JP3990540B2 - 加圧送風フードのシール装置およびシール方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高炉用焼結鉱の製造法に関わり、焼結設備における加圧送風フードのシール装置およびシール方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
焼結機において、図１に示すように、配合原料を原料ホッパー５から無端状のパレット１に装入して、点火炉６で原料充填層２の上部に点火し、ウインドボックス８、排気ダクト９、排ガス集塵機１０を介して排気ブロアー１１により下方に吸引するとともに、ガスの加圧送風ブロアー４を接続した加圧送風フード３から原料充填層２の上部にガスを送風し、パレット１を移動させることで、順次上層から下層へ焼成する加圧焼結法がある。
【０００３】
このような加圧焼結法として、例えば、焼成初期にはウインドボックス８の吸引圧力を大気圧に対して−９．８ｋＰａ（−１０００ｍｍＡｑ）として大気を吸引し、燃焼溶融帯の上層から下層までの移行速度を小さくし、高温保持時間を従来よりも大きくすることで、原料充填層２の上部の成品歩留、焼結鉱品質を向上することができる。焼成中期以降は、例えば、原料充填層２の上部から空気の加圧送風ブロアー４を接続した加圧送風フード３により大気圧に対して＋１９．６ｋＰａ（＋２０００ｍｍＡｑ）で空気を押し込み、下方から−９．８ｋＰａ（−１０００ｍｍＡｑ）で吸引し、原料充填層２の差圧を２９．４ｋＰａ（３０００ｍｍＡｑ）にすることで、通過ガスの密度を増大してコークス燃焼速度を増すとともに伝熱速度を増して、燃焼溶融帯の移行速度を大きくできる。さらに、ガス流量の増大によって冷却速度を増すことで、原料充填層内の燃焼溶融帯の高さ方向の厚みが小さくなり、燃焼溶融帯の通気抵抗を小さくして、燃焼溶融帯の移行速度を大きくすることができる。その結果、加圧焼結法においては焼結機の生産率、成品歩留、焼結鉱品質を大幅に向上できる。
【０００４】
しかし、加圧焼結法は前記加圧送風フード３と原料充填層２とのシールが極めて困難であり、実施された例はほとんどない。特に、焼結パレット全体を覆う場合、あるいは焼結パレットの一部分を利用してシールする場合、パレット群が上下左右に揺動し、点火炉の通過時や焼成時に受ける熱膨張などの影響を考慮して設計する必要があることから、十分なシール技術が確立されていないからである。
【０００５】
実公昭５８−１７７７９７号公報には、「固定式のフードのスカート部に適正な弾性を備えている材料を設置し、焼結鉱上面に摺接せしめることによりシールできる」と、報告されている。しかし、凹凸があり移動しているパレット上の焼結鉱にスカート部を摺接しても、単独でシールが可能でかつ耐用性のある弾性体はない。
【０００６】
実公昭６１−１４１７００号公報には、「シール片が焼結鉱上面の上下動に追従しながら移動し、シール体がシール片の上下動に追従して上下に伸縮することでフード外周部のシールができる」と報告されている。しかし、この方法ではパレット移動方向と幅方向のコーナー部のシールが困難であり、設備も大がかりなものとなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記の従来の技術は、いずれもシール片と焼結鉱、あるいはシール片間で摺動が発生する機構である。すなわち、図２に示すように、加圧送風フード３のスカート下端部１３と原料充填層２の間にシール片１４がなければ、加圧送風フード３からの漏れガス量が多く、加圧送風フード３内の圧力が増加せず、加圧焼結法に必要な送風圧力を得ることができない。しかしながら、通常、焼結機は２４時間連続稼働しており、シール片は原料充填層表層の硬い焼結鉱粉と常に摺動しており、シール片１４の消耗には非常に過酷な条件なので、十分に耐用性（耐摩耗性）のあるシール片を得ることが困難であった。従って、摺動が発生してもシールが可能であり、耐用性も問題とならない画期的なシール技術の開発が望まれていた。
【０００８】
そこで本発明は、焼結パレット上方に設けた加圧フードから十分な加圧送風が可能であるためのシール性を有し、且つ耐用性も兼ね備えた焼結設備の加圧送風フードのシール装置およびシール方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の技術的課題を解決するものであり、その要旨とするところは以下の通りである。
【００１０】
（１）下方吸引式焼結機に装入された焼結原料充填層の上方に設けた加圧送風フードのシール装置において、該加圧送風フードのスカート下端部に支持部材を設置し、該支持部材の外側にシール片の上端部を固着し、該支持部材の内側に前記シール片の下端部をバネを介して連結し、該シール片を、前記焼結原料充填層の表層に摺接する焼結パレットの幅方向距離が前記焼結原料充填層の層厚との相対比で０．１〜２の範囲になるように設置し、かつ該シール片は、弾性体表層から露出する硬質剛体の最大径が５０ｍｍ以下となるように硬質剛体が弾性体表層に固着された複合材であることを特徴とする加圧送風フードのシール装置。
（２）下方吸引式焼結機に装入された焼結原料充填層の上方に設けた加圧送風フードのシール装置において、該加圧送風フードのスカート下端部に支持部材を設置し、該支持部材にバルク状の弾性体を介してシール片を固着し、該シール片を、前記焼結原料充填層の表層に摺接する焼結パレットの幅方向距離が前記焼結原料充填層の層厚との相対比で０．１〜２の範囲になるように設置し、かつ該シール片は、弾性体表層から露出する硬質剛体の最大径が５０ｍｍ以下となるように硬質剛体が弾性体表層に固着された複合材であることを特徴とする加圧送風フードのシール装置。
（３）下方吸引式焼結機に装入された焼結原料充填層の上方に設けた加圧送風フードのシール装置において、該加圧送風フードのスカート下端部に内部圧力の調節が可能なエアーダクトを設置し、該エアーダクトの底部にシール片を設置し、該シール片を、前記焼結原料充填層の表層に摺接する焼結パレットの幅方向距離が前記焼結原料充填層の層厚との相対比で０．１〜２の範囲になるように設置し、かつ該シール片は、弾性体表層から露出する硬質剛体の最大径が５０ｍｍ以下となるように硬質剛体が弾性体表層に固着された複合材であることを特徴とする加圧送風フードのシール装置。
【００１２】
（４）前記硬質剛体がセラミックス、硬質金属、およびサーメットのうちの１種または２種以上からなることを特徴とする前記（１）から（３）の何れかの加圧送風フードのシール装置。
【００１３】
（５）前記弾性体がゴムであることを特徴とする前記（１）から（４）の何れかの加圧送風フードのシール装置。
【００１４】
（６）前記硬質剛体の形状が板状、球状、および円筒状のうちの１種または２種以上からなることを特徴とする前記（１）から（５）の何れかの加圧送風フードのシール装置。
【００１７】
（７）前記バルク状の弾性体がスポンジ状のゴム、チューブ、および可撓性金属体のうちの１種または２種以上からなることを特徴とする前記（２）の加圧送風フードのシール装置。
【００１９】
（８）下方吸引式焼結機に装入された焼結原料充填層の上方に設けた加圧送風フードのシール方法において、該加圧送風フードのスカート下端部に支持部材を設置し、該支持部材の外側にシール片の上端部を固着し、該支持部材の内側に前記シール片の下端部をバネを介して連結し、該シール片を前記焼結原料充填層の表層に摺接する焼結パレットの幅方向距離が前記焼結原料充填層の層厚との相対比で０．１〜２の範囲になるようにし、かつ該シール片は、弾性体表層から露出する硬質剛体の最大径が５０ｍｍ以下となるように硬質剛体が弾性体表層に固着された複合材であることを特徴とする加圧送風フードのシール方法。
