WO2014045839A1 - 還元鉄冷却装置及び還元鉄冷却方法 - Google Patents

還元鉄冷却装置及び還元鉄冷却方法 Download PDF

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WO2014045839A1
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reduced iron
cooling
cooling device
casing
pipe
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Inventor
博文 堤
藤田　恭一郎
Original Assignee
株式会社神戸製鋼所
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    • C21—METALLURGY OF IRON
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    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/0046—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes making metallised agglomerates or iron oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/0086—Conditioning, transformation of reduced iron ores
    • C21B13/0093—Protecting against oxidation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
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    • 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
    • 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
    • F27D15/00—Handling or treating discharged material; Supports or receiving chambers therefor
    • F27D15/02—Cooling

Definitions

  • the present invention relates to a reduced iron cooling device and a reduced iron cooling method for cooling reduced iron.
  • a moving hearth furnace for example, a rotary hearth furnace (RHF) can be used.
  • RHF rotary hearth furnace
  • the agglomerate charged on the hearth is heated while making one round in the furnace for about 10 to 20 minutes, and the iron oxide contained in the agglomerate is reduced by the carbon material. And is discharged to the outside of the furnace as reduced iron (sometimes called FASTMET (registered trademark) method).
  • the agglomerate obtained by mixing and agglomerating iron ore and carbonaceous material is supplied to the moving hearth furnace and heated, and after reducing the iron oxide contained in the agglomerate, further heating is performed.
  • the device of Patent Document 1 has a complicated shape, and the cost burden increases when a large cooling device is manufactured.
  • increasing the flow rate of the refrigerant supplied into the tubular inner partition is effective in improving the cooling efficiency, the refrigerant is supplied from the lower part of the inner partition and the refrigerant is discharged from other parts of the lower part.
  • the refrigerant flow becomes more uneven as the refrigerant flow rate is increased. Therefore, non-uniform cooling occurs, and it is considered that the cooling device is prematurely deteriorated due to the generation of thermal stress.
  • it is difficult to detect a worn portion due to contact with the powder, and replacement due to the wear is also difficult.
  • water spraying may be directly performed in the rotating drum within a range that does not affect product quality in order to suppress capital investment. is there.
  • this method when the amount of sprinkling fluctuates, the uncooled material and the sprinkled water become sticky dust and may adhere to the inner surface of the body of the rotating drum. This adhering material becomes a heat insulating material, and reduces the cooling performance of the cooling device.
  • a stirring plate may be provided in the body, but wear progresses as the operation becomes longer, and periodic replacement and repair are required. .
  • it is necessary to use a device having high heat resistance but it is necessary to replace parts in a short time from a harsh environment, and the cost burden is large.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, can reduce the reduced iron uniformly with a simple structure, and does not require a sliding part in its configuration, and has a smaller housing capacity than a conventional cooling device. And it is providing the reduced iron cooling device and the reduced iron cooling method which can prevent the fall of cooling performance.
  • the reduced iron cooling device is a cooling device for cooling reduced iron
  • the gist of the invention is that the apparatus includes a housing having a charging inlet and into which the reduced iron is charged from the charging inlet, and a plurality of cooling pipes provided in the casing and into which cooling water is introduced.
  • reduced iron that is an object to be cooled includes reduced iron obtained by the above-mentioned FASTMET (registered trademark) method and granular iron (nugget) obtained by the ITmk3 (registered trademark) method.
  • the pitch of each of the plurality of cooling pipes can be made equal to or larger than the dimension obtained by adding the cooling pipe outer diameter to twice the maximum particle diameter of the reduced iron.
  • the cooling pipe has a double pipe structure including an inner pipe and an outer pipe, and the cooling water is introduced into the inner pipe.
  • the inner tube and the outer tube are in contact with each other.
  • the cross-sectional shape of the cooling pipe can be circular or elliptical.
  • a pushing protrusion can be provided on a portion of the cooling pipe outside the casing.
  • an openable / closable manhole can be provided in the housing.
  • a sensor for monitoring the height of the reduced iron in the casing is provided.
  • a discharge port for discharging the reduced iron from the housing, an openable discharge gate for discharging the reduced iron from the housing, and a conveyor for conveying the discharged reduced iron may be provided. it can.
  • a blocking portion for stopping the reduced iron from entering the conveyor can be provided between the discharge port and the conveyor.
  • the blocking portion can be composed of a plurality of rod-like members that can reciprocate in the horizontal direction.
  • a reduced iron separator having a plurality of holes can be provided below the inlet of the reduced iron.
  • a preliminary supply unit for supplying the reduced iron cooled in advance to the conveyor can be further provided in the cooling device.
  • the reduced iron cooling method according to the present invention is a reduced iron cooling method using the reduced iron cooling device of the present invention.
  • the gist of the present invention is that the lower portion in the housing is filled with reduced iron, slag, or a mixture thereof in advance, and then charged with reduced iron from the charging port.
