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技術 焼結機の操業方法

出願人 JFEスチール株式会社
発明者 岩見友司岩瀬一洋大山伸幸山本哲也樋口隆英
出願日 2015年7月13日 (5年4ヶ月経過) 出願番号 2015-139467
公開日 2016年5月23日 (4年6ヶ月経過) 公開番号 2016-089268
状態 特許登録済
技術分野 金属の製造または精製 開放式焼結炉
主要キーワード 磁力調整 シュート角度 エネルギー保存式 装入機 粒子運動 水平面方向 堆積状況 回収粉
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (14)

課題

着磁性微粉原料を含有する焼結配合原料焼結するとき、焼結原料装入層通気性を良好にして焼結性の向上を図ることができる、焼結機操業方法を提案すること。

解決手段

焼結配合原料を、背面に磁石を配設してなるシュートを介して焼結機のパレット上に装入して焼結する焼結機の操業方法において、上記焼結配合原料中の着磁性微粉原料をパレット上に装入するとき、該シュート上に磁力を与えないときの前記焼結配合原料の速度がのときの速度をν1とするとき、前記シュート下端部での前記着磁性微粉原料の速度νが、1/5ν1〜4/5ν1の速さとなるように、前記磁石の磁力FMを調整する操業方法。

概要

背景

高炉製銑法の主原料である焼結鉱は、図1に示すように、鉄鉱石粉ミルスケール製鉄ダスト等の製鉄所回収粉、焼結鉱篩下粉(焼結返鉱)の他、石灰石ドロマイトのような含CaO原料生石灰のような造粒助剤粉コークス無煙炭のような炭材固体燃料)などからなる焼結配合原料を、DL焼結機パレット上に装入して焼結することにて製造される。かかる焼結配合原料は、複数種焼結原料粉をドラムミキサー等により混合し、引き続き造粒することによって、算術平均径が6.0mm以下の擬似粒子としたものが用いられる。このようして得られた焼結鉱製造用原料、即ち、焼結配合原料は、焼結機のパレット上に装入され、単に装入層とも呼ばれる焼結原料装入層を形成するための原料となる。

一般に、前記焼結原料装入層の厚さ(高さ)は400〜800mm前後である。該焼結原料装入層は、その後、パレットの上方に設置された点火炉において、この焼結原料装入層中に含まれる炭材に点火され、そして、前記パレット下に配設されているウインドボックスを介して該焼結原料装入層中の空気を下方に吸引することにより、該焼結原料装入層中の炭材を順次に燃焼させると共に、その燃焼をパレットの移動に合わせて次第に下方かつ前方に進行させ、このときに発生する燃焼熱によって、当該焼結配合原料を溶融し、焼結ケーキに変化させる。その後、得られた焼結ケーキは、破砕クーラーで冷却し、整粒して、所定粒度(例えば、5.0mm以上)の塊成物からなる成品焼結鉱となる。

焼結鉱の生産量は、一般に、焼結生産率(t/hr・m2)×焼結機面積(m2)により決定される。ただし、焼結鉱の生産量は、焼結機の機幅や機長原料堆積層の厚さ(焼結原料層の厚さ)、焼結配合原料の嵩密度、焼結(燃焼)時間、歩留などにより変化する。そして、この焼結鉱の生産量を増加させるためには、焼結原料装入層の通気性圧損)を改善して焼結時間を短縮するか、あるいは破砕前の焼結ケーキの冷間強度を高めて歩留を向上させることなどが有効である。

近年、前記焼結配合原料中に配合される鉄鉱石粉については、A12O3、SiO2等の脈石成分が増加する一方、Fe分は低下する傾向にある。そのため、高炉や転炉におけるスラグ発生量が増加し、このスラグの処理が大きな負担となっている。これに対し、従来、これまでは焼結用原料としては使用されてこなかった鉄分(FeO)が多くかつ微粉(−250μm)の多いマグネタイト系微粉鉄鉱石、ミルスケール、製鉄ダスト等の、いわゆる着磁性微粉原料と云われるものの活用が注目を浴びている。

