JPS6144101A - 鉄鋼粉の仕上熱処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は鉄酸化物粉、硫化鉄粉、その他鉄の化合物粉を
ＩＧＦ　Ｊ−１として製造した粗製該粉嬶７トマイズ咀
！′！欽銅粉、ｙノ削加工で発生したタライコ扮砕扮、
前炉スラグから厳選分塁した５４鉄粉などの粗ｙ４鉄鋼
粉（以下用製粉と略す）を脱炭、脱酸または鋭ズＩの一
種以上を施して精製する鉄鋼粉の仕上熱処理方法に関す
る。

〔従来の技術〕

従来、鉄鋼粉の仕上熱処理方法においては、例えば特開
ＩＴｆ１５８−１９４０１に示されているように、ベル
ト炉と呼ばれる連続式水平炉で必要に応じて明度、脱酸
または脱窒の一種以、ヒが行われている。その際、炉内
に導くガスとしてＡＸＥス。

Ｈ２等の還元性ガスが使用され、その排ガスは何の用途
にも利用されず、炉外に導き、燃焼させるか、またはリ
サイクルして再度仕上熱処理炉（以下　仕上炉とする）
へ導さ、利用されていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、この従来方法で排ガスを再利用する場合にはリ
サイクル回数を重ねる毎に、脱炭、脱酸、脱窒の反応に
より、それぞれＣＯ，Ｈ２Ｏ。

ＮＨ３が生成し、還元性雰囲気ガスが不純となった。こ
のためそのままでの再利用は粗製粉の生成には好ましく
ないため、高価な排ガス純化装とを、ｉψごし、Ｃｏ　
、Ｈ２０、ＭＨＩなどを除去しなければならなかった。

従って、再利用する例は極く限られた条件だけで、一般
例としては１少なく、むしろ目的なしに炉外で排ガスを
燃焼させる場合がほとんどであった。

また仕上炉加熱のための燃焼済み排ガスの有効利用もさ
れていない状況にあった。

−例によると、工業的連続式ベルト炉において１発熱Ｑ
　１６８０　ｋ　ｃ　ａ　ｌ　／　Ｎ　ｍ’のＡＸ４ｓ
ガス１５ＯＮｒｎ’／ｈｒを炉外で燃焼し、無駄にして
いたし、仕上炉の加熱のためにラジアントチューブ内で
燃焼した７００−１０００℃の高温排ガスを１５００　
Ｎｒｎ’／ｈ　ｒの割合で無駄にしていた。

すなわち還元性排ガスと燃焼済みの高温排ガスとの二重
の無駄があるという問題点があった。

本発明は上述の問題点を解決するために提案されたもの
で、二種類の排ガスを有効利用し、省エネルギーで仕上
炉での粗製粉ｊａｌｌｆｆ！力の向上を図ることができ
る鉄鋼粉の仕上熱処理方法を提供することを目的とする
。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは、前記の二種類の排ガスを有効に利用する
ことを種々検討した結果、次のような発明に至り、その
効果として多大の省エネルギーと仕上炉での精！；！ｆ
ａ力を増大できることを見い出した。

すなわち第１の本発明は精製粉の脱炭、脱酸または脱窒
の一種以上を進めて圧粉体、焼結体特性が優れた鉄鋼粉
を増産することを目的とする仕上熱処理において５例え
ば、仕上炉で一度使用した一元性排ガスの一部もしくは
全１、および／または、仕上炉から排出する高温燃焼排
ガスの一部もしくは全量を予熱炉の熱源に有効利用して
、原料を仕上炉に送る前に原料相製粉を１００℃以上３
８０℃以下に予熱し、その後、大気に接触することなし
に仕上炉へ送ることによって、仕上炉での’ｔｌ　ｌ！
ｉｌ　ＩＩ！？間が短縮され、それに相当する分だけベ
ルト送りスピードが増大できる省エネルギー型で仕上炉
の間装能力が増大する鉄鋼粉の仕上熱処理方法である。

次に、第２の本発明はさらに前記還元性高温排ガスの一
部あるいは全量を前記仕上炉の加熱に利用し、より省エ
ネルギー化、ｊ＋’ｉ製能力の向上を図るものである。

ここで、本発明における粗製粉とは、鉄醜化物粉や、硫
化鉄粉、その他鉄化合物粉の原料がら還元等で製造した
粗製鉄粉、水またはガスアトマイズ法によって製造した
粗製鉄鋼粉、＃ｌ材の切削加工で発生するダライコ粉、
高炉スラグ粉の磁選によって得た粗製鋳鉄粉などのいわ
ゆる純鉄粉や合金鋼粉の仕上熱処理前の鉄系金属粉を意
味する。

