(57)【要約】  本発明は、外側パイプ部分（2）および内側パイプ部分（4）を有するパイプセグメントに関するものであり、内側パイブ部分は外側パイプ部分内に配置され、パイプセグメントはさらに、支持手段（44、14、64）を有し、これは、内側パイプ部分を外側パイプ部分に対して支持して、パイプセグメントで搬送される材料の温度変化に応じて内側パイプ部分が外側パイプ部分に対して軸方向に膨張することができるようにしている。さらに本発明は、鉄鉱石微粉などの高温粒子材料を搬送ガスで搬送する搬送管について述べ、これは、これらのパイプセグメントを複数、有している。また、金属を含む供給材料から溶融金属を生成する直接製錬プラントにおいて、とくに前処理ユニットと材料を直接製錬容器に投入するランスの形態の固体送出手段との間で高温粒子材料を搬送ガスで搬送するための方法についても述べている。
2007511727.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（a）外側パイプ部分（2）と、
（b）高温粒子材料および搬送ガスの通路を画定し、前記外側パイプ部分（2）内に配置され、さらに、耐摩耗性材料から形成されるか、または耐摩耗性材料からなる内側裏当てを有する内側パイプ部分（4）と、
（c）該内側パイプ部分（4）を前記外側パイプ部分（2）に対して支持し、パイプセグメント（22）で搬送される材料の温度変化に応じて前記内側パイプ部分（4）が前記外側パイプ部分（2）に対して軸方向に膨張することができる支持手段とを含み、
該支持手段は、パイプセグメント（22）の一方の端部に配置された第1の支持手段を含み、第１の支持手段は支持部材を含み、該支持部材は、使用にあたって、隣接するパイプセグメント（22a）が前記パイプセグメント（22）に対して端部と端部をつないだ関係で配置された場合に、該隣接するパイプセグメント（22a）の内側パイプ部分（4a）の端部を受け入れることができ、前記隣接するパイプセグメント（22a）で搬送される材料の温度変化に応じて該内側パイプ部分（4a）が前記隣接するパイプセグメント（22a）の外側パイプ部分に対して軸方向に膨張することができることを特徴とする高温鉄鉱石微粉などの高温粒子材料を搬送管内の搬送ガスで搬送するパイプセグメント（22）。
【請求項２】
請求項1に記載のパイプセグメントにおいて、前記支持部材は、前記パイプセグメント（22）の内側パイプ部分（4）の一方の端部を囲んでそこから軸方向に伸長し、使用にあたって、前記隣接するパイプセグメント（22a）が前記パイプセグメント（22）に対して端部と端部をつないだ関係で配置された場合に、前記隣接するパイプセグメント（22a）の内側パイプ部分（4a）の端部を受け入れて囲むことができ、各端部を支持部材内に封入したまま、少なくとも前記内側パイプ部分（4）が軸方向に膨張できることを特徴とするパイプセグメント。
【請求項３】
請求項1または2に記載のパイプセグメントにおいて、前記支持部材は、前記パイプセグメント（22）および前記隣接するパイプセグメント（22a）の前記内側パイプ部分（4、4a）の端部で封止を形成することを特徴とするパイプセグメント。
【請求項４】
前記請求項のいずれかに記載のパイプセグメントにおいて、前記支持部材は、前記パイプセグメント（22）および前記隣接するパイプセグメント（22a）の前記内側パイプ部分（4、4a）の端部の外側面と接触する内側を向いた円筒面を含むことを特徴とするパイプセグメント。
【請求項５】
前記請求項のいずれかに記載のパイプセグメントにおいて、前記支持部材は、内側を向いた円筒面を有するスリーブ（8）の形態をなすことを特徴とするパイプセグメント。
【請求項６】
前記請求項のいずれかに記載のパイプセグメントにおいて、前記支持部材は、前記パイプセグメント（22）の前記外側パイプ部分（2）だけに直結されることを特徴とするパイプセグメント。
【請求項７】
請求項1から請求項5のいずれかに記載のパイプセグメントにおいて、前記支持部材は、前記外側パイプ部分（2）および前記内側パイプ部分（4）の両方に直結され、前記内側パイプ部分（4）の端部は、前記内側パイプ部分（4）の残りの部分を除いて、前記パイプセグメント（22）のその端部で前記外側パイプ部分に対して軸方向に膨張するのを抑制されることを特徴とするパイプセグメント。
【請求項８】
前記請求項のいずれかに記載のパイプセグメントにおいて、前記第1の支持手段もまた、前記内側パイプ部分（4）を前記外側パイプ部分（2）に対して支持することを特徴とするパイプセグメント。
【請求項９】
