(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉頂ホッパー側壁部にホッパー内面に向けて開口した小ボックスを該ホッパー内に貯留する装入物のストックラインより、該小ボックスの上面が下方となる位置に設け、該炉頂ホッパーに装入物を装入した際に装入物の一部を該小ボックスにて収容堆積させ、前記炉頂ホッパー内の装入物の装入が終えた後、前記小ボックスの内部奥面に取り付けた排出駆動装置を可動して、排出板を前方に押し出し、該小ボックス内に堆積している装入物を炉頂ホッパー内に落とし込み、該ホッパー内の装入物を高炉炉内の所定部位に装入することを特徴とするベルレス高炉への装入物少量仕分け装入方法。
【請求項２】
小ボックス内での排出板の設定位置を該小ボックス内に堆積すべき装入物の量に応じて決定することを特徴とする請求項１記載のベルレス高炉への装入物少量仕分け装入方法。
【請求項３】
小ボックスの内部奥面に設けた排出駆動装置の作動は旋回シュートまたは／および炉頂ホッパーの下部遮断弁の作動とシーケンスにより連動させることを特徴とする請求項１または請求項２記載のベルレス高炉への装入物少量仕分け装入方法。
【請求項４】
炉頂ホッパー側壁部にホッパー内面に向けて開口した小ボックスを該ホッパー内に堆積させる装入物のストックラインより、該小ボックスの上面が下方となる位置に設けるとともに、該小ボックスの内部奥面に排出駆動装置を取り付け、かつ該排出駆動装置の前面に前記小ボックス内に堆積している装入物を前記炉頂ホッパー内に落とし込むための排出板を設けたことを特徴とするベルレス高炉への装入物少量仕分け装入装置。
【請求項５】
炉頂ホッパーの側壁部に設けた小ボックスの内容積は、炉頂ホッパー内容積の５〜１５％としたことを特徴とする請求項４記載のベルレス高炉への装入物少量仕分け装入装置。
【請求項６】
炉頂ホッパーの側壁部に設けた小ボックスの開口部面積は奥内部の面積より広くしたことを特徴とする請求項４ないし請求項５のいずれかに記載のベルレス高炉への装入物少量仕分け装入装置。
【請求項７】
炉頂ホッパーの側壁部に設けた小ボックスは内部奥面に向けて下向きの傾斜を有することを特徴とする請求項４ないし請求項６のいずれかに記載のベルレス高炉への装入物少量仕分け装入装置。
【請求項８】
炉頂ホッパーの側壁部に設けた小ボックスの内部奥面に、ガスバージ装置を設けたことを特徴とする請求項４ないし請求項７のいずれかに記載のベルレス高炉への装入物少量仕分け装入装置。
【請求項９】
炉頂ホッパーの側壁部に設けた小ボックスの上部に小型の装入物貯留ホッパーを遮断弁を介して設けたことを特徴とする請求項４ないし請求項８のいずれかに記載のベルレス高炉への装入物少量仕分け装入装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炉への装入物装入時間を大幅に増加させることなく、少量の鉱石類やコークスを炉内装入物層の所定部位に局所的に仕分け装入するための装入方法および装入装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１は従来のベルレス高炉装入装置の概要を示したもので、ベルレス高炉の装入装置は一般的に高炉炉頂上部には炉頂ホッパー１を有し、その下部に遮断弁２と流量調整弁３が配設され、高炉内には傾動可能な旋回型シュート４を具備し、この旋回シュート４の傾動操作により、高炉頂部の炉壁面側から炉中心までの幅広い範囲にわたって、鉱石類とコークスを単独または混合して装入している。
しかして、従来炉頂に装入された装入物上部の任意の位置に、特殊の鉱石類やコークスを少量別途装入する場合には、少量の貯留ホッパーから輸送コンベアを介し別に輸送し、通常の装入装置を用いて行なうしか適当な方法がなかった。
【０００３】
しかし、近年高炉炉内ガス流の一部を炉中心に集中して、炉内ガス圧の上昇に対して安全弁的機能を持たせるという考え方が一般的になりつつあり、そのために炉頂中心部にコークスを別途装入する技術が多く開発され、例えば特公平６−３７６４９号公報にその内容が開示されている。
同公報によるとベル式高炉において、原料装入ベルからとは別に炉側壁部より炉頂中心部を指向するコークス専用の装入管を配設し、少量のコークスを該装入管より装入することが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の如く炉頂装入物上へ少量の装入物を装入するためには、通常の装入の他に余分の時間を要する。例えばベルレス装入装置を用いた場合、旋回シュートの１回の旋回に約７秒かかり、かつ、所定単位量の鉱石類やコークスを装入するのに１５回程度のシュート旋回操作を行うので、装入を完了するには１０５秒前後の時間が必要である。
