(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス室から分散板を介して噴出させたガスにより流動乾燥ゾーン、分級ゾーン内に流動層を形成し、原料石炭を上記流動層で乾燥及び分級するための原料石炭の乾燥分級装置において、
上記分散板及び／又は流動乾燥ゾーン、分級ゾーンの側壁に設けた内張板が、質量％で、
Ｎｉ：１〜４．５％、
Ｍｎ：１〜６％、
Ｃｕ：０．０５〜０．８％、
Ｃ：０．０８％以下、
Ｓｉ：１．０％以下、
Ｃｒ：２１．５〜３５％、
Ｍｏ：１．０％以下を含有し、残部がＦｅ、Ｎおよび不可避不純物からなる鋼板で構成されていることを特徴とする原料石炭の乾燥分級装置。
【請求項２】
前記分散板を構成するジャンプ台及びキャップが、請求項１記載の鋼で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の原料石炭の乾燥分級装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下方のガス室から分散板を介して噴出させた高温ガスにより乾燥分級室内に流動層を形成し、原料石炭を加熱及び乾燥させると共に該原料石炭中の微粉炭を分級する原料石炭の乾燥分級装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉法による鉄鋼製造プロセスを行う上で、その原料の１つであるコークスの生産性を向上させることが重要である。このため、コークスの原料となる石炭を、コークス炉に装入する前に、事前に乾燥及び分級することにより、水分含有率を２〜３％程度まで低減してコークス炉での負荷を低減させる必要があった。
【０００３】
従来、この原料石炭を乾燥及び分級させる装置として、図６に示すように原料石炭の乾燥分級装置７が提案されている。この乾燥分級装置７は、石炭投入口７１から投入された石炭を、流動乾燥ゾーン７２ａで流動層を形成して搬送しながら乾燥させる。そして、分級ゾーン７２ｂで微細粒炭を上部に吹き上げて分級し、粗粒炭は下部に流動層を形成して排出ゾーン７２ｃに搬送され、該排出ゾーン７２ｃの下部に設けた切出装置７２ｄで切出される。即ち、この流動乾燥ゾーン７２ａにおいて、石炭の流動搬送ならびに乾燥・分級のための熱風流量の調整は、流動乾燥ゾーン７２ａと分級ゾーン７２ｂに分けて行われている。
【０００４】
この流動乾燥ゾーン７２ａは、供給された熱風が分散板７４から吹き出され、石炭の乾燥ならびに流動化搬送を行う。更に、分級ゾーン７２ｂは、熱風供給管７３から熱風が供給され、前記流動乾燥ゾーン７２ａから搬送されて来た乾燥石炭を粗粒炭と微粒炭に分級する分級点に応じた空塔速度で、熱風が分散板７４から吹き出され、粗粒炭と微粒炭の分級を行う。（例えば、特許文献１参照。）
【０００５】
ところで、上述の如き構成からなる乾燥分級装置７では、特に、流動乾燥ゾーン７２ａ、分級ゾーン７２ｂの分散板７４、及び側壁を保護するためにその内面に溶接等で取り付けた内張板（５００ｍｍ×１５００ｍｍ）を構成する材料として、例えば普通鋼や、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６Ｌ等のオーステナイトステンレス鋼が用いられてきた。（例えば、特許文献２参照。）
【０００６】
しかしながら、この普通鋼やＳＵＳ３０４等からなる前記流動乾燥ゾーン７ａの側壁の内張板及び分散板７４に水分を含んだ加熱石炭が接触した場合には、石炭中のＣｌ-やＳＯ42-により、前記側壁内張板及び分散板７４が発錆してしまい、或いは塩化物応力腐食割れが生じてしまう。このため、側壁の内張板、分散板７４を上述の如き鋼材で構成した場合には、長期間の使用に耐えることができないという問題点があった。
【０００７】
一方、耐発錆性や、耐応力腐食割れ性を向上させる観点から、前記分散板７４、側壁内張板としてＳＵＳ３２９Ｊ等の２相鋼ステンレスを用いる場合もあったが、合金配合が高いため、製造コストが上昇して高価となる問題点もあった。
