JP7225471B2 - 焼結鉱の冷却装置 - Google Patents

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Description

本開示は、焼結鉱の冷却装置に関する。
焼結機で生成される高温の焼結鉱は、冷却後、コンベヤ等によって高炉に搬送される。高温の焼結鉱を冷却するために、環状堆積槽を含む回転式の冷却装置を用い、堆積槽内に空気を流通させることで焼結鉱を冷却することがある。このような冷却装置の冷却効果を高めるために、冷却流体(冷却水等)を併用することが提案されている。
特許文献1には、回転テーブルと、回転テーブルの上方に設けられる環状の冷却槽と、冷却槽の下部に設けられる冷却空気導入口(ルーバ)と、冷却空気を吸引するためのブロワと、を備えた焼結鉱の冷却装置が開示されている。この冷却装置では、ブロワによって空気を吸引することにより、冷却空気導入口を介して冷却槽の内部に冷却空気が導入され、冷却槽内を上方に向けて冷却空気が流れることで、冷却槽内部に供給された焼結鉱が冷却されるようになっている。また、特許文献1に記載の冷却装置では、冷却能力を向上するため、冷却槽の上方から、冷却槽の内周壁の内面側へ冷却水が供給されるようになっている。
特開2013-79766号公報
特許文献1に記載されるように、焼結鉱の冷却に冷却空気と冷却水を併用することで冷却効果を高めることができると考えられる。一方、例えば特許文献1に記載されるように、堆積槽の上方から冷却水を供給すると、堆積槽上部の比較的高温の焼結鉱に冷却水が供給されることになり、この場合、急冷により焼結鉱にクラックが生じやすくなり、このため、高炉で粉化して製品品質が悪化するおそれがある。
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、製品品質の低下を抑制しながら冷却効果を向上可能な焼結鉱の冷却装置を提供することを目的とする。
本発明の少なくとも一実施形態に係る焼結鉱の冷却装置は、
焼結鉱を受け入れるための内部空間、および、前記焼結鉱を排出可能な下部開口を有する堆積槽と、
前記堆積槽の下方に前記下部開口から間隔を空けて配置され、前記堆積槽とともに回転するように構成された回転テーブルと、
前記堆積槽と前記回転テーブルとの間に設けられたスクレーパと、
前記堆積槽の前記内部空間に連通するように前記堆積槽の上方に設けられる排気フードと、
前記下部開口の下方、かつ、前記回転テーブルの上方の位置に設けられ、冷却流体を吐出するように構成されたノズルと、
を備える。
本発明の少なくとも一実施形態によれば、製品品質の低下を抑制しながら冷却効果を向上可能な焼結鉱の冷却装置が提供される。
一実施形態に係る焼結鉱の冷却装置の概略断面図である。 図1Aに示す冷却装置を構成する空気冷却部の平面視における概略図である。 図1Aに示す冷却装置の下部開口部の断面を平面視した模式図である。 一実施形態に係る冷却装置の部分的な概略断面図である。 一実施形態に係る冷却装置の部分的な概略断面図である。 図3のC-C断面を概略的に示す図である。 一実施形態に係る冷却装置1の構成を示す模式図である。 一実施形態に係る環状ホッパ(堆積槽)の部分的な概略断面図である。 一実施形態に係る環状ホッパ(堆積槽)の部分的な概略断面図である。 一実施形態に係る環状ホッパ(堆積槽)の部分的な概略断面図である。 一実施形態に係る環状ホッパ(堆積槽)の部分的な概略断面図である。 一実施形態に係る冷却装置の平面視における模式図である。
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
図1Aは、一実施形態に係る焼結鉱の冷却装置の概略断面図である。図1Bは、図1Aに示す冷却装置を構成する空気冷却部の平面視における概略図である。図2は、図1Aに示す冷却装置の下部開口部の断面を平面視した模式図である。なお、焼結鉱は、銑鉄の原料である鉄鉱石に、前処理として焼結処理を施したものである。焼結鉱の粒径は、一般的に5mm以上200mm以下程度である。
図1に示すように、一実施形態に係る焼結鉱の冷却装置1は、鉛直方向に沿った中心軸Oの周りに設けられる環状ホッパ2(堆積槽)及び回転テーブル12と、環状ホッパ2に供給される焼結鉱5を冷却するための空気冷却部10と、を備えている。また、冷却装置1は、回転テーブル12上に堆積した焼結鉱5をかき出すためのスクレーパ30を備えている。
環状ホッパ2は、中心軸Oの周りに円周状に設けられる内周壁3及び外周壁4を含み、内周壁3の壁面である内周壁面3aと、外周壁4の壁面である外周壁面4aとによって環状の内部空間6が画定される。環状ホッパ2の上方には、図示しない焼結機からの高温の焼結鉱5を環状ホッパ2に供給するための供給シュート27が設けられている。供給シュート27から環状ホッパ2の上端開口を介して供給された焼結鉱5は、環状ホッパ2の内部空間6に堆積されるようになっている。環状ホッパ2の上部には、環状ホッパ2の上部を覆う環状のフード18(排気フード)が設けられている。すなわち、フード18は、環状ホッパ2の内部空間6に連通するように、環状ホッパ2の上方に設けられる。
回転テーブル12は、環状ホッパ2の環状の内部空間6の下方において中心軸O周りに設けられている。環状ホッパ2の内部空間6に堆積された焼結鉱5は、環状ホッパ2の下部開口2aを介して下方に排出され、この焼結鉱5が回転テーブル12の上に堆積するようになっている。
環状ホッパ2の内周壁3及び回転テーブル12は、これらの内周側に設けられた架構21,22によって支持されている。架構21,22は、基礎13上において中心軸Oの位置に設けられた中心軸受14と回転自在に結合されている。環状ホッパ2の外周壁4は、内周壁3と外周壁4との間を延びる支持梁(不図示)によって支持される。
回転テーブル12の下方の架構21の下面には、複数の円形状のレール15が固設されている。また、基礎13上には、円形状の複数のレール15に対応して、複数の支持ローラ16が円形状に配置されており、回転テーブル12及び環状ホッパ2が、レール15を介して、支持ローラ16上に回転自在に支持されている。支持ローラ16のうち幾つかには駆動モータ17が接続されており、駆動モータ17による支持ローラ16の回転摩擦力により、回転テーブル12及び環状ホッパ2が、中心軸Oの周りを回転するようになっている。