【０００５】
したがって、炉内装入物上の任意の位置に少量の鉱石類やコークスを別途に仕分け装入しようとすると、その装入のための新たな時間が必要となるので、装入待ちの余裕時間が少なくなるという短所がある。
高炉の生産速度が増大してくると装入待ち時間に余裕がなくなり、意図的に少量の鉱石類やコークスを炉内装入物上の所定部位に局所的に投入するための時間を確保するのが非常に困難である。
【０００６】
また、前記特公平６−３７６４９号公報の方法を用いると、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、ベル式装置で発明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はできない。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、装入線が低くなるため、高炉の内容積を有効に利用できないという欠点がある。
【０００７】
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、ベルレス高炉において少量の装入物を炉頂装入物層上の任意の位置へ短時間で装入することが可能な装入物装入方法および装入装置を提供するものである。
【０００８】
【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手段にある。
（１）  炉頂ホッパー側壁部にホッパー内面に向けて開口した小ボックスを該ホッパー内に貯留する装入物のストックラインより、該小ボックスの上面が下方となる位置に設け、該炉頂ホッパーに装入物を装入した際に装入物の一部を該小ボックスにて収容堆積させ、前記炉頂ホッパー内の装入物の装入が終えた後、前記小ボックスの内部奥面に取り付けた排出駆動装置を可動して、排出板を前方に押し出し、該小ボックス内に堆積している装入物を炉頂ホッパー内に落とし込み、該ホッパー内の装入物を高炉炉内の所定部位に装入することを特徴とするベルレス高炉への装入物少量仕分け装入方法。
【０００９】
（２）  小ボックス内での排出板の設定位置を該小ボックス内に堆積すべき装入物の量に応じて決定することを特徴とする（１）記載のベルレス高炉への装入物少量仕分け装入方法。
（３）  小ボックスの内部奥面に設けた排出駆動装置の作動は旋回シュートまたは／および炉頂ホッパーの下部遮断弁の作動とシーケンスにより連動させることを特徴とする（１）または（２）記載のベルレス高炉への装入物少量仕分け装入方法。
【００１０】
（４）  炉頂ホッパー側壁部にホッパー内面に向けて開口した小ボックスを該ホッパー内に堆積させる装入物のストックラインより、該小ボックスの上面が下方となる位置に設けるとともに、該小ボックスの内部奥面に排出駆動装置を取り付け、かつ該排出駆動装置の前面に前記小ボックス内に堆積している装入物を前方に押し出し、前記炉頂ホッパー内に落とし込むための排出板を設けたことを特徴とするベルレス高炉への装入物少量仕分け装入装置。
（５）  炉頂ホッパーの側壁部に設けた小ボックスの内容積は、炉頂ホッパー内容積の５〜１５％としたことを特徴とする（４）記載のベルレス高炉への装入物少量仕分け装入装置。
【００１１】
（６）  炉頂ホッパーの側壁部に設けた小ボックスの開口部面積は奥内部の面積より広くしたことを特徴とする（４）ないし（５）のいずれかに記載のベルレス高炉への装入物少量仕分け装入装置。
（７）  炉頂ホッパーの側壁部に設けた小ボックスは内部奥面に向けて下向きの傾斜を有することを特徴とする（４）ないし（６）のいずれかに記載のベルレス高炉への装入物少量仕分け装入装置。
【００１２】
（８）  炉頂ホッパーの側壁部に設けた小ボックスの内部奥面に、ガスバージ装置を設けたことを特徴とする（４）ないし（７）のいずれかに記載のベルレス高炉への装入物少量仕分け装入装置。
（９）  炉頂ホッパーの側壁部に設けた小ボックスの上部に小型の装入物貯留ホッパーを遮断弁を介して設けたことを特徴とする（４）ないし（８）のいずれかに記載のベルレス高炉への装入物少量仕分け装入装置。
【００１３】
【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、少量の装入物を任意の位置に装入できる方法および装置について、種々の研究および検討を重ねた結果、本発明を開発するに至ったものである。
【００１４】
以下、本発明について詳細に説明するが、本発明の基本とするところは高炉装入物を貯留する炉頂ホッパーの側面に開口部を持った小ボックスを設けたところに大きな特長を有する。
