JP2020165610A - 焼結鉱冷却装置、および焼結鉱冷却装置を用いた焼結鉱の冷却方法 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却性能の低下を抑制できる焼結鉱冷却装置を提供する。【解決手段】焼結鉱冷却装置（１）は、堆積槽（２）と周方向ダクト（３２）を備える。堆積槽（２）の周壁（２１）（２２）の内面に、外部と連通可能な開口部（２１３）（２２３）が設けられている。周方向ダクト（３２）は、空気（１０）が流通可能な通路（３３）を形成し、通路（３３）に連通する界面（３３０）を介して空気（１０）を堆積槽（２）の内部に供給する。開口部（２１３）（２２３）から堆積槽（２）の内部に供給される空気（１０Ａ）の量と、界面（３３０）から堆積槽（２）の内部に供給される空気（１０Ｂ）の量との差が、所定値以下となるように設けられている。【選択図】図６

Description

本発明は、焼結鉱を冷却するための焼結鉱冷却装置に関する。

従来、焼結機から供給される高温の焼結鉱を冷却するための焼結鉱冷却装置が知られている。例えば特許文献１に開示される焼結鉱冷却装置は、内側板と外側板を有し、焼結機からの焼結鉱が上方から堆積されると共に下方の外周部から排出される環状の堆積槽を備える。この堆積槽は、外部から空気を取り込み、堆積された焼結鉱の下方から上方へ上記取り込んだ空気を通過させて、該焼結鉱全体を冷却するように設けられている。内側板の下部には、外部の空気を取り込むための複数の内側ルーバ部が設けられている。外側板の下部には、外部の空気を取り込むための複数の外側ルーバ部が設けられている。

さらに、上記焼結鉱冷却装置は、堆積槽の下部の内側と外側の間を横断するように配置された複数の通風ダクトと、隣り合う通風ダクト同士を接続して環状に配置された複数の中央ルーバ部とを備える。通風ダクトから取り込まれた外部の空気は、中央ルーバ部のルーバ同士の間から堆積槽の下部中央へ供給される。外部の空気は、内側ルーバ部と外側ルーバ部では、それらのルーバ同士の間から堆積槽内へ直接取り込まれる。

特開２００８−２３２５１９号公報

本発明者は、以下のような課題を新たに見出した。すなわち、堆積槽の内部に堆積した焼結鉱と、堆積槽の側板（すなわち内側板および外側板）の内面とは、いわば点接触している。このため、堆積槽の内部における焼結鉱同士の間の隙間よりも、側板の内面と焼結鉱との間の隙間のほうが大きくなりがちである。よって、側板に設けられたルーバ部を介して堆積槽の内部に供給される空気のうち、側板の内面に沿う空気の流れは、通気抵抗が小さく、よって通風量が多くなりやすい。一方、中央ルーバ部から堆積槽の内部に供給され上方へ向かう空気の流れは、中央ルーバ部より上方では焼結鉱同士の間を通ることになるので、通気抵抗が大きく、よって通風量が少なくなりやすい。このように、堆積槽の内部において側板から離れた位置で通風量が少なくなると、堆積槽の内部の焼結鉱を冷却する効率が悪化し、焼結鉱冷却装置の冷却性能が低下するおそれがある。焼結鉱の焼成の状況または焼結後の破砕の状況によっては、焼結鉱冷却装置に装入される焼結鉱のサイズ分布が変化し、この現象が顕著になる場合がある。

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、冷却性能の低下を抑制することが可能な、新規かつ改良された焼結鉱冷却装置、および焼結鉱冷却装置を用いた焼結鉱の冷却方法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、焼結鉱を冷却するための焼結鉱冷却装置であって、内周壁と外周壁を有し、内周壁と外周壁の内面に外部と連通可能な開口部が設けられ、焼結機からの焼結鉱が上部から供給されて堆積し、外部から供給される冷却気体が堆積した焼結鉱の間を通過して上部へ向かうように設けられ、冷却された焼結鉱を下部の排出口から排出する環状の堆積槽と、堆積槽の内部に水平方向に延びるように配置され、冷却気体が流通可能な通路を形成するとともに、上記通路に連通する供給口を介して冷却気体を堆積槽の内部の焼結鉱に供給する通路形成部材と、を備え、上記開口部から堆積槽の内部に供給される冷却気体の量と、上記供給口から堆積槽の内部に供給される冷却気体の量との差が、所定値以下となるように設けられている、焼結鉱冷却装置が提供される。