前述の請求項のいずれかに記載のパイプセグメントにおいて、第1の支持手段は、前記パイプセグメント（22）の前記内側パイプ部分（4）と前記外側パイプ部分（2）の間の空間に沿ったガスの移動に対するバリアを画定することを特徴とするパイプセグメント。
【請求項１０】
請求項9に記載のパイプセグメントにおいて、第1の支持手段は円錐台形のバリア部材（10）を含み、該部材は、溶接するか、または他の方法で前記パイプセグメント（22）の前記外側パイプ部分（2）に連結された直径の大きい方の端部と、溶接するか、または他の方法で前記支持部材に連結された直径の小さい方の端部とを有することを特徴とするパイプセグメント。
【請求項１１】
請求項10に記載のパイプセグメントにおいて、前記円錐台形のバリア部材（10）は、直径の大きい方の端部が前記外側パイプ部分（2）の端部に配置され、直径の小さい方の端部が内側パイプセグメント（4）の端部の内方に配置されるように構成されることを特徴とするパイプセグメント。
【請求項１２】
前記請求項のいずれかに記載のパイプセグメントにおいて、前記支持手段は、前記パイプセグメント（22）の両端部間で前記パイプセグメント（22）の長さに沿った位置に配置した第2の支持手段を有し、第2の支持手段は、前記外側パイプ部分（2）に対して軸方向に移動できるように、前記内側パイプ部分（4）を前記外側パイプ部分（4）に対して支持することを特徴とするパイプセグメント。
【請求項１３】
請求項12に記載のパイプセグメントにおいて、第2の支持手段はまた、前記内側パイプ部分（4）が前記外側パイプ部分（2）に対して半径方向に膨張することができるように、前記内側パイプ部分（4）を前記外側パイプ部分（2）に対して支持することを特徴とするパイプセグメント。
【請求項１４】
請求項12または13に記載のパイプセグメントにおいて、第2の支持手段は、溶接するか、または他の方法で前記外側パイプ部分（2）および前記内側パイプ部分（4）に連結されることを特徴とするパイプセグメント。
【請求項１５】
請求項12または13に記載のパイプセグメントにおいて、第2の支持手段は、溶接するか、または他の方法で前記外側パイプ部分（2）だけに連結されることを特徴とするパイプセグメント。
【請求項１６】
請求項12または13に記載のパイプセグメントにおいて、第2の支持手段は、溶接するか、または他の方法で前記内側パイプ部分（4）だけに連結されることを特徴とするパイプセグメント。
【請求項１７】
請求項12から請求項16のいずれかに記載のパイプセグメントにおいて、第2の支持手段は、前記内側パイプ部分が前記外側パイプ部分に対して半径方向に膨張するのを防止するばねとして機能することを特徴とするパイプセグメント。
【請求項１８】
請求項12から請求項17のいずれかに記載のパイプセグメントにおいて、第2の支持手段は複数のロッド（14）の形態をなし、各ロッドは曲がってばねとして機能し、前記パイプセグメント（22）の長さに沿った位置で前記内側パイプ部分（4）と前記外側パイプ部分（2）の周縁のまわりに間隔をおいて配置されることを特徴とするパイプセグメント。
【請求項１９】
前記請求項のいずれかに記載のパイプセグメントにおいて、前記内側パイプ部分（4）の耐研磨性材料は鋳鉄であることを特徴とするパイプセグメント。
【請求項２０】
請求項19に記載のパイプセグメントにおいて、前記内側パイプ部分（4）は、耐摩耗性材料および/または耐研磨性材料、例えば鋳鉄から作られることを特徴とするパイプセグメント。
【請求項２１】
前記請求項のいずれかに記載のパイプセグメントにおいて、前記外側パイプ部分（2）は鋼から形成されることを特徴とするパイプセグメント。
【請求項２２】
前記請求項のいずれかに記載のパイプセグメントにおいて、前記パイプセグメント（22）はさらに、前記内側パイプ部分（4）と前記外側パイプ部分（2）との間の空間に断熱材（36、38、42、46）を含むことを特徴とするパイプセグメント。
【請求項２３】
請求項1から請求項22のいずれかに記載の複数のパイプセグメント（22）を有することを特徴とする、鉄鉱石微粉などの高温粒子材料を搬送ガスで搬送する搬送管。
【請求項２４】
請求項23に記載の搬送管において、前記パイプセグメント（22）は、端部と端部をつないだ関係で配置され、隣接する外側パイプ部分（22a）の端部は、溶接するかまたは他の方法でともに連結され、隣接する内側パイプ部分（4、4a）の各対の一方の端部は、隣接する内側パイプ部分（4、4a）の対の他方の支持部材内に伸長して係合することを特徴とする搬送管。
【請求項２５】
