JP5461831B2

JP5461831B2 - シンターケーキ支持スタンド

Info

Publication number: JP5461831B2
Application number: JP2008319694A
Authority: JP
Inventors: 松野　　進; 康徳三井; 大輔下瀬; 洋之佐藤; 洋平伊藤
Original assignee: Kurimoto Ltd; Nippon Steel Corp
Current assignee: Kurimoto Ltd; Nippon Steel Corp
Priority date: 2008-12-16
Filing date: 2008-12-16
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2028-12-16
Also published as: JP2010144946A

Description

本発明は、高炉等で原料として使用される焼結鉱を製造する焼結機のシンターケーキ支持スタンドに関する。

高炉等の製鉄プロセスでは、粉鉄鉱石を焼結機で塊状に焼き固めた焼結鉱を原料として使用することが多い。図８は一般的な焼結機による焼結鉱製造工程を示す。この焼結鉱製造工程では、まず、主原料の粉鉄鉱石、副原料の石灰石および燃料のコークスを、それぞれホッパー１１、１２、１３から切り出し、返鉱ホッパー１４から切り出した返鉱とともにミキサー１５で調湿、造粒して焼結原料とする。この焼結原料をサージホッパー１６に搬送して一旦貯蔵した後、ドラムフィーダー１７から切り出し、シュート１８を介して焼結パレット１９の供給部に供給することにより、焼結パレット１９上に焼結原料層２０を形成する。そして、焼結パレット１９により搬送される焼結原料層２０の表層のコークスに点火炉２１で点火して、焼結原料層２０の下方に空気を吸引しながらコークスを燃焼させ、この燃焼熱で焼結原料層２０を上層から下層へ順次焼結していく。このようにして焼結が完了した原料は、焼結鉱として焼結パレット１９の排出部から排出される。

上記のような焼結方法では、焼結原料層の上層部が下層部よりも先に焼結されて焼結塊（以下、「シンターケーキ」と記す。）となり、焼結が進むにつれて原料層の下層部がシンターケーキの重みを受けて圧縮され、高密度になっていく。このため、シンターケーキの重みを受ける支持部材（以下、「シンターケーキ支持スタンド」、または単に「スタンド」と記す。）を焼結パレット上の焼結原料層に埋没するように設置して、原料層の下層部の高密度化による燃焼速度の低下や燃焼むらを防止する技術が実用化されてきた。このシンターケーキ支持スタンドは、台形板状の本体部とその下部に連続する取付部とからなり、耐熱鋳鋼で一体鋳造されて、取付部で焼結パレットに取り付けられるものが多い。

ところで、上記シンターケーキ支持スタンドは、本体部の頂部が供給された原料と擦れ合って摩耗するほか、進行方向の前方側の側部が焼結パレット１９の排出部に滞留した焼結鉱の中を通過する際に摩耗し、進行方向の後方側の側部が焼結パレット１９の排出部を通過した直後に、後続するスタンドから排出された焼結鉱に衝突されることにより摩耗していく。そして、これらの摩耗が進行すると、徐々にシンターケーキの重みを支えきれなくなるので、比較的頻繁に新品に交換する必要がある。これに対し、スタンド本体部の摩耗の進行を抑える手段として、頂部および両側部への肉盛溶接や、頂部および両側部を硬質粒子が含まれた複合層で形成する技術が提案されているが（例えば、特許文献１、２参照。）、これらの方法ではスタンド製造の手間やコストが大幅に増加する問題がある。
特開２００２−１３８７６号公報特開２００７−２７０１７０号公報

本発明の課題は、焼結機の焼結パレットに設置されるシンターケーキ支持スタンドを低コストで長寿命化することである。

そこで、本発明は、シンターケーキ支持スタンドの本体部のうち、シンターケーキから直接圧力を受けて摩耗しやすい部位を厚肉化し、これらの部位に作用する圧力を低減させて摩耗の進行を抑えるという手段をとることにより、肉盛溶接や複合層の形成等を行う場合よりも低コストでスタンドの長寿命化を図れるようにしたのである。しかも、実際の焼結機では、複数のスタンドをその本体部の側部どうしで隣接する状態で焼結パレットの進行方向に並べて設置する場合が多く、そのスタンド列の列端に位置するスタンドの側部が各スタンドの頂部と並んで摩耗の進行が早いという点に着目し、摩耗しにくい側の側部については厚肉化を抑えることにより、スタンドの材料コストの増大と重量の増加を抑えるようにしたのである。

