JP3858491B2

JP3858491B2 - 焼結原料層の通気改善方法及び装置

Info

Publication number: JP3858491B2
Application number: JP36700698A
Authority: JP
Inventors: 晃一主代; 勝利井川; 伸幸大山; 傑井田; 哲也神野
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1998-11-16
Filing date: 1998-12-24
Publication date: 2006-12-13
Anticipated expiration: 2018-12-24
Also published as: JP2000213873A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼結原料層の通気性改善方法及び装置に係わり、詳しくは、粉状の鉄鉱石、石灰石及びコークス粉等の混合物で充填層を形成し、その表面に着火させると共に、該層内に吸気して層全体を焼き固め、人工的な焼結鉱石（以下、焼結鉱という）を製造するに当たり、前記充填層の通気性を長時間安定して維持する技術である。
【０００２】
【従来の技術】
ドワイト・ロイド（以下、ＤＬと略す）型焼結機を用いて、鉄鉱石をベースにした焼結鉱を製造するには、以下のように行われる。
【０００３】
まず、図５及び図６に示すように、一定速度で移動中のパレット１の床（グレート・バーなる火格子で形成）上に、粒度が比較的粗い鉱石を敷き詰める。通常、これは、床敷鉱２と呼ばれ、一度焼結されたものの篩下が再利用される。次いで、給鉱ホッパ３に貯蔵されている焼結原料４を、ドラム・フィーダ５で切り出し、その下方に配置した装入シュート６を介して前記床敷鉱２の上に供給し、充填層を形成する。この焼結原料には、粉状の鉄鉱石、石灰石、ドロマイト、珪石等に、熱源としてコークス粉を混合したものが用いられる。また、上記パレット上に形成された充填層は、焼結原料層７と称される。
【０００４】
この焼結原料層７を形成するに際しては、その表面は、パレット１の幅方向に長いカット・オフ・プレートなる板１４を用いて全体を平らにされ、層厚が定められる。その後、複数の燃焼用バーナを備えた点火炉（図示せず）を用いて、該焼結原料層７の表面に存在するコークス粉に点火すると共に、パレット１の下方に配置されたウインド・ボックス（図示せず）を介して、ファンにより吸気を行う。
【０００５】
この吸気により、コークス粉の燃焼、つまり、高温部分が、焼結原料層内を徐々に下方に移動する。従って、その間に、焼結原料層７は所謂ケーキ状に焼き固まる。そして、パレット１が反転する位置（排鉱部という）で、該ケーキをパレット１から抜出し、その後、破砕、冷却工程を経て、高炉で所望する粒度範囲に調整した焼結鉱となる。なお、グレート・バー上に直接焼結原料を供給すると、該原料の粒度（平均１から３ｍｍ程度）が小さいので、落下してしまうものが多い。前記床敷鉱は、この落下を防止するものである。
【０００６】
かかるＤＬ型焼結機では、焼結原料層７の厚みが通常５００〜６００ｍｍ程度になるように、焼結原料４がパレット１上に供給される。その際、該焼結原料層７内の空隙率が可及的に大きくなるように、下層部に粗粒を、上層部に細粒を偏析させる工夫がなされる。また、焼結原料４は、パレット１上に装入される以前に、通常、ミキサー（図示せず）において水が添加され、原料粒子の転動で造粒し、微粉は、比較的大きな粒子に付着凝集させるようにして、粗粒化される。しかしながら、ＤＬ型焼結機は下方吸気式であるため、焼結中に上層部で蒸発した水分は下層部で冷却、凝集し、そこで焼結が始まる前に下層の通気性を阻害することになる。また、下層部は上層部に較べて冷却速度が遅いため、保熱効果が大きく赤熱帯が肥大化し、通気性が著しく阻害される傾向がある。従って、焼結鉱の生産性を高めるには、焼結原料層７のうちでも、特に中・下層部の通気性を向上させることが必要になる。
【０００７】
そこで、焼結原料層７の通気性を改善するため、従来より多くの技術が開発され、開示あるいは実用されている。それらの技術は、特開昭６１−１３６６３７号公報、特開平２−２６３９３５号公報、特開平５−２９５４５６号公報等に開示されているように、通気棒あるいは通気制御棒と呼ばれる棒状体を、焼結原料層７にパレット幅方向に互いに離隔し、且つパレット面に対して平行又は鉛直にに複数本挿入し、空溝や空洞を形成させるものが主流であった。
【０００８】
ところで、本出願人も、この焼結原料層７の通気改善には多くの努力をなし、先般、特開平９−１８４０２２号公報にて、従来技術の問題点を是正する新しい技術を開示した。それは、図５に示したように、複数枚の板状体８をその面を鉛直にして、且つパレット１の幅方向に離隔して、焼結原料層後端の斜面から中・下層部分へ挿入するものである。この板状体８は、パレット１とは分離して固定されているので、該焼結原料層７の中・下層には、図６のように、パレット１の進行方向に向けて長い板状の空洞９が形成される。その結果、焼結操業中に吸気が行われると、焼結原料の上層で発生した水分が速やかに該空洞９を通して上層から下層へと抜け、安定して吸引されるようになり、焼結鉱の生産性が従来より向上することが期待された。ところが、上記技術を実際に試みたところ、前記空洞９は確かに形成されるものの、該空洞９が部分的に崩壊するのが観察された。