（９）下方吸引式焼結機に装入された焼結原料充填層の上方に設けた加圧送風フードのシール方法において、該加圧送風フードのスカート下端部に支持部材を設置し、該支持部材にバルク状の弾性体を介してシール片を固着し、該シール片を前記焼結原料充填層の表層に摺接する焼結パレットの幅方向距離が前記焼結原料充填層の層厚との相対比で０．１〜２の範囲になるようにし、かつ該シール片は、弾性体表層から露出する硬質剛体の最大径が５０ｍｍ以下となるように硬質剛体が弾性体表層に固着された複合材であることを特徴とする加圧送風フードのシール方法。
（１０）下方吸引式焼結機に装入された焼結原料充填層の上方に設けた加圧送風フードのシール方法において、該加圧送風フードのスカート下端部に内部圧力の調節が可能なエアーダクトを設置し、該エアーダクトの底部にシール片を設置するとともに、該エアーダクト内へのエアー供給量により圧力を調節し、該シール片を前記焼結原料充填層の表層に摺接する焼結パレットの幅方向距離が前記焼結原料充填層の層厚との相対比で０．１〜２の範囲になるようにし、かつ該シール片は、弾性体表層から露出する硬質剛体の最大径が５０ｍｍ以下となるように硬質剛体が弾性体表層に固着された複合材であることを特徴とする加圧送風フードのシール方法。
【００２１】
（１１）前記硬質剛体がセラミックス、硬質金属、およびサーメットのうちの１種または２種以上からなることを特徴とする前記（８）から（１０）の何れかの加圧送風フードのシール方法。
【００２２】
（１２）前記弾性体がゴムであることを特徴とする前記（８）から（１１）の何れかの加圧送風フードのシール方法。
【００２３】
（１３）前記硬質剛体の形状が板状、球状、および円筒状のうちの１種または２種以上からなることを特徴とする前記（８）から（１２）の何れかの加圧送風フードのシール方法。
【００２６】
（１４）前記バルク状の弾性体がスポンジ状のゴム、チューブ、および可撓性金属体のうちの１種または２種以上からなることを特徴とする前記（９）の加圧送風フードのシール方法。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を詳細に説明する。
【００２９】
発明者らは、加圧焼結法において焼結原料充填層の上方に設けられる加圧送風フードのスカート下端部と焼結原料充填層との隙間をシールするためのシール片の耐用性（耐摩耗性）及びシール性を向上するための設備および方法について、鋭意検討をおこなった。
【００３０】
加圧送風フードのスカート下端部に設けられるシール片の第１の機能としては、焼結機のパレット上に装入された焼結原料が移動する際にその焼結原料充填層表面の凹凸に十分追従でき、常に摺接した状態とすることにより加圧送風フードと焼結原料充填層表面との隙間をシールすることにある。また、シール片の第２の機能としては、焼結原料充填層表面との摺接時の磨耗などに対する耐久性を維持することにある。
【００３１】
従来のシール片は、前者の機能を満足させるために、その素材としてゴムなどの弾性体を多く用いてきた。しかしながら、シール片と摺接する焼結原料充填層表層部は、未燃焼の焼結鉱粉等からなる非常に硬く、かつ鋭利な端部を有する粉体層であるため、シール片の素材としてゴムなどの弾性体のみを用いる場合は、短時間で摩耗してシールを維持できなくなるという問題がある。一方、少なくとも焼結原料充填層表層部の焼結鉱粉よりも硬度が高く摩耗性に優れた材質としてセラミックなどが知られているが、このような硬質材料のみをシール片の素材として用いる場合は、焼結原料が移動する際の焼結原料充填層表面の凹凸（高さ：３０〜５０ｍｍ程度、周期：５００〜２０００ｍｍ程度）に十分追従できず、十分なシール性を維持できず、また、耐衝撃性に劣ると言う問題がある。
【００３２】
そこで、本発明者らは、シール片としてシール性と耐摩耗性との相反する両者の特性を満足する素材について鋭意検討を重ねた結果、例えばセラミック等の硬質剛体のチップをゴムなどの弾性体に加硫などにより接着してなる硬質剛体と弾性体の複合材をシール片の素材として用いることにより、従来のシール片と同等のシール性を維持しつつ、耐摩耗性を従来に比べて大幅に向上できることが判った。
【００３３】
さらに、本発明者らの検討の結果、上記の硬質剛体と弾性体の複合材からなるシール片として加圧送風フードのスカート下端部に設ける場合には、シール片が焼結原料充填層表層に摺接する幅方向距離（摺接距離）が焼結原料充填層の層厚との相対比で０．１〜２の範囲になるように設置することにより、シール片の摺接領域の下方へのガス流れを阻害することなく加圧送風フードのシール性を向上し、焼結鉱の生産性を向上できることがわかった。
【００３４】
本発明は、以上の知見を基になされたものであり、下方吸引式焼結機に装入された焼結原料充填層の上方に設けた加圧送風フードのシール装置において、該加圧送風フードのスカート下端部に、硬質剛体と弾性体の複合材からなるシール片を前記焼結原料充填層の表層に摺接する幅方向距離が前記焼結原料充填層の層厚との相対比で０．１〜２の範囲になるように設置することを特徴とするものである。
【００３５】
本発明では、加圧送風フードのスカート下端部に設置するシール片として、硬質剛体と弾性体の複合材からなるシール片を用いることにより従来に比べ耐磨耗性を格段に向上できるが、加圧送風フードのシール性を良好に維持するためには、さらに、図６に示すシール片１５が前記焼結原料充填層表層と摺接する幅方向距離（摺接距離）ｗが前記焼結原料充填層の層厚ｈとの関係で所定の範囲になるようにシール片１５を設置する必要がある。
【００３６】
図７には、原料充填層厚みに対するシール片の摺接距離ｗ／ｈと漏風率ηとの関係を示すグラフ、図８には、原料充填層厚みに対するシール片の摺接距離ｗ／ｈと焼結鉱の生産性Ｐとの関係を示すグラフをそれぞれ示す。
【００３７】
なお、図７の漏風率ηは、加圧送風フード内の上方から下方に吹き込まれるガスの供給量（加圧送風量）Ｑ０と焼結原料充填層の下部から吸引される吸引ガス量Ｑ２とをそれぞれ測定し、それらの測定値の差Ｑ０−Ｑ２（＝漏風量Ｑ１）から以下の（１）式のように計算するものである。
【００３８】
η（％）＝Ｑ１／Ｑ０×１００＝（Ｑ０−Ｑ２）／Ｑ０×１００ …（１）
但し、η：漏風率、Ｑ１：漏風量、Ｑ０：加圧送風量、Ｑ２：吸引ガス量を示す。
【００３９】
また、図８に示した生産性Ｐ（％）は、シール片の摺接距離以外は、同じ条件で加圧送風焼結操業を行った場合の焼結生産率の最大値に対する相対割合（％）で示した。
【００４０】
図６は、加圧送風フード内のシール片１５と焼結原料充填層２との摺接領域近傍のガスの流れを示す概念図である。一般に加圧送風フード内のシール片１５の摺接領域近傍のガスの流れは、焼結原料充填層２の層厚ｈに依存する下方のガス流れの圧損△Ｐ１と摺接距離ｗに依存する幅方向のガス流れ時の圧損△Ｐ２との関係で決定され、摺接距離ｗが十分に長い△Ｐ１≦△Ｐ２の条件下では、シール片１５の摺接領域近傍のガスの流れは下方に流れる（見かけ上の漏風がない）ガス流れ２１となるが、摺接距離ｗが短い△Ｐ１＞△Ｐ２の条件下では、摺接距離ｗの幅方向へのガス流れ２０が大きくなり、加圧送風フードから外への漏風量が大きくなる。
【００４１】
図７および図８に示すようにシール片の摺接距離ｗが焼結原料の層厚ｈに対する相対比ｗ／ｈで０．１未満になると、シール片の摺動時に焼結原料充填層の表層の凹凸に対して充分に摺接されず（シール片とその表層間に若干隙間が空いてしまい）、シール片の摺接領域の幅方向のガス流れが下方のガス流れに比べて大きくなり、加圧送風フードのシール性が極度に低下（漏風率ηが増加）し、焼結鉱の生産性Ｐが９５％未満まで低下する。一方、シール片の摺接距離ｗが焼結原料の層厚ｈに対する相対比ｗ／ｈで２を超えると、シール片の摺接領域の幅方向のガス流れがなくなりシール性は良いが、シール片１５が焼結原料充填層２の表層に摺接する領域（摺接領域）が大きくなるほど、その直下にある焼結原料充填層へのガスの流れが阻害され、充填層へのガス不足により焼成に悪影響を及ぼし、生産性Ｐが９５％未満まで低下する。
