝100mm
この試験炉を用いて粉体吹込実験を行つた。
粉体：安息角がそれぞれ35゜、37.5゜、40゜の３種
の粉体 溶鉱炉内径：1.2ｍ 送風羽口：上段 ３本 下段 ３本 送風量：250〜350Nm2／hr羽口 温度：800℃ 圧力：0.6Kg／cm2 羽口径：50φmm 供給管内径：50φ 導入管内径：25φ 搬送ガス：N2ガス 上記試験炉を用いて、粉体吹込実験を行い供給
管角度θ1、導入管角度θ2を検討した結果を第８図
に示す。θ1が50゜以下では粉体の流れが不安定で、
時として管内に滞留し棚つりの原因となり、50゜
以上が好ましい結果となつた。θ1は60゜、θ2は30゜、
35゜で行い各種粉体の安定吹込のために必要な搬
送ガス流量を検討した結果、第８図に示すような
曲線がえられ、粉体の安息角に応じたある値以上
の搬送ガスを流すことによつて、安定した粉体供
給、吹込を行うことができた。
の粉体 溶鉱炉内径：1.2ｍ 送風羽口：上段 ３本 下段 ３本 送風量：250〜350Nm2／hr羽口 温度：800℃ 圧力：0.6Kg／cm2 羽口径：50φmm 供給管内径：50φ 導入管内径：25φ 搬送ガス：N2ガス 上記試験炉を用いて、粉体吹込実験を行い供給
管角度θ1、導入管角度θ2を検討した結果を第８図
に示す。θ1が50゜以下では粉体の流れが不安定で、
時として管内に滞留し棚つりの原因となり、50゜
以上が好ましい結果となつた。θ1は60゜、θ2は30゜、
35゜で行い各種粉体の安定吹込のために必要な搬
送ガス流量を検討した結果、第８図に示すような
曲線がえられ、粉体の安息角に応じたある値以上
の搬送ガスを流すことによつて、安定した粉体供
給、吹込を行うことができた。
実施例 ２
実施例１と同様の仕様のコールドモデルを製作
し、羽口送風管、羽口をアクリル製とし、管内面
の摩耗状況から導入管と送風管との接合する部分
の開孔面と送風管中心軸との取付角度θ3を検討し
た結果、第５図に示すようにθ3＝を０で最小とな
り、この時の渦拡散係数DEを(2)式より求めてDE
＝0.014m2／secを得、この値を(1)式に代入して
φcal＝2.0×10-4を求めた。φcal＝2.0×10-4では
管内摩耗は全く生じていないことから(1)式に
φcal＝2.0×10-4及びθ3＝０におけるDE＝0.014
m2／secをそれぞれ代入すると Wf＝［8.82×10-3PA ×（L2＋D2）1/2］ ／Ｔ・exp［｛V0・Ｔ× （Ｌ−（L2＋D2）1/2｝ ／9.57×10-2］ がえられた。
し、羽口送風管、羽口をアクリル製とし、管内面
の摩耗状況から導入管と送風管との接合する部分
の開孔面と送風管中心軸との取付角度θ3を検討し
た結果、第５図に示すようにθ3＝を０で最小とな
り、この時の渦拡散係数DEを(2)式より求めてDE
＝0.014m2／secを得、この値を(1)式に代入して
φcal＝2.0×10-4を求めた。φcal＝2.0×10-4では
管内摩耗は全く生じていないことから(1)式に
φcal＝2.0×10-4及びθ3＝０におけるDE＝0.014
m2／secをそれぞれ代入すると Wf＝［8.82×10-3PA ×（L2＋D2）1/2］ ／Ｔ・exp［｛V0・Ｔ× （Ｌ−（L2＋D2）1/2｝ ／9.57×10-2］ がえられた。
この実験式は送風条件が定まれば上限粉体吹込
速度と導入管と送風羽口先端との距離が定まるこ
とを示している。
速度と導入管と送風羽口先端との距離が定まるこ
とを示している。
次にこの式を満足する値Ｌ＝0.12ｍ、Ｄ＝0.05
ｍφで実施例１の溶鉱炉でホツト実験を行つた結
果、羽口を摩耗させることなく安定して粉体の定
量吹込を行うことができた。
ｍφで実施例１の溶鉱炉でホツト実験を行つた結
果、羽口を摩耗させることなく安定して粉体の定
量吹込を行うことができた。
実施例 ３
実施例１と同様の仕様のコールドモデルを製作