金属を含む供給材料から溶融金属を生成する直接製錬プラントにおいて、とくに前処理ユニットと材料を直接製錬容器に投入するランスの形態の固体送出手段との間で高温粒子材料を搬送ガスで搬送する方法において、該方法は、請求項23または24に記載の少なくとも1つの搬送管で前記材料を搬送することを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項25に記載の方法において、前記粒子材料は、還元グレードが0%から100%の、好ましくは還元グレードが8%から95%の鉄鉱石微粉であることを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項25または26に記載の方法において、前記粒子材料は、温度が200℃から850℃、好ましくは300℃から850℃であることを特徴とする方法。
【請求項２８】
請求項25から請求項27のいずれかに記載の方法において、前記搬送ガスは、少なくとも実質的に窒素であることを特徴とする方法。
【請求項２９】
請求項25から請求項28のいずれかに記載の方法において、該方法は、高温鉱石微粉を搬送ガスによって少なくとも19m/秒の最小速度で搬送管に通して搬送し、70m/秒〜120m/秒の範囲のランス先端速度の搬送ガスとともに、直接製錬容器に投入することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温の鉄鉱石微粉などの高温粒子材料を搬送管内の搬送ガスで搬送するパイプセグメントと、複数のそのようなパイプセグメントを有し、高温粒子材料を搬送する搬送管とに関するものであるとともに、金属を含む供給材料から溶融金属を生成する直接製錬プラントにおいて、とくに、前処理ユニットと材料を直接製錬容器に投入するランスの形態の固体送出手段との間で、高温粒子材料を搬送ガスで搬送する方法に関するものである。
【０００２】
本願と同日出願の本出願人によるオーストラリア国仮出願には、鉄鉱石微粉などの金属を含む供給材料から、溶融した鉄などの溶融金属を生成する直接製錬プラントが記載され、その直接製錬プラントは、以下のものを有する。
（a）金属を含む供給材料を前処理して、温度が少なくとも200℃の前処理済み供給原料を生成する前処理ユニット。
（b）前処理済みの金属含有供給材料を溶解して溶融金属にする直接製錬容器。この容器は、金属とスラグの溶融液を収容するようになされ、前処理済みの金属含有供給材料を受け取り、次いで、大気圧を超える圧力と少なくとも200℃の温度で、前処理済みの金属含有供給材料を容器に供給する固体送出手段を有する。
（c）前処理ユニットから直接製錬容器の固体送出手段に前処理済みの金属含有供給材料を搬送する高温供給材料搬送装置。この搬送装置は、以下のものを有する。
（i）前処理済みの金属含有供給材料を少なくとも200℃でかつ大気圧を超える圧力で保管する高温供給材料保管手段。
（ii）圧力をかけて、少なくとも200℃で前処理済みの金属含有供給材料を直接製錬容器の固体送出手段に搬送する高温供給材料搬送管。
（iii）大気圧を超える圧力で高温供給材料保管手段にガスを供給して、保管手段を加圧し、大気圧を超える圧力で高温供給材料搬送管にガスを供給して、前処理済みの金属含有供給材料を搬送管を通して固体送出手段に搬送する搬送ガスとして作用させる加圧手段。
【０００３】
現在建設中である、オーストラリア国仮出願に記載した型の工業規模の直接製錬プラントには、最大寸法が6mm〜8mmの鉄鉱石微粉を680℃程度の温度に予熱する前処理ユニットが含まれる予定である。高温の鉱石は、高温供給材料搬送装置によって、高温で、すなわち680℃程度の温度で直接製錬容器の固体送出手段に搬送され、次いで、速度が70m/秒〜120m/秒の範囲の搬送ガス中に浮遊した状態で、高温のまま容器に投入される。進行中のプラントの設計には、固体投入ランスの形態の4つの固体送出手段と、高温の鉱石微粉をランスに供給する2つの搬送管があり、1つの搬送管が1対のランスに高温の鉱石微粉を供給する。このプラントは、大量の鉄鉱石微粉を処理するように設計されている。具体的には、各搬送管は、現在のところ、20℃、流量3100Nm3/時で供給された窒素ガスにより、高温鉱石微粉を管に通して搬送するようにして、110トン/時〜120トン/時の高温鉱石微粉を各ランス対に送るように設計されている。
【０００４】
上述の直接製錬プラントには、高温供給材料搬送装置にとっての重大な材料取り扱い問題がある。
【０００５】
具体的には、鉄鉱石微粉には研磨作用があり、搬送管の摩耗が重大な設計課題である。
【０００６】
