专利名称：烧结作业方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用DL(德怀特 劳埃德)式和GW(格林内沃尔特)式等下吸气式烧结机的铁矿石烧结矿的制造方法及其装置。
有关现有技术的概况如下正如《钢铁便览Ⅱ生铁、炼钢，第三版》(1979年10月15日发行，日本钢铁协会编)第106页以后中所记载DL式烧结法中，空气向下方吸引，用该空气与原料自身的粉状焦炭燃烧，从而使小车上位于原料的厚度方向数mm乃至数十mm的燃烧熔融带向下移动，并进行烧结。
这种烧结法存在的问题是，烧结层的燃烧熔融带是，靠着由上层的烧结完成带予以预热的空气进行烧结的，所以有下述倾向，即，燃烧熔融带在热量过剩的状态烧结原料，与此相反，上层则是在热量不足的状态下烧结原料。
因此，随着原料层厚度方向的热倾斜，燃烧熔融带的熔液生成量增加。
而且，由于形成的烧结块的重力和鼓风机的吸引所产生的对烧结块向下的力的负荷，对燃烧熔融带施加负荷，因此在该负荷的作用下，使上述熔液堵塞气孔的倾向加剧，因此，在燃烧熔融带中，原料中的焦炭呈现稳定燃烧所需的通气条件受到妨碍，从而降低烧结速度。其结果，由于焦炭的燃烧恶化，除了NOx增加，降低成材率之外，在质量上还使强度降低，此外因气孔减少，被还原性也恶化。
因此，以往对此问题常采取的措施有减少原料下层的通气阻力，或添加生石灰，使原料的粒度加大，以改善通气状态。但是仍存在下述问题前者的方法使成材率和强度降低;后者需要使用昂贵的生石灰。
针对这些问题，最近在日本的特开平2-254125号公报上发表了下述的方法，即通过使用支持材料支持烧结块，可使成本低，而不降低成材率和质量，这种支持烧结块的方法是有效的方法。但是还有问题是，支持所用的支架材料，经过一定时间要磨损，因此必须进行更换等。
本发明的目的是，解决现有技术中存在的上述问题，并提供一种能够在保证高生产率和高成材率下稳定生产优质烧结矿的烧结作业方法及其设备。
即，本发明的目的是，通过磁力使烧结块悬浮，以便减轻作用于燃烧熔融带上的负荷，提供一种能以非接触方式减轻负荷的烧结作业方法及其设备。
其结果是，第一，通过本发明适用的、具有由有效电力和有效周波的电动机驱动的鼓风机的烧结机械，能够在大幅度提高生产率的同时改进质量，还能借助于抽吸负压的降低而减少耗电。
另一方面，在没有必要提高生产率时，通过改善通气性，能够取得大幅度提高层厚、大幅度节能等效果。
第二，通过用磁力使烧结床表层烧结块剥离与悬浮，能够靠烧结块预热的空气在燃烧熔融带上进行烧结，而且是在减轻负荷的状态下进行烧结，从而能在维持热量充分发挥作用、且通气良好的状态下，可在不降低成材率及强度的前提下提高生产率，除此之外，可制造被还原性良好的烧结矿，可进行烧结速度高的、高效的反应。
另外，改进通气，使焦炭燃烧稳定，因此能减少NOx。
而且，采用本发明的技术，能在原料通气条件恶化难以保证产量时，不按以往常规采用添加生石灰的办法。
本发明人等为了解决现有技术中存在的上述问题，经反复进行实验研究的结果探明，不用如支持材料等机械的手段，也能减轻作用于原料燃烧熔融带上的负荷的有效手段。在此认识的基础上，进一步进行研究，了解到利用磁力来减轻负荷是一种适合于实际作业的手段。也就是说，本发明人等对烧结块的磁性进行详细实验发现，如
图1所示，600℃以上基本上无磁性，在600℃以下的温度下，呈显出弱磁性，使用工业用磁力装置是能够悬浮提升的。此外，在图2中表明，即使烧结层表层部分受到骤冷、而在燃烧熔融带还进行燃烧的情况下，也有磁性。本发明人根据以上这些认识发现，使烧结块在悬浮的状态下能够进行烧结反应，根据这一认识而实现了本发明。
当然，本发明也能适用于铁矿石以外的具有弱磁性的烧结体的下方吸气式烧结法。
上述本发明的目的是靠下述烧结作业方法及其设备来实现的，其特征在于在下方吸气式烧结法中，对原料层点火，原料上层部分开始烧结后，使磁场作用于烧结块，在使磁悬浮力作用于已结束烧结的上层部分的状态下，进行烧结。
上述磁悬浮力的施加方法有两种，一种方法是，在重力和由吸引压力的压力梯度引起的推压力的合力范围内，减轻烧结块的向下方的力;另一种方法是，施加大于重力和由吸引压力的压力梯度引起的推压力合计的向下力的力。
此外，上述本发明的目的是靠下述烧结作业方法及其设备来实现的，其特征在于原料层点火后，进行烧结，此后，随着烧结的进展，烧结块便形成一定的厚度，此时使磁场作用于烧结块上，使大于烧结块重力与由于鼓风机抽吸压力而作用于烧结块上的向下力的合力的磁悬浮力作用于烧结块上，从而使烧结块与其下边的烧结层剥离，剥离后，使磁场作用于该剥离后的烧结块上，使该烧结块在保持悬浮的状态下，进行烧结。
现对附图简介如下。
图1是表示向烧结块施加10Koe(千奥斯特)的磁场时，作用于烧结块上的磁化与温度之间的关系(导磁率与温度的相互关系)的图表。
图2是表示，在烧结床表面下100mm处的时间与冷却温度的关系(烧结床表层温度的变化)的图表。
图3是，用DL式烧结机实施本发明提出的烧结作业方法时所用设备例的说明图。
图4是，将磁铁设置于小车上方的本发明的磁力悬浮装置一例的示意斜视图。
