ホットブリケットの製造方法および製造設備

【課題】
回転式炉床炉から排出される高温の還元鉄を成形し歩留まりを向上させることができるホットブリケットの製造方法および製造設備を提供する。
【課題を解決するための手段】
回転炉床式還元炉にて還元された高温の還元鉄を熱間成形してホットブリケットを製造するホットブリケットの製造方法であって、前記回転炉床式還元炉から排出された高温の還元鉄を冷却速度１．５〜２．５℃／秒で７５０〜８００℃まで冷却し、該温度でホットブリケットマシーンへ投入してホットブリケットを成形し、成形後のホットブリケットを１００℃まで、４．５〜７．０℃／秒の冷却速度で冷却することを特徴とするホットブリケットの製造方法および製造装置。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転炉床式還元炉から排出される高温の還元鉄を熱間成形するホットブリケットの製造方法および製造設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回転炉床式還元炉から排出される還元鉄の冷却方法として従来から高温の還元鉄を水槽内で浸水冷却した後、水槽内からコンベアで引き上げて、これを土間に直接払出して山積み貯蔵した後、適宜搬送し、電気炉等に投入する方法が実機化されている。
【０００３】
しかしながら浸水冷却方法では、高温の還元鉄の水分率が高くなるため、溶湯中に投入すると水蒸気爆発を起こす危険性があった。また、高温の還元鉄を水槽内に直接投入することで、爆裂をおこし、還元鉄が粉化するという問題も発生していた。
【０００４】
また、還元炉から排出される還元鉄は固形物状態のものだけではなく、炉内で粉化したり、崩壊された還元鉄も同時に排出される。これら粉化および崩壊した還元鉄を含む還元鉄をそのまま水槽内に投入すると粉化および崩壊した還元鉄は水槽内に溜まり、またはコンベアで排出される際、機体の周りに付着あるいは周辺へ飛散したりすることもあった。
【０００５】
また、特許第3145834号には、直接還元製鉄法により得られた高温の還元鉄をブリケットマシーンにより成形した後でスプレー水にて150℃/分から250℃/分の冷却速度で冷却する還元鉄ブリケットの製造方法が開示されている。
【０００６】
この方法は、ブリケットマシーンで成形された後の還元鉄の冷却方法を設定したもので、高温で排出されたさまざまな形状の還元鉄を再成形して形状を整え還元鉄としての製品歩留まりを向上させるもので、再成形された還元鉄が成形後の冷却によって形状が壊れてしまうと、再成形した目的を果たすことができなかった。このため、再成形された還元鉄の形状を壊さないように冷却する方法として成形直後の還元鉄を150℃/分から250℃/分でスプレー水で徐冷して、その後水槽に浸漬して常温まで冷却する方法が開示されている。この冷却方法により、還元鉄は割れにくく、粉の発生も少ない。
【０００７】
また、特開2009-74725号には回転炉床炉から排出される高温の還元鉄をブリケットマシーンに投入するまでの冷却方法が開示されている。この冷却方法は、回転炉床炉から排出された高温の還元鉄を回転炉床炉の出口に配設した回転ドラム式冷却装置内に高温の還元鉄を投入して、回転ドラムの外周面を冷却流体で高温の還元鉄を間接冷却する方法である。高温で排出される還元鉄の熱間成形に必要な温度まで冷却するものである。この方法は、還元鉄が回転するドラム内を移動するため還元鉄同士の衝突や落下により粉化が大きくなるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第3145834号公報
【特許文献２】特開2009-74725号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許第3145834号公報に開示された技術はブリケットマシーンに投入して成形された還元鉄の成形後の冷却に関する方法であり、成形後の還元鉄を150℃/分から250℃/分で徐冷し、その後常温まで、冷却するものにおいては、成形後の還元鉄の温度が700℃の場合、徐冷に必要な時間は3分となり徐冷に必要な冷却装置が長く、冷却装置を設置するスペースが必要となる。また、徐冷後、水槽に浸漬させて冷却してしまうと、還元鉄に水分を吸着してしまい、水分を含んだ還元鉄が排出される。従って、水分を多く含んだ還元鉄を貯留槽で貯留することになり、酸化が著しく進行してしまうという問題があった。
