JPH0791859A - 回転体を使用した焼結機パレットへの原料装入方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 焼結原料の種類等に応じて最適な粒度分布を
もつ原料充填層を焼結機パレット上に形成することによ
り、焼結時の通気性を改善し、高い生産性で焼結鉱を製
造する。 【構成】 ホッパー１から切り出された焼結原料２を傾
斜シュート４を介して焼結機パレット６上に充填する
際、傾斜シュート４の下位側に配置した回転体５を経て
焼結原料２を原料充填層７の傾斜面７ａに送り込む。回
転体５は、原料充填層７の高さ方向に関する目標粒度分
布に応じた速度で回転する。傾斜面７ａに達した焼結原
料２は、傾斜面７ａを転動しながら分級作用を受ける。 【効果】 回転体５の回転速度に応じて、原料充填層７
の充填構造が広範囲に調整される

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高さ方向に関し所定の
粒度分布をもつ原料充填層が形成されるように焼結原料
を焼結機パレット上に装入する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】高炉装入原料である粉鉱石等の鉄鉱石
は、高炉内部の反応性，通気性等を高め、ひいては高炉
の生産性を上げるために、所定の粒径，強度等をもった
焼結鉱に加工されている。焼結鉱は、通常連続走行する
ベルトに搭載したパレットに焼結主原料をコークスや副
原料と共に装入し、原料充填層の上から下に向けて焼結
反応を進めることによって製造される。焼結原料は、パ
レット上に形成された原料充填層の斜面を転動しながら
パレットに装入される。このとき、細粒区分の転動距離
が短く、粗粒区分の転動距離が長くなる。その結果、原
料充填層は、上から下に向けて大きくなる粒径分布をも
つ。また、焼結原料が傾斜シュートを滑走している間で
も、細粒区分及び粗粒区分がそれぞれ下層及び上層とな
った滑走流が形成され、この滑走流の粒度分布も原料充
填層に反映される。

【０００３】上から下に向けて大きくなる粒径分布は、
焼結時の通気性を改善し、均一な焼結反応を確保する上
で必要である。この点、単に傾斜シュートを滑走した焼
結原料を原料充填層の斜面に沿って転動させるだけでは
不十分である。そこで、原料充填層の粒度偏析を強化さ
せることが要求され、種々の原料装入方式が提案されて
いる。たとえば、特開昭６２−１３０２２６号公報で
は、粒度構成が異なる焼結原料を２段に積層する方法が
紹介されている。また、特公平４−４３７８号公報，特
公平４−６７７６号公報等では、モーゲン篩に属する複
数の棒条材からなるフルイを傾斜シュートの下位側に配
置している。本発明者等も、粒度偏析が強化された原料
充填層を形成するように、回転体を使用して焼結原料を
装入する方法を開発し、特願平５−６７８４７号として
出願した。

【０００４】この方法では、図１に示す設備構成の装置
を使用する。ホッパー１に収容されている焼結原料２
は、ホッパー１の下部に設けられているドラムフィーダ
３で定量切り出され、傾斜シュート４上に落下する。焼
結原料２は、傾斜シュート４上を滑走し、傾斜シュート
４の下位側に配置した回転体５によってパレット６上に
分散供給される。焼結原料２は、傾斜シュート４を滑走
している間に、粒径が下から上に向かって大きくなった
粒度分布をもつ流れとなる。粒度偏析が付けられた焼結
原料２は、傾斜シュート４から回転体５に送られ、パレ
ット６の進行方向に関して広い範囲で原料充填層７の傾
斜面７ａに分配される。