以下１本発明の構成について詳細に説明する。

まず、還元性排ガスの有効利用について述べる。ｉ！ｌ
！統式仕上炉での熱処理においては、粗製粉入口から昇
温、均熱、降温ゾーンに分けられる。

熱処理パターンが二段以上の処理でも粗製粉のｙ１温か
ら始まる。この昇温ゾーンでは多大の加熱用エネルギー
が必要となるため、昇温ゾーンにバーナーを設置し、５
元性排ガスを燃焼すると効果的である。このようにする
と排ガスを利用しない場合に比較して、予熱の効果と一
元性排ガス燃焼の効果との二重の効果により、粗製粉が
速やかに昇温し、予熱温度と還元性排ガスの燃焼量とに
応じて昇温時間が短縮されることになる。従って、還元
６排ガスの炉内燃焼位置は粗製粉の入口がら昇温ゾーン
までとすると効果的である。勿論、従来法より高温の均
熱をする場合には均熱ゾーンにバーナーを設置し、排ガ
スを燃焼してもよい。

次に仕上炉内に設置したラジアントチューブでの燃焼済
みの高温排ガスを有効利用するには、予熱炉として間接
加熱方式のロータリーキルン、波動層、ンヤフト炉など
を使用し、燃焼済みの高温ＩＡガスが直接ｍ製粉に接触
しない方法によって行う必要がある。直接、排ガスに接
触すれば、この高温排ガスに含まれる数％の０２とＮ２
０とによりｍ製粉が酸化し、後工程における仕上炉での
脱酸速度が低下してしまって、生産性が向上しない、従
って、ロータリーキルンを使用する場合には、二重方式
のロータリーキルンを用い、ｍ製粉に接する内管内には
酸化防止のために、Ｎ２　。

Ａｒなとの不活性ガスや、Ｎ２．Ｃｏを含む還元性ガス
などの非酸化性ガスを導き、ｍ製粉を酸化せずに予熱す
る必要がある。また流動層、シャフト炉による予熱にお
いてもｍ製粉に接する内管内には前記の非酸化性ガスを
導く必要がある。内管１　　　　　　　　　内に導入す
る非醇化性ガスは、還元性排ガスの配性系路内に設けた
熱交換器で予熱することにより、原料の予熱効果をさら
に高められる。

予熱炉での予熱温度としては１００℃以上３８０℃以下
としているが、その理由について説明する。

下限の１００℃と規定した根拠としては１次のような欠
点が除去され、仕上炉の操業が極めてスムーズになるか
らである。一般にｍ製粉には炭素、酸素、窒素が多く含
まれ、そのままの状態では粉末冶金用には使用されず、
これら不純物を所定の値まで除去しなければならない、
そこで、脱炭を目的とする場合は仕上炉入口側から露点
の高いＡＸ、Ｎ２ガスなどを吹き込む、その際の露点は
含有炭素量にもよるが、一般に４０〜６０℃である。従
来は外気温度のｍ製粉を装入していたので、仕上炉内入
口近傍に設置したベルト上のｍ製粉を平滑にするための
金属製板または粗製粉装人ホッパー出口下部に水Ｊ５ａ
が結露し、仕上炉の運転経過とともに、ｍ製粉がその結
露した部分に雪ダルマ的に堆積し、ひどい場合には、仕
上炉出口のヘルド上の精製粉ケーキ厚さが数ｍｍに薄く
なってしまい、生産性が低下し、操業上しばしば問題で
あった。しかし、予熱温度１００℃躯上のＳ製粉を装入
すると、前記金属板とホッパー出口下部の温度が６０℃
以上となり、結露しなくなって、ｍ製粉の付若はまった
く見られなくなった。

一方、仕上炉で脱炭をする必要がない場合には、仕上炉
出口側から水分を含まぬＡＸガス。

Ｎ２の還元性ガスが導入されるが、この場合には前記金
属板またはホッパー出口下部での結露の心配はないが、
１００℃未満の予熱では省エネルギー効果と仕上炉での
昇温時間の短縮が僅かであり、仕上炉における生産性向
上は顕著でない。

従って、予熱温度の下限イ１は１００℃とすべきである
ことが明らかになった。

一方、上＠湿度３８０℃を越えて、予熱炉内管に４く雰
囲気ガスとしてＮ２．Ａｒなとの不活性ガスを用いると
、Ｎ２によるｍ製粉の窒化が進むと同時に、その不活性
ガスに不純物として含まれる０２．Ｎ２０によって酸化
が進行し、仕上炉での脱窒と脱酸の速度が低下し、効率
的な熱処理とならない、また、３８０℃以下にすると予
熱炉内管内壁へのｍ製粉付着は全く防止でき、予熱炉か
′ら予熱されたｍ製粉がスムーズに排出される。

