JPH11106810A - 高炉炉中心部への仕分け装入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高炉操業において高炉内装入物の通気性およ
び通液性を良好に保ち、操業安定性を高めることがで
き、高炉装入物装入装置特にベルレス高炉での旋回シュ
ートとの干渉、衝突を回避し正常な装入面を保持して所
定装入物を炉中心部に装入する装置に関するものであ
る。 【解決手段】 高炉の炉中心部へ装入物を仕分け装入す
るに当たり、高炉炉頂部周辺に仕分け装入用の装入物を
貯留する装入ホッパーを設け、該ホッパー下部に取り付
けた排出管を介して、垂直装入管を炉頂マンテルを貫通
して高炉炉内へ回転可能に挿入設置し、該垂直装入管の
下方先端部を傾斜装入管の垂直部に嵌合すると共に、前
記垂直装入管の回転力を傾斜装入管に伝達する回転駆動
機構を炉頂マンテルの適宜箇所に付設した高炉炉中心部
への仕分け装入装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高炉操業において
高炉内装入物の通気性および通液性を良好に保ち、操業
安定性を高めることができ、高炉装入物装入装置、特に
ベルレス高炉での旋回シュートとの干渉、衝突を回避し
正常な装入面を保持して所定装入物を炉中心部に装入す
る装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年高炉の大型化に伴い、高炉１基当た
りの銑鉄生産量は飛躍的に増大しているが、大型化の利
点を最大限に生かすには、高炉操業状況を如何に安定的
に維持していくかが重要な課題となっている。したがっ
て、高炉操業に当たっては種々の操業条件を適切に調整
しなければならないが、その中で、炉内における装入原
料の分布を適正に管理することは特に重要である。すな
わち、炉内に装入された鉱石は、炉内を上昇する高温の
還元ガスによって加熱されつつ還元されるが、この加熱
と還元を効率よく行うには、装入原料（コークスを含め
て）の分布を均一に保ち、すべての鉱石に対して均等に
還元ガスを供給する必要がある。

【０００３】しかし実際の操業においては、原料装入装
置の特性や装入物の堆積特性等の因子が影響し、均一な
分布状態を維持することが困難であり、特に装入原料の
調整工程で生じる物理的、化学的な変動、あるいは状況
の悪化等に基因する分布状況の変動は、現在の操業法で
は避けがたい。これらによって上昇ガスの円周バランス
が崩れると、還元ガスの局所的な偏流が生じ種々の障害
となる。したがって、前記のような避けがたい炉況変化
があっても操業を安定的に保持していくには、炉内ガス
流を単に均等に分散させるのではなく、ガス流の一部を
炉心部に集中させ、炉内ガス圧の上昇に対する安全弁的
機能を果たさせる技術が最近多く採用されている。

【０００４】しかし、通常の装入方式であると鉱石もコ
ークスも炉壁側から装入落下されるが、鉱石の安息角は
コークスのそれに比べて小さいから炉心側に流動しやす
く、鉱石層とコークス層の厚み比（以下、単にＯ／Ｃと
いう）は炉心部において高くなる。特にペレット化され
た鉱石を使う高炉では、該ペレット状鉱石の安息角が一
層小さいため、該鉱石の炉中心部への流れは増加され、
炉中心部のＯ／Ｃがさらに高くなる傾向にあり、炉中心
部のＯ／Ｃを低下させたいという強い要望があった。

【０００５】上記課題解決のために最も一般的な方法と
して提案されているのは、通気性のよいコークスを炉中
心に多く装入する方法である。このような考え方に基づ
いて高炉装入物を装入する方法については多くの提案が
なされており、ベル式装入装置では特公平６−３７６４
９号公報にその一例がみられる。一方、ベルレス装入装
置では、傾動型旋回シュートによって装入物（コーク
ス、鉱石類）が装入されるので、該シュートの傾動位置
の選択によって炉頂部内の炉壁面から炉中心の任意の位
置に装入物を投入することができる。しかし、前述のよ
うに高炉へ所定単位量の装入物の装入に加えて、少量の
コークスを炉中心に別途に装入する必要がある場合に
は、少量のコークスを貯骸ホッパーから輸送コンベヤー
を介して別途の輸送を要するため、装入するための時間
が長くなる欠点がある。