【００１０】
また、特開2009-74725号公報は、回転炉床炉から排出された高温の還元鉄を回転ドラム式の冷却装置内に投入して間接冷却するもので、回転ドラム本体や回転ドラムの外周面を冷却する冷却設備等が必要となり設備費が大幅にアップするという問題があった。
【００１１】
本発明は以上のような課題を解決するため設備がコンパクトで再成形された還元鉄の歩留まりを向上させることができるホットブリケットの製造方法および製造設備を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記課題を解決すべく鋭意検討の結果なされたものであり、その要旨とするところは、特許請求の範囲に記載した通りの下記内容である。
（１）回転炉床式還元炉にて還元された高温の還元鉄を熱間成形してホットブリケットを製造するホットブリケットの製造方法であって、前記回転炉床式還元炉から排出された高温の還元鉄を冷却速度１．５〜２．５℃／秒で７５０〜８００℃まで冷却し、該温度でホットブリケットマシーンへ投入してホットブリケットを成形し、成形後のホットブリケットを１００℃まで、４．５〜７．０℃／秒の冷却速度で冷却することを特徴とするホットブリケットの製造方法。
（２）回転炉床式還元炉にて還元された還元鉄を熱間成形してホットブリケットを製造するホットブリケットの製造設備であって、前記回転炉床式還元炉の出側に、排出される還元鉄を７５０〜８００℃まで冷却するバケットコンベアを配置したことを特徴とするホットブリケットの製造設備。
（３）前記バケットコンベアのバケット本体の外周に保温材を張設したことを特徴とする（２）に記載のホットブリケットの製造設備。
（４）前記バケットコンベアを保温カバーで包囲したことを特徴とする（２）または（３）に記載のホットブリケットの製造設備。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、回転炉床炉から排出される高温の還元鉄を７５０〜８００℃までを１．５〜２．５℃／秒の冷却速度で冷却することにより、急速に冷却されることにより発生していた爆裂や爆裂による粉化が減少し、均等に冷却されるので、還元鉄の粒度のムラがなくブリケットマシーンの圧下力も均等に圧下することができる。また、回転炉床炉から高温還元鉄をバケット内に投入して徐冷してブリケットマシーンに投入するため、粉化率および崩壊率を低減することができる。そして、均等に徐冷された還元鉄をブリケットマシーンに投入するので、還元鉄の強度も略一定でブリケットマシーンでの圧下もスムーズに行うことができる。また、再成形された還元鉄を４．５〜７．０℃／秒の冷却速度で冷却するので、還元鉄の爆裂や冷却温度ムラ等がなく爆裂や崩壊を防止することができる。また、冷却装置に水噴霧冷却を採用し、冷却速度を設定したので、還元鉄の含水量を調整でき、貯留時の再酸化を緩和することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例を示す全体フロー図である。
【図２】本発明のヒートサイクルを例示する図である。
【図３】本発明のバケットコンベアを例示する図である。
【図４】バケットコンベアのバケットのみを保温した概要図である。
【図５】バケットコンベア本体を保温する実施形態を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明を実施するための形態について図1を用いて説明する。還元鉄は、回転炉床1内還元化され1000℃から1100℃の高温で回転炉床炉1内排出口に設けられた排出装置(図示しない)により炉外へ排出される。排出された還元鉄8は回転炉床炉の出口に連結されたバケットコンベア2のバケット内に投入され、バケットコンベアによりブリケットマシーン3へ搬送される。バケットコンベア2内に投入される還元鉄は、ブリケット状に形態を保ったものや、爆裂やスクリュー等により粉化および崩壊した還元鉄も同時に排出されバケット4に投入される。バケットに投入された還元鉄は750℃から800℃の間で冷却コントロールされ、ブリケットマシーン3に投入される。投入された還元鉄はブリケットマシーン3により成形され排出され、冷却搬送装置4で100℃まで冷却されてブリケット貯留ホッパ5で貯留される。
【００１６】
