JP3937737B2 - 移動型炉床炉における生成物の排出装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動型炉床炉における生成物の排出技術、とくに金属を含有する鉱石や製鉄ダスト、スラジ、産業廃棄物などの金属含有物による原料を、炭材とともに移動炉床上に堆積させたのち、該移動炉床の移動中に、その堆積原料を加熱還元し、溶融させて得られる、還元金属を含む生成物の排出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
還元金属の典型例である鋼は、転炉や電気炉にて製造されるのが一般的である。例えば、電気炉法は、スクラップや還元鉄を、電気エネルギーを使って加熱溶融し、場合によっては、さらに精錬することにより鋼にしている。ただし、近年、スクラップ需給が逼迫していること、および、より高品質の鋼への要求が高くなってきたことから、スクラップに代えて還元鉄を使用する傾向が見られる。
【０００３】
還元鉄等の製造プロセスのひとつに、水平方向に移動する炉床上に鉄鉱石と固体還元剤とを装入堆積させ、上方から輻射伝熱によって鉄鉱石を加熱、還元して還元鉄を製造する、いわゆる移動型炉床炉法がある（特開昭63−108188号公報及び特開平11−172312号公報参照）。この方法で用いられる移動型炉床炉は、炉床が加熱帯内を水平に移動する過程で装入堆積原料を加熱する形式のものであり、水平に移動する炉床が、図１に示すような環状（旋回）移動する形式をとるのが普通である。
【０００４】
この回転炉床炉は、図１に示すように、原料の供給側から排出側に向かって、予熱帯10ａ、還元帯10ｂおよび冷却帯10ｄに区画された環状の炉体10を有し、その炉体10内に環状の移動炉床１１を回転移動可能に配設してなるものである。特開平11−172312号公報に係る技術では更に溶融帯10ｃを設けている。この回転する移動炉床１１上には、たとえば鉄鉱石等の原料と固体還元剤である炭材との混合物12が堆積される。なお、その原料としては、炭材内装ペレットが好適に用いられる。この炉床１１は、表面に耐火物が施工してあるが、たとえば粒状耐火物を堆積させたものであってもよい。また、炉体10の上部には、バーナー13が配設してあり、このバーナー13を熱源として、移動炉床１１上に堆積させた鉄鉱石等の金属含有酸化物の原料を還元剤介在の下に加熱還元して還元鉄などの還元物を得るようになっている。なお、図１において、符号14は原料を炉床上へ装入する装入装置である。
また、特開平11−172312号公報に開示された技術の場合は、粉状鉄鉱石などの酸化物と粉状固体還元剤の混合物などを移動炉床上に積みつけて、これを予熱還元し更に溶融させて生成したメタル、スラグをそれぞれ凝集させた後に炉床炉外へ排出する。
【０００５】
一方、移動炉床炉上で生成した還元物は、排出装置15を介して、移動炉床上から排出される。この炉床上から還元物を排出する手段としては、スクリューフィーダ型の排出装置が一般的に使用されている。この排出手段は、図２に示すように、ロッド15ａの周面に螺旋状のスクリュー15ｂを設けたもので、該ロッド15ａの軸線を炉床１１の移動方向とほぼ直交する向きに配置し、炉床１１上でロッド15ａを回転させることにより炉床上の還元ペレットやメタルなどの生成物16を炉床の移動方向に対してほぼ直角方向へ掻き寄せて炉床上から横へ排出する方式である。
【０００６】
ここに、図２に示した事例は、例えば特開平11−172312号公報に記載された、脈石分の混合のないメタルとして還元鉄を排出する場合であるが、従来一般的なぺレット状の還元鉄を排出する場合は、スクリューフィーダのスクリュー15ｂを炉床１１上面に接触する程度まで下降させた状態にしてこれを駆動することにより、炉床上の還元鉄をほぼ完全に横方向へ排出する技術である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、スクリューフィーダ方式の排出装置は、粒状の還元物をスクリューフィーダのスクリューで掻き寄せるものであるから、特にペレット状の還元物を排出する場合に、スクリューと炉床との間の間隙に粒状の還元ぺレットあるいはその粉砕されたものが挟まり、さらにこれを炉床中へ埋め込む方向ヘの力が働くため、炉床表面を損傷することがある。また、スクリューフィーダは、そのスクリューの径に対応する炉床部分でのみ排出が行われ、このスクリューの径に対応する距離だけスクリューフィーダの移動を行う必要があることから、生成物の完全な排出にはスクリューフィーダを炉床の進行方向に多段に設けなければならず、設備コストが高くなるという不利があった。
