JP7159720B2 - 複数種の焼結鉱の相対強度評価方法 - Google Patents
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Description
冷間強度が低い焼結鉱は、高炉装入時の割れや高炉炉内の降下時に受ける衝撃によって粉化が著しくなり、高炉内の空隙率が低下することによって通気性が悪くなるといった問題がある。
これに対して、実機によるテストの前段階で実機を模擬した鍋試験を行って影響を確認することが多いが、鍋試験に多くの原料と時間を必要とすることから多くのパターンについて検証するには数日を要し、また1人で鍋試験をすることは困難である。
特許文献1に記載の発明は、焼成したタブレットの断面を観察して得られる空隙の面積率と固体部内気孔の面積率の和から焼結鉱の強度を推定する方法である。
また、特許文献2に記載の発明は、配合原料のうち粒径1mm以下の部分を取り出して焼成したタブレットの焼成前後の体積比から焼結鉱の強度を推定する方法である。
また、特許文献2に記載の発明においても、焼成したタブレットの体積を水銀法によって測定するものであるので特許文献1と同様に非常に手間がかかる。
その結果、これに基づいて原料の配合を効率的に設計することができる。
ここでは、実機において使用される粉コークスを含まない場合と、粉コークスを含む場合に分けて焼結鉱の強度を推定する方法について説明する。
このタブレット成形工程では、複数種の鉄鉱石と副原料、例えば、図3(a)に示したような配合割合A(粉コークス無)の場合、4種類の鉄鉱石OreA,鉄鉱石OreB,鉄鉱石OreE,鉄鉱石OreFと副原料を混合したものを圧粉成型する。配合割合は、鉄鉱石OreAを27.4%,鉄鉱石OreBを20%,鉄鉱石OreEを10%,鉄鉱石OreFを25%,そして副原料を17.6%とした。副原料としては、石灰石,ドロマイト,珪石などがあり、ここに粉コークスは一切含まれていない。
このとき圧粉する圧力は10~30kPaで行い、凹部31の内部で所定の高さが得られる圧力にてプレスを行う。
これにより成形されたタブレット10の直径は15mmで高さも15mmであった。
この試験片製造工程では、タブレット成形工程によって成形された複数のタブレット10に対して、縦型炉を用いてそれぞれ異なる熱量を与えて焼結処理して試験片20を得るものである。
与える熱量については、炉内雰囲気温度と保持時間(タブレット10の温度が1300℃に到達してからの保持時間)を変えることで調整した。炉内雰囲気温度は、1400℃,1450℃,1500℃と三段階の場合とし、保持時間としては、30秒(S),60秒(S),90秒(S),120秒(S)とした。
ここで、温度(℃)とは、1100℃以上となる範囲内での温度の平均値(℃)から1100(℃)を減算した値(温度の平均値-1100)(℃))を示すものであり、また、時間(min)とは、1100℃以上の時間を示す。
この試験片強度測定工程では、試験片製造工程で得られた試験片20の一つ一つについて強度を測定する。
測定は、図5に示すように、試験片20の強度を間接引張強度試験によって測定するものであり、円柱状の試験片20の側面部(外周面部)が上方になるように配置して上部から径方向に圧力をかけて、試験片20に亀裂が生じた瞬間の圧力を計測する。
この焼結鉱強度推定工程では、試験片製造工程で評価した熱量と、試験片強度測定工程で評価した試験片20の強度の関係から焼結鉱の強度を推定する。
ここでは、図6に示したように、図3(a)に示した配合割合A(粉コークス無)の場合における、熱量に対する試験片20の強度の関係を示すグラフ(線形A)と、配合割合A(粉コークス無)とは異なる配合割合、例えば、図4(a)に示した配合割合B(粉コークス無)の場合における、熱量に対する試験片20の強度の関係を示すグラフ(線形B)から焼結鉱の強度を推定する。
さらに、配合割合Aの場合と、配合割合Bの場合では、鉄鉱石OreAと鉄鉱石OreBが配合されている点では共通しているものの、配合割合Aの場合では、鉄鉱石OreEと鉄鉱石OreFが配合されている点が、配合割合Bの場合のように、鉄鉱石OreCと鉄鉱石OreDが配合されている点と異なるため、配合割合Aの場合のように、鉄鉱石OreEと鉄鉱石OreFが配合されている方が、配合割合Bの場合のように、鉄鉱石OreCと鉄鉱石OreDが配合されているものよりも強度が高いものと推定することができる。
図3(a)及び図4(a)で示したものと比較して、図3(b)及び図4(b)で示したものでは粉コークスを多く含むことになるので、鉄鉱石と副原料の合計を100%として、粉コークスはその合計に対して外掛けで、4.0%(図3(b)),3.8%(図4(b))配合した。
粉コークスについては、タブレット成形工程で混合するものであり、その後に試験片製造工程,試験片強度測定工程,焼結鉱強度推定工程をこの順で行うことは同様である。
なお、この鍋試験では、直径300mmで高さが800mmの鍋を使用して鍋下圧力を一定の条件として行った。そして、得られた焼結鉱の高さ方向を2分割し、上部の方から25個の試料をランダムに取り出して測定した強度を平均したものと、下部の方から25個の試料をランダムに取り出して測定した強度を平均したものをさらに平均したものである。
よって、生産段階に入る前の試験段階において、配合毎の焼結鉱の強度自体を極めて簡易に評価することができるので、これに基づいてより一層実機に沿った原料の配合を効率的に設計することができる。
本試験の場合、要員1人で準備に3時間,試験に1時間,原料使用量は約10gであったのに対して、これを鍋試験した場合には、要員3人で準備に2日,試験に2日,原料使用量は約100kgであり、本試験による評価方法は極めて簡易で低コストである。
20 試験片
30 ベース部材
31 凹部
31a 凹部の径
35 棒部材
35a 棒部材の径
Claims (2)
- 複数種の焼結鉱の相対強度評価方法であって、
複数種の鉄鉱石と副原料を混合したものを圧粉成型させてなるタブレットに対しそれぞれ異なる熱量を与えて焼結処理して試験片を得た後、その試験片の強度を測定して求め、前記熱量に対する前記試験片の強度の関係から前記複数種の焼結鉱の相対強度を評価するもので、前記試験片の強度を、間接引張強度試験によって実施することを特徴とする複数種の焼結鉱の相対強度評価方法。 - 前記タブレットに混合される前記複数種の鉄鉱石の配合自体を変えたもの、あるいは、配合は同じでも比率を変えたものに対しそれぞれ異なる熱量を与えて焼結処理して試験片を得ることを特徴とする請求項1に記載の複数種の焼結鉱の相対強度評価方法。
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JP2018169253A JP7159720B2 (ja) | 2018-09-11 | 2018-09-11 | 複数種の焼結鉱の相対強度評価方法 |
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徳永 洋一,焼結鉄における機械的性質の評価,日本金属学会会報,1972年,11巻5号,P.353-367 |
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