JP5490012B2 - 焼結機 - Google Patents

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Description

本発明は、高炉等で原料として使用される焼結鉱を製造する焼結機に関する。
高炉等の製鉄プロセスでは、粉鉄鉱石をDL焼結機で塊状に焼き固めた焼結鉱を原料として使用することが多い。この焼結鉱は、主原料である粉鉄鉱石を含む焼結原料を、焼結パレットに装入した後、この焼結原料層の表層のコークスに点火して、焼結原料層の下方から空気を吸引しながらコークスを燃焼させ、この燃焼熱で焼結原料層を上層から下層へ順次焼結することで、製造している。そして、焼結が完了した焼結鉱を、焼結パレットの排出部から排出した後、高炉に供給して使用する。
このように、焼結を行った場合、焼結原料層の上層部が、その下層部よりも先に焼結されて焼結塊(以下、シンターケーキともいう)となり、焼結が進むにつれて、焼結原料層の下層部がシンターケーキの重みで圧縮され、高密度になっていく。このため、焼結原料層の下層部の高密度化による燃焼速度の低下や焼結むらが発生していた。
そこで、例えば、特許文献1には、シンターケーキの重みを受ける板状のシンターケーキ支持スタンド(以下、単にスタンドともいう)を、焼結原料層に埋没するように焼結パレット台車に立設させた焼結機が開示されている。なお、スタンドは、その前後方向(幅方向)をパレット台車の進行方向に合わせている。
:特開平9−14857号公報 :特開2002−013876号公報
しかしながら、前記従来の焼結機は、スタンドが板状であるため、スタンドの前後の両側部及びこれに続く上部の領域で、摩耗が顕著に進行していた。具体的には、スタンドは、その上部が、供給された焼結原料と擦れ合って摩耗するほか、焼結パレットを回転させて焼結鉱を排出する際に、そのパレットから落下する焼結鉱の中を通過するため、スタンドの前側部が摩耗し、また後側部は、焼結鉱の排出部を通過した直後に、後続するパレット台車から排出された焼結鉱が衝突し摩耗する。
このように、スタンドの前側部と後側部での摩耗が進行すると、徐々にシンターケーキを支えられなくなるだけでなく、スタンドを頻繁に新品に交換する必要があり、その結果、メンテナンス性が悪化し、焼結製造コストが大幅に増加する。
特許文献2では、この摩耗対策として、スタンドの前側部から後側部にかけての稜線部とその側面部に耐摩耗性肉盛溶接を施し、摩耗を抑制するだけでなく、摩耗して寿命に達しても上部ブレード部のみ交換できるようにスンタンドを上部ブレード部と下部台座部を分割構造が提案されている。
しかし、この方法ではスタンドの製造費用が高くなり、焼結製造コストの観点から得策ではない。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、シンターケーキ支持スタンドの長寿命化を課題とし、メンテナンス性がよく、結果として焼結製造コストの低減が図れる焼結機を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するため
になされた本発明の要旨は、以下の通りである。
(1)焼結パレットを構成する各パレット台車上に板状のシンターケーキ支持スタンドを立設した下方吸引式の焼結機であって、前記シンターケーキ支持スタンドの前後の両側部及びこれに続く上部の領域に、該シンターケーキ支持スタンドの前後方向中央部の厚みの1倍超1.5倍以下の厚肉部が設けられ、かつ1台の前記パレット台車上に複数の前記シンターケーキ支持スタンドを該パレット台車の進行方向に沿って並べて立設した際に、該パレット台車上の最下流側に配置された前記シンターケーキ支持スタンドの前側の前記厚肉部の幅長aが、後側の該厚肉部の幅長bより長く、かつ前記パレット台車上の最上流側に配置された前記シンターケーキ支持スタンドの後側の前記厚肉部の幅長cが、前側の該厚肉部の幅長dより長く、しかも前記幅長a、bの比a/bと前記幅長c、dの比c/dがそれぞれ2倍以上6倍以下の範囲内であることを特徴とする焼結機。