【０００６】このため、前記特公平６−３７６４９号公
報では図１に示すように、ベル式装入装置を持つ高炉炉
頂部１の一部に別の専用の少量ホッパー５を設け、この
ホッパーに仕分け装入用の少量コークス２７を入れ、こ
のホッパー５を介して炉内に装入する方法を採用してい
る。炉内への装入は、炉中心に向けて傾斜させた装入管
２を設け、その管内を通しコークスを降下することによ
って行っている。しかし該公報で提案されている方法
は、ベル式高炉が主体となっており、ベルレス高炉につ
いてはその方法について若干の開示がなされているに過
ぎない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ベルレス装入装置では
旋回シュートが炉半径方向に傾動しながら装入物を投入
するため、ベル式装入装置を主体とした上記公報に記載
された固定型装入管方式では、この装入管と旋回シュー
トとが干渉、衝突するため装入管を設けることができな
い。なお、旋回シュートの傾動範囲よりも下側に装入管
をセットすることは可能であるが、図２に示すように装
入線３０が低くなるため、高炉の内容積を有効に利用で
きないという問題が存在する。このようにベルレス高炉
においては、高炉炉中心部への所要の装入物の装入に関
しては方法のみの開示に止まり、ベルレス高炉に適した
炉中心部のみへの装入物装入装置は未開発の状況であっ
た。

【０００８】また、ベル式高炉においても先に図１に示
したようなコークス装入管を高炉内に常時設置すると、
通常の装入時に装入物が装入管上に落下するため、装入
管に衝撃を与え、それが長期にわたると、装入管の変形
に繋がり好ましくなく、さらに、装入物も装入管により
分割され均一装入を阻害する恐れがある。

【０００９】本発明は上記のような問題点の解決を図る
ことを目的とするもので、特にベルレス高炉においては
装入物装入旋回シュートの旋回に障害とならない効果的
な高炉炉中心部への装入物装入装置を提供するものであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは、下記の手段にある。 （１） 高炉の炉中心部へ装入物を仕分け装入するに当
たり、高炉炉頂部周辺に仕分け装入用の装入物を貯留す
る装入ホッパーを設け、該ホッパー下部に取り付けた排
出管を介して、垂直装入管を炉頂マンテルを貫通して高
炉炉内へ回転可能に挿入設置し、該垂直装入管の下方先
端部を傾斜装入管の垂直部に嵌合すると共に、前記垂直
装入管の回転力を傾斜装入管に伝達する回転駆動機構を
炉頂マンテルの適宜箇所に付設したことを特徴とする高
炉炉中心部への仕分け装入装置。

【００１１】（２） 垂直装入管の回転は高炉炉頂部に
該垂直装入管を囲続して設けた回転歯車と、それに噛み
合う歯車によって行えるように構成したことを特徴とす
る（１）記載の高炉炉中心部への仕分け装入装置。 （３） 垂直装入管に嵌合した傾斜装入管の傾斜部外面
の一部に、該傾斜装入管を支承するための支承体を先端
部に有する支持部材を設け、一方その上端部を炉頂マン
テルに取り付けた支持金具によって保持したことを特徴
とする（１）または（２）記載の高炉炉中心部への仕分
け装入装置。

【００１２】（４） 傾斜装入管を支承する支持部材を
Ｌ字型形状にしたことを特徴とする（１）ないし（３）
のいずれかに記載の高炉炉中心部への仕分け装入装置。 （５） 高炉炉内における傾斜装入管は、その傾斜部を
ほぼ全長にわたって弓形の円弧形状にしたことを特徴と
する（１）ないし（４）のいずれかに記載の高炉炉中心
部への仕分け装入装置。

