JPS58126909A - 還元鉄の冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、鉄鉱石などから直接還元鉄を製造するシャフ
ト炉における冷却方法等の改良に係り、特に吹抜は現象
を防止し、製品の品質向上を目的とする還元鉄の冷却方
法及びその装置に関するものである。

従来のシャフト炉は一般的に、原料を受は入れる炉口部
と、製品を排出する炉底部と、その間に還元域となる円
筒状のシャフト部と、その下方に設けた製品の冷却域と
なる円錐体部と、還元域と冷却域との間に設けた両者の
圧カ遍移域となる炉腹部とから成り、塊状鉄鉱石や、一
定形状に加工されたペレットは、シャフト部で高温還元
ガスに−されて還元された後、炉下部の円錐体部（コー
ン部）で常温の冷却用半還元ガスと接触して、大気中に
曝しても金属鉄の酸化が進行しない程度の低温まで冷却
されて炉底部より取り出される。

この時、冷却排ガスの排出の仕方が適正でないと、炉全
体の効率に悪影響を及ぼす。例えば、冷却ガスを炉周辺
の側壁部だけから排出したり、特開ｗｓ５０−１１７０
５２号公報に記載のように炉を横断して非対称的に排出
したりすると、炉心部において冷却排ガスの所謂、吹抜
は現象を起し、炉心部での還元率が低下し、結果として
品質不良製品を生産することになる。このような炉心部
での吹抜けは、元来、シャフト部から炉腹部に至る炉心
近傍では、原料の粒度分布や圧力分布によって、冷却排
ガスが吹抜けやすい構造となっているために起るもので
ある。また特公昭４７−３９８０５号公報に示されるよ
うに、冷却ガスを円錐体部（コーン部）の中心部から吹
込んで、炉心部においてのみ捕集する場合には、冷却ガ
スが円錐体部周辺にまで十分に行き届かず、この部分で
の冷却が不完全となるため、製品が酸化される不都合が
ある。

かかる傾向は、炉が大型化して来るにつれて、顕　１著
となる。

従って本発明の目的は、上記した従来のシャフト炉に内
在する欠点、不都合を解消することにあり、冷却ガスを
炉心部及び炉周辺部の両方から供給すると共に、炉心部
及び周辺部の両方において／＆却排ガスを満遍無く対称
的に捕集することにより冷却ガスの吹抜けや偏りを防止
し、製品の品質向上を期すものである。

次いで、隙附した図面を＃照しつつ、本発明を具体化し
た実施例多ごついて詳しく説明する。ここに第１図は、
本発明の一実施例に係る冷却装置を備えたシャフト炉の
中央側断面図、第２図は、第１図におけるＩ−Ｉ矢視断
面図、第３図は、第２図ニオける■−…矢視断面図であ
る。

これらの図において、シャフト炉（１）は、図示せぬ原
料投入用の炉口部を上部に有し、供給された原料に高温
の還元ガスを吹込むと共に、還元後の排ガスを排出する
還元域であるシャフト部（２）と、シャフト部（２）の
下部に設けられ円錐体状をなす冷却域であるコーン部（
３）と、上記シャフト部（１）とシャフト部（３）の中
間に設けられた炉腹部（４）と、上記コーン部（３）の
下部にあって原料の排出を行う炉底部（５）と、史に上
記還元域（２）の下方の炉心し）上に是承されたコア（
６）及び、該コアを炉壁において支承する支持部材（７
）とを有して構成されている。

上記コア（６）及びこれに接続された支持部材（７）は
、炉の中央側断面（第１図示）、中央正断面（第２図示
）或は横断手間（第３図示）のいずれにおいても対称形
を形成し、とりわけコア（６）は、円筒型、円錐型戚は
球欠形の組合せとなっているので、還元鉄による外圧等
によく耐え、冷却ガスの流れに偏向を与えることがなく
、更にその下部の円錐部（８）の円軸角をコーン部（３
）の円錐角に対応させておけば、還元鉄粒塊の下降が円
滑且つ容易に行わ第１る。

上記コア（６）の内部は、隔壁（９）により上部室１１
Ｇと下部室（１υの独立した２室に分割され、上部室ｉ
ｌｌ　（７）上部円筒部には、炉心ｔＧ＋を中心として
対称的に、放射状の冷却排ガス排・曲目＠が複数穿設さ
れており、これらの排出口は上部室（至）と連通し、コ
ア上部に冠せられた帽状体（２）によって前面の隙間１
．１４１を介して覆れでいる。前記炉腹部（４）は、耐
火物Ｕシによって内張すされてあり、その下端近くには
、コーン部（３）内を上昇して来た冷却排ガスを排出す
るための排気口（至）、（至）、・・・が炉心部）を中
心として放射状対称に多数設けられている。排気口（至
）と連通する環状ダクトαηは、冷却排ガス支管（至）
を介して外部の冷却器等に遅過している。前記排出口（
２）の上下方向の位置は、上記排気口−の位置とほぼ同
一である。このような位置関係を与えることにより、炉
心部を上昇して排出口（至）により捕集される冷−排ガ
スと、炉周辺部を上昇して排気口（至）により補集され
る冷却排ガスの割合の制御が容易となる。

