迴轉爐床爐的爐床結構的製作方法

2023-04-25 16:38:56

專利名稱：迴轉爐床爐的爐床結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及從鐵礦石、煉鐵廢棄物等的原料中主要回收還原鐵(DRI) 的迴轉爐床爐的爐床結構，特別是涉及防止起因於鋪設的耐火材料的熱膨 脹而發生的爐床結構物與爐側壁的接觸，可實現安全並且順利的作業運轉 的迴轉爐床爐的爐床結構。
背景技術：
一般地，迴轉爐床爐是將原料加熱、燒結以及還原，來回收附加值高 的還原鐵的設備。關於迴轉爐床爐的結構，如圖1以及圖2(a)所示，由 平面形狀為環狀(環形)的臺車20、在臺車20上搭載的鐵板6和爐床耐 火材料築造床7以及在爐床耐火材料築造床7的上面搭載的耐火材 (refractory material) 8、耐火材料(refractories) 13、爐床材16、陶資 纖維毯(blanket) 27等構成。使將在上述爐床材16上載置包含由鐵礦石 或者煉鐵廠發生的粉塵、爐渣、氧化皮(scale)等的煉鐵廢棄物的原料19 通過燃燒器等的加熱裝置加熱至高溫狀態的原料19在爐室2內迴轉，由此 從原料19中回收還原4失(DRI)。
因此，由爐床耐火材料築造床7、耐火材8、側塊9、 10以及耐火材 料13等構成的爐床結構物與原料一同處於高溫中，因此爐床結構物不可避 免地發生熱膨脹，由此，爐側壁3、 4與在其中迴轉的爐床結構物的接觸頻 發，存在設備的損傷以及損害正常的臺車迴轉的問題。因此，為了防止該 設備的損傷等以及與爐側壁的接觸，需要在迴轉爐床爐的爐床結構物中設 置用於吸收熱膨脹的機構。
以往，如圖2(a)所示，在鋪設於側塊9、 10間的耐火材料13之間設置間隙(膨脹留餘量)23來吸收耐火材料的熱膨脹，但在回收DRI的回 轉爐床爐中，為了防止DRI與耐火材料13熔合，在耐火材料13的上面鋪 設粉狀或者塊狀的爐床材16，因此爐床材16和原料19本身落下到上迷的 熱膨脹吸收用的間隙內，存在熱膨脹吸收功能喪失的問題。
為了解決該問題，在日本特開2002-310564號公報中，為了防止爐床 材16等落到上述間隙內，公開了在作為膨脹留餘量設置的間隙內填充陶乾 纖維片或陶瓷纖維毯的方法。此外，為了防止爐床材16和原料19進入間 隙23中，也想到將陶瓷纖維毯27鋪設於爐床材16的下面。
然而，作為填充材料使用的陶瓷纖維片或陶資纖維毯等，在實際作業 的高溫氣氛下由於耐火材料的熱膨脹而受到強烈的壓縮，由此引起塑性變 形，在作業停止後耐火材料被冷卻，形成有間隙的狀態下沒有復原到原來 的狀態，因此爐床材16和DRI落到由此產生的間隙中並堆積。另外，在 上述的爐床材16的下面鋪設的陶瓷纖維毯27在引起加熱收縮的同時，被 爐床材16和原料19壓潰而破損，不能長期地防止爐床材16和原料19落 到耐火材料的膨脹留餘量中。
這樣一來，在通過向作為膨脹留餘量設置的間隙內填充陶f:纖維片或 陶瓷纖維毯等來吸收熱膨脹的方法中，存在只能在直到陶資纖維越27破損 的短期間發揮本來的熱膨脹吸收功能的問題。