表1は、一般的な鉄鉱石A、Bおよびマグネタイト系微粉鉄鉱石や焼結返鉱、ミルスケール、製鉄ダスト(高炉ダスト製鋼ダスト等)等の着磁性微粉原料の化学成分及び平均粒径の一例を示す。これらの着磁性微粉原料の特徴は、通常、粉鉄鉱石に比べて多くの鉄分(FeO)を含有していることにある。しかし、図2に示すように、マグネタイト系微粉鉄鉱石や製鉄ダスト等の着磁性微粉原料の粒径は、ペレットフィードほどではないものの、通常の焼結用粉鉄鉱石と比較すると微細であり、焼結処理工程での通気性悪化を招きやすく、そのために焼結鉱の生産性を低下させるおそれがある。

微粉原料を焼結原料として使用するとき、従来、一般的な微粉鉄鉱石を有効に使用するための努力が払われている。例えば、特許文献1では、配合の段階で上記のような微粉鉄鉱石と核となる粉鉄鉱石との比率を調整し、核の周り微粉鉱石を効率よく付着させた擬似粒子とすることで、原料の造粒性を向上させて通気性の悪化を抑制する方法を提案している。

さらに、特許文献2には、微粉鉱石を使用する場合、これを別ライン粉砕攪拌し、バインダーを混ぜることで造粒性を向上させてなる焼結配合原料を製造するための技術が提案されている。

概要

着磁性微粉原料を含有する焼結配合原料を焼結するとき、焼結原料装入層の通気性を良好にして焼結性の向上をることができる、焼結機の操業方法を提案すること。焼結配合原料を、背面に磁石を配設してなるシュートを介して焼結機のパレット上に装入して焼結する焼結機の操業方法において、上記焼結配合原料中の着磁性微粉原料をパレット上に装入するとき、該シュート上に磁力を与えないときの前記焼結配合原料の速度がのときの速度をν1とするとき、前記シュート下端部での前記着磁性微粉原料の速度νが、1/5ν1〜4/5ν1の速さとなるように、前記磁石の磁力FMを調整する操業方法。

目的

そこで、本発明の目的は、着磁性微粉原料を含有する焼結配合原料を焼結するとき、焼結原料装入層の通気性を良好にして焼結性の向上を図ることができる、焼結機の操業方法を提案することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

焼結配合原料を、背面に磁石を配設してなるシュートを介して焼結機パレット上に装入して焼結する焼結機の操業方法において、上記焼結配合原料は、この原料のうちの5〜30mass%が、FeOの含有量が4.5mass%以上で、粒径算術平均径で0.2〜2.5mmの大きさを有し、かつそのうちには250μm以下の微粉の量が重量割合で60mass%以下である着磁性微粉原料であり、この着磁性微粉原料をパレット上に装入するとき、該シュートに対して磁力FM)を与えないとき(FM=0)のシュート下端部での前記焼結配合原料の速度をν1とするとき、該シュート下端部での前記着磁性微粉原料の速度νmが、1/5ν1〜4/5ν1の速さとなるように、前記磁石の磁力FMを調整することを特徴とする焼結機の操業方法。

請求項2

前記250μm以下の微粉の量が重量割合で5mass%以上であることを特徴とする請求項1に記載の焼結機の操業方法。

請求項3

前記シュート下端部での前記着磁性微粉原料の速度νmは、2/5ν1〜3/5ν1の速さであることを特徴とする請求項1または2に記載の焼結機の操業方法。

請求項4

前記シュート下端部での前記着磁性微粉原料の速度νmは、前記磁石の磁力FMを0.0004〜0.01Nの範囲内にして調整することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1に記載の焼結機の操業方法。

請求項5

前記磁石の磁力FMは、下記式によって求められる数値であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1に記載の焼結機の操業方法。

請求項6

前記着磁性微粉原料は、この原料のうちの少なくとも5〜15mass%は焼結返鉱であって、残りがマグネタイト系微粉鉄鉱石ミルスケールおよび製鉄ダストのうちのいずれか1種以上からなるものであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1に記載の焼結機の操業方法。

技術分野

0001

本発明は、焼結配合原料装入方法に特徴を有する焼結機操業方法に関する。特に、本発明は、通常の焼結原料に比べて磁化の容易なマグネタイト微粉鉄鉱石焼結返鉱等の着磁性微粉原料を含有する焼結配合原料を焼結機のパレット上に装入して焼結する焼結機の操業方法を提案する。

