JP2008261041A - 製鋼ダスト固形化物の製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 余分な添加物を含まずに、クラック等の発生の問題が生じず、取扱上必要な強度が得られ、また炉への再装入の際の炉の熱効率の改善が得られ、生産性にも優れ、製造設備についても低コスト化を図ることができる製鋼ダスト固形化物の製造方法および製造装置を提供する。
【解決手段】 この製造方法は、製鋼ダストを成形型１に入れて加圧成形して固形化することにより、製鋼ダスト固形化物Ｂを製造する方法である。使用する原料には、製鋼ダストと炭素を主成分とする粉体を混ぜ合わせた混合粉体を用いる。含有する空気によるクラックの発生を抑えるために、加圧成形して固形化する過程として、前成形と本成形の２回以上の成形を行う。成形型１は、インデックステーブル２に設け、各位置で順次、前成形装置６による前成形と、本成形装置７による本成形とを行う。
【選択図】 図１

Description

この発明は、溶鉱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製造装置に関する。

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回収されてしまい、再利用効率が著しく低い。

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、製鋼ダストを、製鋼ダスト固形化物である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２には、研削スラッ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。特許文献３には、製鋼ダストと炭素を主成分として造粒した混合造粒体を用いてブリケットに成形する方法が提案されている。
特開平０９−３１６５１２号公報 特開２００２−１９４４４９号公報 特開２００６−２２５７２９号公報

特許文献１、特許文献２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方法であるが、プラスチック等の固形化補助剤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。特許文献３の混合造粒体を用いる方法は、成形強度を得るのに有効な方法であるが、コスト面からは、造粒機の使用はできるだけ控えることが望ましい。また、原料によっては、造粒が容易でない場合がある。

そこで、製鋼ダストに、炭素を主成分とする粉体を混ぜ合わせてその混合粉体を原料として用いることを考えた。炭素は、固形化補助剤として機能し、製鋼ダスト固形化物の固定化に役立つ上に、製造された製鋼ダスト固形化物の炉での再利用の際に、炉の熱効率の向上にもつながる。
しかし、炭素を混ぜ合わせても、今一つ固形化が不十分で、クラックが発生することがある。本発明者は、このクラックの発生原因が、原料に含まれる空気であることを見いだした。
混合粉体を成形型に入れ、プランジャで加圧して成形する場合において、良好な成形強度を得るには、形成条件の選定と共に、混合粉体内の空気の除去が重要である。空気除去の方法として、成形型内の空気の排除に真空ポンプを用いる真空成形があるが、設備価格が高いうえ、粉体を扱うことから、ポンプのメンテナンスの負荷が大きいという問題がある。
また、成形時に、プランジャの速度が速いとクラックが発生し、成形強度が低下する。プランジャの速度を極端に落とせば、成形型内に含まれる空気は、成形型とプランジャの隙間から排除され、クラックの発生が抑えられるが、生産性が低くなる。

この発明の目的は、余分な添加物を含まずに、クラック等の発生の問題が生じず、取扱上必要な強度が得られ、また炉への再装入の際の炉の熱効率の改善が得られ、生産性にも優れ、製造設備についても低コスト化を図ることができる製鋼ダスト固形化物の製造方法および製造装置を提供することである。

この発明の製鋼ダスト固形化物の製造方法は、溶鉱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である製鋼ダストを、成形型に入れて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において、前記製鋼ダスト固形化物の成形に使用する原料について、製鋼ダストと炭素を主成分とする粉体を混ぜ合わせた混合粉体を原料として用い、含有する空気によるクラックの発生を抑えるために、前記加圧成形して固形化する過程として、前成形と本成形の２回以上の成形を行うことを特徴とする。なお、上記炭素を主成分とする粉体は、純粋な炭素に限らず、例えばグラファイトであっても良い。

