焼結鉱冷却装置
【課題】コンパクト、且つ、高温の排熱回収と高い冷却効率を同時に可能とする焼結鉱の竪型冷却装置において、耐火煉瓦の損耗、冷却ムラ、整備性の劣化、施工期間増大、及び、建設コスト高等の問題を解決できる焼結鉱の竪型冷却装置を提供する。
【解決手段】チャンバー７の上部から投入されて下部から排出される焼結鉱２を、前記チャンバー７の下部から吹き込まれて上部から排出される冷却ガスにより冷却する対向流式の焼結鉱冷却装置４において、前記チャンバー７の壁体を構成する鉄皮の内面に、金属系の耐摩耗ライナーが内張りされている。
【解決手段】チャンバー７の上部から投入されて下部から排出される焼結鉱２を、前記チャンバー７の下部から吹き込まれて上部から排出される冷却ガスにより冷却する対向流式の焼結鉱冷却装置４において、前記チャンバー７の壁体を構成する鉄皮の内面に、金属系の耐摩耗ライナーが内張りされている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼結機から排出された焼結鉱を冷却ガスと対向流式で冷却する竪型冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉で使用する焼結鉱は、原材料が焼結機により焼結された後、焼結鉱冷却装置により取り扱い可能な温度まで冷却される。
【０００３】
焼結鉱冷却装置の形式としては、一般的にサーキュラーパン型、円形ホッパー型、円形ビン型等があるが、固定層の中に焼結鉱を充填し、冷却ガスを通して焼結鉱を冷却し、熱交換を行うものが主流であるため、設備が大きくなり、設置スペースの制約上の問題があった。
【０００４】
また、これらの形式の焼結鉱冷却装置は、被冷却物と冷却ガスとが並行する並行流型の冷却装置であるので、冷却能は安定しているが、高温の被冷却物と接触するのは低温の冷却ガスであることから、焼結鉱の顕熱回収の面では、熱回収効率が悪いという問題点もあった。
【０００５】
一方、高炉で使用するコークスの製造工程における冷却工程では、対向流式で冷却する型の竪型冷却装置が一般的に使用されている。この竪型冷却装置は、乾式消火装置（ＣＤＱ）と呼ばれるものである。ＣＤＱは、鉄皮の内側に耐火煉瓦が内張りされた装置であるが、上方からコークス炉で製造された１０００℃程度の高温のコークスを投入し、下方から冷却ガスを投入することで、両者が対向流式で接触して、コークスがコンベアで搬送可能な１００〜１５０℃程度の温度まで冷却されて装置内から排出されるものである。また、冷却ガスは、高温のコークスと熱交換されて、コークスが持っていた顕熱が冷却ガスに移動し、ボイラー等で排熱回収が行われている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００６】
このように、竪型冷却装置は、設備をコンパクト化するだけでなく、顕熱の回収も比較的容易に効率良く行うことができる。
【０００７】
そこで、このＣＤＱ形式を焼結の冷却に適用すべく、例えば、特許文献１に示すような、対向流式の焼結鉱の竪型冷却装置が考えられている。
【０００８】
図４に対向流式の焼結鉱の竪型冷却装置の一例を示す。焼結機１から排出された焼結鉱２はシュート３を介して竪型冷却装置４’に装入される。焼結鉱２は一旦、装入ホッパー５に溜められた後、装入口６よりチャンバー７内に入る。チャンバー７の壁は、鉄皮８と煉瓦等の耐火物９で構成されており、該チャンバー７の内部には焼結鉱２が充填されている。チャンバー７の下部には、冷却ガス吹込装置１４が配置され、そこから吹き込まれた冷却ガスはチャンバー７内を上昇し、その間にチャンバー７内の焼結鉱２と熱交換しながら高温のガスとなり、排気口１５を通って排気ダクト１６に導かれる。排気ダクト１６からのガスは、省エネルギーの観点から、排熱回収設備（図示せず。）によって熱回収される場合が多い。冷却された焼結鉱２は、チャンバー７の下部に設けられた切出ゲート１７、シール弁１８によりコンベア１９上に排出され、高炉で使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭５３−１２５９０８号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】日本鉄鋼協会編「第３版 鉄鋼便覧 ＩＩ製銑・製鋼」、丸善出版、昭和５４年１０月１５日、ｐ．１８５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、焼結鉱はコークスと比べて比重が大きく摩耗性が大きいため、竪型冷却装置内部の耐火物が早期に損耗してしまい、冷却ガスの偏流が生じて冷却が不均一になるという問題があった。また、内部の耐火物が損耗すると、損耗部位を冷却ガスが優先的に流れるため、冷却ムラが発生し、焼結鉱の冷却が不十分な部位を生じるという問題や、更に、冷却ムラが激しい場合には、冷却不十分で高温の焼結鉱が生じ、搬送時にコンベアが焼損するという問題もあった。
【００１２】
また、耐火煉瓦等の耐火物の損耗を修理するためには、竪型冷却装置内を冷却する必要があるが、該装置を冷却すると、内張りされた耐火煉瓦の目地が開き、更に該耐火煉瓦を傷めるため補修も難しいという問題もあった。
【００１３】
更に、耐火煉瓦積み作業は時間がかかり、該煉瓦の乾燥期間も必要であるため、竪型冷却装置の建設工期が長くなるという問題もあった。
【００１４】
更にまた、内張りする耐火煉瓦は厚いために外側の鉄皮径が大きくなり、竪型冷却装置の設備が大型化し、建設コストが高くなるという問題点もあった。
【００１５】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、コンパクト、且つ、高温の排熱回収と高い冷却効率を同時に可能とする焼結鉱の竪型冷却装置において、上記耐火煉瓦等の耐火物の損耗の問題、冷却ムラの問題、整備性の問題、施工期間増大の問題、及び、建設コスト高の問題を解決できる焼結鉱の竪型冷却装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明者等は、焼結鉱の竪型冷却装置においては、被冷却物である焼結鉱は５００〜６００℃程度であり、ＣＤＱ炉内で１０００℃程度であるコークスに比べて温度が低く、また、焼結鉱はコークスのようにチャンバー内での燃焼による温度上昇がないことに鑑みて、耐火煉瓦に替えて、金属系のライナーでも使用可能と考えて、鋭意検討した結果、金属系の耐摩耗ライナーを使用することで、被冷却物である焼結鉱に対する耐熱性と耐摩耗性の両方の性能を満たすことを見出して、本発明を為すに至った。更には、金属系の耐摩耗ライナーとして、母材としての鋼板に、耐摩耗性に優れた材料を鋳掛け又は肉盛りして合わせて使用することで、耐熱性と耐摩耗性の両方の性能に加えて、チャンバーへの施工が容易で整備性にも優れることを見出した。
