JPH0941098A

JPH0941098A - シンターケーキ支持スタンド用特殊鋳鋼

Info

Publication number: JPH0941098A
Application number: JP21295995A
Authority: JP
Inventors: Kouichi Iwamoto; 浤一岩本; Kunihiro Imada; 邦弘今田; Tadahiro Inasumi; 忠弘稲角; Masami Fujimoto; 政美藤本; Koji Tanabe; 康児田辺; Kiyoshi Arai; 澂荒井; Susumu Matsuno; 松野　　進
Original assignee: Kurimoto Ltd; Nippon Steel Corp
Current assignee: Kurimoto Ltd; Nippon Steel Corp
Priority date: 1995-07-31
Filing date: 1995-07-31
Publication date: 1997-02-10
Anticipated expiration: 2015-07-31
Also published as: JP3151653B2

Abstract

(57)【要約】【課題】焼結鉱製造のため下方吸引式焼結機の焼結パ
レット上に配置するシンターケーキ支持スタンドの材料
を改善し、寿命を延長する。【解決手段】Ｃを０．１０〜０．４０ｗｔ％、Ｍｎを
０．１０〜１．５０ｗｔ％、Ｓｉを０．２０〜２．００
ｗｔ％、Ｃｒを１１．００〜１５．００ｗｔ％含有する
と共に、Ａｌを０．０５〜１．００ｗｔ％、又は少なく
とも１種類以上の希土類元素を希土類元素全体の量で
０．００５〜０．５０ｗｔ％含み、残部がＦｅ及び不可
避的不純物からなり、素地がフェライトであるシンター
ケーキ支持スタンドＡ用特殊鋳鋼。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高炉等で使用する
焼結鉱を製造するシンターケーキ支持焼結方法に用いる
シンターケーキ支持スタンド用特殊鋳鋼に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の焼結鉱の製造工程を図４に示す。
焼結鉱製造の主原料の鉱石はヤードから鉱石ホッパー１
７に、副原料の石灰石は石灰石ホッパー１６に、燃料で
あるコークスはコークスホッパー１５に運ばれる。鉱
石、石灰石、コークスはホッパー１７、１６、１５から
切り出され、返鉱ホッパー１４から切り出された返鉱と
共にミキサー１８で調湿、造粒され、焼結配合原料８と
なる。焼結配合原料８はサージホッパー９に搬送され、
貯蔵された後に、ドラムフィーダー１０から切り出さ
れ、シュート１１を介して焼結パレット７に装入され、
焼結原料層１２を形成する。鉄鉱石を主原料とする焼結
の場合、焼結原料層の厚さは通常６００ｍｍ程度であ
る。そして、この焼結原料層１２の表層のコークスに点
火炉１３でガスの燃焼熱により点火して、下方に空気を
吸引しながらコークスを燃焼させ、この燃焼熱で上層か
ら下層にかけて順次原料を焼結する。

【０００３】このような従来の焼結方法によると、焼結
原料層下層は焼結が終了した焼結パレットの一体化した
焼結塊（以下、シンターケーキという）による重みを受
け、圧縮され、高密度化する。このため通気が悪くな
り、又通気の不均一化が生じ、コークスの燃焼速度が遅
くなり、又燃焼むらが起きる。その結果焼結速度が遅く
なり、又歩留、即ち５ｍｍ以上の焼結鉱成品の収率が低
下するため生産性が低下する問題がある。

【０００４】生産性の低下を解決する方法は種々ある
が、特開平２−２９３５８６号公報には、シンターケー
キの荷重解消、焼結層の通気改善による生産性向上技術
として、焼結パレット上に設けたスタンドによるシンタ
ーケーキ支持焼結方法が記載されている。このシンター
ケーキ支持焼結方法に使用する板状の支持スタンドを設
置した焼結パレットは、特開平４−１６８２３４号公報
に記載されている。

