WO2007113928A1 - 回転炉床炉の炉床構造 - Google Patents

回転炉床炉の炉床構造 Download PDF

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refractory
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rotary
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Shinji Shima
Toshitaka Nakayama
Tomoaki Shibata
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Nippon Steel Corporation
Nippon Steel Engineering Co., Ltd.
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    • F27B3/10Details, accessories, or equipment peculiar to hearth-type furnaces
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Definitions

  • the present invention mainly uses reduced iron (from raw materials such as iron ore and steelmaking waste)
  • DRI which is related to the hearth structure of the rotary hearth furnace
  • the present invention relates to a hearth structure of a rotary hearth furnace that can prevent contact between the hearth structure and the furnace wall caused by the thermal expansion of the refractory, and can realize a safe and smooth operation operation.
  • a rotary hearth furnace is a facility that heats, sinters, and reduces raw materials to recover reduced iron with a high added value.
  • the planar shape is an annular shape (donut shape).
  • Trolley 20, iron plate 6 mounted on trolley 20, and hearth refractory It consists of refractory material 8, refractory material 13, hearth material 16, ceramic fiber blanket 27, etc. mounted on the upper surface of erection floor 7, and hearth refractory erection floor 7.
  • a raw material 19 made of iron ore or dust, sludge, scale, or other ironmaking waste generated from a steel mill was placed and heated to a high temperature by a heating means such as a burner.
  • a heating means such as a burner.
  • reduced iron (DRI) is recovered from the raw material 19.
  • the hearth structure composed of the hearth refractory building floor 7, refractory material 8, side blocks 9, 10 and refractory 13 is exposed to high temperatures together with the raw materials, so it is inevitable for the hearth structure.
  • Thermal expansion occurs, which causes frequent contact between the furnace side walls 3 and 4 and the hearth structure rotating inside
  • the facilities are damaged and the normal rotation of the cart is hindered. Therefore, it is necessary to provide a mechanism for absorbing thermal expansion in the hearth structure of the rotary hearth furnace in order to prevent damage to the equipment and contact with the furnace side wall.
  • a gap (expansion allowance) 23 was provided between the refractories 13 laid between the side blocks 9 and 10 to absorb the thermal expansion of the refractories.
  • a gap expansion allowance
  • DRI rotary hearth furnace that collects DRI]
  • a powder or lump hearth 16 is laid on the upper surface of the refractory 13, and the hearth 16
  • the raw material 19 itself falls into the above-described thermal expansion absorption gap, resulting in a problem that the thermal expansion and absorption functions are lost.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-M 0564 discloses a ceramic fiber sheet or ceramic fiber braid in a gap provided as an expansion allowance to prevent the hearth material 16 and the like from falling into the gap. A method of filling the gasket is disclosed. Furthermore, in order to prevent the hearth material 16 and the raw material 19 from entering the gap 23, it is conceivable that a ceramic fiber blank 27 is laid on the lower surface of the hearth material 16.
  • the ceramic fiber used as a filler is less than one, and the ceramic fiber blanket is subjected to strong compression due to the thermal expansion of the refractory in a high-temperature atmosphere in actual operation, thereby causing plastic deformation. After the operation is stopped, the refractory is cooled and the gap is formed, and the original state is not restored. Therefore, the hearth material 16 and DRI fall and accumulate in the gap created by it.
  • the ceramic fiber blanket 27 laid on the lower surface of the above-mentioned hearth material 16 causes heat shrinkage and breaks by being crushed by the hearth material 16 and the raw material 19, and the hearth material 16 and the raw material 19 are fireproof. It was not possible to prevent falling for a long time in the expansion allowance.
  • the ceramic fiber blanket 27 is damaged. There is a problem that the original thermal expansion and absorption function can be exhibited only for a short period of time.
  • the space for thermal expansion absorption (expansion allowance) 23 cannot be substantially permanently secured during actual operation, so the original thermal expansion absorption function cannot be secured.
  • the thermal expansion force of the refractory 1'3 pushes open the side blocks 9 and 10 on both sides, and the side block 9 built on the inner peripheral edge of the hearth refractory building floor 7 and Contact with the inner furnace side wall 3 Yes, or contact between the side block 10 built on the outer peripheral edge of the hearth refractory building floor 7 and the outer side furnace side wall 4 can be completely avoided There wasn't. That is, when the hearth material 16 is laid on the upper surface of the refractory 13, a gap expansion margin) 2 3 is provided between the refractory 13 laid between the side blocks 9 and 10.
  • the conventional method of absorbing thermal expansion has structural limitations. Disclosure of the invention
  • the present invention does not provide a gap between refractories as in the prior art, and fills the gap with various refractories or refractory raw materials.
  • Provide a new structural design method that can ensure expansion and absorption function, and prevent contact between the hearth structure and the furnace side wall due to thermal expansion of the refractory, thereby realizing safe and smooth operation operation. It is providing the hearth structure of the rotary hearth furnace which can be.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the gist thereof is as follows.
  • Hearth structure of a rotary hearth furnace in which two or more layers of refractories are laid between the side blocks and powder or lump hearth material is laid on the upper surface, lay it on at least the uppermost layer.
  • a hearth structure of a rotary hearth furnace characterized in that a refractory material having a compressive strength of 0.1 to 5 MPa at 800 to 1500 is used as the refractory to be fired.
