JP6954037B2 - ペレットの搬送方法及びペレットの搬送装置 - Google Patents

Description

本発明は、回転炉床式還元炉に搬送するペレットの搬送方法と、該搬送方法を実施するペレットの系外排出装置に関する。

近年、製鉄原料の一つとして、回転炉床式還元炉（Rotary Hearth Furnace、以下「還元炉」ということがある。）で製造した還元鉄ペレットが使用されている（例えば、特許文献１〜３、参照）。

図１に、回転炉床式還元炉を用いて還元鉄ペレットを製造する工程（以下「還元鉄ペレット製造工程」ということがある。）の一態様を模式的に示す。

貯蔵槽（図示なし）から切り出した酸化鉄源（粉状鉄鉱石、転炉ダスト、焼結ダスト、高炉ガスダスト等）と還元材（コークス、オイルコークス、石炭等）をボールミル１に装入して混合し、コンベア１ａでグリスリー２に搬送してボールを除去した後、混練機３で混練して、還元鉄ペレット製造用原料とする。

還元鉄ペレット製造用原料をコンベア３ａで造粒機４に搬送・投入して、還元鉄製造用ペレット（以下、単に「ペレット」ということがある。）を造粒する。ペレットは、コンベア４ａで振動篩５に搬送され、篩下ペレットが、コンベア５ａで搬送され、首振り装入コンベア６を介して、乾燥機７に装入される。

乾燥機７で乾燥されたペレットは、コンベア７ａで搬送され、装入口８ａから、回転炉床式還元炉８へ装入され、炉床の上に、均一に敷きつめられる。ペレットは、回転炉床式還元炉８の炉床が１回転する間に、高温ガスの輻射熱により、１０００〜１５００℃に加熱され、ペレット内の還元材で、酸化鉄源が還元されて、還元鉄ペレットとなる。

炉内で発生した排ガスは、排気口８ｂを経て、例えば、ボイラー（図示なし）に回収され、その後、次の工程（図示なし）へ送給される。

回転炉床式還元炉８から排出された還元鉄ペレットは、冷却機９で冷却され、次の工程（図示なし）に搬送される。

特開２００２−１９４４１０号公報 特開２００２−２０６１２０号公報 特開２００８−０１３７９７号公報

従来技術（図１、参照）では、造粒機で造粒したペレットを振動篩（図中「５」）にかけ、造粒不良の規格外ペレット、及び／又は、所要の粒径以上の粗粒ペレットを除去し、篩下ペレットを還元炉に装入するが、ペレットの篩分け及び搬送につき、次の課題がある。

(x)篩下ペレットを、乾燥炉を経て還元炉に搬送する際、振動篩より下流の設備が故障すると、篩下ペレットが滞留し、ときには、設備の外に溢れだし、造粒機及び振動篩の稼働を中断せざるを得ず、また、故障の回復に長時間を要し、還元炉の操業が安定せず、また、還元ペレットの品質が低下する。

(y)造粒機で造粒したペレットが、造粒不良の規格外ペレットや、所要の粒径以上の粗粒ペレットを多量に含んでいると、振動篩による篩分け（規格外ペレットや、粗粒ペレットの除去）が追いつかず、乾燥機を経て還元炉へ搬送する篩下ペレットの量を安定的に確保できず、還元炉の操業が安定しない。

(z)造粒機で造粒したペレットが、所要の粒径以下の細粒ペレットを多量に含んでいると、乾燥炉を経て還元炉へ搬送する篩下ペレットが細粒ペレットを多量に含むことになるが、細粒ペレットは還元炉内で溶融し、炉床に硬い岩盤が形成されるので、還元鉄ペレットを排出する排出機（スクリュー）の摩耗が加速して取替え頻度が増し、還元炉の生産性が低下する。

このように、（A）振動篩より下流の設備の故障は、還元炉の操業安定性と生産性に大きく影響し、また、（B）振動篩で篩分けるペレットの粒径分布、及び／又は、乾燥炉を経て還元炉に搬送する篩下ペレットの粒径分布は、還元炉の操業安定性と生産性に大きく影響する。

