(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼結鉱を磁気浮上させて原料層の通気性を改善する空気下方吸引式磁気浮揚焼結法において、
焼結鉱原料に点火する位置から焼結鉱を排出する位置までの間で、焼結鉱の表層に対向して焼結鉱上部に吸引用磁石を設置し、パレット側壁，グレートおよびグレートバーの少なくとも一つを非磁性材料で形成したパレットを使用することを特徴とする焼結操業方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＤＬ式空気下方吸引式焼結法による鉄鉱石の焼結操業において、安定して高生産性，低ＮＯｘを実現するための焼結操業方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＤＬ式鉄鉱石焼結機においては、粉鉱石と石灰石を主原料とし、これにコークスを混合して、エンドレスに連結したパレット上に装入して搬送し、搬送中に混合したコークスを燃焼させる。そして、表層からの燃焼によりパレット上の原料は表層から順次、下層に向けて焼結鉱となって行く。この過程で、燃焼帯の上方にできた焼結層に上方から強磁界を加えて焼結層を上方に吸引し、通気性を高めることが提案されている。例えば、特開平０４−１２４２２５号公報に、焼結層を磁力を利用して非接触で保持・浮揚させることにより、焼結ベッドの下層部にかかる荷重を軽減し、通気性を改善し、燃焼効率を上げて生産性向上およびＮＯｘ発生量低減等を実現させる方法が記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
磁気浮揚の効果を十分に発揮できるよう、焼結面の広範囲に磁力を作用させるために、電磁石は大きいサイズのものとするのが一般的である。さらに、弱磁性体（ここでは透磁率が真空の数倍程度以下とする）である焼結鉱に作用する磁力をできるだけ大きくすることを狙って、電磁石下面（磁極面）と焼結鉱とのギャップはなるべく小さくする必要がある。しかし、電磁石を大きいサイズのものとすると、パレット側壁との相対距離が近くなり、一般に強磁性体（ここでは透磁率が真空の百倍程度以上とする）であるパレットへの磁場拡散が生じる。次に、ギャップを小さくしすぎると、特に磁場の強いコイル近傍で磁石吸引力が過大となり、焼結表層部の剥離が生じ歩留が低下する。
【０００４】
また、磁極面とパレット底面（グレートバー）との相対距離が近くなるので、強磁性体であるパレットへの磁場拡散が生じる。パレットへの磁場拡散が生じると、パレットにも浮揚力が発生するが、焼結層の通気性の改善には寄与しない。むしろ、このようなパレットへの磁場拡散により、磁化されたパレットと焼結鉱および焼結原料との接触する面にて吸引力が発生し、これによって原料を圧密するので通気性が悪化するといった逆効果を生む。
【０００５】
そこで、磁場がパレットへ拡散しないよう、ギャップを拡げると磁力は全体的に低下するだけで、依然として焼結鉱とパレット全体に吸引力が働き、焼結鉱に吸引力を集中させることはできない。その結果、やはり通気性が改善されない。
本発明は、上記課題に鑑み、磁気浮揚焼結法における焼結磁気吸引装置において、強磁性体であるパレット（パレット側壁，グレートバーおよびグレート）への磁場拡散を低減し、同時に焼結鉱に効率的に磁場を作用させることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための本発明の手段は、焼結鉱を磁気浮上させて原料層の通気性を改善する空気下方吸引式磁気浮揚焼結法において、焼結鉱原料に点火する位置から焼結鉱を排出する位置までの間で、焼結鉱の表層に対向して焼結鉱上部に吸引用磁石を設置し、パレット側壁，グレートおよびグレートバーのうち少なくとも一つを非磁性材料で形成したパレットを使用する。
【０００７】
本発明によって、磁気浮揚焼結法においては、パレット側壁ならびにパレット底部のグレートおよびグレートバーの材質を非磁性（透磁率が空気とほぼ同じ）とすることで、原理的にこれらには磁気吸引力が作用しない。
【０００８】
一般に知られるように、例えば強磁性体である鉄鋼板は磁石に吸引されやすい材質であり、これは比透磁率が百倍程度以上の値であるため、鉄鋼板には大きな磁気吸引力が働く。したがって、従来のようにパレット側壁ならびにパレット底部のグレートおよびグレートバーを磁性材料とすると、これらに磁束が集中し、それに伴って、原料と直接接触しているパレット側壁およびグレートバーでは、原料層がそれらに吸引されて圧密化を生じ、通気性が劣化する。そのため、焼結鉱の吸引力が十分あるにもかかわらず、磁気浮揚による通気性改善が得られなくなる。