  • a refractory material having a compressive strength of 8 to 130 MPa at 800 to 1500 ° C is used for the side block.
  • Fig. 1 is a cross-sectional view illustrating the outline of a rotary hearth furnace.
  • Fig. 2 is a cross-sectional view showing a conventional hearth refractory building structure.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the hearth refractory building structure of the rotary hearth furnace according to the present invention.
  • FIG. 4 shows a method for fixing a side block of a rotary hearth furnace according to the present invention. It is sectional drawing shown. .
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of a refractory laying method for a rotary hearth furnace according to the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of a method for building a side block of a rotary hearth furnace according to the present invention.
  • refractory materials having high compressive strength are used for the side blocks 9, 10 built at the inner and outer peripheral ends of the hearth refractory building floor 7.
  • the surface layer refractory material 14 uses a refractory material having a low compressive strength.
  • this kind of hearth structure makes contact between the side block 9 built on the inner peripheral edge of the hearth refractory building floor 7 and the inner side furnace side wall 3, or the construction of the hearth refractory Contact between the side block 10 built on the outer peripheral edge of the floor 7 and the outer peripheral furnace wall 4 can be reliably prevented.
  • the thermal expansion force that compresses the side blocks 9 and 10 and compresses the surface refractory 14 is transmitted by direct contact with the surface refractory 14. In addition, it is transmitted through the hearth material 1 6 and DR I which fell into the joint between the surface refractory 14 and the surface refractory 14 There is.
  • the compressive strength of the surface refractory 14 must be lower than the compressive strength of the hearth material 16 and DRI so as not to destroy the furnace floor material 16 and DM.
  • the compressive strength of hearth material 16 and DRI used in the rotary hearth furnace is 5 to 8 MPa at 800 to 1500 ° C.
  • the shrinkage strength of the surface refractory 14 must be 5 MPa or less at 800 to 1500 ° C.
  • the compressive strength of the surface refractory 14 must be not less than 0. IMP a at 800 to 1500 ° C so as not to be crushed by the powdered or lump hearth material 16 laid on the upper surface.
  • a common example of a refractory having such characteristics is 'insulating bricks' used in heating furnaces, etc., which are described in JISR 26 11 1-1992, A 1 to A 7, ⁇ 1 to ⁇ 7, C 1 to C 3 and the like. It should be noted that the compressive strength of heat-insulating bricks used in this type of heating furnace decreases with increasing temperature. '
  • the lower refractory 15 laid on the lower surface of the surface refractory 14 is not particularly limited, and as with the surface refractory 14, even if a refractory material with a low compressive strength is used, a fixed refractory material with a high compressive strength. A structure with sufficient joints may be used. ⁇
  • dredged potato material, magnesium oxide material, etc. are applied, but in particular, the oxidation has the effect of neutralizing when the raw material 19 is eluted. It is desirable to use a refractory material containing magnesium.
  • the compressive strength of side blocks 9 and 10 is lower than that of hearth material 16 or DRI, the side block will be in competition with the hearth material 16 or DRI that is in contact. There is concern that side blocks will be damaged starting from cracks in parts 9 and 10. Therefore, the compressive strength of the side blocks 9 and 10 must be higher than the compressive strength of the hearth material 16 and DR.I so as not to be damaged by the hearth material 16 and DRI. On the other hand, having more strength than necessary is uneconomical. Therefore, the compressive strength of the side block is 8 to 130 MPa at 800 1500 ° C.
  • a common example of a refractory having such characteristics is an amorphous refractory containing alumina used in the heating section of a heating furnace, which is described in JIS R 254-1976. The fourth grade (class4) or higher can be listed.
  • the side blog is firmly supported on the hearth refractory building 7 using a solid and fixed tool such as anchor brick 11, etc., thereby further improving the thermal expansion absorption function of the refractory. be able to.
  • the side blocks 9 and 10 are made of a refractory material having a compressive strength of 8 to 130 MPa at 800 to 1500 °, and the side block is heated by a fixture such as anchor brick 11 or the like.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a fixing method of the side block 9, in which the anchor brick support metal 12 is erected from the iron plate 6 and the anchor brick 11 is supported by the anchor brick support metal 12.
  • the side blocks 9 and 10 to be built at the inner and outer edges of the hearth refractory building floor 7 should be constructed with multiple gaps 18 in the circumferential direction as shown in Figs. This is because the side block itself absorbs the expansion of the side block when it is exposed to high temperatures. This is to prevent mutual deformation and prevent deformation and damage of the hearth refractory building 7 that is firmly fixed. Further, a cover brick 25 covering the gap is provided on the upper surface of the gap 18, and a filler 17 such as a ceramic fiber blanket 27 is preferably put in the gap 18. This prevents the raw material 19 and the hearth material 16 from entering the gap 18 provided in the circumferential direction. Even if the hearth material is contained in the gap 18, it is crushed and pulverized by the side block as shown in Fig. 6, and the side block is opened from the gap 18 opened on the side block side. Since it is pushed out, the side block gap is maintained.
  • Fig. 5 shows an example of the refractory laying method of the rotary hearth furnace 1 according to the present invention, schematically showing the lower refractory 15 indicated by the broken line and the upper surface indicated by the solid line.