【００１３】（６） 傾斜装入管を支承する支持部材は
垂直装入管の回転力を傾斜装入管の支承体から伝達さ
れ、その動きに追従して回転できるように構成したこと
を特徴とする（１）ないし（５）のいずれかに記載の高
炉炉中心部への仕分け装入装置。 （７） 垂直装入管を支承する支持部材の上端部は、炉
頂マンテルに取り付けた支持金具のバネ体で保持したこ
とを特徴とする（１）ないし（６）のいずれかに記載の
高炉炉中心部への仕分け装入装置。

【００１４】（８） 傾斜装入管の傾斜部の俯角を４０
°以上にしたことを特徴とする（１）ないし（７）のい
ずれかに記載の高炉炉中心部への仕分け装入装置。 （９） 傾斜装入管の下端部に垂直降下管を設けたこと
を特徴とする（１）ないし（８）のいずれかに記載の高
炉炉中心部への仕分け装入装置。 （１０） 傾斜装入管に嵌合する傾斜装入管は緊急の際
に、該嵌合部から離脱できるように構成したことを特徴
とする（１）ないし（９）のいずれかに記載の高炉炉中
心部への仕分け装入装置。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明者らは前述の如く従来法に
は開示されていない装入技術について、如何に適切な装
入装置を開発し高炉操業に寄与できるかについて種々検
討を重ねた結果、その対応策として本発明の開発に成功
したものである。

【００１６】以下、本発明においては仕分け装入で多く
使用されるコークスを例にとり、その装入装置について
説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、
例えば、スクラップ、粒鉄、還元鉄等を装入することも
当然含まれる。また、本発明装置は特に設置条件の厳し
いベルレス高炉においてその効果を発揮するものである
が、ベル高炉においての設置はベルレス高炉に比して極
めて容易である。

【００１７】本発明の装入装置は、高炉内に挿入した装
入管を炉半径方向に回転可能となしたところに大きな特
長を持つものであり、その構成の一例を図に基づいて詳
細に説明する。

【００１８】図３はベルレス高炉炉頂装入部と本発明装
置の概要を側面図で示したもので、図４は図３における
平面の概要を示した図である。また図５は図３の一部を
拡大し本発明装置の可動状況を説明するためにその詳細
を示したものであり、図６（ａ）は図５におけるＡ〜
Ａ’の矢視図であり、垂直装入管、傾斜装入管、回転管
の係合状態を示したものである。また図６（ｂ）は図５
におけるＢ〜Ｂ’の矢視図であり、傾斜装入管をＬ字型
支持部材で支承している状態を示したものである。

【００１９】図３〜図６において高炉炉壁直上近傍位置
の炉頂マンテル３に該炉頂マンテルを貫通して垂直装入
管６を回転可能に設置する。該垂直装入管６はその上部
にコークス２７を収納する装入ホッパー５を有し、該ホ
ッパーの下部には遮断弁４が設けられ、さらにその下部
には排出管１７が取付けられており、垂直装入管６にそ
の下端部を挿入した状態で設置している。

【００２０】また、該垂直装入管６を回転させるため、
垂直装入管６を囲続して固着した歯車体８ａを有する。
一方、この歯車体８ａと噛合する他の歯車体８ｂが垂直
装入管６の側方に設けられており、該歯車体８ｂはその
回転駆動機構として駆動モータ９に連結されている。な
お、炉頂マンテル３の貫通部の周縁部には脚部を固着し
た環状の支持体１８が固設されており、その上面におい
ては垂直挿入管６の段差部を載置して垂直装入管６の荷
重を保持せしめる。

