JP2668613B2 - 焼結鉱の製造方法 - Google Patents

焼結鉱の製造方法

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JP2668613B2 JP13763592A JP13763592A JP2668613B2 JP 2668613 B2 JP2668613 B2 JP 2668613B2 JP 13763592 A JP13763592 A JP 13763592A JP 13763592 A JP13763592 A JP 13763592A JP 2668613 B2 JP2668613 B2 JP 2668613B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、DL式およびGW式な
どの空気吸引式焼結機による鉄鉱石焼結鉱、非鉄金属焼
結鉱の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】DL式鉄鉱石焼結法においては空気が下
方に吸引され、この空気で原料に内蔵した粉コークスを
燃焼させることにより、パレット上の原料の厚さ方向数
mm乃至数十mmの燃焼帯が下方へ移動していく形で焼
結反応が進行する。非鉄金属焼結法では粉コークスは使
わず、鉱石中の硫黄成分の酸化熱が利用されたり、また
空気が押圧で操業されるが、焼結ベッド内を通過する空
気で内蔵燃料の硫黄が酸化されて発熱し、その熱で焼結
するというプロセスの基本において変わりはない。
【0003】このような自己燃焼型の焼結では、成品は
必然的に多孔焼結体になる。気孔は材料強度的には欠陥
であり好ましくはないが、高炉などの冶金炉で使用され
る場合は一般に気孔が多い方が被還元性に有利である。
このように気孔率は焼結鉱の品質を左右する重要な要因
であるが、現実の焼結鉱製造技術では気孔率の制御は行
われておらず、原料条件、製造条件の変化に応じてその
都度変動し、調整すべきすべもなく放置されているのが
現状である。これが品質の変動、ひいては高炉などの冶
金炉の操業変動の一因になっており、その安定化が望ま
れる。さらに、従来の焼結鉱では、冶金的特性としての
被還元性が格段に優れている気孔率50%以上の高気孔
率高被還元性の焼結鉱は気孔率が変動することにより強
度が不安定になり、実用的に生産することは難しかっ
た。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の問題
点を解決し、気孔率の変動の小さい安定した品質の焼結
鉱石、さらに冶金炉にとって好ましい高気孔率の焼結鉱
を安定して製造する方法を提供し、高炉などの冶金炉の
操業を安定化し、エネルギー原単位の低減、溶銑品質の
安定、環境の改善を行う。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は以下の通
りである。
【0006】 空気吸引式焼結法による焼結鉱の製造
方法において、燃焼溶融帯への下向きの力がゼロの状態
で焼結した焼結鉱の気孔率P 0 を予め測定し、吸引ブロ
アー圧により圧力勾配差の重力換算値W dp を調節し、焼
結ベッドの層厚により単位面積当たりのシンターケーキ
重量W sc を調節して、式(1)数3で計算した焼結鉱の
気孔率Pが目標値となるように制御することを特徴と
る焼結鉱の製造方法。
【0007】
【数3】 P=P0 −a(bWsc+cWdp) …(1) P :焼結鉱の気孔率 P0 :燃焼溶融帯への下向きの力がゼロの状態で焼結し
たときの焼結鉱の気孔率 Wsc:単位面積当たりのシンターケーキ重量 Wdp:吸引負荷により焼結ベッドのシンターケーキ部分
に生じる圧力差にもとづき焼結の燃焼溶融帯にかかる下
向きの力の重力換算値 a,b,c:比例定数
【0008】空気吸引式焼結法による焼結鉱の製造方
法において、燃焼溶融帯への下向きの力がゼロの状態で
焼結した焼結鉱の気孔率P を予め測定し、吸引ブロア
ー圧により圧力勾配差の重力換算値W dp を調節し、焼
結ベッドの層厚により単位面積当たりのシンターケーキ
重量W sc を調節し、シンターケーキに作用させる上向
きの力W lift を調節して式(2)数4の焼結鉱の気
孔率Pが目標値となるように制御して製造る焼結鉱の
製造方法。
【0009】
【数4】 P=P0 −a(bWsc+cWdp−WLift) …(2) P :焼結鉱の気孔率 P0 :燃焼溶融帯への下向きの力がゼロの状態で焼結し
たときの焼結鉱の気孔率 Wsc:単位面積当たりのシンターケーキ重量 Wdp:吸引負荷により焼結ベッドのシンターケーキ部分
に生じる圧力差にもとづき焼結の燃焼溶融帯にかかる下
向きの力の重力換算値 WLift:シンターケーキに作用させる上向きの力 a,b,c:比例定数
【0010】
【作用】図面を参照しながら作用を説明する。