【０００９】
すなわち、空洞９は焼結原料層７中に形成されるが、その焼結原料層７は、シュート６を介して焼結原料４が堆積したに過ぎないので、空洞９の壁の強度が不足し、部分的に崩壊することが避けられない。この空洞９の壁を強化するには、充填層である焼結原料層７の圧密化が必要であるが、その行為は、焼結原料層７の通気性を低下させる恐れがあり、有効な手段ではなかった。
【００１０】
なお、このように、空洞９に崩壊した部分と健全部分とが存在すると、両者の通気性は大きく異なり、焼結すると、所謂「ムラ焼け」が発生する。そのような焼結鉱を装入して高炉操業を行うと、吹き抜け等、炉況不調の原因ともなりかねない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる事情に鑑み、焼結期間の全体にわたって焼結原料層の通気性を安定して良好に維持可能な焼結原料層の通気性改善方法及び装置を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
発明者は、上記目的を達成するため従来技術を見直し、前記板状体や棒状体でせっかく空洞９を形成させても、その後の吸気やパレット１の移動時に種々の力が作用するためか、該空洞９の多くの部分が消滅していることを知った。これでは、空洞９の存在が、焼結原料層７の通気性分布を不均一にし、かえって焼結操業に負の影響を与えることになる。そこで、引き続き、対策を鋭意研究し、その成果を本発明に具現化した。
【００１３】
すなわち、本発明は、焼結機のパレットの床に敷かれた床敷鉱の上に形成された焼結原料層の中層部及び／又は下層部の中で、パレット幅方向に互いに離隔して多数の空洞を設けて焼結原料層の通気を改善するに際し、前記空洞に、焼結原料とは別途に準備した粒状物質を充填することを特徴とする焼結原料層の通気改善方法である。
【００１４】
また、本発明は、前記空洞の下端が、前記床敷鉱の表面より上方に３０ｍｍ以上離れていることを特徴とする焼結原料層の通気改善方法である。
【００１５】
さらに、本発明は、前記粒状物質は、コークスを含まず、且つ粒度が３ｍｍ以上であることを特徴とする焼結原料層の通気改善方法である。
【００１６】
加えて、本発明は、焼結機のパレット上に形成された焼結原料層の中で、該パレットの幅方向に互いに離隔して多数の空洞を形成させる板状体を備えた焼結原料層の通気改善装置において、前記板状体に、前記空洞へ達する貫通孔を設けると共に、該貫通孔に挿入され、空洞へ粒状物質を導く管体と、該粒状物資の気送手段とを設けたことを特徴とする焼結原料層の通気改善装置である。
【００１７】
さらに加えて、本発明は、前記板状体に代え、パレットへの焼結原料の落下軌跡を遮る位置に、前記粒状物質を落下させる筒体を設け、該筒体の先端開口部の切り口を、パレット進行方向に対して傾斜させたことを特徴とする焼結原料層の通気改善装置である。
【００１８】
また、さらに加えて、本発明は、前記筒体の先端開口部の切り口をパレット面と平行にすると共に、該開口部よりパレット進行方向の上流流側に、落下して来た粒状物質の上流側への流れ込みを防止する堰止め部材を設けたり、該堰止め部材のパレット進行方向上流側面を凸状としたり、あるいは前記筒体のパレット進行下流側面を凸状としたり、さらに堰止め部材の形状を板状としてなることを特徴とする焼結原料層の通気改善装置である。
【００１９】
本発明によれば、該焼結原料層が焼結されている期間中、該原料層の中・下層に、常に形状の安定した空気の通路が維持できることになり、空洞の一部が潰れることに起因する通気性の乱れによるムラ焼け、生産性の低下等が抑制できるようになる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、発明をなすに至った経緯も含め、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００２１】
本発明の着眼点は、従来技術で説明したような焼結原料層７中に板状体８で形成した空洞９に、粒状物質を充填し、該空洞９の壁を強化することである。
【００２２】
まず、最初に説明する装置に関する本発明の構成を、図１に縦断面で示す。それは、すでに従来技術として図５で説明したように、通気板８で焼結原料層７中に空洞９を形成するところまでは、同じ技術思想である。本発明では、その空洞９内に粒状物質１３を充填するため、粒状物質１３の供給手段として、板状体８の内部に貫通孔１５を設け、粒状物質１３を送り込む管体１６を挿入する。そして、該管体１６には、粒状物質用ホッパ１７に接続された気送手段１８を設けるようにしたのである。つまり、切り出し装置１９からの粒状物質を、管体１６に導入した搬送ガス２０で、空洞９へ連続的に供給するようになっている。なお、粒状物質１３の気送は、周知の気送技術を用いれば良く、切り出し装置１９を均圧下におくか、エアレ−ション装置を設ける等で前記ホッパ１７から粒状物質１３を切り出し、適切な固気比となるように搬送ガス量を調整すれば良い。
