JP2006124765A - Method and device for producing solidified product of steel making dust - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、溶解炉等による鉄鋼生成過程で生じるダストを製鋼原料として再利用する製鋼ダスト固形化物の製造方法および装置に関する。 The present invention relates to a method and an apparatus for producing a steelmaking dust solidified material in which dust generated in a steel production process using a melting furnace or the like is reused as a steelmaking raw material.
鉄鋼生成過程、例えば溶解炉では、吹き上げられた微細粒子状の鉄および酸化鉄がダストとして集塵機で回収されている。このダスト( 以下「製鋼ダスト」と称す) は、鉄および酸化鉄を主成分とするため、再利用することが望ましい。しかしこの製鋼ダストは微細粉体であるため、そのまま溶解炉に投入すると、飛散しながら舞い上がり、その大半は集塵機に再び回収されてしまい、再利用効率が著しく低い。そのため、従来は埋め立て処分されることが多かったが、国内の製鋼ダストの発生量は年間数十万トンにも達しており、埋め立て処分では資源の有効利用の観点のみならず、不足する埋め立て地の問題や環境悪化の観点から見ても好ましくない。 In a steel production process, for example, a melting furnace, fine particulate iron and iron oxide blown up are collected as dust by a dust collector. Since this dust (hereinafter referred to as “steel-making dust”) is mainly composed of iron and iron oxide, it is desirable to reuse it. However, since this steelmaking dust is a fine powder, if it is put into the melting furnace as it is, it will fly up and fly, and most of it will be collected again by the dust collector, and the reuse efficiency will be extremely low. For this reason, in the past, it was often disposed of in landfills, but the amount of steelmaking dust generated in Japan has reached several hundred thousand tons per year. In landfill disposal, not only from the viewpoint of effective use of resources, but also insufficient landfill sites. It is not preferable from the viewpoint of problems and environmental degradation.
このため、製鋼ダストの再利用について様々な方法が試みられている。例を挙げると、特許文献１には、直径２〜１５ｍｍ程度のダストペレツトを作り、電炉に装入することで酸化鉄を溶銑中に回収する方法が例示されている。
特許文献２には、製鋼ダストをブリケットに成形するため熱可塑性プラスチックを添加する方法が、特許文献３には研削スラツジや製鋼ダストをブリケットに成形するために固形化補助剤を添加する方法がそれぞれ例示されている。
Patent Document 2 discloses a method of adding a thermoplastic to form steelmaking dust into briquettes, and Patent Document 3 discloses a method of adding a solidification aid to form grinding sludge and steelmaking dust into briquettes. Illustrated.
特許文献１のペレットを作る方法は、ペレット化する分、回収粉体より電炉へ装入する処理などのハンドリングは容易ではあるが、寸法的に比較的小さなベレットであるため、電炉への装入効率には問題がある。
特許文献２、特許文献３の添加物を入れる方法は、いずれも強固なブリケットを製造するために有効な手段であるが、プラスチックやバインダーとなる添加物を加えることからその工程は複雑となり、コストが高くなる欠点がある。また、添加物が環境負荷原因となることから好ましくない。
Although the method of making the pellet of patent document 1 is easy to handle, such as the process of charging into the electric furnace from the recovered powder for the amount of pelletization, it is a relatively small beret, so it is charged into the electric furnace. There is a problem with efficiency.
The methods of adding the additives of Patent Document 2 and Patent Document 3 are both effective means for producing a strong briquette, but the process becomes complicated because of the addition of an additive that becomes a plastic or a binder. Has the disadvantage of becoming higher. Moreover, since an additive causes an environmental load, it is not preferable.
この発明の目的は、溶解炉等による鉄鋼生成過程で生じる鉄およびその酸化物を主成分とするダストを、成形型に入れて加圧成形して固形化する方法において、バインダー等を添加することなく実用上十分な強度を持つ製鋼ダスト固形化物を製造することのできる方法および装置を提供することである。 The object of the present invention is to add a binder or the like in a method of solidifying a powder mainly composed of iron and its oxide generated in a steel production process in a melting furnace by placing it in a mold. It is another object of the present invention to provide a method and an apparatus capable of producing a steelmaking dust solidified product having practically sufficient strength.
この発明の製鋼ダスト固形化物の製造方法は、鉄鋼生成過程で生じる鉄およびその酸化物を主成分とするダストを、成形型に入れ加圧成形して固形化することにより、その固形化物である製鋼ダスト固形化物を製造する方法であって、前記成形型に入れるダストの含水率が、０．５ｗｔ％〜２０ｗｔ％であることを特徴とする。 The method for producing a solidified product of steelmaking dust according to the present invention is a solidified product obtained by putting a dust mainly composed of iron and its oxide generated in a steel production process into a mold and solidifying it by pressure molding. A method for producing a steelmaking dust solidified product, characterized in that a moisture content of dust put in the mold is 0.5 wt% to 20 wt%.
成形圧力を高めても、内部摩擦等により、必ずしも強度向上につながらない。バインダー等の添加物を使用しないで十分な強度を持つ製鋼ダスト固形化物を製造するには、成形強度の向上策として、成形時におけるダストの流動性や圧力伝達性を改善することが必要となる。様々な調査、実験検証を進めた結果、製鋼ダストに含まれる水分、すなわち含水率によって粉体の流動性と圧力伝達性が変化すること見出した。その結果、実用上十分な強度をもつ製鋼ダスト固形化物を製造するために必要な製鋼ダストの含水率の範囲は、０．５ｗｔ％〜２０ｗｔ％であることがわかった。 Even if the molding pressure is increased, the strength is not necessarily improved due to internal friction or the like. In order to produce solid steelmaking dust with sufficient strength without using additives such as binders, it is necessary to improve the fluidity and pressure transmission of dust during molding as a measure to improve the molding strength. . As a result of various investigations and experimental verifications, it was found that the fluidity and pressure transmission of the powder change depending on the moisture contained in the steelmaking dust, that is, the moisture content. As a result, it was found that the range of the moisture content of the steelmaking dust necessary for producing a steelmaking dust solidified product having practically sufficient strength is 0.5 wt% to 20 wt%.
