還元鉄原料供給システム
【課題】粒状還元鉄原料の割れを低減させつつ、しかも炉床幅に関わりなく炉床上に還元鉄原料を均一に供給する。
【解決手段】還元鉄原料を受け入れ排出口１０ａから排出するホッパー１０と、排出口１０ａと移動炉床式還元溶融炉の原料投入部とを連絡するとともに、排出口１０ａから排出される還元鉄原料を受けるトラフ１４と、トラフ１４の出口側に設けられた出口部と、炉床移動方向に沿ってトラフを振動させる加振装置とから構成される原料供給装置４を、移動炉床式還元溶融炉の炉幅方向に複数配設してなることを特徴とする。
【解決手段】還元鉄原料を受け入れ排出口１０ａから排出するホッパー１０と、排出口１０ａと移動炉床式還元溶融炉の原料投入部とを連絡するとともに、排出口１０ａから排出される還元鉄原料を受けるトラフ１４と、トラフ１４の出口側に設けられた出口部と、炉床移動方向に沿ってトラフを振動させる加振装置とから構成される原料供給装置４を、移動炉床式還元溶融炉の炉幅方向に複数配設してなることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素質還元剤と酸化鉄を含有し塊状に成形された塊成化物を還元鉄原料として移動式還元溶融炉に供給する還元鉄原料供給システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１２は、炭素質還元剤と酸化鉄を主成分とする粒状の還元鉄原料を移動式炉床炉に供給する従来の還元鉄原料供給装置の構成を示したものである。
【０００３】
同図において、乾燥機によって乾燥された粒状の還元鉄原料（以下、ペレットと呼ぶ）Ｐはベルトコンベア５０によって還元鉄原料供給装置５１に搬送される。
【０００４】
還元鉄原料供給装置５１は、原料受入ホッパー５２と、その原料受入ホッパー５２の下方に配置された筒状部材５３と、炉本体の天井５４に設けられその筒状部材５３を上下動させる複数の電動シリンダ５５とから主として構成されている。
【０００５】
各電動シリンダ５５は、筒状部材５３を昇降させてその筒状部材５３の下端と炉床５６との隙間Ｔを調整することにより、供給量を調整しながらペレットＰを炉床５６上に供給するようになっている。
【０００６】
なお、原料受入ホッパー５２の下部にはその排出口を開閉するスライドゲート５２ａが備えられており、炉床進行方向において筒状部材５３の下流側には均し機５７が配置されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
また、図１３(ａ)に示す回転炉床への還元鉄原料供給装置では、炉本体６０の炉蓋に、回転炉床６１の幅にわたって１本のスリット６２が開口されており、このスリット６２は原料投入口を直下に臨んでいる。
【０００８】
図中、６３は炉本体６０の側壁に複数配設されたバーナーであり、６４は還元生成された金属を炉本体６０の外部に排出するためのスクリューである。
【０００９】
ペレットは振動コンベアのトラフ６５からスリット６２および原料投入口を介して回転炉床６１上に供給されるようになっている。
【００１０】
また、図１３(ｂ)に示すトラフ拡大図に示すように、トラフ６５にはペレットを分割して案内するための複数の仕切り６５ａ〜６５ｄがトラフ側壁６５ｅに対して斜めに設けられており、回転炉床６１上に供給されるペレットの量が回転炉床６１の外周部から内周部へ向けて順次少なくなるように構成されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第３０７５７２２号公報
【特許文献２】特許第３９７８７５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、図１２に示した還元鉄原料供給装置５１では、筒状部材５３の下端と炉床５６との間に存在するペレットが炉床５６に引きずられて割れたり粉化する虞があり、さらに、金属鉄製造の長期連続操業に必要とされる、炉床上の層状炉床材Ｑをかき取ってしまい、還元溶融反応に悪影響を及ぼす場合がある。
【００１３】
また、上記還元鉄原料供給装置５１では筒状部材５３を介して炉床５６上にペレットを集中的に供給するため、炉床５６に供給された塊状のペレットを炉床５６上に均一に広げるための均し機５７が必要となる。しかしながら、この均し機５７はペレット搬送時に発生した粉を均す機能を持たないため、炉床５６上の同じ位置に還元鉄原料の粉が堆積するという問題がある。
【００１４】
堆積した還元鉄原料の粉は、還元鉄原料の還元溶融反応の促進を阻害するだけでなく、炉床材中に潜り込んで炉床上に鉄板層を形成し連続操業を妨げる。
【００１５】
一方、図１３に示した還元鉄原料供給装置では、炉床の炉幅全体をカバーし得る長さの振動コンベアを設置するように構成されている。
【００１６】
しかしながら、炉本体の大型化を図るために炉床幅を拡張すると、炉幅全体をカバーし得る大型の振動コンベアを設計しなければならず、実質的に対応不可能である。
【００１７】
また、同図に示す還元鉄原料供給装置では、ペレットの粒径変動や発生した粉によってトラフ６５上を流れるペレットの移動速度が影響を受けた場合に、炉の外周部、内周部に供給されるペレットの量をそれぞれ個別に調整することができないという問題がある。
【００１８】
このように、上記した従来の還元鉄原料供給装置は、高品位の金属鉄を大量生産するには様々な障害があった。
【００１９】
本発明は以上のような従来の還元鉄原料供給装置における課題を考慮してなされたものであり、粒状還元鉄原料の割れを低減させつつ、しかも炉床幅に関わりなく炉床上に還元鉄原料を均一に供給することができる還元鉄原料供給システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は、還元鉄原料を受け入れ排出口から排出するホッパーと、
上記排出口と移動炉床式還元溶融炉の原料投入部とを連絡するとともに、上記排出口から排出される上記還元鉄原料を受けるトラフと、
上記トラフの出口側に設けられた出口部と、
炉床移動方向に沿って上記トラフを振動させる加振装置とから構成される原料供給装置を、移動炉床式還元溶融炉の炉幅方向に複数配設してなる還元鉄原料供給システムである。
【００２１】
本発明において、上記原料供給装置を、炉幅方向に千鳥に配置すれば、各原料供給装置の排出口同士をより炉幅方向に接近させることができ、還元鉄原料を切れ間なく炉床に供給することができ炉床を有効に活用することができる。また、千鳥に配置することで、原料供給装置に対して炉幅方向からアプローチすることが可能になり、メンテナンス性が向上する。
【００２２】
また、原料供給装置毎に還元鉄原料の供給量を調整することができるため、例えば上記移動炉床式還元溶融炉が回転炉床炉の場合、外周側の原料供給装置から内周側の原料供給装置に向かって供給量が徐々に少なくなるように原料供給装置を調整すれば、炉床上に敷かれる還元鉄原料の敷密度を炉幅にわたってほぼ均一にすることができ、結果として１層となるようにコントロールすることが可能になり、金属鉄の生産性を高めることができる。
【００２３】
上記トラフの出口部と上記移動炉床式還元溶融炉の原料投入部とを接続する接続部が平面から見てオーバル形に形成されていることが好ましい。
【００２４】
本発明において、上記出口部として筒状のシュートを有し、そのシュート内に補強リブを設ければ、炉内からの輻射熱を受けてシュートが変形することを防止できる。
【００２５】
また、上記移動炉床式還元溶融炉の炉床から上記トラフの出口部までの高さを１，２００ｍｍ以下にすれば還元鉄原料の割れや粉化を防止することができる。
【００２６】
また、上記シュートの下端を上記原料投入部とオーバーラップさせれば、ペレットから発生する粉の堆積を防止することができる。
【００２７】
