烧结矿的制造方法和烧结矿的制造装置

技术领域

本发明涉及作为高炉用原料的烧结矿的制造方法和烧结矿的制造装置。

背景技术

作为高炉用原料的烧结矿，通常通过将粉状的铁矿石、炼铁厂内回收的粉状的铁矿石、作为烧结矿的粉状的筛分矿等含有铁的原料、石灰石和白云石等含有CaO的原料、以及粉状的焦炭、无烟煤等碳材(固体燃料)作为烧结原料，使用作为无端移动型烧结机的德怀特-劳埃德式烧结机(以下，有时记载为“烧结机”)来制造。烧结原料被装入烧结机的无端移动式的台车，形成装入层。装入层的厚度(高度)为约400mm～约800mm。之后，利用设置在装入层的上方的点火炉，对装入层的表层的碳材点火。通过设置在台车的下方的风箱，将空气向下方抽吸，由此使装入层中的碳材依次燃烧。该燃烧随着台车移动而逐渐向下层且移动方向的前方推进。利用此时产生的燃烧热，烧结原料燃烧、熔融，生成烧结饼。之后，所得到的烧结饼在排矿部被破碎，由冷却器冷却，并进行整粒而成为成品烧结矿。

上述的烧结机中，从提高烧结矿的强度、成品率的观点出发，优选：在台车的宽度方向使碳材均匀地燃烧，在破碎烧结饼的排矿部，上述碳材的燃烧结束，得到被均匀地烧成的饼。以往一直在进行在台车的宽度方向进行均匀的烧成的研究。例如，专利文献1中公开了一种烧结矿的制造方法，其中，对台车的宽度方向的分割闸的开度进行控制从而调整装入层的层厚，以使在排矿部的台车的宽度方向上被分割的烧结饼的一个区域中的红热部分的上表面高度与烧结饼的红热部分整体的平均上表面高度之差在预先确定的范围内。专利文献2中公开了一种使用设置在台车上的风速测定装置测定风速、改善烧结矿的烧成不均的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-57481号公报

专利文献2：日本特开昭61-250120号公报

发明内容

发明所要解决的问题

专利文献1中，基于排矿部的烧结饼的断裂面上观察到的红热部分的高度，对台车的宽度方向的分割闸的开度进行控制，从而调整装入层的层厚。从向台车装入烧结原料起直至在烧结饼的断裂面观察到红热部分的高度为止，需要25～30分钟左右的时间。因此，存在如下问题：无法迅速地实施用于在台车的宽度方向上进行均匀的烧成的装入层的层厚调整。

另一方面，如专利文献2所公开的那样，通过使用利用设置在台车上的风速测定装置测定的风速，可以迅速地实施装入层的层厚调整。然而，专利文献2中，在台车上且在台车的宽度方向上设置3个风速测定装置，使该风速测定装置与台车一起移动地测定风速。因此，由于该风速测定装置的尺寸上的制约，难以测定台车的侧壁附近的风速。因此，存在下述问题：由于无法进行台车的侧壁附近的层厚调整，因而在台车的宽度方向上无法实现均匀的烧成，即，在装入层的烧成的推进速度方面产生偏差。

用于解决问题的方法

用于解决上述问题的方法如下。

[1]一种烧结矿的制造方法，其是使用将烧结原料装入循环移动的台车而形成装入层、将所述装入层的表层用点火炉进行点火、在将空气向下方抽吸的同时对烧结原料进行烧成的德怀特-劳埃德式烧结机的烧结矿的制造方法，其中，对包括距所述台车的侧壁800mm以内的区域的所述装入层上方的所述台车的宽度方向的风速进行测定，调整所述德怀特-劳埃德式烧结机的运转条件以使所述宽度方向的风速偏差在预先设定的范围内。