【００４２】
これらの理由から、本発明では上記の硬質剛体と弾性体の複合材からなるシール片が焼結原料充填層の表層に摺接する幅方向距離（摺接距離）ｗを前記焼結原料充填層の層厚ｈとの相対比ｗ／ｈで０．１〜２の範囲に規定する。
【００４３】
本発明における硬質剛体と弾性体の複合材からなるシール片は、例えば、硬質剛体のチップを弾性体に加硫などにより接着して得られる。ここで、本発明における硬質剛体は、少なくとも焼結原料充填層表層部の焼結鉱粉よりも硬度が高く摩耗性に優れた材質であり、例えば、セラミック、高Ｃｒ鋼やＣｒ−Ｎｉ合金等の硬質金属、ＷＣ−Ｃｏ合金やＷＣ−ＮｉＣｒ合金等のサーメット等が用いられる。また、本発明における弾性体は、焼結原料が移動する際の焼結原料充填層表面の凹凸（高さ：３０〜５０ｍｍ程度、周期：５００〜２０００ｍｍ程度）に十分追従できるだけの硬度が小さく柔らかく柔軟性が高い材質であり、例えば、天然ゴム、ウレタンゴム、ＮＢＲゴム、ＣＲゴム、布入り強化ゴム等のゴム等が用いられる。硬質剛体と弾性体の複合材としては、例えば、市販されているベルセラシート（商品名、日本通商（株）製）、ガムセラシート（商品名、三東化工業（株））などのセラミックとゴムの複合材が一般に知られている。
【００４４】
また、本発明におけるシール片において、弾性体に固着した硬質剛体チップの形状は、特に限定する必要はなく板状、球状、円筒状などのどんな形状であっても良いが、硬質剛体チップの大きさは、弾性体表層から露出するその最大径が５０ｍｍを超えると、シール片の弾力性が低下しシール片と焼結原料充填層表層部とのシール性が低下するため、弾性体表層から露出する硬質剛体チップの最大径を５０ｍｍ以下に規定する。
【００４５】
次に、上記の硬質剛体と弾性体の複合材からなるシール片を用いたシール装置及びシール方法の実施形態について説明する。
【００４６】
上記の硬質剛体と弾性体の複合材からなるシール片は、充分な弾力性と耐摩耗性を有するため、図２に示す従来のシール装置におけるシール片１４を本発明における硬質剛体と弾性体の複合材からなるシール片に単に代えるだけでも、送風フード３の正の内圧によりシール片は焼結原料充填層表層へ密着しシールすることは可能である。この場合、シール片の摺動時にシール片の外側への捲れを防止するために従来のようにシール片の下端部をワイヤーなどにより固定することもできる。
【００４７】
本発明では、硬質剛体と弾性体の複合材からなるシール片を加圧送風フードのスカート下端部に設置する方法を特に限定する必要はないが、シール片と焼結原料充填層表層との密着性を高めるためには、図３〜図５に示すようなシール装置を用いることにより高い効果が発揮できる。
【００４８】
図３に、本発明の実施形態の一例として、加圧送風フードのスカート下端部１３に支持部材１９を設置し、この支持部材１９の外側端部にセラミックとゴムの複合材からなるシール片１５の上端部を固着し、支持部材１９の内側端部に前記シール片１５の下端部をバネ１６を介して連結したシール装置を示す。なお、バネの連結位置は、支持部材１９の内側端部に限定する必要はなく、シール片１５が焼結原料充填層２の表層に摺接する領域に相当する幅方向の位置に複数併設してもよい。
【００４９】
このように本発明におけるシール片１５をバネ１６を介して加圧送風フードのスカート下端部１３に設けられた支持部材１９に連結することにより、バネ１６の伸縮作用によりシール片１５の焼結原料充填層２の表層への追従性・摺接性が向上し、より安定的にシール性を維持できる。
【００５０】
図４に、本発明の実施形態の一例として、加圧送風フードのスカート下端部１３に支持部材１９を設置し、この支持部材１９にバルク状の弾性体１７を介してセラミックとゴムの複合材からなるシール片１５を固着したシール装置を示す。
【００５１】
なお、このバルク状の弾性体１７は特に限定する必要はなく、スポンジ状ゴム、気体や液体により内圧付加されたチューブ、蛇腹構造の金属体等の可撓性金属体等が用いられ、これらの少なくとも焼結原料充填層２の表面と摺接する下部表面に本発明における硬質剛体と弾性体の複合材からなるシール片１５を貼り合わせることにより支持部材１９に固着される。
【００５２】
このように本発明におけるシール片１５をバルク状の弾性体を介して加圧送風フードのスカート下端部１３に設けられた支持部材１９に連結することにより、バルク状の弾性体の弾力性によりシール片１５の焼結原料充填層２の表層への追従性・摺接性が向上し、より安定的にシール性を維持できる。
【００５３】
バルク状の弾性体としてスポンジ状ゴムを用いる場合は、その材質として、例えば、クロロプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、ニトリルゴム、天然・イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴムなどの一般に知られているものを用いることができるが、この内でもできるだけ硬度が小さく柔らかいもの、例えば、アスカーＣで硬度８のものを使用することが好ましい。
【００５４】
図５に、本発明の実施形態の一例として、加圧送風フードのスカート下端部１３に、内部圧力の調節が可能なエアーダクト１８を設置し、このエアーダクト１８の底部に本発明におけるセラミックとゴムの複合材からなるシール片１５を設置したシール装置を示す。
【００５５】
このシール装置において、エアーダクト１８の上部からこのダクト内にエアーを供給することにより内圧を付加すると、上記シール片１５はタイヤチューブのように膨らみ、シール片１５と焼結原料充填層２の表層面との密着性がより向上する。また、本発明では、このシール装置を用いてエアーダクト１８内へのエアー供給量を調整して内圧を制御し、シール片１５を焼結原料充填層２の表層面に対して全体的かつ均一に加圧し、焼結原料充填層２の表層の不均一かつ不規則な凹凸を吸収することにより、シール片１５の摺接性を向上し、よりシール性及び耐用性（耐摩耗性）を向上することができる。
【００５６】
さらに好ましくは、エアーダクト１８内にさらにチューブ状のゴムを配し、このチューブ状のゴムの中にエアーを供給して内圧を付加することにより、シール片１５の一部が破損した場合のエアーダクト１８内の内圧低下を防止し安定的な内圧制御ができる。
【００５７】
図３〜図５には、本発明の実施形態の例として、加圧送風フード側面のスカート下端部に本発明におけるシール片を設置した模式図を示したが、シール片は、加圧送風フードの側面のスカート下端部に限らず、入側、出側、さらに全周のスカート下端部に設置して良く、また、全周に連続して設置しても所定の大きさに分割して設置しても良い。
【００５８】
また、これらのシール装置において、さらに、シール片の上方に磁石を設置し、磁気作用によりシール片表面に原料充填層表層の焼結鉱粉を固着させてシール片と焼結原料充填層の間の密着性を高め、さらにシール性を向上させることも可能である。
【００５９】
【実施例】
本発明の実施例を以下に説明する。
【００６０】
本発明例１〜６及び比較例１〜３において、焼結パレット幅４ｍ、焼結機長さ１００ｍの焼結機を用いて吸引負圧は１２．７４ｋＰａ（１３００ｍｍＡｑ）、原料充填層の層厚ｈは５５０ｍｍ、パレットスピードは３．５ｍ／ｓ一定で操業した。また、加圧送風フードは、幅３．５ｍ、長さ３０ｍの大きさであり、スカート下端部と原料充填層表層との距離は１００ｍｍとし、排鉱側の焼結ストランド上方に設置した。加圧送風フードからの送風量は８．５×１０５ｍ3／Ｈｒ一定とし、シール性を評価するために、加圧送風量と吸引ガス量の差から漏風量を測定して漏風率を計算した。また、加圧送風フードの内圧７．８４ｋＰａ（８００ｍｍＡｑ）が６．８６ｋＰａ（７００ｍｍＡｑ）に低下した時を複合材の寿命とした。
【００６１】