さらに、直接製錬プラントは、長い活動期間の間、通常は12ヶ月を超えて、稼働するように設計されているが、搬送管の温度は、活動中に一定の状態のままではない。したがって、管の封止の完全性を維持しながら熱膨張に適応させることが、搬送管にとっての別の重大な設計課題である。
【０００７】
さらに、搬送管内の圧力は、活動中に一定のままではなく、とくに、意図的に内部圧力を急激に増減させて搬送管内の障害物を取り除くという状況において、かなり大幅に変化することがある。したがって、管の封止の完全性を維持しながら、搬送管内の内部圧力変動に適応させることが、搬送管にとっての別の重大な設計課題である。
【０００８】
本発明は、搬送管に焦点をあて、より詳細には、上述の直接製錬プラントの高温供給材料搬送装置用の搬送管を構築するパイプセグメントに焦点をあてる。
【０００９】
本発明は、この用途に限定されるものではなく、一般に、高温粒子材料搬送管および搬送管を構築するパイプセグメントにまで拡大される。
【発明の開示】
【００１０】
本発明によれば、高温の粒子材料、例えば、鉄鉱石微粉などを搬送管の搬送ガスで搬送するパイプセグメントが提供され、そのパイプセグメントは、以下のものを有する。
（a）外側パイプ部分。
（b）高温粒子材料および搬送ガスの通路を画定し、外側パイプ部分内に配置され、さらに耐研磨性材料から形成されるか、または耐研磨性材料の裏当てを有する内側パイプ部分。
（c）内側パイプ部分を外側パイプ部分に対して支持し、パイプセグメントで搬送される材料の温度変化に応じて内側パイプ部分が外側パイプ部分に対して軸方向に膨張できるようにする支持手段。この支持手段は、パイプセグメントの一方の端部に配置された第1の支持手段を有する。この第1の支持手段は支持部材を有し、その支持部材は、隣接するパイプセグメントが、使用にあたって前記パイプセグメントと端部と端部をつないだ関係で配置された場合に、隣接するパイプセグメントの内側パイプ部分の端部を受け入れることができ、前記隣接するパイプセグメントで搬送される材料の温度変化に応じてその内側パイプ部分が前記隣接するパイプセグメントの外側パイプ部分に対して軸方向に膨張することができるようにする。
【００１１】
支持部材は、前記パイプセグメントの内側部分の一方の端部を囲んで、そこから軸方向に延在し、前記隣接するパイプセグメントが、使用にあたって前記パイプセグメントと端部と端部をつないだ関係で配置された場合に、隣接するパイプセグメントの内側パイプ部分の端部を受け入れて囲むことができ、その端部を支持部材内に封入したまま、少なくともその内側パイプ部分が軸方向に膨張できるようにするのが好ましい。
【００１２】
上記の構成により、前記パイプセグメントと前記隣接するパイプセグメントの内側パイプ部分を、内側パイプ部分の端部間にギャップを有したまま、端部と端部をつないだ関係で配置するのが可能になり、それにより、一方の内側パイプ部分または両方の内側パイプ部分の熱膨張または熱収縮に応じて、内側パイプ部分の端部間の適切な封止を維持しながら、一方または両方の内側パイプ部分が、一方の外側パイプ部分または両方の外側パイプ部分に対して軸方向に膨張することができるようになる。
【００１３】
支持部材は、前記パイプセグメントおよび前記隣接するパイプセグメントの内側パイプ部分の端部で封止を形成するのが好ましい。
【００１４】
支持部材は、前記パイプセグメントおよび前記隣接するパイプセグメントの内側パイプ部分の端部の外側面に接触するように内側を向いた円筒面を有するのが好ましい。
【００１５】
支持部材は、内側を向いた円筒面を有するスリーブの形態をなすのが好ましい。
【００１６】
1つの実施例では、支持部材は、前記パイプセグメントの外側パイプ部分だけに直結され、内側パイプ部分は、内側パイプ部分の熱膨張または熱収縮に応じて、支持部材と外側パイプ部分に対して軸方向に移動することができる。
【００１７】
第1の支持手段はまた、内側パイプ部分が、外側パイブ部分に対して半径方向に移動できるように、内側パイプ部分を外側パイプ部分に対して支持するのが好ましい。
【００１８】
第1の支持手段は、パイプセグメントの内側パイプ部分と外側パイプ部分の間の空間に沿ってガスを軸方向に移動させるバリアを画定するのが好ましい。搬送ガスが搬送管の内側パイプ部分からその空間に漏れ出た場合に、ガスが空間に沿って軸方向に流れると、パイプセグメントの外側パイプ部分はゆがみ、外側パイプ部分の表面に高温点が生じることがある。高温点は、重大な安全上の問題であり、搬送管の存続性に大きな影響を与え得るものであり、損傷を受けたパイプセグメントは交換する必要がある。各パイプセグメントにバリアを設けることで、各パイプセグメント内のガスの流れをそのパイプセグメントだけに制限することが可能になり、それによって、搬送ガスがパイプセグメントの内側パイプ部分と外側パイプ部分の間の空間に漏れ出ることの影響を最小化する。