【００２３】
この本発明に係る装置は、気送のため、粒子径が比較的細粒の粒状物質の供給に適している。焼結原料４の平均粒子径より幾分大き目であれば、通気の改善効果があるからである。また、この装置では、搬送ガス２０が焼結原料層７を通過して、大気へ抜けていく。その際、搬送ガス２０に混在する粒状物質１３の微粉が、同様に焼結原料層７を通過することになり、空洞９の壁近傍で焼結原料層７中に捕捉され、その部分の通気抵抗を若干高める。しかし、焼結原料層７の全体でみれば、さほどの影響はない。
【００２４】
次に、発明者は、粒子径が上記の場合より大きい粒状物質１３の使用に好ましい装置も着想した。その構成の縦断面を図２に示す。それは、上記装置で使用する板状体８に代え、縦に長い筒体１１を用いるようにした。このようにしても、空洞９が形成されるからである。そして、直ちに、形成された空洞９を、該筒体１１の内部を落下させた粒状物質１３で埋め、その層を形成するように構成した。そのため、該筒体１１は、その先端の開口部２１を、図２に示すように、切り口をパレット進行方向に対して傾けるようにしてある。このようにようにすれば、筒体１１の内径に対応して、大きい径の粒状物質１３でも円滑に充填できるようになる。したがって、かかる装置による粒状物質１３の充填では、粒子径を大きく採ることができ、その部分での通気性は、高いものとなる。
【００２５】
また、筒体１１の形状は、円筒状でも良いが、試行によれば、角状体、とりわけ板状の方が、空洞９の形成に都合が良いようである。
【００２６】
さらに、発明者は、研究を重ね、図３に示す本発明も着想した。それは、上記装置では、筒体１１先端の開口部２１が特殊形状をしており、焼結原料４との接触で摩耗を受けて、損耗し易い恐れがある。そこで、筒体先端の開口部２１の切り口をパレット面と平行にし、筒体１１内を落下してくる粒状物質１３のパレット進行方向上流側への流れ込みを、ブロック状の堰止め部材２２で防止させるように構成した。このようにすれば、堰止め部材２２の下端相当高さで、粒状物質層の下端が定まる。また、この構成では、通気板８に代えて使用する筒体１１の先端が保護され、その寿命が延長できる。ここで、筒体及び堰止め部材は、焼結原料の流れに抗する状態にあり、該原料の流れをスムーズにするため、筒体のパレット進行方向下流側面を凸状にしたり、あるいは図４に示すように、山形アングルを取り付けても良い。また、堰止め部材のパレット進行方向上流側面が、凸状となるように、堰止め部材を山形アングルで形成するのが好ましい。さらに、該堰止め部材を山形アングルとした場合、アングルの幅を種々変えることで、比較的容易に粒状物質充填層の幅が変えられる利点もある。
【００２７】
なお、以上述べた４種類の本発明に係る装置に共通して留意すべき点は、、前記空洞９が、従来技術（例えば、特開平９−１８４０２２号公報）と同様に、その下端が床敷鉱２と接触しないようにすることである。床敷鉱２と接触すると、床敷鉱２や空洞９の部分は、共に焼結原料層７に比べて通気性が高いので、焼結原料層７中を上層から下層に流れる気体の大部分が、上記した粒状物質１３を充填した空洞部分を通じて床敷鉱２に流れる。その結果、パレット幅方向において該空洞９間に存在する焼結原料層７への通気が悪化し、その間での焼結が不十分になり、焼結鉱の品質低下を招く。従って、床敷鉱２と空洞９との間は、少なくとも３０ｍｍ以上離して、前記した通気のショート・パスを防止する必要がある。好ましくは、５０ｍｍ以上離した方が良い。
【００２８】
この距離の確保は、図１の装置では、通気板８の下端位置の調整で、図２の装置では、管体１１先端の焼結原料層７への挿入深さの調整、図３及び図４の装置では、堰止め部材２２の高さ位置の調整で行える。
【００２９】
以上述べたような焼結原料層７中に浮いた形で粒状物質１３の詰まった空洞が形成されると、従来技術（特開平９−１８４０２２等）で形成される空洞９に比べて、空洞９の壁の崩壊が著しく低減する。また、本発明に係る粒状物質１３が充填された空洞９は、充填する粒状物質１３の粒径を変えるだけで、その通気抵抗を自在に変更できる利点があるので、焼結原料４の配合変更等、操業条件の変化に応じて実施する、焼結原料層７の通気制御に対しての自由度が非常に大きくなる。
【００３０】
使用する粒状物質１３としては、後に焼結鉱石と共に高炉に装入されても、高炉操業に問題を生じさせない物質が好ましい。そのため、本発明では、鉄鉱石、石灰石、蛇紋岩、ドロマイト、珪石、製錬スラグ及び一度焼結された焼結鉱から選ぶことにした。これらの物質は、１種のみで使用しても良いが、融点を極端に低下させないならば、最終的に焼結鉱により近い組成になっていることが望ましいので、２種以上を混合して使用しても良い。なお、これら粒状物質１３の粒度は、通気性改善の観点からは大きいことが望ましい。しかし、大き過ぎると、粒状物質層の形状が乱れるので、焼結原料４の粒度分布で大きい側に相当する程度が良い。具体的には、表１に示す通常の焼結原料４の粒度分布から判断し、５〜２０ｍｍ程度である。また、粒状物資１３は、操業中に焼結しないように、コークス等の炭材を含まない方が好ましい。
【００３１】
【表１】