【０００５】広範囲に分配された焼結原料２は、傾斜シ
ュート４を滑走するときの運動エネルギー及び回転体５
で付与された運動エネルギーによって傾斜面７ａを転動
する。このとき、粗粒ほど転動距離が長くなるため、原
料充填層７の高さ方向に関する偏析が強化される。ま
た、焼結原料２が安息角を超えて局部的に堆積すること
がないので、傾斜面７ａに送り込まれた焼結原料２のナ
ダレ現象に起因した粒度偏析の不連続や圧密化が防止さ
れる。原料充填層７は、均し板８でパレット６の幅方向
に関する厚み分布が調整された後、点火炉９で表層部が
点火される。パレット６の下方に配置した風箱（図示せ
ず）により、空気，酸素富化空気等を上から下に吸引し
ているので、原料充填層７の表層部から下層部に向けて
焼結反応が漸次進行する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】原料充填層７の偏析強
度は、大きければ大きいほど良いと言うものではない。
たとえば、使用する焼結原料の銘柄や粒度分布，擬似粒
子化等の予備処理に応じて、最適な偏析強度が変わって
くる。一部には、粒度偏析を付けない条件下で焼結原料
２を装入し、原料充填層７を形成する場合もある。とこ
ろが、従来の装入装置においては、設備構成によって原
料充填層７の粒度分布がほぼ定まったものとなる。傾斜
シュートの設置角度を変更しても、原料充填層７の粒度
分布に大きな変化は見られない。また、焼結原料２の装
入速度を変えても、装入速度が粒度分布と一義的な関係
にないため、目標とする偏析強度が得られ難い。しか
も、過度に大きな装入速度では、原料充填層の傾斜面に
積み上げられた焼結原料がナダレ現象を起こし、偏析強
度の不連続化や圧密化等の欠陥を発生し易い。本発明
は、このような問題を解消すべく案出されたものであ
り、先願で提案した装置における回転体の作用に着目
し、回転体の回転速度を制御することによって、目標粒
度分布をもった原料充填層を自在に形成することを目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の焼結原料装入方
法は、その目的を達成するため、ホッパーから切り出さ
れた焼結原料を傾斜シュートを経て回転体に送り、パレ
ット上に形成された原料充填層の傾斜面に分散流として
前記焼結原料を送給する際、前記原料充填層の目標粒度
分布に応じて回転体の回転速度を調整する。本発明者等
は、回転体５を組み込んだ装置を使用した焼結原料の装
入状態を調査・研究する過程で、回転体５から送り出さ
れた焼結原料２は、回転体５の回転速度に応じて異なっ
た分散流となることを見い出した。その結果、形成され
た原料充填層７は、回転体５の回転速度に応じて変化す
ることが判った。本発明者等は、分散流の形態如何によ
って偏析強度が変わる原因を次のように推察した。

【０００８】回転速度が低い場合、焼結原料２は、図２
（ａ）に示すような分散流１１となって原料充填層７の
傾斜面７ａに送られる。このとき、回転体５を経た焼結
原料２は、回転体５の回転力により放り出されるものが
少なく、大半が回転体５の近傍で傾斜面７ａの狭い範囲
に落下する。すなわち、焼結原料２は、自然落下に近い
状態で原料充填層７に送り込まれ、局部的に堆積し易い
状態になる。原料充填層７の傾斜面７ａも、急勾配にな
る。堆積した焼結原料２は、後から送られてくる焼結原
料２の補給を受けて安息角を超えたとき、ナダレ現象を
発生させて傾斜面７ａを滑り落ちる。ナダレ現象は、図
３（ａ）に示すように原料充填層７の高さ方向に関する
粒度偏析に不連続性を発生させる原因となり、好ましく
ない。

【０００９】回転体５の回転速度を上げると、焼結原料
２は、図２（ｂ）に示すような分散流１２となって原料
充填層７の傾斜面７ａに送られる。このとき、回転体５
を経た焼結原料２は、傾斜面７ａの上層から中層にかけ
て広い範囲に分散した形態で落下する。分散流１２の水
平方向に関する運動エネルギーが大きくなっているた
め、傾斜面７ａに落下した焼結原料２は、傾斜面７ａに
沿って転動する距離が長くなる。その結果、図３（ｂ）
に示すように、原料充填層７の高さ方向に関して連続的
な粒度偏析を付けた充填構造が得られる。

【００１０】回転速度を更に上げると、焼結原料２は、
図２（ｃ）に示すような分散流１３となって傾斜面７ａ
に送られる。このとき、回転体５を経た焼結原料２は、
傾斜面７ａの上層から下層にかけて広い範囲に分散した
形態で落下する。特に、大半の焼結原料５は、回転体５
により大きな水平方向の運動エネルギーを得ていること
から、傾斜面７ａの中層から下層にかけて落下する。し
たがって、緩やかな勾配を持つ傾斜面７ａが形成され
る。緩やかな勾配の傾斜面７ａは、落下した焼結原料２
の転動を少なくする。落下した焼結原料２は、回転体５
で与えられた水平方向の運動エネルギーを主体として傾
斜面７ａに分配され、傾斜面７ａ上での転動に起因する
分級作用が抑えられる。その結果、形成された原料充填
層７は、図３（ｃ）に示すように、高さ方向に関する粒
度偏析がほとんどなく、焼結原料２が均一装入されたよ
うな充填構造となる。