また、上記原料投入部は水冷壁から構成されているため熱変形を防止することができ、その外側に耐火物を貼着すれば、熱ロスを抑制することができる。
【００２８】
また、上記ホッパー内の上部に荷重分散手段を設ければ、ペレット供給時において、振動フィーダに対し荷重が一気に加わらず、加振装置の動作を安定させることができる。
【００２９】
また、上記トラフの入口側に上記還元鉄原料を受け入れる受入口を備え、上記ホッパーの排出口と上記受入口を、気密性のある伸縮継手を介して接続すれば、ホッパーとトラフの接続部分をガスシールすることができる。
【００３０】
上記トラフの上部に供給ホッパーを設置して両者を伸縮継手で接続し、その供給ホッパー内に還元鉄原料の充填層を形成し、一方、上記トラフの上記出口部と上記移動炉床式還元溶融炉の原料投入部とを柔軟性を有するシール材を用いて接続すれば、上記移動炉床式還元溶融炉の炉内ガスを大気から遮断することができる。
【００３１】
本発明において、上記各ホッパーに対し、上記還元鉄原料を一定量ずつ分配供給する分配供給装置をさらに備えれば、還元鉄原料搬送中に発生した粉を、還元鉄原料とともにホッパー内に均等に投入することができるため、還元鉄原料の反応を妨げる粉の、炉床上での偏積を防止することができる。
【００３２】
本発明では、上記還元鉄原料を供給する流れにおいて、上記分配供給装置の上流側に篩装置を設けることができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、粒状還元鉄原料の割れを低減させつつ、しかも炉床幅に関わりなく炉床上に還元鉄原料を均一に供給することができるという長所を有する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る回転炉床炉の概略平面図である。
【図２】図１のＤ−Ｄ縦断面図である。
【図３】図１の回転炉床炉を回転移動方向に展開して示した説明図である。
【図４】本発明に係る還元鉄原料供給システムの原料供給装置の構成を示す、一部切欠きを有する斜視図である。
【図５】原料供給装置の振動フィーダを上から見た斜視図である。
【図６】原料供給装置の振動フィーダを下から見た斜視図である。
【図７】(ａ)は図４に示す接続部の構成を示す底面図であり、(ｂ)はその接続部のシール構造を示した正面図である。
【図８】還元鉄原料供給システムの構成を示す概略側面図である。
【図９】ペレット落下テストの結果を示すグラフである。
【図１０】還元鉄原料供給システムの構成を示す概略平面図である。
【図１１】本発明に係る分配供給装置の概略正面図である。
【図１２】従来の還元鉄原料供給装置の構成を示す側面図である。
【図１３】(ａ)は従来の別の還元鉄原料供給装置の平面図、(ｂ)は同図(ａ)に示すトラフの拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、図面に示した実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
【００３６】
１．回転炉床炉
本発明の還元鉄原料供給システムが適用される移動式還元溶融炉としての回転炉床炉は、ドーナツ状の回転移動床を有しており、図１はその回転炉床炉１の概略平面図を示しており、図２は図１におけるＤ−Ｄ縦断面を示している。
【００３７】
両図において、回転炉床炉１の炉床１ａは、図示しない駆動装置により所定の速度で回転するように構成されている。
【００３８】
炉体２の壁面適所には燃焼バーナ３が複数配設されており、これらの燃焼バーナ３の燃焼熱およびその輻射熱を、炉床１ａ上の塊成化物としての例えばペレットに伝達することにより、そのペレットの加熱還元および溶融が行われる。
【００３９】
なお、上記塊成化物としては、ペレット状，ブリケット状など種々の形態が例示される。
【００４０】
図３は、加熱還元溶融工程を説明するために、図１に示した回転炉床炉１を回転移動方向に展開して示した説明図である。
【００４１】
同図において、炉体２の内部構造は仕切壁Ｋ1〜Ｋ3により還元ゾーンＺ1から冷却ゾーンＺ4にまで仕切られており、炉体２の回転方向上流側には炉床１ａを臨んで原料供給装置４および炉床材装入装置６が配置されるとともに、回転方向最下流側（回転構造であるため、実際には炉床材装入装置６の直上流側にもなる）には排出装置７が設けられている。
【００４２】
上記回転炉床炉１を稼動するに当たっては、炉床１ａを所定の速度で回転させておき、その炉床１ａ上に、原料供給装置４からペレットを供給していく。
【００４３】
炉床１ａ上に装入されたペレットは、還元・溶融ゾーンＺ1〜Ｚ3を移動する過程で燃焼バーナ３による燃焼熱及び輻射熱を受け、ペレット中の酸化鉄が炭素質還元剤により還元される。
【００４４】
ほぼ完全に還元された還元鉄は、さらに加熱されることにより溶融し、副生するスラグと分離しながら凝集して粒状の溶融金属鉄となり、冷却ゾーンＺ4にて冷却装置８によって冷却されて固化し、その下流側に設けられた排出装置７によって順次、回転炉床炉１の外部に掻き出される。
【００４５】
この時、副生したスラグも同時に排出されるが、これらは排出ホッパー９を経た後、任意の分離装置（篩目や磁選装置など）により粒状の金属鉄とスラグの分離が行われ、最終的に、スラグ成分含量の極めて少ない粒状の金属鉄を得ることができるようになっている。
【００４６】
なお、図１では炉体２の内部が４つのゾーンに分割されているが、分割するゾーンの数は適宜変更し得るものである。
【００４７】
２．原料供給装置
図４は還元鉄原料供給システムを構成している原料供給装置の構成を示す斜視図である。
【００４８】
同図において、原料供給装置４は、図示しない乾燥機によって乾燥されたペレットを受け入れる供給ホッパー（ホッパー）１０と、この供給ホッパー１０の排出口１０ａ下方に配置される振動フィーダ１１と、炉体の天板２ａ（図３参照）を貫通して設けられた原料投入部１２と、振動フィーダ１１の出口と原料投入部１２の入口とを接続する接続部１３とを備えている。
【００４９】
以下、各部の構成について説明する。
【００５０】
２.１ 供給ホッパー
供給ホッパー１０は、ロスインウエイト方式、すなわち、ホッパー全体の重量を計り、原料排出による重量軽減率を計算して供給量を制御するものから構成されている。
【００５１】
供給ホッパー１０内にはペレットが常にある程度蓄えられ、蓄えられたペレットは炉内と大気を遮断するマテリアルシールの役割を果たしているが、供給ホッパー１０内のペレットのレベルがある程度下降してくると、供給ホッパー１０とフィードビン２３の間に位置するスライドゲート２４が開き、その上方にあるフィードビン２３（図１１参照）から供給ホッパー１０内にペレットが補給される。
【００５２】
この時、上方から供給ホッパー１０内に落下してくるペレットの荷重が供給ホッパー１０下方に位置する振動フィーダ１１に対して一気に加わると、振動フィーダ１１の動作を阻害し、ペレット搬送精度に悪影響を与えてしまう。
【００５３】
そこで、供給ホッパー１０内の上部には断面三角形からなる荷重分散板（荷重分散手段）１０ｂが設けられている。この荷重分散板１０ｂは、フィードビン２３から矢印Ａ方向に断続的に投下されるペレットの荷重が、振動フィーダ１１のトラフ１４上に強く加わらないように、その荷重を矢印ＢおよびＣ方向に分散させる（振り分ける）ためにある。
【００５４】
それにより、断続的な荷重の付加によって振動フィーダ１１の適正な動作が阻害されることを防止している。また、ペレット供給量の変動を軽減することもできる。
【００５５】
２.２ 振動フィーダ
振動フィーダ１１は、供給ホッパー１０から排出されるペレットを受けるトラフ１４と、そのトラフ１４を振動させる加振装置１６（図５参照）とから主として構成されている。なお、図４ではトラフ１４の構成を説明するため、加振装置１６を取り除いた状態を示している。