[2]根据[1]中记载的烧结矿的制造方法，其中，通过粒子图像测速法测定所述风速。

[3]根据[1]或[2]中记载的烧结矿的制造方法，其中，在所述台车的移动方向上不同的2个以上位置测定所述风速。

[4]根据[1]中记载的烧结矿的制造方法，其中，使用从所测定的风速中减去根据距所述台车的侧壁的距离确定的风速基准值而得到的有效风速作为所述风速来调整所述运转条件。

[5]根据[2]中记载的烧结矿的制造方法，其中，使用从所测定的风速中减去根据距所述台车的侧壁的距离确定的风速基准值而得到的有效风速作为所述风速来调整所述运转条件。

[6]根据[3]中记载的烧结矿的制造方法，其中，使用从所测定的风速中减去根据距所述台车的侧壁的距离确定的风速基准值而得到的有效风速作为所述风速来调整所述运转条件。

[7]根据[1]中记载的烧结矿的制造方法，其中，所述运转条件为所述装入层的所述台车的宽度方向的层厚分布。

[8]根据[2]中记载的烧结矿的制造方法，其中，所述运转条件为所述装入层的所述台车的宽度方向的层厚分布。

[9]根据[3]中记载的烧结矿的制造方法，其中，所述运转条件为所述装入层的所述台车的宽度方向的层厚分布。

[10]根据[4]中记载的烧结矿的制造方法，其中，所述运转条件为所述装入层的所述台车的宽度方向的层厚分布。

[11]根据[5]中记载的烧结矿的制造方法，其中，所述运转条件为所述装入层的所述台车的宽度方向的层厚分布。

[12]根据[6]中记载的烧结矿的制造方法，其中，所述运转条件为所述装入层的所述台车的宽度方向的层厚分布。

[13]一种烧结矿的制造装置，其为具有循环移动并且形成烧结原料的装入层的台车的德怀特-劳埃德式的烧结矿的制造装置，其具有：

风速测定单元，其对包括距所述台车的侧壁800mm以内的区域的所述装入层上方的所述台车的宽度方向的风速进行测定；和

控制部，其调整运转条件以使所述台车的宽度方向的风速偏差在预先设定的范围内。

发明效果

根据本发明的烧结矿的制造方法和烧结矿的制造装置，通过对包括难以测定风速的台车的侧壁附近的台车的宽度方向的区域的风速进行测定，能够降低烧结原料的台车的宽度方向的烧成的不均。由此，能够遍及台车的宽度方向整体地将烧结原料以不均少的状态烧成，能够实现烧结矿的成品率的提高。

附图说明

图1为示出本实施方式的烧结矿的制造方法中使用的德怀特-劳埃德式烧结机的给矿部侧的一例的立体图。

图2为示出台车的宽度方向的位置与风速基准值的关系的图。

图3为示出使用德怀特-劳埃德式烧结机的另一烧结矿的制造方法的一例的立体图。

图4为示出风量与烧结矿的TI强度的关系的图。

图5为示出台车宽度方向的位置与风速的关系的图。

具体实施方式

以下，通过本发明的实施方式对本发明进行说明。图1为示出本实施方式的烧结矿的制造方法中使用的德怀特-劳埃德式烧结机(烧结矿的制造装置)10的给矿部侧的一例的立体图。烧结原料为包含铁矿石和碳材、并且造粒为准粒子而得到的粒状物。烧结原料从德怀特-劳埃德式烧结机10的缓冲料斗12由辊式给料机14切出，并被装入循环移动的无端移动式的台车15。烧结原料的装入层通过向台车15装入而形成。装入层的层厚可通过在台车15的宽度方向上设置的两个以上分割闸16的开度进行调整。本实施方式中，分割闸16例如如图1所示，在台车15的宽度方向上以列状配置有8个分割闸16。对于各分割闸16，与台车15的宽度方向的位置的顺序对应地分配闸编号(1～8)。