【０００５】このシンターケーキ支持焼結方法では、焼
結が進行し、支持スタンドの高さ位置までシンターケー
キが形成されると、シンターケーキは支持スタンドの上
端部で支えられ、下層に荷重が掛からなくなる。このた
め下層の焼結原料層に荷重が掛からず、焼結層の通気が
改善される。

【０００６】このシンターケーキ支持焼結方法に使用さ
れるスタンドの形状については種々のものがある。特開
平４−１６８２３４号公報記載の板状では支持スタンド
表面からの抜熱や支持スタンドと焼結原料層境界の通気
過剰などのため、支持スタンド表面近傍の温度上昇が不
均一で十分に焼結されず歩留が低下し、生産性が低下す
る問題があり、それを改善するために特開平６−１２９
７７５号公報に格子状スタンドが記載されている。この
格子状スタンドはシンターケーキが格子状スタンドを含
めて一体化してしまい、焼結機の排鉱部でシンターケー
キを排鉱する際に格子状スタンドとシンターケーキが分
離せず、シンターケーキを保持した焼結パレットがクラ
ッシングガイドに突っかかり、焼結機が過負荷停止し、
焼結機の稼働率が低下する問題がある（以下、焼結機の
排鉱部におけるシンターケーキのスタンドを含む焼結パ
レットからの分離し易さをシンターケーキの排鉱性とい
う）。又、焼結機パレット内の焼結原料層を焼結するた
めに最高温度１３５０〜１４００℃の焼結燃焼帯が１５
〜３０ｍｍ／分の速度で上部から下部に向かい降下する
ので、スタンド高さ方向に５００〜７００℃の温度差を
生じ、冷却される際にもスタンドの上部と下部に温度差
が生じ、しかも５０〜７０分周期でそれが繰り返され
る。焼結層内に設置されるシンターケーキ支持スタンド
はこの繰り返し熱サイクルを受け、熱歪が蓄積され、こ
の熱歪による亀裂が発生し、進展して部分欠損する。又
操業雰囲気は酸化、硫化雰囲気であるため激しい腐食を
受けるのでシンターケーキ支持スタンドが著しく減肉
し、寿命が短命となり、取り替え頻度が増加し、稼働率
が低下すると共に設備費が著しく高価となる問題があ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記操業条件に耐える
ためにはシンターケーキ支持スタンド材料は以下に示す
特性を有することが必要である。即ち、第１に、１日に
数１０回程度、約１，１００℃高温被熱−空冷の熱サイ
クルを受けるので、耐熱疲労性があること、第２に、シ
ンターケーキの荷重及び焼結用空気の吸引のための負圧
荷重が掛かるので、高温での強度があること、第３に、
高温の酸化、硫化雰囲気であるので、耐酸化性、耐硫化
腐食性を有していることである。

【０００８】このような使用環境下では、特開平４−１
２４５８８号公報等に記載されているように、従来か
ら、一般的な耐熱鋼であるオーステナイト系耐熱鋼より
も耐熱疲労性が優れ、耐酸化性、耐硫化腐食性が高く、
且つオーステナイト系耐熱鋼よりも多少劣っているもの
の実用上問題ない程度の高温強度があるフェライト＋オ
ーステナイトの２相系鋳鋼が使用されてきた。又高温で
の強度がフェライト＋オーステナイトの２相系鋳鋼では
満足されない場合には、オーステナイト系鋳鋼が使用さ
れることもあった。これらの耐熱鋳鋼製で且つ形状が格
子状のスタンドは使用開始後６日目から亀裂が発生し、
進展して行き、焼結機排鉱部でシンターケーキを排鉱す
る際に何らかの外力、例えばシンターケーキの衝撃力に
より２０日間で約４５％が２００ｍｍ□状の鋭利な片と
なり、部分欠損・欠落する。これらの鋭利な片は焼結ラ
インの後段ラインに設置されている破砕機やベルトコン
ベアシュートなどに引っかかり、破砕機をオーバーロー
ドさせたり、ベルトコンベアのゴムベルトを裂いたりし
て、焼結ラインをトラブル休止させる。残りの約５５％
のスタンドも欠損・欠落の予備軍に陥り、又高温硫化雰
囲気であるので雰囲気中のＳと耐熱鋼に含まれるＮｉが
反応し、低融点化合物を形成し、腐食が加速される。こ
の幾多のトラブルと今後発生が予想されるトラブルから
焼結機の稼働率が極端に低下し、大きな生産障害を招
き、残りのスタンドも含めて取り外さざるを得ないとい
う問題となる。又、寿命が短命なために、スタンドの製
作費及び取り替え費が著しく高価となる。

