(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化鉄塊成物を還元して還元鉄塊成物を製造する還元鉄製造設備から排出される高温の還元鉄塊成物を冷却する方法において、還元鉄製造設備の排出口に配設した底部に鉄板を用い、側面部を形成したコンベア上に高温の還元鉄塊成物を敷設し、該コンベア上に配設したスプレーノズルにより還元鉄塊成物に冷却水を間欠散布し、該コンベアの底部に冷却水層を形成し、前記塊成物の上下面から冷却することを特徴とする還元鉄塊成物の冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、酸化鉄塊成物を還元して還元鉄塊成物を製造する還元鉄製造設備から排出される高温の還元鉄塊成物を冷却する冷却装置および冷却方法に関する。例えば、金属の精錬業や加工業において発生する金属酸化物を含むダストやスラッジの処理や還元鉄製造などを行う還元用回転炉床により製造された還元鉄塊成物の冷却装置および冷却方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
還元鉄製造設備から排出される還元鉄塊成物の冷却方法として、従来から、還元鉄塊成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。
しかしながらこの浸水冷却方法では、還元鉄塊成物中の含水率が高くなるため、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いるうえ、還元鉄塊成物の粉化や金属化率の低下という問題も生じていた。
【０００３】
また、特開平6-316718号公報には、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。
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為に、スプレー冷却により徐冷する方法であって、回転炉床などの還元鉄製造設備から排出される還元鉄塊成物を冷却する方法ではないうえ、本発明が目的とする還元鉄塊成物中の含水率を適正範囲にするという点に全く着目していない。
【０００４】
さらに、特許第3009661号公報には、加熱還元後の高温の還元鉄ペレットを、その表面温度が650℃から150℃まで降温する間の平均冷却温度を1500℃/minから500℃/minの間になるように水冷する方法が開示されている。
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物とは大きさ，性状が異なり、この方法をそのまま適用できない。また、回転炉床炉から排出される還元鉄塊成物の温度は約1000℃前後であるが、650℃までの冷却方法，速度の記述が無いばかりか、650℃以下についても具体的な冷却手段の記述が無く、さらに本発明が課題とする塊成物中の含水率にも全く着目していない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前述のような従来技術の問題点を解決し、還元鉄塊成物の中心温度と含水率を適正範囲にする冷却装置および冷却方法を提供することを課題として、下記の具体的な技術課題の解決手段を提供する。
回転炉床などの還元鉄製造設備から排出される約1000℃の還元鉄塊成物を、
速やかに300℃以下まで冷却することで大気による再酸化を抑制する。
含水率が6%以下に冷却することにより、還元鉄塊成物を溶湯中に投入することを可能ならしめると共に、溶解時の水分蒸発エネルギーを低減する。
冷却時間を適正化することにより、還元鉄塊成物の粉化や金属化率の低下を抑制する。
【０００６】
本発明は、還元鉄塊成物の中心温度と含水率を適正範囲にする冷却装置および冷却方法を提供するものであり、その要旨は、特許請求の範囲に記載した下記の内容である。
（１）酸化鉄塊成物を還元して還元鉄塊成物を製造する還元鉄製造設備から排出される高温の還元鉄塊成物を冷却する方法において、還元鉄製造設備の排出口に配設した底部に鉄板を用い、側面部を形成したコンベア上に高温の還元鉄塊成物を敷設し、該コンベア上に配設したスプレーノズルにより還元鉄塊成物に冷却水を間欠散布し、該コンベアの底部に冷却水層を形成し、前記塊成物の上下面から冷却することを特徴とする還元鉄塊成物の冷却方法。
【０００７】
本発明における技術思想を以下に示す。
冷却コンベア上部には、スプレーノズルが搬送方向に沿って配置され、還元鉄塊成物は上面からはスプレーの散水により冷却される。しかし、上面からのみの冷却では、還元鉄塊成物の下面及び中心部は冷却されにくい。従って、上下面の温度差が発生し、散水量が少ないと、下面の熱が冷却後に伝達し、冷却不足になる。
逆に散水量が多いと、低温の上面に水分が浸透し、含水率が高くなる。
そこで、「中心温度で300℃以下までの冷却」と「含水率6%以下」の両立を図るために、コンベアの側面部を高くしてコンベア上に冷却水が1mm以上10mm未満の層で堆積するようにして、塊成物を上下面から冷却する方法を見出した。
【０００８】
コンベアの側面部を高くすることで、コンベアの底の部分に水が1mm以上10mm未満（還元鉄塊成物厚みの1/2未満に相当する）の層で堆積させると、還元鉄塊成物の下面がその水の蒸発熱により冷却され、上下面の温度差が小さくなる。  従って、「中心温度で300℃以下までの冷却」と「含水率6%以下」の両立が可能になる。
