(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
還元用容器である蓋を有する反応管、粉化用容器である蓋を有する磨鉱機ドラム、分級用容器の篩網を有し、順次、各容器に焼結鉱試料を移し替える装置を備え、また、前記反応管の蓋の着脱を行うナットランナーと、前記磨鉱機ドラムの蓋着脱を行うナットランナーとを備え、更に前記還元用容器である反応管の上部に還元ガスを通す為の管の接続個所を設け、反応管のガス管先端部にオートジョイントで着脱可能なカプラを設けるとともに、反応管のガス配管形状は、反応管が炉内に入ったときに還元ガスが予熱されるように反応管の周りを入り側のガス管が螺旋状に巻きながら反応管の下部の孔に繋がり、出側のガス管は上部の蓋にあいた孔から出ている構造としたことを特徴とする焼結鉱の還元粉化試験自動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は鉄鋼業における焼結鉱原料の還元粉の品質試験装置に係り、特に、精度がよく安全性及び信頼性の高い焼結鉱の還元粉化試験自動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、焼結鉱の還元粉化試験は、試験頻度が高いにもかかわらず還元加熱、冷却、回転粉化、篩分け、秤量の各装置間のハンドリング及び機器の操作の殆どを人力に頼っていたのが実状である。このため、著しく作業能率が悪く、製銑関連作業要員の人件費負担を大きくしている一因となっていた。
【０００３】
この試験方法自体は、ＩＳＯの規格があり周知の事実であり、作業能率改善のため、この試験方法を自動化した装置が提案されている。例えば、特公昭５９−１０４１７号公報と特公昭６１−３２６０９号公報に開示されている２件の先行技術が挙げられる。
【０００４】
特公昭５９−１０４１７号公報の発明は、還元炉と、還元された試料の粉化機と、試料を秤量する秤量機と、ベッセル移送機構とを備えた粒状鉄鉱石の品質試験装置において、底部に還元ガスを通すための孔を設け秤量機と還元炉間を移送するための還元用ベッセルと、還元後の試料を収容し得るとともに粉化機に移送するための粉化用ベッセルとからなることを特徴とする粒状鉄鉱石の還元粉化試験装置である。
【０００５】
また、特公昭６１−３２６０９号公報の発明は、焼結鉱の還元に伴う粉化崩壊現象を測定する装置に係るもので、自動秤量器と、試料投入装置と、予熱装置を備えた還元用加熱炉と、還元焼結粒を自動秤量器に移すためのエレベーター装置と、回転粉化装置と、自動篩機装置と、各装置の動作を総合的に制御するシーケンス制御装置とからなる還元粉化自動試験装置である。
【０００６】
いずれの先行技術も製銑部会の規格に準拠し試験を自動化している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前述の２件の先行技術は、もともと同じ焼結鉱の還元粉化自動試験装置に関する発明であり課題も共通している。しかしながら、２件ともＩＳＯ規格制定以前の製銑部会の規格に対応した装置である。このため、これらの装置は、装置構成上、現状スタンダードであるＩＳＯ規格を満足していないという問題がある。その問題点について整理すると、次の３つが挙げられる。
【０００８】
１．投入試料の精度が悪い
２．反応管の形状の逸脱
３．試験の安全性が不充分
である。
【０００９】
第１に、先行技術では、試料投入装置を強引に自動化しているため、目標試料重量、即ちＩＳＯの規定の「５００ｇ±約０．１ｇ（±１微粒子）」に対して、当該先行技術では、５００〜５１５ｇと非常に精度が悪い。
【００１０】
このように精度が悪い原因は、大きな粒状焼結鉱が秤量末期に投入され目標重量を大きく超えた場合に、人力でその粒子を抜き取り、小さい粒子と入れ替えて目標重量に近づけるのが通常であるが、先行技術では一旦投入した粒子を入れ替えることはできない構造となっていることに起因している。
【００１１】
第２に、先行技術は還元用のベッセルと粉化用のベッセルを用い両者のハンドリング上の互換性を必要としたため、その外形を揃えており、現状スタンダードのＩＳＯにて規定されている還元用のベッセル形状から逸脱していることである。即ち、ＩＳＯ規格では、粉化用のベッセル（本装置の磨鉱機ドラムに相当）の形状は内径１３０ｍｍ、還元用のベッセル（本装置の反応管に相当）の形状は内径７５ｍｍであるのに対し、先行技術では、両者の外形を揃える必要があるため、反応管の肉厚を約３０ｍｍ以上の極厚としているが、おそらくは、反応管の内径がＩＳＯ規格より約５０ｍｍ程度大きくなっていると考えられる。