装入层与台车15一起向着德怀特-劳埃德式烧结机10的下游(图1的箭头方向)移动。物位计18测量装入层的层厚，并且将所测定的数据输出到控制装置30。物位计18设有与分割闸16的分割数相同的8个。各物位计18在各分割闸16的下游侧各设有1个。对于各物位计18，分配与设置在上游侧的分割闸的闸编号相同的编号。因此，物位计18分别测定被分配有相同编号的分割闸16调整后的装入层的层厚。作为物位计18，例如可以使用超声波物位计。

利用点火炉20对装入层的表层进行点火。进而，利用鼓风机(未图示)抽吸空气。即，通过在台车15的下方的机长方向上设置的两个以上风箱22将装入层内的空气向下方抽吸。由此，空气被从上方导入到装入层内，烧结原料中含有的碳材发生燃烧。

烧结原料被碳材的燃烧所产生的燃烧热烧固，由此，成为作为烧结矿的块的烧结饼。烧结饼从排矿部排出。从排矿部排出的烧结饼在即将从台车15落下前沿台车15的宽度方向发生龟裂而断裂。之后，烧结饼破碎，由冷却器冷却后进行整粒。因此，烧结饼例如成为由具有大于5.0mm的粒径的块状物构成的成品烧结矿。需要说明的是，图1所示的例子中，示出了没有从装入层的上方供给气体燃料和富氧化空气的例子，但并不限于此。也可以从装入层的上方供给气体燃料和富氧化空气，并将其导入到装入层。作为气体燃料，可以使用选自高炉煤气、焦炉煤气、高炉煤气和焦炉煤气的混合气体、转炉煤气、城市煤气、天然气、甲烷气体、乙烷气体、丙烷气体、页岩气以及将这些气体中的2种以上混合而得到的混合气体中的可燃性气体。

装入层的上方的风速平均为约0.5m/s，最大风速为约2.0m/s。因此，装入层的上方的风速进行测定的风速计(风速测定单元)优选测定精度为0.1m/s以下。本实施方式的烧结矿的制造方法中，作为风速测定单元，使用粒子图像测速法(PIV法：Particle ImageVelocimetry)来测定装入层上方的风速。粒子图像测速法例如可以使用“PIV的基础和应用-粒子图像测速法-”(M.Raffel及另外2人著，冈本孝司及另外2人译，第一版，SpringerVerlag东京株式会社，2000年6月20日)中记载的方法。需要说明的是，粒子图像测速法是指如下的方法：从激光光源24对追随气体的流动的灰尘等微粒以平面方式照射激光，利用数码相机26以规定的间隔拍摄至少2次，根据所得到的2个以上图像中的微粒的位置的变化来求出风速。关于数码相机26的拍摄间隔，在激光光源24以脉冲激光的形式照射激光的情况下，可以根据其脉冲周期来确定。另外，关于该拍摄间隔，在激光光源24连续地照射激光的情况下，可以通过预先设定的数码相机26的拍摄周期来确定。本实施方式中，对于激光光源24以脉冲激光的形式照射激光的例子进行说明。具体地，激光光源24以规定的脉冲周期沿台车15的宽度方向以平面方式照射激光，并且使数码相机26的拍摄周期与脉冲周期同步。需要说明的是，对于台车15的侧壁的附近(距侧壁800mm以内)的区域的风速，也可以在距侧壁800mm以内使用台车15的宽度方向的尺寸为800mm以下的小型的风速测定装置作为风速测定单元来测定。

装入层的层厚由分割闸16来调整，因此，若相邻的分割闸16之间的开度不同，则在装入层的表层产生高低差。为了防止在台车15的宽度方向的端部设置的分割闸16与侧壁的干渉，并且为了防止在侧壁与分割闸16之间夹入烧结原料，在该分割闸16与侧壁之间设置有间隙。因此，由于从侧壁至该间隙为止的装入层的层厚变大，因而在经过该间隙的装入层的表层与被分割闸16调整后的装入层的表层之间产生高低差。这样在装入层的表层产生高低差的情况下，若设置上述的风速测定装置来对装入层的上方的风速进行测定，则在装入层的表层与该风速测定装置之间产生由该高低差所致的间隙，从而有风速测定精度下降的情况。

