JP3292791B2 - シンターケーキ支持スタンド及び焼結パレット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高炉等で使用する焼結
鉱の製造方法であるシンターケーキ支持焼結方法に用い
るシンターケーキ支持スタンド及び焼結パレットに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の焼結鉱製造工程を図５に示す。焼
結鉱製造の主原料の鉱石はヤードから鉱石ホッパー１７
に、副原料の石灰石は石灰石ホッパー１６に、燃料であ
るコークスはコークスホッパー１５に運ばれる。鉱石、
石灰石、コークスはホッパー１７、１６、１５から切り
出され、返鉱ホッパー１４から切り出された返鉱と共に
ミキサー１８で調湿、造粒され、焼結配合原料８とな
る。焼結配合原料８はサージホッパー９に搬送され、貯
蔵された後に、ドラムフィーダー１０から切り出され、
シュート１１を介して、焼結パレット７に装入され、焼
結原料層１２を形成する。鉄鉱石を主原料とする焼結の
場合、焼結原料層の厚さは通常６００ｍｍ程度である。
そして、この焼結原料層表層のコークスに点火炉１３で
ガスの燃焼熱により点火して、下方に空気を吸引しなが
らコークスを燃焼させ、この燃焼熱で上層から下層にか
けて順次原料を焼結する。

【０００３】このような従来方法によると、焼結原料層
下層は焼結が終了した焼結パレットの一体化した焼結塊
（以下、シンターケーキという）による重みを受け、圧
縮され、高密度化する。このため通気が悪くなり、又通
気の不均一化が生じ、コークスの燃焼速度が遅くなり、
又燃焼むらが起きる。その結果焼結速度が遅くなり、又
歩留、すなわち５ｍｍ以上の成品の収率が低下するため
生産性が低下する問題がある。

【０００４】生産性の低下を解決する方法は種々ある
が、特開平２−２９３５８６号公報には、シンターケー
キの荷重解消、焼結層の通気改善による生産性向上技術
として、焼結パレット上に設けたスタンドによるシンタ
ーケーキ支持焼結方法が記載されている。このシンター
ケーキ支持焼結方法に使用する特開平４−１６８２３４
号公報記載の板状の支持スタンドを設置した焼結パレッ
トを図６に示す。

【０００５】このシンターケーキ支持焼結方法では、焼
結が進行し、支持スタンドＤの高さ位置までシンターケ
ーキが形成されると、シンターケーキは支持スタンドＤ
の上端部で支えられ、下層に荷重が掛からなくなる。こ
のため下層の焼結原料層に荷重が掛からず、焼結層の通
気が改善される。

【０００６】しかし、このスタンドによるシンターケー
キ支持焼結方法は、支持スタンドＤの表面からの抜熱や
支持スタンドＤと焼結原料層境界の通気過剰などのた
め、支持スタンドＤ表面近傍の温度上昇が不均一で十分
に焼結されず歩留が低下し、生産性が低下する問題があ
り、特開平６−１２９７７５号公報には、図７に示すよ
うに、格子状スタンドＥとそれらを設置した焼結パレッ
ト７が記載されている。この格子状スタンドＥは格子状
であるので、従来の板状のシンターケーキ支持スタンド
と比較して表面積が狭くなっており、スタンド表面から
の抜熱及びスタンドと充填層境界の通気過剰などを防止
し、これによってスタンド表面近傍の温度上昇が十分に
行える状態で焼結層の通気が阻害されることなく焼結を
行うことが出来る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、格子状スタン
ドＥを設置した焼結パレット７は、それぞれの格子状ス
タンドＥの表面積が板状に比較して約４５％と狭いため
内部の空間面積が広くなり過ぎ、格子状スタンドＥを介
して焼結原料層が連なり、且つ焼結ガスの流通が増進さ
れ、焼結が進みすぎ、シンターケーキが格子状スタンド
Ｅを含めて一体化してしまい、焼結機の排鉱部でシンタ
ーケーキを排鉱する際に格子状スタンドＥとシンターケ
ーキが分離せず、シンターケーキを保持した焼結パレッ
トがクラッシングガイドに突っかかり、焼結機が過負荷
停止し、焼結機の稼働率が低下する問題がある（以下、
焼結機の排鉱部におけるシンターケーキのスタンドを含
む焼結パレットからの分離し易さをシンターケーキの排
鉱性という）。

