JP2010243443A - 温度測定装置および焼結機 - Google Patents

Abstract

【課題】長期安定的に、かつ精度よく測定することが可能な焼結機の燃料原料層内の温度を測定する温度測定装置を提供する。
【解決手段】本発明の温度測定装置は、焼結原料を積載して移動可能な焼結機１００のパレット１１０の底面を構成する複数のグレートバー１１２とともに配列され、パレット１１２の収容空間に収容される、焼結原料層の温度を測定する装置である。温度測定装置は、グレートバー１１２とともにパレット１１０の底面を形成する基台部１６１と、基台部１６１上面からパレット１１０の収容空間に向かって突出する突出部１６２と、突出部１６２から焼結機１００に設置されたパレット１１０の進行方向下流側に向かって突出して設けられ、焼結原料層の温度を測定する測温体１７２のうち少なくとも突出部１６２から突出する部分が、焼結原料層の温度下で連続使用が可能な材質の保護管１７４により包囲された２以上の温度測定部１７０とを備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、焼結機の燃料原料層内の温度を測定する温度測定装置およびこれを備えた焼結機に関する。

高炉鉄鋼業において、焼結機は、原料供給部から供給された焼結原料を積載して移動可能な複数のパレットからなるパレット群と、パレットが積載する焼結原料に着火する点火部と、パレット群の下方に配設された複数のウィンドボックスと、各ウィンドボックスの下端部に接続され、ウィンドボックス内のガスを吸気する吸気管とを備えて構成される。パレット群は、隣接するパレットの先端と後端とが連接されており、エンドレスに焼結機の筐体内を周回する構造となっている。各ウィンドボックスは、吸気管を介してブロアにより吸気／排気されることによって減圧されている。

パレット群を構成する各パレット１０は、図１０に示すように、複数のグレートバー１２と、サイドウォール１４と、車輪１６とから構成される。グレートバー１２は、図１１に示すように、パレット１０の底面を構成する基台部１２ａと、グレートバー１２を連結するための略Ｌ字形状の脚部１２ｂとからなる。基台部１２ａと脚部１２ｂとは一体に構成されている。基台部１２ａの表面１２ｃには、焼結原料が積載される。また、基台部１２ａの中央付近には、基台部１２ａの長手方向（第１の方向）に直交する方向（第２の方向）の幅が短くなるように切り欠き部１２ｄが形成されている。

グレートバー１２は、図１０に示すように、第１の方向および第２の方向に配列されて、パレット１０の略長方形状の底面を構成する。このとき、第２の方向に隣接するグレートバー１２の間には、切り欠き部１２ｄによってウィンドボックスと連通するための隙間が形成される。サイドウォール１４は、複数のグレートバー１２によって構成された底面の、第２の方向における両側に設けられた壁板である。サイドウォール１４は、パレット１０上に載置された焼結原料や生成された焼結鉱の落下を防止する。サイドウォール１４の外側面には、焼結機の長手方向に移動するための４つの車輪１６が設けられている。

パレット群の周回中、まず、各パレットに原料供給部から焼結原料が供給され、焼結原料の搬送が開始される。次いで、パレットの積載する焼結原料が点火部である点火炉により着火されるとともに、ウィンドボックスを介してブロアにより吸気される。これにより、パレット群が移動する間に焼結原料層の上側表面から下方に燃焼帯を進行させ、焼結鉱を連続的に製造する。生成された焼結鉱は排鉱部にパレットが到達するとパレット上から排出される。そして、焼結鉱が排出されたパレットは、原料供給部まで周回して搬送される。

ところで、焼結過程の解明および管理にはパレット１０上に積載された焼結原料層内の温度および焼結速度を測定することが極めて有効である。このため、従来から焼結原料層内の温度を測定する装置および方法が提案されてきた（例えば、特許文献１、２）。特許文献１には、焼結機パレット底面のグレートバーの表面から突出するように設けられた包囲体中に、２以上の温度素子を取り付けることにより焼結原料層内の温度を測定する方法が開示されている。かかる方法では、各温度検出素子の先端に位置する感温部をグレートバー表面と略平行をなすように包囲体から焼結原料層の下流側に露出させている。また、特許文献２には、焼結原料層内部の通気性を確保する目的として、通気棒や通気板等の通気孔形成手段を用いて焼結原料層内に通気孔を形成し、通気孔の内部に温度センサを挿入することにより焼結原料層内の温度を測定する方法が開示されている。

特開昭５６−９３３５号公報 特開２０００−１３６９６９号公報

しかし、焼結原料層内の温度を連続して安定的に測定することは容易ではない。これは、温度測定部が、焼結原料層内の温度が約１２００〜１３００℃まで上昇することや、排鉱部で排出される焼結鉱からの荷重によって、機械的損傷を受けるためである。

