JP2003185348A - 回転床炉のコーナー部煉瓦保持構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転床炉の炉床の側縁部に設けられるコーナ
ー部煉瓦が炉床材の熱膨張により、コーナー部煉瓦が径
方向に押されて当該煉瓦を介して回転床炉の側壁を押圧
し、炉床の回転を妨げることを抑制する構造を提供する
ことを課題とする。 【解決手段】 炉床材の熱膨張方向を上方に分散させる
傾斜耐火材を設置する、炉床を構成する複数層の炉床材
中に粉状介在物を介在させる、抗押圧手段を備える、コ
ーナー部煉瓦の周方向長さを適切な長さとするなどのコ
ーナー部煉瓦を保持する構造とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転床炉の炉床の
側縁部に設けられているコーナー部煉瓦が回転床炉の側
壁に接触して炉床の回転を妨げることを防止する構造に
関する。

【０００２】

【従来の技術】粉鉄鉱石や、製鉄所などで発生する鉄分
を含む、ダスト、スケールおよびスラッジなどを処理
し、還元鉄を製造する方法として、炉床が水平に回転移
動する加熱床炉（以下「回転床炉」という）を用いる方
法が注目されている。この方法は一般的には、回転床炉
の回転炉床面に、粉状酸化鉄原料と粉状の還元剤などを
混合・成形した塊成物を敷き詰め、床炉内で塊成物を移
動させながら加熱還元させ、還元鉄を得るというもので
ある。

【０００３】図３は、回転床炉を用いて行う還元鉄の製
造プロセスの一例である。また、図４には回転床炉の概
観を示す。図と共に回転床炉による還元鉄の製造例を説
明すると次の通りである。図３に示すように、粉鉄鉱
石、ダスト、スケール、スラッジ、ステンレスを製造す
る工程で発生するダスト、スケール、スラッジなどの粉
体酸化鉄原料および粉石炭などを混合し、混練機でさら
に水分などを添加して混合する。この混合原料をペレタ
イザーまたはダブルロール圧縮機などの造粒機で塊成化
させる。通常この後塊成物は水分量の調整のために乾燥
機により乾燥処理される。乾燥後、塊成物は回転床炉１
の原料装入部へ移送して炉内へ装入される。塊成物２
は、ベルトコンベヤーなどにより回転床炉に送られ、そ
こから回転炉床上に幅広く分散するように装入シュート
１２などを用いて装入され、レベラーなどによりならさ
れる。回転炉床の移動に伴って１回転させる間に塊成物
２中の酸化鉄を高温還元して固体状金属鉄とする。得ら
れた金属鉄は排出部から取り出される。

【０００４】回転床炉１内は、炉内に燃料ガスと空気を
送り込み燃焼させることによっておよそ９００〜１４０
０℃の炉内温度が確保される。この回転床炉の炉床５上
に上記の塊成化物２を１０〜２０ｍｍ程度の薄い厚みで
敷き、主に炉の側壁（内壁１０１および外壁１０２）か
らのガスバーナーにより９００℃以上に昇温し、炉床５
が１回転する間に所定の金属化率に達するように炉床の
回転速度を調整しつつ還元焼結させ、排出部からスクリ
ューコンベア１１（スクリューフィーダともいわれる）
などの掻き出し装置により還元された塊成物２を排出す
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】回転床炉の炉床の側縁
部には、炉床と回転床炉の間にコーナー部煉瓦が設けら
れる場合がある。炉床の側縁部は、内壁１０１寄りの側
縁部と、外壁１０２寄りの側縁部とがある。コーナー部
煉瓦を備えた回転床炉では、図５に示されるように、外
壁寄りにコーナー部煉瓦３ｘおよび内壁寄りにコーナー
部煉瓦３ｙが設けられるのが一般的である。コーナー部
煉瓦は、炉床材の自由膨張を拘束し、側壁に炉床が接触
しないことを主たる目的として設けられる。また、回転
床炉での還元処理を行うにあたっては、鉄板などの炉床
基板５０上に鉄鉱石、耐火物などの炉床材といわれる敷
物をするのが一般的である。炉床材５１、５２、５３
は、炉床基板５０の保護、炉床に蓄積する融着物の除去
を容易にするなどの目的で敷設される（図６）。

【０００６】回転床炉では、ガスバーナなどにより内部
を加熱する。酸化鉄の還元の場合には、９００〜１４０
０℃程度に回転床炉内を加熱する。しばらく回転床炉の
運転を継続すると、炉床材の熱膨張により炉床の側縁部
上に設けられているコーナー部煉瓦が径方向に押圧され
て、コーナー部煉瓦が回転床炉の側壁に接触し、炉床の
回転を妨げてしまう。特に径外方への押圧が大きくなる
傾向がある。具体的な例を挙げると、コーナー部煉瓦が
径外方に倒れ外壁に接触し、床炉の回転を止めてしまう
に至る（図６）。

