JPH073342A

JPH073342A - 軟化溶融性状の優れた焼結鉱の製造方法

Info

Publication number: JPH073342A
Application number: JP16836993A
Authority: JP
Inventors: Yozo Hosoya; 陽三細谷
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1993-06-16
Filing date: 1993-06-16
Publication date: 1995-01-06
Anticipated expiration: 2018-04-07
Also published as: JP3394563B2

Abstract

(57)【要約】【目的】軟化溶融性状の優れた焼結鉱を製造する。【構成】焼結機に装入する前に、コークスの粒度を０
〜０．５ｍｍが０〜２５ｗｔ％、５．０〜１０．０ｍｍ
が０〜１０ｗｔ％になるように調整または造粒して焼結
原料中に配合し、石灰石の粒度を０〜１．０ｍｍが０〜
３０ｗｔ％、５．０〜１０．０ｍｍが０〜２０ｗｔ％に
なるように調整または造粒して焼結原料中に配合したの
ち、配合原料全体を混合・造粒してから焼結機で焼成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は軟化溶融性状の優れた焼
結鉱を製造する焼結鉱の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から焼結鉱の製造では、焼結原料に
粉コークスや粉石灰石等の副原料を配合して混合し、そ
の配合原料を造粒機で造粒したのち焼結機に装入し、焼
結層の通気を良好に保ちながら操業している。焼結鉱の
品質を向上させるために、通気性に悪影響を及ぼす粉コ
ークス中０．５ｍｍ以下を少なくする粒度調整が図られ
たり、融液生成に重要な働きをする粉石灰石の特定粒度
を増減させる粒度調整などが実施されてきた。ただ、こ
れらの手段では還元粉化性や被還元性は改善できるが、
高炉下部の反応で最も重要な軟化溶融性状を改善する手
段にはなっていなかった。

【０００３】例えば、特公昭６３−１３４７５号公報に
は、粒径７ｍｍ未満が１００重量％の粉コークスにセメ
ントと水を加えて混合して混合物を積付けし、セメント
の水和反応により形成された水和物でコークス粒子間が
結合されるまで養生し、この積付け養生物を粒径０．５
ｍｍ未満が４０重量％以下となるように解砕して鉄鉱石
焼結時に使用し、粉コークスの燃焼効率を向上させて成
品焼結鉱の被還元性（ＪＩＳ還元率）を向上させる方法
が開示されている。ところが、高炉下部の反応を大幅に
向上させるには焼結鉱の被還元性向上だけでは不十分
で、焼結鉱の軟化溶融性状の改善が重要であるが、その
改善については何も記載されていない。

【０００４】特公昭６３−６６１６号公報には、粉鉄鉱
石を下方吸気式焼結機で焼結する際、粒度が１０ｍｍ以
下０．５ｍｍ以上の粗粒石灰石を他の配合原料と共に配
合して石灰石の焼結過程に於ける反応を遅らせることに
より、２次ヘマタイトの生成又は成長を少なくして耐還
元粉化性を向上させる焼結鉱の製造法が開示されてい
る。しかし、高炉下部の反応で最も重要な軟化溶融性状
の改善については何も記載されていない。

【０００５】特開昭５７−１９２２２８号公報には、粉
鉄鉱石を下方吸気式焼結機で焼結する際、粒度１〜３ｍ
ｍが５０％以上の石灰石や粒度３〜５ｍｍが１０％以下
の石灰石、粒度０．２５ｍｍ以下の微粒子が１９％以下
の石灰石等を他の原料と配合し焼結することにより、骸
晶状菱型ヘマタイトおよび板状カルシウムフェライトの
生成を抑制し、被還元性の良い針状カルシウムフェライ
トと耐還元粉化性の良好な斑状ヘマタイトの生成を増や
した、耐還元粉化性と被還元性を向上させる焼結鉱の製
造法が開示されている。しかし、高炉下部の反応で最も
重要な軟化溶融性状の改善については何も記載されてい
ない。

