JP2005226113A - 焼結原料の装入方法 - Google Patents

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俊秀 松村
Toshihito Okata
敏仁 大方
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仁朗 山形
Koji Ano
浩二 阿野
Shiro Ishiwaki
史郎 石脇
Shinji Amano
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Abstract

【課題】 焼結原料の粒度偏析を比較的容易な手段によって達成することのできる焼結原料の装入方法を提供する。
【解決手段】 焼結原料を焼結機の給鉱ホッパー下のフイーダから、複数の駆動ローラからなるローラフィーダを経由して焼結機パレット上へ装入する方法において、前記駆動ローラの周速度を、ローラ群若しくは個別ローラ単位で管理して上流側を下流側よりも早くするようにして操業する。前記複数のローラのうち最上流側ローラから40〜60%下流側に相当するローラ位置までのローラの周速度を速くするように操業する。
【選択図】 図2

Description

本発明は、無端移動グレート式焼結機における焼結原料を、複数のローラを並設して構成されるローラフィーダを経由させてパレット上に供給装入する、焼結原料の装入方法の改良に関するものである。
高炉用原料として使用される焼結鉱を製造するに際しては、鉄鉱石、粉状コークス、粉状フラックスなどを混合造粒した原料を、無端移動グレート焼結機の連続的に移動するパレット上に供給し、その後パレットを点火帯および焼結帯を順次通過させて、焼結原料層内に熱風を通気させることによって製造(焼結)されるのが一般的である。
焼結原料をパレット上に供給するに際しては、上層部には下層部に比べてコークスを多くすると共に、下層部には上層部に比べて原料粒度が粗くなるように装入することが、焼結鉱品質や焼結歩留まりの向上、さらには着火燃料の原単位の低減および生産性の向上などからして好ましいことが知られている。
図1は、従来の原料装入装置の構造を示す概略説明図であり、図中1は焼結原料、2は焼結原料が装入されるホッパー、3はホッパーの下端開口に設けられた原料供給機構としてのドラムフィーダ、4はドラムフィーダの下方に位置するシュート、5はパレット、6はパレット下方に配置されるグレートバーを夫々示す。
このような原料装入装置において、ホッパー2に装入された原料1はドラムフィーダ3によって連続的にシュート4上に排出され、シュート4を経由してパレット5内のグレートバー6上に供給されるように構成されている。またシュート4は、パレット5とほぼ同一の幅を有する平板状の案内部材であって、パレット5の移動方向(矢印A)と反対の方向に向けて所定角度で傾斜しているのが一般的である。
しかしながら、上記のように平板状のシュート4を用いた場合には、次のような問題がある。ドラムフィーダ3によって送られた焼結原料1は、平板状のシュート4を滑走してパレット5内に供給されるのであるが、パレット5内への焼結原料1の落下時の衝撃や原料層の安息角が大きくなって、焼結原料層に「なだれ現象」が生じ、断層が発生することになる。その結果、パレット5内における焼結原料1の層高方向の粒度偏析およびそれに伴う粉コークスの分布が不均一となって、また「なだれ現象」によって発生した断層に通気ムラが生じて焼結歩留まりおよび生産性の低下を招くという問題がある。
こうした問題を解決するために、これまでにも様々な技術が提案されている。その基本的な構成として、平板状のシュート4の代わりに、複数のローラを並設したローラフィーダを用いた技術が提案されている。こうした装置構成を、図面を用いて説明する。
図2は、ローラフィーダを用いた原料装入装置の構造を示す概略説明図であり、その基本的な構成は前記図1に示した装置構成と類似し、対応する部分には同一の参照符号を付すことによって重複説明を回避する。この装置構成においては、同一平面内に並設され、且つ同一方向に回転して焼結機のパレットの進行方向と反対の方向に傾斜している複数の駆動ローラ8を設け、各駆動ロール8間の間隙によって焼結原料1を篩いわけしつつパレット5側に送るように構成されている。こうした装置では、前述したような「なだれ現象」が基本的に回避され、比較的良好な粒度分布(粒度偏析)からなる焼結原料の積層状態が達成されることになる。
