(57)【要約】【課題】焼結機の焼結パレットに設置されるシンターケーキ支持スタンドの長寿命化を図ることである。【解決手段】焼結原料と接触するスタンド本体部２の上面、前後の傾斜面および両側面の上部と傾斜面に沿う縁部を、耐熱鋳鋼の母材に粒径３〜７ｍｍのアルミナ粒子を分散させた複合層４で形成することにより、これらの部位の摩耗の進行を遅らせ、交換周期を延長することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼結機の焼結パレット上に形成される焼結原料層に埋没するように設置されて、前記焼結原料層の上層部の焼結により生成したシンターケーキを支持するシンターケーキ支持スタンドにおいて、前記焼結原料と接触する部位の少なくとも一部が、耐熱鋳鋼の母材に硬質粒子を分散させた複合層で形成されていることを特徴とするシンターケーキ支持スタンド。
【請求項２】
前記硬質粒子の素材が、酸化物、炭化物、窒化物のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載のシンターケーキ支持スタンド。
【請求項３】
前記硬質粒子の素材が、アルミナ、マグネシア、ジルコニア、炭化珪素、窒化珪素のいずれかであることを特徴とする請求項２に記載のシンターケーキ支持スタンド。
【請求項４】
前記硬質粒子の粒径を、３〜７ｍｍとしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のシンターケーキ支持スタンド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉等で原料として使用される焼結鉱を製造する焼結機のシンターケーキ支持スタンドに関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉等の製鉄プロセスでは、粉鉄鉱石を焼結機で塊状に焼き固めた焼結鉱を原料として使用することが多い。図４は一般的な焼結機による焼結鉱製造工程を示す。この焼結鉱製造工程では、まず、主原料の粉鉄鉱石、副原料の石灰石および燃料のコークスを、それぞれホッパー１１、１２、１３から切り出し、返鉱ホッパー１４から切り出した返鉱とともにミキサー１５で調湿、造粒して焼結原料とする。この焼結原料をサージホッパー１６に搬送して一旦貯蔵した後、ドラムフィーダー１７から切り出し、シュート１８を介して焼結パレット１９の供給部に供給することにより、焼結パレット１９上に焼結原料層２０を形成する。そして、焼結パレット１９により搬送される焼結原料層２０の表層のコークスに点火炉２１で点火して、焼結原料層２０の下方に空気を吸引しながらコークスを燃焼させ、この燃焼熱で焼結原料層２０を上層から下層へ順次焼結していく。このようにして焼結が完了した原料は、焼結鉱として焼結パレット１９の排出部から排出される。
【０００３】
上記のような焼結方法では、焼結原料層の上層部が下層部よりも先に焼結されて焼結塊（以下、「シンターケーキ」と記す。）となるため、焼結が進むにつれて原料層の下層部がシンターケーキの重みを受けて圧縮され、高密度になっていく。焼結原料層が高密度化すると、通気性が低下して、コークスの燃焼速度の低下や燃焼むらが生じる。その結果、焼結速度が遅くなるし、焼結パレットから排出される焼結鉱の品質のばらつきも大きくなり、生産性が低下しやすい。
【０００４】
そこで、焼結パレットに、シンターケーキの重みを受ける支持部材（以下、「シンターケーキ支持スタンド」、または単に「スタンド」と記す。）を、焼結原料層に埋没するように設置することにより、原料層の下層部の高密度化による通気性の低下を防止し、焼結鉱の生産性の向上を図ることが提案されている（例えば、特許文献１、２参照。）。このシンターケーキ支持スタンドは、焼結パレットの供給部から排出部へ向かう途中で高さ方向に大きな温度差が生じ、焼結パレットの排出部から供給部へ戻るときには全体が冷却されることにより、繰り返し熱応力を受けるので、一般に、耐熱疲労性に優れ、十分な高温強度を有する耐熱鋳鋼で形成されることが多い。
【特許文献１】特開平２−２９３５８６号公報
【特許文献２】特開平４−１６８２３４号公報
【０００５】
しかしながら、上記シンターケーキ支持スタンドは、焼結パレットの供給部に焼結原料が供給されるときや、パレット排出部で焼結完了後の原料が焼結鉱として排出されるときに原料と擦れ合って摩耗するので、減肉により徐々にシンターケーキの重みを支えきれなくなって、焼結原料層の通気性低下を防止できなくなる。このため、焼結鉱製造工程では比較的頻繁なスタンド交換が必要であり、新品スタンドの製作費用やスタンド交換にかかる手間が焼結機全体のメンテナンスコストを押し上げる要因の一つとなっている。また、スタンド交換作業のために焼結機の休止期間が長くなるという問題もある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、焼結機の焼結パレットに設置されるシンターケーキ支持スタンドの長寿命化を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明は、焼結機の焼結パレット上に形成される焼結原料層に埋没するように設置されて、前記焼結原料層の上層部の焼結により生成したシンターケーキを支持するシンターケーキ支持スタンドにおいて、前記焼結原料と接触する部位の少なくとも一部を、耐熱鋳鋼の母材に硬質粒子を分散させた複合層で形成するようにしたのである。このようにすれば、シンターケーキ支持スタンドの焼結原料との接触部の摩耗の進行を遅らせ、交換周期を延長することができる。
【０００８】
