JPH06279874A - 回転体を介した焼結機パレットへの原料装入 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 粒度偏析を強化した原料充填層を焼結機パレ
ット上に形成することにより、焼結時の通気性を改善
し、高い生産性で焼結鉱を製造する。 【構成】 ホッパー２から切り出された焼結原料１を傾
斜シュート４を介して焼結機パレット５上に充填する
際、傾斜シュート４の下位側近傍に配置した回転体１０
によって焼結原料１をパレット５の走行方向及び幅方向
に分散させる。焼結原料１は、回転体１０の慣性力で粒
径の大きなものほど走行方向上流側に送られ、幅広の流
れとなって原料充填層６の傾斜面６ａに積み上げられ
る。回転体１０としては、たとえば複数の羽根を放射状
に取り付けたものが使用される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高さ方向に関し大きな
粒度偏析をもつ原料充填層が形成されるように焼結原料
を焼結機パレット上に装入する方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】高炉装入原料である粉鉱石等の鉄鉱石
は、高炉内部の反応性，通気性等を高め、ひいては高炉
の生産性を上げるために、所定の粒径，強度等をもった
焼結鉱に加工されている。焼結鉱は、通常連続走行する
ベルトに搭載したパレットに焼結主原料をコークスや副
原料と共に装入し、原料充填層の上から下に向けて焼結
反応を進めることによって製造される。焼結原料の装入
には、たとえば図１に示す方法が採用されている。焼結
原料１は、ホッパー２に収容されており、ホッパー２の
下部からドラムフィーダ３によって適量切り出される。
焼結原料１は、ドラムフィーダ３から傾斜シュート４上
に落下し、傾斜シュート４を滑降してパレット５上に落
下する。このとき、パレット５が矢印方向に移動してい
るので、落下した焼結原料１は、傾斜面６ａを形成しな
がら原料充填層６としてパレット５上に積み上げられ
る。

【０００３】パレット５の走行方向に関し、傾斜シュー
ト４の下流側に均し板７を配置している。均し板７は、
パレット５の幅方向に関し原料充填層６が所定の厚み分
布をもつように、原料充填層６の表面を調整する。次い
で、点火炉８で原料充填層６の表面が点火され、パレッ
ト５の下から空気，酸素富化空気等を吸引することによ
り原料充填層６の表層部から下層部へと漸次焼結反応を
進行させる。焼き過ぎ，焼き不足等の欠点がない高品質
の焼結鉱を生産する上で、原料充填層６全体が均一に焼
結されることが必要である。均一な焼結反応を確保する
ため、原料充填層６は、表層部と下層部との間に粒度の
不連続が生じることなく、且つ表層部から下層部に向か
って連続的に粒径が大きくなるように、粒度偏析を強化
した充填構造をもつことが要求される。

【０００４】原料充填層６の表層部では、低温の空気が
吸引されることに起因して熱量が不足し易い状態にあ
る。熱量不足は、十分な焼結反応の進行を妨げ、強度が
低く粉化し易い焼結鉱が生成する原因となる。この点、
粒度偏析を強化した原料充填層６では、表層部に細粒原
料を偏析させることによって、通気抵抗の増大やコーク
ス等の燃料の濃化を図り、熱量不足を補償している。他
方、原料充填層６の下層部では、熱過剰となり易く、比
較的多量の融体が発生する。多量の融体は、原料充填層
６の通気性を阻害し、焼結速度を低下させる。この点、
粒度偏析を強化した原料充填層６では、下層部に粗粒原
料を偏析させることによって通気性を確保している、そ
のため、原料充填層６が過度に加熱されず、焼き過ぎ等
の欠点が回避される。

