JPH08247662A

JPH08247662A - 傾斜シュート上の粒度偏析を向上させた焼結原料装入装置

Info

Publication number: JPH08247662A
Application number: JP8187595A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Sasa; 豊佐々; Harumi Ishii; 晴美石井
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1995-03-14
Filing date: 1995-03-14
Publication date: 1996-09-27

Abstract

(57)【要約】【目的】熱量不足の補償及び焼結時の通気性に有効な
粒度偏析を原料充填層に付け、高い生産性で焼結鉱を製
造する。【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から回転体１０を経て傾斜シュート４に送り出
し、分級された滑走粒２ｃとして原料充填層に送り出
す。滑走粒２ｃは、傾斜シュート４の表面近傍を滑走す
る細粒下層部２ｃ_dと上方の粗粒上層部２ｃ_u に分級さ
れている。【効果】細粒下層部２ｃ_d はパレット４の近傍で原料
充填層の傾斜面上部に落下し、粗粒上層部２ｃ_u は原料
充填層の傾斜面下部に落下する。原料充填層の傾斜面に
落下した時点で焼結原料がすでに分級されているため、
迅速な焼結反応に好適な大きな粒度偏析が原料充填層７
に付けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ホッパーから傾斜シュ
ートに送り出される焼結原料の落下衝撃を緩和し、傾斜
シュート上での分級作用を高めた焼結原料装入装置に関
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、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。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。傾斜シュート４の表面近く
を滑走する細粒区分２ａは、傾斜シュート４の下位側端
部４ａと回転体５との間の隙間を通過して、原料充填層
７の表層部に送られ転動する。上層の粗粒区分２ｂ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り傾斜面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】回転体５によって焼結
原料２を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に送り出すとき、原料充填層７に高さ方向に
関して大きな粒度偏析を付けることができる。本発明者
等は、焼結原料２の分散流による作用を効果的に発揮さ
せるため、回転体５に関して種々の観点から改良を試み
た。その過程で、傾斜シュート４を滑走する焼結原料の
流動状態も、原料充填層７の粒度偏析に大きな影響を与
えることを見い出した。すなわち、種々の粒径の原料粒
子が均一に分散した状態で焼結原料２が回転体５に送り
込まれるとき、原料充填層７の粒度偏析は、専ら傾斜面
７ａにおける各原料粒子の転動によっても生じる。

【０００７】これに対し、回転体５に送り込まれる焼結
原料２がある程度分級されているとき、回転体５による
分級作用が一層大きくなることが予想される。たとえ
ば、傾斜シュート４の表面近傍を滑走する細粒区分２ａ
に実質的に粗粒原料が混入してないと、傾斜シュート４
の下位側端部４ａと回転体５との間から粗粒原料が落下
しない。その結果、原料充填層７の表層部は、コークス
分が多くなった細粒原料で構成され、おのずと焼結反応
の開始に適した状態になる。傾斜シュート４上における
焼結原料２の分級状態は、傾斜シュート４からパレット
６に焼結原料２を直接装入するとき、原料充填層７の粒
度偏析に顕著に反映される。この場合、傾斜シュート４
上の滑走流は、下層部が原料充填層７の傾斜面７ａ上部
に送り込まれ、上層部が傾斜面７ａの下方に送り込まれ
る。そのため、滑走流の偏析状態を如何に制御するか
は、原料充填層７の粒度偏析を大きくする上で非常に重
要なファクターとなる。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、回転体を経て傾斜シュ
ートに焼結原料を送り出すことにより、傾斜シュート上
での分級作用を高め、迅速な焼結反応に好適なように粒
度偏析が強化された原料充填層を形成することを目的と
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、前記定量切出し機構と前記傾斜シュートと
の間に配置された回転体とを備えている。回転体は、ホ
ッパーから送り出された前記焼結原料を一次的に捕捉
し、分散流として前記傾斜シュート上に送り出す。回転
体としては、軸方向に延びた複数の羽根又は波形の凹凸
が円周方向に等間隔で設けられているもの，軸方向に延
びる平面部が角部で区画された角型断面をもつもの，平
面部が内側に湾曲している角型断面をもつもの，ワイヤ
が周面に植設されているもの，周面に孔部又は凹凸が形
成されているもの等を使用することができる。回転体
は、端面から軸方向に延びた回転軸が回転可能に支持
し、この回転軸を介した動力によって回転される。或い
は、回転体の撓み変形を防止するため、回転体の軸方向
中央部を支持アームで回転可能に支持することもでき
る。この場合、支持アームに内蔵させた動力伝達機構を
介して、回転体を回転させる方式も採用される。

