還元鉄塊成化物の冷却装置
【課題】還元鉄塊成化物の中心温度と含水率を適正範囲にする冷却装置を提供することを課題としている。
【解決手段】酸化鉄塊成化物を還元炉内で還元し還元鉄塊成化物として排出する還元鉄塊成化物を冷却する装置１６において、スプレーノズル１の搬送方向広がり幅Ｂと搬送方向ノズルピッチＰとの関係がＢ≦Ｐ、スプレー水の搬送方向広がり幅Ｂとコンベア幅方向広がり幅Ｗとの関係がＷ≧２×Ｂ、およびスプレー水のコンベア幅方向広がり幅Ｗとコンベア幅ＣＷとの関係がＣＷ≦Ｗであることを特徴としている。
【解決手段】酸化鉄塊成化物を還元炉内で還元し還元鉄塊成化物として排出する還元鉄塊成化物を冷却する装置１６において、スプレーノズル１の搬送方向広がり幅Ｂと搬送方向ノズルピッチＰとの関係がＢ≦Ｐ、スプレー水の搬送方向広がり幅Ｂとコンベア幅方向広がり幅Ｗとの関係がＷ≧２×Ｂ、およびスプレー水のコンベア幅方向広がり幅Ｗとコンベア幅ＣＷとの関係がＣＷ≦Ｗであることを特徴としている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化鉄塊成化物から還元鉄塊成化物を製造する設備において、還元炉で還元されて連続的に排出される高温の還元鉄塊成化物を冷却するための装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
還元鉄製造設備から排出される還元鉄塊成化物の冷却方法として、従来から、還元鉄塊成化物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、これを土間に直接払い出して山積み貯蔵した後、適宜搬送し、電気炉に投入する方法が実機化されている。
【０００３】
しかしながら、この浸水冷却方法でえた還元鉄塊成化物は含水率が高くなるため、これを直接溶湯中に投入すると水蒸気爆発を起こす危険性があることから、電気炉への投入に限定されており、そのうえ還元鉄塊成化物の粉化や金属化率の低下という問題も生じていた。
【０００４】
また、直接還元製鉄法により得られた還元鉄をブリケットマシン設備により成形し、この状態の還元鉄ブリケットをスプレー水にて１５０℃／分〜２５０℃／分の冷却速度で徐冷する還元鉄ブリケットの製造方法が開示されている（例えば、特許文献１、請求項１参照）。
【０００５】
しかしこの方法は、高温還元鉄ブリケットの割れを抑制するためにスプレー冷却により徐冷する方法であって、回転炉床炉などの還元鉄製造設備から排出される還元鉄塊成化物冷却する方法ではないうえ、還元鉄塊成化物の適正な含水率については考慮されていない。
【０００６】
さらに、加熱還元後の高温の還元鉄ブリケットを、その表面温度が６５０℃から１５０℃まで降温する間の平均冷却速度を１５００℃／分から５００℃／分の間になるように水冷する方法が開示されている（例えば、特許文献２、請求項１参照）。
【０００７】
しかし、この方法は還元鉄ペレットの冷却に関するものであり、本発明が対象とするブリケットのような塊成化物とは大きさおよび性状が異なり、この方法をそのまま適用することはできない。また回転炉床炉から排出される還元鉄塊成化物の温度は約１０００℃前後であるが、６５０℃までの冷却方法や冷却速度についての記述がないばかりか、６５０℃以下についても具体的な冷却手段の記述がなく、さらに塊成化物の含水率にも全く着目していない。
【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】特許第３００９６６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は前述のような従来技術の問題点を解決し、還元鉄塊成化物の中心温度と含水率を適正範囲にする冷却装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するための本発明は、以下の構成を要旨とする。
酸化鉄塊成化物を還元炉内で還元し還元鉄塊成化物として排出する還元鉄塊成化物を冷却する装置において、前記還元鉄製造設備の排出口に高温の還元鉄塊成化物を搬送するコンベアを配設し、該コンベアの上方に複数のスプレーノズルを配置し、該スプレーノズルから間欠的にスプレー水を噴出させてコンベア上の還元鉄塊成化物を間欠的に冷却する装置であって、前記スプレーノズルの搬送方向広がり幅Ｂと搬送方向ノズルピッチＰが下記（１）式となるようにスプレーノズルを配置したこと、
