JPH10195514A

JPH10195514A - 電気炉製鋼用加炭材およびその製造装置およびその製造方法およびその搬送方法

Info

Publication number: JPH10195514A
Application number: JP8356683A
Authority: JP
Inventors: Takashi Arima; 孝有馬; Ikuo Komaki; 育男古牧; Michiaki Sakakibara; 路晤榊原; Kazuo Hashiyama; 和生橋山
Original assignee: KIYOUZAI KOGYO KK; Nippon Steel Corp
Current assignee: KIYOUZAI KOGYO KK; Nippon Steel Corp
Priority date: 1996-12-27
Filing date: 1996-12-27
Publication date: 1998-07-28

Abstract

(57)【要約】【課題】安価原料である高炉灰からなり、リフマグで
容易に搬送可能な加炭材及びその製造装置およびその製
造方法およびその搬送方法を提供することを目的とす
る。【解決手段】磁着可能に鉄粉を配合した高炉灰の成型
体であることを特徴とする電気炉製鋼用加炭材である。
また、高炉灰に鉄粉を配合し、バインダーを添加し、成
型して加炭材を製造した後に磁力選別機１１で磁着可否
を判定し、磁着判定否となった加炭材を前記配合工程に
戻すとともに、磁着判定否となった加炭材中の鉄粉量に
応じて高炉灰に配合する鉄粉量を調節することを特徴と
する電気炉製鋼用加炭材の製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気炉製鋼法にお
ける加炭材およびその製造装置並びにその製造方法およ
びその搬送方法に関する。すなわち、高炉製鉄法にて排
出するダストを２種類以上、配合成型して電気炉製鋼の
副資材として利用する。

【０００２】

【従来の技術】高炉製鉄法で発生するダスト類は鉄分を
多く含んでおり、昔から鉄源としてリサイクルされてい
る。高炉操業にともなって発生する高炉灰の主成分は、
表１に示すように炭素２０〜３０ｗｔ％、鉄分３５〜４
５ｗｔ％を含んでいて、鉄鉱石と共に焼結原料に、或い
はペレット化して高炉で再利用されている。

【０００３】

【表１】

【０００４】しかしながら、表面処理鋼板が使用される
ようになってからの廃自動車、家電廃品等のスクラップ
の溶解にともない、ダスト中の亜鉛含有量が増加してき
た。高炉灰においても例外でなく、亜鉛含有量が増加し
ており、高炉及び焼結工程での使用基準を上回りだし、
使用制限を受けるようになっている。その結果、高炉製
鉄法の中で高炉灰は余剰気味となり、一部廃棄処分され
ている。近年、電気炉製鋼では生産性向上の為の技術革
新が目覚ましく、スクラップとともに電気炉に炭素材を
投入し、燃焼助材に酸素を吹き込んで溶解速度を上げる
操業技術を確立しており、炭素材は貴重なスクラップ溶
解熱源となっている。電気炉製鋼法では、もともと原料
としてスクラップを使用しており、直接溶解のため、多
少の含有亜鉛は揮発除去できるため問題無く処理されて
いる。電気炉に投入する炭素材は加炭材と呼ばれ、一般
にコ−クスが使用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】電気炉製鋼法では鉄ス
クラップが主原料であるので、前述したようにハンドリ
ングは主としてリフマグで行っている。装入量は炉容量
によって異なるが、１００トン溶解炉の場合、３〜４ト
ン装入する。しかし、加炭材であるコークスは高価であ
ると共にリフマグに吸着しないのでハンドリングに別途
手段、例えばショベルカー等が必要となり、余分に人手
と設備コストが掛かる問題がある。そこで本発明は、安
価原料である高炉灰からなり、リフマグで容易に搬送可
能な加炭材及びその製造装置およびその製造方法および
その搬送方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するため、（１）磁着可能に鉄粉を配合した高炉灰の成型体であ
ることを特徴とする電気炉製鋼用加炭材である。

【０００７】（２）研磨粉、圧延スケール、転炉ダス
トの少くとも１種以上からなる鉄粉を５〜２０ｗｔ％配
合したことを特徴とする（１）記載の電気炉製鋼用加炭
材である。

【０００８】（３）切出し用フィーダーを設けた鉄粉
用および高炉灰用のホッパー、調整弁を設けたバインダ
ー用タンクを有し、鉄粉、高炉灰、バインダーを配合す
る解砕・混練機、成型機を有し、成型後の加炭材の磁着
可否を判定する磁力選別機を有し、磁着判定否となった
加炭材を前記解砕・混練機に戻す返送ラインを有し、返
送ラインに設置した秤量機からの秤量信号により鉄粉用
ホッパーのフィーダーからの鉄粉量を調節する制御機を
有することを特徴とする電気炉製鋼用加炭材の製造装置
である。

