【発明の詳細な説明】
スラグ脱泡複合材料発明の背景
本発明は、鋼製造等に用いられる、望ましくはブリケット状またはペレット状
のスラグ脱泡複合材料に関する。ただし、本発明は鋼製造に限定されず、スラグ
を脱泡しまたは酸化物を金属状態に還元する必要がある多くの用途に適している
。
鋼製造の過程では、高炉で生成した鉄を塩基性酸素炉内に装入して鋼に変える
。鉄の量は種々である。典型的には２００トン程度である。酸素ランスで酸素を
鉄に吹き込み、炭素、シリコン、マンガン等の不純物を除去して鉄を鋼に変える
。この吹錬中に、鋼の上にあるスラグは、製造されつつある鋼のタイプによって
種々の程度に発泡する。このスラグ発泡現象は製鋼時間を長引かせ、エネルギー
および労働力が余分に必要になるので好ましくない。
炭素やアルミニウムはスラグと発熱反応してスラグを昇温させ、粘性を低下さ
せるので、この流動性が高くなった液体から一酸化炭素や二酸化炭素等のガスが
放出できるようになるため、発泡反応を少なくしたり停止させたりする、という
ことが知られている。
従来、発泡を少なくするために、巻き締めた新聞紙、材木、油あるいはタール
誘導体、再生紙パルプ、アルミニウム粉末および純金属アルミニウム等の材料を
スラグに添加していた。
上記公知の脱泡用材料には多くの欠点があった。第一に、材料によっては密度
が小さくてスラグ内部に浸透できないため、十分な脱泡反応が得られない。第二
に、これら脱泡用添加剤を用いる際には、これらの材料を高炉上方のホッパーに
貯留するが、そこは高温であ
り、また火花や石灰塵が存在する。このような条件下では、公知の脱泡用添加剤
の多くは自然発火する。これは、炭素質分を含有しているためか、あるいは石灰
塵が材料上に積もって湿り気を含み、材料と発熱反応するためである。発明の概要
本発明は、上記の欠点を改善し、効率が良く反応が速い脱泡剤を提供すること
を目的とする。
一つの一般化した形として、本発明は、
炭素供給源、
アルミニウムのような発熱材料の供給源、
カルシウムアルミナシリケートのような高密度挿入粒状材料、および
任意に含有される結合剤、
を含有するスラグ脱泡複合材料であって、
処理中のスラグ層中に浸透できる十分な密度を有するように選択された複合材
料を提供する。
最も望ましくは、上記複合材料はブリケット状、ペレット状、またはこれらに
類似した形で製造されたものである。
望ましい実施態様においては、上記スラグ脱泡複合材料は実質的に不燃性であ
る。
恐らく最も望ましくは、上記複合材料の密度は1.0〜2.6ｇ／ｃｃの範囲内であ
るように選択される。
本発明の一つの望ましい形においては、スラグ脱泡複合材料は、
最終的な複合材料の炭素含有量が３〜５０wt％となる炭素供給源、
最終的な複合材料のアルミニウム含有量が５〜６０wt％の範囲内となるアルミ
ニウム供給源、
１０〜５０wt％の範囲内のカルシウムアルミノシリケートまたは同様の高密度
不活性粒状材料、および
０〜２０wt％の範囲内の結合剤、
を含む。
最も望ましくは、上記結合剤はナトリウムシリケート（珪酸ナトリウム）また
は同様のシリケート誘導体であり、有機でも無機でも良く、粘度または石灰また
は同様のものである。
望ましくは、上記複合材料は更に潤滑材料を含む。
最も望ましくは、上記潤滑材料はステアリン酸カルシウム等のステアリン酸塩
である。
望ましくは、上記潤滑材料は０〜２wt％の範囲内で存在する。
望ましくは、上記複合材料は更にスラグ流動化剤を含む。
最も望ましくは、上記スラグ流動化剤は０〜３０wt％の範囲内で存在する。
別の形においては、上記複合材料は更に、
セルロース系原料、および
難燃剤、
を含む。
望ましくは、上記セルロース系原料は３〜３０wt％の範囲内で存在する。望ましい実施態様の詳細な説明
本発明のスラグ脱泡複合材料、およびそれをブリケット状に製造する方法を、
望ましいが限定はしない本発明の実施態様を記載した以下の実施例により説明す
る。
一つの形においては、構成成分は微細な粒状の再融解カルシウムアルミノシリ
ケート、微粉状アルミナ／アルミニウム、シリカ／炭
素微粉混合物、ナトリウムシリケート結合剤、およびステアリン酸カルシウムを
含む。これら構成成分を混合した後に加圧して、理想的にはブリケット状にする
。以下に構成成分の詳細について、実施例１ではスラグ脱泡複合材料として適し
た組成範囲を掲け、実施例２では典型的な具体的組成例を示す。実施例１
一例としての組成範囲 wt％
カルシウムアルミノシリケート １０〜５０％
アルミナ／アルミニウム混合物 １０〜５０％（５〜６０％Ａｌ）
シリカ／炭素混合物 １０〜５０％（３〜１５％Ｃ）
ナトリウムシリケート ０〜２０％
ステアリン酸カルシウム潤滑剤 ０〜２％実施例２
組成（典型的なブリケット用比率）
wt％
カルシウムアルミノシリケート ２２.７ （密度を調節）
アルミナ／アルミニウム混合物 ４５ （１４％Ａｌ）
微細シリカ／炭素混合物 ２２.７ （６.８％炭素）
（１５.９％ＳｉＯ2）
ナトリウムシリケート ９.５％
ステアリン酸カルシウム潤滑剤
０.２ｋｇ／１５０ｋｇ混合 ０.１３３％
カルシウムアルミノシリケートまたは同様の材料はブリケットの
製造に非常に重要な役割を演ずる。これは非吸収性／不活性材料であって、混合
物を粗粒化し、混合物のブリケット化を可能にする粒子サイズ分布を調節する。
結合材料は種々の構成成分を結合させるのに重要である。ナトリウムシリケー
トその他同様のシリケートを用いることができるし、あるいは結合作用のある粘
度や石灰のような材料を用いることもできる。しかし、複合材料の他の構成成分
によっては、特に結合剤を添加する必要が無い場合もある。換言すれば、特別な
結合材料を必要としない程度に、複合材料の他の構成成分に構成成分同士の結合
作用がある場合もある。
適当なブリケットを製造するには種々の方法が用いることができるが、その一
例を以下に説明する。カルシウムアルミノシリケート、アルミナ／アルミニウム
および炭素シリカ混合物のような成分を先ずそれぞれ秤量した後に混合ミル内に
添加する。これらを、典型的には３〜５分間乾式混合する。ミルを攪拌させなが
ら、結合剤として作用するナトリウムシリケートを上記混合物中に微細に噴霧し
、攪拌を更に６〜８分間行う。混合過程の最後の１分間に、ステアリン酸カルシ
ウムを添加して混入させる。このように長時間混合することによって得られる比
較的乾燥した混合物は、製造プロセスに必要な良好な流動性を持っている。
混合物の混合過程では混合物が良く流動することが重要であり、そうでないと
ブリケットのサイズと密度の制御が困難になる。混合物中に塊が存在しないこと
も必要である。
任意に、スラグ流動化剤、セルロース系原料、および難燃剤を含有させること
ができる。
本発明の一つの任意の実施態様においては、複合材料は３〜５０wt％の範囲の
炭素、０〜３０wt％の範囲のスラグ流動化剤、および
セルロース系原料例えば３〜３０％の範囲の木材チップを含有することができる
。複合材料がセルロールを含有する場合には、ＢＯＦ（塩基性酸素炉）上方のホ
ッパー内での自然燃焼を防止するために、難燃剤を添加する。
次に、上記混合物をブリケットに成形する。このブリケットを形成する望まし
