WO2012176654A1 - 移動炉床炉 - Google Patents

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WO2012176654A1
WO2012176654A1 PCT/JP2012/064976 JP2012064976W WO2012176654A1 WO 2012176654 A1 WO2012176654 A1 WO 2012176654A1 JP 2012064976 W JP2012064976 W JP 2012064976W WO 2012176654 A1 WO2012176654 A1 WO 2012176654A1
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WO
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hearth
screw
width direction
furnace
shaft
Prior art date
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PCT/JP2012/064976
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English (en)
French (fr)
Inventor
修 津下
隆夫 梅木
修平 前田
Original Assignee
株式会社神戸製鋼所
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/10—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in hearth-type furnaces
    • C21B13/105—Rotary hearth-type furnaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/14—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment
    • F27B9/16—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment the charge moving in a circular or arcuate path
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/30—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
    • F27B9/39—Arrangements of devices for discharging
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/08—Screw feeders; Screw dischargers

Definitions

  • the present invention relates to a moving hearth furnace for producing a reduced metal from an agglomerated product containing a carbonaceous reducing agent and iron oxide and formed into a lump shape.
  • a rotary hearth furnace as a mobile hearth furnace generally has an annular hearth 51 rotating at a constant speed around a vertical axis in a circular furnace body 50 (arrow A).
  • the agglomerated material is charged into the furnace from the charging port 52 and spread on the hearth 51.
  • the agglomerated material on the hearth 51 is heated and reduced by the burner 53 when passing through the heating region downstream of the charging port 52.
  • restoration is discharged
  • movement of the screw feeder 54 (for example, refer patent document 1).
  • granular metal iron can be produced up to about 500 to 600,000 tons per year, but in order to increase the production of granular metal iron beyond that, multiple rotary hearth furnaces are required. It becomes necessary, and if the number of rotary hearth furnaces is increased, construction costs and running costs increase.
  • the furnace body is made compact (reduction in furnace height) to reduce the amount of heat dissipated in the furnace body and to improve the fuel consumption rate.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Document 2
  • the rotary hearth furnace described in Patent Document 2 reduces the distance (clearance) from the flame to the furnace ceiling by keeping the flame diameter of the burner small and maintaining a constant size regardless of the amount of combustion. It is configured to minimize the furnace height. According to this configuration, there is an effect that the construction cost can be suppressed and the fuel consumption rate can be improved.
  • Patent Document 2 since the rotary hearth furnace described in Patent Document 2 does not propose a configuration of a rotary hearth furnace for significantly increasing the production amount of granular metallic iron, it is intended to increase the size of the rotary hearth furnace. This configuration is not realized at present.
  • the discharger is composed of a rotating shaft, screw blades spirally formed on the body of the rotating shaft, and a refractory material covering them.
  • the discharger is for a plant with an annual output of 200,000 tons. Even if it is, the total weight is 35t to 40t.
  • the rotary shaft When the rotary shaft is made longer with the increase in the size of the rotary hearth furnace, the rotary shaft is deflected, and the granular metal iron remains in the hearth inner and outer peripheral parts without being discharged. Cannot be discharged uniformly. If the diameter of the rotating shaft is increased so as not to cause deflection, it will be difficult to store the rotating shaft in a furnace body that is restricted in the height of the ceiling surface of the furnace body, and the furnace body that supports the rotating shaft will also be reinforced. It becomes necessary and becomes large-scale.
  • the present invention has been made in consideration of the problems in increasing the size of the rotary hearth furnace as described above, and even if the moving hearth furnace is increased in size, it does not give an excessive load to the furnace body and is uniformly processed. It is intended to provide a moving hearth furnace equipped with a discharger that can discharge the waste gas.
  • the present invention is configured to supply and heat a raw material containing a reducing agent and iron oxide to a moving hearth, and discharge the processed product to the outside of the furnace by a discharge device disposed on the hearth.
  • the discharge device has at least first and second screw conveyors having a screw shaft and screw blades formed on the screw shaft, The formation length of each screw blade is shorter than the hearth width, A part of the processed material is discharged from the one side in the width direction of the hearth by the first screw conveyor, and another part or all of the processed material is the second side from the other side in the width direction of the hearth. It is a moving hearth furnace discharged by a screw conveyor.
  • the moving hearth furnace of the present invention includes a hearth furnace in which the hearth moves along a linear or track loop, and a rotary hearth furnace in which an annular hearth rotates around a vertical axis.
  • the form of the raw material in the present invention includes agglomerates and powders.
  • the increase in the size of a rotary hearth furnace is to determine the outer diameter, inner diameter, and width of the furnace so that the hearth area increases in proportion to the furnace production.
  • the outer diameter of the furnace, the inner diameter, and the furnace width are not increased at the same ratio as the existing rotary hearth furnace, but the increase in the outer diameter of the furnace is suppressed by increasing the furnace width by reducing the inner diameter of the furnace.
  • the screw conveyor when the screw conveyor is constituted by two stations, a part of the processed product is discharged by the first screw conveyor, and the remaining processed product is discharged by the second screw conveyor. Further, when the screw conveyor is constituted by three or more stations, the first and second screw conveyors are included, and the processed products are discharged by being shared by a plurality of screw conveyors.
  • a screw shaft provided so as to straddle the hearth, and a range from one end portion in the width direction of the hearth or the vicinity thereof to a predetermined portion in the width direction
  • a frame provided so as to straddle the hearth, and a width direction predetermined from one end portion in the width direction of the hearth or the vicinity thereof supported by the frame.
  • a screw shaft extending to the site, and a screw blade formed on the screw shaft,
  • a frame provided to straddle the hearth as the second screw conveyor, and a screw shaft supported by the frame and extending from a predetermined position in the width direction of the hearth to the other end in the width direction or the vicinity thereof
  • screw blades formed on the screw shaft are provided on the first screw conveyor.