含水率が０．５ｗｔ％未満であると、成形圧力を高めても満足する圧力伝達性が得られず、実用上十分な強度をもつ製鋼ダスト固形化物が得られない。含水率が１５ｗｔ％を超えると、急激に圧力伝達性が向上し、２０ｗｔ％近くでほぼ１００％の圧力伝達性が得られる。含水率が２０ｗｔ％を超えると、水分がダストの粉体間に大量に入り込むため、粉体の再配列による密充効果が喪失し、水の表面張力による結合が支配的となる。そのため固形化が困難になる。したがって、実用的な製鋼ダスト固形化物の強度を得ることができる製鋼ダストの含水量は、０．５ｗｔ％〜２０ｗｔ％の範囲である。望ましくは、１．５ｗｔ％〜１５ｗｔ％の範囲である。実用的な製鋼ダスト固形化物の強度とは、運搬や取扱上で殆ど崩れが生じない程度の強度のことである。 If the water content is less than 0.5 wt%, satisfactory pressure transmission cannot be obtained even if the molding pressure is increased, and a steelmaking dust solidified product having a practically sufficient strength cannot be obtained. When the water content exceeds 15 wt%, the pressure transferability is rapidly improved, and a pressure transferability of almost 100% is obtained near 20 wt%. If the water content exceeds 20 wt%, a large amount of moisture enters between dust powders, so that the effect of dense packing due to the rearrangement of the powders is lost, and the binding due to the surface tension of water becomes dominant. Therefore, solidification becomes difficult. Therefore, the water content of the steelmaking dust capable of obtaining the strength of a practical steelmaking dust solidified material is in the range of 0.5 wt% to 20 wt%. Desirably, it is in the range of 1.5 wt% to 15 wt%. The strength of a practical steelmaking dust solidified product is such a strength that hardly collapses during transportation and handling.
この発明方法において、前記成形型およびプランジャにおける、少なくとも成形時に製鋼ダスト固形化物と接する面に、耐錆性材料を使用しても良い。これら成形型およびプランジャは、全体が耐錆性材料であっても良いが、複数の部材を組合わせた成形型などの場合は、成形時に製鋼ダスト固形化物と接する面を構成する部材のみを耐錆性材料のものとしても良い。
水分を含んだダストは、成形型を含む装置の金属部分の発錆を助長する効果があるため、装置の防錆対策が必要である。特に、形成型やプランジャにおける製鋼ダストと接触する面は防錆油等の使用が好ましくなく、耐錆性材料を使用することが好ましい。
In the method of the present invention, a rust-resistant material may be used on at least the surface of the mold and the plunger that contacts the steelmaking dust solidified material during molding. These molds and plungers may be entirely made of a rust-resistant material. However, in the case of a mold formed by combining a plurality of members, only the members constituting the surface that comes into contact with the steelmaking dust solidified during molding are resisted. It may be made of a rust material.
Since dust containing moisture has an effect of promoting rusting of the metal part of the device including the mold, it is necessary to take measures against rust of the device. In particular, it is not preferable to use rust preventive oil or the like on the surface of the forming mold or plunger that contacts the steelmaking dust, and it is preferable to use a rust resistant material.
前記耐錆性材料は、超硬、サーメット、セラミックス、およびステンレス鋼から選ばれる１種類以上のものであっても良い。
また、前記成形型およびプランジャにおける、少なくとも成形時に製鋼ダスト固形化物と接する面に、耐錆性の皮膜を施しても良い。耐錆性の皮膜としては、クロムメッキ、またはニッケルメッキであっても良く、またクロムの窒化物、クロムの炭化物、チタンの窒化物、チタンの炭化物、またはダイヤモンドライクカーボンのコーティング層であっても良く、これらを２種類以上組み合わせたものとしても良い。
The rust resistant material may be one or more selected from carbide, cermet, ceramics, and stainless steel.
Moreover, you may give a rust-resistant film | membrane to the surface which contacts the steel-making dust solidified substance at the time of shaping | molding in the said shaping | molding die and a plunger at least. The rust-resistant film may be chrome plating or nickel plating, or may be a chromium nitride, chromium carbide, titanium nitride, titanium carbide, or diamond-like carbon coating layer. It is also possible to combine two or more of these.
この発明の製鋼ダスト固形化物の製造装置は、鉄鋼生成過程で生じる鉄およびその酸化物を主成分とするダストを、成形型に入れ加圧成形して固形化することにより、その固形化物である製鋼ダスト固形化物を製造する装置であって、前記成形型と、この成形型内のダストを加圧するプランジャと、このプランジャを駆動する加圧装置と、前記成形型に入れる前の製鋼ダストの含水率を調整する含水率調整手段とを備え、前記含水率調整手段が、成形型に入れるダストの含水率を０．５ｗｔ％〜２０ｗｔ％とするものであることを特徴とする。
この構成の製造装置によると、成形型に入れる前の製鋼ダストの含水量を調整する含水率調整手段を備え、成形型に入れるダストの含水率を０．５ｗｔ％〜２０ｗｔ％とするものとしたため、この発明の上記製造方法を実施し、バインダー等を添加することなく実用上十分な強度を持つ製鋼ダスト固形化物を製造することができる。
The apparatus for producing a solidified steelmaking dust according to the present invention is a solidified product obtained by solidifying an iron and oxide generated in the steel production process, which is mainly composed of iron and its oxide, into a mold and then solidified by pressure molding. An apparatus for producing a steelmaking dust solidified product, comprising: the mold, a plunger that pressurizes dust in the mold, a pressurizing device that drives the plunger, and water content of the steelmaking dust before entering the mold And a moisture content adjusting means for adjusting the rate, wherein the moisture content adjusting means sets the moisture content of the dust to be put in the mold to 0.5 wt% to 20 wt%.
According to the manufacturing apparatus of this configuration, it is provided with a moisture content adjusting means for adjusting the moisture content of the steelmaking dust before entering the mold, and the moisture content of the dust placed in the mold is 0.5 wt% to 20 wt%. By implementing the above production method of the present invention, a steelmaking dust solidified product having a practically sufficient strength can be produced without adding a binder or the like.
含水率調整手段としては、散水装置を用いても良く、また乾燥装置を用いても良い。材料となるダストの含水率が少ない場合は、散水装置を用いて含水率を上げる。材料となるダストの含水率が多い場合は、乾燥装置を用いて含水率を下げる。 As the moisture content adjusting means, a watering device may be used, or a drying device may be used. If the moisture content of the material dust is low, use a watering device to increase the moisture content. When the moisture content of the material dust is high, the moisture content is lowered using a drying device.