【０００９】（４）高炉灰に鉄粉を配合し、バインダ
ーを添加、成型して加炭材を製造した後に磁力選別機で
磁着可否を判定し、磁着判定否となった加炭材を前記配
合工程に戻すとともに、磁着判定否となった加炭材中の
鉄粉量に応じて高炉灰に配合する鉄粉量を調節すること
を特徴とする電気炉製鋼用加炭材の製造方法である。

【００１０】（５）研磨粉、圧延スケール、転炉ダス
トの少くとも１種以上から鉄粉を５〜２０ｗｔ％配合す
ることを特徴とする（４）記載の電気炉製鋼用加炭材の
製造方法である。

【００１１】（６）タールおよび／またはピッチから
なるバインダーを添加することを特徴とする（４）また
は（５）記載の電気炉製鋼用加炭材の製造方法である。

【００１２】（７）（１）または（２）に記載の電気
炉製鋼用加炭材とスクラップを各々貯留し、マグネット
クレーンで電気炉製鋼用加炭材とスクラップを個別に吸
着搬送して溶解炉に装入することを特徴とする電気炉製
鋼用加炭材の搬送方法である。

【００１３】（８）（１）または（２）に記載の電気
炉製鋼用加炭材の必要量とスクラップを混合し、マグネ
ットクレーンで電気炉製鋼用加炭材とスクラップの混合
物を吸着搬送して溶解炉に装入することを特徴とする電
気炉製鋼用加炭材の搬送方法である。

【００１４】

【発明の実施の形態】加炭材が磁性を有し、リフマグで
吸着可能であればスクラップと加炭材の装入が連続操作
で可能となり、作業能率が飛躍的に向上するため、磁性
加炭材は電気炉操業にとって非常に有益なものである。
高炉灰は前述の如く、コークス程の炭素含有濃度ではな
いが、主成分は炭素と酸化鉄であることからコークスの
代替と鉄原料になり得る。ただし、高炉灰の組成は高炉
操業に依存していて、各高炉によって多少異なってお
り、表１に示したように、ある程度の幅をもって変動し
ている。このような高炉灰をブリケット化してマグネッ
トへの吸着の有無を調査したところ、吸着して持ち上が
るもの、磁性は認められるが、持ち上がらないもの等様
々であった。

【００１５】本発明は、金属鉄、フェライト、マグネタ
イト等の磁性を含有する鉄粉を前記高炉灰に適宜混合す
ることによって、磁着可能な加炭材とし、リフマグによ
るハンドリングを可能とすることを特徴とする。この場
合、鉄粉としては、極力強磁性のものが理想的である
が、入手が容易で、且つ安価なものが良く、例えば研磨
粉、圧延スケール或いは転炉ダスト等が考えられる。但
し、電気炉で溶解することを考えると、未酸化の金属鉄
含有量の多いものが好ましい。なかでも転炉精錬時に発
生するダストは、高炉灰と同一所内で発生しているので
簡単に入手出来、安価であること、及び金属鉄を含有し
ていて、分級する事によって金属鉄含有率の高いものが
得られる（表２）という利点が有り、磁性材としては最
も好ましい。

【００１６】

【表２】

【００１７】高炉灰への鉄粉添加量は高炉灰の磁性のば
らつきに依存するが、１〜５０ｗｔ％、望ましくは５〜
２０ｗｔ％の範囲が良い。ここで、鉄粉添加量が５ｗｔ
％未満では加炭材の磁着安定効果の点で問題があり、２
０ｗｔ％超では加炭材中の炭素の割合が少なくなりすぎ
るため好ましくない。高炉灰は非常に細かな粉体である
ため、そのまま取り扱うと粉塵を発生し、作業環境を著
しく損なう上、電気炉に投入する場合、舞い上がってし
まって歩留りも低下するとが容易に推測される。従っ
て、高炉灰を加炭材として転用するためには、何らかの
手段で成形し、成型体とすることが必要である。