  • the reduced iron charged into the housing from the charging port is cooled by contacting a plurality of cooling pipes, the reduced iron can be uniformly cooled with a simple structure. Can do. Further, since there is no sliding portion in the cooling device of the present invention as in the conventional rotating drum type cooling device, air does not enter from the sliding portion and touch the reduced iron, and from the sliding portion. There is no need for a seal structure to prevent air from entering the atmosphere.
  • a reduced iron cooling device 1 includes a casing 2 as a housing, a leg portion 3 that supports the casing 2, and a plurality of pieces provided in the casing 2.
  • a cooling pipe 4 is mainly provided.
  • the shape of the casing 2 it can be formed into a rectangular cross section as shown in FIG. 1, or can be formed into a trapezoidal cross section.
  • the reduced iron (object to be cooled) charged in the casing 2 is more easily moved downward smoothly, so that a closed state occurs in the casing 2 more. It becomes difficult to do.
  • the cooling pipe 4 has a double pipe structure composed of an inner pipe 4a and an outer pipe 4b, and cooling water is introduced into the inner pipe 4a.
  • the cooling pipe 4 By making the cooling pipe 4 into a double pipe structure, it becomes easy to prevent leakage of cooling water.
  • the heat transfer from the inner tube 4a to the outer tube 4b can be made efficient by configuring the inner tube 4a and the outer tube 4b in contact with each other. Cooling water that has been cooled to a high temperature by cooling the reduced iron can be used after being circulated through a cooling tower (cooling tower).
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional view for understanding the double pipe structure of the cooling pipe 4.
  • a highly heat conductive powder or a soft material can be provided between the inner tube 4a and the outer tube 4b.
  • boron nitride or alumina can be used as the high thermal conductivity powder
  • a copper-based material can be used as the soft substance.
  • the inner pipe 4a and the outer pipe 4b can be used as the inner pipe 4a and the outer pipe 4b.
  • the cross-sectional shape of the cooling pipe 4 can be circular or elliptical.
  • the outer pipe 4b of the cooling pipe 4 can be provided with a plurality of cooling fins (not shown).
  • the reduced iron in addition to the reduced iron being brought into contact with the outer tube 4b and being cooled, the reduced iron can also be brought into contact with the cooling fin, whereby the effect of further improving the cooling effect can be achieved.
  • An inlet 2a for charging reduced iron into the casing 2 is provided above the casing 2, and an outlet 2b for discharging reduced iron is provided below the casing 2.
  • the heat insulating refractory layer 2 c can be formed on the inner wall of the casing 2. If the heat insulating refractory layer 2c is formed, the heat from the outside becomes difficult to be transmitted and the heat inside the casing 2 is also difficult to escape.
  • the reduced iron cooling device 1 According to the reduced iron cooling device 1 according to the present invention, the reduced iron charged into the casing 2 from the charging inlet 2a is cooled by coming into contact with each cooling pipe 4, so that the structure is simple.
  • the reduced iron can be cooled uniformly. Further, since there is no sliding part in the reduced iron cooling device 1 of the present invention as in the conventional rotating drum type cooling device, air does not enter from the sliding part and touch the reduced iron. There is no need for a seal structure to prevent air from entering the sliding part.
  • the indirect cooling that cools the outer peripheral surface of the rotating drum is not performed as in the prior art, the cooling water is hardly deteriorated and is suitable for reuse of the cooling water. Furthermore, treatment of water vapor generated by indirect cooling is unnecessary.
  • the capacity of the reduced iron cooling device 1 can be reduced to about 10% or less than that of the conventional cooling device. Therefore, the equipment cost can be greatly reduced.
  • the reduced iron comes into contact with the feeding blade many times in a state of speed, so that the feeding blade Wears easily and requires periodic replacement of parts.
  • the reduced iron since the reduced iron is not cooled by rotating the rotating drum, the reduced iron does not come into contact with the cooling pipe 4 in a state of falling speed. Therefore, wear of the cooling pipe 4 can be reduced, and periodic parts replacement can be reduced.
  • the reduced iron separation part 6 having a plurality of holes in a lattice shape can be disposed in the upper part of the casing 2.
  • the reduced iron charged from the charging port 2a is supplied to the reduced iron separator 6 and separated from the holes and falls downward. Thereby, it can prevent that the closed state of the reduced iron in the lower part in the casing 2 which generate
  • the reduced iron moves downward through the reduced iron separation unit 6, the moving speed of the reduced iron can be reduced as compared with the case where the reduced iron separation unit 6 is not interposed, and the cooling pipe 4 is worn and damaged. Can be reduced.
  • the inclination angle of the reduced iron separating unit 6 is set to be approximately the same as the repose angle of the reduced iron in order to prevent the reduced iron from dropping suddenly, and the reduced iron separating unit 6 is vibrated with a vibration device. It is also possible to make it.
  • Each cooling pipe 4 is preferably arranged so that the pitch of each cooling pipe 4 in FIG. 1 is equal to or larger than the dimension obtained by adding the outer diameter of the cooling pipe 4 to twice the maximum particle diameter of reduced iron. This is because when the pitch is less than twice the maximum particle diameter of the reduced iron plus the outer diameter, the reduced iron is likely to be clogged.
