特開 2024-110715 独立した２つ以上の送風口を備える高炉用送風羽口

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024110715

(43)【公開日】2024-08-16

(54)【発明の名称】独立した２つ以上の送風口を備える高炉用送風羽口

(51)【国際特許分類】

   C21B 7/16 20060101AFI20240808BHJP

【ＦＩ】

C21B7/16 305

【審査請求】有

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023015463

(22)【出願日】2023-02-03

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2024-01-22

(71)【出願人】

【識別番号】591168644

【氏名又は名称】後藤合金株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100198797

【弁理士】

【氏名又は名称】大橋 裕

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 謙

(72)【発明者】

【氏名】古森 由記

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 宏樹

【テーマコード（参考）】

4K015

【Ｆターム（参考）】

4K015FC02

(57)【要約】      （修正有）

【課題】従来の羽口の構造を大きく変更させることなく複数の流路が形成され、還元材を吹き込むことが可能な高炉用羽口を提供する。
【解決手段】還元材用の流入孔１４が形成された環状のフランジ部１３が後端部に形成されると共に長手方向に延びる直線状のリブ部が外周壁１２ａに形成されたスリーブ１２を、主流通孔２内に装着し、主流通孔２の内周壁２ａとスリーブ２の外周壁１２ａ間に、リブ部により仕切られた還元材流入孔１４から還元材吹込み口１７ａへ続く還元材流入路１７が形成された高炉用羽口１を得る。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

高炉内部に熱風を吹き込む主流通孔の内側に略円筒状のスリーブを装着してなる高炉用羽口であって、
前記スリーブの外周壁の後端には径方向外方に突出した環状のフランジ部が形成され、前記フランジ部には還元材流入孔が形成され、前記フランジ部の径は前記主流通孔の後端側の径と略同一であること、
前記スリーブの外周壁には径方向外方に突出しながら長手方向に延びた直線状のリブ部が形成されていること、
前記リブ部は前記主流通孔の内周壁に当接し、前記主流通孔の内周壁と前記スリーブの外周壁間に前記リブ部により仕切られた前記還元材流入孔から続く還元材流路が形成されていること、
を特徴とする高炉用羽口。

【請求項2】

高炉内部に熱風を吹き込む主流通孔の内側に略円筒状のスリーブを装着してなる高炉用羽口であって、
前記高炉用羽口は背面部に還元材流入孔を有し、前記主流通孔の後部に還元材流出孔を有し、前記還元材流入孔と前記還元材流出孔間に配置された還元材パイプを有すること、
前記還元材パイプは一部が前記還元材流出孔から前記主流通孔内に突出しており、その還元材パイプ突出部には還元材吐出孔が形成されていること、
前記スリーブの外周壁の後端には径方向外方に突出した環状のフランジ部が形成され、前記フランジ部の径は前記主流通孔の径と略同一であること、
前記スリーブの外周壁には径方向外方に突出しながら長手方向に延びた直線状のリブ部が形成されていること、
前記リブ部は前記還元材パイプ突出部を避けながら前記主流通孔の内周壁に当接し、前記主流通孔の内周壁と前記スリーブの外周壁間に前記リブ部により仕切られた前記還元材流入孔から続く還元材流路が形成されていること、
を特徴とする高炉用羽口。

【請求項3】

高炉内部に熱風を吹き込む主流通孔の内側に略円筒状のスリーブを装着してなる高炉用羽口であって、
前記スリーブの外周壁の後端には径方向外方に突出した環状のフランジ部が形成され、前記フランジ部には還元材流入孔が形成されると共に、冷却水路と繋がる給水孔及び排水孔が形成され、前記フランジ部の径は前記主流通孔の後端側の径と略同一であること、
前記スリーブの外周壁には径方向外方に突出しながら長手方向に延びた直線状のリブ部が形成されていること、
前記リブ部は前記主流通孔の内周壁に当接し、前記主流通孔の内周壁と前記スリーブの外周壁間に前記リブ部により仕切られた前記還元材流入孔から続く還元材流路が形成されていること、
を特徴とする高炉用羽口。

【請求項4】

前記還元材流入孔は複数形成されていること、を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の高炉用羽口。

【請求項5】

前記リブ部は複数形成されていること、を特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の高炉用羽口。

【請求項6】

前記リブ部の長さは前記スリーブの前端から後端までの長さと略同一であること、を特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の高炉用羽口。

