JP6498684B2 - 融解されたフェロクロムの造粒 - Google Patents

Description

本発明は、改良された粒度分布、及び鉄とスチールの融解物を合金化するための改良された性質を有する粒状のフェロクロムを製造する方法に関する。

水中での金属造粒は、中型サイズの製品形式への液体金属の急速凝固のための確立した方法である。Ｇｒａｎｓｈｏｔ（登録商標）工程は、製鉄業のための使用準備済みの材料、特に粗鉄、フェロニッケル及びフェロクロムの直接製造のために開発されている。その方法は欧州特許第４０２ ６６５号及び米国特許第３８８８９５６号において開示されている。融解した金属はタンディッシュから耐火性のターゲットに導かれる。この金属はターゲットと衝突し、分割し、タンク中の冷却水上に放射状に散布される。小滴はタンクで凝固し、タンクの底から回収される。粒状体のサイズは、融解物の組成及び衝突の条件などいくつかの要素に左右される。得られたものの大部分は、５−２５ｍｍの範囲内のサイズで存在する。しかしながら、最大サイズ８ｍｍ以下である粒状体として定義された微粉の量は２０％に達する場合もある。

上記の言及された方法によって得られた粒度はスチール溶解における粒状金属の迅速な溶解を可能にするが、平均の粒度及び粒度分布を調節する可能性が制限されている点で、欠点がある。

スウェーデン特許第４３９７８３Ｂ号は、融解されたＦｅＣｒの流れを水槽へ落下させ、そこで水槽の表面直下に位置する圧縮したウォータージェットによって流れが粒状体に分解されることよる、水噴射による高炭素フェロクロム粒状体の製造方法を開示する。この粒はサイズが２−２０ｍｍで、また不規則な形状である。

米国特許第６２８７３６２号は、水の流れに溶解金属の流れを導入することにより、特徴的な２０−１００ｍｍの寸法を有するフェロクロムなど鉄合金の金属塊を生産する方法を開示する。この方法に関連した欠点は、粗粒材料の長い融解時間及び広い粒度分布である。

本発明の一般的目的は、スチールと鉄の融解物の合金化のための改良された特性を有する粒状のフェロクロム材料を提供することである。特定の目的は、合金化に使用する際の時間とエネルギーの削減をもたらすフェロクロム材料を提供することであり、とりわけ電気アーク炉（ＥＡＦ）内でより高い性能を得ることである。

もう１つの目的は、そのような改良された粒状のフェロクロム材料を作る方法を提供することである。詳しくは、材料が融解物に加えられるときに、迅速な分解および／又は融解を可能にする平均サイズを得ることである。

これ及び他の目的は、独立請求項で定義される方法及び製品によって達成される。

本発明のさらに有利な実施形態は従属請求項で特定される。

本発明によれば、フェロクロムの融解温度を例えば合金が加えられるスチール融解物の温度より低い１４００−１５００℃に調整できるように、フェロクロムの組成は共晶融点に近い組成を持つように調節することが可能である。その結果、溶解物の均質化のための時間は短縮され得る。

本発明の好ましい実施形態によれば、造粒は、上部投入口、側壁、底部、側壁の最下部に少なくとも一列の開口部を含み、側壁の開口部が最小でも５ｍｍの寸法を有している、回転分配器の補助によって実施される。

本発明は、請求項で定義される。

実施例において得られたフェロクロム粒状体の粒度分布を示す。

発明の詳細な説明

本発明は、１２−５０ｍｍの範囲である平均サイズを有する粒状のフェロクロム材料を提供し、その際４ｍｍ未満のサイズである微粉の量は、７％以下、好ましくは５％以下、より好ましくは３％以下、もっとも好ましくは１．５％以下に制限される。材料は硬質で、鋭い外観である。それは均質組成を備えた単一の位相の材料である。それは微粉の含有量が低く、したがって、自動ハンドリングに理想的である。

材料の組成は必要に応じて調節することが可能である。０．５％未満のＳｉ含有量によりスラグ生成剤の必要量が少ないこと、及びより少ないスラグ形成をもたらす。Ｓｉ含有量は０．０１％まで低減することが可能である。融解温度は炭素とクロム含有量の調節によってたとえば１４００−１４５０℃まで下げることが可能である。ＥＡＦ製鋼法では、追加されたフェロクロムは、溶解の間に溶け、それによって処理時間が縮小され、また化学的均質性の向上がもたらされる。

