JP4307686B2 - 原料供給装置および還元鉄製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱炉、還元炉、還元溶融炉等の移動式炉床炉の炉床上に、金属鉄を製造するための原料を供給する原料供給装置および移動式炉床炉により金属鉄を製造する還元鉄製造方法の技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のとおり、高温下において原料を還元することにより金属鉄を製造する還元鉄製造装置としては、炭素系還元材料と酸化鉄とを主成分とするペレット状やブリケット状の粒状還元鉄原料を移動式炉床炉の炉床上に供給して還元するものと、粉体状の還元鉄原料、つまり原料粉を還元するものとの二種類の還元鉄製造装置がある。ペレット状やブリケット状の粒状還元鉄原料を移動式炉床炉の炉床上に供給して還元する前者の還元鉄製造装置については、例えばＵ．Ｓ．Ｐａｔ．Ｎｏ．５８８５５２１（従来例１）において開示され、また原料粉を供給して還元する後者の還元鉄製造装置については、例えば特開平１１−１０６８１２号（従来例２）公報において開示されている。
【０００３】
従来例１に係る還元鉄製造装置は、供給原料あるいはペレット均し機を示す供給装置の概略側面図の図６に示すように、乾燥炉で乾燥させた粒状還元鉄原料を、移動式炉床炉の天井部を貫通して炉床３６の近傍まで延びた垂直な供給パイプ１０２を介して炉床３６に供給し、前記供給パイプ１０２の先端部側面に設けたペレットレベラ１０４により粒状還元鉄原料の層厚を一次調整すると共に、このペレットレベラ１０４よりも炉床３６の移動方向側に設けた均し機１１２により、粒状還元鉄原料層の層厚が粒状還元鉄原料の還元に好ましい厚さになるように最終調整するものである。
【０００４】
また、従来例２に係る還元鉄製造装置は、回転炉床炉（還元炉）の要部の構成を示した図の図７に示すように、炉天井部３を貫通するパイプ状の装入口６から回転炉床炉内へ供給された鉄鉱石と固体還元材からなる原料ｔを隔壁８の上をとおして炉床４へ誘導し、この炉床４の図における右方向向きの矢印方向への移動によって回転炉床炉内を１周する間に原料ｔを還元して排出口７に到達させる。ここで、前記隔壁８の下側に存在している還元処理を終えた高温の還元鉱石の輻射伝熱により、高温の還元鉱石の上の、前記装入口６による供給直後の原料ｔを予熱する一方、温度が降下し排出口７に到達した還元鉱石を、前記排出口７から炉外へと排出させるものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、炉内の還元雰囲気の温度は１０００℃以上である。従って、従来例１または２に係る還元鉄製造装置では、パイプ状の装入口の回転炉床炉内の部分は１０００℃以上の高温に晒されることになり、原料粉がパイプ状の装入口の内壁に付着し、詰まりやどか落ち等が発生し、均等、かつ連続して原料粉を供給することができなくなり、さらに均し機では原料の破壊等がおこりやすく、金属鉄の品質が悪化するという恐れがあった。また、パイプ状の装入口では、炉床の幅方向に均等、かつ薄い原料層となるように還元鉄原料を供給することが極めて難しいという問題もあった。
【０００６】
一方、パイプ状の装入口を炉内に入れることなく、炉天井部から粉鉄鉱石と粉コークスとからなる原料粉や床敷き層となる粉コークスを落下させると、原料粉等が炉内のガス流により舞い上がるため、原料粉等を均等に装入することができないこととされていた。特に、還元炉が回転炉床炉である場合には、炉床の内径側と外径側とで原料粉の供給量を変える必要があり、パイプ状の装入口により炉床の幅方向に均等に供給するのは極めて難しかった。
【０００７】
従って、本発明の目的は、還元鉄原料や床敷き層用の炭素質含有物が粉体であっても、炉の炉床上に、薄く、しかも均等厚さの原料層が形成されるように装入することを可能ならしめると共に、品質に優れた金属鉄を製造し得る原料供給装置および還元鉄製造方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、従って上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る原料供給装置が採用した手段は、炉に設けられ、この炉の炉床上に、金属鉄を製造するための原料を供給する原料供給装置において、原料を前記炉床上に供給する垂直な原料供給ダクトを備え、この原料供給ダクトへ前記原料を供給する原料供給機側に、前記原料供給ダクトに供給する原料の供給量を調整する原料供給量調整手段を設けてなり、かつ、前記原料供給ダクトの少なくとも下部に、冷却手段が設けられてなることを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項２に係る原料供給装置が採用した手段は、請求項１に記載の原料供給装置において、前記原料供給ダクトの内部であって、かつ前記炉の炉床の幅方向に所定の間隔で複数の仕切り部材が配設されてなることを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項３に係る原料供給装置が採用した手段は、請求項１または２のうちの何れか一つの項に記載の原料供給装置において、前記原料供給ダクトの上部に、複数の原料供給口が設けられてなることを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項４に係る原料供給装置が採用した手段は、請求項１乃至３に記載の原料供給装置において、前記原料供給ダクトに、この原料供給ダクト内に不活性ガスを供給するガス供給口が設けられてなることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項５に係る原料供給装置が採用した手段は、請求項４に記載の原料供給装置において、前記ガス供給口に供給される不活性ガスの供給量を自在に調整するガス供給量調整手段を備えてなることを特徴とする請求項４に記載の原料供給装置。
【００１３】
本発明の請求項６に係る原料供給装置が採用した手段は、請求項３乃至５のうちの何れか一つの項に記載の原料供給装置において、前記ガス供給口および／または前記原料供給口が、前記仕切り部材で仕切られた区画毎に設けられてなることを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項７に係る原料供給装置が採用した手段は、請求項１乃至６のうちの何れか一つの項に記載の原料供給装置において、前記原料供給ダクトの内壁に付着防止処理が施されてなることを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項８に係る還元鉄製造方法は、少なくとも炭素質還元剤と酸化鉄含有物質とを混合し、混合により得られた還元鉄原料を還元溶融炉の炉床上に供給し、供給した還元鉄原料を高温下で固体還元し、固体還元により得られた金属鉄を引き続き加熱して溶融させることにより、少なくとも前記還元鉄原料中に含まれているスラグ成分を分離させると共に、溶融させた前記金属鉄を凝集させて粒状鉄を製造する還元鉄製造方法であって、前記還元溶融炉の炉床上に、前記請求項１乃至７のうちの何れか一つの項に記載の原料供給装置によって、炭素質含有粉を供給して床敷き層を形成させると共に、この床敷き層の上に、前記還元鉄原料を装入することを特徴とする。
【００１７】