  • the surface refractory 14 joint and the lower refractory 15 joint be laid in a vertical direction.
  • the same applies to the case where a refractory is further laid on the lower surface of the lower refractory 15, and the lower refractory 15 joint and the refractory joint laid on the lower surface are not connected in the vertical direction. It is desirable.
  • at least the refractory joints installed in the uppermost layer do not penetrate to the lower refractory.15 or to the hearth refractory. The function can be maintained.
  • the side blocks 9, 10 are made of a refractory material having high compressive strength and the surface layer laid between the side blocks. If refractory 14 has a compressive strength lower than that of hearth material 16 or DRI, and if the hearth material 16 falls at the joint between surface refractory 14 and surface refractory 14, etc. Even so, the surface refractory 14 itself is further compressed to absorb thermal expansion. To pay.
  • Figs. 3 and 4 it is possible to further improve the thermal expansion absorption function of the refractory by forming the side block cross-sectional shape into a stepped-up shape. it can.
  • the top-shrinking staircase it becomes easy to make the top and bottom refractories 14 and laying between the side blocks 9 and 10 phase up and down. It is easy to install so that the joints of the surface refractory 14 and the lower layer refractory 15 and the joints of the lower layer 15 are not connected in the vertical direction. Even if the hearth material 16 or the like falls, the fallen object does not fall at the joint between the lower refractory and the refractory, and the thermal expansion absorbing function can be reliably ensured.
  • the shape of the side cross section of the side block is a stepped-up shape, so even if the hearth material 16 falls between the side block and the surface refractory 14, the falling object
  • the thermal expansion absorbing function can be reliably ensured without stopping between the droop and the surface refractory 14 and falling below it.
  • the iron plate 6 is mounted on the carriage 20 as shown in FIGS. 1 and 4, but in this embodiment, the carriage 20 and the iron plate 6 are not shown in the port and nut.
  • the structure is designed to absorb the difference in thermal expansion of each.
  • the anchor brick support metal 12 is erected on the upper surface of the iron plate 6.
  • the iron plate 6 and the anchor brick support metal 12 are fixed by welding, and the other end of the anchor brick support metal 12 is fixed.
  • An anchor brick 11 is connected to the section.
  • the anchor brick supporting hardware 12 is erected at a pitch of about 300 to 600 mm in the circumferential direction of the steel plate 6.
  • the hearth refractory building floor 7 is laid on the top surface of the iron plate 6 with the heat insulating pod and ⁇ thermal brick, which are heat insulating materials, and the inner and outer edges of the hearth refractory building floor 7 are improper.
  • Side blocks 9 and 10 were constructed using a fixed refractory material, and the side blocks 9 and 10 were fixed to the hearth refractory construction floor 7 with the anchor brick 11.
  • KVR manufactured by Kurosaki Harima Co., Ltd.
  • a high alumina castable refractory having a compression strength of 80 to 90 MPa at 800 to 1500 ° C. -14R was used as an irregular refractory material used for the side block.
  • refractory material 8 As shown in Fig. 3, refractory material 8, lower refractory material 15, and surface refractory material 14 are installed between side blocks 9 and 10 in order from the bottom, as refractory material 8 in this example.
  • A5 (LBK-23) made by Isolite Kogyo Co., Ltd., which is a lightweight fireproof heat insulation brick, is used as the lower layer refractory 15 and the compression strength of 4 to 0.3 MPa at 800 to 1300 ° C as the surface refractory 14
  • a 6 (LBK-26) made by Isolite Kogyo Co., Ltd., which is a lightweight refractory and heat-insulating brick with a glass, was used.
  • the DR I equipment with the hearth structure is a problem of the prior art. There is no contact between the hearth structure and the furnace side walls 3 and 4 due to the thermal expansion of the refractory, and safe and smooth operation is continuously performed.
  • the hearth structure of the rotary hearth furnace 1 is provided with a space between the refractories 13 to be constructed as in the past and filled with various refractories or refractory raw materials in the gaps.
  • the refractory to be built itself that is, the refractory by compressing the side blocks 9 and 10 and the refractories 14 and 15 etc. built on the upper surface of the hearth refractory construction floor 7 Therefore, the thermal expansion absorption function is not lost by the hearth 16 'or DR I that has fallen into the gap provided for thermal expansion absorption as in the past.
  • the hearth structure of the rotary hearth furnace 1 can ensure the essential thermal expansion absorption function for the hearth structure, and is generated due to the thermal expansion of the refractory. It is possible to completely prevent the contact between the hearth structure and the side wall of the furnace and to realize safe and smooth operation.
  • the hearth structure of the rotary hearth furnace according to the present invention is operated by a method in which gaps are provided between refractories 13 that are constructed in the conventional manner, and various refractories or refractory materials are laid in the gaps.
  • the structure of the refractory to be built itself absorbs the thermal expansion, so the hearth materials 16 and DM laid on the upper surface of the refractory 1 3 fall into the gap.
  • the thermal expansion absorbing function essential to the hearth structure can be reliably ensured. It is possible to completely prevent the contact between the hearth structure and the furnace side wall generated due to the above, and safe and smooth operation operation can be realized. '-This contributes to the long-term stable operation of the rotary hearth furnace, and in turn to the environmental recycling of steelmaking waste, which has become increasingly necessary from the viewpoint of environmental conservation in recent years. Because it is possible to stably recover high-value-added reduced iron from steelmaking waste, its environmental impact and economic effect are extremely large.