発明例１においては、加圧送風フードのシール装置を図３のような構造とし、セラミックとゴムの複合材からなるシール片１５として、水平断面形状が一辺が１０ｍｍの正方形であり、厚みが２ｍｍのセラミックチップを天然ゴムシートに加硫した全体の厚みが５ｍｍのセラミックとゴムの複合材シートを用い、支持部材１９の内側とこのシール片１５の下端部とを加圧送風フードの長手方向に３００ｍｍの間隔でバネにより連結した。また、このシール片１５が焼結原料充填層の表層に摺接する幅方向距離ｗ（摺接距離）を２００ｍｍ（焼結原料充填層の層厚との相対比ｗ／ｈで０．３６）となるようにした。
【００６２】
発明例２においては、加圧送風フードのシール装置を図４のような構造とし、セラミックとゴムの複合材からなるシール片１５として発明例１と同じものを用い、このシール片１５をスポンジゴム１７の表層に貼り合わせたものを支持部材１９に固着した。また、このシール片１５が焼結原料充填層の表層に摺接する幅方向距離ｗ（摺接距離）を２００ｍｍ（焼結原料充填層の層厚との相対比ｗ／ｈで０．３６）となるようにした。
【００６３】
発明例３〜５、比較例４においては、加圧送風フードのシール装置を図５のような構造とし、セラミックとゴムの複合材からなるシール片１５として、水平断面形状が一辺が５ｍｍ、１０ｍｍまたは６０ｍｍの正方形であり、厚みが２ｍｍのセラミックチップを天然ゴムシートに加硫した全体の厚みが５ｍｍのセラミックとゴムの複合材シートを用い、このシール片１５をエアーダクト１８の底部開口部に固着した。また、エアーダクト１８内に上部からエアーを供給して密閉しエアーダクト１８の内圧が４．９ｋＰａ（０．０５ｋｇ／ｃｍ2 ）の範囲になるように調節し、シール片１５が焼結原料充填層の表層に摺接する幅方向距離ｗ（摺接距離）が１００ｍｍ、１８０ｍｍまたは２００ｍｍ（焼結原料充填層の層厚との相対比ｗ／ｈで０．１８、０．３３または０．３６）となるようにした。
【００６４】
比較例１においては、加圧送風フードのシール装置を図２のような構造とし、シール片１４として、厚みが３ｍｍの布入りウレタンゴムを用いた。この時、シール片１４が外側にめくれないように、シートの下端部を内側へ紐で引っ張る構造にした。なお、一般にウレタンゴムは、上記の発明例１〜６でシール片に用いたＮＢＲゴムよりも耐摩耗性に優れた材質である。また、このシール片１４が焼結原料充填層の表層に摺接する幅方向距離ｗ（摺接距離）を２００ｍｍ（焼結原料充填層の層厚との相対比ｗ／ｈで０．３６）となるようにした。
【００６５】
比較例２においては、シール片１５の摺接距離以外は、全て発明例３と同じとした。シール片１５の摺接距離ｗは、本発明の範囲より短い３０ｍｍ（焼結原料充填層の層厚との相対比ｗ／ｈで０．０５）となるようにした。
【００６６】
比較例３においては、シール片１５の摺接距離以外は、全て発明例３と同じとした。シール片１５の摺接距離ｗは、本発明の範囲より長い１４００ｍｍ（焼結原料充填層の層厚との相対比ｗ／ｈで２．５４）となるようにした。
【００６７】
表１に発明例１〜５及び比較例１〜４のシール装置を用いた場合の加圧送風フードからの漏風率、寿命を示す。
【００６８】
【表１】
【００６９】
表１から分かるように、発明例１〜５は、本発明の範囲から外れる比較例１〜４に比較して、加圧送風フードからの漏風率およびそのシール装置の寿命が著しく向上した。
【００７０】
【発明の効果】
本発明によれば、加圧焼結法において、焼結パレットに装入された焼結原料充填層の上方に設けた加圧送風フードのシール性を維持し、且つ耐用性をも兼ね備えた加圧送風フードのシール装置及びシール方法を提供でき、従来に比べて加圧焼結法における焼結鉱の生産性、製品歩留り、製品品質を向上できるという顕著な効果がえられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】加圧焼結法の例を示す図である。
【図２】従来の加圧送風フード部の例を示す図である。
【図３】本発明の加圧送風フードシール装置の実施形態の一例を示す図である。
【図４】本発明の加圧送風フードシール装置の実施形態の一例を示す図である。
【図５】本発明の加圧送風フードシール装置の実施形態の一例を示す図である。
【図６】加圧送風フード内のシール片と焼結原料充填層との摺接領域近傍のガスの流れを示す概念図である。
【図７】本発明における原料充填層厚みに対するシール片の摺接距離ｗ／ｈと漏風率ηとの関係を示すグラフである。
【図８】本発明における原料充填層厚みに対するシール片の摺接距離ｗ／ｈと焼結鉱の生産性Ｐとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 焼結パレット
２ 焼結原料充填層
３ 加圧送風フード
４ 加圧送風ブロアー
５ 原料ホッパー
６ 点火炉
７ スプロケット
８ ウインドボックス
９ 排気ダクト
１０ 排ガス集塵機
１１ 吸引ブロアー
１２ 煙突
１３ スカート下端部
１４ シール片
１５ 硬質剛体と弾性体の複合材からなるシール片
１６ バネ
１７ バルク状の弾性体
１８ エアーダクト
１９ 支持部材
２０ 加圧送風フード内のシール片摺接領域の幅方向へのガス流れ
２１ 加圧送風フード内のシール片摺接領域の直下方向へのガス流れ
【発明の属する技術分野】
本発明は高炉用焼結鉱の製造法に関わり、焼結設備における加圧送風フードのシール装置およびシール方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
焼結機において、図１に示すように、配合原料を原料ホッパー５から無端状のパレット１に装入して、点火炉６で原料充填層２の上部に点火し、ウインドボックス８、排気ダクト９、排ガス集塵機１０を介して排気ブロアー１１により下方に吸引するとともに、ガスの加圧送風ブロアー４を接続した加圧送風フード３から原料充填層２の上部にガスを送風し、パレット１を移動させることで、順次上層から下層へ焼成する加圧焼結法がある。
【０００３】
このような加圧焼結法として、例えば、焼成初期にはウインドボックス８の吸引圧力を大気圧に対して−９．８ｋＰａ（−１０００ｍｍＡｑ）として大気を吸引し、燃焼溶融帯の上層から下層までの移行速度を小さくし、高温保持時間を従来よりも大きくすることで、原料充填層２の上部の成品歩留、焼結鉱品質を向上することができる。焼成中期以降は、例えば、原料充填層２の上部から空気の加圧送風ブロアー４を接続した加圧送風フード３により大気圧に対して＋１９．６ｋＰａ（＋２０００ｍｍＡｑ）で空気を押し込み、下方から−９．８ｋＰａ（−１０００ｍｍＡｑ）で吸引し、原料充填層２の差圧を２９．４ｋＰａ（３０００ｍｍＡｑ）にすることで、通過ガスの密度を増大してコークス燃焼速度を増すとともに伝熱速度を増して、燃焼溶融帯の移行速度を大きくできる。さらに、ガス流量の増大によって冷却速度を増すことで、原料充填層内の燃焼溶融帯の高さ方向の厚みが小さくなり、燃焼溶融帯の通気抵抗を小さくして、燃焼溶融帯の移行速度を大きくすることができる。その結果、加圧焼結法においては焼結機の生産率、成品歩留、焼結鉱品質を大幅に向上できる。
【０００４】
しかし、加圧焼結法は前記加圧送風フード３と原料充填層２とのシールが極めて困難であり、実施された例はほとんどない。特に、焼結パレット全体を覆う場合、あるいは焼結パレットの一部分を利用してシールする場合、パレット群が上下左右に揺動し、点火炉の通過時や焼成時に受ける熱膨張などの影響を考慮して設計する必要があることから、十分なシール技術が確立されていないからである。
【０００５】
実公昭５８−１７７７９７号公報には、「固定式のフードのスカート部に適正な弾性を備えている材料を設置し、焼結鉱上面に摺接せしめることによりシールできる」と、報告されている。しかし、凹凸があり移動しているパレット上の焼結鉱にスカート部を摺接しても、単独でシールが可能でかつ耐用性のある弾性体はない。
【０００６】