以上で述べたのは、予熱炉の熱源として、仕上炉の雰囲
気に使用した還元性高温排ガスおよび／または仕上炉の
加熱に使用した燃焼法高温排ガスの保有熱を利用した場
合であるが、この他に予熱炉の熱源として上記の仕上炉
以外の設備から排出される保有熱などの熱源を用いても
精製能力の向上あるいはさらに省エネルギーが図られる
。

〔実施例Ａ〕

第１の本発１１の第１の実施例方法として。

９００℃の還元性高温排ガスをＡＸガス排ガス出口９か
ら全縫排出させ、その排ガスを水冷ジャケットにより４
５０℃まで下げた後、保温した鋼製配管によりロータリ
ーキルン内管１５内に送り、実施例Ｃに示した従来法と
同じミルスケールｍ還元鉄粉を２５０″Ｃに予熱し、そ
の還元性排ガスを燃焼した。ただし、内管１５内に導く
ガスとして、Ｎ２を使用し１ＯＮｒｎ’／ｈｒ流した。

２５０℃に予熱した粉末を外気に触れさせず、原料ホッ
パー２からｍ１図に示したベルト炉内に装入した。ベル
ト炉の運転としては実施例Ｃの従来ｖ、ト同じ＜ＡＸガ
ス１５　ＯＮｍ’／ｈ　ｒ、　Ｃカス２５ＯＮｍ’／ｈ
ｒ使用した。このような予熱の結果、９００℃までの昇
温時間は３９分となった。

すなわちｆｊＳｉの本発明の第１の実施例方法の条件下
で、従来法とほぼ同一組成の鉄粉を得るためのベルトス
ピードは従来法に比較して７％向上した。実施例Ａから
明らかなように、還元性排ガスにより、ｒＸ料を予熱す
ると、省エネルギーと精製能力に優れた鉄鋼粉の仕上熱
処理法となる。

〔実施例Ｂ〕

第１の本発明の第２の実施例方法としてラジアントチュ
ーブ内での燃焼済み高温排ガスを高温回収し、それを水
冷ジャケットにより４５０℃まで下げた後、保温した配
管によりロータリーキルン外ＩＬ？ＸＳ内に９１７Ｎｍ
’／ｈｒ送り、従来法と同じミルスケール粗還元鉄粉を
３００℃に予熱した。一方、ロータリーキルン内′ｔ１
５内には外気温度＋７）　Ｎ　２を１０　Ｎｍ’／　ｈ
　ｒ　ｉ９人した。３００℃に予熱した粉末を外気に接
触させずに、原料ホッパー２から第１図のヘルド炉内に
装入した。

ベルト炉の運転としては実施例Ｃの従来法と同じくし、
ＡＸガス１５ＯＮｍ’／ｈｒ、Ｃガス２５ＯＮｍｌ／ｈ
ｒ使用した。

このような予熱の結果、９００℃までの昇温時間はまた
１分となった。

すなわち第１の末完１１の第２の実施例方法の条件下で
従来法とほぼ同一組成の鉄粉を得るためのベルトスピー
ドは従来法に比して４％向上した。

このように仕上炉排ガスにより原料を予熱すると省エネ
ルギーと精製能力が向上する。

〔実施例Ｃ〕

第２の本発明の一実施例方法（第１図）と連続ベルト式
仕上炉を使用した従来法（第２図）との比較をし、本実
施例の効果を示す。

第２図の従来法においては炭素層０．２８重量％（以下
％と略す）、庸素Ｊｉｌ　０．７７％、窒素０．０１４
％を有するミルスケール粗還元鉄粉１をｒＸ＄４ホッパ
ー２を介して、平滑用金属板３によりベルト４上に平担
になるように載せ、ホイール５によって＋１！続的に送
り、外気温度から９００”Ｏまでの昇温時間を４５分と
し、９００’Ｏで４５分均熱した後、ｒ４温してケーキ
状鉄粉塊をシールロール６から排出した。この時、脱炭
用として露点５１℃のＡＸガスを導入ロアから５０　Ｎ
ｍ’／　ｈ　ｒ装入し、同時に脱酸用、脱窒用としての
乾燥したＡＸガスを導入口８から１０ＯＮｒｎ’／ｈｒ
装入した。ＡＸＪｋガスは出口９から排出し、パルプ１
゜とブロワ−１ｌとを経て、燃焼器１２で燃焼した。そ
の際、ベルト炉本体１３内の粗製粉を加熱するためにＣ
ガス２５ＯＮｍ’／ｈｒを分配Ｉ、て各ラジアントチュ
ーブ１４に送り燃焼させた。このような条件下で得た精
製鉄粉は炭素０．０　Ｏ８％、醜＾０．２３％、窒ぶ０
．００２３％を含有し、その生Ｉｉ９は１．３Ｌ／ｈｒ
であった。