し、羽口送風管、羽口をアクリル製とし、搬送ガ
ス流速を変化させ、管内面の摩耗状況から搬送ガ
ス流速の適正域を検討した結果、５ｍ／sec以下
では飛出粒子が導入管先端部の内面に衝突し摩耗
が著しい。５ｍ／sec以上とすると飛出粒子の角
度が徐々に下向きに変化してくる。このため送風
管下面の羽口周辺が摩耗し始め、15ｍ／sec以上
では顕著になるため好ましくない。従つて５ｍ／
sec以上15ｍ／sec未満が適切な範囲であることが
わかつた。
し、羽口送風管、羽口をアクリル製とし、搬送ガ
ス流速を変化させ、管内面の摩耗状況から搬送ガ
ス流速の適正域を検討した結果、５ｍ／sec以下
では飛出粒子が導入管先端部の内面に衝突し摩耗
が著しい。５ｍ／sec以上とすると飛出粒子の角
度が徐々に下向きに変化してくる。このため送風
管下面の羽口周辺が摩耗し始め、15ｍ／sec以上
では顕著になるため好ましくない。従つて５ｍ／
sec以上15ｍ／sec未満が適切な範囲であることが
わかつた。
重力落下供給吹込方式としてのレイアウト上の
制約と安定供給の２面性を考慮したシステム全体
としての水平面に対する配管取付角度の設定、及
び送風管または羽口内の摩耗防止を考慮した送風
管との取付部の形状、位置の設定、吹込管内へ流
す搬送ガス流量を適正レベルに設定するなどによ
り、搬送ガス量の極めて少ない、重力落下を主体
とする粉体供給吹込装置をレイアウト上の制約を
最小限として実現することができ、竪型溶融炉の
安定吹込操業が可能となつた。
制約と安定供給の２面性を考慮したシステム全体
としての水平面に対する配管取付角度の設定、及
び送風管または羽口内の摩耗防止を考慮した送風
管との取付部の形状、位置の設定、吹込管内へ流
す搬送ガス流量を適正レベルに設定するなどによ
り、搬送ガス量の極めて少ない、重力落下を主体
とする粉体供給吹込装置をレイアウト上の制約を
最小限として実現することができ、竪型溶融炉の
安定吹込操業が可能となつた。
第１図はａ粉体供給、吹込装置の系統図及びｂ
羽口周辺取合図、第２図は粉体吹込装置レイアウ
ト例を示す系統図、第３図は配管取付角度の粉体
吹込速度に及ぼす影響を示すグラフ、第４図は導
入管先端部及び羽口先が摩耗しないための搬送ガ
スの関係を示すグラフ、第５ａ図は導入管と送風
管の接合する部分の開孔面が送風管の中心軸と接
する角度θ3と(1)式でφcal＝2.0×10-4として求ま
る渦拡散係数DE′との関係を示すグラフ、第５ｂ
図は導入管内粉体流速U0とDE′の関係を示すグラ
フ、第６図は送風条件が定まつている場合の羽口
先が摩耗しないための上限粉体の吹込速度Wfと
導入管先端から羽口先端までの距離の関係を示す
グラフ、第７図は粉体切出速度とロータリーバル
ブ回転数の関係を示すグラフ、第８図は各種粉体
の吹込に必要な搬送ガス下限流速と上限吹込速度
との関係を示すグラフである。 １…粉粒状鉱石ホツパ、２…定量切出装置、３
…供給管、４…導入管、５…送風管、６…炭素質
固体還元剤供給装置、７…上段羽口群、７ａ…下
段羽口群、８…竪型炉。
羽口周辺取合図、第２図は粉体吹込装置レイアウ
ト例を示す系統図、第３図は配管取付角度の粉体
吹込速度に及ぼす影響を示すグラフ、第４図は導
入管先端部及び羽口先が摩耗しないための搬送ガ
スの関係を示すグラフ、第５ａ図は導入管と送風
管の接合する部分の開孔面が送風管の中心軸と接
する角度θ3と(1)式でφcal＝2.0×10-4として求ま
る渦拡散係数DE′との関係を示すグラフ、第５ｂ
図は導入管内粉体流速U0とDE′の関係を示すグラ
フ、第６図は送風条件が定まつている場合の羽口
先が摩耗しないための上限粉体の吹込速度Wfと
導入管先端から羽口先端までの距離の関係を示す
グラフ、第７図は粉体切出速度とロータリーバル
ブ回転数の関係を示すグラフ、第８図は各種粉体
の吹込に必要な搬送ガス下限流速と上限吹込速度
