(57)【要約】【課題】  溶解炉等による鉄鋼生成過程で生じる鉄およびその酸化物を主成分とする製鋼ダストを、成形型に入れて加圧成形して固形化する方法において、バインダー等を添加することなく実用上十分な強度を持つ製鋼ダスト固形化物を製造できる方法を提供する。【解決手段】  鉄鋼生成過程で生じる鉄およびその酸化物を主成分とする製鋼ダスト１１を、成形型７に入れ加圧成形して固形化することにより、その固形化物である製鋼ダスト固形化物Ｂを製造する。成形型７に入れる製鋼ダスト１１の含水率を、０．５ｗｔ％〜２０ｗｔ％の範囲とする。この範囲の含水率に調整する手段として、散水装置または乾燥装置等の含水率調整手段１９を設けても良い。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄鋼生成過程で生じる鉄およびその酸化物を主成分とするダストを、成形型に入れ加圧成形して固形化することにより、その固形化物である製鋼ダスト固形化物を製造する方法であって、
前記成形型に入れるダストの含水率が、０．５ｗｔ％〜２０ｗｔ％であることを特徴とする製鋼ダスト固形化物の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、前記成形型およびプランジャにおける、少なくとも成形時に製鋼ダスト固形化物と接する面に、耐錆性材料を使用する製鋼ダスト固形化物の製造方法。
【請求項３】
請求項２において、前記耐錆性材料が、超硬、サーメット、セラミックス、およびステンレス鋼から選ばれる１種類以上の材料である製鋼ダスト固形化物の製造方法。
【請求項４】
請求項１において、前記成形型およびプランジャにおける、少なくとも成形時に製鋼ダスト固形化物と接する面に、耐錆性の皮膜を施した製鋼ダスト固形化物の製造方法。
【請求項５】
請求項４において、前記耐錆性の皮膜が、クロムメッキ、ニッケルメッキ、クロムの窒化物、クロムの炭化物、チタンの窒化物、チタンの炭化物、ダイヤモンドライクカーボンから選ばれる１種類以上のものである製鋼ダスト固形化物の製造方法。
【請求項６】
鉄鋼生成過程で生じる鉄およびその酸化物を主成分とするダストを、成形型に入れ加圧成形して固形化することにより、その固形化物である製鋼ダスト固形化物を製造する装置であって、
前記成形型と、この成形型内のダストを加圧するプランジャと、このプランジャを駆動する加圧装置と、前記成形型に入れる前の製鋼ダストの含水率を調整する含水率調整手段とを備え、前記含水率調整手段は、成形型に入れるダストの含水率を０．５ｗｔ％〜２０ｗｔ％にするものとしたことを特徴とする製鋼ダスト固形化物の製造装置。
【請求項７】
請求項６において、前記含水率調整手段として散水装置を用いる製鋼ダスト固形化物の製造装置。
【請求項８】
請求項６において、前記含水率調整手段として乾燥装置を用いる製鋼ダスト固形化物の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、溶解炉等による鉄鋼生成過程で生じるダストを製鋼原料として再利用する製鋼ダスト固形化物の製造方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄鋼生成過程、例えば溶解炉では、吹き上げられた微細粒子状の鉄および酸化鉄がダストとして集塵機で回収されている。このダスト( 以下「製鋼ダスト」と称す) は、鉄および酸化鉄を主成分とするため、再利用することが望ましい。しかしこの製鋼ダストは微細粉体であるため、そのまま溶解炉に投入すると、飛散しながら舞い上がり、その大半は集塵機に再び回収されてしまい、再利用効率が著しく低い。そのため、従来は埋め立て処分されることが多かったが、国内の製鋼ダストの発生量は年間数十万トンにも達しており、埋め立て処分では資源の有効利用の観点のみならず、不足する埋め立て地の問題や環境悪化の観点から見ても好ましくない。
【０００３】
このため、製鋼ダストの再利用について様々な方法が試みられている。例を挙げると、特許文献１には、直径２〜１５ｍｍ程度のダストペレツトを作り、電炉に装入することで酸化鉄を溶銑中に回収する方法が例示されている。