まず、ベルレス高炉の一般的な操作方法について説明すると、高炉頂部に設けた炉頂ホッパーには交互に鉱石類とコークスが、所定の時間スケジュールに従ってバッチ操作で交互に装入され、その後に炉頂ホッパー内のガス圧力と高炉内のガス圧とが均圧化される。均圧完了後に遮断弁、流量調節弁が開き鉱石類とコークスが炉内に切り出される。
【００１５】
鉱石類とコークスのホッパーへの装入量は高炉の規模によって異なるが、４０００ｍ3 規模の高炉では、１単位の装入量はコークスで２０〜３０ｔ、鉱石類で６０〜１２０ｔである。この単位量は１回もしくは２回に分けて炉頂ホッパーに装入される。このような装入物の装入において本発明では、高炉装入物の一部を貯留する炉頂ホッパーの側面に開口部を持った小ボックスを設けるものであり、その小ボックスの活用を図ったところに本発明の基本概念がある。
【００１６】
本発明を以下図面に基づいて説明する。
図２は本発明による炉頂ホッパーへの小ボックス取付け状態を示した概略図であり、炉頂ホッパー１の側壁部にホッパー内面に向けて開口した小ボックス６を、該ホッパー内に貯留する装入物９のストックライン５より、該小ボックス６の上面が下方となる位置に設ける。かくすることにより炉頂ホッパー１にコークスまたは鉱石等の装入物を装入した際に、これら装入物９の一部が小ボックス内に自然に流れ込み、小ボックス６内には装入物の一部が滞留する。
【００１７】
炉頂ホッパー本体に装入堆積した装入物９は堆積完了後、タイムスケジュールによってホッパー下部の遮断弁２、流量調整弁３を介して高炉炉頂部内に装入される。しかし、前記小ボックス６に流れ込み滞留した装入物９は炉頂ホッパー１本体内の装入物が切り出された後もそのまま小ボックス内に残留する。炉頂ホッパー１本体内の装入物９を高炉内へ装入後、小ボックス内に残留させた装入物９を投入すべき位置に旋回シュート４の傾動位置を設定する。この場合、炉頂ホッパー下部の遮断弁２、流量調整弁３は開いたままにしておく。
【００１８】
次に、小ボックス６内に残留した装入物９は、該小ボックス６内部奥面に設けた排出駆動装置７を可動することによって、排出駆動装置の前面に設けられた排出板８によって炉頂ホッパー１本体内に押し出される。押し出された残留装入物９は炉頂ホッパー１内を落下し、そのまま該ホッパー下部の開かれたままの状態にある遮断弁２、流量調整弁３を介して炉内の所定の位置に落下投入される。この操作完了後に炉頂ホッパー下部の遮断弁２、流量調整弁３を閉じ仕分け装入を終える。
【００１９】
なお、遮断弁２、流量調整弁３を開のままでの操作が安全操作の面で支障がある場合は、小ボックス６内の残留装入物押し出し、排出前後に各弁の閉、開の操作を適宜行なう。また、ここで使用する排出駆動装置７については特に限定されるものではなく、通常用いられているラム型もしくはプランジャー型のものを適宜用いればよい。
【００２０】
上述した各装置の作動操作をシーケンス制御により自動的に行うことが可能で、例えば図３にその概要をブロック図で示したが、１５は排出駆動装置７の駆動ＯＮ−ＯＦＦ制御機構、１６は遮断弁２の遮断弁開閉制御機構、１７は流量調整弁３の流量調整弁開度制御機構であり、１８は旋回シュート４の旋回シュート回転制御機構である。これら各機構は２０仕分装入用タイムスケジュール制御機構からの信号を受け、それぞれタイムスケジュールに従って所定の操作を連続して行うことにより、少量装入物の適正場所への装入が簡単容易に実施できる。
【００２１】
図４は小ボックス６の形状および排出駆動装置７の取付状況を示したもので、小ボックス６の内容積は、炉頂ホッパー１内容積の５〜１５％程度の容積があれば充分目的とする仕分け装入量を確保できる。また小ボックス６内での排出板８の設定位置は小ボックス内に貯留すべき装入物９の量でその位置を決めることが必要で、かくすることにより小ボックス６内の貯留を増減できるので好ましい。
【００２２】
さらに小ボックス６の炉頂ホッパー１側面への開口面積は、該ボックス奥面より広くとることが好ましい（図４ａ）。この場合、小ボックス６の下面はほぼ水平に、両側面はほぼ垂直とし、上面を広げた構成をとることにより、装入物のボックス内への流入を容易ならしめる効果を有する。さらにまた、小ボックス６を内部奥面に向けて下向きの傾斜を付与すると、装入物９の小ボックス６への流入が容易になることと、装入物９の安息角との関係から炉頂ホッパー１本体内の装入物を炉内へ装入した時にも、小ボックス６内に滞留する装入物量を増大することができる（図４ｂ）。
【００２３】
また、小ボックス６の内部奥面から小ボックス前面に向けて装入物パージ用のガスパージ装置１０を設けておくと、小ボックス内装入物９を排出した後、パージを行うことによって、次回に異なった装入物を受け入れた際でも、異種類の装入物同士が混合することを防ぐことができる。