【0011】焼結の操業状態の一例を図1に示す。焼結
原料サージホッパー1に蓄えられた焼結原料は、焼結機
2に原料装入装置3で装入された後点火炉4で着火さ
れ、順次表層から下層に向けて焼結される。点火炉4を
通過した後はストランドの進行とともに焼結床の上層か
ら焼結が完了し、固結し、冷却され、シンターケーキが
できる。1点鎖線は焼結反応が行われている燃焼溶融帯
を示し、この線より上方は焼結反応が完了したいわゆる
シンターケーキ部分、この線より下方は原料状態にある
部分である。この燃焼溶融において焼結鉱の気孔率が決
定される。
【0012】焼結体の気孔率は真比重と嵩重量からも測
定できるが、特開昭61−110729号公報記載のC
Tによる焼結体の気孔率の測定方法、あるいは特開昭6
2−269040号公報記載の真空パック法など従来知
られている方法でも測定できる。しかし、以上のように
気孔率を実測する方法は試験費用が高価で、測定時間が
かかるという問題があった。
【0013】焼結鉱の気孔率は原料空隙率と燃焼溶融帯
での溶融状態に左右されるが、同時にこの燃焼溶融帯に
は吸引負圧のもたらす圧力勾配とシンターケーキの重力
荷重がかかり、このような下向きの力を受けた状態で焼
結反応が行われるので、この圧下の受け方にも左右され
ると考えられた。そこで、焼結ベッド内の圧力分布の測
定を詳細に行うことにより、吸引負圧のもたらす燃焼溶
融帯への圧力勾配の大きさはストランド方向で場所によ
らずほぼ一定であり、通常全負圧の半分がかかることが
判明した。また、シンタケーキの重量荷重は、ロードセ
ルにより焼結ベッド内の応力分布を測定することによ
り、原料嵩比重が決定されると燃焼溶融帯の層高方向の
高さに逆比例して大きくなることが判明した。発明者ら
は焼結ベッド内の焼結燃焼溶融帯にかかる下向きの力と
焼結反応完了後測定した焼結体の気孔率の関係を種々検
討した結果、両要因の間に式(1)数5の強い関係があ
ることを見出した。
【0014】
【数5】 P=P0 −a(bWsc+cWdp) …(1)
【0015】Pは目標とする焼結鉱の気孔率であり、P
0 は燃焼溶融帯への下向きの力がゼロの状態で焼結した
ときの焼結鉱の気孔率で、原料と装入密度が決まればオ
フラインの鍋試験で求めることができる。日本で使われ
る標準的な原料で通常の原料装入密度1.8前後では約
55%になり、多少原料条件、装入密度が変化しても大
きく変わらないので、一度測定すれば日常は定数として
扱うことも可能である。Wscは単位面積当たりのシンタ
ーケーキ重量で、層厚に比例する。燃焼溶融帯にかかる
シンターケーキ重量は焼結ベッドの高さ毎に異なるが、
気孔率形成への影響は単位面積当たりのシンターケーキ
総重量の何分の1の荷重が常時かかっていることと等価
であることが判明し、この係数をbとすると、単位面積
当たりのシンターケーキ総重量に係数bをかけた荷重を
常時かけた状態に応じた気孔率になる。通常全荷重の約
半分がかかることが判明しており、係数bは定数とする
こともできる。Wdpは吸引負圧の焼結ベッドのシンター
ケーキ部分に生じる圧力差にもとづき燃焼溶融帯にかか
る下向きの力の重力換算値である。吸引負圧のもたらす
燃焼溶融帯への圧力勾配の大きさはストランド方向で場
所によらずほぼ一定であり、Wdpに比例する力がかか
る。この比例係数をcとした。通常、全負圧の約半分が
かかることが判明しており、係数cは定数とすることも
できる。aは燃焼溶融帯にかかる下向きの力と焼結鉱の
気孔率との比例係数で、オフラインの鍋試験で求めるこ
とができる。通常aは荷重10kg/m2 で1%前後で
ある。
【0016】式(1)の関係から望みの一定の気孔率の
焼結鉱を製造するための操業条件が選択でき、気孔率以
外の生産率、歩留、品質を総合的に勘案して負圧、層厚
条件が決定できる。
【0017】式(1)によれば、狙いの気孔率に合わせ
た焼結鉱の操業が可能である。ただし従来は荷重が過剰
気味であり、気孔率が一般に低く、そのため焼結操業自
体は通気性に悩み、かつそのような状態では通風が偏流
し、不均一な気孔構造が形成され、バラツキが大きく、
狙いの気孔率のものがなかなか製造できないのが通常で
ある。たとえば、特開平2−293586号公報記載の
スタンド焼結法、特願平2−242544号、特願平3
−124532号に係る磁気浮揚焼結法などのシンター
ケーキに上向きの力を作用させる技術と組み合わせ、式
(2)数6によれば通気が安定し、従来にない高気孔率
焼結鉱の高位安定生産が可能である。
【0018】
【数6】 P=P0 −a(bWsc+cWdp−WLift) …(2)
【0019】WLiftは圧力勾配、重力荷重を合わせた燃
焼溶融帯にかかる力を、シンターケーキをスタンド材で
下支えするとか、磁気浮揚でシンターケーキに上向きの
力をかけることにより軽減する量を示す。
【0020】
【実施例】本発明の実施例を以下に説明する。
