JPH0791855A - 回転体を使用した焼結原料装入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高い生産性で高品質焼結鉱の製造に好適な原
料充填層を形成する。 【構成】 ホッパー１に貯留した焼結原料２をドラムフ
ィーダ３から傾斜シュート４に送り出し、回転体１０を
経てパレット６に装入する。回転体１０は、中間部が支
持アーム１３により支持され、撓み変形が抑制される。
焼結原料２は、回転体１０の羽根１１によって広範囲に
広がった分散流として原料充填層７の傾斜面７ａに送ら
れる。回転体１０を、支持アーム１３の間の中央回転体
１０ｃと支持アーム１３の外側の端部回転体１０ｓに区
分し、支持アーム１３に内蔵した動力伝達機構２０によ
ってそれぞれを異なる速度で回転させることもできる。 【効果】 回転体１０の変形が抑制されるため、傾斜シ
ュート４から回転体１０までの距離が変動することな
く、原料充填層７の充填構造が安定化する。

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
粒度偏析をつけた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に装入する装置に関する。

【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。焼結原料は、パ
レット上に形成された原料充填層の斜面を転動しながら
パレットに装入される。このとき、細粒区分の転動距離
が短く、粗粒区分の転動距離が長くなる。その結果、原
料充填層は、上から下に向けて大きくなる粒径分布をも
つ。また、焼結原料が傾斜シュートを滑走している間で
も、細粒区分及び粗粒区分がそれぞれ下層及び上層とな
った滑走流が形成され、この滑走流の粒度分布も原料充
填層に反映される。

【０００３】上から下に向けて大きくなる粒径分布は、
焼結時の通気性を改善し、均一な焼結反応を確保する上
で必要である。この点、単に傾斜シュートを滑走した焼
結原料を原料充填層の斜面に沿って転動させるだけでは
不十分である。そこで、原料充填層の粒度偏析を強化さ
せることが要求され、種々の原料装入方式が提案されて
いる。たとえば、特開昭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。本発明者等も、粒度偏析が強化された原料
充填層を形成するように、回転体を使用して焼結原料を
装入する方法を開発し、特願平５−６７８４７号として
出願した。

【０００４】この方法では、図１に示す設備構成の装置
を使用する。ホッパー１に収容されている焼結原料２
は、ホッパー１の下部に設けられているドラムフィーダ
３で定量切り出され、傾斜シュート４上に落下する。焼
結原料２は、傾斜シュート４上を滑走し、傾斜シュート
４の下位側に配置した回転体５によってパレット６上に
分散供給される。焼結原料２は、傾斜シュート４を滑走
している間に、粒径が下から上に向かって大きくなった
粒度分布をもつ流れとなる。粒度偏析が付けられた焼結
原料２は、傾斜シュート４から回転体５に送られ、パレ
ット６の進行方向に関して広い範囲で原料充填層７の傾
斜面７ａに分配される。

【０００５】広範囲に分配された焼結原料２は、傾斜シ
ュート４を滑走するときの運動エネルギー及び回転体５
で付与された運動エネルギーによって傾斜面７ａを転動
する。このとき、粗粒ほど転動距離が長くなるため、原
料充填層７の高さ方向に関する偏析が強化される。ま
た、焼結原料２が安息角を超えて局部的に堆積すること
がないので、傾斜面７ａに送り込まれた焼結原料２のナ
ダレ現象に起因した粒度偏析の不連続や圧密化が防止さ
れる。原料充填層７は、均し板８でパレット６の幅方向
に関する厚み分布が調整された後、点火炉９で表層部が
点火される。パレット６の下方に配置した風箱（図示せ
ず）により、空気，酸素富化空気等を上から下に吸引し
ているので、原料充填層７の表層部から下層部に向けて
焼結反応が漸次進行する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】原料装入を継続する
と、傾斜シュート４を滑走してきた焼結原料２が連続的
に回転体５に衝突する。また、一次的ではあるが羽根の
間に焼結原料２が収容されるので、回転体５に加わる負
荷が大きくなる。連続的に加えられる焼結原料２の重量
や衝撃によって、回転体５は撓み易くなる。この傾向
は、特に生産量を上げるために幅広の原料充填層７が形
成されるように設計した長尺の回転体５ほど顕著にな
る。回転体５に撓みが発生すると、回転軸に加えられる
動力が回転に消費される効率が悪くなり、回転体５の円
滑な回転が阻害される。また、傾斜シュート４の下位側
端部４ａから回転体５までの距離が傾斜シュート４の幅
方向に関して変動するため、下位側端部４ａから落下す
る焼結原料２の受け止め方が回転体５の軸方向で異なっ
てくる。その結果、形成された原料充填層７に、幅方向
に変動した粒度偏析が発生する。