【０００５】傾斜シュート４を使用した従来の原料装入
法では、傾斜シュート４及び傾斜面６ａを焼結原料１が
転動するとき、軽量の細粒が近くまで、重量のある粗粒
が遠くまで運ばれる慣性力を利用して粒度偏析を強化さ
せている。しかし、パレットの走行方向に関して上流側
に供給される焼結原料１の落下幅が狭いため、傾斜面６
ａの狭い範囲に多量の焼結原料１が傾斜シュート４から
落下する。このような場合、焼結原料１は、傾斜面６ａ
上で垂直方向に積み上げられ、転動することなく原料充
填層６の下層部に向け傾斜面６ａを滑り落ちるナダレ現
象を起こす。ナダレ現象を繰り返しながら焼結原料１が
パレット５上に堆積されると、高さ方向に関し所定の粒
度偏析をもった原料充填層６が得られない。所定の粒度
偏析を確保するため、特公昭６２−１３０２２６号公報
では、粒度構成が異なる焼結原料を２段に積層する方法
が紹介されている。また、特公平４−４３７８号公報，
特公平４−６７７６号公報等では、モーゲン篩に属する
複数の棒条材からなるフルイを傾斜シュートの下位側に
配置している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】粒度構成が異なる焼結
原料を２段装入するとき、下層側及び上層側にそれぞれ
粗粒及び細粒が分布された粒度偏析が得られる。しか
し、下層部から上層部にかけて粒度が不連続的に変化す
る部分が生じ易く、上層部と下層部との焼結反応、ひい
ては得られた焼結鉱の物性に変動が生じる虞れがある。
また、上層部及び下層部に対してそれぞれ別系統の原料
装入機構が必要とされることから、設備構成が複雑化
し、保守・管理等に面倒な作業を強いられる。複数の棒
条材を傾斜シュートの下位側に配置する方式では、隣接
する棒条材の間隙を先端に向かって広くしている。ホッ
パーから送り出された焼結原料は、細粒のものほど傾斜
シュートの近傍で棒条材の隣接間隙を通過して原料充填
層上に落下し、粗粒のものほど傾斜シュートから遠い位
置で棒条材の隣接間隙を落下する。そのため、傾斜シュ
ートの下位側に複数の棒条材を配置するだけで、粒度偏
析が強化された原料充填層が得られる。

【０００７】棒条材を使用した焼結原料の分級は、僅か
な設備的付加に拘らず、粒度偏析の改善に大きな効果を
発揮する。しかし、パレット５に装入される焼結原料１
には、水分を含むもの，付着性・凝集性の大きなもの等
がある。そのため、長期間にわたる操業では、棒条材の
表面に粉鉱等の焼結原料が付着・堆積して棒条材の隣接
間隙が変わる。特に、棒条材は下位側が自由端となって
いるため、極端な場合には付着・堆積した焼結原料によ
って隣接する棒条材相互が連結されることもある。ま
た、棒条材は、焼結原料との摩擦に曝されるため激しい
摩耗を受け、細くなったり、破損することもある。その
結果、所期の分級作用が維持できなくなる欠点があり、
付着した焼結原料の除去や破損した棒条材の交換等の保
守・管理が要求される。本発明は、このような問題を解
消すべく案出されたものであり、パレットの走行方向上
流側の広い範囲に焼結原料を落下させる回転体を組み込
むことにより、表層部から下層部に向けて粒径が連続的
に大きくなる粒度偏析をもった原料充填層を形成し、高
い生産性で焼結鉱を製造することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の焼結原料装入方
法は、その目的を達成するため、ホッパーから切り出さ
れた焼結原料を傾斜シュートを介して焼結機パレット上
に充填する際、前記傾斜シュートの下位側近傍に配置し
た回転体によって前記焼結原料を前記パレットの走行方
向及び幅方向に分散させることを特徴とする。また、焼
結原料装入装置は、焼結原料を貯留するホッパーと、該
ホッパーの下部に設けられた定量切り出し機構と、切り
出された前記焼結原料が落下し滑走する傾斜シュート
と、該傾斜シュートの下位側近傍に配置された回転体と
を備え、該回転体によって前記焼結原料は分散流となっ
て焼結機パレットに装入されることを特徴とする。回転
体としては、複数の羽根が放射状に回転軸に取り付けら
れた回転体を使用することが好ましい。

【０００９】

【作用】従来の傾斜シュート４を介して焼結原料１をパ
レット５に装入するとき、焼結原料１の分散落下幅が狭
いため、焼結原料の積上げ面である傾斜面６ａの狭い範
囲に多量の焼結原料１が落下する傾向がある。狭い範囲
に多量に落下した焼結原料１は、垂直方向に急激に積み
上げられ、安息角を超えた時点で剪断応力によって、転
動することなく原料充填層６の下層部に向けて滑り落ち
る。このナダレ現象によって次のような問題が発生し、
焼結鉱の生産性や歩留りが低下する。 原料充填層６の装入密度が高くなり、通気性が損な
われる。 原料充填層６の厚み方向に関する粒度偏析が小さく
なり、上層部では焼結不足、下層部では焼結過多になり
易い。 原料充填層６の内部に粗粒及び細粒のサンドイッチ
構造が形成され、焼きムラが発生し易くなる。

