特許 7545494 炉頂装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-27

(45)【発行日】2024-09-04

(54)【発明の名称】炉頂装置

(51)【国際特許分類】

   F27B 1/20 20060101AFI20240828BHJP

   F27D 3/10 20060101ALI20240828BHJP

   C21B 7/18 20060101ALI20240828BHJP

【ＦＩ】

F27B1/20

F27D3/10

C21B7/18 301

C21B7/18 303

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2022572044

(86)(22)【出願日】2021-12-02

(86)【国際出願番号】 JP2021044241

(87)【国際公開番号】W WO2022138043

(87)【国際公開日】2022-06-30

【審査請求日】2023-03-15

(31)【優先権主張番号】P 2020214036

(32)【優先日】2020-12-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】513055274

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩポールワース

(74)【代理人】

【識別番号】110000936

【氏名又は名称】弁理士法人青海国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】菅原 尚文

【審査官】齋藤 健児

(56)【参考文献】

【文献】実開昭６１－１５５３５５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１６－０１７１９７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２７Ｂ １／２０

Ｆ２７Ｄ ３／１０

Ｃ２１Ｂ ７／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コンベアの原料投入側端を囲繞するコンベアヘッドカバーと、
前記コンベアヘッドカバーの排出口に対向する受入口を有し、前記受入口の中心軸周りに回転可能な切換シュートと、
前記切換シュートの鉛直下方側において、炉心周りに並列に配置される複数の炉頂バンカーと、
前記コンベアヘッドカバー内において移動可能に設けられる可動部と、
固定部と、
を備え、
前記可動部は、前記コンベアから落下する原料の少なくとも一部が衝突される位置である中間位置に配置可能となっているとともに、前記コンベアから落下する原料の存在領域の外にある退避位置に移動可能となっており、
前記退避位置のときの前記可動部の底面部の水平面に対する傾斜角が、前記中間位置のときの前記可動部の底面部の水平面に対する傾斜角より大きく、
前記固定部は、前記コンベアから落下する原料の存在領域に対して前記退避位置とは反対側に固定配置され、
前記可動部は、前記固定部とともに受入容器を形成する受入位置に移動可能となっている、炉頂装置。

【請求項2】

前記コンベアから投入される原料の末端を検知する原料検知部と、
原料の投入中において前記可動部を前記中間位置に保持させ、前記原料検知部による原料の末端の検知に応じて、前記可動部を、前記中間位置から前記退避位置に移動させた後に前記受入位置に移動させる制御部と、
をさらに備える請求項１に記載の炉頂装置。

【請求項3】

前記切換シュートの回転角度は、前記炉頂バンカーの配置に基づく基準角度に対して炉心周りの前記可動部に向かう方向に補正された回転角度に設定される請求項１または２に記載の炉頂装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、炉頂装置に関する。本出願は、２０２０年１２月２３日に提出された日本特許出願第２０２０－２１４０３６号に基づく優先権の利益を主張するものであり、その内容は本出願に援用される。

【背景技術】

【0002】

例えば、特許文献１には、炉心周りに複数の炉頂バンカーが並列に配置され、原料が投入される炉頂バンカーを切換シュートによって切り換える炉頂装置の一例が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１６－１７１９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

原料が切換シュートを通じて炉頂バンカーに投入される際、切換シュートの方向によっては、炉頂バンカー内の所望の投入位置から変位した位置に原料が投入されることがある。

【0005】

本開示は、切換シュートの方向に依らず、炉頂バンカー内の所望の位置に的確に原料を投入することが可能な炉頂装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る炉頂装置は、コンベアの原料投入側端を囲繞するコンベアヘッドカバーと、コンベアヘッドカバーの排出口に対向する受入口を有し、受入口の中心軸周りに回転可能な切換シュートと、切換シュートの鉛直下方側において、炉心周りに並列に配置される複数の炉頂バンカーと、コンベアヘッドカバー内において移動可能に設けられる可動部と、固定部と、を備え、可動部は、コンベアから落下する原料の少なくとも一部が衝突される位置である中間位置に配置可能となっているとともに、コンベアから落下する原料の存在領域の外にある退避位置に移動可能となっており、退避位置のときの可動部の底面部の水平面に対する傾斜角が、中間位置のときの可動部の底面部の水平面に対する傾斜角より大きく、固定部は、コンベアから落下する原料の存在領域に対して退避位置とは反対側に固定配置され、可動部は、固定部とともに受入容器を形成する受入位置に移動可能となっている。

【0009】

また、炉頂装置は、コンベアから投入される原料の末端を検知する原料検知部と、原料の投入中において可動部を中間位置に保持させ、原料検知部による原料の末端の検知に応じて、可動部を、中間位置から退避位置に移動させた後に受入位置に移動させる制御部と、をさらに備えるとしてもよい。