【請求項7】

前記リブ部は前記スリーブの前端から前記フランジ部の手前まで延びていること、を特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の高炉用羽口。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、高炉内に熱風を送り込むための高炉用送風羽口、詳しくは、羽口が有する主流通孔の内側にスリーブを装着して二つ以上の送風流路を形成した高炉用送風羽口に関する。

【背景技術】

【0002】

通常、羽口は、ブローパイプ（送風管）から送られた熱風を高炉内に吹き込むための主流通孔を備えた構造になっている。
また、羽口は、高炉内に突き出すように設置され、高炉内の熱に晒されることから、その内部に冷却水路を形成し、この水路内に冷却水を高速で循環させ、羽口本体を冷却することで溶損を防止している。

【0003】

近年、様々な分野でＣＯ２等削減によるカーボンニュートラルの実現に向けた取り組みが行われているが、高炉操業においては、羽口内を流れる熱風と共に還元材を高炉内に吹き込む方法が主流になると考えられる。
そして、上述した構造の羽口において、還元材の吹き出し位置を羽口の先端（吹出し口）付近に設定した場合、外部から供給された還元材を高炉内に吹き込むための還元材用吹込みパイプは、羽口本体内を貫通させながらその吹出し口を羽口の先端に設置する必要がある。

【0004】

例えば、特開２０１８－１６８４９号には、羽口本体の通路内または羽口本体につながるブローパイプの通路内に、羽口本体またはブローパイプを貫通させた吹き込み還元材吹き込み用ランスの先端部を位置させ、この還元材吹き込み用ランスを通して吹き込み還元材を高炉内へ吹き込む構成が示されている。

【0005】

しかし、従来の羽口にこのような還元材用吹込みパイプを追加した構造にすると、還元材用吹込みパイプとの接触を回避するために冷却水路の構造が複雑になり製作コストが高くなる、また高流速冷却水路を構成することが困難になり冷却性能が満たされずに羽口の寿命が短くなる、という問題がある。

【0006】

また、パイプの径によっては、主流通孔に接続されたブローパイプと還元材流入孔に接続された還元材送出パイプが羽口付近で干渉してしまう、という問題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１８－１６８４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、叙上の理由により提案されるものであって、低コストでありながら、従来の羽口の構造を大きく変更させることなく複数の流路が形成され、還元材を吹き込むことが可能な高炉用羽口を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、高炉内部に熱風を吹き込む主流通孔の内側に略円筒状のスリーブを装着してなる高炉用羽口であって、前記スリーブの外周壁の後端には径方向外方に突出した環状のフランジ部が形成され、前記フランジ部には還元材流入孔が形成され、前記フランジ部の径は前記主流通孔の後端側の径と略同一であること、前記スリーブの外周壁には径方向外方に突出しながら長手方向に延びた直線状のリブ部が形成されていること、前記リブ部は前記主流通孔の内周壁に当接し、前記主流通孔の内周壁と前記スリーブの外周壁間に前記リブ部により仕切られた前記還元材流入孔から続く還元材流路が形成されていることを特徴とするものである。

【0010】

請求項２に記載の発明は、高炉内部に熱風を吹き込む主流通孔の内側に略円筒状のスリーブを装着してなる高炉用羽口であって、前記高炉用羽口は背面部に還元材流入孔を有し、前記主流通孔の後部に還元材流出孔を有し、前記還元材流入孔と前記還元材流出孔間に配置された還元材パイプを有すること、前記還元材パイプは一部が前記還元材流出孔から前記主流通孔内に突出しており、その還元材パイプ突出部には還元材吐出孔が形成されていること、前記スリーブの外周壁の後端には径方向外方に突出した環状のフランジ部が形成され、前記フランジ部の径は前記主流通孔の径と略同一であること、前記スリーブの外周壁には径方向外方に突出しながら長手方向に延びた直線状のリブ部が形成されていること、前記リブ部は前記還元材パイプ突出部を避けながら前記主流通孔の内周壁に当接し、前記主流通孔の内周壁と前記スリーブの外周壁間に前記リブ部により仕切られた前記還元材流入孔から続く還元材流路が形成されていることを特徴とするものである。

【0011】

請求項３に記載の発明は、高炉内部に熱風を吹き込む主流通孔の内側に略円筒状のスリーブを装着してなる高炉用羽口であって、前記スリーブの外周壁の後端には径方向外方に突出した環状のフランジ部が形成され、前記フランジ部には還元材流入孔が形成されると共に、冷却水路と繋がる給水孔及び排水孔が形成され、前記フランジ部の径は前記主流通孔の後端側の径と略同一であること、前記スリーブの外周壁には径方向外方に突出しながら長手方向に延びた直線状のリブ部が形成されていること、前記リブ部は前記主流通孔の内周壁に当接し、前記主流通孔の内周壁と前記スリーブの外周壁間に前記リブ部により仕切られた前記還元材流入孔から続く還元材流路が形成されていることを特徴とするものである。

