JPS63186833A - 焼結鉱の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高炉投入用の焼結鉱の製造方法に関し、更に
詳述すれば還元粉化性に優れた焼結鉱の製造方法に関す
る。

〔従来技術〕

焼結法は、古くから実用化されているが、その主目的が
粉鉱石を塊状化することであり、これにより製造される
焼結鉱の性状は、塊鉱と比較して優れたものではなかっ
た。しかしながら近年、石灰石を添加した自溶性焼結鉱
の製造方法が実用化されて以来、高炉における出銑比及
び燃料比を大幅に改善し、高炉の操業成績の向上に寄与
できるものとして、焼結鉱は、高炉投入用原料として確
固たる位置を占めている。

焼結鉱の主原料は、鉄鉱石の粉鉱及び工場内で生成され
るミルスケール等の粉状の含鉄原料であり、これらの主
原料は、媒溶材としての石灰石等の副原料及び燃料とし
ての粉コークスと混合され、さらに水を添加されて、こ
れらと共に造粒処理を施された後、粒状の配合原料とし
て焼結機に導入される。

焼結鉱を製造するための焼結機としては、現在下方吸引
式の連続焼結機であるドワイトロイド型焼結機がその主
流となっており、この焼結機は、互いに連結され、その
連結方向に移動する多数のパレット、及び該パレットの
下側に配設され、一括されて吸引排風機に連結された多
数の風箱等にて構成されたものである。而して該焼結機
に導入される前記配合原料は、前記パレットに装入充填
され、該パレットの移動に伴って移送される間に、パレ
ットの移動経路中に設けた点火炉内において、その上表
面の粉コークスに着火されて焼結を開始する。そして、
更なるパレットの移動に伴って移送される間に、前記風
箱を介して前記吸引排風機により吸引され、パレット上
の原料充填層内を下向きに通気する燃焼用空気の作用に
より、上層から下層へと焼結反応が進行し、その最下層
部まで焼結反応が進行した時点において、高炉投入のた
めの適宜の粒径に破砕するために、次なる破砕工程へ排
鉱される。

以上の如く製造される焼結鉱の性状に関する問題点の１
つとして、高炉内シヤフト上部の低温還元帯において焼
結鉱が粉化する還元粉化現象がある。高炉内においてこ
の現象が過度に発生すると１、高炉内の装入物充填層に
おける通気が阻害されて、所謂棚吊り及びスリップの発
生頻度が増加し、高炉の操業不安定を招来する。従って
焼結鉱製造時に、還元粉化試験を行い、還元粉化率（Ｒ
ＤＩ指数）を測定して、高炉における還元粉化現象の発
生を未然に防止すると共に、製造される焼結鉱の還元粉
化性を良好に維持するための焼結鉱の製造方法が種々提
案されている。

さて還元粉化現象に関する研究は、従来から数多くなさ
れており、これらによれば、還元粉化現象は、焼結鉱中
に存在する粗大成長したベマタイ）　（ＦｅｚＯｚ）が
、５００℃〜６００℃の低温のもとで還元され、マグネ
タイト　（Ｆｅ３０４）に変態する際に膨張し、これに
より焼結鉱内部に生ずる内部歪が引き金となって、焼結
鉱組織に亀裂が生じ、これが組織内に伝播することによ
って粉化を招来する現象であるという説明が定説となっ
ている。

そこで、還元粉化性を改善するための焼結鉱の製造方法
は、焼結の過程において、前記へマタイトの生成を抑制
しようとするものが主体となっている。

これらの方法の内、最も簡便な方法は、前記配合原料中
の粉コークスの配合比率を大きくする方法であり、これ
は焼成温度を上昇させ、還元雰囲気を強化して、焼結反
応過程においてへマタイトをマグネタイト化しようとす
るものである。しかしながらこの方法においては、還元
粉化率の改善は実現されるが、高炉装入原料として重要
な他の性質である被還元性を悪化させる虞がある。これ
は、粉コークス配合比率の増加により、焼結過程におけ
る融体量が増加し、焼結鉱中の気孔率が減少すること、
及び前述の如く生成されたマグネタイトは、それ自体還
元性に劣る上に、スラグに包囲された状態で焼結鉱中に
存在すること等の原因による。

