JPH0533021A - ベルレス高炉での原料装入方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 上段ホッパーの原料堆積面での自然分級や原
料排出特性を利用し、装入原料を操業中に粒度別分別し
て下段ホッパーの原料排出特性を改善し、炉内半径方向
の原料粒度分布を的確に制御しうる原料装入方法，装置
の提供。 【構成】 原料ホッパーを上下２段に配置した単ポート
式センターフィード型ベルレス炉頂装入装置の下段ホッ
パー５内に、少なくとも二重の中空筒形状の仕切り壁１
３ａ，１３ｂとその上方に傾斜を変えられる飛散防止板
１３ｃを設けて、上段ホッパー２から異粒形原料を中央
部の筒形状仕切り壁１３ａ内に装入充填後、オーバーフ
ローにより飛散防止板１３ｃに当て筒形状仕切り壁１３
ａの隣接空所に順次充填していくか、飛散防止板１３ｃ
の角度を変えてオーバーフロー原料を当てないようにし
て隣接空所に同時に充填していき、低部ゲートを「開」
にして炉内へ装入する時の原料粒径経時変化を「単調増
加パターン」にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ベルレス高炉での原
料装入方法およびその装置，即ち炉頂に原料ホッパーが
上下２段に配置された単ポート式センターフィード型ベ
ルレス炉頂装入装置を有するベルレス高炉において、炉
内に装入される原料の粒径の経時変化を制御することが
できる原料装入方法およびその装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術およびこの発明が解決しようとする課題】
高炉内に原料を装入するに際して近年では、大ベルや小
ベルの開閉により装入する方法に代わり、大ベルや小ベ
ルを用いず、旋回，傾動が可能な分配シュートを介して
装入物を炉内に分配する、所謂ベルレス炉頂装入装置が
多く採用されるようになっている。そしてこのベルレス
炉頂装入装置としては、炉頂バンカーが並列に設置され
た並列ホッパー型と、原料ホッパーが上下２段に設置さ
れた、所謂センターフィード型とがあり、最近では後者
のセンターフィード型の装置が採用される傾向にある。

【０００３】図１３は単ポート式センターフィード型ベ
ルレス炉頂装入装置の一例の構成を示す図であるが、こ
の図に示すように、装入コンベヤ１により炉頂部へ搬送
された原料は上段ホッパー２に装入され、さらに、上段
ホッパー２からその底部に設けられた上部ゲート３を経
て下段ホッパー５へ装入される。次いで、原料コントロ
ールゲート６を経て下段ホッパー５から排出された原料
は、分配シュート用駆動装置８により旋回、傾動する分
配シュート９を介して炉内に装入される。

【０００４】そしてこのセンターフィード型の装置は、
並列ホッパー型の装置に比べて構造的に簡素で、設備投
資額が安く、装入物を炉内の円周方向にほぼ均一に分配
できるという機能上の利点がある。しかしながら、図１
３に示した単ポート式センターフィード型ベルレス炉頂
装入装置は、以下に述べるように、その構造に起因する
問題点を有している。

【０００５】図１４は、従来の単ポート式センターフィ
ード型ベルレス炉頂装入装置の上段および下段ホッパー
における原料の排出挙動を示す模式図である。この図に
おいて、装入コンベヤ等で上段ホッパー２へ装入される
原料１０ａはホッパー内の円錐状の原料堆積面で自然に
分級され、装入装置，即ちホッパーの中央部には粒径の
小さい原料を主体とする細粒Ａ、側壁の周辺部には粒径
の大きい原料を主体とする粗粒Ｃ、それら細粒Ａと粗粒
Ｃの間には中粒Ｂが堆積する。

【０００６】次いで、上段ホッパー２の上部ゲート３を
「開」にしてホッパー２内の原料１２を下段ホッパー５
内へ排出する際の原料１０ｂの排出挙動は、いわゆるフ
ァンネルフロー型の挙動を示し、排出初期には細粒Ａ
が、次いで中粒Ｂが、そして排出末期には粗粒Ｃが排出
される。

【０００７】図１５はこの上段ホッパー２からの原料排
出時の粒径の経時変化を模式的に示す図であるが、原料
の排出が細粒Ａ、中粒Ｂ、粗粒Ｃの順に行われるので、
粒径の経時変化は「単調増加パターン」となる。この傾
向はコークスに比べ、粒度分布の範囲が大きい焼結鉱に
おいて顕著に現れる。なお図１５の横軸は原料１２の排
出開始から終了までを１．０として表した無次元時間と
し、また縦軸は全体の平均粒径で各排出時間毎の平均粒
径を割って、即ち平均が１．０で、１．０以上は粗粒の
割合が高く、１．０以下では細粒の割合が高いことを示
す、無次元粒度としたものである。