【００１７】
本発明の要旨は以下の通りである。
【００１８】
（１）上記課題を解決するため、本発明のある観点によれば、チャンバーの上部から投入されて下部から排出される焼結鉱を、前記チャンバーの下部から吹き込まれて上部から排出される冷却ガスにより冷却する対向流式の焼結鉱冷却装置において、前記チャンバーの壁体を構成する鉄皮の内面に、金属系の耐摩耗ライナーが内張りされていることを特徴とする、焼結鉱冷却装置が提供される。
【００１９】
（２）前記金属系の耐摩耗ライナーは、固定部材を溶接可能な材質からなる母材と、前記母材の一側表面を被覆する耐摩耗材とを備える二層構造を有し、前記母材の他側表面に溶接された前記固定部材が、前記鉄皮に形成された孔を貫通した状態で固定されることにより、前記金属系の耐摩耗ライナーが前記鉄皮に取り付けられるようにしてもよい。
【００２０】
（３）前記母材は、鋼板であり、前記耐摩耗材は、前記チャンバー内の温度に対する耐熱性を有する鋳鉄を前記母材の一側表面に鋳掛けして成る、又は、前記チャンバー内の温度に対する耐熱性を有する合金鋼を前記母材の一側表面に肉盛りして成るようにしてもよい。
【００２１】
（４）複数枚の前記金属系の耐摩耗ライナーが前記鉄皮の内面に内張りされ、前記固定部材はボルトであり、前記各耐摩耗ライナーの前記母材に少なくとも１つの前記ボルトがそれぞれ溶接されており、前記各ボルトが、前記鉄皮に形成された前記孔を前記鉄皮の内面側から外面側に貫通した状態で、ナットにより固定されることにより、前記複数枚の金属系の耐摩耗ライナーが前記鉄皮に取り付けられるようにしてもよい。
【００２２】
（５）前記鉄皮の外面に断熱用の保温材が設けられているようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、コンパクト、且つ、高温の排熱回収と高い冷却効率を同時に可能とする焼結鉱の竪型冷却装置において、従来の耐火煉瓦等の耐火物に替えて金属系の耐摩耗ライナーを使用することで、装置内部の摩耗を抑制することができることから、焼結鉱の冷却ムラを解消することができる。また、本ライナーは取り外しが容易なことから、整備性に優れ、施工期間を短縮できると共に、本ライナーは耐火煉瓦に比べて大幅に薄くできるため、鉄皮径を小さく出来て装置のコンパクト化が可能で、建設費を安価にすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係る焼結鉱冷却装置を示す縦断面図である。
【図２】本実施形態に係るチャンバー壁面の構造を示す図であって、図１のＡ部の詳細を示す縦断面図である。
【図３】本実施形態に係るチャンバー壁面の構造を示す図であって、図１のＡ部をチャンバー内より見た正面図である。
【図４】従来の焼結鉱冷却装置を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２６】
図１は、本発明の一実施形態に係る対向流式の焼結鉱の竪型冷却装置の一例を示す断面図であり、図２は、図１のＡ部の詳細を示す縦断面図、図３は図１のＡ部をチャンバー内より見た正面図である。
【００２７】
本実施形態に係る焼結鉱の竪型冷却装置４においては、以下に詳述するように、チャンバー７の内張材として、従来の耐火煉瓦等の耐火物９（図４参照。）に替えて、金属系の耐摩耗ライナー１０を用いることを特徴としており、その他の機能構成は、従来の焼結鉱の竪型冷却装置４’の場合（図４参照。）と実質的に同一であってもよいので、その詳細説明は省略する。また、本実施形態に係る竪型冷却装置４を用いた焼結鉱２の冷却方法は、図４の従来の焼結鉱の竪型冷却装置４’で述べた操作と同一で構わない。
【００２８】
図１に示すように、本実施形態に係る焼結鉱の竪型冷却装置４は、焼結鉱２をチャンバー７の上部から投入する投入機構（例えば、装入ホッパー５、装入口６）と、焼結鉱２を冷却するための冷却ガスをチャンバー７の下部から吹き込む冷却ガス吹込装置１４と、上記冷却ガスにより焼結鉱２を冷却するための冷却空間を形成するチャンバー７と、冷却された焼結鉱２をチャンバー７の下部から排出するための排出機構（例えば、切出ゲート１７、シール弁１８、コンベア１９）と、焼結鉱２と熱交換した冷却ガスをチャンバー７の上部から排出するための排気機構（例えば、排気口１５、排気ダクト１６）を備える。被冷却物である焼結鉱２は、チャンバー７の上部から投入されて、チャンバー７内を下降し、チャンバー７の下部から排出される。一方、焼結鉱２を冷却するための冷却ガスは、チャンバー７の下部から吹き込まれて、チャンバー７内を上昇し、チャンバー７の上部から排出される。このように、本実施形態に係る竪型冷却装置４は対向流式の冷却装置であり、冷却空間であるチャンバー７内で焼結鉱２と冷却ガスとが相互に逆方向に移動することで、当該冷却ガスと焼結鉱２の間の熱交換により焼結鉱２が冷却される。
【００２９】
かかる焼結鉱の竪型冷却装置４においては、図２に示すように、チャンバー７の壁体は、外壁を成す鉄皮８と、内壁を成す金属系の耐摩耗ライナー１０とから構成される。この金属系の耐摩耗ライナー１０は、金属系材料（例えば、鋼、鋳鉄、合金鋼など）で形成された被覆材であり、チャンバー７の鉄皮８の内面に内張りされている。かかる耐摩耗ライナー１０は、例えば取付ボルト・ナット１１等の取付手段により、鉄皮８の内面に取り付けられる。このようにチャンバー７の内面を金属系の耐摩耗ライナー１０で被覆することにより、焼結鉱２に対するチャンバー７の内壁の耐摩耗性を向上できるとともに、チャンバー７の壁体を薄くすることが出来る。従って、チャンバー７の内壁の摩耗による冷却ガスの偏流を抑えることが出来るので、チャンバー７内の焼結鉱２を、冷却ムラなく均一に冷却できる。よって、対向流式の竪型冷却装置の利点である冷却効率を長期に維持出来るため、安定して焼結鉱２を冷却することが出来る。また、竪型冷却装置の利点である設備のコンパクト化や、焼結鉱２の顕熱の回収も比較的容易に効率良く行うことができる。
【００３０】
金属系の耐摩耗ライナー１０の構造としては、チャンバー７内部の温度（例えば、５００℃）に対する耐熱性を有する耐摩耗ライナーであれば適用できるが、好ましくは、固定部材（例えばボルト１１ａ）を溶接可能な母材１０ｂと、該母材１０ｂの一側表面を被覆する耐摩耗材１０ａとからなる二層構造を有してもよい。例えば、図２に示すように、ボルト１１ａを溶接可能な母材１０ｂである鋼板の一側の表面に、耐摩耗材１０ａとして、上記耐熱性を有する鋳鉄が鋳掛けされているか、又は上記耐熱性を有する合金鋼が肉盛りされている構造とするのがよい。このような構造とすることで、母材１０ｂである鋼板の他側の表面に、ボルト１１ａ等の鉄皮８に対する取り付け金具を溶接し、このボルト１１ａを介して、金属系の耐摩耗ライナー１０を鉄皮８の内面に取り付けることが容易となる。チャンバー７の鉄皮８には、事前にボルト孔８ａを設けておけばよい。
