(57)【要約】【課題】高温で環境の悪い炉内に均し装置を配設することなく、炉内へ供給された還元原料が、幅方向に相違する層厚になった場合でも、ムラ無く、高炉再投入時に求められる強度に還元することができる回転炉床炉を提供する。【解決手段】回転炉床炉内に供給された原料炉幅方向の堆積高さムラを検出する非接触式の堆積高さ検出手段と、前記回転炉床炉の内外壁または天井壁に配置する複数の還元補助バーナと、前記堆積高さ検出手段の検出値により、前記各々の還元補助バーナの燃焼を独立制御する還元補助バーナ制御手段とを有することを特徴とする回転炉床炉。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
還元原料を炉内に供給する原料供給手段と、該還元原料を載せて回転する回転炉床と、該回転炉床を覆う内外壁及び天井壁と、該内外壁に設けられた複数の還元用バーナと、還元済み原料を炉外に排出する原料排出手段とを有する回転炉床炉において、
回転炉床炉内に供給された原料炉幅方向の堆積高さムラを検出する非接触式の堆積高さ検出手段と、
前記回転炉床炉の内外壁または天井壁に配置する複数の還元補助バーナと、
前記堆積高さ検出手段の検出値により、前記各々の還元補助バーナの燃焼を独立制御する還元補助バーナ制御手段とを有することを特徴とする回転炉床炉。
【請求項２】
前記回転炉床炉の内外壁または天井壁に配置する複数の還元補助バーナの配置ゾーンは、加熱ゾーンまたは還元ゾーンであることを特徴とする請求項１に記載の回転炉床炉。
【請求項３】
前記回転炉床炉の内外壁に配置する還元補助バーナを傾斜配置したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転炉床炉。
【請求項４】
前記各々の還元補助バーナの燃焼を独立制御する還元補助バーナ制御手段は、還元原料の温度があらかじめ設定した閾値以下の場合に当該領域の還元補助バーナを燃焼させることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の回転炉床炉。
【請求項５】
前記複数の還元補助バーナの型式を直進式バーナとすることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の回転炉床炉。
【請求項６】
前記原料炉幅方向の堆積高さムラを検出する非接触式の堆積高さ検出手段は、赤外線サーモグラフィまたはマイクロ波を用いた検出手段であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の回転炉床炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種金属酸化物を加熱・還元し、還元鉄を製造する移動床炉である回転炉床炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
還元鉄を製造する移動床炉の型式としては、二つに大別される。その一つは、造粒機で造粒した粒状の還元鉄原料を乾燥炉で乾燥させ、乾燥させた原料を供給装置（ベルトコンベヤ、ローラコンベヤ、振動コンベヤ）にて炉へ供給する乾式炉と、前記原料を脱水装置（遠心分離機）により、脱水後、成形機（圧縮）により成形後、原料の供給装置によって、炉へ供給する湿式炉とが知られている。
【０００３】
かかる、原料の炉内への供給後、供給された原料の層厚を略均一にする技術として、例えば、特開2004-170042号公報（下記特許文献１）に、粒状還元鉄原料の均し方法及びその均し装置が記載されている。
【０００４】
この特許文献１に記載されている内容は、前記原料供給装置の後流側の炉内に、昇降される回転軸と、この回転軸の外周に左螺旋羽根 と右螺旋羽根とを有する螺旋羽根からなる均し体を配設することにおり、原料の供給量や平均径の変動に合わせて均し体を昇降させて、炉床との間に所定の間隔に保持することにより、原料に過大な圧壊力を作用させることなく、また確実に螺旋羽根を回転・接触させて原料を炉床の幅方向の両端側に分散させて略均一に１〜２層に均すことができるものである。
【０００５】