Ｂ≦Ｐ ・・・（１）
前記スプレーノズルはスプレー水の搬送方向広がり幅Ｂとコンベア幅方向広がり幅Ｗとの関係が下記（３）式の範囲としたこと、
Ｗ≧２×Ｂ ・・・（２）
および、前記スプレー水のコンベア幅方向広がり幅Ｗとコンベア幅ＣＷとの関係を下記（３）式の範囲としたことを特徴とする記載の還元鉄塊成化物の冷却装置。
ＣＷ≦Ｗ ・・・（３）
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明装置によれば、還元鉄塊成化物の中心温度と含水率を適正範囲にすることができる。冷却装置高温の還元鉄塊成化物を効率的に冷却することができ、大気による再酸化を抑制できる。また冷却された還元鉄塊成化物の含水率を低く調整でき、溶湯へ投入時の水蒸気爆発の恐れが解消され、かつ溶解に必要とするエネルギーを最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明例を示す説明図である。
【図２】本発明例を示し、図１のＡ−Ａ矢視平面図である。
【図３】本発明におけるスプレー散水の例であって、図２のＣ−Ｃ矢視拡大断面図である。
【図４】本発明例を示し、図２のＢ−Ｂ矢視正面図である。
【図５】図４の例における冷却能を示す説明図である。
【図６】従来のスプレーノズルの配置例を示す説明図である。
【図７】従来のスプレーノズルの別の配置例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１の例により本発明装置を説明する。還元炉としての回転炉床炉１３内で酸化鉄塊成化物が還元され、還元鉄塊成化物排出口８から連続的に排出される。排出された高温の還元鉄塊成化物５は、排出口８に連設された冷却装置１６内でコンベア６上を搬送されつつ、複数のスプレーノズル１からの散水により冷却されて還元鉄塊成化物排出口７から排出され、図示しない貯留装置等へ搬送される。
【００１４】
各スプレーノズル１は、コンベア６の上方でコンベア６の搬送方向に平行に設けたノズルヘッダー２に所定の間隔をあけて取付けられている。これらスプレーノズル１、スプレーヘッダー２、コンベア６はケーシング１５に覆われており、ケーシング１５の先端側には冷却された還元鉄塊成化物５を排出するための還元鉄塊成化物排出口７が設けられ、後端側には還元鉄塊成化物５に散水することにより発生するスラッジを排出するスラッジ排出口９が設けられている。
【００１５】
図２は、コンベア６上における図１のＡ−Ａ矢視平面の例を示し、スプレーノズル１のピッチＰはＰ＝Ｂとなるように配置され、各スプレーノズル１からのスプレー水は、スプレー範囲１a で示すように、搬送方向広がり幅Ｂで散水される。この配置により、隣接するノズル１のスプレー水の搬送方向広がり幅Ｂが重ならないようになっている。
【００１６】
図３は図２のＣ−Ｃ矢視断面拡大図であり、各スプレーノズル１は搬送方向に間隔Ｐをもってスプレーヘッダー２に取付けられ、スプレー水はコンベア６上で搬送方向広がり幅Ｂで散水される。
【００１７】
図４は図２のＢ−Ｂ矢視正面を示し、スプレーノズル１はコンベア６の幅方向中央に配置されたスプレーヘッダー２に設けられ、スプレー水はコンベア６上にてコンベア６の幅ＣＷ以上の幅方向広がり幅Ｗで散水される。スプレーヘッダー２には、図１に例示するように給水配管３より水が供給される。
【００１８】
一般的に冷却ノズルは、図６及び図７に示すように円錐スプレーノズルが用いられ、還元鉄塊成化物の幅方向および搬送方向全域に亘って冷却ノズルから噴出するスプレー水の広がりが互いに干渉するように配置され、極力スプレー水が全ての還元鉄塊成化物に散水されるようになっている。
【００１９】
さらに図６および図７のような円錐スプレーノズルを使用した場合、各ノズルのスプレー範囲１ｂ，１ｃに重なりが生じ、コンベア幅方向で冷却状態にバラツキが生じ、塊成化物の温度、水分にバラツキが生じる。
【００２０】
本発明は、スプレー水の搬送方向広がり幅Ｂとスプレーノズルの搬送方向ピッチＰをＢ≦Ｐとした。この条件は、スプレーノズル１から噴出される広がり幅Ｂが互いに重ならないようにスプレーノズルのピッチを決定することで、均一な冷却が可能となる。
【００２１】
