(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱処理に用いられる回転床炉において、回転床炉の炉床が炉床基板の上に複数層の炉床材を敷き詰めて形成されており、最上層より下に備えられる炉床材の側縁部に、炉床の径方向側縁側に向かって上方へ傾斜し炉床材の熱膨張により生じる水平方向の力を上方へ分散させる傾斜耐火材を設け、炉床の側縁部上に設置されるコーナー部煉瓦を径方向に押圧する力を分散させる、コーナー部煉瓦保持構造。
【請求項２】
前記炉床が炉床基板の上に複数層の炉床材を敷き詰めて形成されており、上から第２層目の炉床材が、粉状耐火物である請求項１に記載のコーナー部煉瓦保持構造。
【請求項３】
前記加熱処理に用いられる回転床炉において、炉床上に敷き詰められる炉床材の熱膨張によって、炉床の側縁部上に設置されるコーナー部煉瓦を径方向に押圧する力に抗してコーナー部煉瓦を保持する抗押圧手段を有し、該抗押圧手段が、コーナー部煉瓦が設置される設置台の炉床内側に対する面に設けられるコーナー部煉瓦倒れ防止板である、請求項１に記載のコーナー部煉瓦保持構造。
【請求項４】
前記炉床の側縁部上に設置されるコーナー部煉瓦の周方向長さを、回転床炉の円周角１０°以上の長さにして、コーナー部煉瓦が倒れるのを抑制する請求項１に記載のコーナー部煉瓦保持構造。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載のコーナー部煉瓦保持構造を有する、回転床炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転床炉の炉床の側縁部に設けられているコーナー部煉瓦が回転床炉の側壁に接触して炉床の回転を妨げることを防止する構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
粉鉄鉱石や、製鉄所などで発生する鉄分を含む、ダスト、スケールおよびスラッジなどを処理し、還元鉄を製造する方法として、炉床が水平に回転移動する加熱床炉（以下「回転床炉」という）を用いる方法が注目されている。この方法は一般的には、回転床炉の回転炉床面に、粉状酸化鉄原料と粉状の還元剤などを混合・成形した塊成物を敷き詰め、床炉内で塊成物を移動させながら加熱還元させ、還元鉄を得るというものである。
【０００３】
図３は、回転床炉を用いて行う還元鉄の製造プロセスの一例である。また、図４には回転床炉の概観を示す。図と共に回転床炉による還元鉄の製造例を説明すると次の通りである。図３に示すように、粉鉄鉱石、ダスト、スケール、スラッジ、ステンレスを製造する工程で発生するダスト、スケール、スラッジなどの粉体酸化鉄原料および粉石炭などを混合し、混練機でさらに水分などを添加して混合する。この混合原料をペレタイザーまたはダブルロール圧縮機などの造粒機で塊成化させる。通常この後塊成物は水分量の調整のために乾燥機により乾燥処理される。乾燥後、塊成物は回転床炉１の原料装入部へ移送して炉内へ装入される。塊成物２は、ベルトコンベヤーなどにより回転床炉に送られ、そこから回転炉床上に幅広く分散するように装入シュート１２などを用いて装入され、レベラーなどによりならされる。回転炉床の移動に伴って１回転させる間に塊成物２中の酸化鉄を高温還元して固体状金属鉄とする。得られた金属鉄は排出部から取り出される。
【０００４】
回転床炉１内は、炉内に燃料ガスと空気を送り込み燃焼させることによっておよそ９００〜１４００℃の炉内温度が確保される。この回転床炉の炉床５上に上記の塊成化物２を１０〜２０ｍｍ程度の薄い厚みで敷き、主に炉の側壁（内壁１０１および外壁１０２）からのガスバーナーにより９００℃以上に昇温し、炉床５が１回転する間に所定の金属化率に達するように炉床の回転速度を調整しつつ還元焼結させ、排出部からスクリューコンベア１１（スクリューフィーダともいわれる）などの掻き出し装置により還元された塊成物２を排出する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
