JP2002180137A - 還元金属製造用回転式炉床炉及び還元金属の製造方法 - Google Patents
還元金属製造用回転式炉床炉及び還元金属の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 少なくとも酸化金属含有材料と炭素含有還元
材料とからなる炭材含有被熱処理物を加熱還元して還元
金属を製造する回転式炉床炉において、炉床幅端部の耐
火物が損傷せず、炭材含有被熱処理物等が回転式炉床炉
の水封部にこぼれ落ちない炉床構造を提供する。 【解決手段】 炉床幅端部１ａの上方を、炉床全体を覆
うフードの側壁２の下端部２ａで覆い、かつ、この側壁
下端部２ａに冷却手段３を設ける。
材料とからなる炭材含有被熱処理物を加熱還元して還元
金属を製造する回転式炉床炉において、炉床幅端部の耐
火物が損傷せず、炭材含有被熱処理物等が回転式炉床炉
の水封部にこぼれ落ちない炉床構造を提供する。 【解決手段】 炉床幅端部１ａの上方を、炉床全体を覆
うフードの側壁２の下端部２ａで覆い、かつ、この側壁
下端部２ａに冷却手段３を設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも酸化金
属含有材料と炭素含有還元材料とからなる炭材含有被熱
処理物を加熱還元して還元金属を製造する回転式炉床炉
に関するものであり、特に炉床の構造に関するものであ
る。
属含有材料と炭素含有還元材料とからなる炭材含有被熱
処理物を加熱還元して還元金属を製造する回転式炉床炉
に関するものであり、特に炉床の構造に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、電気炉による鋼材の製造が盛んに
なるにつれ、その主原料であるスクラップの需給の逼迫
や、電気炉での高級鋼製造に対する要請から還元鉄の需
要が増大しつつある。
なるにつれ、その主原料であるスクラップの需給の逼迫
や、電気炉での高級鋼製造に対する要請から還元鉄の需
要が増大しつつある。
【０００３】還元鉄を製造するプロセスのひとつとし
て、粉状の鉄鉱石と粉状の石炭やコークスなどの炭材と
を混合して塊成化物、例えばペレットとなし、これを回
転炉床炉に装入して高温に加熱することにより鉄鉱石中
の酸化鉄を還元して固体状金属鉄を得る方法が注目され
ている（例えば、特開昭４５−１９５６９号公報、特開
平１１−２７９６１１公報など）。
て、粉状の鉄鉱石と粉状の石炭やコークスなどの炭材と
を混合して塊成化物、例えばペレットとなし、これを回
転炉床炉に装入して高温に加熱することにより鉄鉱石中
の酸化鉄を還元して固体状金属鉄を得る方法が注目され
ている（例えば、特開昭４５−１９５６９号公報、特開
平１１−２７９６１１公報など）。
【０００４】なお、この還元方法は、金属鉄の製造のみ
でなく、Ｎｉ、Ｃｒ等の非鉄金属をそれらの酸化物から
還元して製造するのにも用いることができる。以下、
「従来の技術」、「発明の実施の形態」等においては、
金属鉄の製造のみについて説明するが、必ずしもこれに
限定されるものではなく、他の非鉄金属の製造について
も同様に本発明が適用できるものである。
でなく、Ｎｉ、Ｃｒ等の非鉄金属をそれらの酸化物から
還元して製造するのにも用いることができる。以下、
「従来の技術」、「発明の実施の形態」等においては、
金属鉄の製造のみについて説明するが、必ずしもこれに
限定されるものではなく、他の非鉄金属の製造について
も同様に本発明が適用できるものである。
【０００５】回転炉床炉による還元鉄製造は一例として
概略以下のように行われる（図５参照）。 (1) 粉状の鉄酸化物および粉状の炭素質物質を混合して
造粒し生ペレットを作る。 (2) この生ペレットを、ペレット内から発生する可燃性
揮発分が発火しない程度の温度域に加熱して付着水分を
除去し、乾燥ペレット（以下、単にペレットという）と
する。 (3) このペレット７を適当な装入装置１３を用いて回転
炉床炉１７中に供給して回転炉床１上にペレット層を形
成する。 (4) このペレット層を炉内上方に設置したバーナ１７ｃ
の燃焼により輻射加熱して還元し、金属化を進め還元鉄
とする。 (5) この還元鉄を冷却器１８により、還元鉄にガスを直
接吹き付けて冷却するか、または水冷ジャケットで間接
冷却して機械的にハンドリングできる温度とした後、排
出装置１２により炉外へ排出し製品還元鉄を得る。
概略以下のように行われる（図５参照）。 (1) 粉状の鉄酸化物および粉状の炭素質物質を混合して
造粒し生ペレットを作る。 (2) この生ペレットを、ペレット内から発生する可燃性
揮発分が発火しない程度の温度域に加熱して付着水分を
除去し、乾燥ペレット（以下、単にペレットという）と
する。 (3) このペレット７を適当な装入装置１３を用いて回転
炉床炉１７中に供給して回転炉床１上にペレット層を形
成する。 (4) このペレット層を炉内上方に設置したバーナ１７ｃ
の燃焼により輻射加熱して還元し、金属化を進め還元鉄
とする。 (5) この還元鉄を冷却器１８により、還元鉄にガスを直
接吹き付けて冷却するか、または水冷ジャケットで間接
冷却して機械的にハンドリングできる温度とした後、排
出装置１２により炉外へ排出し製品還元鉄を得る。
【０００６】図６は、上記(4) の工程を説明する回転炉
床炉の断面図である。回転炉床１はその下部に多数の車
輪１９が取り付けられ、円形に設置された軌道２０上を
駆動装置（図示せず）により一定速度で回転するように
構成されている。一方、回転炉床１の上方を覆うフード
２１は天井２２と側壁２とからなり、地面に固定されて
いる。したがって、回転炉床１がフード２１に対して自
由に回転可能としつつ、炉内と外気とのガスを遮断する
必要があり、通常、回転炉床１と側壁２との間に水封手
段４を設ける場合が多い。水封手段４は、例えば図６に
示すように、シールトラフと呼ばれる水を満たした金属
製の円形樋を両側壁２の下端に一体に設けるとともに、
回転炉床１の両幅端部１ａの下方に下向きの金属製円筒
形スカート４ａを炉床１に一体に設け、このスカート４
ａの先端がシールトラフ４に接触せずにシールトラフ４
内の水４ｂに浸漬されるように構成される。
床炉の断面図である。回転炉床１はその下部に多数の車
輪１９が取り付けられ、円形に設置された軌道２０上を
駆動装置（図示せず）により一定速度で回転するように
構成されている。一方、回転炉床１の上方を覆うフード
２１は天井２２と側壁２とからなり、地面に固定されて
いる。したがって、回転炉床１がフード２１に対して自
由に回転可能としつつ、炉内と外気とのガスを遮断する
必要があり、通常、回転炉床１と側壁２との間に水封手
段４を設ける場合が多い。水封手段４は、例えば図６に
示すように、シールトラフと呼ばれる水を満たした金属
製の円形樋を両側壁２の下端に一体に設けるとともに、
回転炉床１の両幅端部１ａの下方に下向きの金属製円筒
形スカート４ａを炉床１に一体に設け、このスカート４
ａの先端がシールトラフ４に接触せずにシールトラフ４
内の水４ｂに浸漬されるように構成される。
【０００７】炉床１は、その上面にペレット７を載置し
た状態でフード２２に設置されたバーナ１７ｃにより上
方から高温で輻射加熱されるため、例えば炉床下面側に
は断熱性、炉床上面側には耐熱性の不定形耐火物５を積
層した構造が採用される。
た状態でフード２２に設置されたバーナ１７ｃにより上
方から高温で輻射加熱されるため、例えば炉床下面側に
は断熱性、炉床上面側には耐熱性の不定形耐火物５を積
層した構造が採用される。
【０００８】なお、ペレット７が載置される炉床１上面
近傍は、加熱と冷却が短時間ごと（１０〜２０ｍｉｎ程
度ごと）に繰り返されるため、通常の耐火物ではスポー
リング等により損傷するおそれがある。また、炉床１上
面へのペレット７供給時の転動、擦過あるいは落下衝撃
等の諸々の要因によりペレット７から発生する粉がペレ
ット７に随伴して炉内１７に混入し、還元されて鉄粉と
なり炉床１上面に付着物層を形成する。そこで、スポー
リング等の心配がなく、付着物層の除去が容易なよう
に、炉床１上面近傍のみは酸化鉄等を主成分とする炉床
材で施工されることが多い。
近傍は、加熱と冷却が短時間ごと（１０〜２０ｍｉｎ程
度ごと）に繰り返されるため、通常の耐火物ではスポー
リング等により損傷するおそれがある。また、炉床１上
面へのペレット７供給時の転動、擦過あるいは落下衝撃
等の諸々の要因によりペレット７から発生する粉がペレ
ット７に随伴して炉内１７に混入し、還元されて鉄粉と
なり炉床１上面に付着物層を形成する。そこで、スポー