【０００６】特開昭６１−３４１１９号公報には、微粉
鉱石に石灰石を他の配合原料と共に添加して焼結する方
法において、石灰石の粒度を３〜５ｍｍの粒子が全石灰
石量の３５ｗｔ％以上となるように調整して、焼結層の
通気を良好にしてヒートパターンの高温保持時間を短く
し、カルシウムフェライトと再酸化ヘマタイトの隣接を
抑制して耐還元粉化性を著しく改善する焼結鉱の製造法
が開示されている。同公報では落下強度や被還元性は従
来の焼結法と同等と説明されているが、高炉下部の反応
で最も重要な軟化溶融性状の改善については記載されて
いない。

【０００７】特開昭５８−９１１３２号公報には、粉状
鉱石を下方吸気式焼結機で焼結する際、石灰石を水分２
〜７％で造粒し、造粒後の粒度が０．５ｍｍ以下が２０
％以下、３ｍｍ以上が４０％以下の石灰石を他の原料と
配合して焼結し、還元粉化性に悪い２次ヘマタイトの生
成を抑えながら被還元性の良いカルシウムフェライトを
多量に生成してＪＩＳ還元率と還元粉化指数（ＲＤＩ）
の向上を図る焼結鉱の製造法が開示されている。しか
し、軟化溶融性状の改善については記載されていない。

【０００８】ＩＳＩＪＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，
３１（１９９１）５，ｐ．４６８には、焼結過程で粒径
が０．７ｍｍ以上の石灰石や０．５ｍｍ以上の粉コーク
スが消滅した後に、焼結鉱中にマクロ気孔が生成し易い
ことが記載されている。しかし、軟化溶融性状の改善に
ついては何も触れられていない。

【０００９】材料とプロセス，４（１９９１），ｐ．１
１２６には、スケールなどの高ＦｅＯ原料を５ｗｔ％以
上配合すれば低融点のシリケートスラグが生成し易いこ
とが記載されている。しかし、高ＦｅＯ原料多配合以外
の手段については記載されておらず、微粉コークス減少
とシリケートスラグ生成増の関係ならびに軟化溶融性状
改善に関する記載はない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、これまで制
御する手段が確立されていなかった軟化溶融性状の優れ
た焼結鉱の製造方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は以下の通
りである。

【００１２】焼結機に装入する前に、コークスの粒
度を０〜０．５ｍｍが０〜２５ｗｔ％、５．０〜１０．
０ｍｍが０〜１０ｗｔ％になるように調整または造粒し
て焼結原料中に配合し、石灰石の粒度を０〜１．０ｍｍ
が０〜３０ｗｔ％、５．０〜１０．０ｍｍが０〜２０ｗ
ｔ％になるように調整または造粒して焼結原料中に配合
したのち、配合原料全体を混合・造粒してから焼結機で
焼成することを特徴とする軟化溶融性状の優れた焼結鉱
の製造方法。

【００１３】焼結機に装入する前に、成品処理ライ
ンまたは高炉庫下篩から発生する返鉱または焼結鉱篩下
粉の粒度を０〜０．５ｍｍが０〜５ｗｔ％になるように
調整または造粒して焼結原料中に配合することを特徴と
する前記の軟化溶融性状の優れた焼結鉱の製造方法。

【００１４】

【作用】本発明は、前記課題を解決するため、焼結原料
に配合する粉コークスや粉石灰石、返鉱、焼結鉱粉の粒
度分布を焼成前に調整することにより、マクロ気孔生成
と粘性の高いシリケートスラグ生成の組合せで焼結鉱中
のマクロ気孔を多く確保することにより軟化溶融性状の
優れた焼結鉱を得る。

【００１５】本発明は、まず粉コークスの微粉である粒
度０〜０．５ｍｍを大幅に減少させて、擬似粒子の付着
粉内へ埋没する粉コークス量を減らして燃焼性を大幅に
改善し、単位時間当たりの粉コークス燃焼量を増加させ
て焼結層内の酸素分圧（Ｐｏ₂）を低下させる。そうす
ると、図２に示すようにＣａＯ−ＳｉＯ₂−ＦｅＯ系の
低融点シリケートスラグ生成が促進されて融液量も増加
し、逆にカルシウムフェライト融液の生成は抑制され
る。