【０００８】又、焼結操業においては、シンターケーキ
支持スタンドの近傍を最高温度１３５０〜１４００℃の
焼結燃焼帯が１５〜３０ｍｍ／分の速度で上部から下部
に向かい降下するため、シンターケーキ支持スタンド自
体がその上面でシンターケーキの接触による熱伝達と、
その側面で対流と輻射による熱伝達を受け、シンターケ
ーキ支持スタンド自体は常温近くから最高１０００℃以
上にさらされ、スタンド高さ方向の温度差も５００〜７
００℃ある。一方、冷却される際にもスタンドの上部と
下部に温度差を生ずる。しかも５０〜７０分周期でそれ
が繰り返される。この低サイクルの過酷な熱衝撃のため
に熱歪が蓄積され、この熱歪による亀裂がシンターケー
キ支持スタンドに発生する。さらに亀裂が進行するとシ
ンターケーキ支持スタンドが部分欠損し、著しく短命と
なって取り替え頻度が増加し、焼結機の稼働率が低下す
ると共に設備費が著しく高価となる問題がある。

【０００９】一方、焼結パレット１台当たりのスタンド
の配置についても、図７に示すようなスタンド配置では
シンターケーキの支持バランス及びシンターケーキの排
鉱性に問題がある。又無端パレット列に於ける各々のパ
レットのスタンドの配置についても、シンターケーキの
支持バランス及びスタンド枚数の増加から来る設備費の
増加の問題がある。

【００１０】また、既存グレートバーはパレット進行方
向の長さに対して１／２〜１／３の長さで２〜３列に分
割されており、且つ両端が顎状を成し、その顎部でパレ
ットフレームに取り付けられているスタンド構造上の制
約の問題がある。

【００１１】そこで本発明は、焼結鉱のシンターケーキ
支持焼結方法においてパレット上の支持スタンド側面の
通気性を確保するとともに排鉱性を高めることができる
シンターケーキ支持スタンド及び低サイクルの過酷な熱
衝撃に対しても、この熱衝撃を極力緩和できる形状のシ
ンターケーキ支持スタンドと焼結パレットを提供する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は以下の〜の
通りである。

【００１３】 下方吸引式焼結機の焼結パレット上に
取付部を介して配置するシンターケーキ支持スタンドに
おいて、高さが焼結原料層の厚さの３０〜７０％で、パ
レット進行方向断面の下辺に対する上辺長さが３０〜７
０％である正台形状の板からなり、かつ、取付部の幅が
スタンド高さの１／２から１／３であることを特徴とす
るシンターケーキ支持スタンド。

【００１４】 シンターケーキ支持スタンドの側面の
少なくとも１箇所に上端を開放した縦方向のスリット状
開孔部を設けたことを特徴とする前記 のシンターケー
キ支持スタンド。

【００１５】 シンターケーキ支持スタンドの側面に
縦溝を両側面に対して千鳥に設けることによって横断面
を波形状にしたことを特徴とする前記 のシンターケー
キ支持スタンド。

【００１６】 焼結パレット上の複数のグレートバー
列の焼結パレット進行方向の後列に、焼結パレットの進
行方向に平行かつ焼結パレット面に垂直に前記〜の
いずれかのシンターケーキ支持スタンドを取付部を介し
て１〜５枚設置したことを特徴とする焼結パレット。

【００１７】

【作用】本発明のシンターケーキ支持スタンドの既存グ
レートバーからの高さは、焼結層厚の７０％の高さを最
大に焼結条件との関係で最小３０％まで種々選択出来、
スタンド高さが高い程シンターケーキの支持効果が大き
い。スタンド長さは約４９５ｍｍで、既存グレートバー
の長さと同様とする。

【００１８】スタンド幅については、シンターケーキの
排鉱性の観点から上部を薄く、下部を厚く、即ち断面形
状は台形が良い。又スタンドの長手方向に於いても、シ
ンターケーキの排鉱性の面から前方方向を薄くすること
も出来る。