背景技術

0002

高炉製銑法の主原料である焼結鉱は、図1に示すように、鉄鉱石粉ミルスケール製鉄ダスト等の製鉄所回収粉、焼結鉱篩下粉(焼結返鉱)の他、石灰石ドロマイトのような含CaO原料生石灰のような造粒助剤粉コークス無煙炭のような炭材固体燃料)などからなる焼結配合原料を、DL焼結機のパレット上に装入して焼結することにて製造される。かかる焼結配合原料は、複数種の焼結原料粉をドラムミキサー等により混合し、引き続き造粒することによって、算術平均径が6.0mm以下の擬似粒子としたものが用いられる。このようして得られた焼結鉱製造用原料、即ち、焼結配合原料は、焼結機のパレット上に装入され、単に装入層とも呼ばれる焼結原料装入層を形成するための原料となる。

0003

一般に、前記焼結原料装入層の厚さ(高さ)は400〜800mm前後である。該焼結原料装入層は、その後、パレットの上方に設置された点火炉において、この焼結原料装入層中に含まれる炭材に点火され、そして、前記パレット下に配設されているウインドボックスを介して該焼結原料装入層中の空気を下方に吸引することにより、該焼結原料装入層中の炭材を順次に燃焼させると共に、その燃焼をパレットの移動に合わせて次第に下方かつ前方に進行させ、このときに発生する燃焼熱によって、当該焼結配合原料を溶融し、焼結ケーキに変化させる。その後、得られた焼結ケーキは、破砕クーラーで冷却し、整粒して、所定粒度(例えば、5.0mm以上)の塊成物からなる成品焼結鉱となる。

0004

焼結鉱の生産量は、一般に、焼結生産率(t/hr・m2)×焼結機面積(m2)により決定される。ただし、焼結鉱の生産量は、焼結機の機幅や機長原料堆積層の厚さ(焼結原料層の厚さ)、焼結配合原料の嵩密度、焼結(燃焼)時間、歩留などにより変化する。そして、この焼結鉱の生産量を増加させるためには、焼結原料装入層の通気性圧損)を改善して焼結時間を短縮するか、あるいは破砕前の焼結ケーキの冷間強度を高めて歩留を向上させることなどが有効である。

0005

近年、前記焼結配合原料中に配合される鉄鉱石粉については、A12O3、SiO2等の脈石成分が増加する一方、Fe分は低下する傾向にある。そのため、高炉や転炉におけるスラグ発生量が増加し、このスラグの処理が大きな負担となっている。これに対し、従来、これまでは焼結用原料としては使用されてこなかった鉄分(FeO)が多くかつ微粉(−250μm)の多いマグネタイト系微粉鉄鉱石、ミルスケール、製鉄ダスト等の、いわゆる着磁性微粉原料と云われるものの活用が注目を浴びている。

0006

表1は、一般的な鉄鉱石A、Bおよびマグネタイト系微粉鉄鉱石や焼結返鉱、ミルスケール、製鉄ダスト(高炉ダスト製鋼ダスト等)等の着磁性微粉原料の化学成分及び平均粒径の一例を示す。これらの着磁性微粉原料の特徴は、通常、粉鉄鉱石に比べて多くの鉄分(FeO)を含有していることにある。しかし、図2に示すように、マグネタイト系微粉鉄鉱石や製鉄ダスト等の着磁性微粉原料の粒径は、ペレットフィードほどではないものの、通常の焼結用粉鉄鉱石と比較すると微細であり、焼結処理工程での通気性悪化を招きやすく、そのために焼結鉱の生産性を低下させるおそれがある。

0007

0008

微粉原料を焼結原料として使用するとき、従来、一般的な微粉鉄鉱石を有効に使用するための努力が払われている。例えば、特許文献1では、配合の段階で上記のような微粉鉄鉱石と核となる粉鉄鉱石との比率を調整し、核の周り微粉鉱石を効率よく付着させた擬似粒子とすることで、原料の造粒性を向上させて通気性の悪化を抑制する方法を提案している。

0009

さらに、特許文献2には、微粉鉱石を使用する場合、これを別ライン粉砕攪拌し、バインダーを混ぜることで造粒性を向上させてなる焼結配合原料を製造するための技術が提案されている。