実公昭６１−１４１７００号公報には、「シール片が焼結鉱上面の上下動に追従しながら移動し、シール体がシール片の上下動に追従して上下に伸縮することでフード外周部のシールができる」と報告されている。しかし、この方法ではパレット移動方向と幅方向のコーナー部のシールが困難であり、設備も大がかりなものとなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記の従来の技術は、いずれもシール片と焼結鉱、あるいはシール片間で摺動が発生する機構である。すなわち、図２に示すように、加圧送風フード３のスカート下端部１３と原料充填層２の間にシール片１４がなければ、加圧送風フード３からの漏れガス量が多く、加圧送風フード３内の圧力が増加せず、加圧焼結法に必要な送風圧力を得ることができない。しかしながら、通常、焼結機は２４時間連続稼働しており、シール片は原料充填層表層の硬い焼結鉱粉と常に摺動しており、シール片１４の消耗には非常に過酷な条件なので、十分に耐用性（耐摩耗性）のあるシール片を得ることが困難であった。従って、摺動が発生してもシールが可能であり、耐用性も問題とならない画期的なシール技術の開発が望まれていた。
【０００８】
そこで本発明は、焼結パレット上方に設けた加圧フードから十分な加圧送風が可能であるためのシール性を有し、且つ耐用性も兼ね備えた焼結設備の加圧送風フードのシール装置およびシール方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の技術的課題を解決するものであり、その要旨とするところは以下の通りである。
【００１０】
（１）下方吸引式焼結機に装入された焼結原料充填層の上方に設けた加圧送風フードのシール装置において、該加圧送風フードのスカート下端部に支持部材を設置し、該支持部材の外側にシール片の上端部を固着し、該支持部材の内側に前記シール片の下端部をバネを介して連結し、該シール片を、前記焼結原料充填層の表層に摺接する焼結パレットの幅方向距離が前記焼結原料充填層の層厚との相対比で０．１〜２の範囲になるように設置し、かつ該シール片は、弾性体表層から露出する硬質剛体の最大径が５０ｍｍ以下となるように硬質剛体が弾性体表層に固着された複合材であることを特徴とする加圧送風フードのシール装置。
（２）下方吸引式焼結機に装入された焼結原料充填層の上方に設けた加圧送風フードのシール装置において、該加圧送風フードのスカート下端部に支持部材を設置し、該支持部材にバルク状の弾性体を介してシール片を固着し、該シール片を、前記焼結原料充填層の表層に摺接する焼結パレットの幅方向距離が前記焼結原料充填層の層厚との相対比で０．１〜２の範囲になるように設置し、かつ該シール片は、弾性体表層から露出する硬質剛体の最大径が５０ｍｍ以下となるように硬質剛体が弾性体表層に固着された複合材であることを特徴とする加圧送風フードのシール装置。
（３）下方吸引式焼結機に装入された焼結原料充填層の上方に設けた加圧送風フードのシール装置において、該加圧送風フードのスカート下端部に内部圧力の調節が可能なエアーダクトを設置し、該エアーダクトの底部にシール片を設置し、該シール片を、前記焼結原料充填層の表層に摺接する焼結パレットの幅方向距離が前記焼結原料充填層の層厚との相対比で０．１〜２の範囲になるように設置し、かつ該シール片は、弾性体表層から露出する硬質剛体の最大径が５０ｍｍ以下となるように硬質剛体が弾性体表層に固着された複合材であることを特徴とする加圧送風フードのシール装置。
【００１２】
（４）前記硬質剛体がセラミックス、硬質金属、およびサーメットのうちの１種または２種以上からなることを特徴とする前記（１）から（３）の何れかの加圧送風フードのシール装置。
【００１３】
（５）前記弾性体がゴムであることを特徴とする前記（１）から（４）の何れかの加圧送風フードのシール装置。
【００１４】
（６）前記硬質剛体の形状が板状、球状、および円筒状のうちの１種または２種以上からなることを特徴とする前記（１）から（５）の何れかの加圧送風フードのシール装置。
【００１７】
（７）前記バルク状の弾性体がスポンジ状のゴム、チューブ、および可撓性金属体のうちの１種または２種以上からなることを特徴とする前記（２）の加圧送風フードのシール装置。
【００１９】
（８）下方吸引式焼結機に装入された焼結原料充填層の上方に設けた加圧送風フードのシール方法において、該加圧送風フードのスカート下端部に支持部材を設置し、該支持部材の外側にシール片の上端部を固着し、該支持部材の内側に前記シール片の下端部をバネを介して連結し、該シール片を前記焼結原料充填層の表層に摺接する焼結パレットの幅方向距離が前記焼結原料充填層の層厚との相対比で０．１〜２の範囲になるようにし、かつ該シール片は、弾性体表層から露出する硬質剛体の最大径が５０ｍｍ以下となるように硬質剛体が弾性体表層に固着された複合材であることを特徴とする加圧送風フードのシール方法。
（９）下方吸引式焼結機に装入された焼結原料充填層の上方に設けた加圧送風フードのシール方法において、該加圧送風フードのスカート下端部に支持部材を設置し、該支持部材にバルク状の弾性体を介してシール片を固着し、該シール片を前記焼結原料充填層の表層に摺接する焼結パレットの幅方向距離が前記焼結原料充填層の層厚との相対比で０．１〜２の範囲になるようにし、かつ該シール片は、弾性体表層から露出する硬質剛体の最大径が５０ｍｍ以下となるように硬質剛体が弾性体表層に固着された複合材であることを特徴とする加圧送風フードのシール方法。
（１０）下方吸引式焼結機に装入された焼結原料充填層の上方に設けた加圧送風フードのシール方法において、該加圧送風フードのスカート下端部に内部圧力の調節が可能なエアーダクトを設置し、該エアーダクトの底部にシール片を設置するとともに、該エアーダクト内へのエアー供給量により圧力を調節し、該シール片を前記焼結原料充填層の表層に摺接する焼結パレットの幅方向距離が前記焼結原料充填層の層厚との相対比で０．１〜２の範囲になるようにし、かつ該シール片は、弾性体表層から露出する硬質剛体の最大径が５０ｍｍ以下となるように硬質剛体が弾性体表層に固着された複合材であることを特徴とする加圧送風フードのシール方法。
【００２１】
（１１）前記硬質剛体がセラミックス、硬質金属、およびサーメットのうちの１種または２種以上からなることを特徴とする前記（８）から（１０）の何れかの加圧送風フードのシール方法。
【００２２】
（１２）前記弾性体がゴムであることを特徴とする前記（８）から（１１）の何れかの加圧送風フードのシール方法。
【００２３】
（１３）前記硬質剛体の形状が板状、球状、および円筒状のうちの１種または２種以上からなることを特徴とする前記（８）から（１２）の何れかの加圧送風フードのシール方法。
【００２６】
（１４）前記バルク状の弾性体がスポンジ状のゴム、チューブ、および可撓性金属体のうちの１種または２種以上からなることを特徴とする前記（９）の加圧送風フードのシール方法。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を詳細に説明する。
【００２９】
発明者らは、加圧焼結法において焼結原料充填層の上方に設けられる加圧送風フードのスカート下端部と焼結原料充填層との隙間をシールするためのシール片の耐用性（耐摩耗性）及びシール性を向上するための設備および方法について、鋭意検討をおこなった。
【００３０】
加圧送風フードのスカート下端部に設けられるシール片の第１の機能としては、焼結機のパレット上に装入された焼結原料が移動する際にその焼結原料充填層表面の凹凸に十分追従でき、常に摺接した状態とすることにより加圧送風フードと焼結原料充填層表面との隙間をシールすることにある。また、シール片の第２の機能としては、焼結原料充填層表面との摺接時の磨耗などに対する耐久性を維持することにある。
【００３１】