本発明の請求項９に係る還元鉄製造方法は、少なくとも炭素質還元剤と酸化鉄含有物質とを混合し、混合により得られた還元鉄原料を還元溶融炉の炉床上に供給し、供給した還元鉄原料を高温下で固体還元し、固体還元により得られた金属鉄を引き続き加熱して溶融させることにより、少なくとも前記還元鉄原料中に含まれているスラグ成分を分離して溶鉄を製造する還元鉄製造方法であって、前記還元溶融炉の炉床上に、前記請求項１乃至７のうちの何れか一つの項に記載の原料供給装置によって、炭素質含有粉を供給して床敷き層を形成させると共に、この床敷き層の上に、前記還元鉄原料を装入することを特徴とする。
【００１８】
本発明の請求項１０に係る還元鉄製造方法は、少なくとも炭素質還元剤と酸化鉄含有物質とを混合し、混合により得られた還元鉄原料粉を還元溶融炉の炉床上に供給し、供給した還元鉄原料粉を高温下で固体還元し、固体還元により得られた金属鉄を引き続き加熱して溶融させることにより、少なくとも前記還元鉄原料粉中に含まれているスラグ成分を分離させると共に、溶融させた前記金属鉄を凝集させて粒状鉄を製造する還元鉄製造方法であって、前記還元溶融炉の炉床上に、前記請求項１乃至７のうちの何れか一つの項に記載の原料供給装置によって、前記還元鉄原料粉および／または炭素質含有粉を装入することを特徴とする。
【００１９】
本発明の請求項１１に係る還元鉄製造方法は、少なくとも炭素質還元剤と酸化鉄含有物質とを混合し、混合により得られた還元鉄原料粉を還元溶融炉の炉床上に供給し、供給した還元鉄原料粉を高温下で固体還元し、固体還元により得られた金属鉄を引き続き加熱して溶融させることにより、少なくとも前記還元鉄原料粉中に含まれているスラグ成分を分離して溶鉄を製造する還元鉄製造方法であって、前記還元溶融炉の炉床上に、前記請求項１乃至７のうちの何れか一つの項に記載の原料供給装置によって、前記還元鉄原料粉および／または炭素質含有粉を装入することを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の原料供給装置を備えた実施の形態１に係る還元鉄製造装置の構成を、この還元鉄製造装置が移動式炉床炉である場合を例として、その主要部を示す模式的断面構成説明図の図１と、図１のＡ−Ａ線断面図の図２とを順次参照しながら説明する。
【００２１】
図１に示す符号１は、移動式炉床炉であって、この移動式炉床炉１の炉床２上には、後述する原料供給装置１０で、後述する原料粉が供給されるように構成されている。前記原料供給装置１０は、原料供給ホッパー１１と、この原料供給ホッパー１１の下部から下方に延び、降下する原料によりシールされる排出ダクト１２と、この排出ダクト１２から排出された原料の供給量を、振動の振幅調整により自在に調整し得る原料供給機であり、原料供給量調整手段である周知の振動フィーダ１３と、この振動フィーダ１３から切出された原料の原料供給口１４ａを上部に有し、下端部が移動式炉床炉１の耐火物からなる天井部である炉天井３に設けられた原料通過穴３ａに連通する後述する原料供給ダクト１４とから構成されている。なお、前記振動フィーダ１３を周知の構成になるドラムフィーダに置換することができる。
【００２２】
前記原料供給ダクト１４の幅は、図２に示すように、両炉壁４の間に位置する前記炉床２の幅方向の寸法と同寸法に設定されており、そしてその内部であって、かつ長手方向、つまり炉床２の幅方向に複数（本実施の形態１の場合には３枚である。）枚の仕切り部材１５が所定の間隔で配設されることによって区画されている。前記原料供給口１４ａは各区画それぞれの上部部分に設けられており、これら各原料供給口１４ａのそれぞれには、個別に作動制御される個別の振動フィーダ１３から原料粉が切出されると、切出された原料粉は各区画それぞれの内側を自然落下するように構成されている。
【００２３】
上記原料供給装置１０から移動式炉床炉１の炉床２上に供給される原料は、少なくとも酸化鉄含有物質と炭素質含有粉とを混合して得られた混合粉からなる還元鉄原料粉および／または床敷き層となる炭素質含有粉が主なものであるが、この他に副原料、副資材もこれに含まれ、具体的には下記のとおりである。
主原料としては、
（１）混合粉からなる還元鉄原料粉および床敷き層となる炭素質含有粉
（２）混合粉からなる還元鉄原料粉
（３）床敷き層となる炭素質含有粉、または耐火物粉、スラグ粉
副原料としては、
（４）塩基度調整剤（石灰等）
副資材としては、
（５）炉床補修材（炉床と同材質のもの）
（６）炉床融点調整材（アルミナ、マグネシア等）
そして、上記（１）〜（６）の２つ以上からなる混合物等である。
【００２４】
この実施の形態１においては、上記のとおり、原料供給装置１０から移動式炉床炉１の炉床２上に、酸化鉄含有物質と炭素質含有粉とを混合して得られた混合粉からなる還元鉄原料粉および／または床敷き層となる炭素質含有粉が供給されるが、酸化鉄含有物質と炭素質含有粉とを混合して得られた混合粉からなる小凝集体、小径ペレットであっても良い。
【００２５】
以下、本実施の形態１に係る還元鉄製造装置の原料供給装置１０の作用態様を説明すると、図示しないコンベヤにより搬送されて原料供給ホッパー１１に投入された酸化鉄含有物質と炭素質含有粉とを混合して得られた混合粉からなる還元鉄原料粉および／または床敷き層となる炭素質含有粉、つまり原料粉は、原料供給ホッパー１１から排出ダクト１２を経て振動フィーだ１３に移動する。そして、振動フィーダ１３により所定量ずつ原料供給口１４ａ側に移動すると共に、原料供給口１４ａから原料供給ダクト１４の各区画内を自然落下して移動式炉床炉１の炉床２上に供給される。
【００２６】
ところで、原料粉が原料供給ホッパー１１内を自然落下する落下中において、移動式炉床炉１内を対流する炉内ガス流が上昇ガス流となって、この原料供給ダクト１４内に侵入しようとする。もし、この原料供給ダクト１４内に上昇ガス流が侵入すると、炉幅方向のガス流が発生し原料粉の自然落下が妨げられ、炉幅方向に原料粉が不均一に落下することになる。しかしながら、この原料供給ダクト１４は複数の仕切り部材によって区画されていて、上昇ガス流による炉幅方向のガス流の発生が抑制されるため、原料粉は自然落下経路が乱されることなく原料供給ダクト１４内を自然落下する。
【００２７】
ところで、原料粉が原料通過穴３ａを通過してから移動式炉床炉１の炉床２上に到達するまでの間は、移動式炉床炉１内を対流する炉内ガス流によって原料粉の自然落下経路が乱されることになるが、慣性力のために自然落下経路が殆ど乱されることなく、原料粉はほぼ自然落下経路の延長線上に落下し、そして移動式炉床炉１の炉床２上に、薄く、しかもほぼ均等の厚さの連続した原料粉層が形成される。
【００２８】
本実施の形態１に係る還元鉄製造装置の原料供給装置１０によれば、原料粉は原料供給ダクト（装入口に相当する。）１４の内壁に接触することなく自然落下し、従来例２に係る還元鉄製造装置のように、原料粉が原料供給ダクト１４の内壁に付着するようなことがないから、原料供給ダクト１４が詰まったり、付着した原料粉がどか落ちするような恐れがない。そして、上記のとおり、炉床２上で炉幅方向だけでなく、炉進行方向にも、薄く、しかもほぼ均等の厚さの連続した原料粉層が形成されるから、金属鉄の品質の向上、均質化が図られ、歩留りが向上するためコスト低減効果がある。また、振動フィーダ１３の作動制御で原料粉の切出し量を制御することができ、炉床２上への原料粉の供給量を変えることができるから、回転式炉床炉の炉床であっても、その幅方向に薄く、しかもほぼ均等の厚さの連続した原料粉層を形成させることができるという効果もある。
【００２９】
さらに、上記のとおり、移動式炉床炉１の炉床２上に、薄く、しかもほぼ均等の厚さの連続した原料粉層が形成されるから、従来例１のように、移動式炉床炉１内にペレットレベラや均し機を設ける必要がなく、メインテナンスコストに関して有利になるという経済効果がある。