なお、パージに使用するガス体は特に限定されるものではなく、価格的に安価な炉頂ガスまたは窒素ガス等を用いることができる。
【００２４】
この他、性状の異なる装入物（例えば、細粒焼結鉱、還元ペレット、スクラップ小片等）を装入する場合は、図５にその一例として小ボックスへ装入ホッパーを付設した状況を示したが、炉頂ホッパーの側壁部に設けた小ボックス６の上部に、小型の装入物貯留ホッパー１２を遮断弁１３を介して設け、当該装入物を別ルートの専用搬入装置（図示せず）にて小ボックス６内に装入する。しかる後、遮断弁１３を開き小ボックス６内に排出し、以後の高炉頂部への装入は前述した仕分け装入の場合と全く同じ操作を行えばよい。
【００２５】
本発明における少量の装入物を炉内に装入するケースとしては、▲１▼コークスの炉頂中心領域への仕分け装入、▲２▼コークスの炉周辺域への仕分け装入、▲３▼細粒の焼結鉱の炉周辺域への装入、▲４▼性状の異なるペレットやスクラップ片の炉周辺、炉中心域への装入などがある。▲１▼、▲２▼は従来の輸送、装入系統をそのまま使用して、また、▲３▼、▲４▼は小ボックスに付設した専用の装入装置を用いて行うとよい。
【００２６】
本発明によれば、少量の鉱石類もしくはコークスを正規の単位量の装入物装入時間を大きく削減することなく炉頂部内の所定位置に投入するができる。即ち、（１）  鉱石類やコークスを高炉の炉頂まで輸送する中継ホッパーや、コンベア等の輸送装置は従来のものをそのまま利用できるので、少量の装入物を別に炉頂ホッパーに装入する操作が省ける。また、性状の異なる装入物の場合には、専用の装入装置にて行うが、小ボックス内に装入された後の操作には通常の操作と差異がないので、従来の炉頂装入装置をそのまま利用できる。
【００２７】
（２）  （１）での操作が利用できることによって仕分け装入が必要の場合でも装入時間を大幅に増大することが防げる。
（３）  小ボックス内の残置量を制御することによって、容易にかつ精度よく少量の装入物を別途炉頂部の所定の位置に投入することができる。
（４）  小ボックスに別ルートの搬入装置を設けることによって、性状の異なる装入物も炉頂での装入操作を変えることなく炉内に装入できる。
【００２８】
【実施例】
本発明装入方法を用いて３２８０ｍ3 のベルレス高炉にて仕分け装入に適用した例について以下に述べる。
炉頂ホッパーは内容積６０ｍ3 でその側壁面に図２に示したような６ｍ3 の小ボックスを附設し、装入物としてコークスを選択し実施した。炉頂ホッパー本体に装入したコークスが炉頂ホッパーから炉内に装入された時、小ボックス内には４ｍ3 のコークスが滞留したので、旋回シュートが予定とする中心部の装入位置に到達したのを確認後、排出駆動装置を可動し、小ボックス内のコークスを炉頂ホッパーに排出した。この操作に要した時間は３０秒程度であった。
一方、従来の炉頂ホッパー自体を用いた仕分け装入方法では、約２．５分必要としていた。また特殊装入物の装入についても小ボックスを活用することによって装入物の装入操作時間は約６０秒程度で済み大幅な時間短縮が図られた。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、装入の時間制約が大幅に改善できるので、少量装入物の切り出しが容易となり、かつ炉頂部でのきめ細かい装入物分布制御が可能となり、ガス利用率の向上や装入物降下の安定が図られた。また、高炉で使用困難であった少量の性状の異なる装入物（篩下の細粒焼結鉱、ダストペレット、スクラップ小片、粒銑鉄、粒鋼鉄等）仕分け装入が可能となり、高炉操業上多大の貢献を果たし得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のベルレス高炉装入装置の概要を示した図
【図２】本発明による炉頂ホッパーへの小ボックス取り付け状態を示した概略図
【図３】本発明の少量装入物装入のシーケンスの概要を示した図
【図４】本発明の小ボックスの概要を示した図
【図５】本発明の小ボックスへ装入ホッパーを付設した状況を示した図
【符号の説明】
１  炉頂ホッパー
２  遮断弁
３  流量調整弁
４  旋回シュート
５  ストックライン
６  小ボックス
７  排出駆動装置
８  排出板
９  装入物
１０  パージ装置
１１  性質の異なる装入物
１２  装入物ホッパー
１３  遮断弁
１５  駆動ＯＮ−ＯＦＦ制御機構
１６  遮断弁開閉制御機構
１７  流量調整弁開度制御機構
１８  旋回シュート回転制御機構
２０  仕分装入用タイムスケジュール制御機構
【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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