スクレーパ30は、環状ホッパ2の下部開口2aと回転テーブル12との間に設けられている。スクレーパ30は、回転テーブル12上に堆積した焼結鉱5を回転テーブル12の径方向外側に導くように構成されている。これにより、回転テーブル12上及び環状ホッパ2の内部空間6に堆積された焼結鉱5が冷却装置1の外部に徐々に排出されるようになっている。
空気冷却部10は、環状ホッパ2の内部空間6に冷却流体(例えば空気)を供給するように構成される。図1A及び図1Bに示す例示的な実施形態では、空気冷却部10は、環状ホッパ2の内部空間6に外部から空気を取り入れるための内側ルーバ7、外側ルーバ8、中央ルーバ9、及び通気ダクト11含む。また、空気冷却部10は、環状ホッパ2の上方から空気を吸引するためのブロア20を含む。
図1A及び図1Bに示すように、内側ルーバ7及び外側ルーバ8は、環状ホッパ2の内周壁3及び外周壁4の下部にそれぞれ組み込まれており、環状ホッパ2の外部から空気(冷却流体)を取り込む通路を形成している。中央ルーバ9は、径方向において内周壁3と外周壁4との間において円周状に設けられている。通気ダクト11は、環状ホッパ2の内部において内周壁3と外周壁4との間に径方向に沿って延びるように設けられ、内周壁3又は外周壁4の少なくとも一方から環状ホッパ2内に空気を取り込むように構成される。通気ダクト11によって環状ホッパ2の外部から取り込まれた空気が中央ルーバ9に供給されるようになっている。
ブロア20は、環状ホッパ2の上方に設けられる排気ダクト19に接続される。なお、排気ダクト19はフード18に接続されている。ブロア20で吸引することにより、内側ルーバ7、外側ルーバ8、中央ルーバ9及び通気ダクト11を介して環状ホッパ2の内部に空気が取り込まれ、該空気が環状ホッパ2の内部を上方に向けて流れ、さらに排気ダクト19を介して冷却装置1の外部に排出される。
ブロア20の上流側には、ブロア20に吸引される空気に含まれる塵を除塵する除塵機が設けられていてもよい。また、ブロア20に吸引される空気は、該空気の熱を回収するための排熱回収装置(ボイラ等)に供給されるようになっていてもよい。
冷却装置1は、回転運動をする環状ホッパ2と、回転運動をしないフード18との間からの冷却空気の漏れを抑制するためのシール部23を備えている。図1に示すシール部23は、内周壁3と外周壁4の上部に設けられる環状の桶部24と、フード18に取り付けられた円周状の封止板26と、を含む。桶部24には所定量のシール液25(例えば水)が供給され、該シール液25に封止板26の下端部が浸された状態とすることで、環状ホッパ2の上部とフード18との間が封止されるようになっている。
このように構成された冷却装置1では、環状ホッパ2が回転テーブル12とともに中心軸Oの周りを回転している間、供給シュート27を介して高温の焼結鉱5が上方から環状ホッパ2の内部空間6に供給される。焼結鉱5は、円周状の層を形成しながら、回転テーブル12上及び環状ホッパ2の内部空間6に堆積される。内部空間6に堆積された焼結鉱5は、空気冷却部10によって環状ホッパ2内に取り込まれるとともに環状ホッパ2内を上方に向けて流れる空気によって冷却される。
環状ホッパ2の下方にて回転テーブル12上に堆積した焼結鉱5は、環状ホッパ2及び回転テーブル12の回転に伴い、スクレーパ30によって径方向外側に導かれ、環状ホッパ2の下部開口2aと回転テーブル12との間に形成される開放部を介して、環状ホッパ2から排出されるようになっている。スクレーパ30によって排出された焼結鉱5は、ベルトコンベヤ29等の搬送手段によって搬送される。
このように、環状ホッパ2から焼結鉱5が排出されるのに伴い、環状ホッパ2内に蓄積された焼結鉱5が下降する。なお、供給シュート27から環状ホッパ2に供給された焼結鉱5が、スクレーパ30によって環状ホッパ2の下方から排出されるまでの間、環状ホッパ2及び回転テーブル12は数回(例えば、5~15回)回転する。
図2に示すように、スクレーパ30は、該スクレーパ30の先端面31が環状ホッパ2の内周壁面3aに対向するように設けられる。スクレーパ30は、平面視において、環状ホッパ2(又は回転テーブル12)の径方向に沿って延びるように設けられていてもよく、あるいは、径方向に対して、環状ホッパ2及び回転テーブル12の回転方向に傾斜して配置されていてもよい。平面視において、径方向に対するスクレーパ30の傾斜角度φ(図2参照)は、例えば、15度以上45度以下であってもよい。本明細書において、径方向に対して傾斜角度φ(ただしφは15度以上45度以下)の方向を、径方向に準じた方向とする。なお、本明細書において上下方向とは、鉛直方向に沿った方向であり、中心軸Oの方向と同じ方向である。
以下、幾つかの実施形態に係る焼結鉱の冷却装置1についてより詳細に説明する。図3及び図4は、それぞれ、一実施形態に係る冷却装置の部分的な概略断面図であり、スクレーパ30の長さ方向に直交する断面(すなわち図2のA-A断面)を概略的に示す図である。図5は、図3のC-C断面を概略的に示す図である。図6は、一実施形態に係る冷却装置1の構成を示す模式図であり、スクレーパ30の長さ方向に直交する断面を模式的に示す図である。
図1A及び図3~図6に示すように、冷却装置1は、環状ホッパ2の下部開口2aの下方、かつ、回転テーブル12の上方の位置に設けられたノズル50を備えている。ノズル50は、ノズル孔52から冷却流体(例えば水)を吐出するように構成されている。
図3~図5に示す例示的な実施形態では、ノズル50は、スクレーパ30に支持されている。図3~図5に示すスクレーパ30は、上下方向において互いに対向するように設けられる上側壁部32及び下側壁部35と、回転テーブル12の回転方向(周方向)において互いに対向するように設けられる上流壁部33及び下流壁部34と、を含む。上側壁部32は、上流側端部及び下流側端部にて、上流壁部33及び下流壁部34にそれぞれ接続され、下側壁部35は、下流側端部にて下流壁部34に接続され、上側壁部32、下流壁部34及び下側壁部35の内面によって内側空間36が形成される。上側壁部32の外面はスクレーパ30の上面30aを形成し、下流壁部34の外面はスクレーパ30の下流側端面30bを形成する。