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Abstract

本発明は、従来のように耐火物13の間に間隙を設け、当該間隙に各種の耐火物または耐火物原料を充填し、さらにこれ以外の方法で熱膨張吸収機能を確保できる新たな構造設計手法を見出すとともに、耐火物13の熱膨張に起因する炉床構造物と炉側壁3,4との接触を防止し、安全かつ円滑な操業運転を実現することのできる回転炉床炉1の炉床構造を提供するもので、回転炉床炉1の炉床耐火物築造床7の内周端と外周端に築造されたサイドブロック9,10の間に2層以上の耐火物を敷設し、その上面に粉状または塊状の炉床材16を敷設する回転炉床炉の炉床構造において、少なくとも最上層に敷設する耐火物14に800~1500℃で0.1~5MPaの圧縮強度を有する耐火材を用いたことを特徴とする回転炉床炉1の炉床構造である。

Description

回転炉床炉の炉床構造
技術分野
本発明は、 鉄鉱石、 製鉄廃棄物等の原料から、 主,として還元鉄 (
DRI ) を回収する回転炉床炉の炉床構造に関す ¾もので、 特に敷設 明
する耐火物の熱膨張に起因して発生する炉床構造物と炉 壁との接 触を防止し、 安全かつ円滑な操業運転を実現することができる回転 炉床炉の炉床構造に関する。 書
背景技術
一般に、 回転炉床炉は、 原料を加熱、 焼結および還元し、 付加価 値の高い還元鉄を回収する設備である。 回転炉床炉の構造について は、. 図 1および図 2 ( a ) に示すように平面形状が環状 (ドーナツ ッ状) の.台車 20、 台車 20上に搭載される鉄板 6および炉床耐火物築 造床 7、.ならびに炉床耐火物築造床 7 の上面に搭載される耐火材 8 、 耐火物 13、 炉床材 16、 セラミックファイバーブランケッ ト 27等か ら構成される。 前記炉床材 16の上には鉄鉱石.または製鉄所から発生 するダス ト、 スラッジ、 スケール等の製鉄廃棄物からなる原料 19を 載置して、 バーナー等による加熱手段によって高温状態に加熱した 原料 19を炉室 2内を回転させることにより、 原料 19から還元鉄 (DR I ) を回収する。
このため、 炉床耐火物築造床 7、 耐火材 8、 サイ ドブロック 9 , 10および耐火物 13等から構成される炉床構造物は原料とともに高温 に晒されるので、 炉床構造物には不可避的に熱膨張が発生し、 これ により炉側壁 3 , 4とこの中を回転する炉床構造物との接触が頻発 し、 設備の損傷ならびに正常な台車の回転が阻害される問題がある 。 したがって、 当該設備の損傷等ないし炉側壁との接触を防止すベ く、 回転炉床炉の炉床構造物には熱膨張を吸収するための機構を設 けることが必要になる。
従来は、 図 2 ( a ) に示すようにサイ ドブロック 9 , 10間に敷設 される耐火物 13の間に間隙 (膨張代) 23を設けて耐火物の熱膨張を 吸収していたが、 DRIを回収する回転炉床炉においては]) RIの耐火物 13への融着を防止するために耐火物 13の上面に粉状または塊状の炉 床材 16を敷設するため、 炉床材 16や原料 19そのものが上述の熱膨張 吸収用の間隙内に落下して熱膨張,吸収機能が喪失するという問題が あつた。
この問題を解決すべく、 特開 2002— M 0564号公報では、 上記間隙 内への炉床材 16等の落下を防止すべく、 膨張代として設けた間隙内 にセラミックファイバーシートないしセラミックファイバ一ブラ'ン ケッ トを充填する方法が開示されている。 さらには、 間隙 23に炉床 材 16や原,'料 19が入ることを防止するために、 セラミックファイバ一 ブラン ッ 卜 27を炉床材 16の下面に敷設することも考えられる。
しかしながら、 充填材として使用するセラミックファイバ一シ一 卜ない.しセラミックファイバ一ブランケッ 卜等は、 実際の操業にお ける高温雰囲気下での耐火物の熱膨張により強い圧縮を受け、 それ により塑性変形を起こし、 操業停止後に耐火物が冷却され間隙が形 成されたままで元の状態には復元しないため、 それ'によって生じた 間隙に炉床材 16や DRIが落下、 堆積する。 また、 上記の炉床材 16の 下面に敷設したセラミックファイバーブランケッ ト 27は加熱収縮を 起こすとともに、 炉床材 16や原料 19に押し潰されることで破損し、 炉床材 16や原料 19が耐火物の膨張代に落下するのを長期的に防止で きなかった。 このように、 膨張代として設けた間隙内にセラミックファイバー シートないしセラミックファイバーブランケッ ト等を充填するこ,と によって熱膨張を吸収するという方法においては、 セラミックファ ィバーブランケッ ト 27が破損するまでの短期間しか本来の熱膨張吸 収機能を発揮することができないという問題がある。