(2)前記厚肉部は、前記各シンターケーキ支持スタンドの厚み方向の両面を、該各シンターケーキ支持スタンドの前後方向中央部の表面よりも突出させて設けたことを特徴とする(1)記載の焼結機。
(3)前記シンターケーキ支持スタンドは台形状であることを特徴とする(1)又は(2)記載の焼結機。
本発明に係る焼結機は、シンターケーキ支持スタンドの前後の両側部及びこれに続く上部の領域に、その前後方向中央部の厚みより厚い厚肉部を設けるので、スタンドの前側部および後側部の摩耗による寿命低下を抑制できる。
特に、1台のパレット台車上に複数のスタンドをパレット台車の進行方向に沿って並べて立設した際に、各パレット台車上の最下流側のスタンドの前側厚肉部の幅長aを、そのスタンドの後側厚肉部の幅長bより長くするので、焼結パレットの排出部に滞留した焼結鉱の中を通過する際に摩耗し易い前側部の厚肉部の幅長を充分に確保されている。
また同様に、最上流側のスタンドの後側厚肉部の幅長cを、そのスタンドの前側厚肉部の幅長dより長くすることで、後続するスタンドから排出された焼結鉱に衝突され摩耗し易い後側部の厚肉部の幅長も充分に確保されている。
更に、幅長a、bの比a/bと幅長c、dの比c/dを、それぞれ規定することで、最下流側のスタンドの後側厚肉部の幅長bに対する前側厚肉部の幅長aと、最上流側のスタンドの前側厚肉部の幅長dに対する後側厚肉部の幅長cを、それぞれ適正な長さに容易に設定することができる。
これにより、各スタンドの寿命が、最下流側のスタンドの前側厚肉部と最上流側のスタンドの後側厚肉部の摩耗に依存することを抑制し、防止できる。
従って、シンターケーキ支持スタンドの長寿命化が図れ、スタンドの交換に要する手間や焼結製造コストの低減が図れる焼結機を提供できる。
本発明の一実施の形態に係る焼結機の斜視図である。 (A)、(B)はそれぞれ同焼結機に使用したシンターケーキ支持スタンドの斜視図、側面図である。 シンターケーキ支持スタンドの前後の厚肉部の幅長の比a/bと寿命との関係を示す説明図である。 (A)、(B)はそれぞれ第1の変形例に係るシンターケーキ支持スタンドの斜視図、側面図である。 (A)、(B)はそれぞれ第2の変形例に係るシンターケーキ支持スタンドの斜視図、側面図である。 支持スタンドの厚肉部の厚みと摩耗速度(mm/日)の関係を示す。
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図1、図2(A)、(B)に示すように、本発明の一実施の形態に係る焼結機は、焼結パレット10を構成する各パレット台車11上の進行方向上流側に板状のシンターケーキ支持スタンド(以下、単にスタンドともいう)12、13を立設した下方吸引式の焼結機であり、各スタンド12、13の前後の両側部及びこれに続く上部の領域には、スタンド12、13の前後方向中央部14、15の厚みより厚い厚肉部16、17が設けられている。なお、各スタンド12、13は、パレット台車11上に、その前後方向をパレット台車11の進行方向に合わせて立設されている。以下、詳しく説明する。
図1に示すように、焼結機は、連続する複数のパレット台車11で構成され循環搬送される焼結パレット10を有し、上流側である給鉱側から供給された焼結原料層(図示しない)の下方から空気を吸引することで、焼結原料層を上層から下層へかけて焼結させながら、下流側である排鉱側へ搬送するものである。
各パレット台車11上には、複数(図1では2個)のスタンド12、13が、パレット台車11の進行方向に沿って並べられており、スタンド12とその上流側のスタンド13が、隣合う側端部を近接配置させて立設されている。この隣合うスタンド12とスタンド13の側端部は、当接してもよく、また僅少の隙間を有してもよい。
