JP2011208851A

JP2011208851A - ロータリーキルンの出口側端部における金物取付構造

Info

Publication number: JP2011208851A
Application number: JP2010075362A
Authority: JP
Inventors: Koichi Morioka; 耕一森岡; Nobuhiro Hasegawa; 信弘長谷川; Eisaku Yasuda; 栄作安田; Yuzo Umezawa; 祐造梅澤
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2010-03-29
Filing date: 2010-03-29
Publication date: 2011-10-20
Anticipated expiration: 2030-03-29
Also published as: JP5457906B2

Abstract

【解決課題】ロータリーキルンの出口側端部に環状に設けられる取付金物の長期に亘る使用を可能とし、且つロータリーキルンを用いた操業コストの低減を図ることが可能なロータリーキルンの出口側端部の金物取付構造を提供すること。
【解決手段】取付金物４は、冷却フード３側に位置する外側金物４-１と、鉄皮１及び煉瓦２側に位置する内側金物４-２からなり、該外側金物４-１は前記冷却フード３の端部に締結部材により同冷却フード３の出口側を覆うようにして固設され、該内側金物４-２は前記鉄皮１の端部に締結部材により前記煉瓦２の出口側を押えるようにして固設されると共に、該外側金物４-１と該内側金物４-２が嵌合した状態で配設されていることを特徴とするロータリーキルンの出口側端部における金物取付構造。
【選択図】図２

Description

本発明は鉄鉱石ペレットなどの焼成設備として用いられるロータリーキルンの出口側端部における金物取付構造に関する。

周知のように、高炉用の酸化鉄原料として生鉱石の他に粉鉱石を焼成して得た鉄鉱石焼成ペレットが利用される場合があり、この焼成ペレットを製造する方法としてグレート・キルン方式やロータリーキルン方式が知られ、両方式ともにペレットを焼成する炉として円筒状鉄皮の内側に耐火煉瓦を内張りして構成したロータリーキルンが使用される。この種、ロータリーキルンは鉄鉱石焼成ペレットの製造のみならず、セメント用原料であるクリンカの焼成にも古くから用いられている。

ロータリーキルンの出口側にはバーナが配設され、原料ペレットはここでバーナにより１３００〜１４００℃の高温に加熱、焼成された後、キルンの出口端よりアニュラクーラに排出され、同クーラに供給された冷却空気で冷却されて製品（焼成ペレット）となる。冷却後のクーラからの排ガス空気はキルン内に向かうがその一部はキルンの出口側の上部付近に衝突することになる。キルンは回転するためこの排ガス空気の衝突状態によりキルン出口側の端部は加熱と冷却が周期的に繰り返される。

このキルンの出口側端部には出口側の煉瓦の脱離、落下を防止するため、煉瓦押え金物が環状に取付けられており、この金物が上述のように高温で且つ周期的な温度変化を伴う過酷な環境に晒されることになる。

こうした、厳しい熱的影響を軽減し、出口側端部の煉瓦押え金物を保護する目的でキルンの出口側領域にはその鉄皮の外側を取り巻いて環状の冷却フードが設けられ、同フード内に冷却空気を送り込み、上記バーナにより高温となる鉄皮を外側から冷却するようにしている。こうした、冷却を施しても、鉄皮及び煉瓦押え金物は１０５０〜１０８０℃の温度に達する状況にある。

従来のこの煉瓦押え金物の取付け構造は、例えば特許文献１の図１に示されるように、水平部材２１ａとその先端に一体に形成された溝形部材２１ｂからなる金物２１を用い、水平部材２１ａの端面をシェル（鉄皮）１３の端面に当接させて、冷却空気の流通孔２２ｂを有するブラケット２２を介して当接した両者の一部を外側（図面下側）より押し当てるようにして水平部材２１ａとブラケット２２を同水平部材２１ａを内面側から貫通する取付ボルト２３とナット２４で締結することにより金物２１とシェル（鉄皮）１３を固設させたものであり、さらに、金物２１とリング状部材（冷却フード）１５を、同金物の溝形部材２１ｂの端部鉤状部を同リング状部材の出口側端部に嵌合させたものとなっている。

しかしながら、こうした従来の金物取付構造においては、金物の交換作業は容易となるものの、以下のような問題点を有する。

１）金物２１が水平部材２１ａと溝形部材２１ｂで形成された一体構造であり、しかも、溝形部材２１ｂ内の狭い空間に前記ブラケット２２を挿入して水平部材２１ａとブラケット２２を取付ボルト２３とナット２４で締結する構造となっているため、ブラケット２２に流通孔２２ｂを有するとしても、冷却フード（リング状部材）１５に供給される冷却空気の流れがこの締結部の領域では阻害され、金物２１の円周方向での冷却が不十分且つ不均一となり、この結果、金物２１にかかる熱応力の負荷が大きくなり、その使用寿命が短くなることになる。