先行技術

0010

特開2008−101263号公報
特開2007−77512号公報

発明が解決しようとする課題

0011

上述したように、従来技術では、焼結配合原料の構成成分として微粉鉄鉱石などを使用する場合、まず、造粒性の向上を図ることが検討されてきた。例えば、特許文献1の方法では、粉鉱石の脈石成分の含有量や微粉鉱石等の使用量が今後さらに増加すると、擬似粒子を形成するための核粒子と微粉との比率を合わせられなくなり、核となる粉鉱石の比率が生産性の律速になってしまうおそれがある。また、特許文献2では、マグネタイト系微粉鉄鉱石がペレットフィードほど小さくないため、新らたにこれを粉砕工程する必要になること、及びバインダー等の使用が必要となってコスト高になるという課題が残されている。

0012

そこで、本発明の目的は、着磁性微粉原料を含有する焼結配合原料を焼結するとき、焼結原料装入層の通気性を良好にして焼結性の向上を図ることができる、焼結機の操業方法を提案することにある。

課題を解決するための手段

0013

本発明は、焼結原料装入層の通気性悪化の原因となる着磁性微粉原料を多く含む焼結配合原料を使用するときの前述した課題を解決するために開発したものである。即ち、本発明は、焼結配合原料を、背面に磁石を配設してなるシュートを介して焼結機のパレット上に装入して焼結する焼結機の操業方法において、上記焼結配合原料は、この原料のうちの5〜30mass%が、FeOの含有量が4.5mass%以上で、粒径が算術平均径で0.2〜2.5mmの大きさを有し、かつそのうちには250μm以下の微粉の量が重量割合で60mass%以下である着磁性微粉原料であり、この着磁性微粉原料をパレット上に装入するとき、該シュートに対して磁力FM)を与えないとき(FM=0)のシュート下端部での前記焼結配合原料の速度をν1とするとき、該シュート下端部での前記着磁性微粉原料の速度νmが、1/5ν1〜4/5ν1の速さとなるように、前記磁石の磁力FMを調整することを特徴とする焼結機の操業方法である。

0014

本発明に係る上記の焼結機の操業方法では、
(1)前記250μm以下の微粉の量が重量割合で5mass%以上であること、
(2)前記シュート下端部での前記着磁性微粉原料の速度νmは、2/5ν1〜3/5ν1の速さであること、
(3)前記シュート下端部での前記着磁性微粉原料の速度νmは、前記磁石の磁力FMを0.0004〜0.01Nの範囲内にして調整すること、
(4)前記磁石の磁力FMは、下記式によって求められる数値であること、

(5)前記着磁性微粉原料は、この原料のうちの少なくとも5〜15mass%は焼結返鉱であって、残りがマグネタイト系微粉鉄鉱石、ミルスケールおよび製鉄ダストのうちのいずれか1種以上からなるものであること、
が、より好ましい構成である。

発明の効果

0015

本発明に係る焼結機の操業方法によれば、背面に磁石を配置したシュートを用いて着磁性微粉原料を含む焼結配合原料を焼結機のパレット上に装入する際、該焼結配合原料のうちの該着磁性微粉原料を確実に焼結原料装入層の上層部に選択的に堆積偏析装入)させることができるようになるので、焼結原料装入層の通気性の悪化を抑制することができるようになる。その結果、焼結鉱の製造における生産率歩留り、冷間強度等の品質の向上を図ることができる。

図面の簡単な説明

0016

DL焼結プロセスを説明する模式図である。
着磁性微粉原料等の粒度分布を示す図である。
焼結原料装入層内における温度と圧力の分布を示す図である。
焼結機内における焼結原料装入層内の温度分布歩留分布の図である。
着磁性微粉原料が焼結原料装入層の上層部に偏折装入される状態を示す模式図である。
シュート上での粒子動きを説明する模式図である。
磁力(FM:0.01N)を変えて着磁性微粉原料を装入した時の堆積状況を示す図である。
磁力(FM:0.01N超)を変えて着磁性微粉原料を装入した時の堆積状況を示す図である。
磁力(FM:0.004N)を変えて着磁性微粉原料を装入した時の堆積状況を示す図である。
磁力(FM:0N)を変えて着磁性微粉原料を装入した時の堆積状況を示す図である。
試験装置で用いた装入機の略線図である。
試験装置を使って装入したときの着磁性微粉原料の堆積結果を示す図である。
着磁性微粉原料の配合率と生産率との関係を示す図である。