リング等の心配がなく、付着物層の除去が容易なよう
に、炉床１上面近傍のみは酸化鉄等を主成分とする炉床
材で施工されることが多い。
【０００９】また、図６に示すように、シールトラフ４
へのペレット７のこぼれ落ちを回避するため炉床幅端部
（炉床の幅方向の端部）１ａぎりぎりまではペレット７
は載置されない。そのため、炉床幅端部１ａ耐火物の上
面１ｕは、高温のバーナ１７ｃやフード２１の天井２２
内面および側壁２内面など炉内からの輻射熱を直接受け
て温度が上昇し著しく膨張するのに対して炉床幅端部１
ａ耐火物の側面１ｓはこれらの輻射熱を直接受けずあま
り膨張しない。そのため、炉床幅端部１ａ耐火物のエッ
ジ部（以下、炉床エッジ部）１ｅには熱歪による大きな
応力が発生し、上記焼成不足による低強度と相俟って欠
損しやすい。炉床エッジ部１ｅが欠損すると、その欠け
落ちた部分がシールトラフ４に落下するだけではなく、
その炉床エッジ部１ｅ近傍に載置されるペレット７がシ
ールトラフ４にこぼれ落ちやすくなるため、製品還元鉄
の歩留りを悪化させることに留まらず、シールトラフ４
の底にスラッジ状に堆積してスカート４ａの先端がその
堆積物に埋没し、炉床１の回転を停止させてしまうこと
もある。
へのペレット７のこぼれ落ちを回避するため炉床幅端部
（炉床の幅方向の端部）１ａぎりぎりまではペレット７
は載置されない。そのため、炉床幅端部１ａ耐火物の上
面１ｕは、高温のバーナ１７ｃやフード２１の天井２２
内面および側壁２内面など炉内からの輻射熱を直接受け
て温度が上昇し著しく膨張するのに対して炉床幅端部１
ａ耐火物の側面１ｓはこれらの輻射熱を直接受けずあま
り膨張しない。そのため、炉床幅端部１ａ耐火物のエッ
ジ部（以下、炉床エッジ部）１ｅには熱歪による大きな
応力が発生し、上記焼成不足による低強度と相俟って欠
損しやすい。炉床エッジ部１ｅが欠損すると、その欠け
落ちた部分がシールトラフ４に落下するだけではなく、
その炉床エッジ部１ｅ近傍に載置されるペレット７がシ
ールトラフ４にこぼれ落ちやすくなるため、製品還元鉄
の歩留りを悪化させることに留まらず、シールトラフ４
の底にスラッジ状に堆積してスカート４ａの先端がその
堆積物に埋没し、炉床１の回転を停止させてしまうこと
もある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、炉床幅端部の耐火物が損傷せず、炭材含有被熱処理
物（炭材内装ペレット等）が回転炉床炉の水封手段（シ
ールトラフ）内にこぼれ落ちない炉床構造を提供するこ
とにある。また、本発明の目的は、還元金属の歩留りを
向上させる還元金属の製造方法を提供することにある。
は、炉床幅端部の耐火物が損傷せず、炭材含有被熱処理
物（炭材内装ペレット等）が回転炉床炉の水封手段（シ
ールトラフ）内にこぼれ落ちない炉床構造を提供するこ
とにある。また、本発明の目的は、還元金属の歩留りを
向上させる還元金属の製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、請求項１の発明は、酸化金属含有材料と
炭素含有還元材料を含む炭材含有被熱処理物を加熱還元
して還元金属を製造する回転式炉床炉であって、前記回
転式炉床炉が、前記炭材含有被熱処理物を載置するため
の炉床と、この炉床全体を上方から覆うフードとを備
え、前記炉床上面の両幅端部の上方が前記フードの側壁
下端部で覆われており、かつ、この側壁下端部には冷却
手段が設けられていることを特徴とする還元金属製造用
回転式炉床炉である。ここで、前記炉床上面の両幅端部
の上方が、前記フードの側壁下端部で覆われているが、
側壁下端部の一部で覆われていればよい。
の手段として、請求項１の発明は、酸化金属含有材料と
炭素含有還元材料を含む炭材含有被熱処理物を加熱還元
して還元金属を製造する回転式炉床炉であって、前記回
転式炉床炉が、前記炭材含有被熱処理物を載置するため
の炉床と、この炉床全体を上方から覆うフードとを備
え、前記炉床上面の両幅端部の上方が前記フードの側壁
下端部で覆われており、かつ、この側壁下端部には冷却
手段が設けられていることを特徴とする還元金属製造用
回転式炉床炉である。ここで、前記炉床上面の両幅端部
の上方が、前記フードの側壁下端部で覆われているが、
側壁下端部の一部で覆われていればよい。
【００１２】炉床上面の幅端部の上方をフードの側壁下
端部で覆ったことにより幅端部の耐火物が炉内からの輻
射熱を直接受けず炉床エッジ部に大きな熱歪が生じない
ため炉床エッジ部の欠損が起らない。また、側壁下端部
に冷却手段を設けたことにより、後述のように、側壁下
端部の炉内側エッジ部の熱歪が緩和されこの部分の欠損
も生じない。
端部で覆ったことにより幅端部の耐火物が炉内からの輻
射熱を直接受けず炉床エッジ部に大きな熱歪が生じない
ため炉床エッジ部の欠損が起らない。また、側壁下端部
に冷却手段を設けたことにより、後述のように、側壁下
端部の炉内側エッジ部の熱歪が緩和されこの部分の欠損
も生じない。
【００１３】請求項２の発明は、前記回転炉床炉の回転
軸を含む垂直断面において、前記側壁下端部の前記炉床
中央側先端（以下、側壁エッジ部）から前記幅端部を見
下ろしたときに前記幅端部の何れかの部分が見える最小
の俯角をθ（°）とし、前記先端（側壁エッジ部）か
ら、前記最小の俯角となる前記幅端部上の位置までの水
平距離をＬ（ｍｍ）としたとき、下記の式（１）および
（２）を同時に満たすθとＬとの組み合わせとすること
を特徴とする請求項１に記載の還元金属製造用回転式炉
床炉である。
軸を含む垂直断面において、前記側壁下端部の前記炉床
中央側先端（以下、側壁エッジ部）から前記幅端部を見
下ろしたときに前記幅端部の何れかの部分が見える最小
の俯角をθ（°）とし、前記先端（側壁エッジ部）か
ら、前記最小の俯角となる前記幅端部上の位置までの水
平距離をＬ（ｍｍ）としたとき、下記の式（１）および
（２）を同時に満たすθとＬとの組み合わせとすること
を特徴とする請求項１に記載の還元金属製造用回転式炉
床炉である。
【００１４】 Ｌ・ｔａｎθ≧３０ …（１） Ｌ≧０．１６ θ2−２．４４ θ＋９２ …（２） これにより、炉内雰囲気温度が１２００℃程度以下のと
きエッジ部温度を炉床エッジ部の欠損が起らない十分低
い温度とすることができ請求項１の発明の効果を確実に
得ることができる。
きエッジ部温度を炉床エッジ部の欠損が起らない十分低
い温度とすることができ請求項１の発明の効果を確実に
得ることができる。
【００１５】請求項３の発明は、前記式（２）を、Ｌ≧
０．１６ θ2−２．４４ θ＋９２に替えて、Ｌ≧０．
１９ θ2−２．４４ θ＋１００とする請求項２に記載
の還元金属製造用回転式炉床炉である。
０．１６ θ2−２．４４ θ＋９２に替えて、Ｌ≧０．
１９ θ2−２．４４ θ＋１００とする請求項２に記載
の還元金属製造用回転式炉床炉である。
【００１６】これにより、炉内雰囲気温度が１２００℃
より高くても１４００℃程度以下であれば炉床エッジ部
温度を炉床エッジ部の欠損が起らない十分低い温度とす
ることができ請求項１の発明の効果を確実に得ることが
できる。
より高くても１４００℃程度以下であれば炉床エッジ部
温度を炉床エッジ部の欠損が起らない十分低い温度とす
ることができ請求項１の発明の効果を確実に得ることが
できる。
【００１７】請求項４の発明は、前記幅端部がその反炉
床中央側の幅先端（炉床エッジ部）に向かって上り勾配
に傾斜した傾斜面を有することを特徴とする請求項１な
いし３のいずれか１項に記載の還元金属製造用回転式炉
床炉である。
床中央側の幅先端（炉床エッジ部）に向かって上り勾配
に傾斜した傾斜面を有することを特徴とする請求項１な
いし３のいずれか１項に記載の還元金属製造用回転式炉
床炉である。
【００１８】これにより、炭材含有被熱処理物が水封手
段（シールトラフ）内にこぼれ落ちないので、炉床の回
転を阻害することはない。
段（シールトラフ）内にこぼれ落ちないので、炉床の回
転を阻害することはない。
【００１９】請求項５の発明は、前記幅端部がプレキャ
スト耐火物を焼成したもの又は定形耐火物で形成されて
いることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項
に記載の還元金属製造用回転式炉床炉である。
スト耐火物を焼成したもの又は定形耐火物で形成されて
いることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項
に記載の還元金属製造用回転式炉床炉である。
【００２０】これにより、炉外で予め幅端部の耐火物を