【００３２】
さらに、本発明では、筒体１１及び堰止め部材２２のパレット幅方向への配置数についても特に限定しない。その数は、パレット１の幅に依存するし、使用する焼結原料４や操業条件によっても変更する必要が生じるからである。しかし、従来の通気棒や板状体８での実績から、お互いの間隔を０．４〜１ｍ程度とするのが好ましいようである。
【００３３】
【実施例】
パレット幅４．０ｍ、有効焼結面積２５０ｍ²のＤＬ型焼結機で、表２に示す焼結原料４を用いて、焼結操業を行なった。その際、本発明に係る通気改善方法及び図４の装置を採用し、その操業結果を同一の焼結原料で行なった従来の図５に示した装置を用いた操業結果と比較した。
【００３４】
粒状物質１３は、焼結原料４のホッパの近くに別のホッパ（図示せず）を設け、そこから本発明に係る筒体１１を通して供給した。その筒体１１と堰止め部材２２には、鋼製の角パイプ（開口部；幅１００ｍｍ、長さ；２００ｍｍ）及び山形アングル鋼材を用い、それらの組を装入シュート６の斜め下方で、且つパレット１の幅方向に５組配置した。
【００３５】
使用した粒状物質１３、その粒度分布、供給量、角パイプの先端位置、及び焼結操業の結果を表３に一括して示す。また、他の焼結条件は、表４の通りである。
【００３６】
表３より、本発明に係る通気改善を実施した焼結操業の成績（生産性等）は、従来のものに比べて格段と良くなっていることが明らかである。
【００３７】
【表２】