图5(a)是，图4所示本发明的磁铁结构例的放大示意平面说明图;图5(b)是图5(a)的V(b)-V(b)剖视说明图。
图6是，实施本发明的烧结作业方法所用设备的电气设备总体系统示例图。
图7是，将磁铁设置在小车上方及侧面的本发明的磁力悬浮装置第二实施例的示意斜视图。
图8是，将永久磁铁设置在小车上方的本发明的磁力悬浮装置第三实施例的示意斜视图。
图9(a)是，将履带状磁铁群设置在小车上方的本发明的磁力悬浮装置第四实施例的示意侧视图;图9(b)是，图9(a)的Ⅳ(b)-Ⅳ(b)剖面说明图。
图10(a)是，表示在未减轻重力的现用烧结方法中，烧结床深度(随着烧结的进展而生成的烧结块的厚度)与作用于燃烧熔融带上的重量的关系曲线图。
图10(b)是，表示在减轻一定重力的、下述本发明的第一种烧结方法中，烧结床深度与燃烧熔融带上承受的重量的关系曲线图。
图10(c)是，表示随着重力的增加而增加悬浮力，在层的下部，不管什么位置都有一定量负荷作用的、下述本发明的第二种烧结方法中，烧结床深度与燃烧熔融带上承受的重量的关系曲线图。
图10(d)是，表示使烧结块剥离，然后使其保持悬浮，以便减轻一定数值的重力的、下述本发明的第四种烧结方法中，烧结床深度与燃烧熔融带所承受的重量的关系曲线图。
图11(a)-(e)是表示根据图10(a)-(d)进行烧结的结果的曲线图。图中
、□、△和○分别表示按照图10(a)、(b)、(c)和(d)进行的烧结方法。
图12(a)表示，在不减轻重力的以往的烧结方法中，烧结床深度与燃烧熔融带上所承受的重量(生成的烧结带的重量与鼓风机抽吸负压的合力)之间的关系曲线图。
图12(b)表示，在小车的一定烧结床深度区域内使作用于燃烧熔融带上的重力为0的、下述本发明第三种烧结方法中，烧结床深度与燃烧熔融带所承受的重量之间的关系曲线图。
图12(c)表示，在小车的一定烧结床深度区域内施加通常作业时的一半的重力的、下述本发明第二种烧结方法中，烧结床深度与燃烧熔融带所承受的重量之间的关系曲线图。
图13(a)-(h)是表示按照图12(a)-(c)进行烧结的结果的曲线图。图中，基本负荷(总负荷)、半负荷以及无负荷，分别表示按照图12(a)、图12(c)及图12(b)进行的烧结方法。
图14(a)-(e)表示，将层厚度和鼓风机抽吸负压按表3所示数据修改后进行烧结的结果曲线图。图中，○表示负压为1000mmaq、无磁力作用时的情况;●表示负压为1000mmaq、有磁力作用时的情况;□表示负压为2000mmaq、无磁力作用时的情况;■表示负压为2000mmaq、有磁力作用时的情况。另外，磁力的大小，要使得作用于燃烧熔融带上的重量为0。
现对本发明的烧结作业方法及其设备评述如下。
首先说明烧结机内的烧结反应带的结构。在烧结床上，小车沿着纵长行进方向移动的过程中，在下方逐渐地发生烧结反应，反应结束的部分形成烧结块。在烧结机内，这个反应结束的烧结块部分，整个连成一块磐石状物。烧结块下边是燃烧熔融带，焦炭在此处燃烧，矿石靠该热能一部分一部分地被熔化，因此粉矿石互相连结起来形成烧结块。此时，一方面燃烧熔融带部分与其上部已固化的烧结块部分保持着连结状态，一方面形成烧结块。燃烧熔融带下边是原料层，靠着来自上边的燃烧熔融带的传热，而使原料中的焦炭燃烧，它一直继续到下层，形成烧结块，从而结束反应。
如上所述，烧结块位于燃烧熔融带的上层，使磁悬浮力作用在其任意部分都可以，但是，所形成的烧结块是由表面层依次被冷却，且如图2所示，表面层附近在点火后较短的时间内就被冷却，以此为前提，考虑如图1所示那样，烧结块温度较低部分具有较好磁性的特性，而决定将磁场施加于烧结块的上层部分，使悬浮力作用于该部分。因此，本发明的技术不适用于在烧结床上层进行烧结中的纵长上前部的初期烧结部分。但是，即便要对上层部分进行磁力悬浮，也是无效果的，所以此现象并无妨碍。
这种磁悬浮力的施加方法有下述两种一种是，在重力与抽吸压力的压力梯度引起的压力的合力的范围内，为减轻烧结块向下方向的力而施加的;另一种是，施加大于重力与抽吸压力的压力梯度引起的压力的向下力的合力的力。前者，烧结块不会发生剥离，形成以往那样的一整块岩石状的烧结块;而后者，在施加大于向下方向的力的悬浮力之处，烧结块剥离破断，形成2块烧结块。
下面参照附图对本发明进行说明。
图3表示，用DL式烧结机来实施本发明的烧结作业方法时的设备例。储存于烧结原料调节料斗1中的烧结原料，通过原料填装装置3，装入烧结机2之后，用点火炉4点燃，燃烧熔融带从表面层逐渐向下层移动的过程中被烧结。通过点火炉4之后，在纵长方向前进的同时，从烧结床的上层开始，完成烧结，经过固结并冷却而形成烧结块。
在图3中，用一条点划线5表示小车2-2至2-9上的原料层中燃烧熔融带(烧结反应带)逐渐向下移动的情况。这条线(烧结反应带)5以上的部分是烧结反应完毕的所谓的烧结块;此线以下的部分是原料。8是烧结燃烧终止点，在小车2-10的位置排出烧结块。
在烧结块表面层下50-150mm的范围内，烧结块的温度为600℃以下(室温～500℃的范围较好，室温～345℃的范围更好)时，将电磁线圈的电流值以及磁极端面与烧结层表面之间的间隙的大小控制在一定范围内，调节磁悬浮力，与此同时，由通过安装架7设置在小车2-5～2-9上面的磁力悬浮装置6-1～6-5施加磁场。