【００２１】さらに、該支持体１８の内部には傾斜装入
管７の垂直部が保持されており、緊急事には該傾斜装入
管７を切り離すことが可能な回動管１９が設けられてい
る。該回動管１９は外側面に突出した鍔体２１を有し、
該鍔体２１が支持体１８の内面に設けた環状の受け棚２
０上に載置されて回動管１９を保持する。また、該回動
管１９の上部は傘歯車２２ａが固着され、該傘歯車２２
ａは小傘歯車２２ｂと噛合する。該小傘歯車２２ｂはそ
の回動機構として例えば駆動モータ１１に連結されてい
る。なお、該傘歯車２２ａは垂直装入管６とは非接触状
態に保たれている。

【００２２】傾斜装入管７の上端部は前記回動管１９の
下方内部において垂直装入管６の下端部に外側より嵌合
すると共に、内面には適当数（３個以上、本例では３
個）の突出部２３を有し、該垂直管６の下端切欠部と櫛
歯形状をもって両者は噛合している。さらに、該傾斜管
７の上端外面には突出板２４（２個以上、本例では２
個）を持ち、回動管１９の下部内面に設けられた支持板
２５上に載置しその荷重を保持する。

【００２３】また、これらの装置は緊急時に対処できる
ように、該回動管１９の支持板２５には同一円周上に前
記傾斜装入管７の突出板２４の幅および長さより若干大
きな寸法を持った切欠部２６を穿設しており、後述する
ような操作を行い垂直装入管６と傾斜装入管７の分離を
可能としている。以上説明した構造体は外部の粉塵環境
から防護するためそれぞれの駆動モータを除く部分はケ
ーシング１０によって覆われている。

【００２４】さらに、傾斜装入管７は上部に垂直装入管
６と噛合する垂直部を持ち、その下部の主要部分は傾斜
部を構成しており、その傾斜部はほぼ全長にわたって弓
形の円弧形状に形成し、該傾斜装入管７が退避位置にあ
る時には、炉内を旋回する旋回シュートとの接触を避
け、旋回の障害とならない形状をなしている。

【００２５】また、傾斜装入管７の傾斜部の下面適宜位
置には、該傾斜装入管７の荷重を回動管１９で全て支持
するのではなく、その一部の荷重を受けるための支持部
材１４を配設し、その先端部には支承体１３を取り付け
ており、傾斜装入管７を下面から担持する。該支承体１
３は垂直装入管６からの回転力の伝達を受け、傾斜装入
管７の回転移動とは協動しなければならないため、その
断面形状は図６（ｂ）に示したように傾斜装入管７の円
筒形より若干大きい半円筒形をなし、適当な長さを持っ
て構成される。

【００２６】このような構成をとることにより傾斜装入
管７の回転移動時にはそれぞれの回転軸芯が異なって
も、支承体１３が傾斜装入管７の下面を若干摺動するだ
けで済み、また支承体１３が傾斜装入管７の下側面の半
分程度まで覆っているので、該支承体１３が傾斜装入管
７から分離することはない。さらに前記支持部材１４は
ほぼＬ字型の形状に形成されており、Ｌ字型の上部は炉
頂マンテル３を貫通して該炉頂マンテルに取り付けた支
持金具１５によって、これらの荷重を保持する。この場
合、支持部材１４は、支持金具１５に内蔵したバネ体１
６（スプリング）によって保持するのがよく、これによ
り傾斜装入管７が受ける振動または変位に柔軟に対処す
ることができる。

【００２７】さらに、傾斜装入管７の傾斜部はその俯角
を４０°以上とし、コークスの安息角との兼ね合いから
コークの流出が自重によりスムーズに落下できるよう考
慮している。さらにまた、傾斜装入管７は、その下端に
炉内に向かって垂直な降下管１２を有せしめると、コー
クスの落下位置を所定範囲内に収めるのに好都合であ
る。

