(57)【要約】【課題】ランスの径を極端に増加させることなく、還元材原単位の低減を可能とする高炉羽口用複合ランスにおいて、固体が流れる円形断面流路部を形成する管体を適切に冷却することができる高炉羽口用複合ランスを提供する。【解決手段】高炉羽口用複合ランス４は、断面円形の管体１２によって形成され、固体が流れる円形断面流路部１１と、管体の断面を長手方向に連続して切欠いて断面を円弧状にした縦割り管体１４の両端部を断面円形の管体１２に接合して形成され、流体が流れる不完全円形断面流路部１３と、円形断面流路部１１及び不完全円形断面流路部１３の外周に円形断面流路部１１及び不完全円形断面流路部１３の長手方向一端部まで覆うように設けられた断面円形の外周管体１６によって形成され、流体が流れる隙間流路部１５とを備える。集合流路部１０は、円形断面流路部１１、不完全円形断面流路部１３及び隙間流路部１５によって構成される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面円形の管体によって形成され、固体が流れる円形断面流路部と、管体の断面を長手方向に連続して切欠いて断面を円弧状にした縦割り管体の両端部を前記断面円形の管体に接合して形成され、流体が流れる不完全円形断面流路部と、前記円形断面流路部及び前記不完全円形断面流路部の外周に前記円形断面流路部及び前記不完全円形断面流路部の長手方向一端部まで覆うように設けられた断面円形の外周管体によって形成され、流体が流れる隙間流路部とを備え、前記円形断面流路部、前記不完全円形断面流路部及び前記隙間流路部によって集合流路部を構成したことを特徴とする高炉羽口用複合ランス。
【請求項２】
前記隙間流路部内に前記不完全円形断面流路部を覆うように設けられた、管体の断面を長手方向に連続して切欠いて断面を円弧状にした第２縦割り管体の両端部を前記断面円形の管体に接合して形成され、流体が流れる第２不完全円形断面流路部を備え、前記円形断面流路部、前記不完全円形断面流路部、前記第２不完全円形断面流路部及び前記隙間流路部によって前記集合流路部を構成したことを特徴とする請求項１に記載の高炉羽口用複合ランス。
【請求項３】
前記隙間流路部内に前記円形断面流路部及び前記不完全円形断面流路部を覆うように設けられた断面円形の第２管体によって形成され、流体が流れる第２隙間流路部を備え、前記円形断面流路部、前記不完全円形断面流路部、前記第２隙間流路部及び前記隙間流路部によって前記集合流路部を構成したことを特徴とする請求項１に記載の高炉羽口用複合ランス。
【請求項４】
前記隙間流路部内に設けられた、管体の断面を長手方向に連続して切欠いて断面を円弧状にした第３縦割り管体の両端部を前記断面円形の管体に接合して形成され、流体が流れる第３不完全円形断面流路部を備え、前記円形断面流路部、前記不完全円形断面流路部、前記第３不完全円形断面流路部及び前記隙間流路部によって前記集合流路部を構成したことを特徴とする請求項１に記載の高炉羽口用複合ランス。
【請求項５】
前記隙間流路部内に設けられた、管体の断面を長手方向に連続して切欠いて断面を円弧状にした第４縦割り管体の一端部を前記断面円形の管体に接合し、前記第４縦割り管体の他端部を前記縦割り管体に接合して形成され、流体が流れる第４不完全円形断面流路部を備え、前記円形断面流路部、前記不完全円形断面流路部、前記第４不完全円形断面流路部及び前記隙間流路部によって前記集合流路部を構成したことを特徴とする請求項１に記載の高炉羽口用複合ランス。
【請求項６】
断面円形の管体によって形成され、固体が流れる円形断面流路部と、断面非円形の管体を前記断面円形の管体に接合して形成され、流体が流れる非円形断面流路部と、前記円形断面流路部及び前記非円形断面流路部の外周に前記円形断面流路部及び前記非円形断面流路部の長手方向一端部まで覆うように設けられた断面円形の外周管体によって形成され、流体が流れる隙間流路部とを備え、前記円形断面流路部、前記非円形断面流路部及び前記隙間流路部によって集合流路部を構成したことを特徴とする高炉羽口用複合ランス。
【請求項７】
前記集合流路部を構成する外周管体の外周に断面円形の第２外周管体を設け、前記外周管体と前記第２外周管体との隙間を前記集合流路部を冷却するための冷却流体用の供給側冷却流体流路部としたことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の高炉羽口用複合ランス。
【請求項８】
固体還元材を供給する固体還元材供給手段が前記固体が流れる前記円形断面流路部に接続されたことを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の高炉羽口用複合ランス。
【請求項９】
支燃性ガスを供給する支燃性ガス供給手段が前記流体が流れる前記不完全円形断面流路部、及び前記隙間流路部の何れか一方に接続され、気体還元材を供給する気体還元材供給手段が前記流体が流れる前記不完全円形断面流路部及び前記隙間流路部の何れか他方に接続されたことを特徴とする請求項１に記載の高炉羽口用複合ランス。
【請求項１０】
支燃性ガスを供給する支燃性ガス供給手段が前記流体が流れる前記不完全円形断面流路部、前記第２不完全円形断面流路部及び前記隙間流路部の何れか一つに接続され、気体還元材を供給する気体還元材供給手段が前記流体が流れる前記不完全円形断面流路部、前記第２不完全円形断面流路部及び前記隙間流路部の何れか他の一つに接続されたことを特徴とする請求項２に記載の高炉羽口用複合ランス。
【請求項１１】
支燃性ガスを供給する支燃性ガス供給手段が前記流体が流れる前記不完全円形断面流路部、前記第２隙間流路部及び前記隙間流路部の何れか一つに接続され、気体還元材を供給する気体還元材供給手段が前記流体が流れる前記不完全円形断面流路部、前記第２隙間流路部及び前記隙間流路部の何れか他の一つに接続されたことを特徴とする請求項３に記載の高炉羽口用複合ランス。
【請求項１２】
支燃性ガスを供給する支燃性ガス供給手段が前記流体が流れる前記不完全円形断面流路部、前記第３不完全円形断面流路部及び前記隙間流路部の何れか一つに接続され、気体還元材を供給する気体還元材供給手段が前記流体が流れる前記不完全円形断面流路部、前記第３不完全円形断面流路部及び前記隙間流路部の何れか他の一つに接続されたことを特徴とする請求項４に記載の高炉羽口用複合ランス。
【請求項１３】
支燃性ガスを供給する支燃性ガス供給手段が前記流体が流れる前記不完全円形断面流路部、前記第４不完全円形断面流路部及び前記隙間流路部の何れか一つに接続され、気体還元材を供給する気体還元材供給手段が前記流体が流れる前記不完全円形断面流路部、前記第４不完全円形断面流路部及び前記隙間流路部の何れか他の一つに接続されることを特徴とする請求項５に記載の高炉羽口用複合ランス。
【請求項１４】
支燃性ガスを供給する支燃性ガス供給手段が前記流体が流れる前記非円形断面流路部及び前記隙間流路部の何れか一つに接続され、気体還元材を供給する気体還元材供給手段が前記流体が流れる前記非円形断面流路部及び前記隙間流路部の何れか他の一つに接続されることを特徴とする請求項６に記載の高炉羽口用複合ランス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉羽口から微粉炭などの固体還元材と、ＬＮＧ（Liquefied Natural Gas：液化天然ガス）などの気体還元材とを吹き込んで、燃焼温度を上昇させることにより生産性の向上及び還元材原単位の低減を図る高炉の操業方法に用いられるランスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、炭酸ガス排出量の増加による地球温暖化が問題となっており、製鉄業においても排出ＣＯ２の抑制は重要な課題である。これを受け、最近の高炉操業では、低還元材比（低ＲＡＲ：Reduction Agent Ratioの略で、銑鉄１ｔ製造当たりの、羽口からの吹き込み還元材と炉頂から装入されるコークスの合計量）操業が強力に推進されている。高炉は、主にコークス及び微粉炭を還元材として使用しており、低還元材比、ひいては炭酸ガス排出抑制を達成するためにはコークスなどを廃プラ、ＬＮＧ、重油等の水素含有率の高い還元材で置換する方策が有効である。その際、ランスから固体還元材、気体還元材、支燃性ガスを同時に吹き込むことで、気体還元材の燃焼場により固体還元材の昇温が促進されることで固体還元材の燃焼率が向上し、未燃粉やコークス粉の発生が抑制され、通気が改善することで還元材比が削減できるとされている。下記特許文献１では、例えばランスを三重管型とし、最も内側の管の内側を内管ランス、最も内側の管と内側から二番目の管の間を中間ランス、内側から二番目の管と最も外側の管の間を外管ランスとし、内管ランス、中間ランス、外管ランスの夫々から、固体還元材、気体還元材、支燃性ガスの一種類ずつを吹き込むようにしている。