这样，烧结块受到磁悬浮力的作用后，可使作用于燃烧熔融带5及燃烧熔融带5下边的原料层上的负荷减轻。通过作用于原料层的负荷减轻，而使原料层的通气性获得改善，原料中焦炭风(coke breeze)的燃烧可保持稳定，并提高烧结速度。
现对本发明中的磁悬浮力的施加方法说明如下。
第一种方法是，如图10(b)所示，点燃了原料层之后，随着烧结的进展，从烧结块达到一定厚度时开始，向烧结完成的上层部的烧结块上，在不超过烧结块重力与鼓风机抽吸压力引起的作用于该烧结块上的向下力的合力的范围内，施加一定大小的磁悬浮力的状态下进行烧结。以往该合力越靠近下层部分越大，但是，与不加磁力的现用方法相比，向下的力被减轻了一下程度。该一定大小的磁悬浮力，在0以上即可，既使少量悬浮也有效果。这时，此法与现用方法相比，生产率和成材率均有提高，而且质量(被还原性、粒度分布)也有一定的提高。
第二种方法是，如图10(c)或图12(c)所示，点燃了原料层之后，随着烧结的进展，从烧结块达到一定厚度之处开始，向烧结生成的烧结块施加磁场。这时，随着烧结的进展，烧结块厚度不断增厚，因此，此方法是在向烧结块如下述那样施加磁力的状态下进行烧结，就是说，要使磁悬浮力的增大相当于由于烧结块厚度增大造成的烧结块重力增大。要随着燃烧熔融带向下层发展，将磁悬浮力增大，把作用在燃烧熔融带的向下力控制在一定程度。在这种情况下，此法与现用方法相比，生产率和成材平均有提高，而且质量(被还原性和粒度分布)也获得显著的提高。
第三种方法是在无负荷状态下进行烧结的方法，即如图12(b)所示，点燃原料层之后，随着烧结的进展，从烧结块达到一定厚度时开始，向生成的烧结块施加磁力，磁力的大小正好等于烧结块的重力与由鼓风机抽吸压力引起的作用于该烧结块上的向下力的合力的状态下进行烧结的方法。使所施加的磁悬浮力保持与燃烧熔融带上所承受的向下的力相等的状态。由于燃烧熔融带在烧结块与其下边的原料层之间多少有些伸缩，所以施加一个大小与该合力大致相等的磁悬浮力也是可以的。在这种情况下，此法与现用方法相比，生产率与成材率均有提高，而且质量(被还原性和粒度分布)也获得显著的提高。
在上述第一至第三种方法中，依烧结原料的成分及烧结床表面等的不同而异，使磁极端面与烧结层表面之间的间隙保持在例如10-50mm的范围内进行烧结。并且，控制从电磁线圈中流过的电流，例如对烧结块施加0.3T(Tesra)以上的磁场，使磁悬浮力作用于烧结块上。
第四种方法是，点燃原料层之后，随着烧结的进展，从烧结块达到一定厚度时开始，向烧结块急剧地施加一个大于烧结块重力与鼓风机抽吸压力作用于烧结块上的向下力的合力的磁力，使烧结块与其下边的烧结层剥离。而后，向该剥离的烧结块施加磁力，并在下述两种状态下进行烧结的方法。即，使磁极端面与烧结层表面之间的间隙大小在一定的范围内，让烧结块保持悬浮状态;或使其吸附在磁极端面上，让磁极端面与烧结层表面之间的间隙为零，将该烧结块保持悬浮状态。这时施加大于燃烧熔融带所承受的向下的力的悬浮力后，保持悬浮状态;因此，此法与现用方法相比，生产率和成材率均有提高，而且质量(被还原性和粒度分布)也获得显著改进。
上述第四种方法，依烧结原料的成分等的不同而异。例如，随着烧结的进展，在烧结块表面下50-150mm的范围内，烧结块温度为室温～500℃的范围，更好的是室温～418℃的范围时，以及(或者)烧结块厚度在200-400mm的范围时，使烧结块与其下边的烧结层剥离。此外，使烧结块与其下边的烧结层剥离后，控制从电磁线围流过的电流，向烧结块施加磁场，使磁悬浮力作用于烧结块上，并使磁极端面与烧结层表面之间的间隙例如保持在10-50mm的范围，同时使该剥离的烧结块保持在悬浮的状态下进行烧结;或者，控制流过电磁线圈的电流，向烧结块施加磁场，使磁悬浮力作用于烧结块上，并使其吸附在磁极端面上，即使磁极端面与烧结层表面之间的间隙维持在零，同时使该剥离的烧结块保持在悬浮的状态下进行烧结。
以往，原料层中的燃烧熔融带通气不良，容易出现熔融过剩，因而导致不均匀烧结(由焦炭燃烧不均匀而引起的烧结不均匀)，从而使成材率下降，质量不稳定。但在本发明的情况下，即便是燃烧熔融带，烧结床的通气也保持良好的状态，焦炭风(coke breeze)可在充分发挥热效应的状态下进行燃烧，因而烧结速度快，反应效率高。由于上述原因，提高了成材率，烧结矿的质量也稳定在一个较高的水准上。此外，因气孔堵塞而降低被还原性的问题也同时得到改善。