そこで、還元粉化性以外の他の性質（強度、被還元性等
）を含めた総合的見地から見て、前記方法の内有効な方
法の１つは、焼結済の充填層の冷却速度を増加させる方
法である。これは前記へマタイトは、焼結過程の高温帯
において生成されたマグネタイトの一部が、焼成後の冷
却過程における所定の温度域において、冷却用空気によ
り再酸化されて生成されることに着目し、冷却速度の増
加により、前記温度域内の滞留時間を短縮して、ヘマタ
イトの生成を抑制する方法である。ところでドワイトロ
イド型焼結機においては、前述の如く、焼結反応は充填
層の上層から下層に向けて進行するから、下層は上層に
比較して、多くの熱量を享受する結果、該焼結機により
製造される焼結鉱は、下層に至る程へマタイトの粗大化
が進行して、還元粉化性が悪化する傾向にある。そこで
前述の方法をドワイトロイド型焼結機に適用する場合に
あたり、特開昭５６−７７３４５号の発明では、焼結反
応が充填層の最下層にまで進行した後の風箱内における
通気方向を上方向とし、この通気により下層の冷却速度
を特に増加させている。

また、還元粉化性改善のための、他の有効な方法は、特
開昭６０−１０３１３４号又は本願出願人による特開昭
６１−２０１７３９号に開示しである如く、焼結反応が
充填層の最下層にまで進行した後の風箱に、Ｎ２ガス又
は還元性ガスを吸引させ、焼結済の充填層をこれらのガ
スによりある程度冷却せしめる方法である。

前者は、不活性ガスであるＮ２ガスにより、マグネタイ
トが再酸化する前記温度域における酸化反応そのものを
抑制しようとする方法であり、後者は、高炉内における
還元粉化現象を還元性ガスによる冷却過程において生ぜ
しめ、焼結工程に続く破砕工程において破砕する際に、
還元粉化した焼結鉱を取除き、還元粉化性の良好な焼結
鉱のみを高炉に送給しようとする方法である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

これらの３通りの方法は、いずれも還元粉化性の改善の
ための有効な方法であるが、これらにおいては、焼結鉱
の冷却用ガスである空気、Ｎ２ガス又は還元性ガスを、
前記風箱の内、パレットの移動方向下流側に位置する複
数個の風箱を利用して、前記充填層に通流せしめる構成
となっている。

ところがこれらの風箱は、前述した如く充填層内の焼結
反応を下方向に進行せしめるための燃焼用空気通流用と
して設けたものであり、これらの一部を冷却用ガス通流
のために利用する前述の方法の実施により、焼結機にお
ける単位面積当たりの生産性が低下するという難点があ
った。またこれらの方法を実施するためには、一括して
吸引排風機に連結されている前記風箱の内の一部を他の
風箱と切離し、これらを冷却用ガスの配管系に連結する
という大規模な改造を必要とするという難点があった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、還元
粉化性に優れた焼結鉱を、焼結機における生産性を低下
させることなく、しがも現状の焼結機を小改造すること
により製造できる焼結鉱の製造方法を提供することを目
的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る焼結鉱の製造方法は、所定の方向に移動す
るパレットと、該パレットの下側に、前記移動の方向に
多数並設した燃焼用空気吸引用の風箱とを備え、その並
設方向両端に位置する風箱に、該風箱内への前記並設方
向からの外気の漏入を防止すべく、デッドプレートを夫
々設けてある焼結機により、前記パレットに充填され、
その上部に着火される原料を、該パレットの移動に伴っ
て移送しつつ焼結させる焼結鉱の製造方法において、前
記デッドプレートの内、パレットの移動方向下流側のデ
ッドプレートに、これを上下に貫通する通気孔を形成し
、該通気孔から、その上側に位置するパレット上の前記
原料の充填層に、これを上向きに通流せしめるべく、冷
却用ガスを導入することを特徴とする。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて詳述する
。第１図は本発明に係る焼結鉱の製造方法（以下本発明
方法という）の実施状態を示す模式図である。

図において１は焼結機であり、該焼結機１は、互いに連
結され無限軌条２に沿って、白抜矢符にて示す如く、そ
の連結方向に移動する原料移送用の多数のパレット３，
３・・・及び該パレット３，３・・・の下側において、
これらの底部にその上端開口部を対向させ、パレット３
，３・・・の移動方向に多数並設された燃焼用空気吸引
用の風箱４，４・・・等にて構成されている。パレット
３，３・・・の移動方向上流側の上側には、最上流側か
ら順に、床敷鉱ホッパ８．給鉱ホッパ９及び点火炉１ｏ
が設置されており、移動中のパレット３，３・・・には
、床敷鉱ホッパ８の下方に位置した時点において該ホッ
パ８からパレット３．３・・・の底板をなす火格子３ｏ
を覆うための床敷鉱が装入され、更に給鉱ホッパ９の下
方に位置した時点において、該ホッパ９内に収納された
焼結鉱原料１１が装入、充填される。そしてパレット３
，３・・・の幅方向全域を覆う態様で設置された前記点
火炉１０の内部を通過する際に、パレット３，３・・・
上の焼結鉱原料１１はその上表面に着火され、該原料１
１に配合された粉コークスの燃焼により上層部から焼結
を開始する。