粒状のフェロクロム材料を製造するための装置は以下を含む：
ａ） 冷却流体を含んでいる冷却タンク、
ｂ） 回転する分配器に液体原料を供給するための手段、
ｃ） 冷却タンクの上方に配置した、回転分配器、
ｄ） 回転分配器であって、上部投入口、側壁、底部、側壁の最下部に位置する少なくとも一列の開口部を含み、この開口部が最小でも５ｍｍの寸法である回転分配器。

回転分配器に液体原料を供給するための手段はタンク上に配置し、好ましくは、タンクには円筒状の側壁を備え、供給手段は前記円筒状の側壁の中心線に位置する。分配器はアルミナ、マグネシア又はドロマイトのような高融点材料で作ることが可能である。回転する分配器は、長く伸びたノズルが取り付けられたタンディッシュを含む場合があり、そのノズルの基本設計は、スチールの連続鋳造のために使用される浸漬ノズルのそれと同様である。供給する手段は、前記の円筒状のサイドウォールの中心線に配置され、回転する分配器は、その中心に取り付けられた円形のタンディッシュ及び長く伸びたノズルを含む。延長されたノズルは１列に並んだ直径が１０−２０ｍｍである４つ以下の円形の開口部を有し、タンディッシュに制御された量の液体原料を供給するための中間のレセプター又はシュートが任意に備え付けてもよい。

別の可能性は、回転分配器が、タンクの中に備え付けられている回転する手段に付けられたポットを含むことであり、回転するポットは円筒状の側壁を有し、また、好ましくは側壁に１列のみの開口部と任意に環状の上部フランジを有することである。回転する分配器に液体原料を供給するための手段はタンク上方に位置してもよく、それには円筒状の側壁を備え付けてもよい。

この装置は、一定の液頭を保ちそれによって一定のノズルの流量を保つために、自動的にタンディッシュ内のレベルを制御するタンディッシュのための秤量システムが備え付けてもよい。又は、自動制御システムは光学式か電磁気式のセンサーを含んでもよい。

液体金属かスラッグを分解して粒状化した材料を製造する方法は下記の工程を含む：
ａ）請求項で定義されるような組成を有するフェロクロム融解物を提供する工程、
ｂ）回転する分配器に融解したフェロクロム材料を供給する工程、
ｃ）冷却液の上部と内部の両方又はいずれか一方で上記の融解した材料を分解し少なくとも部分的に凝固された粒状体を形成する工程、
ｄ）冷却水内の分解された融解物を凝固させる工程、
ｅ）冷却タンクの底から粒状の材料を回収する工程。

この方法によって、４ｍｍ未満のサイズである微粉の量が全重量の７％以下、好ましくは５％以下、もっとも好ましくは３％以下である、平均サイズが１２−５０ｍｍの範囲である粒状のフェロクロム材料が得られる。好ましくは、サイズが１６ｍｍ以上である粒状体の量は全重量の４０％以上、好ましくは４５％以上である。

好ましい実施形態では、粒状化した材料を製造する方法は、以下の特徴の少なくとも１つを含む：
− １−５０ｒｐｍの速度で分配器を回転させること。低い回転速度は制御するのが容易であり、溶解物の流れの制限に好ましい影響があるように見えるだろう。他方では、出口の数が少ない場合、より速い回転速度が熱放散の理由で好まれる。従って、回転速度は、例えば、毎分２−６回転、毎分４−１２回転、毎分８−２０など自由に要求された範囲で制限することが可能である。
− 融解した材料を毎分０．５ −１０ｔ、好ましくは毎分１−５ｔの比率で供給すること。これらの供給速度は高容量プラントで適用し得る。しかしながら、小型のユニット、及び試験的なプラント適用ためのより低い供給比率は可能である。
− タンク中の冷却水を、回転する手段に対し好ましくは同一又は反対方向に循環させること。タンク中の冷却水の循環の制御により、均一の冷却を確実にすることが可能である。
回転する分配器からの流れに対し反対方向である水流は、より高い冷却速度だけでなく、液体のインターフェースでより高い抵抗力をもたらす。従って、冷却水の方向及び速度の制御により、粒状体の幾何学的形状に部分的に影響を及ぼすことが可能な場合もある。
−タンク中の冷却水と回転する分配器の開口部の間の高低差を０．１−１．５ｍに調整すること。この設計パラメーターは分配器から環状域までの半径距離を調製するために使用することができ、それによって融解物の流れが欧州特許第４０２６６５号で議論されるように冷却液に衝突する。
− 液体原料を供給するための手段から回転分配器への流れを制御することにより、タンディッシュ及び／又は回転分配器における溶解物レベルを制御すること。これは液頭と、それによりさらにノズルを通る液体の流れを制御するために為される。
− タンディッシュ及び回転する分配器の片方又は両方の溶解レベルを制御することより、造粒の割合を制御すること。増加した液頭がノズルを通したより高い流量をもたらすため、これは便利な方法である。
− タンクの底から水とエアーエジェクタを使用して放出することにより、凝固されたフェロクロム粒状体を回収すること。この方法は国際公開第２００９／１５７８５７号で開示され、最も適切な方法であると考えられる。しかしながら、粒状の材料を回収するために他の方法を使用することも可能である。