【００１９】又、上辺長さが下辺長さの３０〜７０％の
正台形状の板をシンターケーキ支持スタンドとすれば、
シンターケーキ支持スタンド上部の温度差による熱膨張
差を吸収し、蓄積される熱歪を軽減し、熱疲労による亀
裂の発生を軽減、遅延させることが出来る。上辺長さ３
０％未満ではシンターケーキの支持面積が減少し過ぎ、
７０％超では熱膨張差の吸収が不充分となる。３０〜７
０％をスタンド長手方向のパレット進行方向の後部にの
み採ることも出来るが、熱膨張差の吸収効果は小さい。
シンターケーキ支持スタンドの上辺から下辺に縦方向の
スリット状開孔部を設けることによりシンターケーキ支
持スタンド上端を分割すると、熱膨張差の吸収の効果が
大きい。しかし、シンターケーキ支持スタンド高さの１
０％未満の高さでは熱衝撃を受ける高さから見て小さす
ぎ、４０％超では開孔部の底部から亀裂が発生しやす
く、寿命を律速する恐れがあり、好ましくない。分割数
は多いほど良いが、開孔部の底部から亀裂が発生しやす
いため寿命を律速する恐れがあり、５箇所未満が好まし
い。

【００２０】このシンターケーキ支持スタンド上部の熱
影響の吸収機能を向上させる他の構造として、シンター
ケーキ支持スタンドの側面に縦溝を両側面に対して千鳥
に設けることによって、横断面を波形状にした構造があ
る。昇温時と冷却時にスタンドの上部と下部の温度差に
より拘束部分が応力を受け、上部端が最大応力となり、
下部方向に小さくなることから、上部ほど膨張及び収縮
しやすく、且つ下部に向かって自由度を持たせた波形
状、すなわちジャバラ状とし、例えば扇子の如く伸縮し
やすくして熱応力緩和機能を向上させる。縦溝の断面形
状は半円状、角状、Ｖ状とすることもできる。縦溝の長
さは上部からスタンド高さの５／６以内で、それ以上は
効果がない。縦溝の幅は上部肉厚の１／３以内で、それ
以上は伸縮効果がない。縦溝の深さは外形に沿った深さ
で、上部肉厚の１／６以内で、それ以上は構造上強度低
下を招く。

【００２１】スタンドをパレットフレームへ挿入する取
付部の形状については、長手方向と高さ方向は既存のグ
レートバーと類似の形状を採用する。スタンドの材質に
よる熱伸びとパレットフレームの熱伸びの違いを長手方
向の長さで補正する程度である。取付部の幅はスタンド
の垂直安定性の問題から重要な因子で、スタンドが焼結
機の干渉部を通過する際に接触しないように、スタンド
高さとの関係で決まり、スタンド高さの１／２を越える
と経済的でなく、１／３未満はスタンドの垂直安定性に
欠けることから、スタンド高さの１／２から１／３の幅
が適当である。又、スタンドの取付部下部の幅も重要な
因子で、これは焼結パレットが排鉱部に進み、下方にま
わり、リターン側に回った際のスタンドを垂直に安定し
て保持できる幅で、取付部の幅に対して取付部下部の幅
は既存グレートバーの幅分だけ狭くでき、スタンドの自
重も軽くできる。

【００２２】スタンド取付部の既存グレートバー面と同
レベルの水平面には既存グレートバー間にある焼結ガス
の下方吸引のための開孔部がない。そこで、焼結パレッ
トにスタンドを配置すれば、焼結ガスの下方吸引のため
の既存グレートバーの開孔率が減少し、焼結機能に対し
てマイナス傾向となる。そこでそれを改善したのが、特
開平５−４３９５０号公報記載のスタンドの取付部の既
存グレートバー面に幅５ｍｍのスリットを設けたもので
ある。このスリット個数、即ちスリット面積はスタンド
取付部の構造上許容出来れば大きい程良い。