【００１１】原料充填層７の粒度偏析は、使用する焼結
原料２の銘柄，粒度分布，傾斜シュート４の傾斜角度，
回転体５の羽根の枚数や深さ等に応じても変わるもので
あり、回転体５の回転速度のみで定まるものではない。
しかし、これらの要因は予め定まっており、実績から粒
度偏析に与える影響を知ることができる。この条件下
で、それぞれの操業条件について回転体５の回転速度と
原料充填層７の粒度偏析との関係を予め把握しておく
と、回転体５の回転速度を変更するだけの操作で必要と
する粒度偏析を原料充填層７に付けることが可能とな
る。回転体５としては、たとえば円形，多角形，不定形
等の断面形状をもち、その表面に羽根，突起，凹凸等を
付けたものが使用される。また、図１に示すように回転
軸５ａに伝達した動力によって回転体５を回転させるも
のの他に、平板，三角棒等の両端をクランプしたアーム
を回転させる方式も採用される。

【００１２】

【実施例】

実施例１：回転体５としては、取付け外周径３００ｍｍ
及び羽根深さ５０ｍｍの羽根を回転軸に８枚取り付けた
ものを使用した。回転体５と傾斜シュート４との位置関
係は、傾斜シュート４の下位側端部４ａから水平方向で
１５０ｍｍ，垂直方向で１５０ｍｍの箇所に回転体５の
中心が位置するように設定した。粒度分布を表１に示す
平均粒径３．２ｍｍの焼結原料１を、表２に示す装入条
件でホッパー１から傾斜シュート４及び回転体５を介し
て焼結機のパレット６に装入した。装入された焼結原料
２は、傾斜シュート４から回転体５上に落下し、回転体
５の回転によりパレット６の走行方向上流側に強制的に
送り出された。

【００１３】

【表１】

【００１４】

【表２】

【００１５】連続装入試験後に、上層部から下層部に向
かう垂直方向に沿って連続的に原料充填層７から試料を
採取し、原料充填層７の高さ方向に関する平均粒度を調
査し、上層部の平均粒径と下層部の平均粒径との粒度差
Δｄを求めた。粒度差Δｄを回転体５の回転速度ｖとの
関係で整理したところ、図４に示す結果が得られた。図
４から明らかなように、ある程度までは回転速度ｖを大
きくするほど、粒度差Δｄが大きくなり、粒度偏析が強
化されることが判った。しかし、回転速度ｖが一定値を
超えると、逆に粒度差Δｄが小さくなり、粒度偏析が弱
まる傾向を示した。回転速度ｖが小さい側と大きな側と
で、同じ粒度差Δｄを示す場合がある。しかし、同じ粒
度差Δｄであっても、回転速度ｖに応じて原料充填層７
の充填構造が大きく異なっていた。

【００１６】たとえば、回転速度ｖが６０ｒ．ｐ．ｍ．
及び１８０ｒ．ｐ．ｍ．のとき、共に粒度差Δｄが約１
ｍｍとなっている。回転速度ｖ＝６０ｒ．ｐ．ｍ．で形
成された原料充填層７には、通気性阻害の一因となる粗
粒及び細粒のサンドイッチ構造が一部にみられた。これ
は、ナダレ現象を伴う充填過程を経て原料充填層７が形
成されたことに起因するものと推察される。他方、回転
速度ｖ＝１８０ｒ．ｐ．ｍ．で形成された原料充填層７
は、粗粒及び細粒のサンドイッチ構造がなく、均一な充
填構造をもっていた。回転速度ｖが粒度差Δｄに与える
影響は、銘柄，粒径，粒度分布，状態等に応じて原料充
填層７に付ける粒度偏析の調整に利用される。たとえ
ば、粒度分布が狭い範囲にある焼結原料２，粒度分布が
狭く且つ平均粒度が大きい焼結原料２等では、均一な充
填構造を持つ原料充填層７が要求されることがある。こ
のような場合、回転速度ｖを大きく設定した状態で回転
体５を回転させ、傾斜面７ａにおける原料粒子の転動を
少なくし、原料充填層７の高さ方向に関する粒度分布を
均一にする。他方、偏析強化した原料充填層７を形成す
る場合には、次の実施例２で示すように高い粒度差Δｄ
が得られる回転速度ｖで回転体５を回転させながら、焼
結原料２を充填する。