焼成して十分強度を発現しておけるので、前述の幅端部
の耐火物の焼成不足による低強度の問題を回避でき、炉
床エッジ部の欠損をより効果的に防止できる。
焼成して十分強度を発現しておけるので、前述の幅端部
の耐火物の焼成不足による低強度の問題を回避でき、炉
床エッジ部の欠損をより効果的に防止できる。
【００２１】請求項６の発明は、酸化金属含有材料と炭
素含有還元材料を含む炭材含有被熱処理物を加熱還元し
て還元金属を製造する方法であって、請求項１ないし５
のいずれか１項に記載の還元金属製造用回転式炉床炉の
前記炉床上に、前記炭材含有被熱処理物を装入し、加熱
還元して還元金属を製造することを特徴とする還元金属
の製造方法である。
素含有還元材料を含む炭材含有被熱処理物を加熱還元し
て還元金属を製造する方法であって、請求項１ないし５
のいずれか１項に記載の還元金属製造用回転式炉床炉の
前記炉床上に、前記炭材含有被熱処理物を装入し、加熱
還元して還元金属を製造することを特徴とする還元金属
の製造方法である。
【００２２】これにより、炉床エッジ部の欠損が発生し
ないので、ペレットがシールトラフにこぼれ落ちること
なく、還元金属の歩留りを向上させることができる。
ないので、ペレットがシールトラフにこぼれ落ちること
なく、還元金属の歩留りを向上させることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態を図１に示
す。図１は、図５の焼成部（装入装置１３から炉床の回
転方向へ冷却装置１２までの部分）における回転炉床半
径方向の垂直断面（例えば図５のＡ−Ａ断面）の側壁近
傍の構造を示す図である。なお、側壁近傍の構造は、外
周側、内周側とも同様の構造であるので一方のみを示し
た。炉床１は、幅端部１ａを除いて、下部から上部へ例
えば断熱性耐火物層５ａ、耐熱性耐火物層５ｂ、炉床材
６の層の順に層状に構成し、幅端部１ａは、例えば断熱
性耐火物層５ａの上にプレキャスト耐火物を焼成したも
の（以下、プレキャスト焼成耐火物）５ｃの層を設けて
構成する。そして、幅端部１ａの上方をフードの側壁２
の下端部２ａが近接して一定の重なりを有して覆うよう
に構成する。これにより、幅端部１ａの上面１ｕが炉内
特に、炉の上方からの輻射熱を直接受けないので炉床エ
ッジ部１ｅの熱歪が緩和されて炉床エッジ部１ｅの欠損
が起りにくくなる。幅端部１ａは必ずしもプレキャスト
焼成耐火物５ｃに限定する必要はないが、プレキャスト
焼成耐火物５ｃを用いると事前に焼成されて十分な強度
が発現しているので炉床エッジ部１ｅの欠損の可能性を
より低減できる。また、プレキャスト焼成耐火物５ｃと
して、炉床１の外周側と内周側とをそれぞれ円周方向に
等分に多数個に分割した形状の型を用意し、この型に不
定形耐火物を注入して炉外で成形後、焼成したもの（カ
ーブ（ｃｕｒｂ）煉瓦）を準備しておき、それを炉内に
施工するようにすれば、万一いずれかのカーブ煉瓦５ｃ
が破損しても、炉を冷却後、予備のカーブ煉瓦５ｃと交
換するだけで直ぐに操業を再開できるので好ましい。プ
レキャスト焼成耐火物の替わりに定形耐火物を用いても
同様の効果が得られるが、定形耐火物の場合は炉床の形
状に合わせるために耐火物を削り込む等の加工作業が発
生し、施工コストが高くなることが多いため、一般的に
はプレキャスト焼成耐火物が望まれる。これに対して、
炉内で幅端部１ａの耐火物を不定形耐火物で施工する方
法を用いた場合、炉を冷却後、炉内で破損した部分を不
定形耐火物で補修するための時間と、この部分が炉のバ
ーナ１７ｃで焼成されるまでの時間が余分に必要とな
り、回転炉床炉１７の稼働率が低下するほか、幅端部１
ａの耐火物全体を高温で焼成することができないので、
炉床の側面１ｓ側等強度が低い箇所ができてしまう。
す。図１は、図５の焼成部（装入装置１３から炉床の回
転方向へ冷却装置１２までの部分）における回転炉床半
径方向の垂直断面（例えば図５のＡ−Ａ断面）の側壁近
傍の構造を示す図である。なお、側壁近傍の構造は、外
周側、内周側とも同様の構造であるので一方のみを示し
た。炉床１は、幅端部１ａを除いて、下部から上部へ例
えば断熱性耐火物層５ａ、耐熱性耐火物層５ｂ、炉床材
６の層の順に層状に構成し、幅端部１ａは、例えば断熱
性耐火物層５ａの上にプレキャスト耐火物を焼成したも
の（以下、プレキャスト焼成耐火物）５ｃの層を設けて
構成する。そして、幅端部１ａの上方をフードの側壁２
の下端部２ａが近接して一定の重なりを有して覆うよう
に構成する。これにより、幅端部１ａの上面１ｕが炉内
特に、炉の上方からの輻射熱を直接受けないので炉床エ
ッジ部１ｅの熱歪が緩和されて炉床エッジ部１ｅの欠損
が起りにくくなる。幅端部１ａは必ずしもプレキャスト
焼成耐火物５ｃに限定する必要はないが、プレキャスト
焼成耐火物５ｃを用いると事前に焼成されて十分な強度
が発現しているので炉床エッジ部１ｅの欠損の可能性を
より低減できる。また、プレキャスト焼成耐火物５ｃと
して、炉床１の外周側と内周側とをそれぞれ円周方向に
等分に多数個に分割した形状の型を用意し、この型に不
定形耐火物を注入して炉外で成形後、焼成したもの（カ
ーブ（ｃｕｒｂ）煉瓦）を準備しておき、それを炉内に
施工するようにすれば、万一いずれかのカーブ煉瓦５ｃ
が破損しても、炉を冷却後、予備のカーブ煉瓦５ｃと交
換するだけで直ぐに操業を再開できるので好ましい。プ
レキャスト焼成耐火物の替わりに定形耐火物を用いても
同様の効果が得られるが、定形耐火物の場合は炉床の形
状に合わせるために耐火物を削り込む等の加工作業が発
生し、施工コストが高くなることが多いため、一般的に
はプレキャスト焼成耐火物が望まれる。これに対して、
炉内で幅端部１ａの耐火物を不定形耐火物で施工する方
法を用いた場合、炉を冷却後、炉内で破損した部分を不
定形耐火物で補修するための時間と、この部分が炉のバ
ーナ１７ｃで焼成されるまでの時間が余分に必要とな
り、回転炉床炉１７の稼働率が低下するほか、幅端部１
ａの耐火物全体を高温で焼成することができないので、
炉床の側面１ｓ側等強度が低い箇所ができてしまう。
【００２４】側壁下端部２ａは例えば不定形耐火物で施
工し、冷却手段３として例えば金属製の水冷管を埋設し
ておく。水冷管３にはアンカー金物３ａを溶接して耐火
物表面まで冷却効果が及ぶようにしておくことが好まし
い。水冷管３の替わりに例えば箱型の水冷チャネルを用
いてもよいし、水の替わりにガスで冷却する方法を用い
てもよい。耐火物表面まで冷却することにより耐火物自
体の強度が高くなり溶損等による耐火物表面の損耗が防
止できる。また、側壁下端部の炉内側表面と下面との温
度差が縮小し側壁エッジ部２ｅの熱歪が緩和されこの側
壁エッジ部２ｅが欠損することも防止できる。もし、側
壁下端部２ａに冷却手段３を設けない場合には、炉内側
表面と下面との温度差による熱歪で側壁エッジ部２ｅが
欠損し、(A)炉床幅端部１ａを覆う効果が減殺されてし
まい、炉床エッジ部１ｅの欠損のおそれが高まる。な
お、側壁下端部２ａへの水冷管や箱型水冷チャネル等冷
却手段３の埋設は、上記効果に加え、側壁耐火物５の重
量を支持する役目をも果たすように構成できるので好ま
しい。
工し、冷却手段３として例えば金属製の水冷管を埋設し
ておく。水冷管３にはアンカー金物３ａを溶接して耐火
物表面まで冷却効果が及ぶようにしておくことが好まし
い。水冷管３の替わりに例えば箱型の水冷チャネルを用
いてもよいし、水の替わりにガスで冷却する方法を用い
てもよい。耐火物表面まで冷却することにより耐火物自
体の強度が高くなり溶損等による耐火物表面の損耗が防
止できる。また、側壁下端部の炉内側表面と下面との温
度差が縮小し側壁エッジ部２ｅの熱歪が緩和されこの側
壁エッジ部２ｅが欠損することも防止できる。もし、側
壁下端部２ａに冷却手段３を設けない場合には、炉内側
表面と下面との温度差による熱歪で側壁エッジ部２ｅが
欠損し、(A)炉床幅端部１ａを覆う効果が減殺されてし
まい、炉床エッジ部１ｅの欠損のおそれが高まる。な
お、側壁下端部２ａへの水冷管や箱型水冷チャネル等冷
却手段３の埋設は、上記効果に加え、側壁耐火物５の重
量を支持する役目をも果たすように構成できるので好ま
しい。
【００２５】炉床耐火物の施工は、例えば以下の手順に
より行えばよい。先ず炉床幅全体にわたる断熱性の定形
または不定形の耐火物層５ａを施工し養生・固化後、そ
の上に、炉床幅端部外周および内周全体にプレキャスト
焼成耐火物のカーブ煉瓦５ｃを並べて土手（(A)のこと
であるが、以下、両者の併記を略す）１ａを形成し、内
・外周の土手１ａの間に、土手１ａより少し窪ませた状
