JPS5818591B2 - 竪型炉内装入物の表層位置測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は竪型炉内に装入された装入物原料の表層位置を
測定する装置に関するものである。

竪型炉、例えば高炉には、鉱石類とコークスが交互に装
入され、下方より上昇する高温還元ガスによって鉄酸化
物の還元が行なわれる。

生成した鉄及びスラグは夫々溶融して炉底部に滴下し、
断絶的又は連続的に炉外へ取り出される。

従って装入された鉱石類等（以下単に装入物と言うこと
がある）は徐々に降下し、その降下に応じて新しい装入
物が装入される。

その為装入物の表層部が現在どの様な位置にあるかを知
ることは、装入物の追加タイミングを知る上で極めて重
要なことであるが、それにもまして重要なことは、炉内
における表層部の形状を承知することである。

即ち最近の高炉解体調査によると、上記鉱石やコークス
の層厚或は層の形状と操炉状況との間には顕著な相関が
認められており、ガス流の状況や軟化融着帯の形状等に
も大きな影響を与えることが判っている。

他方高炉の上部にはアーマ−プレートと称される可動衝
突板が配置され、下ベルから落下する装入物の積層状況
をコントロールする技術が広く実権されている。

しかしアーマ−プレートの操作と装入物積層状況との関
係はモデル実験的に知られているのみで、実炉操業下に
おける相関々係については未知のことが多い。

この様なところから、炉内における装入物の積層状況や
分布状況を具体的に且つ正しく承知する必要が生じ、第
１，２図に示す様な方法が提案されている。

これらは高炉々頂部の構造を概念的に示す断面図で、鉄
皮１の内面には耐火材２が内張りされると共に、下ベル
３から落下する装入物は４で示す原料層を形成する。

尚装入物の落下位置を調整するアーマ−プレート８は図
面の左右方向に移動し、炉心に近づけると原料層４の表
面は中央で高い積層状態となり、炉心から遠ざけると、
中央部の低い積層状態が得られる。

まず第１図では炉頂部垂直方向にワイヤ案内筒５が固定
され、筒内に昇降自在に挿通されたワイヤ６の先端には
、重錘７が取り付けられている。

そしてワイヤ６の上端は適当なドラムに巻き付けられ、
且つワイヤ６単独の重量よりや＼強いが、ワイヤ６と重
錘７を合わせた総電力よりも弱いバックテンションが与
えられているので、重錘７が原料層４の上に着床すると
ワイヤ６の繰り出しが停止され、ワイヤ６にたるみを生
じることはない。

そして上記還元反応の進行によって原料層４が徐々に降
下しはじめると、重錘７は自重によってそれに追従し、
ワイヤ６にたるみを生じない状況を維持しつつ降下して
いく。

従ってこの追従速さ或は追従降下量を、上記ドラムの回
転周速度や回転角等によって検知すれば、原料層４の降
下状況が把握され操炉コントロールに資することができ
る。

ところがこの方法では原料層４の表面１点を測定するだ
けで全体の降下プロフィルを憶測しなければならないと
いう欠点がある。

即ちこの方法は、原料層４の積層状態を固定的に把握し
、荷崩れや棚吊り等のアクシデントによる積層状態の変
動を全く無視している方法であるから、測定結果をその
まま信することは極めて危険である。

又１点測定方式であるから、当概測定に係る誤差が全体
のプロフィルを誤認させる基にもなり、推奨し難い。

第２図は改良法を示すもので、ワイヤ案内筒５の垂直固
設に代ってランス９を矢印方向へ進退自在に貫通させた
ものであり、ワイヤ６をランス９内に挿通させる構造、
及び炉内外のシール部構造は第３図に示す通りである。

即ち鉄皮１には連結筒１１，１２が取り付けられ、連結
筒１２にはシールボックス２０，２１，２２が溶接され
ると共に、シールボックス２２内にはランス９の外周面
に密接するパツキン１７が配設される。

又中間筒１３の一方端には、旋回アーム１５に取り付け
たシール蓋１４が当接されて炉の内外を遮断しているが
、ランス９を進入させるときは、枢支部１６を中心とし
てアーム１５を旋回させ、点線位置まで退避させる。