【００３０】
本発明の実施の形態２に係る移動式炉床炉の原料供給装置の構成を、その主要部を示す図の図３を参照しながら、上記実施の形態１と同一のものは同一名称ならびに同一符号を以て、上記実施の形態１と相違する点について説明すると、本発明の実施の形態２に係る還元鉄製造装置の原料供給装置１０は、原料供給ダクト１４の仕切り部材１５で区切られた各区画それぞれの内部に、例えば窒素ガス等の不活性ガスを吹込むガス供給口１６を設けると共に、これらガス供給口１６に、吹込まれる不活性ガスの供給量を必要に応じて調整する図示しない流量調整弁を設けたものであって、これ以外の構成は、全て上記実施の形態１と同構成になるものである。
【００３１】
本実施の形態２に係る移動式炉床炉の原料供給装置１０によれば、ガス供給口１６から窒素ガス等の不活性ガスを供給すると、不活性ガスの下向流によって原料通過穴３ａと炉床２の間の空間における炉内ガス流の対流が妨げられるから、原料粉の落下経路の乱れはより少なくなる。従って、移動式炉床炉１の炉床２上には、薄く、しかも均等の厚さの原料粉層が形成されるが、原料粉層の層厚の均等性については、上記実施の形態１よりも優れている。
【００３２】
本発明の実施の形態３に係る移動式炉床炉の原料供給装置の構成を、その主要部を示す図の図４を参照しながら、上記実施の形態１と同一のものは同一名称ならびに同一符号を以て、上記実施の形態１と相違する点について説明すると、本発明の実施の形態３に係る還元鉄製造装置の原料供給装置１０は、原料供給ダクト１４の下部に水冷ジャケット１７を設けて、この原料供給ダクト１４の下部を冷却するようにしたもので、これ以外の構成は、全て上記実施の形態１と同構成になるものである。
【００３３】
本実施の形態３に係る移動式炉床炉の原料供給装置１０によれば、原料供給ダクト１４内において浮遊している微粉が、たとえ原料供給ダクト１４の内壁に付着しようとしても、この原料供給ダクト１４の下部が水冷ジャケット１７で冷却されていて、原料供給ダクト１４の最も高温になる下部内壁の温度が低いので、浮遊する微粉が原料供給ダクト１４の内壁に付着するような恐れがない。なお、水冷ジャケット１７は、原料供給ダクト１４の上部に設けても差し支えなく、内壁への微粉の付着防止としてはより安全となる。
【００３４】
本発明の実施の形態４に係る移動式炉床炉の原料供給装置の構成を、その主要部を示す図の図５を参照しながら、上記実施の形態１と同一のものは同一名称ならびに同一符号を以て、上記実施の形態１と相違する点について説明すると、本実施の形態４に係る還元鉄製造装置の原料供給装置は、原料供給ダクト１４の内壁に、フッ素樹脂からなる付着防止層を形成させたものである。
【００３５】
従って、本実施の形態４に係る移動式炉床炉の原料供給装置１０によれば、上記実施の形態３と同様に、原料供給ダクト１４内において微粉が浮遊し、浮遊する部粉がたとえ原料供給ダクト１４の内壁に付着しようとしても、この原料供給ダクト１４の下部の内壁に、浮遊する微粉が付着するような恐れがない。
【００３６】
【実施例】
本発明の実施例１に係る還元鉄製造方法を説明すると、この還元鉄製造方法では、上記実施の形態１に係る原料供給装置１０により原料粉を供給するようにしたものである。つまり、先ず、床敷き材となる炭素質含有粉を供給して移動式炉床炉１の炉床２上に炭素質含有粉層を形成させる。次いで、少なくとも炭素質還元材と酸化鉄含有物質とを混合し、混合により得られた還元鉄原料粉を供給して、炉床２に直接還元鉄原料粉が接触しないように還元鉄原料粉層を形成させる。そして、還元鉄原料粉を高温下で固体還元し、固体還元により得られた金属鉄を引き続き加熱して溶融させることにより、少なくとも前記還元鉄原料粉中に含まれているスラグ成分を分離させると共に、溶融させた前記金属鉄を凝集させて粒状鉄を製造したものである。
【００３７】
従って、本発明の実施例１に係る還元鉄製造方法によれば、原料供給装置１０により、炉床２上に、薄く、しかも連続した均等厚さの還元鉄原料粉層を形成させることができるので、粒状鉄の品質の向上、均質化が図れ、歩留りが向上するので粒状鉄のコスト低減が可能になる。また、炉床２上に、薄く、しかも連続した均等厚さの床敷き材となる炭素質含有粉層を形成させることができるので、高金属化率が達成できると共に、炉床２を保護することができる。また、必要最小限の炭素質含有粉を供給することができるので、炭素質含有粉の無駄使用が回避されるのに加えて、炉床２上の場所の相違により、還元鉄が不均一な品質となるのを防止することができる。
【００３８】
さらに、移動式炉床炉１が回転式炉床炉の場合には、炉床の内径側と外径側とで移動速度が相違し、この速度の相違により炉内ガスの流れ方も流速も相違する場合があるが、これらの相違に応じた厚さの還元鉄原料粉層や炭素質含有粉層を炉床上に形成させることができるので、上記相違に起因する還元鉄原料粉の還元状態の差を解消することができるという優れた効果がある。
【００３９】
上記実施例１では、上記のとおり、実施の形態１に係る原料供給装置１０により炭素質含有粉を供給して炉床２上に炭素質含有粉層を形成させ、次いで還元鉄原料粉を供給して炉床２上に還元鉄原料粉層を形成させた。しかしながら、仕切り部材で区画されていない原料供給ダクトを備えてなる原料供給装置、実施の形態２乃至４に係る原料供給装置であっても良く、そして少なくとも酸化鉄含有物質と炭素質含有粉とを混合して得られた還元鉄原料粉と炭素質含有粉との混合粉を供給したとしても、また少なくとも酸化鉄含有物質と炭素質含有粉とを混合して得られた還元鉄原料粉だけを供給したとしても、それなりの効果を期待することができる。
【００４０】
勿論、粉体に限らず、少なくとも小凝集体や小径ペレットを供給することも可能である。なお、原料供給装置１０により炭素質含有粉を供給して、炉床２上に炭素質含有粉層を形成させた後、この炭素質含有粉層上に酸化鉄含有物質と炭素質含有粉とを混合して得られた混合粉からなる還元鉄原料から形成した中〜大径ペレットを他の供給装置を用いて供給した場合についても本発明に含まれるものである。
【００４１】
次に、本発明の実施例２に係る還元鉄製造方法を説明すると、この還元鉄製造方法では、上記実施例１の場合と同様に、上記実施の形態１に係る原料供給装置１０により原料粉を供給するようにしたものである。先ず、下敷き材となる炭素質含有粉を供給して移動式炉床炉１の炉床２上に炭素質含有粉層を形成させる。次いで、少なくとも炭素質還元材と酸化鉄含有物質とを混合し、混合により得られた還元鉄原料粉を供給して、直接還元鉄原料粉が炉床２に直接接触することがないように炉床２に還元鉄原料粉層を形成させる。そして、還元鉄原料粉を高温下で固体還元し、固体還元により得られた金属鉄を引き続き加熱して溶融させることにより、少なくとも前記還元鉄原料粉中に含まれているスラグ成分を分離させると共に、スラグ成分が分離された溶鉄を溶鉄排出口から排出するようにしたものである。
【００４２】
なお、移動式炉床炉１の炉床２に設けられる溶鉄排出口は、例えば溶鉄を集めると共に溜める凹所と、この凹所の底部に設けられる溶鉄排出穴と、この溶鉄排出穴の下部に設けられるスライドバルブとから構成されてなるものである。また、原料供給装置１０により炭素質含有粉を供給して、炉床２上に炭素質含有粉層を形成させた後、この炭素質含有粉層上に酸化鉄含有物質と炭素質含有粉とを混合して得られた混合粉からなる還元鉄原料から形成した中〜大径ペレットを他の供給装置を用いて供給した場合についても本発明に含まれるものである。
【００４３】