具体的には、上記の課題を解決するための第１の手段として、焼結機の焼結パレットの進行方向に沿って設置され、板状本体部の側部どうしで隣接する状態で並べられた複数のシンターケーキ支持スタンドからなるスタンド列の一部を構成し、そのスタンド列の列端に配されるシンターケーキ支持スタンドにおいて、前記本体部の頂部を中央部の表面を含む平面と裏面を含む平面の少なくとも一方から突出させて厚肉に形成するとともに、前記本体部の側部を頂部の両側端から斜め下方に広がるように形成し、前記本体部の両側縁に沿って中央部の表面を含む平面と裏面を含む平面の少なくとも一方から突出する厚肉部を設け、そのうちのスタンド列端側の厚肉部をもう一方の厚肉部よりも広幅に形成した。ここで、本体部のスタンド列端側の厚肉部を頂部から遠ざかるほど狭幅に形成すれば、側部のうちでも摩耗しやすい頂部側では長期間にわたって厚肉部が残存して摩耗抑制効果が得られるようにしながら、厚肉化される部位を少なくして材料コストの増大と重量の増加を少なくできる。

また、第２の手段としては、焼結機の焼結パレットの進行方向に沿って設置され、板状本体部の側部どうしで隣接する状態で並べられた複数のシンターケーキ支持スタンドからなるスタンド列の一部を構成し、そのスタンド列の列端に配されるシンターケーキ支持スタンドにおいて、前記本体部の頂部を中央部の表面を含む平面と裏面を含む平面の少なくとも一方から突出させて厚肉に形成するとともに、前記本体部の側部を頂部の両側端から斜め下方に広がるように形成し、前記本体部のスタンド列端側の側縁に沿って中央部の表面を含む平面と裏面を含む平面の少なくとも一方から突出する厚肉部を設け、もう一方の側縁を有する側部は中央部の表面を含む平面と裏面を含む平面の間に形成するようにした。このようにすれば、第１の手段に比べて、本体部のうちで厚肉化される部位がさらに少なくなり、その分だけ材料コストの削減と重量の低減が図れる。

ここで、前記本体部の頂部は、凸曲線状の輪郭を有する形状に形成するとよい。このようにすれば、熱応力解析により、本体部を台形状とした場合と比較して熱応力の最大値が小さくなることが分かったため、本体部に割れが生じる可能性が低くなることが期待される。

また、前記本体部の頂部および側縁に沿って設けられた厚肉部の厚さは、これらの部位を中央部の表面を含む平面と裏面を含む平面の間に形成した場合の厚さの１．１〜１．３倍とすることが望ましい。増厚分が１０％未満では十分な摩耗抑制効果が得られず、３０％を超えると、原料が焼結鉱として排出されるときに厚肉の部位に引っ掛かって排出位置が所定位置から外れやすくなるからである。

さらに、前記本体部の頂部および側縁に沿って設けられた厚肉部の表面および裏面の面積は、本体部全体の表面および裏面の面積の１０〜５０％とすることが望ましい。厚肉部の面積が全体の１０％未満では十分な摩耗抑制効果が得られず、５０％を超えると、重量の増加が大きくなるからである。

本発明は、上述したように、シンターケーキ支持スタンドの本体部のうちの摩耗しやすい部位を厚肉化して摩耗の進行を抑えるようにしたので、肉盛溶接や複合層の形成等を行う場合よりも低コストでスタンドの長寿命化を図ることができる。しかも、複数のスタンドを焼結パレットの進行方向に並べて設置する場合の摩耗しにくい側の側部については厚肉化を抑えるようにしたので、厚肉化による材料コストの増大や重量の増加も抑えることができる。

