JP4598882B2 - 焼結機の原料装入方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、焼結機の偏析装入装置に用いられる焼結機の原料装入方法及び装置に関するものである。

製鉄用の高炉に投入される焼結鉱は、鉄鉱石粉末にコークスやその他の副原料を混合し、調湿した焼結原料を移動台車に装入し、焼結機点火炉内で表層部のコークスに点火して下方に吸引しながら焼結を進行させる方法で製造されている。この場合、移動台車上で下層に粗粒、上層に細粒となるように焼結原料の粒度を偏析させて装入すること（粒度偏析装入）が、良好な品質の焼結鉱を得るうえで有効である。

この目的で、古くからスリットシュートとデフレクターシュートを用いた原料装入方法が採用されてきた。この方法は、特許文献１，特許文献２に示されるように、傾斜配置されたスリットシュートの上端から焼結原料を供給し、粗粒はスリットシュートの下端から焼結機の移動台車上に滑落させ、スリットシュートを通過した細粒はその下方に傾斜配置されたデフレクターシュートを介して移動台車上に滑落させ、装入する方法である。この方法によれば、デフレクターシュート上に形成されるタクレと呼ばれる細粒の堆積層が、粗粒層の凹凸補完しつつ粗粒層の上層に細粒層を連続的に形成することができる。

：特許第２６０８４２５号公報 ：特開昭６４−８３６２６号公報

ところが原料鉱石の銘柄、粒度、配合比、水分などは日々変化しているために焼結原料の粒度分布が変化し、スリットシュートで分離される粗粒と細粒の割合も変化する。このためにもし細粒３の割合が増加すると、図１に示すようにスリットシュート１を通過した細粒３がデフレクターシュート２上に安息角を越えてうず高く積み上がり、一挙に崩れ落ちる「なだれ現象」を引き起こす。この結果、移動台車９上における細粒層と粗粒層との境界位置が大きく変動し、安定した粒度偏析装入ができない。

逆に焼結原料中の細粒３の割合が減少すると、図２に示すようにデフレクターシュート２上の細粒３の量が不十分となり、デフレクターシュート上に堆積した細粒の層が消滅して粗粒層の表面の凹凸を補完する機能が失われ、「荷切れ現象」を招くこととなる。「荷切れ現象」が発生すると移動台車９上における細粒層の表面が凹凸状になり、やはり安定した粒度偏析を行わせることができない。

そこで特許文献１では、スリットシュート１のスリット間隔を上部では細かく、下部では粗くすることにより、良好な粒度偏析装入を実現している。
また特許文献２では、スリットシュート１とデフレクターシュート２の下方に延長シュートを設け、その長さを変化させることで良好な粒度偏析装入を実現している。
しかしこのようなスリット間隔の調整、シュート長さの調整、シュート角度の調整などには操業を一旦停止することが必要となり、日々の変動には対応することができないという問題があった。このため従来は焼結原料の粒度分布の変動による「なだれ現象」や「荷切れ現象」の発生を効果的に防止することができず、焼結鉱の品質変動が発生していた。

そこで、本発明は、焼結原料の粒度、配合比、水分などの性状変化に対し、装置を停止することなく、適正な粒度偏析装入を実現できる装置を得ることを課題とする。これにより、焼結原料の性状変化にリアルタイムに対応でき、「なだれ現象」や「荷切れ現象」を効果的に抑制して、安定した粒度偏析装入が達成することが可能となる。

上記の課題を解決するため発明者らは、鋭意検討した結果、以下の知見を得た。即ち、傾斜配置されたスリットシュート１の上端から焼結原料を供給し、粗粒４はスリットシュート１を滑落し焼結機の移動台車９上に装入され、細粒３はスリットシュート１を通過し、その下方に傾斜配置されたデフレクターシュート２に落下し、その上を滑落して移動台車９上に装入される。このときに、デフレクターシュート２上に堆積した細粒のレベル（堆積量のレベル）を監視し、予め定めた堆積した細粒のレベルを維持するようにスリットシュート１に対するデフレクターシュート２の位置を調整（制御）する。このことにより、「なだれ現象」や「荷切れ現象」を防止できることを見出し、本発明を成すに至った。

デフレクターシュート２上に堆積した細粒３のレベルの変動がある場合には、スリットシュートからデフレクターシュートを遠ざければよく、デフレクターシュート２上に堆積した細粒３のレベルが予め定めたレベルより低い位置で安定している場合には、スリットシュート１に対してデフレクターシュート２を接近させればよいことも見出した。