コア（６）を支承する複数の支持部材（７）は、内部に
冷却ガス導入路（至）を有する導入管（７１）と、内部
に冷却排ガス導出路■を有する導出管（７ｂ）とに分か
れる。導出管（７ｂ）は、前記上部室（至）と連通し、
その内面は強固な断熱内張（２）を施し、その外面は後
記する供給ダクト（至）に溶接された導出管外＊■によ
って覆れており、外筒＠と導出管（７ｂ）との間の筒状
空間には充填材（２）を比較的固く詰め込み、更に導出
！（７ｂ）と炉外の冷却排ガス支管とを接続する管端部
には外套フランジ（２）を取り付け、該外套７ランジに
は密封用詰め物箱四を接続し、詰め物−を装填する。こ
うすることにより導出管（７ｂ）の断熱及び冷却排ガス
、還元鉄粉等の炉外への漏出防止を可能にし、更に導出
管（７ｂ）の炉外端は、図示せぬ伸縮継手を介して前記
冷却排ガス支管（至）に接続される。

またコア（６）の下端には、冷却ガスを炉心部から還元
鉄に向かって放射状に吹き出すための／ズル固が設けら
れており、該ノズル＠は前記下部室ｔｉυと連通してい
る。該下部室■は、前記導入管（７ａ）内の冷却ガス導
入路四と連通しており、コーン部（３）に外設された環
状の供給ダクト（至）を介して各導入路（至）が、冷却
器等と接続された冷却ガス支管固と連通している。供給
ダクト（２）は、コーン部１３）の補則をも兼ねるもの
でコーン部（３）に一体溶接され、中 従って前記導出管外套−や前記導入管（７ｍ）のコーン
部（３）及びダクト（至）等への取り付は部位は強固に
補強され、高荷重下にあるコア（６）は、前記導入管（
７１）及び導出管（７ｂ）により安定支持される。

更に、コーン部口）の下部には、前記冷却器等と遅過す
る環状管備と連絡管（９）、（至）によって連通ずる２
Ｒの冷却ガス吹込口（至）、（至）が、炉壁内周に沿っ
て環状に設けられている。

また冷却排ガスは、必然的に微細還元鉄粉を伴うので、
これをガイドする導出管（７ｂ）が誌らないように、導
出管（７ｂ）の傾斜角度は、４５度〜６０度程度の範囲
に設定することが望ましい。従って釣合上、導入管（７
１）も同程度に傾斜させることが好ましい。

続いて上記実施例をその作用につき説明する。

即ち、図外の冷却ガス支管によりシャフト炉へ導かれた
清浄な冷却ガスの一部は、環状管部に供給され、連絡管
（２）、（２）を経て冷却ガス吹込口（至）、鏝に導入
され、そこよりコーン部（（至）内を下降して来る還元
鉄内へ吹込まれ、還元鉄を冷却しつつコーン部（３）内
を上昇し、概略コーン部（３）の内周辺部の還元鉄の冷
却を行い、やがてコーン部上部の炉腹部に放射状に設け
た冷却排ガス排気口αＱに満遍なく吹い込まれ、環状グ
ク）（ｌりを経て冷却排ガス支管に送入される。他方、
前記以外の冷却ガス（よ、冷却ガス支管鏑より供給ダク
ト＠−こ入り、導入管（７瓢）及び下部室ｕ１１を通っ
てノズル咥より還元鉄中に吹込まれ、向きを反転して概
略炉４１．　ｌこ近（、Ｍ部分、即ちコア（６）の周辺
を下降する還元鉄を冷却しつつ上昇し、やがて暢状体（
至）内もｃ入り、逆放射状且つ均一に排出口■からコア
内の上部室−に入り、導出管（７ｂ）を経て、清浄器、
冷却器等番こ送られ、洗浄冷却された後再度循環する。

本実施例は以上述べた通りであるが、導出１１ζよ、そ
の内部流体の温度が４５０〜５００℃に及び、一方、そ
の外部を囲繞する還元鉄粒塊とその粒塊間を通過する冷
却ガス流両者の相互影響温度水準は、＾１１記の数値よ
りやや低も１程度であるので、導出管々Ｉ！温度は、概
ね４５０℃−こ達する。他方、導入管は作用流体の種類
は同様であるが、その盲ｍｍ度は、はるかに低いので導
入出管間の熱Ｉ！張差が大きく、従って補償手段を講す
る必要がある。