粒子图像测速法可以远程以非接触的方式高速地测定大范围的风速。另外，可以在数码相机26的分辨率的范围内任意地设定测定位置，因此，能够以窄的间隔测定台车15的宽度方向的各位置的风速。因此，通过在装入层的上方的风速的测定中使用粒子图像测速法，可以得到下述1～4的效果。

1.能够测定台车15的侧壁附近(距侧壁800mm以内)的风速。

2.通过将激光光源24与数码相机26设为一组、并使用其作为风速测定单元，能够在台车15的宽度方向上测定大范围的风速。

3.能够在台车15的宽度方向上以窄的间隔连续地测定风速。

4.能够在任意时刻测定台车15的宽度方向的风速。

控制装置30具有控制部32和储存部34。控制装置30为具备CPU等的例如工作站、个人电脑等通用计算机。控制部32通过使用例如储存在储存部34中的程序、数据来控制德怀特-劳埃德式烧结机10、激光光源24和数码相机26的动作。储存部34可以使用非易失性存储器，可以使用例如闪存、内置硬盘或由数据通信端子连接的硬盘、存储卡等信息存储介质。储存部34中储存有本实施方式的烧结矿的制造方法的实施所需要的程序、该程序的执行中使用的数据等。

激光光源24以规定的脉冲周期对台车15的宽度方向以平面方式照射2次激光。数码相机26以与该脉冲周期同步的拍摄间隔(在该脉冲周期前后)对包括照射了激光的位置即照射位置的平面进行拍摄而生成2个图像数据。数码相机26将2个图像数据输出到控制部32。控制部32根据由从数码相机26获取的2个图像数据得到的微粒的移动量(通过图像处理算出)和数码相机26的拍摄间隔(获取脉冲周期、或者获取从数码相机26发送来的拍摄间隔信息)，算出包括距台车15的侧壁800mm以内的范围的装入层的上方的风速。控制部32算出分割闸16的与台车15的宽度方向的位置对应的8个区域的装入层的上方的风速。上述8个区域中成为台车15的宽度方向的两端部的区域(区域1和8)包括距台车15的侧壁800mm以内的范围。粒子图像测速法中，由于不使用与装入层的表层接触的风速测定装置，因此能够容易地测定距台车15的侧壁800mm以内的范围内的风速。另外，即使在装入层的表层产生了高低差的情况下，风速测定精度也不下降，因此，装入层的上方的风速测定优选使用粒子图像测速法。

控制部32在算出上述8个区域的风速后，对分割闸16的开度分别进行调整并调整装入层的层厚分布，以使这8个区域的风速偏差在预先设定的范围内。控制部32首先算出与各分割闸16的位置对应的8个区域的平均风速。接着，控制部32使用该8个区域的平均风速来算出台车15的宽度方向整体的平均风速。控制部32确定出各区域的平均风速达到整体的平均风速的110％以上的区域、以及各区域的平均风速达到整体的平均风速的90％以下的区域。若装入层的通气性高，则装入层的上方的风速变快，若装入层的通气性低，则装入层的上方的风速变慢。因此，控制部32对于装入层的上方的平均风速达到整体的平均风速的110％以上的区域，将在宽度方向上设置于与该区域相同位置的分割闸16(装入层的移动方向上该区域的上游的分割闸16)的开度扩大，从而增厚装入层的层厚。由此，该区域的装入层的通气性下降，该区域的风速变慢。其结果是，能够使台车15的宽度方向的风速偏差变小。例如，控制部32对于风速达到平均值的110％的区域，扩大分割闸16的开度，以使装入层的层厚增加3mm。