  • the pitch includes not only the pitch between the cooling pipes 4 adjacent in the left-right direction but also the pitch between the cooling pipes 4 adjacent in the oblique direction.
  • Each cooling pipe 4 is arranged so that both ends thereof go out of the casing 2.
  • the left end portion of the uppermost cooling pipe 4 and the left end portion of the third cooling pipe 4 from the top are connected by a connecting portion 4c.
  • the right end portion and the fifth right end portion of the third cooling pipe 4 are connected by another connecting portion 4c.
  • each cooling pipe 4 is connected so that an S-shape may be drawn over the inside and outside of the casing 2.
  • the second, fourth, and sixth cooling pipes 4 from the top are connected so as to draw an inverted S-shape.
  • the cooling pipe 4 can be removed from the casing 2 by removing the connecting parts 4c and removing the flange parts 11, 12, and 13. Can be extracted. After the cooling pipe 4 is extracted, clogging of reduced iron can be eliminated or replaced with a new cooling pipe 4.
  • the cooling pipe 4 can be provided with a pressing projection 10.
  • a pressing projection 10 By giving (hammering) a human or mechanical impact to the pushing protrusion 10, the reduced iron attached to the surface of the cooling pipe 4 can be dropped. 2 shows a state in which the pressing projection 10 is provided only on the uppermost cooling pipe 4, this pressing projection 10 can be provided in each cooling pipe 4, and It is also possible to provide a plurality of pressing projections 10 on one cooling pipe 4.
  • the casing 2 can be provided with a manhole 5 that can be opened and closed.
  • a manhole 5 that can be opened and closed.
  • the manhole is opened and the high-pressure washing water is directed toward the cooling pipe 4 in the casing 2. Can be removed.
  • a sensor 14 that monitors the height of the reduced iron in the casing 2 can be provided. By performing the hammering based on the detection result of the sensor 14, it is possible to avoid the casing 2 from being closed.
  • the casing 2 can always be sufficiently filled with reduced iron, allowing efficient cooling and inflow of outside air to the inlet 2a side (reduction furnace side). Can be prevented.
  • a microwave method or the like can be employed as the sensor 14.
  • a conveyor 8 for conveying the reduced iron discharged from the discharge port 2b is provided below the discharge port 2b of the casing 2.
  • the temperature of the reduced iron be 200 ° C. or less.
  • the conveyor 8 can be composed of an iron plate formed in a concave cross section.
  • the blocking portion 7 includes a bottomless cylinder 7b connected to the discharge port 2b in FIG. 1 and a plurality of rod-like members 7a that are provided on each side wall of the bottomless cylinder 7b and can reciprocate in the direction of arrow A. ing.
  • blocking part 7 was comprised with the rod-shaped member 7a, it is not limited to this, What is necessary is just to be able to prevent the entrance of reduced iron, for example, employ
  • a part of the blocking part 7 can be configured as an open / close type discharge gate 9.
  • the discharge gate 9 can be opened to release the clogged reduced iron or remove the foreign matter.
  • the preliminary supply unit 20 includes a reduced iron storage unit 21 that stores cooled reduced iron, and a supply line 22 that supplies the reduced iron from the reduced iron storage unit 21 to the conveyor 8.
  • reduced iron having a relatively high temperature is discharged to the conveyor 8. If the reduced iron cooled in advance is supplied to the conveyor 8, the high-temperature reduced iron is transferred to the conveyor 8. Damage and wear due to contact can be prevented.
  • the reduced iron cooling device 1 in order to prevent the operation of the reduced iron cooling device 1 capable of producing a high profit, can be made into two series. That is, one branch pipe 24 a branched from the supply pipe 23 is connected to one reduced iron cooling device 1, and the other branch pipe 24 b is connected to the other reduced iron cooling device 1. Of course, it is possible to use two systems at the same time. However, when the operation of one of the reduced iron cooling devices 1 cannot be stopped, the reduced iron is distributed to the other reduced iron cooling device 1 by a distribution device (not shown). Can be supplied.
  • a cooling pipe 40 having a shape shown in FIG. 5 can be used as another example of the cooling pipe 4.
  • the cooling pipe 40 can be composed of an inner tube 40a and an outer tube 40b having curved portions 40c and 40d.
  • the cooling pipe 40 can secure a larger area where the reduced iron can come into contact with the cooling pipe 4 having a circular cross section, and the cooling function of the reduced iron can be improved.
  • the cooling pipe 4 is employed.
  • the present invention is not limited to this, and a cooling box may be employed, or a combination of both may be used.
  • the surface area and number of cooling pipes 4 can be selected based on the required cooling amount of reduced iron.
  • the present invention is not limited by the above-described embodiments, and can be implemented with appropriate modifications within a range that can be adapted to the gist of the present invention, all of which are within the technical scope of the present invention. Is included.
