JPS6324005A - 還元溶解炉内への水平ゾンデ挿入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、還元溶解炉内に水平ゾンデを挿入するための
装置、特に高炉の羽口から水平ゾンデを挿入するための
装置に関するものである。

従来の技術 このタイプの装置は既に公知であり、特に製鉄において
、高温の原料とある程度高圧のガスを含む還元溶解炉内
にパイプ状の細長いゾンデを挿入するのに使用されてい
る。ところで高温材料と高圧ガスは、環境および人体、
従って特にこの還元溶解炉の近くにいる作業員にとって
害がある。

一般に、このゾンデを用いると炉、例えば高炉内での測
定またはサンプリングができる。特に、ゾンデを用いて
所定の位置で固体、液体または気体のサンプルを採取し
た後にこのゾンデを取り出すことにより、このサンプル
の物理化学的な解析を行うことができる。また、ゾンデ
を用いると様々な作業パラメータ（特に温度と圧力）の
測定ができる。

ゾンデには炉内への挿入方法が異なる２通りの種類があ
ることが知られている。一方は「垂直」ゾンデと呼ばれ
るもので、このタイプのゾンデは溶解させる原料の装入
口（例えば高炉の装入口）から挿入する。もう一方は本
発明で扱う「水平」ゾンデで、このタイプのゾンデは炉
壁から挿入する。この水平ゾンデを挿入するために特別
に通路を設けることもあるが、通常は反応ガスを吹込む
ために（従来の高炉の場合は送風のために）既に備えつ
けである羽口のひとつを利用する。

水平ゾンデは一般に、十分な長さの中空パイプカバーで
構成されている。中空パイプにしであるのは冷却流体を
循環させるためであり、十分な長さにしておくのは端部
を炉内の所定の領域に到達させてから適当な手段を用い
て炉から引き抜くためである。

炉内には高温高圧の原料が存在しているため、ゾンデを
専用通路から引抜いた後はこの通路を塞ぐとともに、こ
の通路を開ける際やこの通路内をゾンデを通過させる間
を通じてこの通路が外部とまったく連通しないようにす
る必要がある。

例えばフランス国特許ａ願第２．４７２．０１８号やア
メリカ合衆国特許出願第８１３．０５８号に記載されて
いる２通りの気密機能をもつ公知の装置は、パツキン押
えを備えるバルブで構成されている。ゾンデが炉内に挿
入されていないときにはこのバルブが閉じて気密性が保
持される。ゾンデが挿入されているときにはこのバルブ
は開放されているが、パツキン押えのパツキンがゾンデ
の外面と接触することにより気密性が保たれる。

発明が解決しようとする問題点 しかし、この装置の場合、バルブが高温高圧のガス（高
炉の羽口域では２２００℃あるいはそれ以上の高温）に
露されるという欠点がある。従って、高温に耐えうる特
殊なバルブを使用する必要がある。このためバルブは高
価になる。

さらに、炉内の非常に高温の領域、例えば運転中の高炉
の炉床または下方傾斜部の位置で測定を行う場合にゾン
デを熱風吹込用の羽口から挿入するためには、バルブを
この羽口の軸に沿って配置する必要がある。このバルブ
は、閉じられているときには、高温高圧のガスだけでな
く、炉内の高温原料から発する強い放射線にも露される
ことになる。

測定は、炉を運転中には通常短時間しか行われないため
、バルブはほぼ常時閉鎖されていて強い放射線を浴びる
ことになる。この結果、バルブには非常に大きな熱応力
が働くため、このバルブの寿命が短くなる。

本発明は、上記の問題点を解決するために、還元溶解炉
内にゾンデを挿入する新しい装置を用いることを提案す
るものである。

問題点を解決するための手段 従って、本発明によれば、バルブが開放されたときにゾ
ンデが通過できるようバルブとパツキン押えとが一直線
上に配置されて互いに気密に接続された構成をもつ、炉
の側壁を貫通する開口部に接続されている気密装置を備
える、還元溶解炉、特に高炉への水平ゾンデ挿入装置に
おいて、該装置はさらに、気密装置と高炉の側壁を貫通
する開口部の間に配置された弁部材付の弁装置を備え、
該弁装置の弁座は弁部材を開放位置に引込めてゾンデを
完全に通過させることのできる制御手段を備える本体に
支持されていることを特徴とする装置が提供される。

さらに詳細には、本発明により、弁部材が内部を循環す
る冷却流体、好ましくは水により冷却され、かつ／また
はこの弁部材が少なくとも炉からの放射線に露される面
に反射性材料からなる被覆を備える上記の構成の装置が
提供される。