通路形成部材は、内周壁および外周壁から離れた位置で、堆積槽の周方向に延びるように配置されていてもよい。

上記開口部の上端が、上記供給口の上端よりも、下方に設けられてもよい。

通路形成部材は中空であり、上記供給口は通路形成部材の下方に位置してもよい。

通路形成部材のうち上記開口部の側の側面の下縁が上方へ切り欠かれた形状を有してもよい。

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、焼結鉱冷却装置を用いた焼結鉱の冷却方法であって、焼結鉱冷却装置は、上下方向に並び、外部と連通可能な複数の開口部が周壁の内面に設けられた、環状の堆積槽と、堆積槽の内部に配置され、冷却気体が流通可能な通路を形成する通路形成部材と、を備え、周壁の内面における複数の開口部のうち上方に位置する開口部と外部との連通を遮断し、焼結機からの焼結鉱を堆積槽の上部から堆積槽の内部へ供給し、周壁の内面における複数の開口部のうち下方に位置する開口部を介して外部から供給される冷却気体と、通路形成部材により形成される通路から供給される冷却気体とを、堆積槽の内部に堆積した焼結鉱の間を通過させて上部へ向わせることで前記焼結鉱を冷却し、冷却された焼結鉱を堆積槽の下部に設けられた排出口から排出する、焼結鉱の冷却方法が提供される。

以上説明したように本発明に係る焼結鉱冷却装置、および焼結鉱冷却装置を用いた焼結鉱の冷却方法によれば、冷却性能の低下を抑制することができる。

本発明の実施形態に係る焼結鉱冷却装置の軸方向断面図である。 同実施形態に係る焼結鉱冷却装置の上面図である。 同実施形態に係る堆積槽の下部を上方から見た模式図である（図５のＩＩＩ−ＩＩＩ視）。 同実施形態に係る堆積槽に設置された複数の径方向ダクトおよび周方向ダクトを水平方向から見た模式図である（図３のＩＶ−ＩＶ視）。 同実施形態に係る堆積槽の軸方向断面図である（図３のＶ−Ｖ視）。 同実施形態に係る焼結鉱冷却装置の動作の説明図である。

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。

まず、図１〜５を参照して、実施形態に係る焼結鉱冷却装置の概略構成について説明する。図１および図２は、本実施形態に係る焼結鉱冷却装置１の概略構成を示す模式図である。図１は、堆積槽２の軸２００を通る平面で焼結鉱冷却装置１を切った断面を示す。図２は、焼結鉱冷却装置１の一部を上方から見た上面図である。

焼結鉱冷却装置１は、焼結鉱１１を冷却するためのクーラであり、本体部、掻き出し部、駆動部、吸引部および焼結鉱供給部を備える。本体部は、堆積槽２、気体導入部材３および架橋５を備える。説明の便宜上、図１において、気体導入部材３の図示を省略している。掻き出し部はスクレーパ６を有する。駆動部は、複数の支持ローラ７０、および駆動モータ７１を有する。吸引部は、フード８０、排気ダクト８１、吸引ファン８２およびボイラ８３を有する。焼結鉱供給部は供給シュート９を有する。

図３は、堆積槽２の内部の一部を上方から見た模式図である。図４は、堆積槽２の内部に設置された気体導入部材３の一部を水平方向から見た模式図である。図５は、軸２００を通る平面で堆積槽２を切った断面を模式的に示す。図３は図５のＩＩＩ−ＩＩＩ視に、図４は図３のＩＶ−ＩＶ視に、図５は図３のＶ−Ｖ視に、それぞれ相当する。

図１，図５に示すように、堆積槽２は、テーブル２０、内周壁２１および外周壁２２を有する。テーブル２０は、軸２００の周りに延びる円環状の底板であり、水平方向に広がる。以下、軸２００の周り方向を周方向という。軸２００を中心とする半径方向、言い換えると軸２００を通り水平に延びる直線方向を、径方向という。テーブル２０の下面側には、周方向に延びる円環状のレール２３が２列設けられている。

堆積槽２は、周方向に延びる環状である。軸２００を通る平面で切った堆積槽２の断面は、テーブル２０、内周壁２１および外周壁２２に囲まれた逆台形状である。内周壁２１は、内側の周壁であり、下端がテーブル２０の内周縁に接続し、上方へ向かうにつれて径方向内側（すなわち軸２００の側）へ向かうように鉛直方向に対し傾いている。外周壁２２は、外側の周壁であり、下端がテーブル２０の上面に対向し、上方へ向かうにつれて径方向外側へ向かうように鉛直方向に対し傾いている。焼結鉱１１の排出口２４は、堆積槽２の下部に設けられている。排出口２４は、内周壁２１に設けられておらず、外周壁２２の側に設けられている。排出口２４は、外周壁２２の下端とテーブル２０の上面との間の隙間であり、堆積槽２の全周にわたって設けられている。