このように、 従来の方法では実際の操業に伴い熱膨張吸収用の間 隙 (膨張代) 23を実質的に恒常的に確保でき'.ないため本来の熱膨張 吸収機能が確保されず、 図 2 ( b ) に示すように耐火物 1'3の熱膨張 力が両側のサイ ドブロック 9 , 1 0を押し開き、 炉床耐火物築造床 7 の内周端に築造したサイ ドブロック 9 と内周側炉側壁 3 との接触、. ある,いは炉床耐火物築造床 7の外周端に築造したサイ ドブロック 1 0 と外周側炉側壁 4との接触を完全に回避することはできなかった。 すなわち、 耐火物 1 3の上面に炉床材 1 6を敷設する場合においては、 サイ ドブロック 9 , 1 0間に敷設される耐火物 1 3の間に間隙 ズ膨張代 ) 2 3を設けて熱膨張を吸収するという従来型の方法では、 構造的に 限界があ,'つた。 発明の開示
本発明は、 従来のように耐火物の間に間隙.を設け、 当該間隙に各 種の耐火物または耐火物原料を充填するのではなく、 これ以外の方 法又は従来方法との組み合わせで熱膨'張吸収機能を確保できる新た な構造設計手法を提供するとともに、 耐火物の熱膨 に起因する炉 床構造物と炉側壁との接触を防止し、 安全かつ円滑な操業運転を実 現することのできる回転炉床炉の炉床構造を提供することである。
本発明は、 上記課題を解決すべくなされたもので、 その要旨は以 下の通りである。
( 1 ) 回転炉床炉の炉床耐火物築造床の内周端と外周端に築造さ れたサイ ドブロックの間に 2層以上の耐火物を敷設し、 その上面に 粉状または塊状の炉床材を'.敷設する回転炉床炉の炉床構造において 、 少なく とも最上層に敷設する耐火物に 800〜 1500でで 0.1〜 5MPa の圧縮強度を有する耐火材を用いたことを特徴とする回転炉床炉の 炉床構造。
. ( 2 ) 前記サイ ドプロックに 800〜 1500°Cで 8〜130MPaの圧縮強 度を有する耐火材を用いたことを特徴とする:前記 ( 1 ) に記載の回 転炉床炉の炉床構造。
( 3 ) 前記サイ ドブロックをアンカレンガにより炉床耐火物築造 床に強固に固定したことを特徴とする前記 ( 1 ) または ( 2 ) に記 載の,回転炉床炉の炉床構造。
' ( 4 ) 前記サイ ドブロックを周方向 複数の間隙をあけて築造し たことを特徴とする前記 ( 1 ) 〜 ( 3 ) のいずれか 1項に記載の回 転炉床炉の炉床構造。
( 5 ) 前記サイ ドブロックの横断面の形状を上縮まりの階段状に したこと.を特徴とする前記 ( 1 ) 〜 ( 4 ) のいずれか 1項に記載の 回転炉床炉の炉床構造。 · ' '
( 6 ) 前記最上層に敷設する耐火物の目地が下層耐火物まで貫通 していないことを特徴とする前記 ( 1 ) 〜 ( 5 ) のいずれ 1項に 記載の回転炉床炉の炉床構造。 図面の簡単な説明
図 1 は、 回転炉床炉の概略を説明する断面図である。
図 2は、 従来の炉床耐火物築造構造を示す断面図である。
図 3は、 本発明に係る回転炉床炉の炉床耐火物築造構造を示す断 面図である。
図 4は、 本発明に係る回転炉床炉のサイ ドブロックの固定方法を 示す断面図である。 .
図 5は、 本発明に係る回転炉床炉の耐火物の敷設方法の一例を.示 す摸式図である。
図 6は、 本発明に係る回転炉床炉のサイ ドブロック築造方法の一 例を示す模式図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 図 3〜図 6 を参照し、 本発明を説明する。
本発明に係る回転炉床炉 1 においては、 炉床耐火物築造床 7の内 周端と外周端に築造するサイ ドブロック 9 , 1 0に高い圧縮強度を有 する,耐火材を用い、 該サイ ドブロック間に 2層以上敷設される耐火 物 14, 1 5等の中で、 少なく とも表層耐火物 14には低い圧縮強度を有 する耐火材を用いる。 このような炉床構造とすることにより、 操業 時の高温雰囲気による表層耐火物 14の熱膨張力は、 高い圧縮強度を 有するサイ ドブロック 9 , 10にさえぎられ、 表層耐火物 14自身の圧 縮という形で吸収される。 また、 表層耐火物 14と表層耐火物 14の継 目に炉床材 1 6や DR Iが落ち込んだ場合であつても、 低い圧縮強度を 有する表層耐火物 14が更に圧縮されることでサイ ドブロック 9, 1 0 を内周側や外周側に押し出すことはない。 すなわち、 このような炉 床.構造とすることにより炉床耐火物築造床 7の内周端に築造したサ イ ドブロック 9 と内周側炉側壁 3 との接触、 あるいは炉床耐火物築 造床 7の外周端に築造したサイ ドブロック 10と外周 ί則炉側壁 4 との 接触を確実に防止することができる。