【０００７】回転床炉において炉床の回転が止まるとい
うことはすなわち操業が止まるということであり、極め
て重要な問題である。コーナー煉瓦部が側壁と接触して
炉床の回転が止まると、そのたびに補修する必要があ
り、操業効率を低下させる原因となる。

【０００８】本発明は、炉床に備えられる炉床材の熱膨
張により、コーナー部煉瓦が径方向に押されて当該煉瓦
を介して回転床炉の側壁を押圧し、炉床の回転を妨げる
ことを抑制する構造を提供することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、コーナー部煉
瓦の側壁への接触を抑制するために、炉床材膨張の機
序、炉床の構成特に炉床材とコーナー部煉瓦との構造的
な関係に着目し、課題解決のために下記の手段を採用し
た。 （１）加熱処理に用いられる回転床炉において、回転床
炉の炉床が炉床基板の上に複数層の炉床材を敷き詰めて
形成されており、最上層より下に備えられる炉床材の側
縁部に、炉床の径方向側縁側に向かって上方へ傾斜し炉
床材の熱膨張により生じる水平方向の力を上方へ分散さ
せる傾斜耐火材を設け、炉床の側縁部上に設置されるコ
ーナー部煉瓦を径方向に押圧する力を分散させる、コー
ナー部煉瓦保持構造。 （２）加熱処理に用いられる回転床炉において、炉床が
炉床基板の上に複数層の炉床材を敷き詰めて形成されて
おり、上から第２層目の炉床材が、粉状耐火物である、
コーナー部煉瓦保持構造。 （３）加熱処理に用いられる回転床炉において、炉床上
に敷き詰められる炉床材の熱膨張によって、炉床の側縁
部上に設置されるコーナー部煉瓦を径方向に押圧する力
に抗してコーナー部煉瓦を保持する抗押圧手段を備え
る、コーナー部煉瓦保持構造。 （４）前記抗押圧手段が、コーナー部煉瓦が設置される
設置台の炉床内側に対する面に設けられるコーナー部煉
瓦倒れ防止板である、前記（３）に記載のコーナー部煉
瓦保持構造。 （５）加熱処理に用いられる回転床炉において、炉床の
側縁部上に設置されるコーナー部煉瓦の周方向長さを、
回転床炉の円周角１０°以上の長さにして、コーナー部
煉瓦が倒れるのを抑制する、コーナー部煉瓦保持構造。 （６）前記（１）から（５）のいずれか一項に記載のコ
ーナー部煉瓦保持構造を有する、回転床炉。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明では、炉床を構成する炉床
材が熱膨張しコーナー部煉瓦を押して側壁に接触し、炉
床の回転を妨げてしまうことを抑制するように、コーナ
ー部煉瓦を保持する。コーナー部煉瓦を保持するとは、
コーナー部煉瓦を側壁に接触させないように状態を保つ
ことである。保持することについて具体的な例を挙げる
と、コーナー部煉瓦が側壁へ近づくように横にずれてし
まわないよう保持すること、コーナー部煉瓦が倒れない
ように保持することなどが例示される。本発明の保持構
造のより具体的な実施形態は、本発明はコーナー部煉瓦
にかかわる構造について、炉床材の膨張により生じる水
平方向の力を上方に逃がす構造、炉床材の膨張を抑制す
る構造、コーナー部煉瓦煉瓦自体を安定させる構造とい
う形で具現化される。 以下、図面と共に本発明の各実
施形態について順次説明する。図１に、回転床炉の平面
図(a)及び断面図(b)を示す。また、図２に、図１(b)の
一部を拡大した図を示す。図５、６の例では、コーナー
部煉瓦３Ａは回転床炉の外壁１０２寄りに、またコーナ
ー部煉瓦３Ｂは内壁１０１寄りに設置されている。ま
た、図５、図６の例では、最上層から順に鉄鉱石５５、
粉状耐火物５６、耐火物５７、耐火物５８が、炉床基板
としての鉄板５０の上に敷き詰められている。

【００１１】〔第１の実施形態〕傾斜耐火材の設置 第１の実施形態としては、最上層の炉床材より下に敷設
された炉床材の側縁部上に、炉床の径方向側縁側に向か
って上方へ傾斜した傾斜耐火材を設ける。この傾斜耐火
材は、炉床材の熱膨張方向を上方へと変え、熱膨張によ
り生じる水平方向の力を上方へ分散させる。傾斜耐火材
を設けることにより、コーナー部煉瓦を側壁へと押しつ
ける力を弱め、コーナー部煉瓦が倒れるなどして側壁に
接触することを抑制できる。径方向側縁側に向かってと
は、外壁寄りの側縁部では径外方に向かってということ
であり、他方、内壁寄りの側縁部では径内方に向かって
ということである。傾斜耐火材の傾斜角度αは、好まし
くは５〜３０°、特に好ましくは１５°程度である。傾
斜耐火材は、炉床材の熱膨張を上方へと逃がすことがで
きれば、最上層より下に敷設される炉床材のいずれかの
部分に設けてよいが、好ましくは最上層の炉床材の下で
あって傾斜面が最上層の炉床材と接するように備えるこ
とが好ましい。