このため、上記特許文献１に記載の測定方法による連続測定可能時間は、３０時間程度が限界である。一般に焼結機の操業が１〜１．５ヵ月の連続操業が通常であることを考えると、この寿命はあまりにも短い。特許文献１に記載の構成では、焼結原料層内に露出した各温度検出素子の先端の感温部と焼結原料とが高温により融着し、排鉱部で焼結原料が排出される際に感温部に多大な荷重がかかってしまう。この繰り返しにより温度検出素子が機械的に破壊されてしまい、寿命が短くなるものと考えられる。

また、特許文献２に記載の温度測定方法では、操業中において、常に焼結原料がパレットとともに焼結機ライン上を移動する一方、温度センサは焼結機上の所定位置に固定されている。このため、温度センサには常に移動する焼結原料の接触による摩耗が生じる。特に、焼結原料が赤熱状態にある燃焼帯においては、焼結原料の温度は約１２００〜１３００℃まで上昇することから、高温状態での摩耗という温度センサにとっては極めて過酷な環境条件となり、安定的に連続測定することは不可能である。

さらに、着火された焼結原料層は焼結ライン上を移動するにしたがって焼き締まっていく。例えば、原料供給部では約５００ｍｍあった焼結原料層の厚みが、焼結が完了する排鉱部付近では約４００ｍｍの厚さまで減少することがある。すなわち、温度センサの高さ方向の位置が排鉱部付近に近づくにつれて下方にずれてくる。このずれ量は焼結原料の焼き締まり具合によって異なるものであり、また、このずれ量を認識することは困難である。しかし、焼結過程の解明のために温度センサの高さ方向の位置は極めて重要であることから、温度センサの高さ方向の位置が不明であることは焼結過程の解明において致命的である。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、長期安定的に、かつ精度よく測定することが可能な、新規かつ改良された焼結機の燃料原料層内の温度を測定する温度測定装置およびこれを備えた焼結機を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、焼結原料を積載して移動可能な焼結機のパレットの底面を構成する複数のグレートバーとともに配列され、パレットの収容空間に収容された焼結原料層の温度を測定する温度測定装置が提供される。かかる温度測定装置は、グレートバーとともにパレットの底面を形成する基台部と、基台部上面からパレットの収容空間に向かって突出する突出部と、突出部から焼結機に設置されたパレットの進行方向下流側に向かって突出して設けられ、焼結原料層の温度を測定する測温体のうち少なくとも突出部から突出する部分が、該焼結原料層の温度の下で連続使用が可能な材質の保護管により包囲された２以上の温度測定部と、を備える。

本発明によれば、焼結原料を収容するパレットの収容空間内に温度測定装置を設ける。温度測定部が焼結原料内に埋没された状態で焼結原料層の温度を測定するため、焼結原料層の温度を精度よく測定することができる。また、温度測定装置の温度測定部は、測温体が該焼結原料層の温度下で連続使用が可能な材質の保護管によって包囲されて構成されている。これにより、突出部からパレットの進行方向下流側に向かって突出する部分に焼結原料により大きな荷重がかかり、さらに当該部分が高温環境に置かれても、測温体が損傷するのを防止することができる。したがって、長期安定的に測定することが可能となる。

ここで、突出部に、温度測定部を固定する固定部材を設けるようにしてもよい。固定部材は、温度測定部の突出方向に対して略直交する方向に配置され、筐体内に位置する保護管の外表面の一部と接触可能に設けられる。このような固定部材を設けることにより、温度測定部が突出部への挿入口側に移動するのを抑制することができ、温度測定部の突出部から脱落を防止することができる。例えば、保護管の外表面に、温度測定部の突出方向に対して略直交する方向に延び、固定部材の外表面の形状に対応する形状の溝部を形成し、固定部材を少なくとも一部が保護管の溝部内に配置されるように設けることにより、温度測定部の突出部から脱落を防止することができる。

突出部に設けられる温度測定部は、パレットの底面に対して直交する方向に配列される。すなわち、パレットの収容空間の高さ方向に複数の温度測定部を設けることにより、焼結過程の進行の程度を把握することができる。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、原料供給部より供給された焼結原料を積載して移動可能な複数のパレットが無端状に連結されたパレット群と、パレットに積載された焼結原料に着火する点火部と、パレット群の下方に配設された複数のウィンドボックスと、各ウィンドボックスの下端部に接続され、各ウィンドボックスとウィンドボックス内のガスを吸気する吸気部とを連結する吸気管と、を備える焼結機が提供される。複数のパレットのうち少なくとも１つのパレットには、当該パレットの底面を構成する複数のグレートバーとともに配列され、パレットの収容空間に収容された焼結原料層の温度を測定する温度測定装置が設けられる。温度測定装置は、グレートバーとともにパレットの底面を形成する基台部と、基台部上面からパレットの収容空間に向かって突出する突出部と、突出部から焼結機に設置されたパレットの進行方向下流側に向かって突出して設けられ、焼結原料層の温度を測定する測温体のうち少なくとも突出部から突出する部分が、該焼結原料層の温度下で連続使用が可能な材質の保護管により包囲された２以上の温度測定部とを備える。