【００２３】焼結パレットの進行方向のスタンドの形状
を既存グレートバーと同様にパレット進行方向に複数に
分割し、パレットフレームへの組込みに於いて、既存の
グレートバーと同様に組込みやすくなっている。しか
し、個々のスタンドのパレットフレームへの取付幅がス
タンドの垂直安定性、すなわち倒れ防止から既存グレー
トバーの幅より遙に大きくなるため、従来のグレートバ
ーの組込み方法では対応できない。既存のグレートバー
は幅が約３０ｍｍと狭いため、パレットフレーム間でグ
レートバーを若干斜めにすればグレートバーの下顎も外
れ、簡単に取外し及び取付け出来た。しかし、シンター
ケーキ支持スタンドの場合、取付部の幅が既存グレート
バーより遙に広いため、斜めにしてパレットフレーム間
に挿入しても、挿入した状態で取付部がパレットフレー
ムと競り、スタンドをパレットフレームと直角の方向に
回転出来ない。そこで、パレットフレームの片側の端部
の既存切り欠き部を拡張し、そこからスタンドの取付部
をパレットフレームと直角に挿入し、その状態でスタン
ドを所定の位置まで平行移動、すなわち横滑らしして取
付ければよい。又、取り外しは前記の逆とする。尚、パ
レットフレームの片側の端部に切り欠き部を拡張した部
分については、既存のグレートバーに変えて広幅の既存
グレートバーと類似のエンドグレートバーを準備し、そ
の切り欠き部分を穴埋めし、既存のグレートバー押さえ
ピンでエンドグレートバーを押さえればよい。

【００２４】無端状の焼結パレット列長手方向と個々の
パレットへのシンターケーキ支持スタンドの配列及び配
置についての考え方は、シンターケーキ支持不均一によ
る焼結速度の乱れを極力解消するために均一な支持バラ
ンスを維持しなければならないとの考え方に基づく。シ
ンターケーキ支持スタンドは無端焼結パレット列の個々
のパレット全てに配置してもよく、又設備費削減の目的
から１台目のパレットには配置し、２台目のパレットに
は配置せず、３台目のパレットには配置するように、パ
レット列に対して一つ飛ばしに配置しても良く、又１台
目のパレットには配置枚数を多く、２台目のパレットに
は配置枚数を少なく、３台目のパレットには配置枚数を
多くするようにパレット列に対して千鳥配置でも良い。

【００２５】個々の焼結パレットの幅方向へのシンター
ケーキ支持スタンドの配置枚数は、パレット列へのスタ
ンドの配列方法により変わるが、従来の如く１枚配置又
は２枚配置、又は３枚配置から５枚配置でも良い。要す
るに、パレット配列に対して、シンターケーキをバラン
ス良く支持できる配列及び配置、即ちシンターケーキを
ほぼ等面積支持出来る配列及び配置であれば良い。パレ
ット幅に対するスタンドの枚数を多くすればスタンド１
枚当たりのシンターケーキ支持負荷は小さくなるが、ス
タンド独自の使用上の安定性及び製造上の形状律速、焼
結機の関連部分との干渉の増加から好ましくなく、一般
にパレット幅１ｍから２ｍに１枚程度を目安とする。

【００２６】個々のパレットに対して既存グレートバー
の配列は２列又は３列になっており、焼結パレット進行
方向全長に配列していた従来のシンターケーキ支持スタ
ンドの配列と比較して最前列、すなわちストランド進行
方向の前側のスタンドを除去したため、シンターケーキ
の排鉱性が極めて向上する。その上、シンターケーキ支
持スタンドの配列は既存グレートバーの配列に習ってい
るので、従来のパレット進行方向全長に渡る一体ものと
比較して、スタンドの組み込みに於いて、既存グレート
バーの生まれの寸法や老朽による寸法誤差の影響を排除
している。