【００１６】それに加えて、石灰石の微粉である０〜
１．０ｍｍを大幅に減少させて石灰石の反応性を抑制す
るので、石灰石は生成した粘性の高いシリケートスラグ
と反応することになり、石灰石の反応・消滅後にマクロ
気孔（５０μｍ以上）が形成される。当然コークスの燃
焼・消滅後にもマクロ気孔が形成される。シリケートス
ラグは粘性が高いので気孔に浸透し難く、気孔自身を閉
塞することも少ないので、良好なマクロ気孔を焼結鉱全
体に均一に造ることができる。

【００１７】この粉コークスの微粉である０〜０．５ｍ
ｍを減少させる方法と粉石灰石の微粉である０〜１．０
ｍｍを減少させる方法を組み合わせると、従来と違い焼
結鉱はシリケートスラグ結合主体にマクロ気孔を均一に
分布させたものになり、高炉内で昇温、還元されると閉
塞しない気孔内にガスが十分浸透するので、還元が著し
く促進される。しかもシリケートスラグとマグネタイ
ト、一部ヘマタイトが主体の結合組織であるので、カル
シウムフェライトとヘマタイトが主体の結合組織に多く
見られるような還元時の粉化は少ない。すなわち、耐還
元粉化性が良好で、マクロ気孔が均一に分散しているの
でＪＩＳ還元率も向上した焼結鉱になる。この焼結鉱は
高炉シャフト下部の軟化融着ゾーンまで降下してもマク
ロ気孔がつぶれないので還元が益々促進されることにな
り、メタル・スラグの分離もより高温側に移行してスム
ーズになり、図３に示すように焼結鉱の高温荷重軟化溶
融試験の性状が大幅に改善されることになる。返鉱や焼
結鉱粉の微粉部分にはＣａＯが１０％程度含まれている
ので、この部分を少なくして配合すればシリケートスラ
グの生成がさらに促進され、上記効果はより増加するこ
とになる。

【００１８】鉄と鋼，７２（１９８６）４，Ｓ３には、
高炉内熱保存帯（シャフト中部）までの低温還元性はＪ
ＩＳ還元率が６２％以上であれば良好で、それ以上に改
善してもシャフト効率は横這いになり、また熱保存帯以
降（シャフト下部）の高温還元性はＪＩＳ還元率と気孔
率によって整理され、ＪＩＳ還元率のみの改善では高温
還元性向上幅は少なく、焼結鉱の気孔率増加との組合せ
が大きな改善効果をもたらすと記載されている。この記
載からも、本発明法によるマクロ気孔生成増の軟化溶融
性状改善策が妥当であるといえる。

【００１９】本発明法でコークスの粒度を０〜０．５ｍ
ｍが０〜２５ｗｔ％、５．０〜１０．０ｍｍが０〜１０
ｗｔ％としたのは、事前に実施した鍋試験結果で０〜
０．５ｍｍの微粉コークスが２５ｗｔ％より少なくなる
と効果が出始め、５．０〜１０．０ｍｍが１０ｗｔ％を
越えると焼結ベッド下層部への偏析増加による下層部熱
過剰の悪影響と気孔の不均一分散が逆に見られ始めるか
らである。微粉コークスの粒度設定を０．５ｍｍ以下と
したのは、焼結原料の擬似粒子の顕微鏡観察で０．５ｍ
ｍ以下の粉コークスが付着粉内に多く埋没していたから
であり、粗粒コークス上限の粒度設定を５．０〜１０．
０ｍｍとしたのは、同じく擬似粒子の顕微鏡観察で５．
０ｍｍ以上の粉コークスは単独で存在し、かつ焼結ベッ
ド層高方向の各層解体調査で下層部分に多く偏析してい
たからである。また、この粒度調整した粉コークスは、
焼結新原料の合計（鉄鉱石と焼結鉱粉、副原料）を１０
０％とすると、外％（１００％に加えての意味）表示で
１．０ｗｔ％添加から効果が出始め、７．０ｗｔ％以上
では熱過剰で効果が見られなくなった。