この発明の製鋼ダスト固形化物の製造方法は、鉄鋼生成過程で生じる鉄およびその酸化物を主成分とするダストを、成形型に入れ加圧成形して固形化することにより、その固形化物である製鋼ダスト固形化物を製造する方法であって、前記成形型に入れるダストの含水率が、０．５ｗｔ％〜２０ｗｔ％であることを特徴とする方法であるため、バインダー等を添加することなく実用上十分な強度を持つ製鋼ダスト固形化物を製造することができる。 The method for producing a solidified product of steelmaking dust according to the present invention is a solidified product obtained by putting a dust mainly composed of iron and its oxide generated in a steel production process into a mold and solidifying it by pressure molding. A method for producing a steelmaking dust solidified product, characterized in that the moisture content of the dust put into the mold is 0.5 wt% to 20 wt%, so that it can be used without adding a binder or the like. A steelmaking dust solidified product having a sufficient strength can be produced.
この発明の製鋼ダスト固形化物の製造装置は、鉄鋼生成過程で生じる鉄およびその酸化物を主成分とするダストを、成形型に入れ加圧成形して固形化することにより、その固形化物である製鋼ダスト固形化物を製造する装置であって、前記成形型と、この成形型内のダストを加圧するプランジャと、このプランジャを駆動する加圧装置と、前記成形型に入れる前の製鋼ダストの含水率を調整する含水率調整手段とを備え、前記含水率調整手段が、成形型に入れるダストの含水率を０．５ｗｔ％〜２０ｗｔ％とするものであるため、バインダー等を添加することなく実用上十分な強度を持つ製鋼ダスト固形化物を製造することができる。 The apparatus for producing a solidified steelmaking dust according to the present invention is a solidified product obtained by solidifying an iron and oxide generated in the steel production process, which is mainly composed of iron and its oxide, into a mold and then solidified by pressure molding. An apparatus for producing a steelmaking dust solidified product, comprising: the mold, a plunger that pressurizes dust in the mold, a pressurizing device that drives the plunger, and water content of the steelmaking dust before entering the mold A moisture content adjusting means for adjusting the rate, and the moisture content adjusting means has a dust moisture content of 0.5 wt% to 20 wt% in the mold, so that it can be used without adding a binder or the like. A steelmaking dust solidified product having a sufficient strength can be produced.
この発明の一実施形態を図１ないし図３と共に説明する。図１において、溶解炉１で生じた製鋼ダストは、排気ガスと共に排気ダクト２から集塵機３に導入され、排気ガス中の製鋼ダスト１１が集塵機３で集塵されて粉体となって排出される。この製鋼ダスト１１は、鉄およびその酸化物を主成分とするものである。集塵機３から排出された製鋼ダスト１１は、図示しない搬送手段により製鋼ダスト固形化物製造装置４におけるホッパ５に投入される。
上記搬送手段による搬送過程で、製鋼ダスト１１の適宜の前処理、例えば水切りや造粒等の処理を施しても良い。ホッパ５内の製鋼ダスト１１は、製鋼ダスト固形化物製造装置４の複数並設された固形化機構部６に分配して投入される。固形化機構部６は、製鋼ダストをブリケット状の製鋼ダスト固形化物（以下「ブリケット」と称す）Ｂに固形化する機構であり、成形型７を備える。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In FIG. 1, the steelmaking dust generated in the melting furnace 1 is introduced into the dust collector 3 from the exhaust duct 2 together with the exhaust gas, and the steelmaking dust 11 in the exhaust gas is collected by the dust collector 3 and discharged as powder. . The steelmaking dust 11 is mainly composed of iron and its oxide. The steelmaking dust 11 discharged from the dust collector 3 is thrown into the hopper 5 in the steelmaking dust solidified material manufacturing apparatus 4 by a conveying means (not shown).
In the transport process by the transport means, an appropriate pretreatment of the steelmaking dust 11, such as draining or granulation, may be performed. The steelmaking dust 11 in the hopper 5 is distributed and supplied to a plurality of solidification mechanism sections 6 arranged in parallel in the steelmaking dust solidified material manufacturing apparatus 4. The solidification mechanism 6 is a mechanism that solidifies steelmaking dust into briquette steelmaking dust solidified material (hereinafter referred to as “briquette”) B, and includes a forming die 7.
集塵機３から固形化機構部６の成形型７に製鋼ダスト１１を投入するまでの経路に、製鋼ダスト１１の含水量を調整する含水率調整手段１９が設けられている。例えば、ホッパ５への投入経路、ホッパ５の内部、またはホッパ５から成形型７へ製鋼ダストを供給する経路のいずれかに、上記含水率調整手段１９が設けられる。
含水率調整手段１９には、例えば散水装置または乾燥装置が用いられる。散水装置としては、スプリンクラー、ディスペンサー等が用いられる。乾燥装置としては、加熱オーブン、温風ヒータ，送風機等が挙げられる。
これら含水率調整手段１９は、製鋼ダスト１１の含水率が、０．５ｗｔ％〜２０ｗｔ％内の設定範囲、好ましくは１．５ｗｔ％〜１５ｗｔ％内の設定範囲となるように、含水率を調整するものとされる。
A moisture content adjusting means 19 for adjusting the moisture content of the steelmaking dust 11 is provided in a path from the dust collector 3 to the steelmaking dust 11 being put into the forming die 7 of the solidifying mechanism section 6. For example, the moisture content adjusting means 19 is provided in any of a charging path to the hopper 5, an inside of the hopper 5, or a path for supplying steelmaking dust from the hopper 5 to the forming die 7.
For the water content adjusting means 19, for example, a watering device or a drying device is used. Sprinklers, dispensers and the like are used as the watering device. Examples of the drying device include a heating oven, a warm air heater, and a blower.
These moisture content adjusting means 19 adjust the moisture content so that the moisture content of the steelmaking dust 11 falls within a set range within 0.5 wt% to 20 wt%, preferably within a set range within 1.5 wt% to 15 wt%. It is supposed to be.
また、ホッパ５または固形化機構部６に、ホッパ５から供給される製鋼ダスト１１を成形型７内に強制的に充填する強制充填機構３０が設けられている。 Further, a forced filling mechanism 30 for forcibly filling the mold 7 with the steelmaking dust 11 supplied from the hopper 5 is provided in the hopper 5 or the solidification mechanism portion 6.