【００３１】
図２の例では、金属系の耐摩耗ライナー１０として、一般構造用圧延鋼材母材（上記母材１０ｂに相当する。）の上に、硬化肉盛材の高Ｃｒ鋳物（上記耐摩耗材１０ａに相当する。）を鋳掛けたものを使用している。しかし、本発明の金属系の耐摩耗ライナーは、かかる例に限定されず、例えば、耐摩耗材として、ＪＩＳ Ｚ３２５１に規定される硬化肉盛用被覆アーク溶接棒における肉盛材成分のいずれを使用しても良く、また、鋳掛けでなくて肉盛、クラッドでも構わない。一般構造用圧延鋼材の上に肉盛材を配置したライナーとしたのは、肉盛材は硬いが脆い性質があるため、母材１０ｂである一般構造用圧延鋼材の靭性によりライナーが衝撃により損傷するのを防ぐ目的がある。更に一般構造用圧延材を母材１０ｂとすることで、当該母材１０ｂに直接ボルト１１ａを溶接することが可能となり、製作費を安価にすることが出来る。なお、金属系の耐摩耗ライナーは、上記母材１０ｂ及び耐摩耗材１０ａに更に別の層を追加することで、三層以上の構造としてもよい。
【００３２】
また、金属系の耐摩耗ライナー１０として耐摩耗鋼板を使用しても良い。
【００３３】
また、金属系の耐摩耗ライナー１０の耐摩耗材１０ａである鋳鉄又は合金鋼としては、耐熱性と耐摩耗性を両立できる高クロム系のものが好ましく、高クロム鋳鉄としては、例えば、Ｃｒを７質量％以上含むＦｅ−Ｃｒ−Ｃ三元系白鋳鉄を使用することができる。また、高クロム合金としては、例えば、９〜１２ｍｏｌ％のクロムを含むフェライト系耐熱鋼、又はＣｒ含有量が１８質量％以上の高クロム合金鋼などを使用することができる。
【００３４】
また、金属系の耐摩耗ライナー１０の厚さは、薄いと寿命が短くなり整備費用が増加し、厚いと初期投資が高くなるので、例えば１０〜３０ｍｍの範囲が好ましい。
【００３５】
母材１０ｂに鋳掛けや肉盛をする構造とする場合は、例えば、母材１０ｂの厚さは３〜２０ｍｍ、鋳掛け部や肉盛部等の耐摩耗材１０ａの厚さは３〜２０ｍｍとして、チャンバー７内の温度と、耐摩耗ライナー１０の質量、ボルト１１ａ等の取り付け金具との接合強度等を考慮して、耐摩耗ライナー１０の厚さを適宜設計すればよい。
【００３６】
また、図１の例では、金属系の耐摩耗ライナー１０は、チャンバー７の直胴部のみに使用されているが、チャンバー７の下部側のコーン部に使用されても良い。
【００３７】
図２は、上記金属系の耐摩耗ライナー１０の取り付け構造と保温構造を示している。図２に示すように、金属系の耐摩耗ライナー１０に直接溶接されたボルト１１ａは、鉄皮８に貫通形成されたボルト孔８ａを貫通して、鉄皮８の外側に突出しており、当該ボルト１１ａの突出部にナット１１ｂが螺合される。このように、耐摩耗ライナー１０に溶接されたボルト１１ａが鉄皮８のボルト孔８ａを貫通した状態で、鉄皮８の外面側に配されるナット１１ｂにより固定される。これにより、耐摩耗ライナー１０を鉄皮８の内面に対して着脱可能かつ容易に固定できる。
【００３８】
なお、図２の例では、ボルト１１ａは金属系の耐摩耗ライナー１０の母材１０ｂに対して鋳掛け又は肉盛り等の溶接で固定されているが、耐摩耗ライナー１０を鉄皮８に対して取り付けるための取付手段は、かかる例に限定されない。例えば、チャンバー７内の熱に耐えられる材質の皿ボルトを、鋳鉄や合金鋼等の耐摩耗材１０ａ側から、該耐摩耗材１０ａ、母材１０ｂ及び鉄皮８を貫通するように挿入して、ナット等で固定することによって、金属系の耐摩耗ライナー１０を鉄皮８に取り付けても構わない。また、図２の例では、耐摩耗ライナー１０に溶接される固定部材として、鋼製のボルト１１ａを用いたが、固定部材は、耐摩耗ライナー１０を鉄皮８に固定可能な部材であれば、例えば、鋼製のピンなどであってもよい。
【００３９】
また、図３の例では、ボルト１１ａを耐摩耗ライナー１個当たり４箇所設置した例を示しているが、他の例として、例えば中央部に１箇所だけ設置しても構わない。ボルト１１ａの位置と個数、及びボルト径は、強度と施工性を考慮して、適宜設計すればよい。
【００４０】
また、図２の例では、熱放散を抑える目的及び火傷防止の目的で、鉄皮８の外側に、保温材１２ａ及び外装材１２ｂからなる二層構造の保温部１２を設けているが、保温部１２は必ずしも必要では無い。保温部１２の厚さ、取付方法は、ＪＩＳ Ａ９５０１によって行っており、本実施形態では、チャンバー７外側の表面温度を１００℃以下にするため、保温材１２ａとしてケイ酸カルシウム保温板１００ｍｍを使用し、外装材１２ｂとして亜鉛メッキ鋼鈑を使用し、当該保温材１２ａと外装材１２ｂを、長ねじボルト１２ｃとナット１２ｄからなる補強材で固定している。
【００４１】
図３は、上記チャンバー７の内壁面における金属系の耐摩耗ライナー１０の分割例を示しているが、耐摩耗ライナー１０の大きさは、ライナーの製造可能範囲であれば、大きさの制約は無い。また、耐摩耗ライナー１０は、施工時に人が持てる重量であるのが望ましく、本実施形態では、縦３０ｃｍ×横４０ｃｍの矩形板状とした。また、金属系の耐摩耗ライナー１０では、耐火煉瓦等の耐火物の様に目地を起点とした亀裂の心配が無いので、相隣接する耐摩耗ライナー１０、１０の目地が繋がっても構わないが、焼結鉱２の粉が入りにくくするために、図３に示すように複数の耐摩耗ライナー１０を千鳥配置することが望ましい。
【００４２】
また、上記金属系の耐摩耗ライナー１０を用いてチャンバー７の壁体を薄くすることにより、竪型冷却装置４が更にコンパクトになると共に、鉄皮８の径も従来の耐火物内張りの冷却装置４’に比べて小さくすることが出来るので、設備費を低減することが出来る。さらに、金属系の耐摩耗ライナー１０は、従来の耐火物と比べて摩耗が少ないので、チャンバー７の内壁面の修理頻度を抑制でき、整備費を安く出来る。また、修理頻度が少ないために、修理のために竪型冷却装置４内を冷却する頻度も低減できるので、温度変化による耐摩耗ライナー１０自体の破損や、相隣接する耐摩耗ライナー１０、１０の目地部の破損も抑制できる。
【００４３】
また、従来の耐火煉瓦積みに比べて、金属系の耐摩耗ライナー１０の施工は容易であるので、竪型冷却装置４の建設工期を短縮可能である。
【００４４】
以上説明してきたように、本実施形態によれば、対向流式の焼結鉱冷却装置である竪型冷却装置４において、金属系の耐摩耗ライナー１０を採用することにより、従来問題であった、対向流式の焼結鉱の竪型冷却装置４’のチャンバー７の内張り耐火物９の摩耗による冷却ガスの偏流を防止出来、長期に渡って安定して焼結鉱２の冷却が可能となる。また、コンパクトで整備性に優れた焼結鉱冷却装置を短期間で建設、補修することが実現できる。