しかしながら、前記特許文献1の技術は、下記の課題を有しており、実用技術として採用することは難しい。即ち、前記均し体が配設されている炉内の環境は、操業温度が８００℃前後の高温、また粉塵も多く、この悪環境の中、均し体は回転により原料と接触するため均し装置を構成している螺旋羽根の摩耗が著しく激しい。よって、定期的な羽根の交換・修理が頻繁に必要であり保守に著しい手間とコストを要するという問題点があった。
【特許文献１】、特開2004-170042号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前述のような従来技術の問題点を解決し、高温で環境の悪い炉内に均し装置を配設することなく、炉内へ供給された還元原料が、幅方向に相違する層厚になった場合でも、ムラ無く、高炉再投入時に求められる強度に還元することができる回転炉床炉を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前述の課題を解決するために鋭意検討の結果、原料炉幅方向の堆積高さを検出して還元補助バーナを用いて狙い打ちすることにより、高温で環境の悪い炉内に均し装置を配設することなく、炉内へ供給された還元原料が、幅方向に相違する層厚になった場合でも、ムラ無く、高炉再投入時に求められる強度に還元することができる回転炉床炉を提供するものであり、その要旨とするところは特許請求の範囲に記載した通りの下記内容である。
（１）還元原料を炉内に供給する原料供給手段と、該還元原料を載せて回転する回転炉床と、該回転炉床を覆う内外壁及び天井壁と、該内外壁に設けられた複数の還元用バーナと、還元済み原料を炉外に排出する原料排出手段とを有する回転炉床炉において、
回転炉床炉内に供給された原料炉幅方向の堆積高さムラを検出する非接触式の堆積高さ検出手段と、
前記回転炉床炉の内外壁または天井壁に配置する複数の還元補助バーナと、
前記堆積高さ検出手段の検出値により、前記各々の還元補助バーナの燃焼を独立制御する還元補助バーナ制御手段とを有することを特徴とする回転炉床炉。
（２）前記回転炉床炉の内外壁または天井壁に配置する複数の還元補助バーナの配置ゾーンは、加熱ゾーンまたは還元ゾーンであることを特徴とする（１）に記載の回転炉床炉。
（３）  前記回転炉床炉の内外壁に配置する還元補助バーナを傾斜配置したことを特徴とする（１）または（２）に記載の回転炉床炉。
（４）前記各々の還元補助バーナの燃焼を独立制御する還元補助バーナ制御手段は、還元原料の温度があらかじめ設定した閾値以下の場合に当該領域の還元補助バーナを燃焼させることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれか一項に記載の回転炉床炉。
（５）前記複数の還元補助バーナの型式を直進式バーナとすることを特徴とする（１）乃至（４）のいずれか一項に記載の回転炉床炉。
（６）前記原料炉幅方向の堆積高さムラを検出する非接触式の堆積高さ検出手段は、赤外線サーモグラフィまたはマイクロ波を用いた検出手段であることを特徴とする前記複数の還元補助バーナの容量を内外壁に設けられた複数の還元用バーナの１０〜５０％とすることを特徴とする（１）乃至（５）のいずれか一項に記載の回転炉床炉。
＜本発明の作用＞
（１）の発明によれば、層厚の高い還元原料を還元補助バーナにて強制的に加熱するため還元残り（強度低下）がなく、強度にムラがなくなるため、当該還元済み原料を高炉に適用した場合、破壊することがなく、安定した通気抵抗を維持可能となり、高炉の操業が安定するうえ、回転炉床炉内に従来必要であった均し装置を設けないため多大な保守作業が不要である。
（２）の発明によれば、還元補助バーナの配置ゾーンを加熱ゾーンまたは還元ゾーンとすることにより還元補助バーナにて強制的に加熱することができるが、炉内温度が900℃〜1000℃の加熱ゾーンよりも、炉内温度が1000℃〜1300℃の還元ゾーンに還元補助バーナを配置することにより、回転炉床炉の主要な目的である、炉温を９００℃以上にし亜鉛を気化して分離する原料からの亜鉛成分分離を効果的に行うことができる。    
（３）の発明によれば、回転炉床炉の内外壁に還元補助バーナを傾斜配置した各火炎で、炉幅方向の異なるゾーンの加熱を行うことができる。