【０００３】
ところで、羽口に主として熱風を送風する送風管（ブローパイプ）にはランス用ガイド管が設けられており、ランスはランス用ガイド管を通じて送風管内に挿入される。しかしながら、前記特許文献１に記載されるようにランスを重管型とし、管と管の隙間からガスを吹き込む場合、ガスの流速に対する圧力損失が大きく、ガス量と流速を両立させようとすると、ランスの径が極端に増大し、ランス用ガイド管内に挿入できない可能性がある。
このため、流体として流すガスや固体を搬送するために流すガスのガス量と流速を両立しても、ランスの径を極端に増加させることなく、還元材原単位の低減を可能とする高炉羽口用複合ランスとして、例えば、特許文献２に示す高炉羽口用複合ランスが提案されている。
【０００４】
特許文献２に示す高炉羽口用複合ランスは、断面円形の管体によって形成され、固体（固体還元材）が流れる円形断面流路部と、一つ目の縦割り管体の両端部を断面円形の管体に接合して形成され、流体（ＬＮＧや酸素）が流れる一つ目の不完全円形断面流路部と、二つ目の縦割り管体の一端部を断面円形の管体に接合し、二つ目の縦割り管体の他端部を一つ目の縦割り管体に接合して形成され、流体（ＬＮＧや酸素）が流れる二つ目の不完全円形断面流路部とを備え、円形断面流路部と一つ目及び二つ目の不完全円形断面流路部とによって集合流路部を構成している。
【０００５】
この特許文献２に示す高炉羽口用ランスによれば、円形断面流路部や一つ目及び二つ目の不完全円形断面流路部は、重管型ランスにおける管と管の隙間よりも流速に対する圧力損失が小さく、流体として流すガスや固定を搬送するガスのガス量と流速を両立しても、集合流路部の外周径が極端に増加することがないから、ランス全体の径が極端に増加することもない。このため、所望する量の固体還元材（微粉炭）、気体還元材（ＬＮＧ）、支燃性ガス（酸素）を羽口に吹き込むことが可能となり、その結果、還元材原単位を低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１７４１７１号公報
【特許文献２】特開２０１５−１２９３３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、羽口に主として熱風を送風する送風管（ブローパイプ）内に挿入されるランスは１０００℃以上の熱風に曝される上、ランスから固体還元材、気体還元材、支燃性ガスを同時に吹き込む複合ランスは還元材の燃焼場に近い。このため、その冷却が非常に重要である。ランスの冷却能は、固体還元材の搬送ガス、気体還元材及び支燃性ガスのそれぞれの吹込み流速と、冷却流体とによるものである。
ここで、特許文献２に示した高炉羽口用複合ランスでは、集合流路部を構成する、固体（固体還元材）が流れる円形断面流路部を形成する断面円形の管体（送風管内に挿入されるランスの一部分）及び流体（ＬＮＧや酸素）が流れる一つ目及び二つ目の不完全円形断面流路部を構成する一つ目及び２つ目の縦割り管体（送風管内に挿入されるランスの一部分）の双方が直接熱風に曝される。
【０００８】
不完全円形断面流路部には、流体（ＬＮＧや酸素）が流れ、その吹込み流速は比較的速いので、縦割り管体が直接熱風に曝されても流体（ＬＮＧや酸素）によって適切に冷却することができる。
一方、円形断面流路部には、固体（固体還元材）が流れ、固体を搬送する搬送ガスの吹込み流速は比較的遅いので、断面円形の管体が直接熱風に曝されると搬送ガスによる冷却能が不十分となる。
従って、本発明はこの従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ランスの径を極端に増加させることなく、還元材原単位の低減を可能とする高炉羽口用複合ランスにおいて、固体が流れる円形断面流路部を形成する断面円形の管体を適切に冷却することができる高炉羽口用複合ランスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る高炉羽口用複合ランスは、断面円形の管体によって形成され、固体が流れる円形断面流路部と、管体の断面を長手方向に連続して切欠いて断面を円弧状にした縦割り管体の両端部を前記断面円形の管体に接合して形成され、流体が流れる不完全円形断面流路部と、前記円形断面流路部及び前記不完全円形断面流路部の外周に前記円形断面流路部及び前記不完全円形断面流路部の長手方向端部まで覆うように設けられた断面円形の外周管体によって形成され、流体が流れる隙間流路部とを備え、前記円形断面流路部、前記不完全円形断面流路部及び前記隙間流路部によって集合流路部を構成したことを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の別の態様に係る高炉羽口用複合ランスは、断面円形の管体によって形成され、固体が流れる円形断面流路部と、断面非円形の管体を前記断面円形の管体に接合して形成され、流体が流れる非円形断面流路部と、前記円形断面流路部及び前記非円形断面流路部の外周に前記円形断面流路部及び前記非円形断面流路部の長手方向端部まで覆うように設けられた断面円形の外周管体によって形成され、流体が流れる隙間流路部とを備え、前記円形断面流路部、前記非円形断面流路部及び前記隙間流路部によって集合流路部を構成したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の高炉羽口用複合ランスによれば、断面円形の管体によって形成され、固体が流れる円形断面流路部と、管体の断面を長手方向に連続して切欠いて断面を円弧状にした縦割り管体の両端部を前記断面円形の管体に接合して形成され、流体が流れる不完全円形断面流路部と、前記円形断面流路部及び前記不完全円形断面流路部の外周に前記円形断面流路部及び前記不完全円形断面流路部の長手方向端部まで覆うように設けられた断面円形の外周管体によって形成され、流体が流れる隙間流路部とを備え、前記円形断面流路部、前記不完全円形断面流路部及び前記隙間流路部によって集合流路部を構成した。円形断面流路部、不完全円形断面流路部及び隙間流路部は、重管型ランスにおける管と管の隙間よりも流速に対する圧力損失が小さく、流体として流すガスや固体を搬送するために流すガスのガス量と流速を両立しても、集合流路部の外周径が極端に増加することがないから、ランス全体の径が極端に増加することもない。そのため、ランスの径を極端に増加することなく、所望する量の固体還元材、気体還元材、支燃性ガスを羽口に吹き込むことが可能となり、その結果、還元材原単位を低減することができる。
【００１２】
そして、この高炉羽口用複合ランスにおいて、固体が流れる円形断面流路部及び流体が流れる不完全円形断面流路部の外周に円形断面流路部及び不完全円形断面流路部の長手方向端部まで覆うように設けられた断面円形の外周管体によって形成され、流体が流れる隙間流路部を備え、円形断面流路部、不完全円形断面流路部及び隙間流路部によって集合流路部を構成した。このため、固体が流れる円形断面流路部を形成する断面円形の管体及び不完全円形断面流路部を形成する縦割り管体は、流体が流れる隙間流路部を形成する外周管体によってその長手方向端部まで覆われている。このため、断面円形の管体は、直接熱風に曝されず、隙間流路部を流れる流体及び不完全円形断面流路部を流れる流体によって冷却される。これにより、固体が流れる円形断面流路部を形成する断面円形の管体を適切に冷却することができる高炉羽口用複合ランスを提供できる。
なお、隙間流路部を形成する外周管体は、直接熱風に曝されることになるが、隙間流路部には流体が流れ、その吹込み流速は比較的速いので、外周管体が直接熱風に曝されても流体によって適切に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る高炉羽口用複合ランスが適用された高炉の縦断面図である。
【図２】図１に示す高炉羽口用ランスの外観を説明するための図である。
【図３】図１に示す高炉羽口用ランスの配置を説明するための図である。
【図４】図２の４−４線に沿う断面図である。
【図５】図４の５−５線に沿う断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る高炉羽口用ランスを軸直角方向に沿って切断した断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る高炉羽口用ランスを軸直角方向に沿って切断した断面図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る高炉羽口用ランスを軸直角方向に沿って切断した断面図である。