一方、第２の本発明の一実施例方法（ｇｊＳｆ図）では
従来法と同じａ！１８！粉をホッパー２を介して仕上炉
前段に設置した間接加熱方式のロータリーキルン内管１
５内に送り、３００℃に予熱し、外気に触れさせずベル
ト炉１３に導入した。その時。

昇温時間を種々変えて、その後、９００℃で４５分間均
熱し、従来法と同様に降温した。ただし、使用したＡＸ
ガス量は従来法と同じとした。予熱の際は、ロータリー
キルン内管１５内へ熱交換器１７で４００℃に予熱した
Ｎ２を１ＯＮｒｒｒ’／ｈｒ導入し、また従来法と等し
いＣガス量をラジアントチューブ１４で燃焼させ、その
排ガスの一部９１７Ｎｍ’／ｈｒをロータリーキルン外
管１６内に導き加熱した。同時に９００″ＣのＡＸ排ガ
ス全部は熱交換ｒｓ１７、クーラー２２．炉圧コントロ
ール弁１８、ブロワ−１１、レイジオコントロール弁１
９を経て、新設したラジアントチューブ２０内で燃焼さ
せた１以上の条件下で昇温時間を種々検討してみると、
従来法とほぼ同等な分析値を有するｊｌ＋ｌｔＡ粉を得
る昇温時間は３２分であリ、従来法より１３分「■１短
縮できた。

また、この時の１．１製粉の生産適度はＬ４４Ｌ／ｈｒ
となった。省エネルギー効果としては、ＡＸガス排ガス
の燃ネ１化とＣガス燃焼済み排ガス利用により従来法に
比較して精製鉄粉Ｉｔ当り８Ｘ１０’ｋｃａｌの利用が
達成された。

〔発明の効果〕

本発明は以上説明したように省エネルギーで、粗製粉の
精製能力の向上に資するという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例方法に用いられる装置の縦断側
面図、第２図は従来法に用いられる装置の縦断側面図で
ある。 ｌ・・・ミルスケール粗還元鉄粉 ２・・・原料ホッパー ３・・・平滑用金属板 ４・・・ベルト ５・・・ホイール ｌ　　　　　　　　　　６・・・シールロール７・・・
湿１７７１　Ａ　Ｘガス導入口８・・・乾燥ＡＸガス導
入口 ９・・・ＡＸガス排ガス出口 １０・・・バルブ １１・・・ブロワ− １２・・・燃焼器 １３・・・ベルト炉本体 １４・・・Ｃガス用ラジアントチューブ１５・・・ロー
タリーキルン内管 １６・・・ロータリーキルン外管 １７・・・熱交換器 １８・・・炉圧コントロール弁 １９・・・レイジオコントロール弁 ２０・・・ＡＸガス用ラジアントチューブ２１・・・圧
力コントロール弁 ２２・・・クーラー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　粗製鉄鋼粉を脱炭、脱窒、脱酸の一種以上を施して
   精製する仕上熱処理において、前記粗製鉄鋼粉を１００
   ℃以上３８０℃以下に予熱した後、仕上熱処理炉ヘ送る
   ことを特徴とする鉄鋼粉の仕上熱処理方法、 ２　前記仕上熱処理炉で精製の雰囲気に使用した還元性
   高温排ガスおよび／または前記仕上熱処理炉の加熱に使
   用した燃焼済み高温排ガスの保有熱を利用した予熱炉を
   設置して、前記粗製鉄鋼粉を予熱する特許請求の範囲第
   １項記載の鉄鋼粉の仕上熱処理方法。 ３　粗製鉄鋼粉を脱炭、脱酸、脱窒の一種以上を施して
   精製する仕上熱処理において、仕上熱処理炉で前記精製
   の雰囲気に使用した還元性高温排ガス、および／または
   前記仕上熱処理炉の加熱に使用した燃焼済み高温排ガス
   の保有熱を利用した予熱炉を設置し、前記予熱炉で前記
   粗製鉄鋼粉を１００℃以上３８０℃以下に予熱した後、
   前記仕上熱処理炉へ送 り、さらに前記還元性高温排ガスの一部あるいは全量を
   前記仕上熱処理炉の加熱に利用することを特徴とする鉄
   鋼粉の仕上熱処理方 法。