【００１２】図２に示される例では、傾斜耐火材７は耐
火物５７の上に設けられている。傾斜耐火材７の斜面７
ａは、耐火物５７に対し、α＝１５°の角度で径外方に
向かって上方に傾斜している。傾斜耐火材７の斜面７ａ
上は、最上層を形成する鉄鉱石５５で覆われている。鉄
鉱石５５は熱膨張により矢印の方向に膨張してくるが、
傾斜耐火材７によって図２上では右上の方向へと導かれ
る。

【００１３】〔第２の実施形態〕粉状耐火物の敷設 第２の実施形態では、上から第２層目の炉床材として粉
状耐火物を用いる。粉状耐火物としては、好ましくはア
ルミナポール用いられる。最も熱膨張しやすい最上層の
下の層に粉状耐火物を介在させることにより、最上層の
炉床材が熱によって融着し、熱膨張するのを緩和するこ
とができる。粉状耐火物の大きさは、好ましくは粒径１
〜５０ｍｍ、特に好ましくは粒径５〜３０ｍｍである。

【００１４】図１（ｂ）の一部を拡大したものが図２で
ある。図１、図２に示す例では、炉床は最上層から順に
各種の炉床材が積層される。図１、２では、最上層から
順に鉄鉱石５５、アルミナポール５６、耐火物５７、耐
火物５８が鉄板５０の上に敷き詰められている。アルミ
ナポール５６は粉状の耐火物であるのに対し、耐火物５
７、耐火物５８は、定形耐火物もしくは不定形である。

【００１５】〔第３の実施形態〕抗押圧手段の設置 第３の実施形態では、炉床材の熱膨張により生じる水平
方向の力に抗するように抗押圧手段を設ける。

【００１６】コーナー部煉瓦を備え付ける設置台座は、
コーナー部煉瓦を設置台座に設置する作業のしやすさと
位置決めの容易さから、一般に、図２に示すようなＬ字
型の台座４１が用いられている。このように、当初、Ｌ
字型の設置台座４１が備えられている場合には、炉床内
側に対する面に、コーナー部倒れ防止板４３を設置する
ことによって、コーナー部煉瓦の倒れなどを防止するこ
とができる。炉床内側に対する面とは、より具体的に
は、外壁１０２寄りの側縁部においては径内方に対面す
る面であり、内壁１０１寄りの側縁部においては径外方
に対面する面である。当初Ｌ字型の設置台座が備え付け
られているような場合には、コーナー部煉瓦の設置台全
体を交換するよりも上記のようなコーナー部煉瓦倒れ防
止板を後付けする改造のほうが低コストであり、作業も
簡便である。

【００１７】他方、最初から溝を有する設置台座４１を
設け、溝にコーナー部煉瓦を備えるようにしてもよい。

【００１８】〔第４の実施形態〕煉瓦の周方向長さの調
製 第４の実施形態では、コーナー部煉瓦の周方向の長さを
円周角１０°以上とする。周方向長さを円周角１０°以
上とすることで、径方向にかかる力に対するコーナー部
煉瓦の安定性が向上する。周方向長さは、コーナー部煉
瓦の安定性という観点からは特に上限はないが、コーナ
ー部煉瓦の設置作業のしやすさ及び周方向の熱膨張吸収
などの観点からすると、２０°程度を上限とすることが
好ましい。

【００１９】図１に示される例では、コーナー部煉瓦３
Ａ、３Ｂはそれぞれ周方向の長さが円周角で１０°であ
る。周方向長さが円周角で１０°以上になればよく、図
１に示される例からも明らかなとおり、内壁寄りのコー
ナー部煉瓦と外壁寄りコーナー部煉瓦とでは周方向長さ
の絶対的長さは異なっていてもよい。

【００２０】上記の第１から第４の実施形態は、単独に
実施してもよいし、一部を組み合わせて適用してもよい
し、さらにはすべて適用してもよい。コーナー部煉瓦が
側壁に接触することにより炉床の回転を妨げるという事
態を抑制し、回転床炉の連続操業を行うためには、第１
から第４の実施形態のすべてを適用することが特に好適
である。