【０００８】前記の上段ホッパー２からの原料１２の排
出は、上部ゲート３を全開にした状態で短時間（焼結鉱
で６〜７Ｔ／sec ）に行われる。そのため下段ホッパー
５内に原料１２が堆積する際には、上段ホッパー２で生
じたような原料堆積時の分級（中心部：細粒、側壁部：
粗粒）が充分になされず、図１４に示すように、排出順
に堆積し、最下層に細粒Ａ′、その上に中粒Ｂ′、最上
層に粗粒Ｃ′が上段の時に比べ緩やかな円錐状の堆積面
を形成して堆積する。

【０００９】下段ホッパー５から原料コントロールゲー
ト６を経て炉内に装入される原料１０ｃの排出挙動は、
前記の上段ホッパー２からの排出挙動と同様にファンネ
ルフロー型の挙動を示す。すなわち、排出初期には原料
コントロールゲート６の直上のホッパー中心部の原料ａ
が排出され、次いで、それに隣接する部分の原料ｂが、
最後に側壁部周辺の原料ｃが排出される。

【００１０】図１６はこの原料排出時の経時変化を模式
的に示す図で、排出初期に粗粒ピークが現れ、排出中期
以降、漸次粗粒から細粒となり、排出末期にはホッパー
５の周辺側壁部に残っている粗粒が排出されるのでやや
粒径が大きくなる。この傾向は、前記と同様に焼結鉱に
おいて強く現れる。コークスについては、粒径の経時変
化が少なく、やや平坦な「フラットパターン」となる。
なお、図１６において、横軸と縦軸は図１５の場合と同
様に定めたものである。

【００１１】このように、下段ホッパー５から分配シュ
ート９を介して炉内へ装入される原料は、排出初期には
粗粒が多く、漸次粗粒から細粒に変わるので、分配シュ
ート９を炉内壁側から炉芯側に向かって旋回，傾動させ
て装入物の分布制御を行う内振り分配方式では図１８に
示すように、炉内壁側に粗粒１１ｂ、炉芯側に細粒１１
ａが装入され、半径方向に粒度偏析が生ずる。

【００１２】また炉内装入物１１の通気性は主としてそ
の平均粒度ならびに粒度分布により決まり、ガス流分布
は炉内装入物１１の層厚分布ならびに半径方向の粒度偏
析によって影響を受ける。そのため、炉芯流の確保が大
前提となる高炉操業においては、図１７に示したよう
に、炉内壁側に細粒１１ａが、また炉芯側に粗粒１１ｂ
が装入されるような粒度分布になるのが望ましい。しか
し図１８の場合、炉内壁側のガスの流れが強くなり、炉
芯部におけるガスの流れ（炉芯流）が不安定化し、吹抜
け，スリップ等を誘発しやすい不安定な炉況となって、
高炉の安定操業を行う上で大きな制約となっている。

【００１３】以上より、下段ホッパー５からの原料の粒
径の経時パターンは、徐々に粒径が大きくなる「単調増
加パターン」が望ましいものとなる。

【００１４】そして前記の原料の排出初期に粗粒が排出
されるという問題点を解決するために、粒度の異なる原
料をあらかじめ分別して炉内に装入し（粒度別装入）、
半径方向における粒度分布の調整を行うという方法（特
公昭５５−１６２０３公報参照）が従来から提案されて
いる。しかしこの方法においては、次のような問題点が
ある。

【００１５】即ち(1) 原料を粒度別に分別して装入する
ため１チャージ当たりの装入時間が長くなり、高炉の生
産性を向上させようとしても、それに追随できない場合
が生ずる。また、ホッパーの均圧、排圧回数が多くなる
ので、それに要するガス（Ｎ₂ ガス）の使用量が増加す
る。(2) 粒径の異なる原料を予め確保するためには、篩
分け設備や、これらの装入物を個別に貯蔵するための設
備も必要であり、設備費がかさむ。

【００１６】また前記の下段ホッパー５からの原料排出
初期における粗粒の排出を抑制する方法として、上段ホ
ッパー２から下段ホッパー５への原料排出速度を小さく
し、下段ホッパー５内で堆積原料の自然分級（中心部：
細粒、側壁部：粗粒）を行わせ、下段ホッパー５から排
出される原料の粒径の経時パターンを上段ホッパー２か
ら排出される原料の粒径の経時パターンと同様に「単調
増加パターン」とする方法もある。しかしこの方法で
は、原料の排出時間が長くなるので、炉頂タイムスケジ
ュールの延長につながることとなり、高炉の生産性の増
大に対応できない場合がある。