【0010】

また、炉頂装置は、切換シュートの回転角度は、炉頂バンカーの配置に基づく基準角度に対して炉心周りの可動部に向かう方向に補正された回転角度に設定されるとしてもよい。

【発明の効果】

【0011】

本開示によれば、切換シュートの方向に依らず、炉頂バンカー内の所望の位置に的確に原料を投入することが可能可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、第１実施形態にかかる炉頂装置の構成を示す概略断面図である。

【図2】図２は、可動部が中間位置にある場合の鉛直上方からコンベアヘッドカバーを見た概略透視平面図である。

【図3】図３は、可動部が退避位置にある場合の炉頂装置の構成を示す概略断面図である。

【図4】図４は、可動部が受入位置にある場合の炉頂装置の構成を示す概略断面図である。

【図5】図５は、可動部が受入位置にある場合の鉛直上方からコンベアヘッドカバーを見た概略透視平面図である。

【図6】図６Ａおよび図６Ｂは、原料投入調整装置が設けられていない比較例の炉頂装置を例示する図である。

【図7】図７Ａおよび図７Ｂは、原料投入調整装置が設けられていない比較例の炉頂装置を例示する図である。

【図8】図８Ａおよび図８Ｂは、本実施形態の炉頂装置１の作用および効果を説明する図である。

【図9】図９Ａおよび図９Ｂは、切換シュートの回転角度の設定について説明する概略平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下に添付図面を参照しながら、本開示の一実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。

【0014】

図１は、第１実施形態にかかる炉頂装置１の構成を示す概略断面図である。炉頂装置１は、竪型炉に原料を投入するために竪型炉の鉛直上方に設けられる。竪型炉は、例えば、鉄鉱石およびコークスなどの原料から鉄を生成する高炉であるとするが、任意の炉であってもよい。

【0015】

炉頂装置１は、炉頂バンカー１０、レシービングホッパー１２、切換シュート１４、切換シュート駆動装置１６、コンベアヘッドプーリー１８、コンベア２０、コンベアヘッドカバー２２、原料検知部２４、原料投入調整装置２６、可動部駆動装置２８、過堆積防止センサ３０および制御部３２を含む。

【0016】

炉頂バンカー１０は、中空の容器である。炉頂バンカー１０は、例えば、竪型炉の鉛直上方に複数（例えば、３個）配置される。図１では、複数の炉頂バンカー１０のうち１個の炉頂バンカー１０を例示している。炉頂バンカー１０は、竪型炉の炉心に対して偏心して配置される。炉頂バンカー１０は、炉心周りに等間隔で並列に配置される。例えば、炉頂バンカー１０の数が３個の場合、炉頂バンカー１０は、炉心周りに１２０度間隔で並列に配置される。なお、炉頂バンカー１０の数は、３個に限らず、２個としてもよいし、４個としてもよい。

【0017】

炉頂バンカー１０の上部には、炉頂バンカー１０の内外を連通させる原料投入口４０が形成される。後述するが、炉頂バンカー１０には、原料投入口４０を通じて原料が投入される。炉頂バンカー１０は、投入された原料を貯留することができる。

【0018】

炉頂バンカー１０の原料投入口４０には、上部シール弁４２が設けられる。上部シール弁４２は、原料投入口４０の端部に形成される弁座４４と、弁座４４に対して開閉作動する弁体４６とを含む。上部シール弁４２は、原料投入口４０を開閉するとともに、原料投入口４０を閉じた際に弁座４４と弁体４６との間において原料投入口４０をシールする。

【0019】

図示を省略するが、炉頂バンカー１０の下部には、炉頂バンカー１０の内外を連通させる原料排出口が形成される。炉頂バンカー１０の原料排出口には、流調ゲートおよび下部シール弁が設けられる。流調ゲートは、原料排出口を閉じることで原料の排出を遮断する。下部シール弁は、原料排出口を通じたガスの流通を遮断する。流調ゲートおよび下部シール弁が所定のタイミングにおいて開かれると、炉頂バンカー１０内の原料は、原料排出口を通じて竪型炉へ投入される。

【0020】

レシービングホッパー１２は、並列に配置された複数の炉頂バンカー１０の鉛直上方に配置される。レシービングホッパー１２は、中空に形成されており、中心軸が炉心に概ね重なるように配置される。なお、図１では、レシービングホッパーの一部を省略している。レシービングホッパー１２の下部には、炉頂バンカー１０の数だけ下部開口部５０が形成される。下部開口部５０は、各々、炉頂バンカー１０の原料投入口４０に向かって開口している。

【0021】

切換シュート１４は、レシービングホッパー１２内の上部に配置される。切換シュート１４は、レシービングホッパー１２の内外を連通する曲がった筒状に形成される。切換シュート１４の一端には、鉛直上方に向かってレシービングホッパー１２外に開口する受入口５２が形成される。切換シュート１４の他端には、下部開口部５０に向かって開口する送出口５４が形成される。

