(57)【要約】【課題】スタンドの取り替え周期を延ばしてスタンドの長寿命化を図り、ひいては焼結鉱製造における生産性向上に寄与することができるシンターケーキ支持スタンドを提供する。【解決手段】  ブレード部１のシンターケーキと接触する上縁部周辺に低炭素鋼フープと充填材とからなる複合ワイヤを肉盛溶接することにより形成される溶接金属４を備えており、複合ワイヤが、質量％で、Ｃ：３〜６％、Ｓｉ：０．８〜２％、Ｃｒ：２０〜３０％、Ｍｏ：４〜８％を含有し、さらに、Ｎｂ：３〜８％、かつ、Ｂ：０．４％以下（０を含む）、又は、Ｎｂ：８％以下（０を含む）、かつ、Ｂ：０．２〜０．４％のいずれかを含有し、残部がＦｅ、Ｍｎ、及び、不可避的不純物からなることを特徴とする。【選択図】図２
2010201506.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低炭素鋼フープと充填材からなる、下方吸引式焼結機に用いるシンターケーキ支持スタンド用硬化肉盛溶接複合ワイヤにおいて、
上記複合ワイヤが、質量％で、次の成分（Ａ）〜（Ｄ）：
（Ａ）Ｃ：３〜６％
（Ｂ）Ｓｉ：０．８〜２％
（Ｃ）Ｃｒ：２０〜３０％
（Ｄ）Ｍｏ：４〜８％
を含有し、さらに、次の成分（Ｅ）〜（Ｆ）：
（Ｅ）Ｎｂ：３〜８％、かつ、Ｂ：０．４％以下（０を含む）、
（Ｆ）Ｎｂ：８％以下（０を含む）、かつ、Ｂ：０．２〜０．４％
のいずれかを含有し、
残部がＦｅ、Ｍｎ、及び、不可避的不純物からなることを特徴とする下方吸引式焼結機に用いるシンターケーキ支持スタンド用硬化肉盛溶接複合ワイヤ。
【請求項２】
下方吸引式焼結機の焼結パレット上に配設され、焼結鉱製造時にシンターケーキを支持するブレード部と、焼結パレットに取り付けるための台座部とを備えるシンターケーキ支持スタンドにおいて、
ブレード部の上縁部を減肉して形成される減肉部に、請求項１記載の硬化肉盛溶接複合ワイヤを肉盛溶接したことを特徴とするシンターケーキ支持スタンド。
【請求項３】
請求項２に記載のシンターケーキ支持スタンドが配設された焼結パレットを備えたことを特徴とする下方吸引式焼結機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製鉄所における製銑工程に供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（以下、適宜「スタンド」と称する。）用の硬化肉盛溶接複合ワイヤ、これを用いたシンターケーキ支持スタンド及び下方吸引式焼結機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下方吸引式焼結機による焼結鉱製造において、焼結塊（シンターケーキ）の自重でシンターケーキ自体が圧縮されることによる通気性の悪化を防止し生産性を向上させる方法として、断面が台形で高さが２００〜４００ｍｍの板状支持部材（スタンド）を原料充填層に埋設するように垂直に立てて焼結パレットの進行方向と平行に配設する方法がある。例えば、特許文献１では、スタンドの形状及び配置方法を改良し、通気性と排鉱性を改善する方法が開示されている。
【０００３】
また、特許文献２では、スタンドの適切な材料として特殊鋳鋼を採用してスタンドの寿命を延長させる手法が開示されている。
【０００４】
さらに、特許文献３では、スタンドの上部ブレード部の稜線部及び／又は側面部に耐摩耗肉盛溶接を施すことによってスタンドの寿命のさらなる延長を実現する手法も開示されている。
【０００５】
ところで、焼結機パレット内の焼結原料層を焼結する工程で、焼結層内に配設されるスタンドの劣化形態としては、操業上起因する熱サイクルによる割れの発生及び進行の他に、原料の焼成・排出を行うため高温の酸化・硫化雰囲気において焼結鉱と擦れ合うことで生じる腐食及び摩耗がある。
【０００６】