【００１０】ナダレ現象を防止するためには、ナダレ現
象が発生し易い急斜面の形成を抑制し、傾斜面６ａを緩
傾斜に維持しながら焼結原料１を堆積させることが必要
である。従来の装入機構で傾斜シュート４の下端から送
り出される焼結原料１の粒度分布を調査した結果、パレ
ット５の走行方向に関して上流側ほど平均粒径が大きく
なっていたが、パレット５の走行方向及び幅方向に関す
る分散幅が狭く、傾斜面６ａの狭い範囲に多量の焼結原
料１が落下する。その結果、ナダレ現象が引き起こさ
れ、原料充填層６の高さ方向に関する粒度偏析が低下
し、且つ上層部から下層部に向かった粒度変化に不連続
点が生じる。傾斜面６ａの狭い範囲に集中する焼結原料
１の落下は、図２に示すように傾斜シュート４の下流側
に回転体１０を配置し、パレット５の走行方向及び幅方
向に関する焼結原料１の分散落下幅を大きくすることに
よって防止できる。

【００１１】回転体１０は、たとえば図３に示すように
複数の羽根１１を放射状に備えており、回転軸１２を介
した動力によって反時計方向に回転する。駆動方式の回
転体１０では、図４に示すようにモータ１３からの動力
を回転軸１２に伝達する。或いは、傾斜シュート４を滑
走してきた焼結原料１の運動エネルギーを動力として回
転する方式の回転体１０も採用可能である。また、回転
体１０としては、円形，多角形，不定形等の断面形状を
もち、その表面に羽根や突起物が付いたものを使用する
こともできる。羽根１１又は突起物は、回転軸１２と一
体化されたもの、或いは取外し可能に回転軸１２に取り
付けられたもの何れであっても良い。回転体１０が摩耗
した場合、羽根１１又は突起物の取付け状態に応じて回
転軸１２ごと回転体１０を取り替え、或いは回転軸１２
から羽根１１等を取り替えることによって機能を回復さ
せる。何れの場合でも、回転体１０のメンテナンス時
に、焼結鉱製造設備全体を休止させる必要がない。

【００１２】傾斜シュート４を滑走した焼結原料１は、
回転体１０で受け止められ、回転体１０の羽根１１の間
に一時的に収容された後、パレット５の走行方向に関し
上流側に送り出される。このとき、焼結原料のうち、大
きな粒径のものほど、回転体１０の慣性力によってパレ
ット５の走行方向上流側の遠い位置まで飛ばされる。し
たがって、傾斜面６ａの下部及び上部に焼結原料１の大
粒径部分及び小粒径部分がそれぞれ供給され、原料充填
層６の粒度偏析が強化される。羽根１１の間に焼結原料
１が収容されている状態で回転体１０が回転する間、羽
根１１の間に収容されている焼結原料１は、回転軸１２
方向に広がる。そのため、回転体１０からパレット５に
落下する焼結原料１ａは、パレット５の幅方向全域に分
配される。また、傾斜シュート４を滑走した焼結原料１
の運動エネルギーは、回転体１０で吸収され、原料充填
層６の傾斜面６ａに大きな衝撃を与えることがない。

【００１３】したがって、ナダレ現象の原因である焼結
原料１の狭い範囲への集中的な落下が防止され、形成さ
れた傾斜面６ａの緩傾斜状態が維持される。また、傾斜
シュート４を滑走する焼結原料１の運動エネルギーが原
料充填層６に直接伝えられることがないので、原料充填
層６の圧密化も防止される。回転体１０は、図２に示す
ように傾斜シュート４の下位側端部から若干離して配置
することもできる。傾斜シュート４の下位側端部と回転
体１０との間に間隙があると、傾斜シュート４を滑走し
た焼結原料１ｂは、その間隙を介して傾斜シュートから
原料充填層６の上部に直接送り込まれる。この焼結原料
１ｂは、傾斜シュート４の表面近傍を滑走する細粒であ
ることから、原料充填層６の偏析に悪影響を与えること
はなく、むしろ粒度偏析を強化させる。