【0022】

受入口５２の中心軸５６は、レシービングホッパー１２の中心軸および炉心に重なる。切換シュート１４は、受入口５２の中心軸５６周りに回転可能となっている。つまり、切換シュート１４は、送出口５４の方向を切換可能であり、送出口５４に臨む下部開口部５０を選択することができる。

【0023】

切換シュート駆動装置１６は、切換シュート１４を回転させる。切換シュート駆動装置１６は、油圧式であってもよいし、電気式であってもよい。また、切換シュート駆動装置１６は、切換シュート１４の回転角度（換言すると、切換シュートの回転位置）を検出する切換シュート位置検出部を有する。

【0024】

コンベアヘッドプーリー１８は、受入口５２の中心軸５６から径方向に変位した斜め上方に位置する。コンベア２０は、コンベアヘッドプーリー１８に連結される。コンベア２０は、炉心から離れる方向にコンベアヘッドプーリー１８から延びている。コンベア２０は、コンベアヘッドプーリー１８から離れるに従って鉛直下方に進むように水平面に対して傾斜している。

【0025】

コンベア２０における傾斜の下端側では、所定量分の原料がコンベア２０上に載せられる。コンベア２０は、コンベア２０上に載せられた原料を、傾斜の上端側であるコンベアヘッドプーリー１８側に運搬する。この際、所定量分の原料は、バッチとしてコンベア２０の長手方向に連なって運搬される。コンベアヘッドプーリー１８側に運搬された原料は、コンベア２０から投入される。図１の二点鎖線は、原料の存在領域の一例を示す。また、図１の二点鎖線の矢印は、原料の移動方向の一例を示す。以後、コンベア２０におけるコンベアヘッドプーリー１８側端を、原料投入側端と呼ぶ場合がある。

【0026】

コンベアヘッドカバー２２は、切換シュート１４の鉛直上方に位置する。コンベアヘッドカバー２２は、中空の容器であり、コンベア２０の原料投入側端を囲繞するように設けられる。コンベアヘッドカバー２２には、コンベアヘッドカバー２２の内外を連通させる開口６０が、側面の一部に設けられる。コンベアヘッドプーリー１８の一部、および、コンベア２０の原料投入側端は、コンベアヘッドカバー２２の開口６０を通じてコンベアヘッドカバー２２内に挿入されている。

【0027】

コンベアヘッドカバー２２の下部には、コンベアヘッドカバー２２の内外を連通させる排出口６２が形成される。排出口６２は、円形に形成されている。切換シュート１４の受入口５２は、コンベアヘッドカバー２２の排出口６２に対向している。コンベアヘッドカバー２２は、コンベアヘッドカバー２２の天面６４側から排出口６２側に進むに従って、内部形状が角形から円形に次第に遷移しつつ、内部空間が次第に狭くなるように絞られている。これにより、コンベアヘッドカバー２２内に斜面６６が形成されている。

【0028】

原料検知部２４は、コンベア２０におけるコンベアヘッドプーリー１８の近傍に設けられる。原料検知部２４は、設置された位置におけるコンベア２０上の原料の重量に基づいて、コンベア２０から投入される原料の有無を検知する。具体的には、原料検知部２４は、検知から所定時間後のタイミングでコンベア２０から原料が投入されると想定される位置に設けられる。所定時間後は、例えば、１０秒などに設定されるが、コンベア２０の運搬速度を考慮して任意に設定してもよい。

【0029】

原料検知部２４は、重量が所定閾値以上の場合、コンベア２０上に原料があることを検知し、重量が所定閾値未満の場合、コンベア２０上に原料がないことを検知する。このことから、原料検知部２４は、重量が所定閾値以上の状態から所定閾値未満の状態に変化したとき、コンベア２０から投入される原料の末端を検知する。原料の末端は、バッチとして連なる原料のうち、投入されるタイミングが最も遅い側を示す。また、原料検知部２４は、重量が所定閾値未満の状態から所定閾値以上の状態に変化したとき、コンベア２０から投入される原料の始端を検知する。原料の始端は、バッチとして連なる原料のうち、投入されるタイミングが最も早い側を示す。

【0030】

原料投入調整装置２６は、コンベアヘッドカバー２２内に設けられる。換言すると、原料投入調整装置２６は、コンベアヘッドカバー２２の排出口６２よりも鉛直上方に位置する。

【0031】

原料投入調整装置２６は、可動部７０、固定部７２および駆動機構７４を有する。可動部７０は、コンベアヘッドカバー２２内において移動可能に設けられる。可動部７０は、後に詳述するが、中間位置、退避位置および受入位置の各々に配置可能となっており、中間位置、退避位置および受入位置の間で相互に移動可能となっている。中間位置は、退避位置から受入位置に移動する途中、または、受入位置から退避位置に移動する途中に存在する。

【0032】

中間位置は、コンベア２０から落下する原料の少なくとも一部が衝突される位置である。さらには、中間位置は、可動部７０に衝突された原料が可動部７０から落下し、可動部７０から落下する原料の落下経路が受入口５２の中心を通る位置である。図１では、可動部７０が中間位置にある場合が示されている。