１８，１９はランス９内に取り付けたターンロールで、
ワイヤ６の先端に取り付けた重錘７は退避窓２３内に収
納されているが、ランス９が高炉内に挿入されるとワイ
ヤ６がゆるめられ、重錘７が第２図の如く原料層４上に
着床する。

尚ワイヤ６がドラムに巻回されていること、及びバック
テンションが与えられていることは、第１図の場合と全
く同じである。

ところで第２図の装置は第１図を改良したものであって
、多点での測定を行なうことを目的に設計されている。

従って第１図の場合の要領に順しである一点の測定が完
了すると、ワイヤ６をいったん巻き上げ、ランス９を矢
印方向に進退させた後、他の地点でワイヤ６を再び繰り
出して重錘７を降下させ、同様の測定を繰り返す。

そしてこれらを総合的に判断して原料層４のプロフィル
を推定する。

ところがこの装置では、ランス９とパツキン１７が密着
している為ランス９の摺動抵抗が極めて太きい。

従ってランス９を摺動させているうちにパツキン１７の
シール機能が低下するという問題があり、又ランス９の
断面形状や大きさを変更する場合にはその都度パツキン
１７を交換しなければならない。

又摺動抵抗がこれらの要因によって変動すると、ランス
９の停止位置を変更して多点を経時点に測定する場合に
おけるランス９の各停止位置の精度が悪くなるという問
題もある。

そこでランス９内に多数のワイヤ６を挿通し、ランス９
の側壁に沿って幾つかの穴を設け、夫々の穴からワイヤ
を降下させるという同時多点測定方式にすることも考え
られるが、図の様なシール機構では、当該穴（図では２
３）がパツキン１７の位置を通過するたびにガス漏れを
起こし、しかも挿入退避の作業がやりづらくなるという
欠点が生じる。

又上記の各測定は、当然ながら次チャージの装入迄に完
了しなければならないが、この様な時間的制約が強い場
合は、多点測定とは称してもほんの数点しか測定できな
いことが多く、時には唯１回しか測定できないことすら
ある。

従って第２図の方法も実質的に第１図のものと変らず、
ランス９を出入りさせる為のロスタイムを考えると、却
って不利であることもある。

しかし第１図の場合は原理的に１点測定しかできず、第
２図の方式では改良の余地もあると考え、殊に多点の同
時測定を可能ならしめる様な測定装置を検討し、本発明
の完成に到達した。

即ち本発明の測定装置とは、竪型炉の外側に横長のシー
ルボックスを接続し、シールボックスに収納されるラン
スを炉内に向って半径方向に出入りできる様に構成する
さ共に該ランスの駆動モータをシールボックス外に備え
、上記ランスに沿って張設され且つ先端側に重錘の取り
付けられた複数本のワイヤの後端を繰り出し及び巻込み
自在に巻回したドラムを、シールボックスの後端に内蔵
し、ドラム回転用油圧モータ及びドラム回転角度発信機
を夫々シールボックスの外部に備え付けてなるものであ
る。

即ちランスはシールボックス内に組み込まれており、パ
ツキンとの摺接を考慮する必要がないから、ランスの出
入り作業上の不便はない。

従ってワイヤ取出し部を一つ（ワイヤを１本）として１
点毎の多点経時測定を行なう様な場合にもランスの出入
りを早く且つ正確に行なうことができ、又ワイヤを多数
本用い、数カ所からワイヤを降下させることも可能であ
るが、１点毎の多点経時測定では、最初の測定時点と２
回目以後の測定時点が夫々異なっており、時間の経過に
伴なう変動要因を加味して判断する必要がある。

しかし原料層４の表面の凹凸が激しい場合、或は表面の
勾配が大きい場合には、着床の仕方によって重錘の位置
が前後左右に振れたり、更には重錘が転倒してワイヤの
長さをいたずらに長く見せることもあり、これらの誤差
に、ランス９の位置決め誤差が加えられることも考え合
わせると、測定値に対する信頼性は極めて低いものとな
らざるを得ない。

従って本発明ではワイヤを多数本張設する多点同時測定
用の装置を用いることを必須とするが、ワイヤの張設本
数によって設計変更を行ない得ることは当然であり、前
・後記の趣旨に反しない変更は本発明の範囲に属する。