そこで、スタンドの劣化形態を防止し、さらに寿命を向上させるために、スタンドの上部ブレード部側面上側頂部より面積で高々５０％までの範囲を、予め片面で厚さ２ｍｍ〜１０ｍｍ減肉（スキンカット）せしめ、該減肉（スキンカット）部に肉盛溶接を施して減肉部を消滅せしめる方法が開示されており（例えば、特許文献４参照。）、延命対策として一定の効果をあげている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−４９８１号公報
【特許文献２】特開平９−４１０９８号公報
【特許文献３】特開２００２−１３８７６号公報
【特許文献４】特開２００６−１１８７６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献４の方法で用いられるのは、一般的な高クロム鋳鉄系硬化肉盛溶接複合ワイヤで、１０ｍｍ以上の厚みで肉盛金属の性能を発揮するよう設計されているところ、そのワイヤはスタンド専用の肉盛材料ではないため肉盛部の高温雰囲気での耐摩耗性・耐腐食性に問題がある。
【０００９】
そこで、本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、スタンドの取り替え周期を延ばしてスタンドの長寿命化を図り、ひいては焼結鉱製造における生産性向上に寄与することができるスタンドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、本発明に係る下方吸引式焼結機に用いるシンターケーキ支持スタンド用硬化肉盛溶接複合ワイヤは、低炭素鋼フープと充填材からなる、下方吸引式焼結機に用いるシンターケーキ支持スタンド用硬化肉盛溶接複合ワイヤにおいて、上記複合ワイヤが、質量％で、次の成分（Ａ）〜（Ｄ）：（Ａ）Ｃ：３〜６％（Ｂ）Ｓｉ：０．８〜２％（Ｃ）Ｃｒ：２０〜３０％（Ｄ）Ｍｏ：４〜８％を含有し、さらに、次の成分（Ｅ）〜（Ｆ）：（Ｅ）Ｎｂ：３〜８％、かつ、Ｂ：０．４％以下（０を含む）、（Ｆ）Ｎｂ：８％以下（０を含む）、かつ、Ｂ：０．２〜０．４％のいずれかを含有し、残部がＦｅ、Ｍｎ、及び、不可避的不純物からなることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、下方吸引式焼結機の焼結パレット上に配設され、焼結鉱製造時にシンターケーキを支持するブレード部と、焼結パレットに取り付けるための台座部とを備えるシンターケーキ支持スタンドにおいて、ブレード部の上縁部を減肉して形成される減肉部に、上記の硬化肉盛溶接複合ワイヤを肉盛溶接したことを特徴とするシンターケーキ支持スタンドとして構成してもよい。
【００１２】
これにより、充填材と低炭素鋼フープとからなり、上記の成分を含有する複合ワイヤを肉盛溶接することにより補強されたブレード上部が優れた耐摩耗性及び耐腐食性を発揮するので、スタンドの使用限界までの期間を延ばすことができ、ひいては焼結鉱製造における生産性向上に寄与するスタンドが実現される。
【００１３】
また、前記ブレード部のシンターケーキと接触する上縁部が減肉され、当該減肉された部分周辺に溶接金属が形成されているので、排鉱抵抗の少ない耐摩耗性のスタンドが実現可能となる。
【００１４】
さらに、本発明は、上記のシンターケーキ支持スタンドが配設された焼結パレットを備えることを特徴とする下方吸引式焼結機として構成してもよい。長寿命化が図られたスタンドを採用することにより、スタンドそのものだけでなく入れ替えコストの低減を図ることができ、ランニングコストに優れた下方吸引式焼結機が実現されることとなる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るスタンドによれば、充填材と低炭素鋼フープとからなり、上記の成分を含有する複合ワイヤを肉盛溶接したブレード上部が優れた耐摩耗性及び耐腐食性を発揮するよう補強されるので、スタンドの寿命を飛躍的に延ばす効果を奏し、焼結鉱製造における生産性の向上に寄与することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】シンターケーキ支持スタンド素材の斜視図である。