【0033】

退避位置は、コンベア２０から落下する原料の存在領域の外にある。具体的には、退避位置は、コンベア２０から落下する原料の存在領域に対してコンベア２０とは反対側にある。受入位置は、可動部７０が固定部７２とともに受入容器を形成する位置である。

【0034】

図２は、可動部７０が中間位置にある場合の鉛直上方からコンベアヘッドカバー２２を見た概略透視平面図である。また、図３は、可動部７０が退避位置にある場合の炉頂装置１の構成を示す概略断面図である。また、図４は、可動部７０が受入位置にある場合の炉頂装置１の構成を示す概略断面図である。図５は、可動部７０が受入位置にある場合の鉛直上方からコンベアヘッドカバー２２を見た概略透視平面図である。以下では、図１～図５を参照して、原料投入調整装置２６を詳述する。

【0035】

固定部７２は、コンベア２０から落下する原料の存在領域に対して退避位置とは反対側に固定配置される。固定部７２は、固定支持部８０によってコンベアヘッドカバー２２の側面に支持されている。

【0036】

固定部７２は、鉛直部８２、傾斜部８４および端面部８６を含む。鉛直部８２は、コンベア２０の幅方向および鉛直方向に広がる板状に形成される。コンベア２０の幅方向の鉛直部８２の長さは、コンベア２０上の原料の存在領域の幅以上に長くなっている。

【0037】

傾斜部８４は、板状に形成され、鉛直部８２の鉛直下方側の縁から連続している。傾斜部８４は、鉛直下方に進むに従って原料の落下経路側に進むように傾斜している。水平面に対する傾斜部８４の角度は、原料の安息角以上となっている。

【0038】

端面部８６は、鉛直部８２および傾斜部８４におけるコンベア２０の幅方向の両端に設けられる。端面部８６は、傾斜部８４から鉛直上方に張り出すとともに、鉛直部８２から原料の落下経路側に張り出している。

【0039】

可動部７０は、後面部９０、底面部９２および側面部９４を含む。後面部９０は、図４で示すように、受入位置のときにコンベア２０の幅方向および鉛直方向に広がる板状に形成される。後面部９０は、受入位置のときに、原料の落下経路を間に挟んで固定部７２の鉛直部８２に対して対向配置される。コンベア２０の幅方向の後面部９０の長さは、コンベア２０上の原料の存在領域の幅以上に長くなっている。後面部９０の鉛直上方側の縁は、受入位置のときに、コンベア２０から落下する原料の存在領域よりも鉛直上方に位置する。

【0040】

後面部９０には、後面部９０から突出する突出部９６が設けられる。突出部９６は、後面部９０の鉛直上方側の縁付近において、コンベア２０とは反対側に設けられる。

【0041】

底面部９２は、板状に形成され、後面部９０の鉛直下方側の縁から連続している。底面部９２は、後面部９０の鉛直下方側の縁から鉛直下方に進むに従って固定部７２側に進むように傾斜している。

【0042】

底面部９２の上面側には、突起部９８が設けられている。突起部９８は、鉛直下方側の縁付近に位置する。上述のように、可動部７０が中間位置にあるとき、底面部９２には原料の少なくとも一部が衝突される。底面部９２に衝突された原料の一部は、突起部９８によって底面部９２の上面上に留まる。そうすると、その後コンベア２０から落下した原料が、底面部９２上の原料に衝突することとなり、底面部９２上の原料によって底面部９２が保護される。すなわち、突起部９８は、セルフライニングの要素として機能する。

【0043】

退避位置のときの底面部９２の水平面に対する傾斜角は、中間位置のときの底面部９２の水平面に対する傾斜角より大きくなる。このため、可動部７０が退避位置に移動されることで、中間位置のときに突起部９８によって底面部９２上に堆積された原料の少なくとも一部が可動部７０から落下し、底面部９２上の原料を減少させることができる。

【0044】

側面部９４は、後面部９０および底面部９２におけるコンベア２０の幅方向の両端に設けられる。側面部９４は、受入位置のときに底面部９２から鉛直上方に張り出すとともに、後面部９０から固定部７２側に張り出している。

【0045】

駆動機構７４は、駆動軸１００、駆動アーム部１０２、駆動連結部１０４、従動軸支持部１０６、従動軸１０８、従動アーム部１１０および従動連結部１１２を含む。駆動軸１００は、退避位置の可動部７０に対してコンベア２０とは反対側に配置され、コンベア２０の幅方向に延在する。駆動軸１００は、コンベアヘッドカバー２２の側面によって、駆動軸１００の中心軸周りに回転可能に支持される。

【0046】

駆動アーム部１０２の一端は、駆動軸１００に接続されている。駆動アーム部１０２の他端は、駆動連結部１０４を介して可動部７０の突出部９６に連結される。駆動連結部１０４の中心軸は、コンベア２０の幅方向に延びる。可動部７０は、駆動軸１００の中心軸周りに公転可能であるとともに、駆動連結部１０４の中心軸周りに自転可能となっている。