本発明の要旨は、以下のとおりである。
（１）傾斜配置されたスリットシュートの上端から焼結原料を供給し、粗粒はスリットシュートの下端から焼結機の移動台車上に滑落させ、スリットシュートを通過した細粒は、前記スリットシュートの下方に傾斜配置されたデフレクターシュートを介して移動台車上に滑落させて原料装入を行う焼結原料装入装置において、デフレクターシュート上に堆積した細粒のレベルを監視し、該レベルに基づきデフレクターシュートの位置を調整することを特徴とする焼結機の原料装入方法。

（２）前記堆積した細粒のレベルが、予め定めたレベルを維持するようにスリットシュートに対するデフレクターシュートの位置を調整することを特徴とする（１）に記載の焼結機の原料装入方法。

（３）前記デフレクターシュートの水平位置を調整することを特徴とする（１）または（２）に記載の焼結機の原料装入方法。

（４）前記デフレクターシュートの位置の調整とは、前記堆積した細粒のレベルが、予め定めた値以上の変動がある場合には、スリットシュートからデフレクターシュートを遠ざけることを特徴とする（１）〜（３）のいずれか1項に記載の焼結機の原料装入方法。

（５）前記デフレクターシュートの位置の調整とは、前記堆積した細粒のレベルが、予め定めたレベルより低い位置で、予め定めた時間以上維持している場合には、スリットシュートに対してデフレクターシュートを接近させることを特徴とする（１）〜（４）のいずれか1項に記載の焼結機の原料装入方法。

（６）焼結原料ホッパと、その下部に設けられたドラムフィーダと、該ドラムフィーダから落下する焼結原料の落下位置に傾斜配置された助走シュートと、該助走シュートの下部延長上に設けられ焼結原料を粗粒と細粒に分級するスリットシュートと、該スリットシュートにより分級された細粒の落下位置に設けられたデフレクターシュートを備えた焼結機の原料装入装置において、デフレクターシュート上に堆積した細粒のレベルを検出するレベル検出器と、デフレクターシュートをスリットシュートに対して近接・移動させるデフレクターシュート移動機構部を有することを特徴とする焼結機の原料装入装置。

（７）前記レベル検出器で検出した前記レベルに基づき、前記デフレクターシュート移動機構部に、前記デフレクターシュートの移動量に関する信号を供給する制御部を有することを特徴とする（６）に記載の焼結機の原料装入装置。

本発明によれば、操業を停止することなく、デフレクターシュート上に堆積した細粒のレベルが予め定めたレベルを維持するようにスリットシュートに対するデフレクターシュートの位置を調整することによって、焼結原料の粒度分布が変化した場合にも安定した焼結原料の粒度偏析装入が実現できる。この結果、焼結鉱の品質変動が抑制され安定操業が可能となる。

従来技術における「なだれ現象」を説明する図である。 従来技術における「荷切れ現象」を説明する図である。 本発明の実施形態を説明する図である。 本発明の実施形態における移動機構を説明する図である。 デフレクターシュート上に堆積した細粒のレベル変動を示すグラフの一例である。 本発明の実施形態の例を示す図である。

以下に本発明について説明する。
図３は本発明の実施形態の説明図である。傾斜配置されたスリットシュート１には多数のスリットバーが所定間隔で水平に設けられ、それぞれ隣接すスリットバーとの間にスリットを形成している。スリットシュート1の鉛直下方には同じく傾斜配置されたデフレクターシート２が設けられている。焼結原料は焼結原料ホッパ５からドラムフィーダ６によって助走シュート７上に供給され、スリットシュート１の上端から下端に向かって滑落して行く。焼結原料８は鉄鉱石粉末にコークスやその他の副原料を混合し、調湿したものであり、その粒径は０．０１〜１０mm程度である。焼結原料８がスリットシュート１上を滑落して行く間に焼結原料８中の細粒３はスリットからデフレクターシュート２上に落下し、粗粒４は、スリットから落下せず、そのままスリットシュート１の下端に達する。

細粒３と粗粒４とはスリットシュート１の目開きにより決定される相対的な概念である。一般的な製鉄用焼結原料では、粒径が０．０１〜２ｍｍの範囲を細粒３と呼び、２ｍｍを超えて１０ｍｍまでを粗粒４と呼ぶことが多く、本発明の説明においてもこの定義に従う。