い方法の一つとして、湿気の少ない混合物を油圧プレス内に装入し、２０トン／
平方インチより大きい圧力まで加圧して、圧縮強度が１０００ｋＰａより大きい
硬質ブリケットを形成する。円柱形ブリケットの典型的なサイズは直径が６５〜
７５ｍｍの範囲内、高さが３５〜５０ｍｍの範囲内である。
実施例２のブリケットの典型的な密度は2.4ｇ／ｃｃの近傍であろうが、1.0〜
2.6の範囲内の密度なら実用上全く問題はない。一般に密度は高密度不活性粒状
材料、例えばカルシウムアルミノシリケート、の量を変えたり、セルロース系材
料の含有量または組成上もしくは処理条件上の他の要因を変えることによって調
節できる。
ブリケットはニーズに応じて種々の密度に製造する。例えば、非常に粘性の高
いスラグを用いる鋼については、高密度のブリケットが必要である。また、脱泡
複合材料はブリケットの形状およびサイズあるいはペレットその他の形を種々変
えることができる。例えば、形状は円柱状、半円柱状、直方体、搬送上望ましい
特定な形状等とすることができることは、当業者に理解されるであろう。
以上説明したスラグ脱泡複合材料は、スラグ表面は貫通するか鋼中には沈降し
ないようにその密度を選択できるという利点がある。スラグ層内に浮遊（サスペ
ンド）していることによって効率的に発熱反応が生じ、それによりガスの放出と
スラグ粘性の低下が促進し、脱泡を行うのに望ましい状態が得られる。前述のよ
うに、この典型的な密度の範囲は1.0〜2.6ｇ／ｃｃの近傍である。
複合材料の反応性はその組成を変えることによって制御できる。
また、用いる構成成分が非常に細分化してあるので、反応性元素が良く分散し
、それにより発熱性の高い反応が促進されてスラグがうすくなる。
ブリケットは、規定のサイズ、形状および硬さにしたことによって、その取扱
および塩基性酸素炉上方のホッパー内に装入する際に破砕することがなく、同時
に炉内を落下してスラグ内に侵入するまでに材料上および熱反応上の損失が無い
。
本発明のスラグ脱泡複合材料のもう一つの重要な利点は、塩基性酸素炉上方の
ホッパー内貯留中に燃焼せず、且つ複合材料を収容しているホッパー内に入り込
む可能性のある粉末上石灰と発熱反応しないことである。
以上実施例を参照して説明した特定の実施態様について、種々の変更および調
整が可能であることは当業者に良く理解されるはずである。そのような変更およ
び調整は全て以上に説明し以下の請求の範囲に記載した本発明の範囲内に入ると
考えるべきである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a slag defoaming composite material, preferably in briquette or pellet form, for use in steel production and the like. However, the present invention is not limited to steel making but is suitable for many applications where degassing of slag or reduction of oxides to the metallic state is required. In the process of steel production, iron produced in a blast furnace is charged into a basic oxygen furnace and converted into steel. The amount of iron varies. It is typically about 200 tons. Oxygen lance blows oxygen into iron to remove impurities such as carbon, silicon and manganese, and turns iron into steel. During this smelting, the slag over the steel foams to varying degrees depending on the type of steel being produced. This slag foaming phenomenon is not preferable because it prolongs the steelmaking time and requires extra energy and labor. Carbon and aluminum exothermically react with the slag to raise the temperature of the slag and reduce its viscosity, so that gases such as carbon monoxide and carbon dioxide can be released from this liquid with increased fluidity, and therefore the foaming reaction It is known to reduce or stop the noise. Conventionally, materials such as wound newspaper, timber, oil or tar derivative, recycled paper pulp, aluminum powder and pure metal aluminum have been added to the slag in order to reduce foaming. The above known defoaming materials have many drawbacks. First, depending on the material, the density is low and it cannot penetrate into the slag, so a sufficient defoaming reaction cannot be obtained. Second, when using these defoaming additives, these materials are stored in the hopper above the blast furnace, which is hot and has sparks and lime dust. Under such conditions, many known defoaming additives are self-igniting. This is because it contains carbonaceous matter, or because lime dust accumulates on the material and contains moist air, and reacts exothermically with the material. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an efficient and fast-acting defoamer that overcomes the above mentioned drawbacks. In one generalized form, the present invention comprises a carbon source, a source of exothermic material such as aluminum, a dense intercalated particulate material such as calcium alumina silicate, and optionally a binder. Provided is a slag defoaming composite material selected to have sufficient density to penetrate into the slag layer being treated. Most preferably, the composite material is manufactured in the form of briquettes, pellets, or the like. In a preferred embodiment, the slag defoaming composite material is substantially nonflammable. Perhaps most desirably, the density of the composite is selected to be in the range 1.0-2.6 g / cc. In one preferred form of the invention, the slag defoaming composite has a carbon source such that the final composite has a carbon content of 3 to 50 wt% and the final composite has an aluminum content of 5 to 60 wt%. % Aluminum source, calcium aluminosilicate or similar high density inert particulate material in the range 10-50 wt%, and binder in the range 0-20 wt%. Most preferably, the binder is sodium silicate (sodium silicate) or a similar silicate derivative, which can be organic or inorganic, viscosity or lime or the like. Desirably, the composite material further comprises a lubricating material. Most preferably, the lubricating material is a stearate salt such as calcium stearate. Desirably, the lubricating material is present in the range 0-2 wt%. Desirably, the composite material further comprises a slag superplasticizer. Most preferably, the slag superplasticizer is present in the range 0-30 wt%. In another form, the composite material further comprises a cellulosic feedstock, and a flame retardant. Desirably, the cellulosic material is present in the range of 3-30 wt%. Detailed Description of the Preferred Embodiments The slag defoaming composite material of the present invention, and the process for making it into briquettes, is illustrated by the following examples, which describe preferred, but non-limiting embodiments of the present invention. In one form, the components include finely divided remelted calcium aluminosilicate, finely divided alumina / aluminum, silica / carbon fines mixture, sodium silicate binder, and calcium stearate. After mixing these components, pressure is applied to ideally form a briquette. Regarding the details of the constituent components, a composition range suitable for a slag defoaming composite material is shown in Example 1, and a typical specific composition example is shown in Example 2. Example 1 Exemplary composition range wt% Calcium aluminosilicate 10-50% Alumina / aluminum mixture 10-50% (5-60% Al) Silica / carbon mixture 10-50% (3-15% C) Sodium silicate 0 -20% Calcium stearate lubricant 0-2% Example 2 composition (typical briquette ratio) wt% Calcium aluminosilicate 22.7 (Adjust density) Alumina / aluminum mixture 45 (14% Al) Fine silica / carbon Mixture 22.7 (6.8% carbon) (15.9% SiO 2 ) Sodium silicate 9.5% Calcium stearate lubricant 0.2kg / 150kg mix 0.133% Calcium