図3及び図4に示すスクレーパ30には、焼結鉱との摩擦による摩耗から該スクレーパ30を保護するためのライナ40が設けられている。図3及び図4に示すライナ40は、上流壁部33の上流側に設けられる上流側ライナ42と、上側壁部32の上方に設けられる上方ライナ41と、を含む。なお、図4に示す上方ライナ41は、上下方向においてスクレーパ30の上面30a(上側壁部32)と間隔を空けて設けられている。
図3に示す例示的な実施形態では、ノズル50は、該ノズル50の一部がスクレーパ30の内側空間に位置するように設けられており、ノズル孔52は、回転テーブル12の回転方向(周方向)において下流側を向いている。ノズル50からの冷却流体は、スクレーパ30の下流側端面30bに設けられる開口37を介して、下流側端面30bの下流側に向けて吐出されるようになっている。
図4に示す例示的な実施形態では、ノズル50は、スクレーパ30の下流側端面30bよりも上流側の位置においてスクレーパ30の上面30aに設けられており、ノズル孔52は、回転テーブル12の回転方向(周方向)において下流側を向いている。ノズル50から吐出される冷却流体は、少なくとも一時的に、スクレーパ30の上面30aの上に滞留するようになっている。
上述の実施形態に係る冷却装置1では、環状ホッパ2の下部開口2aの下方、かつ、回転テーブル12の上方の位置に冷却流体を吐出可能なノズル50を設けたので、環状ホッパ2の内部で空気により冷却された後、下部開口2aから排出された焼結鉱5にノズルからの冷却流体を供給することができる。すなわち、空気で冷却されて温度が低下した焼結鉱5に、ノズル50からの冷却流体を供給して焼結鉱をさらに冷却するようにしたので、急冷によるクラックの発生を抑制しながら、焼結鉱5を十分に冷却することができる。よって、製品品質の低下を抑制しながら、冷却効果を向上することができる。これにより、例えば、冷却後の焼結鉱5を搬送するためのベルトコンベヤ29等の設備を高温から保護することができ、あるいは、これらの設備を高温から保護するために冷却装置1による処理速度を低下させる必要性を小さくすることができる。
また、仮に、下部開口2aよりも径方向外側の位置で冷却流体を吐出する場合、吐出された冷却流体を含む焼結鉱の粉体が、環状ホッパ2の冷却空気取り込み口(ルーバ等)を介して吸引され、冷却空気取り込み口の目詰まりを引き起こすおそれがある。この点、上述の実施形態によれば、環状ホッパ2の下部開口2aの下方(即ち、環状ホッパ2の外周壁4よりも径方向内側かつ内周壁3よりも径方向外側)においてノズル50からの冷却流体を吐出するようにしたので、上述のような冷却空気取り込み口の目詰まりを起こしにくい。
また、上述の実施形態によれば、水等の冷却流体を使用して焼結鉱5を冷却するようにしたので、焼結鉱5の冷却をより効率的に行うことができる。例えば、空気冷却のみで同等の冷却効果を得る場合に比べて設備をコンパクト化でき、あるいは、冷却装置の運転に必要なエネルギーを低減することができる。
また、上述の冷却装置1は、ノズル50を用いた簡素な構成であるので、既存の冷却装置がある場合には、これに対してノズル50を追設することにより、上述の実施形態に係る冷却装置1を比較的容易に得ることができる。
また、上述の実施形態では、環状ホッパ2の下部開口2aの下方、かつ、回転テーブル12の上方の、径方向における広範囲にノズル50を設けることができる。これにより、例えば特許文献1に記載されるように、環状ホッパの内壁面(内周壁面3aや外周壁面4a)に冷却水を供給する場合に比べて、内周壁面3aと外周壁面4aとの間の中央領域を含む径方向の広範囲に冷却流体を供給することができ、焼結鉱5をより効果的に冷却することができる。
幾つかの実施形態では、ノズル50は、回転テーブル12の回転方向におけるスクレーパ30の下流側又はスクレーパ30の上方に冷却流体を供給するように構成される。例えば、図3に示す例示的な実施形態では、ノズル50は、スクレーパ30の下流側に冷却流体を供給するようになっている。また、図4に示す例示的な実施形態では、ノズル50は、スクレーパ30の上方に冷却流体を供給するようになっている。
ここで、環状ホッパ2の内部空間6の焼結鉱5は、回転テーブル12の回転に伴いスクレーパ30に対して回転方向の下流側に移動する。そして、図6に示すように、スクレーパ30の上方に位置する焼結鉱5は、周方向にてスクレーパ30の下流側端面30bの位置を通過すると、スクレーパ30の上面30aから回転テーブル12の上面に向けて下降する(すなわち、スクレーパ30の下流側に移動する)。なお、図6において、スクレーパ30の上面30aから回転テーブル12の上面に向けて下降した後の焼結鉱5が破線で示されている。また、スクレーパ30の下流側端面30bの近傍の焼結鉱5は、回転テーブル12が約1周回転すると、スクレーパ30の上流側の近傍まで移動し、スクレーパ30によって回転テーブル12の径方向外側に掻き出される。
この点、上述の実施形態によれば、冷却流体を吐出するノズル50を、スクレーパ30の下流側又はスクレーパ30の上方に設けたので、冷却流体が焼結鉱5に供給されてから、該焼結鉱がスクレーパによって回転テーブル12の外側に掻き出されるまでの時間を比較的長く確保することができる。すなわち、焼結鉱5と冷却流体の接触時間を比較的長く確保することができ、これにより、冷却流体による焼結鉱5の冷却効果を高めることができる。
幾つかの実施形態では、ノズル50は、回転テーブル12の回転方向におけるスクレーパ30の下流側の荷下がり領域Rd(図6参照)に冷却流体を供給するように構成される。荷下がり領域Rdは、スクレーパ30の上方に堆積された焼結鉱5が下方に移動可能な領域であってもよい。荷下がり領域Rdは、スクレーパ30の下流側端面30bからの周方向(回転テーブル12の回転方向)における距離がスクレーパ30の上下方向における高さHs(図6参照)と同等以下の範囲内であってもよい。