以上説明したように本発明によれば、長期安定的に、かつ精度よく測定することが可能な温度測定装置および焼結機を提供することができる。

本発明の実施形態にかかる焼結機の概略構成を示す側面図である。 同実施形態にかかる焼結機の概略構成を示す平面図である。 図２のＡ−Ａ切断線における断面図である。 同実施形態にかかる温度測定装置を備えたパレットを示す概略斜視図である。 同実施形態にかかる温度測定装置を示す部分断面側面図である。 同実施形態にかかる温度測定装置の筐体を示す前面図である。 同実施形態にかかる温度測定部の構成を示す部分断面図である。 筐体に温度測定部を固定する方法を示す説明図である。 図５のＢ−Ｂ切断線における断面図であって、固定部材による温度測定部の固定状態を示す。 従来のパレットの構成を示す概略斜視図である。 グレートバーを示す斜視図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜焼結機の概略構成＞
まず、図１〜図３に基づいて、本発明の実施形態にかかる焼結機１００の構成について説明する。なお、図１は、本実施形態にかかる焼結機１００の概略構成を示す側面図である。図２は、本実施形態にかかる焼結機１００の概略構成を示す平面図である。図３は、図２のＡ−Ａ切断線における断面図である。

本実施形態にかかる焼結機１００は、図１に示すように、複数のパレット１１０からなるパレット群と、原料供給ホッパー１２０と、点火炉１３０と、ウィンドボックス１４０とから構成される。

パレット群は、焼結原料５を積載して搬送する複数のパレット１１０を焼結機１００の長手方向に移動可能に連結して構成される。各パレット１１０は、図１および図２に示すように、先端と後端とが連接されており、駆動ローラ１０２ａ、１０２ｂの回転にしたがってエンドレスに焼結機１００内を周回する。図１では、駆動ローラ１０２ａ、１０２ｂが反時計回りに回転することによって、パレット群は反時計回りに周回している。パレット群を構成するパレット１１０のうち少なくとも１つのパレット１１０に、パレット１１０上に積載された焼結原料層の温度を測定する温度測定装置（図４の符号１５０）が設けられる。なお、パレット群を構成するパレット１１０の詳細な構成については後述する。

原料供給ホッパー１２０は、焼結鉱の原料となるコークス粉を含む焼結原料５を供給する原料供給部である。原料供給ホッパー１２０は、点火炉１３０の位置を基準としてパレット群の回転方向上流側に設けられる。原料供給ホッパー１２０から供給された焼結原料５は、原料供給ホッパー１２０の下方を通過するパレット１１０の収容空間に収容され、パレット群の進行方向へ搬送される。

点火炉１３０は、パレット１１０上に積載された焼結原料５に着火する点火部である。点火炉１３０と対向するパレット１１０上に積載された燃料原料に着火して、焼結原料５の焼結過程を開始させる。

ウィンドボックス１４０は、焼結原料５が積載されたパレット１１０を下方から吸気するための減圧空間を構成する。ウィンドボックス１４０は、図３に示すように、パレット１１０の下方に設けられた空間であり、上部側１４２はパレット１１０の底面下部と連通し、下端側１４４は吸気管１４５に連通している。ウィンドボックス１４０は、吸気管１４５を介してブロア（図示せず。）と接続されており、ブロアによって吸気／排気されることでウィンドボックス１４０の内部空間が減圧される。

パレット群の周回中、まず、各パレット１１０に原料供給ホッパー１２０から焼結原料５が供給され、焼結原料５の搬送が開始される。次いで、パレット１１０の積載する焼結原料５が点火炉１３０により着火されるとともに、ウィンドボックス１４０および吸気管１４５を介してブロア（図示せず。）により吸気される。これにより、パレット群が移動する間に焼結原料層の上側表面から下方に燃焼帯を進行させ、焼結鉱を連続的に製造する。生成された焼結鉱は排鉱部にパレット１１０が到達するとパレット１１０上から排出される。そして、焼結鉱が排出されたパレット１１０は、原料供給ホッパー１２０まで周回して搬送される。

以上、本実施形態にかかる焼結機１００の概略構成について説明した。本実施形態にかかる焼結機１００では、パレット１１０に積載された焼結原料層の温度および焼結速度を測定する温度測定部１７０を備える温度測定装置１５０をパレット１１０の底面に設ける。以下、図４〜図９に基づいて、本実施形態にかかる温度測定装置１５０を備えたパレット１１０および温度測定装置１５０の構成について詳細に説明する。なお、図４は、本実施形態にかかる温度測定装置１５０を備えたパレット１１０を示す概略斜視図である。図５は、本実施形態にかかる温度測定装置１５０を示す部分断面側面図である。図６は、本実施形態にかかる温度測定装置１５０の筐体１６０を示す前面図である。図７は、本実施形態にかかる温度測定部１７０の構成を示す部分断面図である。図８は、筐体１６０に温度測定部１７０を固定する方法を示す説明図である。図９は、図５のＢ−Ｂ切断線における断面図であって、固定部材１８０ａによる温度測定部１７０ａの固定状態を示す。