本発明は上に記述された実施形態によって限定されていると見なされておらず、請求項の範囲内で変更可能であることが、当業者に理解されるだろう。

以下の実施例において、本発明によって得られる結果が示される。フェロクロム合金はＦｅＣｒとスチール屑の混合により３００ｋｇの誘導電気炉で融解した。融解物は出湯樋を用いてタンディッシュに供給した。出鋼時の温度は１６６０−１６８０℃であった。タンディッシュ内の溶解物レベルは３００−４００ｍｍになるように手動で制御した。造粒完了の後、粒状体をタンクから取り除き、乾燥し、スクリーニング。スクリーンは対応する正方形の開口部を有した。サイズの等級は４ｍｍ未満、４−８ｍｍ、８−１２ｍｍ、１２−１６ｍｍ、１６−２５ｍｍ、および２５ｍｍ超を使用した。結果は全重量の％で与えられる。

実施例では、６回の稼働（Ｃ２１０−Ｃ２１５）の結果が報告される。フェロクロムは不純物とは別に６８．７％のＣｒ、５．８％のＣ、及び０．６９％のＳｉ、０．１５％のＭｎバランス（ｂａｌａｎｃｅ）Ｆｅを含んでいた。２つの異なる回転速度を使用した。一定の熱分散を確実にするため稼働Ｃ２１０、Ｃ２１２及びＣ２１４は４．７ｒｐｍで行い、稼働Ｃ２１１、Ｃ２１３及びＣ２１５は１０．６ｒｐｍで行った。

タンディッシュに付けられたノズルはすべての稼働において１０°下方に向けられた１つの開口部を有していた。稼働Ｃ２１０及びＣ２１１において２４ｍｍの直径を使用した。稼働Ｃ２１２及びＣ２１３において２９ｘ１６ｍｍの長方形の開口部を使用した。稼働Ｃ２１４及びＣ２１５において３９ｘ１０ｍｍの長方形の開口部を使用した。得られたフェロクロム粒状体の粒度分布は図１で開示される。図１は、微粉の量（４ｍｍ未満）が全ての場合で２％未満であり非常に低いことから粒度分布が優れていることを明らかにする。平均のサイズは並はずれて高い。粒状体の４０％以上は、１６ｍｍ以上のサイズを有している。図において、各稼働から得られた比率が縦軸で示され、サイズの等級、４ｍｍ未満、４−８ｍｍ、８−１２ｍｍ、１２−１６ｍｍ、１６−２５ｍｍ、及び２５ｍｍ超が横軸上で示される。

フェロクロムの組成は必要に応じて調節することが可能である。融解温度は炭素とクロム含有量の調節により１４００−１４５０℃に減らすことが可能である。この目的のための典型的な組成は５５％のＣｒ、３．８％のＣ及び０．３％未満のＳｉである。この材料は、従来のフェロクロムより速く融解し、その結果として、より短い処理時間及びより低い出湯温度になる。従って、それは時間とエネルギーの消費を抑え、さらに生産性の改善及びより信頼性のある工程をもたらす。

Claims (10)