こうしたローラフィーダを備えた技術として、これまでにも様々提案されており、焼結原料のパレット上での良好な積層状態を達成する観点から様々な工夫がなされている。こうした技術として、例えば特許文献1には、ローラ群を複数のセグメントに分割し、各セグメント毎に回転方向ならびに回転数を任意に設定し、パレット台車へ装入された原料の銘柄、粒度や成分偏析を制御する方法が開示されている。また、特許文献2には、ローラフィーダの傾斜方向はパレットの移動方向と同一の方向であるが、各ローラの回転速度、ローラ間距離、ローラフィーダの傾斜角度等を適切に制御することによって、良好な粒度偏析を実現することが提案されている。更に、特許文献3には、目開き間隔15mm以下のスリットを有するローラフィーダを用いることよって、ローラフィーダにおける目詰まりを防止しつつ良好な粒度偏析を実現する技術も提案されている。
一方、本発明者らも、ローラフィーダを用いた焼結原料の装入方法の改良について検討を重ねており、その研究の一環として、例えば特許文献4のような技術を提案している。この技術では、ローラフィーダの傾斜角度と各ロールの回転数を任意に調整したり、ローラ間隔をローラフィーダ上流側と下流側で変更することによって、目標とする粒度偏析の達成を図るものである。
これまで提案されてきた技術では、夫々の技術に応じてそれなりの効果が発揮されていたのであるが、その制御が困難であったり、その条件によっては理想的な粒度偏析が達成されにくいことがある。こうしたことから、できるだけ簡単な操業によって、理想的な粒度偏析が容易に達成することのできる技術の確立が望まれているのが実情である。
特開2000−199687号公報 特許請求の範囲等 再公表2001−67017号公報 特許請求の範囲等 特公平05−2730号公報 特許請求の範囲等 特開2000−63961号公報 特許請求の範囲等
本発明は、こうした従来技術における課題を解決する為になされたものであって、その目的は、焼結原料の粒度偏析を比較的容易な手段によって達成することのできる焼結原料の装入方法を提供することにある。
上記課題を解決することのできた本発明方法とは、焼結原料を焼結機の給鉱ホッパー下のフイーダから、複数の駆動ローラからなるローラフィーダを経由して焼結機パレット上へ装入する方法において、前記駆動ローラの周速度を、ローラ群若しくは個別ローラ単位で管理して上流側を下流側よりも速くするようにして操業する点に要旨を有するものである。
本発明方法を実施するに当たっては、前記複数のローラのうち最上流側ローラから40〜60%下流側に相当するローラ位置までのローラの周速度を速くすることが好ましい。またローラの周速度は、最大周速度が最小周速度の1.5〜2倍となるようにして操業することが推奨される。更に、ローラフィーダの傾斜角度を30〜50°として操業するのが良い。
本発明では、ローラフィーダの上述側に位置する駆動ロールの周速度を下流側の駆動ローラの周速度よりも速くすることによって、焼結原料の粒度偏析を比較的容易に達成することができ、焼結歩留まりや生産性が向上するという効果が発揮されることになる。
本発明者らは、前記図2に示したような装入装置において、良好な粒度偏析を実現するための手段について様々な角度から検討した。その結果、駆動ローラの周速度を、ローラ群若しくは個別ローラ単位で管理して上流側を下流側よりも速くするようにして操業すれば、パレットに装入される焼結原料の粒度偏析が大幅に改善され、その結果として生産性や製品歩留りが向上することを見出し、本発明を完成した。
本発明によって、上記効果が発揮された理由については、その全てを解明し得たわけではないが、ローラフィーダにおける上流側の駆動ローラの周速度を下流側の駆動ローラよりも相対的に速くすることによって、焼結原料に付加される力が増大し、大きな粒ほどローラ間から落下しにくくなる、即ち見かけ上、篩いの目を小さくしたのと同じ効果を得ることができると考えられる。