態に耐熱性の不定形耐火物５ｂを施工し、炉をバーナ１
７ｃで昇温して不定形耐火物５ｂの乾燥・焼成を行う。
土手１ａと焼成後の不定形耐火物５ｂで形成される窪み
内に酸化鉄を主成分とする炉床材６を塊状または粉状で
充填し、バーナ１７ｃで加熱して焼結させペレット７を
載置するための炉床表面を形成する。これにより、スポ
ーリング等による損傷の心配がなく、かつ炉床上面に形
成された付着物層が除去しやすく、平坦度が維持できる
炉床が得られる。あるいは、不定形耐火物５ｂの施工・
養生・固化後にカーブ煉瓦５ｃを施工してもよい。
より行えばよい。先ず炉床幅全体にわたる断熱性の定形
または不定形の耐火物層５ａを施工し養生・固化後、そ
の上に、炉床幅端部外周および内周全体にプレキャスト
焼成耐火物のカーブ煉瓦５ｃを並べて土手（(A)のこと
であるが、以下、両者の併記を略す）１ａを形成し、内
・外周の土手１ａの間に、土手１ａより少し窪ませた状
態に耐熱性の不定形耐火物５ｂを施工し、炉をバーナ１
７ｃで昇温して不定形耐火物５ｂの乾燥・焼成を行う。
土手１ａと焼成後の不定形耐火物５ｂで形成される窪み
内に酸化鉄を主成分とする炉床材６を塊状または粉状で
充填し、バーナ１７ｃで加熱して焼結させペレット７を
載置するための炉床表面を形成する。これにより、スポ
ーリング等による損傷の心配がなく、かつ炉床上面に形
成された付着物層が除去しやすく、平坦度が維持できる
炉床が得られる。あるいは、不定形耐火物５ｂの施工・
養生・固化後にカーブ煉瓦５ｃを施工してもよい。
【００２６】次に、発明者らは、炉床エッジ部１ｅの欠
損は炉床エッジ部１ｅの熱歪によって起り、この熱歪は
炉床エッジ部１ｅの温度と密接な関係があることを見出
し以下の検討を行った。
損は炉床エッジ部１ｅの熱歪によって起り、この熱歪は
炉床エッジ部１ｅの温度と密接な関係があることを見出
し以下の検討を行った。
【００２７】図１において、炉床エッジ部１ｅの近傍の
温度は、炉床幅端部１ａ近傍の幾何学的な配置によって
変わるが、これを直接測定することは困難である。そこ
で、炉内から炉床１と側壁２との隙間を通って伝わる輻
射伝熱と、炉床１上面を伝わる伝導伝熱とを考慮した伝
熱計算により炉床エッジ部温度の推定を行った。
温度は、炉床幅端部１ａ近傍の幾何学的な配置によって
変わるが、これを直接測定することは困難である。そこ
で、炉内から炉床１と側壁２との隙間を通って伝わる輻
射伝熱と、炉床１上面を伝わる伝導伝熱とを考慮した伝
熱計算により炉床エッジ部温度の推定を行った。
【００２８】図２は、炉内雰囲気温度を、回転炉床炉１
７による還元鉄製造としては上限温度に近い１４００℃
とし、図１の側壁エッジ部２ｅから炉床エッジ部１ｅを
見下ろす俯角θと、側壁エッジ部２ｅから炉床エッジ部
１ｅまでの水平距離（＝側壁下端部と炉床上面との重な
り長さ；以下、単に重なり長さ）Ｌとをパラメータとし
て、前記伝熱計算で求めた炉床エッジ部温度をプロット
したものである。また、実際の回転炉床炉（炉床径８．
５ｍ、炉床幅１．２５ｍ）で炉床幅端部にアルミナ系キ
ャスタブルのプレキャスト焼成耐火物を用いて俯角θと
重なり長さＬとを３通りに変更した炉床構造（後述の実
施例のＮｏ．２、４、５の実験に相当）とし、それぞれ
の炉床構造において炉内雰囲気温度を約１４００℃とし
て還元鉄製造実験を一定期間（２２〜３０日間）実施し
た後、炉床エッジ部１ｅの欠損の有無を観察し、その結
果を図２に併せて示した。図２中、○印は炉床エッジ部
１ｅに欠損が発生しなかった場合、×印は炉床エッジ部
１ｅに欠損が発生した場合である。この結果から、炉床
エッジ部温度を５５０℃程度以下とすれば炉床エッジ部
１ｅの欠損が起る可能性が極めて低いことがわかった。
炉床エッジ部温度を５５０℃程度以下とするためには、
重なり長さＬはできるだけ大きくし、俯角θはできるだ
け小さくすることが好ましいが、以下の制約条件を考慮
する必要がある。
７による還元鉄製造としては上限温度に近い１４００℃
とし、図１の側壁エッジ部２ｅから炉床エッジ部１ｅを
見下ろす俯角θと、側壁エッジ部２ｅから炉床エッジ部
１ｅまでの水平距離（＝側壁下端部と炉床上面との重な
り長さ；以下、単に重なり長さ）Ｌとをパラメータとし
て、前記伝熱計算で求めた炉床エッジ部温度をプロット
したものである。また、実際の回転炉床炉（炉床径８．
５ｍ、炉床幅１．２５ｍ）で炉床幅端部にアルミナ系キ
ャスタブルのプレキャスト焼成耐火物を用いて俯角θと
重なり長さＬとを３通りに変更した炉床構造（後述の実
施例のＮｏ．２、４、５の実験に相当）とし、それぞれ
の炉床構造において炉内雰囲気温度を約１４００℃とし
て還元鉄製造実験を一定期間（２２〜３０日間）実施し
た後、炉床エッジ部１ｅの欠損の有無を観察し、その結
果を図２に併せて示した。図２中、○印は炉床エッジ部
１ｅに欠損が発生しなかった場合、×印は炉床エッジ部
１ｅに欠損が発生した場合である。この結果から、炉床
エッジ部温度を５５０℃程度以下とすれば炉床エッジ部
１ｅの欠損が起る可能性が極めて低いことがわかった。
炉床エッジ部温度を５５０℃程度以下とするためには、
重なり長さＬはできるだけ大きくし、俯角θはできるだ
け小さくすることが好ましいが、以下の制約条件を考慮
する必要がある。
【００２９】また、炉床幅端部１ａと側壁下端部２ａと
の隙間を小さくしすぎると、この隙間にペレット７が挟
まったりして炉床１の回転を阻害する場合があるので、
使用されるペレット径が通常５〜２０ｍｍ程度であるこ
とを考慮して少なくとも３０ｍｍ程度以上とすることが
望ましい。
の隙間を小さくしすぎると、この隙間にペレット７が挟
まったりして炉床１の回転を阻害する場合があるので、
使用されるペレット径が通常５〜２０ｍｍ程度であるこ
とを考慮して少なくとも３０ｍｍ程度以上とすることが
望ましい。
【００３０】以上より、炉床エッジ部１ｅの欠損を防止
するためには、以下の式（１）〜（２）を同時に満たす
ことが望ましい。
するためには、以下の式（１）〜（２）を同時に満たす
ことが望ましい。
【００３１】 Ｌ・ｔａｎθ≧３０ …（１） Ｌ≧０．１９ θ2−２．４４ θ＋１００ …（２） ここに、Ｌの単位は（ｍｍ）、θの単位は（°）であ
る。なお、式（２）は、図２から、炉床エッジ部温度が
５５０℃となる重なり長さＬと俯角θとの組み合わせを
読み取り、これを曲線近似して求めたものである。
る。なお、式（２）は、図２から、炉床エッジ部温度が
５５０℃となる重なり長さＬと俯角θとの組み合わせを
読み取り、これを曲線近似して求めたものである。
【００３２】図３は、上記の式（１）及び（２）を図示
したものである。すなわち、図３の曲線ａより上方が式
（１）に、曲線ｂより上方が式（２）にそれぞれ相当す
る。したがって、曲線ａより上方でかつ曲線ｂより上方
の範囲内（曲線上を含む）の任意の点のＬとθとの組み
合わせを選択することにより炉床エッジ部１ｅの欠損を
防止できることになる。
したものである。すなわち、図３の曲線ａより上方が式
（１）に、曲線ｂより上方が式（２）にそれぞれ相当す
る。したがって、曲線ａより上方でかつ曲線ｂより上方
の範囲内（曲線上を含む）の任意の点のＬとθとの組み
合わせを選択することにより炉床エッジ部１ｅの欠損を
防止できることになる。
【００３３】さらに、重なり長さＬが４００ｍｍ程度以
下となるように構成すれば、側壁２の本来の目的である
炉の断熱に必要な厚みを確保しつつ、還元鉄の製造に利
用されない無駄な炉床面積を最小にでき、炉製作コスト
低減等経済上の理由で好ましい。したがって、図３に破
線で示した直線ｃより下方がＬ≦４００（ｍｍ）の条件
に相当し、この直線ｃと曲線ａ、ｂとで囲まれた、図３
の斜線部の範囲内のＬとθとの組み合わせを選ぶことに
より、炉床エッジ部１ｅの欠損を防止し、かつ炉製作コ
スト等も低減できるのでより好ましい。
下となるように構成すれば、側壁２の本来の目的である
炉の断熱に必要な厚みを確保しつつ、還元鉄の製造に利
用されない無駄な炉床面積を最小にでき、炉製作コスト
低減等経済上の理由で好ましい。したがって、図３に破
線で示した直線ｃより下方がＬ≦４００（ｍｍ）の条件
に相当し、この直線ｃと曲線ａ、ｂとで囲まれた、図３
の斜線部の範囲内のＬとθとの組み合わせを選ぶことに
より、炉床エッジ部１ｅの欠損を防止し、かつ炉製作コ
スト等も低減できるのでより好ましい。
【００３４】なお、上記は、回転炉床炉１７による還元
鉄製造の炉内雰囲気温度としては上限に近い１４００℃
の場合における好ましい条件を示したものであるが、使
用する原料性状等、諸々の制約により炉内雰囲気温度を