【００２７】

【実施例】以下、図１〜図４を参照しながら実施例を具
体的に説明する。なお、焼結工程は図５に示した従来方
法と同じであり、層厚は６００ｍｍとした。

【００２８】

【実施例１】実施例として、台形状の板からなるシンタ
ーケーキ支持スタンドＦを図１に示す。既存グレートバ
ーからのスタンド高さ１は焼結原料層厚の１／３の下層
の焼結原料層の通気改善を目的とした２００ｍｍであ
る。スタンド長さは約４９５ｍｍで、既存のグレートバ
ーの長さと同様である。スタンド長さ２は約３４５ｍｍ
で、スタンド上辺の長さ方向両端を各々約７５ｍｍカッ
トして正台形状とし、スタンド上部の温度差による熱膨
張差を吸収し、蓄積される熱歪を軽減し、熱疲労による
亀裂の発生を軽減するとともに遅延させる。

【００２９】スタンドＦの幅はシンターケーキの排鉱性
から高さ２００ｍｍの上部を薄く、下部を厚くしてお
り、上部３３ｍｍ、下部４０ｍｍである。スタンドＦを
パレットフレームへ挿入する取付部４の長手方向と高さ
方向は既存のグレートバーと類似の形状を採用してい
る。取付部４の幅はスタンド高さ１の１／２の１００ｍ
ｍで、取付部下部５の幅は７０ｍｍである。

【００３０】本シンターケーキ支持スタンドの生産性は
３１〜４２ｔ／ｄ／ｍ²に向上し、焼結機の稼働率の低
下を従来の支持スタンドの約３．５％に比し、約０．５
％に軽減できたため、生産量が従来に対して３％増大し
た。

【００３１】

【実施例２】実施例として、上辺から下辺に向かう縦方
向のスリット状開孔部を有するシンターケーキ支持スタ
ンドＧを図２に示す。開孔部の数は２で、高さは５０ｍ
ｍである。幅は機械仕上げの可能な幅の最小、例えば１
０ｍｍが好ましい。スリット状開孔部を設けたため、ス
タンド上部の温度差による熱膨張差を吸収し、蓄積され
る熱歪を軽減し、熱疲労による亀裂の発生を軽減すると
ともに遅延させる。

【００３２】焼結機の稼働率の低下を約０．５％に軽減
できたため、焼結鉱の生産量が約３％向上した。

【００３３】

【実施例３】実施例として正台形状のシンターケーキ支
持スタンドＦ₁、Ｆ₂、Ｆ₃を設置した焼結パレット７を
図３に示す。パレット幅３ｍに対して、シンターケーキ
支持スタンドＦ₁とＦ₃は各々のサイドウォール１９から
各々約５００ｍｍの位置に配置し、シンターケーキ支持
スタンドＦ₂はパレット幅のほぼ中央に配置し、パレッ
ト長手方向へは既存のグレートバーの配列の後列にのみ
設置した。スタンド１枚当たりのシンターケーキを支持
する面積は焼結パレット面積の丁度１／３ずつとなり、
シンターケーキの支持バランスが均一化され、焼結機能
を安定化出来る。このシンターケーキ支持スタンド
Ｆ₁、Ｆ₂、Ｆ₃を全パレットに設置した。

【００３４】シンターケーキ支持スタンドＦ₁〜Ｆ₃の台
形形状によりスタンド上部の温度差による熱膨張差を吸
収でき、熱歪の発生を軽減し、熱疲労による亀裂の発生
を軽減させるとともに遅延させたので、スタンド寿命は
従来のシンターケーキ支持スタンドの０．５ケ月に比し
６ケ月以上に改善された。その結果、従来の焼結鉱生産
量に対して約３％向上した。

【００３５】

【実施例４】実施例として、台形状でスタンドの側面に
縦溝を両側面に対して千鳥に設けることによって横断面
を波形状としたシンターケーキ支持スタンドＨを図４に
示す。シンターケーキ支持スタンドＨの全体形状寸法は
図１のシンターケーキ支持スタンドＦのそれらと同様で
ある。この縦溝形状は半円状で、縦溝の幅は約１０ｍ
ｍ、縦溝の深さは約５ｍｍ、縦溝の長さはスタンド上部
から約１６０ｍｍである。

【００３６】この波形状のシンターケーキ支持スタンド
Ｈはスタンド上下の温度差による熱膨張・収縮差を自由
に吸収し、蓄積される熱歪みを軽減し、亀裂の発生を軽
減するとともに遅延させる。