0017

パレット上に堆積している焼結原料装入層における圧力損失は、図3に示すように、装入した湿原料が堆積している領域(湿潤帯)、および粉コークス等の炭材が燃焼して焼結配合原料の焼結反応が進行している領域(反応・溶融帯)で生じており、焼結反応が完了した後の焼結鉱が存在する領域(焼結鉱帯)では圧力損失はあまり生じないことが知られている。そして、焼結性を向上させるには、圧力損失を全体的に低減させて原料装入層全体での通気性の向上を図ることが重要である。

0018

そこで、本発明では、前記焼結配合原料の中に、微粉成分が多いために通気性を悪化させるマグネタイト系微粉鉄鉱石等の着磁性微粉原料を含む場合、その着磁性微粉原料を、意図的に焼結原料装入層の上層部に堆積させる(偏析装入)ことによって焼結反応を早期に終了させると共に、着磁性微粉原料を多く配合したときの通気性の悪化を最小限に止めることで、上記の問題点を解決するようにしたのである。

0019

本発明のこのような考え方については、図4から理解することができる。即ち、図4(a)は、焼結機パレット上の焼結原料装入層(以下、単に「装入層」ともいう)における焼結配合原料の焼結過程を示しており、図4(b)は、該装入層内の焼結過程における温度分布(ヒートパターン)を示し、そして図4(c)は、焼結ケーキの歩留分布を示したものである。図4(b)から分かるように、焼結配合原料の装入層の上層部は下層部に比べて温度が上昇し難く、高温域保持時間も相対的に短かくなる傾向にある。そのため、この装入層の上層部では、燃焼溶融反応(焼結化反応)が不十分となって、焼結ケーキの強度が低くなるため、図4(c)に示すように、歩留が低く、生産性の低下を招く要因となっている。

0020

発明者らの研究によると、この問題に対しは、焼結配合原料中にFeO等の磁化の容易な着磁成分をより多く含みかつ微粉状である原料(着磁性微粉原料)を配合したものを、パレット上に装入する際に、この原料を装入層の上層部に選択的に堆積させる、いわゆる偏析装入を行なうことで、解決できることが分った。一般に(Trans.AIME218(1960)、116)、焼結反応における成分の影響を示す状態図では、FeO含有量の増加に伴い、焼結反応に必要な融液を発生させる融点液相線温度)が低下することが知られている。従って、焼結原料装入層の上層部に、例えば、FeOを多く含むマグネタイト系微粉鉄鉱石などの着磁性微粉原料が偏析装入されていれば、その上層部は温度が上がり難い状況の中でも焼結反応が促進され、歩留や強度の改善を図ることができる。

0021

また、焼結配合原料をパレット上に装入して形成される焼結配合原料の堆積層である装入層は、一般的には、シュートの上を滑り落ちるときのパーコレーションによる粒度偏析作用を伴い、該焼結原料装入層の上層部、中層部には粒度の小さい細粒の焼結配合原料が多く分布し、一方、下層部には粒度の大きい粗粒の焼結配合原料が堆積して、装入層の偏析が生じる。しかしながら、細かい(−260μmが多い)微粉がより多く含まれる場合には偏析状態が不十分となり、本発明では正に、こうした着磁性微粉原料がより多く含まれている焼結配合原料を装入するときの問題を解決する。

0022

即ち、本発明は、図2に示すようなマグネタイト系微粉鉄鉱石、即ち、FeOの含有率が高く(4.5〜60mass%)、かつ粒径については算術平均径で0.2〜2.5mmの大きさを有し、しかも250μm以下の大きさものが、積算重量割合で60mass%以下である着磁性微粉原料を焼結配合原料の一部に用いることを前提とする。そして、該着磁性微粉原料を5〜30mass%含む焼結配合原料を、図5に示すようなシュートを使ってパレット上に装入するときの、前述した問題点を解決する方法である。

0023

このような装入方法の実施に当たっては、該シュートの背面に永久磁石または電磁石を配設して、該シュート上焼結配合原料の流れに磁力を作用させることが有効である。このことにより、焼結配合原料中に含まれる強磁性のマグネタイト系微粉鉄鉱石や焼結返鉱、ミルスケール、製鉄ダスト(高炉ダスト、製鋼ダスト等)のような着磁性微粉原料については、前記磁力の作用を受けての速度が低下(抑制)するために、該シュートの表面上を(滑り落ちる)ときに、焼結原料装入層(B)の上層部側に導かれて堆積する。この場合、粒径の大きい通常の焼結配合原料は下層に堆積する。