【００２８】以下、本発明装置例の操作の概要について
作用と共に述べる。回転可能な装入管は、炉頂ホッパー
から旋回シュートを経て装入物が投入されている時点で
は、旋回シュートとの衝突を回避するために炉壁側に待
避している（図４の１点鎖線の位置）。旋回シュートに
よる装入が終了すると駆動モータ９を可動し、歯車８ｂ
を回転させそれに噛合する歯車８ｂへその回転力を伝達
し、垂直装入管６を所定量回転させる。

【００２９】垂直装入管６の下端は前述したように、傾
斜装入管７と櫛歯噛合されているのでその回転力を受
け、傾斜装入管７に伝達し、該傾斜装入管７も所定量回
転し、傾斜装入管７の先端部が炉中心まで旋回したとこ
ろで回転を止め装入管のセットを完了する。炉中心にセ
ットされたことを確認した後、中心装入用コークスホッ
パーの下部遮断弁４を開いて当該コークス２７を炉中心
に投入する。装入が完了したならば先程とは逆の回転操
作を行い傾斜装入管７を直ちに旋回させ炉壁側の所定位
置まで待避させる。なお、このとき支持部材１４もその
回転力を支承体１３から伝達されるので、傾斜装入管７
と協動することは勿論である。

【００３０】図６（ａ）はこれら装入管の旋回状況を示
したもので、図５における炉中心部へのコークス装入時
の状態に相当する。前記に示したように装入操作が完了
後、垂直装入管６の回転と共に傾斜装入管７もＡ方向へ
回転し、傾斜装入管７の突出板２４が回転管１９の支持
板２５上を所定範囲移動する。その移動距離は旋回角と
して、角度αに相当し、水平面で約９０度である。（図
４参照）。なお、Ｂ方向への回転は装入管が炉壁側待避
位置から炉中心部へ向かって移動するときの方向を示し
たものである。

【００３１】さらに本発明装置では垂直装入管６と傾斜
装入管７との嵌合部は緊急事（例えば、回転駆動が何ら
かの原因により回転が不能となった時）の場合には、垂
直装入管６と傾斜装入管７の分離が容易にできる構造を
とっているので、該傾斜管７を自重により炉内に落下さ
せ離脱することができる。

【００３２】この操作は駆動モータ１１を可動し小傘歯
車２２ｂを回動させ、それに噛合する傘歯車２２ａを回
動せしめることにより、該傘歯車２２ａに固着した回動
管１９が回動し、回動管１９の切欠部２６が傾斜装入管
７の突出板２４の真下まで移動すると傾斜装入管７は突
出板２４による保持状態が解放され、該突出板２４は回
動管１９の切欠部２６から落ち込むことにより、傾斜装
入管７全体が回転管１９から離脱し同時に垂直装入管６
からも分離する。図６（ｂ）はこのときの回動管１９の
動きを示したもので、前記炉中心部へのコークス装入操
作完了後、傾斜装入管７が回転不能となり待避位置まで
移動できず、旋回シュート２８の旋回を妨害することが
予想されたとき、回動管１９をＣ方向へ角度βに相当
（約４５度）する範囲だけ旋回させればよい。またこの
時支持部材１４も支持金具１５部分から切り離すことが
できる。

【００３３】なお、この操作は緊急時のみに行うもので
あり、通常時には駆動モータ１１は回転させず固定して
いる。また、回動管１９の下部内面に設けた切欠部２６
は、垂直装入管６の通常回転操作時に傾斜装入管７の上
端面の突出板２４が落ち込まれない位置に設定すること
は当然必要なことである。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、高炉装入装置特にベル
レス高炉において、傾動型の旋回シュートの駆動と干渉
することもなく、所定のコークスを炉中心域に投入でき
る。また、高炉頂部の装入面を炉の下方にさげる必要も
なく、コークスを炉中心域に装入でき、高炉操業上装入
物の有効な装入層を得ることができ高炉の生産性に寄与
すること大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のベル式高炉における炉中心部へのコーク
ス装入の概要を示した図