  • the predetermined portion can be the center in the width direction of the hearth or the vicinity thereof.
  • the predetermined portion when the predetermined portion is biased in the hearth width direction, not only when the predetermined portion is the center in the width direction of the hearth and the processed material is discharged evenly from both sides of the hearth width, It is also possible to change the discharge rate of the processed material discharged from both sides, such as 4: 6 or 3: 7.
  • the screw conveyor is arranged side by side on the hearth, and because the deflection range of the screw shaft is suppressed by limiting the formation range of each heavy screw blade to a range shorter than the hearth width, When the hearth furnace is increased in size, the load on the furnace body is not excessive, and the processed product can be discharged uniformly.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of a rotary hearth furnace according to the present invention.
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view taken along the line CC in FIG. 1. It is explanatory drawing which expand
  • FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a rotary hearth furnace when the discharge device of FIG. 6 is viewed from the direction of arrows JJ. It is a top view which shows the structure of the conventional rotary hearth furnace.
  • Rotary hearth furnace The rotary hearth furnace of the present invention includes a rotating donut-shaped hearth.
  • FIG. 1 is a plan view of the rotary hearth furnace 1, and FIG. A longitudinal sectional view is shown.
  • the agglomerate charged on the rotary hearth is heated while making a round in the furnace, and iron oxide contained in the agglomerate is reduced with a carbonaceous material, “FASTMET method” for discharging out of the furnace as iron, (b) “ITmk3 method” for producing granular metallic iron by further heating after the heat reduction in the furnace and then melting the reduced iron and then cooling.
  • FASTMET method for discharging out of the furnace as iron
  • ITmk3 method for producing granular metallic iron by further heating after the heat reduction in the furnace and then melting the reduced iron and then cooling.
  • the hearth la of the rotary hearth furnace 1 is configured to rotate at a constant speed around a vertical axis by a driving device (not shown).
  • the rotary hearth furnace 1 of the present invention is intended to increase the size of the rotary hearth furnace 1 by expanding the area of the hearth 1a by bringing the inner peripheral edge 1b of the hearth 1a closer to the center O.
  • the circle D shown with the dashed-two dotted line in the figure has shown the position of the inner periphery in the conventional hearth.
  • a plurality of combustion burners 3 are disposed at appropriate positions on the inner peripheral wall surface and the outer peripheral side wall surface of the furnace body 2, and the raw material charged on the hearth 1 a with the combustion heat and the radiant heat of these combustion burners 3.
  • the pellet is heated and reduced and melted by transferring it to, for example, a pellet as an agglomerated product.
  • illustration is abbreviate
  • the agglomerated material includes various forms such as pellets and briquettes.
  • FIG. 3 is an explanatory view showing the rotary hearth furnace 1 shown in FIG. 1 deployed in the rotational movement direction in order to explain the heat reduction melting process.
  • the internal structure of the furnace body 2 is partitioned from the reduction zone Z 1 to the cooling zone Z 4 by partition walls K 1 to K 3 , and the furnace floor 1a faces the upstream side in the rotational direction of the furnace body 2.
  • the hearth material charging device 4 and the raw material supply device 5 are arranged at the most downstream side in the rotation direction (because of the rotating structure, it is actually upstream of the hearth material charging device 4).
  • a discharge device 6 is arranged.
  • the hearth la is rotated at a constant speed, and pellets are supplied from the raw material supply device 5 onto the hearth la.
  • the pellets supplied onto the hearth 1a receive combustion heat and radiant heat from the combustion burner 3 in the process of moving through the reduction / melting zones Z 1 to Z 3 , and iron oxide in the pellets is reduced by the carbonaceous reducing agent. .
  • the reduced iron which has been almost completely reduced, is melted by further heating and agglomerates into granular molten metal iron while being separated from by-product slag, and is cooled by the cooling device 7 in the cooling zone Z 4 . It solidifies and is sequentially scraped out of the rotary hearth furnace 1 by the discharge device 6 provided on the downstream side thereof.
  • slag produced as a by-product is also discharged at the same time, but after passing through the discharge unit 8, the separation of the granular metal iron and slag is performed by a separation device (such as a sieve or a magnetic separator), and finally, Granular metallic iron with a very low slag component content can be obtained.
  • a separation device such as a sieve or a magnetic separator
  • the interior of the furnace body 2 is divided into four zones, but the number of zones to be divided can be changed as appropriate.
  • FIG. 4 is an enlarged plan view showing a first embodiment of the discharge device 6 according to the present invention
  • FIG. 5 is a side longitudinal sectional view thereof.
  • the discharge device 6 includes a dual discharger (first screw conveyor) 6 b and a discharger (second screw conveyor) 6 a arranged on the upstream side and the downstream side in the hearth rotation direction. It is configured.
  • the discharger 6a disposed on the downstream side includes a shaft (screw shaft) 10c having a shaft end portion 10a at one end and a shaft end portion 10b at the other end.
  • the shaft 10c straddles the hearth la. It is provided on the hearth 1a.
  • a screw blade 10d for discharging granular metal iron as a processed material to the inner peripheral side of the hearth (in the direction of arrow E) is formed in a spiral shape on the outer peripheral surface of the body portion of the shaft 10c.
  • the range in which the screw blade 10d is formed is from the end of the shaft 10c on the shaft end 10a side (corresponding to one end in the width direction of the hearth) to the substantially central portion of the shaft 10c (the width of the hearth). It is limited to a range F up to (corresponding to a predetermined direction part).