0024

前記のような堆積構造になるのは、着磁性微粉原料を多く含有する前記焼結配合原料が、前記シュートによってパレット上に装入される際に、これらの原料がシュートの背面側に配設された永久磁石または電磁石による磁力の作用を受けることによるものである。即ち、鉄分が多くかつ粒径が小さいために磁力の影響を受けやすい着磁性微粉原料については、シュート上を滑り落ちるときにの速度が弱められ、その結果、鉄分が少なく粒径の大きい非着磁性原料(通常焼結原料)の方が先にして下層部を形成する一方、該着磁性微粉原料の方は、磁力の作用によって速度が低下する分だけ遅れてすることになるので、焼結原料装入層の上層部に堆積するのである。

0025

前記着磁性微粉原料は、FeOの含有量が4.5mass%よりも少ないと、スローピングシュートの背面に配置した磁石の磁力の影響を受けにくく、速度の調整(低減)効果が得られにくい。一方、FeO含有量の上限は磁力調整により速度変更は可能で特に規定は不要であるが、着磁性微粉原料のFeO含有量は最大約60mass%である。

0026

また、原料粒径に関しては、前記着磁性微粉原料の算術平均粒径が2.5mm以上の場合は、非着磁性原料との粒径差が小さくなり、着磁性微粉原料を装入層の上層部にうまく偏析させることが難しくなる。一方、該着磁性微粉原料の算術平均径が0.2mm未満の場合、または、250μm以下の粒径をもつものの割合が積算重量割合で60mass%超含む場合、焼結ベッドでの通気性への影響が大きくなり、該着磁性微粉原料を焼結原料装入層の上層部に堆積させても、焼結機の生産性を低下させてしまう可能性がある。また、250μm以下の粒径をもつ微粉が5mass%よりも少ないと本発明の効果が弱められる。250μm以下の粒径をもつ微粉の好ましい下限としては、15mass%程度である。

0027

図6は、着磁性微粉原料を多く含有する焼結配合原料について、これを背面に磁石を備えるシュートを介して装入するときの粒子の動きを説明する図である。この図に示すように、着磁性微粉原料を含有する焼結配合原料が該シュート上を滑り落ちるときに、この原料粒子に作用する力は、重力粒子運動方向成分を(1)とし、重力と磁力による摩擦抵抗を(2)とし、粒子の運動に伴う空気抵抗を(3)とするとき、粒子運動方向(シュート水平面方向)における運動方程式は下記のように表わすことができる。

0028

0029

なお、上述した(1)式における磁力FMの一般式は下記(2)式のとおりである。

0030

そこで、前記着磁性微粉原料がシュート上を滑り落ちる際の、前記式(1)および(2)の磁石による磁力FMの式は、さらに次のように整理することができる。
即ち、着磁性微粉原料を含む焼結配合原料の装入に当たって、該着磁性微粉原料のFeO含有量や粒径、この着磁性微粉原料の配合割合が与えられ、そして、磁石とシュート表面との距離(χ)およびシュート角度(θ)、シュート長さ(L)が与えられ、そして定数として、重力加速度(g)、原料とシュートとの摩擦係数(μ)、抵抗係数(Cp)、空気の密度(ρ)、粒子の空気に対する相対速度(v)が与えられるとき、上記式(1)、(2)の運動方程式は、下記(3)式のエネルギー保存式のように整理することができる。

0031

さらに、本発明では、該シュート表面上での前記着磁性微粉原料に作用する上記(3)式の磁力FMは、シュート下端での速度ν1を(0)よりも大きくすること、即ち、シュートに磁力FMを与えないときの非着磁性原料の速度よりも遅くなるようにすることが必要であり、それ故に、(3)式はさらに(4)式のように整理することができる。

0032

要するに、本発明では、磁化の容易な着磁性微粉原料がシュート上を滑り落ちるときの抵抗を調整(大きく)すること、即ち、焼結配合原料中の該着磁性微粉原料の速度を抑制して、このことによって焼結原料装入層の上層部に偏析装入されるように運転する方法である。