【0012】

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の高炉用羽口であって、前記還元材流入孔は複数形成されていることを特徴とするものである。

【0013】

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の高炉用羽口であって、前記リブ部は複数形成されていることを特徴とするものである。

【0014】

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の高炉用羽口であって、前記リブ部の長さは前記スリーブの前端から後端までの長さと略同一であることを特徴とするものである。

【0015】

請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の高炉用羽口であって、前記リブ部は前記スリーブの前端から前記フランジ部の手前まで延びていることを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、還元材用の流路を備えない従来の羽口に対し、還元材の流入孔と羽口の主流通孔の内周壁に当接するリブ部が形成されたスリーブを装着することで、新たに還元材を高炉内へ吹き込むための流路を設けることが可能となる。
また、本発明に係るスリーブを製造し、従来の羽口に溶接する手間やコストは、従来の羽口の構造を変更し還元材用のパイプを羽口本体内に組み込むコスト等に比べて小さいものであり、冷却用水路の設計を変更した場合と比較して従来の羽口が備える冷却性能を低下させる虞もない。

【0017】

また、請求項２に係る発明によれば、主流通孔に接続されるブローパイプと還元材流入孔に接続される還元材送出パイプが羽口付近で干渉してしまう場合に、パイプの径を変更することなく、還元材流入孔の位置を主流通孔から遠ざけることでパイプの干渉を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】高炉用羽口の断面図である。

【図2】高炉用羽口の背面図である。

【図3】高炉用羽口の正面図である。

【図4】（ａ）フランジ部を上にした状態のスリーブの斜視図である。（ｂ）吹込み口を上にした状態のスリーブの斜視図である。

【図5】複数の還元材流入孔が形成されたフランジ部を有するスリーブの説明図である。

【図6】長さが異なるリブ部を有するスリーブの説明図である。

【図7】２つの還元材流入孔が形成されたフランジ部と２つの前端から後端まで延びるリブ部を有するスリーブの説明図である。

【図8】高炉用羽口の断面図である。

【図9】高炉用羽口の背面図である。

【図10】高炉用羽口の正面図である。

【図11】フランジ部を上にした状態のスリーブの斜視図である。

【図12】スリーブの説明図である。

【図13】長さが異なるリブ部を有するスリーブの説明図である。

【図14】高炉用羽口の断面図である。

【図15】高炉用羽口の背面図である。

【図16】高炉用羽口の正面図である。

【図17】（ａ）フランジ部を上にした状態のスリーブの斜視図である。（ｂ）吹込み口を上にした状態のスリーブの斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【実施例0019】

以下、図１～図１７に基づいて本発明の実施例を詳細に説明する。
図１～図７は請求項１に係る高炉用羽口、図８～図１３は請求項２に係る高炉用羽口、図１４～図１７は請求項３に係る高炉用羽口に関するものである。

【0020】

図１は高炉用羽口の断面図、図２は高炉用羽口の背面図、図３は高炉用羽口の正面図、図４（ａ）、（ｂ）はスリーブの斜視図、図５～図７はスリーブの説明図であって、符号の１は本発明に係る高炉用羽口、２は前端側Ａに熱風吹出し口２ｂ、後端側Ｂにブローパイプ（図示せず。）と接続された熱風吹込み口２ｃを備えた主流通孔、２ａは主流通孔２の内周壁、３は高炉用羽口１を構成する内筒部、３ａは内筒部３と一体に形成された分離壁部、４は高炉用羽口１を構成する外筒部である。

【0021】

符号の５は内筒部３内に形成され高炉用羽口１の胴体部を周回する冷却水路、６は分離壁３ａにより仕切られながら内筒部３と外筒部４間に形成され、冷却水路５から続いて高炉用羽口１の胴体部を周回する冷却水路、７は内筒部３と外筒部４間に形成され、高炉用羽口１の先端付近を周回する冷却水路、１０は冷却水路５へ続く給水口、１１は冷却水路７へ続く給水口、８は冷却水路５から続く排水口、９は冷却水路７から続く排水口である。

