JP5729277B2 - 固体還元炉 - Google Patents
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Description
本発明の実施形態に係る固体還元炉及び固体還元炉について説明するに先立ち、まず、図1を参照しながら、一般的な還元鉄の製造工程について、詳細に説明する。図1は、一般的な還元鉄の製造工程を説明するための説明図である。
続いて、図2を参照しながら、還元鉄の製造方法で用いられる固体還元炉の一例である回転炉床炉について、詳細に説明する。図2は、固体還元炉の一例である回転炉床炉を説明するための説明図である。
回転炉床炉21の内部には、回転炉床炉21内を周方向に沿って移動可能な回転炉床25が設けられている。装入口27から装入されたブリケットBは、回転炉床25上に展開される。ブリケットBは、熱間レベラー29によって平坦にならされ、炉内を回転炉床25の移動に伴って移動していく。ブリケットBは、移動の過程で、炉壁又は炉上のバーナー31によって生じた高温燃焼ガスの輻射熱により加熱され、ブリケットB中の還元材により酸化鉄原料が還元される。還元された酸化鉄原料である還元鉄は、ディスチャージャー33により回転炉床炉21の内部から払い出されることとなる。
本発明者らは、先に説明したように、操業コストの増加を抑制しながら、塊成化物の加熱ムラの発生を更に抑制可能な方法について鋭意検討を行った結果、バーナーによる加熱とマイクロ波による加熱とを併用することに想到した。
σ :被加熱物質の導電率 [S/m]
f :マイクロ波の周波数 [Hz]
ε0:真空中の誘電率 [F/m]
ε”:被加熱物質の比誘電率の虚数部
μ0:真空中の透磁率 [H/m]
μ”:被加熱物質の比透磁率の虚数部
E :マイクロ波により形成される電界強度 [V/m]
H :マイクロ波により形成される磁界強度 [A/m]
π :円周率
である。
・代表的な耐火炉材であるアルミナ:0.004〜0.01
・粉状の炭素粉:10〜50
・酸化鉄:0.1〜10
続いて、本発明の実施形態に係る固体還元炉に用いられるマイクロ波について、簡単に説明する。
次に、図3を参照しながら、本発明の実施形態に係るマイクロ波照射装置の構成について、詳細に説明する。図3は、本発明の実施形態に係るマイクロ波照射装置の構成を説明するための説明図である。
<固体還元炉の構成について>
以下では、図4〜図13を参照しながら、本発明の第1の実施形態に係る固体還元炉の構成について、詳細に説明する。図4〜図7、図9〜図11は、本実施形態に係る固体還元炉について示した説明図である。図8は、マイクロ波照射口から照射されるマイクロ波の電界強度について示した説明図である。図12及び図13は、本実施形態に係る導波管の冷却機構を説明するための説明図である。
本実施形態に係る導波管109では、図5に示したように、導波管109の外周に冷却機構151が設けられており、冷却機構151の外周に断熱性の耐火材(断熱耐火材)153が設けられている。
本実施形態に係る冷却機構(例えば水冷配管)151は、図12に示したように、例えば、導波管の高さ方向に沿って導波管109の外周にジグザグに配設されていてもよく、導波管の周方向に沿ってラセン状に巻き付けられていてもよい。
100 マイクロ波照射装置
101 マイクロ波発振機
103 サーキュレータ
105 アイソレータ
107 自動整合器
109 マイクロ波照射部材(導波管)
151 冷却機構
153 断熱耐火材
Claims (8)
- 酸化鉄原料と還元材とを混合して成形した塊成化物を、マイクロ波、バーナー及び炉壁からの輻射熱により加熱して還元鉄を製造する固体還元炉において、
前記固体還元炉は、炉の天井から突出形成された壁により、前記バーナー及び炉壁からの輻射熱により前記塊成化物を加熱する複数のゾーンに区分されており、
前記固体還元炉の内部の任意の前記ゾーンに挿入された、前記塊成化物を加熱するためのマイクロ波を導波する1又は複数の導波管と、
それぞれの前記導波管の外周に設けられ、前記導波管を水冷する冷却機構と、
前記冷却機構の外周に設けられる断熱耐火材と、
を備え、
前記導波管の前記固体還元炉の内部に位置する端部は、開口端となっており、
前記導波管の前記開口端からエア又は不活性ガスが放出される
ことを特徴とする、固体還元炉。 - 前記導波管の前記開口端を含む底面は、前記塊成化物の進行方向に向かって下降するように傾斜している傾斜面である
ことを特徴とする、請求項1に記載の固体還元炉。 - 前記固体還元炉の内部には、前記導波管の前記塊成化物の進行方向下流側に、前記固体還元炉の内部を流れる炉内ガス流が前記導波管に当たることを防止する防風部材が設けられる
ことを特徴とする、請求項1又は2に記載の固体還元炉。 - 前記塊成化物の進行方向下流側に設けられた前記断熱耐火材の下端の位置が、前記導波管の前記開口端を含む底面の位置よりも前記固体還元炉の炉床側に位置する
ことを特徴とする、請求項1又は2に記載の固体還元炉。 - 前記固体還元炉の内部には、前記塊成化物の進行方向に複数の導波管が挿入されており、
前記導波管として、前記開口端が前記塊成化物の進行の上流方向に向いているもの、前記開口端が前記塊成化物の進行の上流方向に対して右側に向いているもの、及び、前記開口端が前記塊成化物の進行の上流方向に対して左側に向いているもの、がそれぞれ設けられる
ことを特徴とする、請求項1〜4の何れか1項に記載の固体還元炉。 - 前記塊成化物の進行方向に隣り合う前記導波管の前記開口端の向きは、互いに異なっている
ことを特徴とする、請求項5に記載の固体還元炉。 - 前記固体還元炉では、当該固体還元炉の炉幅方向に隣り合う一方の前記導波管のE面と、もう一方の前記導波管のH面と、が対向するように、前記炉幅方向に沿って複数の前記導波管が配設される
ことを特徴とする、請求項1〜6の何れか1項に記載の固体還元炉。 - 前記固体還元炉は、複数の前記導波管を有し、
当該複数の導波管は、固体還元炉の炉幅方向に沿って列状に1組として配設され、更に前記塊成化物の進行方向に沿って複数組配設されており、
互いに隣り合う2組の前記導波管の配置は、千鳥配置となっている
ことを特徴とする、請求項1〜7の何れか1項に記載の固体還元炉。
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