固形化機構部６は、図２に拡大して示すように、前記ホッパ５から投入される製鋼ダスト１１を加圧成形する成形型７と、この成形型７に加圧成形のための圧力を付与する加圧手段８と、所定の圧力となるように前記加圧手段８を加圧制御する加圧制御手段（図示せず）とを有する。 As shown in an enlarged view in FIG. 2, the solidification mechanism 6 includes a molding die 7 that press-molds steel-making dust 11 that is input from the hopper 5, and a pressure for press-molding the molding die 7. And a pressurizing control means (not shown) for controlling the pressurizing means 8 so as to be a predetermined pressure.
成形型７は、縦向きのシリンダ室状であって、製鋼ダスト１１を横断面形状が円形の柱状体（つまり円柱状体）に成形可能な形状とされている。成形型７は、具体的には、円筒状のダイ７ａと、このダイ７ａの下端開口に挿入されたプランジャ状の蓋体１２Ａとで構成される。蓋体１２Ａは、駆動源を有する蓋開閉機構（図示せず）により、開閉させられる。蓋体１２Ａは、成形型７内に入らずに、一端で密封するものであっても良い。 The forming die 7 has a vertically-oriented cylinder chamber shape, and has a shape capable of forming the steel-making dust 11 into a columnar body (that is, a cylindrical body) having a circular cross-sectional shape. Specifically, the molding die 7 includes a cylindrical die 7a and a plunger-like lid body 12A inserted into the lower end opening of the die 7a. The lid 12A is opened and closed by a lid opening / closing mechanism (not shown) having a drive source. The lid body 12 </ b> A may be sealed at one end without entering the molding die 7.
加圧手段８は、成形型７内に上方から進入して成形型７内の製鋼ダスト１１を加圧する昇降自在なプランジャ１２と、このプランジャ１２を昇降駆動する加圧装置１３とからなる。加圧装置１３は、例えば油圧シリンダからなり、その駆動が加圧装置制御手段（図示せず）によって制御される。加圧装置制御手段は、前記加圧装置１３へ圧油を供給する油圧回路１５の切替え弁１６や、ポンプ１７のモータ１８等を制御する。加圧装置１３は、油圧シリンダの他に、モータとその回転を直線運動に変換するボールねじ等の回転・直線運動変換機構（いずれも図示せず）であっても良い。 The pressurizing means 8 includes a plunger 12 that can be moved up and down to enter the mold 7 from above and pressurize the steelmaking dust 11 in the mold 7 and a pressurizing device 13 that drives the plunger 12 up and down. The pressurizing device 13 is composed of, for example, a hydraulic cylinder, and its driving is controlled by a pressurizing device control means (not shown). The pressurizing device control means controls the switching valve 16 of the hydraulic circuit 15 that supplies pressure oil to the pressurizing device 13, the motor 18 of the pump 17, and the like. In addition to the hydraulic cylinder, the pressurizing device 13 may be a motor and a rotation / linear motion conversion mechanism (not shown) such as a ball screw that converts the rotation of the motor into a linear motion.
成形型７およびプランジャ１２における、少なくとも成形時に製鋼ダスト１１と接する面には、耐錆性材料を使用することが好ましい。耐錆性材料は、超硬、サーメット、セラミックス、およびステンレス鋼のうちから選ばれる少なくとも１種類以上のものとすることが好ましい。 It is preferable to use a rust resistant material at least on the surface of the mold 7 and the plunger 12 that contacts the steelmaking dust 11 during molding. The rust-resistant material is preferably at least one selected from carbide, cermet, ceramics, and stainless steel.
成形型７およびプランジャ１２自体を耐錆性材料とする代わりに、成形型７およびプランジャ１２における、少なくとも成形時に製鋼ダスト１１と接する面に、図１０のように耐錆性の皮膜３１，３２，３３を施しても良い。前記耐錆性の皮膜３１〜３３としては、クロムメッキ、ニッケルメッキ、クロムの窒化物、クロムの炭化物、チタンの窒化物、チタンの炭化物、ダイヤモンドライクカーボンのうちから得らればれる少なくとも１種類以上のものを使用することができる。 Instead of using the mold 7 and the plunger 12 itself as a rust-resistant material, at least the surfaces of the mold 7 and the plunger 12 that are in contact with the steelmaking dust 11 during molding are coated with rust-resistant films 31, 32, as shown in FIG. 33 may be applied. The rust-resistant coatings 31 to 33 include at least one kind obtained from chromium plating, nickel plating, chromium nitride, chromium carbide, titanium nitride, titanium carbide, and diamond-like carbon. Things can be used.
この構成の製鋼ダスト固形化物製造装置４（図１）を用いてブリット（製鋼ダスト固形化物）Ｂを製造する方法、およびその製造されたブリケットＢの利用方法を説明する。溶解炉１で生じて集塵機３から粉体となって排出された製鋼ダスト１１は、ホッパ５に投入され、ホッパ５から固形化機構部６の成形型７内に投入される。この粉体の製鋼ダスト１１は、鉄およびその酸化物を主成分とするものである。 A method for producing a britt (steel-making dust solidified product) B using the steel-made dust solidified product producing apparatus 4 (FIG. 1) having this configuration and a method of using the produced briquette B will be described. The steelmaking dust 11 generated in the melting furnace 1 and discharged as powder from the dust collector 3 is charged into the hopper 5 and is charged from the hopper 5 into the mold 7 of the solidification mechanism section 6. The powdered steelmaking dust 11 is mainly composed of iron and its oxide.
前記製鋼ダスト１１は、成形型７内に投入される前に、含水率調整手段１９により、製鋼ダスト１１の含水率が、０．５ｗｔ％〜２０ｗｔ％内の設定範囲、好ましくは１．５ｗｔ％〜１５ｗｔ％内の設定範囲となるように、含水率が調整される。前記設定範囲は、上記の上限および下限の範囲内で適宜の範囲内に設定すれば良い。 Before the steelmaking dust 11 is put into the mold 7, the moisture content of the steelmaking dust 11 is set within a range of 0.5 wt% to 20 wt% by the moisture content adjusting means 19, preferably 1.5 wt%. The water content is adjusted so as to be within a set range within ˜15 wt%. The set range may be set within an appropriate range within the above upper and lower limits.