【０００９】

【作用】ドラムフィーダ３で切り出された焼結原料２を
傾斜シュート４に送り出すとき、ドラムフィーダ３から
傾斜シュート４上の落下点までの距離が大きいと、焼結
原料２は、大きな落下衝撃で傾斜シュート４に衝突す
る。また、焼結原料２は、ドラムフィーダ３の回転運動
が伝えられ、水平方向の運動成分ももっている。そのた
め、傾斜シュート４上に落下した焼結原料２は、落下地
点近傍で各粒子が撹乱された状態になっている。撹乱状
態で焼結原料２が傾斜シュート４を下位側に向けて滑走
するため、傾斜シュート４上で分級されるまでにある程
度の距離を必要とする。撹乱状態の解消を見込んで傾斜
シュートを長くすることは、設備規模の大型化を招き、
実用的な解決策ではない。

【００１０】本発明においては、図２に示すように、ド
ラムフィーダ３から傾斜シュート４への焼結原料２の落
下軌跡の途中に回転体１０を配置し、焼結原料２の落下
エネルギーを回転体１０で一旦受け止めた後、広範囲に
広がった分散流として焼結原料２を傾斜シュート４に送
り出している。そのため、傾斜シュート４までの位置エ
ネルギーが回転体１０で吸収され、焼結原料２は、傾斜
シュート４上にソフトランディングする。したがって、
傾斜シュート４上に落下した焼結原料２が撹乱されるこ
とが抑制され、傾斜シュート４の表面近傍が細粒となっ
た粒度構成の滑走流２ｃが早い段階で得られる。

【００１１】回転体１０は、下層部２ｃ_d が細粒，上層
部２ｃ_u が粗粒に分級された滑走流２ｃを形成する上で
有効な水平方向の運動成分を、落下している焼結原料２
に与える。たとえば、図２に示すように回転体１０を反
時計方向に回転させるとき、ホッパー１から送り出され
た大径の原料粒子２ｄは、小径の原料粒子２ｅに比較し
て大きな力で羽根１１により叩かれる。そのため、大径
の原料粒子２ｄは、水平方向の運動成分が大きくなり、
遠くまで飛ばされる。他方、小径の原料粒子２ｅは、回
転体１０の近傍に落下する。その結果、焼結原料２は、
傾斜シュート４上に落下した時点ですでに細粒下層部２
ｃ_d 及び粗粒上層部２ｃ_u に分級された滑走流２ｃにな
る。回転体１０は、時計方向に回転させたときでも、同
様な作用を呈する。

【００１２】この状態で滑走流２ｃが傾斜シュート４の
下位側端部４ａ（図１参照）から離脱するとき、細粒下
層部２ｃ_d の大半が傾斜シュート４と回転体５との間を
通って、原料充填層７の傾斜面７ａ上部に送り出され
る。傾斜面７ａの上部に落下する焼結原料２は、主とし
て細粒下層部２ｃ_d からなる細粒区分２ａであり、原料
充填層７の表層部に与える衝撃が少ない。そのため、表
層部を起点にするナダレ現象が起こりにくく、原料充填
層７に付けた粒度偏析の崩壊が抑制される。傾斜シュー
ト４の下位側に回転体５（図１参照）を配置するとき、
傾斜シュート４を滑走してきた粗粒上層部２ｃ_u が回転
体５の羽根の間に送り込まれ、広範囲に広がった分散流
として回転体５から原料充填層７の傾斜面７ａに送り出
される。回転体５を傾斜シュート４の下位側に配置しな
い場合でも、傾斜シュート４の設置角度と傾斜面７ａの
角度との関係から、粗粒上層部２ｃ_u の粗粒区分は、傾
斜面７ａの下方に送り出される。そのため、粒度偏析が
強化された原料充填層７が形成される。