製鋼ダスト固形化物の成形においては、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。固形化補助剤を使用することは、製鋼ダスト固形化物の強度を強化するうえで効果的であるが、プラスチック等の固形化補助剤を添加すると、上記のようなコスト面や環境負荷原因面から好ましくない。この発明によると、混合粉体に添加する炭素を主成分とする粉体が、固形化補助剤の代わりの作用を奏し、製鋼ダスト固形化物の強度を高めるため、落下等に対する強度に優れた製鋼ダスト固形化物が得られる。しかも、炭素を主成分とする粉体を添加することは製鋼原料として害とならず、次のように有益となる。
すなわち、電炉等のリサイクルに使用する製鋼ダスト固形化物に炭素粉体等の炭素材料を添加することは、電炉の熱効率を向上させるために効果的である。これは添加された炭素粉体が製鋼ダストの還元を行いつつ自己燃焼して発熱するため、外部からのエネルギー投入を削減でき、炉の熱効率が大きく改善されるためである。したがって、炭素粉体を添加した製鋼ダスト固形化物は、製鋼ダストのリサイクルに有効な手段となり得る。この炭素を主成分とする粉体は、製鋼ダストと同じく鉄鋼生成過程、あるいはその周辺で容易に得られるため、添加してもコストの増大につながることがない。
特に、この発明方法は、成形動作を２回行い、１回目の前成形で一旦大部分の空気を排除した後に、２回目の成形で本成形を行うため、成形速度を上げてもクラックの発生が大幅に抑えられ、生産性を損なうことなく、成形強度を確保することができる。なお、複数回に分けて加圧する方法であるため、真空成形に比べ、真空設備が不要で設備コストが低くて済み、原料に粉体を使用しながら、設備のメンテナンスも簡単である。

この発明方法において、前成形時に、多孔質体を介して加圧することで、成形型内の原料の空気を排除するようにしても良い。多孔質体には焼結金属等が使用できる。
成形型とこの成形型内に挿入される両側のプランジャ等で原料を加圧すると、空気の逃げ場は成形型とプランジャとの隙間のみとなり、空気は排出され難い。前成形と本成形との２回以上に分けて加圧成形を行っても、空気の排出が不十分で、クラックの発生を生じる場合がある。これにつき、前成形時に多孔質体を介して加圧することで、この多孔質体内を通じて空気の排出が可能となり、空気の排除が改善される。これにより、クラックの発生をより一層確実に防止できる。また、本成形に比べて成形圧が低くなる前成形で多孔質体を用いるので、多孔質体の目詰まりの問題が生じにくい。なお、多孔質体は、非加圧時に、逆圧をかけることなどで、目詰まりを防ぐことが望ましい。逆圧をかけるには、例えば、プランジャに軸方向に貫通してエア通過孔を設け、プランジャの非加圧時に上記エア通過孔にエアを圧送して多孔質体内にエアを通過させる。

また、この発明方法において、成形型への原料粉の投入時に成形型内の原料内に押し込まれる押し込み具により複数回に亘り繰り返し加圧するか、または成形型もしくはこの成形型内に挿入されるプランジャを振動させて、成形型内の原料の空気溜りを除去するようにしても良い。
成形型内への原料投入時に、ブリッジの発生により空気溜まりが多い場合があり、前成形と本成形との２回の加圧成形を行っても、クラックを発生することがある。これにつき、成形型への原料の投入時に、櫛状の材料押し込み棒などの押し込み具で複数回に亘り加圧することで空気溜まりを減らし、クラックの発生を改善することができる。別の方法として成形型またはこの成形型内に挿入される加圧成形用のプランジャを振動させることでも、成形型内の原料の空気溜りを除去することができる。

この発明方法において、成形型を移動させながら、移動経路の各位置で、順次、成形型への原料投入および成形型内の原料の空気溜り排除、前成形、本成形、成形型内の成形された製鋼ダスト固形化物の排出を行うようにしても良い。
原料投入空気溜り排除、前成形、本成形、排出の全ての動作を１箇所で順次行うことも可能であるが、各処理を行う位置を定め、成形型を移動しながら順次各動作を行うようにすると、生産性が良い。

この発明方法において、製鋼ダストと炭素を主成分とする粉体を混ぜ合わせた混合粉体からなる原料を造粒体に造粒する過程を含み、この造粒体を前記成形型に入れて加圧成形し固形化するようにしても良い。このように造粒過程を追加すると、さらにその成形強度および成形能率の改善を図ることができる。

この発明の製鋼ダスト固形化物の製造装置は、溶鉱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である製鋼ダストを、成形型に入れて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、成形型と、前記製鋼ダストと炭素を主成分とする粉体を混ぜ合わせて混合粉体とし、前記成形型内に原料として投入する混合投入装置と、前記成形型内の原料を予備加圧成形する前成形装置と、この前成形装置で加圧された原料を前記成形型内でさらに加圧成形して製鋼ダスト固形化物とする本形成装置とを備えることを特徴とする。
この構成の製鋼ダスト固形化物の製造装置によると、この発明方法を実施して、余分な添加物を含まずに、クラック等の発生の問題が生じず、取扱上必要な強度が得られ、また炉への再装入の際の炉の熱効率の改善が得られる製鋼ダスト固形化物を製造することができ、生産性にも優れ、設備コストも安価なものとできる。