また、本発明は、スプレー水のコンベア幅方向広がり幅Ｗと搬送方向広がり幅Ｂとの関係を２Ｂ≦Ｗとした。この条件は、スプレー範囲１ａが図２のような偏平となり、例えばフラットスプレーノズルを採用することにより、スプレー水の搬送方向広がり幅Ｂがコンベア幅方向でほぼ一定であるため、コンベア幅方向での冷却状態のばらつきが小さく、間欠冷却を効果的に行うことができる。
【００２２】
さらに、本発明において、スプレー水のコンベア幅方向広がり幅Ｗとコンベア幅ＣＷとの関係をＣＷ≦Ｗの範囲とすることにより、すなわちＷとＣＷの関係を図４のようにすることにより、コンベア上で図５に示す冷却能αが得られ、コンベア６上の還元鉄塊成化物は、コンベア幅方向で均一に冷却される。
【符号の説明】
【００２３】
１：スプレーノズル
１a ：フラットスプレーノズルによるスプレー範囲
１b ：円錐スプレーノズルによるスプレー範囲
２：ノズルヘッダー
３：給水配管
４：蒸気排気口
５：還元鉄塊成化物
６：コンベア
７，８：還元鉄塊成化物排出口
９，１０：スラッジ排出口
１１：スラッジタンク
１２：スラッジコンベア
１３：回転炉床炉
１４：スラッジ回収タンク
１５：ケーシング
１６：冷却装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化鉄塊成化物から還元鉄塊成化物を製造する設備において、還元炉で還元されて連続的に排出される高温の還元鉄塊成化物を冷却するための装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
還元鉄製造設備から排出される還元鉄塊成化物の冷却方法として、従来から、還元鉄塊成化物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、これを土間に直接払い出して山積み貯蔵した後、適宜搬送し、電気炉に投入する方法が実機化されている。
【０００３】
しかしながら、この浸水冷却方法でえた還元鉄塊成化物は含水率が高くなるため、これを直接溶湯中に投入すると水蒸気爆発を起こす危険性があることから、電気炉への投入に限定されており、そのうえ還元鉄塊成化物の粉化や金属化率の低下という問題も生じていた。
【０００４】
また、直接還元製鉄法により得られた還元鉄をブリケットマシン設備により成形し、この状態の還元鉄ブリケットをスプレー水にて１５０℃／分〜２５０℃／分の冷却速度で徐冷する還元鉄ブリケットの製造方法が開示されている（例えば、特許文献１、請求項１参照）。
【０００５】
しかしこの方法は、高温還元鉄ブリケットの割れを抑制するためにスプレー冷却により徐冷する方法であって、回転炉床炉などの還元鉄製造設備から排出される還元鉄塊成化物冷却する方法ではないうえ、還元鉄塊成化物の適正な含水率については考慮されていない。
【０００６】
さらに、加熱還元後の高温の還元鉄ブリケットを、その表面温度が６５０℃から１５０℃まで降温する間の平均冷却速度を１５００℃／分から５００℃／分の間になるように水冷する方法が開示されている（例えば、特許文献２、請求項１参照）。
【０００７】
しかし、この方法は還元鉄ペレットの冷却に関するものであり、本発明が対象とするブリケットのような塊成化物とは大きさおよび性状が異なり、この方法をそのまま適用することはできない。また回転炉床炉から排出される還元鉄塊成化物の温度は約１０００℃前後であるが、６５０℃までの冷却方法や冷却速度についての記述がないばかりか、６５０℃以下についても具体的な冷却手段の記述がなく、さらに塊成化物の含水率にも全く着目していない。
【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】特許第３００９６６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は前述のような従来技術の問題点を解決し、還元鉄塊成化物の中心温度と含水率を適正範囲にする冷却装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するための本発明は、以下の構成を要旨とする。
酸化鉄塊成化物を還元炉内で還元し還元鉄塊成化物として排出する還元鉄塊成化物を冷却する装置において、前記還元鉄製造設備の排出口に高温の還元鉄塊成化物を搬送するコンベアを配設し、該コンベアの上方に複数のスプレーノズルを配置し、該スプレーノズルから間欠的にスプレー水を噴出させてコンベア上の還元鉄塊成化物を間欠的に冷却する装置であって、前記スプレーノズルの搬送方向広がり幅Ｂと搬送方向ノズルピッチＰが下記（１）式となるようにスプレーノズルを配置したこと、