【００１２】
第３に、先行技術では、還元用加熱炉の底部に還元ガス管を配置しており、還元用ベッセルの底部に開いた孔と接続する構造になっているため、接続部は炉壁で隠れて見えず、実負荷は勿論のこと試運転時においてもガス管脱着部の接続の状態を目視で確認できず、人体に有害なＣＯガスやＮ2ガスのリークの安全性を点検するのに困難である。また、還元用ベッセル及び粉化用ベッセルのガス及び粉体のシール機構に関しても自重やシリンダーの押付け力のみによりシールしているためガス漏れの不安があることから、ガス漏れチェックや蓋の閉まりを確実に行う安全性の点でも問題があった。
【００１３】
本発明は、これらの問題点を解決した焼結鉱の還元粉化試験自動装置を提供することを課題とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決すべくなした焼結鉱の還元粉化試験自動装置であって、還元用容器である蓋（３２）を有する反応管（２）と粉化用容器である蓋を有する磨鉱機ドラム（１２）と分級用容器の篩網（１５）の３つの容器を有していて、焼結鉱試料はこれら３つの容器に順次移し替えられる装置構成となっていて、反応管（２）の蓋の着脱を行う反応管の蓋外し用ナットランナー（９）と、磨鉱機ドラム（１２）の蓋着脱を行う磨鉱機ドラム着脱用ナットランナー（１３）装置とを有すること、そして、還元用の容器である反応管（２）は、上部に還元ガスを通すための管の接続個所を設け、管先端を還元ガス管カプラ着脱用オートジョイント（７）で着脱可能な反応管のカプラ（２1）があるとともに、反応管自体の形状が還元ガスが反応管（２）が炉内に入ったとき予熱されるように、螺旋状に反応管（２）の周りを反応管入り側のガス管（２2）が巻きながら反応管（２）の下部の孔に繋がり、反応管出側のガス管（２3）は上部の蓋に空いた孔から出ている構造であること、を特徴とする焼結鉱の還元粉化試験自動装置（１）である。なお、還元前の焼結鉱試料の計量及び反応管（２）への投入、反応管（２）の蓋閉め及び反応管（２）のセット位置へのセットは人力で実施する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図１〜４を用いて詳細に説明する。
【００１６】
図１は、還元粉化試験自動装置の概要を示す側面図で、図２は、還元粉化試験自動装置の概要を示す平面図である。図３は、反応管の概要を示す側面図で、図４は、反応管の概要を示す平面図である。
【００１７】
本発明の装置は、前処理工程として、還元前の焼結鉱試料の計量及び反応管（２）への投入、反応管（２）の蓋（３２）閉め、反応管（２）の反応管セット台（３）へのセットまでは人力で行う。そして次工程から、即ち、還元加熱、冷却、粉化、篩分け、秤量、伝送までを本発明の還元粉化試験自動装置（１）で自動運転して行う。また、本発明の装置（１）は、１本の反応管の試験は勿論可能だが、２本の反応管（２）もほぼ平行して試験可能な設備構成としている。また、各機器の動作は機器動作制御盤（２２）で制御し、機器動作監視操作盤（２３）でオペレーターが操作監視する。
【００１８】
本装置（１）の自動運転スタート後の一連の動作フローの詳細について以下説明する。
【００１９】
まず、反応管ハンドリングアーム（６1）が反応管セット台（３）上の反応管（２）をつかみ取りにきて、炉蓋開閉機（５）が動作し予め保温してある加熱炉（４）の炉蓋を開ける。上から反応管ハンドリングアーム（６1）が加熱炉（４）の中へ反応管（２）を挿入する。完全に反応管（２）が加熱炉（４）の中に挿入され、反応管ハンドリングアーム（６1）が反応管（２）を放し待避する。このとき、反応管上部のガス管が正確な位置に決まるようにテーパ付きのガイドで誘導するとともに、反応管のカプラ（２1）をはさみ込んで押さえて、相手側のカプラがならいに沿って動作し、反応管上部のガス管と接続される。これが還元ガス管カプラ脱着用オートジョイント（７）であり、ガス管接続部の接続状態は十分目視確認が可能である。そして、待避していた温度センサー脱着機（２６）が動作し、反応管（２）上部の孔から反応管内に温度センサーを挿入しセットする。また、図３、４に示すように、還元用の容器である反応管（２）は、上部に還元ガスを通すための管の接続個所を設け、管先端を還元ガス管カプラ着脱用オートジョイント（７）で着脱可能な反応管のカプラ（２1）があるとともに、反応管自体の形状が還元ガスが反応管（２）が炉内に入ったとき予熱されるように、螺旋状に反応管（２）の周りを反応管入り側のガス管（２2）が巻きながら反応管（２）の下部の孔に繋がり、反応管出側のガス管（２3）は上部の蓋に空いた孔から出ている構造となっている。