【図２】図１のスタンド素材に肉盛溶接をした後のスタンドの平面図である。
【図３】図２のブレード部の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係るスタンドについて図を参照しながら説明する。
図１は、スタンドの素材斜視図、図２は、その肉盛溶接後の正面図、図３は、図２のブレード部上縁部の部分断面図である。
【００１８】
スタンドＳは、下方吸引式焼結機による焼結鉱製造時に焼結パレット内の焼結原料層の通気性を確保するために、焼結パレット上に装着されてシンターケーキを支持する部材であり、ステンレス鋳鋼（ＳＣＳ２）、オーステナイト系鋳鋼又はフェライト系とオーステナイト系の二相系鋳鋼の材質で形成されており、シンターケーキを支持するブレード部１と、パレット台車に取り付けるための台座部２とから構成されている。なお、ブレード部１の中央下部の矢印はシンターケーキの進行方向を示すものである。
【００１９】
ブレード部１は、焼結原料層の下層の通気性を維持するためにシンターケーキを支持するので、シンターケーキと接触する部分となる上縁部、すなわち略台形状の上辺部と両斜辺部を補強する必要がある。そのため、ブレード部１の上縁部及び両面（図２の手前側の面と奥側の面）がスキンカットされて減肉部３が形成され、この減肉部３に低炭素鋼フープと充填材からなる複合ワイヤを肉盛溶接することにより溶接金属４（図２のクロス斜線で示した部分）が形成されている。
【００２０】
また、溶接金属４は、ブレード部１の中央付近で進行方向手前側の肉盛部分が増えるように段差をつけて形成されている。
【００２１】
低炭素鋼フープには、JIS G3141に規定されている冷間圧延鋼帯SPCCを用いる。
このフープを筒状としたものに、複合ワイヤの成分が、Ｃ（炭素）：３〜６質量％、Ｓｉ（シリコン）：０．８〜２質量％、Ｃｒ（クロム）：２０〜３０質量％、Ｍｏ（モリブデン）：４〜８質量％となり、さらに、Ｎｂ（ニオブ）：３〜８質量％、かつ、Ｂ（ボロン）：０．４質量％以下（０を含む）、又は、Ｎｂ：８質量％以下（０を含む）、かつ、Ｂ：０．２〜０．４質量％のいずれかが満たされ、残部がＦｅ（鉄）、Ｍｎ（マンガン）、不可避的不純物（例えば、Ｐ（リン）、Ｓ（硫黄）等）となるように、充填材の量を調整し充填する。充填材としては、上記の必要成分が含まれるフェロアロイ、カーバイド等を適宜用いる。Ｍｎの濃度は、フェロアロイ等から持ち込まれる量であれば、スタンドの耐摩耗性及び耐蝕性に影響しないため特に規定しないが、Ｍｎの濃度が突出して高いとコストアップの要因となるので、３質量％以下、さらには１質量％以下とするのが望ましい。
【００２２】
上記各成分の数値範囲は次の理由によるものである。
【００２３】
炭素は、クロム、モリブデン、ニオブ、ボロン等の炭化物形成元素と結合して高硬度の炭化物を析出し、耐摩耗性の向上に寄与する。但し、ステンレス鋳鋼からの炭素量希釈を考慮して、炭化物の析出と肉盛部の剥離の観点から３〜６質量％の範囲とすることが必要であり、より好ましくは４．５〜５．５質量％である。
【００２４】
シリコンは、溶接時の脱酸に有効な合金元素である。但し、２質量％よりも多く添加すると溶接金属の靱性を低下させる傾向がある。また、０．８質量％を下回ると、脱酸が不十分となり他元素の析出による効果が得られなくなってしまう。したがって、シリコンは０．８〜２質量％とすることが必要であり、０．８〜１．５質量％とするのが好ましい。
【００２５】