【０００９】
原料層は、強磁性体であるパレットが磁化することで、これらに吸引される。したがって、元々パレットの吸引力が小さい（磁化の程度が低い）と、原料層とこれらの間の吸引力も小さい。すなわち、原料の、パレットへの吸引による圧密も弱く、通気性の劣化を招くことはない。また、磁石の発生する磁場は、対向する焼結層を通してパレット底面すなわちグレートバーへ到達し易い。そして強磁性体であるグレートバーおよびグレートを経由して、パレット側壁への磁路を形成し、ほぼパレット全体が磁化する。したがって、パレット側壁ならびにパレット底部のグレートおよびグレートバーを非磁性材料とすることにより、磁石からパレットへの磁場拡散が少く、それらへの原料層の吸引が少く、圧密が防がれ、磁気浮揚による通気性改善が実現する。
【００１０】
このような非磁性材料には例えばオーステナイト系鋼材があり、パレット側壁ならびにパレット底部のグレートバーとしての機械的および熱的な強度を十分に持ち、耐用期間との兼合いもあるが、実用的である。よって、本発明では、主としてこのような材質のパレット側壁ならびにグレートおよびグレートバーを用いる。
【００１１】
なお、吸引用磁石は、常伝導電磁石に限らず、超伝導磁石や永久磁石でも同様であり、燃焼面上の磁石の配置向きは、上記の条件を満たしていれば、各磁石の長辺方向をパレット幅方向に合わせても、原料の流れ方向に合わせても磁場の拡散が少くなる。また、パレット側壁ならびにパレットグレートバーおよびグレートの全てを非磁性材料とするのが、パレットの吸引力が最も小さく望ましいが、これらのうち１者または２者が非磁性材料した場合でも、パレットの焼結鉱吸引力が低下し、原料の圧密を低減することができるため、磁気浮揚による通気性改善が実現する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に従って説明すると、焼結鉱を搬送するエンドレスに連結されたパレット９（図１）のそれぞれは、非磁性材料で形成されたグレート９ａおよびグレートバー９ｂならびにパレット側壁９ｃを備える（図２）。また、図３に示すように、該焼結鉱原料の表層に点火する位置(50)から焼結鉱排出位置（排鉱）までの間に電磁石Ｍａ〜Ｍｅがあり、これらが、パレット９上に生成した焼結鉱１０の表層に対向している。図１には、電磁石Ｍａ〜Ｍｅの１つを示す。
【００１３】
図３は、本発明を実施する一態様のＤＬ式焼結機を示す。多数のパレット９がエンドレスに連結され、連続的に搬送駆動される。ホッパー３０で焼結原料がパレット９に連続的に装入され、点火炉(50)で原料の表面に着火される。
【００１４】
図５に、図３に示す点火炉５０〜排鉱位置までの、パレット９上の原料の燃焼状態を示す。着火した原料は、排鉱位置に至るまでに順次表面から下方向に燃えていき、ブロア吸引ダクト６０に加えられる吸引圧によって原料の表層から下層に空気が吸引され、この空気が原料下層への燃焼を助ける。
【００１５】
再度図３を参照すると、排鉱位置に到達するまでに原料はすべて燃焼して燃結鉱に変わっており、燃結鉱は排鉱位置でパレット９が下方向に旋回するときにパレットから落下する。パレット９上の原料が表層から下層に燃焼が進行している行路上に、パレット９上に生成した焼結鉱１０の表層に対向して、電磁石Ｍｉ（Ｍａ〜Ｍｅ）が配設されており、表層の焼結鉱１０および原料１２に磁束を与え、上方に吸引する。
【００１６】
図１に、電磁石Ｍｉ（Ｍａ〜Ｍｅ）の１つとパレット９の横断面を示し、図２に、１つのパレット９の拡大横断面を示す。全てのパレットは表１に示す仕様のグレート９ａおよびグレートバー９ｂならびにパレット側壁９ｃを有し、いずれのパレットも、形状やサイズは全て同じである。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
図４に、電磁石Ｍｉ（Ｍａ〜Ｍｅ）の１つの電磁石を支持する構造を示す。各電磁石（Ｍａ〜Ｍｅ）は、発生吸引力を測定するためのロードセル１３を介して架台２０に吊り下げられている。吊り下げ柱は昇降装置Ｒで上下駆動される。この昇降装置Ｒを用いて焼結鉱１０の表面から所定距離に電磁石下面を設定する。また、電磁石には機側操作盤１００内の直流電源が給電する。
【００１９】
【実施例】
本発明の実施例では、主仕様を表２に示す常伝導電磁石３を、図１のように、磁石長辺とパレット幅方向を揃えて、図３に示すように機長方向に５台（パレット幅方向に１台ずつ）設置した。図３に示すように焼結面積３００ｍ2（３ｍ幅×１００ｍ長）の焼結製造ラインの点火炉出口点から２４ｍの位置に最上流の電磁石Ｍａを、また、残りの電磁石Ｍｂ〜Ｍｅは前後の間隔を５００ｍｍおき、それぞれ焼結鉱１０とのギャップを５０ｍｍ離して配置した。なお、パレットサイズは３０００ｍｍ幅（パレット側壁９ｃの上端位置）×６００ｍｍ高（グレートバー９ｂから上端）で、この時、焼結原料の層厚は５５０ｍｍ、ライン速度は３．３ｍ／minである。