  • One shaft end portion 10a is rotatably supported by a bearing 10e disposed inside the hearth 1a, and the other shaft end portion 10b is rotatably supported by a bearing 10f disposed outside the hearth 1a.
  • a sprocket 10g is fixed to the tip of the shaft end portion 10a, and the sprocket 10g is connected to a driving device via a roller chain described later.
  • the upstream discharger 6b is basically composed of the same one as the above-described discharger 6a, but is arranged symmetrically with respect to the discharger 6a in the shaft axial direction.
  • the same components as those of the discharger 6a are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • G indicates the rotation direction of the hearth 1a.
  • Screw blades 10d for discharging granular metal iron to the inner peripheral side of the hearth are spirally formed on the outer peripheral surface of the shaft 10c of the discharger 6b arranged on the upstream side.
  • the range in which the screw blades 10d are formed ranges from a substantially central portion of the shaft 10c (corresponding to a predetermined portion in the width direction of the hearth) to a shaft end portion (corresponding to the other end portion in the width direction of the hearth) 10a.
  • the range is limited to F ′.
  • the discharge range of the granular metallic iron by each of the screw blades 10d is partially overlapped between the adjacent two dischargers 6a and 6b.
  • the discharger is constituted by two stations, and the formation range of the screw blades in each discharger is limited to the range extending from the width direction end of the hearth to the substantially center in the width direction of the hearth as an example.
  • the end in the width direction of the hearth may be in the vicinity thereof.
  • the center portion in the width direction of the hearth (a predetermined portion in the width direction) may be the center in the width direction or the vicinity thereof.
  • the present invention is not limited to this, and one of the ranges in which the screw blades are formed is specified. If the predetermined part in the width direction is set at a position deviated from the center in the width direction of the hearth, the discharge sharing by each discharger can be changed.
  • the dual dischargers 6 a and 6 b are supported by the elevating frame 11 and are housed in a water cooling cover 12 inside the elevating frame 11.
  • the screw blade 10d formed on the shaft 10c of the downstream discharger 6a is Rotate and transfer the granular metal iron (including the hearth material) on the hearth to the inner peripheral side (direction of arrow E), which is one side in the width direction of the hearth 1a, and is arranged below the tip of the screw blade 10d.
  • the chute 13a the granular metallic iron is dropped onto the inner peripheral discharge hopper 8a constituting the discharge portion 8.
  • the screw blade 10d formed on the shaft 10c rotates,
  • the granular metal iron (including the hearth material) is transferred to the hearth outer peripheral side (the direction opposite to the arrow E direction), which is the other side in the width direction of the hearth la, and the chute 13b disposed below the tip of the screw blade 10d.
  • the granular metallic iron is dropped on the outer peripheral side discharge hopper 8b constituting the discharge portion 8 through.
  • the granular metal iron dropped on the inner peripheral discharge hopper 8a and the outer peripheral discharge hopper 8b is separately or joined and sent to the above-described separator.
  • the discharge device 6 is constituted by the dual dischargers 6a and 6b, the metal is limited to the ranges F and F '(see FIG. 4) from the end of the shaft 10c to the substantially central portion of the shaft 10c. Since the screw blade 10d for scraping out iron is formed, the weight added to each shaft 10c is reduced. Therefore, the deflection of the shaft 10c can be suppressed even when the hearth width is expanded when the rotary hearth furnace is enlarged and the discharger is elongated accordingly.
  • the diameter of the shaft 10c can be reduced, whereby the discharge device 6 can be configured with a relatively small size.
  • FIG. 6 is an enlarged plan view showing the second embodiment of the discharge device according to the present invention
  • FIG. 7 is a side view of the discharge device of FIG. 6 viewed from the JJ direction. It is a longitudinal cross-sectional view.
  • the discharge device 6 shown in FIG. 6 includes a suspended discharger (second screw conveyor) 6c and a discharger (first screw conveyor) 6d, and each discharger 6c, 6d is in the direction of rotation of the hearth la ( In the G direction).
  • the downstream discharger 6c includes a shaft (screw shaft) 14c having a shaft end 14a at one end and a shaft end 14b at the other end.
  • the axial length of the shaft 14c has a length exceeding approximately half of the hearth width, and is arranged in the radial direction of the hearth 1a.
  • a screw blade 14d for discharging the granular metallic iron to the outer periphery of the hearth (in the direction of arrow H) is formed in a spiral shape on the outer peripheral surface of the shaft 14c.
  • the shaft end portion 14a is rotatably supported by a bearing 14e, and the shaft end portion 14b is rotatably supported by a bearing 14f.
  • the bearing 14e is supported at a lower portion of a support frame 15a suspended from the elevating frame 15, and the bearing 14f. Are fixed to the side wall 15b of the lifting frame 15 (see FIG. 7).
  • the upstream discharger 6d is basically composed of the same one as the above-described discharger 6c, but is arranged symmetrically with respect to the discharger 6c in the shaft axial direction.
  • the same components as those of the discharger 6c are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the dual dischargers 6c and 6d are supported by the elevating frame 15 and are housed in the water cooling cover 16 inside the elevating frame 15.
  • the water cooling cover 16 includes partition outer walls 16a and 16b disposed on the outside thereof in parallel with the dischargers 6c and 6d, and a partition inner wall 16c disposed between the dischargers 6c and 6d.
  • Partition walls 16d and 16e are provided on both sides of the discharger 6c in the axial direction
  • partition walls 16f and 16g are provided on both sides of the discharger 6d in the axial direction.
  • the bearing 14e is disposed outside the water cooling walls 16d and 16f, and the bearing 14f is disposed outside the water cooling walls 16e and 16g. Is arranged (see FIG. 6).
  • a sprocket 14g is provided at the shaft end 14b of the shaft 14c, and the sprocket 14g is connected to the driving device 14i through a roller chain 14h.