這樣一來，當採用以往的方法時，隨著實際的作業，實質上不能恆常 地確保熱膨脹吸收用的間隙(膨脹留餘量)23，因此不能確保本來的熱膨 脹^Jt功能，如圖2(b)所示，耐火材料13的熱膨脹力推開兩側的側塊9、 10，不能完全避免在爐床耐火材料築造床7的內周端築造(建造)的側塊 9和內周側爐側壁3的接觸、或者在爐床耐火材料築造床7的外周端築造 的側塊10和外周側爐側壁4的接觸。即，在耐火材料13的上面鋪設爐床 材16的場合，當採用在側塊9、 10間鋪設的耐火材料13之間設置間隙(膨 脹留餘量)23來吸收熱膨脹的以往類型的方法時，在結構上存在極限
發明內容
本發明不是如以往那樣在耐火材料之間設置間隙並向該間隙填充各種 的耐火材料或者耐火材料原料，而是提供通過該以往方法以外的方法或與 以往方法的組合可確保熱膨脹吸收功能的新型的結構設計方法，同時提供 可防止起因於耐火材料的熱膨脹的爐床結構物與爐側壁的接觸，能夠實現 安全並且順利的作業運轉的迴轉爐床爐的爐床結構。
本發明是為了解決上述課題而完成的，其要旨如下。
(1) 一種迴轉爐床爐的爐床結構，在築造於迴轉爐床爐的爐床耐火材
面鋪設粉狀或塊狀的爐床材，該迴轉爐床爐的爐床結構的特徵在於，至少
最上層所鋪設的耐火材料中使用了在800 ~ 1500。C下具有0.1 ~ 5MPa的壓 縮強度的耐火材。
(2) 根據上述(1)所述的迴轉爐床爐的爐床結構，其特徵在於，在 上述側塊中使用了在800 1500。C下具有8~130MPa的壓縮強度的耐火 材。
(3) 根據上述(1)或(2)所述的迴轉爐床爐的爐床結構，其特徵在 於，利用錨固磚將上述側塊牢固地固定在爐床耐火材料築造床上。
(4) 根據上述(1) ~ (3)的任一項所述的迴轉爐床爐的爐床結構， 其特徵在於，在周向開有多個間隙地築造了上述側塊。
(5) 根據上述(1) ~ (4)的任一項所述的迴轉爐床爐的爐床結構， 其特徵在於，使上述側塊的橫截面的形狀為上縮的階梯狀。
(6) 根據上述(1) ~ (5)的任一項所述的迴轉爐床爐的爐床結構， 其特徵在於，上述最上層所鋪設的耐火材料的砌縫沒有貫通到下層耐火材 料。


圖l是說明迴轉爐床爐的概略的剖面圖。
圖2是表示以往的爐床耐火材料築造結構的剖面圖。
圖3是表示本發明的迴轉爐床爐的爐床耐火材料築造結構的剖面圖。圖4是表示本發明的迴轉爐床爐的側塊的固定方法的剖面圖。
圖5是表示本發明的迴轉爐床爐的耐火材料的鋪設方法的一例的模式圖。
圖6是表示本發明的迴轉爐床爐的側塊築造方法的一例的模式圖。
具體實施例方式
以下參照圖3~圖6說明本發明。
在本發明的迴轉爐床爐1中，在爐床耐火材料築造床7的內周端和外 周端築造的側塊9、 10中使用具有高的壓縮強度的耐火材，在該側塊間所 鋪設的兩層以上的耐火材料14、 15等之中，至少在表層耐火材料14中使 用具有低的壓縮強度的耐火材。通過製成這樣的爐床結構，由作業時的高 溫氣氛所引起的表層耐火材料14的熱膨脹力被具有高的壓縮強度的側塊 9、 IO阻擋，以表層耐火材料14自身的壓縮這一形式吸收。另外，即使是 爐床材16和DRI落入表層耐火材料14和表層耐火材料14的接頭中的場 合，由於具有低的壓縮強度的表層耐火材料14進一步被壓縮，也不會將側 塊9、 10向內周側和外周側擠出。即，通過製成這樣的爐床結構，能夠切 實地防止在爐床耐火材料築造床7的內周端築造的側塊9和內周側爐側壁 3的接觸、或者在爐床耐火材料築造床7的外周端築造的側塊10和外周側 爐側壁4的接觸。