【０００８】
この点、特開平11−172312号公報に開示の方法では、スラグおよびメタルは固体還元剤層上に生成するため、そのスラグやメタルによって、炉床を損傷するような心配はないが、スラグやメタルがその固体還元剤層中に埋没した状態となり、再度、炉床炉内を通過する場合があり、熱的に無駄な操作が繰り返されるという問題があった。また、スクリューフイーダのスクリューにより、スラグおよびメタルと共に固体還元剤の一部が一緒に掻き出されてしまうため、これを炉外で分離して再度、炉床へ装入するという、余分な工程も必要となり、これも熱的損失をまねく原因となる。
【０００９】
本発明の目的は、このような従来の移動型炉床炉における排出装置では避けることが困難であった炉床の損傷や、完全な排出が困難であることによる熱的な損失を回避することのできる、新たな排出装置を提案することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、上掲の目的を実現するために鋭意研究した結果、以下の要旨構成にかかる本発明を開発するに到った。
すなわち、本発明は、移動型炉床炉の移動炉床上に堆積された原料を該移動炉床の移動中に処理することにより生成した粉粒体状の生成物を炉外へ排出する、移動型炉床炉における生成物の排出装置であって、
前記移動型炉床炉の前記生成物の排出部に、前記移動炉床上をその幅方向に跨いで該移動炉床から炉外にまで突出するように支持されたスクリューフィーダを配置し、そのスクリューフィーダの前記移動炉床進行方向下流側に、スクリューフィーダの軸線方向に沿う側面に設けられた壁板と、該壁板下端部に前記移動炉床から隔ててほぼ平行に配設された底板とで構成されるケーシングを設けたことを特徴とする移動型炉床炉における生成物の排出装置である。
【００１１】
また、本発明に係る排出装置には、上記ケーシングに開口部に設けておくことができる。固体還元剤層上に生成したスラグ、メタルを固体還元剤と分離するには、これらを固体還元剤の粒径よりも大きくして篩分けすることによって達成することができる。そこで、上記ケーシングに、相対的に小径の固体還元剤は通過するが、これよりも相対的に大径のメタル、スラグは通過しない程度の大きさの開口部を設けておくことが有効である。それは、このような開口部があると、スクリューフィーダとケーシングとの間に入ったもののうち、固体還元剤の大半は、かかる開口部を通じて選別され、排出装置の下流側の炉床上に出て行くことになる。かかる開口部の構造としては、ケーシングの壁板あるいは床板に、スリット状の開口を設けてもよいし、開口径が固体還元剤を通す程度の目開きをもつ金網等を取付けてもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の移動型炉床炉における生成物の排出装置について、図３〜図７を参照して詳しく述べる。
図３は、先に図１において示した回転炉床炉における排出装置15として、本発明の排出装置を適用した具体例を示しており、特に、特開平11−172312号公報に開示された方法により、固体還元剤層１上に生成したメタルおよびスラグからなる生成物２を炉外へ排出する事例を示すものである。
【００１３】
上記の排出装置15は、スクリューフィーダ３とケーシング６とから主としてなり、そのスクリューフィーダ３は、移動炉床１１の幅方向、つまり移動炉床１１の進行方向に対してほぼ直交する向きに、移動炉床１１上にあってその全幅を跨ぐように、しかも一部が炉外にまで延在するように設けてなるものである。
【００１４】
一方、前記ケーシング６は、スクリューフィーダ３を中心にして、図４に示すように、該スクリューフィーダ３の移動炉床１１の進行方向下流側において、スクリューフィーダ３の軸線方向に沿う少なくともその側面部分を構成するように設けられた壁板４と、該スクリューフィーダ３の下方にあって、前記壁板４下端と連続して前記移動炉床１１とほぼ平行な底面を形成するように設けられた底板５と、からなるものである。