回転床炉の炉床の側縁部には、炉床と回転床炉の間にコーナー部煉瓦が設けられる場合がある。炉床の側縁部は、内壁１０１寄りの側縁部と、外壁１０２寄りの側縁部とがある。コーナー部煉瓦を備えた回転床炉では、図５に示されるように、外壁寄りにコーナー部煉瓦３ｘおよび内壁寄りにコーナー部煉瓦３ｙが設けられるのが一般的である。コーナー部煉瓦は、炉床材の自由膨張を拘束し、側壁に炉床が接触しないことを主たる目的として設けられる。また、回転床炉での還元処理を行うにあたっては、鉄板などの炉床基板５０上に鉄鉱石、耐火物などの炉床材といわれる敷物をするのが一般的である。炉床材５１、５２、５３は、炉床基板５０の保護、炉床に蓄積する融着物の除去を容易にするなどの目的で敷設される（図６）。
【０００６】
回転床炉では、ガスバーナなどにより内部を加熱する。酸化鉄の還元の場合には、９００〜１４００℃程度に回転床炉内を加熱する。しばらく回転床炉の運転を継続すると、炉床材の熱膨張により炉床の側縁部上に設けられているコーナー部煉瓦が径方向に押圧されて、コーナー部煉瓦が回転床炉の側壁に接触し、炉床の回転を妨げてしまう。特に径外方への押圧が大きくなる傾向がある。具体的な例を挙げると、コーナー部煉瓦が径外方に倒れ外壁に接触し、床炉の回転を止めてしまうに至る（図６）。
【０００７】
回転床炉において炉床の回転が止まるということはすなわち操業が止まるということであり、極めて重要な問題である。コーナー煉瓦部が側壁と接触して炉床の回転が止まると、そのたびに補修する必要があり、操業効率を低下させる原因となる。
【０００８】
本発明は、炉床に備えられる炉床材の熱膨張により、コーナー部煉瓦が径方向に押されて当該煉瓦を介して回転床炉の側壁を押圧し、炉床の回転を妨げることを抑制する構造を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、コーナー部煉瓦の側壁への接触を抑制するために、炉床材膨張の機序、炉床の構成特に炉床材とコーナー部煉瓦との構造的な関係に着目し、課題解決のために下記の手段を採用した。
（１）加熱処理に用いられる回転床炉において、回転床炉の炉床が炉床基板の上に複数層の炉床材を敷き詰めて形成されており、最上層より下に備えられる炉床材の側縁部に、炉床の径方向側縁側に向かって上方へ傾斜し炉床材の熱膨張により生じる水平方向の力を上方へ分散させる傾斜耐火材を設け、炉床の側縁部上に設置されるコーナー部煉瓦を径方向に押圧する力を分散させる、コーナー部煉瓦保持構造。
（２）  前記炉床が炉床基板の上に複数層の炉床材を敷き詰めて形成されており、上から第２層目の炉床材が、粉状耐火物である（１）に記載のコーナー部煉瓦保持構造。
（３）  前記加熱処理に用いられる回転床炉において、炉床上に敷き詰められる炉床材の熱膨張によって、炉床の側縁部上に設置されるコーナー部煉瓦を径方向に押圧する力に抗してコーナー部煉瓦を保持する抗押圧手段を有し、該抗押圧手段が、コーナー部煉瓦が設置される設置台の炉床内側に対する面に設けられるコーナー部煉瓦倒れ防止板である、前記（１）に記載のコーナー部煉瓦保持構造。
（４）  前記炉床の側縁部上に設置されるコーナー部煉瓦の周方向長さを、回転床炉の円周角１０°以上の長さにして、コーナー部煉瓦が倒れるのを抑制する（１）に記載のコーナー部煉瓦保持構造。
（５）  （１）から（４）のいずれか一項に記載のコーナー部煉瓦保持構造を有する、回転床炉。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明では、炉床を構成する炉床材が熱膨張しコーナー部煉瓦を押して側壁に接触し、炉床の回転を妨げてしまうことを抑制するように、コーナー部煉瓦を保持する。コーナー部煉瓦を保持するとは、コーナー部煉瓦を側壁に接触させないように状態を保つことである。保持することについて具体的な例を挙げると、コーナー部煉瓦が側壁へ近づくように横にずれてしまわないよう保持すること、コーナー部煉瓦が倒れないように保持することなどが例示される。