そのため、例えば１１記したように導出管（７ｂ）をし
てコーン部（３）を貫遍せしめ、前記コーン部外側に外
筒−１を設け、この内に導出管（７ｂ）を通した二重管
構造となし、その環状空間に耐熱性充填材と密封装置と
を挿入すれば、還元鉄粉や冷却排ガスの外部逸出を防止
でき、更にその上、上記外筒より外側に耐熱構造の伸縮
継手を付設し、冷却排ガス支管に接続せしめれば、上記
熱膨張差が完全に吸収される。

以上述べた如く本発明は、 酸化鉄をシャフト炉上部において高温の還元ガスと接触
させて還元鉄となした後、シャフト炉下部の冷却域にお
いて冷却ガスと接触させ、低温の還元鉄として取り出す
直接還元用シャフト炉Ｋｍける還元鉄の冷却方法におい
て、冷却ガスを上記冷却域に含まれるシャフト炉中央部
と冷却部下方の周辺部の両方から同時に供給すると共に
、使用済みの冷却排ガスを上記冷却域上部のシャフト炉
中央部と同側壁部の両方から炉心を中心として対称的に
排出するようになしたものであるから、炉心部の冷却排
ガス及び炉周辺部の冷却排ガスを偏りなしにｆＩ４遍な
く確実に捕集することができるので、上部還元域への冷
却排ガスの吹抜けを防止しうると共に、全体的に一様な
冷却を行うことかでき、しかも冷却ガスの多段供給が実
現され、姓にはコアがコーン内部での還元鉄粒塊の下降
を円滑にするので、炉の生産性及び品質の向上に着るし
く貢献するものである。

【図面の簡単な説明】

８１図は、本発明の一実施例に係る冷却装置を備えたシ
ャフト炉の中央側断面図、１ｌＮ２図は、第１図におけ
るＩ−Ｉ矢視断面図、第３図は、第２図に詔ける旺−■
矢視断面図である。 （符号の説明） ｌ・・・シャフト炉、２・・・シャフト部（還元域）、
３・・・コーン部（冷却域）、Ｇ・・・炉心、３３．３
４・・・冷却ガス吹込口、１６・・・排気口、６・・・
コア、１２・・・冷却排ガス排出口、２７・・・ノズル
、７・・・支持部材、１９・・・冷却ガス導入路、２０
・・・冷却排ガス導出路。算出　願　人　　　株式会社
　神戸製鋼所代理人　弁理士　　本　庄　武　男 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、酸化鉄をシャフト炉上部において高温の還元ガスと
   接触させて還元鉄となした後、シャフト炉下部の冷却域
   に奢いて冷却ガスと接触させ、低温の還元鉄として取り
   出す直接還元用シャフト炉における還元鉄の冷却方法に
   おいて、冷却ガスを上記冷却域に含まれるシャフト炉中
   央部と冷却部下方の周辺部の両方から同時に供給すると
   共に、使用済みの冷却排ガスを上記冷却域上部のシャフ
   ト炉中央−と同側壁部の両方から炉心を中心として対称
   的に排出するようｋなしたことを特徴とする還元鉄の冷
   却方法。 １　上方のシャフト部を鳥温遺元ガスによる還元域とな
   し、還元鉄が降下する下方のコーン部を冷却域となすと
   共Ｋ、冷却域の下部周辺に冷却ガス吹込口を設け、冷却
   域の上部側壁に冷却排ガス用の排気口を炉心を中心とし
   て放射状対称に設けることにより、還元時に加熱された
   還元鉄を冷却して底部より取り出す直接還元用シャフト
   炉において、上記還元域下方の炉心部に冷却ガス用コア
   を設け、該コアの上部に炉心を中心として放射状対称に
   複数の冷却排ガス排出口を設けると共に、コアの下部に
   冷却ガス吹込み用のノズルを設け、該コアをコーン部に
   支承する放射状の支持部材に、前記ノズルと連通ずる冷
   却ガス導入路と、前記冷却排ガス排出口と連通する冷却
   排ガス導出路とを内設したことを特徴とする還元鉄の冷
   却装置。 ３、前記冷却排ガス排出口の高さを排気口の高さと概略
   等しくなした特許請求の範囲第２項に記載した冷却装置
   。 ４、前記導出路を内設した支持部材を水平線に対し４５
   度から６０度の範囲で傾斜させた特許請求の範囲第２項
   に記載された冷却装置。 ５、前記導出路を内設した支持部材をコーン部に取り付
   けた外筒によって覆い、両者の間の空間に断熱性の詰め
   物が充填しである特許請求の範囲第２項若しくは第４項
   に記載された冷却装置。 ６、　　＠記導出路が伸縮継手を介して路外の冷却排ガ
   ス支管に接続されている特許請求の範囲第２項一４項、
   若しくは第５項に記載された冷却装置。