以下、図面に示した実施の形態に基づい� ��本発明を詳細に説明する。

 1.直接還元製鉄設備の構成 
 図1は、本発明に係る溶鉄製造用原料投入装 置(以下、原料投入装置と呼ぶ)を直接還元製� ��設備に適用した場合の構成を示す。

 図1において、直接還元製鉄設備1は、回� �炉床式加熱還元炉(以下、回転炉床炉と呼ぶ) 2を有し、この回転炉床炉2の回転炉床2aは、� �時計方向(矢印A方向)に回転するようになっ� �いる。

 回転炉床炉2の回転速度は、加熱還元炉の 大きさや操業条件によって異なるが、通常は 6分から16分程度で1周するようになっている� �

 また、回転炉床炉2における炉体2bの壁面� ��は加熱バーナー2cが複数個設けられており� �これらの加熱バーナー2cによる燃焼熱あるい はその輻射熱によって炉床部に熱が供給され る。

 耐火材で構成された回転炉床2a上に装入� �れた原料混合物Mは、回転炉床2a上で回転炉� �炉2内を周方向へ移動する間、加熱バーナー2 cからの燃焼熱や輻射熱によって加熱される� �そして回転炉床炉2内の加熱帯を通過する間� ��、原料混合物M内の酸化鉄は、還元され、副 生する溶融スラグと分離すると共に残余の炭 素質還元剤による浸炭を受けて溶融しながら 、粒状に凝集して粒状還元鉄Nとなる。

 さらに、回転炉床炉2の回転下流側ゾーン から高温のまま排出された粒状還元鉄Nは、� �温DRI搬送容器3に収容され、原料投入装置4に 移動される。

 2.原料投入装置の構成
 原料投入装置4は、直接還元製鉄プロセスで 生産された高温還元鉄を後述する溶解炉に熱 間供給する高温用投入系統10と、冷却された� ��温還元鉄および炭材を溶解炉に供給する低� ��用投入系統11と、から構成されている。

 2-1.高温用投入系統
 原料投入装置4の高温用投入系統10に移動さ� ��た高温DRI搬送容器3は、中間ビン(高温用貯� �容器)5の上部接続部5aに接続される。

 中間ビン5は、上側スライドゲート5bと、� ��側スライドゲート5cと、を備えている。ま� �、中間ビン5の下方には上記高温用投入装置� ��しての水冷式スクリューフィーダ(定量切出 装置)6が設けられており、この水冷式スクリ� ��ーフィーダ6の下方にさらにロードセル付き のフィードビン7が設けられている。

 上記水冷式スクリューフィーダ6の切出し 能力(定格)は5t/hである。これに対し、低温用 投入系統11における振動フィーダの切出し能� ��(定格)は1.5t/hであり、高温用投入系統10の切 出し能力の30%である。

 通常、切出し能力の下限以下では制御性� ��悪く、使用することができない。本実施形� ��の水冷式スクリューフィーダ6も例外ではな く、制御可能な最低投入速度は約1,000kg/h(定� �の約20%)であった。

 これに対し、低温用投入系統11における� �動フィーダの切出し能力(定格)は1.5t/hである ため、高温用投入系統10における切出し能力� ��少なくとも0~30%までの制御範囲を、低温用� �入系統11でカバーすることが可能になる。

 詳しくは、高温用投入系統10は、本実施� �態では800℃の高温DRIを処理することをベー� �に設計されている。また、低温(常温)DRIを溶 解するために必要なエネルギーは、上記高温 用投入系統10の約1.5倍必要である。したがっ� ��、高温用投入系統10において制御が困難な� �格の約20%について、低温用投入系統11で制御 可能にするためには、20%×1.5=30%の切出し能力 (最大)が必要になる。従って、低温用投入系� ��11の切出し能力は、高温用投入系統10の切出 し能力の0~30%をカバーできるものが望ましい� ��

 回転炉床炉2と溶解炉(後述する)との連続� ��ロセス(ホットリンクプロセス)は必ずしも� �ッチングしないため、常に余剰の還元鉄を� �造する必要がある。また、溶解炉の立ち上� �時や回転炉床炉休止中の溶解炉の稼働は生� �性が低いため、低温用還元鉄を投入する等� �対応を取る必要性がある。