２）また、金物２１と鉄皮（シェル）１３との固設が、水平部材２１ａとブラケット２２がボルト２３とナット２４により締結、固定されているが、鉄皮（シェル）１３とブラケット２２は前記固定されたブラケット２２の一部により単に押し当てたもので間接的な固定構造となっているため、両者の固設は不十分といわざるを得ず、金物２１の水平部材２１ａと鉄皮（シェル）１３の板厚方向や長さ方向の変形の差などにより鉄皮１３とブラケット２２間や鉄皮１３と金物２１間に隙間が生じた場合、押え金物２１によるキルンの出口側の煉瓦の把持力が低下して煉瓦が脱離、落下する恐れが生じる。

３）さらに、金物２１と冷却フード（リング状部材）１５とは金物２１の溝形部材２１ｂの端部鉤状部を冷却フード１５の出口側端部に嵌合させた構造となっているため、金物２１や冷却フード１５の熱変形などにより冷却フード１５の端部が部分的に外側に外れてしまう可能性があり、このような場合には外れた部分から冷却空気がキルンの内部に漏れ込み、このため金物２１の冷却効率が低下して、その使用寿命が短縮すると共に、キルンの内部の熱効率を低下させ、操業コストが上昇することになる。

特開２００４−３４７１３９号公報実開昭５３−１４０７４１号公報

本発明は、上記した従来技術の問題点を解消し、ロータリーキルンの出口側端部に環状に設けられる取付金物の長期に亘る使用を可能とし、且つロータリーキルンを用いた操業コストの低減を図ることが可能なロータリーキルンの出口側端部の金物取付構造を提供することをその課題としてなされたものである。

本発明は、上記課題を解決するための具体的手段として、以下のロータリーキルンの出口側端部の金物取付構造を提案する。
（１）円筒状の鉄皮に煉瓦が内張りされ、該鉄皮の出口側領域の外周部に冷却フードが設けられたロータリーキルンの出口側端部における金物取付構造において、取付金物は、前記冷却フード側に位置する外側金物と、前記鉄皮及び煉瓦側に位置する内側金物からなり、該外側金物は前記冷却フードの端部に締結部材により同冷却フードの出口側を覆うようにして固設され、該内側金物は前記鉄皮の端部に締結部材により前記煉瓦の出口側を押えるようにして固設されると共に、該外側金物と該内側金物が嵌合した状態で配設されていることを特徴とするロータリーキルンの出口側端部における金物取付構造（請求項１）。
（２）前記外側金物及び内側金物は前記ロータリーキルンの円周方向に沿って積層された多数のブロックで構成されていることを特徴とする前記１に記載のロータリーキルンの出口側端部における金物取付構造（請求項２）。
（３）前記外側金物は水平部、垂直部及び張出部から形成され、前記内側金物は垂直部と水平突出部から形成され、前記外側金物の前記水平部が前記冷却フードの端部に固設され、前記内側金物の前記水平突出部が前記鉄皮の端部の固設されていることを特徴とする前記１または２に記載のロータリーキルンの出口側端部における金物取付構造（請求項３）。
（４）前記前記外側金物の垂直部及び張出部によりキルンの出口側に形成される溝部に、前記内側金物の垂直部の上端部が嵌合した状態で配設されていることを特徴とする前記１〜３のいずれかに記載のロータリーキルンの出口側端部における金物取付構造（請求項４）。
（５）前記外側金物と前記冷却フードの締結部材による固設位置と、前記内側金物と前記鉄皮の締結部材による固設位置とをキルンの円周方向にずらしたことを特徴とする前記１〜４のいずれかに記載のロータリーキルンの出口側端部における金物取付構造（請求項５）。

本発明によれば、冷却フードに供給される冷却空気がロータリーキルンの出口側端部の円周方向において円滑に流れるとともに同フード外に流出してキルンの内部に漏れ込むこともないため、同端部に配設された取付金物全体を均一且つ十分に効果的に冷却することができるため、取付金物の使用寿命を延長できると同時に熱効率の高い安定した低コストのキルン操業を実現できるといった優れた効果を奏するものである。

本発明の実施形態に係るロータリーキルンの出口側端部における金物取付構造を説明するキルンの中央上部のキルン出口側から見た要部正面図。図１のキルン出口部のＡ−Ａ断面図。図１のキルン出口部のＢ−Ｂ断面図。