この発明装置において、前記前成形装置は、多孔質体を介して原料を加圧するものであっても良い。
成形型への原料粉の投入時に成形型内の原料内に押し込まれる押し込み具により複数回に亘り繰り返し加圧するか、または成形型もしくはこの成形型内に挿入されるプランジャを振動させて、成形型内の原料の空気溜りを除去する空気溜まり排出装置を設けても良い。
成形型を一定経路で移動させる成形型移動装置を設け、この成形型の移動経路の各位置に、順次、前記混合投入手段による成形型への原料投入、および成形型内に投入された原料の空気溜り排除を行う原料投入部、前記前成形装置による前成形を行う前成形部、前記本成形装置による本成形を行う本成形部、および成形型内の成形された製鋼ダスト固形化物の排出を行う排出部を配置しても良い。
また、前記混合投入装置は、製鋼ダストと炭素を主成分とする粉体を混ぜ合わせた混合粉体からなる原料を造粒体に造粒する造粒機を有し、この造粒体を前記成形型に投入するものとしても良い。
これらの構成によると、この発明方法につき前述した各利点が得られる。

この発明の製鋼ダスト固形化物の製造方法は、溶鉱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である製鋼ダストを、成形型に入れて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において、前記製鋼ダスト固形化物の成形に使用する原料について、製鋼ダストと炭素を主成分とする粉体を混ぜ合わせた混合粉体を原料として用い、含有する空気によるクラックの発生を抑えるために、前記加圧成形して固形化する過程として、前成形と本成形の２回以上の成形を行う方法であるため、余分な添加物を含まずに、クラック等の発生の問題が生じず、取扱上必要な強度が得られ、また炉への再装入の際の炉の熱効率の改善が得られる製鋼ダスト固形化物を製造することができ、生産性にも優れ、製造設備についても低コスト化を図ることができる。

この発明の製鋼ダスト固形化物の製造装置は、上記製鋼ダストを成形型に入れて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、成形型と、前記製鋼ダストと炭素を主成分とする粉体を混ぜ合わせて混合粉体とし、前記成形型内に原料として投入する混合投入装置と、前記成形型内の原料を予備加圧成形する前成形装置と、この前成形装置で加圧された原料を前記成形型内でさらに加圧成形して製鋼ダスト固形化物とする本形成装置とを備えるため、この発明方法を実施して、余分な添加物を含まずに、クラック等の発生の問題が生じず、取扱上必要な強度が得られ、また炉への再装入の際の炉の熱効率の改善が得られる製鋼ダスト固形化物を製造することができ、生産性にも優れ、設備コストも安価なものとできる。

この発明の第１の実施形態を図１ないし図３と共に説明する。図１は、溶解炉で生成した製鋼ダストを固形化する成形装置を示し、（Ａ）はその破断側面図、（Ｂ）は同平面図である。この成形装置は、製鋼ダスト固形化物Ｂを成形する型となる成形型１、混合投入装置９、前成形装置６、本形成装置７、空気溜まり排出装置５、および成形型移動装置１４を備える。
成形型１は、水平な円形のインデックステーブル２における回転中心回りの円周上の４箇所に等間隔で形成され、上下に貫通し円筒面に内面が形成されている。インデックステーブル２はモータ等の回転割出用の割出駆動源１５に接続され、これらインデックステーブル２と割出駆動源１５とで、成形型１を一定経路となる円周上で移動させる成形型移動装置１４が構成される。