前記風箱４，４・・・は点火炉１０の下位置からパレッ
ト３，３・・・の移動方向下流側に設けてあり、これら
は一括されて主排気管５及び集塵機６を介して吸引排風
機７に連結されている。而して、前述の如く点火炉１０
において着火された焼結鉱原料１１の燃焼はパレット３
，３・・・の移動に伴う該原料１１の移送の過程におい
て、風箱４，４・・・及び主排気管５を介して吸引排風
機７に吸引される燃焼用空気の作用により、パレット３
，３・・・上の前記原料１１の充填層内を下層に向かっ
て進行し、これに伴って、１３００℃前後の高温帯であ
る焼結反応帯１２が、第１図にハンチングを施して示す
如（、前記充填層の上層から下層に徐々に移行して、パ
レット３゜３・・・に充填された焼結鉱原料１１は、そ
の最下層に至るまで焼結され、移動方向下流端の排鉱部
におけるパレット３，３・・・の反転動作により、次な
る破砕工程へ排鉱され、適宜の粒径の塊状に破砕された
後、高炉へ送給される。

第２図は、焼結機１の排鉱部近傍の一部破断側面図であ
る。

パレット３の下部フレーム３１は、パレット幅の長大化
及び熱応力に起因する歪み対策上、本図に示す如く、パ
レット３の底板をなす火格子３０と共に、下部が開放さ
れた箱形をなすものであり、該フレーム３１の下端縁に
は、その全周にわたってシール部材３２が設けてある。

該シール部材３２は、燃焼用空気吸引時に負圧となる風
箱４，４・・・内への外気の漏入を防止するためのもの
であり、風箱４の両側壁上縁及び風箱４，４・・・の並
設方向両端部に設けた平板状のデッドプレー）４０．４
０’の上面に摺接して、パレット３，３・・・と風箱４
，４・・・との間を気密に封止する。デッドプレート４
０．４０’の内、パレット３，３・・・の移動方向下流
側の風箱４から、更に下流方向に延設されたデッドプレ
ート４０には、第２図に示す如く、複数個の通気孔４１
．４１・・・が、上下方向に貫通形成されており、該通
気孔４１．４１・・・の下側には、冷却用ガスタンク５
０゜送風機５１及び分配器５２からなる冷却用ガス導入
系に接続されたガス導入管４２．４２・・・が夫々連結
されている。而して、冷却用ガスタンク５０内の冷却用
ガスは送風機５１にて所定の圧力に昇圧され、分配器５
２により均一に分配されて、各別のガス導入管４２．４
２・・・を経て、通気孔４１．４１・・・からパレット
３の火格子３０及び下部フレーム３１並びにデッドプレ
ート４０にて囲まれた空間に導入され、火格子３０上の
焼結鉱原料１１の充填層内を第２図に白抜き矢符にて示
す如く上向きに通流し、該充填層の上表面から上方に放
出される。

さて、前記焼結反応帯１２の下部がパレット３゜３・・
・上の焼結原料１１の最下層まで到達する位置をフレー
ムフロントポイント１３というが、風箱４゜４・・・に
て吸引される燃焼用空気の作用は、フレームフロントポ
イント１３以前と以後とでは異なり、前者において、燃
焼用空気は、粉コークスの燃焼を下層に向けて進行させ
、焼結反応を起こす作用を果たすのに対し、後者におい
ては高温の保持とそれに引続く前記充填層の冷却とが主
体となる。

従って、フレームフロントポイント１３以後においては
、前記充填層を通流するガスは、空気である必要はなく
、前述の作用を行えるものであれば他のガスであっても
よい。本発明方法は、フレームフロントポイント１３以
後において前記通気孔４１．４１・・・から導入され、
前記充填層内を上向きに通流する冷却用ガスにより冷却
作用を行わせるものであり、冷却用ガスとしては、空気
、不活性ガス又は還元性ガスのいずれを用いてもよい。

冷却用ガスとして空気を用いた場合においては、燃焼用
空気吸引系と別に設けた冷却用ガス導入系を設けている
から、冷却用空気の量を適宜に設定することにより、冷
却速度の増加を図ることができ、更にパレット３，３・
・・上の充填層の下層から上層に向けて該空気の通気が
行われることにより、ヘマタイトの粗大化が顕著な下層
部の冷却速度の増加を図ることができる結果、還元粉化
性に優れた焼結鉱の製造か可能となる。なおこの場合に
は、冷却用ガスタンク５０を設ける必要はな（、送風器
５１の吸気側を大気に開放して、該送風機５１に外気を
Ｄ引させる構成としてもよい。