作用 本発明の装置は、高かの非常に高温領域での測定に特に
適している。つまり、ゾンデが炉内に挿入されていると
きは弁部材が本体内に引っ込められてゾンデが完全に通
過できるようになっているのに対し、ゾンデが引抜かれ
たときにはこの弁部材は高温の原料の発する放射線から
保護される。

この弁部材は完全に気密になっている必要がない。

このため、製造が簡単になるとともにコストが安くなる
。バルブが閉じているときには気密装置内をガスが循環
することはないため、ガスはこのバルブと接触して自然
に冷却される。弁部材は、たとえ気密でなくとも対流に
よる熱の伝搬を制限することができる。

さらに、弁部材にはバルブに向かう放射線をさえぎる機
能がある。このため、バルブは、弁部材がない場合より
もかなり低い温度になる。この結果として従来よりも低
温で高性能を有するバルブを使用することができるため
、バルブのコストが安くなる。このバルブの気密用パツ
キンまたは気密用接続部材は、やはり、経時変化に対し
て従来よりもすぐれた耐性を示すことになろう。高温に
露される弁部材のほうは気密性に優れている必要はない
。従って、簡単で精密でなつともよい構造にすることが
できるので、弁部材もやはりコストが安くなる。さらに
、この弁部材は、単純に冷却水を内部を循環させること
により、および／または耐火性被覆により放射線に露さ
れている面が保護される。このため、バルブの保護状態
がさらに向上する。

本発明は、高炉の熱風吹込羽口の開口部からゾンデを挿
入する装置の実施例に関する以下の説明によりよく理解
されるであろう。また、本発明の別の特徴も以下の記述
中に現れるであろう。なお、以下の説明は添付の図面を
参照して行う。

実施例 第１図に示したように、本発明の装置はバルブ３とパツ
キン押え４とからなる気密装置２を備えている。この気
密装置は、弁装置７に接続されている。また、弁装置７
は接続装置５を介して高炉１に接続されている。

第１図に図示した装置は、高炉“１の熱風吹込用羽口１
３の開口部１１からゾンデ６を高炉１内に挿入するため
の装置である。このタイプのゾンデは簡潔に「羽口ゾン
デ」と呼ばれている。このゾンデは、高炉の運転、中に
炉床または下方傾斜部の位置に挿入してこの位置でのサ
ンプリングおよび解析を行うことにより高炉の運転状態
をよりよく知るのに使用する。

第１図の実施例では、本発明の装置は、高炉１のシール
ド１２にしっかりと固定されたフレーム（図示せず）に
よりこのシールド１２上で送風ノズル１４の近傍に支持
されている。本発明の装置と高炉の外面にある送風ノズ
ル１４の端部は、膨張用スＩＪ−７５１を介して気密に
接続されている。さらに詳細には、膨張用スリーブ５１
は一端が送風ノズル１４の後部フランジに接続され、他
端が弁装置の本体７３に接続されている。送風ノズル自
体は、公知の固定手段により高炉の羽口に接触させて支
持する。

弁装置の本体７３は、パツキン押え４と同様、バルブ３
に気密性が保たれるよう堅固に接続されている。膨張用
スリーブ５１が変形可能となっているため、本体７３、
バルブ３、パツキン押え４の３つの要素を互いに一列に
配置して、羽口１３の開口部　１１の軸線と一列になる
ようにすることができる。

上記の各要素を互いに接続するにはフランジを用いる。

もちろん、各要素間の気密性を保持できるのであれば、
本装置の使用条件によっては他の手段を用いることがで
きる。

パツキン押え４は高温に対する耐性のある材料からなる
気密性パツキン４１を備える。このパツキン押え４は、
パツキンとゾンデの間が気密に接触するように調整する
。

バルブ３は球形または半球形の仕切りバルブである。こ
のバルブ３は、摂氏数１００度（約４００℃）の温度に
耐えられるように作られている。弁装置がないならば、
約１２００℃の温度に耐えられる特別なバルブを使用す
る必要があることを指摘しておく。この場合、コストが
従来のタイプのバルブ３よりも何倍も高くなる。本発明
の弁装置が設けであるため、バルブの位置での温度は確
かに約５００℃と低くなることが５１ｉ認された。