图4表示本发明的磁力悬浮装置6-1的结构例。该装置6-1系由通过安装架7配置和支持在小车2-4上方的、由电磁线圈9和铁芯框10组成的磁铁11、测定磁极端面与小车2-5内形成的烧结层表面之间的间隙大小用地激光式或超声波式间隙传感器17及控制该间隙大小用的可手动操作的电动式升降装置13构成;通过调节电磁线圈的电流及调节相对于小车2-5的安装位置、特别是调节磁极端面与烧结块表面之间的间隙，能调节磁悬浮力。在上述的第一种及第三种方法中，磁力悬浮装置6-1的力以形成的烧结块的重力和鼓风机的吸引压力引起的对烧结块施加的下向的力的合力为范围，进行剥离时的磁力悬浮装置6-1的功率应大于其他磁力悬浮装置6-2～6-5的功率，但是在烧结块剥离后，磁悬浮力的大小只需保持烧结块浮起即可，所以磁力悬浮装置6-1以外的磁力悬浮装置6-2～6-5的功率，小于剥离时所需功率即可。14是移动小车2-4用的滚子。磁铁一般采用电磁铁，但也可能采用将一个永久磁铁组装于电磁铁内的复合型磁铁;还可以采用起导磁铁，以实现降低成本以及小型轻量化。此外，如果是强力的永久磁铁也能使用。在有些情况下，使用水和线圈的冷却系统。
图5(a)是图4中由电磁线圈9和铁芯框10构成的磁铁11的放大平面示意图;图5(b)是图5(a)的V(b)-V(b)剖视说明图。图中，铁心框10的两侧下端部分15为S极时，铁心框10的中部下端部分16为N极，S极与N极分别构成一对，向烧结块施加磁场，并使磁悬浮力作用于烧结块上。
在上述第一至第四种方法中，也可以从烧结块的两侧和(或)上方施加磁场。
图6表示，本发明的整个电气设备系统构成的一例。沿烧结机纵长方向，在从点火炉出来一侧至进入排矿部分一侧的激磁范围内至少备有一部烧结作业装置，该装置设有磁力悬浮装置6-1和测定间隙用的间隙传感器17，而磁力悬浮装置6-1系由通过安装架7设置在烧结机小车上方的、磁极端面朝向小车配置的至少一个磁铁11、以及控制磁极端面与小车内形成的烧结层表面之间的间隙大小用的磁铁升降装置13构成，控制装置18把在烧结机纵长方向上的至少一个磁铁11的位置所需的磁悬浮力，作为数据输入后，便能选择各激磁模式。控制装置18根据设定电磁力与间隙来计算通电的电流，并通过主电源设备20调节流过磁铁11的电流，控制设定电磁力，同时还通过磁铁升降装置13控制间隙的大小，以调节磁悬浮力。如果有必要话，还可以利用操作盘21对磁铁升降装置13进行手动操纵，可以控制间隙的大小。
利用控制装置18调节磁悬浮力，原则上是保持间隙固定不变，而调节通电电流。但是，在电磁力小的激磁模式的情况下，由于烧蚀而使间隙增大，悬浮力减小，在下层部分激磁时，也许不能施加所需的悬浮力。对此而采取的措施是，用手动操纵磁铁的升降，使其维持在一定的间隙，例如10-50mm，最好是20-30mm。
作为磁铁11，可使用电磁铁和(或)永久磁铁对烧结块施加磁场。只用电磁线圈虽然也可以，但如果将它与永久磁铁复合起来使用，则可节约电力。
图7是本发明的磁力悬浮装置另一结构例的说明图，是用来实施本发明上述第一至第四种方法的一种装置。由电磁线圈9和铁心框10构成的磁铁11，通过安装架7设置在烧结机用小车2-5的上方。
此外，关于上述本发明的第一种及第二种方法，其磁力悬浮装置6，通过图8所示的安装架7将永久磁铁11设置在烧结机用小车2-5的上方，也能在某种程度上奏效。
图9(a)、(b)是本发明的磁力悬浮烧结作业装置另一例的说明图，是为实施上述本发明第四种方法而用的一种装置，该装置是磁力悬浮烧结作业装置。在该装置中，沿烧结机纵长方向，在从点火炉出来一侧至进入排矿部分一侧的激磁范围内，设置有由若干个磁铁11构成的可转动式履带22，上述磁铁11上具有设置在烧结机小车群上方、且配置成朝向履带外侧的磁极端面。
下面，参照图6对图9(a)、(b)所示磁力悬浮装置6的控制方法进行说明。准备好图9(a)、(b)所示磁力悬浮装置6，控制装置18把对于烧结机纵长方向上至少一个磁铁11的位置所需的磁悬浮力，作为数据输入后，便能选择各激磁模式。控制装置18根据设定电磁力来计算通电的电流，并通过主电源设备20调节流过磁铁11的电流，控制设定电磁力，调节磁悬浮力。
当构成履带的磁铁11，被转动至与小车群相互对置的履带下层22-1时，在磁铁11的电磁线圈内通电，磁铁11产生磁场，使烧结块与其下边的烧结层剥离。然后，产生磁场的磁铁11在保持剥离的烧结块吸附在磁极端面上的状态下前进，此后，磁铁11到达烧结块的排矿部分的位置时，磁铁11从履带下层22-1转向履带上层22-2时，磁铁11的电磁线圈断电，磁铁11在不施加磁场的状态下前进，这样地控制磁悬浮力。
在上述的烧结作业方法中，也可以随着烧结的进展而使烧结厚度达到原料层度的1/5～4/5的范围时，使烧结块与其下边的烧结层剥离。
参照附图对本发明的实施例进行说明如下。
先准备好下列成分的烧结原料T.Fe52.47%、CaO7.35%、SiO25.27%、Al2O32.33%、MgO1.04%、C2.89%，实施下述实施例。
(实施例1)准备了图3-图6所示的磁力悬浮烧结作业装置。将由电磁线圈9和铁心框10构成的、间隙30mm时具有悬浮能力为750kg/个的磁铁(电磁铁)11，4个组成一组，通过安装架7设置在烧结机2的各台小车(2-1等)的上方。每一个电磁铁的耗电当线圈圈数250匝、电流350A和电压200V时，为70KW。激磁范围为从点火炉4出来一侧到进入排矿部分一侧为止，有35m。间隙传感器17为超声波式的，磁铁升降装置13是采用了也可手动升降的电动式升降装置。控制装置18把烧结机纵长方向上至少一个磁铁11的位置所需的磁悬浮力，作为数据输入后，便能选择下述的激磁模式。控制装置18根据设定的电磁力和间隙计算通电的电流，通过主电源设备20调节流过磁铁11的电流，控制设定的电磁力，同时还通过磁铁升降装置13控制间隙的大小，对磁悬浮力进行调节。