本発明は、従来技術が抱える上記課題を踏まえ、（a）振動篩より下流の設備が故障しても、還元炉の操業安定性と生産性を維持すること、及び、（b）振動篩の篩分けに遅れが生じないようにして、乾燥炉を経て還元炉へ搬送する篩下ペレットの量を安定的に確保するとともに、該篩下ペレットの粒径分布を適正範囲に維持し、還元炉の生産性と操業安定性を高めることを課題とし、該課題を解決するペレットの搬送方法と、該搬送方法を実施する装置を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決する手法について鋭意検討した。その結果、ペレットの篩分け及び搬送において、振動篩より下流の設備が故障した時、又は、ペレットの粒径分布が基準範囲から外れた時、ペレット、又は、粒径分布が基準範囲から外れるペレットを迅速に系外に排出すれば、還元炉の操業安定性と生産性を高めることができることを見いだした。この点については後述する。

本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は以下のとおりである。

（１）造粒機で造粒したペレットを、振動篩と乾燥機を経て還元炉に搬送するペレットの搬送方法において、
振動篩より下流の設備が故障した時、造粒機と還元炉の間で、ペレットを系外に排出する
ことを特徴とするペレットの搬送方法。

（２）造粒機で造粒したペレットを、振動篩と乾燥機を経て還元炉に搬送するペレットの搬送方法において、
ペレットの粒径分布が基準範囲から外れた時、造粒機と振動篩の間で、粒径分布が基準範囲から外れたペレットを系外に排出する
ことを特徴とするペレットの搬送方法。

（３）前記ペレットの粒径分布の基準範囲が、粒径３０ｍｍ以上のペレット：５０質量％以下、及び、粒径５ｍｍ以下のペレット：５０質量％以下であることを特徴とする前記（２）に記載のペレットの搬送方法。

（４）前記ペレットの系外への排出は、切替信号で、退避位置から、ペレットを系外に排出する排出位置に移動するダンパーを備える系外排出装置を、造粒機と還元炉の間の所要の箇所に配置し、振動篩より下流の設備が故障した時、切替信号で、上記ダンパーを、退避位置から排出位置に移動させて行うことを特徴とする前記（１）に記載のペレットの搬送方法。

（５）前記ペレットの系外への排出は、切替信号で、退避位置から、ペレットを系外に排出する排出位置に移動するダンパーを備える系外排出装置を、造粒機と振動篩の間に配置し、ペレットの粒径分布が基準範囲から外れた時、切替信号で、上記ダンパーを、退避位置から排出位置に移動させて行うことを特徴とする前記（２）又は（３）に記載のペレットの搬送方法。

（６）前記還元炉が回転炉床式還元炉であることを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載のペレットの搬送方法。

（７）前記（１）〜（６）のいずれかに記載のペレットの搬送方法を実施するペレットの系外排出装置であって、
振動篩より下流の設備が故障した時、又は、ペレットの粒径分布が基準範囲から外れた時、切替信号で、退避位置から、ペレットを系外に排出する排出位置に移動するダンパーを備える
ことを特徴とするペレットの系外排出装置。

（８）前記ペレットの粒径分布の基準範囲が、粒径３０ｍｍ以上のペレット：５０質量％以下、及び、粒径５ｍｍ以下のペレット：５０質量％以下であることを特徴とする前記（７）に記載のペレットの系外排出装置。

（９）前記還元炉が回転炉床式還元炉であることを特徴とする前記（７）又は（８）に記載のペレットの系外排出装置。

本発明によれば、振動篩より下流の設備が故障しても、還元炉の操業安定性と生産性を維持することができ、また、振動篩で篩分けし、乾燥炉を経て還元炉へ搬送する篩下ペレットの量を安定的に確保するとともに、該篩下ペレットの粒径分布を適正範囲に維持して、還元炉の操業安定性と生産性を高めることができる。

回転炉床式還元炉を用いて還元鉄ペレットを製造する工程の一態様を模式的に示す図である。 回転炉床式還元炉を用いて還元鉄ペレットを製造する工程に本発明を適用した一態様を模式的に示す図である。 回転炉床式還元炉を用いて還元鉄ペレットを製造する工程に本発明を適用した別の一態様を模式的に示す図である。 系外排出装置の一態様を模式的に示す図である。（ａ）は、ダンパーが退避位置に退避している態様を示し、（ｂ）は、ダンパーが、ペレットを系外に排出する排出位置に移動している態様を示す。