図３，図５に示すように、内周壁２１の下部には、複数の開口部２１０と複数のルーバ部２１１が設けられている。開口部２１０とルーバ部２１１は、内周壁２１の周方向で交互に隣接して、内周壁２１の全周にわたって設けられている。図５に示すように、各ルーバ部２１１において、周方向に延びる複数のルーバ（すなわち羽板）２１２が上下方向に並んで配置されている。各ルーバ２１２は、堆積槽２の径方向における内側から外側へ向かうにつれて下方へ傾斜するように配置されている。言い換えると、上下で隣接するルーバ２１２の間の間隙２１４が、堆積槽２の内部へ向かうにつれて下方へ向かうように、水平方向に対して傾いている。

内周壁２１の内面には、間隙２１４に接続する開口部２１３が、上下方向に複数（図５では４つ）並んで設けられている。これら複数の開口部２１３は、間隙２１４を介して堆積槽２の外部と連通可能である。複数の開口部２１３のうち上方に位置する開口部２１３（図５では上方の２つ）が、遮蔽部材４１により閉塞されている。遮蔽部材４１は、例えば板状の部材であってよい。なお、遮蔽部材４１は、間隙２１４を介した堆積槽２の内部と外部との連通を遮断することができる部材であればよく、間隙２１４のいずれかの位置、または内周壁２１の外面の側における間隙２１４の開口を塞いでもよい。遮蔽部材４１は、間隙２１４を介した上記連通を完全に遮断しなくてもよく、遮蔽部材４１とルーバ２１２等との間に、遮蔽部材４１の設置等に必要な程度の隙間は許容される。内周壁２１の内面における複数の開口部２１３のうち下方に位置する開口部２１３（図５では下方の２つ）は、遮蔽部材４１により閉塞されずに、堆積槽２の内部と外部とを連通させる。

図３，図５に示すように、外周壁２２の下部には、排出口２４の上側に、複数の開口部２２０と複数のルーバ部２２１が設けられている。開口部２２０とルーバ部２２１は、外周壁２２の周方向で交互に隣接して、外周壁２２の全周にわたって設けられている。開口部２２０は、内周壁２１の開口部２１０に対し径方向で対向する位置にある。図５に示すように、各ルーバ部２２１において、周方向に延びる複数のルーバ２２２が上下方向に並んで配置されている。各ルーバ２２２は、堆積槽２の径方向における外側から内側へ向かうにつれて下方へ傾斜するように配置されている。言い換えると、上下で隣接するルーバ２２２の間の間隙２２４が、堆積槽２の内部へ向かうにつれて下方へ向かうように、水平方向に対して傾いている。

外周壁２２の内面には、間隙２２４に接続する開口部２２３が、上下方向に複数（図５では３つ）並んで設けられている。これら複数の開口部２２３は、間隙２２４を介して堆積槽２の外部と連通可能である。複数の開口部２２３のうち上方に位置する開口部２２３（図５では上方の２つ）が、遮蔽部材４２により閉塞されている。遮蔽部材４２は、例えば板状の部材であってよい。なお、遮蔽部材４２は、間隙２２４を介した堆積槽２の内部と外部との連通を遮断することができる部材であればよく、間隙２２４のいずれかの位置、または外周壁２２の外面の側における間隙２２４の開口を塞いでもよい。遮蔽部材４２は、間隙２２４を介した上記連通を完全に遮断しなくてもよく、遮蔽部材４２とルーバ２２２等との間に、遮蔽部材４２の設置等に必要な程度の隙間は許容される。外周壁２２の内面における複数の開口部２２３のうち下方に位置する開口部２１３（図５では下方の１つ）は、遮蔽部材４２により閉塞されずに、堆積槽２の内部と外部とを連通させる。

気体導入部材３は、堆積槽２の内部に設置される。気体導入部材３は、径方向ダクト３１および周方向ダクト３２を有する。

図３〜５に示すように、径方向ダクト３１は、筒状の箱型部材であって、両端に吸気口３１０が設けられている。径方向ダクト３１の幅広の両側面は逆台形状であり、上面と下面は長方形である。径方向ダクト３１の下面は閉じられている。径方向ダクト３１の中央部には、上面および幅広の両側面に跨って、接続開口部３１１が設けられている。接続開口部３１１は、幅広の両側面を矩形状に切り欠くように設けられている。

図３〜５に示すように、周方向ダクト３２は、半筒状の部材であって、下方に開口する。周方向ダクト３２は、例えば板状部材を折り曲げ加工することで形成される。周方向ダクト３２の外面は、側面３２１，３２２と上面３２３を有する。両側面３２１，３２２は、鉛直方向に沿うように配置される。両側面３２１，３２２の下縁は、テーブル２０に対する高さが互いに等しく、かつ周方向に延びるように配置される。上面３２３は、一方の側面３２１から他方の側面３２２に向かうにつれて下方へ傾斜するように、水平方向に対して傾いている。すなわち、周方向ダクト３２の頂部は、不等辺山形である。周方向ダクト３２の両端部には接続開口部３２０が設けられている。接続開口部３２０は、各側面３２１，３２２の両端部を矩形状に切り欠くように設けられ、周方向ダクト３２の下縁に開口する。

