專利名稱：：煉鋼粉塵固化物及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：新利用作為煉鋼原料的煉鋼粉塵固化物及其制造方法。
背景技術(shù)：
：在生產(chǎn)鋼鐵的過程中，例如在熔煉爐中，被噴吹的微粒子狀的鐵和氧化鐵形成粉塵，在集塵器中予以回收。該粉塵(以下稱為"煉鋼粉塵")的主要成分是鐵和氧化鐵，因此，希望將其重新利用。但是，煉鋼粉塵是微小的粉末，如果直接投入熔煉爐中，必然四處飛散向上飄揚，其中的大部分再次被集塵器回收，重新利用的效率十分低下。因此，以往大多是將其填埋處理，但國內(nèi)每年產(chǎn)生的煉鋼粉塵達到數(shù)十萬噸之多，如果填埋處理，無論是從資源的有效利用還是從填埋地不足及環(huán)境惡化的角度考慮都是不可取的。因此，對于煉鋼粉塵的再利用人們嘗試了各種各樣的方法。舉例來說，專利文獻1中公開了一種制備直徑2-15mm左右的粉塵顆粒、將其裝入電爐中從而使氧化鐵被回收到鐵水中的方法。在專利文獻2中公開了一種添加熱塑性塑料以便將煉鋼粉塵成形為壓塊的方法；在專利文獻3中公開了一種添加固化助劑以便將磨削金屬碎屑和煉鋼粉塵成形為壓塊的方法。日本特開平11-152511號公凈艮日本特開平09-316512號公報日本特開2002-194449號公報專利文獻1的制備顆粒的方法，與回收粉末相比，雖然將顆粒化的成分裝入電爐的操作比較容易，但由于顆粒的尺寸比較小，因而裝入電爐的效率成問題。專利文獻2和專利文獻3的加入添加物的方法，對于制造堅固的壓塊來說都十分有效，但由于加入了塑料和粘合劑的添加物，因而存在工序復(fù)雜，生產(chǎn)成本高的缺點。另外，添加物還造成了環(huán)境負擔(dān)，因而不可取。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種煉鋼粉塵固化物，所述的煉鋼粉塵固化物是將用熔煉爐等生產(chǎn)鋼鐵過程中產(chǎn)生的、主要成分為鐵及其氧化物的粉塵加壓成形、固化的煉鋼粉塵固化物，該煉鋼粉塵固化物可以在盡可能地不向提供的原料粉塵中加入添加物的情況下，具有足以滿足實用要求的強度，并且可改善再次裝入爐中時爐的熱效率。本發(fā)明的另一目的是提供一種煉鋼粉塵固化物的制造方法，該方法可以低成本地制造具有上述各個優(yōu)點的煉鋼粉塵固化物。本發(fā)明的煉鋼粉塵固化物是將生產(chǎn)鋼鐵過程中產(chǎn)生的、主要成分為鐵及其氧化物的粉塵裝入成形模中加壓成形的固化物，作為裝入上述成形模內(nèi)的原料，使用與將上述粉末和碳作為主成分的凈分末混合并造粒的混合造粒體。本發(fā)明的煉鋼粉塵固化物的制造方法是制造本發(fā)明上述煉鋼粉塵固化物的方法。該方法通過將生產(chǎn)鋼鐵過程中產(chǎn)生的、主要成分為鐵及其氧化物的粉塵裝入成形模中加壓成形、固化，從而制造作為其固化物的煉鋼粉塵固化物，作為裝入上述成形模內(nèi)的原料，使用將上述粉末和碳作為主成分的粉末混合并造粒的混合造粒體。在煉鋼粉塵固化物的成形過程中，即使提高成形壓力，由于內(nèi)摩擦的緣故，強度也未必能提高。使用粘合劑對于增強煉鋼粉塵固化物的強度是十分有效的，但如果添加塑料等粘合劑，由于上面所述的生產(chǎn)成本和環(huán)境負擔(dān)方面的原因是不適宜的。另外，在電爐等的回收利用所使用的煉鋼粉塵固化物中添加碳粉等碳材料對于提高電爐的熱效率是極其重要的。