バルブ３と弁装置の弁座７２の間にはパイプ部分９２が
設けられている。この部分には加圧ガスを注入すること
が望ましい。この部分には不活性なガス、例えば窒素を
、パイプ部分９２により規定されるゾンデの通路内に送
り込む手段９が備えられている。このガス注入手段９は
、複数の注入口９１を通してパイプ部分９２の周囲全体
にわたってガスを少流量ずつ分配するためのガス取込パ
イブチｉｌｔ成されている。本発明によれば、注入、口
９１は、高炉から見て弁装置よりも遠い位置、すなわち
弁装置と、気密装置の高炉からもっとも遠い端部との間
の位置に開口している。注入口９１は、弁部材７１とパ
ツキン押え４の間の位置、さらに詳細には、第１図に示
したように、弁部材７１とバルブ３０間の位置に開口し
ていることが好ましい。　　　　　□この位置にガスを
注入することには、弁が開いたときに高炉の高圧ガスに
対抗して全要素を熱から完全に保護するという意味があ
る。

弁装置７は機械溶・接により製作された本体７３で構成
されており、パイプ部分９２に延在している側には円錐
台の形状の弁座７２を備える。弁装置の本体７３０両側
面７３ａ、７３ｂには互いに同軸の軸受８０．８１をそ
れぞれ備える。各軸受８０．８１内には弁部材７１の関
節接合軸が気密となるように通されている。

この関節接合軸は、本装置の軸線に対して横方向を向い
ており、しかもこの部分において弁装置の弁座の内周に
より規定されているゾンデの通路からはずれた位置にあ
る。このため、弁部材が開放されたときにゾンデが完全
に通過することができる。さらに、弁装置の本体は弁部
材を完全に引込めることのできる構造となっている。関
節接合軸８２の一端は弁装置の本体の外にまで延在して
制御用連接棒８３に回転不能に接続されている。連接棒
８３は、ジヤツキ８４のピストンにより駆動される。

ジヤツキ８４は、一端が連接棒８３の端部に関節接合さ
れ、他端が弁装置の本体にしっかりと固定された支持部
材８７に関節接合されている。

関節接合軸８２は弁部材７１を支持している。弁部材７
１の両面７４．７５は互いに平行な金属板で構成されて
おり、この２枚の金属板は関節接合軸８２に沿って溶接
されている。側板７６が両金属板の縁に沿って配置され
て、両金属板間に閉スペース７７を形成している。中央
部に配置された板７６ｂは関節接合軸８２に垂直に延在
する仕切壁を構成して、閉スペース７７を一端で互いに
連通ずる２つの区画に分割する。両区面の他端は、それ
ぞれ関節接合軸８２内に設けられた水の注入口８５と水
の出口８６に接続している。水の注入口８５と出口８６
は関節接合軸８２の両端部にまで通じており、その位置
で回転継手（図示せず）を介して水回路に接続されてい
る。

従って、第２図に矢印で示したように、両金属板間に冷
却流体を循環させることにより弁部材を冷却するこ゛と
ができる。

弁部材の、弁座７２と対向する面７５には円錐台形の環
状支持部材７９を備えることが好ましい。この環状支持
部材７９は、対応する円錐台形状の弁座に支持される。

弁部材はさらに、（この弁部材が閉じられたときに）高
炉に対向する面に放射線反射性材料からなる被覆７８を
備えるとよい。

本発明をわかりやすくするため、第１図を参照してゾン
デの挿入、引抜き方法を以下に説明する。

適当な手段を用いて円筒形のゾンデ６を本装置の軸に沿
って人口４２に近づける。なお、ここではゾンデ６を入
口に近づける手段については説明しない。さて、ゾンデ
４はパツキン押え４内に挿入される。パツキン４１によ
り、ゾンデは気密を保った状態で締めつけられる。次い
でバルブ３が開放される。ゾンデは前進を続けてバルブ
３の開口部を通過する。弁部材７１が開放されてゾンデ
は前進を続ける。ゾンデは羽口１３を通り、開口ｉｌｌ
を通過し、高炉１内に入ってゾンデの端部が所望の位置
に到達する。ゾンデを引抜くには上記の操作を逆に行う
。すなわち、ゾンデを弁部材７１が自由な状態になって
自然に閉鎖される位置まで後退させ、さらにゾンデを引
抜いてバルブ３を閉じさせ、さらにゾンデを後退させて
ゾンデをパツキン押え４の外に出す。

この方法だと、高炉１の高圧ガスが逃げ出さないことが
明らかである。というのは、本装置の各要素は互いに気
密に接続されており、しかも、バルブ３が開放されるの
はゾンデの外周がパツキン４１と接触することにより気
密性を保持しているパツキン押え４内をゾンデが通過す
るときのみだからである。この方法だと、高炉運転中に
おいて送風ノズル１４を通して熱風を羽口１３に吹込ん
でいるときにゾンデを挿入することができる。送風ノズ
ル１４への送風口１５は、一部分のみが第１図に示され
ている。

