JP5243884B2 - 焼結機パレット - Google Patents

Description

本発明は、高炉用原料として使用される鉄鉱石焼結鉱などを製造する焼結機のパレット構造に関する。

焼結機パレットは、図３に示すように、パレット本体１の底部に、パレット本体１の全幅（以下、「パレット幅」または「パレット全幅」ということあり。）に亘る、断面Ｔ字形状のパレットフレーム１２が、パレット本体１の進行方向（パレット長手方向）に一定間隔で敷設されている。そして、これらのパレットフレーム１２間に、インシュレーションピース１３を介してグレートバー３が架け渡されている。

そして、図４に示すように、パレット本体１の全幅Ｌに亘って複数本のグレ−トバ−３,３，…が敷き詰められることでグレート（火格子）２が構成されている。同図に示すように、グレートバー３は、その長手方向において中央部３１より両端部３２，３２が厚肉に形成されており、パレット本体１の底部に上記複数本のグレートバー３,３，…が敷き詰められた際に、隣接するグレートバー３の中央部３１どうしの間に数ｍｍ程度の幅のスリット４が形成されるようになっている。

上記グレートバー３の両端部３２は、複数本のグレートバー３,３，…が敷き詰められた際に一体化してグレート２を形成するように、図２（ｂ）に示すように、その両側面３３，３３はともにグレートバー３の上面３４に対して垂直に形成されている。つまり、上記グレートバー３の両端部３２は肉厚一定の断面長方形である。

上記のようにして図３に示すように複数本のグレートバー３,３，…を敷き詰めて構成されたグレート２は、図示しない焼結機の入口から出口に向かって長手方向に移動する間に、その上面にて下向き通風にて焼結原料の焼成が行われ、上記スリット４を通過する高温のプロセスガスにより最高５００〜６００℃程度まで加熱される一方、焼成された焼結鉱が排出された後は、焼結機の出口から入口へ戻る間に自然放冷されて２００℃程度まで冷却される。

このため、複数本のグレートバー３,３，…は、各両端部３２，３２において肉厚方向に熱膨張・熱収縮を繰り返す。一方、グレート２を支持するパレット本体１の両側壁１１，１１は、プロセスガスの流路から外れているため、グレートバー３,３，…ほどの熱膨張・熱収縮が起こらない。

したがって、上記パレット本体１の幅方向への複数本のグレートバー３,３，…の設置に際し、該複数本のグレートバー３,３，…をその両端部３２，３２において隙間なく敷き詰めるのでなく、上記肉厚方向への熱膨張代を考慮して、パレット本体１の幅方向に所定量のクリアランスを設けるようにしている。

例えば、出願人の加古川製鉄所内に設置されている焼結機においては、パレット全幅４５００ｍｍに対して１２０本のグレートバーをその肉厚方向に並べて設置するが、パレット全幅４５００ｍｍに対し熱膨張代として約３７ｍｍ（グレートバー１本分の肉厚にほぼ相当）のクリアランスを設けるようにしている。

上記クリアランスは各グレートバー３，３，…の間に均一に分配することが望ましいが、作業性を考慮するとクリアランスを均一に分配することは現実的には不可能であり、実際には隙間の広い箇所と狭い箇所ができてしまう。

そして、隙間の広い箇所のスリット４に硬度の高い床敷き鉱が噛み込み、上記グレートバー３，３，…の熱膨張・熱収縮によりグレートバー３が磨耗したり、スリット４幅の拡大にともなって高温のプロセスガスが局部的に多量に吹き抜けるため該グレートバー３が溶損したりして短期間で該グレートバー３が折損しパレットフレーム１２（インシュレーションピース１３）から脱落してしまう。

このようにして数本のグレートバー３が磨耗や溶損による折損でパレットフレーム１２（インシュレーションピース１３）から脱落するとパレット幅方向に大きな隙間ができてしまう。このような大きな隙間に隣接するグレートバー３は、上述したようにパレットフレーム１２間に架け渡されているだけであるので斜めになりやすく、折損しなくても簡単にパレットフレーム１２（インシュレーションピース１３）から外れてしまう。

このようにして１本のグレートバー３が斜めになって脱落すると、それに隣接するグレートバーにも緩みが生じて同様に斜めになりやすくなる結果、連鎖的にグレートバー３が脱落し、酷い場合には３０〜６０本のグレートバー３の脱落が発生してしまうことがある。