【０００９】特開平６−１２９７７５号公報には、スタ
ンドの形状によりかかる亀裂発生を防止することが記載
されているが、これらの形状改善のみでは限界があり、
又高温腐食も改善されないので材料改善が必須である。

【００１０】そこで、本発明は焼結鉱のシンターケーキ
支持焼結方法において、かかる問題を解決するスタンド
用材料を提供する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、下方吸引式焼
結機の焼結パレット上に配置するシンターケーキ支持ス
タンドの材料であって、Ｃを０．１０〜０．４０ｗｔ
％、Ｍｎを０．１０〜１．５０ｗｔ％、Ｓｉを０．２０
〜２．００ｗｔ％、Ｃｒを１１．００〜１５．００ｗｔ
％含有すると共に、Ａｌを０．０５〜１．００ｗｔ％、
又は少なくとも１種類以上の希土類元素を希土類元素全
体の量で０．００５〜０．５０ｗｔ％含み、残部がＦｅ
及び不可避的不純物からなり、素地がフェライトである
ことを特徴とするシンターケーキ支持スタンド用特殊鋳
鋼である。

【００１２】

【作用】本発明は上記問題点に対処すべく、耐熱疲労
性、耐腐食性を備えたシンターケーキ支持スタンド用材
料を提供するものであって、そのために次の手段を講じ
た。

【００１３】まず第１に、耐熱疲労性の向上には材料の
熱伝導性を高め、線膨張係数を下げることで熱応力を緩
和させることが必要であり、オーステナイト単一或いは
フェライト＋オーステナイトの２相系鋳鋼よりも熱伝導
性を高め、線膨張係数を下げるため、材料をフェライト
単一金属とする。

【００１４】第２に、耐腐食性の向上には材料表面に保
護皮膜を形成し、腐食の進行を防ぐことが必要である。
このため一般的には材料にＣｒ、Ｓｉを添加し、Ｃｒ₂
Ｏ₃、ＳｉＯ₂ 等を金属表面で保護性酸化皮膜として形
成させることにより、金属内部への酸化、硫化腐食の進
行を防いでいる。しかし、シンターケーキ支持焼結方法
の操業雰囲気は一般的な耐熱鋳鋼が使用されている雰囲
気よりも遙かに温度が高いので酸化、硫化腐食が加速さ
れ、しかも熱サイクルを受けるために、保護性酸化皮膜
が剥離しやすくなり、更に酸化、硫化腐食が加速され
る。このためＣｒの添加量を増し、Ａｌも添加すること
により、金属表面にＣｒ₂ Ｏ₃ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ からなる強
固な保護性酸化皮膜を形成させ、高温での酸化、硫化腐
食を軽減させる。又、Ａｌは耐硫化腐食には最も優れた
効果がある元素の一つである。熱サイクルを受けること
による保護性酸化皮膜の剥離防止には、Ｌａ、Ｃｅ等の
希土類元素を添加することで上記の保護性酸化皮膜を母
材金属に強力に固着させ、更に耐酸化、耐硫化腐食性を
向上させる。

【００１５】即ち、本発明のシンターケーキ支持スタン
ド用特殊鋳鋼は、一般的なＳｉ、Ｍｎを含むフェライト
素地の１３Ｃｒ系耐熱鋳鋼の耐酸化及び耐硫化腐食性を
改善するために希土類元素及びＡｌを添加したものであ
る。