在本發明的迴轉爐床爐1的爐床結構中，壓迫側塊9、 IO的同時壓縮 表層耐火材料14的熱膨脹力，除了通過表層耐火材料14的直接接觸而傳 遞的熱膨脹力以外，還有通過落入到表層耐火材料14和表層耐火材料14 的接頭中的爐床材16和DRI而傳遞的熱膨脹力。因此，在落入表層耐火 材料14和表層耐火材料14的接頭中的爐床材16和DRI由於周圍的壓迫 而破壞的場合，因破壞而發生的微細粉侵入到表層耐火材料14的氣孔中， 生長成緻密的組織，存在提高表層耐火材料14的壓縮強度，使上述的效果 喪失的可能性。因此，表層耐火材料14的壓縮強度必須是比爐床材16和 DRI的壓縮強度低的壓縮強度，以使得不會破壞爐床材16和DRI。在迴轉爐床爐中使用的爐床材16和DRI的壓縮強度在800 ~ 1500。C下為5~ 8MPa。因此，表層耐火材料14的壓縮強度在800 ~ 1500。C下必須為5MPa 以下。另外，表層耐火材料14的壓縮強度在800 1500。C下必須為O.lMPa 以上，以使得不會被鋪設在上面的粉狀或者塊狀的爐床材16壓潰。作為具 有這樣的特性的耐火材料的一般的例子，有在加熱爐等中使用的絕熱磚等， 可舉出JISR 2611-1992所記載的A1 A7、 B1 B7、 C1 C3等。再者， 該種在加熱爐等中使用的絕熱磚等伴隨著溫度上升，壓縮強度降低。
作為鋪設於表層耐火材料14的下面的下層耐火材料15，並沒有特別 的限定，可以與表層耐火材料14同樣地使用壓縮強度低的耐火材，還可以 使用壓縮強度高的定型耐火材，形成為取得充分的砌縫的結構。
另外，關於鋪設於表層耐火材料14的上面的爐床材16，可使用白雲 石材、氧化鎂材等，但優選使用特別是在原料19溶出的場合具有中和的效 果的含有氧化鎂的耐火材料。
側塊9、 10的壓縮強度比爐床材16和DRI低的場合，在與接觸的爐 床材16和DRI的推擠中，側塊9、 10的一部分發生裂紋，存在以其為起 點側塊破損的可能性。因此，側塊9、 10的壓縮強度必須比爐床材16和 DRI的壓縮強度高，以使得不被爐床材16和DRI弄傷。另一方面，具有 比所需強度更高的強度是不經濟的。因此，側塊的壓縮強度在800~ 1500°C 下以8 130Mpa為宜。作為具有這樣的特性的耐火材料的一般的例子，有 在加熱爐的高溫部中使用的加有氧化鋁的不定形耐火材料等，可舉出JIS R 2541-1976中所記載的4級(class4 )以上。
此外，如圖4所示，通過將側塊使用錨固磚ll等的固定件牢固地支持 於爐床耐火材料築造床7上，可使耐火材料的熱膨脹吸收功能更加提高。 即，如上所述，在側塊9、 10中使用在800 1500。C下具有8~130MPa的 壓縮強度的耐火材，同時該側塊通過錨固磚11等的固定件牢固地固定在爐 床耐火材料築造床7上，因此變成在側塊間鋪設的表層耐火材料14被具有 高的壓縮強度的側塊9、 IO拘束的形式，即使要熱膨脹，具有低的壓縮強 度的表層耐火材料14自身也壓縮，因此不會推開兩側的側塊或者招致側塊與爐室2的接觸。再者，圖4是表示側塊9的固定方法的剖面圖，是從鐵 板6上豎立設置支持錨固磚的金屬件12，利用該支持錨固磚的金屬件12 來支持錨固磚ll的結構。