【００１７】この他に、下段ホッパー内に中空円筒を設
置し、その中に初期に上段ホッパーから排出される細粒
を装入し、炉内に排出する際にその中空円筒を円筒外の
原料をマスフローさせるために上方向に移動させるもの
（特開昭６１−１５７６０４公報参照）がある。しかし
下段ホッパー内は、高温，高圧であり、ダストも多いこ
とから、内筒を移動させる装置を設置することは難し
く、また仮に設置したとしてもメンテナンスが大変であ
り、実用的ではない。

【００１８】それから、下段ホッパー内に円筒（特開昭
６０−４３４１４公報参照）を設置し、特開昭６１−１
５７６０４と同様の効果を狙ったものがある。しかし、
円筒に入らなかった細粒が円筒上に堆積した原料に反発
して壁側に堆積し、円筒と細粒の間に中粒，粗粒が堆積
するために、下段ホッパー５から排出される原料の粒径
の経時パターンを「単調増加パターン」にすることはで
きない。

【００１９】さらに、小ベル上に２重円筒を設置し、内
筒内に細粒、内筒〜外筒間に中粒、外筒の外に粗粒を強
制的に装入し、炉内円周方向に均一に原料を分布させよ
うとしたもの（特公昭６１−１０５２６公報参照）があ
る。

【００２０】この特公昭６１−１０５２６公報の場合
は、対象がベル高炉であり、仮にセンターフィード型ベ
ルレス高炉の下段ホッパー５に設置しても、内筒内には
上段ホッパー２から真っ直ぐに細粒が落ちてくるため
に、細粒が装入される。しかし特開昭６０−４３４１４
と同様に、内筒上面の堆積原料と後から上段ホッパー２
から装入されてくる細，中，粗粒との反発が大きく、と
くに粗粒に比べて細，中粒は大きく反発するために、粗
粒が内筒〜外筒間、外筒の外に細、中粒が装入され、原
料の粒径の経時パターンは「単調増加パターン」にはな
らない。

【００２１】また下段ホッパー５内に整流板を設置し、
整流板とホッパー壁との間を原料がマスフローするよう
に位置を調整するというものがある。しかし、原料が整
流板の上に一部残るために、２回目以降に装入される原
料の堆積状況は変わってくるし、整流板の下に上段ホッ
パーから最初に装入されてくる細粒が整流板の上に歩留
まり、下段ホッパー５から炉内へ装入する際、細粒が初
期に排出されず、「単調増加パターン」にはならない。

【００２２】この発明は前述したような問題点を解決す
るために創案されたもので、その目的は上段ホッパー内
の原料堆積面で自然に行われる分級および上段ホッパー
からの原料の排出特性を利用して下段ホッパーに装入さ
れる原料を操業中に粒度別に分別し、下段ホッパーから
の原料の排出特性を改善して、炉内の半径方向における
原料の粒度分布を的確に制御しうる原料装入方法および
そのための装置の提供をすることにある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】この発明の要旨は、次に
述べる(1) のベルレス高炉における原料装入方法および
(2) の原料装入装置にある。

【００２４】(1) 原料ホッパーが上下２段に配置された
単ポート式センターフィード型ベルレス炉頂装入装置に
より原料を炉内に装入するに際し、まず下段ホッパー内
に設けられたこのホッパーの軸芯と同軸の多重の円筒形
状または多角面筒形状の仕切り壁で仕切られた中央部の
空所に上段ホッパーから原料を装入する。

【００２５】次いで中央部空所から原料を溢流させて、
下段ホッパー内仕切り壁上方に設けられており、ホッパ
ー軸芯と同軸で下方が絞られ傾斜角を自由に変更できる
多角面筒形状の飛散防止板に当接させると共に、この操
業中に飛散防止板の角度を変更する。そしてこのことに
より、溢流した原料を壁まで飛ばして中央部空所に隣接
するリング状の空所に同時に装入充填したり、飛ぶこと
なく強制的に中央部空所に隣接するリング状の空所に原
料を装入充填し、さらに溢れた原料は飛散防止板と仕切
り壁との間のすき間を通り、同様に順次隣接する外側の
リング状空所に原料を装入充填したりして、下段ホッパ
ー内の原料の堆積状況を制御する。

【００２６】そしてこのように下段ホッパー内に装入充
填した後の原料を、下段ホッパー底部のゲートを「開」
にして中央部空所の原料から排出し、次いで中央部空所
に隣接するリング状空所の原料を下段ホッパーの下方部
の斜面と前記の仕切り壁の下端との間の環状の間隙部を
通過させて排出し、同様に順次外側のリング状空所の原
料を排出して炉内に装入するベルレス高炉での原料装入
方法。