【０００７】極端な場合、撓んだ回転体５の中央部が原
料充填層７の傾斜面７ａ上部に接触する虞れもある。回
転体５の接触は、原料充填層７につけた粒度偏析を崩壊
し、原料充填層７を圧密化する。何れも、焼結反応を均
一に行う上で、有害な現象である。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、回転体の中
間部を上方から支持する方式を採用することにより、回
転体が長くなっても撓み変形を抑制し、回転体の初期性
能を維持して高品質の焼結鉱を高歩留りで製造すること
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装
置は、その目的を達成するため、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に配置され、円柱
状基体に複数の羽根又は波状凹凸を円周方向に付けた回
転体と、該回転体を上方から回転可能に支持する支持ア
ームを備えている。回転体は、動力が伝達される回転軸
が両端面から軸方向に突出したもの、支持アームに内蔵
した動力伝達機構を介して回転するものの何れであって
も良い。また、回転体の中央部と両端部とを異なる速度
で回転させることもできる。たとえば、中央部を高速回
転させ、両端部を低速回転させるとき、形成された原料
充填層は、中央部での粒度偏析が両端部に比較して強化
されたものとなる。この場合、適宜の歯車機構等を介し
て支持アームに内蔵した動力伝達機構を中央部及び両端
部の回転体それぞれに接続する。

【０００９】本発明で使用する回転体１０は、たとえば
図２（ａ）に示すように、複数の羽根１１を円周方向に
等間隔で円柱状基体１２に取り付けている。円柱状基体
１２は、上方から垂下した一対の支持アーム１３で回転
可能に支持されている。円柱状基体１２の両端面から軸
方向に突出した回転軸１４に適宜の駆動源から動力が伝
達され、回転体１０が回転する。支持アーム１３の本数
は、回転体１０の長さにもよるが、通常の幅をもつ原料
充填層７を形成する上では２本で十分である。また、支
持アーム１３で回転体１０を支持する位置は、回転体１
０の剛体強度を考慮して端部近傍に設定される。支持ア
ーム１３で上方から回転体１０を支持する方式は、回転
軸１４を介して支持する方式に比較して、回転体１０に
加わる衝撃や焼結原料２の重量を十分に受け止め、回転
体１０の撓み変形を防止する。

【００１０】傾斜シュート４を滑走してきた焼結原料
は、回転体１０に送り込まれ、一次的に羽根１１の間に
収容された後、回転体１０の回転力によって分散流とし
て排出され、原料充填層７の傾斜面７ａに送り出され
る。このようにして、上から下に向けて粒度が大きくな
る粒度偏析が付けられた原料充填層７が形成される。こ
のとき、回転体１０が一定した形状を保っているので、
原料充填層７の粒度偏析も長期間にわたって安定する。
支持アーム１３に、回転体１０を回転させるための動力
を伝達する機構を内蔵させることもできる。この場合、
パレット６の内部空間に羽根１１が位置するように回転
体１０を配置できるため、原料充填層７の表面から傾斜
シュート４の下位側端面４ａまでの距離が回転体１０の
組込みにより大きくなることがない。そのため、下位側
端面４ａから原料充填層７に落下する焼結原料２の落下
エネルギーが小さく維持され、落下時の衝撃によって原
料充填層７の特に表層部における粒度偏析の崩壊が抑制
される。

【００１１】回転体１０を複数に分割し、それぞれを異
なる速度で回転させる動力伝達機構を支持アーム１３に
内蔵させることも可能である。たとえば、図２（ｂ）に
示すように、回転体１０を、支持アーム１３の間に位置
する中央回転体１０ｃと、支持アーム１３の外側に位置
する端部回転体１０ｓに分割する。中央回転体１０ｃ及
び端部回転体１０ｓは、支持アーム１３に設けた開口部
に臨む端面に内歯２１ｃ，２１ｓがそれぞれ刻設されて
いる。支持アーム１３に内蔵された動力伝達機構２０
は、支持アーム１３の開口部にプーリ２２を回転可能に
支持している。プーリ２２は、適宜の駆動源からベルト
２３を介して伝達され動力により回転する。プーリ２２
には、回転体１０ｃ，１０ｓ側の内歯２１ｃ，２１ｓに
噛み合う中間歯車２４ｃ，２４ｓが一体的に設けられて
いる。中間歯車２４ｃの歯数を中間歯車２４ｓの歯数よ
り大きく設定するとき、端部回転体１０ｓに比較して中
央回転体１０ｃが高速で回転する。