（４）の発明によれば、還元原料の温度があらかじめ設定した閾値以下の場合に当該領域の還元補助バーナを燃焼させるので、検知したムラが還元補助バーナを燃焼させる必要ない程度のムラの場合には還元補助バーナを燃焼させないため、還元原料のムラの程度に応じ還元補助バーナでの燃焼制御を適正に行うことができる。
（５）の発明によれば、還元補助バーナの型式を直進式バーナとすることにより、ムラの発生箇所に局所的にバーナの火炎を当てることができる。
（６）の発明によれば、原料炉幅方向の堆積高さムラを検出する非接触式の堆積高さ検出手段として、赤外線サーモグラフィまたはマイクロ波を用いることにより、高温の炉内に装入された還元原料のムラを非接触かつ精度よく検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の実施形態について、図１乃至図５を用いて詳細に説明する。
【０００９】
図１は、本発明を適用する回転炉床炉の構造を例示する平面図である。
【００１０】
搬送コンベア１により搬送された各種金属酸化物からなる還元原料は、装入口２から矢印の方向に回転する回転炉床の上に装入され、乾燥ゾーン、加熱ゾーン、還元ゾーン１〜３を通過することにより加熱及び還元された後、排出口３から排出されて、図示されていない高炉に搬送されて製鉄原料として使用される。
【００１１】
図２は、本発明における回転炉床炉の第１の実施形態を例示する平面図である。
【００１２】
本発明の回転炉床炉は、還元原料を炉内に供給する原料供給手段（装入コンベア１）と、該還元原料を載せて回転する回転炉床７と、該回転炉床７を覆う内外壁４，５及び天井壁６と、該内外壁４，５に設けられた複数の還元用バーナ（図示せず）と、還元済み原料を炉外に排出する原料排出手段（排出口３）とを有する回転炉床炉において、回転炉床炉内に供給された原料炉幅方向の堆積高さムラを検出する非接触式の堆積高さ検出手段と、前記回転炉床炉の内外壁４，５または天井壁６に配置する複数の還元補助バーナと、前記堆積高さ検出手段の検出値により、前記各々の還元補助バーナの燃焼を独立制御する還元補助バーナ制御手段とを有することを特徴とする。
【００１３】
本発明において、原料炉幅方向の堆積高さムラとは、原料炉幅方向の堆積高さが均一でなく原料の層厚の大きい領域をいう。
【００１４】
層厚の高い還元原料を還元補助バーナにて強制的に加熱するため還元残り（強度低下）がなく、強度にムラがなくなるため、当該還元済み原料を高炉に適用した場合、破壊することがなく、安定した通気抵抗を維持可能となり、高炉の操業が安定するうえ、回転炉床炉内に従来必要であった均し装置を設けないため多大な保守作業が不要である。
【００１５】
前記回転炉床炉の内外壁または天井壁６に配置する複数の還元補助バーナの配置ゾーンは、加熱ゾーンまたは還元ゾーンとすることが好ましく、図２（a）に示すように、還元ゾーン１に集中して配置してもよく、図２（b）に示すように還元ゾーン１〜３に分散して配置してもよい。
【００１６】
還元補助バーナの配置ゾーンを加熱ゾーンまたは還元ゾーンとすることにより還元補助バーナにて強制的に加熱することができるが、炉内温度が900℃〜1000℃の加熱ゾーンよりも、炉内温度が1000℃〜1300℃の還元ゾーンに還元補助バーナを配置することにより、回転炉床炉の主要な目的である、炉温を９００℃以上にし亜鉛を気化して分離する原料からの亜鉛成分分離を効果的に行うことができる。    
【００１７】
図３は、本発明における回転炉床炉の第１の実施形態を例示する平面図及び側面図である。
【００１８】
装入口２の直後に設けられた非接触式の堆積高さ検出手段（例えば温度検出器８）により、原料炉幅方向の堆積高さムラを検出し、内側の堆積高さが高い場合には内壁４に設けられた還元補助バーナＡを燃焼させ、中央の堆積高さが高い場合には外壁５に設けられバーナの方向を中央部に傾斜させた還元補助バーナＢを燃焼させ、外側の堆積高さが高い場合には外壁５に設けられた還元補助バーナＣを燃焼させることにより、原料炉幅方向の堆積高さが高い部分に還元補助バーナを狙い撃ちさせることによって、還元残り（強度低下）がなく、強度にムラがなくなる。このように、回転炉床炉の内外壁５に還元補助バーナを傾斜配置した各火炎で、炉幅方向の異なるゾーンの加熱を行うことができる。