【0022】

なお、内筒部３、分離壁３ａ、外筒部４等、冷却水路に係る各部の形状や位置等は任意であり、本実施例のものに限定されない。

【0023】

図４～図７において、符号の１２は主流通孔２内に装着される略円筒状のスリーブ、１３はスリーブ１２の外周壁１２ａの後端から径方向外方に突出形成され、主流通孔２の後端側と略同径である環状のフランジ部、１４はフランジ部１３に形成され還元材送出パイプ（図示せず。）と接続された還元材流入孔、１５はスリーブ１２の外周壁１２ａの前端から長手方向に延び径方向外方に突出形成された直線状のリブ部、１７ａは還元材吹込み口である。

【0024】

本実施例において、還元材流入孔１４は２つ、リブ部１５は８つとし、リブ部１５はスリーブ外周壁１２ａの前端から還元材流路１７ｂまで延びる長さとしているが、還元材流入孔１４の数、リブ部１５の数や長さ等は吹き込む還元材の量や流速によって適宜設計変更が可能であり、本実施例のものに限定されない。

【0025】

スリーブ１２は、その外周面（壁）、内周面（壁）共に表面処理が施されており、この表面処理によって、外周面は高温の還元材、内周面は熱風から受けるダメージが軽減され、スリーブ１２の損耗を防ぐ構成となっている。
この構成は、後述する請求項２、請求項３に係るスリーブについても同様である。

【0026】

スリーブ１２は主流通孔２の後端側Ｂから挿入され、後端側Ｂの主流通孔２と同径のフランジ部１３が内筒部３と当接する溶接部１６で溶接されて、リブ部１５が主流通孔２の内周壁２ａと当接した状態でスリーブ１２は主流通孔２に装着される。
そして、図１に示すように、スリーブ１２の外周壁１２ａと内筒部３（主流通孔２の内周壁２ａ）間に、還元材流入孔１４から還元材吹込み口１７ａへ続く還元材流路１７が形成される。

【0027】

これにより、スリーブ１２が装着された高炉用羽口１は、図１内の矢印に示すように、ブローパイプから流入した熱風を熱風吹込み口２ｃ、主流通孔２、熱風吹出し口２ｂの流れで高炉内に吹き込むことができると共に、還元材パイプから流入した還元材を還元材流入孔１４、還元材流路１７ｂ、還元材流路１７、還元材吹込み口１７ａの流れで高炉内に吹き込むことができる。

【0028】

このように、本願発明によれば、従来の羽口にスリーブ１２を後付けすることで、羽口に新たな貫通孔を形成したり、既存の冷却水路の構造に変更を加えることなく独立した二つ以上のの送風流路を設けることが可能となる。

【0029】

なお、本実施例に係るスリーブの他に、例えば、図５は還元材流入孔１４を６つとしたスリーブの例であり、各還元材流入孔１４から流入した還元材は、図中の矢印に示すように還元材流路１７ｂを経由してリブ部１５によって仕切られた還元材流路１７へ進入し、還元材吹込み口１７ａから高炉内へ吹き込まれる。
また、図６は還元材流入孔１４を２つ、リブ部１５を８つとし、リブ部１５のうち対称位置にあるリブ部１５ａをスリーブ外周壁１２ａの前端からフランジ部１３に近接する位置まで延ばし、その他のリブ部１５はスリーブ外周壁１２ａの前端から還元材流路１７ｂまで延ばしたスリーブの例であり、各還元材流入孔１４から流入した還元材は、図中の矢印に示すように還元材流路１７ｂを経由してリブ部１５ａ及びリブ部１５によって仕切られた還元材流路１７へ進入し、還元材吹込み口１７ａから高炉内へ吹き込まれる。
また、図７は還元材流入孔１４を２つ、リブ部１５を２つとし、対称位置にあるリブ部１５ａをスリーブ外周壁１２ａの前端からフランジ部１３に近接する位置まで延ばしたスリーブの例であり、各還元材流入孔１４から流入した還元材は、図中の矢印に示すように還元材流路１７ｂを経由してリブ部１５ａによって仕切られた還元材流路１７へ進入し、還元材吹込み口１７ａから高炉内へ吹き込まれる。

【実施例0030】

図８は高炉用羽口の断面図、図９は高炉用羽口の背面図、図１０は高炉用羽口の正面図、
図１１～１３はスリーブの斜視図であって、符号の２１は本発明に係る高炉用羽口、２２は高炉用羽口２１の背面部に形成され還元材送出パイプ（図示せず。）と接続された還元材流入孔、２は前端側Ａに熱風吹出し口２ｂ、後端側Ｂにブローパイプ（図示せず。）と接続された熱風吹込み口２ｃを備えた主流通孔、２ａは主流通孔２の内周壁、２３は主流通孔２の後部に形成された還元材流出孔、２４は高炉用羽口２の内部に配置され、還元材流入孔２２と還元材流出孔２３を結ぶ還元材パイプである。