【００２０】
【表２】
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【００２１】
以上の装置および条件で電磁石を定格通電して焼結鉱を磁気浮揚させた。その結果、この時の焼結生産性は１２％前後向上した。また、パレット９への磁石の拡散の指標として、パレット９の内部を空の状態（図２）にして電磁石下面をそれぞれパレット側壁高さの位置にそろえて定格通電したときのパレット吸引力をロードセル１３で測定した。その結果、電磁石１台当たり測定最小値１ｋｇｆを下回った。さらに、同様に磁場の拡散の指標として、電磁石直下のパレット幅方向底面位置（グレートバー間）における磁束密度を、ホール素子プローブ付きガウスメータにより測定した。その結果、最大０．１２テスラであった。
【００２２】
比較例として、パレット底部のグレート９ａおよびグレートバー９ｂならびにパレット側壁９ｃの内、１種または２種の材質を球状黒鉛鋳鉄（磁性材料）に変えて使用した以外は、前記実施例と同様の使用態様で、それぞれの組み合わせで焼結面に磁界を印加し、焼結鉱１０を浮揚させた。
【００２３】
各組み合わせの磁気浮揚による焼結生産性，空パレット吸引力およびパレット底部における最大磁束密度は、表３に示す通りである。
【００２４】
【表３】
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【００２５】
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【００２６】
パレット側壁９ｃならびにグレート９ａおよびグレートバー９ｂの全てを磁性材料で形成した場合の生産性向上率は、５％〔パレット全体への磁場拡散による原料の圧密（通気性の悪化）により、前記実施例より１３％低下〕に激減した。上記比較では、いずれの電磁石、ならびに、パレット側壁９ｃ，パレット底部のグレート９ａおよびグレートバー９ｂともに、サイズが同じであるが、各ケースで示されるパレット側壁９ｃならびにグレート９ａおよびグレートバー９ｂの材質（比透磁率）が、非磁性か磁性かで、パレット９への磁場の拡散が異なっている。パレットの全体（９ａ，９ｂ，９ｃ）を全て非磁性材料にした実施例の方が、パレット側壁９ｃならびにグレート９ａおよびグレートバー９ｂの一部を磁性材料にした比較例に比べてパレット、特にパレット底部への磁場拡散が抑制され、その結果、焼結生産性が向上した。また、パレット側壁９ｃならびにグレート９ａおよびグレートバー９ｂの内の１つの材質を非磁性材料にした場合より、２つを非磁性材料にした場合の方が焼結生産性が高くなる（いずれも生産性向上率は１２％以上）。ただし、磁石あるいはパレット構成部位の寸法が異なる場合は、磁場の拡散の様子も変わり、どの部位を非磁性材料にすると生産性が顕著に向上するかは一概には言えない。
【００２７】
【発明の効果】
本発明を磁気浮揚焼結法に適用することによって、パレットへの磁場拡散による原料層の圧密が防止され、焼結生産性が高く安定する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の１Ａ−１Ａ線断面図である。
【図２】  図１の（ｂ）に示すパレットを詳細に示す拡大横断面図である。
【図３】  ＤＬ式鉄鉱石焼結機および焼結磁気吸引装置の概要を示す縦断面図である。
【図４】  図１および図３に示す焼結磁気吸引装置Ｍｉの１つの電磁石の支持構造の概要を示す斜視図である。
【図５】  図３のＤＬ式鉄鉱石焼結機において、パレット９上の原料の燃焼状態を模式的に示す縦断面図である。
【符号の説明】
１：常電導コイル                      ３：鉄心（強磁性体）
９ａ：グレート（非磁性材料）          ９ｂ：グレートバー（非磁性材料）
９ｃ：パレット側壁（非磁性材料）      １０：焼結鉱
１１：ブロア吸引                      １２：原料層
１３：ロードセル                      １４：燃焼帯
１５：パレット搬送レール              １６：パレット搬送車輪
Ｍｉ：焼結磁気吸引装置
Ｍａ〜Ｍｅ：電磁石
【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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