上記のように、グレートバー３の落下が発生すると、グレート２面が欠損する結果、焼結原料を供給できなくなるので、グレート２面の補修のため操業停止を余儀なくされる。また、外れたグレートバー３が、直下の風箱や、次工程の破砕機、搬送ベルトコンベア等を損傷し、これら設備の修復のため、さらに長期の操業停止に至ることもある。
特開平１１−３２５７４０号公報 特開２００５−６０７６２号公報

そこで、本発明は、グレートバーの脱落を確実に防止しうる焼結機パレットを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、複数本のグレートバーが、その長手方向をパレット本体の進行方向に沿わせ、該パレット本体の全幅に亘って敷き詰められることにより、各グレートバーの間にスリットが形成されたグレートを構成してなる焼結機パレットであって、前記複数本のグレートバーのうち、前記パレット本体の幅両端部にそれぞれ設置される少なくとも１本のグレートバーは、前記スリットの幅を規定するグレートバーの両端部の両側面が、その上部に前記グレートバーの両端部の肉厚を縮小するように傾斜した傾斜面部を有しており、前記複数本のグレートバーが、各グレートバーの両端部において前記パレット本体の幅方向に隙間を設けることなく敷き詰められてグレートが構成されたことを特徴とする焼結機パレットである。

請求項２に記載の発明は、前記少なくとも１本のグレートバーの各片端部における肉厚の最大縮小量の合計量を、前記グレートの熱膨張代より大きくする請求項１に記載の焼結機パレットである。

請求項３に記載の発明は、前記少なくとも１本のグレートバーの両端部における前記傾斜面部を、該両端部の上面に垂直な面に対して、１４〜３０°傾斜させる請求項１または２に記載の焼結機パレットである。

本発明によれば、上記構成を採用したことで、上記両端部に下狭まり（上広がり）の傾斜面部を有するグレートバーが、グレートの加熱の際には該傾斜面部を介して上方に押し上げられ、グレートの冷却の際には自重により下方に戻ることにより、グレートバー設置時から操業中に至るまで、グレートバー間に広い隙間を生じさせることなく、熱膨張・熱収縮を吸収することができるようになった。

この結果、スリットへの床敷き鉱の咬み込みが回避され、グレートバーの脱落が確実に防止できるようになり、焼結機の操業を中断することなく、長期に安定して焼結鉱を製造できるようになった。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。

〔実施形態〕
図１は、本発明に係る焼結パレットについて、図４のＡＡ線断面を示す図であり、（ａ）はグレートバー設置時、（ｂ）は操業中加熱時、（ｃ）は操業中冷却時、のそれぞれにおけるグレートバー端部の様子を示す。

図４に示すように、本発明に係る焼結パレットは、複数本のグレートバー３ａ，３ｂ，３c，３ｄ，３ｅ，…がパレット全幅Ｌに亘って敷き詰められてグレート２を構成している。

そして、複数本のグレートバー３ａ，３ｂ，３c，３ｄ，３ｅ，…のうち、パレット本体１の幅両端部に設置される少なくとも１本のグレートバー（本例では３ａ，３ｂの２本）は、図２（ａ）に示すように、両端部の両側面３３，３３が、その上部に（本例では、面取りのため上端から数ｍｍ程度の垂直面部３５を設けている。）該両端部の肉厚を縮小するように傾斜した、高さＢの傾斜面部３６，３６を有している。換言すると、グレートバー３ａ，３ｂは、その両端部３２の肉厚断面形状がその上部で下狭まり（上広がり）に形成されている。

ここに、上記「パレット本体１の幅両端部」とは、パレット両側壁１１，１１の内面からそれぞれパレット全幅Ｌの５％（好ましくは３．５％、さらに好ましくは２％）の位置までの領域［全幅Ｌにグレートバーを１２０本設置する場合には両側壁１１，１１内面からそれぞれ６本分ずつ（好ましくは４本分ずつ、さらに好ましくは２本分ずつ）の領域］をいうものとする。全幅Ｌの５％としたのは、５％を超えた領域、すなわち、パレット幅の中央部により近い領域で、後述するようなグレートバーの昇降が生じると、プロセスガスの流通に影響を及ぼし、焼けムラが生じやすくなるためである。