本発明においては、ローラフィーダ上流側の駆動ローラの周速度を下流側よりも速くすることを特徴とするものであるが、周速度を速くする駆動ローラはローラ群若しくは個別ローラ単位で管理すれば良い。例えば、8個の駆動ローラを備えたローラフィーダにおいては、上流側の4〜5までのローラ群の周速度をまとめて(同じ周速度で)、それより下流側の駆動ローラの周速度よりも速くなるように、ローラ群単位で周速度を管理してもよく、また各ローラ単位で上流側から下流側になるにつれて周速度が順次遅くなるようにしても良い。
いずれの構成を採用するにしても、周速度を速くする上流側ローラは、最上流側のローラから40〜60%下流側に相当するローラ位置までの周速度を速くするように構成することが好ましい。特に、ローラ群で周速度を管理する場合には、下流側のローラ群との周速度の違いによって、本発明の効果が顕著に達成される。また、周速度を各ローラ単位で管理する場合には、上流側の周速度は下流側よりも当然速くなることになるが、それでも上流側と下流側の周速度の違いが上記位置で明確に区別できるように制御することが推奨される。
また、上流側駆動ローラの周速度は、下流側駆動ローラの周速度の1.5〜2.0倍となるように制御することが好ましい。例えば、ローラ群単位で周速度を管理する場合で、2つのローラ群(上流側と下流側)に分けた場合には、上流側の周速度(最大周速度)が下流側の周速度(最小周速度)の1.5〜2.0倍となるようにすれば良い。また、各ローラ単位で管理する場合には、最大周速度(最上流ローラ)が、最小周速度(最下流ローラ)の1.5〜2.0倍となるように制御すれば良い。
ローラの周速度は、ローラの半径や回転数によって左右されることになる。従って、上流側の周速度を速くする構成としては、(1)上流側のローラの半径を大きくして全ローラの回転数を同一にする、(2)上流側ローラの回転数を増大する、等が挙げられるが、本発明ではいずれの構成を採用することができる。
本発明を実施するに際して、ローラフィーダの傾斜角度(以下、「シュート角度」と呼ぶことがある。:後記図5参照)も適切に調整するのが良い。本発明において、上流側ローラの周速度を速くすることによる効果をより有効に発揮させるためには、30〜50°程度とすることが好ましい。この角度が30°未満になると、焼結原料の大部分がローラ間から落下するようになり、上流側の駆動ローラの周速度を速くしても、その効果が得られなくなり、50°を超えると焼結原料がローラフィーダ上を滑走する作用が大きくなり、上流側の駆動ローラの周速度を速くすることによる効果が発揮されにくくなる。
その他、焼結原料を効果的に装入するための条件として、駆動ローラ間の距離、給鉱ホッパーのゲート開度、ドラムフィーダ回転数、パレット移動速度(台車速度)、焼結原料供給速度等があるが、これらの条件も操業に応じて適切に調整する必要がある。
以下、実施例によって本発明の作用効果をより具体的に示すが、下記実施例は本発明を限定する性質のものではなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することはいずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。例えば、下記実施では、駆動ローラの周速度をローラ群として管理すると共に、周速度の制御を回転数によって制御する(従って、駆動ローラの半径は同一)場合について示したが、こうした場合に限定されないことは勿論である。
実施例1
本発明者らは、下記表1に示す粒度分布を有する焼結原料(実機造粒後原料)を用い(配合割合;鉄鉱石:84.0質量%、粉状コークス:4.0質量%、粉状フラックス:12.0質量%)、前記図2に示した装置(ローラフィーダの駆動ロール数:8本)による上流側駆動コーラの回転数制御が、パレット上に充填された焼結原料の偏析に与える影響について調査した。このときのローラフィーダの設備条件については、下記の通りであり、その他の条件は表2にした。
[ローラフィーダ設備条件]
ローラ径:60mmφ
ローラ本数:8本
傾斜角度(シュート角度):43°
ローラ間隔:20mm
Figure 2005226113
Figure 2005226113