  • the transferred granular metallic iron is dropped onto the outer peripheral discharge hopper 8b through a chute 13b disposed below the tip of the screw blade 14d.
  • the upstream discharger 6d is driven by a driving device (not shown), and the shaft 14c rotates.
  • the screw blades 14d formed on the shaft 14c the granular metal on the hearth Iron (including the hearth material) is transferred to the inner peripheral side of the hearth (in the direction of arrow I), and the transferred granular metallic iron is passed through a chute (not shown) disposed below the tip of the screw blade 14d. It is dropped into the discharge hopper 8a (see FIG. 6).
  • the granular metallic iron dropped on the inner peripheral discharge hopper 8a and the outer peripheral hopper 8b is sent separately or joined to the above-described separation device.
  • a configuration in which two dischargers are arranged is shown, but two or more, such as three or four, can be arranged according to the hearth width of the rotary hearth furnace to be enlarged.
  • two or more such as three or four
  • the present invention relates to a hearth furnace in which a hearth circulates on a track-like loop and heat reduction and melting are continuously performed in two steps in the loop divided into two, and a forward path of the hearth that linearly moves back and forth.
  • a hearth furnace that continuously performs heating reduction and melting on the side, a rotary furnace that supplies raw materials to an annular hearth that rotates around a vertical axis, and performs heating reduction and melting while the hearth goes around the furnace It can be used in various mobile hearth furnaces such as floor furnaces.

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Abstract

　還元剤と酸化鉄を含む原料を移動する炉床１ａ上に供給して加熱し、得られた処理物を上記炉床上に配置された排出装置６によって炉外に排出するように構成された移動炉床炉において、排出装置６は、スクリュー軸とそのスクリュー軸上に形成されたスクリュー羽根を有する少なくとも第一および第二のスクリューコンベヤ６ａ，６ｂを有し、各スクリュー羽根の形成長さは炉床幅よりも短く、処理物の一部は炉床の幅方向一方側から第一のスクリューコンベヤ６ａによって排出され、処理物の他の一部または全部は炉床の幅方向他方側から第二のスクリューコンベヤ６ｂによって排出されることを特徴とする。

Description

移動炉床炉
　本発明は、炭素質還元剤と酸化鉄を含有し塊状に成形された塊成化物から還元金属を製造する移動炉床炉に関するものである。
　移動炉床炉の一つとしての回転炉床炉は、一般的に、図８に示すように、円形の炉体５０内を環状の炉床５１が垂直軸まわりに一定速度で回転（矢印Ａ方向）しており、塊成化物は装入口５２から炉内に装入されて炉床５１上に敷き詰められるようになっている。
　炉床５１上の塊成化物は、装入口５２下流側の加熱領域を通過する際にバーナー５３によって加熱還元される。
　還元によって生成された金属は、スクリューフィーダー５４の送り（矢印Ｂ方向）動作によって排出口５５から炉外に排出される（例えば、特許文献１参照）。
　この種の回転炉床炉では、年間５０～６０万ｔ程度までは粒状金属鉄を製造することができるが、粒状金属鉄の生産量をそれ以上に高めるためには複数の回転炉床炉が必要になり、回転炉床炉の数を増やすと建設費及びランニングコストが高くなる。