との関係を示すグラフである。 １…粉粒状鉱石ホツパ、２…定量切出装置、３
…供給管、４…導入管、５…送風管、６…炭素質
固体還元剤供給装置、７…上段羽口群、７ａ…下
段羽口群、８…竪型炉。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 竪型溶鉱炉羽口に連接される熱風吹込用送風
管の壁を貫通し該羽口中心部に斜めに突出した粉
体原料吹込み用導入管より粉体を供給する装置に
おいて、導入管の開孔面が送風管の中心軸となす
角度θと導入管内の粉体移動速度U0と導入管開
孔から羽口先端までの距離Ｌとが下記式を満足す
ることを特徴とする竪型溶鉱炉羽口への粉体供給
装置。 Wf＜［8.9×10-1PDE ×（L2＋D2）1/2］ ／Ｔ・exp［｛V0・Ｔ× （Ｌ−（L2＋D2）1/2｝ ／1.71×103DE′・D2P］ 但し DE′＝0.015（2.5−1.5c0sθ） ×exp（0.05U0−0.07） ×（Re）0.875×μ／ρ Wf：上限粉体供給速度〔Kg／sec〕 V0：送風空気流量〔Ｎm3／sec〕 Ｔ：送風空気温度〔0K〕 Ｐ：送風空気圧力〔Kg／cm2〕 ρ：送風空気密度〔Kg／m3〕 μ：送風空気粘度〔Kg／ｍ・sec〕 Re：送風空気レイノルズ数〔−〕 Ｄ：羽口径〔ｍ〕 Ｌ：導入管開孔面中心から羽口先端までの距離
〔ｍ〕 θ：導入管の開孔面が送風管の中心軸と接する角
度〔度〕 U0：導入管内の粉体移動速度〔ｍ／sec〕 DE′：有効渦拡散係数〔m2／sec〕 ２ 導入管内への粉体移動を重力落下で供給する
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
竪型溶鉱炉羽口への粉体供給装置。 ３ 導入管内の搬送ガスの管内流速が５ｍ／see
以上15ｍ／sec未満であることを特徴とする特許
請求の範囲第１項に記載の竪型炉溶鉱炉羽口への
粉体供給装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28253885 | 1985-12-16 | ||
| JP60-282538 | 1985-12-16 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62228419A JPS62228419A (ja) | 1987-10-07 |
| JPH0372126B2 true JPH0372126B2 (ja) | 1991-11-15 |
Family
ID=17653765
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22535586A Granted JPS62228419A (ja) | 1985-12-16 | 1986-09-24 | 竪型炉への粉体供給装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62228419A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7076192B2 (en) * | 2002-12-27 | 2006-07-11 | Ricoh Company, Ltd. | Powder conveying device and image forming apparatus using the same |
-
1986
- 1986-09-24 JP JP22535586A patent/JPS62228419A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62228419A (ja) | 1987-10-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |