JP6137224B2 - 揺動篩装置 - Google Patents

Description

本発明は、塊状の製鉄原料（例えば、鉄鉱石（塊鉱石）、焼結鉱、石炭、コークス等）の表面に付着した微粒子を除去する際などに用いられる揺動篩装置に関するものである。

製鉄原料である塊鉱石は、通常、原料ヤードに山積みの状態で貯留されている。そのため、降雨時には、塊鉱石が濡れて、例えば５〜５０ｍｍの粒径である塊鉱石の表面に５ｍｍ以下の粒径の微粒鉄鉱石が付着する。塊鉱石がこのままの状態で高炉へ装入されると、塊鉱石の平均粒径が小さくなり、炉内の通気抵抗が増すので生産性が低下する。

そこで、塊鉱石を高炉へ装入する前に、塊鉱石の表面に付着した５ｍｍ以下の微粒子を除去する高炉装入前処理が行われている。

従来、塊鉱石の表面に付着した微粒子（付着微粒子）を除去する方法としては、以下のような方法が開示されている。

例えば、特許文献１には、塊鉱石を水洗して付着微粒子を除去する方法が提案されている。

また、振動篩装置を用いて塊鉱石に付着した微粒子を除去する方法が提案されている。振動篩装置は、片振幅数ｍｍ、振動数数百Ｈｚ以上で篩網を振動させて、篩網上で被篩物を移動させながら、付着微粒子を篩網下へ除去するものである。

しかし、特許文献１に記載の塊鉱石を水洗して付着微粒子を除去する方法は、大量の水を使用し、かつ、付着微粒子を除去後の水処理のためにシックナーやフィルタープレスなどの設備が必要となる上に、水洗して濡れた塊鉱石を直接高炉へ送ることができないので、濡れた塊鉱石を乾燥するための熱源設備が必要となる。

また、振動篩装置を用いて塊鉱石に付着した微粒子を除去する方法は、次のような問題がある。すなわち、前述したように、塊鉱石は原料ヤードに山積み状態で貯留しているため、降雨時に塊鉱石表面が濡れて付着微粒子が粘着性を持つ。この状態では、振動篩装置を使用した場合、付着微粒子が篩目に詰まりやすくなり、付着微粒子の除去効率が低下する。

これに対して、特許文献２には、揺動篩装置（揺動反発式選別機）を用いて塊鉱石に付着した微粒子を除去する方法が提案されている。揺動篩装置を用いることによって、効率的に塊鉱石に付着した微粒子を除去することができるとされている。

揺動篩装置（揺動反発式選別機）は、傾斜スクリーン（一定角度傾斜させた篩網）に対して偏心駆動機構（一定量偏心したクランク軸等）によって、傾斜方向に往復しながら上下方向に振動する動作（揺動運動）を行わせることで、被篩物の形状および硬度の差によって傾斜スクリーン上で反発する弾道が異なることを利用して選別する形態選別装置である。

図１０は、前記特許文献２で用いられている揺動篩装置の一例を示すものである。図１０に示すように、この揺動篩装置９１は、傾斜スクリーン９２と、スクリーン架台９３と、偏心駆動機構（クランク軸９４、チェーン９５、モータ回転軸９７、モータ９８）を備えている。

特開平０７−１１３１２７公報 国際公開ＷＯ２０１３／１７９６０９号

しかしながら、図１０に示すように、前記特許文献２で用いられている揺動篩装置９１では、クランク軸９４をチェーン９５で連結して駆動しているため、クランク軸９４自体の微小な振動や軸振れの影響などによって、チェーン９５に張力変動（伸縮）が発生する。それにより、長時間連続的に稼動させた場合には、チェーン９５の張力変動（伸縮）が連続的に発生するため、チェーン９５の破損や交換が多発し、揺動篩装置９１の稼動率が大幅に低下してしまうという問題がある。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、長期間安定して稼動することができる揺動篩装置を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有している。

［１］傾斜スクリーンを偏心駆動機構によって揺動運動させる揺動篩装置であって、偏心駆動機構として、駆動源であるモータと、モータ回転軸と、モータ回転軸に設置されたクランクと、傾斜スクリーンに揺動運動を付与するクランク軸と、クランクとクランク軸を連結するシャフトとを備えていることを特徴とする揺動篩装置。

［２］傾斜スクリーンの幅方向の一方の側と他方の側にそれぞれ複数のクランク軸を備え、それぞれの側の複数のクランク軸は同期して回転することを特徴とする前記［１］に記載の揺動篩装置。

［３］傾斜スクリーンの幅方向の一方の側のクランク軸と他方の側のクランク軸との間に位相差を設けていることを特徴とする前記［１］または［２］に記載の揺動篩装置。

［４］傾斜スクリーンを偏心駆動機構によって揺動運動させる揺動篩装置であって、偏心駆動機構として、駆動源であるモータと、モータ回転軸と、モータ回転軸に連結して、傾斜スクリーンに偏心運動を付与する偏心回転軸と、傾斜スクリーンを被篩物搬送方向および上下方向に往復移動可能な状態で支持するスライド支持機構を備えていることを特徴とする揺動篩装置。

［５］スライド支持機構が複数箇所に設置されていることを特徴とする［４］に記載の揺動篩装置。

［６］塊状の製鉄原料に付着した微粒子を除去するために用いられることを特徴とする前記［１］〜［５］のいずれかに記載の揺動篩装置。

本発明に係る揺動篩装置は、長期間安定して稼動することができる。

本発明の実施形態１を示す斜視図である。 本発明の実施形態１を示す上面図である。 本発明の実施形態１を示す正面図である。 本発明の実施形態１における塊鉱石の動きを示す側面図である。 本発明の実施形態２を示す斜視図（透視図）である。 本発明の実施形態２を示す上面図である。 本発明の実施形態２を示す側面図（透視図）である。 本発明の実施形態２を示す正面図である。 本発明の実施例における付着粉除去効果を示す図である。 従来技術を示す図である。

本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

［実施形態１］
図１〜図３は本発明の実施形態１に係る揺動篩装置（揺動反発式選別機）を示すものであり、図１は斜視図、図２は上面図、図３は正面図である。なお、ここでは、塊鉱石の表面に付着した微粒子（付着微粒子）を除去する際に用いることを念頭において説明する。

図１〜図３に示すように、本発明の実施形態１に係る揺動篩装置１は、スクリーン架台３上に設置された傾斜スクリーン（一定角度傾斜させた篩網）２を偏心駆動機構によって揺動運動させるものであり、偏心駆動機構として、駆動源であるモータ８と、モータ８の回転軸（モータ回転軸）７と、モータ回転軸７に設置されたクランク６と、一定量Ａだけ偏心していて傾斜スクリーン２に揺動運動（傾斜方向に往復しながら上下方向に振動する動作）を付与するクランク軸４と、クランク６とクランク軸４を連結するシャフト５とを備えている。

すなわち、この揺動篩装置１は、モータ８の回転によりクランク６が回転することでシャフト５が往復運動してクランク軸４へ回転運動を付与し、これにより、クランク軸４が回転運動して傾斜スクリーン２に揺動運動を付与することで、被篩物の形状および硬度の差によって傾斜スクリーン２上で反発する弾道が異なることを利用して選別する形態選別装置となっている。

図４に示すように、このような揺動篩装置１に被篩物（ここでは、塊鉱石１０、付着微粒子１１）を投入すると、図４（ａ）に示すように、クランク軸４の１回転のうち、上半分の回転では傾斜スクリーン２の動きにより被篩物が持ち上げられ上方に跳ね上がる。このとき塊鉱石１０同士の撹拌、衝突が生じ、塊鉱石１０表面に付着した付着微粒子１１が振り落とされる。また、図４（ｂ）に示すように、クランク軸４の１回転のうち、クランク軸４の下半分の回転では、跳ね上げられた塊鉱石１０が傾斜スクリーン２上に落下し、塊鉱石１０と傾斜スクリーン２との衝突によって、更に塊鉱石１０表面の付着微粒子１１が払い落とされる。その後、塊鉱石１０は傾斜スクリーン２の傾斜に沿って傾斜下方向に搬送される。なお、除去された付着微粒子１１は傾斜スクリーン２の網目を通過して落下する。

前述したように、図１０に示した従来の揺動篩装置９１では、クランク軸９４をチェーン９５で連結しているため、クランク軸９４自体の微小な振動や軸振れの影響などによって、チェーン９５に張力変動（伸縮）が発生し、それにより、長時間連続的に稼動させた場合には、チェーン９５の張力変動（伸縮）が連続的に発生するため、チェーン９５の破損や交換が多発し、揺動篩装置９１の稼動率が大幅に低下してしまうという問題があった。

それに対して、本発明の実施形態１に係る揺動篩装置１においては、チェーン９５によるクランク軸９４への動力伝達に替えて、クランク軸４とモータ回転軸７に設置されたクランク６との間をシャフト５で連結してクランク軸４への動力伝達を行っているので、クランク軸４自体の微小な振動や軸振れはクランク６により吸収されるため、シャフト５の破損等は発生することなく、安定した回転運動をクランク軸４へ付与することが可能となり、長期間安定して稼動することができる。

また、この実施形態１では、傾斜スクリーン２が傾斜した方向を傾斜スクリーン２の長手方向とし、その長手方向に直交する方向を傾斜スクリーン２の幅方向としたときに、傾斜スクリーン２の幅方向の一方の側に２個のクランク軸４（図１、図２における４ａ、４ｂ）を備え、他方の側にも２個のクランク軸４（図１、図２における４ｃ、４ｄ）を備えており、同じ側の２個のクランク軸４同士（４ａと４ｂ同士、４ｃと４ｄ同士）は、それぞれ一組として同期して回転するようになっている。

傾斜スクリーン２の幅方向で同じ側に位置するクランク軸４同士が同期して回転しないで位相差が生じると、傾斜スクリーン２が傾斜方向に滑らかに往復できなく可能性があるからである。

ただし、傾斜スクリーン２の幅方向の一方の側のクランク軸４（４ａ、４ｂ）と他方の側のクランク軸４（４ｃ、４ｄ）との間では、位相差を持たせて回転するようにしてもよい。

クランク軸４ａ、４ｂとクランク軸４ｃ、４ｄが同じ位相で回転する場合は、クランク軸４ａ、４ｂとクランク軸４ｃ、４ｄとが同時に死点を迎えることになるので、その際に回転力（慣性力）が弱いと停止する可能性があり、それを回避するためである。

ここで、クランク軸４ａ、４ｂとクランク軸４ｃ、４ｄの間に持たせる位相差については、小さ過ぎると効果が少ないし、大きすぎると傾斜スクリーン２の姿勢が不安定になるので、５°〜３０°程度が好ましい。

なお、場合によっては、上記に替えて、傾斜スクリーン２の長手方向の一方の側の２個のクランク軸４（図１、図２における４ａ、４ｃ）と、他方の側の２個のクランク軸４（図１、図２における４ｂ、４ｄ）について、同じ側の２個のクランク軸４同士（４ａと４ｃ同士、４ｂと４ｄ同士）が、それぞれ一組として同期して回転するようにしてもよい。

その際に、傾斜スクリーン２の長手方向の一方の側のクランク軸４（４ａ、４ｃ）と他方の側のクランク軸４（４ｂ、４ｄ）との間では、位相差を持たせて回転するようにしてもよい。

なお、傾斜スクリーン２には、打ち抜き板、櫛歯のいずれも使用可能で形状を問わず選択することができる。その材質は、鋼板製、樹脂製、ゴム製のいずれも使用可能であるが、硬質ゴム、軟質ゴムを樹脂布で強化したラバースクリーンが、耐摩耗性、耐衝撃性、粉の剥離性に優れるのでより好ましい。

また、傾斜スクリーン２は、塊鉱石１０に付着した５ｍｍ以下の付着微粒子１１を効率的に除去できるように、５〜１５ｍｍの篩目を有するのが好ましい。すなわち、塊鉱石１０に付着する付着微粒子１１のほとんどは５ｍｍ以下と細かいので、篩目は５ｍｍ以上であればよい。

このようにして、この実施形態１に係る揺動篩装置１においては、クランク軸４とモータ回転軸７に設置されたクランク６との間をシャフト５で連結しているので、従来の揺動篩装置９１のような、クランク軸９４をチェーン９５で連結している場合に比べて、安定した回転運動をクランク軸４へ付与することが可能となり、長期間安定して稼動することができる。

なお、この実施形態１においては、傾斜スクリーン２の幅方向のそれぞれの側に２個のクランク軸４を備えているが、本発明は、傾斜スクリーン２の幅方向のそれぞれの側に１個のクランク軸４を備えている場合や、傾斜スクリーン２の幅方向のそれぞれの側に３個以上のクランク軸４を備えている場合にも同様に適用することができる。

また、この実施形態１においては、塊鉱石１０に付着した付着微粒子１１を除去することを念頭においているが、本発明は、他の塊状製鉄原料である焼結鉱、石炭、コークス等の表面に付着した付着微粒子（例えば、粒径５ｍｍ以下の付着微粒子）を除去する場合にも同様に適用することができる。

さらに言えば、本発明は、被篩物の形状および硬度の差によって傾斜スクリーン上で反発する弾道が異なることを利用して選別する場合に適用することができる。

［実施形態２］
図５〜図８は本発明の実施形態２に係る揺動篩装置（揺動反発式選別機）を示すものであり、図５は斜視図（透視図）、図６は上面図、図７は側面図（透視図）、図８は正面図である。

図５〜図８に示すように、本発明の実施形態２に係る揺動篩装置２１は、スクリーン架台２３上に設置された傾斜スクリーン（一定角度傾斜させた篩網）２２を偏心駆動機構によって揺動運動させるものであり、偏心駆動機構として、駆動源であるモータ２６と、モータ回転軸２５と、モータ回転軸２５に連結して、傾斜スクリーン２２に偏心運動（被篩物の搬送方向に往復しながら上下方向に振動する動作）を付与する偏心回転軸２４と、傾斜スクリーン２２を被篩物搬送方向および上下方向に往復移動（往復スライド）可能な状態で支持するスライド支持機構３２を備えている。

そして、上記のスライド支持機構３２は、固定台２７に取り付けられた被篩物搬送方向スライド軸用ベアリング２９と、被篩物搬送方向スライド軸用ベアリング２９に支持されながら被篩物搬送方向に往復移動（往復スライド）する被篩物搬送方向スライド軸２８と、スクリーン架台２３に取り付けられた上下方向スライド軸用ベアリング３１と、被篩物搬送方向スライド軸２８に取り付けられて、上下方向スライド軸用ベアリング３１に支持されながら上下方向に往復移動（往復スライド）する上下方向スライド軸３０を備えている。

すなわち、この揺動篩装置２１は、モータ２６の回転によりモータ回転軸２５を介して偏心回転軸２４が偏心回転して傾斜スクリーン２２に揺動運動を付与することで、被篩物の形状および硬度の差によって傾斜スクリーン２２上で反発する弾道が異なることを利用して選別する形態選別装置となっている。

そして、この揺動篩装置２１は、被篩物搬送方向スライド軸用ベアリング２９に支持された被篩物搬送方向スライド軸２８と、上下方向スライド軸用ベアリング３１に支持された上下方向スライド軸３０とを備えたスライド支持機構３２を有しているので、偏心回転軸２４の偏心回転とともに、被篩物搬送方向スライド軸２８と上下方向スライド軸３０がそれぞれ被篩物搬送方向スライド軸用ベアリング２９と上下方向スライド軸用ベアリング３１に支持されながら被篩物搬送方向と上下方向に往復移動（往復スライド）することで、傾斜スクリーン２２に安定した揺動運動を付与することができる。

前述したように、図１０に示した従来の揺動篩装置９１では、クランク軸９４をチェーン９５で連結しているため、クランク軸９４自体の微小な振動や軸振れの影響などによって、チェーン９５に張力変動（伸縮）が発生し、それにより、長時間連続的に稼動させた場合には、チェーン９５の張力変動（伸縮）が連続的に発生するため、チェーン９５の破損や交換が多発し、揺動篩装置９１の稼動率が大幅に低下してしまうという問題があった。

それに対して、本発明の実施形態２に係る揺動篩装置２１においては、チェーン９５によるクランク軸９４への動力伝達に替えて、モータ８に連結したモータ回転軸２５から偏心回転軸２４への動力伝達を行なうとともに、スライド支持機構３２で傾斜スクリーン２２の揺動運動を支持しているので、偏心回転軸２４の微小振動や軸振れの影響を受けることなく、安定した揺動運動を傾斜スクリーン２２に付与することが可能となり、長期間安定して稼動することができる。