混合投入装置９は、製鋼ダストと炭素粉とを設定割合で混ぜ合わせて混合粉体とし、成形型１内に原料として投入する装置であり、インデックステーブル２の近傍に設置された混練機３と、この混練機３に製鋼ダスト、炭素粉、水をそれぞれ供給するホッパ１１，１２、および給水設備１３により構成される。製鋼ダストは、溶鉱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である。上記炭素粉は、炭素を主成分とする粉体のことであり、純粋な炭素の粉体の他に、グラファイト等を用いても良い。
混練機３は、供給された製鋼ダストおよび炭素粉を、水を加えて混練して混合粉体とし、成形型１に製鋼ダスト固形化物Ｂの原料として投入するものである。混合粉体の炭素含有率は２０重量％以上とし、水分含有率は１４〜２０重量％とすることが好ましい。ここで言う炭素含有率は、原料全体に対する前記炭素粉の割合のことである。
混練機３にはインデックステーブル２の成形型１の一つの割出停止位置である原料投入部２１おいて、混練された原料を成形型１に投入するための投入スクリュー４が設けられている。

空気溜まり排出装置５は、原料投入部２１の上方に配置された上下動可能な押し込み具５ａ、およびこの押し込み具５ａを昇降させる流体圧シリンダ装置等の押し込み具昇降駆動源５ｂにより構成される。押し込み具５ａは、基部５ａｂに複数本の棒状部５ａａを突出させた櫛状の部材である。なお、空気溜まり排出装置５は、押し込み具５ａの代わりに、成形型１または前成形プランジャ６ａを振動させる振動付与機構（図示せず）としても良い。

インデックステーブル２は、例えば図１（Ｂ）の白抜矢印方向に回転するように構成される。インデックステーブル２における各成形型１の割出停止位置は、上記原料投入部２１から回転方向下流側に９０°毎に、前成形部２２、本成形部２３および脱型排出部２４とされる。

前成形部２２には、前成形装置６が、本成形部２３には本成形装置７が、脱型排出部２４には脱型排出装置８（図２（Ｆ）参照）がそれぞれ配置されている。図１（Ａ）はこの原料投入部２１、前成形部２２および本成形部２３における成形過程の状態を断面で示している。
前成形装置６は、成形型１内に挿入される上下一対の前成形プランジャ６ａと、これら前成形プランジャ６ａをそれぞれ昇降させる油圧シリンダ等の前成形プランジャ駆動装置６ｂとでなる
本成形装置７は、成形型１内に挿入される上下一対の本成形プランジャ７ａと、これら本成形プランジャ７ａをそれぞれ昇降させる油圧シリンダ等の本成形プランジャ駆動装置７ｂとでなる。本成形装置７は前成形装置６に比べて強固な加圧を行うものとされる。
脱型排出装置８（図２（Ｆ））は、成形型１内に上方から挿入する脱型排出棒８ａと、この脱型排出棒８ａを昇降させる油圧シリンダ等の排出棒駆動装置８ｂとでなる。

この構成の成形装置による製鋼ダスト固形化物の製造工程について、図１および図２と共に説明する。混練機３において製鋼ダスト、炭素粉および水を所定の比率で混練した原料（混合粉体）Ｐ０を、投入スクリュー４を作動させて、原料投入部２１に位置する成形型１内に投入する。図２（Ａ）に示すように成形型１に投入された原料Ｐ０は空気溜りＰ０ａを含む。この位置で、押し込み具５を図２（Ｂ）に示すように下降させ、上下動させて空気溜りＰ０ａを崩しながら原料Ｐ０を成形型１内に押し込む。これにより原料Ｐ０内の空気を極力排出する。
次いで、インデックステーブル２を回転割出して、原料Ｐ０が充填された成形型１を前成形部２２に移行させる。この前成形部２２において、図２（Ｃ）に示すように、前成形プランジャ６ａ，６ａにより上下から原料Ｐ０を加圧する。このとき、前成形プランジャ６ａ，６ａと成形型１の内面との隙間から大部分の空気が排除される。
図２（Ｄ）で示すように、前成形プランジャ６ａ，６ａによる加圧を開放し、前成形品Ｐ１を得る。このように、加圧された前成形品Ｐ１を加圧状態から一旦開放することで、さらに空気が排除される。

前成形部２２で成形された前成形品Ｐ１は、インデックステーブル２のインデックスにより成形型１と共に本成形部２３に移行する。この本成形部２３では、図２（Ｅ）に示すように、本成形プランジャ７ａ，７ａにより上下から加圧されて、原料に対し、より強固な加圧成形である本成形が行われる。本成形プランジャ７ａ，７ａの加圧開放により本成形品Ｐ２が得られ、加圧開放後、本成形品Ｐ２はインデックステーブル２のインデックスにより成形型１と共に脱型排出部２４に移行する。
この脱型排出部２４では、図２（Ｆ）に示すように、脱型排出棒８が下降し、本成形品Ｐ２を成形型１から押出して排出し、図３（Ａ）のようなブリケット状の製鋼ダスト固形化物Ｂを得る。
製鋼ダスト固形化物Ｂの大きさは、例えば、直径が３０〜２００mm、直径に対する高さの比（高さ）／（直径）が、３０〜１５０％とするのが好ましい。