冷却装置1における荷下がり領域は、スクレーパ30の下流側のスクレーパ30の直後の領域であり、スクレーパ30の上面に載っていた焼結鉱5が、回転テーブル12の上面に向けて下方に移動する領域である。この点、上述の実施形態によれば、焼結鉱5が下方に移動する荷下がり領域Rdに冷却流体を供給するようにしたので、焼結鉱5が上下方向において静止している領域(例えば荷下がり領域Rdよりも下流側の領域)に冷却流体を供給する場合に比べ、より多くの焼結鉱に対して冷却流体を供給しやすい。また、スクレーパ30の直後の領域に冷却流体を供給するようにしたので、焼結鉱5と冷却流体の接触時間を比較的長く確保することができる。これにより、焼結鉱5をより効果的に冷却することができる。
幾つかの実施形態では、ノズル孔52(ノズル50)は、スクレーパ30の下面からの上下方向における距離Hn(図3及び図4参照)がHs/2以上の位置に設けられていてもよい。
上述の実施形態によれば、ノズル50を比較的高い位置に設けたので、下方に移動する焼結鉱5の多くがノズル50の近傍を通過することができる。これにより、多くの焼結鉱に対して冷却流体を供給しやすくなり、焼結鉱5をより効果的に冷却することができる。
幾つかの実施形態では、例えば図4に示すように、ノズル50は、スクレーパ30の上方に冷却流体を供給するように構成される。ノズル50から吐出される冷却流体は、少なくとも一時的に、スクレーパ30の上面30aの上に滞留するようになっていてもよい。
上述の実施形態では、スクレーパ30の上方に冷却流体を供給するようにしたので、スクレーパ30の上方に堆積され、回転テーブル12の回転に伴い直後に下方に移動する焼結鉱5に冷却流体を供給することができる。よって、焼結鉱5が上下方向において静止している領域に冷却流体を供給する場合に比べ、より多くの焼結鉱に対して冷却流体を供給しやすい。また、スクレーパ30の上方に冷却流体を供給するようにしたので、焼結鉱5と冷却流体の接触時間を比較的長く確保することができる。これにより、焼結鉱5をより効果的に冷却することができる。
幾つかの実施形態では、例えば図3及び図4に示すように、ノズル50はスクレーパ30に支持される。
回転式の冷却装置において、スクレーパ30は、通常、径方向又は径方向に準じた方向に沿って延びるとともに、上面30a及び下流側端面30bを有する。この点、上述の実施形態によれば、スクレーパ30によってノズル50を支持するようにしたので、スクレーパ30の上方や、回転方向におけるスクレ―パの直後(下流側)の領域に冷却流体を吐出可能なノズル50を、スクレーパ30を利用して適切に設けることができる。また、スクレーパ30によってノズル50を支持するようにしたので、環状ホッパ2及び回転テーブル12に対してスクレーパ30とともに移動させることができる(例えば、スクレーパ30の長さ方向にて抜き差しできる)ので、ノズル50のメンテナンスを容易に行うことができる。
幾つかの実施形態では、ノズル50は、スクレーパ30の下流側端面30bに設けられる開口を介して、冷却流体を吐出するように構成される。例えば、図3に示す例示的な実施形態では、ノズル50は、スクレーパ30の下流側端面30b(下流壁部34)に設けられる開口37を介して冷却流体を吐出するように構成される。この実施形態では、ノズル50のノズル孔52はスクレーパ30の下流壁部34に設けられる開口37の内部に位置し、該ノズル孔52からの冷却流体が開口37を介して吐出されるようになっている。他の一実施形態では、ノズル孔52を含むノズル50の全体がスクレーパの内側空間36に位置し、内側空間36に位置するノズル孔52からの冷却流体が開口37を介して吐出されるようになっていてもよい。
上述の実施形態によれば、ノズル50からの冷却流体は、スクレーパ30の下流側端面30bに設けられる開口37を介して吐出されるので、ノズル50と焼結鉱5との接触を抑制することができる。これにより、ノズル50の破損や摩耗、あるいは、焼結鉱5等の紛体の付着によるノズル50の閉塞を抑制することができる。
幾つかの実施形態では、例えば図4に示すように、ノズル50は、スクレーパ30の上方に設けられていてもよい。
この場合、スクレーパ30の上方の位置にノズル50を設けるようにしたので、ノズル50を設置しやすく、また、ノズル50の点検を容易に行うことができる。
また、特に図示しないが、幾つかの実施形態では、ノズル50は、スクレーパ30の下流側端面よりも回転テーブル12の回転方向の下流側の位置に設けられていてもよい。また、幾つかの実施形態では、ノズル50は、スクレーパ30以外の構造物に支持されてもよい。
幾つかの実施形態では、冷却装置1は、ノズル50を上方から覆うように設けられる保護カバー60を備える。図3及び図4に示す例示的な実施形態では、スクレーパ30の上方に設けられる上流側ライナ42(ライナ40)が上述の保護カバー60として機能する。
上述の実施形態によれば、ノズル50を上方から覆う保護カバー60を設けたので、ノズル50の上方に位置する焼結鉱5(例えばスクレーパ30の上方の焼結鉱5)がノズル50に接触するのを抑制することができ、焼結鉱5による衝撃や摩耗からノズル50を保護することができる。
幾つかの実施形態では、冷却装置1は、ノズル50に冷却流体を供給するための供給管54を備え、該供給管54の少なくとも一部は、スクレーパ30の内部に設けられる。例えば、図5に示す例示的な実施形態では、供給管54の少なくとも一部は、スクレーパ30の内側空間36に設けられる。幾つかの実施形態では、少なくとも、平面視において回転テーブル12と重なるように設けられる供給管54の部分は、スクレーパ30の内部に設けられる。
上述の実施形態によれば、ノズル50に冷却流体を供給するための供給管54の少なくとも一部をスクレーパ30の内部に設けたので、焼結鉱5が供給管54に接触するのを抑制することができる。よって、焼結鉱5による衝撃や摩耗から供給管54を保護することができる。また、上述の実施形態によれば、ノズル50に冷却流体を供給するための供給管54の少なくとも一部をスクレーパ30の内部に設けたので、スクレーパ30の近傍に設けられる部材(例えば、スクレーパ30を支持するための部材)と干渉を回避することができる。