另一方面，控制部32对于装入层的上方的平均风速达到整体的平均风速的90％以下的区域，将在宽度方向上设置于与该区域相同位置的分割闸16(装入层的移动方向上该区域的上游的分割闸16)的开度缩小，从而使装入层的层厚变薄。由此，该区域的装入层的通气性提高，该区域的风速变快。其结果是，台车15的宽度方向的风速偏差变小。控制部32例如对于风速达到平均值的90％的区域，缩小分割闸16的开度，以使装入层的厚度减薄3mm。控制部32通过这样操作来调整装入层的层厚分布，以使8个区域的风速偏差达到整体的平均风速的±10％以内。需要说明的是，整体的平均风速的±10％为预先设定的范围的一例。

控制部32从物位计18同时获取示出装入层的层厚的数据和分配给物位计18的闸编号。控制部32对示出层厚的数据和层厚的设定值进行比较，并反馈控制分割闸16的开度。

这样，若调整各分割闸16的开度而使台车15的宽度方向的风速偏差减小，则装入层的通气性的偏差变小，能够使台车15的宽度方向的烧成推进速度的变动幅度变小。其结果是，能够包括台车15的侧壁的附近地将烧结原料在台车15的宽度方向上均匀地烧成(能够降低烧成的不均)，实现所制造的烧结矿的强度的提高和成品率的提高。需要说明的是，分割闸16的开度的调整为德怀特-劳埃德式烧结机10的运转条件的调整的一例。运转条件的调整为与风速调整有关的事项、对因通气性而发生变化的强度、成品率造成影响的事项即可。例如，也可以代替分割闸16的开度的调整，而进行通气棒的插入。通气棒是指从上方插入到装入层的棒，通过将通气棒插入到装入层，通气棒的周围的通气性提高，因此，其上方的风速也提高。进而，也可以为了提高风速快的区域的烧结矿强度而调整气体燃料和富氧化空气的供给位置。通过向风速快的区域从上方供给气体燃料和富氧化空气，能够将该区域的烧结原料更长时间地保持为合适的烧结温度，因此，能够提高烧结矿的强度。

在成为台车15的宽度方向的两端的距台车15的侧壁800mm以内的区域，在烧结原料与该侧壁之间设置间隙。与该侧壁之间的间隙大于烧结原料间的间隙。因此，该区域中，受到经过与该侧壁的间隙的外部空气的影响，存在装入层的上方的风速变快的情况。因此优选：控制部32预先掌握经过与该侧壁之间的间隙的外部空气的影响作为风速基准值，使用从所测定的风速中减去该风速基准值而得到的有效风速作为风速，来调整运转条件。

图2为示出台车15的宽度方向的位置与风速基准值的关系的图。图2中，横轴为台车15的宽度方向的位置(m)，纵轴为风速基准值(m/s)。风速基准值能够通过冷环境下的试验测定来求出。另外，关于风速基准值，可以使用通过观察排矿部处的烧结剖面而确认为烧结的推进良好的部分的测定结果作为风速基准值。如图2所示，风速基准值根据距台车15的侧壁的距离来确定。因此，通过使用从在台车15的宽度方向上测定的各风速中减去所对应的宽度方向的位置的风速基准值而得到的有效风速作为风速来调整运转条件，能够对包括距台车15的侧壁800mm以内的区域的台车的宽度方向进一步均匀地烧成烧结原料。

风速测定位置的间隔为台车15的宽度尺寸的二分之一以下即可，若考虑到侧壁的影响，则优选为台车15的宽度尺寸的四分之一以下，更优选为十分之一以下。风速测定位置的间隔越窄越优选，但即使将风速测定位置的间隔设为窄于烧结原料的准粒径即5mm，所得到的信息也不增多。因此，风速的测定位置的间隔为5mm以上且为台车的宽度尺寸的二分之一以下即可。