径方向ダクト３１は、堆積槽２の内部に径方向に延びるように配置され、内周壁２１と外周壁２２に接続する。複数の径方向ダクト３１は、堆積槽２の周方向に並んで配置される。具体的には、吸気口３１０を有する径方向ダクト３１の一端は、内周壁２１の下部の開口部２１０に嵌まる。吸気口３１０を有する径方向ダクト３１の他端は、外周壁２２の下部の開口部２２０に嵌まる。

周方向ダクト３２は、径方向ダクト３１に接続する。周方向ダクト３２は、堆積槽２の周方向で隣り合う径方向ダクト３１同士を接続するように配置される。複数の周方向ダクト３２は、全体として、堆積槽２の全周にわたって周方向に延びる環状に配置される。具体的には、接続開口部３２０を有する周方向ダクト３２の端部は、径方向ダクト３１の接続開口部３１１に嵌まる。接続開口部３１１を構成する径方向ダクト３１の縁と、接続開口部３２０を構成する周方向ダクト３２の縁は、互いに溶接等により結合されている。また、径方向ダクト３１の接続開口部３１１の上方で互いに対向する周方向ダクト３２の端部同士は、互いに溶接等により結合されている。径方向ダクト３１の内部と周方向ダクト３２の内部は、接続開口部３１１，３２０を介して、互いに連通する。

図５に示すように、周方向ダクト３２のうち内周壁２１の側の側面３２１の下縁は、内周壁２１の内面における複数の開口部２１３のうち下方に位置して遮蔽部材４１により閉塞されない開口部２１３（図５では下方の２つ）の上縁よりも、上方にある。周方向ダクト３２のうち外周壁２２の側の側面３２２の下縁は、外周壁２２の内面における複数の開口部２２３のうち下方に位置して遮蔽部材４２により閉塞されない開口部２２３（図５では下方の１つ）の上縁よりも、上方にある。図５に示す例では、テーブル２０の上面から周方向ダクト３２の下端（すなわち側面３２１，３２２の上記下縁）までの距離は、テーブル２０の上面から堆積槽２の上端（すなわち周壁２１，２２の上端）までの距離の、３０％弱である。

図１に示すように、架橋５は、堆積槽２の内周側に設けられ、堆積槽２を支持する。架橋５は、基礎５０の上に設置された軸受５１を介して、基礎５０に対して回転自在に設けられている。架橋５の回転中心すなわち軸受５１は軸２００と重なる。

スクレーパ６は、棒状の部材であり、排出口２４から堆積槽２の内部に挿入されている。スクレーパ６は、気体導入部材３よりも下方に、水平方向に延びるように配置される。

複数の支持ローラ７０は、周方向に延びる円環状に２列、基礎５０の上に配置されており、テーブル２０のレール２３に接している。駆動モータ７１は、複数の支持ローラ７０のうちいくつかに接続され、これらの支持ローラ７０を回転させる力を発生する。回転駆動される支持ローラ７０とレール２３との摩擦力により、テーブル２０が回転駆動され、堆積槽２が軸２００の周りに回転する。

図２に示すように、フード８０は、円環状であり、堆積槽２の上部の開口を覆うように配置される。基礎５０に対して位置が固定されたフード８０に対して、堆積槽２が回転する。排気ダクト８１の一端は、フード８０に接続され、フード８０の内部と連通する。図１に示すように、排気ダクト８１の他端の先には、吸引ファン８２が接続されている。吸引ファン８２は、排気ダクト８１を介してフード８０の内部の空気１０を吸引する。吸引ファン８２の手前に、ボイラ８３が接続されている。ボイラ８３は、熱交換を行うことで、フード８０からの高温の空気１０から熱エネルギを回収する。なお、ボイラ８３とフード８０との間に、除塵機８４が接続されてもよい。また、フード８０と堆積槽２の上端との間の隙間からの空気１０のリークを防止するためのシール構造が設けられている。

供給シュート９は、フード８０を貫通するように配置されている。供給シュート９には、焼結機から、冷却前の高温の焼結鉱１１が供給される。供給シュート９に供給された焼結鉱１１は、供給シュート９を通過して堆積槽２の上部から堆積槽２の内部に供給され、堆積する。なお、供給シュート９の内部に常時所定量の焼結鉱１１が充填されているように設けられてよい。この場合、堆積槽２の回転に応じて焼結鉱１１が供給シュート９から堆積槽２へ連続的に供給されるため、堆積槽２に堆積する焼結鉱１１の高さの変動を抑制できる。

次に、図１，図６を参照して、焼結鉱冷却装置１の動作を説明する。図６は、図５と同様の断面の模式図であり、焼結鉱１１の流れを実線の矢印で示す。空気１０の流れを一点鎖線の矢印で示す。