aluminosilicate or similar material made into briquette Play a very important role in. It is a non-absorbent / inert material that coarsens the mixture and controls the particle size distribution which allows briquetting of the mixture. Bonding materials are important for bonding various components. Sodium silicate or other similar silicates can be used, or materials such as cohesive viscosities and limes can be used. However, it may not be necessary to add a binder depending on the other components of the composite material. In other words, other constituent components of the composite material may have a binding action between the constituent components to the extent that no special binding material is required. Various methods can be used to produce the appropriate briquettes, one example of which is described below. Components such as calcium aluminosilicate, alumina / aluminum and carbon silica mixtures are first weighed and then added into the mixing mill. These are dry mixed, typically for 3-5 minutes. While stirring the mill, sodium silicate, which acts as a binder, is finely sprayed into the above mixture and stirring is continued for a further 6-8 minutes. In the last minute of the mixing process, calcium stearate is added and mixed in. The relatively dry mixture obtained by mixing for such a long time has good flowability required for the manufacturing process. It is important that the mixture flow well during the mixing process of the mixture, otherwise briquette size and density are difficult to control. It is also necessary that there be no lumps in the mixture. Optionally, a slag fluidizer, a cellulosic feedstock, and a flame retardant can be included. In one optional embodiment of the present invention, the composite material comprises carbon in the range of 3 to 50 wt%, slag superplasticizer in the range of 0 to 30 wt%, and cellulosic feedstock such as wood chips in the range of 3 to 30%. Can be included. When the composite material contains cellulose, a flame retardant is added to prevent spontaneous combustion in the hopper above the BOF (basic oxygen furnace). Next, the above mixture is molded into a briquette. One of the preferred methods of forming this briquette is to charge the low-moisture mixture into a hydraulic press and pressurize to a pressure greater than 20 tonnes per square inch to form a hard briquette having a compressive strength greater than 1000 kPa. Typical sizes of cylindrical briquettes are in the range of 65-75 mm in diameter and 35-50 mm in height. The typical density of the briquette of Example 2 will be in the vicinity of 2.4 g / cc, but if it is within the range of 1.0 to 2.6, there is no problem in practical use. Generally, the density can be adjusted by varying the amount of dense inert particulate material, such as calcium aluminosilicate, or by varying the content of cellulosic material or other factors in composition or processing conditions. Briquettes are manufactured in various densities according to needs. For example, for steels with very viscous slag, a high density briquette is needed. Also, the defoamed composite