【図９】本発明の第５実施形態に係る高炉羽口用ランスを軸直角方向に沿って切断した断面図である。
【図１０】本発明の第６実施形態に係る高炉羽口用ランスを軸直角方向に沿って切断した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明に係る高炉羽口用複合ランスの実施形態について図面を参照しながら説明する。
（第１実施形態）
図１には、本発明の第１実施形態に係る高炉羽口用複合ランス（以下、単にランスという）４が適用された高炉１が示されている。
図１に示すように、高炉１の羽口３には、熱風を送風するための送風管（ブローパイプ）２が接続され、この送風管２を貫通してランス４が設置されている。羽口３の熱風送風方向先方のコークス堆積層には、レースウエイ５と呼ばれる燃焼空間が存在し、主として、この燃焼空間で鉄鉱石の還元、即ち造銑が行われる。なお、送風管２の壁部には、図示しないランス用ガイド管が挿入されており、このランス用ガイド管の内部にランス４が挿入されている。
【００１５】
ランス４は、固体還元材（微粉炭）、気体還元材（ＬＮＧ）及び支燃性ガス（酸素）のそれぞれを別個に送風管２内に吹き込むものであり、図２、図４及び図５に示すように、固体としての固体還元材が流れる前後方向（図２において右方を前方、左方を後方とする）に延びる円形断面流路部１１と、流体としての気体還元材が流れる前後方向に延びる不完全円形断面流路部１３と、流体としての支燃性ガスが流れる前後方向に延びる隙間流路部１５とを備え、円形断面流路部１１、不完全円形断面流路部１３及び隙間流路部１５によって集合流路部１０を構成している。
【００１６】
ここで、円形断面流路部１１は、図４及び図５に示すように、前後方向（長手方向）に延びる断面円形の管体１２によって形成されている。
また、不完全円形断面流路部１３は、図４及び図５に示すように、管体の断面を前後方向（長手方向）に連続して切欠いて断面を円弧状にした縦割り管体１４の両端部を断面円形の管体１２の外周面に接合して、縦割り管体１４と断面円形の管体１２との間に形成されている。
【００１７】
更に、隙間流路部１５は、図４及び図５に示すように、円形断面流路部１１及び不完全円形断面流路部１３の外周に円形断面流路部１１及び不完全円形断面流路部１３の前端部（長手方向端部）まで覆うように設けられた前後方向（長手方向）に延びる断面円形の外周管体１６によって、断面円形の管体１２及び縦割り管体１４と外周管体１６との間に形成されている。
円形断面流路部１１を形成する断面円形の管体１２、不完全円形断面流路部１３を形成する縦割り管体１４、及び隙間流路部１５を形成する外周管体１６のそれぞれの前端は、図５に示すように、面一となっている。
【００１８】
具体的に集合流路部１０について説明すると、図４に示すように、１本の断面円形の管体１２によって１つの円形断面流路部１１を形成すると共に、その管体１２の外周面の図示左方に断面約３／４円弧状の１本の縦割り管体１４の円周方向両端部を接合し不完全円形断面流路部１３を形成する。また、円形断面流路部１１を形成する管体１２及び不完全円形断面流路部１３を形成する縦割り管体１４の前端部まで断面円形の外周管体１６によって覆い、管体１２及び縦割り管体１４と外周管体１６との間に隙間流路部１５を形成する。そして、これらの円形断面流路部１１、不完全円形断面流路部１３及び隙間流路部１５によって集合流路部１０を形成している。本実施形態では、円形断面流路部１１を形成する管体１２、不完全円形断面流路部１３を形成する縦割り管体１４及び隙間流路部１５を形成する外周管体１６は、ステンレス鋼管製とする。また、縦割り管体１４の管体１２への接合には溶接が用いられる。
【００１９】
そして、円形断面流路部１１の後端部には、図２に示すように、固体還元材を供給する固体還元材供給手段４１が接続されている。
また、不完全円形断面流路部１３の後端部は、図示しない壁部材によって閉塞されるが、その壁部材には、図２に示すように、ガス供給口１３ａが接続され、ガス供給口１３ａには、気体還元材を供給する気体還元材供給手段４２が接続されている。
更に、隙間流路部１５の後端部は、図示しない壁部材によって閉塞されるが、その壁部材には、図２に示すように、ガス供給口１５ａが接続され、ガス供給口１５ａには、支燃性ガスを供給する支燃性ガス供給手段４３が接続されている。
【００２０】
また、集合流路部１０を構成する外周管体１６の外周には、図４及び図５に示すように、断面円形の第２外周管体３２を設け、外周管体１６と第２外周管体３２との隙間を集合流路部１０を冷却するための冷却流体用の供給側冷却流体流路部３１としてある。また、第２外周管体３２の外周には、図４及び図５に示すように、断面円形の第３外周管体３４を設け、第２外周管体３２と第３外周管体３４との隙間を当該冷却流体用の戻り側冷却流体流路部３３としてある。ここで、図５に示すように、第２外周管体３２の前端部は第３外周管体３４の前端部よりも後側に位置するように配置され、第３外周管体３４の前端部と第２外周管体３２の前端部との間に隙間が形成されている。そして、第３外周管体３４の前端部と集合流路部１０を構成する外周管体１６との隙間を蓋体３４ａで閉塞する。これにより、冷却流体は、外周管体１６の外側を覆う供給側冷却流体流路部３１の前端から蓋体３４ａの手前で折り返して戻り側冷却流体流路部３３に流れ込んで後方側に戻る冷却循環系統が形成される。集合流路部１０は、図５に示すように、第３外周管体３４の前端部に配置される蓋体３４ａに対して前方に突出する。
【００２１】
なお、供給側冷却流体流路部３１の後端部に設けられた冷却流体供給口３１ａには、冷却流体を供給する冷却流体供給手段４４が接続されている。また、戻り側冷却流体流路部３３の後端部に設けられた冷却流体排出口３３ａには、冷却流体を排出する冷却流体排出手段４５が接続されている。冷却流体排出手段４５は冷却流体供給手段４４に接続されて前述の冷却循環系統が形成される。冷却流体には、水が最適であるが、窒素ガスや空気などのガスを用いることも可能である。
【００２２】
そして、ランス４は、図３に示すように、集合流路部１０の前端部からの差し込み長さがｌ（ほぼ２００ｍｍ）となるように送風管２内に差し込まれる。ランス４が送風管２内に差し込まれた状態では、集合流路部１０の前端側及びその集合流路部１０の外周にある供給側冷却流体流路部３１及び戻り側冷却流体流路部３３の前端側が送風管２内に突出する。
そして、ランス４の集合流路部１０を構成する円形断面流路部１１から搬送ガスによって固体還元材（微粉炭）が送風管２内に吹き込まれると同時に、不完全円形断面流路部１３から気体還元材（ＬＮＧ）が送風管２内に吹き込まれ、且つ隙間流路部１５から支燃性ガス（酸素）が送風管２内に吹き込まれる。
【００２３】
ここで、円形断面流路部１１、不完全円形断面流路部１３及び隙間流路部１５は、重管型ランスにおける管と管の隙間よりも流速に対する圧力損失が小さく、流体として流すガスや固体を搬送するために流すガスのガス量と流速を両立しても、集合流路部１０の外周径が極端に増加することがないから、ランス４全体の径が極端に増加することもない。そのため、ランス４の径を極端に増加することなく、所望する量の固体還元材、気体還元材、支燃性ガスを羽口３に吹き込むことが可能となり、その結果、還元材原単位を低減することができる。
【００２４】
そして、固体還元材、気体還元材及び支燃性ガスの送風管２内への吹込みと同時にランス４の集合流路部１０の冷却が実施される。集合流路部１０の冷却は、冷却流体供給手段４４から冷却流体が供給側冷却流体流路部３１内を流れ、供給側冷却流体流路部３１の前端から蓋体３４ａの手前で折り返して戻り側冷却流体流路部３３に流れ込んで後方側に戻り、これを循環することにより実施される。
ここで、第３外周管体３４の前端部に配置される蓋体３４ａに対して前方に突出している集合流路部１０の前端側の部分は、冷却流体による冷却が十分に実施されない。その一方、図３に示すように、蓋体３４ａに対して前方に突出している集合流路部１０の前端側の部分は、送風管２内に位置し、直接熱風に曝される。つまり、隙間流路部１５を形成する外周管体１６が直接熱風に曝されることになる。
【００２５】
しかし、隙間流路部１５には流体としての支燃性ガス（酸素）が流れ、その吹込み流速は比較的速いので、外周管体１６が直接熱風に曝されても支燃性ガスによって適切に冷却することができる。