特許文献２には、製鋼ダストをブリケットに成形するため熱可塑性プラスチックを添加する方法が、特許文献３には研削スラツジや製鋼ダストをブリケットに成形するために固形化補助剤を添加する方法がそれぞれ例示されている。
【特許文献１】特開平１１−１５２５１１号公報
【特許文献２】特開平０９−３１６５１２号公報
【特許文献３】特開２００２−１９４４４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のペレットを作る方法は、ペレット化する分、回収粉体より電炉へ装入する処理などのハンドリングは容易ではあるが、寸法的に比較的小さなベレットであるため、電炉への装入効率には問題がある。
特許文献２、特許文献３の添加物を入れる方法は、いずれも強固なブリケットを製造するために有効な手段であるが、プラスチックやバインダーとなる添加物を加えることからその工程は複雑となり、コストが高くなる欠点がある。また、添加物が環境負荷原因となることから好ましくない。
【０００５】
この発明の目的は、溶解炉等による鉄鋼生成過程で生じる鉄およびその酸化物を主成分とするダストを、成形型に入れて加圧成形して固形化する方法において、バインダー等を添加することなく実用上十分な強度を持つ製鋼ダスト固形化物を製造することのできる方法および装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の製鋼ダスト固形化物の製造方法は、鉄鋼生成過程で生じる鉄およびその酸化物を主成分とするダストを、成形型に入れ加圧成形して固形化することにより、その固形化物である製鋼ダスト固形化物を製造する方法であって、前記成形型に入れるダストの含水率が、０．５ｗｔ％〜２０ｗｔ％であることを特徴とする。
【０００７】
成形圧力を高めても、内部摩擦等により、必ずしも強度向上につながらない。バインダー等の添加物を使用しないで十分な強度を持つ製鋼ダスト固形化物を製造するには、成形強度の向上策として、成形時におけるダストの流動性や圧力伝達性を改善することが必要となる。様々な調査、実験検証を進めた結果、製鋼ダストに含まれる水分、すなわち含水率によって粉体の流動性と圧力伝達性が変化すること見出した。その結果、実用上十分な強度をもつ製鋼ダスト固形化物を製造するために必要な製鋼ダストの含水率の範囲は、０．５ｗｔ％〜２０ｗｔ％であることがわかった。
【０００８】
含水率が０．５ｗｔ％未満であると、成形圧力を高めても満足する圧力伝達性が得られず、実用上十分な強度をもつ製鋼ダスト固形化物が得られない。含水率が１５ｗｔ％を超えると、急激に圧力伝達性が向上し、２０ｗｔ％近くでほぼ１００％の圧力伝達性が得られる。含水率が２０ｗｔ％を超えると、水分がダストの粉体間に大量に入り込むため、粉体の再配列による密充効果が喪失し、水の表面張力による結合が支配的となる。そのため固形化が困難になる。したがって、実用的な製鋼ダスト固形化物の強度を得ることができる製鋼ダストの含水量は、０．５ｗｔ％〜２０ｗｔ％の範囲である。望ましくは、１．５ｗｔ％〜１５ｗｔ％の範囲である。実用的な製鋼ダスト固形化物の強度とは、運搬や取扱上で殆ど崩れが生じない程度の強度のことである。
【０００９】
この発明方法において、前記成形型およびプランジャにおける、少なくとも成形時に製鋼ダスト固形化物と接する面に、耐錆性材料を使用しても良い。これら成形型およびプランジャは、全体が耐錆性材料であっても良いが、複数の部材を組合わせた成形型などの場合は、成形時に製鋼ダスト固形化物と接する面を構成する部材のみを耐錆性材料のものとしても良い。
水分を含んだダストは、成形型を含む装置の金属部分の発錆を助長する効果があるため、装置の防錆対策が必要である。特に、形成型やプランジャにおける製鋼ダストと接触する面は防錆油等の使用が好ましくなく、耐錆性材料を使用することが好ましい。
【００１０】
前記耐錆性材料は、超硬、サーメット、セラミックス、およびステンレス鋼から選ばれる１種類以上のものであっても良い。