【００１９】
第1の支持手段は、溶接するかまたはその他の方法で前記パイプセグメントの外側パイプ部分に連結された直径の大きい方の端部と、溶接するかまたはその他の方法で支持部材に連結された直径の小さい方の端部とを設けた円錐台形のバリア部材を有することが好ましい。
【００２０】
円錐台形のバリア部材は、直径の大きい方の端部を外側パイプ部分の端部に配置し、直径の小さい方の端部を内側パイプセグメントの端部の内方に配置するように構成するのが好ましい。
【００２１】
別の実施例では、支持部材は、外側パイプ部分と内側パイプ部分の両方に直結され、内側パイプ部分の端部は（内側パイプ部分の残りの部分はそうではないが）、パイプセグメントのその端部で外側パイプ部分に対して軸方向に膨張するのを制限される。
【００２２】
この構成では、内側パイプ部分の熱膨張または熱収縮に応じて軸方向に膨張するのは、パイプセグメントの他方の端部に限定される。
【００２３】
支持手段は、パイプセグメントの両端部間でパイプセグメントの長さに沿った位置に配置された第2の支持手段を有し、その第2の支持手段は、外側パイプ部分に対して軸方向に膨張できるように内側パイプ部分を外側パイプ部分に対して支持することが好ましい。
【００２４】
第2の支持手段はまた、内側パイプ部分が外側パイプ部分に対して半径方向に膨張することができるように内側パイプ部分を外側パイプ部分に対して支持するのが好ましい。
【００２５】
1つの実施例では、第2の支持手段は、溶接するかまたは他の方法で外側パイプ部分と内側パイプ部分に連結される。
【００２６】
別の実施例では、第2の支持手段は、溶接するかまたは他の方法で外側パイプ部分だけに連結され、内側パイプ部分は、外側パイプ部分と第2の支持手段に対して軸方向に移動できる。
【００２７】
別の実施例では、第2の支持手段は、溶接するかまたは他の方法で内側パイプ部分だけに連結され、内側パイプ部分と第2の支持手段は、外側パイプ部分に対して軸方向に移動できる。
【００２８】
第2の支持手段は、内側パイプ部分が外側パイプ部分に対して半径方向に膨張するのを防止するばねとして機能するのが好ましい。
【００２９】
第2の支持部材は、それぞれが、ばねとして機能するように曲がる複数のロッドの形態をなし、それらロッドは、パイプセグメントの長さに沿った位置で、内側パイプ部分と外側パイプ部分の周縁のまわりに、間隔を置いて配置されるのがより好ましい。
【００３０】
内側パイプ部分（4）は、耐摩耗性のおよび/または耐研磨性の材料、例えば鋳鉄から作られ、内側裏当ておよび/または外側裏当てを有していないのが好ましい。
【００３１】
より詳細には、耐研磨性材料は白鋳鉄である。
【００３２】
外側パイプ部分は、鋼から形成されるのが好ましい。
【００３３】
さらに、パイプセグメントは、内側パイプ部分と外側パイプ部分の間の空間に断熱材を有するのが好ましい。
【００３４】
通常、粒子材料は、鉄鉱石微粉、例えば、0%から100%の還元グレードの鉄鉱石微粉、好ましくは、8%から95%の還元グレードの鉄鉱石微粉である。
【００３５】
通常、粒子材料は、温度が200℃から850℃であり、好ましくは、300℃から850℃である。
【００３６】
本発明によれば、鉄鉱石微粉などの高温の粒子材料を搬送ガスで搬送する搬送管もまた提供され、その搬送管は、端部と端部をつないだ関係で配置された上述のパイプセグメントを複数有し、隣接する外側パイプ部分の端部が、溶接するかまたは他の方法でともに連結され、かつ隣接する内側パイプ部分の各対の一方の端部が、隣接する内側パイプ部分対の他方の支持部材内に延在して係合する。
【００３７】
上述したように、本発明の搬送管は、決してそれだけに限定するものではないが、とくに、前処理ユニットと直接製錬プラントの直接製錬容器に高温の鉱石微粉を投入するランスの形態の固体送出手段との間で高温の鉄鉱石微粉を搬送することを対象とする。
【００３８】
この構成の場合、前処理ユニットで鉄鉱石微粉を680℃の温度に予熱し、少なくとも実質的に窒素である搬送ガスを周囲温度で搬送管に供給し、さらにその動作状態を制御して、高温の鉱石微粉を搬送ガスによって少なくとも19m/秒の最小速度で搬送管に沿って搬送し、ランス先端での速度が70m/秒〜120m/秒の範囲の搬送ガスとともに直接製錬容器に投入するのが好ましい。
【００３９】