このように製造された製鋼ダスト固形化物Ｂは、製鋼ダストと炭素粉を混ぜ合わせた混合粉体を原料として用いたものであるため、余分な添加物を含まずに、取扱上必要な強度が得られ、また炉への再装入の際の炉の熱効率の改善が得られる。すなわち、炭素粉が固形化補助剤の代わりの作用を奏し、製鋼ダスト固形化物Ｂの強度を高めるため、落下等に対する強度に優れた製鋼ダスト固形化物が得られる。しかも、炭素粉を添加することは製鋼原料として害とならず、電炉の熱効率を向上させるために効果的である。これは添加された炭素粉体が製鋼ダストの還元を行いつつ自己燃焼して発熱するため、外部からのエネルギー投入を削減でき、炉の熱効率が大きく改善されるためである。また、造粒等の過程が不要とでき、あるいは簡素化でき、製造設備についても低コスト化できる。

また、この実施形態の製造装置は、成形動作を２回行い、１回目の前成形で大部分の空気を排除した後に、一旦加圧を開放し、２回目の成形で本成形を行うため、成形速度を上げても、製鋼ダスト固形化物Ｂのクラックの発生が大幅に抑えられる。そのため、生産性を損なうことなく、成形強度を確保することができる。前成形と本成形とを行うが、上記のように成形型１をインデックスしながら次の処理を順次行うようにしたため、１箇所で全ての処理を行うものと異なり、複数回に分けたことによる生産性の低下がなく、優れた生産性が得られる。なお、複数回に分けて加圧する構成であるため、本成形装置７の他に前成形装置６が必要となるが、真空成形で空気排出を行うものに比べ、真空設備が不要で設備のコストが低くて済み、原料に粉体を使用しながら、設備のメンテナンスも簡単である。
また、成形前、成形型１への原料粉の投入時に、押し込み具５により複数回に亘り加圧するため、製鋼ダスト固形化物Ｂに空気溜りによるクラックが発生することが、より一層確実に排除される。なお、押し込み具５を用いる代わりに、あるいは押し込み具５と併用して、成形型１または前成形プランジャ６ａを振動させても、成形型内の原料の空気溜りを除去することができる。

なお、上記実施形態では、前成形および本成形を上下から各プランジャ６ａ，７ａによって加圧することにより行う例を示したが、成形型１の一端側を塞いで他端側からのみ加圧することによって成形を行うことも可能である。しかし、原料Ｐ０の内部摩擦や成形型１の壁面での摩擦で成形圧が一端側にまで十分に伝わらない場合があるので、成形強度の点からは両方から加圧する方が良い。また、脱型排出棒８ａによる製鋼ダスト固形化物Ｂの排出は、図示のように下向きに行う場合の他、上向きに行うことも可能である。

図４は、この発明の製鋼ダスト固形化物の製造装置における他の実施形態であり、前成形装置６の変形例を示す。この例の前成形装置６では、成形型１に充填された原料Ｐ０の上下に焼結金属等からなる多孔質体６ｃ，６ｃを配した状態で前成形プランジャ６ａ，６ａにより上下から加圧する。多孔質体６ｃ，６ｃは、前成形プランジャ６ａ，６ａの先端に固定されている。
成形型１と上下のプランジャ６ａ，６ａで直接に加圧すると、空気の逃げ場は、成形型１とプランジャ６ａ，６ａとの隙間のみとなり、空気は排出され難いが、このように多孔質体６ｃ，６ｃを介在させて加圧成形を行うと、多孔質体６ｃ，６ｃの空孔を通じて外部に空気が排気される事から、原料Ｐ０からの空気の排除が促進される。そのため、クラックの発生がより一層確実に抑えられ、成形強度が改善される。
なお、非加圧時には逆圧をかけて多孔質体６ａの目詰まりを防ぐようになすことが望ましい。逆圧をかけるには、例えば、同図に破線で示すように、プランジャ６ａにエア通過孔６ａａを軸方向に貫通して設け、エア源に接続しておき、プランジャ６ａを成形型１から出したときに、エア通過孔６ａａにエアを圧送して多孔質体６ｃ内にエアを通過させる。目詰まりの点からは、成形圧の高い本成形装置７において多孔質体を適用することは困難である。