以上の説明から良く理解されるように、上記実施例１が粒状鉄を製造するのに対して、本実施例２は溶鉄を製造するだけであるから、本実施例２によれば、上記実施例１と同様の効果を得ることができる。また、上記実施例１と同様に、仕切り部材で区画されていない原料供給ダクトを備えてなる原料供給装置、実施の形態２乃至４に係る原料供給装置であってもよく、そして少なくとも酸化鉄含有物質と炭素質含有粉とを混合して得られた還元鉄原料粉と炭素質含有粉との混合粉を供給しても、また少なくとも酸化鉄含有物質と炭素質含有粉とを混合して得られた還元鉄原料粉だけを供給しても、それなりの効果を得ることができる。勿論、酸化鉄含有物質と炭素質含有粉とを混合して得られた混合物からなる小径ペレットを供給することも可能である。
【００４４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の請求項１乃至７に係る原料供給装置によれば、原料粉は原料供給ダクトの内壁に接触することなく自然落下し、従来例１または２に係る還元鉄製造装置のように、原料粉が原料供給ダクトの内壁に付着するようなことがないから、原料供給ダクトが詰まったり、付着した原料粉がどか落ちするような恐れがない。そして、炉床上に、薄く、しかもほぼ均等厚さの連続した原料粉層が形成されるから、金属鉄の品質の向上、均質化が図られ、歩留りが向上するためコスト低減効果がある。また、原料粉の切出し量を制御することにより、炉床上への原料粉の供給量を変えることができるから、回転式炉床炉の炉床であっても、その幅方向に薄く、しかもほぼ均等の厚さの連続した原料粉層を形成させることができるという効果もある。さらに、炉床上に、薄く、しかもほぼ均等の厚さの連続した原料粉層が形成されるから、従来例１のように、移動式炉床炉内にペレットレベラや均し機を設ける必要がなく、メインテナンスコストに関して有利になるという経済効果がある。
【００４５】
本発明の請求項１に係る原料供給装置によれば、原料供給量調整手段により原料供給ダクトから炉床上に供給する原料粉の量を自在に調整することができるので、炉内状況に応じた厚さの連続した原料粉層を形成させることができるのに加えて、移動式炉床炉がたとえ回転式炉床炉であっても炉床の外径側と内径側とに供給する原料粉の量を変えて、薄く、しかも均等厚さの連続した原料粉層を形成させることができる。また、冷却手段で原料供給ダクトの少なくとも下部が冷却されているので、たとえ原料供給ダクト内に多量の微粉が浮遊していたとしても、浮遊しているこれら微粉が原料供給ダクトの内壁に付着するようなことがない。
【００４６】
本発明の請求項２または３に係る原料供給装置によれば、炉内の上昇ガス流の侵入が阻止され、また複数の原料供給口から原料が供給されるので、炉床上により均等厚さの原料粉層を形成させることができる。
【００４７】
本発明の請求項４，５または６に係る原料供給装置によれば、ガス供給口から原料供給ダクト内に不活性ガスを供給し、また不活性ガスの供給量を調整することにより、原料供給ダクト内への上昇ガス流の侵入を確実に阻止することができるので、炉床上により薄く、しかも均等厚さの連続した原料粉層を形成させることができる。
【００４８】
本発明の請求項７に係る原料供給装置によれば、原料供給ダクトの内壁に付着防止処理が施されているので、たとえ原料供給ダクト内に多量の微粉が浮遊していたとしても、浮遊しているこれら微粉が原料供給ダクトの内壁に付着することをより確実に防止できる。
【００４９】
本発明の請求項８乃至１１に係る還元鉄製造方法によれば、炉床上に、薄く、しかも均等厚さの連続した原料粉層またはペレット層を形成させることができるので、粒状鉄または溶鉄の品質の向上、均質化が図れ、歩留りが向上するので粒状鉄または溶鉄のコスト低減が可能になる。また、炉床上に、薄く、しかも連続した均等厚さの床敷き材となる炭素質含有粉層を形成させることができるので、高金属化率が達成できると共に、炉床を保護することができる。また、必要最小限の炭素質含有粉を供給することができるので、炭素質含有粉の無駄使用を回避することができるのに加えて、炉床上の場所の相違で、還元鉄が不均一な品質となるのを防止することができる。
【００５０】
さらに、移動式炉床炉が回転式炉床炉の場合には、炉床の内径側と外径側とで移動速度が相違し、この速度の相違により炉内ガスの流れ方も流速も相違する場合があるが、これらの相違に応じた厚さの還元鉄原料粉層や炭素質含有粉層を炉床上に形成させることができるので、上記相違に起因する原料粉の還元状態の差を解消することができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１に係り、移動式炉床炉の主要部を示す模式的断面構成説明図である。
【図２】 図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】 本発明の実施の形態２に係り、原料供給装置の主要部を示す図である。
【図４】 本発明の実施の形態３に係り、原料供給装置の主要部を示す図である。
【図５】 本発明の実施の形態４に係り、原料供給装置の主要部を示す図である。
【図６】 従来例１に係る還元鉄製造装置の供給原料あるいはペレット均し機を示す供給装置の概略側面図である。
【図７】 従来例２に係り、回転炉床炉（還元炉）の要部の構成を示した図である。
【符号の説明】
１…移動式炉床炉，２…炉床，３…炉店上部，３ａ…原料通過穴，４…炉壁
１０…原料供給装置，１１…原料供給ホッパー，１２…排出ダクト，１３…振動フィーダ，１４…原料供給ダクト，１４ａ…原料供給口，１５…仕切り部材，１６…ガス供給口，１７…水冷ジャケット，１８…付着防止層
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱炉、還元炉、還元溶融炉等の移動式炉床炉の炉床上に、金属鉄を製造するための原料を供給する原料供給装置および移動式炉床炉により金属鉄を製造する還元鉄製造方法の技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のとおり、高温下において原料を還元することにより金属鉄を製造する還元鉄製造装置としては、炭素系還元材料と酸化鉄とを主成分とするペレット状やブリケット状の粒状還元鉄原料を移動式炉床炉の炉床上に供給して還元するものと、粉体状の還元鉄原料、つまり原料粉を還元するものとの二種類の還元鉄製造装置がある。ペレット状やブリケット状の粒状還元鉄原料を移動式炉床炉の炉床上に供給して還元する前者の還元鉄製造装置については、例えばＵ．Ｓ．Ｐａｔ．Ｎｏ．５８８５５２１（従来例１）において開示され、また原料粉を供給して還元する後者の還元鉄製造装置については、例えば特開平１１−１０６８１２号（従来例２）公報において開示されている。
【０００３】
従来例１に係る還元鉄製造装置は、供給原料あるいはペレット均し機を示す供給装置の概略側面図の図６に示すように、乾燥炉で乾燥させた粒状還元鉄原料を、移動式炉床炉の天井部を貫通して炉床３６の近傍まで延びた垂直な供給パイプ１０２を介して炉床３６に供給し、前記供給パイプ１０２の先端部側面に設けたペレットレベラ１０４により粒状還元鉄原料の層厚を一次調整すると共に、このペレットレベラ１０４よりも炉床３６の移動方向側に設けた均し機１１２により、粒状還元鉄原料層の層厚が粒状還元鉄原料の還元に好ましい厚さになるように最終調整するものである。
【０００４】