通常、鉄鉱石微粉の最大寸法は、6mmから8mmの範囲にある。少なくとも30%の鉄鉱石微粉は、粒径が0.5mm未満であり、一方、d_50の直径は、粒子径分布が広い場合でも0.8mmから1.0mmの間にあるのが好ましい。このように、例えば、95%の粒子が粒径6.3mm未満である。
【００４０】
外側パイプ部分と内側パイプ部分との間の環状空間は通常断熱され、外側パイプの温度は100℃未満である。
【００４１】
搬送管の内側パイプ部分および内側パイプ部分の両方の静圧は、実質的に等しいのが好ましい。
【好ましい実施例の詳細な説明】
【００４２】
本発明は、添付図面を参照して例を挙げて以下により詳細に説明される。
【００４３】
以下の説明は、上述のオーストラリア国仮出願に記載の直接製錬プラントにおける前処理ユニットと高温の鉱石微粉を直接製錬容器に投入するランスとの間で高温の鉄鉱石微粉を搬送する搬送管に関連する。
【００４４】
直接製錬プラントの主要な構成要素は、以下である。
（a）通常は、最大寸法が6mm〜8mmの鉄鉱石微粉を通常680℃程度の温度に予熱する予熱器の形態の前処理ユニット（図示せず）。
（b）予熱した鉄鉱石を溶融鉄に溶解する直接製錬容器。
（c）予熱した鉄鉱石微粉を保管し、圧力をかけてその微粉を直接製錬容器の固体投入ランスに搬送する高温鉄含有供給材料搬送装置7（図1に一部のみ示す）。
【００４５】
直接製錬容器5は、上述のハイスメルト法などの直接製錬処理を行う任意の適切な容器であってよい。
【００４６】
本出願人の1人によるオーストラリア国仮出願2003901693には、高温鉄製錬容器の一般的な構成に関する記載があり、このオーストラリア国仮出願での開示は、相互参照により本明細書に組み込むものとする。
【００４７】
その容器はまた、酸欠搬送ガスに混入させた予熱済み鉄鉱石微粉、固体炭質、およびフラックスを容器内の溶融液に投入する、側壁を下方内側に貫通する8つの固体投入ランスを取り付けられている。固体投入ランスには、4つのランスからなる2つのグループがあり、製錬工程中に、一方のグループのランス27は、予熱済みの高温鉄鉱石微粉を受け入れ、他方のグループのランス（図示せず）は、（図示しない炭質/フラックス投入システムを介して）石炭とフラックスを受け入れる。2つのグループのランスは、容器の周縁のまわりに交互に配置されている。
【００４８】
上記（c）項に述べた高温鉄含有供給材料搬送装置7は、以下のものを有する。
（a）図1に一部を示し、数字61で全体を示す、圧力をかけて予熱済み鉄鉱石微粉を保管する高温供給材料保管手段。
（b）予熱済み鉄鉱石微粉を保管手段61から固体投入ランスに圧力をかけて搬送する、一連の高温供給材料搬送管11。
（c）窒素ガスを供給して保管手段61を加圧し、前処理済み鉄鉱石微粉を搬送管11に通して搬送する窒素ガス源13と窒素ガス管15。
（d）予熱済み鉄鉱石微粉を予熱器3に戻す戻し管17。
【００４９】
高温鉄含有供給材料搬送装置7の保管手段61は、2つのグループ9aおよび9bに分割され、一方のグループは、搬送管11を介して一方の固体投入ランス対27に連結され、他方のグループは、別の搬送管11を介して他方の固体投入ランス対27に連結されている。使用時、予熱済み鉄鉱石微粉は、ねじコンベア39を介して搬送管11の入口端部45に供給される。周囲温度で加圧された窒素ガスもまた、窒素ガス源から管47を介して搬送管11の入口端部45に供給され、予熱済み鉄鉱石微粉を取り込み、それを搬送管11に通して固体投入ランス27に搬送する。
【００５０】
各搬送管11は、直接製錬容器5の領域で2つの副分岐11a、11bに分かれ、その分岐管は、予熱済み鉄鉱石微粉を直径方向に対向する固体投入ランス対27に供給する。
【００５１】
各搬送管11用の戻し管17は、戻し管11から予熱器3に延びている。戻し管17は、予熱済み鉄鉱石微粉が戻し管17に流れるのを制御する、適切に配置された遮断弁Aを有している。
【００５２】
高温鉄含有供給材料搬送装置7もまた、予熱済み鉄鉱石微粉が保管手段61から搬送管11を通って固体投入ランス27に流れるのを制御する手段を有している。
【００５３】
任意の与えられた状況において、搬送管11に供給した窒素ガスと予熱済み鉄鉱石微粉の流量は、鉄鉱石微粉の粒径分布、窒素ガスと鉄鉱石微粉の温度、および固体投入ランス27に対する目標先端速度等の一連の変量に関連して決まる。出願人によってモデル化された1つの特定の実施例では、目標取り込み速度は19m/秒であり、搬送ガスの目標先端速度は、70m/秒〜120m/秒の範囲にあり、保管手段61の各グループ9a、9bは、（680℃の）予熱済み鉄鉱石微粉を123トン/時で関連する搬送管11に供給し、窒素ガス13は、窒素ガスを20℃、3,100Nm3/時で搬送管11に供給する。