スリットシュート１およびデフレクターシュート２の下方には焼結機の移動台車９が図３の左側から右方向に走行している。粗粒４はそのままスリットシュート１の下端から移動台車９上に落下する。一方、デフレクターシュート２上に落下した細粒３もデフレクターシュート２上で細粒の堆積層を形成しながら下方に移動し、移動台車９上で粗粒４からなる下層の上に細粒３からなる上層を連続的に形成する。デフレクターシュート２は、その下端と移動台車９との間隔が一定となるよう設置しており、下層の厚さに変動があっても、図３に示すように細粒３からなる上層を含めた装入した焼結原料の深さは一定になるようにしている。

しかし前述したように、焼結原料の粒度分布が日々変化し、スリットシュートで分離される粗粒と細粒の割合も変化する。このため細粒３の割合が増加すると、図１に示すように細粒３がデフレクターシュート２上に安息角を越えてうず高く積み上がり、一挙に崩れ落ちる「なだれ現象」を引き起こす。
逆に粗粒の割合が増加すると、図２に示すようにデフレクターシュート２上の細粒の堆積層が消滅して粗粒層の表面の凹凸を補完する機能が失われ、「荷切れ現象」を招くことになる。

そこで本発明では、図３に示すようにスリットシュート１とデフレクターシュート２との間に、デフレクターシュート２上に堆積した細粒３のレベルを検出するレベル検出器１０を設け、デフレクターシュート２上に堆積した細粒３のレベルを常に検知し、そのレベル変動に応じてスリットシュート１に対するデフレクターシュート２の水平位置を変化させる。レベル検出器１０としてはレーザ光線、赤外線、超音波などを利用した公知の距離センサを用いることができる。デフレクターシュート２上に堆積した細粒３のレベル（堆積量のレベル）は、レベル検出器１０から堆積した細粒の上端位置までの距離で把握することができる。レベル検出器１０の出力は制御装置１１に送られ、制御装置１１はレベルの変動に基づいて、デフレクターシュート上の焼結原料堆積状況が、なだれ現象が生じ易い状態か、正常状態か、荷切れ現象が生じやすい状態かを判断し、デフレクターシュート２を水平方向に移動させる。

デフレクターシュート上の焼結原料堆積状況の判断は、例えば、適正なレベル範囲を予め定めておき、そのレベル範囲内を正常状態とし、範囲を超えているとなだれ現象が生じやすい状態、範囲に達しないときに荷切が発生し易い状態と判断するようにすればよい。

また、デフレクターシュート２上に堆積した細粒３のレベルが大きく周期的な変動を繰り返すとき（例えば図５）には、堆積層が一挙に崩れ落ちる「なだれ現象」が発生しているものと判断し、デフレクターシュート２上に堆積した細粒３の位置が予め定めた位置範囲より低い位置に一定時間ある場合には、デフレクターシュート上に堆積した細粒のない「荷切れ現象」が発生しているものと判断することもできる。

デフレクターシュート移動機構部の構造は特に限定されるものではない。例えば図４に示すように固定架台１２上にデフレクターシュート２の支持台車１３を移動自在に搭載し、この支持台車１３を固定架台１２上に設けられたハンドル１４によって操作して移動させる機構を採用することもできる。ハンドル１４によってピニオンを回転させて支持台車１３から延びるラック１５を移動させる構造としても、あるいは支持台車１３から延びる丸棒にネジを切っておき、ハンドル１４によって回転されるネジとかみ合わせて移動させる構造としてもよい。もちろん、人手ではなく、モーター等を設置し、支持台車１３を移動させてもよい。この場合、レベル検出器で得た、堆積した細粒のレベル信号を制御装置１１に供給し、制御装置１１でデフレクターシュートの移動距離を計算し、その移動距離に関する信号をデフレクターシュートの移動機構部に供給すればよい。こうすることにより、堆積した細粒のレベルと連動して、自動でデフレクターシュート２の位置を自動調整することができる。
このような移動機構により、操業を停止することなくデフレクターシュート２の位置を調整できる。

なだれ現象が生じやすい状態の場合には、デフレクターシュート移動機構部によってスリットシュート１からデフレクターシュート２を遠ざけ、荷切れ現象が生じやすい状態の場合にはスリットシュート１にデフレクターシュート２を接近させればよい。「なだれ現象」はデフレクターシュート２上に過剰な堆積があることを意味しているため、デフレクターシュート２を後退させて堆積を減少させ、「荷切れ現象」はデフレクターシュート２上の堆積不足を意味しているため、デフレクターシュート２を接近させて堆積量を増加させればよいからである。

ここでデフレクターシュート上の堆積量の適正レベルは、焼結原料の粒度、配合比、水分などの性状によって変化する。そのため、焼結原料の配合などを基に、予め適正範囲のテーブルを準備しておき、適宜適正レベルを設定することができる。一般的な焼結原料の場合、移動台車９上に堆積する焼結原料の最上層表面からデフレクターシュート２に沿って２００ｍｍ程度上がった位置が、適正なレベルである（図６）。