また、前記成形型およびプランジャにおける、少なくとも成形時に製鋼ダスト固形化物と接する面に、耐錆性の皮膜を施しても良い。耐錆性の皮膜としては、クロムメッキ、またはニッケルメッキであっても良く、またクロムの窒化物、クロムの炭化物、チタンの窒化物、チタンの炭化物、またはダイヤモンドライクカーボンのコーティング層であっても良く、これらを２種類以上組み合わせたものとしても良い。
【００１１】
この発明の製鋼ダスト固形化物の製造装置は、鉄鋼生成過程で生じる鉄およびその酸化物を主成分とするダストを、成形型に入れ加圧成形して固形化することにより、その固形化物である製鋼ダスト固形化物を製造する装置であって、前記成形型と、この成形型内のダストを加圧するプランジャと、このプランジャを駆動する加圧装置と、前記成形型に入れる前の製鋼ダストの含水率を調整する含水率調整手段とを備え、前記含水率調整手段が、成形型に入れるダストの含水率を０．５ｗｔ％〜２０ｗｔ％とするものであることを特徴とする。
この構成の製造装置によると、成形型に入れる前の製鋼ダストの含水量を調整する含水率調整手段を備え、成形型に入れるダストの含水率を０．５ｗｔ％〜２０ｗｔ％とするものとしたため、この発明の上記製造方法を実施し、バインダー等を添加することなく実用上十分な強度を持つ製鋼ダスト固形化物を製造することができる。
【００１２】
含水率調整手段としては、散水装置を用いても良く、また乾燥装置を用いても良い。材料となるダストの含水率が少ない場合は、散水装置を用いて含水率を上げる。材料となるダストの含水率が多い場合は、乾燥装置を用いて含水率を下げる。
【発明の効果】
【００１３】
この発明の製鋼ダスト固形化物の製造方法は、鉄鋼生成過程で生じる鉄およびその酸化物を主成分とするダストを、成形型に入れ加圧成形して固形化することにより、その固形化物である製鋼ダスト固形化物を製造する方法であって、前記成形型に入れるダストの含水率が、０．５ｗｔ％〜２０ｗｔ％であることを特徴とする方法であるため、バインダー等を添加することなく実用上十分な強度を持つ製鋼ダスト固形化物を製造することができる。
【００１４】
この発明の製鋼ダスト固形化物の製造装置は、鉄鋼生成過程で生じる鉄およびその酸化物を主成分とするダストを、成形型に入れ加圧成形して固形化することにより、その固形化物である製鋼ダスト固形化物を製造する装置であって、前記成形型と、この成形型内のダストを加圧するプランジャと、このプランジャを駆動する加圧装置と、前記成形型に入れる前の製鋼ダストの含水率を調整する含水率調整手段とを備え、前記含水率調整手段が、成形型に入れるダストの含水率を０．５ｗｔ％〜２０ｗｔ％とするものであるため、バインダー等を添加することなく実用上十分な強度を持つ製鋼ダスト固形化物を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
この発明の一実施形態を図１ないし図３と共に説明する。図１において、溶解炉１で生じた製鋼ダストは、排気ガスと共に排気ダクト２から集塵機３に導入され、排気ガス中の製鋼ダスト１１が集塵機３で集塵されて粉体となって排出される。この製鋼ダスト１１は、鉄およびその酸化物を主成分とするものである。集塵機３から排出された製鋼ダスト１１は、図示しない搬送手段により製鋼ダスト固形化物製造装置４におけるホッパ５に投入される。
上記搬送手段による搬送過程で、製鋼ダスト１１の適宜の前処理、例えば水切りや造粒等の処理を施しても良い。ホッパ５内の製鋼ダスト１１は、製鋼ダスト固形化物製造装置４の複数並設された固形化機構部６に分配して投入される。固形化機構部６は、製鋼ダストをブリケット状の製鋼ダスト固形化物（以下「ブリケット」と称す）Ｂに固形化する機構であり、成形型７を備える。
【００１６】
集塵機３から固形化機構部６の成形型７に製鋼ダスト１１を投入するまでの経路に、製鋼ダスト１１の含水量を調整する含水率調整手段１９が設けられている。例えば、ホッパ５への投入経路、ホッパ５の内部、またはホッパ５から成形型７へ製鋼ダストを供給する経路のいずれかに、上記含水率調整手段１９が設けられる。