【００１７】実施例２：下面に開口率１５％で直径５ｍ
ｍの通風孔が形成された焼成ボックスを使用し、底面に
予め床敷き鉱を敷いた。各種鉄鉱石を、表３に示す配合
割合で副原料，コークス，返鉱等と配合し、実施例１と
同様な条件下でパレット６に装入した。なお、粒度差Δ
ｄが３．４ｍｍとなるように、回転体５を毎分１２５回
転の速度で回転させた。使用した焼結原料は、表１と同
様な粒度構成をもっていた。

【００１８】

【表３】

【００１９】パレット６に装入された原料充填層７の充
填密度及び粒度分布が変化しないように、パレット６の
所定位置で原料充填層７を垂直方向に切断し、前後のパ
レット６を分離した。切断面に耐火物を内装した耐火壁
を取り付け、ボックス状に組み立てて焼成ボックスとし
た。焼結原料２が充填された焼成ボックスを風箱の上に
載せ、原料充填層７の表層部に着火し、吸引負圧１０．
７９ｋＰａの一定条件下でブロアーにより空気を下方吸
引しながら焼結反応を原料充填層７の上層から下層に進
行させる焼結試験を行った。試験結果を、表４に示す。
なお、表４における比較例は、回転体５を配置すること
なく、傾斜シュート４からパレット６に焼結原料２を装
入した場合である。また、焼結時の通気性は、通気指数
（ＪＰＵ）及び焼成速度（ＦＦＳ）で評価した。

【００２０】

【表４】

【００２１】表４から明らかなように、本発明例では、
原料充填層７の通気性が改善され、焼結時間が短くなっ
ていることが判る。また、歩留りが向上し、結果として
焼結鉱の生産性が向上した。焼結鉱の品質を示すＪＩＳ
還元率（ＲＩ）及び低温還元粉化指数（ＲＤＩ）は、回
転体５を使用することなく焼結原料を装入した比較例に
比べて若干高い値を示しているが、本質的に大差のない
ものであった。

【００２２】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、傾斜シュートから焼結機パレットに至る焼結原料の
流動通過の途中に配置した回転体の回転速度によって、
原料充填層の粒度分布を制御している。この方法による
とき、設備的な変更を必要とすることなく、単に回転速
度を調整するだけの簡単な操作で、焼結原料の種類や性
状に見合った粒度分布を原料充填層に付けることができ
る。そのため、多様な焼結原料に対する適応性が高く、
高品質の焼結鉱が高い歩留りで製造される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 傾斜シュートの下位側に回転体を配置した焼
結原料装入装置

【図２】 回転体の回転速度に応じて異なる焼結原料の
分散流

【図３】 回転体の回転速度を異ならせて焼結原料を装
入することにより形成された原料充填層の高さ方向に関
する粒度分布

【図４】 回転体の回転速度ｖと原料充填層の高さ方向
に関する粒度差Δｄとの関係

【符号の説明】

１：ホッパー ２：焼結原料 ４：傾斜シュート
５：回転体 ６：パレット ７：原料充填層
７ａ：傾斜面 １１：回転体の回転速度が小さい場合
の分散流 １２：回転体の回転速度が中程度の場合に
生じる分散流 １３：回転体の回転速度が大きい場合の分散流

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 有冨 暢一 広島県呉市昭和町11番１号 日新製鋼株式 会社鉄鋼研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ホッパーから切り出された焼結原料を傾
   斜シュートを経て回転体に送り、パレット上に形成され
   た原料充填層の傾斜面に分散流として前記焼結原料を送
   給する際、前記原料充填層の高さ方向に関する粒度分布
   を前記回転体の回転速度によって制御することを特徴と
   する焼結機パレットへの原料装入方法。