【実施例】
【００４５】
〔実施例１〕
７００ｔｏｎ／Ｈｒで焼結鉱２を冷却するために、本発明の実施例１として、図１に示した構造の竪型冷却装置４を用いた。このとき、内径φ１１ｍのチャンバー７の内壁に、金属系の耐摩耗ライナー１０として、高Ｃｒ鋳鉄（Ｃｒ：３０質量％、Ｃ：５質量％）を母材１０ｂ（ＳＳ４００の鋼板）に鋳掛けて耐摩耗材１０ａとしたものを使用した。２０ｍｍ厚さの鉄皮８に対して、厚さ３０ｍｍの金属系の耐摩耗ライナー１０（母材１０ｂの厚さ１２ｍｍ、耐摩耗材１０ａである鋳掛け部の厚さ１８ｍｍ）を内張りした結果、鉄皮８の外径をφ１１．１ｍに抑えることが出来、竪型冷却装置４をコンパクト化することが出来た。
【００４６】
これに対して、同様の竪型冷却装置を従来技術の耐火物内張りで行った場合、耐火物厚さが、６００ｍｍ必要であるため、鉄皮外径はφ１２．２４ｍとなる。また、従来技術のサーキュレーパン型の焼結鉱の冷却装置を７００ｔｏｎ／Ｈｒで設計すると、回転中心径でφ４０ｍとなる。
【００４７】
従って、本実施例１に係る竪型冷却装置４を用いると、装置のコンパクト化が図れ、設備費の低減が出来ると共に、スペースの有効利用が行えることが判る。
【００４８】
また、本装置を使用して、焼結鉱２の冷却を行った結果、母材１０ｂが耐衝撃性を有し、表面が高Ｃｒ鋳鉄からなる耐摩耗材１０ａで覆われており耐摩耗性が高いため、チャンバー７の内面の形状を長期に安定に保つことが出来た。従来の竪型冷却装置４’で用いる耐火物９は３年間で約１００ｍｍの損耗が発生し、ガス流の偏流が顕在化し、冷却の不安定が生じていた。これに対し、本実施例１に係る竪型冷却装置４では、稼働３年後調査で、金属系の耐摩耗ライナー１０は元厚３０ｍｍに対して、最大損耗箇所で損耗量は３ｍｍであり、ガス流の偏流による冷却の不安定は起こっていない。なお、耐摩耗材１０ａを成す鋳鉄としてＣｒが５質量％のものを使用して同様の試験をした場合には、２年間で最大損耗箇所における損耗量は１０ｍｍに達していた。
【００４９】
更にまた、母材１０ｂ（ＳＳ４００の鋼板）に高Ｃｒ鋳物を鋳掛けしたライナーを用いることで、母材１０ｂに直接、ボルト１１ａを溶接することが出来、取り付けおよび取り外しが容易となり、施工性が向上することに加え、金属系の耐摩耗ライナー１０が損耗した場合でも、取り替えが容易となり整備性も向上した。なお、本実施例１では、取付ボルト・ナット１１には、鉄皮８のボルト孔８ａからの冷却ガスの漏洩を防ぐために、ナット１１ｂと鉄皮８の接合部にシール材１３を塗布した（図２参照。）。
【００５０】
〔実施例２〕
次に、実施例２に係る竪型冷却装置４として、図１の装置に図２に記載の保温部１２を設け、それ以外は実施例１と同様の条件で冷却を行った。この場合には、チャンバー７の鉄皮８の外側に断熱用の保温材１２ａを取り付けているので、鉄皮８からの熱放散を少なく出来、排熱回収を行った場合、熱回収量が増加し、より高温の空気を回収することが出来た。
【００５１】
対向流型の竪型冷却装置は、原理上、熱交換を正常に行えれば、高温の排ガスを得ることが可能である。また、冷却ガスの通路に稼働部が無いため、漏風等が無いので、少ない冷却ガス量で焼結鉱２を冷却出来る。本実施例２に係る竪型冷却装置４では、冷却ガスの偏流による熱交換の異常を防止出来るので、熱回収率もアップが図れた。
【００５２】
具体的には、鉄皮８の外周に、保温材１２ａとしてケイ酸カルシウム保温板を１００ｍｍ配設し、鉄皮８からの熱放散を抑えた。その結果、排ガスの高温化が図れ、熱回収率のアップが図れた。従来技術のサーキュラーパン型では高温排ガスの一部しか利用できなかったため、排熱回収は焼結鉱顕熱の約１５％程度であった。これに対し、本実施例２に係る竪型冷却装置４では、焼結鉱２の温度が５５０℃の時に、排ガスの温度が５００℃となり、焼結鉱２の顕熱の約５０％を回収出来た。また、同様の竪型冷却装置を従来技術の耐火物内張りで構成した場合は、ガスの偏流による熱回収効率の悪化がある。従って、当該従来技術の耐火物厚さ６００ｍｍの冷却装置と比べても、本実施例２に係る竪型冷却装置４は、３年間の平均で顕熱回収率を１０％向上できた。
【００５３】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００５４】
１：焼結機
２：焼結鉱
３：シュート
４：焼結鉱の竪型冷却装置
５：装入ホッパー
６：装入口
７：チャンバー
８：鉄皮
８ａ：ボルト孔
９：耐火物
１０：金属系の耐摩耗ライナー
１０ａ：耐摩耗材
１０ｂ：母材
１１：取付ボルト・ナット
１１ａ：ボルト
１１ｂ：ナット
１２：保温部
１２ａ：保温材
１２ｂ：外装材
１２ｃ：長ねじボルト
１２ｄ：ナット
１３：シール材
１４：冷却ガス吹込装置
１５：排気口
１６：排気ダクト
１７：切出ゲート
１８：シール弁
１９：コンベア
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼結機から排出された焼結鉱を冷却ガスと対向流式で冷却する竪型冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉で使用する焼結鉱は、原材料が焼結機により焼結された後、焼結鉱冷却装置により取り扱い可能な温度まで冷却される。
【０００３】
焼結鉱冷却装置の形式としては、一般的にサーキュラーパン型、円形ホッパー型、円形ビン型等があるが、固定層の中に焼結鉱を充填し、冷却ガスを通して焼結鉱を冷却し、熱交換を行うものが主流であるため、設備が大きくなり、設置スペースの制約上の問題があった。
【０００４】
また、これらの形式の焼結鉱冷却装置は、被冷却物と冷却ガスとが並行する並行流型の冷却装置であるので、冷却能は安定しているが、高温の被冷却物と接触するのは低温の冷却ガスであることから、焼結鉱の顕熱回収の面では、熱回収効率が悪いという問題点もあった。
【０００５】
一方、高炉で使用するコークスの製造工程における冷却工程では、対向流式で冷却する型の竪型冷却装置が一般的に使用されている。この竪型冷却装置は、乾式消火装置（ＣＤＱ）と呼ばれるものである。ＣＤＱは、鉄皮の内側に耐火煉瓦が内張りされた装置であるが、上方からコークス炉で製造された１０００℃程度の高温のコークスを投入し、下方から冷却ガスを投入することで、両者が対向流式で接触して、コークスがコンベアで搬送可能な１００〜１５０℃程度の温度まで冷却されて装置内から排出されるものである。また、冷却ガスは、高温のコークスと熱交換されて、コークスが持っていた顕熱が冷却ガスに移動し、ボイラー等で排熱回収が行われている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００６】