用一台烧结面积180m2(宽3m×纵长60m)的DL型烧结机，在层厚600mm、由鼓风机抽吸引起的负压为1，600mmaq的状态下进行烧结作业时，如图3所示，从点火炉4出来后约15m的位置(烧结块表面下240mm的温度为600℃;烧结块厚度为200mm)开始至点火炉后约50m的BTP(Born Through Point烧结燃烧完结点)之间，以1m为间隔设置如图4所示的磁力悬浮装置6-1～6-5。
如图10(b)所示，在减轻燃烧熔融带5所承受的重力下进行烧结。在将烧结块表面与磁极端面之间的间隙控制在30mm的状态下，向各台磁力悬浮装置通以120A的电流，在该点火炉4出来后约15m的位置，把一个相当于燃烧熔融带5所承受的鼓风机抽吸负压与生成的烧结块重量合计总量(700kg/m2)的1/2的磁悬浮力，施加于从该点火炉4出来后约15m处开始至BTP的范围内的随着烧结的进展而生成的烧结块上，在减轻燃烧熔融带5所承受的重力下进行烧结。
从点火炉4出来后的层厚，通常是随着烧结的进展而收缩，因此，到了排矿部分附近时，相对于约100mm进行收缩而言，在本实施例中收缩为45mm。其结果，在图11(a)-(d)中，不施加磁力时如
所示，施加磁力时如△所示，不施加磁力时的生产率为28.4t/d/m2，而施加磁力时的生产率提高到32.2/d/m2，生产率提高13%，并且成材率从原来的86.25%变为86.5%。而通常是生产率提高，成材率下降，因此，采用本发明的方法实际上成材率提高了2%，此外，RDI虽无变化，但被还原率从62.4%改善到64.0%。
(实施例2)准备与实施例1一样的磁力悬浮烧结作业装置。用与实施例1一样的DL烧结装置，在层厚600mm，由鼓风机而引起的抽吸负压为1，600mmaq的状态下进行烧结作业时，在从图3所示点火炉4出来后约15m处(烧结块表面下240mm的温度为600℃;烧结块厚度为200mm)开始至点火炉后约50m的BTP之间，以1m为间隔设置如图4所示的磁力悬浮装置6-1～6-5。
如图10(c)所示，在离开点火炉4后约15m处开始至BTP的范围内，在随着烧结的进展而减轻燃烧熔融带5所承受的重力的情况下进行烧结。也就是说，在将烧结块表面与磁极端面之间的间隙控制在30mm的状态下，使各台磁力悬浮装置中流通的电流，从烧结块厚200mm处的0A连续增大到烧结块层厚600mm处的150A，在离开点火炉4后约15m处至BTP之间，向烧结块施加一个相当于随着烧结的进展、烧结块厚度的增大而增加的烧结块重量的增量的磁力。
离开点火炉4后的层厚，通常是随着烧结的进展而收缩，因此，到了排矿部分附近，相对于约100mm进行收缩而言，在本实施例中收缩为48mm。其结果，在图11(a)-(d)中，用
表示不施加磁力时的情况，用○表示施加了磁力时的情况，施加磁力时与不放加磁力时相比，生产率提高9%，成材率提高1.2%，被还原性改善8%，且粒度分布均匀，质量获得显著改善。
(实施例3)准备与实施例1一样的磁力悬浮烧结作业装置。用与实施例1一样的DL型烧结机进行烧结作业时，如图3所示，从离开点火炉4后约15m处(烧结块表面下240mm的温度为600℃;烧结块厚度为200mm)开始至点火炉后约50m的BTP之间，以1.5m为间隔设置图4所示的磁力悬浮装置6-1～6-5。如图10(d)所示，在减轻燃烧熔融带5所承受的重力下进行烧结。
也就是说，在烧结块层厚从0mm变成200mm的期间，在不向磁力悬浮装置6-1～6-2通电流的情况下进行烧结，然后，在烧结层厚200mm，即在离开点火炉4后约20m处，向磁力悬浮装置6-1～6-2通以300A的电流，向烧结块施加磁力，该磁力超过此位置上的燃烧熔融带5所承受的鼓风机抽吸压力和生成的烧结块重力的合力(700kg/m2)，使烧结块与其下边的烧结层剥离开。而后，从烧结块层厚由400mm变到600mm过程中，从剥离完结处开始至BTP的范围内，将烧结块表面与磁极端面之间的间隙控制在20mm的状态下，向磁力悬浮装置6-3～6-5分别通以100A的电流，向该剥离了的烧结块施加一个相当于鼓风机抽吸而引起的负压与剥离的烧结块的重量(700kg/m2)的合力的磁力，在使剥离的烧结块保持悬浮的状态下进行烧结。
离开点火炉4后的层厚，通常是随着烧结的进展而收缩的，到了排矿部分附近相对于约100mm进行收缩而言，在本实施例中收缩为20mm。其结果，在图11(a)-(d)中，用
表示不施加磁力的情况，用□表示施加磁力时的情况，施加磁力时与不施加磁力时相比，生产率提高9%，而成材率持平。通常是生产率提高、成材率下降，因此，实际上成材率的改善是由生产率补偿的，此外，被还原性改善7%，且粒度分布均匀，质量得到显著改善。