material can be varied in the shape and size of the briquettes or in pellets and other shapes. For example, it will be understood by those skilled in the art that the shape can be a cylindrical shape, a semi-cylindrical shape, a rectangular parallelepiped, a specific shape desired for transportation, or the like. The slag defoaming composite material described above has the advantage that its density can be selected so that it penetrates the slag surface or does not settle in the steel. Suspension in the slag layer effectively causes an exothermic reaction, which promotes gas release and slag viscosity reduction, and provides a desirable state for degassing. As mentioned above, this typical density range is near 1.0 to 2.6 g / cc. The reactivity of a composite material can be controlled by changing its composition. Further, since the constituent components used are very finely divided, the reactive element is well dispersed, which promotes a highly exothermic reaction and thins the slag. The briquette has a specified size, shape and hardness so that it does not break during handling and charging into the hopper above the basic oxygen furnace, and at the same time it falls into the furnace and enters the slag. There is no material loss or thermal reaction loss. Another important advantage of the slag defoaming composite material of the present invention is that it does not burn during storage in the hopper above the basic oxygen furnace, and it has the potential to get over powders that may enter the hopper containing the composite material. It does not react exothermically with lime. It should be well understood by those skilled in the art that various modifications and adjustments can be made to the specific embodiments described above with reference to the embodiments. All such modifications and adjustments are considered to be within the scope of the invention as described above and set forth in the following claims.
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(81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，
ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ
Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ
，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，
ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，
ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ
Ｂ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＬＶ
，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，
ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，Ｖ
Ｎ
(72)発明者 パイ，エリック
オーストラリア国，ニューサウスウェール
ズ 2153，ボールクバウ ヒルズ，サラー
プレイス 18─────────────────────────────────────────────────── ───
Continued front page
(81) Designated countries EP (AT, BE, CH, DE,
DK, ES, FR, GB, GR, IE, IT, LU, M
C, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG
, CI, CM, GA, GN, ML, MR, NE, SN,
TD, TG), AT, AU, BB, BG, BR, BY,
CA, CH, CN, CZ, DE, DK, ES, FI, G
B, HU, JP, KP, KR, KZ, LK, LU, LV
, MG, MN, MW, NL, NO, NZ, PL, PT,
RO, RU, SD, SE, SK, UA, US, UZ, V
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(72) Inventor Pie, Eric
New South Wales, Australia
Z's 2153, Balk Bow Hills, Salah
Place 18