クロムは、炭素と結合し高硬度のクロム炭化物を析出し、耐摩耗性を増加させると共にこのクロム炭化物が耐食性も有する合金である。溶接金属のクロムの含有量が２０質量％未満では析出する炭化物量が少なく十分な耐摩耗性を発揮することができず、また３０質量％を超えると析出する炭化物量が過多となって溶接金属が脆化するので、ステンレス鋳鋼からのクロム量希釈を考慮して２０〜３０質量％の範囲とすることが必要であり、２１．５〜２５．０質量％とするのが好ましい。
【００２６】
モリブデンは、炭化物を形成し、高温雰囲気での耐摩耗性を向上させてマトリックスの靱性・耐食性を高める。しかし４質量％未満であれば十分な特性を発揮することができず、８質量％を超えて含有させても添加量に比べてその効果があまり認められなくなるので経済性の面を考慮し、４〜８質量％とすることが必要であり、４．５〜７．０質量％とするのが好ましい。
【００２７】
ニオブは、炭素との親和性が高く炭化物を形成し、高温雰囲気での耐摩耗性を向上させる元素である。しかし３質量％未満であれば炭化物の析出量が少なく十分な特性を発揮することができないので、３質量％以上を含有させるのが好ましい。なお、８質量％を超えて含有させても添加量に比べてその効果があまり認められなくなるので経済性の面を考慮すれば３〜８質量％とするのが好ましい。
【００２８】
ボロンは、高硬度のほう化物を析出し、マトリックスを硬化させ耐摩耗性を向上させる有効元素である。また、クロムカーバート等の炭化物の析出を助長させる特徴もある。０．２質量％未満ではその効果が認められず、０．４質量％を超える場合は溶接金属の靱性が劣化するとともに溶接作業性の低下が著しくなるので０．２〜０．４質量％の範囲とするのが好ましい。
【００２９】
なお、ニオブとボロンは、共に耐摩耗性を向上させる元素であり、いずれか一方が上記の含有量であれば、もう一方はその上限を超えない範囲で添加すればよい。すなわち、ニオブとボロンの含有量は、Ｎｂ：３〜８質量％、かつ、Ｂ：０．４％質量以下（０を含む）、又は、Ｎｂ：８％質量以下（０を含む）、かつ、Ｂ：０．２〜０．４質量％のいずれかを満たせばよい。
【００３０】
充填材と低炭素鋼フープからなり、上記の成分を含有する複合ワイヤを肉盛溶接して補強を施したブレード部１は、耐摩耗性及び耐腐食性に優れたものとなり、一般的な高クロム鋳鉄系硬化肉盛複合ワイヤで肉盛溶接を施したスタンドの約２倍となり、スタンドの取り替え周期を延ばしてスタンドの長寿命化を図ることが可能となる。
【００３１】
また、減肉部３に溶接金属４を形成することにより、補強部分となる溶接金属がスタンド素材より張り出すのを防ぎ排鉱抵抗を少なくしているので、ブレード部１の耐摩耗性をより向上させることができる。
【００３２】
また、溶接金属４を、進行方向先側よりも進行方向手前側の肉盛部分が増えるように段差をつけて形成することにより、焼結塊と接触する側の肉盛部分がより増えるので、耐摩耗性及び耐腐食性を高めることができる。
【実施例】
【００３３】
図１と同一形状のスタンド素材のブレード部に、肉盛材料Ａで肉盛溶接を図２及び図３の要領で行ない、溶接金属を形成した。
なお、肉盛材Ａは、スタンドの溶接金属を形成する肉盛溶接材として従来使用されている、高クロム鋳鉄系の硬化肉盛複合ワイヤである。
一方、図１と同一形状のスタンド素材のブレード部に、肉盛材Ｂ〜Ｒで肉盛溶接を図２及び図３の要領で行い、溶接金属を形成した。なお、肉盛材Ｂ〜Ｒは、充填材と低炭素鋼フープとからなり、上記実施形態で列挙した成分を含有する複合ワイヤである。
また、該ブレード部に形成した減肉部の寸法は、厚さ３ｍｍ、幅は図２中でａ：１５０ｍｍ、ｂ：２００ｍｍ、ｃ：２０ｍｍである。そしてこの減肉部に対して、表１に示す成分の肉盛材で減肉厚さと同等の３ｍｍの厚さで肉盛溶接を行った。
これら１６種類のスタンドを試作し、下方吸引式焼結機の焼結パレットに装着した。