【０００８】
またフェライト系ステンレス鋼材を用いる場合もあったが、当該鋼材では、耐塩化物応力腐食割れ性は確保できるものの耐発錆性はそれほど期待できるものではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−２５７８６８号公報
【特許文献２】特開２００８−２６４６５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
即ち、少なくとも、乾燥分級装置におけるガス室と流動乾燥ゾーン、ガス室と分級ゾーンとを隔てる各々の分散板及び／又は側壁内張板に適用する鋼材として、耐応力腐食割れ性に加えて特に耐発錆性をも向上させた鋼材を適用することにより、石炭中のＣｌ-やＳＯ42-によって発錆してしまうのを防止する必要性があった。
【００１１】
しかしながら、従来において発錆性に着目した有効なパラメータ自体が提案されていなかった。このため、発錆性を示すパラメータを介して、耐応力腐食割れ性、耐発錆性の双方を実現できる分散板用の鋼材の選定、検討を行うことができないという問題点があった。
【００１２】
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、ガス室と流動乾燥ゾーン、ガス室と分級ゾーンとを隔てる各々の分散板及び／又は側壁内張板について、安価で、かつ耐応力腐食割れ性と耐発錆性の双方を実現できる成分からなる鋼材を選定した原料石炭の乾燥分級装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者は、上述した課題を解決するために、発錆性を示すパラメータとして発錆率を新たに案出した。この発錆率とは、試験片を長手方向に２等分した表面積中の発錆面積の割合として定義されるものである。そして、本発明者は、原料石炭の乾燥分級装置における、ガス室と流動乾燥ゾーン、ガス室と分級ゾーンとを各々隔てる分散板、及び／又は、流動乾燥ゾーン、分級ゾーンの側壁内張板に適用する鋼板の発錆率を３％以下に抑え込むために、乾燥分級装置中に、板厚２ｍｍ、幅１５ｍｍ、長さが８０ｍｍに切り出した試験片をＵ字状に折り曲げた状態で３ヶ月間保持させる実験を行った。その結果、以下に示すような鋼板を前記分散板、側壁に適用することにより、発錆率が抑えられることが分かった。
【００１４】
請求項１記載の原料石炭の乾燥分級装置は、ガス室から分散板を介して噴出させたガスにより乾燥分級室内に流動層を形成し、原料石炭を上記流動層で乾燥及び分級するための原料石炭の乾燥分級装置において、上記分散板及び／又は側壁内張板が、質量％で、Ｎｉ：１〜４．５％、Ｍｎ：１〜６％、Ｃｕ：０．０５〜０．８％、Ｃ：０．０８％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｃｒ：２１．５〜３５％、Ｍｏ：１．０％以下を含有し、残部がＦｅ、Ｎおよび不可避不純物からなる鋼板で構成されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項２記載の原料石炭の乾燥分級装置は、前記分散板を構成するジャンプ台及びキャップが、請求項1記載の鋼で構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
上述した構成からなる原料石炭の乾燥分級装置によれば、乾燥分級装置における流動乾燥ゾーン、分級ゾーンとガス室を隔てる分散板及び／又は流動乾燥ゾーン、分級ゾーンの側壁内張板として適用する鋼材として、質量％で、Ｎｉ：１〜４．５％、Ｍｎ：１〜６％、Ｃｕ：０．０５〜０．８％、Ｃ：０．０８％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｃｒ：２１．５〜３５％、Ｍｏ：１．０％以下を含有し、残部がＦｅ、Ｎおよび不可避不純物からなる鋼板を使用する。これにより、安価で、しかも、前記分散板及び／又は側壁が石炭中のＣｌ-やＳＯ42-によって発錆してしまうのを防止でき、しかも耐応力腐食割れ性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明を適用した原料石炭の乾燥分級装置の構成図である。