このように、竪型冷却装置は、設備をコンパクト化するだけでなく、顕熱の回収も比較的容易に効率良く行うことができる。
【０００７】
そこで、このＣＤＱ形式を焼結の冷却に適用すべく、例えば、特許文献１に示すような、対向流式の焼結鉱の竪型冷却装置が考えられている。
【０００８】
図４に対向流式の焼結鉱の竪型冷却装置の一例を示す。焼結機１から排出された焼結鉱２はシュート３を介して竪型冷却装置４’に装入される。焼結鉱２は一旦、装入ホッパー５に溜められた後、装入口６よりチャンバー７内に入る。チャンバー７の壁は、鉄皮８と煉瓦等の耐火物９で構成されており、該チャンバー７の内部には焼結鉱２が充填されている。チャンバー７の下部には、冷却ガス吹込装置１４が配置され、そこから吹き込まれた冷却ガスはチャンバー７内を上昇し、その間にチャンバー７内の焼結鉱２と熱交換しながら高温のガスとなり、排気口１５を通って排気ダクト１６に導かれる。排気ダクト１６からのガスは、省エネルギーの観点から、排熱回収設備（図示せず。）によって熱回収される場合が多い。冷却された焼結鉱２は、チャンバー７の下部に設けられた切出ゲート１７、シール弁１８によりコンベア１９上に排出され、高炉で使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭５３−１２５９０８号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】日本鉄鋼協会編「第３版 鉄鋼便覧 ＩＩ製銑・製鋼」、丸善出版、昭和５４年１０月１５日、ｐ．１８５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、焼結鉱はコークスと比べて比重が大きく摩耗性が大きいため、竪型冷却装置内部の耐火物が早期に損耗してしまい、冷却ガスの偏流が生じて冷却が不均一になるという問題があった。また、内部の耐火物が損耗すると、損耗部位を冷却ガスが優先的に流れるため、冷却ムラが発生し、焼結鉱の冷却が不十分な部位を生じるという問題や、更に、冷却ムラが激しい場合には、冷却不十分で高温の焼結鉱が生じ、搬送時にコンベアが焼損するという問題もあった。
【００１２】
また、耐火煉瓦等の耐火物の損耗を修理するためには、竪型冷却装置内を冷却する必要があるが、該装置を冷却すると、内張りされた耐火煉瓦の目地が開き、更に該耐火煉瓦を傷めるため補修も難しいという問題もあった。
【００１３】
更に、耐火煉瓦積み作業は時間がかかり、該煉瓦の乾燥期間も必要であるため、竪型冷却装置の建設工期が長くなるという問題もあった。
【００１４】
更にまた、内張りする耐火煉瓦は厚いために外側の鉄皮径が大きくなり、竪型冷却装置の設備が大型化し、建設コストが高くなるという問題点もあった。
【００１５】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、コンパクト、且つ、高温の排熱回収と高い冷却効率を同時に可能とする焼結鉱の竪型冷却装置において、上記耐火煉瓦等の耐火物の損耗の問題、冷却ムラの問題、整備性の問題、施工期間増大の問題、及び、建設コスト高の問題を解決できる焼結鉱の竪型冷却装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明者等は、焼結鉱の竪型冷却装置においては、被冷却物である焼結鉱は５００〜６００℃程度であり、ＣＤＱ炉内で１０００℃程度であるコークスに比べて温度が低く、また、焼結鉱はコークスのようにチャンバー内での燃焼による温度上昇がないことに鑑みて、耐火煉瓦に替えて、金属系のライナーでも使用可能と考えて、鋭意検討した結果、金属系の耐摩耗ライナーを使用することで、被冷却物である焼結鉱に対する耐熱性と耐摩耗性の両方の性能を満たすことを見出して、本発明を為すに至った。更には、金属系の耐摩耗ライナーとして、母材としての鋼板に、耐摩耗性に優れた材料を鋳掛け又は肉盛りして合わせて使用することで、耐熱性と耐摩耗性の両方の性能に加えて、チャンバーへの施工が容易で整備性にも優れることを見出した。
【００１７】
本発明の要旨は以下の通りである。
【００１８】
（１）上記課題を解決するため、本発明のある観点によれば、チャンバーの上部から投入されて下部から排出される焼結鉱を、前記チャンバーの下部から吹き込まれて上部から排出される冷却ガスにより冷却する対向流式の焼結鉱冷却装置において、前記チャンバーの壁体を構成する鉄皮の内面に、金属系の耐摩耗ライナーが内張りされていることを特徴とする、焼結鉱冷却装置が提供される。
【００１９】
（２）前記金属系の耐摩耗ライナーは、固定部材を溶接可能な材質からなる母材と、前記母材の一側表面を被覆する耐摩耗材とを備える二層構造を有し、前記母材の他側表面に溶接された前記固定部材が、前記鉄皮に形成された孔を貫通した状態で固定されることにより、前記金属系の耐摩耗ライナーが前記鉄皮に取り付けられるようにしてもよい。
【００２０】
（３）前記母材は、鋼板であり、前記耐摩耗材は、前記チャンバー内の温度に対する耐熱性を有する鋳鉄を前記母材の一側表面に鋳掛けして成る、又は、前記チャンバー内の温度に対する耐熱性を有する合金鋼を前記母材の一側表面に肉盛りして成るようにしてもよい。
【００２１】
（４）複数枚の前記金属系の耐摩耗ライナーが前記鉄皮の内面に内張りされ、前記固定部材はボルトであり、前記各耐摩耗ライナーの前記母材に少なくとも１つの前記ボルトがそれぞれ溶接されており、前記各ボルトが、前記鉄皮に形成された前記孔を前記鉄皮の内面側から外面側に貫通した状態で、ナットにより固定されることにより、前記複数枚の金属系の耐摩耗ライナーが前記鉄皮に取り付けられるようにしてもよい。
【００２２】
（５）前記鉄皮の外面に断熱用の保温材が設けられているようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、コンパクト、且つ、高温の排熱回収と高い冷却効率を同時に可能とする焼結鉱の竪型冷却装置において、従来の耐火煉瓦等の耐火物に替えて金属系の耐摩耗ライナーを使用することで、装置内部の摩耗を抑制することができることから、焼結鉱の冷却ムラを解消することができる。また、本ライナーは取り外しが容易なことから、整備性に優れ、施工期間を短縮できると共に、本ライナーは耐火煉瓦に比べて大幅に薄くできるため、鉄皮径を小さく出来て装置のコンパクト化が可能で、建設費を安価にすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係る焼結鉱冷却装置を示す縦断面図である。
【図２】本実施形態に係るチャンバー壁面の構造を示す図であって、図１のＡ部の詳細を示す縦断面図である。