含水率調整手段１９には、例えば散水装置または乾燥装置が用いられる。散水装置としては、スプリンクラー、ディスペンサー等が用いられる。乾燥装置としては、加熱オーブン、温風ヒータ，送風機等が挙げられる。
これら含水率調整手段１９は、製鋼ダスト１１の含水率が、０．５ｗｔ％〜２０ｗｔ％内の設定範囲、好ましくは１．５ｗｔ％〜１５ｗｔ％内の設定範囲となるように、含水率を調整するものとされる。
【００１７】
また、ホッパ５または固形化機構部６に、ホッパ５から供給される製鋼ダスト１１を成形型７内に強制的に充填する強制充填機構３０が設けられている。
【００１８】
固形化機構部６は、図２に拡大して示すように、前記ホッパ５から投入される製鋼ダスト１１を加圧成形する成形型７と、この成形型７に加圧成形のための圧力を付与する加圧手段８と、所定の圧力となるように前記加圧手段８を加圧制御する加圧制御手段（図示せず）とを有する。
【００１９】
成形型７は、縦向きのシリンダ室状であって、製鋼ダスト１１を横断面形状が円形の柱状体（つまり円柱状体）に成形可能な形状とされている。成形型７は、具体的には、円筒状のダイ７ａと、このダイ７ａの下端開口に挿入されたプランジャ状の蓋体１２Ａとで構成される。蓋体１２Ａは、駆動源を有する蓋開閉機構（図示せず）により、開閉させられる。蓋体１２Ａは、成形型７内に入らずに、一端で密封するものであっても良い。
【００２０】
加圧手段８は、成形型７内に上方から進入して成形型７内の製鋼ダスト１１を加圧する昇降自在なプランジャ１２と、このプランジャ１２を昇降駆動する加圧装置１３とからなる。加圧装置１３は、例えば油圧シリンダからなり、その駆動が加圧装置制御手段（図示せず）によって制御される。加圧装置制御手段は、前記加圧装置１３へ圧油を供給する油圧回路１５の切替え弁１６や、ポンプ１７のモータ１８等を制御する。加圧装置１３は、油圧シリンダの他に、モータとその回転を直線運動に変換するボールねじ等の回転・直線運動変換機構（いずれも図示せず）であっても良い。
【００２１】
成形型７およびプランジャ１２における、少なくとも成形時に製鋼ダスト１１と接する面には、耐錆性材料を使用することが好ましい。耐錆性材料は、超硬、サーメット、セラミックス、およびステンレス鋼のうちから選ばれる少なくとも１種類以上のものとすることが好ましい。
【００２２】
成形型７およびプランジャ１２自体を耐錆性材料とする代わりに、成形型７およびプランジャ１２における、少なくとも成形時に製鋼ダスト１１と接する面に、図１０のように耐錆性の皮膜３１，３２，３３を施しても良い。前記耐錆性の皮膜３１〜３３としては、クロムメッキ、ニッケルメッキ、クロムの窒化物、クロムの炭化物、チタンの窒化物、チタンの炭化物、ダイヤモンドライクカーボンのうちから得らればれる少なくとも１種類以上のものを使用することができる。
【００２３】
この構成の製鋼ダスト固形化物製造装置４（図１）を用いてブリット（製鋼ダスト固形化物）Ｂを製造する方法、およびその製造されたブリケットＢの利用方法を説明する。溶解炉１で生じて集塵機３から粉体となって排出された製鋼ダスト１１は、ホッパ５に投入され、ホッパ５から固形化機構部６の成形型７内に投入される。この粉体の製鋼ダスト１１は、鉄およびその酸化物を主成分とするものである。
【００２４】
前記製鋼ダスト１１は、成形型７内に投入される前に、含水率調整手段１９により、製鋼ダスト１１の含水率が、０．５ｗｔ％〜２０ｗｔ％内の設定範囲、好ましくは１．５ｗｔ％〜１５ｗｔ％内の設定範囲となるように、含水率が調整される。前記設定範囲は、上記の上限および下限の範囲内で適宜の範囲内に設定すれば良い。
【００２５】
固形化機構部６においては、ホッパ５から成形型７に所定量の製鋼ダスト１１が投入され、その後に加圧装置１３の駆動でプランジャ１２が成形型７内に進入する。この状態で成形型７内の製鋼ダスト１１に所定の圧力が加えられる。この場合に、加圧断面積（つまりプランジャ１２の断面積）ｘ（ｍｍ2 ）に対する成形圧力Ｐ（ＭＰａ）は、設定範囲となるように付与される。
このようにして製造されたブリケットＢは、図３に示すように外形が円柱体状となる。また、このブリケットＢは、直径Ｄが３０〜１００ｍｍであり、直径Ｄに対する高さＨの比（Ｈ／Ｄ）は３０〜１５０％とするのが好ましい。
