(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉の炉中心部へコークス、スクラップ、粒鉄、または、還元鉄の何れかの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前記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、前記垂直装入管を囲続して固着した歯車体と、それに噛合する他の歯車体によって回転させ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。
【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６−３７６４９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、下記手段にある。
【００１１】
（１） 高炉の炉中心部へコークス、スクラップ、粒鉄、または、還元鉄の何れかの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前記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、前記垂直装入管を囲続して固着した歯車体と、それに噛合する他の歯車体によって回転させ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。
【００１２】
【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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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２０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２２ａ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１３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１６（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
【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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