１２００℃程度として操業する場合があり、このような
場合には、炉床エッジ部温度は炉内雰囲気温度が１４０
０℃の場合に比べて低下するため、式（２）の条件は緩
やかになる。炉内雰囲気温度を１２００℃として、前述
と同様の伝熱計算を行って図２と同様の作図を行い（図
示せず）、これより炉床エッジ部１ｅの欠損の起る可能
性の低い、エッジ部先端温度が５５０℃以下となる条件
として、以下の式（２’）を得た。
鉄製造の炉内雰囲気温度としては上限に近い１４００℃
の場合における好ましい条件を示したものであるが、使
用する原料性状等、諸々の制約により炉内雰囲気温度を
１２００℃程度として操業する場合があり、このような
場合には、炉床エッジ部温度は炉内雰囲気温度が１４０
０℃の場合に比べて低下するため、式（２）の条件は緩
やかになる。炉内雰囲気温度を１２００℃として、前述
と同様の伝熱計算を行って図２と同様の作図を行い（図
示せず）、これより炉床エッジ部１ｅの欠損の起る可能
性の低い、エッジ部先端温度が５５０℃以下となる条件
として、以下の式（２’）を得た。
【００３５】 Ｌ≧０．１６ θ2−２．４４ θ＋９２ …（２’） 上記式（１）は、炉内雰囲気温度に係わらず単に幾何学
的に定まる制約条件であるので変更はなく、炉内雰囲気
温度１２００℃における好ましい重なり長さＬと俯角θ
との組み合わせの範囲は、式（１）および（２’）を同
時に満たす範囲となる。これを図３に併せて示すと、曲
線ｂ’より上方が式（２’）に相当し、曲線ａより上方
でかつ曲線ｂ’より上方の範囲（曲線上を含む）とな
り、炉内雰囲気温度１４００℃の場合よりＬとθとの組
み合わせの選択範囲が広がる。
的に定まる制約条件であるので変更はなく、炉内雰囲気
温度１２００℃における好ましい重なり長さＬと俯角θ
との組み合わせの範囲は、式（１）および（２’）を同
時に満たす範囲となる。これを図３に併せて示すと、曲
線ｂ’より上方が式（２’）に相当し、曲線ａより上方
でかつ曲線ｂ’より上方の範囲（曲線上を含む）とな
り、炉内雰囲気温度１４００℃の場合よりＬとθとの組
み合わせの選択範囲が広がる。
【００３６】炉内雰囲気温度が使用する原料性状等によ
り異なるので、その場合は、上記の本件発明の技術思想
に基づいて適正な炉構造とすることができる。
り異なるので、その場合は、上記の本件発明の技術思想
に基づいて適正な炉構造とすることができる。
【００３７】なお、炉床エッジ部温度はプレキャスト焼
成耐火物５ｃの熱伝導度によって多少変化し、また耐火
物の材質によって炉床１ｅの欠損が起らない炉床エッジ
部温度も若干異なるが、通常用いられる熱伝導度や材質
の範囲内のプレキャスト焼成耐火物であれば炉床エッジ
部１ｅの欠損を防止する範囲は図３で表すことができ
る。
成耐火物５ｃの熱伝導度によって多少変化し、また耐火
物の材質によって炉床１ｅの欠損が起らない炉床エッジ
部温度も若干異なるが、通常用いられる熱伝導度や材質
の範囲内のプレキャスト焼成耐火物であれば炉床エッジ
部１ｅの欠損を防止する範囲は図３で表すことができ
る。
【００３８】炉床幅端部１ａの上面は還元鉄をスクリュ
ーやスクレーパーで掻き出しやすいように水平に形成さ
れるのが普通であるが、ペレットがシールトラフにこぼ
れ落ちるのを防止するため、図４（ａ）、（ｂ）に示す
ように、炉床幅端部１ａ上面に炉床エッジ部（幅先端）
１ｅに向かって上り勾配の傾斜面１ｋを設けてもよい。
傾斜面１ｋの傾斜角度は特に限定されないが、還元後の
ペレットが排出装置で炉外に排出される側（通常、外周
側）でない側（通常、内周側）の炉床幅端部において
は、炉内側からこの傾斜面に到達したペレット７が元の
炉内側に戻りやすいようにペレット７の安息角以上（例
えば２５°以上）とすることが好ましい。さらに、炉床
エッジ部１ｅが欠損しにくいように予めこの炉床エッジ
部１ｅ近傍を斜めに切り落とした形状（図４（ｃ））や
Ｒを付けた形状（図示せず）などとして応力を分散する
形状としておくことが好ましい。なお、これらの炉床幅
端部１ａの形状を採用した場合の重なり長さＬと俯角θ
の定義を図４のそれぞれの図中に併せて示した。すなわ
ち、俯角θは、側壁エッジ部２ｅから炉床幅端部１ａを
見下ろしたときに炉床幅端部１ａの何れかの部分が見え
る最小の俯角である。また、重なり長さＬは、前記最小
の俯角θとなる炉床幅端部１ａ上の位置１ｚまでの水平
距離である。位置１ｚを重なり長さＬおよび俯角θの定
義の基準点としたのは、この位置１ｚより炉内側の部分
には炉内からの輻射熱が直接到達するのに対して、この
位置１ｚより炉外側の部分には輻射熱が直接届かないの
で、この位置１ｚが最大の熱歪を生じる場所であるから
である。
ーやスクレーパーで掻き出しやすいように水平に形成さ
れるのが普通であるが、ペレットがシールトラフにこぼ
れ落ちるのを防止するため、図４（ａ）、（ｂ）に示す
ように、炉床幅端部１ａ上面に炉床エッジ部（幅先端）
１ｅに向かって上り勾配の傾斜面１ｋを設けてもよい。
傾斜面１ｋの傾斜角度は特に限定されないが、還元後の
ペレットが排出装置で炉外に排出される側（通常、外周
側）でない側（通常、内周側）の炉床幅端部において
は、炉内側からこの傾斜面に到達したペレット７が元の
炉内側に戻りやすいようにペレット７の安息角以上（例
えば２５°以上）とすることが好ましい。さらに、炉床
エッジ部１ｅが欠損しにくいように予めこの炉床エッジ
部１ｅ近傍を斜めに切り落とした形状（図４（ｃ））や
Ｒを付けた形状（図示せず）などとして応力を分散する
形状としておくことが好ましい。なお、これらの炉床幅
端部１ａの形状を採用した場合の重なり長さＬと俯角θ
の定義を図４のそれぞれの図中に併せて示した。すなわ
ち、俯角θは、側壁エッジ部２ｅから炉床幅端部１ａを
見下ろしたときに炉床幅端部１ａの何れかの部分が見え
る最小の俯角である。また、重なり長さＬは、前記最小
の俯角θとなる炉床幅端部１ａ上の位置１ｚまでの水平
距離である。位置１ｚを重なり長さＬおよび俯角θの定
義の基準点としたのは、この位置１ｚより炉内側の部分
には炉内からの輻射熱が直接到達するのに対して、この
位置１ｚより炉外側の部分には輻射熱が直接届かないの
で、この位置１ｚが最大の熱歪を生じる場所であるから
である。
【００３９】なお、上記実施の形態においては、炭材含
有被熱処理物としてペレットを用いて説明したが、これ
に限定されるものではなく、ブリケット状、板状、ナゲ
ット状、粉状混合物等であってもかまわない。
有被熱処理物としてペレットを用いて説明したが、これ
に限定されるものではなく、ブリケット状、板状、ナゲ
ット状、粉状混合物等であってもかまわない。
【００４０】
【実施例】炉床径８．５ｍ、炉床幅１．２５ｍの回転炉
床炉を用いて、重なり長さＬ、俯角θ、炉床エッジ部
（幅先端）へ向かう上り勾配の傾斜面の有無、側壁下端
部への水冷管の埋設、および幅端部耐火物の種類・施工
法を種々変更した炉床構造において、炉内雰囲気温度を
１４００℃または１２００℃とし、それぞれの条件で一
定の期間ずつ（約３０日間ずつ）還元鉄製造実験を行っ
た後、炉床エッジ部の損傷の程度およびシールトラフ内
のスラッジ量の増分を調査した。その結果を表１にまと
めて示す。
床炉を用いて、重なり長さＬ、俯角θ、炉床エッジ部
（幅先端）へ向かう上り勾配の傾斜面の有無、側壁下端
部への水冷管の埋設、および幅端部耐火物の種類・施工
法を種々変更した炉床構造において、炉内雰囲気温度を
１４００℃または１２００℃とし、それぞれの条件で一
定の期間ずつ（約３０日間ずつ）還元鉄製造実験を行っ
た後、炉床エッジ部の損傷の程度およびシールトラフ内
のスラッジ量の増分を調査した。その結果を表１にまと
めて示す。
【００４１】
【表１】
【００４２】表１のＮｏ．１の実験においては、従来の
炉床幅端部の上方が側壁下端部で覆われていない炉床構
造とし、炉床幅端部はアルミナ系キャスタブル（成分：
Ａｌ 2Ｏ3５０質量％、ＳｉＯ2４５質量％）を炉内で施
工（流し込み）して形成した。この場合、炉内雰囲気温
度１４００℃で２２日間の操業後、炉床エッジ部が円周
にわたり大きく欠損しているのが観察され、シールトラ
フ内のスラッジ量も著しく増加した。
炉床幅端部の上方が側壁下端部で覆われていない炉床構
造とし、炉床幅端部はアルミナ系キャスタブル（成分：
Ａｌ 2Ｏ3５０質量％、ＳｉＯ2４５質量％）を炉内で施
工（流し込み）して形成した。この場合、炉内雰囲気温
度１４００℃で２２日間の操業後、炉床エッジ部が円周
にわたり大きく欠損しているのが観察され、シールトラ
フ内のスラッジ量も著しく増加した。
【００４３】Ｎｏ．２の実験においては、Ｎｏ．１の実