なお、３ａ，３ｂ以外の残りのグレートバー３ｃ，３ｄ，３ｅ，…は、従来と同様、その両端部の肉厚断面形状は長方形でよい（図２（ｂ）参照）。

そして、これら複数本のグレートバー３ａ，３ｂ，３c，３ｄ，３ｅ，…を、従来とは異なり、図１（ａ）に示すように、各グレートバーの両端部においてパレット幅方向に隙間（クリアランス）を設けることなく敷き詰めてグレート２を構成する。

このように、グレートバーの設置時にクリアランスを設けることなく敷き詰めたことで、従来のように広い隙間ができることがないので、床敷き鉱がスリットに噛み込むことを確実に防止できる。

そして、グレートバーの設置後、焼結機の運転が開始されると、グレート２が高温のプロセスガスの流通により加熱され、図１（ｂ）に示すように、グレートバー３の両端部３２，３２（図４のＡＡ線断面）において肉厚方向（水平方向）への熱膨張が生じるが、上記両端部３２に下狭まり（上広がり）の傾斜面部３６を有するグレートバー３ａ，３ｂのうち少なくとも１本のグレートバー（本例では３ｂ）が、該傾斜面部３６を介して、隣接するグレートバー３ａ，３ｃの各上端角部で支持されつつ上方に押し上げられるので、自動的に熱膨張が吸収されることとなる。

そして、焼成後の焼結鉱が排出されると、グレート２は自然放冷により２００℃程度まで冷却され、図１（ｃ）に示すように、グレートバー３の両端部３２（図４のＡＡ線断面）において肉厚方向（水平方向）への熱収縮が生じるが、加熱時に上方に押し上げられたグレートバー３ｂは、図１（ａ）のグレートバー設置時の状態までは戻らないものの、自重によりある程度下方に戻ることで熱収縮が吸収される。つまり、操業中は、図１の（ｂ）の状態と（ｃ）の状態の間でグレートバー３ｂが昇降することとなる。

このようにして、本発明の構成を採用することにより、グレートバー設置時から操業中に至るまで、所定のグレートバーが隣接するグレートバーと接しつつ昇降を繰り返すことで、広い隙間を発生させることなく（すなわち、スリットに硬度の高い床敷き鉱を噛み込ませることなく）、熱膨張を吸収することができるようになった。

なお、上記のように、パレット本体１の幅端部に設置されたグレートバー３ｂが昇降して、隣接するグレートバー３ａおよび３ｃとの間のスリット幅や焼結原料の充填状態が変化し、パレット側壁近傍におけるプロセスガスの流通状態に多少の変化を与えても、焼結鉱品質には実質上影響を及ぼさない。

ここで、上記グレートバー３ａ，３ｂの両端部３２における肉厚断面の具体的な形状は、上述の熱膨張・熱収縮吸収機能を効果的に発揮させるために、下記（１）および（２）の条件を考慮して決定すればよい。

（１）上記グレートバー４ａ，４ｂの各片端部３２における肉厚の最大縮小量（図２（ａ）における[Ｄ−Ａ]）の合計量が、前記グレート２の熱膨張代（例えば、上記［背景技術］で例示したように、グレート幅４５００ｍｍに対しては熱膨張代３７ｍｍ）より大きくなるようにする。

（２）傾斜面部３６の、垂直面に対する傾斜角度（図２（ａ）におけるθ）は、１４〜３０°の範囲とするのが推奨される。傾斜角度θを小さくしすぎると、熱膨張・熱収縮吸収機能が十分に得られなくなる。他方、傾斜角度θを大きくしすぎると、上面肉厚Ｄを一定にした場合には下部肉厚Ａが過小になってグレートバーの強度が低下し、一方、下部肉厚Ａを確保した場合には上面肉厚Ｄが過大になって隣接するグレートバーとの間に形成されるスリットの幅が過大になり、焼けムラが生じやすくなるためである。傾斜角度θは、１６〜２７°の範囲とするのがより好ましい。

（変形例）
上記実施形態では、傾斜面部３６は、平面で形成する例を示したが、例えば肉厚断面の形状が放物線状など曲面で形成してもよい。

また、上記実施形態では、両端部に傾斜面部３６を有するグレートバー３は、パレット本体１の幅両端部にそれぞれ２本ずつ設置する例を示したが、パレット幅の大きさ等に応じて、適宜設置本数を調整すればよく、例えば１本ずつまたは３本以上ずつ設置してもよい。