(实施例4)准备与实施例1一样的磁力悬浮烧结作业装置。用与实施例1一样的DL型烧结机，在层厚为600mm、由鼓风机抽吸而引起的负压为1600mmaq的状态下进行烧结作业时，如图3的所示，从离开点火4后约20m处(烧结块表面下200mm的温度为600℃;烧结块的厚度为180mm)开始至点火炉后方约50m处的BTP之间，以1.0m为间隔设置如图4所示的磁力悬浮装置6-1～6-5。如图12(b)所示，在一定区域内，在使燃烧熔融带5所承受的压力为零的状态下进行烧结。
也就是说，在烧结块的层厚从0mm变到180mm期间，在不向磁力悬浮装置6-1～6-2通电的状态下进行烧结，此后，烧结块的层厚从180mm变到600mm期间，即在离开点火炉4后约20m处至BTP之间，在将烧结块表面与磁极端面之间的间隙控制在30mm的状态下，向磁力悬浮装置6-3～6-5分别通以160-330A的电流，在不使烧结块和燃烧熔融带以及原料层剥离的状态下，向随着烧结的进展而生成的烧结块，施加一个相当于燃烧熔融带5所承受的鼓风机抽吸压力与生成的烧结块的重量的合力560-1200kg/m2的磁力，在使燃烧熔融带5上所受合力为零的状态下进行烧结。
从点火炉4出来后的层厚，通常是随着烧结的进展而收缩，到了排矿部分附近时，相对于100mm进行收缩而言，在本实施例中收缩为35mm。烧结的结果示于图13(a)-(h)。图中，“基础(总负荷)”的意思是，如图12(a)中所示，在不施加磁力下燃烧带承受着鼓风机抽吸压力与生成的烧结块的重力的合力时情况;“半负荷”的意思是，如图12(c)所示，在施加磁力下使燃烧带承受合力减轻一半左右的情况;而“无负荷”则表示，本实离例中使燃烧熔融带5所受的合力为零时进行烧结的情况。
第图13(a)-(h)中，如本实施例那样施加磁力时与不施加磁力时相比，生产率提高约30%弱，可以认为这是本实施例的最佳效果。此外，成材率虽然持平，但通常是生产率提高、成材率下降的，因此，成材率实际上的改善是由生产率补偿的。另一方面，被还原性改善8%，粒度分布更加明显，颗粒均匀，质量有了显著的改善。烧结时间从原来的47分缩短到34分，每单位空气消耗的时产量从原来的2.74(t/h/m2)/Nm2增加到3.58(t/h/m2)/Nm3，烧蚀由原来的115mm减少到35mm，并且NOx的总发生量减少30%。而且，焦炭燃烧速度提高约两倍，即使在此情况下燃烧效果也没有变化，单位时产量的NOx发生量也极小等。此外，SOx的生成量虽有增加的倾向，但浓缩在排矿部分的比例大。
在图13(a)-(h)中表明，全负荷不如半负荷好，半负荷不如无负荷好，这样，由于负荷减小可获得好效果，考虑到负荷条件，使磁力悬浮的效果更加明确了。
(实施例5)用烧结面积为600m2(幅5m×纵长120m)的DL型烧结机，通常在层厚600mm、负压1，800mmaq的状态下进行烧结作业时，如图3所示，从离开点火炉4后约20m处开始至点火炉4后方约100m的BTP8之间，以1.5m为间隔设置图7所示的磁力悬浮装置6-1～6-5，向各台磁力悬浮装置通电流，使烧结块悬浮。离开点火炉4后的层厚，通常随着烧结的进展而收缩，到了排矿部分附近，相对于约150mm进行收缩而言，在本实施例中收缩一半左右。由此，生产率从35t/d/m2提高到42t/d/m2。
(实施例6)用一套烧结面积为280m2(宽4m×纵长70m)的DL型烧结机，在通常的层厚500mm、负压1，800mmaq的状态下进行烧结作业时，如图3所示，在离开点火炉4后20m处至点火炉4后方约60m的BTP8之间，沿纵长方向以1.5m为间隔设置，图7所示磁力悬浮装置6-1～6-5，在使烧结块悬浮状态下进行作业。其结果，烧结熔融带的下降速度变得非常快，最后，即使将层厚提高到650mm，生产也没有下降。由于增大了层厚，成材率由82%提高到87%，焦炭的单耗，每吨产口可降低约3kg，此外，煤气单耗也能节约0.5Nm3。
(实施例7)用烧结面积为21m2(宽3m×纵长7m)的GW型烧结机，在层厚500mm、负压1，200mmaq的状态下进行烧结作业时，在点燃3分钟后，将图8所示磁力悬浮装置6-1～6-5设置在烧结试验用的锅上，使烧结块在悬浮状态下进行作业。其结果，成材率没有降低，生产率由30t/d/m2提高到35t/d/m2。
(实施例8)准备图7所示的履带式磁力悬浮烧结作业装置，用与实施例1一样的DL型烧结机，在层厚600mm、鼓风机抽吸负压1600mmaq下的状态进行烧结作业时，与图3一样，从离开点火炉4后约20m处(烧结块表面下240mm的温度为600℃，烧结块厚度为220mm)开始至点火炉后方约50m的BTP处为止，在烧结块表面的上方设置磁铁群，该磁铁群构成的履带下层22-1，呈与小车群相互对置的状态，可使磁铁群沿烧结机纵向回转移动。
在本实施例中，如图10(d)所示，在减轻燃烧熔融带5所受重力的状态下进行了烧结。也就是说，在烧结块的层厚从0mm变到220mm期间，在不向磁铁通电流的状态下进行烧结。其后，烧结块的层厚成为220mm，即在离开点火炉4后约20m处，向磁铁通以300A的电流，向烧结块施加一个相当于较燃烧熔融带5所承受的由于鼓风机的抽吸引起的负压和生成的烧结块的重量的合力(700lg/m2)还要大的力的磁力，使烧结块与其下边的烧结层剥离开。