【００１４】回転体１０からパレット５に焼結原料１を
落下させるとき、羽根１１の間に収容されている焼結原
料１が回転体１０の軸方向に流出する虞れがある。側方
への流出を防止するため、羽根１１の両端部にフランジ
１４（図４参照）を取り付けることが好ましい。また、
左右のフランジ１４間の距離をパレット５のサイドプレ
ート５ａと５ｂとの間の距離に対応させ、サイドプレー
ト５ａ，５ｂの内側にフランジ１４を位置させることに
よって、パレット５の幅方向全域に均等な流量分布で焼
結原料１が供給される。パレット５上に落下する焼結原
料１の落下幅は、焼結原料１の供給速度，傾斜シュート
４の傾斜角度，焼結原料１の銘柄や状態等によって変化
する。したがって、原料状態，装入条件等に対応して回
転体１０の設置位置を最適に維持するため、水平方向及
び垂直方向に関して移動調節可能に回転体１０を設ける
ことが好ましい。具体的には、羽根１１が描く円軌道か
ら傾斜シュート４の下位側端部までの水平方向距離０〜
５００ｍｍ及び垂直方向距離０〜５００ｍｍの範囲で、
回転体１０の設置位置を定める。

【００１５】回転体１０の回転速度は、原料充填層６に
偏析分布を付与する重要な操作因子である。適正な回転
速度は、適用される設備状況，生産状況，傾斜シュート
４に関する諸条件，焼結原料１の供給速度，焼結原料１
の粒度，水分等の状態に応じて変わるため、一概に定め
ることはできない。少なくとも、原料充填層６の傾斜面
６ａがナダレ現象を発生しない３６〜３７度以下の緩傾
斜となるように、回転体１０の回転速度を設定する。羽
根１１をもたないドラム状の回転体１０を傾斜シュート
４の下位側近傍に配置しても、傾斜シュート４のみを配
置した従来の装入装置に比較して、焼結原料１の偏析装
入に有効に寄与する。しかし、羽根１１のない回転体１
０では、ナダレ現象に対する抑制効果が十分でなく、原
料充填層６内に粒度が不連続に変化する部分が生じ易
い。この点、羽根１１や突起物を付けた回転体１０を使
用することが、原料充填層６に所定の粒度偏析を付与す
る上で有効である。

【００１６】回転体１０に設けられる羽根１１は、深さ
５０〜２００ｍｍの範囲で選定される。また、羽根１１
の個数は、装入条件に応じて４〜１２枚の範囲で適宜定
められる。このように、原料充填層６は、傾斜シュート
４の下位側端部近傍に回転体１０を配置することにより
粒度偏析が強化される。すなわち、既存の焼結鉱製造設
備に大幅な変更を来すことなく、回転体１０を配置する
だけで生産性が向上する。しかも、回転体１０は、傾斜
シュート４から独立しており、取付け及び取外しが自在
である。そのため、簡単な機構及び構造で、メンテナン
スも容易になる。

【００１７】

【実施例】

実施例１：粒度分布を表１に示す平均粒径３．２ｍｍの
焼結原料１を、表２に示す装入条件でホッパー２から傾
斜シュート４及び回転体１０を介して焼結機のパレット
５に装入した。回転体１０としては、取付け外周径３０
０ｍｍ及び羽根深さ５０ｍｍの羽根１１を回転軸１２に
８枚取り付けたものを使用した。傾斜シュート４の下位
側端部から水平方向に３００ｍｍ及び垂直方向に２００
ｍｍ離れた箇所に回転軸１２が位置するように回転体１
０を配置し、モータ駆動により毎分７５回転の速度で回
転させた。このとき、装入される焼結原料１のほぼ半分
が回転体１０上に落下し、回転体１０の回転によってパ
レット５の走行方向上流側に強制的に送り出された。

【表１】

【表２】

【００１８】連続装入試験後に、上層部から下層部に向
かう垂直方向に沿って連続的に原料充填層６から試料を
採取し、原料充填層６の高さ方向に関する平均粒度を調
査した。調査結果を、従来の傾斜シュートのみを使用し
た場合と比較して図５に示す。図５から明らかなよう
に、傾斜シュート４のみを使用した従来法では、原料充
填層６の上層部と下層部との間の原料粒度の差は１．０
５ｍｍと小さいものであった。しかも、ナダレ現象の発
生に起因するものと考えられる原料粒度の不連続的な変
化が上層部と下層部との間に検出された。これに対し
て、傾斜シュート４に回転体１０を組み合わせた本発明
法によるとき、原料粒度の差は、原料充填層６の上層部
と下層部との間で２．６０ｍｍと大きくなっていた。し
かも、原料粒度の不連続点が検出されず、原料充填層６
の高さ方向に関し粒度分布の傾斜角度が小さくなってい
た。このことから、パレット５上に形成された原料充填
層６は、優れた粒度偏析をもっていることが判る。