1. 融解物の造粒によるフェロクロム製造の方法であって：
   重量％（ｗｔ％）で
   Ｃ １−９
   Ｃｒ ２５−７０
   Ｓｉ ２．０以下
   残部 Ｆｅ、及び３％を超えない他の元素
   の組成を有するフェロクロム融解物を提供する工程、
   分配ユニットに融解物を供給する工程であって、分配ユニットは冷却水の上部に配置した回転分配器を含み、回転分配器は上部投入口、側壁、底部、及び側壁の最下部に少なくとも１列の開口部を含み、側壁の開口部の最小寸法は少なくとも５ｍｍである工程、
   冷却タンクに保持された冷却水の上部及び／又は内部で融解物を分解することにより、融解物を造粒する工程、
   分解した融解物を冷却水内で凝固する工程、
   １２−５０ｍｍの範囲内の平均粒径を有する粒状のフェロクロム材料を得る工程であって、そこでは粒径が４ｍｍ未満の微粉の量は、７％以下に制限されている工程、
   を含む方法。
2. 方法は、以下の特徴：
   冷却タンク中の冷却流体に少なくとも１つの融解したフェロクロムの流れを供給すること、
   １−５０ｒｐｍの速度で分配器を回転させること、
   ０．５−１０ｔ／ｍｉｎの速度で融解した材料を供給すること、
   タンク中の冷却水を循環させること、
   タンク中の冷却水と回転分配器の開口部の間の高低差を０．１−１．５ｍに調整すること、
   回転分配器への液体原料の流れの制御により、回転分配器の中の融解物レベルを制御すること、
   回転分配器の中の融解物のレベル制御により、造粒の速度を制御すること、
   水とエアーエジェクタを使用してタンクの低域から放出することにより、凝固された粒状体を回収すること、
   回転分配器の中の液体のフェロクロムのレベル制御により、造粒の速度を制御すること、
   の少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
3. 次の必要条件（ｗｔ％）：
   Ｃ ２−５、
   Ｃｒ ４５−６０、
   Ｓｉ １．０以下、
   及び、他の元素の量は１％以下であること、
   の少なくとも１つを満たす、請求項１乃至２のいずれかに記載の方法。
4. 次の必要条件（ｗｔ％）：
   Ｃ ３．５−４、
   Ｃｒ ５３−５７、
   Ｓｉ ０．１５以下、
   及び、他の元素の量は０．５以下であること、
   の少なくとも１つを満たす、請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。
5. 次の必要条件：
   １２−２５ｍｍの範囲内である粒状のフェロクロムの平均粒径、
   粒径が４ｍｍ未満の微粉が５％以下、
   粒径が２５ｍｍ以上の粒状体が４％以上、
   １３００−１５００℃の範囲内であるフェロクロムの融解温度、
   他の元素の量は不純物含有量に制限されていること、
   の少なくとも１つを満たす、請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
6. 特徴としてフェロクロム融解物が次の組成（ｗｔ％）：
   Ｃ ４−５、
   Ｃｒ ５３−５７、
   Ｓｉ ０．５以下、
   を含む、請求項１乃至３又は５のいずれかに記載の方法。
7. 粒状のフェロクロム材料であって、粒状のフェロクロム材料は以下の組成（ｗｔ％）：
   Ｃ ２−５
   Ｃｒ ２５−７０
   Ｓｉ １．０以下
   残部 Ｆｅ、及び３％を超えない他の元素
   及び、１２−５０ｍｍの範囲内の平均粒径を有し、ここで粒径が４ｍｍ未満の微粉の量が５％以下に制限され、粒径が２５ｍｍ以上である粒状体が４％以上である、粒状のフェロクロム材料。
8. 粒状のフェロクロム材料は、次の必要条件（ｗｔ％）：
   残部 Ｆｅ、及び１％を超えない他の元素
   を満たす、請求項７に記載の粒状のフェロクロム材料。
9. 粒状のフェロクロム材料は、次の必要条件（ｗｔ％）：
   Ｃｒ ４５−６０、
   他の元素 １以下、
   粒状のフェロクロムの平均粒径が１２−２５ｍｍの範囲内、
   フェロクロムの融解温度が１３００−１５００℃の範囲内、
   他の元素の量は不純物含有量に制限されていること、
   の少なくとも１つを満たす、請求項７に記載の粒状のフェロクロム材料。
10. 粒状のフェロクロム材料は、次の必要条件（ｗｔ％）：
    Ｃ ４−５
    Ｃｒ ５３−５７
    Ｓｉ ０．５以下
    他の元素 １以下、
    １２−２５ｍｍの範囲内である粒状のフェロクロムの平均粒径、
    １３００−１５００℃の範囲内であるフェロクロムの融解温度、
    他の元素の量は不純物含有量に制限されていること、
    のうち少なくとも１つを満たす、請求項７に記載の粒状のフェロクロム材料。

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