図３に示す装置における具体的実施例について説明する。レベル検出器１０により確認できるデフレクターシュート上に堆積した細粒の上端位置の変動幅（デフレクターシュート２に沿った変動幅）が５０ｍｍ以上となった場合には「なだれ現象」と認識し、スリットシュート１のスリット幅１〜３倍の移動量でデフレクターシュート２をスリットシュート１から遠ざけた。また、レベル検出器１０により確認できるデフレクターシュート上に堆積した細粒の上端位置が、適正レベル（移動台車の焼結原料最上層表面からデフレクターシュートに沿って２００ｍｍとした）から５０ｍｍ以上下がった位置となった場合には「荷切れ現象」と認識し、スリット幅の１〜３倍の移動量でデフレクターシュート２をスリットシュート１に接近させた。

このような制御により、なだれ現象や荷切れ現象の1月あたりの発生件数が、平均で約１５件あったものが０件になり、大幅に減少した。その結果、約１％の焼結鉱の増産効果が得られた。この数値は小さいようであるが実際には月産約５０００トンの増産に相当し、その実用上の効果は大きいものである。

以上のことから、焼結原料の粒度分布が日々変化し、スリットシュートで分離される粗粒と細粒の割合が変化した場合にも、「なだれ現象」や「荷切れ現象」を防止し、移動台車９上で下層に粗粒４、上層に細粒３となるように焼結原料の粒度偏析装入を安定して行わせることができることが確認できた。その結果、従来のように操業停止を行わず、装置の稼働率を低下させることもなく、良好な品質の焼結鉱を得ることができ、高炉の生産性の向上を図ることができた。

本発明は、製鉄原料の焼結製造工程で利用することができる。本発明を利用することにより、焼結原料装入装置の生産性を落とすことなく、高品質の焼結鉱ができ、総合的な製鉄生産性の向上に寄与する。

１ スリットシュート
２ デフレクターシュート
３ 細粒
４ 粗粒
５ 焼結原料ホッパ
６ ドラムフィーダ
７ 助走シュート
８ 焼結原料
９ 移動台車
１０ レベル検出器
１１ 制御装置
１２ 固定架台
１３ 支持台車
１４ ハンドル
１５ ラック

Claims (4)

1. 傾斜配置されたスリットシュートの上端から焼結原料を供給し、粗粒はスリットシュートの下端から焼結機の移動台車上に滑落させ、スリットシュートを通過した細粒は、前記スリットシュートの下方に傾斜配置されたデフレクターシュートを介して移動台車上に滑落させて原料装入を行う焼結原料装入装置において、デフレクターシュート上に堆積した細粒のレベルを監視し、前記堆積した細粒のレベルが、予め定めた値以上の変動がある場合には、スリットシュートからデフレクターシュートを遠ざけることを特徴とする焼結機の原料装入方法。
2. 傾斜配置されたスリットシュートの上端から焼結原料を供給し、粗粒はスリットシュートの下端から焼結機の移動台車上に滑落させ、スリットシュートを通過した細粒は、前記スリットシュートの下方に傾斜配置されたデフレクターシュートを介して移動台車上に滑落させて原料装入を行う焼結原料装入装置において、デフレクターシュート上に堆積した細粒のレベルを監視し、前記堆積した細粒のレベルが、予め定めたレベルより低い位置で、予め定めた時間以上維持している場合には、スリットシュートに対してデフレクターシュートを接近させることを特徴とする焼結機の原料装入方法。
3. 焼結原料ホッパと、その下部に設けられたドラムフィーダと、該ドラムフィーダから落下する焼結原料の落下位置に傾斜配置された助走シュートと、該助走シュートの下部延長上に設けられ焼結原料を粗粒と細粒に分級するスリットシュートと、該スリットシュートにより分級された細粒の落下位置に設けられたデフレクターシュートを備えた焼結機の原料装入装置において、デフレクターシュート上に堆積した細粒のレベルを検出するレベル検出器と、デフレクターシュートをスリットシュートに対して近接・移動させるデフレクターシュート移動機構部を有することを特徴とする焼結機の原料装入装置。
4. 前記レベル検出器で検出した前記レベルに基づき、前記デフレクターシュート移動機構部に、前記デフレクターシュートの移動量に関する信号を供給する制御部を有することを特徴とする請求項３に記載の焼結機の原料装入装置。

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