這是因為，被添加的碳粉將煉鋼粉塵不斷進行還原的同時自燃發(fā)熱，因而可以減少由外部輸入的能量，大大改善爐子的熱效率。因此，添加碳粉的煉鋼粉塵固化物對于煉鋼粉塵的回收利用是一個十分有效的措施。以碳為主要成分的粉末，與煉鋼粉塵同樣，可以在生產(chǎn)鋼鐵的過程中或在其周邊容易獲得，因此即使進行添加也可以抑制成本增加。但是，添加碳材料有可能損害固化物的強度。為此，本發(fā)明人進行了各種調(diào)研和實驗驗證，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在相同的成形條件下，上述粉塵如果以造粒的狀態(tài)裝入成形模中加壓成形，與將上述粉塵以粉末狀態(tài)裝入成形模中加壓相比，可以得到更高的成形密度。使用經(jīng)過造粒的粉塵加壓成形，即使不特別使用粘合劑等強化劑，也可以得到足以滿足實用要求的煉鋼粉塵固化物的強度。特別是，作為原料，本發(fā)明使用與將上述粉塵和碳作為主成分的粉末混合、進行造粒的混合造粒體，故可同時獲得添加以石友為主成分的粉末產(chǎn)生的優(yōu)點，以及在造粒狀態(tài)裝入成形模中加壓成形的優(yōu)點。為此，可盡可能地不加入添加物、降低成本，更有效地使其具有足夠的實用強度，而且可改善再次裝入爐中時爐的熱效率。在本發(fā)明的煉鋼粉塵固化物及其制造方法中，上述混合造粒體的含水率也可以是0.5-15wt%。上述混合造粒體的含水率如果低于0.5wt%,則成形后的煉鋼粉塵固化物中會含有裂紋等，成形基本上是不可能的?；旌显炝ｓw的含水率如果超過15wt%，則混合造粒體軟化而成為泥狀，難以造粒。另外，據(jù)認為，混合造粒體在成形模內(nèi)表現(xiàn)塑性變形行為時，水分具有減小混合造粒體的摩擦、使變形容易進行的作用。這種作用在含水量0.5wty。時顯現(xiàn)，但水分量較多，含水量超過15wt。/。時，由于水分本身產(chǎn)生液體的性狀，因而對于提高煉鋼粉塵固化物的表觀密度來說效果適得其反?？梢缘玫綕M足實用要求的煉鋼粉塵固化物的強度的煉鋼粉塵固化物的含水量范圍是0.5-15wt%。另外，本發(fā)明的煉鋼粉塵固化物及其制造方法中，以所述碳為主要成分的粉末不限于純粹的碳粉，也可以是石墨。本發(fā)明的煉鋼粉塵固化物及其制造方法中，所述原料中的碳含量也可以是2~50wt%。像上述那樣，在電爐等的回收利用所使用的煉鋼粉塵固化物中添加碳粉等碳素材料對于提高電爐的熱效率是極其重要的。但是添加碳材料有可能損失固化物的強度。為此，本發(fā)明人進行了各種調(diào)研和實驗驗證，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，將碳粉等碳材料添加到對煉鋼粉塵進行造粒的造粒機中，作為與煉鋼粉塵一同進行造粒的混合造粒體，將該混合造粒體作為原料的場合，使添加的碳含量為，以煉鋼粉塵和碳作為主成分的粉末的混合造粒體的50wt。/。以下，由此即^吏在添加碳的場合也可獲得優(yōu)異的成形性。將碳添加量的下限設(shè)定為2wt%,是因為碳添加量低于此值的話，則無法獲得改善再次裝入爐中時爐的熱效率的效果。這樣，將裝入成形模中的原料作為將上述煉鋼粉塵與主成分是碳的粉末混合進行造粒的混合造粒體，上述原料中的碳含量為2-50wt%,由此在添加碳的同時，尤其是即使不使用粘合劑等強化劑，也可獲得足夠的煉鋼粉塵固化物的實用強度。而且，可獲得改善再次裝入爐中時爐的熱效率的效果。上述那樣，在原料中的碳含量為2-50wt。/。的場合，在完全干燥的狀態(tài)下上述固化物的表觀密度也可為2.15-3.6g/cm3。