従来のシール片は、前者の機能を満足させるために、その素材としてゴムなどの弾性体を多く用いてきた。しかしながら、シール片と摺接する焼結原料充填層表層部は、未燃焼の焼結鉱粉等からなる非常に硬く、かつ鋭利な端部を有する粉体層であるため、シール片の素材としてゴムなどの弾性体のみを用いる場合は、短時間で摩耗してシールを維持できなくなるという問題がある。一方、少なくとも焼結原料充填層表層部の焼結鉱粉よりも硬度が高く摩耗性に優れた材質としてセラミックなどが知られているが、このような硬質材料のみをシール片の素材として用いる場合は、焼結原料が移動する際の焼結原料充填層表面の凹凸（高さ：３０〜５０ｍｍ程度、周期：５００〜２０００ｍｍ程度）に十分追従できず、十分なシール性を維持できず、また、耐衝撃性に劣ると言う問題がある。
【００３２】
そこで、本発明者らは、シール片としてシール性と耐摩耗性との相反する両者の特性を満足する素材について鋭意検討を重ねた結果、例えばセラミック等の硬質剛体のチップをゴムなどの弾性体に加硫などにより接着してなる硬質剛体と弾性体の複合材をシール片の素材として用いることにより、従来のシール片と同等のシール性を維持しつつ、耐摩耗性を従来に比べて大幅に向上できることが判った。
【００３３】
さらに、本発明者らの検討の結果、上記の硬質剛体と弾性体の複合材からなるシール片として加圧送風フードのスカート下端部に設ける場合には、シール片が焼結原料充填層表層に摺接する幅方向距離（摺接距離）が焼結原料充填層の層厚との相対比で０．１〜２の範囲になるように設置することにより、シール片の摺接領域の下方へのガス流れを阻害することなく加圧送風フードのシール性を向上し、焼結鉱の生産性を向上できることがわかった。
【００３４】
本発明は、以上の知見を基になされたものであり、下方吸引式焼結機に装入された焼結原料充填層の上方に設けた加圧送風フードのシール装置において、該加圧送風フードのスカート下端部に、硬質剛体と弾性体の複合材からなるシール片を前記焼結原料充填層の表層に摺接する幅方向距離が前記焼結原料充填層の層厚との相対比で０．１〜２の範囲になるように設置することを特徴とするものである。
【００３５】
本発明では、加圧送風フードのスカート下端部に設置するシール片として、硬質剛体と弾性体の複合材からなるシール片を用いることにより従来に比べ耐磨耗性を格段に向上できるが、加圧送風フードのシール性を良好に維持するためには、さらに、図６に示すシール片１５が前記焼結原料充填層表層と摺接する幅方向距離（摺接距離）ｗが前記焼結原料充填層の層厚ｈとの関係で所定の範囲になるようにシール片１５を設置する必要がある。
【００３６】
図７には、原料充填層厚みに対するシール片の摺接距離ｗ／ｈと漏風率ηとの関係を示すグラフ、図８には、原料充填層厚みに対するシール片の摺接距離ｗ／ｈと焼結鉱の生産性Ｐとの関係を示すグラフをそれぞれ示す。
【００３７】
なお、図７の漏風率ηは、加圧送風フード内の上方から下方に吹き込まれるガスの供給量（加圧送風量）Ｑ０と焼結原料充填層の下部から吸引される吸引ガス量Ｑ２とをそれぞれ測定し、それらの測定値の差Ｑ０−Ｑ２（＝漏風量Ｑ１）から以下の（１）式のように計算するものである。
【００３８】
η（％）＝Ｑ１／Ｑ０×１００＝（Ｑ０−Ｑ２）／Ｑ０×１００ …（１）
但し、η：漏風率、Ｑ１：漏風量、Ｑ０：加圧送風量、Ｑ２：吸引ガス量を示す。
【００３９】
また、図８に示した生産性Ｐ（％）は、シール片の摺接距離以外は、同じ条件で加圧送風焼結操業を行った場合の焼結生産率の最大値に対する相対割合（％）で示した。
【００４０】
図６は、加圧送風フード内のシール片１５と焼結原料充填層２との摺接領域近傍のガスの流れを示す概念図である。一般に加圧送風フード内のシール片１５の摺接領域近傍のガスの流れは、焼結原料充填層２の層厚ｈに依存する下方のガス流れの圧損△Ｐ１と摺接距離ｗに依存する幅方向のガス流れ時の圧損△Ｐ２との関係で決定され、摺接距離ｗが十分に長い△Ｐ１≦△Ｐ２の条件下では、シール片１５の摺接領域近傍のガスの流れは下方に流れる（見かけ上の漏風がない）ガス流れ２１となるが、摺接距離ｗが短い△Ｐ１＞△Ｐ２の条件下では、摺接距離ｗの幅方向へのガス流れ２０が大きくなり、加圧送風フードから外への漏風量が大きくなる。
【００４１】
図７および図８に示すようにシール片の摺接距離ｗが焼結原料の層厚ｈに対する相対比ｗ／ｈで０．１未満になると、シール片の摺動時に焼結原料充填層の表層の凹凸に対して充分に摺接されず（シール片とその表層間に若干隙間が空いてしまい）、シール片の摺接領域の幅方向のガス流れが下方のガス流れに比べて大きくなり、加圧送風フードのシール性が極度に低下（漏風率ηが増加）し、焼結鉱の生産性Ｐが９５％未満まで低下する。一方、シール片の摺接距離ｗが焼結原料の層厚ｈに対する相対比ｗ／ｈで２を超えると、シール片の摺接領域の幅方向のガス流れがなくなりシール性は良いが、シール片１５が焼結原料充填層２の表層に摺接する領域（摺接領域）が大きくなるほど、その直下にある焼結原料充填層へのガスの流れが阻害され、充填層へのガス不足により焼成に悪影響を及ぼし、生産性Ｐが９５％未満まで低下する。
【００４２】
これらの理由から、本発明では上記の硬質剛体と弾性体の複合材からなるシール片が焼結原料充填層の表層に摺接する幅方向距離（摺接距離）ｗを前記焼結原料充填層の層厚ｈとの相対比ｗ／ｈで０．１〜２の範囲に規定する。
【００４３】
本発明における硬質剛体と弾性体の複合材からなるシール片は、例えば、硬質剛体のチップを弾性体に加硫などにより接着して得られる。ここで、本発明における硬質剛体は、少なくとも焼結原料充填層表層部の焼結鉱粉よりも硬度が高く摩耗性に優れた材質であり、例えば、セラミック、高Ｃｒ鋼やＣｒ−Ｎｉ合金等の硬質金属、ＷＣ−Ｃｏ合金やＷＣ−ＮｉＣｒ合金等のサーメット等が用いられる。また、本発明における弾性体は、焼結原料が移動する際の焼結原料充填層表面の凹凸（高さ：３０〜５０ｍｍ程度、周期：５００〜２０００ｍｍ程度）に十分追従できるだけの硬度が小さく柔らかく柔軟性が高い材質であり、例えば、天然ゴム、ウレタンゴム、ＮＢＲゴム、ＣＲゴム、布入り強化ゴム等のゴム等が用いられる。硬質剛体と弾性体の複合材としては、例えば、市販されているベルセラシート（商品名、日本通商（株）製）、ガムセラシート（商品名、三東化工業（株））などのセラミックとゴムの複合材が一般に知られている。
【００４４】
また、本発明におけるシール片において、弾性体に固着した硬質剛体チップの形状は、特に限定する必要はなく板状、球状、円筒状などのどんな形状であっても良いが、硬質剛体チップの大きさは、弾性体表層から露出するその最大径が５０ｍｍを超えると、シール片の弾力性が低下しシール片と焼結原料充填層表層部とのシール性が低下するため、弾性体表層から露出する硬質剛体チップの最大径を５０ｍｍ以下に規定する。
【００４５】
次に、上記の硬質剛体と弾性体の複合材からなるシール片を用いたシール装置及びシール方法の実施形態について説明する。
【００４６】
上記の硬質剛体と弾性体の複合材からなるシール片は、充分な弾力性と耐摩耗性を有するため、図２に示す従来のシール装置におけるシール片１４を本発明における硬質剛体と弾性体の複合材からなるシール片に単に代えるだけでも、送風フード３の正の内圧によりシール片は焼結原料充填層表層へ密着しシールすることは可能である。この場合、シール片の摺動時にシール片の外側への捲れを防止するために従来のようにシール片の下端部をワイヤーなどにより固定することもできる。
【００４７】
本発明では、硬質剛体と弾性体の複合材からなるシール片を加圧送風フードのスカート下端部に設置する方法を特に限定する必要はないが、シール片と焼結原料充填層表層との密着性を高めるためには、図３〜図５に示すようなシール装置を用いることにより高い効果が発揮できる。
【００４８】