關於在爐床耐火材料築造床7的內周端和外周端築造的側塊9、 10， 如圖5、 6所示，優選在周向設置多個間隙18而築造。這是為了在側塊自 身處於高溫下時，通過吸收其膨脹，來消除側塊相互的推擠，防止牢固地 固定的爐床耐火材料築造床7的變形和損傷。另夕卜，在間隙18的上表面設 置覆蓋間隙的覆蓋磚25，而且在間隙18中加入陶瓷纖維毯27等的填充材 料17為好。由此可以防止原料19和爐床材16進入到在周向設置的間隙 18中。即使爐床材和原料進入到間隙18中，如圖6所示，也被側塊壓潰 而粉化，並被從在側塊側面開出的間隙18擠出到側塊之外，因此側塊的間 隙得到維持。
圖5是表示本發明的迴轉爐床爐1的耐火材料的鋪設方法的一例的模 式圖，用虛線表示的是下層耐火材料15,用實線表示的是在其上面鋪設的 表層耐火材料14。如圖5所示，在鋪設表層耐火材料14和下層耐火材料 15時，優選鋪設成表層耐火材料14的砌縫和下層耐火材料15的砌縫在鉛 直方向沒有連接。另外，雖然未圖示，但在下層耐火材料15的下面還鋪設 耐火材料的場合也同樣，優選鋪設成下層耐火材料15的砌縫和在其下面鋪 設的耐火材料的砌縫在鉛直方向沒有連接。通過這樣地鋪設，成為至少最 上層所鋪設的耐火材料的砌縫沒有貫通到下層耐火材料15、或者沒有貫通 到爐床耐火材料築造床7的結構，可更加維持耐火材料的熱膨脹吸收功能。
即，如上所述，在本發明的迴轉爐床爐1的爐床結構中，通過在側塊 9、 10中使用具有高的壓縮強度的耐火材，在鋪設於該側塊間的表層耐火 材料14中使用具有比爐床材16和DRI低的壓縮強度的耐火材，即使爐床 材16等落下到表層耐火材料14和表層耐火材料14的接頭中的場合，通過 表層耐火材料14自身進一步被壓縮，也吸收熱膨脹。即使由於長期間的作 業，爐床材16等落下到表層耐火材料14和表層耐火材料14的接頭中，由 於上下的耐火材料的砌縫在鉛直方向沒有連接，因此該落下物不會進一步落下到下層的耐火材料和耐火材料的接頭中，可切實地確保熱膨脹吸收功 能。
此外，如圖3和圖4所示，通過使側塊的橫截面的形狀形成為上縮的 階梯狀，也能夠使耐火材料的熱膨脹吸收功能更加提高。通過形成為上縮 的階梯狀，採用鋪設於該側塊9、 10間的表層耐火材料14和其下部的耐火 材料15上下地具有位相變得容易，因此進行鋪設並使得表層耐火材料14 的砌縫和下層耐火材料15的砌縫在鉛直方向不連接變得容易，由此即使爐 床材16等落下到表層耐火材料14的表層耐火材料14的接頭中，該落下物 也不會進一步落下到下層的耐火材料和耐火材料的接頭中，可切實地確保 熱膨脹吸收功能。另外，該效果在爐床材16等落下到側塊和表層耐火材料 14之間的場合特別發揮效果。即，由於該側塊的橫截面的形狀為上縮的階 梯狀，因此即使爐床材16等落下到側塊和表層耐火材料14之間，該落下 物也會在側塊和表層耐火材料14之間停止，不會由此再向下落下，可切實 地確保熱膨脹吸收功能。
實施例
接著，對本發明的實施例即迴轉爐床爐的爐床結構的一個施工例進行 說明，本實施例的條件是為了驗證本發明的實施可能性以及顯著的效果而 採用的一個條件，本發明並不被該條件限定。