また、従来の特許文献２に示した高炉羽口用複合ランスでは、集合流路部を構成する、固体（固体還元材）が流れる円形断面流路部を形成する断面円形の管体は、送風管内で直接熱風に曝される。その一方で、固体を流す搬送ガスの流速は比較的遅いので、その搬送ガスによる断面円形の管体の冷却はあまり期待できない。
【００２６】
これに対して、第１実施形態に係るランス４においては、固体としての固体還元材が流れる円形断面流路部１１及び流体としての気体還元材が流れる不完全円形断面流路部１３の外周に円形断面流路部１１及び不完全円形断面流路部１３の前端部まで覆うように設けられた断面円形の外周管体１６によって形成され、流体としての支燃性ガスが流れる隙間流路部１５を備えている。このため、固体が流れる円形断面流路部１１を形成する断面円形の管体１２及び不完全円形断面流路部１３を形成する縦割り管体１４は、流体が流れる隙間流路部１５を形成する外周管体１６によってその前端部まで覆われている。このため、断面円形の管体１２は、直接熱風に曝されず、隙間流路部１５を流れる流体及び不完全円形断面流路部１３を流れる流体によって冷却される。これにより、固体が流れる円形断面流路部１１を形成する断面円形の管体１２を適切に冷却することができる高炉羽口用複合ランス４を提供できる。
【００２７】
また、不完全円形断面流路部１３を形成する縦割り管体１４は、不完全円形断面流路部１３を流れる流体としての気体還元材及び隙間流路部１５を形成する流体としての支燃性ガスによって冷却される。
また、集合流路部１０を構成する外周管体１６の外周に断面円形の第２外周管体３２を設け、外周管体１６と第２外周管体３２との隙間を集合流路部１０を冷却するための冷却流体用の供給側冷却流体流路部３１としてある。従来の特許文献２に示した高炉羽口用複合ランスでは、集合流路部と冷却流体用の供給側冷却流体流路部として設けた外周管体との隙間が周方向において均一にならず、不均一になっているため集合流路部の冷却が効率的でない。これに対して、本実施形態に係るランス４の場合、断面円形の外周管体１６と断面円形の第２外周管体３２との隙間が周方向において均一になり、効率よく集合流路部１０を冷却することができる。
【００２８】
また、円形断面流路部１１を固体が流れる流路とし、固体還元材を供給する固体還元材供給手段４１が固体が流れる円形断面流路部１１に接続されている。円形断面流路部は、不完全円形断面流路部よりも流動抵抗が小さいので、円形断面流路部を固体が流れる流路とし、その流路に固体還元材供給手段４１を接続して固体還元材を吹込めば、固体還元材を円滑に送風管２及び羽口３に吹き込むことができる。
【００２９】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る高炉羽口用複合ランスについて、図６を参照して説明する。
図６には、本発明の第２実施形態に係る高炉羽口用ランス（以下、単にランスという）４が示されている。
図６に示すランス４は、図４に示す第１実施形態に係るランス４と基本構成は同様であるが、集合流路部１０の構成が相違している。
即ち、図６に示すランス４は、隙間流路部１５内に不完全円形断面流路部１３を覆うように設けられた、管体の断面を前後方向（長手方向）に連続して切欠いて断面を円弧状にした第２縦割り管体１８の両端部を断面円形の管体１２に接合し、縦割り管体１４と第２縦割り管体１８との間に流体が流れる第２不完全円形断面流路部１７を形成している。そして、円形断面流路部１１、不完全円形断面流路部１３、第２不完全円形断面流路部１７及び隙間流路部１５によって集合流路部１０を構成している。第２不完全円形断面流路部１７を流れる流体は、気体還元材、支燃性ガスあるいはその他の流体、例えばシェールガス、Ｃガスのいずれかでよい。
【００３０】
ここで、円形断面流路部１１を形成する断面円形の管体１２、不完全円形断面流路部１３を形成する縦割り管体１４、第２不完全円形断面流路部１７を形成する第２縦割り管体１８、及び隙間流路部１５を形成する外周管体１６のそれぞれの前端は、図示はしないが、面一となっている。
具体的に集合流路部１０について説明すると、図６に示すように、１本の断面円形の管体１２によって１つの円形断面流路部１１を形成すると共に、その管体１２の外周面の図示左方に断面約３／４円弧状の１本の縦割り管体１４の円周方向両端部を接合し不完全円形断面流路部１３を形成する。また、管体１２の外周面の図示左方に断面約４／５円弧状の１本の第２縦割り管体１８を縦割り管体１４を覆うように配置するともに、第２縦割り管体１８の円周方向両端部を管体１２の外周面に接合し、第２不完全円形断面流路部１７を形成する。また、円形断面流路部１１を形成する管体１２、不完全円形断面流路部１３を形成する縦割り管体１４及び第２不完全円形断面流路部１７を形成する第２縦割り管体１８の前端部まで断面円形の外周管体１６によって覆い、管体１２及び第２縦割り管体１８と外周管体１６との間に隙間流路部１５を形成する。そして、これらの円形断面流路部１１、不完全円形断面流路部１３、第２不完全円形断面流路部１７及び隙間流路部１５によって集合流路部１０を形成している。本実施形態では、円形断面流路部１１を形成する管体１２、不完全円形断面流路部１３を形成する縦割り管体１４、第２不完全円形断面流路部１７を形成する第２縦割り管体１８及び隙間流路部１５を形成する外周管体１６は、ステンレス鋼管製とする。また、縦割り管体１４及び第２縦割り管体１８の管体１２への接合には溶接が用いられる。
【００３１】
そして、このランス４は、図３に示すランス４と同様に、集合流路部１０の前端部からの差し込み長さがｌ（ほぼ２００ｍｍ）となるように送風管２内に差し込まれる。ランス４が送風管２内に差し込まれた状態では、集合流路部１０の前端側及びその集合流路部１０の外周にある供給側冷却流体流路部３１及び戻り側冷却流体流路部３３の前端側が送風管２内に突出する。
そして、円形断面流路部１１の後端部には、第１実施形態に係るランス４と同様に、固体還元材を供給する固体還元材供給手段４１（図２参照）が接続されている。
【００３２】
また、不完全円形断面流路部１３の後端部は、図示しない壁部材によって閉塞されるが、第１実施形態に係るランス４と同様に、その壁部材には、ガス供給口１３ａ（図２参照）が接続され、ガス供給口１３ａには、気体還元材を供給する気体還元材供給手段４２（図２参照）が接続されている。
更に、隙間流路部１５の後端部は、図示しない壁部材によって閉塞されるが、第１実施形態に係るランス４と同様に、その壁部材には、ガス供給口１５ａ（図２参照）が接続され、ガス供給口１５ａには、支燃性ガスを供給する支燃性ガス供給手段４３（図２参照）が接続されている。
【００３３】
また、第２不完全円形断面流路部１７の後端部は、図示しない壁部材によって閉塞されるが、その壁部材には、図示じないガス供給口が接続され、そのガス供給口には、第２不完全円形断面流路部１７に流れる前述の流体を供給する手段が接続されている。
そして、ランス４の集合流路部１０を構成する円形断面流路部１１から搬送ガスによって固体還元材（微粉炭）が送風管２内に吹き込まれると同時に、不完全円形断面流路部１３から気体還元材（ＬＮＧ）が送風管２内に吹き込まれ、第２不完全円形断面流路部１７から前述の流体が吹き込まれ、且つ隙間流路部１５から支燃性ガス（酸素）が送風管２内に吹き込まれる。
【００３４】
そして、固体還元材、気体還元材及び支燃性ガスの送風管２内への吹込みと同時にランス４の集合流路部１０の冷却が実施される。集合流路部１０の冷却は、冷却流体供給手段４４から冷却流体が供給側冷却流体流路部３１内を流れ、供給側冷却流体流路部３１の前端から蓋体３４ａの手前で折り返して戻り側冷却流体流路部３３に流れ込んで後方側に戻り、これを循環することにより実施される。
但し、第３外周管体３４の前端部に配置される蓋体３４ａに対して前方に突出している集合流路部１０の前端側の部分は、図３に示すランス４と同様に、冷却流体による冷却が十分に実施されない。その一方、蓋体３４ａに対して前方に突出している集合流路部１０の前端側の部分は、送風管２内に位置し、直接熱風に曝される。つまり、隙間流路部１５を形成する外周管体１６が直接熱風に曝されることになる。
しかし、図３に示すランス４と同様に、隙間流路部１５には流体としての支燃性ガス（酸素）が流れ、その吹込み流速は比較的速いので、外周管体１６が直接熱風に曝されても支燃性ガスによって適切に冷却することができる。
【００３５】