また、従来例２に係る還元鉄製造装置は、回転炉床炉（還元炉）の要部の構成を示した図の図７に示すように、炉天井部３を貫通するパイプ状の装入口６から回転炉床炉内へ供給された鉄鉱石と固体還元材からなる原料ｔを隔壁８の上をとおして炉床４へ誘導し、この炉床４の図における右方向向きの矢印方向への移動によって回転炉床炉内を１周する間に原料ｔを還元して排出口７に到達させる。ここで、前記隔壁８の下側に存在している還元処理を終えた高温の還元鉱石の輻射伝熱により、高温の還元鉱石の上の、前記装入口６による供給直後の原料ｔを予熱する一方、温度が降下し排出口７に到達した還元鉱石を、前記排出口７から炉外へと排出させるものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、炉内の還元雰囲気の温度は１０００℃以上である。従って、従来例１または２に係る還元鉄製造装置では、パイプ状の装入口の回転炉床炉内の部分は１０００℃以上の高温に晒されることになり、原料粉がパイプ状の装入口の内壁に付着し、詰まりやどか落ち等が発生し、均等、かつ連続して原料粉を供給することができなくなり、さらに均し機では原料の破壊等がおこりやすく、金属鉄の品質が悪化するという恐れがあった。また、パイプ状の装入口では、炉床の幅方向に均等、かつ薄い原料層となるように還元鉄原料を供給することが極めて難しいという問題もあった。
【０００６】
一方、パイプ状の装入口を炉内に入れることなく、炉天井部から粉鉄鉱石と粉コークスとからなる原料粉や床敷き層となる粉コークスを落下させると、原料粉等が炉内のガス流により舞い上がるため、原料粉等を均等に装入することができないこととされていた。特に、還元炉が回転炉床炉である場合には、炉床の内径側と外径側とで原料粉の供給量を変える必要があり、パイプ状の装入口により炉床の幅方向に均等に供給するのは極めて難しかった。
【０００７】
従って、本発明の目的は、還元鉄原料や床敷き層用の炭素質含有物が粉体であっても、炉の炉床上に、薄く、しかも均等厚さの原料層が形成されるように装入することを可能ならしめると共に、品質に優れた金属鉄を製造し得る原料供給装置および還元鉄製造方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、従って上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る原料供給装置が採用した手段は、炉に設けられ、この炉の炉床上に、金属鉄を製造するための原料を供給する原料供給装置において、原料を前記炉床上に供給する垂直な原料供給ダクトを備え、この原料供給ダクトへ前記原料を供給する原料供給機側に、前記原料供給ダクトに供給する原料の供給量を調整する原料供給量調整手段を設けてなり、かつ、前記原料供給ダクトの少なくとも下部に、冷却手段が設けられてなることを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項２に係る原料供給装置が採用した手段は、請求項１に記載の原料供給装置において、前記原料供給ダクトの内部であって、かつ前記炉の炉床の幅方向に所定の間隔で複数の仕切り部材が配設されてなることを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項３に係る原料供給装置が採用した手段は、請求項１または２のうちの何れか一つの項に記載の原料供給装置において、前記原料供給ダクトの上部に、複数の原料供給口が設けられてなることを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項４に係る原料供給装置が採用した手段は、請求項１乃至３に記載の原料供給装置において、前記原料供給ダクトに、この原料供給ダクト内に不活性ガスを供給するガス供給口が設けられてなることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項５に係る原料供給装置が採用した手段は、請求項４に記載の原料供給装置において、前記ガス供給口に供給される不活性ガスの供給量を自在に調整するガス供給量調整手段を備えてなることを特徴とする請求項４に記載の原料供給装置。
【００１３】
本発明の請求項６に係る原料供給装置が採用した手段は、請求項３乃至５のうちの何れか一つの項に記載の原料供給装置において、前記ガス供給口および／または前記原料供給口が、前記仕切り部材で仕切られた区画毎に設けられてなることを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項７に係る原料供給装置が採用した手段は、請求項１乃至６のうちの何れか一つの項に記載の原料供給装置において、前記原料供給ダクトの内壁に付着防止処理が施されてなることを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項８に係る還元鉄製造方法は、少なくとも炭素質還元剤と酸化鉄含有物質とを混合し、混合により得られた還元鉄原料を還元溶融炉の炉床上に供給し、供給した還元鉄原料を高温下で固体還元し、固体還元により得られた金属鉄を引き続き加熱して溶融させることにより、少なくとも前記還元鉄原料中に含まれているスラグ成分を分離させると共に、溶融させた前記金属鉄を凝集させて粒状鉄を製造する還元鉄製造方法であって、前記還元溶融炉の炉床上に、前記請求項１乃至７のうちの何れか一つの項に記載の原料供給装置によって、炭素質含有粉を供給して床敷き層を形成させると共に、この床敷き層の上に、前記還元鉄原料を装入することを特徴とする。
【００１７】
本発明の請求項９に係る還元鉄製造方法は、少なくとも炭素質還元剤と酸化鉄含有物質とを混合し、混合により得られた還元鉄原料を還元溶融炉の炉床上に供給し、供給した還元鉄原料を高温下で固体還元し、固体還元により得られた金属鉄を引き続き加熱して溶融させることにより、少なくとも前記還元鉄原料中に含まれているスラグ成分を分離して溶鉄を製造する還元鉄製造方法であって、前記還元溶融炉の炉床上に、前記請求項１乃至７のうちの何れか一つの項に記載の原料供給装置によって、炭素質含有粉を供給して床敷き層を形成させると共に、この床敷き層の上に、前記還元鉄原料を装入することを特徴とする。
【００１８】
本発明の請求項１０に係る還元鉄製造方法は、少なくとも炭素質還元剤と酸化鉄含有物質とを混合し、混合により得られた還元鉄原料粉を還元溶融炉の炉床上に供給し、供給した還元鉄原料粉を高温下で固体還元し、固体還元により得られた金属鉄を引き続き加熱して溶融させることにより、少なくとも前記還元鉄原料粉中に含まれているスラグ成分を分離させると共に、溶融させた前記金属鉄を凝集させて粒状鉄を製造する還元鉄製造方法であって、前記還元溶融炉の炉床上に、前記請求項１乃至７のうちの何れか一つの項に記載の原料供給装置によって、前記還元鉄原料粉および／または炭素質含有粉を装入することを特徴とする。
【００１９】
本発明の請求項１１に係る還元鉄製造方法は、少なくとも炭素質還元剤と酸化鉄含有物質とを混合し、混合により得られた還元鉄原料粉を還元溶融炉の炉床上に供給し、供給した還元鉄原料粉を高温下で固体還元し、固体還元により得られた金属鉄を引き続き加熱して溶融させることにより、少なくとも前記還元鉄原料粉中に含まれているスラグ成分を分離して溶鉄を製造する還元鉄製造方法であって、前記還元溶融炉の炉床上に、前記請求項１乃至７のうちの何れか一つの項に記載の原料供給装置によって、前記還元鉄原料粉および／または炭素質含有粉を装入することを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の原料供給装置を備えた実施の形態１に係る還元鉄製造装置の構成を、この還元鉄製造装置が移動式炉床炉である場合を例として、その主要部を示す模式的断面構成説明図の図１と、図１のＡ−Ａ線断面図の図２とを順次参照しながら説明する。