【0047】

従動軸支持部１０６は、コンベアヘッドカバー２２の後部１１４からコンベア２０側に延びている。従動軸１０８は、従動軸支持部１０６の先端部に設けられ、コンベア２０の幅方向に延在する。従動軸１０８は、原料の落下経路に対してコンベア２０とは反対側の位置であり、駆動軸１００の高さ位置よりも低い位置に配置される。従動軸１０８は、従動軸支持部１０６によって、従動軸１０８の中心軸周りに回転可能に支持される。

【0048】

従動アーム部１１０の一端は、従動軸１０８に接続されている。従動アーム部１１０の他端は、従動連結部１１２を介して可動部７０の側面部９４に連結される。従動連結部１１２の中心軸は、コンベア２０の幅方向に延びる。可動部７０は、従動軸１０８の中心軸周りに公転可能であるとともに、従動連結部１１２の中心軸周りに自転可能となっている。

【0049】

可動部駆動装置２８は、駆動軸１００に連結され、駆動軸１００を回転させる。可動部駆動装置２８は、油圧式であってもよいし、電気式であってもよい。また、可動部駆動装置２８は、駆動軸１００の回転角度（換言すると、回転位置）を検出する可動部位置検出部を有する。

【0050】

駆動アーム部１０２の駆動連結部１０４側端が下方に傾倒される方向に駆動軸が回転されたとする。そうすると、駆動アーム部１０２に連動して、従動アーム部１１０の側面部９４側端が、従動軸１０８を支点として下方に傾倒される。これにより、可動部７０は、固定部７２に近づく方向に移動する。可動部７０は、固定部７２に近づくに連れて、底面部９２の水平面に対する傾斜が小さくなる方向に自転させられる。そして、受入位置に到達すると、固定部７２と可動部７０とが組み合わされて、原料の落下経路の途中に、鉛直上方に開口する受入容器が形成される。

【0051】

また、駆動アーム部１０２の駆動連結部１０４側端が上方に持ち上げられる方向に駆動軸１００が回転されたとする。そうすると、駆動アーム部１０２に連動して、従動アーム部１１０の側面部９４側端が、従動軸１０８を支点として上方に持ち上げられる。これにより、受入容器が可動部７０と固定部７２とに分解され、可動部７０は、固定部７２から離れる方向に移動する。可動部７０は、固定部７２から離れるに連れて、底面部９２の水平面に対する傾斜が大きくなる方向に自転させられる。

【0052】

過堆積防止センサ３０は、コンベアヘッドカバー２２内に配置される。過堆積防止センサ３０は、受入位置の配置された可動部７０の鉛直上方であり、コンベア２０から落下する原料の存在領域の外に位置する。コンベア２０から投入される原料の状態によっては、可動部７０が中間位置に配置されていても、可動部７０と固定部７２との隙間で原料が詰まるおそれがある。原料が詰まった場合、可動部７０上に原料が過度に堆積され、コンベア２０からの原料の投入が妨げられることがある。過堆積防止センサ３０は、可動部７０上に原料が過度に堆積された場合にその旨を検知する。

【0053】

なお、過堆積防止センサ３０によって過堆積が検知された場合、一旦、可動部７０を退避位置に移動させて可動部７０と固定部７２との隙間を大きくさせてもよい。また、過堆積が解消された場合、再度、可動部７０を中間位置に配置させてもよい。

【0054】

制御部３２は、中央処理装置、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含む半導体集積回路から構成されるコンピュータである。制御部３２は、プログラムと協働することで機能する。

【0055】

制御部３２は、原料投入が指示されると、あるいは、所定の原料投入タイミングとなると、投入開始指令を各部に送信し、原料を受け入れるための準備作動を開始させる。上部シール弁４２の駆動部は、投入開始指令を受信すると、受入対象となる炉頂バンカー１０の上部シール弁４２を開く。また、切換シュート駆動装置１６は、投入開始指令を受信すると、送出口５４の方向を受入対象となる炉頂バンカー１０に向けるように切換シュート１４を回転させる。可動部駆動装置２８は、投入開始指令を受信すると、駆動軸１００の回転角度を中間位置に対応する角度（中間位置回転角度）となるように駆動軸１００を回転させる。これにより、可動部７０は、中間位置に移動して保持される。そして、コンベア２０の下端側では、コンベア２０への原料の積載が開始される。

【0056】

制御部３２は、投入開始指令の送信後、原料検知部２４の検知結果を逐次取得する。制御部３２は、原料の始端が検知されると、そのタイミングで各部の準備作動が終了しているか否かを確認する。原料の始端が検知された際に既に準備作動が終了している場合、制御部３２は、正常であるとみなし、継続して各部を制御する。一方、原料の始端が検知された際に準備作動が終了していない場合、制御部３２は、炉頂装置１全体を停止させる。