固形化機構部６においては、ホッパ５から成形型７に所定量の製鋼ダスト１１が投入され、その後に加圧装置１３の駆動でプランジャ１２が成形型７内に進入する。この状態で成形型７内の製鋼ダスト１１に所定の圧力が加えられる。この場合に、加圧断面積（つまりプランジャ１２の断面積）ｘ（ｍｍ2 ）に対する成形圧力Ｐ（ＭＰａ）は、設定範囲となるように付与される。
このようにして製造されたブリケットＢは、図３に示すように外形が円柱体状となる。また、このブリケットＢは、直径Ｄが３０〜１００ｍｍであり、直径Ｄに対する高さＨの比（Ｈ／Ｄ）は３０〜１５０％とするのが好ましい。
In the solidification mechanism 6, a predetermined amount of steelmaking dust 11 is introduced from the hopper 5 into the mold 7, and then the plunger 12 enters the mold 7 by driving the pressurizing device 13. In this state, a predetermined pressure is applied to the steelmaking dust 11 in the mold 7. In this case, the molding pressure P (MPa) with respect to the pressurized cross-sectional area (that is, the cross-sectional area of the plunger 12) x (mm 2 ) is applied so as to be within the set range.
The briquette B manufactured in this way has a cylindrical shape as shown in FIG. The briquette B preferably has a diameter D of 30 to 100 mm and a ratio of the height H to the diameter D (H / D) of 30 to 150%.
図１において、固形化機構部６で固形化されたブリケットＢは回収容器（図示せず）に集められて、溶解炉１の原料投入時に、他の原料と共に溶解炉１に投入され、製鋼原料として再利用される。溶解炉１に投入される原料は、例えば主原料が高炉より得られた溶銑であり、この他に鉄くず、生石灰などが副原料として用いられる。 In FIG. 1, briquette B solidified by the solidification mechanism 6 is collected in a recovery container (not shown) and charged into the melting furnace 1 together with other raw materials when the raw material of the melting furnace 1 is charged. As reused. The raw material charged into the melting furnace 1 is, for example, hot metal obtained from a blast furnace as a main raw material, and iron scrap, quick lime, and the like are also used as auxiliary raw materials.
この実施形態のブリケットＢの製造方法および装置によると、製鋼ダスト１１の含水率を、０．５ｗｔ％〜２０ｗｔ％内とするため、バインダー等を添加することなく実用上十分な強度を持つブリケットを製造することができる。その理由を説明する。 According to the manufacturing method and apparatus of briquette B of this embodiment, since the moisture content of the steelmaking dust 11 is within 0.5 wt% to 20 wt%, a briquette having a practically sufficient strength without adding a binder or the like is used. Can be manufactured. The reason will be explained.
バインダー等の成形体強度を向上させる添加剤を使用しない場合、ブリケットＢの固形化の作用は、加圧成形時に引き起こされる粉体粒子の再配列や接触による付着力によって発現する。基本的には粉体の付着力は粉体間の接触面積が大きいほど高くなるので、成形圧力を上げることによって粉体間の接触面積を増加させれば、ブリケットＢの強度は向上する。 When an additive for improving the strength of the molded body such as a binder is not used, the briquetting B is solidified by the rearrangement of powder particles caused by pressure molding and the adhesive force due to contact. Basically, the adhesion force of the powder increases as the contact area between the powders increases. Therefore, if the contact area between the powders is increased by increasing the molding pressure, the strength of the briquette B is improved.
しかしながら、粉体粒子は液体のように自由にその位置を変えることが出来ず、また粉体同士や粉体と成形金型面と摩擦力が生じるため、圧縮成形時に粉体の再配列による密充填効果が不十分で大きな空隙体積を内包したり、摩擦損失によって成形圧力が不均一となり、成形体内部に大きな密度差が生じたりすることで、必ずしも成形圧力が強度向上に繋がらない。さらに成形体内部の空隙中の残留空気や密度差は、成形圧力が開放される脱型時に成形圧力方向に垂直な方向に層状の亀裂が生じるいわゆるラミネーションが、より低い成形圧力領域で発生する大きな原因ともなる。従って成形圧力によるブリケット強度向上には、粉体の流動性と圧力伝達性の改善が極めて重要となる。 However, the position of the powder particles cannot be freely changed like a liquid, and a frictional force is generated between the powders or between the powder and the molding die surface. Since the filling effect is insufficient and a large void volume is included, the molding pressure becomes non-uniform due to friction loss, and a large density difference occurs inside the molded body, the molding pressure does not necessarily lead to an improvement in strength. Furthermore, the residual air and the density difference in the voids inside the molded body are large because so-called lamination in which a layered crack occurs in the direction perpendicular to the molding pressure direction at the time of demolding when the molding pressure is released occurs in a lower molding pressure region. It can also be a cause. Therefore, to improve briquette strength by molding pressure, improvement of powder fluidity and pressure transmission is extremely important.
通常、成形強度向上ために添加するバインダーには、単純に成形体の固形化強度を上げるだけでなく粉体の流動性や成形時の圧力伝達性を改善する目的もあり、総合的に粉体特性を制御することで成形性の向上を果たしている。しかしながら本件はバインダーを使用しないで実用上十分な強度をもつ製鋼ダストのブリケットを製造することが目的である。 Normally, binders added to improve molding strength not only simply increase the solidification strength of the compact, but also improve the fluidity of the powder and the pressure transmission during molding. Formability is improved by controlling the characteristics. However, the purpose of this case is to produce a steelmaking dust briquette having practically sufficient strength without using a binder.
そこで様々な調査、実験検証を進めた結果、製鋼ダストに含まれる水分、すなわち含水率によって粉体の流動性と圧力伝達性が変化すること見出した。その結果、実用上十分な強度をもつ製鋼ダストのブリケットを製造するために必要な製鋼ダストの含水率の範囲を定めるものである。 Therefore, as a result of various investigations and experimental verifications, it was found that the fluidity and pressure transferability of the powder change depending on the moisture contained in the steelmaking dust, that is, the moisture content. As a result, the range of the moisture content of the steelmaking dust necessary for producing a briquette of steelmaking dust having a practically sufficient strength is determined.