本発明に係る回転炉床炉 1 の炉床構造においては、 サイ ドブロッ ク 9, 1 0を圧迫するとともに表層耐火物 14を圧縮する熱膨張力は、 表層耐火物 14の直接接触により伝わるもの以外に、 表層耐火物 14と 表層耐火物 14の継目に落ち込んだ炉床材 1 6や DR Iを介して伝わるも のがある。 このため、 表層耐火物 14と表層耐火物 14の継目に落ち込 んだ炉床材 16や DRIが周囲の圧迫により破壊された場合には、 破壌 によって発生する微細な粉が表層耐火物 14の気孔に侵入して緻密な 組織に成長し、 表層耐火物 14の圧縮強度を上げて前記の効果を喪失 してしまう懸念がある。 したがって、 表層耐火物 14の圧縮強度は、 炉.床材 16や DMを破壌することがないように炉床材 16や DRIの圧縮強 度より低いものでなくてはならない。 回転炉床炉で用いられる炉床 材 16や DRIの圧縮強度は 800〜 1500°Cで 5〜 8 MPaになる。 'したがつ て、 表層耐火物 14の庄縮強度は 800〜 1500°Cにおいて 5 MPa以下とし. なければならない。 また、 上面に.敷設される粉状または塊状の炉床 材 16により縮潰することのないように、 表層耐火物 14の圧縮強度は 800〜 1500°Cにおいて 0. IMP a以上としなければならない。 このよう な特性を有した耐火物の一般的な例としては、 加熱炉等に用いられ る'断熱煉瓦等があり、 J I S R 26 1 1 - 1992に.記載されている A 1 〜A 7 , Β 1 〜 Β 7, C 1 〜 C 3等を挙げることができる。 なお、 この 種の加熱炉等に用いられる断熱煉瓦等は、 温度上昇に伴い圧縮強度 が低下することを付言しておく。 '
表層耐火物 14の下面に敷設される下層耐火物 15としては特に限定 されるものではなく、 表層耐火物 14と同様に.圧縮強度の低い耐火材 を用いても、 圧縮強度の高い定型耐火材を用いて十分な目地をとつ た構造としてもよい。 ·
また、 表層耐火物 14の上面に敷設される炉床材 16については、 ド 口マイ 卜材、 酸化マグネシウム材等が適用されるが、 特に原料 19が 溶出した場合に中和する効果がある酸化マグネシウムを含む耐火材 料を用いるのが望ましい。
サイ ドブロック 9 , 10の圧縮強度が炉床材 16や DRIより低い場合 は、 接触する炉床材 16や DR Iとの競り合いにおいてサイ ドブロック 9, 10の一部に亀裂が生じ、 それを起点にサイ ドプロックが破損す る懸念がある。 したがって、 炉床材 16や DRIから傷つけられないよ うサイ ドブロック 9 , 10の圧縮強度は、 炉床材 16や DR.Iの圧縮強虔 より も高いものでなくてはならない。 その一方、 必要以上の強度を 有することは不経済である。 したがって、 サイ ドブロックの圧縮強 度は 800 1500°Cにおいて 8〜 130MPaが適当である。 このような特 性を有した耐火物の一般的な例としては、 加-熱炉の髙温部に用いら れているアルミナ入り不定形耐火物等があり、 JIS R 254Ϊ-1976に 記載されている 4級 (class4) 以上を挙げることができる。
さらには、 図 4に示すようにサイ ドブロッグをアンカレンガ 11等 の固,定具を用いて炉床耐火物築造床 7 に強固に支持することにより 、 より'耐火物の熱膨張吸収機能を向上きせることができる。 すなわ ち、 前記した'ようにサイ ドブロック 9 , 10には 800〜 1500° で 8〜1 30MPaの圧縮強度を有する耐火材を用いるとともに、 当該サイ ドブ ロックはアンカレンガ 11等の固定具により炉床耐火物築造床 7 に強 固に固定されているので、 サイ ドブロック間に敷設される表層耐火 物 14は高い圧縮強度を有するサイ ドブロック' 9',' 10に拘束された形 となり、 · 熱膨張しようとしても低い圧縮強度を有する表層耐火物 14 自体が圧縮するので、 両側のザイ ドブロックを押し開いたり、 サイ ド.ブロックと炉室 2の接触を招来することはない。 なお、 図 4はサ イ ドブロック 9の固定方法を示した断面図であり、 鉄板' 6よりアン カレンガ支持金物 12を立設し、 このアンカレンガ支持金物 12により アンカレンガ 11を支持する構造である。
炉床耐火物築造床 7 の内周端と外周端に築造するサイ ドブロック 9, 10については、 図 5 , 6に示すように周方向に複数の間隙 18を 設けて築造することが望ましい。 これは、 サイ ドブロック自体が高 温下に晒されたときに、 その膨張を吸収することでサイ ドブロック 相互のせりを無く し、 強固に固定されている炉床耐火物築造床 7の 変形や損傷を防止するためである。 また、 間隙 18の上表面には間隙 を覆うカバ一レンガ 25を設け、 さらに間隙 18にはセラミックフアイ バ一ブランケッ ト 27等の充填材 17を入れるほうが良い。 これにより 原料 19や炉床材 16が周方向に設けた間隙 18に入ることを防ぐことが できる。 仮に間隙 18に炉床材ゃ原料が入ったとしても、 図 6 に示す ようにサイ ドブロックで押し潰されて粉化し'て'、 サイ ドブロック側 面に開いた間隙 18よりサイ ドブロックの外に押し出され ¾のでサイ ドブロックの間隙は維持される。