また、第２実施形態に係るランス４においては、固体としての固体還元材が流れる円形断面流路部１１及び流体としての気体還元材が流れる不完全円形断面流路部１３の外周に円形断面流路部１１及び不完全円形断面流路部１３の前端部まで覆うように設けられた断面円形の外周管体１６によって形成された隙間流路部１５を備えている。そして、ランス４は、隙間流路部１５内に不完全円形断面流路部１３を覆うように設けられた、管体の断面を長手方向に連続して切欠いて断面を円弧状にした第２縦割り管体１８の両端部を断面円形の管体１２に接合して流体が流れる第２不完全円形断面流路部１７を形成している。このため、固体が流れる円形断面流路部１１を形成する断面円形の管体１２、不完全円形断面流路部１３を形成する縦割り管体１４及び第２不完全円形断面流路部１７を形成する第２縦割り管体１８は、流体が流れる隙間流路部１５を形成する外周管体１６によってその前端部まで覆われている。このため、断面円形の管体１２は、直接熱風に曝されず、隙間流路部１５を流れる流体、不完全円形断面流路部１３を流れる流体及び第２不完全円形断面流路部１７を流れる流体によって冷却される。これにより、固体が流れる円形断面流路部１１を形成する断面円形の管体１２を適切に冷却することができる高炉羽口用複合ランス４を提供できる。
【００３６】
（第３実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る高炉羽口用複合ランスについて、図７を参照して説明する。
図７には、本発明の第３実施形態に係る高炉羽口用ランス（以下、単にランスという）４が示されている。
図７に示すランス４は、図４に示す第１実施形態に係るランス４と基本構成は同様であるが、集合流路部１０の構成が相違している。
即ち、図７に示すランス４は、隙間流路部１５内に円形断面流路部１１及び不完全円形断面流路部１３を覆うように設けられた断面円形の第２管体２０によって流体が流れる第２隙間流路部１９を形成し、円形断面流路部１１、不完全円形断面流路部１３、第２隙間流路部１９及び隙間流路部１５によって集合流路部１０を構成している。第２隙間流路部１９を流れる流体は、気体還元材、支燃性ガスあるいはその他の流体、例えばシェールガス、Ｃガスのいずれかでよい。
【００３７】
ここで、円形断面流路部１１を形成する断面円形の管体１２、不完全円形断面流路部１３を形成する縦割り管体１４、第２隙間流路部１９を形成する第２管体２０、及び隙間流路部１５を形成する外周管体１６のそれぞれの前端は、図示はしないが、面一となっている。
具体的に集合流路部１０について説明すると、図７に示すように、１本の断面円形の管体１２によって１つの円形断面流路部１１を形成すると共に、その管体１２の外周面の図示左方に断面約３／４円弧状の１本の縦割り管体１４の円周方向両端部を接合し不完全円形断面流路部１３を形成する。また、１本の断面円形の第２管体２０を、管体１２及び縦割り管体１４の前端部まで覆うように配置し、管体１２及び縦割り管体１４と第２管体２０との間に第２隙間流路部１９を形成する。また、円形断面流路部１１を形成する管体１２、不完全円形断面流路部１３を形成する縦割り管体１４及び第２隙間流路部１９を形成する第２管体２０の前端部まで断面円形の外周管体１６によって覆い、第２管体２０と外周管体１６との間に隙間流路部１５を形成する。そして、これらの円形断面流路部１１、不完全円形断面流路部１３、第２隙間流路部１９及び隙間流路部１５によって集合流路部１０を形成している。本実施形態では、円形断面流路部１１を形成する管体１２、不完全円形断面流路部１３を形成する縦割り管体１４、第２隙間流路部１９を形成する第２管体２０及び隙間流路部１５を形成する外周管体１６は、ステンレス鋼管製とする。
【００３８】
そして、このランス４は、図３に示すランス４と同様に、集合流路部１０の前端部からの差し込み長さがｌ（ほぼ２００ｍｍ）となるように送風管２内に差し込まれる。ランス４が送風管２内に差し込まれた状態では、集合流路部１０の前端側及びその集合流路部１０の外周にある供給側冷却流体流路部３１及び戻り側冷却流体流路部３３の前端側が送風管２内に突出する。
そして、円形断面流路部１１の後端部には、第１実施形態に係るランス４と同様に、固体還元材を供給する固体還元材供給手段４１（図２参照）が接続されている。
【００３９】
また、不完全円形断面流路部１３の後端部は、図示しない壁部材によって閉塞されるが、第１実施形態に係るランス４と同様に、その壁部材には、ガス供給口１３ａ（図２参照）が接続され、ガス供給口１３ａには、気体還元材を供給する気体還元材供給手段４２（図２参照）が接続されている。
更に、隙間流路部１５の後端部は、図示しない壁部材によって閉塞されるが、第１実施形態に係るランス４と同様に、その壁部材には、ガス供給口１５ａ（図２参照）が接続され、ガス供給口１５ａには、支燃性ガスを供給する支燃性ガス供給手段４３（図２参照）が接続されている。
【００４０】
また、第２隙間流路部１９の後端部は、図示しない壁部材によって閉塞されるが、その壁部材には、図示じないガス供給口が接続され、そのガス供給口には、第２隙間流路部１９に流れる前述の流体を供給する手段が接続されている。
そして、ランス４の集合流路部１０を構成する円形断面流路部１１から搬送ガスによって固体還元材（微粉炭）が送風管２内に吹き込まれると同時に、不完全円形断面流路部１３から気体還元材（ＬＮＧ）が送風管２内に吹き込まれ、第２隙間流路部１９から前述の流体が吹き込まれ、且つ隙間流路部１５から支燃性ガス（酸素）が送風管２内に吹き込まれる。
【００４１】
そして、固体還元材、気体還元材及び支燃性ガスの送風管２内への吹込みと同時にランス４の集合流路部１０の冷却が実施される。集合流路部１０の冷却は、冷却流体供給手段４４から冷却流体が供給側冷却流体流路部３１内を流れ、供給側冷却流体流路部３１の前端から蓋体３４ａの手前で折り返して戻り側冷却流体流路部３３に流れ込んで後方側に戻り、これを循環することにより実施される。
ここで、第３外周管体３４の前端部に配置される蓋体３４ａに対して前方に突出している集合流路部１０の前端側の部分は、冷却流体による冷却が十分に実施されない。その一方、図３に示すランス４と同様に、蓋体３４ａに対して前方に突出している集合流路部１０の前端側の部分は、送風管２内に位置し、直接熱風に曝される。つまり、隙間流路部１５を形成する外周管体１６が直接熱風に曝されることになる。
しかし、図３に示すランス４と同様に、隙間流路部１５には流体としての支燃性ガス（酸素）が流れ、その吹込み流速は比較的速いので、外周管体１６が直接熱風に曝されても支燃性ガスによって適切に冷却することができる。
【００４２】
また、第３実施形態に係るランス４においては、固体としての固体還元材が流れる円形断面流路部１１及び流体としての気体還元材が流れる不完全円形断面流路部１３の外周に円形断面流路部１１及び不完全円形断面流路部１３の前端部まで覆うように設けられた断面円形の外周管体１６によって形成された隙間流路部１５を備えている。そして、ランス４は、隙間流路部１５内に円形断面流路部１１及び不完全円形断面流路部１３を覆うように設けられた断面円形の第２管体２０によって流体が流れる第２隙間流路部１９が形成される。このため、固体が流れる円形断面流路部１１を形成する断面円形の管体１２、不完全円形断面流路部１３を形成する縦割り管体１４及び第２隙間流路部１９を形成する第２管体２０は、流体が流れる隙間流路部１５を形成する外周管体１６によってその前端部まで覆われている。このため、断面円形の管体１２は、直接熱風に曝されず、隙間流路部１５を流れる流体、不完全円形断面流路部１３を流れる流体及び第２隙間流路部１９を流れる流体によって冷却される。これにより、固体が流れる円形断面流路部１１を形成する断面円形の管体１２を適切に冷却することができる高炉羽口用複合ランス４を提供できる。
【００４３】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に係る高炉羽口用複合ランスについて、図８を参照して説明する。
図８には、本発明の第４実施形態に係る高炉羽口用ランス（以下、単にランスという）４が示されている。
図８に示すランス４は、図４に示す第１実施形態に係るランス４と基本構成は同様であるが、集合流路部１０の構成が相違している。
即ち、図８に示すランス４は、隙間流路部１５内に設けられた、管体の断面を前後方向（長手方向）に連続して切欠いて断面を円弧状にした第３縦割り管体２２の両端部を断面円形の管体１２に接合して、流体が流れる第３不完全円形断面流路部２１を形成し、円形断面流路部１１、不完全円形断面流路部１３、第３不完全円形断面流路部２１及び隙間流路部１５によって集合流路部１０を構成している。第３不完全円形断面流路部２１を流れる流体は、気体還元材、支燃性ガスあるいはその他の流体、例えばシェールガス、Ｃガスのいずれかでよい。