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１および図２−１〜３は第１の実施形態を示す。このシンターケーキ支持スタンド１は、図１に示すように、一般的な焼結鉱製造工程（図８参照）において、２台１組で焼結機の焼結パレット１９の進行方向に沿って設置されるスタンド列２を構成するもので、各スタンド列２はパレット１９の進行方向および幅方向に所定の間隔をおいて配されている。その構造は、図２−１（ａ）〜（ｄ）、図２−２（ａ）〜（ｃ）および図２−３（ａ）、（ｂ）に示すように、板状の本体部３とその下部に連続する取付部４とからなり、高さ４００ｍｍの本体部３が、焼結パレット１９上に形成されて８００ｍｍ程度の高さとなる焼結原料層２０に埋没し、焼結原料層２０の上層部の焼結により生成したシンターケーキを支持するようになっている。

前記本体部３は、表１に示す組成の耐熱鋳鋼にて取付部４と一体鋳造されており、図２に示したように、凸曲線状の輪郭を有する頂部３ａと、この頂部３ａと取付部４との間に位置する中央部３ｂと、頂部３ａの両側端から斜め下方に広がる側部３ｃとからなる。その頂部３ａは、中央部３ｂの表面を含む平面および裏面を含む平面から突出して厚肉に形成されている。また、両側縁に沿って中央部３ｂの表面を含む平面および裏面を含む平面から突出する厚肉部５ａ、５ｂが設けられ、そのうちの一側の厚肉部５ａが他側の厚肉部５ｂよりも広幅に形成されている。

ここで、頂部３ａおよび両側縁に沿って設けられた厚肉部５ａ、５ｂの厚さは、これらの部位を中央部３ｂの表面を含む平面と裏面を含む平面の間に形成した場合の厚さの１．１〜１．３倍となっている。また、厚肉部５ａ、５ｂの表面および裏面の面積は、本体部３全体の表面および裏面の面積の１０〜５０％となっている。

従って、通常どおり本体部全体を中央部３ｂの表面を含む平面と裏面を含む平面の間に形成した場合に比べて、頂部３ａや両側部３ｃがシンターケーキから受ける圧力が低減され、これらの部位の摩耗の進行を抑えることができる。また、厚肉の部位の増肉量を１０〜３０％（片面５〜１５％）にとどめたので、原料が焼結鉱として排出されるときに厚肉の部位に引っ掛かって排出に支障をきたすおそれも少ない。さらに、肉厚が増加した分だけ重量が増加するので熱容量が大きくなり、スタンドの被熱温度が下がるため、腐食や割れおよび摩耗が軽減される。

そして、図１に示したように、このスタンド１を本体部３の側部３ｃどうしで隣接する状態で２台並べてスタンド列２を構成するときには、スタンド列２の列端に位置するスタンド側部３ｃが摩耗しやすいことから、スタンド列端側に広幅の厚肉部５ａが位置するように配される。

このシンターケーキ支持スタンド１は、上記の構成であり、本体部３の頂部３ａを凸曲線状の輪郭を有する形状に形成したので、本体部を台形状とした場合に比べて本体部の割れが生じにくい。そして、本体部３の頂部３ａを厚肉化し、両側縁に沿って厚肉部５ａ、５ｂを設けることにより摩耗の進行を抑えるようにしたので、肉盛溶接や複合層の形成等を行う場合よりも低コストで長寿命化を図れる。しかも、スタンド列２の列端に位置するスタンド側部３ｃの厚肉部５ａを他側の厚肉部５ｂよりも広幅とすることにより、スタンド列端側の側部３ｃの摩耗が効果的に抑えられるとともに、摩耗しにくい側の側部３ｃについては厚肉部５ｂの面積が少なく、厚肉化による材料コストの増大および重量の増加が抑えられるようになっている。

なお、スタンド本体部３の形状は、上述した実施形態のように頂部３ａの輪郭を凸曲線状とすること望ましいが、図３−１（ａ）〜（ｄ）、図３−２（ａ）〜（ｃ）および図３−３（ａ）、（ｂ）に示すように、全体を台形状とすることもできる。