【図２】本発明を適用した乾燥分級装置に適用される分散板の詳細な斜視図である。
【図３】本発明を適用した乾燥分級装置に適用される分散板の側断面図である。
【図４】（ａ）は、発錆率を測定するための試験片の形状を示す図であり、（ｂ）は、かかる試験片が取り付けられる実験用治具を示す図である。
【図５】発錆率に対するＮｉ、Ｍｎ、Ｃｕの含有率の関係を示す三元系の状態図である。
【図６】従来における原料石炭を乾燥及び分級させる装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を適用した原料石炭の乾燥分級装置の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明を適用した原料石炭の乾燥分級装置１の構成を示している。この乾燥分級装置１は、略箱体状からなり、その内部には水平方向に分散板１１が取り付けられている。また、この分散板１１の上部の流動乾燥ゾーン１７ａは、仕切壁１６ａで区分され、更に、流動乾燥ゾーン１７ａと分級ゾーン１７ｂは仕切壁１６ｂで区分されている。流動乾燥ゾーン１７ａと分級ゾーン１７ｂの図１中紙面奥側並びに紙面手前側の側壁には図示しない内張板が設けられている。そして、その分散板１１の直上に流動層１２が形成され、分散板１１の下部は、気体が導入されるガス室１３とされている。また乾燥分級装置１の上部には、乾燥分級処理がなされる石炭Ｃの装入部１４が設けられるとともに、他端には処理が施された粗粒炭が排出される排出部１５が設けられており、装入された石炭Ｃは、仕切壁１６ａ、１６ｂ下端と分散板１１の間を図中白抜矢線に示す移送方向Ｆに向けて移送される。
【００２０】
なお、ガス室１３も所定の間隔で隔壁２３が設けられており、この隔壁２３によって区切られたガス室１３は、第１の流動乾燥ゾーン１７ａの下方の第１ガス室１３ａ〜第３ガス室１３ｃ、分級ゾーン１７ｂの下方の第４ガス室１３ｄに分割されている。さらに、これら第１〜第４のガス室１３ａ〜１３ｄには、互いに独立して高温の燃焼ガスが供給され、分散板１１を介して各流動乾燥ゾーン１７ａ、分級ゾーン１７ｂに燃焼ガスが噴出されるようになっている。
【００２１】
また、この乾燥分級装置１では、流動層１２の移送方向側の端部である分級ゾーン１７ｂの端部には排出シュート１５が配設されている。この排出シュート１５には縦型の充填部２５が伸びており、その下端の排出口２６には切出装置（ロータリーバルブ）が設けられている。
【００２２】
図２は、本発明を適用した乾燥分級装置１に適用される分散板１１の詳細な斜視図であり、図３は、その側断面図を示している。
【００２３】
石炭Ｃの移送方向Ｆに所定の間隔を持って床板３０が複数配列され、この前後の床板３０の端部間は、移送方向Ｆに直交する方向に向けて開口して、空気導入口３１となっている。また、この各空気導入口３１を覆うように半円筒状のキャップ３２が床板３０の端部間に溶接等により取け付られている。また、このキャップ３２には、移送方向Ｆ側に向けて開口３３が形成され、かつ空気導入口３１に対する傾斜角θが２５°以下（この例では１５°）となるように斜め上方に傾斜して形成されている。また、この床板３０には、移送方向Ｆに互いに隣接するキャップ３２間において、移送方向Ｆ後方側のキャップ３２の下部から移送方向Ｆ前方側のキャップ１８の上部にかけて斜め上方に傾斜するように板状のジャンプ台３４が溶接等により取り付けられている。
【００２４】
なお、ここでいう開口３３の形状は、その断面が円形のものでもよく、長円状や楕円状、あるいは長方形状や台形状のものであってもよい。
【００２５】
上述した試験片５の設置位置における雰囲気は、温度６０〜１００℃、水分６〜２質量％であった。
【００２６】