＜温度測定装置を備えるパレットの構成＞
まず、図４に基づいて、本実施形態にかかる温度測定装置１５０を備えるパレット１１０の構成について説明する。温度測定装置１５０を備えるパレット１１０は、図４に示すように、複数のグレートバー１１２と、サイドウォール１１４と、車輪１１６と、温度測定装置１５０とを備える。

グレートバー１１２は、パレット１１０の底面を構成する部材であって、例えば図１１に示した従来のグレートバー１２と同様の構成とすることができる。グレートバー１１２を基台部の長手方向に直角な方向（ｘ軸方向）にグレートバー１１２の長手方向の辺を隣接させて配列したグレートバー列を、基台部の長手方向（ｙ軸方向）に複数配列することにより、パレット１１０の底面が形成される。例えば、ｘ軸方向に５０個配列したグレートバー列をｙ軸方向に３列配列して、１５０個のグレートバー１１２によりパレットの底面を形成することができる。このように配列される複数のグレートバー１１２のうち、１または２以上のグレートバー１１２の代わりに本実施形態にかかる温度測定装置１５０が配置される。

サイドウォール１１４は、複数のグレートバー１１２によって構成された底面の、ｘ軸方向における両側に設けられた壁板である。サイドウォール１１４は、パレット１１０上に載置された焼結原料５や生成された焼結鉱がパレット１１０の進行方向に対して直角なｘ軸方向に落下するのを防止する。

車輪１１６は、パレット１１０を焼結機の長手方向（ｙ軸方向）に移動させるための部材である。車輪１１６は、１つのパレット１１０に対して各サイドウォール１１４の外側面にそれぞれ２つ設けられる。車輪１１６は、図３に示すように、焼結機１００の筐体内のｘ軸方向両側に設けられた２本の軌条１１８上に設けられる。これにより、パレット１１０が軌条１１８に沿って移動することができる。

温度測定装置１５０は、パレット１１０に積載された焼結原料層の温度および焼結速度を測定する装置である。本実施形態にかかる温度測定装置１５０は、上述したように、パレット１１０の底面を構成するために配列されたグレートバー１１２とともに配列して設けられる。例えば、図４に示すように、ｙ軸正方向側のグレートバー列の中央付近に設けることができる。なお、図４では、温度測定装置１５０は１つのみ設けられているが、本発明はかかる例に限定されず、２以上の温度測定装置１５０を設けてもよい。例えば、３つの温度測定装置１５０を、１つのグレートバー列の中央付近と両端側に設けて、１つのパレット１１０に積載された焼結原料層の燃焼過程を監視するようにしてもよい。

なお、パレット群を構成するパレット１１０のうち、温度測定装置１５０を搭載していないパレット１１０は、例えば図１０に示した従来のパレット１０と同様の構成とすることができる。

＜温度測定装置の構成＞
以下、図５〜図７に基づいて、温度測定装置１５０の構成をより詳細に説明する。本実施形態にかかる温度測定装置１５０は、温度測定部１７０を保持する筐体１６０と、焼結原料層の温度を測定する温度測定部１７０とから構成される。なお、以下では、第１の水平孔１６４ａ、第２の水平孔１６４ｂを「水平孔」、第１の貫通孔１６６ａ、第２の貫通孔１６６ｂを「貫通孔」、第１の温度測定部１７０ａ、第２の温度測定部１７０ｂを「温度測定部」、そして第１の固定部材１８０ａ、第２の固定部材１８０ｂを「固定部材」と称する場合もある。

[筐体]
筐体１６０は、図５に示すように、グレートバー１１２の基台部とともにパレット１１０の底面を構成する基台部１６１と、基台部１６１からパレット１１０の収容空間に向かってｚ軸正方向に突出する突出部１６２と、グレートバー１１２とともに配列するための脚部１６３ａ、１６３ｂとからなる。基台部１６１および脚部１６３ａ、１６３ｂは、グレートバー１１２の基台部および脚部と略同一の形状に形成される。すなわち、筐体１６０は、測温用のグレートバーとして機能する。

突出部１６２は、温度測定部１７０を所定の位置で保持する保持部であって、例えば図５に示すように、側面から見た形状が略台形状となるように形成される。突出部１６２のｙ軸正方向側の前面１６２ａは、基台部１６１の上面に対して略垂直に設けられ、かかる前面１６２ａから後述する温度測定部１７０の一部が突出する。前面上部１６２ｂは、図５に示すように、ｙ軸負方向に向かって傾斜するようにしてもよい。また、突出部１６２の背面１６２ｃは、基台部１６１側から突出する方向（ｚ軸正方向）に向かうにつれて前方（ｙ軸正方向）に傾斜するように形成してもよい。