図 5は、 本発明に係る回転炉床炉 1の耐火物の敷設方法の一例を 示す.模式図であり、 破線で示したのが下層耐火物 15、 実線で示した のがその上面に敷設する表層耐火物 14 ある。 図 5に示すように表 層耐火物 14と下層耐火物 15の敷設に当たっては.、 表層耐火物 14の目 地と下層耐火物 15の目地が鉛直方向につながらないように敷設する ことが望ましい。 また、 図示しないが下層耐火物 15の下面にさらに 耐火物を敷設する場合についても同様であり、 下層耐火物 15の目地 とその下面に敷設する耐火物の目地が鉛直方向につながらないよう に敷設することが望ましい。 このように敷設することで少なく とも 最上層に敷設する耐火物の目地が下層耐火物.15まで、 あるいは炉床 耐.火物築造床 7 まで貫通しない構造となり、 より耐火物の熱膨張吸 収機能を維持できる。 ·
すなわち、 前記したように本発明に係る回転炉床炉 1 の炉床構造 においては、 サイ ドブロック 9,· 10には高い圧縮強度を有する耐火 材を、 該サイ ドブロック間に敷設される表層耐火物 14には炉床材 16 や DRIよりも低い圧縮強度を有する耐火材を用いることにより、 た とえ表層耐火物 14と表層耐火物 14の継目に炉床材 16等が落下した場 合であっても表層耐火物 14自体が更に圧縮されることで熱膨張を吸 収する。 長期間の操業により表層耐火物 14と表層耐火物 14の継目に 炉床材 1 6等が落下したとしても、 上下の耐火物の目地が鉛直方肉に つながっていないため、 当該落下物がさらに下層の耐火物と耐火物 の継目に落下することはなく、 熱膨張吸収機能を確実に確保するこ とができる。
さらに、 図 3および 4に示すようにサイ ドブロックの横断面の形 状を上縮まりの階段状に形成することによつ'.ても、 より耐火物の熱 膨張吸収機能を向上させることができる。 上縮まりの階段状にする ことにより、 当該サイ ドブロック 9, 1 0間に敷設される表層耐火物 1 4とその下部の耐火物 1 5とで上下,に位相を持たせることが容易とな るた,め、 表層耐火物 14の目地と下層耐火物 1 5の目地が鉛直方向につ ながらないように敷設することが容易となり、 これにより表層耐火 物 14の表層耐火物 1 4の継目に炉床材 1 6等が落下したとしても、 当該 落下物がさらに下層の耐火物と耐火物の継目に落下することはなく 、 熱膨張吸収機能を確実に確保することができる。 また、 この効果 はサイ ド,ブロックと表層耐火物 1 4の間に炉床材 1 6等が落下した場合 に特に効果を発揮する。 すなわち、 当該サイ'ドブロックの横断面の 形状は上縮まりの階段状であるため、 サイ ドブロックと表層耐火物 14の間に炉床材 1 6等が落下したとしても、 当該落下物はサイ ドプロ ッ.クと表層耐火物 1 4の間に止まってこれより下に落下することはな く、 熱膨張吸収機能を確実に確保することができる。 実施例 ·
次に、 本発明の実施例である回転炉床炉の炉床構造の一施工例に ついて説明するが、 本実施例の条件は、 本発明の実施可能性および 顕著な効果を立証するために採用した一条件であり、 本発明は、 こ の条件に限定されるものではない。 まず、 本発明に係る回転炉床炉 1 においては、 図 1および図 4に 示すように台車 20に鉄板 6 を搭載するが、 本実施例においては台車 20と鉄板 6 とを図示しないポルト、 ナッ トを介して結合し、 それぞ れの熱膨張差を吸収する構造とした。
また、 図 4に示すように鉄板 6の上面にはアンカレンガ支持金物 12を立設するが、 本実施例においては溶接によって鉄板 6 とアンカ レンガ支持金物 12を固定し、 アンカレンガ支持金物 12の他端部にァ ンカレンガ 11を接続している。 なお、 本実施例においてほ鉄板 6の 周方向に約 300〜 600匪ピッチでアンカレンガ支持金物 12を立設して, いる。 ,
次,に、 同じく鉄板 6の上面に断熱性材料である断熱ポードおよび ίί熱レンガで炉床耐火物築造床 7を敷設し、 当該炉床耐火物築造床 7の内周端と外周端に不定形耐火材を用いてサイ ドブロック 9, 10 を築造し、 当該サイ ドブロック 9, 10を前記アンカレンガ 11により 炉床耐火物築造床 7に固定した。 なお、 本実施例においては、 サイ ドブロックに用いる不定形耐火材として、 800〜 1500°Cで 80〜90MPa の圧縮殚度を有する高アルミナ質キャス夕ブル耐火物である黒崎播 磨社製 KVR-14Rを使用した。
サイ ドブロック 9 , 10間には、 図 3 に示す.ように下から順に耐火 材.8、 下層耐火物 15、 および表層耐火物 14を敷設し、 本実施例にお いては耐火材 8 として断熱ボードを、 下層耐火物 15として軽量耐火 断熱煉瓦であるイソライ ト工業株式会社製 A 5 (LBK-23) を、 そし て表層耐火物 14として 800〜 1300°Cで 4〜0.3MPaの圧縮強度を有す る軽量耐火断熱煉瓦であるイソライ ト工業株式会社製 A 6 (LBK-26 ) を使用した。