Ｂ≦Ｐ ・・・（１）
前記スプレーノズルはスプレー水の搬送方向広がり幅Ｂとコンベア幅方向広がり幅Ｗとの関係が下記（３）式の範囲としたこと、
Ｗ≧２×Ｂ ・・・（２）
および、前記スプレー水のコンベア幅方向広がり幅Ｗとコンベア幅ＣＷとの関係を下記（３）式の範囲としたことを特徴とする記載の還元鉄塊成化物の冷却装置。
ＣＷ≦Ｗ ・・・（３）
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明装置によれば、還元鉄塊成化物の中心温度と含水率を適正範囲にすることができる。冷却装置高温の還元鉄塊成化物を効率的に冷却することができ、大気による再酸化を抑制できる。また冷却された還元鉄塊成化物の含水率を低く調整でき、溶湯へ投入時の水蒸気爆発の恐れが解消され、かつ溶解に必要とするエネルギーを最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明例を示す説明図である。
【図２】本発明例を示し、図１のＡ−Ａ矢視平面図である。
【図３】本発明におけるスプレー散水の例であって、図２のＣ−Ｃ矢視拡大断面図である。
【図４】本発明例を示し、図２のＢ−Ｂ矢視正面図である。
【図５】図４の例における冷却能を示す説明図である。
【図６】従来のスプレーノズルの配置例を示す説明図である。
【図７】従来のスプレーノズルの別の配置例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１の例により本発明装置を説明する。還元炉としての回転炉床炉１３内で酸化鉄塊成化物が還元され、還元鉄塊成化物排出口８から連続的に排出される。排出された高温の還元鉄塊成化物５は、排出口８に連設された冷却装置１６内でコンベア６上を搬送されつつ、複数のスプレーノズル１からの散水により冷却されて還元鉄塊成化物排出口７から排出され、図示しない貯留装置等へ搬送される。
【００１４】
各スプレーノズル１は、コンベア６の上方でコンベア６の搬送方向に平行に設けたノズルヘッダー２に所定の間隔をあけて取付けられている。これらスプレーノズル１、スプレーヘッダー２、コンベア６はケーシング１５に覆われており、ケーシング１５の先端側には冷却された還元鉄塊成化物５を排出するための還元鉄塊成化物排出口７が設けられ、後端側には還元鉄塊成化物５に散水することにより発生するスラッジを排出するスラッジ排出口９が設けられている。
【００１５】
図２は、コンベア６上における図１のＡ−Ａ矢視平面の例を示し、スプレーノズル１のピッチＰはＰ＝Ｂとなるように配置され、各スプレーノズル１からのスプレー水は、スプレー範囲１a で示すように、搬送方向広がり幅Ｂで散水される。この配置により、隣接するノズル１のスプレー水の搬送方向広がり幅Ｂが重ならないようになっている。
【００１６】
図３は図２のＣ−Ｃ矢視断面拡大図であり、各スプレーノズル１は搬送方向に間隔Ｐをもってスプレーヘッダー２に取付けられ、スプレー水はコンベア６上で搬送方向広がり幅Ｂで散水される。
【００１７】
図４は図２のＢ−Ｂ矢視正面を示し、スプレーノズル１はコンベア６の幅方向中央に配置されたスプレーヘッダー２に設けられ、スプレー水はコンベア６上にてコンベア６の幅ＣＷ以上の幅方向広がり幅Ｗで散水される。スプレーヘッダー２には、図１に例示するように給水配管３より水が供給される。
【００１８】
一般的に冷却ノズルは、図６及び図７に示すように円錐スプレーノズルが用いられ、還元鉄塊成化物の幅方向および搬送方向全域に亘って冷却ノズルから噴出するスプレー水の広がりが互いに干渉するように配置され、極力スプレー水が全ての還元鉄塊成化物に散水されるようになっている。
【００１９】
さらに図６および図７のような円錐スプレーノズルを使用した場合、各ノズルのスプレー範囲１ｂ，１ｃに重なりが生じ、コンベア幅方向で冷却状態にバラツキが生じ、塊成化物の温度、水分にバラツキが生じる。
【００２０】
本発明は、スプレー水の搬送方向広がり幅Ｂとスプレーノズルの搬送方向ピッチＰをＢ≦Ｐとした。この条件は、スプレーノズル１から噴出される広がり幅Ｂが互いに重ならないようにスプレーノズルのピッチを決定することで、均一な冷却が可能となる。