0033

なお、前記磁力FMを際限なく大きくすること、即ち、磁化の容易な着磁性微粉原料をシュート上に付着させないようにすることは好ましくない。表2は、FMを0〜10.5×10−3Nとした場合の離散要素法によるシュート下端での磁力FMと着磁性微粉原料のシュート下端部での速度νmとの関係を調べたシミュレーション結果である。この表に示すように、磁力(FM)が大きすぎて摩擦抵抗が非常に大きくなりすぎた例(S1:0/5ν1)では、シュート上に着磁性微粉原料が付着している。これにより、幅方向での装入が不均一になってしまう可能性や、最悪の場合、付着物によりシュートFM上が閉塞し、装入自体が不可能になってしまうおそれがある。一方、磁力を全く与えない例(S6:5/5ν1)では、偏析装入が全くできていない。一方、S2は、磁力(FM=10.0×10−3N)によるブレーキ効果が大きいため、原料装入層の密度が過剰に低下(空隙率が増加)し、通気性が良く生産率が向上するものの、歩留まりが低下する。また、S5は磁力(FM=0.4×10−3N)が弱く、装入速度νmが大きく、偏析装入の効果が弱いという結果を示した。従って、磁力FMは、着磁性微粉原料のシュート下端部での速度νmとの関連において調整することが有効であることが分かる。また、S3、S4は偏析状況がいずれも良好なケースであり、しかも原料装入層の密度が過剰に低下(空隙率が増加)することがないので通気性も良く、歩留りや生産率も良好である。

0034

0035

以上のことから、前記磁力FMの調整は、以下の基準に基づいて行なう。即ち、磁力FMの好適範囲は、シュート下端での着磁性微粉原料と非着磁性粗・細粒原料との速度差速度比)に基づき、焼結パレット上で着磁性微粉原料が焼結原料装入層の上部に偏析して堆積するように調整することが好ましい。

0036

そのために、本発明では、上記エネルギー保存式である前記式(4)において、シュート上への落下位置での速度(初速度)をν0、シュート下端での磁力が与えられていないときの速度をν1(非着磁性原料の速度と同じ)としたとき、シュート下端部での前記着磁性微粉原料の速度νmが下記の範囲内となるように、磁力FMを調整する。

0037

磁力FMとシュート下端部での速度νmとの関係は、着磁性微粉原料のシュート下端部での速度を0、1/5ν1、2/5ν1、3/5ν1、4/5ν1、ν1に設定した試験(S1〜S6)での、表2に示す結果から明らかである。即ち、表2に示したように、該着磁性微粉原料のシュート下端部での速度νmが、1/5ν1〜4/5ν1の範囲にあるとき前記偏析装入の状況が良好となり、特に、2/5ν1〜3/5ν1の範囲でさらに歩留りが良好となる。

0038

そこで、本発明では、前述した所定量(5〜30mass%)の着磁性微粉原料を含む焼結配合原料を焼結記パレット上に装入するに当たっては、該着磁性微粉原料のFeO含有量、粒径や配合量を考慮し、質量mや磁化率Xが変化した場合、使用する磁石の磁束密度(H)とシュート表面と磁石との距離χおよびシュート角度を予め調整した上で、前記シュート下端部での該着磁性微粉原料の滑り落ちる速度νmが一定の範囲内(非着磁性原料のシュート下端速度がν1であるとき、1/5ν1〜4/5ν1)になるように、前記磁石による磁力FMを調整することで、焼結配合原料中の着磁性微粉原料のみをパレット上の焼結原料装入層の上層部に選択的に堆積させることができるようになる。

0039

結局、与えられた一定の条件(着磁性微粉原料のFeOの含有量、平均粒径、この原料の配合割合等)の下で、前記磁力FMの望ましい範囲、即ち、着磁性微粉原料を常に焼結原料装入層の上層部にのみ堆積させて、安定して焼結機の操業ができる条件とは、シュート下端部での着磁性微粉原料の速度が、前述した1/5ν1〜4/5ν1なるように、磁石による磁力FMを0.0004〜0.01の範囲内、望ましくは0.004〜0.009の範囲内に調整して焼結配合原料の装入を行なうことが、焼結機の安定操業につながるのである。