　建設費の低減を目的とした回転炉床炉として、炉体をコンパクト化（炉内高さの低減）することによって炉体放散熱量を抑制し、燃料原単位の改善を図った回転炉床炉が知られている（例えば、特許文献２参照）。
　特許文献２に記載の回転炉床炉は、バーナーの火炎直径を小さく、かつ、燃焼量にかかわらず一定の大きさに維持することによって火炎から炉体天井面までの距離（クリアランス）を減少させ、炉内高さを最小限に抑えるように構成されている。この構成によれば、建設費を抑制して燃料原単位を改善できるという効果がある。
　しかしながら、特許文献２に記載の回転炉床炉は、粒状金属鉄の生産量を大幅に高めるための回転炉床炉の構成を提案するものではないため、回転炉床炉の大型化を図るための構成については、現状では実現されていない。
特開２００１－１５２２２３号公報 特開２００３－２７９２５５号公報
　回転炉床炉の大型化を図るには、炉体の構造、バーナーの配置、塊成化物の供給装置の構成、粒状金属鉄を炉外に排出するディスチャージャーの構成等、解決すべき様々な問題がある。中でも、ディスチャージャーをいかに構成するかは重要である。
　ディスチャージャーは、回転軸とその回転軸の胴部に螺旋状に形成されたスクリュー羽根と、それらを被覆する耐火物とから構成されており、生産量が年間２０万トンのプラント用のものであっても総重量が３５ｔ～４０ｔもある。
　回転炉床炉の大型化にともなって上記回転軸を長尺にすると、回転軸にたわみが生じ炉床内周部および外周部については粒状金属鉄が排出されずに残ってしまい、粒状金属鉄を均一に排出することができなくなる。たわみが発生しないように回転軸の径を大きくすると、今度は炉体天井面の高さに制約のある炉体内に収納することが困難になり、また、その回転軸を支える炉体も補強が必要となって大規模になる。
　このような事情から、回転炉床炉を大型化する場合、炉体に対して過大な負荷とならず、金属鉄等の処理物を均一に排出することができるディスチャージャーの実現が優先課題となる。
　本発明は以上のような回転炉床炉を大型化させる場合の課題を考慮してなされたものであり、移動炉床炉を大型化しても炉体に過大な負荷を与えず均一に処理物を排出することができるディスチャージャーを備えた移動炉床炉を提供するものである。
　本発明は、還元剤と酸化鉄を含む原料を移動する炉床上に供給して加熱し、得られた処理物を上記炉床上に配置された排出装置によって炉外に排出するように構成された移動炉床炉において、
　上記排出装置は、スクリュー軸とそのスクリュー軸に形成されたスクリュー羽根を有する少なくとも第一および第二のスクリューコンベヤを有し、
　上記各スクリュー羽根の形成長さは炉床幅よりも短く、
　上記処理物の一部は上記炉床の幅方向一方側から上記第一のスクリューコンベヤによって排出され、上記処理物の他の一部または全部は上記炉床の幅方向他方側から上記第二のスクリューコンベヤによって排出される移動炉床炉である。
　本発明の移動炉床炉には、炉床が直線的またはトラック状ループに沿って移動する炉床炉と、環状の炉床が垂直軸まわりに回転する回転炉床炉が含まれる。
　また、本発明における原料の形態としては塊成物および粉体が含まれる。
　回転炉床炉における大型化とは、炉の生産量に比例して炉床面積が大きくなるように、炉の外径、内径、炉幅を決定するものである。ただし、炉の外径、内径、炉幅を、既存の回転炉床炉から同じ比率で大きくするのではなく、炉の内径を小さくして炉幅を稼ぐことにより、炉の外径増加を抑制しながら炉床面積を拡張することが好ましい。それにより、建設費を抑制しつつより効果的に大型化することができる。
　本発明において、例えば、スクリューコンベヤを２連で構成する場合、処理物の一部を第一のスクリューコンベヤで排出し、残りの処理物を第二のスクリューコンベヤで排出することになる。また、スクリューコンベヤを３連以上で構成する場合、第一および第二のスクリューコンベヤを含み、複数のスクリューコンベヤで分担して処理物を排出することになる。
　本発明の第一形態では、上記第一のスクリューコンベヤとして、上記炉床を跨ぐように設けられたスクリュー軸と、上記炉床の幅方向一方端部またはその近傍から幅方向所定部位に至る範囲に対応して上記スクリュー軸に形成された上記スクリュー羽根とを有し、
　上記第二のスクリューコンベヤとして、上記炉床を跨ぐように設けられたスクリュー軸と、上記炉床の幅方向所定部位から幅方向他方端部またはその近傍に至る範囲に対応して上記スクリュー軸に形成された上記スクリュー羽根とを有することができる。
　本発明の第二形態では、上記第一のスクリューコンベヤとして、上記炉床を跨ぐように設けられたフレームと、そのフレームに支持され上記炉床の幅方向一方端部またはその近傍から幅方向所定部位まで延設されたスクリュー軸と、そのスクリュー軸に形成されたスクリュー羽根とを有し、
　上記第二のスクリューコンベヤとして、上記炉床を跨ぐように設けられたフレームと、そのフレームに支持され上記炉床の幅方向所定部位から幅方向他方端部またはその近傍まで延設されたスクリュー軸と、そのスクリュー軸に形成されたスクリュー羽根とを有することができる。
　スクリューコンベヤを２連で構成する場合、上記所定部位は炉床の幅方向中央またはその近傍とすることができる。
　また、上記所定部位を炉床の幅方向中央として炉床の幅方向両側から処理物を均等に排出する場合に限らず、上記所定部位を炉床幅方向に偏らせると、炉床の幅方向両側から排出される処理物の排出割合を例えば、４：６や３：７などのように変更することもできる。
　本発明によれば、スクリューコンベヤを炉床上に並設し、重量の重い各スクリュー羽根の形成範囲を炉床幅よりも短い範囲に制限することによりスクリュー軸のたわみを抑制しているため、移動炉床炉を大型化した場合に炉体に対して過大な負荷とならず、且つ均一に処理物を排出することができるという長所を有する。