【００２１】
図１に示す符号１は、移動式炉床炉であって、この移動式炉床炉１の炉床２上には、後述する原料供給装置１０で、後述する原料粉が供給されるように構成されている。前記原料供給装置１０は、原料供給ホッパー１１と、この原料供給ホッパー１１の下部から下方に延び、降下する原料によりシールされる排出ダクト１２と、この排出ダクト１２から排出された原料の供給量を、振動の振幅調整により自在に調整し得る原料供給機であり、原料供給量調整手段である周知の振動フィーダ１３と、この振動フィーダ１３から切出された原料の原料供給口１４ａを上部に有し、下端部が移動式炉床炉１の耐火物からなる天井部である炉天井３に設けられた原料通過穴３ａに連通する後述する原料供給ダクト１４とから構成されている。なお、前記振動フィーダ１３を周知の構成になるドラムフィーダに置換することができる。
【００２２】
前記原料供給ダクト１４の幅は、図２に示すように、両炉壁４の間に位置する前記炉床２の幅方向の寸法と同寸法に設定されており、そしてその内部であって、かつ長手方向、つまり炉床２の幅方向に複数（本実施の形態１の場合には３枚である。）枚の仕切り部材１５が所定の間隔で配設されることによって区画されている。前記原料供給口１４ａは各区画それぞれの上部部分に設けられており、これら各原料供給口１４ａのそれぞれには、個別に作動制御される個別の振動フィーダ１３から原料粉が切出されると、切出された原料粉は各区画それぞれの内側を自然落下するように構成されている。
【００２３】
上記原料供給装置１０から移動式炉床炉１の炉床２上に供給される原料は、少なくとも酸化鉄含有物質と炭素質含有粉とを混合して得られた混合粉からなる還元鉄原料粉および／または床敷き層となる炭素質含有粉が主なものであるが、この他に副原料、副資材もこれに含まれ、具体的には下記のとおりである。
主原料としては、
（１）混合粉からなる還元鉄原料粉および床敷き層となる炭素質含有粉
（２）混合粉からなる還元鉄原料粉
（３）床敷き層となる炭素質含有粉、または耐火物粉、スラグ粉
副原料としては、
（４）塩基度調整剤（石灰等）
副資材としては、
（５）炉床補修材（炉床と同材質のもの）
（６）炉床融点調整材（アルミナ、マグネシア等）
そして、上記（１）〜（６）の２つ以上からなる混合物等である。
【００２４】
この実施の形態１においては、上記のとおり、原料供給装置１０から移動式炉床炉１の炉床２上に、酸化鉄含有物質と炭素質含有粉とを混合して得られた混合粉からなる還元鉄原料粉および／または床敷き層となる炭素質含有粉が供給されるが、酸化鉄含有物質と炭素質含有粉とを混合して得られた混合粉からなる小凝集体、小径ペレットであっても良い。
【００２５】
以下、本実施の形態１に係る還元鉄製造装置の原料供給装置１０の作用態様を説明すると、図示しないコンベヤにより搬送されて原料供給ホッパー１１に投入された酸化鉄含有物質と炭素質含有粉とを混合して得られた混合粉からなる還元鉄原料粉および／または床敷き層となる炭素質含有粉、つまり原料粉は、原料供給ホッパー１１から排出ダクト１２を経て振動フィーだ１３に移動する。そして、振動フィーダ１３により所定量ずつ原料供給口１４ａ側に移動すると共に、原料供給口１４ａから原料供給ダクト１４の各区画内を自然落下して移動式炉床炉１の炉床２上に供給される。
【００２６】
ところで、原料粉が原料供給ホッパー１１内を自然落下する落下中において、移動式炉床炉１内を対流する炉内ガス流が上昇ガス流となって、この原料供給ダクト１４内に侵入しようとする。もし、この原料供給ダクト１４内に上昇ガス流が侵入すると、炉幅方向のガス流が発生し原料粉の自然落下が妨げられ、炉幅方向に原料粉が不均一に落下することになる。しかしながら、この原料供給ダクト１４は複数の仕切り部材によって区画されていて、上昇ガス流による炉幅方向のガス流の発生が抑制されるため、原料粉は自然落下経路が乱されることなく原料供給ダクト１４内を自然落下する。
【００２７】
ところで、原料粉が原料通過穴３ａを通過してから移動式炉床炉１の炉床２上に到達するまでの間は、移動式炉床炉１内を対流する炉内ガス流によって原料粉の自然落下経路が乱されることになるが、慣性力のために自然落下経路が殆ど乱されることなく、原料粉はほぼ自然落下経路の延長線上に落下し、そして移動式炉床炉１の炉床２上に、薄く、しかもほぼ均等の厚さの連続した原料粉層が形成される。
【００２８】
本実施の形態１に係る還元鉄製造装置の原料供給装置１０によれば、原料粉は原料供給ダクト（装入口に相当する。）１４の内壁に接触することなく自然落下し、従来例２に係る還元鉄製造装置のように、原料粉が原料供給ダクト１４の内壁に付着するようなことがないから、原料供給ダクト１４が詰まったり、付着した原料粉がどか落ちするような恐れがない。そして、上記のとおり、炉床２上で炉幅方向だけでなく、炉進行方向にも、薄く、しかもほぼ均等の厚さの連続した原料粉層が形成されるから、金属鉄の品質の向上、均質化が図られ、歩留りが向上するためコスト低減効果がある。また、振動フィーダ１３の作動制御で原料粉の切出し量を制御することができ、炉床２上への原料粉の供給量を変えることができるから、回転式炉床炉の炉床であっても、その幅方向に薄く、しかもほぼ均等の厚さの連続した原料粉層を形成させることができるという効果もある。
【００２９】
さらに、上記のとおり、移動式炉床炉１の炉床２上に、薄く、しかもほぼ均等の厚さの連続した原料粉層が形成されるから、従来例１のように、移動式炉床炉１内にペレットレベラや均し機を設ける必要がなく、メインテナンスコストに関して有利になるという経済効果がある。
【００３０】
本発明の実施の形態２に係る移動式炉床炉の原料供給装置の構成を、その主要部を示す図の図３を参照しながら、上記実施の形態１と同一のものは同一名称ならびに同一符号を以て、上記実施の形態１と相違する点について説明すると、本発明の実施の形態２に係る還元鉄製造装置の原料供給装置１０は、原料供給ダクト１４の仕切り部材１５で区切られた各区画それぞれの内部に、例えば窒素ガス等の不活性ガスを吹込むガス供給口１６を設けると共に、これらガス供給口１６に、吹込まれる不活性ガスの供給量を必要に応じて調整する図示しない流量調整弁を設けたものであって、これ以外の構成は、全て上記実施の形態１と同構成になるものである。
【００３１】
本実施の形態２に係る移動式炉床炉の原料供給装置１０によれば、ガス供給口１６から窒素ガス等の不活性ガスを供給すると、不活性ガスの下向流によって原料通過穴３ａと炉床２の間の空間における炉内ガス流の対流が妨げられるから、原料粉の落下経路の乱れはより少なくなる。従って、移動式炉床炉１の炉床２上には、薄く、しかも均等の厚さの原料粉層が形成されるが、原料粉層の層厚の均等性については、上記実施の形態１よりも優れている。
【００３２】
本発明の実施の形態３に係る移動式炉床炉の原料供給装置の構成を、その主要部を示す図の図４を参照しながら、上記実施の形態１と同一のものは同一名称ならびに同一符号を以て、上記実施の形態１と相違する点について説明すると、本発明の実施の形態３に係る還元鉄製造装置の原料供給装置１０は、原料供給ダクト１４の下部に水冷ジャケット１７を設けて、この原料供給ダクト１４の下部を冷却するようにしたもので、これ以外の構成は、全て上記実施の形態１と同構成になるものである。
【００３３】
本実施の形態３に係る移動式炉床炉の原料供給装置１０によれば、原料供給ダクト１４内において浮遊している微粉が、たとえ原料供給ダクト１４の内壁に付着しようとしても、この原料供給ダクト１４の下部が水冷ジャケット１７で冷却されていて、原料供給ダクト１４の最も高温になる下部内壁の温度が低いので、浮遊する微粉が原料供給ダクト１４の内壁に付着するような恐れがない。なお、水冷ジャケット１７は、原料供給ダクト１４の上部に設けても差し支えなく、内壁への微粉の付着防止としてはより安全となる。