【００２６】
図１において、固形化機構部６で固形化されたブリケットＢは回収容器（図示せず）に集められて、溶解炉１の原料投入時に、他の原料と共に溶解炉１に投入され、製鋼原料として再利用される。溶解炉１に投入される原料は、例えば主原料が高炉より得られた溶銑であり、この他に鉄くず、生石灰などが副原料として用いられる。
【００２７】
この実施形態のブリケットＢの製造方法および装置によると、製鋼ダスト１１の含水率を、０．５ｗｔ％〜２０ｗｔ％内とするため、バインダー等を添加することなく実用上十分な強度を持つブリケットを製造することができる。その理由を説明する。
【００２８】
バインダー等の成形体強度を向上させる添加剤を使用しない場合、ブリケットＢの固形化の作用は、加圧成形時に引き起こされる粉体粒子の再配列や接触による付着力によって発現する。基本的には粉体の付着力は粉体間の接触面積が大きいほど高くなるので、成形圧力を上げることによって粉体間の接触面積を増加させれば、ブリケットＢの強度は向上する。
【００２９】
しかしながら、粉体粒子は液体のように自由にその位置を変えることが出来ず、また粉体同士や粉体と成形金型面と摩擦力が生じるため、圧縮成形時に粉体の再配列による密充填効果が不十分で大きな空隙体積を内包したり、摩擦損失によって成形圧力が不均一となり、成形体内部に大きな密度差が生じたりすることで、必ずしも成形圧力が強度向上に繋がらない。さらに成形体内部の空隙中の残留空気や密度差は、成形圧力が開放される脱型時に成形圧力方向に垂直な方向に層状の亀裂が生じるいわゆるラミネーションが、より低い成形圧力領域で発生する大きな原因ともなる。従って成形圧力によるブリケット強度向上には、粉体の流動性と圧力伝達性の改善が極めて重要となる。
【００３０】
通常、成形強度向上ために添加するバインダーには、単純に成形体の固形化強度を上げるだけでなく粉体の流動性や成形時の圧力伝達性を改善する目的もあり、総合的に粉体特性を制御することで成形性の向上を果たしている。しかしながら本件はバインダーを使用しないで実用上十分な強度をもつ製鋼ダストのブリケットを製造することが目的である。      
【００３１】
そこで様々な調査、実験検証を進めた結果、製鋼ダストに含まれる水分、すなわち含水率によって粉体の流動性と圧力伝達性が変化すること見出した。その結果、実用上十分な強度をもつ製鋼ダストのブリケットを製造するために必要な製鋼ダストの含水率の範囲を定めるものである。
【００３２】
試験に使用した製鋼ダストは電炉から排出されたものであり、成分はほぼＦｅ3 Ｏ4 である。ＸＲＤ（Ｘ線回折）の結果を図５に、ＳＥＭ（走査電子顕微鏡）写真を図６に示す。 含水量を制御するため、 製鋼ダストを１１０℃で２４（時間）、オーブンで処理し、水分を蒸発させた後、 所定の含水量になるように水分を加えて調整し試料とした。
【００３３】
本発明者は、製鋼ダストの成形性を調査するため、図４に示す円筒状のダイ２１Ａおよび蓋体となる下プランジャ２１Ｃからなる金型である成形型２１、および加圧用のプランジャ２１Ｂを用いて、以下のような製鋼ダストの固形化実験を行った。なお、図４におけるダイ２１Ａ、下プランジャ２１Ｃ、および加圧用のプランジャ２１Ｂは、上記固形化機構部６（図２）におけるダイ７ａ、蓋体１２Ａ、およびプランジャ１２と同等な部材である。
【００３４】
成形型２１を設置した基板２２と蓋体２１Ｃとの間には、伝達圧力測定手段としてロードセル２３を配置した。プランジャ２１Ｂの成形圧はその加圧用のシリンダ装置に給油する経路の油圧計（図示せず）で測定するようにした。
【００３５】
成形圧力( 加圧パンチの圧力) は５０ＭＰａ、ブリケットＢの径サイズはφ７０、径に対する高さの比は５０〜１１０％の範囲である。なお、試験金型の材質はＳＫＨ５１および硬質クロムメッキ処理をしたＳＫＤ１１を使用した。
【００３６】
表１は製鋼ダストの含水量と完全乾燥状態のブリケット見掛け密度、およびブリケットＢの落下強度試験の結果を示している。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