【００１９】
なお、非接触式の堆積高さ検出手段としては、赤外線サーモグラフィを用いた温度検出器８や、マイクロ波の反射時間を用いた堆積高さ検出器を用いることにより、高温の炉内に装入された還元原料のムラを非接触かつ精度よく検出することができる。ができる。
【００２０】
本発明においては、前記複数の還元補助バーナの型式は問わないが、直進式バーナとすることにより、ムラの発生箇所に局所的にバーナの火炎を当てることができる。
【００２１】
また、前記複数の還元補助バーナの容量を内外壁５に設けられた複数の還元用バーナ（本体用バーナ）の１０〜５０％とすることにより、エネルギーロスを低減しつつ還元原料を適正に加熱することができる。
【００２２】
複数の還元用バーナ（本体用バーナ）の１０〜５０％とする理由は、１０％以下だと加熱量が不足し、還元原料の還元が不十分となり、強度不足となる一方で、５０％を超えると還元は十分に促進されるが、エネルギーロスとなり好ましくないからである。
【００２３】
図４は、本発明における回転炉床炉の第２の実施形態を例示する平面図及び側面図である。
【００２４】
図４に示すように、複数の還元補助バーナを天井壁６に対して垂直に設置し、装入口２の直後に設けられた非接触式の堆積高さ検出手段（例えば温度検出器８）により、原料炉幅方向の堆積高さムラを検出し、内側の堆積高さが高い場合には天井壁６の内側に設けられた還元補助バーナＡを燃焼させ、中央の堆積高さが高い場合には天井壁６の中央に設けられた還元補助バーナＢを燃焼させ、外側の堆積高さが高い場合には天井壁６の外側に設けられた還元補助バーナＣを燃焼させることにより、原料炉幅方向の堆積高さが高い部分に還元補助バーナを狙い撃ちさせることによって、還元残り（強度低下）がなく、強度にムラがなくなる。
【００２５】
図５は、本発明における回転炉床炉の処理フローを例示する図である。
【００２６】
まず、堆積高さムラの有無及び位置を例えば赤外線サーモグラフィを用いた温度検出器８により連続的に検出する（S-1）。
【００２７】
計測された温度分布において、ある温度（閾値）以下の温度を検出したエリアを分布偏りエリアとみなし、還元補助バーナによって加熱補助する。
【００２８】
尚、閾値の設定の仕方は、実際に本発明を適用する回転炉床炉において、補助バーナの加熱が不必要な状態（炉内への原料装入が均一、またはワズカなムラで温度を計測・確認し、その時の値を閾値（温度）とする。
【００２９】
次に、低温部（厚層部）の位置情報、炉回転情報、回転補助バーナの位置情報を検出し（S-2）、これに基づいて還元補助バーナの選定及び燃焼時期を算出し(S-3)、還元補助バーナを燃焼開始させ所定時間経過後に終了させる（S-4）。
【００３０】
このように、各々の還元補助バーナの燃焼を独立制御する還元補助バーナ制御手段は、還元原料の温度があらかじめ設定した閾値以下の場合に当該領域の還元補助バーナを燃焼させるので、検知したムラが還元補助バーナを燃焼させる必要ない程度のムラの場合には還元補助バーナを燃焼させないため、還元原料のムラの程度に応じ還元補助バーナでの燃焼制御を適正に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明を適用する回転炉床炉の構造を例示する平面図である。
【図２】本発明における回転炉床炉の第１の実施形態を例示する平面図である。
【図３】本発明における回転炉床炉の第１の実施形態を例示する平面図及び側面図である。
【図４】本発明における回転炉床炉の第２の実施形態を例示する平面図及び側面図である。
【図５】本発明における回転炉床炉の処理フローを例示する図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  搬送コンベア
２  装入口
３  排出口
４  内壁
５  外壁
６  天井壁
７  回転炉床
８  温度検出器
Ａ，Ｂ，Ｃ  還元補助バーナ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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