如果考慮以碳為主要成分的粉末的添加量和可以固化的成形壓力，煉鋼粉塵固化物的表觀密度在完全干燥狀態(tài)下是2.15-3.6g/cm3時，能夠維持可以進行操作處理的強度。通過參照附圖的下述優(yōu)選實施方式的說明，可以更清楚地理解本發(fā)明。但是，實施方式和附圖只是用于圖示和說明，不應(yīng)理解為對本發(fā)明范圍的限定。本發(fā)明的范圍是由權(quán)利要求限定的。在附圖中，幾幅附圖中出現(xiàn)的同一部件標(biāo)號表示同一部分。圖l是本發(fā)明的第1實施方式的煉鋼粉塵固化物制造方法的工序及制造裝置的說明圖。圖2是表示該煉鋼粉塵固化物的制造裝置的一部分的放大剖視圖。圖3是表示用該制造方法制造的煉鋼粉塵固化物的實例的立體圖。圖4是作為該制造方法的基礎(chǔ)的固化實驗中使用的成形模的剖視圖。圖5是表示含水率與壓塊表觀密度的關(guān)系的曲線圖。圖6是煉鋼粉塵固化物的制造裝置的變形實例中的成形模的剖視圖。圖7是碳添加量與可以保持形狀的落下高度的關(guān)系的曲線圖。具體實施例方式下面參照圖1-3說明本發(fā)明的1個實施方式。圖1中，在熔煉爐1中產(chǎn)生的煉鋼粉塵與排氣一起由排氣管2導(dǎo)入集塵器3中，排氣中的煉鋼粉塵11在集塵器3中集塵，形成粉末后排出。該煉鋼粉塵11的主要成分是鐵及其氧化物。由集塵器3排出的煉鋼粉塵11通過輸送機構(gòu)(圖中未示出)被送入煉鋼粉塵固化物制造裝置4的第1料斗5A中。第1料斗5A具有煉鋼粉塵容納部5Aa和碳粉容納部5Ab,煉鋼粉塵11被投入煉鋼粉塵容納部5Aa中。由與煉鋼粉塵11不同的路徑向碳粉容納部5Ab中投入以碳為主要成分的粉末(圖中未示出)。所述的以碳為主要成分的粉末不限于純粹的碳粉，也可以是石墨。第1料斗5A具有按設(shè)定比例將煉鋼粉塵容納部5Aa的煉鋼粉塵11和碳粉容納部5Ab的以碳為主要成分的粉末混合的混合機構(gòu)35,混合機構(gòu)35例如由混合攪拌室和螺旋輸送機或攪拌葉片等構(gòu)成。由第1料斗5A流出的煉鋼粉塵11與主要成分為粉末的粉末混合物被供給造粒裝置19。造粒裝置19是將上述粉末混合物造粒形成造粒體llp的裝置。該造粒體llp是上述粉塵11與以碳為主要成分的粉末的混合造粒體。造粒裝置19例如在旋轉(zhuǎn)的滾筒(圖中未示出)內(nèi)向粉末中添加適量的水分使之凝集成為球狀的造粒體。造粒體llp例如粒徑為5-15mm,含水率是0.5-15wt%。由造粒裝置19造粒的煉鋼粉塵11的造粒體llp被投入第2料斗5B中。另外，也可以省去第1料斗5A,在用上述輸送機構(gòu)輸送的過程中進行煉鋼粉塵11的造粒。第2料斗5B具有分配供給機構(gòu)(圖中未示出)，煉鋼粉塵11的造粒體Up被分配、投入煉鋼粉塵固化物制造裝置4的多個并列設(shè)置的固化機構(gòu)6中。固化機構(gòu)6是將煉鋼粉塵11的造粒體llp固化成為壓塊狀的煉鋼粉塵固化物(以下稱為"壓塊")B的機構(gòu)，它配備有成形模7。在第2料斗5B或固化機構(gòu)6中，設(shè)置將由料斗5B供給的造粒體llp強制填充到成形模7內(nèi)的強制填充裝置30。如圖2中放大表示的那樣，固化機構(gòu)部6具有將由上述料斗5送入的煉鋼粉塵11加壓成形的成形模7;對該成形模7施加加壓成形的壓力的加壓才幾構(gòu)8;控制上述加壓機構(gòu)8使之達到規(guī)j定壓力的加壓控制機構(gòu)(圖中未示出)。