【図２】従来のベルレス式高炉における炉中心部へのコ
ークス装入の概要を示した図

【図３】本発明装置による高炉への装入例の概要を示す
側面図

【図４】本発明装置による高炉への装入例の概要を示す
平面図

【図５】図３の一部を拡大して示した詳細図

【図６】（ａ）図５のＡ〜Ａ’断面図、（ｂ）図５のＢ
〜Ｂ’断面図

【符号の説明】

１ 高炉炉頂部 ２ 装入管 ３ 炉頂マンテル ４ 遮断弁 ５ 装入用ホッパー ６ 垂直装入管 ７ 傾斜装入管 ８ 歯車 ９ 駆動モータ １０ ケーシング １１ 駆動モータ １２ 下降管 １３ 支承体 １４ 支持部材 １５ 支持金具 １６ バネ体 １７ 排出管 １８ 支持体 １９ 回動管 ２０ 受け棚 ２１ 鍔体 ２２ 傘歯車 ２３ 突出部 ２４ 突出板 ２５ 支持板 ２６ 切欠部 ２７ コークス ２８ 旋回シュート ３０ 装入線

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高炉の炉中心部へ装入物を仕分け装入す
   るに当たり、高炉炉頂部周辺に仕分け装入用の装入物を
   貯留する装入ホッパーを設け、該ホッパー下部に取り付
   けた排出管を介して、垂直装入管を炉頂マンテルを貫通
   して高炉炉内へ回転可能に挿入設置し、該垂直装入管の
   下方先端部を傾斜装入管の垂直部に嵌合すると共に、前
   記垂直装入管の回転力を傾斜装入管に伝達する回転駆動
   機構を炉頂マンテルの適宜箇所に付設したことを特徴と
   する高炉炉中心部への仕分け装入装置。
2. 【請求項２】 垂直装入管の回転は高炉炉頂部に該垂直
   装入管を囲続して設けた回転歯車と、それに噛み合う歯
   車によって行えるように構成したことを特徴とする請求
   項１記載の高炉炉中心部への仕分け装入装置。
3. 【請求項３】 垂直装入管に嵌合した傾斜装入管の外部
   下面の一部に、該傾斜装入管を支承するための支承体を
   先端部に有する支持部材を設け、一方その上端部を炉頂
   マンテルに取り付けた支持金具によって保持したことを
   特徴とする請求項１または請求項２記載の高炉炉中心部
   への仕分け装入装置。
4. 【請求項４】 傾斜装入管を支承する支持部材をＬ字型
   形状にしたことを特徴とする請求項１ないし請求項３の
   いずれかに記載の高炉炉中心部への仕分け装入装置。
5. 【請求項５】 高炉炉内における傾斜装入管は、その傾
   斜部をほぼ全長にわたって弓形の円弧形状にしたことを
   特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の
   高炉炉中心部への仕分け装入装置。
6. 【請求項６】 傾斜装入管を支承する支持部材は垂直装
   入管の回転力を傾斜装入管の支承体から伝達され、その
   動きに追従して回転できるように構成したことを特徴と
   する請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の高炉炉
   中心部への仕分け装入装置。
7. 【請求項７】 垂直装入管を支承する支持部材の上端部
   は、炉頂マンテルに取り付けた支持金具のバネ体で保持
   したことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれ
   かに記載の高炉炉中心部への仕分け装入装置。
8. 【請求項８】 傾斜装入管の傾斜部の俯角を４０°以上
   にしたことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいず
   れかに記載の高炉炉中心部への仕分け装入装置。
9. 【請求項９】 傾斜装入管の下端部に垂直降下管を設け
   たことを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか
   に記載の高炉炉中心部への仕分け装入装置。
10. 【請求項１０】 傾斜装入管に嵌合する傾斜装入管は緊
    急の際に、該嵌合部から離脱できるように構成したこと
    を特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれかに記載
    の高炉炉中心部への仕分け装入装置。