本発明のペレットの搬送方法（以下「本発明搬送方法」ということがある。）は、造粒機で造粒したペレットを、振動篩と乾燥機を経て還元炉に搬送するペレットの搬送方法において、
振動篩より下流の設備が故障した時、造粒機と還元炉の間で、ペレットを系外に排出する
ことを特徴とする。

また、本発明搬送方法は、造粒機で造粒したペレットを、振動篩と乾燥機を経て還元炉に搬送するペレットの搬送方法において、
ペレットの粒径分布が基準範囲から外れた時、造粒機と振動篩の間で、粒径分布が基準範囲から外れたペレットを系外に排出する
ことを特徴とする。

さらに、本発明搬送方法においては、(a)前記ペレットの粒径分布の基準範囲が、粒径３０ｍｍ以上のペレット：５０質量％以下、及び、粒径５ｍｍ以下のペレット：５０質量％以下であることを特徴とし、(b)前記ペレットの系外への排出は、(b1)切替信号で、退避位置から、ペレットを系外に排出する排出位置に移動するダンバーを備える系外排出装置を、造粒機と還元炉の間の所要の箇所に配置し、振動篩より下流の設備が故障した時、又は、(b2)上記系外排出装置を、造粒機と振動篩の間に配置し、ペレットの粒径分布が基準範囲から外れた時、切替信号で、上記ダンパーを、退避位置から排出位置に移動させて行うことを特徴とし、また、(c)前記還元炉が回転炉床式還元炉であることを特徴とする。

本発明のペレットの系外排出装置（以下「本発明排出装置」ということがある。）は本発明搬送方法を実施するペレットの系外排出装置であって、
振動篩より下流の設備が故障した時、又は、ペレットの粒径分布が基準範囲から外れた時、切替信号で、退避位置から、ペレットを系外に排出する排出位置に移動するダンパーを備える
ことを特徴とする。

さらに、本発明排出装置においては、(a)前記ペレットの粒径分布の基準範囲が、粒径３０ｍｍ以上のペレット：５０質量％以下、及び、粒径５ｍｍ以下のペレット：５０質量％以下であることを特徴とし、また、(b)前記還元炉が回転炉床式還元炉であることを特徴とする。

以下、本発明搬送方法と本発明排出装置について、図面に基づいて説明する。

図２に、図１に示す還元鉄ペレット製造工程に本発明を適用した一態様を模式的に示す。図２に示す還元鉄ペレット製造工程においては、振動篩５の篩下ペレットを搬送するコンベア５ａの端部と、篩下ペレットを乾燥機７へ均一に装入する首振り装入コンベア６の間に、振動篩５より下流の設備が故障した時、ペレットを系外に排出する系外排出装置１０が配置されている。

ここで、図４に、系外排出装置の一態様を模式的に示す。図４（ａ）に、ダンパーが退避位置に退避している態様を示し、図４（ｂ）に、ダンパーが、ペレットを系外に排出する排出位置に移動している態様を示す。

系外排出装置１０は、図４（ａ）に示すように、コンベア５ａから落下するペレット（図示なし）を、次の設備（図２中「首振り装入コンベア６」、参照）に誘導する誘導装置１０ｂ、誘導装置１０ｂに連結されている系外誘導装置１０ｃ、及び、誘導装置１０ｂの系外誘導装置１０ｃ側下端に支持軸１０ｄで軸支され、駆動機構１３の作動で回動しダンパー位置（退避位置と排出位置）が切り替わるダンパー１２から構成されている。

系外排出装置１０において、誘導装置１０ｂのダンパー１２は、通常、退避位置に在り、コンベア５ａで搬送されてくるペレットは、誘導装置１０ｂを降下し、乾燥機７に、首振り装入コンベア６を介して装入される（図２、参照）が、監視装置（図示なし）が、振動篩５より下流の設備の故障を検知すると、故障発生信号が制御装置１１に送信される。