【００１６】本発明において、成分を上記のように限定
した理由について説明する。

【００１７】Ｃ：一部が母材に固溶して母材を強化する
他、炭化物を形成し、高温強度を高めるために有効な元
素である。高温強度を維持するためには少なくとも０．
１ｗｔ％含有する必要がある。含有量は多い方が良い
が、余り多くなると高温使用時の時効による２次炭化物
の析出量が過剰になり、時効後の延性低下を招くので上
限を０．４ｗｔ％とする。

【００１８】Ｓｉ：合金溶解時の脱酸元素であり、又鋳
造工程における溶湯の流動性を高める効果を有する。又
高温における耐酸化性も向上させる。これらの効果は添
加量に比例して向上するが、余り多く添加すると延性低
下を招くので２ｗｔ％以下とする。又Ｓｉが極端に少な
いと熱サイクルを受けた後焼きが入り易くなり延性低下
を招くので、０．２ｗｔ％以上とする必要がある。

【００１９】Ｃｒ：高温強度及び耐酸化性を高める元素
である。高温での耐酸化性を保つため１１ｗｔ％以上と
する。余り多くすると延性低下を招くので１５ｗｔ％以
下とする。

【００２０】Ｍｎ：脱酸作用を有し、又Ｓを固定し、無
害化する元素である。０．１ｗｔ％以上添加する必要が
あるが、１．５ｗｔ％までの添加で効果は充分に得ら
れ、それ以上に増量しても効果の増加は少ない。依って
１．５ｗｔ％以下とする。

【００２１】Ａｌ：合金表面に保護皮膜を形成し、酸化
の進行を防ぐため耐酸化性の向上を図る上で有効な元素
である。余り多くなると酸化物を形成し、鋳造工程にお
ける溶湯の流動性を損なうため、０．０５ｗｔ％以上１
ｗｔ％以下とする。

【００２２】希土類元素：Ｌａ、Ｃｅ等の希土類元素、
特にＣｅは耐酸化性に大きく寄与する酸化皮膜を母材金
属に強力に固着させ、更に耐酸化性を向上させる。希土
類元素の添加量が余り多くなると金属間化合物が多く形
成され、延性低下を招き、コストも高くなるので、総希
土類元素量は０．００５ｗｔ％以上０．５ｗｔ％以下と
する。

【００２３】５種類の材料と片辺カット形、台形形及び
スリット付き台形形の３形状の２００ｍｍ高さシンター
ケーキ支持鋳鋼製スタンドを試作し、実焼結機パレット
に装着し、テストした結果の、使用期間と最大亀裂長さ
との関係を図３に示す。ここで言う最大亀裂長さとは、
使用期間中に何回か測定した際の高さ方向の減肉長さ
（底辺から２００ｍｍの上辺高さが減少した長さ）と、
減肉した位置（高さが減少した上辺）から下辺向きの亀
裂長さとを合計した長さである。種々の試作スタンドの
主要な材料化学成分値（重量％）を表１に、物理的性質
の線膨張係数（１／℃、常温〜９８２℃）と熱伝導率
（ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃、９８２℃）を表２に示
す。

【００２４】

【表１】注）上記の成分の他に一般的なＳ、Ｐ等の不純物も含む。

【００２５】

【表２】

【００２６】材料Ａは従来使用していた素地がオーステ
ナイト約７５％＋フェライト約２５％の２相系鋳鋼で、
材料Ｂと材料Ｃは素地がオーステナイト単一鋳鋼で、材
料Ｄと材料Ｅは素地がフェライト単一鋳鋼である。図３
に示すように材料Ａの亀裂進展速度（亀裂長さ／使用期
間）は初期から大きく、ほぼ飽和に達する最大亀裂長さ
も長く、又亀裂進展速度及び最大亀裂長さのバラツキも
大きかった。それに比して材料Ｂと材料Ｃは亀裂進展速
度と最大亀裂長さは材料Ａよりも小さく、それらのバラ
ツキも小さかった。材料Ｄと材料Ｅは材料Ａ、材料Ｂ、
材料Ｃに比し、亀裂進展速度も最大亀裂長さも著しく小
さかった。これは材料特性において、オーステナイトの
線膨張係数が大きく、熱伝導率が小さいのに比して、フ
ェライトは線膨張係数が小さく、熱伝導率が大きいた
め、フェライト単一鋳鋼である材料Ｄと材料Ｅの発生熱
応力が小さく、繰り返し熱サイクルを受けても欠損に至
り難いものと推定される。