その結果(相対平均径と充填層表面からの距離との関係)を図3、4に示す。尚、図3は、原料供給速度が175.2kg/minの場合、図4は原料供給速度が264.4kg/minの場合を夫々示している。また、図中、「相対平均径」は、全体の平均粒径に対する各位置の粒径の相対値を意味し、この値を結んだ線が寝てくる(即ち、傾きが小さくなる)程偏析(粒度偏析)が強化されていること(即ち、理想の粒度分布に近づいていること)を示している。
これらの結果から、次のように考察できる。まず原料供給速度が175.2kg/minの場合(図3)には、上流側ローラの回転数を150rpmにしたときには粒度偏析はなだらかになる傾向(中層部の傾きが小さくなる傾向)を示しており、回転数を200rpm、250rpmに増大させたときには、上層部乃至中層部の粒度偏析はむしろ悪化している(傾きが大きくなる傾向)ことが分かる。
一方、原料供給速度が264.4kg/minの場合(図4)には、ローラ回転数の増大に伴って、上層部乃至中層部の粒度偏析は向上する(傾きが小さくなる傾向)を示している。即ち、いずれの場合(原料供給速度の違いを考慮しても)、上流側ローラの回転数を増大させることによって、原料粒度偏析は強化されることが分かる。
本発明者らは、上記現象が発生する理由を解明するために、駆動ローラの回転数を制御することによる焼結原料の分散状態(パレットに充填する状態)について調査した。このときの実験設備の状態を図5に模式的に示す。即ち、8本の駆動ローラを配置したローラフィーダを想定し、駆動ローラの回転数を制御することによって、ローラフィーダの下方に配置されたサンプルボックスのどの位置に分散装入されるかを調査した。このとき、ローラフィーダ傾斜角度(シュート角度)を50°とする以外は、他の条件は上記と同じとした。尚、サンプルボックスの#1〜#10は、夫々のボックスNo.を示し、ボックスNo.2の位置がローラフィーダの最上流側ローラ位置に、ボックスNo.6の位置がローラフィーダの最下流側のローラ位置に対応するものである。
上流側4本の駆動ローラの回転数を100〜250rpmに変え(下流側の駆動ローラの回転数は100rpmの一定)、原料供給速度を175.2kg/minとしたときの原料分散状態を図6に示す。また、上流側の駆動ローラだけを増大させた場合と、全ローラの回転数を増大させた場合を比較した原料分散状態を、図7〜9に示す。例えば、図7は上流側の駆動ローラの回転数を150rpm、下流側の駆動ローラの回転数を100rpmとした場合(150rpm/100rpm:●)と、全ローラ回転数を150rpm(150rpm:◆)を比較して示したものである(図8、9についても同様の趣旨)。
一方、上流側4本の駆動ローラの回転数を100〜250rpmに変え(下流側の駆動ローラの回転数は100rpmの一定)、原料供給速度を264.4kg/minとずる以外は、前記図6と同様にして原料分散状態を調査した結果を図10に示す。また、上流側の駆動ローラだけを増大させた場合と、全ローラの回転数を増大させた場合を比較した原料分散状態を、図11〜13に夫々示す。この図11〜13の結果は、原料供給速度の以外で前記図7〜9と対応するものである。
これらの結果から、次のように考察できる。即ち、駆動ローラ回転数の増大に伴って、サンプルボックスNo.1〜6への原料装入量(駆動ローラ間間隙から落下する原料の量)は減少し、ボックスNo.7〜10への原料装入量(ローラフィーダから落下する原料の量)が増加する傾向を示している。また、全駆動ローラの回転数を増大させた場合と比較して、上流側の駆動ローラの回転数だけを増大させた場合には、その回転数が150〜200rpmのときに、原料供給量に拘らず、その分散状態が良好に(偏析が生じ易いように)確保されていることが判明した。いずれにしても、上流側の駆動ローラの回転数を下流側の駆動ローラの回転数と比較して、1.5〜2.0倍で制御することが好ましいことが分かった。
実施例2
次に、回転数を増加させる上流側ローラの本数の影響について調査した。このときの焼結装入の設定条件は下記表3に示す通りである(他の条件は、実施例1と同じ)。尚、表3において、ローラNo.1〜8は、上流側から数えたときのNo.である。また、二重線(=)で囲んだ部分が回転数を制御した領域を示している。
Figure 2005226113
