JPH08926B2 - 炭化珪素とコ−クスとからなる混合焼結体 - Google Patents
炭化珪素とコ−クスとからなる混合焼結体Info
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はキュポラ炉において鋳鉄を製造する際及び高
珪素銑鉄を含む鋳物用銑鉄を製造する際に珪素供給源及
び燃料として使用できるコークス−炭化珪素焼結体（以
下、単に焼結体という）及びその製造方法に関する。
珪素銑鉄を含む鋳物用銑鉄を製造する際に珪素供給源及
び燃料として使用できるコークス−炭化珪素焼結体（以
下、単に焼結体という）及びその製造方法に関する。
（従来の技術） 通常、キュポラ炉における鋳鉄の製造方法においては
鋳物用銑鉄、鋼屑、故銑等の地金類のほかに、珪素、満
俺などの金属元素を含む原料を鋳物用コークスと共にキ
ュポラ炉の中に装入し、鋳物用コークスを炉内に送り込
まれた空気によって燃焼させ、炉内を高温に加熱し地金
類を溶解して製造するのである。また、高珪素銑鉄を含
む鋳物用銑鉄の製造方法は鉄鉱石、コークス、珪酸化合
物等を溶鉱炉に装入し空気を炉内に送り込んでコークス
を燃焼させ炉内を高温且つ強還元性雰囲気に保って鉄鉱
石、珪酸化合物を還元し溶解して製造するのである。し
かして、これらの製造方法に使用されるコークスは原料
石炭・石油コークスおよびピッチを原料として粉砕配合
してコークス炉において熱分解温度又はそれ以上の高温
すなわち950〜1100℃で空気を遮断して約17〜24時間程
度加熱して製造する固体の細胞質乾留残留物であって、
その主成分は炭素である。しかしてキュポラ炉において
鋳物を製造するに際して、珪素含有量の少ない鋼屑など
の地金類を使用する場合には鋳鉄溶湯に含有させる所要
のSi値に対しての不足分は補給しなければならないの
で、通常は珪素鉄、高珪素銑鉄、冶金用炭化珪素ブリケ
ット等を添加、装入しており、良質な鋳鉄の溶湯を得る
には炭素、珪素の含有量は所定の値を持っていることが
不可欠である。上記のSi値の不足分として補給した珪素
鉄、高珪素銑鉄は、同時にキュポラ炉内に装入した地金
類と溶融点に差があるので溶融時期が一致せず、また、
地金類が炉内を降下する速度が一定でないために、溶湯
中のSi含有量にバラツキを生じ、また、冶金用炭化珪素
ブリケットはセメントを粘結剤としており地金類が溶解
する温度より低い温度で崩壊して四散するので、地金類
の溶解量に見合った一定量の炭化珪素が溶湯中に溶解す
ることは望むべくもなく、この場合も同様にSi含有量に
バラツキを避けることはできない。また、コークスは還
元剤であると共に燃料源として、また炭素増量材として
使用されているのであるが、コークスは燃焼してCO2又
はCOガス体となって炉外に放散する際に多量の顕熱を持
っている。例えば炭化珪素中のSiの燃焼反応と比較した
場合にはＣとSiとの単位重量当りの酸化反応の生成熱は
殆ど差はないが燃焼に必要な酸素使用量はＣはSiに比し
て大であるため（Si:C＝28:12）ＣはSiより炉内に吹き
込まれる空気量が多量に必要となり、したがって炉の熱
効率は良好なものとは云い難い欠点があった。更に、キ
ュポラ炉内でのコークス中の炭素は吹き込まれた空気中
の酸素と反応してOZ＋Ｃ＝COZ＋97.8Kcal/MolのようにC
OZガスとなる。この発熱によって地金は加熱溶解され、
キュポラ炉内の一定の高さ迄保持されているコークス
（ベッドコークスという）は1700〜1800℃まで上がると
推定されている。此の様な高温下では一部のCO2ガスは
加熱されたベッドコークスと接触してCOZ＋Ｃ＝2CO−3
7.4Kcal/Molのような吸熱反応を起こしてCOガスに変わ
り炉内の温度を低下させる。この様にコークスの燃焼熱
の一部は吸熱されてしまうので熱効率の低下は避けられ
ないのである。
鋳物用銑鉄、鋼屑、故銑等の地金類のほかに、珪素、満