  • the reduced iron cooling device and the reduced iron cooling method of the present invention can be effectively used not only for cooling reduced iron but also for cooling other objects to be cooled uniformly with a simple structure.
  • Reduced iron cooling device 2 Housing (casing) 2a loading port 2b discharge port 2c heat insulation refractory layer 4, 40 cooling pipe 4a, 40a inner pipe 4b, 40b outer pipe 5 manhole 6 reduced iron separation part 7 blocking part 7a rod-like member 8 conveyor 9 discharge gate 10 pushing protrusion 14 Sensor 20 Preliminary supply section

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Abstract

　簡単な構造で還元鉄を均一に冷却することができ、しかも摺動部が構成上必要なく、従来の冷却装置に比べ筐体容量が少なく、且つ冷却性能の低下を防ぐことができる還元鉄冷却装置及び還元鉄冷却方法を提供する。本発明に係る還元鉄冷却装置１は、還元鉄を冷却する冷却装置であって、装入口２ａを有し該装入口２ａから還元鉄が装入される筐体２と、この筐体２内に設けられて、冷却水が導入される複数の冷却配管４とを備えたことを特徴とする。冷却配管４は内管４ａと外管４ｂとで構成された二重管構造であり、内管４ａの内部に冷却水が導入されるようになっている。

Description

還元鉄冷却装置及び還元鉄冷却方法
　本発明は、還元鉄を冷却する還元鉄冷却装置及び還元鉄冷却方法に関するものである。
　従来、鉄鉱石と炭材とを含む混合物から還元鉄を製造する直接還元製鉄法が開発されている。この製鉄法では上記混合物を成形した塊成物を炉に装入し、炉内で加熱バーナーによるガス伝熱や輻射熱で加熱することによって塊成物中の鉄鉱石に含まれる酸化鉄が還元され、還元鉄を製造できる。
　上記塊成物を加熱する炉（加熱炉）としては移動炉床炉、例えば回転炉床炉（ＲＨＦ）を用いることができる。回転炉床炉では、炉床上に装入した上記塊成物は炉内を１０分～２０分程度かけて１周する間に加熱され、上記炭材によって塊成物に含まれる酸化鉄が還元され、還元鉄として炉外へ排出されるようになっている（ＦＡＳＴＭＥＴ（登録商標）法と呼ばれることがある）。
　また、鉄鉱石と炭材とを混合して塊成化した塊成物を移動炉床炉に供給して加熱し、該塊成物に含まれる酸化鉄を還元したのちに、さらに加熱して還元鉄を溶融させ、還元鉄（粒鉄）とスラグに分離する方法もある（ＩＴｍｋ３（登録商標）法と呼ばれることがある）。
　ＦＡＳＴＭＥＴ（登録商標）法にて得られた還元鉄を溶解炉あるいは高炉原料としてすぐに使用しない場合は、圧密塊成化してＨＢＩ（Hot Briquette Iron）にすることによって、再酸化を防止することができるとともに輸送に適した形状にすることができ、また品質を損なうことなく長期保管が可能となる。還元鉄を塊成化する場合には、塊成化工程の前段階で還元鉄を塊成化に適した温度まで冷却する必要がある。
　また、ＩＴｍｋ３（登録商標）法にて得られた還元鉄（粒鉄）を製鉄・製鋼用の原料等としてすぐに使用しない場合は、保管あるいは輸送に適した温度まで冷却する必要がある。
　上記のような還元鉄や粒鉄ではないが、カーボン粉末等の原料粉末を加熱処理して黒鉛化した粉粒体を冷却する粉粒体冷却装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置は、加熱された粉粒体を放射状に分散させ、該粉粒体の通路の内側と外側に冷媒を供給して冷却するものである。
　また、還元ペレットを回転ドラム内に装入し、該回転ドラムを回転させることにより還元ペレットを回転ドラム内で移動させ、回転ドラムの外周面を水冷することで上記還元ペレットを間接冷却する装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２０００－１３０９０３号公報 特開２００１－３３０３７９号公報