堆積槽２の周方向における堆積槽２とスクレーパ６との相対移動により、堆積槽２の下部の焼結鉱１１が、スクレーパ６により押され、排出口２４から堆積槽２の外部へ排出される。堆積槽２の周方向において、堆積槽２に対してスクレーパ６が進行する方向を前方とし、スクレーパ６に対して堆積槽２が進行する方向を後方とする。図２において、スクレーパ６に対する堆積槽２の進行方向（すなわち後方）を、矢印２０１で示す。堆積槽２が回転することで、スクレーパ６の前方にある焼結鉱１１が押されるとともに、スクレーパ６の後方に空洞が発生する。この空洞に焼結鉱１１が上方から入り込むことで、図６に示すように、堆積槽２の内部において、上方から下方へ向かう焼結鉱１１の流れ（いわば荷下がり）が発生する。

周方向ダクト３２は、周方向に延びるように、堆積槽２の内部に配置されている。上方から下方へ流動する焼結鉱１１の一部は、周方向ダクト３２の下方の空間に流入する。この空間に焼結鉱１１が所定の安息角で進入するため、焼結鉱１１の流下に伴い、周方向ダクト３２の直下に、焼結鉱１１が存在しない空洞３３が形成される。空洞３３は、周方向ダクト３２の下方の開口部を介して周方向ダクト３２の内部の空間３４に連通しており、周方向ダクト３２に沿って周方向に延びるように形成される。

一方、吸引ファン８２によりフード８０の内部の空気１０が吸引されることにより、外部の空気１０が堆積槽２の内部に取り込まれる。図６に示すように、外部の空気１０は、堆積槽２の周壁２１，２２では、堆積槽２の内部へ直接取り込まれる。内周壁２１についてみると、空気１０は、ルーバ部２１１におけるルーバ２１２同士の間の間隙２１４（図５参照）から、開口部２１３を介して堆積槽２の内部へ取り込まれる。外周壁２２についてみると、空気１０は、ルーバ部２２１におけるルーバ２２２同士の間の間隙２２４（図５参照）から、開口部２２３を介して堆積槽２の内部へ取り込まれる。このように、周壁２１，２２の内面における開口部２１３，２２３を介して外部から供給される空気１０を、空気１０Aとも記載する。

一方、外部の空気１０は、周壁２１，２２に接続された径方向ダクト３１の吸気口３１０（図５参照）からも、堆積槽２の内部へ取り込まれる。吸気口３１０から径方向ダクト３１の内部に取り込まれた空気１０は、径方向ダクト３１に接続された周方向ダクト３２に導入され、堆積槽２の周方向に、周方向ダクト３２の内部の空間３４および空洞３３を流通する。このように、空間３４および空洞３３は、冷却気体が流通可能な通路として機能する。周方向ダクト３２は、上記通路を形成するための通路形成部材として機能する。焼結鉱１１に面する空洞３３の界面３３０は、上記通路に連通しており、上記通路から空気１０を堆積槽２の内部の焼結鉱１１に供給する供給口として機能する。界面３３０を介して上記通路から供給される空気１０を、空気１０Ｂとも記載する。

堆積槽２の内部に取り込まれた空気１０Ａ，１０Ｂは、当該内部に堆積した焼結鉱１１の間を通過して、堆積槽２の下部から上部へ移動する。この間、空気１０が焼結鉱１１の熱を吸収することにより、上記堆積した焼結鉱１１が冷却される。このように、空気１０は、堆積槽２の内部の焼結鉱１１を冷却するための気体（以下、冷却気体ともいう。）として機能する。堆積槽２は冷却槽として機能する。フード８０の内部へ移動した高温の空気１０は、排気ダクト８１から排気される。冷却された焼結鉱１１は、堆積槽２の下部において、排出口２４から、堆積槽２の回転に伴い連続的に排出される。すなわち、焼結鉱１１は、堆積槽２の上部から連続的に供給されるとともに、外部から吸引された空気１０と熱交換して冷却され、順次堆積槽２の内部を降下し、最後に排出口２４から排出されることになる。この際、堆積槽２の内部の焼結鉱１１は、徐々に下方へ移動することになり、下方へ徐々に移動する間に、吸引されて上方へ向かう空気１０により冷却されるため、焼結鉱１１の全体が効率的に冷却される。このように、焼結鉱冷却装置は、空気等の冷却気体を下から上に流す対向流式の熱交換を可能にしたものである。