首先，在本發明的迴轉爐床爐1中，如圖1以及圖4所示，在臺車20 上搭載了鐵板6，但在本實施例中，形成為將臺車20和鐵板6通過未圖示 的螺栓、螺母結合，吸收各自的熱膨脹差的結構。
另夕卜，如圖4所示，在鐵板6的上面豎立設置支持錨固磚的金屬件12， 但在本實施例中，通過焊接將鐵板6和支持錨固磚的金屬件12固定，支持 錨固磚的金屬件12的另一端部與錨固磚11連接。再者，在本實施例中， 在鐵板6的周向以約300~600mm間距豎立設置了支持錨固磚的金屬件 12。
接著，同樣在4失板6的上面採用作為絕熱性材料的絕熱板(求一 卜')以及絕熱磚鋪設爐床耐火材料築造床7，在該爐床耐火材料築造床7的內 周端和外周端4吏用不定形耐火材築造側塊9 、 10,將該側塊9、 IO通過上 述錨固磚ll固定在爐床耐火材料築造床7上。再者，在本實施例中，作為 用於側塊的不定形耐火材，使用了在800 ~ 1500。C下具有80 ~ 90MPa的壓 縮強度的高氧化鋁質澆鑄成型耐火材料即黑崎播磨社制的KVR-14R。
在側塊9、 10間，如圖3所示，從下面開始順序地鋪設耐火材8、下 層耐火材料15以及表層耐火材料14，在本實施例中，作為耐火材8，使用 了絕熱板(求一K、)，作為下層耐火材料15，使用了輕量耐火絕熱磚即一 乂，一卜工業林式會社制的A5 (LBK-23),並且，作為表層耐火材料14, 使用了在800~ 130(TC下具有4~0.3MPa的壓縮強度的輕量耐火絕熱磚即 Y 乂 ， ^卜工業林式會社制A6 (LBK-26 )。
另外，在鋪設表層耐火材料14和下層耐火材料15時，鋪設成表層耐 火材料14的砌縫和下層耐火材料15的砌縫在鉛直方向不連接，因此表層 耐火材料14的砌縫不會貫通到爐床耐火材料築造床7。再者，表層耐火材 料14的砌縫和下層耐火材料的砌縫中沒有設置灰漿。最後，在表層耐火材 料14的上面載置作為爐床材16的、其粒徑為3 5mm的氧化鎂材，由此 完成了迴轉爐床爐的爐床結構的施工。
在製作具有上述爐床結構的DRI設備並試運轉.乾燥運轉之後，開始 了實際的作業，但在具有本發明的爐床結構的DRI設備中，完全不會發生 現有技術的問題即起因於耐火材料的熱膨脹的爐床結構物和爐側壁3、 4 的接觸，可連續地繼續安全並且順利的作業運轉。
如以上說明的那樣，本發明的迴轉爐床爐1的爐床結構，是通過如以 往那樣在築造的耐火材料13之間設置間隙，同時在該間隙中填充各種的耐 火材料或者耐火材料原料來吸收熱膨脹，與此同時，通過築造的耐火材料 自身，即在爐床耐火材料築造床7的上面築造的側塊9、 10和耐火材料14、 15等的壓縮來吸收耐火材料的熱膨脹的結構，因此不會象以往那樣由於落 下到為用於熱膨脹吸收而設置的間隙中的爐床材16和DRI而喪失熱膨脹 吸收功能。即，本發明的迴轉爐床爐1的爐床結構能夠切實確保爐床結構物所不 可缺少的熱膨脹吸收功能，能夠完全防止起因於耐火材料的熱膨脹而發生 的爐床結構物與爐側壁的接觸，能夠實現安全並且順利的作業運轉。