図３に、本発明の実施形態の一例として、加圧送風フードのスカート下端部１３に支持部材１９を設置し、この支持部材１９の外側端部にセラミックとゴムの複合材からなるシール片１５の上端部を固着し、支持部材１９の内側端部に前記シール片１５の下端部をバネ１６を介して連結したシール装置を示す。なお、バネの連結位置は、支持部材１９の内側端部に限定する必要はなく、シール片１５が焼結原料充填層２の表層に摺接する領域に相当する幅方向の位置に複数併設してもよい。
【００４９】
このように本発明におけるシール片１５をバネ１６を介して加圧送風フードのスカート下端部１３に設けられた支持部材１９に連結することにより、バネ１６の伸縮作用によりシール片１５の焼結原料充填層２の表層への追従性・摺接性が向上し、より安定的にシール性を維持できる。
【００５０】
図４に、本発明の実施形態の一例として、加圧送風フードのスカート下端部１３に支持部材１９を設置し、この支持部材１９にバルク状の弾性体１７を介してセラミックとゴムの複合材からなるシール片１５を固着したシール装置を示す。
【００５１】
なお、このバルク状の弾性体１７は特に限定する必要はなく、スポンジ状ゴム、気体や液体により内圧付加されたチューブ、蛇腹構造の金属体等の可撓性金属体等が用いられ、これらの少なくとも焼結原料充填層２の表面と摺接する下部表面に本発明における硬質剛体と弾性体の複合材からなるシール片１５を貼り合わせることにより支持部材１９に固着される。
【００５２】
このように本発明におけるシール片１５をバルク状の弾性体を介して加圧送風フードのスカート下端部１３に設けられた支持部材１９に連結することにより、バルク状の弾性体の弾力性によりシール片１５の焼結原料充填層２の表層への追従性・摺接性が向上し、より安定的にシール性を維持できる。
【００５３】
バルク状の弾性体としてスポンジ状ゴムを用いる場合は、その材質として、例えば、クロロプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、ニトリルゴム、天然・イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴムなどの一般に知られているものを用いることができるが、この内でもできるだけ硬度が小さく柔らかいもの、例えば、アスカーＣで硬度８のものを使用することが好ましい。
【００５４】
図５に、本発明の実施形態の一例として、加圧送風フードのスカート下端部１３に、内部圧力の調節が可能なエアーダクト１８を設置し、このエアーダクト１８の底部に本発明におけるセラミックとゴムの複合材からなるシール片１５を設置したシール装置を示す。
【００５５】
このシール装置において、エアーダクト１８の上部からこのダクト内にエアーを供給することにより内圧を付加すると、上記シール片１５はタイヤチューブのように膨らみ、シール片１５と焼結原料充填層２の表層面との密着性がより向上する。また、本発明では、このシール装置を用いてエアーダクト１８内へのエアー供給量を調整して内圧を制御し、シール片１５を焼結原料充填層２の表層面に対して全体的かつ均一に加圧し、焼結原料充填層２の表層の不均一かつ不規則な凹凸を吸収することにより、シール片１５の摺接性を向上し、よりシール性及び耐用性（耐摩耗性）を向上することができる。
【００５６】
さらに好ましくは、エアーダクト１８内にさらにチューブ状のゴムを配し、このチューブ状のゴムの中にエアーを供給して内圧を付加することにより、シール片１５の一部が破損した場合のエアーダクト１８内の内圧低下を防止し安定的な内圧制御ができる。
【００５７】
図３〜図５には、本発明の実施形態の例として、加圧送風フード側面のスカート下端部に本発明におけるシール片を設置した模式図を示したが、シール片は、加圧送風フードの側面のスカート下端部に限らず、入側、出側、さらに全周のスカート下端部に設置して良く、また、全周に連続して設置しても所定の大きさに分割して設置しても良い。
【００５８】
また、これらのシール装置において、さらに、シール片の上方に磁石を設置し、磁気作用によりシール片表面に原料充填層表層の焼結鉱粉を固着させてシール片と焼結原料充填層の間の密着性を高め、さらにシール性を向上させることも可能である。
【００５９】
【実施例】
本発明の実施例を以下に説明する。
【００６０】
本発明例１〜６及び比較例１〜３において、焼結パレット幅４ｍ、焼結機長さ１００ｍの焼結機を用いて吸引負圧は１２．７４ｋＰａ（１３００ｍｍＡｑ）、原料充填層の層厚ｈは５５０ｍｍ、パレットスピードは３．５ｍ／ｓ一定で操業した。また、加圧送風フードは、幅３．５ｍ、長さ３０ｍの大きさであり、スカート下端部と原料充填層表層との距離は１００ｍｍとし、排鉱側の焼結ストランド上方に設置した。加圧送風フードからの送風量は８．５×１０５ｍ3／Ｈｒ一定とし、シール性を評価するために、加圧送風量と吸引ガス量の差から漏風量を測定して漏風率を計算した。また、加圧送風フードの内圧７．８４ｋＰａ（８００ｍｍＡｑ）が６．８６ｋＰａ（７００ｍｍＡｑ）に低下した時を複合材の寿命とした。
【００６１】
発明例１においては、加圧送風フードのシール装置を図３のような構造とし、セラミックとゴムの複合材からなるシール片１５として、水平断面形状が一辺が１０ｍｍの正方形であり、厚みが２ｍｍのセラミックチップを天然ゴムシートに加硫した全体の厚みが５ｍｍのセラミックとゴムの複合材シートを用い、支持部材１９の内側とこのシール片１５の下端部とを加圧送風フードの長手方向に３００ｍｍの間隔でバネにより連結した。また、このシール片１５が焼結原料充填層の表層に摺接する幅方向距離ｗ（摺接距離）を２００ｍｍ（焼結原料充填層の層厚との相対比ｗ／ｈで０．３６）となるようにした。
【００６２】
発明例２においては、加圧送風フードのシール装置を図４のような構造とし、セラミックとゴムの複合材からなるシール片１５として発明例１と同じものを用い、このシール片１５をスポンジゴム１７の表層に貼り合わせたものを支持部材１９に固着した。また、このシール片１５が焼結原料充填層の表層に摺接する幅方向距離ｗ（摺接距離）を２００ｍｍ（焼結原料充填層の層厚との相対比ｗ／ｈで０．３６）となるようにした。
【００６３】
発明例３〜５、比較例４においては、加圧送風フードのシール装置を図５のような構造とし、セラミックとゴムの複合材からなるシール片１５として、水平断面形状が一辺が５ｍｍ、１０ｍｍまたは６０ｍｍの正方形であり、厚みが２ｍｍのセラミックチップを天然ゴムシートに加硫した全体の厚みが５ｍｍのセラミックとゴムの複合材シートを用い、このシール片１５をエアーダクト１８の底部開口部に固着した。また、エアーダクト１８内に上部からエアーを供給して密閉しエアーダクト１８の内圧が４．９ｋＰａ（０．０５ｋｇ／ｃｍ2 ）の範囲になるように調節し、シール片１５が焼結原料充填層の表層に摺接する幅方向距離ｗ（摺接距離）が１００ｍｍ、１８０ｍｍまたは２００ｍｍ（焼結原料充填層の層厚との相対比ｗ／ｈで０．１８、０．３３または０．３６）となるようにした。
【００６４】
比較例１においては、加圧送風フードのシール装置を図２のような構造とし、シール片１４として、厚みが３ｍｍの布入りウレタンゴムを用いた。この時、シール片１４が外側にめくれないように、シートの下端部を内側へ紐で引っ張る構造にした。なお、一般にウレタンゴムは、上記の発明例１〜６でシール片に用いたＮＢＲゴムよりも耐摩耗性に優れた材質である。また、このシール片１４が焼結原料充填層の表層に摺接する幅方向距離ｗ（摺接距離）を２００ｍｍ（焼結原料充填層の層厚との相対比ｗ／ｈで０．３６）となるようにした。
【００６５】
比較例２においては、シール片１５の摺接距離以外は、全て発明例３と同じとした。シール片１５の摺接距離ｗは、本発明の範囲より短い３０ｍｍ（焼結原料充填層の層厚との相対比ｗ／ｈで０．０５）となるようにした。
【００６６】
比較例３においては、シール片１５の摺接距離以外は、全て発明例３と同じとした。シール片１５の摺接距離ｗは、本発明の範囲より長い１４００ｍｍ（焼結原料充填層の層厚との相対比ｗ／ｈで２．５４）となるようにした。