また冷却用ガスとして窒素ガス等の不活性ガスを用いれ
ば、前述した冷却促進効果に加えて、冷却の過程におけ
るマグネタイトの再酸化反応が抑制され、ヘマタイトの
生成が抑制される結果還元粉化性に優れた焼結鉱が製造
される。

なおこの場合には、第２図に２点鎖線にて示す如く、パ
レット３．３・・・の上側のデッドプレート４０と対向
する位置に、パレット３．３・・・の幅方向全域を覆う
態様にて、フード１４を設け、該フード１４にてパレッ
ト３，３・・・上の原料充填層を通気した不活性ガスを
集気し、これを図示しない集塵機。

熱交換器を介して冷却用ガスタンク５０に還流して、不
活性ガスを循環使用すればなおよい。

更に冷却用ガスとして還元性ガスを用いれば、冷却過程
において、ヘマタイトが還元反応して、マグネタイトに
変態し、還元粉化現象を生じ、焼結工程に続く破砕工程
において破砕する際に粉化した焼結鉱が返鉱として除去
されるから、高炉にこれが送給されず、高炉の操業が安
定化する。

なおこの場合には、還元性ガスとして、還元成分として
の一酸化炭素を２０〜２５体積％含有し、高炉操業の副
産物として得られる高炉ガスを用いるのが合理的である
。またこの場合、焼結鉱原料１１の充填層を通流した後
のガスは、そのまま大気中に放出せず、前記フード１４
にて集気して、空気にて希釈した後、放出することが必
要である。更にこの場合、デッドプレート４０とシール
部材３２との間から、大気中に冷却用ガスたる還元性ガ
スが漏洩しないよう送風機５１における昇圧量を適宜に
設定する必要がある。

さて、以上の如き本発明方法を実施するに当たり、冷却
用ガスを通気せしめる時点において、パレット３．３・
・・上の焼結鉱原料１１の充填層が、所定の温度領域に
あることが必要であり、換言すれば、フレームフロ、ン
トポイント１３が所定の風箱４、例えば第１図に示す如
く排鉱側から２番目の風箱４の位置に一致するように焼
結［１の操業を行わせることが必要となる。このことは
、風箱４，４・・・内における燃焼用空気の温度が、フ
レームフロントポイント１３の直下に位置する風箱４に
おいて最高になるという従来からの知見に基づいて、前
記所定の風箱４内において、これの前後に隣接する風箱
４，４内におけるよりも高い温度が検出さ６　れるよう
にパレット３，３・・・の移動速度を制御することによ
って実現される。

またデッドプレート４０のパレット３，３・・・の移動
方向の長さは、通気孔４Ｌ４１・・・からの冷却用ガス
が、火格子３０．下部フレーム３１及びデッドプレート
４０にて囲まれた空間に導入され、しかも該空間が外気
に対して気密に封止されるために、少な（ともパレット
３の移動方向寸法の少な（とも２倍の長さが必要であり
、所定の冷却作用が行われるために、十分な量の冷却用
ガスの導入がなされるように決定されるが、これは、風
箱４内への外気の漏入防止のため、従来から設けてある
デッドプレートをわずかに延長させることにより実現で
きる。

最後に、本発明方法の効果を実証するために行った実験
の結果を示す。第１表は、本実験に使用した焼結鉱原料
の性状と配合比を示したものであり、実際の焼結鉱製造
工程において一般的に用いられているものである。また
第３図は、本実験の実験装置の縦断面図であり、第２表
は該装置の仕様を示す。

第３図において６０はその軸心を上下方向として基台６
１上に立設された円筒状をなす焼結鍋であり、その内部
の上下方向略中夫には火格子６２が設けてあり、該火格
子６２の上側の夫々異なる高さ位置には３個の原料温度
計６３．６３．６３が、また火格子６２の下方には、こ
れに向けて冷却用ガスを噴出すべく、冷却用ガスの導入
管６４が夫々設けてある。更に焼結鍋６０の下部は、集
塵機６５及び風量測定用のオリフィス６６を介して排風
機６７に連結されている。