【００５６】
２．２．１ トラフ
トラフ１４は浅箱状からなり、図示しない炉体構造物から略水平に吊り下げられることにより、上記供給ホッパー１０から独立している。
【００５７】
トラフ１４の一方端部１４ａの上面にはペレットを受け入れるための受入口１４ｂが形成され、その受入口１４ｂを通じて上記供給ホッパーの排出口１０ａが遊嵌されている。
【００５８】
上記受入口１４ｂの周縁とその受入口１４ｂに遊嵌された上記供給ホッパー１０の排出口１０ａとは伸縮継手１５を介して接続されており、気密性が保たれるようになっている。
【００５９】
トラフ１４の他方端部１４ｃの下面にはスリット状排出口１４ｄが形成されている。このスリット状排出口１４ｄはトラフ１４の幅方向に向けて形成されており、トラフ１４の幅と略同じ幅に形成されている。
【００６０】
２．２．２ 加振装置
図５は振動フィーダ１１を上から見た外観図であり、図６は同じく下から見た外観図である。
【００６１】
両図において、加振装置１６は、水平方向に配置されるトラフ１４に対して所定の取付角θによって傾斜した状態でトラフ１４のカバー１４ｆに設けられている。この加振装置１６は、具体的には、電磁コイル、永久磁石、スプリングから構成されている。
【００６２】
この種の加振装置１６では電磁コイルに印加する電圧を調整することにより、ペレットの供給量を調整することができる。
【００６３】
加振装置１６とトラフ１４との間には振動伝達フレーム１７が介設されている。この振動伝達フレーム１７は横方向から見てクサビ状をなし、且つトラフ１４と同じ横幅からなる箱状に構成されており、加振装置１６の加振力Ｆがトラフ１４の全幅に均等に伝わるように構成されている。
【００６４】
また、加振力Ｆは上記トラフ１４および上記振動伝達フレーム１７の全体重心を通過するように設計されている。
【００６５】
上記加振装置１６が駆動すると、振動伝達フレーム１７を介して加振力Ｆを受けたトラフ１４は前後方向（Ｉ方向）に振動し、そのトラフ１４の一方端部１４ａに供給されたペレットは、スリット状排出口１４ｄ（図４参照）まで搬送される。
【００６６】
２．３ 接続部
図７（ａ)は接続部１３を下方から見た底面図であり、同図(ｂ)は接続部のシール構造を示した正面図である。
【００６７】
両図において、接続部１３は、スリット状排出口１４ｄを構成しトラフ１４の幅と略同じ幅からなる角筒状の出口シュート（出口部）１３ａを備えており、この出口シュート１３ａは、トラフ１４の他方端部１４ｃから垂設された断面オーバル形の筒体１３ｂからさらに下方に突出している。
【００６８】
筒体１３ｂをオーバル形にする理由は以下の通りである。
【００６９】
ペレットの割れや粉化を防止するためには、振動フィーダ１１はできるかぎり低い位置に設置することが好ましい。そのような配置にするためには、振動フィーダ１１の出口部と炉体天板との間隔を大きく取ることができなくなるため、振動フィーダ１１と炉体との間の限られた範囲にある接続部分にアクセスすることが極めて難しくなる。
【００７０】
そこで、出口シュート１３ａを備えた筒体１３ｂをオーバル形にし、金属製のバンドを巻き付けるだけで筒体１３ｂ全体を均一にしかも簡便に締め付けることを可能にしている。それにより、振動フィーダ１１の片方側且つ側方からアクセスすることが可能になり、メンテナンスも容易になる。
【００７１】
また、出口シュート１３ａ内には複数の補強リブ１３ｃが配設されている。これらの補強リブ１３ｃは、炉床からの輻射熱に曝されて出口シュート１３ａおよびその周辺部が変形するのを防止するために設けられている。
【００７２】
詳しくは、炉内に面する上記出口シュート１３ａは、炉床及び炉内ガスによる輻射熱によって熱変形を生じさせる可能性が高く、変形が生じるとペレットの均等な排出が阻害される虞がある。したがって、出口シュート１３ａの筒孔内に補強リブ１３ｃを設けることにより出口シュート１３ａの形状を熱変形させることなく維持し、適正なペレット供給量を確保し、出口シュート１３ａ幅方向についてもペレットの均等供給が確保されるようになっている。
【００７３】
一方、原料投入部１２の上端部にも上記筒体１３ｂと対向するようにして断面オーバル形の筒体１２ａが立設されており、垂下された上記筒体１３ｂと立設された筒体１２ａに跨がって耐熱性のシール材１３ｄ、例えばアラミドポリマー繊維による布が巻き付けられている。
【００７４】
なお、シール材１３ｄの上部および下部にはそれぞれ締付用の金属製バンド１３ｅが巻き付けられ、その金属製バンド１３ｅに等間隔に配列された孔部に螺合し得る締結部品（ねじ）１３ｆを締め付け方向に回転させることによりシール材１３ｄを固定するようになっている。
【００７５】
筒体１３ｂおよび１２ａの断面がオーバル形に形成されていることにより、上記したように、一つの締結部品１３ｆのみで金属製バンド１３ｅ全周を均等に締め付けることができるようになっている。
【００７６】
なお、出口シュート１３ａは炉体の天板２ａ上面よりも若干下方に入り込むようにして配置されており、接続部分で還元鉄原料の粉が堆積することを防止することができるようになっている。
【００７７】
詳しくは、ペレットは少なからず粉を同伴して回転炉床炉１に供給されるが、この粉は、炉内のガス流れやペレットの落下に伴うガスの乱流効果により振動フィーダ１１の出口部で舞いやすい。したがって、できる限り、その舞った粉が出口部周辺に堆積しないように工夫する必要がある。
【００７８】
なぜなら、堆積する粉は、ある程度堆積が成長したところで塊状となって炉床上に落下し、ペレット上に覆い被さり、ペレットへ輻射熱が入るのを妨げ、適正な反応を阻害する要因となるからである。
【００７９】
そこで、本実施形態では、振動フィーダ１１の出口シュート１３ａ下端を、原料投入部１２とオーバーラップさせることで粉が堆積することを防止している。
【００８０】
また、上記原料投入部１２は、炉内ガスおよび炉床からの輻射熱を受けて高温になるため、水冷構造（水冷壁）になっている。ただし、水冷にするとそこに受ける輻射熱は熱ロスとなり冷却水によって系外に持ち去られてしまう。
【００８１】
そこで、本実施形態では原料投入部１２自体の熱変形については水冷によって抑制し、熱ロスをできるだけ抑制するために、その原料投入部１２の外側を耐火物で覆っている。
【００８２】
３．還元鉄原料供給システム
図８は上記構成からなる原料供給装置を炉幅方向に複数配置した還元鉄原料供給システムの構成を示す概略側面図である。
【００８３】
同図において、供給ホッパー１０からトラフ１４上に供給されたペレットは、トラフ１４上を移動しながらスリット状排出口１４ｄ（図７参照）に導かれ、炉体の天板２ａを貫通している原料投入部１２を通じて炉床１ａ上に供給され、炉床進行方向Ｒに移送される。
【００８４】
炉床進行方向Ｒに移送されるペレットの一部が二層積み以上になる場合でも、炉床回転方向における原料投入部１２よりも下流側にレベリングスクリュー１８を配置すれば、ペレットを１層に均すことができる。
【００８５】
また、トラフ１４のスリット状排出口１４ｄから炉床１ａまでのペレット落下高さは１，２００ｍｍ以下にすることが好ましく、より好ましくは１，０００ｍｍ以下である。
【００８６】
ペレット落下高さを１，２００ｍｍ以下に設定すると、炉床材の細粒が吹き飛ばない程度に炉内ガスの流速をある程度抑えながら炉床へのペレット落下衝撃による割れや粉化を防ぐ効果がある。
【００８７】
表１は、ペレット落下テストを行い、ペレット落下によって発生する割れや粉の状態を調べたものである。
【００８８】
【表１】
【００８９】
