(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉頂ホッパの下部に設けた流量調整ゲートを用いて排出された原料を導く垂直シュートと、この垂直シュートの下部に設けた第１連結ピンを介して駆動により傾動自在に一端部を支持された旋回シュートと、この旋回シュートの他端部に設けた第２連結ピンを介して支持された原料整流用シュートとを備えた堅型炉用ベルレス式炉頂装入装置において、上記第１連結ピンと第２連結ピンとを結ぶ直線に交叉させてリンクロッドを配設し、当該リンクロッドの一端部を第３連結ピンを介して垂直シュートに連結する一方、他端部を第４連結ピンを介して原料整流用シュートに連結して作動用リンク機構を形成し、当該作動用リンク機構のリンクロッドを介して前記旋回シュートの傾動駆動力を原料整流用シュートに伝達し、原料整流用シュートの傾動角度を原料中心装入のときには鉛直下方線に対して炉中心方向寄りに、また原料周辺装入のときには鉛直下方線に対して炉壁方向寄りに傾動するように構成したことを特徴とする堅型炉用ベルレス式炉頂装入装置。
【請求項２】
原料整流用シュートに連結するリンクロッドの垂直シュート側における第３連結ピンの固定位置を可動し得る構造とすることにより、炉操業中に原料整流用シュートの傾動角を変更できるように構成したことを特徴とする請求項１記載の堅型炉用ベルレス式炉頂装入装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、高炉等の炉頂に配設され、旋回半径を可変とした旋回シュートを介して炉内に装入される炉半径方向の原料分布を最適にすることができる堅型炉用ベルレス式炉頂装入装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
堅型炉の一つとしての高炉の操業においては、炉頂部半径方向での原料装入物（コークスや鉱石等）の分布、すなわち粒度分布や層厚分布（ＬＯ  ／ＬＣ  ：ＬＯ  は鉱石の層厚、ＬＣ  はコークスの層厚）を適正に制御して、ガス流分布、熱流比分布（固体の熱容量流量と気体の熱容量流量の比）、さらにその結果として生ずる鉱石の還元・溶解状況を円周方向で均一化するとともに、半径方向で最適な分布をもつようにすることが重要である。そのためには常に変化し続ける高炉の操業状態に対応して、炉頂での装入物の分布を柔軟に高精度で制御する必要がある。
【０００３】
このような炉頂での装入物の分布制御手段としては、従来からベル式装入装置が周知であり、上記コークスや鉱石等の装入物の分布をストックライン、Ｉバッチの装入量、装入シークエンス、ムーバブルアーマの位置などにより装入物粒体群の落下運動、アーマーでの反射、装入面上での転がり挙動を考慮して最適化していた。
【０００４】
また、原料装入物の分布制御の自由度をより大きくする分布制御手段としては、ベルレス式旋回シュートがあり、旋回シュートの旋回数と旋回シュートの角度変更によって多種多様の分布制御を実現していた。
しかるに、上記いずれの装入手段においても、装入物粒子群は装入装置のすべり面（ベル式の場合にはベルカップのすべり面、ベルレス装入装置の場合は旋回シュートのすべり面）に沿ってすべり落ち、該すべり面の先端から自由落下し、推積上での転がり運動を経て層厚、粒度分布が規定されるものであった。
【０００５】
しかし、このような装入物の分布制御法は、
（１）自由落下距離が長いため、落下時に粉化する恐れがある。
（２）自由落下方向がすべり面の延長方向であるため、落下時の強い遠心慣性力により、前の装入面をくずし、層厚分布を変化させる。
（３）さらに（２）の場合、旧推積面を形成している装入物の粒度分布により装入物粒子群が半径方向で粒度分級されることも起こる。
（４）またＩバッチの装入量を変化させたり、旧推積面の高さ（ストックライン）を変化させた場合には装入物分布が極端に変わり外乱に対する安定性が悪い。
（５）原料落下位置が正確に推定できない。
等の問題点があった。
【０００６】
このような問題点を改善する装入装置として、特開昭49−23111 号公報に旋回ローテーション装置に先端部の位置可変機構とシュート先端部に原料整流用垂直シュートを装着したものが開示された。