【図３】本実施形態に係るチャンバー壁面の構造を示す図であって、図１のＡ部をチャンバー内より見た正面図である。
【図４】従来の焼結鉱冷却装置を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２６】
図１は、本発明の一実施形態に係る対向流式の焼結鉱の竪型冷却装置の一例を示す断面図であり、図２は、図１のＡ部の詳細を示す縦断面図、図３は図１のＡ部をチャンバー内より見た正面図である。
【００２７】
本実施形態に係る焼結鉱の竪型冷却装置４においては、以下に詳述するように、チャンバー７の内張材として、従来の耐火煉瓦等の耐火物９（図４参照。）に替えて、金属系の耐摩耗ライナー１０を用いることを特徴としており、その他の機能構成は、従来の焼結鉱の竪型冷却装置４’の場合（図４参照。）と実質的に同一であってもよいので、その詳細説明は省略する。また、本実施形態に係る竪型冷却装置４を用いた焼結鉱２の冷却方法は、図４の従来の焼結鉱の竪型冷却装置４’で述べた操作と同一で構わない。
【００２８】
図１に示すように、本実施形態に係る焼結鉱の竪型冷却装置４は、焼結鉱２をチャンバー７の上部から投入する投入機構（例えば、装入ホッパー５、装入口６）と、焼結鉱２を冷却するための冷却ガスをチャンバー７の下部から吹き込む冷却ガス吹込装置１４と、上記冷却ガスにより焼結鉱２を冷却するための冷却空間を形成するチャンバー７と、冷却された焼結鉱２をチャンバー７の下部から排出するための排出機構（例えば、切出ゲート１７、シール弁１８、コンベア１９）と、焼結鉱２と熱交換した冷却ガスをチャンバー７の上部から排出するための排気機構（例えば、排気口１５、排気ダクト１６）を備える。被冷却物である焼結鉱２は、チャンバー７の上部から投入されて、チャンバー７内を下降し、チャンバー７の下部から排出される。一方、焼結鉱２を冷却するための冷却ガスは、チャンバー７の下部から吹き込まれて、チャンバー７内を上昇し、チャンバー７の上部から排出される。このように、本実施形態に係る竪型冷却装置４は対向流式の冷却装置であり、冷却空間であるチャンバー７内で焼結鉱２と冷却ガスとが相互に逆方向に移動することで、当該冷却ガスと焼結鉱２の間の熱交換により焼結鉱２が冷却される。
【００２９】
かかる焼結鉱の竪型冷却装置４においては、図２に示すように、チャンバー７の壁体は、外壁を成す鉄皮８と、内壁を成す金属系の耐摩耗ライナー１０とから構成される。この金属系の耐摩耗ライナー１０は、金属系材料（例えば、鋼、鋳鉄、合金鋼など）で形成された被覆材であり、チャンバー７の鉄皮８の内面に内張りされている。かかる耐摩耗ライナー１０は、例えば取付ボルト・ナット１１等の取付手段により、鉄皮８の内面に取り付けられる。このようにチャンバー７の内面を金属系の耐摩耗ライナー１０で被覆することにより、焼結鉱２に対するチャンバー７の内壁の耐摩耗性を向上できるとともに、チャンバー７の壁体を薄くすることが出来る。従って、チャンバー７の内壁の摩耗による冷却ガスの偏流を抑えることが出来るので、チャンバー７内の焼結鉱２を、冷却ムラなく均一に冷却できる。よって、対向流式の竪型冷却装置の利点である冷却効率を長期に維持出来るため、安定して焼結鉱２を冷却することが出来る。また、竪型冷却装置の利点である設備のコンパクト化や、焼結鉱２の顕熱の回収も比較的容易に効率良く行うことができる。
【００３０】
金属系の耐摩耗ライナー１０の構造としては、チャンバー７内部の温度（例えば、５００℃）に対する耐熱性を有する耐摩耗ライナーであれば適用できるが、好ましくは、固定部材（例えばボルト１１ａ）を溶接可能な母材１０ｂと、該母材１０ｂの一側表面を被覆する耐摩耗材１０ａとからなる二層構造を有してもよい。例えば、図２に示すように、ボルト１１ａを溶接可能な母材１０ｂである鋼板の一側の表面に、耐摩耗材１０ａとして、上記耐熱性を有する鋳鉄が鋳掛けされているか、又は上記耐熱性を有する合金鋼が肉盛りされている構造とするのがよい。このような構造とすることで、母材１０ｂである鋼板の他側の表面に、ボルト１１ａ等の鉄皮８に対する取り付け金具を溶接し、このボルト１１ａを介して、金属系の耐摩耗ライナー１０を鉄皮８の内面に取り付けることが容易となる。チャンバー７の鉄皮８には、事前にボルト孔８ａを設けておけばよい。
【００３１】
図２の例では、金属系の耐摩耗ライナー１０として、一般構造用圧延鋼材母材（上記母材１０ｂに相当する。）の上に、硬化肉盛材の高Ｃｒ鋳物（上記耐摩耗材１０ａに相当する。）を鋳掛けたものを使用している。しかし、本発明の金属系の耐摩耗ライナーは、かかる例に限定されず、例えば、耐摩耗材として、ＪＩＳ Ｚ３２５１に規定される硬化肉盛用被覆アーク溶接棒における肉盛材成分のいずれを使用しても良く、また、鋳掛けでなくて肉盛、クラッドでも構わない。一般構造用圧延鋼材の上に肉盛材を配置したライナーとしたのは、肉盛材は硬いが脆い性質があるため、母材１０ｂである一般構造用圧延鋼材の靭性によりライナーが衝撃により損傷するのを防ぐ目的がある。更に一般構造用圧延材を母材１０ｂとすることで、当該母材１０ｂに直接ボルト１１ａを溶接することが可能となり、製作費を安価にすることが出来る。なお、金属系の耐摩耗ライナーは、上記母材１０ｂ及び耐摩耗材１０ａに更に別の層を追加することで、三層以上の構造としてもよい。
【００３２】
また、金属系の耐摩耗ライナー１０として耐摩耗鋼板を使用しても良い。
【００３３】
また、金属系の耐摩耗ライナー１０の耐摩耗材１０ａである鋳鉄又は合金鋼としては、耐熱性と耐摩耗性を両立できる高クロム系のものが好ましく、高クロム鋳鉄としては、例えば、Ｃｒを７質量％以上含むＦｅ−Ｃｒ−Ｃ三元系白鋳鉄を使用することができる。また、高クロム合金としては、例えば、９〜１２ｍｏｌ％のクロムを含むフェライト系耐熱鋼、又はＣｒ含有量が１８質量％以上の高クロム合金鋼などを使用することができる。
【００３４】
また、金属系の耐摩耗ライナー１０の厚さは、薄いと寿命が短くなり整備費用が増加し、厚いと初期投資が高くなるので、例えば１０〜３０ｍｍの範囲が好ましい。
【００３５】
母材１０ｂに鋳掛けや肉盛をする構造とする場合は、例えば、母材１０ｂの厚さは３〜２０ｍｍ、鋳掛け部や肉盛部等の耐摩耗材１０ａの厚さは３〜２０ｍｍとして、チャンバー７内の温度と、耐摩耗ライナー１０の質量、ボルト１１ａ等の取り付け金具との接合強度等を考慮して、耐摩耗ライナー１０の厚さを適宜設計すればよい。
【００３６】
また、図１の例では、金属系の耐摩耗ライナー１０は、チャンバー７の直胴部のみに使用されているが、チャンバー７の下部側のコーン部に使用されても良い。
【００３７】