前記硬質粒子の素材としては、酸化物、炭化物、窒化物のいずれかを採用するとよい。具体的には、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、マグネシア（ＭｇＯ）、ジルコニア（Ｚｒ２Ｏ）、炭化珪素、窒化珪素のいずれかを採用することが望ましい。これらの各素材は原料と反応しにくく、適度な硬さ（ビッカース硬さでＨＶ８００〜４０００、好ましくはＨＶ９００〜４０００）を有しているからである。なお、各素材の硬さは、アルミナがＨＶ２０００程度、マグネシアがＨＶ９７５程度、ジルコニアがＨＶ１３００程度、炭化珪素がＨＶ２５００程度、窒化珪素がＨＶ３３００程度である。
【０００９】
また、前記硬質粒子の粒径は、３〜７ｍｍとすることが望ましい。硬質粒子を耐熱鋳鋼の鋳造時に複合する場合、粒径が３ｍｍ未満の硬質粒子を使用すると、粒子間に耐熱鋳鋼の溶湯が入り込みにくくなって複合層が薄くなりやすく、一方、７ｍｍを超える粒径の硬質粒子を使用すると、粒子間の母材面積が増大するので、粒子間の母材が焼結原料と擦れ合いやすくなり、いずれも耐摩耗性向上効果が小さくなるからである。このとき、複合層の硬質粒子の配合割合は、硬質粒子と母材の体積比が１０：９０〜９０：１０の範囲に収まるようにし、複合層の厚みは３〜１０ｍｍとするとよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、上述したように、シンターケーキ支持スタンドの焼結原料との接触部を、耐熱鋳鋼の母材に硬質粒子を分散させた複合層で形成するようにしたので、スタンドの摩耗の進行を遅くして、スタンドを長寿命化することができる。従って、このスタンドを用いた焼結機は、従来よりもスタンドの交換周期が長く、新品スタンドの製作費やスタンド交換作業の労務費の減少によりメンテナンスコストの削減が図れる。また、スタンド交換作業のための休止期間を短縮することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。このシンターケーキ支持スタンド１は、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、台形板状の本体部２とその下部に連続する取付部３とからなり、図２に示すように、一般的な焼結鉱製造工程（図４参照）の焼結機の焼結パレット１９に２〜４列配置される（図２は２列配置の例）。本体部２の高さは３００ｍｍであり、この本体部２が焼結パレット１９上に形成されて６００ｍｍ程度の高さとなる焼結原料層２０に埋没し、焼結原料層２０の上層部の焼結により生成したシンターケーキを支持するようになっている。
【００１２】
前記本体部２と取付部３とは、耐熱鋳鋼で一体鋳造されており、図１に示したように、焼結原料と接触する本体部２表面のうち、上面、前後の傾斜面および両側面の上部と傾斜面に沿う縁部が、母材に硬質粒子を分散させた複合層４で形成されている。この複合層４は、厚みＴが３〜１０ｍｍとなっており、硬質粒子としては、粒径が３〜７ｍｍのアルミナが使用されているが、その素材にはマグネシア、ジルコニア、炭化珪素、窒化珪素等の酸化物、炭化物、窒化物を用いてもよい。
【００１３】
次に、このスタンドの製造方法について説明する。まず、製品となるスタンドの所定の部位から複合層の体積分だけ削り取った形状の発泡模型を作製し、硬質粒子を複合させようとする部位に両面テープを貼り付けて、テープ表面にアルミナ粒子を密に貼着したうえ、別のテープでアルミナ粒子をマスキングする。次に、発泡模型に塗型剤を塗布した後、鋳枠に模型をセットするとともに砂を充填して鋳型を形成する。そして、鋳枠に耐熱鋳鋼の溶湯を注入すると、溶湯の熱により発泡模型およびテープが気化して、溶湯が鋳型内に充填され、模型表面に貼着されていたアルミナ粒子の間に入り込むことにより、所定の部位にアルミナ粒子を複合させた製品が得られる。
【００１４】
ここで、アルミナ粒子の粒径を３〜７ｍｍに揃えることにより、注湯時に粒子間に溶湯が入り込みやすく、かつ粒子間の母材面積の増大を極力抑えるようにしたので、複合層４を適度な厚みに形成できるし、粒子間の母材と焼結原料との擦れ合いが抑えられ、十分な耐摩耗性向上効果が得られる。
【００１５】
なお、上記のスタンド製造方法では、アルミナ粒子を両面テープで発泡模型の表面に貼り付けたが、円柱状に成形したアルミナを模型の所定部位に押し込むようにしてもよい。このとき、アルミナ端部を模型表面から露出させておけば、注湯時にアルミナの配列が乱れにくくなり、より均一にアルミナを製品の所定部位に分散させることができる。
【００１６】
このシンターケーキ支持スタンドは、上記の構成であり、焼結原料との接触面のうち、焼結原料との擦れ合いによる摩耗の進行が早い部位を、耐熱鋳鋼の母材に硬質のアルミナ粒子を分散させた複合層４で形成したので、この部位の摩耗の進行が従来よりも遅く、長寿命である。
【００１７】
図３（ａ）〜（ｃ）は本体部形状の変形例を示す。この変形例では、本体部２の上面が上方に凸の円弧面に形成されており、その分高さも図１の例より１００ｍｍ高くなっているが、上面、前後の傾斜面および両側面の上部と傾斜面に沿う縁部が母材にアルミナ粒子を分散させた複合層４で形成され、その厚みＴが３〜１０ｍｍとなっている点は、図１の例と同じである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】ａは実施形態のスタンドの正面図、ｂはａの側面図、ｃはａのＩ−Ｉ線断面図
【図２】ａは図１のスタンドの設置状態を示す斜視図
【図３】ａは本体部形状の変形例の正面図、ｂはａの側面図、ｃはａのIII−III線断面図
【図４】一般的な焼結鉱製造工程の説明図
【符号の説明】
【００１９】
１  スタンド
２  本体部
３  取付部
４  複合層
１１、１２、１３、１４  ホッパー
１５  ミキサー
１６  サージホッパー
１７  ドラムフィーダー
１８  シュート
１９  焼結パレット
２０  焼結原料層
２１  点火炉
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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