【００１２】回転体１０ｃ，１０ｓは、それぞれ軸受け
２５ｃ，２５ｓによって支持アーム１３の開口部に回転
可能に支持される。端部回転体１０ｓの支持が軸受け２
５ｓだけでは不十分な場合、端部回転体１０ｓの端面か
ら軸方向に突出させた支持軸２６を軸支する。また、支
持アーム１３の下方には、形成されつつある原料充填層
７に達するエッジ１５を設けても良い。エッジ１５は、
焼結時に原料充填層７に発生するクラックの起点とな
り、クラックの発生状態を規制する。中央回転体１０ｃ
及び端部回転体１０ｓの回転速度を変えることにより、
中央回転体１０ｃを通過した焼結原料２は、羽根１１に
よる作用を強く受け、広範囲に広がった分散流として原
料充填層７の傾斜面７ａに送り込まれる。そのため、原
料充填層７の中央部では、粒度偏析が強化される。他
方、端部回転体１０ｓを通過した焼結原料は、羽根１１
による作用が弱いため、中央部に比較して偏析強度が小
さな堆積層を原料充填層７の幅方向両端部に形成する。

【００１３】原料充填層７の幅方向に関して制御された
粒度偏析は、焼結反応を原料充填層７の幅方向に関して
均一化させる上で有効である。すなわち、通常の焼結条
件では、焼結時の焼き締まりによってパレット６の側壁
近傍に隙間が生じ易く、空気，酸素富化空気等の偏流を
発生させる。そのため、側壁近傍の焼結原料が冷却さ
れ、焼結不足を生じ易い。この点、図２（ｂ）に示した
回転体では、原料充填層７の幅方向両端部における偏析
強度を低下させ、焼き締まりによる隙間を相殺するよう
に通風抵抗を局部的に大きくしている。したがって、焼
結原料が各部万遍なく焼結され、一定した品質の焼結鉱
が高い歩留りで製造される。羽根１１に代え、波状の凹
凸を回転体１０の円周方向に形成することもできる。こ
の場合にも、回転体１０の両端部は、波状凹凸のない円
周面とする。波状凹凸としては、コルゲート加工された
波板を円柱状基体１２に溶接等で固着したり、転造，圧
延，プレス，切削等によって円柱状素材の周面に形成す
ることが可能である。波状凹凸は、焼結原料２が溜り易
い鋭角的な凹部がないことから、耐久性に優れている。

【００１４】

【実施例】 実施例１：回転体１０として、軸方向長さ６００ｍｍ及
び直径３０ｍｍの円柱状基体１２に、幅５０ｍｍ，軸方
向長さ６００ｍｍ及び厚み２ｍｍの羽根１１を８枚固着
したものを使用した。円柱状基体１２の中央部から両端
方向に５００ｍｍ離れた位置で、支持アーム１３によっ
て回転体１０を回転可能に支持した。また、羽根１１の
先端部が傾斜シュート４の下位側端部４ａに最も接近す
る距離を、水平方向で１５０ｍｍ，垂直方向で１５０ｍ
ｍに設定した。粒度分布を表１に示す平均粒径３．２ｍ
ｍの焼結原料２を、表２に示す装入条件でホッパー１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６に装入した。回転体１０は、モータ駆動によって
毎分１２５回転の速度で回転させた。焼結原料２は、傾
斜シュート４から回転体１０に送り出され、羽根１１の
間に一次的に収容された後、回転体１０の回転によって
パレット６の走行方向上流側に強制的に送り出された。

【００１５】

【表１】

【００１６】

【表２】

【００１７】形成された原料充填層７の上層部から下層
部に向かう垂直方向に沿って連続的に試料を採取し、原
料充填層７の高さ方向に関する平均粒度を調査した。そ
して、上層部と下層部との間の原料粒度差を求めたとこ
ろ、原料充填層７の幅方向中央部において上層部と下層
部との間で３．４ｍｍ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７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６上に形成された原料充填層７は、
幅方向中央部で粒度偏析が強化されていることが判る。