進行方向に沿って並設された複数のスタンド12、13で構成されるスタンド列は、パレット台車11の幅方向(進行方向と直交する方向)に、間隔を有して複数列(例えば、3〜6列。図1では4列)配置されている。
なお、各スタンド列を構成するスタンドの個数は、3個又は4個でもよい。この場合、パレット台車上の最下流側と最上流側のスタンドは、各スタンド列の最前部と最後部に位置するスタンドとなる。
図1、図2(A)、(B)に示すように、最下流側(パレットの進行方向側)に配置されたスタンド12は、パレット台車11上に突出し上端部の形状が側面視して丸形状の支持部18と、この支持部18の下部に設けられ、パレット台車11に嵌め込まれる取付け部19を有している。このスタンド12は、その厚み方向中心位置の面を基準として、その形状が対称となっている。
また、最上流側に配置されたスタンド13も、スタンド12と同様の構成となっており、スタンド13はスタンド12を反転させてパレット台車11に取付けられている。
スタンド12の支持部18の高さは、パレット台車11上に装入される焼結原料層に埋没する高さ、即ち焼結原料層の高さの0.3〜0.7倍程度(例えば、焼結原料層の高さが800mm程度であれば、支持部18の高さHが240〜560mm程度)である。
スタンド12(スタンド13も同様)の支持部18の前後の両側部及びこれに連続する上部の領域(図2(A)、図2(B)での領域16。以後、厚肉部という。)の厚みT2は、支持部18の中央部(図2(A)、図2(B)での領域14)の厚みT1より厚く、T1の1.5倍以下とするとよい。具体的には、例えばT1が20mm以上80mm以下程度であるので、T2は、20mm〜120mm程度の厚みを有することになる。
厚肉部16の厚みT2を、中央部厚みT1より厚くすると、厚肉部16の摩耗の進行を抑えることができる。図6に、中央部厚みT1が40mmのスタンドを約1年間使用したときの、支持スタンドの厚肉部16の厚みT2と摩耗速度(mm/日)の関係を示す。厚肉部16が厚くなるほど摩耗速度が減少することがわかる。しかし、厚肉部の厚みT2と中央部厚みT1の比(T2/T1)が1.5倍を超えると焼成した焼結鉱を排出する際に、固化した焼結鉱が厚肉部16に引っ掛かって排出に支障をきたす恐れがある。
焼結鉱の排鉱の安定性を考慮して、厚肉部16の厚みT2は、中央部厚みT1より厚く、厚み比で下限を1.0倍超、好ましくは1.1倍、上限を1.5倍、好ましくは1.4倍にするのがよい。
この厚肉部16は、上下方向に同一の幅長でも良いが、上方になる程、その幅長が薄くなるようなテーパーを有することが好ましく、そのテーパーは、最上部と最低部の差を1〜10mm程度とすることが好ましい。テーパーを有することにより、固化した焼結鉱がスタンドから離れやすくなるからである。また、幅長の差を10mm以下にするのは、これ以上テーパーを大きくすると、上部の肉厚が薄くなり過ぎ、摩耗による減肉が増加するためである。
また、厚肉部16は、支持部18の厚み方向の両面を、支持部18の中央部14の表面よりも、同じ厚みだけ突出させて設けている。これにより、スタンド12の厚み方向の片側が一方的に摩耗することを抑制できる。
各パレット台車11上の最下流側のスタンド12の厚肉部16について、前側の厚肉部の幅長aを、後側の厚肉部の幅長b(例えば、10mm以上40mm以下程度)より長くする。逆に、このパレット台車11上の最上流側のスタンド13の厚肉部17については、後側の厚肉部の幅長cを、前側の厚肉部の幅長d(例えば、10mm以上40mm以下程度)より長くする。この厚肉部16、17の幅長a〜dとは、パレット台車11の床面20と平行な厚肉部16,17の前後方向の長さで、それぞれスタンド12、13の高さ方向の1/2位置での幅とする。
このスタンド12、13の上部の厚肉部16、17の高さ方向の幅長eは、支持部18の前後方向中央部にかけて長くなっている。すなわち、幅長eは幅長a、b、c、dの長さ以上の長さであり、幅長eの最大値は幅長aまたはc以上である。
このように、厚肉部の幅長を規定したのは、隣合うスタンド12とスタンド13の間で構成されるスタンド列の中央側に位置するスタンド12の後側の厚肉部とスタンド13の前側の厚肉部が、スタンド12の前側の厚肉部とスタンド13の後側の厚肉部よりも、摩耗の進行が遅いことによる。
上記した幅長a、bの比a/bと幅長c、dの比c/dは、それぞれ2倍以上6倍以下の範囲内が好ましい。
ここで、前側と後側の厚肉部の幅長a、bの比a/b(幅長c、dの比c/dも同様)とスタンドの寿命との関係を調査した結果を、図3を参照しながら説明する。なお、使用したスタンドは、その頭部の形状が丸形のものであり、その厚み寸法が、支持部の中央部:43mm、厚肉部の上部:48mm、厚肉部の前側:50mm、厚肉部の後側:50mm、のものである(つまり、厚肉部の厚みが、中央部の厚みの1.0倍超となっている)。このスタンドの幅長a、bの比a/bは、後側の厚肉部の幅長bを22mmにして、前側の厚肉部の幅長aを種々変化させることで調整した。なお、上部の厚肉部の幅長eを70mmとした。
図3から、幅長a、bの比a/bを2倍以上にすることで、スタンドの寿命を通常の2倍以上に延長することができることを確認した。
即ち、幅長bに対する幅長aの長さと、幅長dに対する幅長cの長さが、それぞれ2倍未満の場合、幅長a、cの長さが短過ぎるため、焼結機の使用に際し、厚肉部の幅長b、dが充分に残存した状態でも、摩耗によって厚肉部の幅長a、cの残存部分が少なくなり、スタンドの寿命が短くなる。一方、幅長bに対する幅長aの長さと、幅長dに対する幅長cの長さが、それぞれ6倍を超える場合、幅長a、cの長さが長過ぎ、スタンドの製造コストの増加を招く。
以上のことから、幅長a、bの比a/bと幅長c、dの比c/dを、それぞれ2倍以上6倍以下の範囲内とした。また、a/bが5以上としても、寿命延長の効果があまりかわらないので、好ましくは、下限を2倍、上限を5倍とするのがよい。
以上に示したスタンド12(スタンド13も同様)は、厚肉部16を含む支持部18と取付け部19を、表1に示す組成の耐熱鋳鋼で一体鋳造することで製造している。なお、スタンドの材質は、焼結により生成したシンターケーキを支持できれば、耐熱鋳鋼以外で構成してもよい(従来公知のものでもよい)。
Figure 0005490012
次に、図4(A)、(B)を参照しながら、第1の変形例に係るシンターケーキ支持スタンド(以下、単にスタンドともいう)30について説明する。
ここで、幅長a、bの比a/bと幅長c、dの比c/dを、それぞれ2以上6以下の範囲内としている。
スタンド30は、パレット台車11上に突出する側面視して台形状の支持部31と、この支持部31の下部に設けられ、パレット台車11に嵌め込まれる取付け部19を有している。このスタンド30は、支持部31の前後の両側部及びこれに続く上部の領域に設けられた厚肉部32のうち、上部の厚肉部32の高さ方向の幅長eが、支持部31の前後方向に渡って同一であること以外は、前記したスタンド12と同様の構成である。
なお、スタンド30をパレット台車11に取付けるに際しては、最下流側に配置されたスタンド30の前側の厚肉部32の幅長aが、後側の厚肉部32の幅長bより長く、かつ最上流側に配置されたスタンド30の後側の厚肉部32の幅長cが、前側の厚肉部32の幅長dより長くなるように行う(図1、図2(A)、(B)参照)。
つづいて、図5(A)、(B)を参照しながら、第2の変形例に係るシンターケーキ支持スタンド(以下、単にスタンドともいう)35について説明する。