突出部１６２の内部には、温度測定部１７０が挿通される空間が形成される。すなわち、図５に示すように、第１の温度測定部１７０ａが挿入される第１の水平孔１６４ａと、第２の温度測定部１７０ｂが挿入される第２の水平孔１６４ｂと、第１の水平孔１６４ａおよび第２の水平孔１６４ｂとを連結する垂直孔１６５とが形成される。

第１の水平孔１６４ａおよび第２の水平孔１６４ｂは、一端側が突出部１６２のｙ軸正方向にある前面１６２ａにおいて外部と連通し、ｙ軸負方向に向かってｙ軸と略平行に延びている。これにより、温度測定装置１５０を搭載したパレット１１０を焼結機１００に配置したときに、パレット１１０の進行方向に向かって第１の水平孔１６４ａおよび第２の水平孔１６４ｂから第１の温度測定部１７０ａおよび第２の温度測定部１７０ｂが突出するようになる。これにより、排鉱時における温度測定部１７０ａ、１７０ｂと焼結鉱との剥離を容易にすることができる。

第１の水平孔１６４ａおよび第２の水平孔１６４ｂは、図６に示すように、基台部１６１の上面からｚ軸方向において等間隔に（すなわち、ｈ１＝ｈ２となるように）形成される。第１の水平孔１６４ａおよび第２の水平孔１６４ｂのｚ軸方向における位置は、測温したい焼結原料層の位置を規定する。すなわち、これらの水平孔１６４ａ、１６４ｂに設けられる温度測定部１７０ａ、１７０ｂによって、パレット１１０に積載された焼結原料層の温度を高さ方向に複数箇所で測定することができる。第１の水平孔１６４ａおよび第２の水平孔１６４ｂは、これらに挿入される温度測定部１７０ａ、１７０ｂの保護管１７４の形状に合わせた形状に形成される。本実施形態では、保護管１７４が略円柱形状であることから、第１の水平孔１６４ａおよび第２の水平孔１６４ｂは、ｙ軸方向からみた形状が円形状の孔に形成されている。第１の水平孔１６４ａおよび第２の水平孔１６４ｂの内径は、保護管１７４の外径より僅かに大きい程度の大きさとすることができる。

第１の水平孔１６４ａおよび第２の水平孔１６４ｂの他端側は、ｚ軸方向に延びる垂直孔１６５によって連結されている。垂直孔１６５の一端側は、基台部１６１の下面において外部と連通している。垂直孔１６５は、水平孔１６４ａ、１６４ｂに挿入された温度測定部１７０ａ、１７０ｂのリード線１７８を温度測定装置１５０の筐体１６０外部へ引き出すための孔である。垂直孔１６５のｙ軸方向からみた形状は、例えば略円形状や多角形状等とすることができる。

また、筐体１６０には、第１の水平孔１６４ａ、第２の水平孔１６４ｂの一部と交わるようにｘ軸方向に延びる第１の貫通孔１６６ａ、第２の貫通孔１６６ｂが形成される。貫通孔１６６ａ、１６６ｂには、第１の水平孔１６４ａに挿入された第１の温度測定部１７０ａおよび第２の水平孔１６４ｂに挿入された第２の温度測定部１７０ｂを固定する第１の固定部材１８０ａ、第２の固定部材１８０ｂが挿入される。なお、固定部材１８０ａ、１８０ｂによる温度測定部１７０ａ、１７０ｂの固定方法については後述する。

このような筐体１６０は、例えば耐熱鋳物であって、各部が一体に形成される。筐体１６０に形成された第１の水平孔１６４ａ、第２の水平孔１６５ｂ、垂直孔１６５、第１の貫通孔１６６ａおよび第２の貫通孔１６６ｂは、製作精度や強度の観点からくり抜きにより形成されている。

[温度測定部]
筐体１６０の水平孔１６４ａ、１６４ｂに挿入される温度測定部１７０（１７０ａ、１７０ｂ）は、図７に示すように、焼結原料層の温度を測定する測温体１７２と、測温体１７２を包囲する保護管１７４とからなる。

測温体１７２は、例えばシース熱電対を用いることができる。シース熱電対は、ゼーベック効果を利用した温度センサであって、熱電対素線を通したシース管内に無機絶縁物を高圧で充填して構成されている。本実施形態で用いるシース熱電対は、シース熱電対熱電対先端の感温部がシース管と絶縁されている非接地型、感温部がシース管に接地している接地型、感温部がシース管から露出している露出型のいずれの形状であってもよい。測温体１７２の後端側には、測定結果を出力するためのリード線１７８が連結されている。