図４は該特許公開公報に開示された原料装入装置の模式図を示したものであり、シュートローテーション装置11に垂直シュート４が取り付けてある。この垂直シュート４に取り付けた支持部材19にピン20を介して親シュート５ａを支持させ、さらに親シュート５ａを摺動する子シュート５ｂを取付ける。この子シュート５ｂの先端にピン21を介して原料整流用シュート７ａを支持させて旋回シュートを形成するものである。
【０００７】
子シュート５ｂは親シュート５ａに沿って前後進することができるようになっており、垂直シュート４から落下する原料は親シュート５ａに受け入れた後、子シュート５ｂを辷り落ちながら原料整流用シュート７ａを介して高炉８内に装入される。
この時、炉内に装入される原料の炉半径方向の投入位置調整は親シュート５ａに沿って子シュート５ｂを前後に摺動させることによって行われる。
【０００８】
しかしながら、図４に示す特開昭49−23111 号公報に開示の炉頂装入装置では、上記のような問題点は軽減し、
（１）円周方向での落下位置の均一化
（２）狭い落下幅による原料装入
（３）垂直落下による原料装入前の原料表面高さによらない落下位置の均一化
が実現したが、
（１）旋回ローテーション装置の先端部に配設された子シュートの位置可変機構は構造状複雑なものが必要であり、高温でダストの多い環境化に置かれる装置としては保守管理が煩雑なものとなる。
（２）Ｖ字型またはＭ字型をした炉内装入物の旧推積面に新たに装入する粒子群が炉半径方向全体に高精度で分布させうるためには原料整流用シュートは垂直下方向からある適正な角度をもってずれている方が好ましい。
（３）旋回シュート自体を垂直方向に立てることができないため、堅型炉の中心部のみに装入物を分布させるような特殊装入をおこなうことができない。
（４）シュートが回転する際に生じる旋回シュートの向きとホッパ位置との配置関係の変化や、装入物粒子群の旋回シュート上でのすべり速度のバラツキによって生じる装入物装入量速度の時間変化（バラツキ）を防止することができない。
（５）炉半径方向の速度成分の消去が不十分なため、目的とする落下位置に推積させる精度に改善の余地がある。
等の問題点があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、以上の問題点を解決する、すなわち、
（１）装入装置自体ができうる限りシンプルな構造のものであり、
（２）Ｖ字型またはＭ字型をした炉内装入物の旧推積面に対して原料整流用シュートを適正な角度をもって傾斜さすことが可能であり、
（３）旋回シュート自体を垂直方向に立てずに堅型炉の中心部のみに装入物を分布させるような特殊装入をおこなうことができ、
（４）シュートが回転する際に生じる旋回シュートの向きとホッパ位置との配置関係の変化や、装入物粒子群の旋回シュート上でのすべり速度のバラツキによって生じる装入物装入量速度の時間変化（バラツキ）を防止することができる、
（５）より精度良く目的とする落下位置に推積させる、
堅型炉用ベルレス式炉頂装入装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための請求項１記載の本発明は、炉頂ホッパの下部に設けた流量調整ゲートを用いて排出された原料を導く垂直シュートと、この垂直シュートの下部に設けた第１連結ピンを介して駆動により傾動自在に一端部を支持された旋回シュートと、この旋回シュートの他端部に設けた第２連結ピンを介して支持された原料整流用シュートとを備えた堅型炉用ベルレス式炉頂装入装置において、前記第１連結ピンと第２連結ピンとを結ぶ直線に交叉させてリンクロッドを配設し、当該リンクロッドの一端部を第３連結ピンを介して垂直シュートに連結する一方、他端部を第４連結ピンを介して原料整流用シュートに連結して作動用リンク機構を形成し、当該作動用リンク機構のリンクロッドを介して前記旋回シュートの傾動駆動力を原料整流用シュートに伝達し、原料整流用シュートの傾動角度を原料中心装入のときには鉛直下方線に対して炉中心方向寄りに、また原料周辺装入のときには鉛直下方線に対して炉壁方向寄りに傾動するように構成したことを特徴とする堅型炉用ベルレス式炉頂装入装置である。
【００１２】
請求項２記載の本発明は、原料整流用シュートに連結するリンクロッドの垂直シュート側における第３連結ピンの固定位置を可動し得る構造とすることにより、炉操業中に原料整流用シュートの傾動角を変更できるように構成したことを特徴とする請求項１記載の堅型炉用ベルレス式炉頂装入装置である。  