這是有助於迴轉爐床爐1的長時間穩定作業，進而有助於從近年來環 境保護的觀點出發其必要性提高的煉鐵廢棄物的環境再循環的爐床結構， 另外，能夠從粉塵和爐渣等的煉鐵廢棄物中穩定地回收附加值高的還原鐵。
產業上的利用可能性
本發明的迴轉爐床爐的爐床結構，是釆用如以往那樣在築造的耐火材
料13之間設置間隙，在該間隙中鋪設各種的耐火材料或者耐火材料原料的 方法來吸收伴隨著作業而產生的熱膨脹，與此同時，通過築造的耐火材料 自身的壓縮來吸收熱膨脹的結構，因此可從#>本上消除在耐火材料13的上 面鋪設的爐床材16和DRI落入上述間隙而使熱膨脹吸收功能喪失的問題。 即，根據本發明的具有爐床結構的迴轉爐床爐1，可切實確保爐床結 構物所不可缺少的熱膨脹吸收功能，因此能夠完全防止起因於耐火材料13 的熱膨脹而發生的爐床結構物與爐側壁的接觸，能夠實現安全並且順利的 作業運轉。
這是有助於迴轉爐床爐的長時間穩定作業，進而有助於從近年來環境 保護的觀點出發其必要性提高的煉鐵廢棄物的環境再循環的發明，另外， 能夠從粉塵和爐渣等的煉鐵廢棄物中穩定地回收附加值高的還原鐵，因此 其給予環境的影響以及經濟效果極大。
權利要求
1. 一種迴轉爐床爐的爐床結構，在築造於迴轉爐床爐的爐床耐火材料築造床的內周端和外周端的側塊之間鋪設兩層以上的耐火材料，在其上面鋪設粉狀或塊狀的爐床材，該迴轉爐床爐的爐床結構的特徵在於，至少最上層所鋪設的耐火材料中使用了在800～1500℃下具有0.1～5MPa的壓縮強度的耐火材。
2. 根據權利要求l所述的迴轉爐床爐的爐床結構，其特徵在於，在所 述側塊中使用了在800 ~ 1500'C下具有8 ~ 130MPa的壓縮強度的耐火材。
3. 根據權利要求1或2所述的迴轉爐床爐的爐床結構，其特徵在於， 利用錨固磚將所述側塊牢固地固定在爐床耐火材料築造床上。
4. 根據權利要求1~3的任一項所述的迴轉爐床爐的爐床結構，其特 徵在於，在周向開有多個間隙地築造了所述側塊。
5. 根據權利要求1 4的任一項所述的迴轉爐床爐的爐床結構，其特 徵在於，使所述側塊的橫截面的形狀為上縮的階梯狀。
6. 根據權利要求1~5的任一項所述的迴轉爐床爐的爐床結構，其特 徵在於，所述最上層所鋪設的耐火材料的砌縫沒有貫通到下層耐火材料。
全文摘要
本發明發現了可以如以往那樣在耐火材料(13)之間設置間隙，在該間隙中填充各種的耐火材料或者耐火材料原料，而且採用該方法以外的方法確保熱膨脹吸收功能的新型的結構設計方法，同時，提供防止起因於耐火材料(13)的熱膨脹的爐床結構物與爐側壁(3、4)的接觸，可實現安全並且順利的作業運轉的迴轉爐床爐(1)的爐床結構。本發明的迴轉爐床爐(1)的爐床結構，在迴轉爐床爐(1)的爐床耐火材料築造床(7)的內周端和外周端築造的側塊(9、10)之間鋪設兩層以上的耐火材料，在其上面鋪設粉狀或者塊狀的爐床材(16)，該迴轉爐床爐的爐床結構的特徵在於，至少最上層所鋪設的耐火材料(14)中使用了在800～1500℃下具有0.1～5MPa的壓縮強度的耐火材。
文檔編號F27B9/34GK101438118SQ20068005457
公開日2009年5月20日 申請日期2006年9月15日 優先權日2006年4月3日
發明者中山俊孝, 島真司, 柴田智明 申請人:新日本制鐵株式會社;新日鐵工程技術株式會社