【００３７】シンターケーキ支持スタンドＨにより焼結
機の稼働率の低下を約０．５％軽減出来たため、焼結鉱
の生産量が約３％向上した。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、シンターケーキ支持ス
タンドを正台形状の板とすることにより、下層の焼結原
料層の通気と歩留が改善され、生産性が向上するばかり
でなく、従来と比較してスタンド寿命が延長され、設備
費が低減出来ると共に、焼結機のスタンド入替休止が削
減出来るため稼働率が向上する。

【００３９】焼結パレットの幅方向へのシンターケーキ
支持スタンドの配置枚数を従来の１枚又は２枚より多く
すればシンターケーキの支持バランスの不均一が解消さ
れ、下層の焼結原料層の通気と歩留が改善され、生産性
の向上に寄与する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシンターケーキ支持スタンドの実施例
を示す斜視図である。

【図２】本発明のシンターケーキ支持スタンドの実施例
を示す斜視図である。

【図３】シンターケーキ支持スタンドを設置した本発明
の焼結パレットの実施例を示す斜視図である。

【図４】本発明のシンターケーキ支持スタンドの実施例
を示す斜視図である。

【図５】従来の焼結鉱製造工程を示す図である。

【図６】従来の支持スタンドを設置した焼結パレットの
斜視図である。

【図７】従来の格子状スタンドを設置した焼結パレット
の斜視図である。

【符号の説明】

Ｄ 支持スタンド Ｅ 格子状スタンド Ｆ シンターケーキ支持スタンド Ｇ シンターケーキ支持スタンド Ｈ シンターケーキ支持スタンド Ｆ₁、Ｆ₂、Ｆ₃ シンターケーキ支持スタンド １ スタンド高さ ２ スタンド長さ ３ 開孔部 ４ 取付部 ５ 取付部下部 ７ 焼結パレット ８ 焼結配合原料 ９ サージホッパー １０ ドラムフィーダー １１ シュート １２ 焼結原料層 １３ 点火炉 １４ 返鉱ホッパー １５ コークスホッパー １６ 石灰石ホッパー １７ 鉱石ホッパー １８ ミキサー １９ サイドウォール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今田 邦弘 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株 式会社 技術開発本部内 (72)発明者 稲角 忠弘 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株 式会社 技術開発本部内 (72)発明者 藤本 政美 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株 式会社 技術開発本部内 (72)発明者 河野 一之 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株 式会社 技術開発本部内 (72)発明者 麻生 寿郎 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株 式会社 技術開発本部内 (72)発明者 草田 昭一 大阪市西区北堀江１−12−19 株式会社 栗本鐵工所内 (72)発明者 松野 進 大阪市西区北堀江１−12−19 株式会社 栗本鐵工所内 (56)参考文献 特開 平４−168234（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−147765（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−129775（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F27B 21/08

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下方吸引式焼結機の焼結パレット上に取
   付部を介して配置するシンターケーキ支持スタンドにお
   いて、高さが焼結原料層の厚さの３０〜７０％で、パレ
   ット進行方向断面の下辺に対する上辺長さが３０〜７０
   ％である正台形状の板からなり、かつ、取付部の幅がス
   タンド高さの１／２から１／３であることを特徴とする
   シンターケーキ支持スタンド。
2. 【請求項２】 シンターケーキ支持スタンドの側面の少
   なくとも１箇所に上端を開放した縦方向のスリット状開
   孔部を設けたことを特徴とする請求項１記載のシンター
   ケーキ支持スタンド。
3. 【請求項３】 シンターケーキ支持スタンドの側面に縦
   溝を両側面に対して千鳥に設けることによって横断面を
   波形状にしたことを特徴とする請求項１記載のシンター
   ケーキ支持スタンド。
4. 【請求項４】 焼結パレット上の複数のグレートバー列
   の焼結パレット進行方向の後列に、焼結パレットの進行
   方向に平行かつ焼結パレット面に垂直に請求項１〜３の
   いずれか記載のシンターケーキ支持スタンドを取付部を
   介して１〜５枚設置したことを特徴とする焼結パレッ
   ト。