图3为示出使用德怀特-劳埃德式烧结机10的另一烧结矿的制造方法的一例的立体图。如图3所示，风速的测定优选在台车15的移动方向上在不同的4个位置进行测定。通过使用这样在台车15的移动方向上在不同的4个位置测定而得到的台车15的宽度方向的风速的平均值，即使1个风箱22发生堵塞而导致该部分的装入层的上方的风速局部发生变化，也能够减小其影响，能够进行更适合实际情况的适当的调整。需要说明的是，图3所示的例子中，示出了在台车15的移动方向上在不同的4个位置测定风速的例子，但并不限定于此。对于风速的测定，在台车15的移动方向上在不同的2个以上位置实施即可，由此，可以得到抑制进行错误的调整的效果。

图4为示出风量与烧结矿的TI强度的关系的图。图4中，横轴为风量(m

从该结果可知，为了提升烧结矿的强度，减小风量(减慢风速)即可。这是因为，若风量小(风速慢)，则烧结的推进以低速进行，烧结原料可在更长时间保持为烧结温度(1200℃以上)。另一方面，减小风量而将烧结的推进设为低速时，会导致烧结矿的生产效率的下降。因此，考察下述诸多条件来确定合适的风量作为目标即可：根据向高炉的运输装置、装入条件确定的烧结矿的必要强度，根据市场情况等确定的必要生产量，以及根据烧结机的尺寸、功能确定的额定生产能力等。

图1所示的德怀特-劳埃德式烧结机中，将某点设为基准，从该基准点直至台车15的宽度方向的前后1000mm，以10mm间隔测定装入层的上方的风速，分别求出有效风速。图5为示出台车15的宽度方向的位置与有效风速的关系的图。图5中，横轴为台车15的宽度方向的位置(mm)，纵轴为有效风速(m/s)。

如图5所示，装入层的上方的有效风速在台车15的宽度方向上以短的间隔变动。因此，若对于有效风速比平均值(图5的虚线)高10％的部分持续50mm以上的区域调整分割闸16的开度以使装入层的层厚增高3mm，则返矿消耗率(return fine consumption rate)减少10质量％。返矿消耗率是指：在烧结、破碎、冷却后的筛分工序中例如将通过筛孔5mm的筛的物体设为不适于向高炉装入的返矿，用该返矿的质量除以筛上的成品烧结矿的质量而算出的值。若烧结原料的烧成变得不均匀，则返矿消耗率增加，烧结原料的烧成越均匀(烧成的不均越降低)则返矿消耗率越减少。另外，返矿消耗率减少意味着在整粒后可大量地制造粒径大的成品烧结矿。因此，根据本发明的烧结矿的制造方法，可以实现烧结矿的成品率的提高，也可以实现烧结矿的强度的提高。

需要说明的是，专利文献2中公开的方法中，使用风速测定装置来测定风速。因此，由于其尺寸上的制约，无法测定台车的侧壁附近的风速。因此，无法掌握台车的宽度方向的两端部(尤其450～500mm的范围)的风速的变动。因此，专利文献2中公开的方法无法像本发明的烧结矿的制造方法这样实施上述的层厚调整，因此难以实现返矿消耗率的减少。与此相对，本实施方式的烧结矿的制造方法中，对包括台车15的侧壁的附近的台车15的宽度方向的区域的风速进行测定，调整装入层的层厚以使该宽度方向的风速偏差在预先设定的范围内。由此，能够包括台车15的侧壁的附近地将烧结原料在台车15的宽度方向上均匀地烧成。其结果是，能够实现烧结矿的成品率的提高和烧结矿的强度的提高。

符号说明

10德怀特-劳埃德式烧结机

12 缓冲料斗

14 辊式给料机

15 台车

16 分割闸

18 物位计

20 点火炉

22 风箱

24激光光源(风速测定单元)

26数码相机(风速测定单元)

30 控制装置

32 控制部

34 储存部