本発明に係る回転炉床炉の概略平面図である。 図１のＣ－Ｃ矢視縦断面図である。 図１の回転炉床炉を回転移動方向に展開して示した説明図である。 本発明に係る排出装置の第一形態を示す平面図である。 図４の排出装置を側面から見た回転炉床炉の縦断面図である。 本発明に係る排出装置の第二形態を示す平面図である。 図６の排出装置をＪ－Ｊ矢視方向から見た回転炉床炉の縦断面図である。 従来の回転炉床炉の構成を示す平面図である。
　以下、図面に示した実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
１．回転炉床炉
　本発明の回転炉床炉は、回転するドーナツ状の炉床を備えており、図１は回転炉床炉１の平面図を示し、図２は図１のＣ－Ｃ矢視縦断面図を示している。
　本発明の回転炉床炉は、(ａ)回転炉床上に装入した塊成物を、炉内を一周する間に加熱し、塊成物に含まれる酸化鉄を炭材によって還元し、還元鉄として炉外に排出する「FASTMET法」、(ｂ)上記炉内において加熱還元後にさらに加熱して還元鉄を一旦、溶融し、次いで冷却することにより粒状金属鉄を製造する「ITmk3法」のいずれにも適用することができるが、以下の実施形態では「ITmk3法」に使用する回転炉床炉を例に取り説明する。
　両図において、回転炉床炉１の炉床１ａは、図示しない駆動装置により垂直軸まわりに一定の速度で回転するように構成されている。
　本発明の回転炉床炉１は、炉床１ａの内周縁１ｂをより中心Ｏに近づけることにより炉床１ａの面積を拡張し、回転炉床炉１の大型化を図っている。なお、図中、二点鎖線で示した円Ｄは、従来の炉床における内周縁の位置を示している。
　炉体２の内周側壁面および外周側壁面の適所には燃焼バーナー３が複数配設されており、これらの燃焼バーナー３の燃焼熱およびその輻射熱を、炉床１ａ上に装入された原料、本実施形態では塊成化物としての例えばペレットに伝達することにより、そのペレットの加熱還元および溶融が行われる。なお、内周側壁面に配設される燃焼バーナーについては図示を省略している。上記塊成化物としては、ペレット状、ブリケット状など種々の形態が含まれる。
　図３は、加熱還元溶融工程を説明するために、図１に示した回転炉床炉１を回転移動方向に展開して示した説明図である。
　同図において、炉体２の内部構造は仕切壁Ｋ1～Ｋ3により還元ゾーンＺ1から冷却ゾーンＺ4にまで仕切られており、炉体２の回転方向上流側には炉床１ａを臨んで炉床材装入装置４および原料供給装置５が配置されるとともに、回転方向最下流側（回転構造であるため、実際には炉床材装入装置４の直上流側にもなる）には排出装置６が配置されている。
　上記回転炉床炉１を運転する場合、炉床１ａを一定の速度で回転させておき、その炉床１ａ上に、原料供給装置５からペレットを供給していく。
　炉床１ａ上に供給されたペレットは、還元・溶融ゾーンＺ1～Ｚ3を移動する過程で燃焼バーナー３による燃焼熱及び輻射熱を受け、ペレット中の酸化鉄が炭素質還元剤により還元される。
　ほぼ完全に還元された還元鉄は、さらに加熱されることにより溶融し、副生するスラグと分離しながら凝集して粒状の溶融金属鉄となり、冷却ゾーンＺ4にて冷却装置７によって冷却されて固化し、その下流側に設けられた排出装置６によって順次、回転炉床炉１の外部に掻き出される。
　この時、副生したスラグも同時に排出されるが、これらは排出部８を経た後、分離装置（篩目や磁選装置など）により粒状の金属鉄とスラグの分離が行われ、最終的に、スラグ成分含量の極めて少ない粒状金属鉄を得ることができるようになっている。
　なお、図３では炉体２の内部が４つのゾーンに分割されているが、分割するゾーンの数は適宜変更し得るものである。
２．排出装置
　２．１　排出装置の第一形態
　図４は本発明に係る排出装置６の第一形態を拡大して示した平面図であり、図５はその側面縦断面図である。
　まず、図４において、排出装置６は、炉床回転方向における上流側と下流側に配置された二連のディスチャージャー（第一のスクリューコンベヤ）６ｂおよびディスチャージャー（第二のスクリューコンベヤ）６ａから構成されている。
　下流側に配置されるディスチャージャー６ａは、一方端部に軸端部１０ａ、他方端部に軸端部１０ｂを有するシャフト（スクリュー軸）１０ｃを備えており、このシャフト１０ｃは炉床１ａを跨がるようにして炉床１ａ上に設けられている。
　シャフト１０ｃの胴部外周面には、処理物としての粒状金属鉄を炉床内周側（矢印Ｅ方向）に排出するためのスクリュー羽根１０ｄが螺旋状に形成されている。ただし、上記スクリュー羽根１０ｄが形成されている範囲は、シャフト１０ｃの軸端部１０ａ側の端部（炉床の幅方向一方端部に対応する）からシャフト１０ｃの略中央部（炉床の幅方向所定部位に対応する）までの範囲Ｆに限られている。
　一方の軸端部１０ａは炉床１ａの内側に配置された軸受け１０ｅによって、また、他方の軸端部１０ｂは炉床１ａの外側に配置された軸受け１０ｆによってそれぞれ回転自在に支持されている。
　また、軸端部１０ａの先端にはスプロケット１０ｇが固定されており、このスプロケット１０ｇは後述するローラーチェーンを介して駆動装置と接続されている。
　上流側に配置されるディスチャージャー６ｂは、基本的に上記したディスチャージャー６ａと同じものから構成されているが、ディスチャージャー６ａに対し、シャフト軸方向において左右対称に配置されている。なお、ディスチャージャー６ｂにおいてディスチャージャー６ａと同じ構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。なお、図中、Ｇは炉床１ａの回転方向を示している。
　上流側に配置されるディスチャージャー６ｂのシャフト１０ｃの胴部外周面には、粒状金属鉄を炉床内周側（矢印Ｅ方向と逆方向）に排出するためのスクリュー羽根１０ｄが螺旋状に形成されている。ただし、上記スクリュー羽根１０ｄが形成されている範囲は、シャフト１０ｃの略中央部（炉床の幅方向所定部位に対応する）から軸端部（炉床の幅方向他方端部に対応する）１０ａまでの範囲Ｆ′に限られている。