俺などの金属元素を含む原料を鋳物用コークスと共にキ
ュポラ炉の中に装入し、鋳物用コークスを炉内に送り込
まれた空気によって燃焼させ、炉内を高温に加熱し地金
類を溶解して製造するのである。また、高珪素銑鉄を含
む鋳物用銑鉄の製造方法は鉄鉱石、コークス、珪酸化合
物等を溶鉱炉に装入し空気を炉内に送り込んでコークス
を燃焼させ炉内を高温且つ強還元性雰囲気に保って鉄鉱
石、珪酸化合物を還元し溶解して製造するのである。し
かして、これらの製造方法に使用されるコークスは原料
石炭・石油コークスおよびピッチを原料として粉砕配合
してコークス炉において熱分解温度又はそれ以上の高温
すなわち950〜1100℃で空気を遮断して約17〜24時間程
度加熱して製造する固体の細胞質乾留残留物であって、
その主成分は炭素である。しかしてキュポラ炉において
鋳物を製造するに際して、珪素含有量の少ない鋼屑など
の地金類を使用する場合には鋳鉄溶湯に含有させる所要
のSi値に対しての不足分は補給しなければならないの
で、通常は珪素鉄、高珪素銑鉄、冶金用炭化珪素ブリケ
ット等を添加、装入しており、良質な鋳鉄の溶湯を得る
には炭素、珪素の含有量は所定の値を持っていることが
不可欠である。上記のSi値の不足分として補給した珪素
鉄、高珪素銑鉄は、同時にキュポラ炉内に装入した地金
類と溶融点に差があるので溶融時期が一致せず、また、
地金類が炉内を降下する速度が一定でないために、溶湯
中のSi含有量にバラツキを生じ、また、冶金用炭化珪素
ブリケットはセメントを粘結剤としており地金類が溶解
する温度より低い温度で崩壊して四散するので、地金類
の溶解量に見合った一定量の炭化珪素が溶湯中に溶解す
ることは望むべくもなく、この場合も同様にSi含有量に
バラツキを避けることはできない。また、コークスは還
元剤であると共に燃料源として、また炭素増量材として
使用されているのであるが、コークスは燃焼してCO2又
はCOガス体となって炉外に放散する際に多量の顕熱を持
っている。例えば炭化珪素中のSiの燃焼反応と比較した
場合にはＣとSiとの単位重量当りの酸化反応の生成熱は
殆ど差はないが燃焼に必要な酸素使用量はＣはSiに比し
て大であるため（Si:C＝28:12）ＣはSiより炉内に吹き
込まれる空気量が多量に必要となり、したがって炉の熱
効率は良好なものとは云い難い欠点があった。更に、キ
ュポラ炉内でのコークス中の炭素は吹き込まれた空気中
の酸素と反応してOZ＋Ｃ＝COZ＋97.8Kcal/MolのようにC
OZガスとなる。この発熱によって地金は加熱溶解され、
キュポラ炉内の一定の高さ迄保持されているコークス
（ベッドコークスという）は1700〜1800℃まで上がると
推定されている。此の様な高温下では一部のCO2ガスは
加熱されたベッドコークスと接触してCOZ＋Ｃ＝2CO−3
7.4Kcal/Molのような吸熱反応を起こしてCOガスに変わ
り炉内の温度を低下させる。この様にコークスの燃焼熱
の一部は吸熱されてしまうので熱効率の低下は避けられ
ないのである。
（解決しょうとする問題点） 本発明者らは上記の欠点を改良し、キュポラ炉におい
て鋳鉄を製造する際及び高珪素銑鉄を含む鋳物用銑鉄を
製造する際の珪素補給源及び燃料源として使用できる原
料につき種々検討した結果、本発明を完成するに至った
もので本発明の目的は鋳鉄及び鋳物用銑鉄を製造する際
に使用する珪素補給及び燃料として有用な挿入材料を提
供するにある。
て鋳鉄を製造する際及び高珪素銑鉄を含む鋳物用銑鉄を
製造する際の珪素補給源及び燃料源として使用できる原
料につき種々検討した結果、本発明を完成するに至った
もので本発明の目的は鋳鉄及び鋳物用銑鉄を製造する際
に使用する珪素補給及び燃料として有用な挿入材料を提
供するにある。
（問題点を解決するための手段） 本発明はコークス製造用炭素原料と炭化珪素とからな
る粉粒体状混合焼結体であって、コークス製造用炭素原
料としては石炭、石油コークス及びピッチであり、前に