成形模7是縱向的圓筒形室，可以將煉鋼粉塵11的造粒體llp成形為橫斷面形狀為圓形的柱狀體(即圓柱體)。橫斷面形狀也可為多角形，在此場合，可制造多角柱狀體的壓塊。具體地說，成形模7是由圓筒形的陰模7a和插入該陰模7a下端開口中的柱塞狀蓋體12A構(gòu)成。蓋體12A通過具有驅(qū)動源的蓋開閉機構(gòu)(圖中未示出)開啟和閉合。蓋體12A也可以不插入成形模7內(nèi)，而在一端密封。再有，柱塞狀蓋體12A也可為具有驅(qū)動源的升降機構(gòu)(圖中未示出)。加壓機構(gòu)8，是由從上方進入成形模7內(nèi)、對成形模7內(nèi)的煉鋼粉塵造粒體llp加壓的自由升降的柱塞12以及驅(qū)動該柱塞12升降的加壓裝置13構(gòu)成。加壓裝置13例如由油壓缸構(gòu)成，其驅(qū)動是由上述加壓裝置控制機構(gòu)(圖中未示出)來進行控制。加壓控制機構(gòu)控制向上述加壓裝置13供給液壓油的油壓回路15的換向閥16和油泵17的電動機18等。除了油壓缸之外，加壓裝置13還可以是電動機和將其旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變成直線運動的滾珠絲杠等旋轉(zhuǎn).直線運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)(圖中均未示出)。再有，也可將加壓裝置13配置在柱塞12和蓋體12A的兩側(cè)，進行加壓控制。成形模7和柱塞12中、至少成形時與造粒體llp接觸的表面使用耐銹蝕材料。耐銹蝕材料優(yōu)先選擇選自硬質(zhì)合金、金屬陶瓷、陶乾和不銹鋼中的至少1種以上。代替成形模7和柱塞12本身作為耐銹蝕材料的方案，如圖6所示，也可以在成形模7和柱塞12中、至少與造粒體1lp接觸的表面上形成耐銹蝕的覆膜31、32和33。所述的耐銹蝕覆膜31-33可以使用選自鍍鉻、鍍鎳、鉻的氮化物、鉻的碳化物、鈦的氮化物、鈦的碳化物、金剛石結(jié)構(gòu)的碳中的至少1種以上。下面說明使用圖1的煉鋼粉塵固化物制造裝置4制造壓塊(煉鋼粉塵固化物)B的方法以及制成的壓塊B的利用方法。將在熔煉爐1中產(chǎn)生并由集塵器3中形成粉末后排出的煉鋼粉塵ll裝入第1料斗5A中。該粉末的煉鋼粉塵11的主成分是鐵及其氧化物。通過造粒裝置19將裝入料斗5A中的煉鋼粉塵11制成造粒體llp,并裝入第2料斗5B中，再由該料斗5B送入固化機構(gòu)6的成形模7內(nèi)。在固化機構(gòu)6中，將規(guī)定量的煉鋼粉塵11的造粒體llp由圖2的料斗5B送入成形模7中，然后柱塞12通過加壓裝置13的驅(qū)動進入成形模7內(nèi)。在該狀態(tài)下，對成形模7內(nèi)的造粒體llp施加^見定的壓力。此時，對于加壓一黃斷面積(即柱塞12的4黃斷面積)x(mm"施加成形壓力P(MPa)使之達到^見定的范圍。這樣制成的壓塊B在圓筒金屬模的場合，如圖3所示，其外形是圓柱體。而且該壓塊B的直徑D為30-200mm，高度H與直徑D之比(H/D)優(yōu)選為30-150%。在圖1中，在固化機構(gòu)6中固化的壓塊B匯集在回收容器(圖中未示出)中，在向熔煉爐1中投入原料時，與其它原料一起投入熔煉爐1中，作為煉鋼原料重新利用。投入熔煉爐1中的原料，主要原料例如是由高爐得到的鐵水，此外，使用鐵屑和生石灰等作為副原料。