図５は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この固形化物の製造装置は、図１，図２に示す製鋼ダスト固形化物の製造装置において、混合投入装置９における混練機３の後段に造粒機１６を設け、造粒機１６により造粒した造粒体を成形型１に投入するようにしたものである。
造粒機１６は、製鋼ダストと炭素粉との混合粉体からなる原料を造粒体に造粒する装置である。造粒体は、例えば直径が３〜８mm程度の球状ないし断面楕円状の粒体であり製鋼ダスト固形化物Ｂに対して直径寸法で１０分の１ないし数十分の１程度の寸法の粒体とする。造粒機１６は、例えば、回転するドラム（図示せず）の中で、粉体に適度な水分を加えながら凝縮させて球状の粒体とするものである。

このように原料を造粒した後に成形型１で成形するようにした場合、製鋼ダスト固形化物Ｂの強度がより一層向上する。この実施形態におけるその他の構成は、図１，図２に示す第１の実施形態と同様である。なお、この造粒を行う実施形態においても、図４の多孔質体６ｃを用いても良い。

次に試験例について述べる。図１における本成形装置７に相当する成形型およびプランジャを準備し、固形化実験を行った。１回成形における成形速度と落下強度の関係、および成形速度最大で、前成形と本成型の２回成形での落下強度を調べた例を図６に示す。
製鋼ダスト固形化物のサイズはΦ７０×６０ｍｍであり、成形圧を３０ＭＰａの条件で成形した。炭素粉には純粋な炭素を用いた。造粒は行わずに、直接に成形型での成形を行った。落下強度は、製鋼ダストと炭素粉の混合粉体を厚さ３ｃｍに敷いた上に５０ｃｍの高さから、成形した製鋼ダスト固形化物を最大２０回繰り返し落下させ、割れに至った落下回数を調べたものである。図６で、２０回落下させて割れなかった場合も、２０回のところにプロットしてある。

１回成形では、成形速度を５mm／sec まで下げて漸く落下強度を確保できたが、空気の排出を改善した例である２回成形では、３０mm／sec 以上に上げても、２０回落下させても割れを生じず、良好な落下強度が得られた。

２回成形の場合で、成形原料の炭素粉の割合と落下強度の関係を調べた結果を図７に示す。この場合の成形条件は、前成形の成形圧を２４ＭＰa、本成型の成形圧を５０ＭＰａ、成形速度を３０mm／secとした。炭素粉の割合により適正水分量が変わるため水分量の調整もした。図７から、炭素粉の含有割合を２０重量％より少なくするとクラックが発生し易くなり、良好な成形強度を得るには、成形原料の炭素粉の含有割合を２５重量％以上の範囲とすることが有効であることが分かった。

２回成形の場合で、成形原料の水分割合と落下強度の関係を調べた結果を図８に示す。この場合の成形条件は、製鋼ダスト／炭素粉；７０／３０重量％、前成形の成形圧を２４ＭＰa、本成型の成形圧を５０ＭＰａ、成形速度を３０mm／secとした。水分割合が１４重量％より低くなると、脱型時に成形圧方向に垂直な方向に層状のクラックが発生し、落下強度が低下することが分かる。逆に水分割合が２０重量％を超えると、クラックの発生はないが、落下強度が急激に低下していることが分かる。これは、成形時に非圧縮性の水の影響で十分に圧縮できないためと考えられる。この結果、成形原料の水分割合は、１５〜１９重量％が有効であることが分かる。

図７，図８の各条件において、２回成形であって、成形原料中の炭素粉の含有割合が２０重量％以上（好ましくは２５重量％以上）、水分割合が１４〜２０重量％（好ましくは１５〜１９重量％）である場合は、図３（Ａ）に示すようにクラックのない製鋼ダスト固形化物Ｂが得られ、良好な成形強度を得ることができる。