【００１８】粉体成形技術は古くからある技術で、目的
によって適する方法が選択されている。例えばペレタイ
ジング法とか、ブリケッテイング法が考えられるが、ハ
ンドリングがリフマグ主体になることから、成形品はあ
る程度の強度を有するものでなければならない。また、
成型時に必要となるバインダーは、成型法との組合わせ
で適正な種類、添加量が決定されるが、使用後にスラグ
等になって残存しないようなものが望ましい。上記高炉
灰に鉄分を配合した粉体を成型するためには、成型法の
如何に拘わらず一定量のバインダーが必要である。成型
バインダーとしては、一般に糖蜜、パルプ廃液、セメン
ト、タール、ピッチ、澱粉、水ガラス、化学合成剤等が
上げらる。

【００１９】しかし、本発明の加炭材は鉄スクラップの
溶解時の熱補充用に使用され、１６００℃以上の高温溶
融状になることから、使用後にスラグとなって残存する
成分が含まれるバインダーは好ましくない。炭素水素系
バインダーは成型品の炭素含有量も増加させるため好ま
しい。タール、ピッチ類は炭素含有率が非常に高く、Ｃ
／Ｈで概略９０／５であり、殆んど炭素である。糖蜜、
パルプ廃液の化学組成はＣ₁₂Ｈ₂₂Ｏ₁₁，Ｃ₆Ｈ₁₀Ｏ
₅で、丁度水の分子組成割合と炭素からなるが、いずれ
も炭素分は５０％以下である。そこで、炭化水素系バイ
ンダーとしては、タール、ピッチ等の炭素系が最も好ま
しく、次いで糖蜜、パルプ廃液等の炭水化物系、水ガラ
ス、セメント等となる。

【００２０】本発明では以上の検討結果に基づき、ター
ル、ピッチ系バインダーを用いて、高炉灰に鉄粉を配合
した前記配合原料を成型して加炭材とした。バインダー
の添加割合は粉体の性質によって適正な範囲が有り、多
過ぎると流動性が増して形を成さず、逆に過少では未成
型粉が多くなり、成型歩留りが低下する。また、バイン
ダーは高価であるので、極力少量の方がコスト的に有利
である。本発明にあたって、いろいろ試行錯誤の結果、
タール，ピッチ系バインダーの適正添加割合は５〜１５
ｗｔ％であることを見出した。その結果、加炭材の炭素
含有率をさらに数％〜１０数％増加させることができ
る。

【００２１】なお、磁性加炭材の成型体はブリケットだ
けに限定するものでは無く、適当な形状と磁性が確保さ
れれば他法であっても何等こだわらない。磁性を確保す
るという理由から鉄粉を、安全を図って多量に添加する
わけにはゆかない。もちろん、炭素量をより多く必要と
される場合には、コークス粉等の炭材を添加する事も一
向に差し支えないが、鉄粉の添加量は、加炭材という本
来目的から逸脱しないように必要最小限に留めることが
肝要である。しかしながら高炉灰の成分はばらつきが大
きいため、鉄粉の定量配合では磁着可能な成型体を安定
して製造することは困難である。

【００２２】高炉灰に配合する鉄粉量の制御法として
は、各原料組成の分析結果をフィードバックして高炉灰
に対する鉄粉配合比を変更することが一般的な手法であ
る。しかしながらこの方法では、原料各ロット毎に多成
分の分析をおこない、その組み合わせによる磁性の推定
をしなければならないことから、かなり煩わしい。本発
明では、その様な煩わしさを省略し、且つ確実にリフマ
グに磁着可能な加炭材の製造を検討した。その結果、加
炭材製造ラインの成型工程の後に磁力選別装置を設置
し、直接的にマグネットに吸着する成型品を選別し、磁
着判定否となった成型品を配合工程に返送するととも
に、返送ラインに設置した秤量機で磁着不可の成型品の
単位時間当たりの量を計量し、その検出信号で鉄粉のフ
ィーダーの切り出し量をフィードバック制御することに
より、確実に磁着可能な加炭材を製造できることを見い
だした。

【００２３】図１に本発明の加炭材の製造プロセスフロ
ーを示す。鉄粉ホッパー１、高炉灰ホッパー２、に貯留
した各原料はフィーダー３、４でそれぞれ所定量切り出
し、解砕・混練機７に供給する。バインダータンク５に
貯留したバインダーは流量調節弁６を経由して一定の割
合で解砕・混練機７に供給する。解砕・混練機７に於い
て十分混練された配合原料はロール成型器等の成型機８
で成型して、篩９で成型品と未成型粉とを選別する。未
成型粉は返送ライン１６で解砕・混練機７に返送する。
篩９上の成型品はコンベア１０にて薄層に均されて移送
し、コンベア１０の上部に設置した懸下式の磁力選別機
１１により、磁着可能な成型品を吸着して移送し、製品
ヤード１７に電気炉製鋼用加炭材として貯留する。な
お、磁力選別機１１は懸下式に限定せず、磁着可能な成
型体を選別できればどのような磁力選別機でも良い。磁
性体の含有量が足りなく磁着しない成型品は磁力選別機
１１に吸着されることなく、コンベア１０から返送ライ
ン１２によって解砕・混練機７に返送され、ここで解砕
して、新原料と混練する。しかしながら磁着不可の成型
品の返送量が増加すると、さらに良品歩留りが漸減し好
ましくない。