また、上記実施形態では、両端部に傾斜面部３６を有するグレートバー３は、パレット両側壁１１，１１に最も近いところから続けて２本設置する例を示したが、必ずしも、両側壁１１，１１に最も近いところから設置し始める必要はなく、例えば両側壁１１，１１に最も近いところより２本目から設置し始めてもよく、また、必ずしも２本続けて設置する必要もなく、例えば１本おきに設置してもよい。

上述した出願人の加古川製鉄所内に設置されている焼結機（パレット幅４５００ｍｍ）を用いて、本発明の効果の確証を行った。

（比較例）
パレット全幅に対して設置される１２０本のグレートバー全部を、従来から使用している、両端部の肉厚断面形状が長方形のもの（図２（ｂ）参照）とし、上記パレット全幅に対して約３７ｍｍのクリアランスを設け、グレートバー間の隙間ができるだけ均等になるように設置した。

（発明例）
上記実施形態における（１）および（２）の条件を考慮して、図２（ａ）に示す、両端部に傾斜面部を有するグレートバーとして、下記表１に各部の寸法を示す２種類のグレートバー（発明品１、発明品２）を作製した。なお、２種類ともに、図２（ａ）に示したように、上端から５ｍｍの垂直面部を設けた。

そして、パレット全幅に設置される１２０本のグレートバーのうち、パレット幅両端部の２本ずつだけ（図１（ａ）の３ａ，３ｂ）を上記表１に示す発明品１または発明品２に置き換え、残りの１１６本は上記比較例と同じ、両端部の肉厚断面形状が長方形のものを用い、合計１２０本のグレートバーを隙間なく敷き詰めてグレートを形成した。

（試験結果）
比較例においては、６ヶ月間の操業期間中、グレートバーの脱落による操業停止が３５回も発生したが、発明例においては、発明品１、発明品２のいずれを用いた場合も、同じ６ヶ月間の操業期間中、グレートバーの脱落による操業停止は全く発生しなかった。

また、発明例による操業後の定期修理の際にグレート面を観察したところ、上記発明品１または２のグレートバーが他のグレートバーより少しだけ（数ｍｍ〜１０ｍｍ程度）浮き上がっていたものの、グレートバー間に広い隙間は存在せず、著しい磨耗や折損の兆候も認められなかった。

本発明の実施に係る焼結機パレットの幅方向の部分断面図であり、（ａ）はグレートバー設置時、（ｂ）は操業中加熱時、（ｃ）は操業中冷却時、のそれぞれにおけるグレートバー端部の様子を示す。 グレートバーの端部における肉厚方向の部分断面図であり、（ａ）は従来品、（ｂ）は発明品である。 焼結機パレットの長手方向の部分断面図である。 焼結機パレットの上面図である。

符号の説明

１…パレット本体
２…グレート（火格子）
３…グレ−トバ−
３１…中央部
３２…端部
３３…側面
３４…上面
３５…垂直面部
３６…傾斜面部
４…スリット
１１…パレット側壁
１２…パレットフレーム
１３…インシュレーションピース

Claims (3)

1. 複数本のグレートバーが、その長手方向をパレット本体の進行方向に沿わせ、該パレット本体の全幅に亘って敷き詰められることにより、各グレートバーの間にスリットが形成されたグレートを構成してなる焼結機パレットであって、
   前記複数本のグレートバーのうち、前記パレット本体の幅両端部にそれぞれ設置される少なくとも１本のグレートバーは、前記スリットの幅を規定するグレートバーの両端部の両側面が、その上部に前記グレートバーの両端部の肉厚を縮小するように傾斜した傾斜面部を有しており、
   前記複数本のグレートバーが、各グレートバーの両端部において前記パレット本体の幅方向に隙間を設けることなく敷き詰められてグレートが構成されたことを特徴とする焼結機パレット。
2. 前記少なくとも１本のグレートバーの各片端部における肉厚の最大縮小量の合計量を、前記グレートの熱膨張代より大きくする請求項１に記載の焼結機パレット。
3. 前記少なくとも１本のグレートバーの両端部における前記傾斜面部を、該両端部の上面に垂直な面に対して、１４〜３０°傾斜させる請求項１または２に記載の焼結機パレット。

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