故障発生信号を受信した制御装置１１は、駆動機構１３を制御する制御装置（図示なし）に、ダンパー１２の位置を退避位置から排出位置に切り替える切替信号を送信する。

駆動機構１３が作動し、ダンパー１２が、支持軸１０ｄを軸にして、退避位置から排出位置に回動すると、誘導装置１０ｂを降下するペレットは、排出位置にあるダンパー１２により、系外誘導装置１０ｃに誘導されて系外に排出され（図４（ｂ）、参照）、振動篩５より下流の設備に搬送されない（図２、参照）。系外に排出されたペレットは、コンベア１０ａで、ペレット貯留ヤードへ搬送される（図２、参照）。

図４に示す系外排出装置においては、支持軸１０ｄを軸にして回動するダンパーを用いたが、ペレットの排出時、ダンパーは、降下するペレットに対し、斜めに当接すればよいので、ダンパー位置を切り替える機構は、回動機構に限定されない。例えば、誘導装置の側面に、進退可能なダンパーを配置してもよい。

このように、振動篩より下流の設備が故障した時、ペレットは、振動篩より下流の設備に搬送されないので、ペレットの製造工程で、ペレットが滞留せず、設備の外に溢れでない。それ故、造粒機及び振動篩の稼働を中断する必要がなく、設備復旧後、迅速に、還元炉へのペレットの投入が可能となる。さらに、系外に排出されたペレットは、ペレット貯留ヤードへ搬送され、設備故障の回復後、再び、原料として利用できる。

図２には、系外排出装置１０をコンベア５ａの端部と首振り装入コンベア６の間に配置する態様を示したが、系外排出装置１０の配置は、図２に示す配置に限定されない。

系外排出装置１０は、造粒機と還元炉の間において、ペレットを系外に排出し得る箇所に配置すればよく、例えば、乾燥機７とコンベア７ａの間に配置してもよいし、コンベア７ａと還元炉８の間に配置してもよい。また、系外排出装置は、造粒機と還元炉の間において、複数箇所に配置してもよい。

図３に、図１に示す還元鉄ペレット製造工程に本発明を適用した別の一態様を模式的に示す。図３に示す還元鉄ペレット製造工程においては、造粒機４で造粒したペレットを搬送するコンベア４ａの端部と振動篩５の間に、ペレットの粒径分布が基準範囲から外れた時、粒径分布が基準範囲から外れたペレットを系外に排出する系外排出装置１０（図４、参照）が配置されている。なお、ペレットの粒径分布の基準範囲については後述する。

系外排出装置１０において、誘導装置１０ｂのダンパー１２は、通常、退避位置にあり、コンベア４ａで搬送されてくるペレットは、誘導装置１０ｂを降下し、振動篩５に装入される（図３、参照）が、コンベア４ａ上のペレットの粒径分布を監視する監視装置（図示なし）が、ペレットの粒径分布が基準範囲から外れていることを検知すると、粒径分布外れ信号が制御装置１１に送信される。

粒径分布外れ信号を受信した制御装置１１は、駆動機構１３を制御する制御装置（図示なし）に、ダンパー１２の位置を退避位置から排出位置に切り替える切替信号を送信する。

駆動機構１３が作動し、ダンパー１２が、退避位置から排出位置に移動すると、誘導装置１０ｂを降下する“粒径分布が基準範囲を外れるペレット”は、排出位置に在るダンパー１２により、系外誘導装置１０ｃに誘導されて系外に排出され（図４（ｂ）、参照）、振動篩５には装入されない（図３、参照）。系外に排出されたペレットは、コンベア１０ａで、ペレット貯留ヤード、及び／又は、原料貯蔵ヤードへ搬送される。

なお、系外排出装置１０（図４、参照）のダンパー１２として、所要の粒径以上の粗粒ペレットを除去できる網目を有する板状体を用いてもよい。この板状体をダンパーとして用いることにより、粒径分布が基準を外れる粗粒ペレットを所要量除去して、“粒径分布が基準範囲を外れるペレット”を“粒径分布が基準範囲内のペレット”に変えることができる。