【００２４】本発明はこのような悪循環を防止したもの
である。発明の核心は、磁着不可の成型品の返送ライン
１２の途中に秤量機１３を設置し、検出発信器１４の秤
量信号に基づく負荷増減信号により制御器１５を介して
フィーダー３からの鉄粉量を調節したことである。フィ
ーダーとしては粉体の切り出しが可能であれば一般的な
もので良く、例えばスクリュウフィーダーであれば、操
作信号によって回転数を制御する。

【００２５】図２に鉄粉フィーダー３の制御方法を具体
的に示す。図は下から（イ）秤量値、（ロ）負荷増減信
号、（ハ）鉄粉フィーダー３の回転数をあらわす。ここ
で、負荷増減信号とは、磁着不可の成型品の返送ライン
の途中に設置された秤量機に接続された検出発信器から
の負荷増減信号であり、磁着不可の成型品の量の時間微
分を意味する。磁着不可の成型品が増加し始めると
（ロ）の負荷信号が＋に転ずる（Ａ点）。この負荷信号
受けてＡの時点からフィーダー３の回転数を一定の割合
で増速させる。この結果、鉄粉量の配合比が加速度的に
増し、磁着不可の成型品の返送量が減少し、負荷増減信
号は一旦ピ−クに達した後、減少傾向に転じる。そし
て、負荷増減信号が０となった時点（Ｂ点）で鉄粉フィ
ーダー３の回転数を一定の割合で減速させる。その結
果、鉄粉量の配合比が加速度的に減少し、磁着不可の成
型品の返送量が増加し、負荷増減信号は一旦ピークに達
した後、増加傾向に転じる。この繰り返し動作によっ
て、高炉灰組成のばらつきによる磁着不可の成型品の増
減を吸収し、磁着不可の成型品の返送量を減少させ、高
炉灰への鉄粉の配合量を容易に最適値に調節でき、効率
よく電気炉製鋼用加炭材を製造することができる。

【００２６】本発明の電気炉製鋼用加炭材は磁着可能で
あるため、スクラップと同様にマグネットクレーンによ
る搬送が可能となる。搬送方法としては、従来のように
加炭材とスクラップとを個別に貯留し、溶解時に該加炭
材とスクラップを個別にマグネットクレーンで吸着搬送
して溶解炉に装入してもよいが、加炭材とスクラップと
を予め混合して貯留し、マグネットクレーンで加炭材と
スクラップを同時に溶解炉に装入することも可能にな
り、ハンドリング性が著しく向上する。

【００２７】

【実施例】ヤ−ドにある排出高炉、排出時期の異なる３
ケ所の貯留山から高炉灰をサンプリングし、直径２０ｍ
ｍφ、厚み１０ｍｍのタブレットを３０個製作した。一
定の磁力を有する磁石をタブレットの上部に５ｍｍ離し
てセットし、タブレットの吸着個数を調査した結果を表
３に示す。ロットによって、磁石への吸着率が大きく異
なり、同じ高炉灰でも磁性にばらつきの多いことがわか
る。

【００２８】表３において、吸着率の低かったロット２
の山から採取した高炉灰に、表２に示す転炉ダストの粗
粒を配合し、３０×２０×１２ｍｍ厚のア−モンド型の
ブリケット及び６５×５０×３０ｍｍ厚のピロ−型ブリ
ケットを製造し、ランダムに各５０個取り出し、磁石へ
の吸着率を調査した。結果を表４（１），（２）に示
す。タブレットに較べて、ブリケットの吸着率は低下し
た。しかし、粗粒を配合する事によってアーモンド型で
は、転炉ダストの配合率５ｗｔ％にて吸着率８６％以
上、ピロー型で７２％と向上した。この高炉灰ロットの
場合、粗粒の配合率２０％で高吸着率に達しており、十
分磁性を有している。高炉灰の種類によって多少の差異
は生じるが、マグネットに吸着可能な磁性を持たせるた
めに必要な転炉ダストの粗粒配合率は５〜２０ｗｔ％の
範囲が適当である。