　しかしながら、上記特許文献１の装置は、その形状が複雑であり、大型の冷却装置を製造する場合、費用負担が大きくなる。また、管状の内側隔壁内に供給する冷媒の流速を上げることが冷却効率を向上する上で有効ではあるが、内側隔壁内の下部から冷媒を供給し、該下部の他の箇所から冷媒を排出させて循環させる方法では、冷媒の流速を上げるほど冷媒流れのむらが生じてしまう。その為、冷却の不均一が生じると共に、これに伴う熱応力の発生により冷却装置の早期劣化が生じると考えられる。また、紛粒体の接触により摩耗した部分の検知が難しく、該摩耗による交換も困難である。
　一方、上記特許文献２の回転ドラムにより還元ペレットを大気温度まで冷却する為には、ドラム断面積に対する還元ペレットの面積の比率を小さくする必要があるので、装置の大型化が不可欠となる。
　また、急激に酸化するカーボン成分等の物質が還元ペレットに含まれる場合には、該還元ペレットが高温状態で大気に触れない様にする必要がある。その為、同装置においては冷却中に摺動部から大気が混入しない様に、摺動部を確実なシール構造にする必要がある。しかしながら、摺動部は摩耗が発生する為、シール構造を維持するのは容易でない。このように回転ドラムを採用すると摺動部が必要となるので、シール構造の確立が要求される。また、回転ドラム内を非酸化雰囲気に保つために窒素ガスを注入することもなされているが、摺動部から漏れが生じてしまい、ガスの消費負担の問題もある。
　また、上記特許文献２のような間接冷却とは異なり、設備投資を抑えるために、製品の品質に影響を与えない範囲で、回転ドラム内に直接散水すること（直接冷却）も行われることがある。しかし、この方法だと散水量が変動する等した場合、非冷却物と散水された水とが付着性を帯びたダストとなり、回転ドラムの胴体内面に付着することがある。この付着物が断熱材となり、冷却装置の冷却性能を低下させてしまう。また、冷却効果を上げるために上記胴体内に撹拌板（撹拌羽根）が配設されることもあるが、操業が長くなるにつれて摩耗が進行し、定期的に交換や補修が必要となってしまう。さらに、シール性を保ちながら高温の被冷却物を供給するためには、耐熱性の高い装置にする必要があるが、苛酷な環境から短期での部品交換が必要となり費用負担が大きい。
　本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、簡単な構造で還元鉄を均一に冷却することができ、しかも摺動部が構成上必要なく、従来の冷却装置に比べ筐体容量が少なく、且つ冷却性能の低下を防ぐことができる還元鉄冷却装置及び還元鉄冷却方法を提供することである。
　本発明に係る還元鉄冷却装置は、還元鉄を冷却する冷却装置であって、
　装入口を有し該装入口から前記還元鉄が装入される筐体と、前記筐体内に設けられて、冷却水が導入される複数の冷却配管とを備えたことを要旨とする。本発明において、冷却対象物である還元鉄には、上述のＦＡＳＴＭＥＴ（登録商標）法により得られる還元鉄及びＩＴｍｋ３（登録商標）法により得られる粒鉄（ナゲット）が包含される。
　本発明において、前記複数の冷却配管の各々のピッチを、前記還元鉄の最大粒径の２倍に前記冷却配管外径を加えた寸法以上とすることができる。
　本発明において、前記冷却配管は内管と外管とで構成された二重管構造であり、前記内管の内部に前記冷却水が導入されることが好ましい。
　本発明において、前記内管と前記外管とが接していることが好ましい。
　本発明において、前記冷却配管の断面形状を円形又は楕円形とすることができる。
　本発明において、前記冷却配管のうち前記筐体外の部分に押打用突起部を設けることができる。
　本発明において、前記筐体に開閉可能なマンホールを設けることができる。
　本発明において、前記筐体の内壁に断熱耐火物層を設けることが好ましい。
　本発明において、前記筐体内の前記還元鉄の堆積高さを監視するセンサを備えることが好ましい。
　本発明において、前記筐体から前記還元鉄を排出する排出口と、該筐体から前記還元鉄を排出する開閉式の排出ゲートと、排出された前記還元鉄を搬送するコンベヤとを設けることができる。
　本発明において、前記排出口と前記コンベヤとの間に、該コンベヤへの前記還元鉄の進入を止める遮断部を設けることができる。
　本発明において、前記遮断部を、水平方向に往復動し得る複数の棒状部材で構成することができる。
　本発明において、前記還元鉄の前記装入口の下方に、複数の孔部を有する還元鉄分離部を設けることができる。
　本発明において、予め冷却された還元鉄を前記コンベヤに供給する予備供給部をさらに冷却装置に設けることができる。
　本発明に係る還元鉄冷却方法は、上記本発明の還元鉄冷却装置を用いた還元鉄冷却方法であって、
　前記筐体内の下部に予め還元鉄、スラグ又はこれらの混合物を充填するステップと、その後に還元鉄を前記装入口から装入するステップとを備えたことを要旨とする。
　本発明によれば、装入口から筐体内に装入された還元鉄は複数の冷却配管に接触することで冷却されるようになっているので、簡単な構造で還元鉄を均一に冷却することができる。また、従来の回転ドラム型の冷却装置にあるような摺動部が本発明の冷却装置にはないことから、該摺動部から大気が入り込んで還元鉄に触れることがなく、摺動部からの大気浸入を防止する為のシール構造も必要ない。