【００１５】
前記スクリューフィーダ３は、ロッド３ａの周面に螺旋状のスクリュー３ｂを有し、ロッド３ａをモータ３ｃにて駆動してスクリュー３ｂを回転させることによって、各スクリュー３ｂどうしの間にある生成物２をロッド３ａに沿って順次に炉外へと搬送するものである。
ところで、既存のスクリューフィーダ３の問題点は、生成物２をスクリュー３ｂで掻き寄せるものであるから、特に粒状の生成物がスクリューと固体還元剤層との間に挟まりやすく、その生成物が移動炉床上の固体還元剤等の堆積層中に埋没した状態になることが、問題であることについては、既に述べたとおりである。
【００１６】
そこで、本発明の装置では、スクリューフィーダ３の移動炉床１１進行方向下流側に、少なくとも側面、図示例では側面から上面までを所定隙間を隔てて覆う壁板４と、スクリューフィーダ３の下方で移動炉床１１とほぼ平行かつ所定隙間を隔てて配置した底板５とからなるケーシング６を設置し、スクリューフィーダ３の移動炉床１１の進行方向上流側に当たる部分が開口する構造を提案する。
【００１７】
そして、メタルおよびスラグによる生成物２が固体還元剤層１上に形成される場合、スクリューフィーダ３を含むケーシング６を上下方向に可動とすることによって、固体還元剤層１の生成物２の埋まっている下端レベルに、前記底板５の位置を調整してから、スクリューフィーダ３を運転すると、生成物２は底板５により捕捉されて押し上げられ、従来のように、スクリュー３ｂに下方へ押し込まれることもなく、各スクリュー３ｂ間に確実に取り込むことが可能になる。
なお、ケーシング６の可動機構としては、スクリュージャッキによる上下動あるいは、油圧、電気、圧空等の駆動力を用いたものなどが考えられる。
【００１８】
このとき、図４に示す、壁板４、底板５およびスクリュー３ｂで区画される空間Ａには、スクリューフィーダ３の運転初期において、図５に示すように、固体還元剤１ａが充填され、スクリュー３ｂの回転に対しても移動することなく、詰め込まれた状態が維持されている。従って、その後のスクリューフィーダ３の運転中には、この空間Ａの固体還元剤の存在によりスクリュー３ｂに巻き込まれた生成物２は、スクリュー３ｂの旋回による、炉外への流れに乗って移送され、底板５の炉外側端部に設けた排出口５ａから排出される。
【００１９】
このように、ケーシング６の特に底板５の作用によって、固体還元剤層１の表層中の生成物２を、固体還元剤層１中に埋め込むことなく確実にスクリューフィーダ３のスクリュー３ｂ間に取り込めるから、ほぼ全量の生成物２の回収そして排出が可能になる。
【００２０】
ここで、底板５の幅は、そのスクリュー３ｂの軸芯から底板５に下ろした垂線から移動炉床１１進行方向上流側の側縁までの長さＬが、スクリュー３ｂの径Ｒの０.２〜０.３倍に設定することが好ましい。なぜなら、長さＬが短すぎると、生成物２が底板５の下を通過してしまう。逆にＬが長すぎると、スクリュー３ｂの前で、固体還元剤及び生成物２が大きく盛り上がってしまい、移動炉床１１の両脇からこぼれ落ちてしまう。
【００２１】
また、底板５と移動炉床１１表面との間隔ｔは移動炉床上の生成物の堆積位置に応じて任意に設定することができる。生成物がほぼ完全に排出できるように操業中に生成物の排出状況を確認しながらｔを変更すると良い。固体還元剤層の厚みＴは最低でも５０ｍｍ程度とすることが好ましい。厚みＴが小さすぎると底板５によって層全体を動かしてしまい、固体還元剤層を必要以上に排出してしまう場合がある。
【００２２】
一方、生成物２を取り除いた後の、底板５と移動炉床１１との間の固体還元剤層は、そのまま移動炉床１１上に残されたまま進み、固体還元剤と原料を再び追加されて昇温し、還元し、そして溶融といった操作を繰り返し受けることになる。すなわち、移動炉床１１上に残された固体還元剤は、リサイクルされ、熱的および資源として有効に再利用される。
【００２３】
なお、以上の事例では、移動炉床から排出する生成物として、メタルおよびスラグを想定して説明したが、還元鉄のペレットを生成物とする場合においても同様の効果を得ることができる。