【0031】

還元材パイプ２４は、図８に示すように一部が還元材流出孔２３から主流通孔２内に突出しており、その還元材パイプ突出部２５には、図１２に示すように前端側Ａに向けた還元材吐出孔２６が形成されている。

【0032】

符号の３は高炉用羽口２１を構成する内筒部、３ａは内筒部３と一体に形成された分離壁部、４は高炉用羽口１を構成する外筒部である。

【0033】

符号の５は内筒部３内に形成され高炉用羽口２１の胴体部を周回する冷却水路、６は分離壁３ａにより仕切られながら内筒部３と外筒部４間に形成され、冷却水路５から続いて高炉用羽口２１の胴体部を周回する冷却水路、７は内筒部３と外筒部４間に形成され、高炉用羽口２１の先端付近を周回する冷却水路、８は冷却水路５から続く排水口、９は冷却水路７から続く排水口、１０は冷却水路５へ続く給水口、１１は冷却水路７へ続く給水口である。

【0034】

なお、内筒部３、分離壁３ａ、外筒部４等、冷却水路に係る各部の形状や位置等は任意であり、本実施例のものに限定されない。

【0035】

図１１、１２において、符号の２７は主流通孔２内に装着される略円筒状のスリーブ、２８はスリーブ２７の外周壁２７ａの後端から径方向外方に突出形成され、主流通孔２と略同径の環状のフランジ部、２９ａはスリーブ外周壁２７ａの前端からフランジ部２８まで長手方向に延び径方向外方に突出形成された直線状のリブ部、３０ａは還元材吹込み口である。

【0036】

スリーブ２７は主流通孔２の後端側Ｂから挿入され、フランジ部２８が還元材流出孔２３及び還元材パイプ突出部２５よりも後端側に位置する溶接部３１で内筒部３に溶接されて、リブ部２９ａが主流通孔２の内周壁２ａと当接した状態でスリーブ２７は主流通孔２に装着される。
そして、図８に示すように、スリーブ２７の外周壁２７ａと内筒部３（主流通孔２の内周壁２ａ）間に、還元材流入孔２３から還元材吹込み口３０ａへ続く還元材流路３０が形成される。

【0037】

これにより、スリーブ２７が装着された高炉用羽口２１は、図８内の矢印に示すように、ブローパイプから流入した熱風を熱風吹込み口２ｃ、主流通孔２、熱風吹込み口の流れで高炉内に吹き込むことができると共に、還元材送出パイプから流入した還元材を還元材流入孔２２、還元材パイプ２４、還元材吐出孔２６、還元材流路３０ｂ、還元材流路３０、還元材吹込み口３０ａの流れで高炉内に吹き込むことができる。

【0038】

本実施例において、還元材流入孔２２及び還元材流出孔２３は２つ、還元材パイプ２４は２つ、１つの還元材パイプ突出部２５に形成された還元材吐出孔２６は１つ、リブ部２９ａは２つとし、対称位置にあるリブ部２９ａはスリーブ外周壁２７ａの前端からフランジ部２８まで延びる長さとしているが、還元材流入孔２２や還元材パイプ２４等の数、リブ部の数や長さ等は吹き込む還元材の量や流速によって適宜設計変更が可能であり、本実施例のものに限定されない。

【0039】

例えば、図１３は還元材流入孔２２及び還元材流出孔２３は２つ、還元材パイプ２４は２つ、１つの還元材パイプ突出部２５に形成された還元材吐出孔２６は３つ、リブ部２９を８つとし、リブ部２９のうち対称位置にあるリブ部２９ａをスリーブ外周壁２７ａの前端からフランジ部２８まで延ばし、その他のリブ部２９はスリーブ外周壁２７ａの前端から還元材流路３０ｂまで延ばした例であり、各還元材流入孔２２から流入した還元材は、還元材パイプ２４を通り、図１３内の矢印に示すように、３つの還元材吐出孔２６から還元材流路３０ｂを経由してリブ部２９ａ及びリブ部２９ａによって仕切られた還元材流路３０へ進入し、還元材吹込み口３０ａから高炉内へ吹き込まれる。