【００５４】
搬送管11は、端部と端部をつないだ関係で配置された、図2から図6に示す複数のパイプセグメントから構成されている。
【００５５】
パイプセグメントの端部と端部をつないだ関係は、図2に一部図示されている。具体的には、図の左側は、一方のパイプ22aの端部部分を示し、この端部部分は、同図に示す範囲でのみ図示され、同図に詳細に示されたパイプセグメント22と係合している。
【００５６】
図2から図6を参照すると、パイプセグメント22は以下のものを有している。
（a）鋼、例えば、SCK炭素鋼から形成された外側パイプ部分2。
（b）高温鉄鉱石微粉と窒素搬送ガスの通路6を画定する内側パイプ部分4。この内側パイプ部分4は、外側パイプ部分2内に配置され、耐研磨性の白鋳鉄から形成されている。
（c）内側パイプ部分4を外側パイプ部分に対して支持する手段。
（d）外側パイプ部分2と内側パイプ部分4の間の環状空間にある断熱材。
【００５７】
内側パイプ部分4および外側パイプ部分2は、互いに対して同心になっている。
【００５８】
支持手段は、内側パイプ部分4を外側パイプ部分2に対して支持する点において二重の機能を有し、
（a）内側パイプ部分4は、内側パイプ部分4に搬送された材料の温度変化に応じて、軸方向に膨張することができ、
（b）内側パイプ部分4は、内側パイプ部分4内の温度変化や圧力変化に応じて、半径方向に膨張することができる。
【００５９】
支持手段は、パイプセグメントの長さに沿って2つの位置に配置されている。
【００６０】
支持手段の一方の位置は、図2で見てパイプセグメントの左側端部にある。
【００６１】
この第1の支持手段は、スリーブ8の形態の支持部材を有し、その支持部材は、内側パイプ部分4と同じ材料から形成され、（図2で見て）内側パイブ部分4の左側端部を囲んで取り付けられて溶接されている。
【００６２】
第1の支持手段はまた、円錐台形部材10も有し、その円錐台形部材は、スリーブ8と外側パイプ部分2の左側端部に溶接され、それによって、スリーブ8を外側パイプ部分2に連結し、スリーブ8を内側パイプ部分4に対して支持している。部材10は、パイプセグメントのその端部でバリア、すなわち隔壁を形成し、それにより、外側パイプ部分2と内側パイプ部分4の間の環状空間の長さに沿ってガスが流れるのを防止する。
【００６３】
スリーブ8は、内側パイプ部分4の左側端部から軸方向に伸長し、使用時、隣接するパイプセグメント22aの内側パイプ部分4aの端部を受け入れることができる。
【００６４】
スリーブ8は、その内側面が、パイプセグメント22の内側端部分4の外側面、および隣接するパイプセグメントの内側パイプ部分4aの外側面と接触するように形成され、内側パイプ部分の熱膨張/熱収縮に応じて、内側パイプ部分4、4aの封止を維持しながら、内側パイプ部分4aがスリーブ8内でスライド移動することができるようにする。これは、効果的な伸縮継手の形態である。
【００６５】
図2で見てパイプセグメント22の右側端部の内側パイプ部分4は、この端部で外側パイプ部分2を超えて伸長し、使用にあたって、パイプセグメント22と端部と端部をつないだ関係で配置された連続するパイプ内に伸長することができる端部を形成している（図6参照のこと）。この構成において、パイプセグメントの右側端部の内側パイプ部分4は、図2の左側端部にあるパイプセグメントの内側端部分4aと同様に、内側パイプ部分4の熱膨張や熱収縮に適応して軸方向に膨張することができる。
【００６６】
もう一方の支持手段の位置は、図2で見てパイプセグメントの長さに沿った中央部にある。
【００６７】
この第2の支持手段は、スリーブ44と、スリーブ44に溶接され、外側に伸長した3つのステンレス鋼ロッド14を有している。支持手段はまた、ロッド14の外側端部に溶接された湾曲スキッドパッド64を有している。
【００６８】
図3aおよび3bに最もよく示すように、ロッド14は、スリーブ44の周縁のまわりに等間隔に離間している。
【００６９】
スリーブ44は、グラブねじ46（図3aおよび図3b）または同様のものを用いて内側パイプ部分4に固定されている。
【００７０】
第2の支持手段は、湾曲スキッドパッド64が、パイプセグメントの外側パイプ部分2の内側面に接触するように形成されている。したがって、内側パイプ部分4および支持手段は、外側パイプ部分2に対して軸方向に移動することができる。
【００７１】
第2の支持手段は、内側パイプ部分4を外側パイプ部分2に関連させて配置している。パイプセグメントの長さと、内側パイプ部分4が外側パイプ部分2に対して軸方向および半径方向に移動することができる構成を提供するという本実施例の目的とを考慮すると、このことは重要である。