【００２０】
次に、自動リークチェックとして、入り側と出側の両方のリーク用弁（２５）を閉めガス管内にガスを閉じ込め数秒保持させて、万一リークがあれば内圧が下がるので圧力センサーで確認し、洩れがなければ還元工程に進む。還元工程はＩＳＯ規格に従っているので、説明は省略するが、還元ガス及び加熱炉制御監視操作盤（２１）によって制御される。還元時、ＣＯガスを含むガスの排気は排ガス燃焼用バーナー（２４）を自動点火しガスを燃焼させてから換気扇で排出しており、この工程が終了したら排ガス燃焼用バーナー（２４）を自動消火し換気扇も自動停止させる。また、この工程の最中に排ガス燃焼用バーナー（２４）が失火しないか自動検知機能を有し監視している。還元終了後、還元ガス管のカプラ着脱用オートジョイント（７）が動作し接続部が外される。
【００２１】
次に、反応管ハンドリングアーム（６2）が加熱炉（４）の中の反応管（２）をつかみ取り旋回して前進した反応管冷却台（３０）にのせる。反応管ハンドリングアーム（６２）は待避する。反応管（２）は冷却ガス管のカプラ脱着用オートジョイント（８）が動作し冷却用Ｎ2ガス管カプラを接続し弁を開けＮ2ガスを流す。反応管の外部の冷却用ファン（２７）が自動で運転開始し、設定時間後、自動停止する。炉外冷却工程が完了したら、冷却ガス管カプラ脱着用オートジョイント（８）が動作し、カプラの接続が外される。反応管ハンドリングアーム（６2）が反応管（２）をつかみ取り旋回して反応管移送コンベア（２８）に降ろす。反応管ハンドリングアーム（６2）は反応管（２）を放し再び待機位置へ戻る。
【００２２】
次に反応管移送コンベア（２８）が動作し反応管（２）を反応管蓋外し用ナットランナー（９）の位置へ運ぶ。そして、同機器のナットランナー部が降りてきて反応管（２）の蓋（３２）を締結しているボルトを回して外す。ボルトには、反応管の蓋外し用ナットランナー（９）の先端がスムーズに入るようにテーパ状のガイドを設けてある。蓋はつかまれ持ち上げられる。もし１回でボルトが外れなかったときは、反応管（２）と蓋が離れず蓋だけで持ち上がらないので、自動でリトライする機能も有する。蓋を外した反応管（２）は中の試料を磨鉱機ドラム（１２）に移し替えるため、反応管移送コンベア（２８）で反応管反転機（１０）の位置に移動する。その間は反応管（２）の蓋はナットランナー（９）のつかみ装置でつかまれた状態のまま待機している。
【００２３】
次に、反応管反転機（１０）は反応管（２）をつかみ、別の押さえ蓋を一旦かぶせながら反応管（２）を磨鉱機ドラム（１２）上に反転させる。反応管（２）の側面を槌打しながら蓋をあけ、試料がシュートを滑りながら磨鉱機ドラム（１２）の中に入る。磨鉱機ドラム（１２）に蓋をして、ドラム蓋脱着用ナットランナー（１３）でボルトの締結を行う。磨鉱機ドラム（１２）は口を上向きにしていた状態から、蓋がつけられたので、横向きにして、磨鉱機ドラム回転試験機（１１）の運転を開始する。なお、磨鉱機ドラム（１２）の口の向き替え動作は、テーパ付きのカップリングとストッパー及びセンサーの付いた磨鉱機ドラムの口の向き替え機（１４）で正確に位置決めされる。その間に、反応管反転機（１０）でつかんでいた空の反応管（２）は反応管移送コンベア（２８）にのせられ、空反応管払い出し機（１９）に渡され、空反応管置き台（２０）に置かれる。
【００２４】
この動作と平行して、篩網容器ハンドリングアーム（１７）が動作し、篩網移送コンベア（２９）から払い出されてきた篩網容器（１５）を秤量器（１８）の上にのせ、風袋の計量を行う。篩網容器（１５）は、上からかぞえて、こぼれ防止枠付き粗目網、２．８３ｍｍ目の網、篩下受け皿の３つが重なった状態であり、試験結果としては２．８３ｍｍ目篩下粉重量と全重量が必要なので、受け皿の風袋重量と３つ全体の風袋重量を計量する。
【００２５】
回転粉化試験完了後、磨鉱機ドラムの口の向き替え機（１４）によって、磨鉱機ドラム（１２）はドラムの口を一旦上向きにして、ドラムの蓋は磨鉱機ドラム蓋着脱用ナットランナー（１３）で外され、つかみ取られ待避位置にいく。そして、磨鉱機ドラム（１２）内の試料を出すため口を下向きにする。下ではシュートを介して３段重ねの篩網容器（１５）が篩網容器ハンドリングアーム（１７）につかまれ待っている。磨鉱機ドラム（１２）の側面を槌打し、完全に試料を払い出したのち、口を上向きにした待機状態に戻る。