表１において「Ball」は平均粒径１９ｍｍが維持されているペレットを、「Fine」は２．４ｍｍメッシュ以下の粉およびチップを、「Chip」は平均粒径１９ｍｍの半分以下に変形したペレットをそれぞれ示し、結果を(％)とWt（g）で示した。
【００９０】
落下テストは、１回あたり約１００個程度のペレットを各落下高さ（６００ｍｍ〜１，８００ｍｍの７段階）に分けて鉄板の上に落下させ、鉄板上に残っている「Ball」、「Fine」、「Chip」のすべてを回収し、篩を用いて分級した。
【００９１】
図９は各落下高さ毎の「Fine」と「Chip」の量を示したグラフであり、落下高さが高くなるにつれて「Fine」と「Chip」の量がともに増加する傾向がある。
【００９２】
また、図１０は、還元鉄原料供給システムにおける原料供給装置の配置を示した概略平面図である。
【００９３】
同図において、本実施形態の原料供給装置４は天板２ａの幅方向に６基千鳥に配置されている。
【００９４】
上記千鳥の配置に対し、６基の原料供給装置４を炉幅方向に横並びに配置する事も考えられるが、横並びに配置すると、フィーダ、供給ホッパー、計量機が干渉するため、隣り合うスリット状排出口１４ｄを近接させることは困難である。
【００９５】
なお、原料供給装置４を配置する個数は、回転炉床炉の炉幅および原料供給装置４の幅に応じて決定される。
【００９６】
移動炉床式還元溶融炉にて大規模に金属鉄を製造するためには、炉幅を拡張する必要があるが、上記原料供給装置４の配置によれば、そのような大型炉の炉床に対しても均一にペレットを供給することが可能になり、しかも供給量を精度良く、かつ簡便に調整することができる。
【００９７】
図１１は供給ホッパー１０にペレットを供給する装置の概略構成を示したものである。
【００９８】
同図において、乾燥機によって乾燥されベルトコンベヤ２０、ローラースクリーン（篩装置）２１を介して搬送されたペレットは、シャトルコンベヤ２２にてフィードビン２３内に均等に投入される。
【００９９】
上記フィードビン２３は、振動フィーダ１１の台数分の排出部２３ａを備えており、各供給ホッパー１０に対してペレットを供給するようになっている。
【０１００】
上記シャトルコンベヤ２２は、ペレットおよびそのペレットから発生した粉（ローラースクリーン２１で除去しきれなかった粉）をフィードビン２３に分散させて投入するために設けられており、ペレットとともに搬送される粉を炉幅方向に均等に分散させることができるようになっている。それにより、一部の振動フィーダに対して粉が偏った状態で供給されるのを防止することができる。
【０１０１】
なお、上記シャトルコンベヤ２２は、首振りコンベヤや往復コンベヤで構成することもできる。
【０１０２】
また、ペレットを供給する流れにおいて上記シャトルコンベヤ２２の上流側にはローラースクリーン２１が配置されており、このローラースクリーン２１は、原料供給装置４にペレットを供給するまでに発生した粉を篩にかけ、フィードビン２３に入る前にその粉を除去するようになっている。
【０１０３】
上記シャトルコンベヤ２２、フィードビン２３は、各供給ホッパー１０に対してペレットを一定量ずつ分配供給する分配供給装置として機能する。
【０１０４】
なお、ペレットは、塊成化後の搬送中においてコンベヤの乗り継ぎ部や各種ホッパーへ供給時の落下によって少なからず粉が発生する。
【０１０５】
粉化したペレットの粉が炉床上に偏って供給され、炉床上のペレットの一部または全部が粉によって覆われると、炉体に設けられている燃焼バーナからペレットに伝達されるべき輻射熱が妨げられ、ペレットの還元溶解反応の促進が阻害される。
【０１０６】
その結果、粉の影響を受けたペレットは反応が遅れることにより反応が不十分な状態で還元鉄となり、生産性が低下する。したがって、これらの粉はできるかぎり炉床に供給しないことが望ましい。
【０１０７】
そこで、上記供給ホッパー１０にペレットを供給する装置では、供給ホッパー１０にペレットを供給する前段階でローラースクリーン２１を通過させて篩にかけることにより粉の大半を取り除くようになっている。
【０１０８】
なお、取り除けなかった粉についてはシャトルコンベア２２を用いてフィードビン２３に均一に分配するとともに、さらに、各原料供給装置４において幅方向に均一に均されるため、ペレットとともに若干の粉が随伴されたとしても、また、炉床が大型化されても、ペレットを、または粉を含むペレットを、常に偏りをなくした状態で炉床上に均一に供給することができる。
【符号の説明】
【０１０９】
１ 回転炉床炉（移動炉床式還元溶融炉）
１ａ 炉床
２ 炉体
２ａ 天板
３ 燃焼バーナ
４ 原料供給装置
６ 炉床材装入装置
７ 排出装置
８ 冷却装置
９ 排出ホッパー
１０ 供給ホッパー
１０ａ 排出口
１０ｂ 荷重分散板
１１ 振動フィーダ
１２ 原料投入部（水冷壁）
１２ａ 筒体
１３ 接続部
１３ａ 出口シュート（出口部）
１３ｂ 筒体
１３ｃ 補強リブ
１３ｄ シール材
１３ｅ 金属製バンド
１３ｆ 締結部品
１４ トラフ
１４ａ 一方端部
１４ｂ 受入口
１４ｃ 他方端部
１４ｄ スリット状排出口
１４ｆ カバー
１５ 伸縮継手
１６ 加振装置
１７ 振動伝達フレーム
１８ レベリングスクリュー
２０ ベルトコンベヤ
２１ ローラースクリーン
２２ シャトルコンベヤ
２３ フィードビン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素質還元剤と酸化鉄を含有し塊状に成形された塊成化物を還元鉄原料として移動式還元溶融炉に供給する還元鉄原料供給システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１２は、炭素質還元剤と酸化鉄を主成分とする粒状の還元鉄原料を移動式炉床炉に供給する従来の還元鉄原料供給装置の構成を示したものである。
【０００３】
同図において、乾燥機によって乾燥された粒状の還元鉄原料（以下、ペレットと呼ぶ）Ｐはベルトコンベア５０によって還元鉄原料供給装置５１に搬送される。
【０００４】
還元鉄原料供給装置５１は、原料受入ホッパー５２と、その原料受入ホッパー５２の下方に配置された筒状部材５３と、炉本体の天井５４に設けられその筒状部材５３を上下動させる複数の電動シリンダ５５とから主として構成されている。
【０００５】
各電動シリンダ５５は、筒状部材５３を昇降させてその筒状部材５３の下端と炉床５６との隙間Ｔを調整することにより、供給量を調整しながらペレットＰを炉床５６上に供給するようになっている。
【０００６】
なお、原料受入ホッパー５２の下部にはその排出口を開閉するスライドゲート５２ａが備えられており、炉床進行方向において筒状部材５３の下流側には均し機５７が配置されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
また、図１３(ａ)に示す回転炉床への還元鉄原料供給装置では、炉本体６０の炉蓋に、回転炉床６１の幅にわたって１本のスリット６２が開口されており、このスリット６２は原料投入口を直下に臨んでいる。
【０００８】
図中、６３は炉本体６０の側壁に複数配設されたバーナーであり、６４は還元生成された金属を炉本体６０の外部に排出するためのスクリューである。
【０００９】
ペレットは振動コンベアのトラフ６５からスリット６２および原料投入口を介して回転炉床６１上に供給されるようになっている。
【００１０】
また、図１３(ｂ)に示すトラフ拡大図に示すように、トラフ６５にはペレットを分割して案内するための複数の仕切り６５ａ〜６５ｄがトラフ側壁６５ｅに対して斜めに設けられており、回転炉床６１上に供給されるペレットの量が回転炉床６１の外周部から内周部へ向けて順次少なくなるように構成されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第３０７５７２２号公報