　また、本発明は従来のような上記直接冷却を行わないので、散水量の変動によるダストが生じることがなく、該ダストによる冷却性能の低下もない。
本発明に係る還元鉄冷却装置の構成を示す縦断面図である。 本発明に係る還元鉄冷却装置の構成を示す正面図である。 還元鉄の予備供給部の説明図である。 ２系列の還元鉄冷却装置の説明図である。 冷却配管の他の形状を示す断面図である。
　以下、図面に示した実施の形態に基づいて本発明に係る還元鉄冷却装置を詳細に説明する。
１．還元鉄冷却装置の構成
　図１及び図２において本発明に係る還元鉄冷却装置１は、筐体としてのケーシング２と、このケーシング２を支持する脚部３と、ケーシング２内に設けられる複数の冷却配管４とを主として備える。
　ケーシング２の形状としては、図１に示すように断面矩形状に形成できる他に、断面台形状などに形成することも可能である。ケーシング２を断面台形状に形成する場合には、該ケーシング２内に装入された還元鉄（被冷却物）がよりスムーズに下方に移動し易くなるので、ケーシング２内で閉塞状態がより発生し難くなる。
　冷却配管４は内管４ａと外管４ｂとで構成された二重管構造であり、内管４ａの内部に冷却水が導入されるようになっている。冷却配管４を二重管構造とすることで冷却水の漏れを防ぎ易くなる。なお、内管４ａと外管４ｂとを接触させて構成することで、内管４ａから外管４ｂへの熱伝導を効率化できる。還元鉄を冷却して高温となった冷却水は、クーリングタワー（冷却塔）を介して循環させて用いることができる。なお図２は、冷却配管４の二重管構造の理解の為に、一部断面図としている。
　冷却水の伝熱性をより向上するために、内管４ａと外管４ｂとの間に高熱伝導性の粉末又は軟性物質を設けることができる。なお、上記の高熱伝導性の粉末として、窒化ホウ素やアルミナを用いることができ、軟性物質として、銅系材料を用いることができる。
　内管４ａ及び外管４ｂとしては、市販の管材を用いることができる。また、冷却配管４の断面形状は円形又は楕円形等とすることができる。
　冷却配管４の外管４ｂには図示しない複数の冷却フィンを設けることができる。この場合、還元鉄が外管４ｂに接触して冷却されることに加えて、冷却フィンにも接触し得ることで、冷却効果がより向上するという効果を奏することができる。
　ケーシング２の上方には該ケーシング２内に還元鉄を装入するための装入口２ａが設けられ、ケーシング２の下方には還元鉄を排出するための排出口２ｂが設けられている。また、ケーシング２の内壁に断熱耐火物層２ｃを形成することができる。断熱耐火物層２ｃを形成すれば、外部からの熱が伝わり難くなるとともにケーシング２内部の熱も逃げ難くなる。
　本発明に係る還元鉄冷却装置１によれば、装入口２ａからケーシング２内に装入された還元鉄は各冷却配管４に接触することで冷却されるようになっているので、簡単な構造で還元鉄を均一に冷却することができる。また、従来の回転ドラム型の冷却装置にあるような摺動部が本発明の還元鉄冷却装置１にはないことから、該摺動部から大気が入り込んで還元鉄に触れることがなく、また摺動部からの大気浸入を防止する為のシール構造も必要ない。
　また、従来のように回転ドラムの外周面を水冷する間接冷却を行わないことから、冷却水の劣化が少なく、冷却水の再利用に適している。さらに、間接冷却で発生する水蒸気の処理も不要である。
　また、本発明は従来のような上記直接冷却を行わないので、散水量の変動によるダストが生じることがなく、該ダストによる冷却性能の低下もない。
　また、従来の冷却装置に比べて構造がシンプルであり、小型化が可能であるので、還元鉄冷却装置１の設備容積を従来のものに比べ１０％程度又はそれ以下にすることができる。その為、設備費用を大幅に低減できる。
　さらに、従来の回転ドラム型冷却装置のように回転ドラムを回転させて間接冷却を行う方法では、還元鉄が速度をもった状態で送り羽根に何度も接触することになるので、該送り羽根が摩耗し易くなり定期的な部品交換が必要となる。一方、本発明では回転ドラムを回転させて還元鉄の冷却を行う方法ではないので、還元鉄が落下速度をもった状態で冷却配管４に接触することがない。従って、冷却配管４の摩耗を低減することができ、定期的な部品交換が少なくて済む。
　ここで、ケーシング２内の上部に、複数の孔部を格子状に有する還元鉄分離部６を配設することができる。装入口２ａから装入された還元鉄は、還元鉄分離部６に供給され上記各孔部から分離されて下方に落下する。これにより、還元鉄に異物が含まれた場合に生じる、ケーシング２内の下部における還元鉄の閉塞状態が発生することを防止できる。また、還元鉄が還元鉄分離部６を介して下方に移動するので、還元鉄分離部６を介さない場合よりも還元鉄の移動速度を小さくすることができ、冷却配管４の摩耗・損傷を低減することができる。なお、還元鉄分離部６の傾斜角度は、還元鉄の急激な落下を防止する為に該還元鉄の安息角と同じ程度にすることが好ましく、また該還元鉄分離部６を振動装置で振動させることも可能である。