図7~図10は、それぞれ、一実施形態に係る焼結鉱の冷却装置1を構成する環状ホッパ2(堆積槽)の部分的な概略断面図であり、図2のB-B断面に相当する図である。図11は、一実施形態に係る冷却装置1の平面視における模式図である。
なお、図7及び図8に示す例示的な実施形態では、図1A及び図1Bに示す実施形態と同様に、環状ホッパ2の内部空間6への空気取入れ口として、内側ルーバ7、外側ルーバ8、中央ルーバ9、及び通気ダクト11(図7及び図8において不図示、図1B参照)を含む。図9及び図10に示す例示的な実施形態では、環状ホッパ2の内部空間6への空気取入れ口として、内側ルーバ7及び外側ルーバ8を含むが、中央ルーバ9及び通気ダクト11は含まない。
幾つかの実施形態では、冷却装置1は、例えば図7~図10に示すように、径方向に沿って配置される複数のノズル50を備えている。
この場合、径方向における広範囲にノズル50を設けることができる。これにより、例えば特許文献1に記載されるように、環状ホッパの内壁面(内周壁面3aや外周壁面4a)に冷却水を供給する場合に比べて、内周壁面3aと外周壁面4aとの間の中央領域を含む径方向の広範囲に冷却流体を供給することができ、焼結鉱5をより効果的に冷却することができる。
幾つかの実施形態では、複数のノズル50は、冷却流体の吐出量が径方向位置に応じて異なるように構成される。
環状ホッパ2内の焼結鉱5を上述の冷却空気で冷却すると、環状ホッパ2内の焼結鉱5に径方向における温度分布が生じる場合がある。例えば、冷却空気が流通しやすいルーバ(内側ルーバ7、外側ルーバ8及び中央ルーバ9)の近傍は、焼結鉱5の温度が比較的低くなりやすい傾向がある。この点、上述の実施形態によれば、径方向に複数のノズル50を設け、冷却流体の吐出量を径方向位置に応じて調節可能としたので、冷却流体の吐出量を焼結鉱5の温度分布に応じて適切に調節することで、冷却後の焼結鉱5の温度を径方向において均一化することができる。
幾つかの実施形態では、複数のノズル50は、環状ホッパ2の下端部において、焼結鉱5が排出される開口領域A1のうち、径方向にて開口領域A1の中心位置Pcを含む中央領域Rcにおける冷却流体の吐出流量が、開口領域A1のうち、径方向にて中央領域Rcの両側に位置する端部領域RE1、RE2における冷却流体の吐出流量よりも多くなるように構成される(図7~図10参照)。
ここで、開口領域A1は、上下方向において、環状ホッパ2の外周壁面4aの下端4bの位置に広がる、下部開口2aが占める領域である。図7及び図8に示す例示的な実施形態では、開口領域A1は、径方向において内周壁3の内周壁面3aと中央ルーバ9の内周側端面9aとの間に広がる領域A1aと、径方向において外周壁4の外周壁面4aと中央ルーバ9の外周側端面9bとの間に広がる領域A1bとの間に広がる領域A1bと、を含む。図9及び図10に示す例示的な実施形態では、開口領域A1は、径方向において外周壁4の外周壁面4aと内周壁3の内周壁面3aとの間に広がる領域である。
環状ホッパ2内の焼結鉱5を冷却空気で冷却すると、環状ホッパ2の下端部の開口領域A1のうち、径方向における中央領域Rcでは、径方向における端部領域RE1,RE2に比べて焼結鉱5の温度が高い傾向がある。この点、上述の実施形態によれば、開口領域A1のうち、中央領域Rcにおける冷却流体の吐出流量を、端部領域RE1,RE2における冷却流体の吐出流量よりも多くなるようにしたので、冷却後の焼結鉱5の温度を径方向において均一化することができる。
一実施形態では、例えば図7及び図9に示すように、径方向において(又はスクレーパ30の長手方向において)略等間隔に複数のノズル50を設けてもよい。この場合、複数のノズル50の各々のノズル径を異ならせることにより、冷却流体の吐出量を径方向位置に応じて調節するようにしてもよい。例えば、冷却流体の吐出量を比較的多くすべき径方向位置(例えば、上述の中央領域Rc)に設けられるノズル50のノズル径を比較的大きく設定し、冷却流体の吐出量を比較的少なくすべき径方向位置(例えば、上述の端部領域RE1,RE2)に設けられるノズル50のノズル径を比較的小さく設定するようにしてもよい。
あるいは、一実施形態では、例えば図11に示すように、径方向において(又はスクレーパ30の長手方向において)配列される複数のノズル50に対し、図11に示すように、複数のノズルに冷却流体を供給するための複数の供給ライン64a~64c、及び、供給ライン64a~64cに対応して設けられる複数のバルブ65a~65cを設け、バルブ65a~65cを調節することにより、複数のノズル50の各々からの吐出量を調節するようにしてもよい。
図11に示す例示的な実施形態では、供給ライン64a~64cは、供給ライン62から分岐して設けられており、中央領域Rcに位置する複数のノズル50には、供給ライン64bから冷却流体が供給されるとともに、両側の端部領域RE1,RE2に位置する複数のノズル50には、供給ライン64c及び供給ライン64aから冷却流体がそれぞれ供給されるようになっている。
なお、幾つかの実施形態では、上述のように、同一の領域(中央領域Rcや端部領域RE1,RE2)に属する複数のノズル50に対して単一の供給ライン64やバルブ65を設けてもよいし、あるいは、複数のノズル50の各々に対応するように、供給ライン64及びバルブ65を個別に設けてもよい。
一実施形態では、複数のノズル50の個数密度を径方向位置に応じて異ならせることにより、冷却流体の吐出量を径方向位置に応じて調節するようにしてもよい。例えば、図8及び図10に示す例示的な実施形態では、中央領域Rcにおけるノズル50の個数密度が、端部領域RE1,RE2におけるノズル50の個数密度より大きくなっている。このようにして、中央領域Rcにおける冷却流体の吐出流量が、端部領域RE1,RE2における冷却流体の吐出流量よりも多くなるように調節することができる。