さて、実験は第１表の原料を、ドラムミキサー内で十分
混合し、これに、平均水分値が５．５重量％（湿量ベー
ス）となるように水を添加して、更にドラムミキサーを
転勤させて造粒処理を行った後、焼結鍋６０内に、火格
子６２上に適宜の厚さの充填層６８を形成せしめるべく
投入し、図示しないバーナーにて、該充填Ｎ６８の上表
面に着火して、排風機６７にて吸引される燃焼用空気の
作用により、焼結反応を下向きに進行させる手順にて行
った。

そして前記原料温度計６３．６３．６３の内、最下部に
位置する温度計６３の指示値が最大となり、焼結反応が
充填層６８の最下層にまで到達したことが認識された時
点において、排風機６７を停止すると共に前記導入管６
４から、空気（実験１）、窒素ガス（実験２）又は還元
性を有する混合ガス（実験３）を夫々１．５Ｎｍ３／ｍ
ｉｎにて１分間導入し、焼結後の充填層６８を冷却した
。なお実験３における混合ガスの成分は、−酸化炭素（
２５体積％）、二酸化炭素（２０体積％）及び窒素（５
５体積％）とした。

第３表は、前記実験１、実験２及び実験３並びに、これ
らとの比較のため、焼結完了後も排風機６７を停止させ
ることなく、該排風機６７にて吸引される空気により冷
却を行わせた従来法により夫々製造された焼結鉱の性状
を比較した結果を示すものである。

表中、必要破砕エネルギは、焼結鍋６０から取出された
焼結鉱の大塊を、２ｍの高さから厚鋼板上に反復落下さ
せて破砕せしめ、これが高炉装入物として適当な、平均
粒度２０龍程度に破砕されるのに必要な落下回数を示す
ものであるが、本発明方法の実施により焼結完了時点か
ら排鉱時点に至るまでに冷却が良好に行われ、破砕が困
難な赤熱部が減少する結果、第３表に明らかな如く、必
要破砕エネルギが減少して、焼結工程に続く破砕工程に
おける所要動力の大幅な軽減が可能となる。

また落下強度、還元粉化性及び還元率はＪＩＳ−Ｍ８７
１１゜日本鉄鋼協会共同研究会製鉄部会報及びＪＩＳ−
Ｍ８７１３に夫々規定されている試験方法にて試験した
結果を示し、本発明方法によれば落下強度及び還元率を
悪化させることなく還元粉化性の大幅な改善が実現され
ることが明らかである。

また第３表中の１２００℃荷重軟化圧損値は、試料５０
０ｇの充填層に、ｌ　ｋｇ　／　ｃｔａの垂直荷重を加
えつつ、高炉内と同等の組成を有するガス雰囲気下にお
いて、前記充填層を高炉内と同等の過程にて昇温せしめ
た場合に、１２００℃に到達した時点における該充填層
内の圧力損失値であって、高炉内の通気性の良否を示す
指数であり、第３表に明らかな如く、本発明方法により
製造された焼結鉱は、従来法によるものと比較して該圧
損値が低く、高炉操業の安定化が図れるものである。

（以下余白） 第　　１　　表 第　　２　　表 第　　３　　表 〔効果〕 以上詳述した如く本発明方法においては、バレントの移
動方向最下流側に位置して設けてあるデッドプレートに
形成した通気孔から、冷却用ガスを導入し、該ガスをパ
レット上の焼結済の充填層に上向きに通流させて、該充
填層の冷却を行っており、風箱は全て燃焼空気を吸引す
るために用いられるから、単位面積当たりの生産性は低
下せず、しかも従来の焼結機のデッドプレートをわずか
に延長し、これに前記通気孔を形成するという小改造を
行うだけで、容易に還元粉化性に優れた焼結鉱の製造が
可能となる等価れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すものであり、第１図は本
発明方法の実施状態を示す模式図、第２図は焼結機の排
鉱部近傍の一部破断側面図、第３図は本発明方法の実証
試験に用いた焼結鍋の縦断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、所定の方向に移動するパレットと、該パレットの下
   側に、前記移動の方向に多数並設した燃焼用空気吸引用
   の風箱とを備え、その並設方向両端に位置する風箱に、
   該風箱内への前記並設方向からの外気の漏入を防止すべ
   く、デッドプレートを夫々設けてある焼結機により、前
   記パレットに充填され、その上部に着火される原料を、
   該パレットの移動に伴って移送しつつ焼結させる焼結鉱
   の製造方法において、 前記デッドプレートの内、パレットの移動 方向下流側のデッドプレートに、これを上下に貫通する
   通気孔を形成し、該通気孔から、その上側に位置するパ
   レット上の前記原料の充填層に、これを上向きに通流せ
   しめるべく、冷却用ガスを導入することを特徴とする焼
   結鉱の製造方法。