また、図２−１〜３に示した例のスタンド列端側の厚肉部５ａの変形例を、図４−１（ａ）〜（ｄ）、図４−２（ａ）〜（ｃ）および図４−３（ａ）、（ｂ）に示す。この変形例では、スタンド列端側の厚肉部５ａを頂部３ａから遠ざかるほど狭幅となるように形成している。このため、側部３ｃのうちでも摩耗しやすい頂部３ａ側では長期間にわたって厚肉部５ａが残存して、図２−１〜３の例とほぼ同等の摩耗抑制効果が得られる一方、図２−１〜３の例よりも厚肉化される部位が少なくなり、厚肉化による材料コストの増大や重量の増加をさらに少なくすることができる。

なお、この変形例についても、図５−１（ａ）〜（ｄ）、図５−２（ａ）〜（ｃ）および図５−３（ａ）、（ｂ）に示すように、スタンド本体部３全体の形状を台形状に変形することができる。

次に、上述した実施形態のスタンドの耐摩耗性能を確認した実験について説明する。実験は、厚肉部のない従来形状のスタンド（比較例）と、図２−１〜３に示した形状の厚肉部を有するスタンド（実施例）とを、それぞれ２台ずつ図１に示した設置状態で連続使用して、摩耗速度（摩耗の進行速度）を比較した。その実験条件および結果を表２に示す。

ここで、表２中に実験条件として各スタンドの本体部上端および下端の厚さを示したのは、各比較例がその本体部の上端側から下端側に向かって直線的に厚さが増す形状に形成されており、各実施例はその厚肉部が各比較例の対応する部位よりも一定厚さ（１４ｍｍ）だけ厚く形成されているからである。また、摩耗速度は、各スタンド本体部の幅方向中央位置における高さの減少量を使用日数で除したものである。

表２から明らかなように、比較例、実施例とも摩耗速度のバラツキはやや大きいが、実施例の平均摩耗速度は比較例の平均摩耗速度の１／２以下に抑えられており、実施例が耐摩耗性に優れていることが確認された。

図６−１（ａ）〜（ｄ）、図６−２（ａ）〜（ｃ）および図６−３（ａ）、（ｂ）は、第２の実施形態を示す。この実施形態では、本体部３の一方の側縁を有する側部３ｃは中央部３ｂの表面を含む平面と裏面を含む平面の間に形成されており、他方の側縁に沿って一定の幅で中央部３ｂの表面を含む平面および裏面を含む平面から突出する厚肉部５ｂが設けられている。その他の部分の構成は、凸曲線状の輪郭の頂部３ａが厚肉化されている点も含めて、第１の実施形態と同じである。そして、図１に示したのと同様のスタンド列を構成するときには、その列端側に他側の厚肉部５ｂが位置するように配される。従って、第１の実施形態に比べると、摩耗抑制効果は若干小さいが、本体部３のうちで厚肉化される部位が減少する分だけ材料コストの削減と重量の低減が図れる。

なお、この実施形態についても、図７−１（ａ）〜（ｄ）、図７−２（ａ）〜（ｃ）および図７−３（ａ）、（ｂ）に示すように、スタンド本体部３全体の形状を台形状に変形することができる。

また、本発明は、上述した各実施形態のように２台のスタンドで構成されるスタンド列の各スタンドだけでなく、３台以上のスタンドで構成されるスタンド列の列端に配されるスタンドにももちろん適用できる。その場合、本発明を適用しないスタンドは、頂部のみを厚肉に形成するとよい。