本発明の保持構造のより具体的な実施形態は、本発明はコーナー部煉瓦にかかわる構造について、炉床材の膨張により生じる水平方向の力を上方に逃がす構造、炉床材の膨張を抑制する構造、コーナー部煉瓦煉瓦自体を安定させる構造という形で具現化される。  以下、図面と共に本発明の各実施形態について順次説明する。図１に、回転床炉の平面図(a)及び断面図(b)を示す。また、図２に、図１(b)の一部を拡大した図を示す。図５、６の例では、コーナー部煉瓦３Ａは回転床炉の外壁１０２寄りに、またコーナー部煉瓦３Ｂは内壁１０１寄りに設置されている。また、図５、図６の例では、最上層から順に鉄鉱石５５、粉状耐火物５６、耐火物５７、耐火物５８が、炉床基板としての鉄板５０の上に敷き詰められている。
【００１１】
〔第１の実施形態〕傾斜耐火材の設置
第１の実施形態としては、最上層の炉床材より下に敷設された炉床材の側縁部上に、炉床の径方向側縁側に向かって上方へ傾斜した傾斜耐火材を設ける。この傾斜耐火材は、炉床材の熱膨張方向を上方へと変え、熱膨張により生じる水平方向の力を上方へ分散させる。傾斜耐火材を設けることにより、コーナー部煉瓦を側壁へと押しつける力を弱め、コーナー部煉瓦が倒れるなどして側壁に接触することを抑制できる。径方向側縁側に向かってとは、外壁寄りの側縁部では径外方に向かってということであり、他方、内壁寄りの側縁部では径内方に向かってということである。傾斜耐火材の傾斜角度αは、好ましくは５〜３０°、特に好ましくは１５°程度である。傾斜耐火材は、炉床材の熱膨張を上方へと逃がすことができれば、最上層より下に敷設される炉床材のいずれかの部分に設けてよいが、好ましくは最上層の炉床材の下であって傾斜面が最上層の炉床材と接するように備えることが好ましい。
【００１２】
図２に示される例では、傾斜耐火材７は耐火物５７の上に設けられている。傾斜耐火材７の斜面７ａは、耐火物５７に対し、α＝１５°の角度で径外方に向かって上方に傾斜している。傾斜耐火材７の斜面７ａ上は、最上層を形成する鉄鉱石５５で覆われている。鉄鉱石５５は熱膨張により矢印の方向に膨張してくるが、傾斜耐火材７によって図２上では右上の方向へと導かれる。
【００１３】
〔第２の実施形態〕粉状耐火物の敷設
第２の実施形態では、上から第２層目の炉床材として粉状耐火物を用いる。粉状耐火物としては、好ましくはアルミナポール用いられる。最も熱膨張しやすい最上層の下の層に粉状耐火物を介在させることにより、最上層の炉床材が熱によって融着し、熱膨張するのを緩和することができる。粉状耐火物の大きさは、好ましくは粒径１〜５０ｍｍ、特に好ましくは粒径５〜３０ｍｍである。
【００１４】
図１（ｂ）の一部を拡大したものが図２である。図１、図２に示す例では、炉床は最上層から順に各種の炉床材が積層される。図１、２では、最上層から順に鉄鉱石５５、アルミナポール５６、耐火物５７、耐火物５８が鉄板５０の上に敷き詰められている。アルミナポール５６は粉状の耐火物であるのに対し、耐火物５７、耐火物５８は、定形耐火物もしくは不定形である。
【００１５】
〔第３の実施形態〕抗押圧手段の設置
第３の実施形態では、炉床材の熱膨張により生じる水平方向の力に抗するように抗押圧手段を設ける。
【００１６】
コーナー部煉瓦を備え付ける設置台座は、コーナー部煉瓦を設置台座に設置する作業のしやすさと位置決めの容易さから、一般に、図２に示すようなＬ字型の台座４１が用いられている。このように、当初、Ｌ字型の設置台座４１が備えられている場合には、炉床内側に対する面に、コーナー部倒れ防止板４３を設置することによって、コーナー部煉瓦の倒れなどを防止することができる。炉床内側に対する面とは、より具体的には、外壁１０２寄りの側縁部においては径内方に対面する面であり、内壁１０１寄りの側縁部においては径外方に対面する面である。当初Ｌ字型の設置台座が備え付けられているような場合には、コーナー部煉瓦の設置台全体を交換するよりも上記のようなコーナー部煉瓦倒れ防止板を後付けする改造のほうが低コストであり、作業も簡便である。
【００１７】
他方、最初から溝を有する設置台座４１を設け、溝にコーナー部煉瓦を備えるようにしてもよい。