【００２０】同時に石灰石の粒度を０〜１．０ｍｍが０
〜３０ｗｔ％、５．０〜１０．０ｍｍが０〜２０ｗｔ％
としたのも、粉コークスの場合と同じく、事前の鍋試験
結果で０〜１．０ｍｍが３０ｗｔ％より少なくなるとマ
クロ気孔均一生成の効果が出始め、５．０〜１０．０ｍ
ｍは逆に２０ｗｔ％を越える辺りから気孔径が大きくな
り過ぎて気孔数が減り、かつ不均一に分散し始めるから
である。微粉石灰石の粒度設定を１．０ｍｍ以下とした
のは、焼結原料の擬似粒子の顕微鏡観察で１．０ｍｍ以
下の微粉石灰石は付着粉内に取り込められていたからで
ある。１〜５ｍｍの多くは擬似粒子の核部分になってい
たので、その部分からマクロ気孔が生成されると推定で
きた。粗粒石灰石の上限を５．０〜１０．０ｍｍと設定
したのは、擬似粒子の顕微鏡観察で５．０ｍｍ以上の石
灰石は単独で存在し、かつ焼結ベッド層高方向の各層解
体調査でも下層部分に多く偏析して、均一なマクロ気孔
形成への悪影響が考えられるからである。またこの粉石
灰石は、焼結新原料の合計を１００％とすると、外％表
示で５．０ｗｔ％以上添加から効果が出始め、１５ｗｔ
％以上になると効果は横這いになった。

【００２１】返鉱と焼結鉱粉の０〜０．５ｍｍが５ｗｔ
％より少なくなると、粉コークスと粉石灰石の粒度調整
によるマクロ気孔生成がより促進される。焼結原料微粉
部のＣａＯがより少なくなって、シリケートスラグ生成
がさらに促進されたためと考えられる。微粉の返鉱と焼
結鉱粉を０．５ｍｍ以下と設定したのは、同じく焼結原
料の擬似粒子の顕微鏡観察で０．５ｍｍ以下の返鉱と焼
結鉱粉は付着粉内に埋没していたからである。

【００２２】

【実施例】粉コークスの粒度は篩い分け法と造粒法の２
方法で調整し、粉石灰石も同様の篩い分け法と造粒法の
２方法で調整し、返鉱・焼結鉱粉についても同様の篩い
分け法と上記２方法とは異なる造粒法で調整した。粉コ
ークス造粒時の水分は１２．５ｗｔ％、粉石灰石造粒時
の水分は６％、返鉱・焼結鉱粉造粒時の水分は４％とし
た。篩い分け時の水分は粉コークスは７％、粉石灰石は
３％、返鉱・焼結鉱粉は１％であった。

【００２３】表１に鍋試験に使用した配合原料の配合割
合、表２に粉コークス、粉石灰石、返鉱・焼結鉱粉の篩
い分け法と造粒方法、表３に鍋試験の各水準、表４に鍋
試験に使用した粉コークスと粉石灰石、返鉱・焼結鉱粉
の粒度分布を示した。なお、粉コークス、粉石灰石の造
粒にはマルメライザー、返鉱・焼結鉱粉の造粒にはディ
スクペレタイザーを使用した。表５に高温荷重軟化溶融
試験の条件を示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】

【表３】

【００２７】

【表４】

【００２８】

【表５】

【００２９】図３には粉コークス・粉石灰石と返鉱・焼
結鉱粉の粒度調整鍋試験結果の生産率、成品歩留、ＴＩ
（冷間強度、ＪＩＳＭ８７１２により測定）、ＲＤＩ
（還元粉化性、製銑部会法）、ＪＩＳ還元率（ＪＩＳＭ
８７１３）、成品５〜２５ｍｍ割合、軟化溶融性状（軟
化開始・滴下終了温度、１３５０℃での収縮率）を示
す。