【００４４】
ここで、円形断面流路部１１を形成する断面円形の管体１２、不完全円形断面流路部１３を形成する縦割り管体１４、第３不完全円形断面流路部２１を形成する第３縦割り管体２２、及び隙間流路部１５を形成する外周管体１６のそれぞれの前端は、図示はしないが、面一となっている。
具体的に集合流路部１０について説明すると、図８に示すように、１本の断面円形の管体１２によって１つの円形断面流路部１１を形成すると共に、その管体１２の外周面の図示左方に断面約１／２円弧状の１本の縦割り管体１４の円周方向両端部を接合し不完全円形断面流路部１３を形成する。また、管体１２の外周面の図示右方に断面約１／２円弧状の１本の第３縦割り管体２２の円周方向両端部を接合し、第３不完全円形断面流路部２１を形成する。また、円形断面流路部１１を形成する管体１２、不完全円形断面流路部１３を形成する縦割り管体１４及び第３不完全円形断面流路部２１を形成する第３縦割り管体２２の前端部まで断面円形の外周管体１６によって覆い、管体１２、縦割り管体１４及び第３縦割り管体２２と外周管体１６との間に隙間流路部１５を形成する。そして、これらの円形断面流路部１１、不完全円形断面流路部１３、第３不完全円形断面流路部２１及び隙間流路部１５によって集合流路部１０を形成している。本実施形態では、円形断面流路部１１を形成する管体１２、不完全円形断面流路部１３を形成する縦割り管体１４、第３不完全円形断面流路部２１を形成する第３縦割り管体２２及び隙間流路部１５を形成する外周管体１６は、ステンレス鋼管製とする。また、縦割り管体１４及び第３縦割り管体２２の管体１２への接合には溶接が用いられる。
【００４５】
そして、このランス４は、図３に示すランス４と同様に、集合流路部１０の前端部からの差し込み長さがｌ（ほぼ２００ｍｍ）となるように送風管２内に差し込まれる。ランス４が送風管２内に差し込まれた状態では、集合流路部１０の前端側及びその集合流路部１０の外周にある供給側冷却流体流路部３１及び戻り側冷却流体流路部３３の前端側が送風管２内に突出する。
そして、円形断面流路部１１の後端部には、第１実施形態に係るランス４と同様に、固体還元材を供給する固体還元材供給手段４１（図２参照）が接続されている。
【００４６】
また、不完全円形断面流路部１３の後端部は、図示しない壁部材によって閉塞されるが、第１実施形態に係るランス４と同様に、その壁部材には、ガス供給口１３ａ（図２参照）が接続され、ガス供給口１３ａには、気体還元材を供給する気体還元材供給手段４２（図２参照）が接続されている。
更に、隙間流路部１５の後端部は、図示しない壁部材によって閉塞されるが、第１実施形態に係るランス４と同様に、その壁部材には、ガス供給口１５ａ（図２参照）が接続され、ガス供給口１５ａには、支燃性ガスを供給する支燃性ガス供給手段４３（図２参照）が接続されている。
【００４７】
また、第３不完全円形断面流路部２１の後端部は、図示しない壁部材によって閉塞されるが、その壁部材には、図示しないガス供給口が接続され、そのガス供給口には、第３不完全円形断面流路部２１に流れる前述の流体を供給する手段が接続されている。
そして、ランス４の集合流路部１０を構成する円形断面流路部１１から搬送ガスによって固体還元材（微粉炭）が送風管２内に吹き込まれると同時に、不完全円形断面流路部１３から気体還元材（ＬＮＧ）が送風管２内に吹き込まれ、第３不完全円形断面流路部２１から前述の流体が吹き込まれ、且つ隙間流路部１５から支燃性ガス（酸素）が送風管２内に吹き込まれる。
【００４８】
そして、固体還元材、気体還元材及び支燃性ガスの送風管２内への吹込みと同時にランス４の集合流路部１０の冷却が実施される。集合流路部１０の冷却は、冷却流体供給手段４４から冷却流体が供給側冷却流体流路部３１内を流れ、供給側冷却流体流路部３１の前端から蓋体３４ａの手前で折り返して戻り側冷却流体流路部３３に流れ込んで後方側に戻り、これを循環することにより実施される。
ここで、第３外周管体３４の前端部に配置される蓋体３４ａに対して前方に突出している集合流路部１０の前端側の部分は、冷却流体による冷却が十分に実施されない。その一方、図３に示すランス４と同様に、蓋体３４ａに対して前方に突出している集合流路部１０の前端側の部分は、送風管２内に位置し、直接熱風に曝される。つまり、隙間流路部１５を形成する外周管体１６が直接熱風に曝されることになる。
しかし、隙間流路部１５には流体としての支燃性ガス（酸素）が流れ、その吹込み流速は比較的速いので、外周管体１６が直接熱風に曝されても支燃性ガスによって適切に冷却することができる。
【００４９】
また、第４実施形態に係るランス４においては、固体としての固体還元材が流れる円形断面流路部１１及び流体としての気体還元材が流れる不完全円形断面流路部１３の外周に円形断面流路部１１及び不完全円形断面流路部１３の前端部まで覆うように設けられた断面円形の外周管体１６によって隙間流路部１５を形成している。そして、ランス４は、隙間流路部１５内に設けられた、管体の断面を長手方向に連続して切欠いて断面を円弧状にした第３縦割り管体２２の両端部を断面円形の管体１２に接合して、流体が流れる第３不完全円形断面流路部２１を形成している。このため、固体が流れる円形断面流路部１１を形成する断面円形の管体１２、不完全円形断面流路部１３を形成する縦割り管体１４及び第３不完全円形断面流路部２１を形成する第３縦割り管体２２は、流体が流れる隙間流路部１５を形成する外周管体１６によってその前端部まで覆われている。このため、断面円形の管体１２は、直接熱風に曝されず、隙間流路部１５を流れる流体、不完全円形断面流路部１３を流れる流体及び第３不完全円形断面流路部２１を流れる流体によって冷却される。これにより、固体が流れる円形断面流路部１１を形成する断面円形の管体１２を適切に冷却することができる高炉羽口用複合ランス４を提供できる。
【００５０】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態に係る高炉羽口用複合ランスについて、図９を参照して説明する。
図９には、本発明の第５実施形態に係る高炉羽口用ランス（以下、単にランスという）４が示されている。
図９に示すランス４は、図４に示す第１実施形態に係るランス４と基本構成は同様であるが、集合流路部１０の構成が相違している。
即ち、図９に示すランス４は、隙間流路部１５内に設けられた、管体の断面を前後方向（長手方向）に連続して切欠いて断面を円弧状にした第４縦割り管体２４の一端部を断面円形の管体１２に接合し、第４縦割り管体２４の他端部を縦割り管体１４に接合して、流体が流れる第４不完全円形断面流路部２３を形成し、円形断面流路部１１、不完全円形断面流路部１３、第４不完全円形断面流路部２３及び隙間流路部１５によって集合流路部１０を構成している。第４不完全円形断面流路部２３を流れる流体は、気体還元材、支燃性ガスあるいはその他の流体、例えばシェールガス、Ｃガスのいずれかでよい。
【００５１】
ここで、円形断面流路部１１を形成する断面円形の管体１２、不完全円形断面流路部１３を形成する縦割り管体１４、第４不完全円形断面流路部２３を形成する第４縦割り管体２４、及び隙間流路部１５を形成する外周管体１６のそれぞれの前端は、図示はしないが、面一となっている。
具体的に集合流路部１０について説明すると、図９に示すように、１本の断面円形の管体１２によって１つの円形断面流路部１１を形成すると共に、その管体１２の外周面の図示左斜め下方に断面約３／４円弧状の１本の縦割り管体１４の円周方向両端部を接合し不完全円形断面流路部１３を形成する。また、管体１２の外周面の図示左斜め上方に断面約１／３円弧状の１本の第４縦割り管体２４を配置するとともに第４縦割り管体２４の円周方向一端部を管体１２の外周面に接合するとともに、第４縦割り管体２４の円周方向他端部を縦割り管体１４の外周面に接合し、第４不完全円形断面流路部２３を形成する。また、円形断面流路部１１を形成する管体１２、不完全円形断面流路部１３を形成する縦割り管体１４及び第４不完全円形断面流路部２３を形成する第４縦割り管体２４の前端部まで断面円形の外周管体１６によって覆い、管体１２、縦割り管体１４及び第４縦割り管体２４と外周管体１６との間に隙間流路部１５を形成する。そして、これらの円形断面流路部１１、不完全円形断面流路部１３、第４不完全円形断面流路部２３及び隙間流路部１５によって集合流路部１０を形成している。本実施形態では、円形断面流路部１１を形成する管体１２、不完全円形断面流路部１３を形成する縦割り管体１４、第４不完全円形断面流路部２３を形成する第４縦割り管体２４及び隙間流路部１５を形成する外周管体１６は、ステンレス鋼管製とする。また、縦割り管体１４の管体１２への接合及び第４縦割り管体２４の管体１２及び縦割り管体１４への接合には溶接が用いられる。