次に、図６を参照して、本実施形態の焼結鉱冷却装置１および当該装置１を用いた焼結鉱１１の冷却方法の利点を説明する。

堆積槽２の内周壁２１の側についてみると、内周壁２１の内面と焼結鉱１１とは、いわば点接触している。このため、堆積槽２の内部における焼結鉱１１同士の間の隙間よりも、内周壁２１の内面と焼結鉱１１との間の隙間のほうが大きくなりがちである。よって、内周壁２１の内面に沿う空気１０Ａの流れは、通気抵抗が小さくなり、通風量が多くなりやすい。具体的には、堆積槽２の外部から内周壁２１のルーバ部２１１を介して内部に供給される空気１０Ａは、図６において破線で示すように、堆積槽２の上端まで続く内周壁２１の内面に沿って通風しやすい。言い換えると、焼結鉱１１とあまり接触することなく堆積槽２の内部を通過しやすい。一方、内周壁２１の内面から離れた位置における空気１０Ｂの流れは、通気抵抗が大きくなり、通風量が少なくなりやすい。具体的には、周方向ダクト３２の直下に形成される空洞３３から内周壁２１の側に向かって堆積槽２の内部に供給され、上方へ向かう空気１０Ｂの経路には、焼結鉱１１と点接触する面が少ない。すなわち、周方向ダクト３２より上方では空気１０Ｂは焼結鉱１１同士の間を通ることになるため、当該経路の通気抵抗が大きい。このように、内周壁２１から離れた位置で冷却気体としての空気の通風量が少なくなると、堆積槽２の内部の焼結鉱１１を冷却する効率が悪化し、焼結鉱冷却装置１の冷却性能が低下するおそれがある。外周壁２２の側についてみても、同様である。

これに対し、本実施形態の焼結鉱冷却装置１を用いた焼結鉱１１の冷却方法は、内周壁２１の内面における複数の開口部２１３のうち、上方に位置する開口部２１３と堆積槽２の外部との連通を、遮蔽部材４１により遮断する。これにより、堆積槽２の内部と外部とを実際に連通させる開口部２１３の上端Ｐ１が下方に位置するようになる。堆積槽２の内部と外部とを実際に連通させる開口部２１３（の上端Ｐ１）から堆積槽２の上端までの距離が大きくなるため、当該開口部２１３から堆積槽２の内部に供給されて上方へ向かう空気１０Ａの流れの抵抗が大きくなる。よって、開口部２１３から堆積槽２の内部に供給される空気１０Ａの量が減少する一方、空気１０Ａの量の減少に応じて、空洞３３の界面３３０から堆積槽２の内部に供給される空気１０Ｂの量が増加しうる。したがって、内周壁２１の内面に沿って流れる空気１０Ａの量が少なくなる一方、内周壁２１から離れた位置で上方へ向かう空気１０Ｂの量が多くなるため、焼結鉱１１の冷却効率の悪化を抑制し、焼結鉱冷却装置１の冷却性能を向上できる。外周壁２２の側についてみても、同様である。

言い換えると、焼結鉱冷却装置１は、内周壁２１の開口部２１３から堆積槽２の内部に供給される空気１０Ａの量と、供給口としての界面３３０から堆積槽２の内部に内周壁２１の側へ供給される空気１０Ｂの量との差が、所定値以下となるように設けられている。これにより、開口部２１３から堆積槽２の内部に供給される空気１０Ａの量、言い換えると内周壁２１の内面に沿って流れる空気１０Ａの量を抑制できる。一方、空洞３３の界面３３０から内周壁２１の側へ堆積槽２の内部に供給される空気１０Ｂの量、言い換えると内周壁２１から離れた位置で上方へ向かう空気１０Ｂの量をある程度以上確保できる。よって、焼結鉱１１の冷却効率の悪化を抑制し、焼結鉱冷却装置１の冷却性能を向上できる。上記所定値は、内周壁２１に近い位置と内周壁２１から離れた位置との間で空気１０の通風量が不均一であることに起因する冷却性能の低下量が、焼結鉱冷却装置１の所定の冷却性能を確保できる程度に小さくなる値であってよい。外周壁２２の側についてみても、同様である。

なお、空気１０Ａの量と空気１０Ｂの量は次のように求めることができる。すなわち、空気１０Ｂの量は、周壁２１，２２に接続された径方向ダクト３１の吸気口３１０の断面積とそこから取り込まれる空気の流速との積として求められる。一方、空気１０Ａの量は、吸引ファン８２により吸引される空気の量から空気１０Ｂの量を差し引くことで求められる。

通路形成部材としての周方向ダクト３２は、内周壁２１および外周壁２２から離れた位置で、堆積槽２の周方向に延びるように配置されてよい。この場合、空洞３３の界面３３０が、内周壁２１の内面および外周壁２２の内面から離れて位置するため、界面３３０から堆積槽２の内部に供給される空気１０Ｂは、周壁２１，２２の内面に沿って通風しにくい。言い換えると、空気１０Ｂの通気抵抗が大きくなり、通風量が少なくなりやすい。よって、空気１０Ａの量と空気１０Ｂの量との差を所定値以下とすることによる上記利点を効果的に得ることができる。なお、上記供給口を介して冷却気体を堆積槽２の内部の焼結鉱１１に供給する通路形成部材は、周方向ダクト３２に限らず、例えば、堆積槽２の径方向に延びるように配置された径方向ダクト３１であってもよい。