　上記各スクリュー羽根１０ｄによる粒状金属鉄の排出範囲は、隣接する二連のディスチャージャー６ａおよび６ｂにおいて一部重複させることが好ましい。
　なお、ディスチャージャー６ａ、６ｂの配置は、上記した配置と逆の配置であってもよい。
　上記実施形態ではディスチャージャーを２連で構成し、各ディスチャージャーにおけるスクリュー羽根の形成範囲を、炉床の幅方向端部から炉床の幅方向略中央部に至る範囲に限定した構成を例に取り説明したが、上記炉床の幅方向端部とはその近傍であってもよい。
　また、炉床の幅方向中央部（幅方向所定部位）とは幅方向中央またはその近傍であってもよい。
　また、上記実施形態では炉床の幅方向両側から処理物を均等に排出する場合を例に取り説明したが、これに限らず、スクリュー羽根が形成される範囲の一方を特定した上記炉床の幅方向所定部位を、炉床の幅方向中央から偏らせた位置に設定すると、各ディスチャージャーによる排出分担を変更することもできる。
　図５において、２連のディスチャージャー６ａおよび６ｂは、昇降フレーム１１に支持されており、昇降フレーム１１内側の水冷カバー１２内に収納されている。
　昇降フレーム１１に設けられた駆動装置１０ｈがローラーチェーン１０ｉを介して軸端部１０ａのスプロケット１０ｇに回転力を伝達すれば、下流側のディスチャージャー６ａのシャフト１０ｃに形成されているスクリュー羽根１０ｄが回転し、炉床上の粒状金属鉄（炉床材も含む）を、炉床１ａの幅方向一方側である炉床内周側（矢印Ｅ方向）に移送し、スクリュー羽根１０ｄの先端下方に配置されたシュート１３ａを通じ、排出部８を構成している内周側排出ホッパー８ａに粒状金属鉄を投下させるようになっている。
　同様に、図示しない駆動装置、ローラーチェーン、スプロケット１０ｇを介して上流側のディスチャージャー６ｂの軸端部１０ａを回転させれば、シャフト１０ｃに形成されているスクリュー羽根１０ｄが回転し、炉床上の粒状金属鉄（炉床材も含む）を、炉床１ａの幅方向他方側である炉床外周側（矢印Ｅ方向と逆方向）に移送し、スクリュー羽根１０ｄの先端下方に配置されたシュート１３ｂを通じて排出部８を構成している外周側排出ホッパー８ｂに粒状金属鉄を投下させるようになっている。
　内周側排出ホッパー８ａおよび外周側排出ホッパー８ｂに投下された粒状金属鉄は別々に、または合流されて上述した分離装置へ送られる。
　このように、排出装置６を、２連のディスチャージャー６ａおよび６ｂによって構成すれば、シャフト１０ｃの端部からシャフト１０ｃの略中央部までの範囲Ｆ、Ｆ′（図４参照）に限って金属鉄を掻き出すためのスクリュー羽根１０ｄが形成されているため、各シャフト１０ｃに加わる重量が低減される。したがって、回転炉床炉の大型化を図るにあたって炉床幅を拡張し、それにともなってディスチャージャーを長尺にしても、シャフト１０ｃのたわみを抑制することができる。
　また、シャフト１０ｃに加わる重量が低減されることによってシャフト１０ｃの径を小さくすることができ、それにより、排出装置６を比較的小型なもので構成することができる。
　２．２　排出装置の第二形態
　図６は本発明に係る排出装置の第二形態を拡大して示した平面図であり、図７は図６の排出装置をＪ－Ｊ方向から見た側面縦断面図である。
　図６に示す排出装置６は、吊り下げ式のディスチャージャー（第二のスクリューコンベヤ）６ｃおよびディスチャージャー（第一のスクリューコンベヤ）６ｄからなり、各ディスチャージャー６ｃ、６ｄは炉床１ａ回転方向（Ｇ方向）において互い違いに配置されている。
　下流側のディスチャージャー６ｃは、一方端部に軸端部１４ａ、他方端部に軸端部１４ｂを有するシャフト（スクリュー軸）１４ｃを備えている。そのシャフト１４ｃの軸長は、炉床幅の略半分の長さを上回る長さを有し、炉床１ａの径方向に向けて配置されている。
　シャフト１４ｃの胴部外周面には、粒状金属鉄を炉床外周側（矢印Ｈ方向）に排出するためのスクリュー羽根１４ｄが螺旋状に形成されている。
　上記軸端部１４ａは軸受け１４ｅによって、上記軸端部１４ｂは軸受け１４ｆによってそれぞれ回転自在に支持されており、軸受け１４ｅは昇降フレーム１５から垂設された支持フレーム１５ａの下部に、また、軸受け１４ｆは昇降フレーム１５の側壁部１５ｂにそれぞれ固定されている（図７参照）。
　上流側のディスチャージャー６ｄは、基本的に上記したディスチャージャー６ｃと同じものから構成されているが、ディスチャージャー６ｃに対し、シャフト軸方向において左右対称に配置されている。なお、ディスチャージャー６ｄにおいてディスチャージャー６ｃと同じ構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。
　また、２連のディスチャージャー６ｃおよび６ｄは、昇降フレーム１５に支持されており、昇降フレーム１５内側の水冷カバー１６内に収納されている。
　水冷カバー１６は、各ディスチャージャー６ｃ、６ｄと平行に、それらの外側に配置される仕切外壁１６ａ、１６ｂと、各ディスチャージャー６ｃ、６ｄの間に配置される仕切内壁１６ｃを有し、さらに、ディスチャージャー６ｃの軸方向両側に仕切壁１６ｄ、１６ｅが設けられ、ディスチャージャー６ｄの軸方向両側に仕切壁１６ｆ、１６ｇが設けられている。
　また、図７に示すように、軸受け１４ｅ、１４ｆが高熱に曝されるのを防止するため、軸受け１４ｅは水冷壁１６ｄ、１６ｆの外側に配置され、軸受け１４ｆは水冷壁１６ｅ、１６ｇの外側に配置されている（図６参照）。