このように、振動篩に搬送するペレットの粒径分布を監視し、粒径分布が基準範囲を外れるペレットを、適宜、系外に排出することにより、振動篩における篩分けの遅れを回避できるとともに、還元炉に搬送する篩下ペレットの粒径分布を適正範囲に維持することができ、還元炉の生産性と操業安定性を高めることができる。

図３に示す還元鉄ペレット製造工程において、造粒機４で造粒したペレットを搬送するコンベア４ａの端部と振動篩５の間に配置した系外排出装置１０（図４、参照）は、振動篩より下流の設備が故障した時、ペレットを系外に排出する系外排出装置としても使用することができる。

また、図３に示す還元鉄ペレット製造工程において、造粒機４で造粒したペレットを搬送するコンベア４ａの端部と振動篩５の間に系外排出装置１０に、加え、振動篩５より下流の設備が故障した時、ペレットを系外に排出する系外排出装置を、振動篩５と還元炉８の間の適宜の箇所に配置してもよい。

即ち、本発明搬送方法は、還元鉄製造工程において、本発明排出装置を適宜の箇所に配置して実施することが可能なものである。

ここで、ペレットの粒径分布の基準範囲と、その監視について説明する。

本発明者らは、還元炉に装入するペレットの粒径分布は、粒径３０ｍｍ以上のペレット：５０質量％以下、及び、粒径５ｍｍ以下のペレット：５０質量％以下が好ましいことを、還元炉の操業実績から知見した。

本発明搬送方法及び本発明排出装置においては、この知見に基づいて、ペレットの粒径分布の基準範囲を、粒径３０ｍｍ以上のペレット：５０質量％以下、及び、粒径５ｍｍ以下のペレット：５０質量％以下とする。

ペレット中に、粒径３０ｍｍ以上のペレット（規格外ペレットや、粗粒ペレットを含む）が５０質量％以上存在すると、振動篩による篩分け（規格外ペレットや、粗粒ペレットの除去）が追いつかず、乾燥機を経て還元炉へ搬送する篩下ペレットの量を安定的に確保できず、還元炉の操業が安定しない。

それ故、ペレットの径分布の基準範囲は、粒径３０ｍｍ以上のペレットは５０質量％以下とする。好ましくは、４０質量％以下である。

一方、ペレット中に、粒径５ｍｍ以下のペレットが５０質量％以上存在すると、乾燥機を経て還元炉へ搬送する篩下ペレットが、還元炉内で溶融する細粒ペレットを多量に含むことになる。細粒ペレットが還元炉内で溶融すると、炉床に硬い岩盤が形成され、還元鉄ペレットを排出する排出機（スクリュー）の摩耗が加速して取替え頻度が増し、還元炉の生産性が低下する。

それ故、ペレットの基準粒径分布は、粒径５ｍｍ以下のペレットは５０質量％以下とする。好ましくは４０質量％以下である。

次に、ペレットの粒径分布が基準範囲を満たしているか否かを監視する手法について説明する。

本発明者らの経験によれば、ペレット中、粗粒ペレットが増加すると、ペレットの層厚は厚くなり、一方、ペレット中、細粒ペレットが増加すると、ペレットの層厚は薄くなる。それ故、通常、コンベア上のペレットの層厚を、監視装置で、常時監視するが、本発明者らは、監視画面上に、粒径３０ｍｍ以上のペレットが５０質量％の基準線と、粒径５ｍｍ以下のペレットが５０質量％の基準線を設定し、ペレットの層厚が、基準線の間（基準範囲）に収まっているか否かを監視した。

監視画面上のペレットの層厚が厚くなり、粒径３０ｍｍ以上のペレットが５０質量％の基準線を超えた場合、又は、監視画面上のペレットの層厚が薄くなり、粒径５ｍｍ以下のペレットが５０質量％の基準線を下回った場合、監視装置から、粒径分布外れ信号を、制御装置へ送信し、制御装置から系外排出装置へ、ダンパー位置を退避位置から排出位置に切り替える切替信号を送信し、粒径分布が基準範囲を外れるペレットを系外に排出する。