図２は、上記金属系の耐摩耗ライナー１０の取り付け構造と保温構造を示している。図２に示すように、金属系の耐摩耗ライナー１０に直接溶接されたボルト１１ａは、鉄皮８に貫通形成されたボルト孔８ａを貫通して、鉄皮８の外側に突出しており、当該ボルト１１ａの突出部にナット１１ｂが螺合される。このように、耐摩耗ライナー１０に溶接されたボルト１１ａが鉄皮８のボルト孔８ａを貫通した状態で、鉄皮８の外面側に配されるナット１１ｂにより固定される。これにより、耐摩耗ライナー１０を鉄皮８の内面に対して着脱可能かつ容易に固定できる。
【００３８】
なお、図２の例では、ボルト１１ａは金属系の耐摩耗ライナー１０の母材１０ｂに対して鋳掛け又は肉盛り等の溶接で固定されているが、耐摩耗ライナー１０を鉄皮８に対して取り付けるための取付手段は、かかる例に限定されない。例えば、チャンバー７内の熱に耐えられる材質の皿ボルトを、鋳鉄や合金鋼等の耐摩耗材１０ａ側から、該耐摩耗材１０ａ、母材１０ｂ及び鉄皮８を貫通するように挿入して、ナット等で固定することによって、金属系の耐摩耗ライナー１０を鉄皮８に取り付けても構わない。また、図２の例では、耐摩耗ライナー１０に溶接される固定部材として、鋼製のボルト１１ａを用いたが、固定部材は、耐摩耗ライナー１０を鉄皮８に固定可能な部材であれば、例えば、鋼製のピンなどであってもよい。
【００３９】
また、図３の例では、ボルト１１ａを耐摩耗ライナー１個当たり４箇所設置した例を示しているが、他の例として、例えば中央部に１箇所だけ設置しても構わない。ボルト１１ａの位置と個数、及びボルト径は、強度と施工性を考慮して、適宜設計すればよい。
【００４０】
また、図２の例では、熱放散を抑える目的及び火傷防止の目的で、鉄皮８の外側に、保温材１２ａ及び外装材１２ｂからなる二層構造の保温部１２を設けているが、保温部１２は必ずしも必要では無い。保温部１２の厚さ、取付方法は、ＪＩＳ Ａ９５０１によって行っており、本実施形態では、チャンバー７外側の表面温度を１００℃以下にするため、保温材１２ａとしてケイ酸カルシウム保温板１００ｍｍを使用し、外装材１２ｂとして亜鉛メッキ鋼鈑を使用し、当該保温材１２ａと外装材１２ｂを、長ねじボルト１２ｃとナット１２ｄからなる補強材で固定している。
【００４１】
図３は、上記チャンバー７の内壁面における金属系の耐摩耗ライナー１０の分割例を示しているが、耐摩耗ライナー１０の大きさは、ライナーの製造可能範囲であれば、大きさの制約は無い。また、耐摩耗ライナー１０は、施工時に人が持てる重量であるのが望ましく、本実施形態では、縦３０ｃｍ×横４０ｃｍの矩形板状とした。また、金属系の耐摩耗ライナー１０では、耐火煉瓦等の耐火物の様に目地を起点とした亀裂の心配が無いので、相隣接する耐摩耗ライナー１０、１０の目地が繋がっても構わないが、焼結鉱２の粉が入りにくくするために、図３に示すように複数の耐摩耗ライナー１０を千鳥配置することが望ましい。
【００４２】
また、上記金属系の耐摩耗ライナー１０を用いてチャンバー７の壁体を薄くすることにより、竪型冷却装置４が更にコンパクトになると共に、鉄皮８の径も従来の耐火物内張りの冷却装置４’に比べて小さくすることが出来るので、設備費を低減することが出来る。さらに、金属系の耐摩耗ライナー１０は、従来の耐火物と比べて摩耗が少ないので、チャンバー７の内壁面の修理頻度を抑制でき、整備費を安く出来る。また、修理頻度が少ないために、修理のために竪型冷却装置４内を冷却する頻度も低減できるので、温度変化による耐摩耗ライナー１０自体の破損や、相隣接する耐摩耗ライナー１０、１０の目地部の破損も抑制できる。
【００４３】
また、従来の耐火煉瓦積みに比べて、金属系の耐摩耗ライナー１０の施工は容易であるので、竪型冷却装置４の建設工期を短縮可能である。
【００４４】
以上説明してきたように、本実施形態によれば、対向流式の焼結鉱冷却装置である竪型冷却装置４において、金属系の耐摩耗ライナー１０を採用することにより、従来問題であった、対向流式の焼結鉱の竪型冷却装置４’のチャンバー７の内張り耐火物９の摩耗による冷却ガスの偏流を防止出来、長期に渡って安定して焼結鉱２の冷却が可能となる。また、コンパクトで整備性に優れた焼結鉱冷却装置を短期間で建設、補修することが実現できる。
【実施例】
【００４５】
〔実施例１〕
７００ｔｏｎ／Ｈｒで焼結鉱２を冷却するために、本発明の実施例１として、図１に示した構造の竪型冷却装置４を用いた。このとき、内径φ１１ｍのチャンバー７の内壁に、金属系の耐摩耗ライナー１０として、高Ｃｒ鋳鉄（Ｃｒ：３０質量％、Ｃ：５質量％）を母材１０ｂ（ＳＳ４００の鋼板）に鋳掛けて耐摩耗材１０ａとしたものを使用した。２０ｍｍ厚さの鉄皮８に対して、厚さ３０ｍｍの金属系の耐摩耗ライナー１０（母材１０ｂの厚さ１２ｍｍ、耐摩耗材１０ａである鋳掛け部の厚さ１８ｍｍ）を内張りした結果、鉄皮８の外径をφ１１．１ｍに抑えることが出来、竪型冷却装置４をコンパクト化することが出来た。
【００４６】
これに対して、同様の竪型冷却装置を従来技術の耐火物内張りで行った場合、耐火物厚さが、６００ｍｍ必要であるため、鉄皮外径はφ１２．２４ｍとなる。また、従来技術のサーキュレーパン型の焼結鉱の冷却装置を７００ｔｏｎ／Ｈｒで設計すると、回転中心径でφ４０ｍとなる。
【００４７】
従って、本実施例１に係る竪型冷却装置４を用いると、装置のコンパクト化が図れ、設備費の低減が出来ると共に、スペースの有効利用が行えることが判る。
【００４８】
また、本装置を使用して、焼結鉱２の冷却を行った結果、母材１０ｂが耐衝撃性を有し、表面が高Ｃｒ鋳鉄からなる耐摩耗材１０ａで覆われており耐摩耗性が高いため、チャンバー７の内面の形状を長期に安定に保つことが出来た。従来の竪型冷却装置４’で用いる耐火物９は３年間で約１００ｍｍの損耗が発生し、ガス流の偏流が顕在化し、冷却の不安定が生じていた。これに対し、本実施例１に係る竪型冷却装置４では、稼働３年後調査で、金属系の耐摩耗ライナー１０は元厚３０ｍｍに対して、最大損耗箇所で損耗量は３ｍｍであり、ガス流の偏流による冷却の不安定は起こっていない。なお、耐摩耗材１０ａを成す鋳鉄としてＣｒが５質量％のものを使用して同様の試験をした場合には、２年間で最大損耗箇所における損耗量は１０ｍｍに達していた。
【００４９】
更にまた、母材１０ｂ（ＳＳ４００の鋼板）に高Ｃｒ鋳物を鋳掛けしたライナーを用いることで、母材１０ｂに直接、ボルト１１ａを溶接することが出来、取り付けおよび取り外しが容易となり、施工性が向上することに加え、金属系の耐摩耗ライナー１０が損耗した場合でも、取り替えが容易となり整備性も向上した。なお、本実施例１では、取付ボルト・ナット１１には、鉄皮８のボルト孔８ａからの冷却ガスの漏洩を防ぐために、ナット１１ｂと鉄皮８の接合部にシール材１３を塗布した（図２参照。）。
【００５０】
〔実施例２〕