根據(jù)該實施例的壓塊B的制造方法，作為裝入成形模中的原料，由于使用以上述煉鋼粉塵11和碳作為主成分的粉末混合而造粒的混合造粒體llp,故可制造下述的壓塊B,該壓塊B在盡可能不向提供的原料粉塵11中加入添加物的情況下，具有足夠的實用強度，并且可改善再次裝入爐中時爐的熱效率。而且，可以低成本制造該壓塊B。下面對其理由進行說明。為了調(diào)查煉鋼粉塵的成形性，本發(fā)明人使用圖4中所示的由圓筒陰模21A和作為蓋體的下柱塞21C構(gòu)成的金屬成形模21,以及加壓用的柱塞21B進行了下面所述的煉鋼粉塵固化試驗。圖4中的陰模21A、下柱塞21C和加壓用柱塞21B是與上述固化機構(gòu)6(圖2)中的陰模7a、蓋體12A和柱塞12同樣的部件。在電爐等的回收利用所使用的煉鋼粉塵的壓塊B中添加碳粉等碳材料對于提高電爐的熱效率是極其重要的。這是因為，被添加的碳粉在煉鋼粉塵不斷進行還原的同時自燃發(fā)熱，因而可以減少由外部輸入的能量，大大改善爐子的熱效率。因此，添加碳粉的壓塊B對于煉鋼粉塵的回收利用是一個十分有效的措施。在壓塊B的固化過程中不使用粘合劑等提高成形體強度的添加劑的場合，壓塊的固化作用是通過加壓成形時引起的粉末粒子重新排列以及由于4妄觸而產(chǎn)生的附著力而體現(xiàn)出來。一般地i兌，粉末間的接觸面積越大，粉末的附著力越強，因而只要提高成形壓力，增加粉末間的接觸面積，壓塊的強度就會提高。但是，由于粉末粒子不能像液體那樣自由改變其位置，而且粉末之間以及粉末與成形金屬模表面之間產(chǎn)生摩擦力，壓縮成形時由粉末的重新排列產(chǎn)生的密填充效果不充分，內(nèi)部包含很大的空隙體積，或者由于摩擦損失導(dǎo)致成形壓力不均一，在成形體內(nèi)部產(chǎn)生較大的密度差，因而加大成形壓力未必能提高成形強度。另外，成形體內(nèi)部空隙中的殘留空氣和密度差，也是在去除成形壓力進行脫模時、在較低的成形壓力范圍、在與成形壓力方向垂直的方向上產(chǎn)生層狀龜裂即分層的主要原因。上面所述是一般的粉末成形過程中的問題，在混合碳粉等以碳為主要成分的材料的場合，還可能產(chǎn)生更大的問題。碳粉的表面活性低，因此上述附著力較弱。另外，微小的碳粉的假密度較小，結(jié)果，混合了碳粉的煉鋼粉塵原料被填充到成形金屬模中時，有較大的空隙體積。通常，經(jīng)過成形操作后空隙的體積減小，同時在一定程度上將殘留的空氣排出，但是，在混合了碳粉的煉鋼粉塵為原料的場合，不僅填充金屬模時的空隙體積大，而且具有在成形開始后的初期，該空隙中所含有的殘留空氣被封閉而難以排出的特性，結(jié)果，殘留空氣受到壓縮的壓塊B在成形方向上產(chǎn)生很大的回彈，從低壓成形區(qū)域產(chǎn)生分層。為了通過成形壓力減小成形體內(nèi)部的空隙和成形密度差，添加粘合劑改善粉末粒子的流動性和金屬模填充性以及利用粘合劑的粘結(jié)強度來增大壓塊強度是十分有效的，但本發(fā)明的目的是研制完全不使用粘合劑的簡便而且成本低的方法，必須在盡可能不對供給的原料粉末進行處理的情況下獲得實用上足夠的壓塊強度。為此，本發(fā)明人對于添加碳粉等的煉鋼粉塵進行了各種調(diào)查和實驗驗證，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，將碳粉等碳素材料添加到將煉鋼粉塵造粒的造粒機中，與煉鋼粉塵一起造粒，制成混合造粒體，4吏用該造粒體進行成形制成壓塊，可以消除在添加碳粉的場合對于成形性產(chǎn)生的不利影響。在煉鋼廠中，有很多場合需要將煉鋼粉塵例如制成上述專利文獻1中所述的粉塵顆粒，一般是使用造粒機造粒。