その結果(相対平均径と充填層表面からの距離との関係)を、図14、15に示す。尚、図14は、原料供給速度が175.2kg/minの場合、図15は原料供給速度が264.4kg/minの場合を夫々示している。
本発明者らは、回転数を増大する駆動ローラの本数が焼結原料の分散状態(パレットに充填する状態)について調査した。このときの実験設備の状態を図16に模式的に示す(基本的には、前記図5と同様)。即ち、8本の駆動ローラを配置したローラフィーダを想定し、回転数を制御する駆動ローラの本数を変えることによって、ローラフィーダの下方に配置されたサンプルボックスのどの位置に分散装入されるかを調査した。このとき、傾斜角度(シュート角度)を43°とする以外は、他の条件は実施例1と同じとした。
その結果(原料分散状態)を、図17、18に示す。尚、図17は、原料供給速度が175.2kg/minの場合、図18は原料供給速度が264.4kg/minの場合を夫々示している。
これらの結果から次のように考察できた。即ち、回転数を増大させる上流側駆動ローラの本数を増加させることは、充填層高さ方向の原料粒度偏析に影響を及ぼすが、最上流側ローラから40〜60%程度の下流側に相当するローラ位置までのローラの回転数を増大させることが有効であることが分かる。
実施例3
次に、シュート角度の影響について調査した。このときの焼結装入の設定条件は下記表4に示す通りである(他の条件は、実施例1と同じ)。
Figure 2005226113
その結果(相対平均径と充填層表面からの距離との関係)を図19〜24に示す。尚、図19〜21は、原料供給速度が175.2kg/minの場合に、シュート角度を30°、40°、50°に変えたときの結果を夫々示しており、図22〜24は、原料供給速度が264.4kg/minの場合に、シュート角度を30°、40°、50°に変えたときの結果を夫々示したものである。また、図中、上流側の駆動ローラの回転数を増大させたときを「不均等」とし、全駆動ローラの回転数を同じにしたときを「均等」としている。
これらの結果から明らかなように、シュート角度によって駆動ローラ回転数増大の効果は変化するが、原料供給速度が通常程度ではシュート角度が50°程度まで偏析促進効果が達成されることになる。また、原料供給速度が増大するにつれて、シュート角度による偏析改善効果が薄れてくることが分かる。
実施例4
次に、ローラ間隔の影響について調査した。このときの焼結装入の設定条件は下記表5に示す通りである(他の条件は、実施例1と同じ)。
Figure 2005226113
原料供給速度が175.2kg/minの場合の結果(相対平均径と充填層表面からの距離との関係)を、図25〜27に示す。尚、図25〜27は、ローラ間隔を20mm、30mm、40mmに変えたときの結果を夫々示したものである。また、図中、「不均等」、「均等」の意味は、前記図19〜24と同様である。
これらの結果から明らかなように、ローラ間隔が小さくなるにつれて、原料粒度偏析は促進される傾向を示すことが分かる。尚、原料供給速度が大きくなった場合(原料供給速度:264.4kg/min)においても、コーラ間隔の影響はほぼ同様の傾向を示したが、粒度偏析改善効果は若干小さくなっていた。
従来の原料装入装置の構造を示す概略説明図である。 ローラフィーダを用いた原料装入装置の構造を示す概略説明図である。 上流側ローラの回転数を増大させた場合における原料供給速度175.2kg/minのときの相対平均径と充填層表面からの距離との関係を示したグラフである。 上流側ローラの回転数を増大させた場合における原料供給速度264.4kg/minのときの相対平均径と充填層表面からの距離との関係を示したグラフである。 駆動ローラの回転数を制御することによる焼結原料の分散状態の変化を調査するときの実験設備の状態を模式的に示した説明図である。 上流側4本の駆動ローラの回転数を100〜250rpmに変え、原料供給速度を175.2kg/minとしたときの原料分散状態を示すグラフである。 上流側の駆動ローラを150rpmに増大させた場合と、全ローラの回転数を150rpmに増大させた場合を比較した原料分散状態を示したグラフである。 