このような測温体１７２は、図７に示すように、略円柱状の保護管１７４によって包囲される。保護管１７４は、測温体１７２の損傷を防止するために設けられる。保護管１７４は、焼結原料５からの加重と焼結原料層の温度が約１２００〜１３００℃まで達するという使用環境から、当該温度域で構造用部材として十分な剛性を有し、焼結鉱との接触および衝突において、望ましくは１ヶ月程度以上の長期の連続使用に耐え得る高温耐摩耗性のある材質から形成され、例えば鉄ニッケル系金属を用いて形成することができる。保護管１７４は、略円柱形状の部材であって、後端部分１７４ｂから先端部分１７４ａに向かうにつれて僅かに細くなっている。保護管１７４の先端部分１７４ａは、丸みを帯びた形状に形成されている。測温体１７２を保護管１７４により包囲することで、測温体１７２の感温部の感度が低下する可能性がある。そこで、保護管１７４による感度への影響を低減すべく、測温体１７２の感温部のある先端部分１７４ａは保護管１７４の厚みを後端部分１７４ｂより小さくするように形成されている。

保護管１７４の後端側には、保護管１７４の長手方向に対して略直交する方向に延びる溝部１７４ｃが形成されている。溝部１７４ｃは、後述する固定部材１８０が対応して配置される。本実施形態では、円柱形状の固定部材１８０を用いるため、保護管１７４の溝部１７４ｃは、保護管１７４の長手方向に対して略直交する方向からみた形状が略円弧状となっている。このように、保護管１７４の溝部１７４ｃの形状は、固定部材１８０の形状に応じて適宜変更可能である。

保護管１７４の内部には、先端側が閉じ、後端側が開口した挿入孔１７６が形成されている。挿入孔１７６には測温体１７２が挿入される。測温体１７２が挿入孔１７６に挿入されると、挿入孔１７６の後端側の開口部分において測温体１７２と保護管１７４とが例えば点溶接により固定される（図７の符号１７７で示す箇所）。温度測定部１７０は、例えば、外径が約２．２ｍｍの測温体１７２を用いる場合、外径が約１６ｍｍ、挿入孔１７６の内径が約２．５ｍｍの保護管１７４により測温体１７２を包囲して形成することができる。

温度測定部１７０ａ、１７０ｂは、筐体１６０の第１の水平孔１６４ａ、第２の水平孔１６４ｂに挿入され、測温体１７２の感温部が筐体１６０から突出するように設けられる。例えば、筐体１６０の基台部１６１のｙ軸方向の長さおよび脚部１６３ａ、１６３ｂの下部から突出部１６２の上部までのｚ軸方向の長さがそれぞれ約５００ｍｍ、突出部１６２のｙ軸方向の長さ（最大部分）が約４００ｍｍであり、保護管のｙ軸方向の長さが約８０ｍｍであるとき、温度測定部１７０ａ、１７０ｂは突出部１６２の前面１６２ａから約３０ｍｍ突出して設けられる。これにより、焼結原料層とより近い位置で温度を測定することができる。なお、このようなサイズの筐体１６０において、例えば温度測定部１７０ａ、１７０ｂを基台部１６１の上面からｚ軸正方向に向かって約１００ｍｍ毎に設けてもよい。

また、温度測定部１７０ａ、１７０ｂの後端から延びるリード線１７８は、第１の水平孔１６４ａ、第２の水平孔１６４ｂから垂直孔１６５を通り、筐体１６０の基台部１６１の下面から焼結機１００の外部へ引き出される。

[固定部材による温度測定部の固定方法]
温度測定部１７０ａ、１７０ｂは、その外径より僅かに大きい筐体１６０の水平孔１６４ａ、１６４ｂに挿入されて筐体１６０に取り付けられるが、筐体１６０から突出する部分には焼結原料５の荷重から多大な荷重がかかる。このとき、温度測定部１７０ａ、１７０ｂが筐体１６０から脱落しないように、筐体１６０と温度測定部１７０ａ、１７０ｂとが固定部材１８０ａ、１８０ｂによって固定されている。

固定部材１８０ａ、１８０ｂは、温度測定部１７０ａ、１７０ｂの脱落を防止する部材であって、例えば、円柱状あるいは角柱状の棒や、軸部と当該軸部より大きな外径を有する頭部とを備えるリベット等を用いることができる。本実施形態の固定部材１８０ａ、１８０ｂでは、直径が約１５ｍｍの円柱形状のＳＵＳ製部材を用いる。固定部材１８０ａ、１８０ｂは、図８に示すように、温度測定部１７０ａ、１７０ｂの第１の水平孔１６４ａ、第２の水平孔１６４ｂへの挿入方向に対して略直交する方向に貫通する貫通孔１６６ａ、１６６ｂに挿入される。