次に、本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。

（実施例１）
図２に示す還元鉄ペレット製造工程において、首振り装入コンベア６が故障したので、系外排出装置１０を直ちに稼働して、ペレットを系外に排出し、故障の回復を図った。後続するペレットを系外に排出したので、従来より短時間（従来は１時間）で回復作業が終了し、操業を再開することができた。

（実施例２）
図３に示す還元鉄ペレット製造工程において、コンベア４ａ上のペレットの層厚を監視し、粒径分布の基準範囲（粒径３０ｍｍ以上のペレットが５０質量％の基準線と、粒径５ｍｍ以下のペレットが５０質量％の基準線の間）を外れた時、系外排出装置を直ちに稼働し、粒径分布が基準範囲を外れるペレットを系外に排出した。

その結果、粒径分布が基準範囲のペレットを、継続的に還元炉に搬送することができ、還元炉の操業安定性が向上した。また、還元鉄ペレットを排出する排出機（スクリュー）の取替え頻度が減少し、還元炉の生産性が向上した。

前述したように、本発明によれば、振動篩より下流の設備が故障しても、還元炉の操業安定性と生産性を維持することができ、また、振動篩で篩分けし、乾燥炉を経て還元炉へ搬送する篩下ペレットの量を安定的に確保するとともに、該篩下ペレットの粒径分布を適正範囲に維持して、還元炉の操業安定性と生産性を高めることができる。よって、本発明は、鉄鋼産業において利用可能性が高いものである。

１ ボールミル
１ａ コンベア
２ グリスリー
３ 混練機
３ａ コンベア
４ 造粒機
４ａ コンベア
５ 振動篩
５ａ コンベア
６ 首振り装入コンベア
７ 乾燥機
７ａ コンベア
８ 回転炉床還元炉
８ａ 装入口
８ｂ 排気口
９ 冷却機
１０ 系外排出装置
１０ａ コンベア
１０ｂ 誘導装置
１０ｃ 系外誘導装置
１０ｄ 支持軸
１１ 制御装置
１２ ダンパー
１３ 駆動機構

Claims (7)

1. 造粒機で造粒したペレットを、振動篩と乾燥炉を経て還元炉に搬送するペレットの搬送方法において、
   ペレットの層厚を監視装置で監視することによりペレットの粒径分布を監視し、
   ペレットの粒径分布が基準範囲から外れた時、造粒機と振動篩の間で、粒径分布が基準範囲から外れたペレットを系外に排出する
   ことを特徴とするペレットの搬送方法。
2. 前記ペレットの粒径分布の基準範囲が、粒径３０ｍｍ以上のペレット：５０質量％以下、及び、粒径５ｍｍ以下のペレット：５０質量％以下であることを特徴とする請求項１に記載のペレットの搬送方法。
3. 前記ペレットの系外への排出は、切替信号で、退避位置から、ペレットを系外に排出する排出位置に移動するダンパーを備える系外排出装置を、造粒機と振動篩の間に配置し、ペレットの粒径分布が基準範囲から外れた時、切替信号で、上記ダンパーを、退避位置から排出位置に移動させて行うことを特徴とする請求項１又は２に記載のペレットの搬送方法。
4. 前記還元炉が回転炉床式還元炉であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のペレットの搬送方法。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のペレットの搬送方法を実施するペレットの搬送装置であって、
   造粒機、監視装置、ペレットの系外排出装置、及び振動篩を備え、
   前記監視装置は前記ペレットの層厚を監視することにより、ペレットの粒径分布を監視し、
   前記ペレットの系外排出装置は前記造粒機と前記振動篩の間に設けられ、前記ペレットの粒径分布が基準範囲から外れた時、切替信号で、退避位置から、ペレットを系外に排出する排出位置に移動するダンパーを備える
   ことを特徴とするペレットの搬送装置。
6. 前記ペレットの粒径分布の基準範囲が、粒径３０ｍｍ以上のペレット：５０質量％以下、及び、粒径５ｍｍ以下のペレット：５０質量％以下であることを特徴とする請求項５に記載のペレットの搬送装置。
7. 前記還元炉が回転炉床式還元炉であることを特徴とする請求項５又は６に記載のペレットの搬送装置。

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