【００１３】回転体としては、種々の形状のものが使用
される。たとえば図３（ａ）に示すように、軸方向に延
びる複数の羽根１１を円柱状基体１２の周面に放射状に
取り付けた回転体１０が使用される。羽根１１の間が、
ホッパー１から送り出された焼結原料２の一次的な収容
空間１３になる。回転体１０は、円柱状基体１２の端面
から軸方向に延びた回転軸１４に伝達される動力により
回転する。図３（ａ）では、回転軸１４を介して回転体
１０が支持される。しかし、図３（ｂ）に示すように、
支持アーム１５で回転体１０の中間部分を回転可能に支
持することもできる。この支持方式は、回転体１０の撓
み変形を防止する上で有効である。また、支持アーム１
５に、回転体１０を回転させる動力伝達機構を内蔵させ
ても良い。

【００１４】羽根１１に代え、図４に示すように波状の
凹凸を付けた回転体１０を使用することもできる。波状
の凹凸は、波板１６を円柱状基体１２の周面に巻き付け
ることによって形成される。波板１６の間にできた凹部
１７が、焼結原料２の一次的な収容空間となる。この形
状では、原料粒子が付着堆積し易い鋭角的な凹部がない
ため、耐久性に優れた回転体１０となる。回転体１０自
体を、図５に示すように一体的な角型にすることもでき
る。図５（ａ）では、三角形状の回転体１０を示してい
るが、四角形，六角形等の角型回転体も使用される。ま
た、回転体１０に回転軸１４を設けることなく、図５
（ｂ）に示すように、回転可能なクランプ１８で回転体
１０を把持しても良い。角型回転体１０では、原料粒子
の捕捉力を増すため平面部を内側に湾曲させることもで
きる。更に、ワイヤ１９を円柱状基体１２に植設した回
転体１０（図６）では、ワイヤ１９が分級作用を呈する
ので、より一層粒径に応じて分散された状態で焼結原料
２が傾斜シュート４に送り出される。

【００１５】

【実施例】粒度分布を表１に示す平均粒径３．２ｍｍの
焼結原料２を、表２に示す装入条件でホッパー１から回
転体１０を経て傾斜シュート４に落下させ、傾斜シュー
ト４の下位側から送り出される滑走流２ｃの偏析状態を
調査した。回転体１０直下の地点から下位側端部４ａま
での傾斜シュート４に沿った滑走距離は、１５００ｍｍ
に設定した。

【００１６】

【表１】

【００１７】

【表２】

【００１８】次に掲げた各種回転体１０を使用し、ドラ
ムフィーダ３の下方２００ｍｍ及び傾斜シュート４の上
方２００ｍｍの箇所に中心軸を設定した。そして、回転
体ごとの偏析状態を、図７に示すように傾斜シュート４
の下方に、１００ｍｍ間隔で５個の升目に区分室〜
に仕切られた升２２を配置し、各区分室〜に送り込
まれた焼結原料の量及び平均粒径に基づいて判定した。［回転体１：羽根付き回転体］幅１００ｍｍ，長さ３０
０ｍｍ及び板厚３ｍｍの鋼板８枚を長さ３００ｍｍ及び
直径１００ｍｍの円柱状基体に取り付けた回転体。［回転体２：波状凹凸付き回転体］長さ３００ｍｍ及び
直径１００ｍｍの円柱状基体に波板を溶接し、波の高さ
１００ｍｍ及びピッチ１５７ｍｍの凹凸を一周当り個
の凹凸を形成したもの。［回転体３：角型回転体］一辺が１７０ｍｍの角材でで
きた一体的な長さ３００ｍｍの回転体。

【００１９】［回転体４：平板状回転体］長さ３００ｍ
ｍ，幅２００ｍｍ及び板厚５０ｍｍの平板の両端部を、
回転自在なクランプで把持した回転体。［回転体５：ブラシ型回転体］直径５ｍｍ及び長さ５０
ｍｍの鋼製ワイヤを、円周方向に等間隔で軸方向に伸び
た６本の線に沿って直径１００ｍｍ及び長さ３００ｍｍ
の円柱状基体に植え付けた回転体。調査結果を示す表３
から明らかなように、本発明に従った回転体１０をドラ
ムフィーダ３と傾斜シュート４との間に配置するとき、
傾斜シュート４から送り出される滑走流２ｃに大きな粒
度偏析が付けられていることが判る。これに対して、回
転体１０を配置しない従来の装入方法では、滑走流２ｃ
に付けられた粒度偏析が小さなものであった。