【特許文献２】特許第３９７８７５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、図１２に示した還元鉄原料供給装置５１では、筒状部材５３の下端と炉床５６との間に存在するペレットが炉床５６に引きずられて割れたり粉化する虞があり、さらに、金属鉄製造の長期連続操業に必要とされる、炉床上の層状炉床材Ｑをかき取ってしまい、還元溶融反応に悪影響を及ぼす場合がある。
【００１３】
また、上記還元鉄原料供給装置５１では筒状部材５３を介して炉床５６上にペレットを集中的に供給するため、炉床５６に供給された塊状のペレットを炉床５６上に均一に広げるための均し機５７が必要となる。しかしながら、この均し機５７はペレット搬送時に発生した粉を均す機能を持たないため、炉床５６上の同じ位置に還元鉄原料の粉が堆積するという問題がある。
【００１４】
堆積した還元鉄原料の粉は、還元鉄原料の還元溶融反応の促進を阻害するだけでなく、炉床材中に潜り込んで炉床上に鉄板層を形成し連続操業を妨げる。
【００１５】
一方、図１３に示した還元鉄原料供給装置では、炉床の炉幅全体をカバーし得る長さの振動コンベアを設置するように構成されている。
【００１６】
しかしながら、炉本体の大型化を図るために炉床幅を拡張すると、炉幅全体をカバーし得る大型の振動コンベアを設計しなければならず、実質的に対応不可能である。
【００１７】
また、同図に示す還元鉄原料供給装置では、ペレットの粒径変動や発生した粉によってトラフ６５上を流れるペレットの移動速度が影響を受けた場合に、炉の外周部、内周部に供給されるペレットの量をそれぞれ個別に調整することができないという問題がある。
【００１８】
このように、上記した従来の還元鉄原料供給装置は、高品位の金属鉄を大量生産するには様々な障害があった。
【００１９】
本発明は以上のような従来の還元鉄原料供給装置における課題を考慮してなされたものであり、粒状還元鉄原料の割れを低減させつつ、しかも炉床幅に関わりなく炉床上に還元鉄原料を均一に供給することができる還元鉄原料供給システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は、還元鉄原料を受け入れ排出口から排出するホッパーと、
上記排出口と移動炉床式還元溶融炉の原料投入部とを連絡するとともに、上記排出口から排出される上記還元鉄原料を受けるトラフと、
上記トラフの出口側に設けられた出口部と、
炉床移動方向に沿って上記トラフを振動させる加振装置とから構成される原料供給装置を、移動炉床式還元溶融炉の炉幅方向に複数配設してなる還元鉄原料供給システムである。
【００２１】
本発明において、上記原料供給装置を、炉幅方向に千鳥に配置すれば、各原料供給装置の排出口同士をより炉幅方向に接近させることができ、還元鉄原料を切れ間なく炉床に供給することができ炉床を有効に活用することができる。また、千鳥に配置することで、原料供給装置に対して炉幅方向からアプローチすることが可能になり、メンテナンス性が向上する。
【００２２】
また、原料供給装置毎に還元鉄原料の供給量を調整することができるため、例えば上記移動炉床式還元溶融炉が回転炉床炉の場合、外周側の原料供給装置から内周側の原料供給装置に向かって供給量が徐々に少なくなるように原料供給装置を調整すれば、炉床上に敷かれる還元鉄原料の敷密度を炉幅にわたってほぼ均一にすることができ、結果として１層となるようにコントロールすることが可能になり、金属鉄の生産性を高めることができる。
【００２３】
上記トラフの出口部と上記移動炉床式還元溶融炉の原料投入部とを接続する接続部が平面から見てオーバル形に形成されていることが好ましい。
【００２４】
本発明において、上記出口部として筒状のシュートを有し、そのシュート内に補強リブを設ければ、炉内からの輻射熱を受けてシュートが変形することを防止できる。
【００２５】
また、上記移動炉床式還元溶融炉の炉床から上記トラフの出口部までの高さを１，２００ｍｍ以下にすれば還元鉄原料の割れや粉化を防止することができる。
【００２６】
また、上記シュートの下端を上記原料投入部とオーバーラップさせれば、ペレットから発生する粉の堆積を防止することができる。
【００２７】
また、上記原料投入部は水冷壁から構成されているため熱変形を防止することができ、その外側に耐火物を貼着すれば、熱ロスを抑制することができる。
【００２８】
また、上記ホッパー内の上部に荷重分散手段を設ければ、ペレット供給時において、振動フィーダに対し荷重が一気に加わらず、加振装置の動作を安定させることができる。
【００２９】
また、上記トラフの入口側に上記還元鉄原料を受け入れる受入口を備え、上記ホッパーの排出口と上記受入口を、気密性のある伸縮継手を介して接続すれば、ホッパーとトラフの接続部分をガスシールすることができる。
【００３０】
上記トラフの上部に供給ホッパーを設置して両者を伸縮継手で接続し、その供給ホッパー内に還元鉄原料の充填層を形成し、一方、上記トラフの上記出口部と上記移動炉床式還元溶融炉の原料投入部とを柔軟性を有するシール材を用いて接続すれば、上記移動炉床式還元溶融炉の炉内ガスを大気から遮断することができる。
【００３１】
本発明において、上記各ホッパーに対し、上記還元鉄原料を一定量ずつ分配供給する分配供給装置をさらに備えれば、還元鉄原料搬送中に発生した粉を、還元鉄原料とともにホッパー内に均等に投入することができるため、還元鉄原料の反応を妨げる粉の、炉床上での偏積を防止することができる。
【００３２】
本発明では、上記還元鉄原料を供給する流れにおいて、上記分配供給装置の上流側に篩装置を設けることができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、粒状還元鉄原料の割れを低減させつつ、しかも炉床幅に関わりなく炉床上に還元鉄原料を均一に供給することができるという長所を有する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る回転炉床炉の概略平面図である。
【図２】図１のＤ−Ｄ縦断面図である。
【図３】図１の回転炉床炉を回転移動方向に展開して示した説明図である。
【図４】本発明に係る還元鉄原料供給システムの原料供給装置の構成を示す、一部切欠きを有する斜視図である。
【図５】原料供給装置の振動フィーダを上から見た斜視図である。
【図６】原料供給装置の振動フィーダを下から見た斜視図である。
【図７】(ａ)は図４に示す接続部の構成を示す底面図であり、(ｂ)はその接続部のシール構造を示した正面図である。
【図８】還元鉄原料供給システムの構成を示す概略側面図である。
【図９】ペレット落下テストの結果を示すグラフである。
【図１０】還元鉄原料供給システムの構成を示す概略平面図である。
【図１１】本発明に係る分配供給装置の概略正面図である。
【図１２】従来の還元鉄原料供給装置の構成を示す側面図である。
【図１３】(ａ)は従来の別の還元鉄原料供給装置の平面図、(ｂ)は同図(ａ)に示すトラフの拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、図面に示した実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
【００３６】
１．回転炉床炉
本発明の還元鉄原料供給システムが適用される移動式還元溶融炉としての回転炉床炉は、ドーナツ状の回転移動床を有しており、図１はその回転炉床炉１の概略平面図を示しており、図２は図１におけるＤ−Ｄ縦断面を示している。
【００３７】
両図において、回転炉床炉１の炉床１ａは、図示しない駆動装置により所定の速度で回転するように構成されている。
【００３８】