【００２７】(2) 原料ホッパーが上下２段に配置された
単ポート式センターフィード型ベルレス炉頂装入装置の
下段ホッパー内に、このホッパーの軸芯と同軸の多重の
円筒形状または多角面筒形状の仕切り壁が、その上端
と、原料装入時に下段ホッパー内仕切り壁上方に設けら
れたホッパーの軸芯と同軸で下方が絞られ傾斜角を自由
に変更できる多角面筒形状の飛散防止板の下端との間
を、中央部空所から溢れた原料が通過できる間隙を有す
ると共に、その下端と、下段ホッパーの下方部の斜面と
の間に原料排出時に原料が通過できる間隙を有するよう
に設けられている。

【００２８】また中央部空所の仕切り壁の径よりも、飛
散防止板の角度が水平面に対して最も小さいときの飛散
防止板下端の径は大きく、多重における外筒状仕切り壁
の径よりも小さく、かつ原料が通過できるだけの間隙が
あり、飛散防止板上に原料が留まらないよう傾斜角がつ
けられているベルレス高炉での原料装入装置。

【００２９】なお(2) の発明において、多重の円筒形状
または多角面体形状の仕切り壁で仕切られた中央部の空
所の中心部に、大きさおよび高さを独立して調整するこ
との可能な原料反発板（ストーンボックス）を設ける
と、原料の排出特性の改善をさらに容易に行うことがで
きる。

【００３０】

【実施例】以下、この発明の原料装入装置の具体例とそ
の作用効果、ならびにこの装置を用いて行う本発明方法
について説明する。

【００３１】図１は本発明の原料装入装置の構成の一例
を示す縦断面概略図である。この図において、下段ホッ
パー５の上部にはこのホッパー５を均，排圧して炉内に
原料を装入できるようにするための上部シール弁４が、
また下部には炉内へ装入する原料の流量を調整する原料
コントロールゲート６および下部シール弁７が設置され
ている。ここでの下段ホッパー５内には円筒支持ビーム
１４ａおよび支持ビーム用ブランケット１５ａが取付け
られ、この円筒支持ビーム１４ａにホッパー５の軸芯と
同軸の二重の円筒形状仕切り壁である内筒状仕切り壁１
３ａおよび外筒状仕切り壁１３ｂが設置されている。こ
れらの仕切り壁１３ａ，１３ｂの下端と、ホッパー５の
下方部の斜面との間には、原料が通過できる程度の環状
の間隙部が確保されている。

【００３２】また、ホッパー５と軸芯が同軸の下方が絞
られていて、傾斜角を自由に変更できる多角面筒形状の
飛散防止板１３ｃと、その角度を変更するためのアーム
１４ｂが仕切り壁の上方に設置されていて、このアーム
１４ｂを駆動させるためのシリンダー１４ｃがホッパー
５の外へついており、ガスシールとしてホッパー壁には
パッキンが施されてある。なおアーム１４ｂの動きに対
して防止板が追従できるように、裏面が図３の(B) に示
すような構造となっている。この飛散防止板１３ｃの形
状は、図３の(B) に示したようなテーパー形状になって
いる。

【００３３】この飛散防止板１３ｃの下端と、中央部か
ら２番目の仕切り壁１３ｂの上端との間には、中央部の
仕切り壁１３ａから溢れた原料が通過できるように間隙
が確保されている。また飛散防止板１３ｃの傾斜角が水
平面に対して最も小さい時の飛散防止板１３ｃ下端の径
は、中央部空所の仕切り壁１３ａの径よりも大きく、２
番目の仕切り壁１３ｂの径よりも小さく、かつ原料が通
過出来るだけの間隙が確保されている。

【００３４】なお飛散防止板１３ｃの傾斜は、原料が絶
対に堆積することのない角度と言うことで、水平面に対
して５５°以上の角度を付けていれば大丈夫である。ま
た飛散防止板１３ｃは、上端を起点に傾斜角を変えるこ
とができ、図１に示したように下端が最も絞られた位置
から、図３の(A) に示すようにホッパー内壁につくまで
に、角度を変えることができるようになっている。

【００３５】またこの例では、仕切り壁１３ａで区切ら
れた中央部空所の中心部に、原料反発板１６が設けられ
ている。

【００３６】図２は図１に示した原料装入装置の下段ホ
ッパー５の拡大縦断面図、図４は仕切り壁１３ａ，１３
ｂと飛散防止板１３ｃとを示す概略斜視図である。これ
らの図において、二重の円筒形状仕切り壁１３ａ，１３
ｂおよび飛散防止板１３ｃがホッパー５内に取付けられ
ており、これらの仕切り壁１３ａおよび１３ｂにより円
筒状もしくはリング状の空所イ，ロおよびハが形成され
ている。