此后，向烧结块施加磁场的磁铁，在保持着吸附已剥离的烧结块的状态下沿着纵长方向前进。在烧结块的层厚从220mm变到600mm，即从剥离完了之处至BTP的区域内，为了使烧结块表面与磁极端面之间的间隙为0，向磁铁通以30A的电流，在使该剥离的烧结块保持着吸附和悬浮的状态下进行烧结。而后，磁铁11从履带的下层21-1通过旋转移动到被向履带的上层21-2运送过去时，停止向磁铁11的电磁线圈9通电，在使磁铁11在不产生磁场的状态下前进。通过上述结构来对磁悬浮力进行控制。
根据上述情况，施加磁力时与不施加磁力时相比，生产率提高12%，成材率虽然持平，因通常是生产率提高、成材率下降，所以成材率实际上的改善是由生产率补偿的，此外，被还原性改善6%，且粒度分布均匀，质量得到显著的提高。
(实施例9)用烧结面积为600m2(宽5m×纵长120m)的DL型烧结机，在层厚600mm、负压1500mmaq的状态下进行烧结作业时，如图3所示，在离开火炉4后约20m处开始至110m的BTP8之间，以1.5m为间隔设置图4所示磁力悬浮装置6-1～6-5，向磁力悬浮装置6-1通电流，要满足产生的悬浮力大于30m处负压1500mmaq下至燃料熔融带的压力损失值与烧结块重量相加的合力，以便使烧结块悬浮，对此后的各台磁力悬浮装置6-2～6-5的操纵，使发生的悬浮力只是支持烧结块的重量。
现将作业改善所取得的效果列于表1。生产率从30t/d/m2提高到37t/d/m2，成材率在生产增长的情况下也没有降低。被还原性的JIS-RI值从67提高到72。还有一个特征是，尽管产品增产，NOx的发生量还是有所降低。此外，还在表1中列出，由于层厚降低，改善了通气状况而提高了生产率的以往情况的作业实绩。
表1
(实施例10)用烧结面积为280m2(宽4m×纵长70m)的DL型烧结机，通常在层厚为500mm、负压1000mmaq的状态下进行烧结作业，原料变成细颗粒状，不能维持生产。因此，如图3所示，在离开点火炉4后20m处开始至点火炉4后方约60m的BTP8之间，沿纵长方向以1.5为间隔设置磁力悬浮装置6-1～6-5，向磁力悬浮装置6-1通的电流，要满足产生的磁悬浮力大于20m处负压1000mmaq的状态下至燃烧熔融带的压力损失值与烧结块重量相加的合力，以便使烧结块悬浮，使烧结块在悬浮状态下进行操作。其结果如表2所示，燃烧熔融带的下降变得非常快，在不降低成材率的情况下，恢复了生产率。以往在这种情况下，不得不添加昂贵的生石灰来保证生产，如果利用本发明的措施，无需添加生石灰就能保证生产。
表2
(实施例11)准备与实施例1一样的磁力悬浮烧结操作装置。将层厚及由鼓风机的抽吸所引起的负压如表3所示那样作了修改，并与实施例4一样，利用DL烧结机在无负荷状态下进行烧结，并对采用本发明技术的新作业方法进行了研究。
表3
研究结果如图14(a)-(e)所示。对图中符号的含意说明如下○表示负压1000mmaq下无磁力作用时;
表示负压1000mmaq下有磁力作用时;□表示负压2000mmaq下无磁力作用时;■表示负压2000mmaq下有磁力作用时。
如图14(a)所示，在负压2000mmaq的大型烧结机上采用磁力悬浮时，用负压1000mmaq就能操作。具有VVVF(Variable Voltage Variable Frequency)的主风机，通常耗电20KW/吨一烧结矿，采用本发明可节电8KW/吨-烧结矿。但是，磁力悬浮装置耗电3KW/吨-烧结矿。
首先，如图14(b)所示，以往已知，增加层厚能提高成材率，但通常因受通气不良的影响，只能将层厚提高到600mm左右。采用本发明能实现以往存在困难的700mm以上的超厚层烧结，能将成材率最高提高5%。
其次，如图14(c)所示，可以认为单位烧结时间(即在生产率不变的条件下)的成材发现率，也比以往作业有所改善。
还有，如图14(d)的粒度分布图所示，作为磁力悬浮的一般特征，有粒度均匀的效果的同时，还能通过层厚大幅度地改变平均粒度。以往，可以这样随意改变粒度的技术是没有的。可以认为是一种与高炉配合的新作业方法。
将图14(e)每吨烧结矿的NOX发生量图与图14(a)所示的生产率图对照可以看出，生产相同量的烧结矿时，如果使用磁力悬浮装置能使NOX的排放量显著降低。
权利要求
1.一种烧结作业方法，其特征在于在下部吸气式烧结法中，点燃原料层，原料上层部分开始烧结后，向烧结完毕部分(即烧结块)施加磁场，在使磁悬浮力作用于烧结完毕的上层部烧结块的状态下进行烧结。
2.按权利要求1所述的烧结作业方法，其特征在于在烧结块表面下50～150mm的范围内，烧结块温度在600℃以下时，开始向烧结块施加磁场。
3.按权利要求2所述的烧结作业方法，其特征在于在烧结块表面下50～150mm的范围内，烧结块温度在室温～500℃的温度范围时，开始向烧结块施加磁场。
4.按权利要求1～3项中的任何一项所述的烧结作业方法，其特征在于对电磁线圈的电流以及磁极端面与烧结块表面之间的间隙进行控制，用来调节磁悬浮力。
5.按权利要求1～4项中的任何一项所述烧结作业方法，其特征在于点燃原料层后，向完成了烧结的上层部分的烧结块施加磁场，在使不超过烧结块重量与由于鼓风机抽吸压力而作用于该烧结块上的向下力的合力范围内，以一定大小的磁悬浮力作用于烧结块上的状态下进行烧结。