貫通孔１６６ａ、１６６ｂに挿入された固定部材１８０ａ、１８０ｂは、図９に示すように、軸部１８３ａの外周面が温度測定部１７０ａの保護管１７４の溝部１７４ｃの形状に対応するように設けられる。そして、固定部材１８０ａの両端部１８１ａ、１８２ａは、突出部１６２の内部方向に向かって押圧され、貫通孔１６６ａの内径よりも大きくなるように潰され、さらに点溶接される。このようにして、固定部材１８０ａが当該固定部材１８０ａの挿通方向に移動しないように突出部１６２に固定される。本実施形態では、温度測定部１７０の保護管１７４の後端付近を固定部材１８０により固定しているが、固定部材１８０の配置は適宜変更可能である。また、本実施形態では、固定部材１８０は１つの温度測定部１７０に対して１つのみ設けたが、例えば２以上の固定部材により固定してもよい。

このように、水平孔１６４ａ、１６４ｂに温度測定部１７０ａ、１７０ｂを挿入した後、貫通孔１６６ａ、１６６ｂに固定部材１８０ａ、１８０ｂを挿入して固定する。これにより、温度測定部１７０ａ、１７０ｂが水平孔１６４ａ、１６４ｂへの挿入方向（ｙ軸方向）に移動しようとしても、溝部１７４ｃにおいて保護管１７４と固定部材１８０ａ、１８０ｂとが接触するため、固定部材１８０ａ、１８０ｂが温度測定部１７０ａ、１７０ｂの移動を妨げることができる。

また、このようなストッパ構造によれば、固定部材１８０ａ、１８０ｂにより温度測定部１７０ａ、１７０ｂを固定した際に保護管１７４に対して集中応力が生じないため、固定部材１８０ａ、１８０ｂ自体の破損も低減される。温度測定部１７０ａ、１７０ｂを筐体１６０に固定する方法として、例えば溶接による固定が考えられる。しかし、本実施形態の筐体１６０のように鋳物製である場合には溶接による固定は困難であり、溶接箇所も限定されるという問題がある。また、ボルト止めによる固定も考えられるが、ボルトの頭部と軸部との間に応力が集中し、破損する可能性が高いという問題がある。これらの固定方法と比較すると、本実施形態のストッパ構造による固定を用いることにより、温度測定部１７０ａ、１７０ｂを容易、かつ確実に固定することができる。

以上、本実施形態にかかる温度測定装置１５０について説明した。温度測定装置１５０は、図４に示すように、複数のグレートバー１１２とともにパレット１１０の底面に設けられる。温度測定装置１５０を搭載したパレット１１０は、図１に示す焼結機１００のパレット群の１つとして設けられる。そして、２つの駆動ローラ１０２ａ、１０２ｂによって反時計回りに移動され、焼結機１００の筐体内を周回する。温度測定装置１５０を搭載したパレット１１０に原料供給ホッパー１２０から焼結原料５が供給されると、温度測定装置１５０の突出部１６２は焼結原料５中に埋没される。これにより、焼結原料５中に埋没した温度測定部１７０ａ、１７０ｂによってその位置における焼結原料５の温度を測定することができる。

その後、パレット１１０に収容された焼結原料５が点火炉１５０により着火されると、上方の表面側から下方に向かって焼結過程が進行する。このときの各温度測定部１７０ａ、１７０ｂによって測温し続けることにより、焼結原料層の温度変化や焼結速度を把握することもできる。温度測定装置１５０によって取得したこれらの情報を解析することで、焼結歩留りの向上と燃料原単位の削減とを図りつつ、かつ生産性を向上させることが可能となる。

焼結が完了すると、排鉱部においてパレット１１０から焼結鉱が排出される。焼結鉱の排出時に温度測定装置１５０に多大な荷重がかかるが、温度測定部１７０ａ、１７０ｂは固定部材１８０ａ、１８０ｂにより筐体１６０に堅固に固定されているので、脱落することがない。

このような温度測定装置１５０を備えたパレット１１０を配設して、焼結機１００を操業したところ、３ヶ月超に渡って焼結原料層の温度を連続測定することができた。また、各温度測定部１７０ａ、１７０ｂにより測定された最高温度は約１２００℃を超えており、測温体１７２を保護管１７４によって包囲してもその影響は僅かであり、ほぼ正確な温度を測定できることが確認された。

以上、本発明の実施形態にかかる温度測定装置１５０とこれを備えた焼結機１００について説明した。本実施形態によれば、パレット１１０の底部から焼結原料５の収容空間に向かって突出する筐体１６０に温度測定部１７０ａ、１７０ｂが配置された温度測定装置１５０が設けられる。これにより、温度測定部１７０ａ、１７０ｂによって焼結原料層の温度を測定することができる。温度測定部１７０ａ、１７０ｂの測温体１７２は保護管１７４によって保護することで高温に耐え得ることができる。また、焼結鉱の排出時に温度測定部１７０ａ、１７０ｂに荷重がかかっても、固定部材１８０ａ、１８０ｂによって筐体１６０にストッパ構造による固定がされているため、筐体１６０から温度測定部１７０ａ、１７０ｂが脱落することもない。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態では、温度測定装置１５０に２つの温度測定部１７０ａ、１７０ｂを設けたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、３つ以上の温度測定部を設けてもよい。