 そのため、単に高温用投入系統10の制御� �をカバーするだけでなく、上述した場合に� �いても高温用投入系統10の代替ができるよう に、振動フィーダの切出し能力は30%に設定さ れる。30%を上回る切出し能力に設定すること も可能ではあるが、そうすると原料投入装置 4の規模が大型化してしまい、プラントコス� �が高くなるだけでなく制御も複雑になる。

 なお、連続プロセスのマッチング状況に� ��じ、切出し能力が30%以下の振動フィーダを� ��数設けることもできる。

 また、フィードビン7には、上側スライド ゲート7aと下側スライドゲート7bとが備えら� �ており、フィードビン7の下部は、投入部8を 介して溶解炉9と接続されている。

 上記スライドゲート7a、7bを設ける理由は 下記の通りである。フィードビン7より上流� �の投入系統はシール性が低いため、溶解炉� �転中に発生した排ガスが、フィードビン7の� ��流側に流入し、外気と接触することにより� ��火などの危険性がある。フィードビン7の上 側および下側スライドゲート7a、7bは、排ガ� �がフィードビン7の上流側へ流入することを� ��ぐ効果がある。

 また、上記スライドゲート5b,5cおよびス� �イドゲート7a,7bは、溶解炉9内からの発生ガ� �が高温用投入系統10に侵入することを防止す るために設けられる。

 2-2.低温用投入系統
 一方、投入部8には高温用投入系統10とは別� ��低温用投入系統11が設けられている。

 この低温用投入系統11は、低温DRIホッパ(� ��1ホッパ)12と、この低温DRIホッパ12から低温D RIの切出しを行なう低温用投入装置としての� ��動フィーダ(フィーダ)13と、石炭ホッパ(第2� ��ッパ)14と、この石炭ホッパ14から炭材の切� �しを行なう同じく低温用投入装置としての� �動フィーダ(フィーダ)15と、これらのホッパ� ��ら供給される原料を先上がりに搬送するた� ��のコンベヤ16と、このコンベヤ16の先端部に 設けられたホッパ16aと上記投入部8とを連通� �せるシュート(投入シュート)17と、このシュ� ��ト17に設けられたロータリーバルブ(遮断装� ��)17aと、から主として構成されている。

 なお、遮断装置は、上記ロータリーバル� ��に限らず、二重ダンパ式開閉弁等で構成す� ��こともできる。 

 上記ロータリーバルブ17aは、溶解炉9内か らの発生ガスが低温用投入系統11に侵入する� ��とを防止している。

 なお、連続切出し装置としては上記振動� ��ィーダを用いることが好ましいが、これに� ��らず、スクリューフィーダ、テーブルフィ� ��ダ等、他方式のフィーダを用いることもで� ��る。

 上記溶解炉9には、溶解炉9の湯面上のス� �グ層に向けて高純度の酸素を吹込むための� �素吹込みランス18が設けられている。この酸 素吹込みランス18から溶解炉9に投入される酸 素源と炭材とを反応(燃焼)させることにより� ��還元鉄中に残存する未還元の酸化鉄が還元� ��れるとともに還元鉄が加熱・溶解され、溶� ��を製造するようになっている。

 3.原料投入装置の投入動作 
 次に、上記構成を有する原料投入装置4の投 入動作について、図2および図3を参照しなが� ��説明する。

 3-1.立ち上げ時
 図2は溶解炉9の運転初期から定常期に至る� �での制御動作をグラフで示したものであり� �回転炉床炉2は連続運転されていることを前� ��とする。 

 図2において、横軸は吹錬開始からの経過時 間(分)を示す。左側縦軸は送酸速度(Nm ³ /h)及び炭材・DRI投入速度(kg/h)を示す。右側縦 軸は溶湯温度(℃)を示す。