幾つかの実施形態では、焼結鉱の冷却装置1は、環状ホッパ2又は回転テーブル12の回転位相に応じて、ノズル50からの冷却流体の吐出流量を調節するように構成された流量調節部(不図示)を備える。該流量調節部は、環状ホッパ2又は回転テーブル12の回転位相を検出するための回転計と、回転計による検出結果に基づいて、ノズル50からの冷却流体の吐出流量を調節するように構成されたコントローラと、を含んでもよい。また、ノズル50からの冷却流体の吐出流量は、ノズル50に冷却流体を供給するための供給ラインに設けられたバルブを介して調節可能になっていてもよい。
環状ホッパ2内の焼結鉱5を冷却空気で冷却すると、環状ホッパ2内の焼結鉱5に周方向における温度分布が生じる場合があり、この温度分布は、環状ホッパ2内に配置される構造物の位置に応じたものとなる傾向がある。ここで、環状ホッパ2内における構造物の周方向位置と、環状ホッパ2又は回転テーブル12の回転位相(例えば0度~360度)とは互いに関連する。
例えば、図1A及び図1Bに示す冷却装置1の場合、環状ホッパ2の内部には、周方向において間隔を空けて複数の通気ダクト11が設けられている。したがって、周方向において、通気ダクト11の近傍の位置と、通気ダクト11と通気ダクト11の間の位置とでは、焼結鉱5の温度に差がある場合がある。
この点、上述の実施形態によれば、冷却流体の吐出流量を環状ホッパ2の回転位相に応じて調節可能としたので、例えば、冷却流体の吐出量を環状ホッパ2内の構造物の位置に応じて適切に調節することで、冷却後の焼結鉱5の温度を周方向において均一化することができる。
以下、幾つかの実施形態に係る焼結鉱の冷却装置について概要を記載する。
(1)本発明の少なくとも一実施形態に係る焼結鉱の冷却装置(1)は、
焼結鉱(5)を受け入れるための内部空間(6)、および、前記焼結鉱を排出可能な下部開口(2a)を有する堆積槽(例えば上述の環状ホッパ2)と、
前記堆積槽の下方に前記下部開口から間隔を空けて配置され、前記堆積槽とともに回転するように構成された回転テーブル(12)と、
前記堆積槽と前記回転テーブルとの間に設けられたスクレーパ(30)と、
前記堆積槽の前記内部空間に連通するように前記堆積槽の上方に設けられる排気フード(例えば上述のフード18)と、
前記下部開口の下方、かつ、前記回転テーブルの上方の位置に設けられ、冷却流体を吐出するように構成されたノズル(50)と、
を備える。
上記(1)の構成によれば、堆積槽の下部開口の下方、かつ、回転テーブルの上方の位置に冷却流体を吐出可能なノズルを設けたので、堆積槽の内部で空気により冷却された後、下部開口から排出された焼結鉱にノズルからの冷却流体を供給することができる。すなわち、空気で冷却されて温度が低下した焼結鉱に、ノズルからの冷却流体を供給して焼結鉱をさらに冷却するようにしたので、急冷によるクラックの発生を抑制しながら、焼結鉱を十分に冷却することができる。よって、製品品質の低下を抑制しながら、冷却効果を向上することができる。
(2)幾つかの実施形態では、上記(1)の構成において、
前記ノズルは、前記回転テーブルの回転方向における前記スクレーパの下流側又は前記スクレーパの上方に前記冷却流体を供給するように構成される。
上記(2)の構成によれば、冷却流体を吐出するノズルを、スクレーパの下流側又はスクレーパの上方に設けたので、冷却流体が焼結鉱に供給されてから、該焼結鉱がスクレーパによって回転テーブルの外側に掻き出されるまでの時間を比較的長く確保することができる。すなわち、焼結鉱と冷却流体の接触時間を比較的長く確保することができ、これにより、冷却流体による焼結鉱の冷却効果を高めることができる。
(3)幾つかの実施形態では、上記(1)又は(2)の構成において、
前記ノズルは、前記回転テーブルの回転方向における前記スクレーパの下流側の荷下がり領域(Rd)に前記冷却流体を供給するように構成される。
冷却装置における荷下がり領域は、スクレーパ下流側におけるスクレーパの直後の領域であり、スクレーパの上面に載っていた焼結鉱が、回転テーブルの上面に向けて下方に移動する領域である。この点、上記(3)の構成によれば、焼結鉱が下方に移動する領域に冷却流体を供給するようにしたので、焼結鉱5が上下方向において静止している領域(例えば荷下がり領域よりも下流側の領域)に冷却流体を供給する場合に比べ、より多くの焼結鉱に対して冷却流体を供給しやすい。また、スクレーパの直後の領域に冷却流体を供給するようにしたので、焼結鉱と冷却流体の接触時間を比較的長く確保することができる。これにより、焼結鉱をより効果的に冷却することができる。
(4)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(3)の何れかの構成において、
前記ノズルは、前記スクレーパの上方に堆積された前記焼結鉱が下方に移動可能な領域に前記冷却流体を供給するように構成される。
上記(4)の構成によれば、スクレーパの上方に堆積された焼結鉱が下方に移動可能な領域(回転方向におけるスクレーパの直後の領域)に冷却流体を供給するようにしたので、焼結鉱5が上下方向において静止している領域に冷却流体を供給する場合に比べ、より多くの焼結鉱に対して冷却流体を供給しやすい。また、スクレーパの直後の領域に冷却流体を供給するようにしたので、焼結鉱と冷却流体の接触時間を比較的長く確保することができる。これにより、焼結鉱をより効果的に冷却することができる。
(5)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(4)の何れかの構成において、
前記ノズルは、前記スクレーパの高さをHsとしたとき、前記スクレーパの下流側端面からの周方向における距離がHs以下の範囲内に前記冷却流体を供給するように構成される。
上記(5)の構成によれば、スクレーパの下流側端面からの距離がHs以下の範囲内の領域、すなわち、スクレーパの上方に堆積された焼結鉱が下方に移動可能な領域(回転方向におけるスクレーパの直後の領域)に冷却流体を供給するようにしたので、焼結鉱5が上下方向において静止している領域に冷却流体を供給する場合に比べ、より多くの焼結鉱に対して冷却流体を供給しやすい。また、スクレーパの直後の領域に冷却流体を供給するようにしたので、焼結鉱と冷却流体の接触時間を比較的長く確保することができる。これにより、焼結鉱をより効果的に冷却することができる。