　シャフト１４ｃの軸端部１４ｂにはスプロケット１４ｇが設けられ、このスプロケット１４ｇはローラーチェーン１４ｈを介して駆動装置１４ｉと接続されている。それにより、駆動装置１４ｉを駆動させると、シャフト１４ｃが回転し、そのシャフト１４ｃに形成されたスクリュー羽根１４ｄによる送り動作によって、炉床上の粒状金属鉄（炉床材も含む）が炉床外周側（矢印Ｈ方向）に移送される。
　移送された粒状金属鉄は、スクリュー羽根１４ｄの先端下方に配置されたシュート１３ｂを通じて外周側排出ホッパー８ｂに投下されるようになっている。
　上流側のディスチャージャー６ｄについてもディスチャージャー６ｃと同様に、図示しない駆動装置を駆動させると、シャフト１４ｃが回転し、そのシャフト１４ｃに形成されたスクリュー羽根１４ｄによる送り動作によって、炉床上の粒状金属鉄（炉床材も含む）が炉床内周側（矢印Ｉ方向）に移送され、移送された粒状金属鉄は、スクリュー羽根１４ｄの先端下方に配置されたシュート（図示しない）を通じて内周側排出ホッパー８ａに投下されるようになっている（図６参照）。
　内周側排出ホッパー８ａおよび外周側ホッパー８ｂに投下された粒状金属鉄は、別々に、または合流されて上述した分離装置へ送られる。
　なお、炉床１ａ上の粒状金属鉄が完全に排出されるように、符号Ｌで示した範囲（図７参照）については、各シャフト１４ｃのスクリュー羽根１４ｄによる送りの範囲をオーバーラップさせている。
　このように、排出装置６を、上記ディスチャージャー６ｃおよび６ｄによって構成したものは、シャフト１０ｃの長さを長尺化せずにちどりに配置することにより、炉床回転方向上流側と下流側との二か所において粒状金属鉄を排出するように構成しているため、スクリュー軸を含めてディスチャージャー６ｃ、６ｄを大型化することなく粒状金属鉄を均一に排出することができる。
　また、上記実施形態ではディスチャージャーを２連配置する構成を示したが、大型化する回転炉床炉の炉床幅に応じ、３連または４連等、２連以上配置することもできる。この場合、炉床上の粒状金属鉄の排出については、炉床径方向に複数の排出領域を設定し、複数のディスチャージャーで各排出領域の排出を分担することが好ましい。
　本願は、２０１１年６月２０日に出願された日本国特許出願第２０１１－１３６５９５号に基づく優先権の利益を主張するものである。２０１１年６月２０日に出願された日本国特許出願第２０１１－１３６５９５号の明細書の全内容が、本願に参考のため援用される。
　本発明は、トラック状のループ上を炉床が周回し、２分されたそのループ内で２工程の加熱還元・溶融を連続的に行う炉床炉、直線的に折り返し移動する炉床の往路側で加熱還元・溶融を連続的に行なう炉床炉、垂直軸まわりに回転する環状の炉床に原料を供給し、その炉床が炉内を一周する間に加熱還元・溶融を行なう回転炉床炉等の各種移動炉床炉に利用することができる。
　１　　回転炉床炉
　１ａ　炉床
　２　　炉体
　３　　燃焼バーナー
　４　　炉床材装入装置
　５　　原料供給装置
　６　　排出装置
　６ａ　ディスチャージャー
　６ｂ　ディスチャージャー
　７　　冷却装置
　８　　排出部
　８ａ　内周側排出ホッパー
　８ｂ　外周側排出ホッパー
１０ａ，１０ｂ　軸端部
１０ｃ　シャフト
１０ｄ　スクリュー羽根
１０ｅ，１０ｆ　軸受け
１０ｇ　スプロケット
１１　　昇降フレーム
１２　　水冷カバー
１３ａ，１３ｂ　シュート

Claims (7)

  1. 　還元剤と酸化鉄を含む原料を移動する炉床上に供給して加熱し、得られた処理物を上記炉床上に配置された排出装置によって炉外に排出するように構成された移動炉床炉において、
    　上記排出装置は、スクリュー軸とそのスクリュー軸に形成されたスクリュー羽根を有する少なくとも第一および第二のスクリューコンベヤを有し、
    　上記各スクリュー羽根の形成長さは炉床幅よりも短く、
    　上記処理物の一部は上記炉床の幅方向一方側から上記第一のスクリューコンベヤによって排出され、上記処理物の他の一部または全部は上記炉床の幅方向他方側から上記第二のスクリューコンベヤによって排出されることを特徴とする移動炉床炉。
  2. 　上記第一のスクリューコンベヤは、上記炉床を跨ぐように設けられたスクリュー軸と、上記炉床の幅方向一方端部またはその近傍から幅方向所定部位に至る範囲に対応して上記スクリュー軸に形成された上記スクリュー羽根とを有し、
    　上記第二のスクリューコンベヤは、上記炉床を跨ぐように設けられたスクリュー軸と、上記炉床の幅方向所定部位から幅方向他方端部またはその近傍に至る範囲に対応して上記スクリュー軸に形成された上記スクリュー羽根とを有する請求項１に記載の移動炉床炉。
  3. 　上記第一のスクリューコンベヤは、上記炉床を跨ぐように設けられたフレームと、そのフレームに支持され上記炉床の幅方向一方端部またはその近傍から幅方向所定部位まで延設されたスクリュー軸と、そのスクリュー軸に形成されたスクリュー羽根とを有し、
    　上記第二のスクリューコンベヤは、上記炉床を跨ぐように設けられたフレームと、そのフレームに支持され上記炉床の幅方向所定部位から幅方向他方端部またはその近傍まで延設されたスクリュー軸と、そのスクリュー軸に形成されたスクリュー羽根とを有する請求項１に記載の移動炉床炉。
  4. 　上記幅方向所定部位が、上記炉床の幅方向中央またはその近傍である請求項２または３に記載の移動炉床炉。
  5. 　上記各スクリュー羽根による上記処理物の排出範囲が、隣接する上記スクリューコンベヤにおいて一部重複するように構成されている請求項１～３のいずれか１項に記載の移動炉床炉。
  6. 　上記スクリュー羽根が形成されている上記スクリュー軸が、上記炉床上に設けられた水冷カバー内に収納されている請求項１～３のいずれか１項に記載の移動炉床炉。
  7. 　上記移動炉床炉が回転炉床炉である請求項１～３のいずれか１項に記載の移動炉床炉。
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