炉体２の壁面適所には燃焼バーナ３が複数配設されており、これらの燃焼バーナ３の燃焼熱およびその輻射熱を、炉床１ａ上の塊成化物としての例えばペレットに伝達することにより、そのペレットの加熱還元および溶融が行われる。
【００３９】
なお、上記塊成化物としては、ペレット状，ブリケット状など種々の形態が例示される。
【００４０】
図３は、加熱還元溶融工程を説明するために、図１に示した回転炉床炉１を回転移動方向に展開して示した説明図である。
【００４１】
同図において、炉体２の内部構造は仕切壁Ｋ1〜Ｋ3により還元ゾーンＺ1から冷却ゾーンＺ4にまで仕切られており、炉体２の回転方向上流側には炉床１ａを臨んで原料供給装置４および炉床材装入装置６が配置されるとともに、回転方向最下流側（回転構造であるため、実際には炉床材装入装置６の直上流側にもなる）には排出装置７が設けられている。
【００４２】
上記回転炉床炉１を稼動するに当たっては、炉床１ａを所定の速度で回転させておき、その炉床１ａ上に、原料供給装置４からペレットを供給していく。
【００４３】
炉床１ａ上に装入されたペレットは、還元・溶融ゾーンＺ1〜Ｚ3を移動する過程で燃焼バーナ３による燃焼熱及び輻射熱を受け、ペレット中の酸化鉄が炭素質還元剤により還元される。
【００４４】
ほぼ完全に還元された還元鉄は、さらに加熱されることにより溶融し、副生するスラグと分離しながら凝集して粒状の溶融金属鉄となり、冷却ゾーンＺ4にて冷却装置８によって冷却されて固化し、その下流側に設けられた排出装置７によって順次、回転炉床炉１の外部に掻き出される。
【００４５】
この時、副生したスラグも同時に排出されるが、これらは排出ホッパー９を経た後、任意の分離装置（篩目や磁選装置など）により粒状の金属鉄とスラグの分離が行われ、最終的に、スラグ成分含量の極めて少ない粒状の金属鉄を得ることができるようになっている。
【００４６】
なお、図１では炉体２の内部が４つのゾーンに分割されているが、分割するゾーンの数は適宜変更し得るものである。
【００４７】
２．原料供給装置
図４は還元鉄原料供給システムを構成している原料供給装置の構成を示す斜視図である。
【００４８】
同図において、原料供給装置４は、図示しない乾燥機によって乾燥されたペレットを受け入れる供給ホッパー（ホッパー）１０と、この供給ホッパー１０の排出口１０ａ下方に配置される振動フィーダ１１と、炉体の天板２ａ（図３参照）を貫通して設けられた原料投入部１２と、振動フィーダ１１の出口と原料投入部１２の入口とを接続する接続部１３とを備えている。
【００４９】
以下、各部の構成について説明する。
【００５０】
２.１ 供給ホッパー
供給ホッパー１０は、ロスインウエイト方式、すなわち、ホッパー全体の重量を計り、原料排出による重量軽減率を計算して供給量を制御するものから構成されている。
【００５１】
供給ホッパー１０内にはペレットが常にある程度蓄えられ、蓄えられたペレットは炉内と大気を遮断するマテリアルシールの役割を果たしているが、供給ホッパー１０内のペレットのレベルがある程度下降してくると、供給ホッパー１０とフィードビン２３の間に位置するスライドゲート２４が開き、その上方にあるフィードビン２３（図１１参照）から供給ホッパー１０内にペレットが補給される。
【００５２】
この時、上方から供給ホッパー１０内に落下してくるペレットの荷重が供給ホッパー１０下方に位置する振動フィーダ１１に対して一気に加わると、振動フィーダ１１の動作を阻害し、ペレット搬送精度に悪影響を与えてしまう。
【００５３】
そこで、供給ホッパー１０内の上部には断面三角形からなる荷重分散板（荷重分散手段）１０ｂが設けられている。この荷重分散板１０ｂは、フィードビン２３から矢印Ａ方向に断続的に投下されるペレットの荷重が、振動フィーダ１１のトラフ１４上に強く加わらないように、その荷重を矢印ＢおよびＣ方向に分散させる（振り分ける）ためにある。
【００５４】
それにより、断続的な荷重の付加によって振動フィーダ１１の適正な動作が阻害されることを防止している。また、ペレット供給量の変動を軽減することもできる。
【００５５】
２.２ 振動フィーダ
振動フィーダ１１は、供給ホッパー１０から排出されるペレットを受けるトラフ１４と、そのトラフ１４を振動させる加振装置１６（図５参照）とから主として構成されている。なお、図４ではトラフ１４の構成を説明するため、加振装置１６を取り除いた状態を示している。
【００５６】
２．２．１ トラフ
トラフ１４は浅箱状からなり、図示しない炉体構造物から略水平に吊り下げられることにより、上記供給ホッパー１０から独立している。
【００５７】
トラフ１４の一方端部１４ａの上面にはペレットを受け入れるための受入口１４ｂが形成され、その受入口１４ｂを通じて上記供給ホッパーの排出口１０ａが遊嵌されている。
【００５８】
上記受入口１４ｂの周縁とその受入口１４ｂに遊嵌された上記供給ホッパー１０の排出口１０ａとは伸縮継手１５を介して接続されており、気密性が保たれるようになっている。
【００５９】
トラフ１４の他方端部１４ｃの下面にはスリット状排出口１４ｄが形成されている。このスリット状排出口１４ｄはトラフ１４の幅方向に向けて形成されており、トラフ１４の幅と略同じ幅に形成されている。
【００６０】
２．２．２ 加振装置
図５は振動フィーダ１１を上から見た外観図であり、図６は同じく下から見た外観図である。
【００６１】
両図において、加振装置１６は、水平方向に配置されるトラフ１４に対して所定の取付角θによって傾斜した状態でトラフ１４のカバー１４ｆに設けられている。この加振装置１６は、具体的には、電磁コイル、永久磁石、スプリングから構成されている。
【００６２】
この種の加振装置１６では電磁コイルに印加する電圧を調整することにより、ペレットの供給量を調整することができる。
【００６３】
加振装置１６とトラフ１４との間には振動伝達フレーム１７が介設されている。この振動伝達フレーム１７は横方向から見てクサビ状をなし、且つトラフ１４と同じ横幅からなる箱状に構成されており、加振装置１６の加振力Ｆがトラフ１４の全幅に均等に伝わるように構成されている。
【００６４】
また、加振力Ｆは上記トラフ１４および上記振動伝達フレーム１７の全体重心を通過するように設計されている。
【００６５】
上記加振装置１６が駆動すると、振動伝達フレーム１７を介して加振力Ｆを受けたトラフ１４は前後方向（Ｉ方向）に振動し、そのトラフ１４の一方端部１４ａに供給されたペレットは、スリット状排出口１４ｄ（図４参照）まで搬送される。
【００６６】
２．３ 接続部
図７（ａ)は接続部１３を下方から見た底面図であり、同図(ｂ)は接続部のシール構造を示した正面図である。
【００６７】
両図において、接続部１３は、スリット状排出口１４ｄを構成しトラフ１４の幅と略同じ幅からなる角筒状の出口シュート（出口部）１３ａを備えており、この出口シュート１３ａは、トラフ１４の他方端部１４ｃから垂設された断面オーバル形の筒体１３ｂからさらに下方に突出している。
【００６８】
筒体１３ｂをオーバル形にする理由は以下の通りである。
【００６９】
ペレットの割れや粉化を防止するためには、振動フィーダ１１はできるかぎり低い位置に設置することが好ましい。そのような配置にするためには、振動フィーダ１１の出口部と炉体天板との間隔を大きく取ることができなくなるため、振動フィーダ１１と炉体との間の限られた範囲にある接続部分にアクセスすることが極めて難しくなる。
【００７０】
そこで、出口シュート１３ａを備えた筒体１３ｂをオーバル形にし、金属製のバンドを巻き付けるだけで筒体１３ｂ全体を均一にしかも簡便に締め付けることを可能にしている。それにより、振動フィーダ１１の片方側且つ側方からアクセスすることが可能になり、メンテナンスも容易になる。
【００７１】