【００２１】
また、本発明は、スプレー水のコンベア幅方向広がり幅Ｗと搬送方向広がり幅Ｂとの関係を２Ｂ≦Ｗとした。この条件は、スプレー範囲１ａが図２のような偏平となり、例えばフラットスプレーノズルを採用することにより、スプレー水の搬送方向広がり幅Ｂがコンベア幅方向でほぼ一定であるため、コンベア幅方向での冷却状態のばらつきが小さく、間欠冷却を効果的に行うことができる。
【００２２】
さらに、本発明において、スプレー水のコンベア幅方向広がり幅Ｗとコンベア幅ＣＷとの関係をＣＷ≦Ｗの範囲とすることにより、すなわちＷとＣＷの関係を図４のようにすることにより、コンベア上で図５に示す冷却能αが得られ、コンベア６上の還元鉄塊成化物は、コンベア幅方向で均一に冷却される。
【符号の説明】
【００２３】
１：スプレーノズル
１a ：フラットスプレーノズルによるスプレー範囲
１b ：円錐スプレーノズルによるスプレー範囲
２：ノズルヘッダー
３：給水配管
４：蒸気排気口
５：還元鉄塊成化物
６：コンベア
７，８：還元鉄塊成化物排出口
９，１０：スラッジ排出口
１１：スラッジタンク
１２：スラッジコンベア
１３：回転炉床炉
１４：スラッジ回収タンク
１５：ケーシング
１６：冷却装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化鉄塊成化物を還元炉内で還元し還元鉄塊成化物として排出する還元鉄塊成化物を冷却する装置において、
前記還元鉄製造設備の排出口に高温の還元鉄塊成化物を搬送するコンベアを配設し、該コンベアの上方に複数のスプレーノズルを配置し、該スプレーノズルから間欠的にスプレー水を噴出させてコンベア上の還元鉄塊成化物を間欠的に冷却する装置であって、
前記スプレーノズルの搬送方向広がり幅Ｂと搬送方向ノズルピッチＰが下記（１）式となるようにスプレーノズルを配置したこと、
Ｂ≦Ｐ ・・・（１）
前記スプレーノズルはスプレー水の搬送方向広がり幅Ｂとコンベア幅方向広がり幅Ｗとの関係が下記（２）式の範囲としたこと
Ｗ≧２×Ｂ ・・（２）
及び、前記スプレー水のコンベア幅方向広がり幅Ｗとコンベア幅ＣＷとの関係を下記（３）式の範囲としたことを特徴とする還元鉄塊成化物の冷却装置。
ＣＷ≦Ｗ ・・・（３）
【請求項１】
酸化鉄塊成化物を還元炉内で還元し還元鉄塊成化物として排出する還元鉄塊成化物を冷却する装置において、
前記還元鉄製造設備の排出口に高温の還元鉄塊成化物を搬送するコンベアを配設し、該コンベアの上方に複数のスプレーノズルを配置し、該スプレーノズルから間欠的にスプレー水を噴出させてコンベア上の還元鉄塊成化物を間欠的に冷却する装置であって、
前記スプレーノズルの搬送方向広がり幅Ｂと搬送方向ノズルピッチＰが下記（１）式となるようにスプレーノズルを配置したこと、
Ｂ≦Ｐ ・・・（１）
前記スプレーノズルはスプレー水の搬送方向広がり幅Ｂとコンベア幅方向広がり幅Ｗとの関係が下記（２）式の範囲としたこと
Ｗ≧２×Ｂ ・・（２）
及び、前記スプレー水のコンベア幅方向広がり幅Ｗとコンベア幅ＣＷとの関係を下記（３）式の範囲としたことを特徴とする還元鉄塊成化物の冷却装置。
ＣＷ≦Ｗ ・・・（３）
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１８４８０１（Ｐ２０１１−１８４８０１Ａ）
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１８９３１（Ｐ２０１１−１１８９３１）
【出願日】平成２３年５月２７日（２０１１．５．２７）
【分割の表示】特願２００１−２９５６８６（Ｐ２００１−２９５６８６）の分割
【原出願日】平成１３年９月２７日（２００１．９．２７）
【出願人】（３０６０２２５１３）新日鉄エンジニアリング株式会社 (897)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２７日（２０１１．５．２７）
【分割の表示】特願２００１−２９５６８６（Ｐ２００１−２９５６８６）の分割
【原出願日】平成１３年９月２７日（２００１．９．２７）
【出願人】（３０６０２２５１３）新日鉄エンジニアリング株式会社 (897)
【Ｆターム（参考）】
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