【0057】

このようにして原料の投入が正常に開始されると、可動部７０が中間位置にあるため、図１で示すように、コンベア２０の原料投入側端から落下する原料の少なくとも一部が可動部７０の底面部９２に衝突する。底面部９２に衝突した原料は、底面部９２に沿って下方に移動し、底面部９２の鉛直下方側の縁から落下する。また、コンベア２０から落下した原料のうち底面部９２に衝突しない原料は、底面部９２に衝突して底面部９２から落下する原料と合わさって、落下方向が底面部９２から落下する原料の落下方向に変更されて落下する。

【0058】

そうすると、可動部７０が中間位置にあるため、可動部７０から落下する原料は、図１で示すように、切換シュート１４の受入口５２全体のうち受入口５２の中心を含む所定領域を通過する。その後、原料は、切換シュート１４の内面における切換シュート１４の回転中心上に落下し、切換シュート１４に沿って流れていく。

【0059】

ここで、図６Ａ、図６Ｂ、図７Ａおよび図７Ｂは、原料投入調整装置２６が設けられていない比較例の炉頂装置Ａを例示する図である。比較例の炉頂装置Ａでは、炉頂バンカー１０が３個並列に配置され、切換シュート１４の方向が炉頂バンカー１０の配置に従って１２０度ごとに切り換わる。図６Ａは、切換シュート１４の水平方向の向きがコンベア２０の水平方向の向きと同じとなっている場合の比較例の炉頂装置Ａの横断面図を示す。図６Ｂは、切換シュート１４の水平方向の向きがコンベア２０の水平方向の向きと同じとなっている場合の比較例の炉頂装置Ａの平面図を示す。また、図７Ａは、切換シュート１４の水平方向の向きがコンベア２０の水平方向の向きに対して１２０度回転した向きとなっている場合の比較例の炉頂装置Ａの横断面図を示す。図７Ｂは、切換シュート１４の水平方向の向きがコンベア２０の水平方向の向きに対して１２０度回転した向きとなっている場合の比較例の炉頂装置Ａの平面図を示す。

【0060】

図６Ａおよび図６Ｂで示す場合、コンベア２０の原料投入側端から落下した原料は、コンベアヘッドカバー２２内の斜面６６に衝突し、コンベアヘッドカバー２２の斜面に沿って下方に流れる。コンベアヘッドカバー２２から排出される原料は、切換シュート１４の受入口５２の周縁付近を通過する。そして、切換シュート１４に進入した原料は、切換シュート１４の内面に衝突し、切換シュート１４の内面に沿って下方に移動する。この際、コンベアヘッドカバー２２の斜面６６の傾斜方向と切換シュート１４の内面の傾斜方向とが反対となっている。このため、図６Ｂの実線の矢印Ｂ１０で示すように、原料が切換シュート１４を通過する際の横方向（水平方向）の速度は、斜面６６を通過する際の逆方向の速度の影響で減速される。その結果、原料は、炉頂バンカー１０内において、相対的に径方向炉心側に落下する。

【0061】

一方、図７Ａおよび図７Ｂで示す場合、コンベアヘッドカバー２２の斜面６６の傾斜方向と切換シュート１４の内面の傾斜方向とが反対となっていない。このため、図７Ｂの実線の矢印Ｂ１２で示すように、原料が切換シュート１４を通過する際の横方向の速度は、斜面６６を通過する際の速度の影響で増速される。その結果、原料は、炉頂バンカー１０内において、相対的に径方向炉外側に落下する。

【0062】

また、図７Ａおよび図７Ｂで示す場合、斜面６６を通過する際の速度の影響で、原料は、切換シュート１４の回転角度に対して、炉心周りのコンベア２０に近づく方向に変位しながら切換シュート１４を流れる。その結果、原料は、炉頂バンカー１０内において、炉心周りに変位した位置に落下することがある。

【0063】

このように、炉頂バンカー１０が複数並列に配置される場合、切換シュート１４の方向によって、原料の投入位置が炉頂バンカー１０ごとに異なるおそれがある。その結果、炉頂バンカー１０内の原料を竪型炉に投入する制御の精度が低下するおそれがある。

【0064】

図８Ａおよび図８Ｂは、本実施形態の炉頂装置１の作用および効果を説明する図である。図８Ａは、切換シュート１４の水平方向の向きがコンベア２０の水平方向の向きと同じとなっている場合を示す。図８Ｂは、切換シュート１４の水平方向の向きが、コンベア２０の水平方向の向きに対して１２０度回転した方向となっている場合を示す。

【0065】

図８Ａおよび図８Ｂで示すように、本実施形態の炉頂装置１では、可動部７０がコンベアヘッドカバー２２内に移動可能に設けられ、炉頂バンカー１０への原料の投入中に、可動部７０が中間位置に保持されている。これにより、炉頂装置１では、コンベア２０から落下する原料がコンベアヘッドカバー２２の斜面６６に到達する前に、可動部７０によって原料の落下方向が変えられる。このため、炉頂装置１では、受入口５２の中心を通る経路で原料を落下させることができる。すなわち、本実施形態の炉頂装置１では、切換シュート１４の内面における切換シュート１４の回転中心の位置に原料を落下させることができる。