　ケーシング２内の下部に還元鉄を堆積させてデッドスペース（堆積スペース）ＤＳを形成することで、ケーシング下部の摩耗等を抑制できる。
　各冷却配管４は、図１において該冷却配管４の各々のピッチが還元鉄の最大粒径の２倍に該冷却配管４の外径を加えた寸法以上となるように配置することが好ましい。上記ピッチが還元鉄の最大粒径の２倍に上記外径を加えた寸法未満になると還元鉄の閉塞が起き易くなる為である。なお、上記ピッチは、左右方向に隣り合う冷却配管４間のピッチだけでなく、斜め方向に隣り合う冷却配管４間のピッチも含むものとする。
　また、各冷却配管４の上記ピッチを確保することを前提として、図１の様に各冷却配管４を千鳥状に配置（互い違いに配置）することも可能である。
　各冷却配管４はその両端がケーシング２の外に出るように配設される。図２において、最上位の冷却配管４の左端部と上から３番目の冷却配管４の左端部とが連結部４ｃにより接続されている。また、上記３番目の冷却配管４の右端部と５番目の右端部とが他の連結部４ｃで接続されている。これにより、各冷却配管４はケーシング２の内外に亘ってＳ字を描くように連なっている。なお図示していないが、上から２、４、及び６番目の各冷却配管４は逆Ｓ字を描くように連なっている。
　冷却水は、導入口４ｄ及び導入口４ｅを介してケーシング２の下方から上方に向けて導入することが好ましい。搬送直前の還元鉄（ケーシング２内の下部にある還元鉄）を、導入直後の比較的冷たい冷却水によって冷却する為である。
　ここで万一、ケーシング２内に還元鉄の詰まりや冷却配管４の摩耗が生じた場合には、連結部４ｃを取り外してフランジ部１１，１２，１３を外すことで冷却配管４をケーシング２から抜き出すことができる。冷却配管４を抜き出した後、還元鉄の詰まりを解消でき、又は新しい冷却配管４と交換することができる。
　冷却配管４には、押打用突起部１０を設けることができる。この押打用突起部１０に対して人的に又は機械的に衝撃を与える（ハンマリングする）ことにより、冷却配管４の表面に付着している還元鉄を落下させることができる。なお、図２では最上位の冷却配管４のみに押打用突起部１０を設けた状態を図示しているが、この押打用突起部１０は各冷却配管４に設けることができ、更に、一つの冷却配管４に複数の押打用突起部１０を設けることも可能である。
　ケーシング２には、開閉可能なマンホール５を設けることができる。例えば、上記のように押打用突起部１０に衝撃を与えただけでは冷却配管４の表面から還元鉄を除去できない場合に、マンホールを開けてケーシング２内の冷却配管４に向けて高圧洗浄水を供給して除去することができる。
　また、ケーシング２内の還元鉄の堆積高さを監視するセンサ１４を設けることができる。センサ１４の検出結果に基づいて上記ハンマリングを行うことによって、ケーシング２内が閉塞状態となることを回避することができる。
　また、センサ１４の信号に従ってコンベヤ８の速度を調整することで、ケーシング２内に常に還元鉄を十分に満たすことができ、効率的な冷却及び装入口２ａ側（還元炉側）への外気流入の防止が可能となる。なおセンサ１４としては、マイクロウェーブ方式等を採用することができる。
　ケーシング２の排出口２ｂの下方には、該排出口２ｂから排出された還元鉄を搬送するコンベヤ８が設けられる。コンベヤ８への損傷を抑制する為に、還元鉄の温度を２００℃以下にすることが望ましい。コンベヤ８は断面凹状に形成された鉄板で構成できる。
　排出口２ｂとコンベヤ８との間に、該コンベヤ８への還元鉄の進入を止める遮断部７を設けることができる。遮断部７は、図１において排出口２ｂに接続された無底筒体７ｂと該無底筒体７ｂの各側壁に設けられ、矢印Ａの方向に往復動し得る複数の棒状部材７ａを備えている。なお、遮断部７を棒状部材７ａで構成したが、これに限定されるものではなく、還元鉄の進入を阻止し得るものであればよく、例えば平板部材などを採用して還元鉄の進入を止める様にしてもよい。
　コンベヤ８の点検や修理等を行う場合、該コンベヤ８への還元鉄の進入を止めなければならない。この場合、無底筒体７ｂの左側壁の棒状部材７ａと右側壁の棒状部材７ａとが相互に近付くように移動させることができる。これにより、コンベヤ８への還元鉄の進入を止めることができる。なお、図２において遮断部７の一部を、開閉式の排出ゲート９として構成することもできる。還元鉄が詰まった場合や異物が混入した場合に、この排出ゲート９を開けて還元鉄の詰まりを解除したり異物を除去できる。
２．その他の実施形態
　図３に示すように、予め冷却された還元鉄をコンベヤ８に供給する予備供給部２０を設けることができる。予備供給部２０は、冷却された還元鉄を貯留する還元鉄貯留部２１と、該還元鉄貯留部２１からコンベヤ８に還元鉄を供給するための供給ライン２２とから構成される。還元鉄冷却装置１の初期起動時は比較的温度が高い還元鉄がコンベヤ８に排出されるので、予め冷却された還元鉄をコンベヤ８に供給しておけば、高温の還元鉄がコンベヤ８に接触することによる損傷及び摩耗を防ぐことができる。