第４図は実施例装置の全容を示す概略断面図で、。

第５図はその平面図を示す。

高炉の上部側壁には適当な手段でデツキ２４が取り付け
られると共にその上面には横長のシールボックス２５が
取り付けられる。

シールボックス２５内は高炉内雰囲気に曝されるもので
あるから、その内部は外気から完全に遮断される必要が
ある。

図ではゲート弁方式のシール機構を示し、ランス９の後
退時にシールボックス前方部を封鎖するものを示したが
、第３図に示したチャツキ弁方式のものを利用してもよ
い。

ボックス２５内には原動スプロケット２８と従動スプロ
ケット２９が配置され、これらに亘って張設されるリン
クチェーン２６には、ランス９の後端が取り付けられて
いる。

尚取付部の構造は第９図に示す通りで、図に示されるラ
ンス９はＨ型鋼を利用したものである。

即ち円筒型のシールボックス２５において夫々軸支され
る１対のスプロケット２８（又は２９）には、夫々リン
クチェーン２６が張設され、下方側のチェーン２６には
Ｌ型の取り付は片３０が左右に１対ずつ取り付けられ、
該取り付は片３０はランス９の側壁面に固着される、従
ってリンクチェーン２６が回動ずればこれに伴なって取
り付は片３０が移動し、ランス９が長さ方向に走行する
。

尚第４，６図の３１は溝付きコロでＨ型鋼の側壁板を下
から支持する。

又３９はランス押えローラで、ランス９が第４゜６図に
示す如く最先端迄突出した状態において、先端の重みの
為に後端がはね上るのを防止するものである。

尚リンクチェーン２６とランス９の取り付は構造は第５
図のものに限定されず、例えばＨ型鋼の長手方向に沿っ
て底板を取り付けると共に、底板の後方部に側板を一体
的に突出せしめ、この側板をリンクチェーン２６の一部
に取り付ける方式であってもよい。

但しこの場合は溝付ロール３１に代えて通常の筒型ロー
ルを用いるのがよい。

尚第６図はシールボックス２５の前端部を示す断面図で
、ゲート弁４０、マンホール４１，４２等が示される。

尚３２ｂは後述する。４３〜４８はマンホールである。

シールボックス２５の後端部の構造は、第７図（一部破
断側面図）及び第８図（中央部破断平面図）に示す通り
であり、スプロケット２８を回動させる駆動モータ２７
は、高炉の高温排ガスによる汚染から守る為にボックス
２５の外側に配備する。

又各ワイヤ６（図では８本）を巻取る８個のドラム３３
（上下２段、左右者４列）はボックス２５内に設けられ
るが、ワイヤ６を巻取り又は巻戻す為の油圧モータ３４
と、重錘の降下速度の変化、即ち重錘が装入物に着床し
たことを検知する検出スイッチ３５と、ドラム３３の回
転角度を検知して発信する為の電流発信機３６は、同様
の趣旨でシールボックス２５の外部に設ける。

尚ワイヤ６は、ついでに設ける温度検知用熱電対の補償
線で、熱電対自体はランス９の先端に設ける。

各ドラム３３に巻回されたワイヤは、ガイドローラ３７
を経てランス９と平行に配位され、ランス９の先端部に
夫々配置されたターンローラ１８（第４図）によって下
向きに偏向されると共に、先端には前記と同様の重錘７
が取り付けられる。

尚ワイヤ６の降下位置に対応するＨ型鋼の中央板にはワ
イヤ６を挿通させる為の透孔が形成され、ランス９をボ
ックス２５内に退避させるときにはワイヤ６を巻き上げ
て重錘７を上記中央板の下面に当接する迄引き上げる。

そしてランス９の前方側頂面及び後方側頂面には、夫々
ストッパ又は近接スイッチ３２ａ及び３２ｂを取り付け
ておき、夫々ランス９の後退限及び前進限を指示してモ
ータ２７を停止させる様に構成する。