験と同じく、炉床幅端部はアルミナ系キャスタブルを炉
内で施工して形成する方法とし、その幅端部の直上を側
壁下端部で覆う構造（Ｌ＝１００ｍｍ、θ＝２１°）と
したが、側壁下端部には冷却手段を設けなかった。この
場合にも、炉内雰囲気温度１４００℃で２２日間の操業
後、炉床エッジ部が円周にわたり大きく欠損しているの
が認められ、シールトラフ内のスラッジ量も著しく増加
し、さらには、側壁エッジ部も円周にわたり大きく欠損
しているのが観察された。冷却手段を設けなかったこと
により側壁エッジ部が欠損したため炉内からの輻射熱の
遮蔽効果がなくなり、炉床エッジ部が欠損したものと想
定される。
験と同じく、炉床幅端部はアルミナ系キャスタブルを炉
内で施工して形成する方法とし、その幅端部の直上を側
壁下端部で覆う構造（Ｌ＝１００ｍｍ、θ＝２１°）と
したが、側壁下端部には冷却手段を設けなかった。この
場合にも、炉内雰囲気温度１４００℃で２２日間の操業
後、炉床エッジ部が円周にわたり大きく欠損しているの
が認められ、シールトラフ内のスラッジ量も著しく増加
し、さらには、側壁エッジ部も円周にわたり大きく欠損
しているのが観察された。冷却手段を設けなかったこと
により側壁エッジ部が欠損したため炉内からの輻射熱の
遮蔽効果がなくなり、炉床エッジ部が欠損したものと想
定される。
【００４４】Ｎｏ．３の実験においては、Ｎｏ．１、２
の実験と同じく、炉床幅端部はアルミナ系キャスタブル
を炉内で施工して成形する方法とし、その幅端部の直上
を側壁下端部で覆う長さ（重なり長さ）をＮｏ．２の実
験よりやや長くし、かつ俯角もＮｏ．２の実験よりやや
小さく（Ｌ＝２００ｍｍ、θ＝１７°）し、さらに側壁
下端部にアンカー金物を溶接した水冷管を埋設した。こ
の場合、炉内雰囲気温度１４００℃で３０日間の操業後
にも、炉床エッジ部に若干の亀裂が認められたものの欠
損にまではいたらず、また側壁エッジ部にはまったく損
傷は見られなかった。さらには、シールトラフ内のスラ
ッジの増加量も大幅に減少した。冷却手段を設けたこと
により側壁エッジ部の欠損が防止でき、炉内からの輻射
熱の遮蔽効果が機能して炉床エッジ部の欠損も防止さ
れ、その結果シールトラフ内へのペレット等のこぼれ落
ちが防止できたためと考えられる。
の実験と同じく、炉床幅端部はアルミナ系キャスタブル
を炉内で施工して成形する方法とし、その幅端部の直上
を側壁下端部で覆う長さ（重なり長さ）をＮｏ．２の実
験よりやや長くし、かつ俯角もＮｏ．２の実験よりやや
小さく（Ｌ＝２００ｍｍ、θ＝１７°）し、さらに側壁
下端部にアンカー金物を溶接した水冷管を埋設した。こ
の場合、炉内雰囲気温度１４００℃で３０日間の操業後
にも、炉床エッジ部に若干の亀裂が認められたものの欠
損にまではいたらず、また側壁エッジ部にはまったく損
傷は見られなかった。さらには、シールトラフ内のスラ
ッジの増加量も大幅に減少した。冷却手段を設けたこと
により側壁エッジ部の欠損が防止でき、炉内からの輻射
熱の遮蔽効果が機能して炉床エッジ部の欠損も防止さ
れ、その結果シールトラフ内へのペレット等のこぼれ落
ちが防止できたためと考えられる。
【００４５】Ｎｏ．４の実験においては、炉床幅端部の
耐火物の施工方法のみを、プレキャスト焼成耐火物のカ
ーブ煉瓦（成分：Ａｌ2Ｏ3５０質量％、ＳｉＯ2４５質
量％）を施工する方法に変更し、その他の条件はＮｏ．
３の実験と同じとした。その結果、炉床エッジ部には亀
裂発生等まったく損傷は認められなくなった。炉内で不
定形耐火物を施工する方法に比べ、予め炉外で十分に焼
成されてエッジ部まで十分強度発現したカーブ煉瓦を用
いた効果と考えられる。
耐火物の施工方法のみを、プレキャスト焼成耐火物のカ
ーブ煉瓦（成分：Ａｌ2Ｏ3５０質量％、ＳｉＯ2４５質
量％）を施工する方法に変更し、その他の条件はＮｏ．
３の実験と同じとした。その結果、炉床エッジ部には亀
裂発生等まったく損傷は認められなくなった。炉内で不
定形耐火物を施工する方法に比べ、予め炉外で十分に焼
成されてエッジ部まで十分強度発現したカーブ煉瓦を用
いた効果と考えられる。
【００４６】Ｎｏ．５の実験においては、Ｎｏ．４の炉
床構造よりさらに重なり長さを長くし、俯角を小さく
（Ｌ＝２５０ｍｍ、θ＝１４°）し、その他の条件はＮ
ｏ．４の実験と同じとした。この場合にも、Ｎｏ．４の
実験とほぼ同様の効果が得られた。Ｎｏ．３〜５の実験
結果より、炉内雰囲気温度が１４００℃の場合、重なり
長さＬと俯角θとの組み合わせが、前述の式（１）およ
び（２）を同時に満たすとき（＝図３の曲線ａより上方
でかつ曲線ｂより上方の範囲内）本発明の効果が確実に
得られることが確認できた。
床構造よりさらに重なり長さを長くし、俯角を小さく
（Ｌ＝２５０ｍｍ、θ＝１４°）し、その他の条件はＮ
ｏ．４の実験と同じとした。この場合にも、Ｎｏ．４の
実験とほぼ同様の効果が得られた。Ｎｏ．３〜５の実験
結果より、炉内雰囲気温度が１４００℃の場合、重なり
長さＬと俯角θとの組み合わせが、前述の式（１）およ
び（２）を同時に満たすとき（＝図３の曲線ａより上方
でかつ曲線ｂより上方の範囲内）本発明の効果が確実に
得られることが確認できた。
【００４７】Ｎｏ．６の実験においては、重なり長さＬ
と俯角θを、図３の曲線ａより上方でかつ曲線ｂより上
方の範囲内にはないが、曲線ａより上方でかつ曲線ｂ’
より上方の範囲内に存在する（Ｌ＝１５０ｍｍ、θ＝２
５°）ように変更し、かつ炉内雰囲気温度を１２００℃
に低下させ、その他の条件はＮｏ．４、５の実験と同じ
として行った。この場合にも、Ｎｏ．４、５とほぼ同様
の効果が得られ、炉内雰囲気温度を１２００℃と低下さ
せた場合には、１４００℃の場合に比べ、Ｌとθの組み
合わせ範囲が広がることが確認できた。
と俯角θを、図３の曲線ａより上方でかつ曲線ｂより上
方の範囲内にはないが、曲線ａより上方でかつ曲線ｂ’
より上方の範囲内に存在する（Ｌ＝１５０ｍｍ、θ＝２
５°）ように変更し、かつ炉内雰囲気温度を１２００℃
に低下させ、その他の条件はＮｏ．４、５の実験と同じ
として行った。この場合にも、Ｎｏ．４、５とほぼ同様
の効果が得られ、炉内雰囲気温度を１２００℃と低下さ
せた場合には、１４００℃の場合に比べ、Ｌとθの組み
合わせ範囲が広がることが確認できた。
【００４８】Ｎｏ．７の実験においては、重なり長さＬ
と俯角θをＮｏ．５の実験と同じに戻し、炉床幅端部の
最もエッジ部寄りにエッジ部に向かう上り勾配の傾斜面
（水平長さ１００ｍｍ、勾配３０°）を設け、その他の
条件はＮｏ．４、５と同じとして行った。この場合、炉
床エッジ部、側壁エッジ部とも損傷は全く見られないこ
とに加え、シールトラフ内のスラッジ量の増加もほとん
ど認められなくなった。炉床幅端部にペレットの安息角
（２０〜２５°程度）より少し大きい上り勾配の傾斜面
を設けたことにより、シールトラフ内へのペレット等の
こぼれ落ちがほぼ完全に防止された効果と考えられる。
と俯角θをＮｏ．５の実験と同じに戻し、炉床幅端部の
最もエッジ部寄りにエッジ部に向かう上り勾配の傾斜面
（水平長さ１００ｍｍ、勾配３０°）を設け、その他の
条件はＮｏ．４、５と同じとして行った。この場合、炉
床エッジ部、側壁エッジ部とも損傷は全く見られないこ
とに加え、シールトラフ内のスラッジ量の増加もほとん
ど認められなくなった。炉床幅端部にペレットの安息角
（２０〜２５°程度）より少し大きい上り勾配の傾斜面
を設けたことにより、シールトラフ内へのペレット等の
こぼれ落ちがほぼ完全に防止された効果と考えられる。
【００４９】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、炉床上面の幅
端部の上方をフードの側壁下端部で近接して覆ったこと
により幅端部の耐火物が炉内からの輻射熱を直接受けず
炉床エッジ部に大きな熱歪が生じないため炉床エッジ部
の欠損が防止できる。また、側壁下端部に冷却手段を設
けたことにより、側壁エッジ部の熱歪が緩和されこの部
分の欠損も防止できる。
端部の上方をフードの側壁下端部で近接して覆ったこと
により幅端部の耐火物が炉内からの輻射熱を直接受けず
炉床エッジ部に大きな熱歪が生じないため炉床エッジ部
の欠損が防止できる。また、側壁下端部に冷却手段を設
けたことにより、側壁エッジ部の熱歪が緩和されこの部
分の欠損も防止できる。
【００５０】請求項２、３の発明によれば、炉床エッジ
部の温度を欠損が起らない十分低い温度とすることがで
き、上記請求項１の発明の効果を確実に得ることができ
る。
部の温度を欠損が起らない十分低い温度とすることがで
き、上記請求項１の発明の効果を確実に得ることができ