述べた様にこれらの原料を強還元雰囲気下で乾留したも
のでいずれの原料のものも本発明で使用でき、他方、炭
化珪素は一般にバッチ型電気抵抗炉に原料である珪砂と
石油コークスとを装入、1600℃〜2500℃の温度に加熱し
て作られる。炭化珪素は低温ではβ晶を生じ高温ではα
晶を生ずるが、本発明において使用する炭化珪素はα
晶、β晶の何れも使用できるばかりでなく、珪素鉄や金
属珪素を製造する炉の炉床に生成する炭化珪素含有物質
や炭化珪素を含有する発熱体、炉材、セラミックの廃品
等も使用できる。
る粉粒体状混合焼結体であって、コークス製造用炭素原
料としては石炭、石油コークス及びピッチであり、前に
述べた様にこれらの原料を強還元雰囲気下で乾留したも
のでいずれの原料のものも本発明で使用でき、他方、炭
化珪素は一般にバッチ型電気抵抗炉に原料である珪砂と
石油コークスとを装入、1600℃〜2500℃の温度に加熱し
て作られる。炭化珪素は低温ではβ晶を生じ高温ではα
晶を生ずるが、本発明において使用する炭化珪素はα
晶、β晶の何れも使用できるばかりでなく、珪素鉄や金
属珪素を製造する炉の炉床に生成する炭化珪素含有物質
や炭化珪素を含有する発熱体、炉材、セラミックの廃品
等も使用できる。
しかして本発明の焼結体を製造する方法としてはコー
クス製造と同様な方法によるのであって、コークス原料
炭等と炭化珪素とをコークス炉に装入し空気を遮断して
950〜1100℃付近の温度で約17〜24時間加熱して焼結し
たものであって、炭化珪素はコークス炉内において溶解
したり或は他の物質と化学反応を生じて変質するような
ことはなく炭化珪素と炭素は均一に分散した状態で焼結
体となる。
クス製造と同様な方法によるのであって、コークス原料
炭等と炭化珪素とをコークス炉に装入し空気を遮断して
950〜1100℃付近の温度で約17〜24時間加熱して焼結し
たものであって、炭化珪素はコークス炉内において溶解
したり或は他の物質と化学反応を生じて変質するような
ことはなく炭化珪素と炭素は均一に分散した状態で焼結
体となる。
炭化珪素の添加量としては焼結体の使用目的に応じて
任意に変更できる。すなわち、本発明の焼結体は前述し
たように鋳鉄製造時における珪素源として使用する場合
と鋳物用コークスの代替として使用する場合とがあり本
発明の焼結体は常に両方の作用を呈するものであるが、
前者を主とする場合には焼結体中の炭化珪素含有量は50
％以上の高率配合であって、炭化珪素の粒度は100μ以
上の粗粒のものであり、後者を主とする場合には炭化珪
素含有量は15％程度の低率配合であって、その粒度も10
0μ以下程度の微粉状のものが好ましい。そして、本発
明の焼結体は単独で使用しても、或は他の炭化珪素及び
コークスと組合せて使用してもよい。
任意に変更できる。すなわち、本発明の焼結体は前述し
たように鋳鉄製造時における珪素源として使用する場合
と鋳物用コークスの代替として使用する場合とがあり本
発明の焼結体は常に両方の作用を呈するものであるが、
前者を主とする場合には焼結体中の炭化珪素含有量は50
％以上の高率配合であって、炭化珪素の粒度は100μ以
上の粗粒のものであり、後者を主とする場合には炭化珪
素含有量は15％程度の低率配合であって、その粒度も10
0μ以下程度の微粉状のものが好ましい。そして、本発
明の焼結体は単独で使用しても、或は他の炭化珪素及び
コークスと組合せて使用してもよい。
本発明の焼結体の使用法及び焼結体存在による炉内に
ついて説明すると、キュポラ炉中に予め装入されたベッ
トコークスの上に本発明の焼結体を燃料用コークス、銑
鉄、鋼屑、返り材、故銑等の地金類及び造滓用石灰又は
石灰石とを一定の割合で層状に詰め、炉体下部に設けた
羽口より空気を送り込んでコークスを燃焼させると、ベ
ッドコークス直上で溶解した地金類は溶滴となってベッ
ドコークスの間隙を通過しつつ湯溜部に滴下するが溶滴
は焼結体の表面に露出した炭化珪素と接触する。しかし