図2は高温の還元鉄を処理するヒートサイクルで、回転炉床炉1から排出された還元鉄は750℃から800℃までは1.5℃/秒から2.5℃/秒の冷却速度で回転炉床炉から排出される高温の還元鉄を冷却する。1.5℃/秒以下の冷却速度では時間がかかりすぎ、冷却装置が長くなり、2.5℃/秒以上では急激な冷却をおこなうことで、還元鉄の外側表面内側での温度差が発生し、爆裂や亀裂が発生し、還元鉄の形状がバラバラで冷却速度も変わってしまい冷却速度の制御が困難となる。また、成形後の還元鉄は4.5℃/秒から7.0℃/秒の間で100℃まで冷却する。
【００１７】
成形後の冷却にはスプレー水による冷却を採用する。4.5℃/秒より遅いと成形された還元鉄の破壊等は発生しないが、冷却設備が大きくなり、無駄である。4.5℃/秒という冷却速度は、スプレー水の条件を種々変更しながら最適な条件を導き設定したものである。また、7.0℃/秒以上では冷却速度が速くなり還元鉄に亀裂等が発生し、7.0℃/秒以上では還元鉄の強度が低下する。したがって、成形後の還元鉄をスプレー冷却水を噴射させて4.5℃/秒から7.0℃/秒の冷却速度で100℃まで、冷却することで、亀裂等の発生が少なく、冷却設備もコンパクトにできるし、還元鉄の強度および含水率も制御することができる。
【００１８】
図3は回転炉床炉に連結したバケットコンベア２の概略図で回転炉床炉に連結して配置されるバケットコンベア２は冷却速度に見合う時間で設定し決定される。本発明では、回転炉床炉から排出される還元鉄を1100℃から800℃まで冷却する場合、200秒程度の時間を設定し、バケットコンベアの長さを設定した。これは、バケットコンベア２のバケット内に投入された還元鉄が1100℃から800℃まで放冷により冷却される時間である。このように、バケットコンベア２の冷却時間を設定することで、還元鉄は所望の温度に冷却されてブリケットマシーン３へ投入される。また、回転炉床炉から排出される還元鉄の温度変化に対応できるように、バケットコンベア２の搬送速度も可変可能な構造も備えている。
【００１９】
図4はバケットコンベアのバケットに断熱材６を張設して過冷を防止したものである。
バケット内に投入された還元鉄は、バケットの鉄皮表面に接触した部分が冷却されやすく、冷却温度800℃に調整するためには、バケット表面からの放散を防ぐことで、還元鉄の過冷を防止ことができる。
【００２０】
また、図5はバケットコンベア本体を断熱材７で包囲したものであり、この方法でも所定の温度を確保してブリケットマシーンに投入することが可能である。また過冷を防止するためにはバケットおよびバケットコンベアを保温することは効果的である。
このように、回転炉床炉の出側にバケットコンベアで構成される徐冷装置を配設し、このバケットコンベアにより所定の温度に冷却された高温の還元鉄を直接ブリケットマシーンに投入して再成形し、再成形後還元鉄をスプレー水冷却により100℃まで冷却することで、冷却により割れを防止し、還元鉄の含水量も制御できる。
【符号の説明】
【００２１】
1 回転炉床炉
2 バケットコンベア
3 ブリケットマシーン
4 冷却搬送装置
5 ブリケット貯留ホッパ
6 バケット保温（断熱材）
7 ケーシング保温（断熱材）
8 還元鉄

【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転炉床式還元炉にて還元された高温の還元鉄を熱間成形してホットブリケットを製造するホットブリケットの製造方法であって、
前記回転炉床式還元炉から排出された高温の還元鉄を冷却速度１．５〜２．５℃／秒で７５０〜８００℃まで冷却し、該温度でホットブリケットマシーンへ投入してホットブリケットを成形し、成形後のホットブリケットを１００℃まで、４．５〜７．０℃／秒の冷却速度で冷却することを特徴とするホットブリケットの製造方法。
【請求項２】
回転炉床式還元炉にて還元された還元鉄を熱間成形してホットブリケットを製造するホットブリケットの製造設備であって、
前記回転炉床式還元炉の出側に、排出される還元鉄を７５０〜８００℃まで冷却するバケットコンベアを配置したことを特徴とするホットブリケットの製造設備。
【請求項３】
前記バケットコンベアのバケット本体の外周に保温材を張設したことを特徴とする請求項2に記載のホットブリケットの製造設備。
【請求項４】
前記バケットコンベアを保温カバーで包囲したことを特徴とする請求項2または請求項3に記載のホットブリケットの製造設備。

【図１】