【００７２】
後者の点に関して、第2の支持手段のロッド14はV字形状に曲がり、それによって、パイプセグメント22の内側パイプ部分4の温度や内部圧力の変化に対応することができ、かつ内側パイプ部分4が半径方向外側に膨張するのに対抗する復元力を与えることができるばねとして機能する。
【００７３】
内側パイプ部分2と外側パイプ部分4の間の環状空間にある断熱材は、任意の適切な断熱材でよい。図2は、断熱材がパイプセグメントの全長の大部分に沿って繊維板36の形態をなすことを示している。さらに図2の実施例はまた、円錐台形部材10に隣接した「湿包装」断熱材38を有している。図4から図6は、断熱材が内側パイブ部分4、4aに巻き付けた編み式のセラミック繊維マット40と、パイプセグメントの全長の大部分に沿って環状空間の残りの部分を占めるケイ酸カルシウム断熱材42の形態をなすことを示している。図2の実施例の場合と同様に、図4から図6の実施例も、円錐台形部材10に隣接した「湿包装」断熱材46を有している。
【００７４】
図4から図6は、第1の支持手段の隔壁10がガス流れに対するバリアとして機能することを図示している。スリーブ8によって画定される伸縮継手と、隣接するパイプセグメント22、22aの内側パイブ部分4、4aの端部は、搬送管の圧力作動範囲全体にわたってガスの気密封止を形成するわけではない。したがって、搬送管の長さに沿って通路6を流れる搬送ガスが、伸縮継手を経由して通路6から漏れ出て、内側パイプ部分2と外側パイプ部分4の間の環状空間を占める断熱材を通って流れる状況もあり得る。上述したように、そのようなガスの流れは望ましくない。図4から図6は、隔壁10が、搬送管に沿った環状空間内のガスの流れが隔壁10を越えるのを防止し、最終的には、ガスの流れの方向を変えて通路6に戻すのを図示している。このように、隔壁10は、ガスが漏れ出るという不利な影響を最低限に抑える。
【００７５】
図7は、内側パイプ部分4の少なくとも一方の端部に設けることができる面取りエッジを示している。面取り48は、（任意の他の適切な角度であってもよいが）30°程度をなすことが好ましく、内側パイプの一端か、または両端に配置することができる。面取り48が内側パイプ部分4の一端のみに配置される場合に、面取り48が伸縮継手の下流側に配置されるような方向でその部分を置くのが好ましい。面取り48は、内側パイプの外側面に隣接する部分から、パイプの内側面に隣接する部分までパイプの端面全体に広がる。パイプの外側面に隣接する部分は、端面に隣接して配置され、内側パイプ面に隣接する部分は、パイプの内方に配置されている。このようにして、面取り48は、使用時に搬送ガスと微粉を封じ込めるパイプの内側面の一部を形成する。面取り48をこの位置に配置することで、内側パイプ部分が次に膨張したときに、内側パイプの隣接する部分の間で伸縮継手に集積したあらゆる微粉が、面取り48に沿って流れることができるようになる。内側パイプが膨張した場合に、面取り48は、微粉が伸縮継手に集積して内側パイプの相対移動を妨害するのを防止するのに役立つ。
【００７６】
上述の本発明の実施例に対して、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、多くの修正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】直接製錬プラントの高温鉄含有供給材料搬送装置の一部を形成する下側ロックホッパ、ねじコンベア、搬送管、および戻し管を図式の形態で示す。
【図２】本発明によるパイプセグメントの1つの実施例の断面図である。
【図３ａ】図2に示したパイプセグメントの中央部分を部分的に切り取った断面図であり、外側パイプ部分を省略し、パイプセグメントの第2の支持手段を詳細に示す。
【図３ｂ】第2の支持手段を見取り図で表したものである。
【図４】から
【図６】パイプセグメントの一端で、内側パイプ部分によって画定された通路から、内側パイプ部分と外側パイプ部分の間の環状空間に漏れ出た搬送ガスの流路と、そのガスが内側パイプセグメントの他端で通路に戻ることができる様子を示す一続きの3つの断面図である。
【図７】他の図に示したパイプセグメントの変更形態であり、内側パイプにある面取りされたエッジを有する、本発明によるパイプセグメントの別の実施例の断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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