本発明について、その実施形態を中心に図面を参照しながら以下に詳述して行くことにする。

まず、本発明の実施形態にかかる金物取付構造の構成について説明する。
図１〜図３において、１はロータリーキルンの鉄皮、２はこの鉄皮に内張りされた煉瓦であり、３は鉄皮１の出口側端部領域の外周部に設けられた冷却フードである。これら鉄皮１、煉瓦２及び冷却フード３の出口側には図１に示す通り、キルンの円周に沿ってブロック化された扇状を呈する多数の取付金物４が積層されてその全周に配設されている。この取付金物４は一体構造のもではなく、図２及び図３から明らかなように、鉄皮１の外側（図面では上側）すなわち冷却フード３側に位置する外側金物４-１と、鉄皮１及び煉瓦２側に位置する内側金物４-２とに分割または分離された構造を有している。

外側金物４-１は、図２に示されるように、キルンの入り口側（図面左側）方向に水平に延びる水平部４-１ａと、この水平部のキルン出口側（図面右側）の端部から一定の曲率を有するコーナー部分を介して鉄皮１側（図面下側）に伸びる垂直部４-１ｂと、さらにこの垂直部の下部よりキルン入り口側に張出して鉄皮１側下方に垂直に伸びる張出部４-１ｃによって構成され、全体として鈎状の縦断面形状を有している。外側金物４-１の上記張出部４-１ｃの下端面は鉄皮１のキルン出口側端面に当接されている。上記外側金物４-１の垂直部４-１ｂの下端面とこれに連続する張出部４-１ｃのキルン出口側に位置する側端面は鈎形の溝部を形成している。これら水平部４-１ａ、垂直部４-１ｂ及び張出部４-１ｃはいずれも同等の肉厚を有している。また、４-１ｄは外側金物４-１のキルン円周の両端部に形成された隣接する金物同士の位置決めを行う係止部である。

そして、この外側金物４-１における水平部４-１ａのキルン入り口側端部は、図１に示す取付金物４のキルン円周方向の中央位置（金物ブロック毎に１箇所）で、図２の通り、冷却フード３のキルン出口側を覆うようにして、冷却フード３のキルン出口側端部にボルト５-１及びナット６-１により締結、固設されている。なお、図中Ｐは上記外側金物４-１が固設される出口側端部を除く出口側領域において各金物ブロック毎に鉄皮１と冷却フード３間に設けられた板状のスペーサーである。

また、内側金物４-２は、外側金物４-１の下側に配置されており、鉄皮１の少し上方位置から煉瓦２の下部近傍の位置にかけて下方に垂直に伸長する垂直部４-２ａと、この垂直部の中央部からキルン入り口側方向に水平に伸びて突出する水平突出部４-２ｂで構成され、全体として倒伏Ｔ字状の縦断面形状を有している。内側金物４-２の垂直部４-２ａの上端部は前記外側金物４-１の垂直部４-１ｂと同じ肉厚であり、同外側金物の前記した垂直部４-１ｂと張出部４-１ｃにより形成される鈎形の溝部に、内側金物４-２の垂直部４-２ａの上端部が嵌合された状態となっている。外側金物４-１の垂直部４-１ｂの下端面と内側金物４-２の垂直部４-２ａの上端面との嵌合部には一定の隙間Ｓ１が設けられ、外側金物４-１と内側金物４-２の向かい合った両端面のキルン半径方向における相対的な変位（移動）代が確保されている。垂直部４-２ａの中央部及び下部はその上端部より肉厚が大きく形成されている。

そして、この内側金物４-２における水平突出部４-２ｂは、図１に示す取付金物４の円周方向の両側位置（金物ブロック毎に２箇所）で、図３の通り、その垂直部４-２ａの下半部とともに、煉瓦２のキルン出口端コーナー部を押え、把持する状態で、鉄皮１のキルン出口側端部に皿ボルト５-２及びナット６-２により締結、固設されている。このように、外側金物４-１と冷却フード３の締結位置と内側金物４-２と鉄皮１との締結位置はキルンの半径方向において重ならないようにずらして千鳥状に設定されている。また、内側金物４-２における垂直部４-２ｂのキルン入り口側の端面と鉄皮１の出口側端部の端面との間には一定の隙間Ｓ２が設けられ、キルンの長さ方向での向かい合った両端面の相対的な変位（移動）代が確保されている。

次に、かかる本発明の実施形態ついての金物取付構造による作用、効果を説明する。
本発明の金物取付構造では、取付金物４は冷却フードに固設され、同フードの出口側端部を覆って閉鎖するための外側金物４-１と、鉄皮１に固設され、出口側端部の煉瓦を押さ、把持するための内側金物４-２とに分割された構造を有している。このため、従来の一体構造の取付金物を用いる場合に比べて熱応力が分散されるともに熱変形に対する柔構造的な吸収力を有している。また、冷却フード３内の出口側端部に従来のようにブラケットなどの部材を有せず、十分な空間が確保される。このため、上記出口側端部における冷却空気の流れが円滑となり、取付金物４の円周方向において十分に且つ均一に冷却することができる。この結果、取付金物４が受ける高温で且つ温度変化を伴う過酷な熱負荷が減少し、使用寿命を延長することができる。