また、本発明を適用した乾燥分級装置１は、上述した構成に限定されるものではなく、各構成要素、部材を他の構成に代替させるようにしてもよいことは勿論である。
【００２７】
なお、発錆率を３％以下としたのは、１０年間程度、発錆に起因する強度低下のための交換をしなくても済むようにすることを前提としたものである。
【００２８】
本発明は、分散板１１の全体について発錆率が３％以下となるような鋼板で構成しても良いが、前記ＳＵＳ３２９Ｊ等の２相鋼ステンレスに比較して若干、耐発錆性に劣ることから取り換えが容易なジャンプ台３４、上述した側壁の図示しない内張板に用いることが好ましい。
【００２９】
ここでいう発錆率とは、鋼板の発錆性を示すパラメータである。発錆率は、鋼板の単位面積の錆が発生面積の割合を示すものである。ここでいう錆びの発生面積とは、肉眼又は光学顕微鏡によって識別できる程度の錆びの面積を意味するものである。
【００３０】
実際にこの発錆率を測定する方法について、以下説明をする。
【００３１】
先ず、図４（ａ）に示すように、板厚２ｍｍ、幅１５ｍｍ、長さが８０ｍｍとなるように切り出した直方体状の試験片５を準備する。次に、この試験片５について、８×１１ｍｍのポンチで穴５１を２箇所開ける。このポンチによる穴の開削位置は、その中心が試験片端部より８．５ｍｍの端部位置で、かつ、左右対称としている（ＪＩＳＧ０５７６）。
【００３２】
このような試験片５について、これをＵ字状に折り曲げる。次に、この試験片５を図４（ｂ）に示すような治具６に取り付ける。この治具６では、チタン製のボルト５４に、ＳＵＳ２７０からなるベース材５５を挿通させ、次に試験片５における穴５１をこのボルト５４に挿通させるとともに、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）製のスペーサー５２により試験片５を狭持させる。そして、このボルト５４の先端側からワッシャー５３を介して、チタン製のナット５４により螺着固定する。その結果、折り曲げた試験片のＵ字形状の幅は２０ｍｍ程度であり、またボルト５４の端面からナット５４の端面までの長さは６２ｍｍ程度である。
【００３３】
このようなＵ字状の試験片５について、実際に乾燥分級装置１内の仕切壁１６ｂで、その流動乾燥ゾーン１７ａ側で、かつ、分散板１１上面から１．５ｍ位置の高さに設置して３ヶ月間曝露させる。そして、曝露後、試験片５を取り出し、実際に発錆した面積を求める。
【００３４】
この発錆面積を求めるときには、例えば図４（ａ）に示すように、試験片５を長手方向Ａに２等分した表面積Ｄ中の発錆面積の割合を求めるようにしてもよい。このとき、表面積Ｄとは、あくまで試験片５の表面のみであって、その側面、裏面は含まないものとしている。実際に、この発錆面積を識別するためには、例えば、電子顕微鏡を用いて撮影し、その画像を信号処理するもので、表面の色が黒色及び赤褐色に変色していれば発錆していると判断して、その発錆している部位の面積と、前記表面積Ｄの比率を発錆率とした。
【００３５】
このようにして求めた発錆率が３％以下になる条件について鋭意実験検討したところ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｕの含有率が質量％で、Ｎｉ：１〜４．５％、Ｍｎ：１〜６％、Ｃｕ：０．０５〜０．８％、Ｃ：０．０８％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｃｒ：２１．５〜３５％、Ｍｏ：１．０％以下を含有し、残部がＦｅ、Ｎおよび不可避不純物からなる鋼板を適用する必要があることを見出した。
【００３６】
以下、このような成分の範囲に限定した理由について説明をする。
【００３７】
Ｎｉ：１〜４．５％
Ｎｉは、鋼材の耐食性を高めるのに有効な元素であり、その効果を発現させるためには、その含有率が１％以上必要である。しかしながら、このＮｉの含有率が４．５％を超えてしまう場合には、効果が飽和してしまい、含有量に見合う効果が期待できなくなり、経済的に不利になる。このため、Ｎｉの含有率は、１〜４．５％とされている。