【００３７】またこれらの仕切り壁１３ａおよび１３ｂ
の下端と、ホッパー５の下方部の斜面（ホッパー５の円
錐面５ａ）との間には、それぞれ空所ロおよびハに装入
される原料が通過できるような間隙Ｓ１およびＳ２が設
けられている。また飛散防止板１３ｃについては下端が
最も絞られた状態で、仕切り壁１３ａとの間には原料が
確実に空所ロに装入され、かつ棚吊りすることのないよ
うな間隙Ｌ１が設けられており、同じく仕切り壁１３ｂ
の上端と飛散防止板１３ｃの下端との間には空所ロを溢
れた原料が通過できるような間隙Ｌ２が設けられてい
る。ここで飛散防止板の上端は、原料が溢れないよう
に、ホッパー５の壁につけてある。そして飛散防止板１
３ｃの傾斜角は、原料が堆積しないように５５°以上の
角度をつけてある。

【００３８】原料反発板１６は、仕切り壁１３ａの任意
の位置に固定することが可能な原料反発板取付け座１７
に取付けられるが、図２では１６ａ、１６ｂが仕切り壁
１３ａの最上部および最下部に取り付けられた場合を想
定して破線で示している。

【００３９】なおこの実施例では、二重式の円筒形状仕
切り壁１３ａ，１３ｂと多角面形状の飛散防止板１３ｃ
を設置した原料装入装置を示したが、仕切り壁は、例え
ば８〜３２の多角面形状にしてもよく、実用上は多角面
体形状の方が好適である。これは、仕切り壁が上段ホッ
パーからの装入原料により衝撃を受け、原料流下時に摩
耗するので、耐摩耗性ライナーを取り付ける必要がある
が、通常平板上のライナーを使用するので、多角面形状
の仕切り壁，飛散防止板の方が取り付けが容易なためで
ある。

【００４０】また前記間隙Ｓ１およびＳ２は、装入原料
の粒径に見合った大きさにすることが必要で、それぞれ
空所ロおよびハに充填される原料の最大粒径（通常、コ
ークスが最大粒径を有する）の約６倍以上の寸法を確保
すれば、原料の安定した排出が可能である。この間隙
は、大きすぎると原料排出時に後述するような順序の良
い排出が行なわれず、また小さすぎると棚吊りが生じ、
閉塞の恐れが生じる。

【００４１】さらに筒形状仕切り壁１３ａ，１３ｂの大
きさは、それぞれの仕切り壁で仕切られて形成される空
所イ，ロおよびハに、上段ホッパー２から装入される細
粒Ａ，中粒Ｂおよび粗粒Ｃ（それぞれおよそ１／３づつ
の容量を占める）がそれぞれ対応して収納できるように
定めればよい。

【００４２】なお仕切り壁１３ａ，１３ｂの上端につい
ては、上部に堆積する原料の堆積稜線の中央部が、図２
に示した上部シール弁４の開軌跡と飛散防止板１３ｃの
開軌跡との範囲中に入らないようにすれば良い。

【００４３】この発明の目的、即ち下段ホッパー５から
の原料の排出特性を改善して炉内の半径方向における粒
度分布を制御するためには、少なくとも二重の円筒形状
または多角面筒形状の仕切り壁を設けることが必要であ
る。そうでないと、細粒，中粒，粗粒の３種類に分ける
ことができない。またメンテナンスおよび棚吊りの危険
性を考えると二重の仕切り壁が最適となる。

【００４４】そして飛散防止板１３ｃの下端と仕切り壁
１３ａ，１３ｂとの間の距離Ｌ１、Ｌ２についても、前
記仕切り壁１３ａ，１３ｂの時と同じで、少なくとも装
入される原料の最大粒径の約６倍の寸法を確保ししてお
けば、後は飛散防止板１３ｃの下端の径が中心部の仕切
り壁１３ａの径よりも大きく、２番目の仕切り壁１３ｂ
の径よりも小さければ良い。

【００４５】次に前記原料装入装置を用いて本発明方法
を実施する際の手順、ならびにその時の下段ホッパー内
原料の挙動について、図５に基づき説明する。

【００４６】まず下段ホッパー５への原料装入時におい
ては、ホッパー５の底部の原料コントロールゲート６を
「閉」とし、上部シール弁４を「開」にしてから上部ゲ
ート３を全開にする。そして上段ホッパー２の原料は、
前記の図１４で述べたように、初期には細粒Ａ、次いで
中粒Ｂ、末期には粗粒Ｃの順で排出されるので、最初は
細粒Ａが下段ホッパー５内の円筒形状仕切り壁１３ａで
囲まれた空所イに装入される（図５の(a) 参照）。