【００１８】
〔第４の実施形態〕煉瓦の周方向長さの調製
第４の実施形態では、コーナー部煉瓦の周方向の長さを円周角１０°以上とする。周方向長さを円周角１０°以上とすることで、径方向にかかる力に対するコーナー部煉瓦の安定性が向上する。周方向長さは、コーナー部煉瓦の安定性という観点からは特に上限はないが、コーナー部煉瓦の設置作業のしやすさ及び周方向の熱膨張吸収などの観点からすると、２０°程度を上限とすることが好ましい。
【００１９】
図１に示される例では、コーナー部煉瓦３Ａ、３Ｂはそれぞれ周方向の長さが円周角で１０°である。周方向長さが円周角で１０°以上になればよく、図１に示される例からも明らかなとおり、内壁寄りのコーナー部煉瓦と外壁寄りコーナー部煉瓦とでは周方向長さの絶対的長さは異なっていてもよい。
【００２０】
上記の第１から第４の実施形態は、単独に実施してもよいし、一部を組み合わせて適用してもよいし、さらにはすべて適用してもよい。コーナー部煉瓦が側壁に接触することにより炉床の回転を妨げるという事態を抑制し、回転床炉の連続操業を行うためには、第１から第４の実施形態のすべてを適用することが特に好適である。
【００２１】
また、本発明の保持構造は、回転床炉の炉床の内壁１０１寄りの側縁部及び外壁１０２寄りの側縁部のいずれか一方のみに適用しても、両側縁部に適用してもよい。両側縁部に設けるほうが、いずれか一方の設けるよりも、炉床の回転を妨げないようにするという点ではより好ましい。ただし、設置コストの低減などのためにいずれか一方だけとする場合であれば、炉床基板上の炉材は、通常、径外方へとより大きく膨張しやすいため、外壁寄りの側縁部に本発明の構造を適用することがより好ましい。
【００２２】
本発明のコーナー部煉瓦保持構造の適用は、回転床炉の用途には限定されない。すなわち、本発明のコーナー部煉瓦保持構造は、酸化鉄を還元するための回転床炉に限らず、例えばバッチコイルの焼鈍用回転床炉などにも好適に用いることができる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、炉床材などの熱膨張により炉床の側縁部に設けられているコーナー部煉瓦が径方向に押圧されて、コーナー部煉瓦が回転床炉の側壁に接触し、炉床の回転を止めてしまうことを抑制することができる。このため本発明によって、回転床炉の連続操業時間を伸ばすことができる。さらに、コーナー部煉瓦と外壁の接触に起因する、回転床炉の損傷を補修する費用を大幅に軽減できるため、回転床炉のランニングコストを低減することに寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】回転床炉の平面図(a)および断面図(b)である。
【図２】コーナー部煉瓦保持構造の実施形態を示す図である。
【図３】回転床炉を用いた還元鉄の製造プロセスの一例を示す図である。
【図４】回転床炉の概観を示す図である。
【図５】回転床炉の平面図(a)および断面図(b)である。
【図６】コーナー部煉瓦が倒れる様子を示す図である。
【符号の説明】
１・・・回転床炉
１０１・・・内壁
１０２・・・外壁
１０３・・・ガスバーナ炎
１０４・・・ガスバーナ及びエア導入機
１１・・・スクリューコンベア
１２・・・装入シュート
１３、１４・・・仕切壁
２・・・塊成物
３Ａ、３Ｂ、３x、３y・・・コーナー部煉瓦
４、４’・・・設置台
４１・・・設置台座
４２・・・台座支柱
４３・・・コーナー部煉瓦倒れ防止板
５・・・炉床
５０・・・鉄板（炉床基板）
５１、５５・・・炉床材（第１層）
５２、５７・・・耐火物（第２層）
５３、５８・・・耐火物（第３層）
５６・・・粉状耐火物
７・・・傾斜耐火材
【図１】
0003766630.tif 000002
【図２】
0003766630.tif 000003
【図３】
0003766630.tif 000004
【図４】
0003766630.tif 000005
【図５】
0003766630.tif 000006
【図６】
0003766630.tif 000007