なお、スライド支持機構３２は、複数個所（例えば、図５、図６に示すように、４個所）に設置することが好ましい。

本発明の実施例として、高炉装入前処理である、塊鉱石１０に付着した付着微粒子１１の除去を行った。

その際に、本発明例１として、上記の本発明の実施形態１に係る揺動篩装置１（図１〜図３）を用いて、塊鉱石１０からの付着微粒子１１の除去を行った。なお、クランク軸４ａ、４ｂとクランク軸４ｃ、４ｄの間に５°の位相差を持たせた。

また、本発明例２として、上記の本発明の実施形態２に係る揺動篩装置２１（図５〜図８）を用いて、塊鉱石１０からの付着微粒子１１の除去を行った。

これに対して、比較例として、上述した従来の揺動篩装置９１（図１０）を用いて、塊鉱石１０からの付着微粒子１１の除去を行った。

そして、それぞれの場合について、６ヶ月間稼動させて、各月の稼働率の平均値を６ヶ月間の稼動率とした。なお、各月の稼働率は、（（各月の当該揺動篩装置の稼動日数／各月の総日数）×１００）で求めた。その結果を図９に示す。

図９に示すように、本発明例１では、６ヶ月間の稼働率が９５％程度、本発明例２では、６ヶ月間の稼働率が９８％程度と非常に高く、塊鉱石１０からの付着微粒子１１の除去を安定して行うことができた。

一方、比較例では、チェーンの交換、点検作業等により稼動日数が減少し、６ヶ月間の稼働率が８５％程度にとどまった。

これによって、本発明の有効性が確認された。

１ 揺動篩装置
２ 傾斜スクリーン
３ スクリーン架台
４ クランク軸
４ａ〜４ｄ クランク軸
５ シャフト
６ クランク
７ モータ回転軸
８ モータ
１０ 塊鉱石
１１ 付着微粒子
２１ 揺動篩装置
２２ 傾斜スクリーン
２３ スクリーン架台
２４ 偏心回転軸
２５ モータ回転軸
２６ モータ
２７ 固定台
２８ 被篩物搬送方向スライド軸
２９ 被篩物搬送方向スライド軸用ベアリング
３０ 上下方向スライド軸
３１ 上下方向スライド軸用ベアリング
３２ スライド支持機構
９１ 揺動篩装置
９２ 傾斜スクリーン
９３ スクリーン架台
９４ クランク軸
９５ チェーン
９７ モータ回転軸
９８ モータ

Claims (5)

1. 傾斜スクリーンを偏心駆動機構によって揺動運動させる揺動篩装置であって、偏心駆動機構として、駆動源であるモータと、モータ回転軸と、モータ回転軸に設置されたクランクと、傾斜スクリーンに揺動運動を付与するクランク軸と、クランクとクランク軸を連結するシャフトとを備えていて、傾斜スクリーンの幅方向の一方の側のクランク軸と他方の側のクランク軸との間に位相差を設けていることを特徴とする揺動篩装置。
2. 傾斜スクリーンの幅方向の一方の側と他方の側にそれぞれ複数のクランク軸を備え、それぞれの側の複数のクランク軸は同期して回転することを特徴とする請求項１に記載の揺動篩装置。
3. 傾斜スクリーンを偏心駆動機構によって揺動運動させる揺動篩装置であって、偏心駆動機構として、駆動源であるモータと、モータ回転軸と、モータ回転軸に連結して、傾斜スクリーンに偏心運動を付与する偏心回転軸と、傾斜スクリーンを被篩物搬送方向および上下方向に往復移動可能な状態で支持するスライド支持機構を備えていて、該スライド支持機構は、固定台に取り付けられた被篩物搬送方向スライド軸用ベアリングと、被篩物搬送方向スライド軸用ベアリングに支持されながら被篩物搬送方向に往復移動する被篩物搬送方向スライド軸と、スクリーン架台に取り付けられた上下方向スライド軸用ベアリングと、被篩物搬送方向スライド軸に取り付けられて、上下方向スライド軸用ベアリングに支持されながら上下方向に往復移動する上下方向スライド軸を備えていることを特徴とする揺動篩装置。
4. スライド支持機構が複数箇所に設置されていることを特徴とする請求項３に記載の揺動篩装置。
5. 塊状の製鉄原料に付着した微粒子を除去するために用いられることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の揺動篩装置。

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