【００４７】次いで中粒Ｂが上段ホッパー２から排出さ
れ、下段ホッパー５の空所イを溢れ（オーバーフロー）
して飛散防止板に当たり、空所イに隣接するリング状の
空所ロに徐々に堆積し（図５(b) 参照）、そして装入末
期においては、上段ホッパー２から排出される粗粒Ｃが
下段ホッパー５の空所イをオーバーフローして、飛散防
止板に当たり空所ロに入ろうとするが、すでに中粒で一
杯となっているために、再びオーバーフローして最外周
の空所ハに堆積する（図５の(c) 参照）。

【００４８】次ぎに、下段ホッパー５からの原料排出時
には、下段ホッパー５の原料コントロールゲート６を
「開」にすると、その開孔直上部にある空所イ内の細粒
「ア」が優先的に排出される（図５の(d) 参照）。細粒
「ア」の排出が完了し、排出の中期においては、内筒状
仕切り壁１３ａと外筒状仕切り壁１３ｂとの間のリング
状空所ロに堆積している中粒「イ」を主体とする原料が
ファンネルフローとなって、間隙Ｓ１（図２参照）を通
過して排出される（図５の(e) 参照）。排出の末期に
は、ホッパー５の側壁周辺の空所ハに堆積している粗粒
「ウ」を主体とする原料が、ホッパー面５ａに沿ってＳ
１，Ｓ２を通過して排出される（図５の(f)参照）。

【００４９】図６は前記の下段ホッパー５からの原料排
出時の粒径の経時変化を模式的に示す図であるが、排出
の初期には細粒、次いで中粒、最後に粗粒が排出される
ので、前記の図１５に示した場合と同様の「単調増加パ
ターン」となる。なお、図６における横軸と縦軸は図１
５の場合と同様に定めたものである。

【００５０】原料の装入量が少なくて図２の空所ハに原
料が装入されない場合にはその堆積状況は図７のように
なる。量が少ない場合でも、多い場合でも、上段ホッパ
ー２内の原料の堆積状況は図１４の通りで変わりなく、
上段ホッパー２からは細粒，中粒，粗粒の順に下段ホッ
パー５に装入されるので、図７のようになるわけであ
る。炉内へ排出する際は、空所イの下部の原料から排出
され、イの部分の原料の排出完了後に空所ロの原料が排
出されるために、原料の炉内排出時の経時変化は図６の
ような「単調増加パターン」となる。

【００５１】原料の装入量が多い場合の堆積状況は図８
のようになる。上段ホッパー２から最後に下段ホッパー
５に装入される粗粒が飛散防止板１３ｃ上に一部歩留ま
るからである。この場合、炉内へ排出される順序は図９
に示す通り、まず細粒，中粒の順に排出され、次ぎに飛
散防止板１３ｃ上の粗粒が排出され、最後に側壁周辺部
の粗粒が排出され、結局、原料の炉内排出時の経時変化
は図６のような「単調増加パターン」となる。

【００５２】次ぎに、飛散防止板１３ｃを図１０のよう
な壁側まで移動させたときの下段ホッパー内の原料の挙
動について説明する。

【００５３】まず下段ホッパー５への原料装入時におい
ては、ホッパー５の底部の原料コントロールゲート６を
「閉」とし、上部シール弁４を「開」にしてから上部ゲ
ート３を全開にする。上段ホッパー２の原料は、前記の
図１４で述べたように、初期には細粒Ａ、次いで中粒
Ｂ、末期には粗粒Ｃの順で排出されるので、最初は細粒
Ａが下段ホッパー５内の円筒形状仕切り壁１３ａで囲ま
れた空所イに装入される（図１１の(a) 参照）。次いで
中粒Ｂが上段ホッパー２から排出され、下段ホッパー５
の空所イを溢れるが（オーバーフロー）、飛散防止板１
３ｃに当たらないために、空所イに隣接するリング状の
空所ロとハとに同時に堆積していき（図１１の(b) 参
照）、そして装入末期においては、上段ホッパー２から
排出される粗粒Ｃが下段ホッパー５の空所イをオーバー
フローして、同じく隣接するリング状の空所ロとハとに
同時に堆積する（図１１の(c) 参照）。

【００５４】次ぎに、下段ホッパー５からの原料排出時
には、下段ホッパー５の原料コントロールゲート６を
「開」にすると、その開孔直上部にある空所イ内の細粒
「ア」が優先的に排出される（図１１の(d) 参照）。細
粒「ア」の排出が完了し、排出の中期においては、筒形
状仕切り壁１３ａと１３ｂとの間のリング状空所ロに堆
積している中、粗粒「イ」を主体とする原料がファンネ
ルフローとなって間隙Ｓ１（図１０参照）を通過して排
出される（図１１の(e)参照）。排出の末期には、ホッ
パー５の側壁周辺の空所ハに堆積している中、粗粒
「ウ」を主体とする原料がホッパー面５ａに沿ってＳ
１，Ｓ２を通過して排出される（図１１の(f) 参照）。