(6)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(5)の何れかの構成において、
前記ノズルは、前記スクレーパに支持される。
回転式の冷却装置において、スクレーパは、通常、径方向又は径方向に準じた方向に沿って延びるとともに、上面及び下流側端面を有する。この点、上記(6)の構成によれば、スクレーパによってノズルを支持するようにしたので、スクレーパの上方や、回転方向におけるスクレ―パの直後(下流側)の領域に冷却流体を吐出可能なノズルを、スクレーパを利用して適切に設けることができる。
(7)幾つかの実施形態では、上記(6)の構成において、
前記ノズルは、前記スクレーパの下流側端面(30b)に設けられる開口を介して、前記冷却流体を吐出するように構成される。
上記(7)の構成によれば、ノズルからの冷却流体は、スクレーパの下流側端面に設けられる開口を介して吐出されるので、ノズルと焼結鉱との接触を抑制することができる。これにより、ノズルの破損や摩耗、あるいは、焼結鉱等の紛体の付着によるノズルの閉塞を抑制することができる。
(8)幾つかの実施形態では、上記(6)の構成において、
前記ノズルは、前記スクレーパの上方、又は、前記スクレーパの下流側端面よりも、前記回転テーブルの回転方向の下流側の位置に設けられる。
上記(8)の構成によれば、スクレーパの上方、又は、スクレーパの下流側端面よりも下流側の位置にノズルを設けるようにしたので、ノズルを設置しやすく、また、ノズルの点検を容易に行うことができる。
(9)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(8)の何れかの構成において、
前記焼結鉱の冷却装置は、
前記ノズルを上方から覆うように設けられる保護カバー(60)を備える。
上記(9)の構成によれば、ノズルを上方から覆う保護カバーを設けたので、ノズルの上方に位置する焼結鉱がノズルに接触するのを抑制することができ、焼結鉱による衝撃や摩耗からノズルを保護することができる。
(10)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(9)の何れかの構成において、
前記焼結鉱の冷却装置は、
前記ノズルに前記冷却流体を供給するための供給管(54)を備え、
前記供給管の少なくとも一部は、前記スクレーパの内部に設けられる。
上記(10)の構成によれば、ノズルに冷却流体を供給するための供給管の少なくとも一部は、スクレーパの内部に設けられるので、焼結鉱が供給管に接触するのを抑制することができ、焼結鉱による衝撃や摩耗から供給管を保護することができる。
(11)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(10)の何れかの構成において、
前記焼結鉱の冷却装置は、
径方向に沿って配置され、前記冷却流体の吐出量が径方向位置に応じて異なるように構成された複数の前記ノズルを備える。
堆積槽内の焼結鉱を冷却空気で冷却すると、堆積槽内の焼結鉱に径方向における温度分布が生じる場合がある。この点、上記(11)の構成によれば、径方向に複数のノズルを設け、冷却流体の吐出量を径方向位置に応じて調節可能としたので、冷却流体の吐出量を焼結鉱の温度分布に応じて適切に調節することで、冷却後の焼結鉱の温度を径方向において均一化することができる。
(12)幾つかの実施形態では、上記(11)の構成において、
前記複数のノズルに前記冷却流体を供給するための複数の供給ライン(64a~64c)と、
前記複数の供給ラインにそれぞれ設けられ、前記複数のノズルの各々からの吐出量を調節するための複数のバルブ(65a~65c)と、
を備える。
上記(12)の構成によれば、複数の供給ラインと、複数の供給ラインの各々に設けられるバルブによって、冷却流体の吐出量を径方向位置に応じて適切に調節することができる。これにより、冷却流体の吐出量を焼結鉱の温度分布に応じて適切に調節することで、冷却後の焼結鉱の温度を径方向において均一化することができる。
(13)幾つかの実施形態では、上記(11)の構成において、
前記複数のノズルの個数密度が径方向位置に応じて異なる。
上記(13)の構成によれば、複数のノズルの個数密度を径方向位置に応じて異ならせるようにしたので、各径方向位置におけるノズルの個数密度を適切に設定することにより、冷却流体の吐出量を径方向位置に応じて適切に調節することができる。これにより、冷却流体の吐出量を焼結鉱の温度分布に応じて適切に調節することで、冷却後の焼結鉱の温度を径方向において均一化することができる。
(14)幾つかの実施形態では、上記(11)乃至(13)の何れかの構成において、
前記複数のノズルは、前記堆積槽の下端部において、前記焼結鉱が排出される開口領域(A1)のうち、径方向にて前記開口領域の中心位置を含む中央領域(Rc)における前記冷却流体の吐出流量が、前記開口領域のうち、前記径方向にて前記中央領域の両側に位置する端部領域(RE1,RE2)における前記冷却流体の吐出流量よりも多くなるように構成される。
堆積槽内の焼結鉱を冷却空気で冷却すると、堆積槽内の焼結鉱に径方向における温度分布が生じる場合があり、このとき、堆積槽下端部の開口領域のうち、径方向における中央領域では、径方向における端部領域に比べて焼結鉱の温度が高い傾向がある。この点、上記(14)の構成によれば、開口領域のうち、中央領域における冷却流体の吐出流量を、端部領域における冷却流体の吐出流量よりも多くなるようにしたので、冷却後の焼結鉱の温度を径方向において均一化することができる。
(15)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(14)の何れかの構成において、
前記焼結鉱の冷却装置は、
前記堆積槽の回転位相に応じて、前記ノズルからの前記冷却流体の吐出流量を調節するように構成された流量調節部を備える。