　また、図４に示すように、高い利潤を生むことが可能な還元鉄冷却装置１の操業停止を防ぐ為に、還元鉄冷却装置１を２系列とすることができる。すなわち、供給管２３から二手に分岐した一方の分岐管２４ａを一方の還元鉄冷却装置１に接続し、他方の分岐管２４ｂを他方の還元鉄冷却装置１に接続する。２系列同時に使用することも勿論可能であるが、一方の還元鉄冷却装置１の操業停止が止むを得ないときに、他方の還元鉄冷却装置１に対して図示しない振り分け装置により還元鉄を振り分けて供給できる。
　また、冷却配管４の他の例として、図５に示す形状の冷却配管４０を用いることができる。冷却配管４０は、湾曲部４０ｃ，４０ｄを有した内管４０ａと外管４０ｂとで構成することができる。断面円形状の冷却配管４よりも冷却配管４０の方が、還元鉄が接触し得る面積をより多く確保でき、該還元鉄の冷却機能を向上できる。
　なお、上記実施形態では、冷却配管４を採用することとしたが、これに限定されるものではなく、冷却ボックスを採用してもよいし、これらの両方を組み合わせて使用してもよい。
　また、冷却配管４の表面積や本数は、還元鉄の冷却必要量に基づいて選定することができる。
　本発明はもとより上記実施形態によって制限を受けるものではなく、本発明の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
　本願は、２０１２年９月２１日に出願された日本国特許出願第２０１２－２０８６８５号に基づく優先権の利益を主張するものである。２０１２年９月２１日に出願された日本国特許出願第２０１２－２０８６８５号の明細書の全内容が本願に参考のため援用される。
　本発明の還元鉄冷却装置及び還元鉄冷却方法は、還元鉄を冷却するだけでなく、他の被冷却物を簡単な構造で均一に冷却する場合に有効に利用することができる。
　１　　還元鉄冷却装置
　２　　筐体（ケーシング）
　２ａ　装入口
　２ｂ　排出口
　２ｃ　断熱耐火物層
　４，４０　　冷却配管
　４ａ，４０ａ　内管
　４ｂ，４０ｂ　外管
　５　　マンホール
　６　　還元鉄分離部
　７　　遮断部
　７ａ　棒状部材
　８　　コンベヤ
　９　　排出ゲート
　１０　押打用突起部
　１４　センサ
　２０　予備供給部

Claims (15)

  1. 　還元鉄を冷却する冷却装置であって、
    　装入口を有し該装入口から前記還元鉄が装入される筐体と、前記筐体内に設けられて、冷却水が導入される複数の冷却配管とを備えたことを特徴とする還元鉄冷却装置。
  2. 　前記複数の冷却配管の各々のピッチが、前記還元鉄の最大粒径の２倍に前記冷却配管外径を加えた寸法以上である請求項１に記載の還元鉄冷却装置。
  3. 　前記冷却配管は内管と外管とで構成された二重管構造であり、前記内管の内部に前記冷却水が導入される請求項１又は２に記載の還元鉄冷却装置。
  4. 　前記内管と前記外管とが接している請求項３に記載の還元鉄冷却装置。
  5. 　前記冷却配管の断面形状が円形又は楕円形である請求項１に記載の還元鉄冷却装置。
  6. 　前記冷却配管のうち前記筐体外の部分に押打用突起部が設けられている請求項１に記載の還元鉄冷却装置。
  7. 　前記筐体に開閉可能なマンホールが設けられている請求項１に記載の還元鉄冷却装置。
  8. 　前記筐体の内壁に断熱耐火物層が設けられている請求項１に記載の還元鉄冷却装置。
  9. 　前記筐体内の前記還元鉄の堆積高さを監視するセンサを備えた請求項１に記載の還元鉄冷却装置。
  10. 　前記筐体から前記還元鉄を排出する排出口と、該筐体から前記還元鉄を排出する開閉式の排出ゲートと、排出された前記還元鉄を搬送するコンベヤとを備えた請求項１に記載の還元鉄冷却装置。
  11. 　前記排出口と前記コンベヤとの間に、該コンベヤへの前記還元鉄の進入を止める遮断部を備えた請求項１０に記載の還元鉄冷却装置。
  12. 　前記遮断部が、水平方向に往復動し得る複数の棒状部材を備えた請求項１１に記載の還元鉄冷却装置。
  13. 　前記還元鉄の前記装入口の下方に、複数の孔部を有する還元鉄分離部を備えた請求項１に記載の還元鉄冷却装置。
  14. 　前記コンベヤに予め冷却された還元鉄を供給する予備供給部をさらに備えた請求項１０に記載の還元鉄冷却装置。
  15. 　請求項１に記載の還元鉄冷却装置を用いた還元鉄冷却方法であって、
    　前記筐体内の下部に予め還元鉄、スラグ又はこれらの混合物を充填するステップと、その後に還元鉄を前記装入口から装入するステップとを備えたことを特徴とする還元鉄冷却方法。
     
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