【００３４】
本発明の実施の形態４に係る移動式炉床炉の原料供給装置の構成を、その主要部を示す図の図５を参照しながら、上記実施の形態１と同一のものは同一名称ならびに同一符号を以て、上記実施の形態１と相違する点について説明すると、本実施の形態４に係る還元鉄製造装置の原料供給装置は、原料供給ダクト１４の内壁に、フッ素樹脂からなる付着防止層を形成させたものである。
【００３５】
従って、本実施の形態４に係る移動式炉床炉の原料供給装置１０によれば、上記実施の形態３と同様に、原料供給ダクト１４内において微粉が浮遊し、浮遊する部粉がたとえ原料供給ダクト１４の内壁に付着しようとしても、この原料供給ダクト１４の下部の内壁に、浮遊する微粉が付着するような恐れがない。
【００３６】
【実施例】
本発明の実施例１に係る還元鉄製造方法を説明すると、この還元鉄製造方法では、上記実施の形態１に係る原料供給装置１０により原料粉を供給するようにしたものである。つまり、先ず、床敷き材となる炭素質含有粉を供給して移動式炉床炉１の炉床２上に炭素質含有粉層を形成させる。次いで、少なくとも炭素質還元材と酸化鉄含有物質とを混合し、混合により得られた還元鉄原料粉を供給して、炉床２に直接還元鉄原料粉が接触しないように還元鉄原料粉層を形成させる。そして、還元鉄原料粉を高温下で固体還元し、固体還元により得られた金属鉄を引き続き加熱して溶融させることにより、少なくとも前記還元鉄原料粉中に含まれているスラグ成分を分離させると共に、溶融させた前記金属鉄を凝集させて粒状鉄を製造したものである。
【００３７】
従って、本発明の実施例１に係る還元鉄製造方法によれば、原料供給装置１０により、炉床２上に、薄く、しかも連続した均等厚さの還元鉄原料粉層を形成させることができるので、粒状鉄の品質の向上、均質化が図れ、歩留りが向上するので粒状鉄のコスト低減が可能になる。また、炉床２上に、薄く、しかも連続した均等厚さの床敷き材となる炭素質含有粉層を形成させることができるので、高金属化率が達成できると共に、炉床２を保護することができる。また、必要最小限の炭素質含有粉を供給することができるので、炭素質含有粉の無駄使用が回避されるのに加えて、炉床２上の場所の相違により、還元鉄が不均一な品質となるのを防止することができる。
【００３８】
さらに、移動式炉床炉１が回転式炉床炉の場合には、炉床の内径側と外径側とで移動速度が相違し、この速度の相違により炉内ガスの流れ方も流速も相違する場合があるが、これらの相違に応じた厚さの還元鉄原料粉層や炭素質含有粉層を炉床上に形成させることができるので、上記相違に起因する還元鉄原料粉の還元状態の差を解消することができるという優れた効果がある。
【００３９】
上記実施例１では、上記のとおり、実施の形態１に係る原料供給装置１０により炭素質含有粉を供給して炉床２上に炭素質含有粉層を形成させ、次いで還元鉄原料粉を供給して炉床２上に還元鉄原料粉層を形成させた。しかしながら、仕切り部材で区画されていない原料供給ダクトを備えてなる原料供給装置、実施の形態２乃至４に係る原料供給装置であっても良く、そして少なくとも酸化鉄含有物質と炭素質含有粉とを混合して得られた還元鉄原料粉と炭素質含有粉との混合粉を供給したとしても、また少なくとも酸化鉄含有物質と炭素質含有粉とを混合して得られた還元鉄原料粉だけを供給したとしても、それなりの効果を期待することができる。
【００４０】
勿論、粉体に限らず、少なくとも小凝集体や小径ペレットを供給することも可能である。なお、原料供給装置１０により炭素質含有粉を供給して、炉床２上に炭素質含有粉層を形成させた後、この炭素質含有粉層上に酸化鉄含有物質と炭素質含有粉とを混合して得られた混合粉からなる還元鉄原料から形成した中〜大径ペレットを他の供給装置を用いて供給した場合についても本発明に含まれるものである。
【００４１】
次に、本発明の実施例２に係る還元鉄製造方法を説明すると、この還元鉄製造方法では、上記実施例１の場合と同様に、上記実施の形態１に係る原料供給装置１０により原料粉を供給するようにしたものである。先ず、下敷き材となる炭素質含有粉を供給して移動式炉床炉１の炉床２上に炭素質含有粉層を形成させる。次いで、少なくとも炭素質還元材と酸化鉄含有物質とを混合し、混合により得られた還元鉄原料粉を供給して、直接還元鉄原料粉が炉床２に直接接触することがないように炉床２に還元鉄原料粉層を形成させる。そして、還元鉄原料粉を高温下で固体還元し、固体還元により得られた金属鉄を引き続き加熱して溶融させることにより、少なくとも前記還元鉄原料粉中に含まれているスラグ成分を分離させると共に、スラグ成分が分離された溶鉄を溶鉄排出口から排出するようにしたものである。
【００４２】
なお、移動式炉床炉１の炉床２に設けられる溶鉄排出口は、例えば溶鉄を集めると共に溜める凹所と、この凹所の底部に設けられる溶鉄排出穴と、この溶鉄排出穴の下部に設けられるスライドバルブとから構成されてなるものである。また、原料供給装置１０により炭素質含有粉を供給して、炉床２上に炭素質含有粉層を形成させた後、この炭素質含有粉層上に酸化鉄含有物質と炭素質含有粉とを混合して得られた混合粉からなる還元鉄原料から形成した中〜大径ペレットを他の供給装置を用いて供給した場合についても本発明に含まれるものである。
【００４３】
以上の説明から良く理解されるように、上記実施例１が粒状鉄を製造するのに対して、本実施例２は溶鉄を製造するだけであるから、本実施例２によれば、上記実施例１と同様の効果を得ることができる。また、上記実施例１と同様に、仕切り部材で区画されていない原料供給ダクトを備えてなる原料供給装置、実施の形態２乃至４に係る原料供給装置であってもよく、そして少なくとも酸化鉄含有物質と炭素質含有粉とを混合して得られた還元鉄原料粉と炭素質含有粉との混合粉を供給しても、また少なくとも酸化鉄含有物質と炭素質含有粉とを混合して得られた還元鉄原料粉だけを供給しても、それなりの効果を得ることができる。勿論、酸化鉄含有物質と炭素質含有粉とを混合して得られた混合物からなる小径ペレットを供給することも可能である。
【００４４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の請求項１乃至７に係る原料供給装置によれば、原料粉は原料供給ダクトの内壁に接触することなく自然落下し、従来例１または２に係る還元鉄製造装置のように、原料粉が原料供給ダクトの内壁に付着するようなことがないから、原料供給ダクトが詰まったり、付着した原料粉がどか落ちするような恐れがない。そして、炉床上に、薄く、しかもほぼ均等厚さの連続した原料粉層が形成されるから、金属鉄の品質の向上、均質化が図られ、歩留りが向上するためコスト低減効果がある。また、原料粉の切出し量を制御することにより、炉床上への原料粉の供給量を変えることができるから、回転式炉床炉の炉床であっても、その幅方向に薄く、しかもほぼ均等の厚さの連続した原料粉層を形成させることができるという効果もある。さらに、炉床上に、薄く、しかもほぼ均等の厚さの連続した原料粉層が形成されるから、従来例１のように、移動式炉床炉内にペレットレベラや均し機を設ける必要がなく、メインテナンスコストに関して有利になるという経済効果がある。
【００４５】