堆積槽内の焼結鉱を冷却空気で冷却すると、堆積槽内の焼結鉱に周方向における温度分布が生じる場合があり、この温度分布は、堆積槽内に配置される構造物の位置に応じたものとなる傾向がある。この点、上記(15)の構成によれば、冷却流体の吐出流量を堆積槽の回転位相に応じて調節可能としたので、例えば、冷却流体の吐出量を堆積槽内の構造物の位置に応じて適切に調節することで、冷却後の焼結鉱の温度を周方向において均一化することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
本明細書において、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
また、本明細書において、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
また、本明細書において、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
1 冷却装置
2 環状ホッパ
2a 下部開口
3 内周壁
3a 内周壁面
4 外周壁
4a 外周壁面
4b 下端
5 焼結鉱
6 内部空間
7 内側ルーバ
8 外側ルーバ
9 中央ルーバ
9a 内周側端面
9b 外周側端面
10 空気冷却部
11 通気ダクト
12 回転テーブル
13 基礎
14 中心軸受
15 レール
16 支持ローラ
17 駆動モータ
18 フード
19 排気ダクト
20 ブロア
21 架構
22 架構
23 シール部
24 桶部
25 シール液
26 封止板
27 供給シュート
29 ベルトコンベヤ
30 スクレーパ
30a 上面
30b 下流側端面
31 先端面
32 上側壁部
33 上流壁部
34 下流壁部
35 下側壁部
36 内側空間
37 開口
40 ライナ
41 上方ライナ
42 上流側ライナ
50 ノズル
52 ノズル孔
54 供給管
60 保護カバー
62 供給ライン
64(64a~64c) 供給ライン
65(65a~65c) バルブ
A1 開口領域
O 中心軸
Pc 中心位置
E1 端部領域
E2 端部領域
Rc 中央領域
Rd 荷下がり領域

Claims (15)

  1. 焼結鉱を受け入れるための内部空間、および、前記焼結鉱を排出可能な下部開口を有する堆積槽と、
    前記堆積槽の下方に前記下部開口から間隔を空けて配置され、前記堆積槽とともに回転するように構成された回転テーブルと、
    前記堆積槽と前記回転テーブルとの間に設けられたスクレーパと、
    前記堆積槽の前記内部空間に連通するように前記堆積槽の上方に設けられる排気フードを含み、前記内部空間に空気を供給するための空気冷却部と、
    前記下部開口の下方、かつ、前記回転テーブルの上方の位置に設けられ、冷却流体を吐出するように構成されたノズルと、
    を備える焼結鉱の冷却装置。
  2. 前記ノズルは、前記回転テーブルの回転方向における前記スクレーパの下流側又は前記スクレーパの上方に前記冷却流体を供給するように構成された
    請求項1に記載の焼結鉱の冷却装置。
  3. 前記ノズルは、前記回転テーブルの回転方向における前記スクレーパの下流側の荷下がり領域に前記冷却流体を供給するように構成された
    請求項1又は2に記載の焼結鉱の冷却装置。
  4. 前記ノズルは、前記スクレーパの上方に堆積された前記焼結鉱が下方に移動可能な領域に前記冷却流体を供給するように構成された
    請求項1乃至3の何れか一項に記載の焼結鉱の冷却装置。
  5. 前記ノズルは、前記スクレーパの高さをHsとしたとき、前記スクレーパの下流側端面からの周方向における距離がHs以下の範囲内に前記冷却流体を供給するように構成された
    請求項1乃至4の何れか一項に記載の焼結鉱の冷却装置。
  6. 前記ノズルは、前記スクレーパに支持される
    請求項1乃至5の何れか一項に記載の焼結鉱の冷却装置。
  7. 前記ノズルは、前記スクレーパの下流側端面に設けられる開口を介して、前記冷却流体を吐出するように構成された
    請求項6に記載の焼結鉱の冷却装置。
  8. 前記ノズルは、前記スクレーパの上方、又は、前記スクレーパの下流側端面よりも、前記回転テーブルの回転方向の下流側の位置に設けられた
    請求項6に記載の焼結鉱の冷却装置。
  9. 前記ノズルを上方から覆うように設けられる保護カバーを備える
    請求項1乃至8の何れか一項に記載の焼結鉱の冷却装置。
  10. 前記ノズルに前記冷却流体を供給するための供給管を備え、
    前記供給管の少なくとも一部は、前記スクレーパの内部に設けられる
    請求項1乃至9の何れか一項に記載の焼結鉱の冷却装置。
  11. 径方向に沿って配置され、前記冷却流体の吐出量が径方向位置に応じて異なるように構成された複数の前記ノズルを備える
    請求項1乃至10の何れか一項に記載の焼結鉱の冷却装置。
  12. 前記複数のノズルに前記冷却流体を供給するための複数の供給ラインと、
    前記複数の供給ラインにそれぞれ設けられ、前記複数のノズルの各々からの吐出量を調節するための複数のバルブと、
    を備える
    請求項11に記載の焼結鉱の冷却装置。
  13. 前記複数のノズルの個数密度が径方向位置に応じて異なる
    請求項11に記載の焼結鉱の冷却装置。
  14. 前記複数のノズルは、前記堆積槽の下端部において、前記焼結鉱が排出される開口領域のうち、径方向にて前記開口領域の中心位置を含む中央領域における前記冷却流体の吐出流量が、前記開口領域のうち、前記径方向にて前記中央領域の両側に位置する端部領域における前記冷却流体の吐出流量よりも多くなるように構成された
    請求項11乃至13の何れか一項に記載の焼結鉱の冷却装置。
  15. 前記堆積槽の回転位相に応じて、前記ノズルからの前記冷却流体の吐出流量を調節するように構成された流量調節部を備える
    請求項1乃至14の何れか一項に記載の焼結鉱の冷却装置。
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