JP2009074725A - 熱間成形用還元鉄の温度制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】回転炉床炉などの還元炉から高温で排出された還元鉄を、ホットブリケットマシンによる熱間成形に適した温度に、確実にかつ精度良く制御する方法を提供する。
【解決手段】内周面に螺旋状に送り羽根(22)が設けられた回転ドラム(21)内を窒素ガス(D)にて非酸化性雰囲気に維持しつつ、高温還元鉄(B1)を回転ドラム(21)中を通過させる間に、回転ドラム(21)の外周面を冷却水(E)で冷却する間接冷却方式により、還元鉄(B2)を、熱間成形に適した600℃超750℃以下の温度まで冷却する。還元鉄(B2)の冷却温度の制御は、高温還元鉄(B1)の生産速度および高温還元鉄(B1)の回転ドラム(21)への装入温度に応じて、回転ドラム(21)の回転速度、窒素ガス(D)の回転ドラム(21)への供給流量および冷却水(E)の温度のうち少なくとも1つを調整することにより行う。
【選択図】図2
Description
例えば、特許文献3に開示された技術は、ロータリキルンによって還元された高温の還元鉄をロータリクーラに導入して冷却する際に、ロータリクーラの入り側内壁に設けた掻き上げ装置の仕切枡内の冷却水中に還元鉄を浸漬し、ロータリクーラの回転数および冷却水量を調整して高温の還元鉄を500〜600℃に冷却した後、この冷却された還元鉄を、掻き上げ装置を構成する掻き上げ板の後端側に設けたロータリクーラ内に排出し、ロータリクーラ内を通過中に還元鉄を散水によって間接冷却して常温まで冷却し、系外に排出するものである。
また、特許文献4に開示された技術は、還元鉄製造設備の排出口部に水槽を配置し、該水槽内の冷却水中に外周および側面に無数の貫通孔を設けた円筒形の冷却装置を浸漬させ、該円筒形冷却装置の内面には所定の間隔をあけて仕切板を配設しておき、該円筒形冷却装置内に還元塊成化物(還元鉄)を装入し、該円筒形冷却装置の回転速度により該還元塊成化物(還元鉄)の浸漬時間を1〜20秒の範囲内に調整することで、前記還元塊成化物(還元鉄)を200〜600℃に冷却するものである。
そこで、特許文献5に開示された技術は、高温の還元鉄を直接水中に浸漬することに代えて、内部が無酸化雰囲気ガスで保持されるとともに、外周面に散水された回転ドラム(ロータリクーラ)内に還元鉄を通過させ、該回転ドラム(ロータリクーラ)の回転速度や前記散水の流量を調整することで400〜600℃に冷却した後、還元鉄を直接水冷して常温まで冷却するものである。
宇治澤 優ら:鉄と鋼、vol.92(2006)、No.10、p.591〜600 杉山 健ら:「FASTMET(R)法によるダスト処理」、資源・素材2001(札幌)、2001年9月24−26日、平成13年度資源・素材関係学協会合同秋季大会
図1は本発明の実施に係るHBI製造プロセスの概略構成を示すフロー図であり、(1)は炭材内装酸化鉄塊成化物(A)を1100〜1300℃程度で加熱還元して高温還元鉄(B1)とする還元炉としての回転炉床炉、(2)は該高温還元鉄(B1)を熱間成形に適した温度に冷却するロータリクーラ、(3)は該冷却された還元鉄(以下、「冷却還元鉄」ともいう。)(B2)を熱間で圧縮成形してHBI(C)とするホットブリケットマシンである。なお、以下において、高温還元鉄(B1)および冷却還元鉄(B2)と区別するため、ロータリクーラ内の還元鉄を単に「還元鉄(B)」と称する。
上記実施形態1では、還元炉として輻射式還元炉の一種類である回転炉床炉を例示したが、輻射式還元炉の他の種類であるロータリキルンにも当然適用できる。さらに、輻射式還元炉だけでなく、ガスベースDRI製造法に用いられる向流式加熱還元炉においても、現状よりさらに高温の操業が可能になり、還元炉から排出される還元鉄の温度が上昇した場合は、当然に本発明を適用できるようになる。