【0066】

また、可動部７０の鉛直下方側端は、コンベアヘッドカバー２２の斜面の鉛直下方側端よりも高い位置にある。つまり、炉頂装置１では、可動部７０の底面部９２から切換シュート１４の内面までの落下距離を、コンベアヘッドカバー２２の斜面６６から切換シュート１４の内面までの落下距離よりも長くすることができる。これにより、炉頂装置１では、可動部７０から原料を落下させることで、落下経路の途中で横方向の速度成分を十分に消費させることができ、横方向の速度成分が少ない状態で原料を切換シュート１４の内面に到達させることが可能となる。すなわち、本実施形態の炉頂装置１では、鉛直方向に対して傾斜した方向から切換シュート１４の内面に原料を衝突させるのではなく、鉛直下方向に向かって切換シュート１４の内面に原料を衝突させることができる。

【0067】

これらより、図８Ａおよび図８Ｂで示すように、炉頂装置１では、原料の切換シュート１４への落下位置が、切換シュート１４の方向に依らず、切換シュート１４の回転中心の位置で一定とされる。また、炉頂装置１では、切換シュート１４へ衝突する前の原料の横方向の速度成分の影響が抑制されるため、切換シュート１４を通過する原料の速度の大きさを、切換シュート１４の方向に依らず大凡同じにすることができる。

【0068】

したがって、本実施形態の炉頂装置１によれば、切換シュート１４の方向に依らず、炉頂バンカー１０内の所望の位置に的確に原料を投入することが可能となる。

【0069】

また、コンベア２０で運搬される原料の末端付近では、コンベア２０での運搬中に原料の荷崩れが生じて、原料がコンベア２０上に散乱することがある。散乱された原料の重量はコンベア２０上に正常に戴置された原料と比べて小さく、原料検知部２４において所定閾値未満となる可能性が高い。そうすると、原料検知部２４は、散乱された原料を含む実際の末端に到達するよりも前に、重量が所定閾値未満となった位置を原料の末端とみなしてしまう。つまり、原料の散乱された部分は、原料検知部２４による末端の検知から漏れてしまう。以後、このような末端の検知から漏れた原料の残りのこと、換言すると、検知された末端以降の原料のことを、残鉱と呼ぶ場合がある。

【0070】

原料の末端の検知後に残鉱があると、この残鉱が、コンベア２０から投入されて、炉頂バンカー１０の上部シール弁４２に至ることがある。上部シール弁４２は、上述のように原料の末端の検知に応じて閉じられる。そうすると、残鉱が上部シール弁４２の弁座４４と弁体４６との間に挟まって、炉頂バンカー１０の気密が低下するおそれがある。その結果、竪型炉内の圧力に対して炉頂バンカー１０内の圧力が低下し、竪型炉の操業に影響を及ぼすおそれがある。

【0071】

そこで、本実施形態の炉頂装置１では、以下のようにして残鉱を処理する。制御部３２は、原料の投入中に原料の末端が検知されると、一旦、可動部７０を退避位置に移動させる退避位置指令を可動部駆動装置２８に送信する。可動部駆動装置２８は、退避位置指令を受信すると、駆動軸１００の回転角度が退避位置に対応する角度（退避位置回転角度）となるように、駆動軸１００を回転させる。これにより、可動部７０は、退避位置に移動する。

【0072】

そうすると、可動部７０の底面部９２上に残った原料が、可動部７０の退避に応じて落下する。退避位置では、底面部９２の傾斜角が中間位置のときよりも大きくなるため、底面部９２上の原料をより多く落下させることができる。このときに落下した原料は、排出口６２、切換シュート１４および原料投入口４０を通過して炉頂バンカー１０に投入される。また、可動部７０を退避位置に移動させることで、その後、可動部７０を受入位置に移動させた際に、より多くの残鉱を受け入れることが可能となる。

【0073】

制御部３２は、可動部７０が退避位置に到達してから所定時間が経過すると、可動部７０を受入位置に移動させる受入位置指令を可動部駆動装置２８に送信する。ここでの所定時間は、可動部７０が退避位置に滞在する時間に相当する。所定時間は、底面部９２上の原料を十分に落下させることができる時間とされるとともに、原料の末端が原料検知部２４上からコンベア２０の原料投入側端に移動するまでの間に、可動部７０が退避位置を経由して受入位置に到達可能な時間に設定される。可動部駆動装置２８は、受入位置指令を受信すると、駆動軸１００の回転角度が受入位置に対応する角度（受入位置回転角度）となるように、駆動軸１００を回転させる。これにより、可動部７０は、受入位置に移動する。