0040

図7は、焼結配合原料中の着磁性微粉原料として、FeO:7.0mass%の焼結返鉱:15mass%、FeO:4.7mass%のマグネタイト系微粉鉄鉱石:5mass%含有するものを、前記式(4)中の磁力FM:0.01Nに設定して装入するシミュレーション結果を示すものであるが、該着磁性微粉原料のシュート上での速度が低下し、その大半が焼結原料層の上層部に堆積することが明らかである。

0041

次に、図8は、焼結配合原料中の着磁性微粉原料として、FeO:7.0mass%の焼結返鉱:15mass%、FeO:4.7mass%のマグネタイト系微粉鉄鉱石:5mass%含有するものを、同じように磁力FMを0.01N超に設定してシュミレーションしたところ、一定速度での焼結配合原料の装入ができなくなり、焼結機の操業の障害となる。

0042

次に、図9は、焼結配合原料中の着磁性微粉原料として、FeO:7.0mass%の焼結返鉱:15mass%、FeO:4.7mass%のマグネタイト系微粉鉄鉱石:5mass%含有するものを、同じように磁力FMを0.004Nに設定してシミュレーションしたところ、望ましい偏析装入になることが分かる。

0043

次に、図10は、焼結配合原料中の着磁性微粉原料として、FeO:7.0mass%の焼結返鉱:15mass%、FeO:4.7mass%のマグネタイト系微粉鉄鉱石:5mass%含有するものを、通常装入する例であり、磁力FM:0に設定してシミュレーションしたところ、着磁性微粉原料の偏析装入は全く期待できないことが分かる。

0044

以下で述べる実施例は、図11に示す実機装入装置模擬した実験装置を用い、焼結配合原料の装入実験を行なった。この実験では、表3に示す配合で、マグネタイト系微粉鉱石や焼結返鉱等の着磁性微粉原料を含む焼結配合原料を用いた。そして、上記シミュレータ上方に設置したホッパー内に上記焼結配合原料を充填し、表4に示す条件にてシュートを使って模擬パレット上に装入した。模擬パレット上に装入して得られた装入層の上層部、中層部、下層部からそれぞれ焼結配合原料を採取し、化学分析によるマグネタイト成分(FeO)の偏析状況を調査した。さらにその後、装入後の焼結配合原料を焼結試験装置に移して焼結実験を行ない、生産性への影響等を調査した。
この実施例における磁力(FM)とシュート下層部での速度(νm)は、表3に示すとおり、本発明に適合する条件(T1〜T6)では、6.0×10-3N、およびこのときの速度νmは3/5ν1の条件であった。

0045

0046

0047

前記焼結鍋試験装置による装入実験の結果によると、図12に示すように、背面に磁石を配置したシュートによって、マグネタイト系微粉鉄鉱石を10mass%、焼結返鉱20mass%、残部として粉状鉄鉱石と石灰石を配合した焼結配合原料を、本発明に適合する装入例(T6)と、磁石を配置していないシュートによる装入例である比較例(T8)とにおける、着磁成分(FeO)の偏析状況を比較したところ、磁石を設置したシュートを使って装入した発明例(T6)では、着磁成分を含有する焼結配合原料は、装入層の上層部に偏析していることが確認できた。

実施例

0048

さらに、この実験における発明例および比較例について、マグネタイト系微粉鉄鉱石の配合比率による生産率の変化を図13に示す。この図に示す結果から明らかなように、着磁性微粉原料を含まない場合(T1)に比べて、着磁性微粉原料を5mass%配合した条件(T2)では、着磁成分が少なく、装入速度の低減効果が十分に得られず、焼結機での生産性もあまり変化しない。一方、本発明に適合する例(T3〜T6)では、着磁性微粉原料による装入速度の低減効果が十分に得られ、着磁性微粉原料を含まない場合(T1)に比べて生産性が改善する。一方、着磁性微粉原料を40mass%配合した条件(T7)では、微粉の比率が増加し、上層部のみでなく、中層部以下にも微粉が混入してくるため、生産性を高く維持することができなくなった。従って、本発明においては、焼結配合原料中の着磁性微粉原料の配合量は、5mass%〜30mass%以下、好ましくは20mass%以上〜30mass%以下ときに効果が顕著に現れることがわかった。

0049

本発明に係る技術は、本発明で指定したものよりも粒径が大きく、また、着磁性微粉原料の量が少ないか多い焼結配合原料を装入する場合においても、効果の差はあるものの適用は可能である。

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