【００１３】
【作用】
図１は本発明の請求項１に対応するベルレス式炉頂装入装置の模式図であり、２基の炉頂ホッパ１の下部にそれぞれ配設された流量調整ゲート２を用いて排出された原料６を導く集合シュート３を備えた垂直シュート４と、この垂直シュート４の下部に第１連結ピン11を介して駆動により傾動自在に一端部を支持された旋回シュート５と、この旋回シュート５の他端部に設けた第２連結ピン12を介して支持された原料整流用シュート７とを備えている。
【００１４】
本発明では、上記第１連結ピン11と第２連結ピンとを結ぶ直線Ａに交叉させてリンクロッド10を配設し、このリンクロッド10の一端部を第３連結ピン13を介して垂直シュート４に連結する一方、他端部を第４連結ピン14を介して原料整流用シュート７に連結して作動用リンク機構を形成する。  
【００２０】
図２は、請求項１記載の本発明に対応する旋回シュート５の傾斜角度θを変更しながら原料６を装入する手順を示している。図２においては、第１連結ピン11と第２連結ピン12とを結ぶ直線Ａに交叉するようにリンクロッド10を配設し、このリンクロッド10の一端部を、第１連結ピン11の上方に位置する第３連結ピン13を介して垂直シュート４に連結する一方、他端部を第２連結ピン12の下方に位置する第４連結ピン14を介して原料整流用シュート７に連結して作動用リンク機構を形成する。
【００２１】
リンクロッド10を用いて形成された作動用リンク機構を介して旋回シュート５を傾動させる傾動駆動装置（図示せず）の駆動力をリンクロッド10によって原料整流用シュート７に伝達し、これによって原料整流用シュート７の傾斜角度θ1 を変更するものである。
すなわち、図２の（ａ）に示すように旋回シュート５の傾斜面を流れる原料６を炉内装入物15の炉中心部近傍に装入する場合には旋回シュート５の傾斜角度θを小さくしてあるので垂直シュート４により固定されている第１連結点11および第３連結点13を起点にして移動する第２連結点12および第４連結点14は図２の（ａ）′に示すように第１連結ピン11と第２連結ピン12とを結ぶ直線Ａに対してリンクロッド10の交叉点Ｃが図２の（ａ）′に示すように上部に位置する状態となって原料整流用シュート７はリンクロッド10により鉛直方向に対して中心方向寄りに傾斜する。
【００２２】
また炉内装入物15の炉半径方向中間部に装入する場合には旋回シュート５の傾斜角度θを少しづつ大きくして行くとリンクロッド10により原料整流用シュート７の傾斜角度θ1 が小さくなり、図２の（ｂ）に示すように原料整流用シュート10は鉛直（θ1 ＝０）状態になり炉中径方向の中間部に原料６が装入される。さらに旋回シュート５の傾斜角度θが大きくなるように傾動するとリンクロッド10により原料整流用シュート７は反対側の高炉８の炉壁方向に傾動し、図２の（ｃ）に示すように傾斜角度θ2 をもって原料６は周辺装入となる。
【００２３】
この場合、直線Ａとリンクロッド10の交点Ｃは図２の（ａ）′、（ｂ）′、および（ｃ）′に示すように次第に下方に移動しながら原料整流用シュート７の装入物排出方向を中心装入のときには鉛直下方線に対して中心方向寄りに、また周辺装入のときには鉛直下方線に対して炉壁方向寄りに傾動するようにすることが可能となる。それゆえこの場合には、旋回シュート自体を垂直方向に立てずに堅型炉の中心部のみに装入物を分布させるような特殊装入をおこなうことができ、また、旋回シュートの長さが炉頂部の炉半径に比して短くても炉壁周辺にまで装入物を推積させることが可能となる。
【００２４】
図３は、請求項２記載の本発明に対応する実施態様を示す模式図であり、一定長さのリンクロッド10の一端部に設けた連結ピン13を垂直シュート４に沿って上下方向に移動可能な機構とするものである。その上下移動機構は特定しないが、たとえば垂直シュート４の側面に、その上下方向に向けガイド（図示せず）を設け、このガイドに嵌る昇降ブロック16を配設する。そして昇降ブロック16にリンクロッド10を連結する連結ピン13を設けると共に昇降ブロック16を上方から垂下した昇降装置17により昇降させるようにする。
【００２５】