（Ａ）はこの発明の一実施形態に係る製鋼ダスト固形化物の製造装置の概略構成を示す破断側面図、（Ｂ）はその平面図である。 （Ａ）〜（Ｆ）は同装置により製鋼ダスト固形化物を製造する方法を示す概念図である。 （Ａ）は同方法によって得た製鋼ダスト固形化物の斜視図であり、（Ｂ）はクラックが発生した製鋼ダスト固形化物の斜視図である。 同製造装置における前成形装置の変形例の断面図である。 この発明の他の実施形態に係る製鋼ダスト固形化物の製造装置の概略構成を示す破断側面図である。 １回成形および２回成形における試験例の成形速度と落下強度の関係を示すグラフである。 炭素粉割合と落下強度の関係の試験結果を示すグラフである。 水分割合と落下強度の関係の試験結果を示すグラフである。

符号の説明

１…成形型
２…インデックステーブル
３…混練機
５…空気溜まり排出装置
６…前成形装置
６ｃ…多孔質体
７…本成形装置
８…脱型排出棒
９…混合投入装置
１４…成形型移動装置
１６…造粒機
２１…原料投入部
２２…前成形部
２３…本成形部
２４…脱型排出部
Ｂ…製鋼ダスト固形化物
Ｐ０…原料（混合粉体）
Ｐ０ａ…空気溜り

Claims (10)

1. 溶鉱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である製鋼ダストを、成形型に入れて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において、
   前記製鋼ダスト固形化物の成形に使用する原料について、製鋼ダストと炭素を主成分とする粉体を混ぜ合わせた混合粉体を原料として用い、含有する空気によるクラックの発生を抑えるために、前記加圧成形して固形化する過程として、前成形と本成形の２回以上の成形を行う製鋼ダスト固形化物の製造方法。
2. 請求項１において、前成形時に、多孔質体を介して加圧することで、成形型内の原料の空気を排除する製鋼ダスト固形化物の製造方法。
3. 請求項１または請求項２において、成形型への原料粉の投入時に成形型内の原料内に押し込まれる押し込み具により複数回に亘り繰り返し加圧するか、または成形型もしくはこの成形型内に挿入されるプランジャを振動させて、成形型内の原料の空気溜りを除去する製鋼ダスト固形化物の製造方法。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、成形型を移動させながら、移動経路の各位置で、順次、成形型への原料投入および成形型内の原料の空気溜りの排除、前成形、本成形、成形型内の成形された製鋼ダスト固形化物の排出を行う製鋼ダスト固形化物の製造方法。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、製鋼ダストと炭素を主成分とする粉体を混ぜ合わせた混合粉体からなる原料を造粒体に造粒する過程を含み、この造粒体を前記成形型に入れて加圧成形し固形化する製鋼ダスト固形化物の製造方法。
6. 溶鉱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である製鋼ダストを、成形型に入れて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、
   成形型と、前記製鋼ダストと炭素を主成分とする粉体を混ぜ合わせて混合粉体とし、前記成形型内に原料として投入する混合投入装置と、前記成形型内の原料を加圧成形する前成形装置と、この前成形装置で加圧された原料を前記成形型内でさらに加圧成形して製鋼ダスト固形化物とする本形成装置とを備えることを特徴とする製鋼ダスト固形化物の製造装置。
7. 請求項６において、前記前成形装置は、多孔質体を介して原料を加圧するものである製鋼ダスト固形化物の製造装置。
8. 請求項６または請求項７において、成形型への原料粉の投入時に成形型内の原料内に押し込まれる押し込み具により複数回に亘り繰り返し加圧するか、または成形型もしくはこの成形型内に挿入されるプランジャを振動させて、成形型内の原料の空気溜りを除去する空気溜まり排出装置を設けた製鋼ダスト固形化物の製造装置。
9. 請求項６ないし請求項８のいずれか１項において、成形型を一定経路で移動させる成形型移動装置を設け、この成形型の移動経路の各位置に、順次、前記混合投入手段による成形型への原料投入、および成形型内に投入された原料の空気溜りの排除を行う原料投入部、前記前成形装置による前成形を行う前成形部、前記本成形装置による本成形を行う本成形部、および成形型内の成形された製鋼ダスト固形化物の排出を行う排出部を配置した製鋼ダスト固形化物の製造装置。
10. 請求項６ないし請求項９のいずれか１項において、前記混合投入装置は、製鋼ダストと炭素を主成分とする粉体を混ぜ合わせた混合粉体からなる原料を造粒体に造粒する造粒機を有し、この造粒体を前記成形型に投入するものである製鋼ダスト固形化物の製造装置。
    

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