本發(fā)明是在上述慣用的造粒工序中添加碳粉等碳材料進行造粒，將其用來作為制造壓塊的原料，因此明確了即使不使用粘合劑等強化劑也能得到實用上足夠的壓塊強度的事實。作為實施例，使用由圖4所示的圓筒陰模部和沖頭構(gòu)成的制造圓筒形壓塊B的金屬模進行了固化實驗。試驗金屬模的材料使用SKH51和經(jīng)過鍍硬鉻處理的SKDll。所使用的煉鋼粉塵是從電爐排出的粉塵，制備4種試樣。這4種試樣分別是(l)將煉鋼粉塵和碳粉(重量比4:1)在造粒裝置中混合并造粒的試樣(造粒直徑5-15mm);(2)只用煉鋼粉塵造粒(造粒直徑5-15mm)、將該煉鋼粉塵的造粒體和碳粉按4:1的重量比混合的試樣；(3)將煉鋼粉塵和碳粉以粉末狀態(tài)、按4:1重量比混合的試樣；(4)只有煉鋼粉塵的粉末試樣。表1所示的是使用含水率5%的上述4種試樣作為原料、改變成形壓力制造直徑巾70、高度與直徑之比80%的圓柱形壓塊B,在完全干燥狀態(tài)下的壓塊B的表觀密度和壓塊落下強度試驗的結(jié)果。煉鋼粉塵與碳j分的混合造粒試樣，在5MPa-150MPa的成形壓力下保持形狀，具有50cm以上落下強度的成形壓力范圍是50MPa以上150MPa以下。表1原料的狀態(tài)和壓塊表觀密度以及壓塊的落下強度試-瞼<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>※l表中的編號①-④表示試樣①將煉鋼粉塵和碳(重量比4:1)在造粒機中邊混合、邊造粒(顆粒直徑5-15mm)②只有煉鋼粉塵造粒，將其造粒體與碳按4:1的重量比混合③將粉末狀態(tài)的煉鋼粉塵和碳按4:1的重量比混合④單獨煉鋼粉塵的粉末※2壓塊的表觀密度是完全干燥狀態(tài)下的值※3落下試驗中的O表示保持形狀，x表示破損只用煉鋼粉塵造粒、將該煉鋼粉塵造粒體和碳粉按4:1的重量比混合的試樣(2),以及將煉鋼粉塵和碳粉以粉末狀態(tài)按4:1的重量比混合的試樣(3)中，在進行試驗的全部成形壓力的范圍內(nèi)發(fā)生分層，不能保形。只含煉鋼粉塵的粉末試樣(4)和煉鋼粉塵與碳粉的混合造粒試樣(l)，壓塊強度大體上相同。造粒是在旋轉(zhuǎn)的滾筒內(nèi)向粉末中添加適量的水分使之凝集形成球狀的顆粒，用這種方法制成的造粒體的表觀密度比將粉末原料加壓成形得到的成形體的成形密度要高，這是由于因水分產(chǎn)生的表面張力，粉末彼此附著時最大限度減小了間隙的原故。由于這種作用，即使是粉末填充體積中具有較大空隙空間也就是說假密度較小的碳粉，造粒時造粒體也會致密化?？傊?，該效果的產(chǎn)生不依賴于粉末的假密度大小，碳的假密度基本不影響造粒體的致密化。使用這樣的原料進行加壓成形時，在成形金屬模內(nèi)部，由于造粒體的塑性變形行為，造粒體的表觀密度損失不大，在成形模中變形成規(guī)定的形狀，形成壓塊B的形狀，與未進行造粒的碳粉相比殘留空氣極少，因而至少不會發(fā)生由于殘留空氣引起的分層。與相同條件的煉鋼粉塵單體的壓塊B相比，添加碳粉后由于全體粉末彼此的附著力減小，壓塊強度可能會降低，但壓塊B本身的表觀密度由于僅以碳粉添加量減小，從落下強度角度考慮降低不大，如同表l所示，所得到的落下強度與不含碳粉的煉鋼粉塵壓塊強度大體相同。圖5表示的是，將煉鋼粉塵與碳粉(重量比4:1)邊在造粒機中混合、邊改變所造粒試樣的含水率，使用得到的造粒體以50MPa的成形壓力制造直徑c])70、高度與直徑之比為80%的圓柱形壓塊時的完全干燥狀態(tài)的壓塊表觀密度。含水量低于0.5wt。