表１からわかるように、含水量が１．５ｗｔ％〜１５ｗｔ％にかけて見掛け密度は緩やかに増加し、１５ｗｔ％を頂点に２０ｗｔ％まで緩やかに減少するが、この範囲でのブリケット見掛け密度は比較的安定している。落下強度についても、５０〜７０ｃｍの高さから落下させてもブリケットＢは破壊せず、十分なハンドリング強度があるといえる。製鋼ダストの含水量が１．５ｗｔ％未満では、ブリケット見掛け密度は急激に低下し、見掛け密度の低下とともに落下強度も低下する。２０ｗｔ％よりも上では粘度状固形物となって水分乾燥後はブリケツトが崩壊してしまうので、見掛け密度の測定は出来ない。ブリケット落下強度試験では、ブリケットＢ自体が落下によって変形する。
なお、製鋼ダストの含水量が１５ｗｔ％を超えると、ダイ２１Ａとプランジャ２１Ｃの隙間から水分が排出される現象が認められ、含水量の増加とともに排出される水分量も増加する。
【００３９】
図７は製鋼ダストの含水量と成形時の下プランジャ２１Ｃの圧力を測定した結果である。下プランジャ２１Ｃの圧力はブリケットＢを介して伝達された成形圧力と考えることができるので、圧力伝達性評価の指標となる。製鋼ダストの含水量が０．５ｗｔ％未満では成形圧力５０ＭＰａに対して５０％以下の圧力しか伝達されていない。 含水量が１．５ｗｔ％を超えるとほぼ７５％の圧力伝達となり、１５ｗｔ％程度までほとんど圧力伝達性は変化しない。含水量が１５ｗｔ％を超えると急激に圧力伝達性が向上し、２０wt％以上でほぼ１００％近くの圧力伝達性が得られた。
【００４０】
図８は製鋼ダストの含水量とその製鋼ダストの安息角を測定した結果である。安息角は図９に示すように、上部から粉体を水平面に自然落下させた場合にできる円錐状の堆積層の傾斜面と水平面の角度θを表し、粉体の流動性評価の一つである。安息角測定にはＡ．Ｂ．Ｄ粉体特性測定器( 筒井理化学器械製) を使用した。
安息角は製鋼ダストの含水量の増加とともに増加し、含水量が１５ｗｔ％を超えると粉体の流動性が極端に悪くなり測定不能であった。
【００４１】
表１，図７，図８より、以下が考察できる。製鋼ダストの含水量が非常に少ない領域（０．５ｗｔ％未満）では、製鋼ダストの粉体流動性は良く、金型への充填特性には優れるものの、成形中の圧力伝達性やブリケットの見掛け密度は低い。これは、製鋼ダストが水分を持っていないため、粉体間および粉体と成形型の摩擦が大きく、粉体の再配列による密充填効果が小さいこと、および摩擦ロスによる圧力損失が起こることで、ブリケットＢの見掛け密度が小さくなるものと考える。
【００４２】
製鋼ダストの含水量が０．５〜１．５ｗｔ％の領域では、製鋼ダストの水分増加に伴い、粉体の再配列による密充填効果や摩擦ロスの減少効果が得られ、ブリケットＢの見掛け密度向上や圧力伝達性の改善につながっている。
製鋼ダストの含水量が１．５〜１５ｗｔ％の領域では、圧力伝達性はほぼ一定の値をとるが、これは水分による粉体聞および粉体と成形型の摩擦低減効果が一定になったことを示している。ブリケットの見掛け密度はわずかに上昇しているので、粉体の再配列による密充填効果は増加しているといえる。これは水分の増加が粉体の再配列作用を向上させている結果である。実用的なブリケット強度を得るには適した含水量の範囲ではあるが、製鋼ダストの金型への充填性は含水量の増加とともに劣化する。
【００４３】
製鋼ダストの含水量が１５〜２０ｗｔ％の領域では実用的なブリケット強度を維持できるが、水分がやや過剰で粉体間に水分が入り込むため、粉体の再配列による密充填効果が減少するとともに、ブリケットＢが液体に近い挙動を取り始めるため圧力伝達性が向上する。製鋼ダストの成形型への充填は、強制力を伴う方法でなければ困難である。
【００４４】
製鋼ダストの含水量が２０ｗｔ％以上の領域ではブリケットＢは泥状となり、その役目を果たさなくなる。水分が粉体間に大量に入り込み、粉体の再配列による密充填効果が喪失して水の表面張力による結合が支配的となる。成形中のブリケットは液体に近い挙動を示す為、圧力損失は小さくなる。
【００４５】