【００２９】

【表３】

【００３０】

【表４】

【００３１】表５にブリケット製造時の炭素系バインダ
ー添加割合と成型歩留りを示す。約８０℃に温度調節さ
れた混練機に、高炉灰と粗粒ダストを混合した配合原料
を入れ、これに各所定量のタールを添加し、十分混練し
た後、ブリケット成型機にかけ、ロール圧８トンにて成
型した。バインダ−が少ない場合は粉体間の接着が悪
く、未成型粉が多く発生した。タール量を増してゆく
と、成型が良好となり、型枠ロールからの離脱もスムー
ズであった。更にタールの添加割合をあげると、原料の
流動性が増して、型枠からのはみ出しの発生や成型塊の
離脱が悪化し、型枠内への接着残による成型不良等、逆
に歩留りが低下した。このことからスムーズな成型と高
歩留りを得るバインダーの添加量は５〜１５ｗｔ％が良
好であった。

【００３２】

【表５】

【００３３】

【発明の効果】高炉で発生し、亜鉛含有量が高くなった
ために廃棄処分となっていた高炉灰を電気炉の加炭材と
して利用することによって資源の有効活用が出来る。高
炉ダストに転炉ダストを配合することによって磁性を持
たせ、リフマグで吸着運搬可能としたことで作業効率の
向上に役立つ。加炭材製造ラインに磁力選別機を設置す
る事によって磁力の安定した成型品の製造が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】磁性加炭材の製造プロセスフローを示す図

【図２】鉄粉フィーダーの制御法の概念図

【符号の説明】

１．鉄粉ホッパー２．高炉灰ホッパー３．鉄粉フィーダー４．高炉灰フィーダー５．バインダータンク６．調節弁７．解砕・混練機８．成型機９．篩１０．コンベア１１．磁力選別装機１２．返送ライン１３．秤量機１４．検出発信器１５．制御器１６．返送ライン１７．製品ヤード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者榊原路晤東京都千代田区神田錦町３丁目19番21号協材興業株式会社内 (72)発明者橋山和生東京都千代田区神田錦町３丁目19番21号協材興業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁着可能に鉄粉を配合した高炉灰の成型
体であることを特徴とする電気炉製鋼用加炭材。
【請求項２】研磨粉、圧延スケール、転炉ダストの少
くとも１種以上からなる鉄粉を５〜２０ｗｔ％配合した
ことを特徴とする請求項１記載の電気炉製鋼用加炭材。
【請求項３】切出し用フィーダーを設けた鉄粉用およ
び高炉灰用のホッパー、調整弁を設けたバインダー用タ
ンクを有し、鉄粉、高炉灰、バインダーを配合する解砕
・混練機、成型機を有し、成型後の加炭材の磁着可否を
判定する磁力選別機を有し、磁着判定否となった加炭材
を前記解砕・混練機に戻す返送ラインを有し、返送ライ
ンに設置した秤量機からの秤量信号により鉄粉用ホッパ
ーのフィーダーからの鉄粉量を調節する制御機を有する
ことを特徴とする電気炉製鋼用加炭材の製造装置。
【請求項４】高炉灰に鉄粉を配合し、バインダーを添
加、成型して加炭材を製造した後に磁力選別機で磁着可
否を判定し、磁着判定否となった加炭材を前記配合工程
に戻すとともに、磁着判定否となった加炭材の量に応じ
て高炉灰に配合する鉄粉量を調節することを特徴とする
電気炉製鋼用加炭材の製造方法。
【請求項５】研磨粉、圧延スケール、転炉ダストの少
くとも１種以上から鉄粉を５〜２０ｗｔ％配合すること
を特徴とする請求項４記載の電気炉製鋼用加炭材の製造
方法。
【請求項６】タールおよび／またはピッチからなるバ
インダーを添加することを特徴とする請求項４または請
求項５記載の電気炉製鋼用加炭材の製造方法。
【請求項７】請求項１または請求項２に記載の電気炉
製鋼用加炭材とスクラップを各々貯留し、マグネットク
レーンで電気炉製鋼用加炭材とスクラップを個別に吸着
搬送して溶解炉に装入することを特徴とする電気炉製鋼
用加炭材の搬送方法。
【請求項８】請求項１または請求項２に記載の電気炉
製鋼用加炭材の必要量とスクラップを混合し、マグネッ
トクレーンで電気炉製鋼用加炭材とスクラップの混合物
を吸着搬送して溶解炉に装入することを特徴とする電気
炉製鋼用加炭材の搬送方法。