また、本発明の金物取付構造によると、外側金物４-１と鉄皮１がボルト及びナットにより直接締結、固設されているため、従来のような間接的な固設と比べて、熱変形などにより出口側の煉瓦の把持力が低下する問題がなく、この結果、煉瓦が脱離、落下する恐れもなくなる。

さらに、上記の如く、内側金物４-２と冷却フード３が皿ボルト及びナットにより直接締結、固設されていることから、従来のような嵌合による固設と比べて金物や冷却フード３の熱変形に伴う両者の部分的な脱離現象も生じることがなくなる。このため、冷却空気がキルンの内部に漏れ込むことなく、取付金物４の冷却効率が高く安定して維持される。この結果、取付金物４が受ける高温で且つ温度変化を伴う過酷な熱負荷が減少し、使用寿命を延長することができるとともに、キルンの内部の熱効率を向上させ、操業コストを低減することができる。

また、外側金物４-１と冷却フード３の締結位置と内側金物４-２と鉄皮１との締結位置はキルンの半径方向において重ならないようにずらして千鳥状に設定されているため、キルンの半径方向の熱変形に伴って生じる締結部の応力負荷を軽減し、ボルトなどの締結部材の短期折損を防止することで取付金物の使用寿命を延長することが可能となる。
また、外側金物４-１の垂直部４-１ｂの下端面と内側金物４-２の垂直部４-２ａの上端面との嵌合部に一定の隙間Ｓ１を設けることにより、熱変形による外側金物４-１と内側金物４-２のキルン半径方向での伸縮を吸収することができ、取付金物の使用寿命を延長することができる。

さらに、内側金物４-２における垂直部４-２ｂのキルン入り口側の端面と鉄皮１の出口側端部の端面との間に一定の隙間Ｓ２を設けることにより、キルンの長さ方向における内側金物４-２と鉄皮１の伸縮を吸収することができ、やはり、取付金物の使用寿命を延長することができる。

本発明者はかかる実施形態の金物取付構造を実機のロータリンキルン（鉄皮内径：６ｍ、長さ：４６ｍ）に適用して、鉄鉱石自溶性酸化ペレットの製造を行った。キルン出口側端部に設置した取付金物４の総数は４８枚である。

この結果、操業の開始から設備の定期修理（キルン内張り煉瓦の張替えなど）までの１年に亘り、設置した取付金物の損傷、破損などもなく、安定して効率よく操業を継続することができた。

１：鉄皮２：煉瓦３：冷却フード４：取付金物
４-１：外側金物４-１ａ：水平部４-１ｂ：垂直部
４-１ｃ：張出部４-２：内側金物４-２ａ：垂直部
４-２ｂ: 水平突出部５-１：ボルト５-２：皿ボルト
６-１、６-２：ナットＳ１、Ｓ２：隙間

Claims

円筒状の鉄皮に煉瓦が内張りされ、該鉄皮の出口側領域の外周部に冷却フードが設けられたロータリーキルンの出口側端部における金物取付構造において、取付金物は、前記冷却フード側に位置する外側金物と、前記鉄皮及び煉瓦側に位置する内側金物からなり、該外側金物は前記冷却フードの端部に締結部材により同冷却フードの出口側を覆うようにして固設され、該内側金物は前記鉄皮の端部に締結部材により前記煉瓦の出口側を押えるようにして固設されると共に、該外側金物と該内側金物が嵌合した状態で配設されていることを特徴とするロータリーキルンの出口側端部における金物取付構造。
前記外側金物及び内側金物は前記ロータリーキルンの円周方向に沿って積層された多数のブロックで構成されていることを特徴とする請求項１に記載のロータリーキルンの出口側端部における金物取付構造。
前記外側金物は水平部、垂直部及び張出部から形成され、前記内側金物は垂直部と水平突出部から形成され、前記外側金物の前記水平部が前記冷却フードの端部に固設され、前記内側金物の前記水平突出部が前記鉄皮の端部の固設されていることを特徴とする請求項１または２に記載のロータリーキルンの出口側端部における金物取付構造。
前記前記外側金物の垂直部及び張出部によりキルンの出口側に形成される溝部に、前記内側金物の垂直部の上端部が嵌合した状態で配設されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のロータリーキルンの出口側端部における金物取付構造。
前記外側金物と前記冷却フードの締結部材による固設位置と、前記内側金物と前記鉄皮の締結部材による固設位置とをキルンの円周方向にずらしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のロータリーキルンの出口側端部における金物取付構造。