実用的なブリケット強度を得ることができる製鋼ダストの含水量の範囲は０．５〜２０ｗｔ％であり、望ましくは１．５〜１５ｗｔ％の範囲である。これは含水量が１．５ｗｔ％以上でブリケット強度が安定して取扱いが容易になること、含水量が１５ｗｔ％以下の範囲での成形が容易であるためである。
【００４６】
試験では電炉から排出された製鋼ダストを用いてブリケット製造を行ったが、この発明で用いる製鋼ダストは、鉄鋼生成過程で生じる鉄およびその酸化物を主成分とする製鋼ダストであれば良く、転炉や高炉、その他製鋼工程で生じるものが使用できる。また必要に応じて各種金属及びその酸化物、炭素、無機物等を添加する場合でも、添加物が粉体であり、かつ成形性に著しい影響を与えない添加量であれば、これらを添加した混合製鋼ダストであっても良い。
【００４７】
図１の実施形態の製鋼ダスト固形化物の製造装置は、含水率調整手段１９を装備しているため、製鋼ダスト１１の含水量を容易に調整することができる。
また、水分を含んだ製鋼ダストは、成形型７を含む装置の金属部分の発錆を助長する効果があるため、装置の防錆対策が必要である。特に防錆油等の使用が難しい成形型部分の防錆対策は重要であり、その中でもブリケットＢと直接接触するダイ７ａの内径部、およびプランジャ１２の防錆は極めて重要である。ダイ７ａの防錆対策のため、耐錆性に優れた材料やコーティングを成形型に適用することが望ましい。今回実施例の成形型７のうちの、材質がＳＫＨ５１のものは使用中に錆が発生し使用不能となった。これは水分を含む製鋼ダストが金型に付着すると、発錆性を助長する効果があるためである。硬質クロムメッキ処理のＳＫＤ１１は発錆することなく継続使用が可能であった。実施形態では硬質クロムメッキを使用したが、使用するものは成形型７としての機能を有し耐錆性に優れた材料やコーティングであれば良い。材料の例としては、超硬、サーメット、セラミックスおよびステンレス鋼等が、コーティングの例としては、 クロムメッキ、ニッケルメッキ、クロム、チタンの窒化物及び炭化物、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）等が挙げられる。
【００４８】
固形化装置の給粉部分については、含水量によっては製鋼ダストの充填性( 成形型への流し込み特性) に問題があるため、 ある程度強制力のある強制充填機構３０を設けることが望ましい。
特に成形型方向には制約はなく、前記強制充填機構３０として、成形型方向が縦向きの場合には、給粉機やスクリューによる押し込み等の機構が使用でき、成形型方向が横向きの場合にはスクリューによる押し込み等の機構が使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】この発明の一実施形態にかかる製鋼ダスト固形化物製造方法の工程説明図である。
【図２】同製造方法に用いられる製鋼ダスト固形化物製造装置の概略図である。
【図３】同製造方法で製造した製鋼ダスト固形化物の例を示す斜視図である。
【図４】同製造方法を得るための基礎となる固形化試験に用いられた成形型の断面図である。
【図５】同固形化試験に使用される製鋼ダストをＦｅ3 Ｏ4 と比較したＸＲＤの結果を示す図である。
【図６】同製鋼ダストのＳＥＭ写真を示す図である。
【図７】固形化試験で成形された製鋼ダスト固形化物の含水量と成形圧力との関係を示す図である。
【図８】同製鋼ダスト固形化物の含水量と安息角との関係を示す図である。
【図９】安息角の測定方法の説明図である。
【図１０】この発明の他の実施形態にかかる製鋼ダスト固形化物の製造装置における成形型を示す破断正面図である。
【符号の説明】
【００５０】
４…製鋼ダスト固形化物製造装置
５…ホッパ
６…固形化機構部
７…成形型
８…加圧手段
１０…加圧制御手段
１１…製鋼ダスト
１２…プランジャ
１９…含水率調整手段
３０…強制充填機構
Ｂ…ブリケット（製鋼ダスト固形化物）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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