【００５５】図１２は前記の下段ホッパー５からの原料
排出時の粒径の経時変化を模式的に示す図であるが、排
出の初期には細粒、次いで中，粗粒、最後にも中，粗粒
が排出されるので、前記の図１５に示した場合と同様の
「単調増加パターン」とならず、図１２のような途中で
ゆるやかになるパターンが得られる。なお図１２におけ
る横軸と縦軸は図３の場合と同様に定めたものである。

【００５６】このように、多重の仕切壁１３ａ，１３ｂ
と飛散防止板１３ｃとの角度を変えるだけで、下段ホッ
パー５内の原料の堆積状況、最終的には下段ホッパーか
らの排出粒径経過時変化を、「単調増加パターン」か、
途中でゆるやかになるパターンかのいずれかを選択でき
ることになる。

【００５７】このことは、さらに操業の幅を広げること
を可能とし、例えば「単調増加パターン」で装入してい
て中心流が強くなりすぎたときなど、飛散防止板の角度
を変えて、途中でゆるやかになるパターンにすることに
より中心流を若干おさえるときなどに有効である。

【００５８】なお前記筒形状仕切り壁１３ａにより形成
される空所イの中央部に、原料反発板１６を設置するの
が望ましいのは、次に述べるような効果が認められてい
るからである。

【００５９】原料反発板１６を設置する本来の目的は、
上段ホッパー２からの装入原料が下段ホッパー５内に落
下する際、下段ホッパー５の底部に設けられている下部
排出孔５ｂおよび原料コントロールゲート６の内側面を
直撃して、その部位を損耗するのを防止することにあ
る。

【００６０】しかし本発明の原料装入装置では、原料反
発板１６がその大きさおよび取り付け高さをそれぞれ独
立して調整できるように構成されているので、そのよう
な装入原料の落下に伴う損傷の防止に加えて、装入原料
が反発板１６と仕切り壁１３ａとの間隙を流下する際の
流量を調整し、各空所イ，ロおよびハに堆積する原料の
粒径配分を調整することも可能になる。

【００６１】例えばこの原料反発板１６を大きくして、
反発板１６と仕切り壁１３ａとの間隙を狭くし、原料の
流下量を抑制することにより、原料のオーバーフローを
早めて、隣接するリング状空所ロへの原料配分を多くす
ることが可能である。

【００６２】また上段ホッパー２から下段ホッパー５へ
の原料の装入が完了した時、ホッパー内原料の堆積稜線
の中央頂部には排出末期の粗粒が堆積し、この粗粒原料
が下段ホッパー５からの原料排出の際、比較的初期に排
出されることになるが、原料反発板１６を仕切り壁１３
ａの最上部、即ち図２の破線で示した１６ａの位置に取
り付けて使用すれば、ホッパー内原料１２の堆積稜線の
中央頂部に堆積する粗粒を少なくすることができる。

【００６３】以上述べたように、本発明の原料装入方法
を適用すれば、下段ホッパーから炉内へ装入される原料
の排出パターンを操業中に制御することができ、高炉の
操業の安定と操業幅を広げることができる。

【００６４】

【発明の効果】炉頂に原料ホッパーが上下２段に配置さ
れた単ポート式センターフィード型ベルレス炉頂装入装
置を有するベルレス高炉において、本発明方法を適用し
て炉内に原料を装入することにより、炉内の半径方向に
おける粒度分布を的確に制御することができる。即ち下
段ホッパーから排出される原料の粒径は「単調増加パタ
ーン」もしくは「途中でゆるやかになるパターン」とな
るので、内振り方式で原料を炉内に装入すると、炉内壁
側に細粒、炉芯側に粗粒または中、粗粒の原料を堆積さ
せることができる。その結果、高炉内のガス流分布を適
正に制御することが可能となり、高炉の安定操業および
燃料費の低減という効果が得られる。このような粒度分
布の制御は、本発明の装置を用いれば、容易かつ確実に
に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原料装入装置の一例を示す概略縦断面
図である。