図はランス９が前進限に至った状態を示すが、この状態
における停止位置が不正確であると、重錘７の着床位置
が不確かになり測定精度が低下するので好ましくない。

従って前記の様な位置決め機構を備えることは極めて重
要である。

この他うンス９上面には防塵蓋３８が載置されるが、ラ
ンス９として筒型のものを用いるときは、上記構造に設
計変更を加えるべきことは当然である。

尚シールボックス２５に設けるマンホールは点検及び清
掃の為のものであるから、シールボックス２５の下面に
形成することもできる。

本装置を用いて原料層４の表面位置を測定するに当って
は次の様に行なう。

即ち、はじめランス９は後退限にあり、ワイヤ６が巻き
上げられると共にシール蓋１４がボックス２５の入口部
をシールしている。

そして新しい原料が装入されて原料層４が形成され、粉
塵のまき上りがおさまると、ゲート弁４０を第６図の如
く上昇せしめ、駆動モータ２７を作動させてランス９を
前進させる。

この時重錘７及びワイヤ６を追従させていく必要がある
ので、油圧モータによるバックテンションを追従的に弱
くする。

そしてランス９と重錘７が同期的に前進し、近接スイッ
チ３２ｂがランス押えローラ３９の位置に至った段階で
モータ２７の駆動を停止する。

しかし重錘７及びワイヤ６による・鮨設置）力が油圧モ
ータ３４のバックテンションに打ら勝つ様に調整してお
けば、重錘７はワイヤ６を伴って引き続き降下し、やが
て原料層４の表面に着床する。

着床によってワイヤ６にかかるテンう／′−３ンが変化
するので、トルクスイッチ３５がこイ・１．を検知する
。

尚ワイヤ６が自重によってたるむと二点があってはなら
ないので、油圧モータ３４ににｉ、少ブ。

二クキもワイヤ６の自重に打ち勝つだけのバックテンシ
ョ」ンを与える様な圧力調整が加えられる。

ここでドラム３３の側面に適当な目盛りを付１７．てお
き、着床段階におけるドラムの回転位置を電流発信機３
６によって検知しておく。

やがて高炉内での還元反応に応じて原料が消費され、原
料層４が例えば４の位置まで降下したとする吉、重錘７
は油圧モータ３４のバツクテンシ＝ｑ’ｙＫｌ打ち勝ち
つつ追従的に除々に降下し、７′のｔｆｆ−ｉ？、＝至
る。

７から７′の位置迄の降下量は、ドラム３３の回転角に
よって検知できるので、電流発信機３６によってその情
報を得る。

そしてこの降下量（丈ドラム３３毎に、即ち重錘７毎に
知り得るので０、炉内における原料層４の降下プロフィ
ルをへケ１１することができる。

尚上記の検知は、勿論連続的に行ない得るが、任意の時
間をおいて断続的？Ｊ二・１゛金′垣１−１１．ッても
よい。

本発明の装置は上記の如く構成さえるので、多点同時測
定によって竪型炉内における原料表層の分布や降下状況
を的確に検知することができる。

従っで操炉条件の調整は勿論生産性の向上にも寄与ダろ
（−とができる様になった。

【図面の簡単な説明】

第１，２図は従来の測定法を示す概念図、第３図は従来
法におけるシールボックスの構造、第４゜５図は本発明
の実施に使用される装置の概念図、第６図は要部の断面
図、第７図は＝部破断側面図、第８図は中央部破断平面
図、第９図は横断面図で、１ちる。 ６・・・・・・ワイヤ、７・・・・・・重錘、９・・・
・・・ランス、２５・・・・・・シールボックス、２６
・・・・・・リンクチェーン、３３・・・・・・ドラム
、３４・・・・・・油圧モータ、３５・・−・・電流発
信機。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 竪型炉の側壁を貫通して半径方向に出入りするラン
   スを、退避時には炉壁外側に設けたシールボックス内に
   挿入すると共に、該ランスの長手方向に沿いつつその異
   なった複数位置から垂下される様に張設され且つ先端側
   に夫々重錘の取り付けられた複数のワイヤの各後端をボ
   ックス後端に設けたドラムに巻回し、ランスを進退させ
   る駆動モータ、ワイヤにバックテンションを付与しつつ
   繰り出し或は巻込むドラム回転用油圧モータ、並びにド
   ラム回転角度発信機を夫々シールボックスの外部に備え
   付けてなることを特徴とする炉内装入物の表層位置測定
   装置。