【0021】 焼結面積600m(5m巾×120m
ストランド長さ)のDL鉄鉱石焼結機で層厚600m
m、負圧1500maqで操業している時に原料配合の
変化があり、強度はJIS常温強度SIが89から9
0.5に向上したが、被還元性JIS・RIが67.4
から66.1に低下し、高炉燃料比が1.9Kg/t−
p悪化した。焼結鉱の気孔率を測定したところ、本焼結
機における焼結鉱の目標気孔率である49.3%から4
8.1%に低下していた。この原料のP、aを鍋試験
で測定したところ、それぞれ54.5%、0.105で
あった。層厚を500mmにして、負圧を1300ma
qにしたところ、焼結鉱の気孔率Pが目標気孔率の4
9.3%となり、JIS常温SIが89.5になり、被
還元性JIS・RIが67.8に回復し、高炉燃料比も
2.1Kg/t−p回復した。
【0022】実施例2 焼結面積280m(4m巾×70mストランド長さ)
のDL鉄鉱石焼結機で通常500mmの層厚、負圧10
00mmaqで操業していたが、焼結鉱の気孔率は本焼
結機における焼結鉱の目標気孔率である56.0%から
低下して49.8%であった。この原料のP、aを鍋
試験で測定したところ、それぞれ56.2%、0.10
4であった。図2に示す磁気浮揚装置8を稼働させ、層
厚600mまであげて吸引圧1000mmaqとシンタ
ーケーキ重量が燃焼溶融帯にかかる下向きの力45Kg
/mに見合う磁気浮揚力をかけて操業したところ、
結鉱の気孔率が目標の56.0%となった高気孔率焼結
鉱が得られた。
【0023】
【発明の効果】本発明により、従来何によって気孔率が
左右され、何を操作すれば気孔率が制御できるのかが曖
昧に判断されていたのが、的確に制御でき、管理できる
ようになる。気孔率は強度、被還元性などの焼結鉱品質
を左右する重要な構造要素であり、これが制御、管理で
きるようになるので品質が安定化し、高炉などの冶金炉
の操業変動を抑制でき、安定操業が可能になる。さら
に、変動の抑制で操業効果が改善され、燃料比を低減で
きる。磁気浮揚などのシンターケーキに上向きの力を作
用させる技術を合わせて利用すれば、従来にない高気孔
率の焼結鉱の製造が可能になり、大幅に高炉燃料比が低
減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】DL式焼結機に磁気浮揚装置を装着して操業し
ている状態の例を示す図である。
【図2】磁気浮揚装置の詳細を示す図である。
【符号の説明】
1 焼結原料サージホッパー 2 焼結機 3 原料装入装置 4 点火炉 8 磁気浮揚装置 9 磁気浮揚装置支持枠

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 空気吸引式焼結法による焼結鉱の製造方
    法において、燃焼溶融帯への下向きの力がゼロの状態で
    焼結した焼結鉱の気孔率P 0 を予め測定し、吸引ブロア
    ー圧により圧力勾配差の重力換算値W dp を調節し、焼結
    ベッドの層厚により単位面積当たりのシンターケーキ重
    量W sc を調節して、式(1)数1で計算した焼結鉱の気
    孔率Pが目標値となるように制御することを特徴とする
    焼結鉱の製造方法。 【数1】 P=P0 −a(bWsc+cWdp) …(1) P :焼結鉱の気孔率 P0 :燃焼溶融帯への下向きの力がゼロの状態で焼結し
    たときの焼結鉱の気孔率 Wsc:単位面積当たりのシンターケーキ重量 Wdp:吸引負荷により焼結ベッドのシンターケーキ部分
    に生じる圧力差にもとづき焼結の燃焼溶融帯にかかる下
    向きの力の重力換算値 a,b,c:比例定数
  2. 【請求項2】 空気吸引式焼結法による焼結鉱の製造方
    法において、燃焼溶融帯への下向きの力がゼロの状態で
    焼結した焼結鉱の気孔率P を予め測定し、吸引ブロア
    ー圧により圧力勾配差の重力換算値W dp を調節し、焼
    結ベッドの層厚により単位面積当たりのシンターケーキ
    重量W sc を調節し、シンターケーキに作用させる上向
    きの力W lift を調節して式(2)数2の焼結鉱の気
    孔率Pが目標値となるように制御することを特徴とする
    焼結鉱の製造方法。 【数2】 P=P−a(bWsc+cWdp−Wlift) …(2) P:焼結鉱の気孔率 P:燃焼溶融帯への下向きの力がゼロの状態で焼結し
    たときの焼結鉱の気孔率 Wsc:単位面積当たりのシンターケーキ重量 Wdp:吸引負荷により焼結ベッドのシンターケーキ部
    分に生じる圧力差にもとづき焼結の燃焼溶融帯にかかる
    下向きの力の重力換算値 Wlift:シンターケーキに作用させる上向きの力 a,b,c:比例定数
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