試験に使用した製鋼ダストは電炉から排出されたものであり、成分はほぼＦｅ3 Ｏ4 である。ＸＲＤ（Ｘ線回折）の結果を図５に、ＳＥＭ（走査電子顕微鏡）写真を図６に示す。 含水量を制御するため、 製鋼ダストを１１０℃で２４（時間）、オーブンで処理し、水分を蒸発させた後、 所定の含水量になるように水分を加えて調整し試料とした。 The steelmaking dust used in the test was discharged from the electric furnace, and the component was almost Fe 3 O 4 . FIG. 5 shows the results of XRD (X-ray diffraction), and FIG. 6 shows the SEM (scanning electron microscope) photograph. In order to control the water content, the steelmaking dust was treated in an oven at 110 ° C. for 24 (hours) to evaporate the water, and then adjusted by adding water to a predetermined water content.
本発明者は、製鋼ダストの成形性を調査するため、図４に示す円筒状のダイ２１Ａおよび蓋体となる下プランジャ２１Ｃからなる金型である成形型２１、および加圧用のプランジャ２１Ｂを用いて、以下のような製鋼ダストの固形化実験を行った。なお、図４におけるダイ２１Ａ、下プランジャ２１Ｃ、および加圧用のプランジャ２１Ｂは、上記固形化機構部６（図２）におけるダイ７ａ、蓋体１２Ａ、およびプランジャ１２と同等な部材である。 In order to investigate the moldability of steelmaking dust, the inventor uses a molding die 21 that is a mold including a cylindrical die 21A and a lower plunger 21C that serves as a lid, and a pressurizing plunger 21B shown in FIG. Then, solidification experiment of the following steelmaking dust was conducted. Note that the die 21A, the lower plunger 21C, and the pressurizing plunger 21B in FIG. 4 are members equivalent to the die 7a, the lid 12A, and the plunger 12 in the solidification mechanism 6 (FIG. 2).
成形型２１を設置した基板２２と蓋体２１Ｃとの間には、伝達圧力測定手段としてロードセル２３を配置した。プランジャ２１Ｂの成形圧はその加圧用のシリンダ装置に給油する経路の油圧計（図示せず）で測定するようにした。 Between the substrate 22 on which the molding die 21 is installed and the lid 21C, a load cell 23 is disposed as a transmission pressure measuring means. The molding pressure of the plunger 21B was measured by a hydraulic gauge (not shown) in the path for supplying oil to the pressurizing cylinder device.
成形圧力( 加圧パンチの圧力) は５０ＭＰａ、ブリケットＢの径サイズはφ７０、径に対する高さの比は５０〜１１０％の範囲である。なお、試験金型の材質はＳＫＨ５１および硬質クロムメッキ処理をしたＳＫＤ１１を使用した。 The molding pressure (pressure of the pressure punch) is 50 MPa, the diameter size of briquette B is φ70, and the ratio of the height to the diameter is in the range of 50 to 110%. The test mold material used was SKH51 and hard chrome plated SKD11.
表１は製鋼ダストの含水量と完全乾燥状態のブリケット見掛け密度、およびブリケットＢの落下強度試験の結果を示している。 Table 1 shows the moisture content of the steelmaking dust, the apparent density of the briquette in a completely dry state, and the results of the drop strength test of briquette B.
表１からわかるように、含水量が１．５ｗｔ％〜１５ｗｔ％にかけて見掛け密度は緩やかに増加し、１５ｗｔ％を頂点に２０ｗｔ％まで緩やかに減少するが、この範囲でのブリケット見掛け密度は比較的安定している。落下強度についても、５０〜７０ｃｍの高さから落下させてもブリケットＢは破壊せず、十分なハンドリング強度があるといえる。製鋼ダストの含水量が１．５ｗｔ％未満では、ブリケット見掛け密度は急激に低下し、見掛け密度の低下とともに落下強度も低下する。２０ｗｔ％よりも上では粘度状固形物となって水分乾燥後はブリケツトが崩壊してしまうので、見掛け密度の測定は出来ない。ブリケット落下強度試験では、ブリケットＢ自体が落下によって変形する。
なお、製鋼ダストの含水量が１５ｗｔ％を超えると、ダイ２１Ａとプランジャ２１Ｃの隙間から水分が排出される現象が認められ、含水量の増加とともに排出される水分量も増加する。
As can be seen from Table 1, the apparent density gradually increases when the water content is 1.5 wt% to 15 wt%, and gradually decreases to 20 wt% with 15 wt% at the top, but the briquette apparent density in this range is relatively stable. Regarding the drop strength, it can be said that the briquette B does not break even when dropped from a height of 50 to 70 cm, and has sufficient handling strength. When the water content of the steelmaking dust is less than 1.5 wt%, the briquette apparent density is drastically lowered, and the drop strength is lowered as the apparent density is lowered. Above 20 wt%, it becomes a viscous solid and the briquette collapses after moisture drying, so the apparent density cannot be measured. In the briquette drop strength test, the briquette B itself is deformed by dropping.
When the water content of the steelmaking dust exceeds 15 wt%, a phenomenon that moisture is discharged from the gap between the die 21A and the plunger 21C is recognized, and the amount of water discharged increases as the water content increases.
図７は製鋼ダストの含水量と成形時の下プランジャ２１Ｃの圧力を測定した結果である。下プランジャ２１Ｃの圧力はブリケットＢを介して伝達された成形圧力と考えることができるので、圧力伝達性評価の指標となる。製鋼ダストの含水量が０．５ｗｔ％未満では成形圧力５０ＭＰａに対して５０％以下の圧力しか伝達されていない。 含水量が１．５ｗｔ％を超えるとほぼ７５％の圧力伝達となり、１５ｗｔ％程度までほとんど圧力伝達性は変化しない。含水量が１５ｗｔ％を超えると急激に圧力伝達性が向上し、２０wt％以上でほぼ１００％近くの圧力伝達性が得られた。 FIG. 7 shows the results of measuring the water content of steelmaking dust and the pressure of the lower plunger 21C during molding. Since the pressure of the lower plunger 21 </ b> C can be considered as the molding pressure transmitted through the briquette B, it serves as an index for evaluating pressure transmissibility. When the water content of the steelmaking dust is less than 0.5 wt%, only a pressure of 50% or less is transmitted with respect to a molding pressure of 50 MPa. When the water content exceeds 1.5 wt%, the pressure transmission is almost 75%, and the pressure transmission performance hardly changes up to about 15 wt%. When the water content exceeded 15 wt%, the pressure transferability was rapidly improved, and when the water content was 20 wt% or more, a pressure transferability of almost 100% was obtained.