この時の焼結機条件は、パレット幅５ｍ、有効面積６６０ｍ２、焼結原料厚７００ｍｍ、パレット速度は４ｍ／分で、生産効率は３２ｔ／ｍ２である。
【００３４】
スタンドを設置して半年ごとに摩耗減高さ測定及び損傷状況確認を行い、使用２年迄の結果で判断した。なお摩耗減高さとは、使用期間中に何回か測定した際の高さ方向における減肉長さ（スタンドの台座部から上辺までの高さの減少度合い）である。
素材形状と肉盛材Ａ〜Ｒの組成を表１に、使用２年後の結果を表２に示す。
【表１】
2010201506.tif 000003
【表２】
2010201506.tif 000004
【００３５】
表１において、肉盛材Ｃは発明品に対するＣ量下限値を外れた例、肉盛材Ｄは発明品に対するＣ量上限値を外れた例、肉盛材Ｅは発明品に対するＳｉ量下限値を外れた例、肉盛材Ｆは発明品に対するＳｉ量上限値を外れた例、肉盛材Ｇは発明品に対するＣｒ量下限値を外れた例、肉盛材Ｈは発明品に対するＣｒ量上限値を外れた例、肉盛材Ｉは発明品に対するＭｏ量下限値を外れた例、肉盛材Ｊは発明品に対するＭｏ量上限値を外れた例、肉盛材Ｌは発明品に対するＮｂ量上限値を外れた例、肉盛材Ｍは発明品に対するＣ量上限値を外れた例、肉盛材Ｎは発明品に対するＳｉ量下限値およびＢ量上限値を外れた例、肉盛材Ｑは発明品に対するＮｂ量下限値およびＢ量下限値を外れた例、肉盛材Ｒは発明品に対するＮｂ量下限値およびＢ量上限値を外れた例である。
また、表２において、好結果肉盛材料は肉盛材Ｂ、肉盛材Ｋ、肉盛材Ｏ、肉盛材Ｐであった。なお、摩耗大・中・小の定義は、取付時の高さに対し７０ｍｍ以上の摩耗を(大)、３０〜７０ｍｍの摩耗を(中)、３０ｍｍ以内の摩耗を(小)と表現している。
【００３６】
この試験結果から、図１の素材形状のブレード部に肉盛材Ｂ、Ｋ、Ｏ、Ｐを図２及び図３の要領で肉盛溶接して溶接金属を形成したものが、経済面から耐摩耗性及び耐腐食性に優れ、従来のスタンドの摩耗減高さに対して約４倍の寿命となっていることがわかる。そして、焼結機１設備に多数のスタンドが配設されることに鑑みれば、このスタンドを採用することにより、スタンドそのものだけでなく入れ替えコストの低減を図ることができるので、多大な経済的効果をもたらすことも期待できる。
【００３７】
なお、肉盛材Ｊは、Ｍｏ量が本発明で規定する上限値を超えているが、肉盛材Ｊを肉盛溶接して溶接金属を形成したものは、発明例と同様に、耐摩耗性及び耐腐食性に優れている。これは、Ｍｏを多量に添加しても、Ｍｏの添加の効果が飽和するだけであり、耐摩耗性及び耐腐食性に悪影響を与えないからである。しかし、肉盛材Ｊは、Ｍｏが多量に添加されているのでコスト高となる。よって、肉盛材Ｊは、本発明の範囲には含まれない。
【００３８】
また、肉盛材Ｌについても同様のことがいえる。肉盛材Ｌは、Ｎｂ量が本発明で規定する上限値を超えているが、肉盛材Ｌを肉盛溶接して溶接金属を形成したものも耐摩耗性及び耐腐食性に優れている。Ｎｂを多量に添加しても、Ｎｂの添加の効果が飽和するだけであり、耐摩耗性及び耐腐食性に悪影響を与えないからである。しかし、肉盛材Ｌは、Ｎｂが多量に添加されているのでコスト高となる。よって、肉盛材Ｌは、本発明の範囲には含まれない。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、製鉄所における製銑工程に供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支持スタンドとして利用することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１  ブレード部
２  台座部
３  減肉部
４  溶接金属
Ｓ  スタンド
【図１】
2010201506.tif 000005
【図２】
2010201506.tif 000006
【図３】
2010201506.tif 000007