【００２６】
篩網容器ハンドリングアーム（１７）は３段重ねの篩網容器（１５）を篩分け機（１６）上にのせ、待避する。そして、篩分け工程を開始する。篩分け完了後、網容器（１５）ごと、篩下の計量と、篩上篩下トータルの計量を行う。計量後の網容器（１５）は篩網容器ハンドリングアーム（１７）で待機位置へ移され、アーム自身（１７）も待避する。秤量値の取扱いは風袋重量を差し引かれ、篩上篩下トータル重量と篩下重量の比を自動的に計算され、一連のデータは、プロコンを介し高炉工場等へ自動伝送されるとともに、試験センター内にもプリントアウトされる。これで、自動運転完了である。
【００２７】
また、本装置（１）の自動運転中は機器動作範囲内に人が立ち入らないように安全扉（３１）とそのインターロック機能を働かせており、さらに、パトライトで運転中立入り禁止と、立入り可能状態も知らせている。加えて、万一自動運転中に一時停止しても手直し後自動運転に復帰できる機能も有する。
【００２８】
【発明の効果】
前述の３つの課題（投入試料の精度、反応管の形状、試験の安全性）について以下のように解決できている。
【００２９】
第１に投入試料の精度に関しては、先行技術では試料投入装置をコンベアとフィーダーで強引に自動化していたのに対して、本装置では試料投入セット工程は人が調節しながら実施するので、ＩＳＯの規定の精度を満足している。
【００３０】
第２に反応管（２）の形状については、先行技術の装置では磨鉱機ドラム（１２）の外形との互換性を必要としたが、本装置では互換性を必要としていないため、主要容器である反応管（２）と磨鉱機ドラム（１２）の形状はＩＳＯの規定形状に完全に適合している。さらに、これらをハンドリングするアームや移送機装置、還元ガス管カプラ着脱用のオートジョイント（７）及び冷却ガス管カプラ着脱用のオートジョイント（８）、反応管の蓋着脱用のナットランナー（９）及び磨鉱機ドラム蓋着脱用ナットランナー（１３）を駆使し、コンパクト且つ確実に自動装置化している。
【００３１】
第３に安全性については、先行技術ではガス管接続部が底部にあり点検確認が困難であったのに対し、本装置では反応管上部にガス管着脱カプラ接続個所があるために接続不良の点検確認が容易である上、カプラ内圧を保持し漏れを圧力センサーで検知する自動リークチェック機能を有している。さらに、還元後試料の反応管（２）・磨鉱機ドラム（１２）への付着を考慮し、槌打機能も備えている。加えて、先行技術の事例では試験本数が不明なデータではあるが全工程所要時間が４．５〜５．０時間かかっていたが、２本掛けでの本装置（１）を使用した場合の実績所要時間は人力ハンドリング実績の３．０〜３．５時間に比し全く劣っていない。
【図面の簡単な説明】
【図１】還元粉化試験自動装置の概要を示す側面図である。
【図２】還元粉化試験自動装置の概要を示す平面図である。
【図３】反応管の概要を示す側面図である。
【図４】反応管の概要を示す平面図である。
【符号の説明】
１  還元粉化試験自動装置
２  反応管
２1  反応管のカプラ
２2  反応管入り側のガス管
２3  反応管出側のガス管
３  反応管セット台
４  加熱炉
５  炉蓋開閉機
６1  反応管ハンドリングアーム（炉内搬入用）
６2  反応管ハンドリングアーム（炉外搬出用）
７  還元ガス管カプラ着脱用オートジョイント
８  冷却ガス管カプラ着脱用オートジョイント
９  反応管の蓋外し用ナットランナー
１０  反応管反転機
１１  磨鉱機ドラム回転試験機
１２  磨鉱機ドラム
１３  磨鉱機ドラム蓋着脱用ナットランナー
１４  磨鉱機ドラムの口の向き替え機
１５  篩網容器
１６  篩分け機
１７  篩網容器ハンドリングアーム
１８  秤量器
１９  空反応管払い出し機
２０  空反応管置き台
２１  還元ガス及び加熱炉制御監視操作盤
２２  機器動作制御盤
２３  機器動作監視操作盤
２４  排ガス燃焼バーナー
２５  リークチェック用弁
２６  温度センサー脱着機
２７  反応管冷却ファン
２８  反応管移送コンベア
２９  篩網移送コンベア
３０  反応管冷却台
３１  安全扉
３２  反応管の蓋
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0004059608.tif 000005