図８は製鋼ダストの含水量とその製鋼ダストの安息角を測定した結果である。安息角は図９に示すように、上部から粉体を水平面に自然落下させた場合にできる円錐状の堆積層の傾斜面と水平面の角度θを表し、粉体の流動性評価の一つである。安息角測定にはＡ．Ｂ．Ｄ粉体特性測定器( 筒井理化学器械製) を使用した。
安息角は製鋼ダストの含水量の増加とともに増加し、含水量が１５ｗｔ％を超えると粉体の流動性が極端に悪くなり測定不能であった。
FIG. 8 shows the results of measuring the water content of steelmaking dust and the angle of repose of the steelmaking dust. As shown in FIG. 9, the angle of repose represents the angle θ between the inclined surface of the conical sedimentary layer and the horizontal plane when the powder is naturally dropped from the top onto the horizontal plane. is there. For the angle of repose measurement, A. B. A D powder characteristic measuring instrument (manufactured by Tsutsui Riken Kikai) was used.
The angle of repose increased with an increase in the water content of the steelmaking dust. When the water content exceeded 15 wt%, the fluidity of the powder became extremely poor and could not be measured.
表１，図７，図８より、以下が考察できる。製鋼ダストの含水量が非常に少ない領域（０．５ｗｔ％未満）では、製鋼ダストの粉体流動性は良く、金型への充填特性には優れるものの、成形中の圧力伝達性やブリケットの見掛け密度は低い。これは、製鋼ダストが水分を持っていないため、粉体間および粉体と成形型の摩擦が大きく、粉体の再配列による密充填効果が小さいこと、および摩擦ロスによる圧力損失が起こることで、ブリケットＢの見掛け密度が小さくなるものと考える。 From Table 1, FIG. 7, and FIG. 8, the following can be considered. In the region where the water content of steelmaking dust is very low (less than 0.5 wt%), the powder fluidity of steelmaking dust is good and the filling properties into the mold are excellent, but the pressure transferability during molding and the appearance of briquettes The density is low. This is because the steelmaking dust does not have moisture, so the friction between the powder and the powder and the mold is large, the close packing effect due to the rearrangement of the powder is small, and the pressure loss due to the friction loss occurs. The apparent density of briquette B is considered to be small.
製鋼ダストの含水量が０．５〜１．５ｗｔ％の領域では、製鋼ダストの水分増加に伴い、粉体の再配列による密充填効果や摩擦ロスの減少効果が得られ、ブリケットＢの見掛け密度向上や圧力伝達性の改善につながっている。
製鋼ダストの含水量が１．５〜１５ｗｔ％の領域では、圧力伝達性はほぼ一定の値をとるが、これは水分による粉体聞および粉体と成形型の摩擦低減効果が一定になったことを示している。ブリケットの見掛け密度はわずかに上昇しているので、粉体の再配列による密充填効果は増加しているといえる。これは水分の増加が粉体の再配列作用を向上させている結果である。実用的なブリケット強度を得るには適した含水量の範囲ではあるが、製鋼ダストの金型への充填性は含水量の増加とともに劣化する。
When the water content of the steelmaking dust is in the range of 0.5 to 1.5 wt%, as the moisture content of the steelmaking dust increases, the effect of close packing and the reduction of friction loss due to the rearrangement of powder are obtained, and the apparent density of briquette B It leads to improvement and improvement of pressure transmission.
In the region where the moisture content of steelmaking dust is 1.5 to 15 wt%, the pressure transferability is almost constant, but this is a constant effect of reducing the friction between powder and mold due to moisture. It is shown that. Since the apparent density of briquettes is slightly increased, it can be said that the effect of close packing by the rearrangement of the powder is increased. This is a result of the increase in moisture improving the rearrangement action of the powder. Although the moisture content range is suitable for obtaining a practical briquette strength, the filling property of the steelmaking dust into the mold deteriorates as the moisture content increases.
製鋼ダストの含水量が１５〜２０ｗｔ％の領域では実用的なブリケット強度を維持できるが、水分がやや過剰で粉体間に水分が入り込むため、粉体の再配列による密充填効果が減少するとともに、ブリケットＢが液体に近い挙動を取り始めるため圧力伝達性が向上する。製鋼ダストの成形型への充填は、強制力を伴う方法でなければ困難である。 Although the practical briquette strength can be maintained in the region where the water content of the steelmaking dust is 15 to 20 wt%, the moisture content is slightly excessive and moisture enters between the powders, so the effect of close packing due to the rearrangement of the powder is reduced. Since the briquette B starts to behave like a liquid, the pressure transferability is improved. Filling the steelmaking dust into the mold is difficult unless the method involves forcing.
製鋼ダストの含水量が２０ｗｔ％以上の領域ではブリケットＢは泥状となり、その役目を果たさなくなる。水分が粉体間に大量に入り込み、粉体の再配列による密充填効果が喪失して水の表面張力による結合が支配的となる。成形中のブリケットは液体に近い挙動を示す為、圧力損失は小さくなる。 In the region where the water content of the steelmaking dust is 20 wt% or more, the briquette B becomes mud and does not play its role. A large amount of moisture enters between the powders, the effect of close packing by the rearrangement of the powders is lost, and the binding due to the surface tension of water becomes dominant. Since the briquette being molded behaves like a liquid, the pressure loss is small.
実用的なブリケット強度を得ることができる製鋼ダストの含水量の範囲は０．５〜２０ｗｔ％であり、望ましくは１．５〜１５ｗｔ％の範囲である。これは含水量が１．５ｗｔ％以上でブリケット強度が安定して取扱いが容易になること、含水量が１５ｗｔ％以下の範囲での成形が容易であるためである。 The range of the water content of the steelmaking dust capable of obtaining a practical briquette strength is 0.5 to 20 wt%, preferably 1.5 to 15 wt%. This is because when the water content is 1.5 wt% or more, the briquette strength is stable and easy to handle, and molding is easy when the water content is 15 wt% or less.