第１実施形態のスタンドの設置状態を示す斜視図ａは図１のスタンドの斜視図、ｂ〜ｄはそれぞれａの左側面図、右側面図および正面図ａ〜ｃはそれぞれ図２−１（ａ）の裏面図、平面図および底面図ａは図２−１（ｄ）のIIａ−IIａ線断面図、ｂは図２−２（ｂ）のIIｂ−IIｂ線断面図ａは図２−１〜３のスタンドの本体部形状の変形例の斜視図、ｂ〜ｄはそれぞれａの左側面図、右側面図および正面図ａ〜ｃはそれぞれ図３−１（ａ）の裏面図、平面図および底面図ａは図３−１（ｄ）のIIIａ−IIIａ線断面図、ｂは図３−２（ｂ）のIIIｂ−IIIｂ線断面図ａは図２−１〜３のスタンドの本体部形状の別の変形例の斜視図、ｂ〜ｄはそれぞれａの左側面図、右側面図および正面図ａ〜ｃはそれぞれ図４−１（ａ）の裏面図、平面図および底面図ａは図４−１（ｄ）のIVａ−IVａ線断面図、ｂは図４−２（ｂ）のIVｂ−IVｂ線断面図ａは図４−１〜３のスタンドの本体部形状の変形例の斜視図、ｂ〜ｄはそれぞれａの左側面図、右側面図および正面図ａ〜ｃはそれぞれ図５−１（ａ）の裏面図、平面図および底面図ａは図５−１（ｄ）のVａ−Vａ線断面図、ｂは図５−２（ｂ）のVｂ−Vｂ線断面図ａは第２実施形態のスタンドの斜視図、ｂ〜ｄはそれぞれａの左側面図、右側面図および正面図ａ〜ｃはそれぞれ図６−１（ａ）の裏面図、平面図および底面図ａは図６−１（ｄ）のVIａ−VIａ線断面図、ｂは図６−２（ｂ）のVIｂ−VIｂ線断面図ａは図６−１〜３のスタンドの本体部形状の変形例の斜視図、ｂ〜ｄはそれぞれａの左側面図、右側面図および正面図ａ〜ｃはそれぞれ図７−１（ａ）の裏面図、平面図および底面図ａは図７−１（ｄ）のVIIａ−VIIａ線断面図、ｂは図７−２（ｂ）のVIIｂ−VIIｂ線断面図一般的な焼結鉱製造工程の説明図

符号の説明

１スタンド
２スタンド列
３本体部
３ａ頂部
３ｂ中央部
３ｃ側部
４取付部
５ａ、５ｂ厚肉部
１９焼結パレット

Claims

焼結機の焼結パレットの進行方向に沿って設置され、板状本体部の側部どうしで隣接する状態で並べられた複数のシンターケーキ支持スタンドからなるスタンド列の一部を構成し、そのスタンド列の焼結パレット進行方向での前端に配されるシンターケーキ支持スタンドにおいて、前記本体部の頂部を中央部の表面を含む平面と裏面を含む平面の少なくとも一方から突出させて厚肉に形成するとともに、前記本体部の側部を頂部の両側端から斜め下方に広がるように形成し、前記本体部の両側縁に沿って中央部の表面を含む平面と裏面を含む平面の少なくとも一方から突出する厚肉部を設け、そのうちの焼結パレット進行方向での前方側の厚肉部を後方側の厚肉部よりも広幅に形成したことを特徴とするシンターケーキ支持スタンド。
前記本体部の焼結パレット進行方向での前方側の厚肉部を頂部から遠ざかるほど狭幅に形成したことを特徴とする請求項１に記載のシンターケーキ支持スタンド。
焼結機の焼結パレットの進行方向に沿って設置され、板状本体部の側部どうしで隣接する状態で並べられた複数のシンターケーキ支持スタンドからなるスタンド列の一部を構成し、そのスタンド列の焼結パレット進行方向での前端に配されるシンターケーキ支持スタンドにおいて、前記本体部の頂部を中央部の表面を含む平面と裏面を含む平面の少なくとも一方から突出させて厚肉に形成するとともに、前記本体部の側部を頂部の両側端から斜め下方に広がるように形成し、前記本体部の焼結パレット進行方向での前方側の側縁に沿って中央部の表面を含む平面と裏面を含む平面の少なくとも一方から突出する厚肉部を設け、後方側の側縁を有する側部は中央部の表面を含む平面と裏面を含む平面の間に形成したことを特徴とするシンターケーキ支持スタンド。
前記本体部の頂部を、凸曲線状の輪郭を有する形状に形成したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のシンターケーキ支持スタンド。
前記本体部の頂部および側縁に沿って設けられた厚肉部の厚さが、これらの部位を中央部の表面を含む平面と裏面を含む平面の間に形成した場合の厚さの１．１〜１．３倍であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のシンターケーキ支持スタンド。
前記本体部の頂部および側縁に沿って設けられた厚肉部の表面および裏面の面積が、本体部全体の表面および裏面の面積の１０〜５０％であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のシンターケーキ支持スタンド。