次に、実施例２に係る竪型冷却装置４として、図１の装置に図２に記載の保温部１２を設け、それ以外は実施例１と同様の条件で冷却を行った。この場合には、チャンバー７の鉄皮８の外側に断熱用の保温材１２ａを取り付けているので、鉄皮８からの熱放散を少なく出来、排熱回収を行った場合、熱回収量が増加し、より高温の空気を回収することが出来た。
【００５１】
対向流型の竪型冷却装置は、原理上、熱交換を正常に行えれば、高温の排ガスを得ることが可能である。また、冷却ガスの通路に稼働部が無いため、漏風等が無いので、少ない冷却ガス量で焼結鉱２を冷却出来る。本実施例２に係る竪型冷却装置４では、冷却ガスの偏流による熱交換の異常を防止出来るので、熱回収率もアップが図れた。
【００５２】
具体的には、鉄皮８の外周に、保温材１２ａとしてケイ酸カルシウム保温板を１００ｍｍ配設し、鉄皮８からの熱放散を抑えた。その結果、排ガスの高温化が図れ、熱回収率のアップが図れた。従来技術のサーキュラーパン型では高温排ガスの一部しか利用できなかったため、排熱回収は焼結鉱顕熱の約１５％程度であった。これに対し、本実施例２に係る竪型冷却装置４では、焼結鉱２の温度が５５０℃の時に、排ガスの温度が５００℃となり、焼結鉱２の顕熱の約５０％を回収出来た。また、同様の竪型冷却装置を従来技術の耐火物内張りで構成した場合は、ガスの偏流による熱回収効率の悪化がある。従って、当該従来技術の耐火物厚さ６００ｍｍの冷却装置と比べても、本実施例２に係る竪型冷却装置４は、３年間の平均で顕熱回収率を１０％向上できた。
【００５３】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００５４】
１：焼結機
２：焼結鉱
３：シュート
４：焼結鉱の竪型冷却装置
５：装入ホッパー
６：装入口
７：チャンバー
８：鉄皮
８ａ：ボルト孔
９：耐火物
１０：金属系の耐摩耗ライナー
１０ａ：耐摩耗材
１０ｂ：母材
１１：取付ボルト・ナット
１１ａ：ボルト
１１ｂ：ナット
１２：保温部
１２ａ：保温材
１２ｂ：外装材
１２ｃ：長ねじボルト
１２ｄ：ナット
１３：シール材
１４：冷却ガス吹込装置
１５：排気口
１６：排気ダクト
１７：切出ゲート
１８：シール弁
１９：コンベア
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバーの上部から投入されて下部から排出される焼結鉱を、前記チャンバーの下部から吹き込まれて上部から排出される冷却ガスにより冷却する対向流式の焼結鉱冷却装置において、
前記チャンバーの壁体を構成する鉄皮の内面に、金属系の耐摩耗ライナーが内張りされていることを特徴とする、焼結鉱冷却装置。
【請求項２】
前記金属系の耐摩耗ライナーは、固定部材を溶接可能な材質からなる母材と、前記母材の一側表面を被覆する耐摩耗材とを備える二層構造を有し、
前記母材の他側表面に溶接された前記固定部材が、前記鉄皮に形成された孔を貫通した状態で固定されることにより、前記金属系の耐摩耗ライナーが前記鉄皮に取り付けられることを特徴とする、請求項１に記載の焼結鉱冷却装置。
【請求項３】
前記母材は、鋼板であり、
前記耐摩耗材は、前記チャンバー内の温度に対する耐熱性を有する鋳鉄を前記母材の一側表面に鋳掛けして成る、又は、前記チャンバー内の温度に対する耐熱性を有する合金鋼を前記母材の一側表面に肉盛りして成ることを特徴とする、請求項２に記載の焼結鉱冷却装置。
【請求項４】
複数枚の前記金属系の耐摩耗ライナーが前記鉄皮の内面に内張りされ、
前記固定部材はボルトであり、
前記各耐摩耗ライナーの前記母材に少なくとも１つの前記ボルトがそれぞれ溶接されており、前記各ボルトが、前記鉄皮に形成された前記孔を前記鉄皮の内面側から外面側に貫通した状態で、ナットにより固定されることにより、前記複数枚の金属系の耐摩耗ライナーが前記鉄皮に取り付けられることを特徴とする、請求項２又は３に記載の焼結鉱冷却装置。
【請求項５】
前記鉄皮の外面に断熱用の保温材が設けられていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の焼結鉱冷却装置。
【請求項１】
チャンバーの上部から投入されて下部から排出される焼結鉱を、前記チャンバーの下部から吹き込まれて上部から排出される冷却ガスにより冷却する対向流式の焼結鉱冷却装置において、
前記チャンバーの壁体を構成する鉄皮の内面に、金属系の耐摩耗ライナーが内張りされていることを特徴とする、焼結鉱冷却装置。
【請求項２】
前記金属系の耐摩耗ライナーは、固定部材を溶接可能な材質からなる母材と、前記母材の一側表面を被覆する耐摩耗材とを備える二層構造を有し、
前記母材の他側表面に溶接された前記固定部材が、前記鉄皮に形成された孔を貫通した状態で固定されることにより、前記金属系の耐摩耗ライナーが前記鉄皮に取り付けられることを特徴とする、請求項１に記載の焼結鉱冷却装置。
【請求項３】
前記母材は、鋼板であり、
前記耐摩耗材は、前記チャンバー内の温度に対する耐熱性を有する鋳鉄を前記母材の一側表面に鋳掛けして成る、又は、前記チャンバー内の温度に対する耐熱性を有する合金鋼を前記母材の一側表面に肉盛りして成ることを特徴とする、請求項２に記載の焼結鉱冷却装置。
【請求項４】
複数枚の前記金属系の耐摩耗ライナーが前記鉄皮の内面に内張りされ、
前記固定部材はボルトであり、
前記各耐摩耗ライナーの前記母材に少なくとも１つの前記ボルトがそれぞれ溶接されており、前記各ボルトが、前記鉄皮に形成された前記孔を前記鉄皮の内面側から外面側に貫通した状態で、ナットにより固定されることにより、前記複数枚の金属系の耐摩耗ライナーが前記鉄皮に取り付けられることを特徴とする、請求項２又は３に記載の焼結鉱冷却装置。
【請求項５】
前記鉄皮の外面に断熱用の保温材が設けられていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の焼結鉱冷却装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−８８０２３（Ｐ２０１２−８８０２３Ａ）
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３７３０６（Ｐ２０１０−２３７３０６）
【出願日】平成２２年１０月２２日（２０１０．１０．２２）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２２日（２０１０．１０．２２）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
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