図３の（ａ）に示すように昇降装置17により連結ピン13を備える昇降ブロック16を垂直シュート４の下端部に位置させたときにはリンクロッド10を介して原料整流用シュート７は鉛直下方に対して炉中心方向寄りに傾動する。また昇降ブロック16を垂直シュート４の高さ方向中間部に位置させたときにはリンクロッド10を介して原料整流用シュート７はほぼ鉛直状態に傾動する。さらに昇降ブロック16を垂直シュート４の上端部に位置させたときにはリンクロッド10を介して原料整流用シュート７は鉛直下方に対して炉壁方向寄りに傾動する。
【００２６】
このような昇降ブロック16が垂直シュート４の下端部から中間部、さらには上端部に移動すると図３の（ａ）′および（ｂ）′に示すように原料整流用シュートの原料排出方向を炉操業中において自由に変更することが可能となる。
【００２７】
それゆえこの場合には、上記図２に示す本発明に比して、より極端に旋回シュート自体を垂直方向に立てずに堅型炉の中心部のみに装入物を分布させるような特殊装入をおこなうことができ、また、旋回シュートの長さが炉頂部の炉半径に比して極端に短くても炉壁周辺にまで装入物を推積させることが可能となる。  
【００３３】
【実施例】
内容積 4500Nm3のベルレス式炉頂装入装置を持つ高炉における改善効果を示す。旋回シュート長４ｍの先端に長さ約 1.5ｍ、内径 0.5ｍの原料整流用シュートを駆動用のリンクロッドと共に図２のように取り付けた。  
【００３５】
次に、図２に示すように旋回シュートの傾動角が小さい時は原料整流用シュートが炉中心側を、旋回シュートの傾動角が大きい時は原料整流用シュートが炉壁側を向くようにリンク長さと原料整流用シュートとの接続位置を変更して操業を行った。
【００３６】
図５に中心部にコークスを集中的に装入した場合の、装入物の推積形状を示す。図５の（ａ）に示すように従来はコークスの落下位置が中心から外れていたが、図５の（ｂ）に示すように本発明によりコークスは中心部に推積するようになった。
図６に炉壁部に細粒鉱石を装入する前後での推積形状を示す。原料整流用シュートが炉壁側を向くことにより、図６の（ａ）に示す従来例に比較し、（ｂ）に示す本発明では、細粒鉱石が平坦部に確実に乗るようになり、中心部へ流入しなくなった。
【００３７】
以上の実施例による本発明の効果により、中心ガス流制御精度が向上した。中心部温度は本発明実施後は安定し、しかも高めに推移している。また、ΔＰ／Ｖも低下し安定した。このため減風頻度が減少し、溶銑製造コストを低下させることができた。また、原料整流用シュートに連結するリンクの他端の固定位置を可変とし、炉中心部、炉壁部に装入した場合は、さらに中心装入、炉壁装入が可能となった。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、以下の効果を達成することができる。  
【００４５】
旋回シュートの傾動力をリンクにより原料整流用シュートに伝えることにより、原料整流用シュートを特別な駆動装置無しに旋回シュートの傾動角に対応した指定方向にすることができる。その結果として、安価な投資コストで製銑製造コストを低下させることができた。  
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の炉頂装入装置を断面で示す模式図である。
【図２】本発明のリンクロッド交叉型リンク機構による原料整流用シュートを介する原料装入手順を示す説明図である。
【図３】本発明のリンクロッド位置可変型リンク機構による原料整流用シュートを介する原料装入手順を示す説明図である。
【図４】従来の炉頂装入装置を示す模式図である。
【図５】中心部にコークスを集中的装入する場合の前後での装入物推積形状を従来例と本発明例とを比較して示すグラフである。
【図６】炉壁部に細粒鉱石を装入する前後での装入物推積形状を従来と本発明とを比較して示すグラフである。
【符号の説明】
１  炉頂ホッパ
２  流量調整ゲート
３  集合シュート
４  垂直シュート
５  旋回シュート
６  原料
７  原料整流用シュート
８  高炉  
10  リンクロッド
11  第１連結ピン
12  第２連結ピン
13  第３連結ピン
14  第４連結ピン
15  炉内装入物
16  昇降ブロック
17  昇降装置  
19  支持部材
20  ピン
21  ピン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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