また、出口シュート１３ａ内には複数の補強リブ１３ｃが配設されている。これらの補強リブ１３ｃは、炉床からの輻射熱に曝されて出口シュート１３ａおよびその周辺部が変形するのを防止するために設けられている。
【００７２】
詳しくは、炉内に面する上記出口シュート１３ａは、炉床及び炉内ガスによる輻射熱によって熱変形を生じさせる可能性が高く、変形が生じるとペレットの均等な排出が阻害される虞がある。したがって、出口シュート１３ａの筒孔内に補強リブ１３ｃを設けることにより出口シュート１３ａの形状を熱変形させることなく維持し、適正なペレット供給量を確保し、出口シュート１３ａ幅方向についてもペレットの均等供給が確保されるようになっている。
【００７３】
一方、原料投入部１２の上端部にも上記筒体１３ｂと対向するようにして断面オーバル形の筒体１２ａが立設されており、垂下された上記筒体１３ｂと立設された筒体１２ａに跨がって耐熱性のシール材１３ｄ、例えばアラミドポリマー繊維による布が巻き付けられている。
【００７４】
なお、シール材１３ｄの上部および下部にはそれぞれ締付用の金属製バンド１３ｅが巻き付けられ、その金属製バンド１３ｅに等間隔に配列された孔部に螺合し得る締結部品（ねじ）１３ｆを締め付け方向に回転させることによりシール材１３ｄを固定するようになっている。
【００７５】
筒体１３ｂおよび１２ａの断面がオーバル形に形成されていることにより、上記したように、一つの締結部品１３ｆのみで金属製バンド１３ｅ全周を均等に締め付けることができるようになっている。
【００７６】
なお、出口シュート１３ａは炉体の天板２ａ上面よりも若干下方に入り込むようにして配置されており、接続部分で還元鉄原料の粉が堆積することを防止することができるようになっている。
【００７７】
詳しくは、ペレットは少なからず粉を同伴して回転炉床炉１に供給されるが、この粉は、炉内のガス流れやペレットの落下に伴うガスの乱流効果により振動フィーダ１１の出口部で舞いやすい。したがって、できる限り、その舞った粉が出口部周辺に堆積しないように工夫する必要がある。
【００７８】
なぜなら、堆積する粉は、ある程度堆積が成長したところで塊状となって炉床上に落下し、ペレット上に覆い被さり、ペレットへ輻射熱が入るのを妨げ、適正な反応を阻害する要因となるからである。
【００７９】
そこで、本実施形態では、振動フィーダ１１の出口シュート１３ａ下端を、原料投入部１２とオーバーラップさせることで粉が堆積することを防止している。
【００８０】
また、上記原料投入部１２は、炉内ガスおよび炉床からの輻射熱を受けて高温になるため、水冷構造（水冷壁）になっている。ただし、水冷にするとそこに受ける輻射熱は熱ロスとなり冷却水によって系外に持ち去られてしまう。
【００８１】
そこで、本実施形態では原料投入部１２自体の熱変形については水冷によって抑制し、熱ロスをできるだけ抑制するために、その原料投入部１２の外側を耐火物で覆っている。
【００８２】
３．還元鉄原料供給システム
図８は上記構成からなる原料供給装置を炉幅方向に複数配置した還元鉄原料供給システムの構成を示す概略側面図である。
【００８３】
同図において、供給ホッパー１０からトラフ１４上に供給されたペレットは、トラフ１４上を移動しながらスリット状排出口１４ｄ（図７参照）に導かれ、炉体の天板２ａを貫通している原料投入部１２を通じて炉床１ａ上に供給され、炉床進行方向Ｒに移送される。
【００８４】
炉床進行方向Ｒに移送されるペレットの一部が二層積み以上になる場合でも、炉床回転方向における原料投入部１２よりも下流側にレベリングスクリュー１８を配置すれば、ペレットを１層に均すことができる。
【００８５】
また、トラフ１４のスリット状排出口１４ｄから炉床１ａまでのペレット落下高さは１，２００ｍｍ以下にすることが好ましく、より好ましくは１，０００ｍｍ以下である。
【００８６】
ペレット落下高さを１，２００ｍｍ以下に設定すると、炉床材の細粒が吹き飛ばない程度に炉内ガスの流速をある程度抑えながら炉床へのペレット落下衝撃による割れや粉化を防ぐ効果がある。
【００８７】
表１は、ペレット落下テストを行い、ペレット落下によって発生する割れや粉の状態を調べたものである。
【００８８】
【表１】
【００８９】
表１において「Ball」は平均粒径１９ｍｍが維持されているペレットを、「Fine」は２．４ｍｍメッシュ以下の粉およびチップを、「Chip」は平均粒径１９ｍｍの半分以下に変形したペレットをそれぞれ示し、結果を(％)とWt（g）で示した。
【００９０】
落下テストは、１回あたり約１００個程度のペレットを各落下高さ（６００ｍｍ〜１，８００ｍｍの７段階）に分けて鉄板の上に落下させ、鉄板上に残っている「Ball」、「Fine」、「Chip」のすべてを回収し、篩を用いて分級した。
【００９１】
図９は各落下高さ毎の「Fine」と「Chip」の量を示したグラフであり、落下高さが高くなるにつれて「Fine」と「Chip」の量がともに増加する傾向がある。
【００９２】
また、図１０は、還元鉄原料供給システムにおける原料供給装置の配置を示した概略平面図である。
【００９３】
同図において、本実施形態の原料供給装置４は天板２ａの幅方向に６基千鳥に配置されている。
【００９４】
上記千鳥の配置に対し、６基の原料供給装置４を炉幅方向に横並びに配置する事も考えられるが、横並びに配置すると、フィーダ、供給ホッパー、計量機が干渉するため、隣り合うスリット状排出口１４ｄを近接させることは困難である。
【００９５】
なお、原料供給装置４を配置する個数は、回転炉床炉の炉幅および原料供給装置４の幅に応じて決定される。
【００９６】
移動炉床式還元溶融炉にて大規模に金属鉄を製造するためには、炉幅を拡張する必要があるが、上記原料供給装置４の配置によれば、そのような大型炉の炉床に対しても均一にペレットを供給することが可能になり、しかも供給量を精度良く、かつ簡便に調整することができる。
【００９７】
図１１は供給ホッパー１０にペレットを供給する装置の概略構成を示したものである。
【００９８】
同図において、乾燥機によって乾燥されベルトコンベヤ２０、ローラースクリーン（篩装置）２１を介して搬送されたペレットは、シャトルコンベヤ２２にてフィードビン２３内に均等に投入される。
【００９９】
上記フィードビン２３は、振動フィーダ１１の台数分の排出部２３ａを備えており、各供給ホッパー１０に対してペレットを供給するようになっている。
【０１００】
上記シャトルコンベヤ２２は、ペレットおよびそのペレットから発生した粉（ローラースクリーン２１で除去しきれなかった粉）をフィードビン２３に分散させて投入するために設けられており、ペレットとともに搬送される粉を炉幅方向に均等に分散させることができるようになっている。それにより、一部の振動フィーダに対して粉が偏った状態で供給されるのを防止することができる。
【０１０１】
なお、上記シャトルコンベヤ２２は、首振りコンベヤや往復コンベヤで構成することもできる。
【０１０２】
また、ペレットを供給する流れにおいて上記シャトルコンベヤ２２の上流側にはローラースクリーン２１が配置されており、このローラースクリーン２１は、原料供給装置４にペレットを供給するまでに発生した粉を篩にかけ、フィードビン２３に入る前にその粉を除去するようになっている。
【０１０３】
上記シャトルコンベヤ２２、フィードビン２３は、各供給ホッパー１０に対してペレットを一定量ずつ分配供給する分配供給装置として機能する。
【０１０４】
なお、ペレットは、塊成化後の搬送中においてコンベヤの乗り継ぎ部や各種ホッパーへ供給時の落下によって少なからず粉が発生する。
【０１０５】
粉化したペレットの粉が炉床上に偏って供給され、炉床上のペレットの一部または全部が粉によって覆われると、炉体に設けられている燃焼バーナからペレットに伝達されるべき輻射熱が妨げられ、ペレットの還元溶解反応の促進が阻害される。