て炭化珪素の溶湯への溶解速度は炭素（黒鉛）のそれに
比して数倍も早いので炭化珪素と接触した溶滴は速やか
に炭化珪素の微粒子を溶解吸収する。そして炭化珪素を
吸収し、珪素及び炭素の含有量がγichとなった溶滴は
更に降下して羽口先の酸素過剰の高温部分を通過する時
珪素及び炭素が鉄よりも優先的に酸化されるので溶湯の
酸化鉄の生成、即ち目的物の鋳鉄の酸化反応を抑制する
ことができる。また、焼結体は先に述べたようにコーク
スと同様に燃料としての作用を示すのであるが焼結体に
おける珪素の酸化生成物は固体状の酸化珪素であるため
ガス状の一酸化炭素や二酸化炭素のように顕熱をもって
大気中に放散されることはなく、また単位重量当りの必
要酸素量もコークスに比して少ないため空気使用量は大
幅に節減でき、したがって不用な窒素の送入量が減少す
るので炉の熱効率は高められる。そして、その結果炉内
温度を高めることができ、これによって高温の溶湯や流
動性のよいスラグを生成することができ、このため不純
物含有量の少ない良質の鋼屑を高率で配合することや石
灰の増量によって反応性の高い塩基性スラグを造り浴湯
中の酸化物や硫黄を減少させて良質の鋳鉄を作るという
結果をもたらす。更に本発明の焼結体には炭化珪素が均
一にふくまれているので、焼結体の表面に露出する炭素
はコークスに比べて明らかに少なく、したがって前記の
還元反応によって発生するCOガス量は露出している炭素
量の減少分だけ減少することとなるので熱損を少なくす
る利点を存す。
ついて説明すると、キュポラ炉中に予め装入されたベッ
トコークスの上に本発明の焼結体を燃料用コークス、銑
鉄、鋼屑、返り材、故銑等の地金類及び造滓用石灰又は
石灰石とを一定の割合で層状に詰め、炉体下部に設けた
羽口より空気を送り込んでコークスを燃焼させると、ベ
ッドコークス直上で溶解した地金類は溶滴となってベッ
ドコークスの間隙を通過しつつ湯溜部に滴下するが溶滴
は焼結体の表面に露出した炭化珪素と接触する。しかし
て炭化珪素の溶湯への溶解速度は炭素（黒鉛）のそれに
比して数倍も早いので炭化珪素と接触した溶滴は速やか
に炭化珪素の微粒子を溶解吸収する。そして炭化珪素を
吸収し、珪素及び炭素の含有量がγichとなった溶滴は
更に降下して羽口先の酸素過剰の高温部分を通過する時
珪素及び炭素が鉄よりも優先的に酸化されるので溶湯の
酸化鉄の生成、即ち目的物の鋳鉄の酸化反応を抑制する
ことができる。また、焼結体は先に述べたようにコーク
スと同様に燃料としての作用を示すのであるが焼結体に
おける珪素の酸化生成物は固体状の酸化珪素であるため
ガス状の一酸化炭素や二酸化炭素のように顕熱をもって
大気中に放散されることはなく、また単位重量当りの必
要酸素量もコークスに比して少ないため空気使用量は大
幅に節減でき、したがって不用な窒素の送入量が減少す
るので炉の熱効率は高められる。そして、その結果炉内
温度を高めることができ、これによって高温の溶湯や流
動性のよいスラグを生成することができ、このため不純
物含有量の少ない良質の鋼屑を高率で配合することや石
灰の増量によって反応性の高い塩基性スラグを造り浴湯
中の酸化物や硫黄を減少させて良質の鋳鉄を作るという
結果をもたらす。更に本発明の焼結体には炭化珪素が均
一にふくまれているので、焼結体の表面に露出する炭素
はコークスに比べて明らかに少なく、したがって前記の
還元反応によって発生するCOガス量は露出している炭素
量の減少分だけ減少することとなるので熱損を少なくす
る利点を存す。
なお、実操業においては、羽口直前において、燃焼し
た焼結体の表面に付着したSiOzを羽口より吹込んだCaO
微粉や装入口から投入されたCaOと結合させ低溶融のSiO
z・CaOを生成させて分離除去することは炭化珪素の燃焼
反応を促進させることに有効である。又、SiOz・CaOの
生成はスラグ中の遊離のSiOzを減少させてSiOz活量が下
がるのでSiOz＋2C＝Si＋2COの吸熱反応の進行を抑制し