 図2において送酸速度Oは一定であり、炭� �投入速度Cは10分経過した時点から一定であ� �。

 送酸設備の規模が大きくなることを避け� ��ことが好ましいため、できれば送酸速度を� ��定にして運転することが望まれる。しかし� ��がら、還元プロセスの稼働率を高めるため� ��回転炉床炉2から排出される還元鉄量のすべ てをそのまま溶解炉9に供給すると、溶解炉9� ��溶湯温度を制御する手段がなくなるため、� ��元プロセスが成り立たなくなってしまう。

 そこで、従来は、溶解炉9の溶湯温度が低 い場合には還元鉄Nの供給量を減らし、溶湯� �度が高い場合には還元鉄Nの供給量を増やす� ��いう処理が行なわれていた。

 これに対し、本発明の原料投入装置4は、 高温用投入系統10とは別に、低温用投入系統1 1を備える。この低温用投入系統11から投入さ れる低温DRIおよび炭材の量を制御することに より、回転炉床炉2から排出される還元鉄N量� ��そのまま溶解炉9に供給できる。なお、炭材 は、FeOを高濃度で含有するスラグを還元する ために投入される。

 そのための制御方法として、低温DRI投入� ��度Lおよび炭材投入速度Cは、溶解炉9の運転� ��ち上げからそれぞれ段階的に高められる。

 図1に示したロータリーバルブ17aを動作さ せた状態で、振動フィーダ13,15の振動数を高� ��ることにより低温DRI投入速度Lと炭材投入速 度Cが上昇されると、溶解炉9内の溶湯温度Tが 上昇する。そして溶湯温度Tが1450℃を超えた� ��点で、振動フィーダ13,15をオフし、低温DRI� �投入を停止する。ただし、炭材投入速度Cは� ��定のままである。

 図2中、矢印Bは、低温DRI投入から高温DRI� �入への切り替えのタイミングを示している� �

 このように、溶解炉9の溶湯温度Tが所定� �温度に到達した時点で、高温DRIの投入に切� �替えれば、ロスを発生することなく回転炉� �炉2と溶解炉9の運転とをマッチングさせるこ とが可能になる。そして、高温DRIへの切り替 え後、高温DRI投入速度Hを段階的に増加させ� �ことにより、溶解炉9内の溶湯温度Tの推移は 、切り替えのタイミングB点を境にして上昇� �ら安定に移行することになる。

 3-2.定常運転時
 図3は、定常運転を行なうための投入動作を グラフで示したものである。

 回転炉床炉2から排出される還元鉄量はす べてそのまま溶解炉9に供給されるので、高� �DRI投入速度Hは一定である。また、炭材投入� ��度Cおよび送酸速度Oも一定である。

 溶湯温度Tが低下傾向にあるときは、低温DRI 投入速度Lを下げる(グラフ中、立下り部L ₁ 参照)ことにより、溶湯温度Tの低下が抑えら� ��る。

 一方、溶湯温度Tが上昇傾向にあるときは、 低温DRI投入速度Lを上げる(グラフ中、立上が� ��部L ₂ 参照)ことにより、溶湯温度Tの上昇が抑えら� ��る。

 低温DRI投入速度Lを上げることによって溶湯 温度Tの上昇が抑制された後、溶湯温度Tが徐� ��に低下する傾向を示すときは、低温DRI投入� ��度Lを若干下げる(グラフ中、立下り部L ₃ 参照)。

 このように、溶湯温度Tの傾向を見ながら 低温DRIの投入速度を調節することによって、 溶湯温度Tの変動を抑制しながら連続運転を� �なうことができる。

 上記実施形態では、本発明の原料投入装� ��は、回転炉床炉と溶解炉との間に介設した� ��合を例に説明した。しかしながら、本発明� ��原料投入装置は、回転炉床炉に限らず、直� ��還元製鉄プロセスを行なう任意の炉と溶解� ��との間に介設することができる。

 以上のとおり、本発明を詳細に、また特� ��の実施態様を参照して説明したが、本発明� ��精神と範囲を逸脱することなく様々な変更� ��修正を加えることができることは当業者に� ��って明らかである。本出願は2008年3月28日出 願の日本特許出願(特願2008-087654)に基づくも� �であり、その内容はここに参照として取り� �まれる。