【００１９】実施例２：下面に開口率１５％で直径５ｍ
ｍの通風孔が形成された焼成ボックスを使用し、底面に
予め床敷き鉱を敷いた。次いで、各種鉄鉱石を、表３に
示す配合割合で副原料，コークス，返鉱等と配合し、実
施例１と同様な条件下でパレット５に装入した。使用し
た各鉄鉱石等は、表１と同様な粒度構成をもっていた。

【表３】

【００２０】回転体１０を併用して焼結原料１を装入し
た本発明例では、実施例１と同様に原料充填層６の上層
部と下層部との間に、２．６０ｍｍの原料粒度差が付け
られた。他方、回転体１０を使用することなく焼結原料
１を装入したときには、原料粒度差が１．０５ｍｍと小
さくなった。パレット５に装入された原料充填層６の充
填密度及び粒度分布が変化しないように、パレット５の
所定位置で原料充填層６を垂直方向に切断し、前後のパ
レット５を分離した。切断面に耐火物を内装した耐火壁
を取り付け、ボックス状に組み立てて焼成ボックスとし
た。焼結原料１が充填された焼成ボックスを風箱の上に
載せ、原料充填層６の表層部に着火し、ブロアーにより
流量３．３Ｎｍ³ ／分で空気を下方吸引しながら焼結反
応を原料充填層６の上層から下層に進行させる焼結試験
を行った。なお、焼結時の通気性は、通気指数（ＪＰ
Ｕ）及び焼成速度（ＦＦＳ）で評価した。

【表４】

【００２１】試験結果を示す表４から明らかなように、
回転体１０を併用した本発明例では、原料充填層６の通
気性が改善され、焼結時間が短くなっていることが判
る。また、歩留りが向上し、結果として焼結鉱の生産性
が向上した。焼結鉱の品質を示すＪＩＳ還元率（ＲＩ）
及び低温還元粉化指数（ＲＤＩ）は、回転体１０を使用
することなく焼結原料を装入した比較例に比べて若干高
い値を示しているが、本質的に大差のないものであっ
た。

【００２２】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、傾斜シュートから焼結機パレットに至る焼結原料の
流動通過の途中に回転体を配置し、傾斜シュートを滑走
してきた焼結原料を回転体で一旦受け止めた後、焼結機
パレットに送り込んでいる。回転体を通過した焼結原料
は、パレットの走行方向及び幅方向に広がる。そのた
め、広い範囲にわたって平均化された流量分布で焼結原
料が装入され、ナダレ現象の原因となる狭い範囲に集中
した焼結原料の落下が防止される。したがって、パレッ
ト上に形成された原料充填層は、上層部から下層部にか
けて連続的に粒径が大きくなる粒度偏析が付けられ、焼
結時に優れた通気性を呈する。その結果、焼結時間の短
縮が可能となり、高い生産性で焼結鉱が製造される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 傾斜シュートを介した従来の焼結原料装入状
態

【図２】 回転体を併用した焼結原料装入状態

【図３】 羽根を取り付けた回転体

【図４】 モータ駆動される回転体

【図５】 本発明法によって形成された原料充填層の粒
度偏析を、従来法と対比して示したグラフ

【符号の説明】

１：焼結原料 ２：ホッパー ３：ドラムフィーダ
（定量切り出し装置） ４：傾斜シュート ５：パレット ６：原料充填層
６ａ：傾斜面 １０：回転体 １１：羽根 １２：回転軸

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ホッパーから切り出された焼結原料を傾
   斜シュートを介して焼結機パレット上に充填する際、前
   記傾斜シュートの下位側近傍に配置した回転体によって
   前記焼結原料を前記パレットの走行方向及び幅方向に分
   散させることを特徴とする焼結原料装入方法。
2. 【請求項２】 焼結原料を貯留するホッパーと、該ホッ
   パーの下部に設けられた定量切り出し機構と、切り出さ
   れた前記焼結原料が落下し滑走する傾斜シュートと、該
   傾斜シュートの下位側近傍に配置された回転体とを備
   え、該回転体によって前記焼結原料は分散流となって焼
   結機パレットに装入されることを特徴とする焼結原料装
   入装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の回転体は、複数の羽根が
   放射状に回転軸に取り付けられた回転体である焼結原料
   装入装置。