【0074】

可動部７０が受入位置に到達すると、固定部７２と可動部７０とが組み合わされて、原料の落下経路の途中に受入容器が形成される。原料の末端の検知から漏れた残鉱は、排出口６２に至る前に、この受入容器に捕捉されて保持される。受入容器が形成された後、制御部３２は、上部シール弁４２の駆動部に上部シール弁４２を閉じさせる。

【0075】

炉頂装置１では、上部シール弁４２が閉じられても、残鉱が上部シール弁４２の弁座４４と弁体４６との間に挟まることを防止することができる。その結果、炉頂装置１では、炉頂バンカー１０の気密の低下を防止することができる。

【0076】

また、図７Ｂを参照して上述したように、比較例の炉頂装置Ａでは、切換シュート１４の向きによっては、炉頂バンカー１０内の原料の投入位置が炉心周りに変位することがある。これに対し、本実施形態の炉頂装置１では、原料が切換シュート１４の内面に到達したときの横方向の速度成分を減少させることができ、炉頂バンカー１０内の原料の投入位置に関する炉心周りの変位を抑制することが可能となる。

【0077】

しかし、炉頂バンカー１０内の原料の投入位置の精度を、さらに高くしたい場合もあり得る。そこで、本実施形態の炉頂装置１では、以下のように切換シュート１４の回転角度が設定されてもよい。

【0078】

図９Ａおよび図９Ｂは、切換シュート１４の回転角度の設定について説明する概略平面図である。炉頂バンカー１０Ａは、平面視で可動部７０の大凡真下に位置する。炉頂バンカー１０Ｂは、平面視で炉心周りの時計回り方向に炉頂バンカー１０Ａから１２０度変位して配置される。炉頂バンカー１０Ｃは、平面視で炉心周りの反時計回り方向に炉頂バンカー１０Ａから１２０度変位して配置される。図９Ａは、切換シュート１４が炉頂バンカー１０Ｂに向けられる場合を示す。図９Ｂは、切換シュート１４が炉頂バンカー１０Ｃに向けられる場合を示す。図９Ａおよび図９Ｂにおいて、一点鎖線１２０Ｂは、炉頂バンカー１０Ｂの配置に基づく基準角度を示す。一点鎖線１２０Ｃは、炉頂バンカー１０Ｃの配置に基づく基準角度を示す。

【0079】

原料が炉頂バンカー１０Ｂに投入される場合、原料は、切換シュート１４の通過中に、炉頂バンカー１０Ｂの基準角度（一点鎖線１２０Ｂ）に対して炉心周りの炉頂バンカー１０Ｃ側（コンベア２０側）を流れる傾向にある。

【0080】

そこで、原料が炉頂バンカー１０Ｂに投入される場合、図９Ａの一点鎖線１２２Ｂで示すように、切換シュート１４の回転角度は、炉頂バンカー１０Ｂの基準角度に対して、炉心周りの可動部７０に向かう方向に補正された回転角度に設定される。これにより、実線の矢印１２４Ｂで示すように、切換シュート１４を通過する原料を、炉頂バンカー１０Ｂの基準角度に沿った方向に流すことが可能となる。その結果、原料を炉頂バンカー１０Ｂの所望の位置に投入することができ、炉頂バンカー１０Ｂ内の原料の投入位置の精度をより高めることが可能となる。

【0081】

また、原料が炉頂バンカー１０Ｃに投入される場合、原料は、切換シュート１４の通過中に、炉頂バンカー１０Ｃの基準角度（一点鎖線１２０Ｃ）に対して炉心周りの炉頂バンカー１０Ｂ側（コンベア２０側）を流れる傾向にある。

【0082】

そこで、原料が炉頂バンカー１０Ｃに投入される場合、図９Ｂの一点鎖線１２２Ｃで示すように、切換シュート１４の回転角度は、炉頂バンカー１０Ｃの基準角度に対して、炉心周りの可動部７０に向かう方向に補正された回転角度に設定される。これにより、実線の矢印１２４Ｃで示すように、切換シュート１４を通過する原料を、炉頂バンカー１０Ｃの基準角度に沿った方向に流すことが可能となる。その結果、原料を炉頂バンカー１０Ｃの所望の位置に投入することができ、炉頂バンカー１０Ｃ内の原料の投入位置の精度をより高めることが可能となる。

【0083】

制御部３２は、受入対象の炉頂バンカー１０を切り換える際、切換シュート１４の回転角度が上述の設定された回転角度となるように、切換シュート駆動装置１６に切換シュート１４を回転させる。なお、切換シュート１４の回転角度の補正量は、例えば、切換シュート１４の回転角度と原料の投入位置との関係を確認する試運転を予め行うことで決定されてもよい。

【0084】

以上、添付図面を参照しながら一実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。

【符号の説明】

【0085】

１：炉頂装置 １０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ：炉頂バンカー １４：切換シュート ２０：コンベア ２２：コンベアヘッドカバー ２４：原料検知部 ３２：制御部 ５２：受入口 ６２：排出口 ７０：可動部 ７２：固定部 ９２：底面部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】