【００２０】

【表３】

【００２１】このように大きな粒度偏析を付けた状態で
滑走流２ｃを原料充填層７の傾斜面７ａに送り出すと
き、その粒度偏析が傾斜面７ａ上での原料粒子の転動に
よる偏析作用に加わる。その結果、原料充填層７の粒度
偏析が一層強化された。たとえば、傾斜シュート４のみ
を使用した従来法では、原料充填層７の上層部と下層部
との間の原料粒度の差は１．０５ｍｍと小さいものであ
った。これに対し、回転体１０を経て焼結原料２を傾斜
シュート４に送り出す本発明法によるとき、原料粒度の
差は、原料充填層７の上層部と下層部との間で２．０ｍ
ｍと大きくなっていた。

【００２２】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４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。回転体
としては、羽根付きの回転体１０（図３）を傾斜シュー
ト４の上方２００ｍｍの位置に配置した。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。

【００２３】

【表４】

【００２４】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、２．０ｍｍ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、ブロアーにより
一定の吸引負圧１１００ｍｍＨ₂ Ｏで空気を下方吸引し
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、焼結時の通気性は、通気
指数（ＪＰＵ）及び焼成速度（ＦＦＳ）で評価した。

【００２５】

【表５】

【００２６】試験結果を示す表４から明らかなように、
回転体１０を使用した本発明例では、原料充填層７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。

【００２７】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、ドラムフィーダから切り出された焼結原料が傾斜シ
ュートに落下する途中に回転体を配置し、焼結原料の落
下流を回転体で一旦受け止めた後、傾斜シュートに送り
出している。回転体から送り出された焼結原料は、広範
囲に広がった分散流となって傾斜シュートを滑走し、原
料充填層の傾斜面に送り出される。そのため、形成され
た原料充填層は、粒度偏析が強化され、迅速に焼結さ
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】ドラムフィーダと傾斜シュートの間に本発明
に従った回転体を組み込んだ焼結原料装入装置の要部

【図３】羽根付きの回転体（ａ）及び中間部を支持し
た回転体（ｂ）

【図４】波状の凹凸を付けた回転体

【図５】角型断面をもつ回転体（ａ）及び両端を回転
自在なクランプで把持した平板状回転体

【図６】ワイヤを植設した回転体

【図７】傾斜シュートを滑走した焼結原料の偏析状態
を調査したときの実験図

【符号の説明】

１：ホッパー２：焼結原料２ａ：細粒区分
２ｂ：粗粒区分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７
ａ：傾斜面１０：回転体１１：羽根

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【手続補正書】

【提出日】平成７年７月４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図４】波状の凹凸を付けた回転体

【図５】角型断面をもつ回転体（ａ）及び両端を回転
自在なクランプで把持した平板状回転体（ｂ）

【図６】ワイヤを植設した回転体

【符号の説明】１：ホッパー２：焼結原料２ａ：細粒区分
２ｂ：粗粒区分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７
ａ：傾斜面１０：回転体１１：羽根

Claims

【特許請求の範囲】

【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、前記
定量切出し機構と前記傾斜シュートとの間に配置された
回転体とを備え、該回転体は、前記ホッパーから送り出
された前記焼結原料を一次的に捕捉し、分散流として前
記傾斜シュート上に送り出す焼結原料装入装置。
【請求項２】請求項１記載の回転体は、軸方向に延び
た複数の羽根又は波形の凹凸が円周方向に等間隔で設け
られている焼結原料装入装置。
【請求項３】請求項１記載の回転体は、軸方向に延び
る平面部が角部で区画された角型断面をもつ焼結原料装
入装置。
【請求項４】請求項３記載の回転体は、平面部が内側
に湾曲している焼結原料装入装置。
【請求項５】請求項１記載の回転体は、ワイヤが周面
に植設されている焼結原料装入装置。
【請求項６】請求項１〜５の何れかに記載の回転体
は、端面から軸方向に延びた回転軸が回転可能に支持さ
れている焼結原料装入装置。
【請求項７】請求項１〜５の何れかに記載の回転体
は、軸方向中央部が支持アームで回転可能に支持されて
いる焼結原料装入装置。
【請求項８】請求項７記載の支持アームは、回転体に
動力を伝達する機構を内蔵している焼結原料装入装置。