【００５２】
そして、このランス４は、図３に示すランス４と同様に、集合流路部１０の前端部からの差し込み長さがｌ（ほぼ２００ｍｍ）となるように送風管２内に差し込まれる。ランス４が送風管２内に差し込まれた状態では、集合流路部１０の前端側及びその集合流路部１０の外周にある供給側冷却流体流路部３１及び戻り側冷却流体流路部３３の前端側が送風管２内に突出する。
そして、円形断面流路部１１の後端部には、第１実施形態に係るランス４と同様に、固体還元材を供給する固体還元材供給手段４１（図２参照）が接続されている。
【００５３】
また、不完全円形断面流路部１３の後端部は、図示しない壁部材によって閉塞されるが、第１実施形態に係るランス４と同様に、その壁部材には、ガス供給口１３ａ（図２参照）が接続され、ガス供給口１３ａには、気体還元材を供給する気体還元材供給手段４２（図２参照）が接続されている。
更に、隙間流路部１５の後端部は、図示しない壁部材によって閉塞されるが、第１実施形態に係るランス４と同様に、その壁部材には、ガス供給口１５ａ（図２参照）が接続され、ガス供給口１５ａには、支燃性ガスを供給する支燃性ガス供給手段４３（図２参照）が接続されている。
【００５４】
また、第４不完全円形断面流路部２３の後端部は、図示しない壁部材によって閉塞されるが、その壁部材には、図示しないガス供給口が接続され、そのガス供給口には、第４不完全円形断面流路部２３に流れる前述の流体を供給する手段が接続されている。
そして、ランス４の集合流路部１０を構成する円形断面流路部１１から搬送ガスによって固体還元材（微粉炭）が送風管２内に吹き込まれると同時に、不完全円形断面流路部１３から気体還元材（ＬＮＧ）が送風管２内に吹き込まれ、第４不完全円形断面流路部２３から前述の流体が吹き込まれ、且つ隙間流路部１５から支燃性ガス（酸素）が送風管２内に吹き込まれる。
【００５５】
そして、固体還元材、気体還元材及び支燃性ガスの送風管２内への吹込みと同時にランス４の集合流路部１０の冷却が実施される。集合流路部１０の冷却は、冷却流体供給手段４４から冷却流体が供給側冷却流体流路部３１内を流れ、供給側冷却流体流路部３１の前端から蓋体３４ａの手前で折り返して戻り側冷却流体流路部３３に流れ込んで後方側に戻り、これを循環することにより実施される。
ここで、第３外周管体３４の前端部に配置される蓋体３４ａに対して前方に突出している集合流路部１０の前端側の部分は、冷却流体による冷却が十分に実施されない。その一方、図３に示すランス４と同様に、蓋体３４ａに対して前方に突出している集合流路部１０の前端側の部分は、送風管２内に位置し、直接熱風に曝される。つまり、隙間流路部１５を形成する外周管体１６が直接熱風に曝されることになる。
しかし、隙間流路部１５には流体としての支燃性ガス（酸素）が流れ、その吹込み流速は比較的速いので、外周管体１６が直接熱風に曝されても支燃性ガスによって適切に冷却することができる。
【００５６】
また、第５実施形態に係るランス４においては、固体としての固体還元材が流れる円形断面流路部１１及び流体としての気体還元材が流れる不完全円形断面流路部１３の外周に円形断面流路部１１及び不完全円形断面流路部１３の前端部まで覆うように設けられた断面円形の外周管体１６によって形成された隙間流路部１５を備えている。そして、ランス４は、隙間流路部１５内に設けられた、管体の断面を前後方向（長手方向）に連続して切欠いて断面を円弧状にした第４縦割り管体２４の一端部を断面円形の管体１２に接合し、第４縦割り管体２４の他端部を縦割り管体１４に接合して、流体が流れる第４不完全円形断面流路部２３を形成している。このため、固体が流れる円形断面流路部１１を形成する断面円形の管体１２、不完全円形断面流路部１３を形成する縦割り管体１４及び第４不完全円形断面流路部２３を形成する第４縦割り管体２４は、流体が流れる隙間流路部１５を形成する外周管体１６によってその前端部まで覆われている。このため、断面円形の管体１２は、直接熱風に曝されず、隙間流路部１５を流れる流体、不完全円形断面流路部１３を流れる流体及び第４不完全円形断面流路部２３を流れる流体によって冷却される。これにより、固体が流れる円形断面流路部１１を形成する断面円形の管体１２を適切に冷却することができる高炉羽口用複合ランス４を提供できる。
【００５７】
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態に係る高炉羽口用複合ランスについて、図１０を参照して説明する。
図１０には、本発明の第６実施形態に係る高炉羽口用ランス（以下、単にランスという）４が示されている。
図１０に示すランス４は、図４に示す第１実施形態に係るランス４と基本構成は同様であるが、集合流路部１０の構成が相違している。
即ち、図１０に示すランス４は、断面円形の管体１２によって形成され、固体が流れる円形断面流路部１１と、断面非円形の管体２６を断面円形の管体１２に接合して形成され、流体が流れる非円形断面流路部２５と、円形断面流路部１１及び非円形断面流路部２５の外周に円形断面流路部１１及び非円形断面流路部２５の前端部まで覆うように設けられた断面円形の外周管体１６によって形成され、流体が流れる隙間流路部１５とを備え、円形断面流路部１１、非円形断面流路部２５及び隙間流路部１５によって集合流路部１０を構成している。第４不完全円形断面流路部２３を流れる流体は、気体還元材、支燃性ガスあるいはその他の流体、例えばシェールガス、Ｃガスのいずれかでよい。
【００５８】
ここで、円形断面流路部１１を形成する断面円形の管体１２、不完全円形断面流路部１３を形成する縦割り管体１４、第４不完全円形断面流路部２３を形成する第４縦割り管体２４、及び隙間流路部１５を形成する外周管体１６のそれぞれの前端は、図示はしないが、面一となっている。
具体的に集合流路部１０について説明すると、図１０に示すように、１本の断面円形の管体１２によって１つの円形断面流路部１１を形成すると共に、その管体１２の外周面の図示左方に１本の断面非円形の管体２６を配置するとともに管体２６を管体１２に接合する。非円形断面流路部２５は、断面非円形の管体２６で囲まれた空間内に形成される。断面非円形の管体２６は、断面円形の管体を変形することによって製造される。また、円形断面流路部１１を形成する管体１２及び非円形断面流路部２５を形成する断面非円形の管体２６の前端部まで断面円形の外周管体１６によって覆い、管体１２及び断面非円形の管体２６と外周管体１６との間に隙間流路部１５を形成する。そして、これらの円形断面流路部１１、非円形断面流路部２５及び隙間流路部１５によって集合流路部１０を形成している。本実施形態では、円形断面流路部１１を形成する管体１２、非円形断面流路部２５を形成する断面非円形の管体２６及び隙間流路部１５を形成する外周管体１６は、ステンレス鋼管製とする。また、断面非円形の管体２６の管体１２への接合には溶接が用いられる。
【００５９】
そして、このランス４は、図３に示すランス４と同様に、集合流路部１０の前端部からの差し込み長さがｌ（ほぼ２００ｍｍ）となるように送風管２内に差し込まれる。ランス４が送風管２内に差し込まれた状態では、集合流路部１０の前端側及びその集合流路部１０の外周にある供給側冷却流体流路部３１及び戻り側冷却流体流路部３３の前端側が送風管２内に突出する。
そして、円形断面流路部１１の後端部には、第１実施形態に係るランス４と同様に、固体還元材を供給する固体還元材供給手段４１（図２参照）が接続されている。
【００６０】
また、非円形断面流路部２５の後端部は、図示しない壁部材によって閉塞されるが、第１実施形態に係るランス４と同様に、その壁部材には、ガス供給口１３ａ（図２参照）が接続され、ガス供給口１３ａには、気体還元材を供給する気体還元材供給手段４２（図２参照）が接続されている。
更に、隙間流路部１５の後端部は、図示しない壁部材によって閉塞されるが、第１実施形態に係るランス４と同様に、その壁部材には、ガス供給口１５ａ（図２参照）が接続され、ガス供給口１５ａには、支燃性ガスを供給する支燃性ガス供給手段４３（図２参照）が接続されている。
【００６１】
そして、ランス４の集合流路部１０を構成する円形断面流路部１１から搬送ガスによって固体還元材（微粉炭）が送風管２内に吹き込まれると同時に、非円形断面流路部２５から気体還元材（ＬＮＧ）が送風管２内に吹き込まれ、且つ隙間流路部１５から支燃性ガス（酸素）が送風管２内に吹き込まれる。