【００２７】材料Ａ、材料Ｂ及び材料Ｃの寿命は亀裂律
速で、スタンド高さに対して短期間に亀裂長さが長くな
り、又複数の亀裂が発生し、化学成分値の違いにより亀
裂数が異なり、亀裂発生間隔も異なる。それに加えて使
用開始後しばらくして、シンターケーキ支持スタンドの
左右側辺からも複数の亀裂が発生し、進展して来る。従
って、縦亀裂（上辺から下辺の亀裂）と横亀裂（側辺か
ら内部への亀裂）が連結するか、又は亀裂進展により材
料強度不足となった部分に何らかの外力、例えばシンタ
ーケーキの衝撃が作用すると欠損しやすく、欠損片が焼
結ラインの後段ラインに設置されている破砕機、ベルト
コンベアのシュートなどに引っかかり、破砕機をオーバ
ーロードさせたり、ベルトコンベアのゴムベルトを裂い
たりして、焼結ラインの稼働率を低下させることから、
シンターケーキ支持スタンドの材料としては適していな
い。

【００２８】一方、材料Ｄと材料Ｅは減肉律速で、亀裂
発生開始時期が遅く、亀裂数は１個あるいは２個程度
で、亀裂進展速度が非常に小さく、短い亀裂長さで飽和
する傾向がある。ここでの減肉要因はＦｅの酸化及び硫
化腐食が主要因であることがＥＰＭＡの結果より判明し
ている。又、４ヶ月使用後のスタンドの減肉量を測定す
ると、材料Ｄは約８ｍｍであったが材料Ｅは殆ど減肉は
なかった。これらの結果から、このような操業条件下で
も欠損、酸化、硫化による減肉が起こらない材料Ｅがシ
ンターケーキ支持スタンドの材料として適していること
が判明した。

【００２９】シンターケーキ支持焼結方法に用いるスタ
ンドの材料として、材料Ａは寿命が０．５ヶ月であった
のに比して、材料Ｄは６ヶ月以上の寿命、材料Ｅは１年
以上の寿命である。材料Ｄは材料Ｅに比してＣｒ含有量
が少なく、且つＡｌ、希土類元素を含んでいないので、
耐酸化性が劣り、寿命が短いが、スタンド材料として使
用出来ないこともない。スタンドの寿命延長により、製
作費、取付・取外費の低減及び焼結ラインの稼働率の向
上に著しく貢献する。なお、図３のスタンド寿命の判断
基準は、スタンド高さ２００ｍｍの約１／３、即ち上部
７０ｍｍまで亀裂が進展した場合に欠損・欠落の危険性
があると考えて判断基準とした。

【００３０】

【実施例】以下、図１、図２を参照しながら、実施例を
具体的に説明する。なお、焼結工程は図４に示した従来
方法と同じであり、層厚は６００ｍｍとした。

【００３１】

【実施例１】形状が台形状の板からなり、グレート面か
らのスタンド高さ１が２００ｍｍで、材料が前記のフェ
ライト単一鋳鋼の材料Ｅ、即ち材料の化学成分値（重量
％）がＣ＝０．３、Ｓｉ＝１．５、Ｍｎ＝０．５、Ｃｒ
＝１３、Ｎｉ＝０、Ａｌ＝０．２、Ｌａ＝０．０２、Ｃ
ｅ＝０．０５、Ｆｅ＝残部（Ｓ、Ｐ等の不純物を含む）
のシンターケーキ支持スタンドＡを図１に示す。