環状支持部材７９と弁部材７１の弁座７２はどちらも金
属製であることが好ましい。気密性が完全である必要は
ないので、継手を備える必要はない。

弁部材は、軸を中心として第１図に示した矢印の方向に
約９０°回転して開放されることが好ましい。この実施
例においては、弁部材は弁座の高炉側に設けられている
。弁部材はこれとは逆の配置にすることもできるが、第
１図に示した上記の実施例には、高炉内部の圧力により
弁部材が弁座に張りつくため効率が向上するという利点
がある。

不活性なガスを弁部材とパツキン押えの間にある注入口
９１から注入することには、注入ガスの圧力を弁部材の
高炉側に作用する高炉ガスの圧力と平衡させて、ゾンデ
がパツキン押え内に挿入されているときに弁部材を開け
やす（することができるようになるという利点がある。

もちろん、本発明が上記の実施例に限定されることはな
い。特に、バルブとパツキン押えの相対位置を逆にする
ことができる。すなわち、パツキン押えを弁装置７と弁
３の間に配置することが可能である。このようにすると
、パツキン押えにより、バルブは高炉ガスや高炉の発す
る放射線からさらによく保護される。ただし、これはゾ
ンデが所定の位置に挿入されているときだけである。

本発明の装置はいろいろな高温の炉に応用することがで
きる。そのような炉としては例えば溶銑炉、フェロアロ
イ用高炉がある。当業者であれば、特許請求の範囲に記
載の本発明の範囲内でいろいろな変更を考えることがで
きよう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、高炉の羽口の位置で測定を行うための本発明
によるゾンデ挿入装置の断面図であり、第２図は、軸を
中心として回転可能である弁部材を備える弁装置を本発
明のゾンデ挿入装置の軸線に対して横方向に切断した部
分断面図であり、第３図は、第２図の切断線■−■に沿
って切断した断面図である。 （主な参照番号） １・・高炉、　　　２・・気密装置、 ３・・バルブ、　　４・・パツキン押工、５・・接続装
置、　６・・ゾンデ、 ７・・弁装置、　　９・・ガス注入手段、１１・・開口
部、　　１３・・羽口、 ７１・・弁部材、　　７２・・弁座、 ７３・・本体、　　　８２・・関節接合軸、８４・・ジ
ヤツキ、　８５・・水注入口、８６・・水出口

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）バルブが開放されたときにゾンデが通過できるよ
   うバルブとパッキン押えとが一直線上に配置されて互い
   に気密に接続された構成をもつ、炉の側壁を貫通する開
   口部に接続されている気密装置を備える、還元溶解炉、
   特に高炉への水平ゾンデ挿入装置において、該装置はさ
   らに、気密装置（２）と高炉（１）の側壁（１２）を貫
   通する開口部（１１）との間に配置された弁部材（７１
   ）付の弁装置（７）を備え、該弁装置の弁座（７２）は
   、ゾンデを完全に通過させるために弁部材を開放位置に
   引込めることのできる制御手段（８０〜８４）を備えた
   本体（７３）に支持されていることを特徴とする装置。
2. （２）上記弁部材（７）は複数の板（７６ａ、７６ｂ）
   により互いに隔てられた２つの面（７４、７５）を備え
   、該板（７６ａ、７６ｂ）は冷却流体が循環する閉スペ
   ース（７７）を規定することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載の装置。
3. （３）上記弁部材の、高炉の側壁内の開口部（１１）と
   対向する少なくともひとつの面（７４）に、耐火材料か
   らなる被覆（７８）を備えることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の装置。
4. （４）上記弁部材（７１）は、関節接合軸（８２）を中
   心として回転可能な弁であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の装置。
5. （５）上記弁部材の、弁座（７２）に対向する面（７５
   ）に円錐台形の環状支持部材（７９）を備え、該環状支
   持部材は、対応する円錐台形の弁座（７２）と係合する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の装置。
6. （６）上記バルブ（３）は、弁装置（７）とパッキン押
   え（４）との間に配置されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載の装置。
7. （７）上記パッキン押え（４）は、弁装置（７）とバル
   ブ（３）との間に配置されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載の装置。
8. （８）上記気密装置（２）により規定される通路内にガ
   スを注入する手段（９）を備え、該ガス注入手段は、弁
   装置（７）と、気密装置（２）の高炉からもっとも遠い
   端部との間に開口していることを特徴とする特許請求の
   範囲第１〜７項のいずれか１項に記載の装置。
9. （９）上記弁部材の制御手段は、気密な軸受（８１）を
   貫通して本体（７３）の外に延在している関節接合軸（
   ８２）の一端に固定された連接棒（８３）を駆動するジ
   ャッキ（８４）により構成されることを特徴とする特許
   請求の範囲第４項に記載の装置。