【００３８】
【表３】

【００３９】
【表４】

【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明により、焼結原料層が焼結されている期間中、該原料層の中・下層に、常に形状の安定した空気の通路が維持できるようになった。その結果、従来より問題となっていた焼結原料層の操業中における通気性の低下及び乱れによるムラ焼け、生産性の低下等が抑制できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る通気改善装置を模式的に示す縦断面図である。
【図２】本発明に係る通気改善装置の別形態を示す縦断面図である。
【図３】本発明に係る通気改善装置の別形態を示す縦断面図である。
【図４】本発明に係る通気改善装置の別形態を示す斜視図である。
【図５】焼結原料のパレットへの供給位置に、従来の板状体を配置した状況を示す斜視図である。
【図６】従来の板状体で焼結原料層内に生じる空洞を示す正面図である。
【符号の説明】
１パレット
２床敷鉱
３給鉱ホッパ
４焼結原料
５ドラム・フィーダ
６装入シュート（シュート）
７焼結原料層
８板状体
９空洞
１０軌跡
１１筒体
１２堰止め部材
１３粒状物質
１４カット・オフ・プレート
１５貫通孔
１６管体
１７粒状物質用ホッパ
１８気送手段
１９切り出し装置
２０搬送ガス
２１開口部
２２堰止め部材

Claims

焼結機のパレットの床に敷かれた床敷鉱の上に形成された焼結原料層の中層部及び／又は下層部の中で、パレット幅方向に互いに離隔して多数の空洞を設けて焼結原料層の通気を改善するに際し、
前記空洞に、焼結原料とは別途に準備した粒状物質を充填することを特徴とする焼結原料層の通気改善方法。
前記空洞の下端が、前記床敷鉱の表面より上方に３０ｍｍ以上離れていることを特徴とする請求項１記載の焼結原料層の通気改善方法。
前記粒状物質は、コークスを含まず、且つ粒度が３ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１又は２記載の焼結原料層の通気改善方法。
焼結機のパレット上に形成された焼結原料層の中で、該パレットの幅方向に互いに離隔して多数の空洞を形成させる板状体を備えた焼結原料層の通気改善装置において、
前記板状体に、前記空洞へ達する貫通孔を設けると共に、該貫通孔に挿入され、空洞へ粒状物質を導く管体と、該粒状物資の気送手段とを設けたことを特徴とする焼結原料層の通気改善装置。
前記板状体に代え、パレットへの焼結原料の落下軌跡を遮る位置に、前記粒状物質を落下させる筒体を設け、該筒体の先端開口部の切り口を、パレット進行方向に対して傾斜させたことを特徴とする請求項４記載の焼結原料層の通気改善装置。
前記筒体の先端開口部の切り口をパレット面と平行にすると共に、該開口部よりパレット進行方向の上流側に、落下して来た粒状物質の上流側への流れ込みを防止する堰止め部材を設けてなることを特徴とする請求項５記載の焼結原料層の通気改善装置。
前記堰止め部材のパレット進行方向上流側面を凸状としてなることを特徴とする請求項６記載の焼結原料層の通気改善装置。
前記筒体のパレット進行方向下流側面を凸状としてなることを特徴とする請求項６記載の焼結原料層の通気改善装置。
前記筒体の形状を板状としてなることを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載の焼結原料層の通気改善装置。