また、上記実施形態では、保護管１７４の外部形状は後端部分から先端部分に向かって細くなるように形成されたが、本発明はかかる例に限定されず、後端部分と先端部分との厚みを同一にしてもよい。また、保護管１７４の先端部分の形状も曲面形状に限定されず、例えば平坦面であってもよい。

さらに、上記実施形態では、温度測定部１７０は、筐体１６０の基台部１６１に対して略平行に（すなわち、ｙ軸方向に）設けられたが、本発明はかかる例に限定されない。温度測定部１７０は、温度測定装置１５０を搭載したパレット１１０が焼結機１００に設けられたときにパレット１１０の進行方向を向くように設けられていればよく、ｙ軸に対して傾きを有するように設けてもよい。この場合にも、上記実施形態のように温度測定部１７０をストッパ構造による固定方法により容易に固定することができる。

本発明は、鉄鋼業の上工程である焼結プロセスにおける焼結原料層の温度を測定する温度測定装置や、鉄鋼業の他プロセスや他産業の同様のプロセスにおける温度測定装置に適用可能である。

５ 焼結原料
１００ 焼結機
１０２ａ、１０２ｂ 駆動ローラ
１１０ パレット
１１２ グレートバー
１２０ 原料供給ホッパー
１３０ 点火炉
１４０ ウィンドボックス
１４５ 吸気管
１５０ 温度測定装置
１６０ 筐体
１６２ 突出部
１６４ａ、１６４ｂ 水平孔
１６５ 垂直孔
１６６ａ、１６６ｂ 貫通孔
１７０、１７０ａ、１７０ｂ 温度測定部
１７２ 測温体
１７４ 保護管
１７４ｃ 溝部
１８０、１８０ａ、１８０ｂ 固定部材

Claims (5)

1. 焼結原料を積載して移動可能な焼結機のパレットの底面を構成する複数のグレートバーとともに配列され、前記パレットの収容空間に収容された焼結原料層の温度を測定する温度測定装置であって、
   前記グレートバーとともに前記パレットの底面を形成する基台部と、
   前記基台部上面から前記パレットの収容空間に向かって突出する突出部と、
   前記突出部から前記焼結機に設置された前記パレットの進行方向下流側に向かって突出して設けられ、前記焼結原料層の温度を測定する測温体のうち少なくとも前記突出部から突出する部分が、該焼結原料層の温度下で連続使用が可能な材質の保護管により包囲された２以上の温度測定部と、
   を備える、温度測定装置。
2. 前記突出部に、前記温度測定部を固定する固定部材が設けられ、
   前記固定部材は、前記温度測定部の突出方向に対して略直交する方向に配置され、前記筐体内に位置する前記保護管の外表面の一部と接触可能に設けられる、請求項１に記載の温度測定装置。
3. 前記保護管の外表面には、前記温度測定部の突出方向に対して略直交する方向に延び、前記固定部材の外表面の形状に対応する形状の溝部が形成され、
   前記固定部材は、少なくとも一部が前記保護管の溝部内に配置される、請求項２に記載の温度測定装置。
4. 前記温度測定部は、前記パレットの底面に対して直交する方向に配列される、請求項１〜３のいずれかに記載の温度測定装置。
5. 原料供給部より供給された焼結原料を積載して移動可能な複数のパレットが無端状に連結されたパレット群と、
   前記パレットに積載された前記焼結原料に着火する点火部と、
   前記パレット群の下方に配設された複数のウィンドボックスと、
   前記各ウィンドボックスの下端部に接続され、前記各ウィンドボックスと前記ウィンドボックス内のガスを吸気する吸気部とを連結する吸気管と、
   を備え、
   前記複数のパレットのうち少なくとも１つのパレットには、当該パレットの底面を構成する複数のグレートバーとともに配列され、前記パレットの収容空間に収容された焼結原料層の温度を測定する温度測定装置が設けられ、
   前記温度測定装置は、
   前記グレートバーとともに前記パレットの底面を形成する基台部と、
   前記基台部上面から前記パレットの収容空間に向かって突出する突出部と、
   前記突出部から前記焼結機に設置された前記パレットの進行方向下流側に向かって突出して設けられ、前記焼結原料層の温度を測定する測温体のうち少なくとも前記突出部から突出する部分が、該焼結原料層の温度下で連続使用が可能な材質の保護管により包囲された２以上の温度測定部と、
   を備える、焼結機。
   
   

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