【００３８】
Ｍｎ：１〜６％
ＭｎはＭｎによるＳの無害化効果を発揮させるため含有率を１％以上とする。一方、Ｍｎが６％を超える場合には溶接時における粒界強度が低下して粒界割れが発生して、その割れの部分から発錆して耐食性を低下させるため、充分にその効果を発揮させることができない。このためＭｎの含有率は、１〜６％としている。
【００３９】
Ｃｕ：０．０５〜０．８％
Ｃｕは、耐食性を高める観点から添加されるものであって、その含有率が０．０５％以上必要である。しかしながら、このＣｕの含有率が０．８％を超えてしまう場合には、効果が飽和してしまい、含有量に見合う効果が期待できなくなり、経済的に不利になる。このため、Ｃｕの含有率は、０．０５〜０．８％とされている。
【００４０】
図５は、発錆率に対するＮｉ、Ｍｎ、Ｃｕの含有率の関係を示す三元系の状態図を示している。この図５に示すように、発錆率が１％超３％以下となる領域は、Ｎｉ：１〜４．５％、Ｍｎ：１〜６％、Ｃｕ：０．０５〜０．８％で示される領域であることが分かる。このため、発錆率という新たなパラメータに着目したときに、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｕの含有率を上述した範囲に限定することにより、３％以下に抑えることができることを新たに見出したものである。なお、発錆率３％超であるとその後発錆が進行してしまうため、本発明では３％以下とした。
【００４１】
また、本発明では、上記化学成分の他に、Ｃ：０．０８質量％以下、Ｓｉ：１．０質量％以下、Ｃｒ：３５質量％以下、Ｍｏ：１．０質量％以下を含有する。
【００４２】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、原料石炭の乾燥分級装置１としての適用に加えて、その乾燥分級装置１に用いられ、上述した発錆率、成分からなる分散板１１又はそのジャンプ台３４として具体化されるものであってもよいことは勿論である。
【実施例１】
【００４３】
以下、本発明を適用した原料石炭の乾燥分級装置の実施例について説明をする。
【００４４】
表１は、検証実験において使用した試験体の成分、並びに発錆率の測定結果を示している。本発明例１〜５は、何れもＮｉ、Ｍｎ、Ｃｕが本発明において規定した範囲に含まれるものであり、比較例１〜４は、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｕの何れかが本発明において規定した範囲から逸脱したものである。ちなみに、本発明において規定した範囲を外れている成分については下線で示している。
【００４５】
【表１】
0005747473.tif 000002
【００４６】
この表１に示すように、本発明例１〜５は、何れも発錆率が３％以下であった。これに対して、本発明において規定した成分から外れた比較例１〜４は、何れも発錆率が３％を超えていた。
【００４７】
このため、分散板及び／又は流動乾燥ゾーン、分級ゾーンの側壁に設けた内張板を上述した本発明において規定した成分とすることにより、発錆率を３％以下に抑えることができることが分かる。
【符号の説明】
【００４８】
１  乾燥分級装置
１１  分散板
１２  流動層
１２ａ  第１の流動層
１２ｂ  第２の流動層
１３  ガス室
１４  装入部
１５  排出部
１６  仕切壁
１７  乾燥分級室
１８  間隙
１９  天井
２０、２１  排気口
２３  隔壁
２５  充填部
２６  排出口
３１  空気導入口
３２  キャップ
３３  開口
３４  ジャンプ台
【図１】
0005747473.tif 000003
【図２】
0005747473.tif 000004
【図３】
0005747473.tif 000005
【図４】
0005747473.tif 000006
【図５】
0005747473.tif 000007
【図６】
0005747473.tif 000008