【図２】図１における下段ホッパー部を示す拡大断面図
である。

【図３】(A) は図２のＡ部拡大断面図で、(B) は(A) の
Ｂ−Ｂ線矢視図である。

【図４】本発明の原料装入装置における仕切り壁と飛散
防止板とを示す概略斜視図である。

【図５】本発明の原料装入装置での飛散防止板をホッパ
ー内へ突出させた状態における原料の堆積および排出挙
動を示す模式図である。

【図６】飛散防止板をホッパー内へ突出させた状態にお
ける、下段ホッパーから排出される原料の粒径の経時変
化パターンを示すグラフである。

【図７】図２における空所ハに原料が装入されない場合
の堆積状況を示す概略断面図である。

【図８】原料の装入量が多い場合の堆積状況を示す概略
断面図である。

【図９】原料の装入量が多い場合の炉内への排出順序を
示す概略断面図である。

【図１０】本発明の原料装入装置での飛散防止板をホッ
パー内壁へ沿わせた状態を示す下段ホッパーの拡大断面
である。

【図１１】本発明の原料装入装置での飛散防止板をホッ
パー内壁へ沿わせた状態における原料の堆積および排出
挙動を示す模式図である。

【図１２】飛散防止板をホッパー内壁へ沿わせた状態に
おける、下段ホッパーから排出される原料の粒径の経時
変化パターンを示すグラフである。

【図１３】単ポート式センターフィード型ベルレス炉頂
装入装置の一例の構成を示す概念図である。

【図１４】単ポート式センターフィード型ベルレス炉頂
装入装置の上段および下段ホッパーにおける原料排出挙
動を示す模式図である。

【図１５】上段ホッパーから排出される原料の粒径の経
時変化パターンを示すグラフである。

【図１６】下段ホッパーから排出される原料の粒径の経
時変化パターンを示すグラフである。

【図１７】本発明方法を実施した時の炉内半径方向にお
ける原料の粒度分布を示す模式図である。

【図１８】従来の方法による場合の炉内半径方向におけ
る原料の粒度分布を示す模式図である。

【符号の説明】

２…上段ホッパー、４…上部シール弁、５…下段ホッパ
ー、５ａ…円錐面、６…原料コントロールゲート、７…
下部シール弁、９…分配シュート、１１…炉内原料、１
２…ホッパー内原料、１３ａ…内筒形状仕切り壁、１３
ｂ…外筒形状仕切り壁、１３ｃ…飛散防止板、１４ａ…
円筒支持ビーム、１４ｂ…飛散防止板用アーム、１４ｃ
…アーム駆動シリンダー、１５…支持ビーム用ブラケッ
ト、１６…原料反発板。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原料ホッパーが上下２段に設置された単
   ポート式センターフィード型ベルレス炉頂装入装置によ
   り原料を炉内に装入するに際して行う原料装入方法であ
   り、 まず下段ホッパー内に、ホッパー軸芯と同軸で多重の円
   筒形状または多角面筒形状に形成された仕切り壁を設
   け、この筒形状仕切り壁で仕切られた中央部の空所に、
   上段ホッパーから原料を装入し、 次いで、前記中央部空所から原料を溢れさせて、中央部
   空所に隣接した前記多重の筒形状仕切り壁におけるリン
   グ状空所へ装入すると共に、この時のリング状空所への
   原料の装入充填方法の変更を、筒形状仕切り壁の上方に
   設置されているホッパー軸芯と同軸で下端が絞られ、傾
   斜角を自由に変更できる多角面筒形状の飛散防止板に、
   前記溢れた原料を当てて、その飛散防止板の傾斜角を操
   業中に変更することにより行い、 次いで前記リング状空所に原料を装入充填した下段ホッ
   パー内に原料を装入した後、下段ホッパー底部のゲート
   を「開」にして、まず前記中央部空所の原料を排出し、
   次にリング状空所の原料を、下段ホッパーの下方部の斜
   面と前記筒形状仕切り壁との間の環状の間隙部を通過さ
   せて排出し、同様に順次外側のリング状空所の原料を排
   出して炉内に装入することを特徴とするベルレス高炉で
   の原料装入方法。
2. 【請求項２】 原料ホッパーが上下２段に配置された単
   ポート式のセンターフィード型ベルレス炉頂装入装置の
   下段ホッパー内に、 ホッパー軸芯と同軸で多重の円筒形状または多角面筒形
   状の仕切り壁が、その下端と下段ホッパーの下方部の斜
   面との間に原料排出時に原料が通過できる間隙を有する
   ように設けられていると共に、 ホッパー軸芯と同軸で下方が絞られ、傾斜角を自由に変
   更できる多角面筒形状の飛散防止板が、その下端と前記
   筒形状仕切り壁との間に上段ホッパーからの原料装入時
   に原料が通過できるだけの間隙を有するように設けられ
   ていることを特徴とするベルレス高炉での原料装入装
   置。
3. 【請求項３】 多重の円筒形状または多角面筒形状の仕
   切り壁で仕切られた中央部の空所の中心部に、大きさお
   よび高さを独立して調整することの可能な原料反発板が
   設けられていることを特徴とする請求項２記載のベルレ
   ス高炉での原料装入装置。