スタンド35は、パレット台車11上に突出する、上端部の形状が側面視して丸形状の支持部36と、この支持部36の下部に設けられ、パレット台車11に嵌め込まれる取付け部19を有している。このスタンド35は、支持部36の前後の両側部及びこれに続く上部の領域に設けられた厚肉部37のうち、最下流側に配置するスタンド35の前側の厚肉部37の幅長a´と、最上流側に配置するスタンド35の後側の厚肉部37の幅長c´を、支持部36の上側から下側へかけて徐々に幅狭にしていること以外は、前記したスタンド12と同様の構成である。なお、前側の厚肉部37の上端位置の幅長は2a´で、下端位置の幅長はa´/2であり、また後側の厚肉部37の上端位置の幅長は2c´で、下端位置の幅長はc´/2である。
ここで、幅長a´、bの比a´/bと幅長c´、dの比c´/dを、それぞれ2倍以上6倍以下の範囲内としている。なお、この幅長の比a´/bと比c´/dは、支持部36の高さ方向の中間位置で、規定している。
なお、スタンド35をパレット台車11に取付けるに際しては、最下流側に配置されたスタンド35の前側の厚肉部37の幅長a´が、後側の厚肉部37の幅長bより長く、かつ最上流側に配置されたスタンド35の後側の厚肉部37の幅長c´が、前側の厚肉部37の幅長dより長くなるように行う。
このように、支持部36の厚肉部37の幅長を変えることで、摩耗し易い部位の厚肉部37の幅長を特に長くでき、スタンドの長寿命化が図れる。
次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。
まず、焼結条件について説明する。
焼結機の条件は、パレット台車の有効床面積:660m2、焼結原料の装入層厚:800mm、パレット台車の移動速度:3m/分、である。
また、各パレット台車には、それぞれパレット台車の進行方向に隣合う2個のスタンドを、パレット台車の幅方向に間隔を有して4列配置した。この各スタンドの高さHは、400mmである。
表2に、使用したスタンドの形状及び厚み寸法、厚肉部の各部分の幅長及びその比、使用したスタンドの寿命を、それぞれ示す。なお、表2中の形状に記載した丸形とは、図2(A)、(B)に示すように、上端部が丸形となったスタンドであり、台形とは、図4(A)、(B)に示すように、上端部が平坦となったスタンドである。また、寿命は、スタンドの高さ方向で50mm摩耗したときを摩耗限界として評価した。
Figure 0005490012
表2に示す実施例1〜4は、スタンドに厚肉部を設けたものである。ここで、中央部の厚みT1に対する厚肉部の厚みT2の比を、実施例1、3、4は、厚肉部の上部で1.12倍(=48mm/43mm)、前側及び後側で1.16倍(=50mm/43mm)に、また実施例2は、厚肉部の上部で1.23倍(=53mm/43mm)、前側及び後側で1.28倍(=55mm/43mm)にしているため、1倍超1.5倍以下の条件を満足している。しかも、厚肉部の幅長の比a/b、c/dも、2倍以上6倍以下の条件を満足している。このように構成することで、スタンドの長寿命化が図れることを確認できた(1500日以上)。
一方、比較例1、3は、スタンドの厚肉部の厚み寸法を、実施例1、3、4と同じ条件にしているが、厚肉部の幅長の比が1倍であり、前記した条件の下限値未満(2倍未満)となっている。なお、比較例1と比較例3は、スタンドの形状のみ異なる。
このため、スタンドの前側及び後側が摩耗して、その寿命が実施例1〜4よりも短くなった(比較例1:730日、比較例3:750日)。
また、比較例2は、スタンドの厚肉部の幅長の比が2倍以上6倍以下の条件を満足している(2.4倍)が、中央部の厚みT1に対する厚肉部の厚みT2の比が、厚肉部の上部で1.68倍(=47mm/28mm)、前側及び後側で1.79倍(=50mm/28mm)であり、前記した条件の上限値を超えている(1.5倍超)。このため、シンターケーキがスタンドに引っ掛かって、パレット台車から排出することが困難になる場合があり、安定した操業を実施できなかったため、操業を途中で中止した。