【０１０６】
その結果、粉の影響を受けたペレットは反応が遅れることにより反応が不十分な状態で還元鉄となり、生産性が低下する。したがって、これらの粉はできるかぎり炉床に供給しないことが望ましい。
【０１０７】
そこで、上記供給ホッパー１０にペレットを供給する装置では、供給ホッパー１０にペレットを供給する前段階でローラースクリーン２１を通過させて篩にかけることにより粉の大半を取り除くようになっている。
【０１０８】
なお、取り除けなかった粉についてはシャトルコンベア２２を用いてフィードビン２３に均一に分配するとともに、さらに、各原料供給装置４において幅方向に均一に均されるため、ペレットとともに若干の粉が随伴されたとしても、また、炉床が大型化されても、ペレットを、または粉を含むペレットを、常に偏りをなくした状態で炉床上に均一に供給することができる。
【符号の説明】
【０１０９】
１ 回転炉床炉（移動炉床式還元溶融炉）
１ａ 炉床
２ 炉体
２ａ 天板
３ 燃焼バーナ
４ 原料供給装置
６ 炉床材装入装置
７ 排出装置
８ 冷却装置
９ 排出ホッパー
１０ 供給ホッパー
１０ａ 排出口
１０ｂ 荷重分散板
１１ 振動フィーダ
１２ 原料投入部（水冷壁）
１２ａ 筒体
１３ 接続部
１３ａ 出口シュート（出口部）
１３ｂ 筒体
１３ｃ 補強リブ
１３ｄ シール材
１３ｅ 金属製バンド
１３ｆ 締結部品
１４ トラフ
１４ａ 一方端部
１４ｂ 受入口
１４ｃ 他方端部
１４ｄ スリット状排出口
１４ｆ カバー
１５ 伸縮継手
１６ 加振装置
１７ 振動伝達フレーム
１８ レベリングスクリュー
２０ ベルトコンベヤ
２１ ローラースクリーン
２２ シャトルコンベヤ
２３ フィードビン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
還元鉄原料を受け入れ排出口から排出するホッパーと、
上記排出口と移動炉床式還元溶融炉の原料投入部とを連絡するとともに、上記排出口から排出される上記還元鉄原料を受けるトラフと、
上記トラフの出口側に設けられた出口部と、
炉床移動方向に沿って上記トラフを振動させる加振装置とから構成される原料供給装置を、移動炉床式還元溶融炉の炉幅方向に複数配設してなることを特徴とする還元鉄原料供給システム。
【請求項２】
上記原料供給装置が、炉幅方向に千鳥に配置されている請求項１に記載の還元鉄原料供給システム。
【請求項３】
上記トラフの出口部と上記移動炉床式還元溶融炉の原料投入部とを接続する接続部が平面から見てオーバル形に形成されている請求項１または２に記載の還元鉄原料供給システム。
【請求項４】
上記出口部として筒状のシュートを有し、そのシュート内に補強リブが設けられている請求項１〜３のいずれか１項に記載の還元鉄原料供給システム。
【請求項５】
上記移動炉床式還元溶融炉の炉床から上記トラフの出口部までの高さが１，２００ｍｍ以下である請求項１〜４のいずれか１項に記載の還元鉄原料供給システム。
【請求項６】
上記シュートの下端が上記原料投入部とオーバーラップされている請求項４または５に記載の還元鉄原料供給システム。
【請求項７】
上記原料投入部が水冷壁を有し、その外側に耐火物が貼着されている請求項１〜６のいずれか１項に記載の還元鉄原料供給システム。
【請求項８】
上記ホッパー内の上部に荷重分散手段が設けられている請求項１〜７のいずれか１項に記載の還元鉄原料供給システム。
【請求項９】
上記トラフの入口側に上記還元鉄原料を受け入れる受入口が備えられ、上記ホッパーの排出口と上記受入口が、気密性のある伸縮継手を介して接続されている請求項１〜８のいずれか１項に記載の還元鉄原料供給システム。
【請求項１０】
上記トラフの上記出口部と上記移動炉床式還元溶融炉の原料投入部とが、柔軟性を有するシール材を介して接続されている請求項１〜９のいずれか１項に記載の還元鉄原料供給システム。
【請求項１１】
上記各ホッパーに対し、上記還元鉄原料を一定量ずつ分配供給する分配供給装置をさらに備えてなる請求項１〜１０のいずれか１項に記載の還元鉄原料供給システム。
【請求項１２】
上記還元鉄原料を供給する流れにおいて、上記分配供給装置の上流側に篩装置が設けられている請求項１１に記載の還元鉄原料供給システム。
【請求項１】
還元鉄原料を受け入れ排出口から排出するホッパーと、
上記排出口と移動炉床式還元溶融炉の原料投入部とを連絡するとともに、上記排出口から排出される上記還元鉄原料を受けるトラフと、
上記トラフの出口側に設けられた出口部と、
炉床移動方向に沿って上記トラフを振動させる加振装置とから構成される原料供給装置を、移動炉床式還元溶融炉の炉幅方向に複数配設してなることを特徴とする還元鉄原料供給システム。
【請求項２】
上記原料供給装置が、炉幅方向に千鳥に配置されている請求項１に記載の還元鉄原料供給システム。
【請求項３】
上記トラフの出口部と上記移動炉床式還元溶融炉の原料投入部とを接続する接続部が平面から見てオーバル形に形成されている請求項１または２に記載の還元鉄原料供給システム。
【請求項４】
上記出口部として筒状のシュートを有し、そのシュート内に補強リブが設けられている請求項１〜３のいずれか１項に記載の還元鉄原料供給システム。
【請求項５】
上記移動炉床式還元溶融炉の炉床から上記トラフの出口部までの高さが１，２００ｍｍ以下である請求項１〜４のいずれか１項に記載の還元鉄原料供給システム。
【請求項６】
上記シュートの下端が上記原料投入部とオーバーラップされている請求項４または５に記載の還元鉄原料供給システム。
【請求項７】
上記原料投入部が水冷壁を有し、その外側に耐火物が貼着されている請求項１〜６のいずれか１項に記載の還元鉄原料供給システム。
【請求項８】
上記ホッパー内の上部に荷重分散手段が設けられている請求項１〜７のいずれか１項に記載の還元鉄原料供給システム。
【請求項９】
上記トラフの入口側に上記還元鉄原料を受け入れる受入口が備えられ、上記ホッパーの排出口と上記受入口が、気密性のある伸縮継手を介して接続されている請求項１〜８のいずれか１項に記載の還元鉄原料供給システム。
【請求項１０】
上記トラフの上記出口部と上記移動炉床式還元溶融炉の原料投入部とが、柔軟性を有するシール材を介して接続されている請求項１〜９のいずれか１項に記載の還元鉄原料供給システム。
【請求項１１】
上記各ホッパーに対し、上記還元鉄原料を一定量ずつ分配供給する分配供給装置をさらに備えてなる請求項１〜１０のいずれか１項に記載の還元鉄原料供給システム。
【請求項１２】
上記還元鉄原料を供給する流れにおいて、上記分配供給装置の上流側に篩装置が設けられている請求項１１に記載の還元鉄原料供給システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図７】
【図８】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図９】
【図２】
【図３】
【図７】
【図８】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−５２７４１（Ｐ２０１２−５２７４１Ａ）
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９６０６１（Ｐ２０１０−１９６０６１）
【出願日】平成２２年９月１日（２０１０．９．１）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１日（２０１０．９．１）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
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