堆積槽２の底面としてのテーブル２０の上面と、界面３３０のうち内周壁２１の側の上端Ｑ１（図６参照）との間の距離が、テーブル２０の上面と堆積槽２の上端との間の距離の４０％以下であってよい。このように、上端Ｑ１の高さが堆積槽２の高さの４０％以下である場合、界面３３０から供給される空気１０Ｂと焼結鉱１１とが接触する領域の鉛直方向距離をある程度以上大きく確保できる。また、空気１０Ｂが焼結鉱１１の間を通って堆積槽２の上端に到達するまでの時間、言い換えると空気１０Ｂによる焼結鉱１１の冷却時間を長く確保できる。一方、この場合、空気１０Ｂの通気抵抗が大きくなり、空気１０Ｂの通風量が少なくなりやすい。よって、空気１０Ａの量と空気１０Ｂの量との差を所定値以下とすることによる上記利点を、効果的に得ることができる。上端Ｑ１の高さが堆積槽２の高さの３０％以下である場合、上記利点をより効果的に得ることができる。外周壁２２の側、すなわち上端Ｑ２についてみても、同様である。

内周壁２１の側についてみると、堆積槽２の内部と外部とを実際に連通させる開口部２１３の上端Ｐ１が、界面３３０の上端Ｑ１よりも、下方に設けられている。この場合、上端Ｐ１が上端Ｑ１よりも下方に位置することで、堆積槽２の内部において、開口部２１３から供給される空気１０Ａの流れの全長が相対的に大きくなる一方、界面３３０から供給される空気１０Ｂの流れの全長が相対的に小さくなる。よって、内周壁２１の内面に沿う流れを含めた空気１０Ａの流れの抵抗が大きくなるとともに、空気１０Ｂの流れの抵抗が小さくなり、開口部２１３から供給される空気１０Ａの量と界面３３０から供給される空気１０Ｂの量との差を所定値以下とすることが容易となる。外周壁２２の側、すなわち上端Ｐ２，Ｑ２の関係についてみても、同様である。

周方向ダクト３２は中空であり、界面３３０は周方向ダクト３２の下方に位置する。この場合、界面３３０が周方向ダクト３２の下方に位置することで、界面３３０から供給される空気１０Ｂと焼結鉱１１とが接触する領域の鉛直方向距離をより大きく確保できる。また、空気１０Ｂが焼結鉱１１の間を通って堆積槽２の上端に到達するまでの時間、言い換えると空気１０Ｂによる焼結鉱１１の冷却時間をより長く確保できる。一方、この場合、空気１０Ｂの通気抵抗が大きくなり、空気１０Ｂの通風量が少なくなりやすい。よって、空気１０Ａの量と空気１０Ｂの量との差を所定値以下とすることによる上記利点を、効果的に得ることができる。

また、上記の場合、周方向ダクト３２の直下に形成される空洞３３の界面３３０により供給口を形成可能であるため、空気１０を供給するための開口部を、周方向ダクト３２の側面３２１，３２２に設けることが不要となる。よって、通路形成部材としてルーバユニットを用いる場合に比べ、通路形成部材の構造を簡素化できるとともに、ルーバ同士の間の隙間に焼結鉱１１が入り込んで詰まるといった事態を予め回避し、冷却性能を安定させることができる。また、空洞３３が周方向ダクト３２の内部の空間３４に連続する。これにより、周方向ダクト３２によって形成され空気１０が流通する通路の流路断面積が増大する。よって、上記通路の流路抵抗を減少し、効率よく空気１０を流通させることができるため、冷却性能を向上することができる。

周方向ダクト３２のうち、外周壁２２の側についてみると、開口部２２３の側の側面３２２の下縁が、上方へ切り欠かれた形状を有してもよい。例えば、図４において破線で示すように、側面３２２の下縁に対して上方へ台形状に凹んだ切り欠き部としての凹部３２６が設けられてよい。この場合、空気１０Ｂの供給口に凹部３２６が含まれるため、当該供給口から堆積槽２の内部に供給される空気１０Ｂの量が増加しうる。よって、空気１０Ａの量と空気１０Ｂの量との差を所定値以下とすることが容易となる。また、凹部３２６の上縁が上記供給口の上端Ｑ２となるため、開口部２２３の上端Ｐ２を供給口の上端Ｑ２よりも下方に設けることが容易となる。内周壁２１の側についても同様であり、周方向ダクト３２の側面３２１に凹部３２６が設けられてもよい。