る。
【００５１】請求項４の発明によれば、前記幅端部にそ
の幅先端に向かって上り勾配に傾斜した傾斜面を設けた
ことにより炭材含有被熱処理物がシールトラフ内にこぼ
れ落ちないので、炉床の回転を阻害することなく、上記
請求項１〜３の発明の効果を得ることができる。請求項
５の発明によれば、炉外で予め幅端部の耐火物を焼成し
て十分強度を発現しておけるので、前述の幅端部の耐火
物の焼成不足による低強度の問題を回避でき、エッジ部
の欠損をより効果的に防止できる。
の幅先端に向かって上り勾配に傾斜した傾斜面を設けた
ことにより炭材含有被熱処理物がシールトラフ内にこぼ
れ落ちないので、炉床の回転を阻害することなく、上記
請求項１〜３の発明の効果を得ることができる。請求項
５の発明によれば、炉外で予め幅端部の耐火物を焼成し
て十分強度を発現しておけるので、前述の幅端部の耐火
物の焼成不足による低強度の問題を回避でき、エッジ部
の欠損をより効果的に防止できる。
【図１】本発明の還元金属製造用回転炉床炉の炉床構造
を説明する断面図である。
を説明する断面図である。
【図２】重なり長さＬおよび俯角θと、炉床エッジ部温
度との関係を示す図である。
度との関係を示す図である。
【図３】請求項２、３の発明の、重なり長さＬと俯角θ
との組み合わせ範囲を示す図である。
との組み合わせ範囲を示す図である。
【図４】請求項４の発明の、炉床エッジ部方向に向かっ
て上り勾配の斜面を有する炉床構造を説明する断面図で
ある。
て上り勾配の斜面を有する炉床構造を説明する断面図で
ある。
【図５】還元鉄製造用回転炉床炉の概略を説明する平面
図である。
図である。
【図６】従来の還元鉄製造用回転炉床炉の炉床構造を説
明する断面図である。
明する断面図である。
１…炉床（回転炉床）、１ａ…炉床幅端部、１ｅ…炉床
エッジ部、１ｋ…傾斜面、１ｓ…側面、１ｕ…上面、１
ｚ…最小俯角となる位置、２…側壁、２ａ…側壁下端
部、２ｅ…側壁エッジ部、２ｓ…側壁外面最下部、３…
冷却手段（水冷管）、３ａ…アンカー金物、４…水封手
段（シールトラフ）、４ａ…スカート、４ｂ…水、５…
耐火物、５ａ…断熱性耐火物、５ｂ…耐熱性耐火物、５
ｃ…プレキャスト焼成耐火物（カーブ煉瓦）、６…炉床
材、７…炭材含有被熱処理物（ペレット）、１０…還元
金属（還元鉄） １２…排出装置、１３…装入装置、１７…回転炉床炉、
１７ｃ…バーナ、１８…冷却器、１９…車輪、２０…軌
道、２１…フード、２２…天井、Ｌ…重なり長さ、θ…
俯角
エッジ部、１ｋ…傾斜面、１ｓ…側面、１ｕ…上面、１
ｚ…最小俯角となる位置、２…側壁、２ａ…側壁下端
部、２ｅ…側壁エッジ部、２ｓ…側壁外面最下部、３…
冷却手段（水冷管）、３ａ…アンカー金物、４…水封手
段（シールトラフ）、４ａ…スカート、４ｂ…水、５…
耐火物、５ａ…断熱性耐火物、５ｂ…耐熱性耐火物、５
ｃ…プレキャスト焼成耐火物（カーブ煉瓦）、６…炉床
材、７…炭材含有被熱処理物（ペレット）、１０…還元
金属（還元鉄） １２…排出装置、１３…装入装置、１７…回転炉床炉、
１７ｃ…バーナ、１８…冷却器、１９…車輪、２０…軌
道、２１…フード、２２…天井、Ｌ…重なり長さ、θ…
俯角
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２７Ｂ 9/18 Ｆ２７Ｂ 9/18 Ｒ Ｆ２７Ｄ 1/12 Ｆ２７Ｄ 1/12 Ｆ Ｌ Ｆターム(参考） 4K001 AA10 BA02 CA23 GA12 HA01 4K012 DE08 4K050 AA04 BA02 BA03 BA06 CA09 CB02 CB10 4K051 AA03 AB09 HA08 HA09
Claims (6)
- 【請求項１】 酸化金属含有材料と炭素含有還元材料を
含む炭材含有被熱処理物を加熱還元して還元金属を製造
する回転式炉床炉であって、前記回転式炉床炉が、前記
炭材含有被熱処理物を載置するための炉床と、この炉床
全体を上方から覆うフードとを備え、前記炉床の両幅端
部の上方が前記フードの側壁下端部で覆われており、か
つ、この側壁下端部には冷却手段が設けられていること
を特徴とする還元金属製造用回転式炉床炉。 - 【請求項２】 前記回転炉床炉の回転軸を含む垂直断面
において、前記側壁下端部の前記炉床中央側先端から前
記幅端部を見下ろしたときに前記幅端部の何れかの部分
が見える最小の俯角をθ（°）とし、前記先端から、前
記最小の俯角となる前記幅端部上の位置までの水平距離
をＬ（ｍｍ）としたとき、下式１及び２を同時に満たす
θとＬとの組み合わせとすることを特徴とする請求項１
に記載の還元金属製造用回転式炉床炉。 式１ Ｌ・ｔａｎθ≧３０ 式２ Ｌ≧０．１６ θ2−２．４４ θ＋９２ - 【請求項３】 前記式２を、Ｌ≧０．１６ θ2−２．４
４ θ＋９２に替えて、Ｌ≧０．１９ θ2−２．４４ θ
＋１００とする請求項２に記載の還元金属製造用回転式
炉床炉。 - 【請求項４】 前記幅端部がその反炉床中央側の幅先端
に向かって上り勾配に傾斜した傾斜面を有することを特
徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の還元
金属製造用回転式炉床炉。 - 【請求項５】 前記幅端部がプレキャスト耐火物を焼成
したもの又は定形耐火物で形成されていることを特徴と
する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の還元金属
製造用回転式炉床炉。 - 【請求項６】 酸化金属含有材料と炭素含有還元材料を
含む炭材含有被熱処理物を加熱還元して還元金属を製造
する方法であって、請求項１ないし５のいずれか１項に
記載の還元金属製造用回転式炉床炉の前記炉床上に、前
記炭材含有被熱処理物を装入し、加熱還元して還元金属
を製造することを特徴とする還元金属の製造方法。
Priority Applications (12)
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|---|---|---|---|
| JP2000372876A JP3553873B2 (ja) | 2000-12-07 | 2000-12-07 | 還元金属製造用回転式炉床炉及び還元金属の製造方法 |
| US09/988,521 US6685466B2 (en) | 2000-12-07 | 2001-11-20 | Rotary hearth furnace for producing reduced metal and method of producing reduced metal |
| AT01310014T ATE329063T1 (de) | 2000-12-07 | 2001-11-29 | Drehherdofen zur erzeugung von reduziertem metall und verfahren zur erzeugung von reduziertem metall |
| ES01310014T ES2266125T3 (es) | 2000-12-07 | 2001-11-29 | Horno de solera rotativa para producir metal reducido y metodo para producir metal reducido. |
| DE60120327T DE60120327T2 (de) | 2000-12-07 | 2001-11-29 | Drehherdofen zur Erzeugung von reduziertem Metall und Verfahren zur Erzeugung von reduziertem Metall |
| EP01310014A EP1213362B1 (en) | 2000-12-07 | 2001-11-29 | Rotary hearth furnace for producing reduced metal and method of producing reduced metal |
| TW90129637A TW574373B (en) | 2000-12-07 | 2001-11-30 | Rotary hearth furnace for producing reduced metal and method of producing reduced metal |
| CA002364273A CA2364273C (en) | 2000-12-07 | 2001-12-05 | Rotary hearth furnace for producing reduced metal and method of producing reduced metal |