還元鉄ペレットを移動炉床上に直接載置して還元処理を行う場合では前記ケーシング６の底板５は移動炉床の炉床面とほぼ接する程度まで下げ（すなわち前記間隔ｔをほとんど０とする）て置くことで還元鉄ペレットをほぼ完全に排出することができる。
この場合でも前記Ａの空間にスクリューフィーダ３の運転初期に還元鉄ペレットが充填された後は、ほぼ全量の排出が可能となるので、１台のスクリューフィーダで排出が可能である。
【００２４】
次に、ケーシング６に開口を有する排出装置について説明する。図６、７にこの例の構成を示す。図６、７は、ケーシング６の側部壁板４部に複数のスリット状開口を壁板部の高さ方向に等間隔に設けた例である。前記、スリット状開口２１の幅は、生成するメタル、スラグの粒径よりも小さくしておくことで還元鉄のみを選択的に排出することができるようになる。通常、メタル、スラグは、５〜５０ｍｍ程度の大きさとなるように制御されているため、スリット状開口２１もまた５ｍｍ以上とすることが好ましい。
【００２５】
なお、本発明では、このスリット状開口２１の役割は、固体還元剤とメタル、スラグを完全に分離することを必要としていない。従って、固体還元剤の少なくとも一部を炉外に残留させ、この残留物を炉床保護のために再利用することが望ましい。要するに、本発明では、固体還元剤のうち比較的粒径の大きなものは、メタルやスラグとともにスクリューフィーダを通じて炉外に排出される場合がある。
【００２６】
ただし、スリットの開口径が上述したものよりも小さいスリットとすると、固体還元剤の粒子がスリットに噛み込んで開口を閉塞してしまい、スリット状開口を設ける意味がなくなる場合があるので、開口部の大きさは、できれば５ｍｍ以上とすることが好ましい。
【００２７】
図６、７では、ケーシングの壁板にスリットを開口した例を示したが、壁板のみでなく、底板にも開口を設けて小粒径の固体還元剤がケーシング内部から炉床上へ排出し易くすることもできる。
【００２８】
上述したスリット状開口２１は、小径の固体還元剤を選択的に通過させて炉床上に戻す機能を有するものであれば良いので、図６、７に示した開口構造に限らず、例えばパンチングメタルや網のようなものであってもよい。
【００２９】
また、本発明におけるケーシングは熱や摩擦により損傷を受け易いため、水冷構造などを追加して冷却しても良い。冷却を行うことで耐用期間の延長が期待でき、設備更新や補修などのメンテナンス費用も軽減できる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る装置によれば、従来の移動炉床炉上からの生成物の排出装置では避けることが困難であった炉床の損傷あるいは完全な排出が困難になることによる熱的なロスを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】移動型炉床炉の略線図である。
【図２】従来の排出装置を示す図である。
【図３】本発明にかかる排出装置を示す図である。
【図４】本発明にかかる他の排出装置の例を示す図である。
【図５】本発明にかかる他の排出装置の例を示す図である。
【図６】本発明にかかる他の排出装置の例を示す図である。
【図７】本発明にかかるさらに他の排出装置の例を示す図である。
【符号の説明】
１ 固体還元剤層
２ 生成物
３ スクリューフィーダ
３ａ ロッド
３ｂ スクリュー
３ｃ モータ
４ 壁板
５ 底板
６ ケーシング
２１ 開口

Claims (2)

1. 移動型炉床炉の移動炉床上に堆積された原料を該移動炉床の移動中に処理することにより生成した粉粒体状の生成物を炉外へ排出する、移動型炉床炉における生成物の排出装置であって、
   前記移動型炉床炉の前記生成物の排出部に、前記移動炉床上をその幅方向に跨いで該移動炉床から炉外にまで突出するように支持されたスクリューフィーダを配設し、そのスクリューフィーダの前記移動炉床進行方向下流側に、スクリューフィーダの軸線方向に沿う側面に設けられた壁板と、該壁板下端部に前記移動炉床から隔ててほぼ平行に配設された底板とで構成されるケーシングを設けたことを特徴とする移動型炉床炉における生成物の排出装置。
2. ケーシングに開口部を有することを特徴とする請求項１に記載の排出装置

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