そして、固体還元材、気体還元材及び支燃性ガスの送風管２内への吹込みと同時にランス４の集合流路部１０の冷却が実施される。集合流路部１０の冷却は、冷却流体供給手段４４から冷却流体が供給側冷却流体流路部３１内を流れ、供給側冷却流体流路部３１の前端から蓋体３４ａの手前で折り返して戻り側冷却流体流路部３３に流れ込んで後方側に戻り、これを循環することにより実施される。
【００６２】
ここで、第３外周管体３４の前端部に配置される蓋体３４ａに対して前方に突出している集合流路部１０の前端側の部分は、冷却流体による冷却が十分に実施されない。その一方、図３に示すランス４と同様に、蓋体３４ａに対して前方に突出している集合流路部１０の前端側の部分は、送風管２内に位置し、直接熱風に曝される。つまり、隙間流路部１５を形成する外周管体１６が直接熱風に曝されることになる。
しかし、隙間流路部１５には流体としての支燃性ガス（酸素）が流れ、その吹込み流速は比較的速いので、外周管体１６が直接熱風に曝されても支燃性ガスによって適切に冷却することができる。
【００６３】
また、第６実施形態に係るランス４においては、固体としての固体還元材が流れる円形断面流路部１１及び流体としての気体還元材が流れる非円形断面流路部２５の外周に円形断面流路部１１及び非円形断面流路部２５の前端部まで覆うように設けられた断面円形の外周管体１６によって形成され、流体としての支燃性ガスが流れる隙間流路部１５を備えている。このため、固体が流れる円形断面流路部１１を形成する断面円形の管体１２及び非円形断面流路部２５を形成する断面非円形の管体２６は、流体が流れる隙間流路部１５を形成する外周管体１６によってその前端部まで覆われている。このため、断面円形の管体１２は、直接熱風に曝されず、隙間流路部１５を流れる流体及び非円形断面流路部２５を流れる流体によって冷却される。これにより、固体が流れる円形断面流路部１１を形成する断面円形の管体１２を適切に冷却することができる高炉羽口用複合ランス４を提供できる。
【００６４】
また、第６実施形態に係るランス４の場合、第１実施形態に係るランス４における縦割り管体１４の代わりに、断面非円形の管体２６を用い、この断面非円形の管体２６を管体１２に接合するようにしている。縦割り管体１４を製造する際には、断面円形の管体を長手方向に連続して切欠いて断面を３/４円弧状にする切削加工が必要となり、その製造は容易ではない。これに対して、断面非円形の管体２６は、断面円形の管体を変形することによって製造できるので、その製造は縦割り管体に比べて容易である。このため、第６実施形態に係るランス４の場合、第１実施形態に係るランス４よりも容易に製造することができる。
【００６５】
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに種々の変更、改良を行うことができる。
例えば、図１乃至図５に示す第１実施形態に係るランス４において、気体還元材を供給する気体還元材供給手段４２は不完全円形断面流路部１３に接続され、支燃性ガスを供給する支燃性ガス供給手段４３は隙間流路部１５に接続されているが、気体還元材供給手段４２を隙間流路部１５に接続し、支燃性ガス供給手段４３を不完全円形断面流路部１３に接続するようにしてもよい。つまり、支燃性ガスを供給する支燃性ガス供給手段４３が不完全円形断面流路部１３及び隙間流路部１５の何れか一方に接続され、気体還元材を供給する気体還元材供給手段４２が不完全円形断面流路部１３及び隙間流路部１５の何れか他方に接続されればよい。
【００６６】
また、図６に示す第２実施形態に係るランス４において、気体還元材を供給する気体還元材供給手段４２は不完全円形断面流路部１３に接続され、支燃性ガスを供給する支燃性ガス供給手段４３は隙間流路部１５に接続され、前述の流体を供給する手段が第２不完全円形断面流路部１７に接続されているが、支燃性ガスを供給する支燃性ガス供給手段４３が不完全円形断面流路部１３、第２不完全円形断面流路部１７及び隙間流路部１５の何れか一つに接続され、気体還元材を供給する気体還元材供給手段４２が円形断面流路部１１、第２不完全円形断面流路部１７及び隙間流路部１５の何れか他の一つに接続され、前述の流体を供給する手段が円形断面流路部１１、第２不完全円形断面流路部１７及び隙間流路部１５の残りの一つに接続されればよい。
【００６７】
更に、図７に示す第３実施形態に係るランス４において、気体還元材を供給する気体還元材供給手段４２は不完全円形断面流路部１３に接続され、支燃性ガスを供給する支燃性ガス供給手段４３は隙間流路部１５に接続され、前述の流体を供給する手段が第２不完全円形断面流路部１７に接続されているが、支燃性ガスを供給する支燃性ガス供給手段４３が不完全円形断面流路部１３、第２隙間流路部１９及び隙間流路部１５の何れか一つに接続され、気体還元材を供給する気体還元材供給手段４２が不完全円形断面流路部１３、第２隙間流路部１９及び隙間流路部１５の何れか他の一つに接続され、前述の流体を供給する手段が円形断面流路部１１、第２隙間流路部１９及び隙間流路部１５の残りの一つに接続されればよい。
【００６８】
また、図８に示す第４実施形態に係るランス４において、気体還元材を供給する気体還元材供給手段４２は不完全円形断面流路部１３に接続され、支燃性ガスを供給する支燃性ガス供給手段４３は隙間流路部１５に接続され、前述の流体を供給する手段が第３不完全円形断面流路部２１に接続されているが、支燃性ガスを供給する支燃性ガス供給手段４３が不完全円形断面流路部１３、第３不完全円形断面流路部２１及び隙間流路部１５の何れか一つに接続され、気体還元材を供給する気体還元材供給手段４２が不完全円形断面流路部１３、第３不完全円形断面流路部２１及び隙間流路部１５の何れか他の一つに接続され、前述の流体を供給する手段が円形断面流路部１１、第３不完全円形断面流路部２１及び隙間流路部１５の残りの一つに接続されればよい。
【００６９】
また、図９に示す第５実施形態に係るランス４において、気体還元材を供給する気体還元材供給手段４２は不完全円形断面流路部１３に接続され、支燃性ガスを供給する支燃性ガス供給手段４３は隙間流路部１５に接続され、前述の流体を供給する手段が第４不完全円形断面流路部２３に接続されているが、支燃性ガスを供給する支燃性ガス供給手段４３が不完全円形断面流路部１３、第４不完全円形断面流路部２３及び隙間流路部１５の何れか一つに接続され、気体還元材を供給する気体還元材供給手段４２が不完全円形断面流路部１３、第４不完全円形断面流路部２３及び隙間流路部１５の何れか他の一つに接続され、前述の流体を供給する手段が円形断面流路部１１、第４不完全円形断面流路部２３及び隙間流路部１５の残りの一つに接続されればよい。
【００７０】
更に、図１０に示す第６実施形態に係るランス４において、気体還元材を供給する気体還元材供給手段４２は非円形断面流路部２５に接続され、支燃性ガスを供給する支燃性ガス供給手段４３は隙間流路部１５に接続されているが、気体還元材供給手段４２を隙間流路部１５に接続し、支燃性ガス供給手段４３を非円形断面流路部２５に接続するようにしてもよい。つまり、支燃性ガスを供給する支燃性ガス供給手段４３が非円形断面流路部２５及び隙間流路部１５の何れか一方に接続され、気体還元材を供給する気体還元材供給手段４２が非円形断面流路部２５及び隙間流路部１５の何れか他方に接続されればよい。
【符号の説明】
【００７１】
１  高炉
２  送風管
３  羽口
４  高炉羽口用複合ランス
５  レースウエイ
１０  集合流路部
１１  円形断面流路部
１２  断面円形の管体
１３  不完全円形断面流路部
１４  縦割り管体
１５  隙間流路部
１６  外周管体
１７  第２不完全円形断面流路部
１８  第２縦割り管体
１９  第２隙間流路部
２０  第２管体
２１  第３不完全円形断面流路部
２２  第３縦割り管体
２３  第４不完全円形断面流路部
２４  第４縦割り管体
２５  非円形断面流路部
２６  断面非円形の管体
３１  供給側冷却流体流路部
３２  第２外周管体
３３  戻り側冷却流体流路部
３４  第３外周管体
【図１】
2018178215.tif 000003
【図２】
2018178215.tif 000004
【図３】
2018178215.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2018178215.tif 000008
【図７】
2018178215.tif 000009
【図８】
2018178215.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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