コンベア底部の水の層は、1mm未満では還元鉄塊成物の冷却能力が不足し、10mm以上にすると、含水率が大きくなり過ぎるため、1mm以上で10mm未満を本発明の範囲とした。
【０００９】
コンベア上に配設したスプレーノズルにより還元鉄塊成物に冷却水を散布する方法は、還元鉄塊成物に連続的に散布するのではなく、冷却水を間欠的に散布しても良い。この間欠散布によって、還元鉄塊成物の温度を表面から中心まで均一に冷却することができる。間欠散布の方法は問わないが、スプレーノズルの配置と拡がり角を調節することにより、冷却過程において、散布と非散布を繰り返す方式が好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図１、図２に例示する。
図１は、本発明の冷却装置の全体図を示している。
還元鉄製造設備である回転炉床の排出口１から高温の還元鉄塊成物が排出され、還元鉄塊成物は冷却コンベア２に敷設される。回転炉床の排出口１から排出される還元鉄塊成物の温度は約１０００℃である。冷却コンベア２の上部にはスプレーノズル３が設置されており、冷却コンベア２の上の還元鉄塊成物にスプレーノズル３が冷却水を散布する。この実施例では、冷却コンベア２の長さは６．５ｍで、搬送速度が６．５ｍ/min.なので、約１分間冷却される。その間に、還元鉄塊成物は約１０００℃から３００℃以下の温度まで冷却される。
【００１１】
冷却された還元鉄塊成物は、冷却コンベア３の端部から製品として搬送される。また、冷却過程で発生したスラッジは、分岐シュート４により水分を分離した後、スラッジ回収コンベア５により回収され、鉄源として再利用される。
なお、冷却過程で発生した蒸気は、蒸気ダクト６を通じて、外部に排出される。
図２は、冷却コンベア２の構造を例示している。
図２のWは、冷却コンベア２の幅方向を示し、Lは長手方向を示している。
図２は、冷却コンベア２の一つのパレットを示しており、これが長手方向に連なって冷却コンベア２を構成している。冷却コンベア２の側面部には、図２のような側板７が設けられており、スプレーノズル３により散布された冷却水が、冷却コンベア２の側面から落下しない構造になっているので、冷却コンベア２の底部に深さ１ｍｍ以上１０ｍｍ未満の水の層を堆積させることができる。
また、冷却コンベア２の底板８は、鉄板で作られており、底板８から冷却水が落下しない構造になっている。
【００１２】
図３は、冷却水の散水量と還元鉄塊成物の中心温度との関係を示したグラフである。水深２ｍｍと表示したグラフが、冷却コンベア２の底板８を鉄板にした場合を示し、金網（０ｍｍ）と表示したグラフが冷却コンベア２の底板を金網にした場合を示す。  散水量は、計算上求められる冷却に必要な散水量を１．０として表示している。
この実施例では、冷却コンベア２の底板に鉄板を用いて深さ２ｍｍの水の層を作った場合には、散水量を計算上必要な量の１．１倍程度で、還元鉄塊成物の中心温度を３００℃以下に冷却できた。一方、冷却コンベア２の底板を金網にした場合には、散水量を計算上必要な量の１．１倍程度にしても還元鉄塊成物の中心温度は約４７０℃にしか冷却できなかった。
図４は、冷却水の散水量と還元鉄塊成物の含水率との関係を示したグラフである。グラフの見方は、図３と同様である。
【００１３】
この実施例では、冷却コンベア２の底板に鉄板を用いて深さ２ｍｍの水の層を作った場合には、散水量を計算上必要な量の１．５倍としても、含水率を６％以下に抑えることができた。一方、冷却コンベア２の底板を金網にした場合には、散水量を計算上必要な量を超えると含水率が６％を超えてしまった。
図３および図４の結果から、冷却コンベア２の側面部を高くして、冷却コンベア２の底板に鉄板を用いて深さ２ｍｍの水の層を作ることにより、還元鉄塊成物の中心温度を３００℃以下で、かつ、含水率６％以下を達成できた。
【００１４】
【発明の効果】
本発明によれば、還元鉄製造設備から排出される高温の還元鉄塊成物の中心温度と含水率を適正範囲にする冷却装置および冷却方法を提供することができ、産業上著しい効果を奏する。具体的には、以下の効果が実現できる。
還元鉄塊成物中の含水率を6％以下とすることができるので、溶湯中に還元鉄塊成物をそのまま投入しても水蒸気爆発を起こすことはなく、従ってAOD炉や溶鋼鍋などにも直接投入することが可能となる。（還元鉄塊成物使用箇所の拡大）
還元鉄塊成物中の含水率を6％以内とすることができるので、溶解時の水分蒸発エネルギーを低減できる。
【００１５】
浸水冷却方式に比べて、含水率を少なくすることができる（含水率を6％以下）ので、粉化や金属化率の低下を抑制することができる。
150〜300℃まで速やかに冷却できるので、再酸化が少ない。
コンベア自体も冷却され、耐久性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の冷却装置の全体図を例示する図である。
【図２】  冷却コンベア２の構造を例示する図である。
【図３】  冷却水の散水量と還元鉄塊成物の中心温度との関係を示す図である。
【図４】  冷却水の散水量と還元鉄塊成物の含水率との関係を示す図である。
【符号の説明】
１：  回転炉床の排出口
２：  冷却コンベア
３：  スプレーノズル
４：  分岐シュート
５：  スラッジ回収コンベア
６：  蒸気ダクト
７：  コンベアの側板
８：  コンベアの底板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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