試験では電炉から排出された製鋼ダストを用いてブリケット製造を行ったが、この発明で用いる製鋼ダストは、鉄鋼生成過程で生じる鉄およびその酸化物を主成分とする製鋼ダストであれば良く、転炉や高炉、その他製鋼工程で生じるものが使用できる。また必要に応じて各種金属及びその酸化物、炭素、無機物等を添加する場合でも、添加物が粉体であり、かつ成形性に著しい影響を与えない添加量であれば、これらを添加した混合製鋼ダストであっても良い。 In the test, briquette production was performed using steelmaking dust discharged from the electric furnace. However, the steelmaking dust used in the present invention may be steelmaking dust mainly composed of iron and its oxide generated in the steel production process. Any furnace, blast furnace, or other steelmaking process can be used. In addition, even when various metals and oxides thereof, carbon, inorganic substances, etc. are added as required, if the additive is a powder and the addition amount does not significantly affect the moldability, a mixture in which these are added Steelmaking dust may be used.
図１の実施形態の製鋼ダスト固形化物の製造装置は、含水率調整手段１９を装備しているため、製鋼ダスト１１の含水量を容易に調整することができる。
また、水分を含んだ製鋼ダストは、成形型７を含む装置の金属部分の発錆を助長する効果があるため、装置の防錆対策が必要である。特に防錆油等の使用が難しい成形型部分の防錆対策は重要であり、その中でもブリケットＢと直接接触するダイ７ａの内径部、およびプランジャ１２の防錆は極めて重要である。ダイ７ａの防錆対策のため、耐錆性に優れた材料やコーティングを成形型に適用することが望ましい。今回実施例の成形型７のうちの、材質がＳＫＨ５１のものは使用中に錆が発生し使用不能となった。これは水分を含む製鋼ダストが金型に付着すると、発錆性を助長する効果があるためである。硬質クロムメッキ処理のＳＫＤ１１は発錆することなく継続使用が可能であった。実施形態では硬質クロムメッキを使用したが、使用するものは成形型７としての機能を有し耐錆性に優れた材料やコーティングであれば良い。材料の例としては、超硬、サーメット、セラミックスおよびステンレス鋼等が、コーティングの例としては、 クロムメッキ、ニッケルメッキ、クロム、チタンの窒化物及び炭化物、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）等が挙げられる。
1 is equipped with the moisture content adjusting means 19, the moisture content of the steelmaking dust 11 can be easily adjusted.
Moreover, since the steelmaking dust containing moisture has the effect of promoting rusting of the metal part of the apparatus including the mold 7, it is necessary to take measures against rusting of the apparatus. In particular, it is important to take rust prevention measures on the mold part where it is difficult to use rust prevention oil or the like. Among them, the inner diameter part of the die 7a that directly contacts the briquette B and the rust prevention of the plunger 12 are extremely important. In order to prevent rust of the die 7a, it is desirable to apply a material or coating excellent in rust resistance to the mold. Among the molds 7 of this example, those with the material SKH51 became rusted during use and became unusable. This is because when steel-making dust containing moisture adheres to the mold, it has an effect of promoting rusting properties. The hard chrome-plated SKD11 could be used continuously without rusting. Although hard chrome plating is used in the embodiment, any material or coating may be used as long as it has a function as the mold 7 and is excellent in rust resistance. Examples of materials include carbide, cermet, ceramics, and stainless steel, and examples of coating include chromium plating, nickel plating, chromium, titanium nitride and carbide, DLC (diamond-like carbon), and the like.
固形化装置の給粉部分については、含水量によっては製鋼ダストの充填性( 成形型への流し込み特性) に問題があるため、 ある程度強制力のある強制充填機構３０を設けることが望ましい。
特に成形型方向には制約はなく、前記強制充填機構３０として、成形型方向が縦向きの場合には、給粉機やスクリューによる押し込み等の機構が使用でき、成形型方向が横向きの場合にはスクリューによる押し込み等の機構が使用できる。
As for the powder feeding portion of the solidifying device, there is a problem in the steel-making dust filling properties (flowing characteristics into the mold) depending on the water content, so it is desirable to provide a forced filling mechanism 30 having a certain degree of forcing force.
In particular, there is no restriction on the direction of the mold, and as the forced filling mechanism 30, when the mold direction is vertical, a mechanism such as a powder feeder or a push-in by a screw can be used, and when the mold direction is horizontal. A mechanism such as pushing with a screw can be used.
４…製鋼ダスト固形化物製造装置
５…ホッパ
６…固形化機構部
７…成形型
８…加圧手段
１０…加圧制御手段
１１…製鋼ダスト
１２…プランジャ
１９…含水率調整手段
３０…強制充填機構
Ｂ…ブリケット（製鋼ダスト固形化物）
4 ... Steelmaking dust solidified material manufacturing apparatus 5 ... Hopper 6 ... Solidification mechanism 7 ... Mold 8 ... Pressure means 10 ... Pressure control means 11 ... Steelmaking dust 12 ... Plunger 19 ... Moisture content adjusting means 30 ... Force filling mechanism B ... Briquette (Steelmaking dust solidified material)
Claims (8)
前記成形型に入れるダストの含水率が、０．５ｗｔ％〜２０ｗｔ％であることを特徴とする製鋼ダスト固形化物の製造方法。 It is a method for producing a steelmaking dust solidified product, which is a solidified product, by putting the dust mainly composed of iron and its oxide generated in the steel production process into a mold and solidifying by pressure molding,
A method for producing a solidified steelmaking dust, wherein the moisture content of the dust placed in the mold is 0.5 wt% to 20 wt%.
前記成形型と、この成形型内のダストを加圧するプランジャと、このプランジャを駆動する加圧装置と、前記成形型に入れる前の製鋼ダストの含水率を調整する含水率調整手段とを備え、前記含水率調整手段は、成形型に入れるダストの含水率を０．５ｗｔ％〜２０ｗｔ％にするものとしたことを特徴とする製鋼ダスト固形化物の製造装置。 Dust mainly composed of iron and its oxide generated in the steel production process is placed in a mold and solidified by pressure molding, thereby producing a steelmaking dust solidified product that is a solidified product,
The mold, a plunger that pressurizes the dust in the mold, a pressurization device that drives the plunger, and a moisture content adjusting means that adjusts the moisture content of the steelmaking dust before entering the mold, The said moisture content adjusting means shall make the moisture content of the dust put into a shaping | molding die into 0.5 wt%-20 wt%, The manufacturing apparatus of the steel-making dust solidified material characterized by the above-mentioned.
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