6.按权利要求1～4项中的任何一项所述的烧结作业方法，其特征在于点燃原料层后，向完成了烧结的上层部分的烧结块施加磁场，随着烧结的进展，烧结块的厚度增加，随着烧结块的厚度增加，要增大磁悬浮力，磁悬浮力的增大应相当于烧结块的厚度增加导致的烧结块重量增大的量，如上述那样，在使磁悬浮力作用于烧结块的状态下进行烧结。
7.按权利要求1～4项中的任何一项所述的烧结作业方法，其特征在于点燃原料层后，向完成了烧结的上层部分的烧结块施加磁场，使一个大小等于烧结块重量与由于鼓风机抽吸压力而作用于该烧结块上的向下力的合力的磁悬浮力作用于烧结块上，在无加重状态下进行烧结。
8.按权利要求5～7项中所述的烧结作业方法，其特征在于将磁极端面与烧结块表面之间的间隙保持在10～50mm范围内的状态下，调节电磁线圈的通电电流，使磁悬浮力作用于烧结块上。
9.按权利要求1-4项中的任何一项所述的烧结作业方法，其特征在于点燃原料层后，进行烧结，此后，随着烧结的进展，在烧结块达到一定的厚度时，向烧结块施加磁场，使一个大于烧结块重量与由于鼓风机抽吸压力而作用于烧结块上的向下力的合力的磁悬浮力作用于烧结块上，使烧结块与其下边的烧结层剥离，然后，向剥离开的烧结块施加磁场，在使该烧结块保持悬浮的状态下进行烧结。
10.按权利要求9所述的烧结作业方法，其特征在于随着烧结的进展，当烧结块厚度达到原料层厚度的1/5～4/5的范围时，使烧结块与其下边的烧结层剥离。
11.按权利要求9所述的烧结作业方法，其特征在于随着烧结的进展，烧结块达到200～400mm的厚度范围时，使烧结块与其下边的烧结层剥离。
12.按权利要求9所述的烧结作业方法，其特征在于随着烧结的进展，在烧结块表面下50～150mm的范围内，烧结块温度达到室温～500℃的温度范围时，使烧结块与其下边的烧结层剥离。
13.按权利要求9所述的烧结作业方法，其特征在于点燃原料层后，使磁极端面与烧结层表面之间的间隙保持在10～50mm的范围内进行烧结，此后，调节电磁线圈的通电电流，使磁悬浮力作用于烧结块上，使烧结块与其下边的烧结层剥离。
14.按权利要求9所述的烧结作业方法，其特征在于使磁极端面与烧结块表面之间的间隙在保持为零的状态下，调节电磁线圈的通电电流，使磁悬浮力作用于烧结块上，在使剥离的烧结块保持悬浮的状态下进行烧结。
15.按权利要求第1～14项所述的烧结作业方法，其特征在于从烧结块的两侧和(或)上方施加磁场。
16.一种烧结作业装置，其特征在于在烧结机纵长方向上从点火炉的出侧至排矿部的入侧的激磁范围内，设有至少一个磁力悬浮装置和测定下述间隙用的间隙传感器;上述磁力悬浮装置系由至少一个磁铁、以及磁铁升降装置构成;上述磁铁通过安装架设置在烧结机小车上方，且将磁极端面朝向小车地配置;上述磁铁升降装置用于控制磁极端面与小车内形成的烧结块表面之间的间隙。
17.按权利要求16所述烧结作业装置，其特征在于该烧结作业装置设有调节磁悬浮力的控制装置，该装置把在烧结机纵长方向上至少一个磁铁位置所需的磁悬浮力，作为数据输入后，便能选择各激磁模式，并根据设定的电磁力和间隙，计算出通电电流，通过主电源设备对流过磁铁的电流进行调节，以便对设定的电磁力进行控制，与此同时，还通过磁铁升降装置对间隙的大小进行控制，从而实现磁悬浮力的调节。
18.按权利要求16或17所述的烧结作业装置，其特征在于使用电磁铁和(或)永久磁铁作为磁铁。
19.一种烧结作业装置，其特征在于在烧结机纵长方向上，从点火炉的出侧至排矿部的入侧的激磁范围内，设有磁力悬浮装置和测定下述间隙用的间隙传感器;磁力悬浮装置是通过安装架设置在烧结机用小车群的上方、并由可转动的用若干个磁铁形成的履带与磁铁升降装置构成，该磁铁的磁极端面是由履带的带表面朝外配置;磁铁升降装置用于控制磁极端面与小车内形成的烧结块表面之间的隙间大小。
20.按权利要求19所述烧结作业装置，其特征在于设有下述磁悬浮力控制装置，该装置把在烧结机纵长方向上至少一个磁铁位置所需磁悬浮力，作为数据输入后，便能选择各激磁模式，而且根据设定的电磁力和间隙，计算通电的电流值，通过主电源设备对流过磁铁的电流进行调节，以便对设定的电磁力进行控制;当构成履带的磁铁，通过转动而被送到与小车群相互对置的履带下层时，向磁铁的电磁线圈通电，磁铁向烧结块施加磁场;然后，当磁铁到达烧结块的排矿部时，通过转动面从履带下层运送到履带上层后，切断磁铁的电磁线圈中的电流，磁铁便在方向烧结块施加磁场的状态下前进，从而实现对上述磁悬浮力的进行控制。
全文摘要
本发明提供一种烧结操作方法及其装置，其特征在于，在下部吸气式烧结法中，点燃原料层，原料的上层部分开始烧结后，向完成了烧结的烧结块施加磁场，在使磁悬浮力作用于此完成烧结的上层部烧结块上的状态下进行烧结。
文档编号F27D19/00GK1060312SQ9110893
公开日1992年4月15日 申请日期1991年9月14日 优先权日1990年9月14日
发明者稻角忠弘, 藤本政美, 佐藤修一, 佐藤启二 申请人:新日本制铁株式会社