| KR10-2001-0076886A KR100468248B1 (ko) | 2000-12-07 | 2001-12-06 | 회전 노상 노 및 환원 금속 제조 방법 |
| AU97104/01A AU781769B2 (en) | 2000-12-07 | 2001-12-06 | Rotary hearth furnace for producing reduced metal and method of producing reduced metal |
| RU2001133276/02A RU2217504C2 (ru) | 2000-12-07 | 2001-12-06 | Печь с вращающимся подом для получения восстановленного металла и способ получения восстановленного металла |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000372876A JP3553873B2 (ja) | 2000-12-07 | 2000-12-07 | 還元金属製造用回転式炉床炉及び還元金属の製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002180137A true JP2002180137A (ja) | 2002-06-26 |
| JP3553873B2 JP3553873B2 (ja) | 2004-08-11 |
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ID=18842350
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000372876A Expired - Lifetime JP3553873B2 (ja) | 2000-12-07 | 2000-12-07 | 還元金属製造用回転式炉床炉及び還元金属の製造方法 |
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| EP (1) | EP1213362B1 (ja) |
| JP (1) | JP3553873B2 (ja) |
| KR (1) | KR100468248B1 (ja) |
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| AU (1) | AU781769B2 (ja) |
| CA (1) | CA2364273C (ja) |
| DE (1) | DE60120327T2 (ja) |
| ES (1) | ES2266125T3 (ja) |
| RU (1) | RU2217504C2 (ja) |
| TW (1) | TW574373B (ja) |
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| JP2010223555A (ja) * | 2009-03-25 | 2010-10-07 | Nippon Steel Engineering Co Ltd | 回転炉床炉 |
| JP2014169835A (ja) * | 2013-03-05 | 2014-09-18 | Nippon Steel & Sumitomo Metal | スラグ処理用ホッパー |
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|---|---|---|---|---|
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| RU2313595C2 (ru) * | 2002-10-18 | 2007-12-27 | Кабусики Кайся Кобе Сейко Се | Способ получения ферроникеля и способ получения исходного материала для получения ферроникеля |
| JP4490640B2 (ja) * | 2003-02-26 | 2010-06-30 | 株式会社神戸製鋼所 | 還元金属の製造方法 |
| JP4295544B2 (ja) * | 2003-04-09 | 2009-07-15 | 株式会社神戸製鋼所 | 冶金用改質炭の製造方法、ならびに冶金用改質炭を用いた還元金属および酸化非鉄金属含有スラグの製造方法 |
| JP4866195B2 (ja) * | 2005-10-11 | 2012-02-01 | 株式会社神戸製鋼所 | 回転炉床炉 |
| EP2581151B1 (en) * | 2010-06-11 | 2015-05-06 | Diavac Limited | Arc melting furnace device |
| CN105021032A (zh) * | 2015-07-21 | 2015-11-04 | 石家庄新华能源环保科技股份有限公司 | 一种环形转底炉 |
| CN105627735A (zh) * | 2016-02-26 | 2016-06-01 | 四川鸿舰重型机械制造有限责任公司 | 用于生产三氧化二钒的还原窑 |
| CN110386429A (zh) * | 2019-07-15 | 2019-10-29 | 大庆同方电控设备有限公司 | 立体回环运行油管燃气加热炉 |
| CN110814359A (zh) * | 2019-10-18 | 2020-02-21 | 东北大学 | 一种使用煤矸石自热还原生产还原铁粉的方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| DE1151823B (de) | 1960-05-16 | 1963-07-25 | Mannesmann Ag | Drehherdofen zum Waermen von Stahlbloecken |
| US4227875A (en) * | 1978-09-12 | 1980-10-14 | Calcimatic International Limited | Rotary hearth for calcining kiln |
| CH649096A5 (en) | 1981-11-11 | 1985-04-30 | Technomet Ag | Process and equipment for thermal metal production |
| US4578031A (en) | 1984-11-09 | 1986-03-25 | Midland-Ross Corporation | Dimensionally stable movable furnace hearth |
| US4597564A (en) * | 1985-05-23 | 1986-07-01 | The International Metals Reclamation Company, Inc. | Rotary hearth |
| US5186741A (en) * | 1991-04-12 | 1993-02-16 | Zia Patent Company | Direct reduction process in a rotary hearth furnace |
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| JP3304872B2 (ja) * | 1998-03-23 | 2002-07-22 | ミドレックス テクノロジーズ，インコーポレイテッド | 回転炉床式加熱炉内における酸化鉄の急速還元方法及び装置 |
| JP2001073020A (ja) * | 1999-09-07 | 2001-03-21 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 還元鉄の製造装置 |
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2000
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2001
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