【００１８】原料充填層７に付けられた粒度偏析は、原
料装入を８時間継続した後でも実質的な変化が見られな
かった。その時点で回転体１０を取り外し、その形状を
調査したところ、当初の直線性を維持していた。これに
対し、回転体５の両端面から軸方向に延びた回転軸を介
して回転体５を支持したものでは、原料装入５時間経過
後に粒度偏析の不規則な変動が発生するようになった。
この変動は、回転体５の中央部が撓んだ状態で焼結原料
２が装入されたことに起因するものと推察される。この
対比から明らかなように、回転体１０を上方から支持ア
ーム１３で支持するとき、当初の形状が維持され、長期
間にわたって一定した粒度偏析が原料充填層７に付けら
れることが判る。特に、原料充填層７の幅に対応して回
転体１０を長くしたときに、支持アーム１３による作用
が顕著であった。

【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６に装入した。使用し
た焼結原料は、表１と同様な粒度構成をもっていた。

【００２０】

【表３】

【００２１】回転体１０を使用して焼結原料２を装入し
た本発明例では、実施例１と同様に原料充填層７の上層
部と下層部との間に３．４ｍｍ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２を
傾斜シュート４からパレット６に装入したときには、原
料粒度差が１．０５ｍｍと小さく、且つ幅方向に一様な
粒度偏析が付けられた。パレット６に装入された原料充
填層７の充填密度及び粒度分布が変化しないように、パ
レット６の所定位置で原料充填層７を垂直方向に切断
し、前後のパレット６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２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７の表層部に着火し、吸
引負圧１０．７９ｋＰａの一定条件下でブロアーにより
空気を下方吸引しながら焼結反応を原料充填層７の上層
から下層に進行させる焼結試験を行った。なお、表４に
おける比較例は、回転体１０を設置することなく、傾斜
シュート４からパレット６に焼結原料２を直接装入した
場合である。また、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。

【００２２】

【表４】

【００２３】試験結果を示す表４から明らかなように、
原料充填層７に粒度偏析を付けて焼結する本発明例で
は、原料充填層７の通気性が改善されていることから、
焼結時間が短くなっていることが判る。また、表４に示
した結果は、原料装入を８時間連続して行った後で、原
料充填層７の一部を切断し、焼結実験を行った場合も同
様であった。焼結時間の短縮の結果として、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（Ｒ
Ｉ）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。

【００２４】

【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、焼結原料を分散流として送り出す羽
根又は波状凹凸を備えた回転体を配置し、この回転体を
上方から支持アームで回転可能に支持している。支持ア
ームは、焼結原料の衝撃や重量によって回転体が撓むこ
とを防止し、羽根又は波状凹凸の作用を長期間にわたり
原料充填層の幅方向に関して一定に維持する。そのた
め、安定した粒度偏析をもつ原料充填層が一定して形成
され、迅速な焼結反応が可能になる。したがって、焼結
原料が万遍なく焼結され、一定した高品質の焼結鉱が高
い歩留りで製造される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 傾斜シュートの下位側に回転体を配置した焼
結原料装入装置

【図２】 本発明に従った回転体を組み込んだ焼結原料
装入装置の要部（ａ）及び中央部及び端部で回転速度を
変えた回転体（ｂ）

【符号の説明】

１：ホッパー ２：焼結原料 ３：ドラムフィーダ
（定量切出し機構） ４：傾斜シュート ４ａ：傾斜シュートの下位側端部
６：パレット ７：原料充填層 ７ａ：傾斜面
１０：回転体 １１：羽根 １２：円柱状基体
１３：支持アーム １４：回転軸 ２０：動力
伝達機構

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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に配置され、円柱状基体に複数の羽
   根又は波状凹凸を円周方向に付けた回転体と、該回転体
   を上方から回転可能に支持する支持アームを備えている
   焼結原料装入装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の回転体は、両端面から軸
   方向に突出した回転軸を備え、該回転軸に動力が伝達さ
   れる焼結原料装入装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の支持アームは、回転体を
   回転させる動力の伝達機構を内蔵している焼結原料装入
   装置。
4. 【請求項４】 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に配置され、円柱状基体に複数の羽
   根又は波状凹凸を円周方向に付けた回転体と、該回転体
   の軸方向両端部近傍を上方から回転可能に支持し、動力
   伝達機構を内蔵した一対の支持アームを備え、前記動力
   伝達機構は、前記支持アームの間にある前記回転体を高
   速回転させ、前記支持アームの外側にある前記回転体を
   低速回転させる焼結原料装入装置。