【００２１】また、本発明の保持構造は、回転床炉の炉
床の内壁１０１寄りの側縁部及び外壁１０２寄りの側縁
部のいずれか一方のみに適用しても、両側縁部に適用し
てもよい。両側縁部に設けるほうが、いずれか一方の設
けるよりも、炉床の回転を妨げないようにするという点
ではより好ましい。ただし、設置コストの低減などのた
めにいずれか一方だけとする場合であれば、炉床基板上
の炉材は、通常、径外方へとより大きく膨張しやすいた
め、外壁寄りの側縁部に本発明の構造を適用することが
より好ましい。

【００２２】本発明のコーナー部煉瓦保持構造の適用
は、回転床炉の用途には限定されない。すなわち、本発
明のコーナー部煉瓦保持構造は、酸化鉄を還元するため
の回転床炉に限らず、例えばバッチコイルの焼鈍用回転
床炉などにも好適に用いることができる。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、炉床材などの熱膨張に
より炉床の側縁部に設けられているコーナー部煉瓦が径
方向に押圧されて、コーナー部煉瓦が回転床炉の側壁に
接触し、炉床の回転を止めてしまうことを抑制すること
ができる。このため本発明によって、回転床炉の連続操
業時間を伸ばすことができる。さらに、コーナー部煉瓦
と外壁の接触に起因する、回転床炉の損傷を補修する費
用を大幅に軽減できるため、回転床炉のランニングコス
トを低減することに寄与する。

【図面の簡単な説明】

【図１】回転床炉の平面図(a)および断面図(b)である。

【図２】コーナー部煉瓦保持構造の実施形態を示す図で
ある。

【図３】回転床炉を用いた還元鉄の製造プロセスの一例
を示す図である。

【図４】回転床炉の概観を示す図である。

【図５】回転床炉の平面図(a)および断面図(b)である。

【図６】コーナー部煉瓦が倒れる様子を示す図である。

【符号の説明】

１・・・回転床炉 １０１・・・内壁 １０２・・・外壁 １０３・・・ガスバーナ炎 １０４・・・ガスバーナ及びエア導入機 １１・・・スクリューコンベア １２・・・装入シュート １３、１４・・・仕切壁 ２・・・塊成物 ３Ａ、３Ｂ、３x、３y・・・コーナー部煉瓦 ４、４’・・・設置台 ４１・・・設置台座 ４２・・・台座支柱 ４３・・・コーナー部煉瓦倒れ防止板 ５・・・炉床 ５０・・・鉄板（炉床基板） ５１、５５・・・炉床材（第１層） ５２、５７・・・耐火物（第２層） ５３、５８・・・耐火物（第３層） ５６・・・粉状耐火物 ７・・・傾斜耐火材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 仲 広徳 姫路市広畑区富士町１番地 新日本製鐵株 式会社広畑製鐵所内 (72)発明者 山室 政志 姫路市広畑区富士町１番地 新日本製鐵株 式会社広畑製鐵所内 Ｆターム(参考） 4K050 AA01 BA02 CA09 CB02 CD02 CF07 CF14 CG22 4K051 AA03 AB00

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱処理に用いられる回転床炉におい
   て、回転床炉の炉床が炉床基板の上に複数層の炉床材を
   敷き詰めて形成されており、最上層より下に備えられる
   炉床材の側縁部に、炉床の径方向側縁側に向かって上方
   へ傾斜し炉床材の熱膨張により生じる水平方向の力を上
   方へ分散させる傾斜耐火材を設け、炉床の側縁部上に設
   置されるコーナー部煉瓦を径方向に押圧する力を分散さ
   せる、コーナー部煉瓦保持構造。
2. 【請求項２】 加熱処理に用いられる回転床炉におい
   て、炉床が炉床基板の上に複数層の炉床材を敷き詰めて
   形成されており、上から第２層目の炉床材が、粉状耐火
   物である、コーナー部煉瓦保持構造。
3. 【請求項３】 加熱処理に用いられる回転床炉におい
   て、炉床上に敷き詰められる炉床材の熱膨張によって、
   炉床の側縁部上に設置されるコーナー部煉瓦を径方向に
   押圧する力に抗してコーナー部煉瓦を保持する抗押圧手
   段を備える、コーナー部煉瓦保持構造。
4. 【請求項４】 前記抗押圧手段が、コーナー部煉瓦が設
   置される設置台の炉床内側に対する面に設けられるコー
   ナー部煉瓦倒れ防止板である、請求項３に記載のコーナ
   ー部煉瓦保持構造。
5. 【請求項５】 加熱処理に用いられる回転床炉におい
   て、炉床の側縁部上に設置されるコーナー部煉瓦の周方
   向長さを、回転床炉の円周角１０°以上の長さにして、
   コーナー部煉瓦が倒れるのを抑制する、コーナー部煉瓦
   保持構造。
6. 【請求項６】 請求項１から５のいずれか一項に記載の
   コーナー部煉瓦保持構造を有する、回転床炉。