本発明の請求項１に係る原料供給装置によれば、原料供給量調整手段により原料供給ダクトから炉床上に供給する原料粉の量を自在に調整することができるので、炉内状況に応じた厚さの連続した原料粉層を形成させることができるのに加えて、移動式炉床炉がたとえ回転式炉床炉であっても炉床の外径側と内径側とに供給する原料粉の量を変えて、薄く、しかも均等厚さの連続した原料粉層を形成させることができる。また、冷却手段で原料供給ダクトの少なくとも下部が冷却されているので、たとえ原料供給ダクト内に多量の微粉が浮遊していたとしても、浮遊しているこれら微粉が原料供給ダクトの内壁に付着するようなことがない。
【００４６】
本発明の請求項２または３に係る原料供給装置によれば、炉内の上昇ガス流の侵入が阻止され、また複数の原料供給口から原料が供給されるので、炉床上により均等厚さの原料粉層を形成させることができる。
【００４７】
本発明の請求項４，５または６に係る原料供給装置によれば、ガス供給口から原料供給ダクト内に不活性ガスを供給し、また不活性ガスの供給量を調整することにより、原料供給ダクト内への上昇ガス流の侵入を確実に阻止することができるので、炉床上により薄く、しかも均等厚さの連続した原料粉層を形成させることができる。
【００４８】
本発明の請求項７に係る原料供給装置によれば、原料供給ダクトの内壁に付着防止処理が施されているので、たとえ原料供給ダクト内に多量の微粉が浮遊していたとしても、浮遊しているこれら微粉が原料供給ダクトの内壁に付着することをより確実に防止できる。
【００４９】
本発明の請求項８乃至１１に係る還元鉄製造方法によれば、炉床上に、薄く、しかも均等厚さの連続した原料粉層またはペレット層を形成させることができるので、粒状鉄または溶鉄の品質の向上、均質化が図れ、歩留りが向上するので粒状鉄または溶鉄のコスト低減が可能になる。また、炉床上に、薄く、しかも連続した均等厚さの床敷き材となる炭素質含有粉層を形成させることができるので、高金属化率が達成できると共に、炉床を保護することができる。また、必要最小限の炭素質含有粉を供給することができるので、炭素質含有粉の無駄使用を回避することができるのに加えて、炉床上の場所の相違で、還元鉄が不均一な品質となるのを防止することができる。
【００５０】
さらに、移動式炉床炉が回転式炉床炉の場合には、炉床の内径側と外径側とで移動速度が相違し、この速度の相違により炉内ガスの流れ方も流速も相違する場合があるが、これらの相違に応じた厚さの還元鉄原料粉層や炭素質含有粉層を炉床上に形成させることができるので、上記相違に起因する原料粉の還元状態の差を解消することができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１に係り、移動式炉床炉の主要部を示す模式的断面構成説明図である。
【図２】 図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】 本発明の実施の形態２に係り、原料供給装置の主要部を示す図である。
【図４】 本発明の実施の形態３に係り、原料供給装置の主要部を示す図である。
【図５】 本発明の実施の形態４に係り、原料供給装置の主要部を示す図である。
【図６】 従来例１に係る還元鉄製造装置の供給原料あるいはペレット均し機を示す供給装置の概略側面図である。
【図７】 従来例２に係り、回転炉床炉（還元炉）の要部の構成を示した図である。
【符号の説明】
１…移動式炉床炉，２…炉床，３…炉店上部，３ａ…原料通過穴，４…炉壁
１０…原料供給装置，１１…原料供給ホッパー，１２…排出ダクト，１３…振動フィーダ，１４…原料供給ダクト，１４ａ…原料供給口，１５…仕切り部材，１６…ガス供給口，１７…水冷ジャケット，１８…付着防止層
Claims (11)
- 炉に設けられ、この炉の炉床上に、金属鉄を製造するための原料を供給する原料供給装置において、原料を前記炉床上に供給する垂直な原料供給ダクトを備え、この原料供給ダクトへ前記原料を供給する原料供給機側に、前記原料供給ダクトに供給する原料の供給量を調整する原料供給量調整手段を設けてなり、かつ、前記原料供給ダクトの少なくとも下部に、冷却手段が設けられてなることを特徴とする原料供給装置。
- 前記原料供給ダクトの内部であって、かつ前記炉の炉床の幅方向に所定の間隔で複数の仕切り部材が配設されてなることを特徴とする請求項１に記載の原料供給装置。
- 前記原料供給ダクトの上部に、複数の原料供給口が設けられてなることを特徴とする請求項１または２のうちの何れか一つの項に記載の原料供給装置。
- 前記原料供給ダクトに、この原料供給ダクト内に不活性ガスを供給するガス供給口が設けられてなることを特徴とする請求項１乃至３のうちの何れか一つの項に記載の原料供給装置。
- 前記ガス供給口に供給される不活性ガスの供給量を自在に調整するガス供給量調整手段を備えてなることを特徴とする請求項４に記載の原料供給装置。
- 前記ガス供給口および／または前記原料供給口が、前記仕切り部材で仕切られた区画毎に設けられてなることを特徴とする請求項３乃至５のうちの何れか一つの項に記載の原料供給装置。
- 前記原料供給ダクトの内壁に付着防止処理が施されてなることを特徴とする請求項１乃至６のうちの何れか一つの項に記載の原料供給装置。
- 少なくとも炭素質還元剤と酸化鉄含有物質とを混合し、混合により得られた還元鉄原料を還元溶融炉の炉床上に供給し、供給した還元鉄原料を高温下で固体還元し、固体還元により得られた金属鉄を引き続き加熱して溶融させることにより、少なくとも前記還元鉄原料中に含まれているスラグ成分を分離させると共に、溶融させた前記金属鉄を凝集させて粒状鉄を製造する還元鉄製造方法であって、前記還元溶融炉の炉床上に、前記請求項１乃至７のうちの何れか一つの項に記載の原料供給装置によって、炭素質含有粉を供給して床敷き層を形成させると共に、この床敷き層の上に、前記還元鉄原料を装入することを特徴とする還元鉄製造方法。
- 少なくとも炭素質還元剤と酸化鉄含有物質とを混合し、混合により得られた還元鉄原料を還元溶融炉の炉床上に供給し、供給した還元鉄原料を高温下で固体還元し、固体還元により得られた金属鉄を引き続き加熱して溶融させることにより、少なくとも前記還元鉄原料中に含まれているスラグ成分を分離して溶鉄を製造する還元鉄製造方法であって、前記還元溶融炉の炉床上に、前記請求項１乃至７のうちの何れか一つの項に記載の原料供給装置によって、炭素質含有粉を供給して床敷き層を形成させると共に、この床敷き層の上に、前記還元鉄原料を装入することを特徴とする還元鉄製造方法。
- 少なくとも炭素質還元剤と酸化鉄含有物質とを混合し、混合により得られた還元鉄原料粉を還元溶融炉の炉床上に供給し、供給した還元鉄原料粉を高温下で固体還元し、固体還元により得られた金属鉄を引き続き加熱して溶融させることにより、少なくとも前記還元鉄原料粉中に含まれているスラグ成分を分離させると共に、溶融させた前記金属鉄を凝集させて粒状鉄を製造する還元鉄製造方法であって、前記還元溶融炉の炉床上に、前記請求項１乃至７のうちの何れか一つの項に記載の原料供給装置によって、前記還元鉄原料粉および／または炭素質含有粉を装入することを特徴とする還元鉄製造方法。
- 少なくとも炭素質還元剤と酸化鉄含有物質とを混合し、混合により得られた還元鉄原料粉を還元溶融炉の炉床上に供給し、供給した還元鉄原料粉を高温下で固体還元し、固体還元により得られた金属鉄を引き続き加熱して溶融させることにより、少なくとも前記還元鉄原料粉中に含まれているスラグ成分を分離して溶鉄を製造する還元鉄製造方法であって、前記還元溶融炉の炉床上に、前記請求項１乃至７のうちの何れか一つの項に記載の原料供給装置によって、前記還元鉄原料粉および／または炭素質含有粉を装入することを特徴とする還元鉄製造方法。
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