上流側の駆動ローラを200rpmに増大させた場合と、全ローラの回転数を200rpmに増大させた場合を比較した原料分散状態を示したグラフである。 上流側の駆動ローラを250rpmに増大させた場合と、全ローラの回転数を250rpmに増大させた場合を比較した原料分散状態を示したグラフである。 上流側4本の駆動ローラの回転数を100〜250rpmに変え、原料供給速度を264.4kg/minとしたときの原料分散状態を示すグラフである。 上流側の駆動ローラを150rpmに増大させた場合と、全ローラの回転数を150rpmに増大させた場合を比較した原料分散状態を示したグラフである。 上流側の駆動ローラを200rpmに増大させた場合と、全ローラの回転数を200rpmに増大させた場合を比較した原料分散状態を示したグラフである。 上流側の駆動ローラを250rpmに増大させた場合と、全ローラの回転数を250rpmに増大させた場合を比較した原料分散状態を示したグラフである。 回転数を増大させるローラの本数を変えた場合における原料供給速度が175.2kg/minのときの相対平均径と充填層表面からの距離との関係を示したグラフである。 回転数を増大させるローラの本数を変えた場合における原料供給速度が264.4kg/minのときの相対平均径と充填層表面からの距離との関係を示したグラフである。 回転数を増大する駆動ローラの本数による焼結原料の分散状態の変化を調査したときの実験設備の状態を模式的に示した説明図である。 回転数を増大する駆動ローラの本数を変えた場合に、原料供給速度が175.2kg/minのときの原料分散状態を示すグラフである。 回転数を増大する駆動ローラの本数を変えた場合に、原料供給速度が264.4kg/minのときの原料分散状態を示すグラフである。 原料供給速度が175.2kg/minの場合にシュート角度を30°としたときの相対平均径と充填層表面からの距離との関係を示したグラフである。 原料供給速度が175.2kg/minの場合にシュート角度を40°としたときの相対平均径と充填層表面からの距離との関係を示したグラフである。 原料供給速度が175.2kg/minの場合にシュート角度を50°としたときの相対平均径と充填層表面からの距離との関係を示したグラフである。 原料供給速度が264.4kg/minの場合にシュート角度を30°としたときの相対平均径と充填層表面からの距離との関係を示したグラフである。 原料供給速度が264.4kg/minの場合にシュート角度を40°としたときの相対平均径と充填層表面からの距離との関係を示したグラフである。 原料供給速度が264.4kg/minの場合にシュート角度を50°としたときの相対平均径と充填層表面からの距離との関係を示したグラフである。 原料供給速度が175.2kg/minの場合にローラ間隔を20mmとしたときの相対平均径と充填層表面からの距離との関係を示したグラフである。 原料供給速度が175.2kg/minの場合にローラ間隔を30mmとしたときの相対平均径と充填層表面からの距離との関係を示したグラフである。 原料供給速度が175.2kg/minの場合にローラ間隔40mmとしたときの相対平均径と充填層表面からの距離との関係を示したグラフである。
符号の説明
1 焼結原料
2 ホッパー
3 ドラムフィーダ
4 シュート
5 パレット
6 グレートバー
8 駆動ローラ

Claims (4)

  1. 焼結原料を焼結機の給鉱ホッパー下のフイーダから、複数の駆動ローラからなるローラフィーダを経由して焼結機パレット上へ装入する方法において、前記駆動ローラの周速度を、ローラ群若しくは個別ローラ単位で管理して上流側を下流側よりも速くするようにして操業することを特徴とする焼結原料の装入方法。
  2. 前記複数のローラのうち最上流側ローラから40〜60%下流側に相当するローラ位置までのローラの周速度を速くする請求項1に記載の焼結原料の装入方法。
  3. ローラの周速度は、最大周速度が最小周速度の1.5〜2.0倍となるようにして操業する請求項1または2に記載の焼結原料の装入方法。
  4. ローラフィーダの傾斜角度を30〜50°として操業する請求項1〜3のいずれかに記載の焼結原料の装入方法。
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