上記実施形態1(変形例を含む)では、熱間成形適正温度への冷却は、回転ドラム(21)の回転速度、窒素ガス(D)の供給流量および冷却水(E)の温度のうち少なくとも1つを調整することにより行う例を示したが、これらの調整手段に加えて、回転ドラム(21)内に、還元鉄(B)の層表面から回転ドラム(21)内周面への熱放射の形態係数を調整する手段を設け、還元鉄(B)の層表面から回転ドラム(21)内周面への放射伝熱量を調整するようにしてもよい。
上記実施形態2では、形態係数の調整手段として、可動式の遮蔽板を用いる例を示したが、これに代えてまたは加えて、回転ドラム内周面に断熱材を着脱可能に設置し、該断熱材の設置面積を調整する手段を用いることもできる。
輻射式加熱還元炉で還元された高温還元鉄を模擬するため、別途、製鉄所ダストと微粉炭からなる炭材内装酸化鉄ペレットを回転炉床炉で還元して製造した常温の還元鉄ペレットを定量供給機にて所定の供給速度で連続的に切り出し、これをロータリ式加熱炉で1000℃に加熱して用いた。
下記表1に試験結果を示す。同表に示すとおり、回転ドラムの回転速度を調整すること(試験No.1〜3)、窒素ガス供給流量を調整すること(試験No.1、4)、冷却水の温度を調整すること(試験No.1、5)で、冷却還元鉄の温度(回転ドラム出口温度)の制御を行えることが確認された。
2…ロータリクーラ
3…ホットブリケットマシン
21…回転ドラム
22…送り羽根
23…インバータモータ
24…窒素ガス供給ライン
25…冷却水供給ライン
26…温度計
27…遮蔽板
A…炭材内装酸化鉄塊成化物
B…還元鉄(DRI)
B1…高温還元鉄
B2…冷却還元鉄
C…ホットブリケットアイアン(HBI)
D…不活性ガスとしての窒素ガス
E…冷却流体としての冷却水
Claims (5)
- 還元炉で還元された高温の還元鉄(以下、「高温還元鉄」という。)を熱間成形してホットブリケットアイアンを製造するに際し、
内周面に螺旋状に送り羽根が設けられた回転ドラムを略水平に保持し、該回転ドラム内を不活性ガスにて非酸化性雰囲気に維持しつつ、前記高温還元鉄を該回転ドラム内に装入して該回転ドラムを回転させることにより該回転ドラム中を通過させる間に、該回転ドラムの外周面を冷却流体で冷却する間接冷却方式により、該還元鉄を、熱間成形に適した600℃超750℃以下の温度(以下、「熱間成形適正温度」という。)まで冷却することを特徴とする熱間成形用還元鉄の温度制御方法。 - 前記冷却流体を水または空気とする請求項1に記載の熱間成形用還元鉄の温度制御方法。
- 前記熱間成形適正温度への冷却を、前記高温還元鉄の生産速度および該高温還元鉄の前記回転ドラムへの装入温度に応じて、前記回転ドラムの回転速度、前記不活性ガスの前記回転ドラムへの供給流量および前記冷却流体の温度のうち少なくとも1つを調整することにより行う請求項1または2に記載の熱間成形用還元鉄の温度制御方法。
- さらに、前記熱間成形適正温度への冷却を、前記回転ドラム内に遮蔽板を挿入し、前記高温還元鉄の生産速度に応じて、該遮蔽板の前記回転ドラム内への挿入長さ、および/または、該遮蔽板の水平面に対する傾斜角度を調整することにより行う請求項3に記載の熱間成形用還元鉄の温度制御方法。
- さらに、前記熱間成形適正温度への冷却を、前記回転ドラム内周面に断熱材を着脱可能に設置し、前記高温還元鉄の生産速度に応じて、該断熱材の設置面積を調整することにより行う請求項3または4に記載の熱間成形用還元鉄の温度制御方法。
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