【００３２】シンターケーキ支持スタンドＡは、生産性
向上効果は勿論従来と同様に享受出来る。それに加え
て、材料Ｅの採用によりスタンド寿命が従来の材料Ａの
０．５ヶ月から１年以上に延長出来たので、製作及び取
り替え費用が従来の約１／２４に低減出来、操業コスト
の低減に大きく貢献した。一方、増産効果は、取り替え
頻度の低減により、従来稼働率が約８％低下していたと
ころ、約０．３％に軽減出来たので、焼結鉱の生産量が
約７．７％向上した。

【００３３】

【実施例２】形状が台形状の板からなり、グレート面か
らのスタンド高さ１が２００ｍｍで、支持スタンドＢの
上辺から下辺に向かう縦方向スリット３による分割部を
上部に有し、材料が実施例１と同様な材料Ｅ、即ち材料
の化学成分値（重量％）がＣ＝０．３、Ｓｉ＝１．５、
Ｍｎ＝０．５、Ｃｒ＝１３、Ｎｉ＝０、Ａｌ＝０．２、
Ｌａ＝０．０２、Ｃｅ＝０．０５、Ｆｅ＝残部（Ｓ、Ｐ
等の不純物を含む）のシンターケーキ支持スタンドＢを
図２に示す。

【００３４】シンターケーキ支持スタンドＢは、生産性
向上効果は従来と同様に享受出来る。それに加えて、材
料Ｅの採用により、スタンド寿命も実施例１と同様に従
来の材料Ａの０．５ヶ月から１年以上に延長出来たの
で、製作及び取り替え費用が従来の約１／２４に低減出
来、操業コストの低減に大きく貢献した。一方、増産効
果は、取り替え頻度の低減により、従来稼働率が約８％
低下していたところ、約０．３％に軽減出来たので、焼
結鉱の生産量が約７．７％向上した。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、従来と比較してスタン
ド寿命が延長し、設備費が低減出来ると共に焼結機のス
タンド入替休止が削減出来るため稼働率が向上する。又
スタンド入替休止時間の短縮により、焼結鉱生産量が増
大出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】シンターケーキ支持スタンドの例を示す傾視図
である。

【図２】シンターケーキ支持スタンドの例を示す傾視図
である。

【図３】シンターケーキ支持スタンドの使用期間と最大
亀裂長さとの関係を示す図である。

【図４】従来の焼結鉱の製造工程を示す図である。

【符号の説明】

Ａシンターケーキ支持スタンドＢシンターケーキ支持スタンド１スタンド高さ２スタンド上辺長さ３縦方向スリット４取付部５取付部下部７焼結パレット８焼結配合原料９サージホッパー１０ドラムフィーダー１１シュート１２焼結原料層１３点火炉１４返鉱ホッパー１５コークスホッパー１６石灰石ホッパー１７鉱石ホッパー１８ミキサー

フロントページの続き (72)発明者稲角忠弘千葉県富津市新富20−１新日本製鐵株式会社技術開発本部内 (72)発明者藤本政美千葉県富津市新富20−１新日本製鐵株式会社技術開発本部内 (72)発明者田辺康児千葉県富津市新富20−１新日本製鐵株式会社技術開発本部内 (72)発明者荒井澂大阪市西区北堀江１−12−19 株式会社栗本鐵工所内 (72)発明者松野進大阪市西区北堀江１−12−19 株式会社栗本鐵工所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下方吸引式焼結機の焼結パレット上に配
置するシンターケーキ支持スタンドの材料であって、Ｃ
を０．１０〜０．４０ｗｔ％、Ｍｎを０．１０〜１．５
０ｗｔ％、Ｓｉを０．２０〜２．００ｗｔ％、Ｃｒを１
１．００〜１５．００ｗｔ％含有すると共に、Ａｌを
０．０５〜１．００ｗｔ％、又は少なくとも１種類以上
の希土類元素を希土類元素全体の量で０．００５〜０．
５０ｗｔ％含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物からな
り、素地がフェライトであることを特徴とするシンター
ケーキ支持スタンド用特殊鋳鋼。