て、熱損やCOガスの増大を防ぐことが出来る。
た焼結体の表面に付着したSiOzを羽口より吹込んだCaO
微粉や装入口から投入されたCaOと結合させ低溶融のSiO
z・CaOを生成させて分離除去することは炭化珪素の燃焼
反応を促進させることに有効である。又、SiOz・CaOの
生成はスラグ中の遊離のSiOzを減少させてSiOz活量が下
がるのでSiOz＋2C＝Si＋2COの吸熱反応の進行を抑制し
て、熱損やCOガスの増大を防ぐことが出来る。
以下、実施例を以って本発明を説明する。
（実施例） 4ton/h,酸性、除湿、水冷のキュポラ炉を使用1.本発
明の固体炭素73.2％、炭化珪素15.1％の焼結体を銑鉄鋼
屑等の材料に配合、また、比較として従来使用されてい
る鋳物用コークスを焼結体の代りに使用、その他の配合
は総て同一として操業を行った。一ケ月間の操業値を平
均して比較した結果を第一表として示す。
明の固体炭素73.2％、炭化珪素15.1％の焼結体を銑鉄鋼
屑等の材料に配合、また、比較として従来使用されてい
る鋳物用コークスを焼結体の代りに使用、その他の配合
は総て同一として操業を行った。一ケ月間の操業値を平
均して比較した結果を第一表として示す。
（効果） 以上述べたように、本発明はキュポラ炉において鋳鉄
を製造する際及び鋳物用銑鉄を製造する際に炭化珪素と
コークスとからなる粉粒体状混合焼結体を使用すること
により、成分Siの安定した溶湯を得ることが出来且つ炉
の熱効率を上げることが出来る等の効果を奏するのであ
る。
を製造する際及び鋳物用銑鉄を製造する際に炭化珪素と
コークスとからなる粉粒体状混合焼結体を使用すること
により、成分Siの安定した溶湯を得ることが出来且つ炉
の熱効率を上げることが出来る等の効果を奏するのであ
る。
Claims (2)
- 【請求項１】炭化珪素とコークスとからなる銑鉄及び鋳
鉄製造用粉粒体状混合焼結体。 - 【請求項２】炭化珪素とコークスとを空気を遮断して95
0〜1100℃付近の温度で焼結することを特徴とする銑鉄
及び鋳鉄製造用粉粒体状混合焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61098350A JPH08926B2 (ja) | 1986-04-30 | 1986-04-30 | 炭化珪素とコ−クスとからなる混合焼結体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61098350A JPH08926B2 (ja) | 1986-04-30 | 1986-04-30 | 炭化珪素とコ−クスとからなる混合焼結体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62256765A JPS62256765A (ja) | 1987-11-09 |
| JPH08926B2 true JPH08926B2 (ja) | 1996-01-10 |
Family
ID=14217447
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61098350A Expired - Lifetime JPH08926B2 (ja) | 1986-04-30 | 1986-04-30 | 炭化珪素とコ−クスとからなる混合焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08926B2 (ja) |
-
1986
- 1986-04-30 JP JP61098350A patent/JPH08926B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62256765A (ja) | 1987-11-09 |
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