また、 表層耐火物 14と下層耐火物 15の敷設に当たっては、 表層耐 火物 14の目地と下層耐火物 15の目地が鉛直方向につながらないよう に敷設しているので、 表層耐火物 14の目地が炉床耐火物築造床 7 ま で貫通することはない。 なお、 表層耐火物 14の目地と下層耐火物の 目地にはモルタルを設けなかった。 最後に、 表層耐火物 14の上面に 炉床材 16としてその粒径が 3〜 5 mmの酸化マグネシウム材を載置し 、 これにより回転炉床炉の炉床構造の施工を完了した。
上記炉床構造を有する DRI設蓆を製作、 試運転 · 乾燥運転の後、 実際の操業を開始しているが、 本発明に係る.炉床構造を有する DR I 設備においては、 従来技術の課題であつた耐火物の熱膨張に起因す る炉床構造物と炉側壁 3 , 4との接触が全く生ずることなく、 安全 かつ円滑な操業運転を連続して継続している。
以上説明したように本発明に係る回転炉床炉 1 の炉床構造は、 従 来のように築造する耐火物 13の間に間 を設けると共に当該間隙に 各種の耐火物または耐火物原料を充填することによって熱膨張を吸 収するとともに、 築造する耐火物自体、 すなわち、 炉床耐火物築造 床 7の上面に築造するサイ ドブロック 9, 10や耐火物 14, 15等の圧 縮によって耐火物の熱膨張を吸収する構造なので、 従来のように熱 膨張吸^用に設けた隙間へ落下した炉床材 16'や DR Iによって熱膨張 吸収機能が喪失することはない。
すなわち、 本発明に係る回転炉床炉 1の炉床構造は、 炉床構造物 に.不可欠な熱膨張吸収機能を確実に確保することができるので、 耐 火物の熱膨張に起因して発生する炉床構造物と炉側壁との接触を完 全に防止することができ、 安全かつ円滑な操業運転を実現すること ができる。
これは、 回転炉床炉 1の長時間安定操業、 ひいては近年環境保全 の観点からその必要性が高まつている製鉄廃棄物の環境リサイクル に資するものであり、 また、 ダス トゃスラッジ等の製鉄廃棄物から 付加価値の高い還元鉄を安定して回収することができる。 W 産業上の利用可能性
本発明に係る回転炉床炉の炉床構造は、 従来のように築造する耐 火物 1 3の間に間隙を設け、 この間隙に各種の耐火物または耐 物原 料を敷設する方法によって操業に伴って生ずる熱膨張を吸収すると ともに、 築造する耐火物自体の圧縮によって熱膨張を吸収する構造 なので、 耐火物 1 3の上面に敷設する炉床材 1 6や DMが前記間隙に落 下して、 熱膨張吸収機能が喪失する問題を根本的に解消することが できる。 '
すなわち、 本発明に係る炉床構造を有する回転炉床炉 1 によれば 、 炉床構造物に不可欠な熱膨張吸収機能を確実に確保することがで きる.ので、 耐火物 1 3の熱膨張に起因して発生する炉床構造物と炉側 壁との接触を完全に防止することができ、 安全かつ円滑な操業運転 を実現することができる。' - これは、 回転炉床炉の長時間安定操業、 ひいては近年環境保全の 観点からその必要性が高まつている製鉄廃棄物の環境リサイクルに 資するも,のであり、 また、 ダス トゃスラッジ等の製鉄廃棄物から付 加価値の高い還元鉄を安定して回収するこどができるので、 その環 境に与える影響ならびに経済的効果は極めて大きい。

Claims

1 . 回転炉床炉の炉床耐火物築造床の内周端と外周端に築造され たサイ ドブロックの間に 2層以上の耐火物を敷設し、 その上面に粉 状または塊状の炉床材を敷設する回転炉床炉の炉床構造において、 少なく とも最上層に敷設する耐火物に 800〜 1 500 °Cで 0. 1〜 5 MP aの 請
圧縮強度を有する耐火材を用いたことを特徼とする回転炉床炉の炉 床構; ia 0
2 . 前記サイ ドブロックに 800〜 1 500°Cで 8〜 1 30MP aの圧縮強度 を有する耐火材を用いたことを特,徴とする請求項 1 に記載の回転炉 床炉の炉床構造。 囲
3 . 前記サイ ドブロックをアンカレ ガにより炉床耐火物築造床 に強固に固定したことを特徴とする請求項 1 または 2に記載の回転 炉床炉の炉床構造。
4 . 前記サイ ドブロックを周方向に複数の間隙をあけて築造した ことを特徴とする請求項 1 〜 3のいずれか 1項に記載の回転炉床炉 の炉床構造。 ' '
5 . 前記サイ ドブロックの横断面の形状を上縮まりの階段状にし たことを特徴とする請求項 1 〜 4のいずれか. 1項に記載の回転炉床 炉の炉床構造。
6 . 前記最上層に敷設する耐火物の目地が下層耐火物まで貫通し ていないことを特徴とする請求項 1〜 5のいずれか' 1項に記載の回 転炉床炉の'炉床構造。
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