なお、表2には、厚肉部が設けられていない従来例のスタンドも記載している。従来例のスタンドは、スタンドの前側及び後側が損耗するため、その寿命は極めて短かった(600日)。
以上のことから、本発明の焼結機を使用することで、シンターケーキ支持スタンドの長寿命化が図れ、スタンドの交換に要する手間や焼結製造コストの低減が図れることを確認できた。
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の焼結機を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
前記実施の形態においては、各パレット台車上の最下流側のスタンドと最上流側のスタンドに、同一形状のものを使用した場合について説明した。しかし、各パレット台車上の最下流側にスタンド12を、最上流側にスタンド30又はスタンド35をそれぞれ配置したり、また最下流側にスタンド30を、最上流側にスタンド13又はスタンド35をそれぞれ配置したり、更には、最下流側にスタンド35を、最上流側にスタンド13又はスタンド30をそれぞれ配置したり、異なる形状のスタンドを組合わせて使用してもよい。
このとき、各パレット台車上の最下流側に配置されるスタンドの前側の厚肉部の幅長が、最上流側に配置されるスタンドの後側の厚肉部の幅長よりも長くなるように、各パレット台車上に設けるスタンドを選択することで、摩耗の進行速度に応じた取付けができる。
本発明は、鉄鋼製造における鉄鉱石原料の焼結機において、利用することができる。
10 焼結パレット
11 パレット台車
12、13 シンターケーキ支持スタンド
14、15 中央部
16、17 厚肉部
18 支持部
19 取付け部
20 床面
30 シンターケーキ支持スタンド
31 支持部
32 厚肉部
35 シンターケーキ支持スタンド
36 支持部
37 厚肉部

Claims (6)

  1. 焼結パレット台車上にシンターケーキ支持スタンドを立設した下方吸引式の鉄鋼原料の焼結機において、
    前記シンターケーキ支持スタンドの前記パレット台車進行方向の前後の両側部及びこれに続く上部の領域に、該シンターケーキ支持スタンドの前後方向中央部の厚みの1倍超1.5倍以下の厚肉部が設けられ、かつ1台の前記パレット台車上に複数の前記シンターケーキ支持スタンドを該パレット台車の進行方向に並べて立設した際に、前記シンターケーキ支持スタンドの側面視において、該パレット台車上の進行方向最下流側に配置された前記シンターケーキ支持スタンドの前側の前記厚肉部の幅である幅長aが、後側の厚肉部の該側面の幅である幅長bより長く、かつ前記パレット台車上の最上流側に配置された前記シンターケーキ支持スタンドの後側の前記厚肉部の幅長cが、前側の該厚肉部の幅長dより長く、かつ前記幅長a、bの比a/bと前記幅長c、dの比c/dがそれぞれ2倍以上6倍以下の範囲内であることを特徴とする焼結機。
  2. 前記厚肉部は、前記各シンターケーキ支持スタンドの厚み方向の両面を、該各シンターケーキ支持スタンドの前後方向中央部の表面よりも突出させて設けたことを特徴とする請求項1に記載の焼結機。
  3. 前記シンターケーキ支持スタンドの側面視の形状が、台形状であることを特徴とする請求項1に記載の焼結機。
  4. 前記シンターケーキ支持スタンドの側面視の形状が、上部が上に凸の曲線形状であることを特徴とする請求項1に記載の焼結機。
  5. 前記シンターケーキ支持スタンドの側面視において、前記シンターケーキ支持スタンドの少なくとも前後部どちらかの厚肉部の幅が、下方から上方に向け変化していることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の焼結機。
  6. 前記厚肉部の幅の下方から上方の差が1mm〜10mmであることを特徴とする請求項5に記載の焼結機。
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