【００６７】
表１に発明例１〜５及び比較例１〜４のシール装置を用いた場合の加圧送風フードからの漏風率、寿命を示す。
【００６８】
【表１】
【００６９】
表１から分かるように、発明例１〜５は、本発明の範囲から外れる比較例１〜４に比較して、加圧送風フードからの漏風率およびそのシール装置の寿命が著しく向上した。
【００７０】
【発明の効果】
本発明によれば、加圧焼結法において、焼結パレットに装入された焼結原料充填層の上方に設けた加圧送風フードのシール性を維持し、且つ耐用性をも兼ね備えた加圧送風フードのシール装置及びシール方法を提供でき、従来に比べて加圧焼結法における焼結鉱の生産性、製品歩留り、製品品質を向上できるという顕著な効果がえられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】加圧焼結法の例を示す図である。
【図２】従来の加圧送風フード部の例を示す図である。
【図３】本発明の加圧送風フードシール装置の実施形態の一例を示す図である。
【図４】本発明の加圧送風フードシール装置の実施形態の一例を示す図である。
【図５】本発明の加圧送風フードシール装置の実施形態の一例を示す図である。
【図６】加圧送風フード内のシール片と焼結原料充填層との摺接領域近傍のガスの流れを示す概念図である。
【図７】本発明における原料充填層厚みに対するシール片の摺接距離ｗ／ｈと漏風率ηとの関係を示すグラフである。
【図８】本発明における原料充填層厚みに対するシール片の摺接距離ｗ／ｈと焼結鉱の生産性Ｐとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 焼結パレット
２ 焼結原料充填層
３ 加圧送風フード
４ 加圧送風ブロアー
５ 原料ホッパー
６ 点火炉
７ スプロケット
８ ウインドボックス
９ 排気ダクト
１０ 排ガス集塵機
１１ 吸引ブロアー
１２ 煙突
１３ スカート下端部
１４ シール片
１５ 硬質剛体と弾性体の複合材からなるシール片
１６ バネ
１７ バルク状の弾性体
１８ エアーダクト
１９ 支持部材
２０ 加圧送風フード内のシール片摺接領域の幅方向へのガス流れ
２１ 加圧送風フード内のシール片摺接領域の直下方向へのガス流れ
Claims (14)
- 下方吸引式焼結機に装入された焼結原料充填層の上方に設けた加圧送風フードのシール装置において、該加圧送風フードのスカート下端部に支持部材を設置し、該支持部材の外側にシール片の上端部を固着し、該支持部材の内側に前記シール片の下端部をバネを介して連結し、該シール片を、前記焼結原料充填層の表層に摺接する焼結パレットの幅方向距離が前記焼結原料充填層の層厚との相対比で０．１〜２の範囲になるように設置し、かつ該シール片は、弾性体表層から露出する硬質剛体の最大径が５０ｍｍ以下となるように硬質剛体が弾性体表層に固着された複合材であることを特徴とする加圧送風フードのシール装置。
- 下方吸引式焼結機に装入された焼結原料充填層の上方に設けた加圧送風フードのシール装置において、該加圧送風フードのスカート下端部に支持部材を設置し、該支持部材にバルク状の弾性体を介してシール片を固着し、該シール片を、前記焼結原料充填層の表層に摺接する焼結パレットの幅方向距離が前記焼結原料充填層の層厚との相対比で０．１〜２の範囲になるように設置し、かつ該シール片は、弾性体表層から露出する硬質剛体の最大径が５０ｍｍ以下となるように硬質剛体が弾性体表層に固着された複合材であることを特徴とする加圧送風フードのシール装置。
- 下方吸引式焼結機に装入された焼結原料充填層の上方に設けた加圧送風フードのシール装置において、該加圧送風フードのスカート下端部に内部圧力の調節が可能なエアーダクトを設置し、該エアーダクトの底部にシール片を設置し、該シール片を、前記焼結原料充填層の表層に摺接する焼結パレットの幅方向距離が前記焼結原料充填層の層厚との相対比で０．１〜２の範囲になるように設置し、かつ該シール片は、弾性体表層から露出する硬質剛体の最大径が５０ｍｍ以下となるように硬質剛体が弾性体表層に固着された複合材であることを特徴とする加圧送風フードのシール装置。
- 前記硬質剛体がセラミックス、硬質金属、およびサーメットのうちの１種または２種以上からなることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の加圧送風フードのシール装置。
- 前記弾性体がゴムであることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の加圧送風フードのシール装置。
- 前記硬質剛体の形状が板状、球状、および円筒状のうちの１種または２種以上からなることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載の加圧送風フードのシール装置。
- 前記バルク状の弾性体がスポンジ状のゴム、チューブ、および可撓性金属体のうちの１種または２種以上からなることを特徴とする請求項２に記載の加圧送風フードのシール装置。
- 下方吸引式焼結機に装入された焼結原料充填層の上方に設けた加圧送風フードのシール方法において、該加圧送風フードのスカート下端部に支持部材を設置し、該支持部材の外側にシール片の上端部を固着し、該支持部材の内側に前記シール片の下端部をバネを介して連結し、該シール片を前記焼結原料充填層の表層に摺接する焼結パレットの幅方向距離が前記焼結原料充填層の層厚との相対比で０．１〜２の範囲になるようにし、かつ該シール片は、弾性体表層から露出する硬質剛体の最大径が５０ｍｍ以下となるように硬質剛体が弾性体表層に固着された複合材であることを特徴とする加圧送風フードのシール方法。
- 下方吸引式焼結機に装入された焼結原料充填層の上方に設けた加圧送風フードのシール方法において、該加圧送風フードのスカート下端部に支持部材を設置し、該支持部材にバルク状の弾性体を介してシール片を固着し、該シール片を前記焼結原料充填層の表層に摺接する焼結パレットの幅方向距離が前記焼結原料充填層の層厚との相対比で０．１〜２の範囲になるようにし、かつ該シール片は、弾性体表層から露出する硬質剛体の最大径が５０ｍｍ以下となるように硬質剛体が弾性体表層に固着された複合材であることを特徴とする加圧送風フードのシール方法。
- 下方吸引式焼結機に装入された焼結原料充填層の上方に設けた加圧送風 フードのシール方法において、該加圧送風フードのスカート下端部に内部圧力の調節が可能なエアーダクトを設置し、該エアーダクトの底部にシール片を設置するとともに、該エアーダクト内へのエアー供給量により圧力を調節し、該シール片を前記焼結原料充填層の表層に摺接する焼結パレットの幅方向距離が前記焼結原料充填層の層厚との相対比で０．１〜２の範囲になるようにし、かつ該シール片は、弾性体表層から露出する硬質剛体の最大径が５０ｍｍ以下となるように硬質剛体が弾性体表層に固着された複合材であることを特徴とする加圧送風フードのシール方法。
- 前記硬質剛体がセラミックス、硬質金属、およびサーメットのうちの１種または２種以上からなることを特徴とする請求項８から請求項１０の何れか１項に記載の加圧送風フードのシール方法。
- 前記弾性体がゴムであることを特徴とする請求項８から請求項１１の何れか１項に記載の加圧送風フードのシール方法。
- 前記硬質剛体の形状が板状、球状、および円筒状のうちの１種または２種以上からなることを特徴とする請求項８から請求項１２の何れか１項に記載の加圧送風フードのシール方法。
- 前記バルク状の弾性体がスポンジ状のゴム、チューブ、および可撓性金属体のうちの１種または２種以上からなることを特徴とする請求項９に記載の加圧送風フードのシール方法。
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