なお、周方向ダクト３２の形状は任意である。例えば、図５に示される周方向ダクト３２の断面の形状が、矩形状であってもよい。ここで、堆積槽２の内部のうち、排出口２４が設けられた外周壁２２の側のほうが、排出口２４が設けられていない内周壁２１の側よりも、焼結鉱１１の流動速度が速くなりやすい。よって、図５に示すように、堆積槽２の周壁２１，２２のうち、排出口２４が設けられた外周壁２２に対向する周方向ダクト３２の面である上面３２３が、上方から下方へ向かうにつれて外周壁２２に近づく側に、鉛直方向に対し傾いて設けられていてもよい。この場合、上面３２３と外周壁２２との間で、焼結鉱１１の流動抵抗が増大することで、外周壁２２の側における流動速度を減少させることができる。これにより、堆積槽２の径方向における焼結鉱１１の流動速度の分布の不均一を抑制し、冷却性能の向上を図ることができる。

また、堆積槽２の径方向における周方向ダクト３２の位置は任意である。図５に示すように、堆積槽２の径方向における周方向ダクト３２の中心線３２５が、堆積槽２の径方向における中心線２０２よりも外周壁２２の側に配置されてもよい。この場合、周方向ダクト３２と内周壁２１との間の距離が大きくなるとともに、周方向ダクト３２と外周壁２２との間の距離が小さくなるため、内周壁２１の側における焼結鉱１１の流動抵抗を減少させて流動速度を増大させるとともに、外周壁２２の側における焼結鉱１１の流動抵抗を増大させて流動速度を減少させることができる。これにより、堆積槽２の径方向における焼結鉱１１の流動速度の分布の不均一を抑制し、冷却性能の向上を図ることができる。

また、堆積槽２の断面形状は任意であり、逆台形状に限らず、矩形状または台形状等であってもよい。言い換えると、堆積槽２の周壁２１，２２の鉛直方向に対する傾きは任意に設定可能である。また、内周壁２１に排出口２４が設けられ、外周壁２２に排出口２４が設けられていなくてもよい。

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。

１ 焼結鉱冷却装置
１０ 空気（冷却気体）
１１ 焼結鉱
２ 堆積槽
２１ 内周壁
２１３ 開口部
２２ 外周壁
２２３ 開口部
２４ 排出口
３２ 周方向ダクト（通路形成部材）
３３ 空洞（通路）
３３０ 界面（供給口）

Claims (6)

1. 焼結鉱を冷却するための焼結鉱冷却装置であって、
   内周壁と外周壁を有し、前記内周壁と前記外周壁の内面に外部と連通可能な開口部が設けられ、焼結機からの焼結鉱が上部から供給されて堆積し、外部から供給される冷却気体が前記堆積した焼結鉱の間を通過して上部へ向かうように設けられ、冷却された焼結鉱を下部の排出口から排出する環状の堆積槽と、
   前記堆積槽の内部に水平方向に延びるように配置され、前記冷却気体が流通可能な通路を形成するとともに、前記通路に連通する供給口を介して前記冷却気体を前記堆積槽の内部の焼結鉱に供給する通路形成部材と、
   を備え、
   前記開口部から前記堆積槽の内部に供給される前記冷却気体の量と、前記供給口から前記堆積槽の内部に供給される前記冷却気体の量との差が、所定値以下となるように設けられている、
   焼結鉱冷却装置。
2. 前記通路形成部材は、前記内周壁および前記外周壁から離れた位置で、前記堆積槽の周方向に延びるように配置されている、請求項１に記載の焼結鉱冷却装置。
3. 前記開口部の上端が、前記供給口の上端よりも、下方に設けられている、請求項１または請求項２に記載の焼結鉱冷却装置。
4. 前記通路形成部材は中空であり、前記供給口は前記通路形成部材の下方に位置する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の焼結鉱冷却装置。
5. 前記通路形成部材のうち前記開口部の側の側面の下縁が上方へ切り欠かれた形状を有する、請求項４に記載の焼結鉱冷却装置。
6. 焼結鉱冷却装置を用いた焼結鉱の冷却方法であって、
   前記焼結鉱冷却装置は、
   上下方向に並び、外部と連通可能な複数の開口部が周壁の内面に設けられた、環状の堆積槽と、
   前記堆積槽の内部に配置され、冷却気体が流通可能な通路を形成する通路形成部材と、
   を備え、
   前記周壁の内面における前記複数の開口部のうち上方に位置する開口部と外部との連通を遮断し、
   焼結機からの焼結鉱を前記堆積槽の上部から前記堆積槽の内部へ供給し、
   前記周壁の内面における前記複数の開口部のうち下方に位置する開口部を介して外部から供給される冷却気体と、前記通路形成部材により形成される前記通路から供給される冷却気体とを、前記堆積槽の内部に堆積した焼結鉱の間を通過させて上部へ向わせることで前記焼結鉱を冷却し、
   前記冷却された前記焼結鉱を前記堆積槽の下部に設けられた排出口から排出する、
   焼結鉱の冷却方法。
   

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