【００３０】図４には焼結過程のヒートパターン測定結
果例を、図５には焼結鉱組織の顕微鏡写真の例を示し
た。本発明法により焼結層内のヒートパターンが上層か
ら下層にかけて均一化する傾向が見られ、これが成品焼
結鉱の均一化をもたらしていると考えられる。また、本
発明法による焼結鉱組織は、シリケートスラグとマグネ
タイト、一部ヘマタイトが主体の結合組織になっている
ことも明らかになった。

【００３１】以上のように、粉コークスと粉石灰石、さ
らには返鉱・焼結鉱粉の粒度を同時に調整することによ
り、次の点が明らかになった。

【００３２】（１）焼結ベッドの通気性が大幅に改善
し、焼結時間が短縮し生産率が大幅に向上する。

【００３３】（２）焼結鉱組織がシリケートスラグとマ
グネタイト、一部ヘマタイトの結合が主体になり、さら
に融液量も増えるので成品歩留とＴＩ、ＲＤＩが向上す
る。本組織にマクロ気孔が増えるので、ＪＩＳ還元率も
向上する。

【００３４】（３）焼結鉱組織にはマクロ気孔が均一に
分散するので、軟化溶融性状が大幅に改善（軟化開始温
度上昇、軟化開始と溶融滴下開始の温度差縮小（融着帯
幅縮小）、軟化収縮率抑制）される。さらにヒートパタ
ーンのシャープ化により成品粒度分布がシャープ化（＋
２５ｍｍ減、５〜２５ｍｍ増）する。この粒度分布改善
は、高炉内の還元性向上にさらに寄与する。

【００３５】（４）粉コークスと粉石灰石の粒度調整に
加えて、返鉱・焼結鉱粉の粒度を同時に調整すると相乗
効果が発生し、上記（１）、（２）、（３）がさらに増
加する。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、焼結鉱品質の冷間強度
や還元粉化性、ＪＩＳ還元率の向上のみならず、高炉下
部反応にとって最も重要な軟化溶融性状を大幅に向上で
きるので、高炉安定操業に大きく寄与する。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＣａＯ−ＳｉＯ₂−Ｆｅ₂Ｏ₃系の状態図であ
る。

【図２】ＣａＯ−ＳｉＯ₂−ＦｅＯ系の状態図である。

【図３】粉コークス・石灰石と返鉱・焼結鉱粉を粒度調
整した鍋試験結果を示す図である。

【図４】焼結層内のヒートパターン測定結果例を示す図
である。

【図５】焼結鉱の顕微鏡組織を示す写真である。

【符号の説明】

ＣＦ柱状カルシウムフェライトＨヘマタイトＭマグネタイトＳシリケートスラグ

【手続補正書】

【提出日】平成６年８月３１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２８】

【表５】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３４】（３）焼結鉱組織にはマクロ気孔が均一に
分散するので、軟化溶融性状が大幅に改善（軟化開始温
度上昇、軟化開始と溶融滴下終了の温度差縮小（融着帯
幅縮小）、軟化収縮率抑制）される。さらにヒートパタ
ーンのシャープ化により成品粒度分布がシャープ化（＋
２５ｍｍ減、５〜２５ｍｍ増）する。この粒度分布改善
は、高炉内の還元性向上にさらに寄与する。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】焼結機に装入する前に、コークスの粒度
を０〜０．５ｍｍが０〜２５ｗｔ％、５．０〜１０．０
ｍｍが０〜１０ｗｔ％になるように調整または造粒して
焼結原料中に配合し、石灰石の粒度を０〜１．０ｍｍが
０〜３０ｗｔ％、５．０〜１０．０ｍｍが０〜２０ｗｔ
％になるように調整または造粒して焼結原料中に配合し
たのち、配合原料全体を混合・造粒してから焼結機で焼
成することを特徴とする軟化溶融性状の優れた焼結鉱の
製造方法。
【請求項２】焼結機に装入する前に、成品処理ライン
または高炉庫下篩から発生する返鉱または焼結鉱篩下粉
の粒度を０〜０．５ｍｍが０〜５ｗｔ％になるように調
整または造粒して焼結原料中に配合することを特徴とす
る請求項１記載の軟化溶融性状の優れた焼結鉱の製造方
法。