/。時，成形后有壓塊中產(chǎn)生裂紋，表觀密度的測定無法進行。含水量在0.5wt。/o以上時，壓塊的成形可以進行，含水量在1.5-10wt。/o范圍內(nèi)表觀密度大致一定。含水率超過10wt。/。時，壓塊B的表觀密度略有降低。造粒體的含水率在15wt。/。以上時，造粒體軟化形成泥狀，試驗不能進行。由上述實施例的結(jié)果可知，造粒體在成形模內(nèi)表現(xiàn)塑性變形行為時，水分具有減小粉末間的摩擦、使變形容易進行的作用。這種作用在含水量0.5wt。/。以上時表現(xiàn)出來，在含水量超過10wt%的水分量較多的范圍，水分本身表現(xiàn)為液體的行為，因而對于提高壓塊B的表觀密度來說效果適得其反?？梢缘玫綄嵱玫膲簤K強度的、將煉鋼粉塵與碳粉(重量比4:1)在造粒裝置中混合造粒的試樣的含水量范圍是0.5-15wt%,優(yōu)選的是1.5-10wt%。在試驗中是使用由電爐排出的煉鋼粉塵制造壓塊B,實際上，本實施方式中使用的粉塵只要是生產(chǎn)鋼鐵的過程中產(chǎn)生的主要成分是鐵及其氧化物的粉塵即可，也可以使用在轉(zhuǎn)爐、高爐或其它煉鋼工序中產(chǎn)生的粉塵。另外，以碳為主要成分的材料，除了實施例中所述的碳粉之外，還可以使用石墨和細粉煤。為了調(diào)整圖1所示的煉鋼粉塵11的含水量，最好是在固化機構(gòu)6或者將煉鋼粉塵ll供給固化機構(gòu)6的路徑中設(shè)置含水率調(diào)節(jié)機構(gòu)36。含水率調(diào)節(jié)機構(gòu)36例如也可以設(shè)置在第1料斗5A或第2料斗5B中。含水率調(diào)節(jié)機構(gòu)36可以使用灑水裝置或干燥裝置。灑水裝置可以使用灑水器、分配器等，干燥裝置可以使用加熱烘箱、熱風(fēng)加熱器、鼓風(fēng)機等。含有水分的煉鋼粉塵具有促進包含成形模7的裝置的金屬部分生銹的作用，因而釆取對策防止裝置生銹是十分必要的。特別是難以使用防銹油等的成形模7的防銹措施非常重要，其中，與圖2所示的壓塊B直接接觸的陰模7a的內(nèi)徑部以及柱塞12、12A的防銹最為主要。為了防止成形模7生銹，最好是如上面所述使用耐銹蝕性良好的材料或者按圖6的例子在成形模7上使用涂層等防銹膜31-33。在這一實施例的成形金屬模中，材質(zhì)為SKH51的成形模在使用過程中生銹，不能使用。這是因為，含有水分的煉鋼粉塵11附著在成形模7上，促進了生銹。經(jīng)過鍍硬鉻處理的SKD11沒有生銹，可以繼續(xù)使用。在實施例中使用的是鍍硬鉻，但實際上，只要是具有作為成形模7的功能并且耐銹蝕性良好的材料或涂層都可以使用。在圖1的煉鋼粉塵固化物的制造裝置中，由于含水量的原故，固化機構(gòu)部6的供給粉末部分的煉鋼粉塵造粒體llp的填充性(向成形模7中注入的特性)存在問題，因此最好是設(shè)置具有一定程度強制力的強制填充裝置30。成形模的方向沒有特別的限制，作為上述強制填充裝置30,在成形模7的方向為縱向的場合，可以使用供粉機和用螺桿壓出等機構(gòu)，在成形模方向為橫向的場合，可以使用通過螺桿壓出等機構(gòu)。下面對于壓塊B原料中的適當(dāng)?shù)奶己窟M行說明。如上所述，在用于電爐等的回收利用的壓塊B中添加碳粉等碳材料，對于提高電爐等的熱效率是非常重要的。但是，添加碳材料有可能損害固化物的強度。另一方面，即使因為添加碳材料使固化物的強度受損，由于在造粒狀態(tài)下加入成形模7進行加壓成形，故可獲得較高的成形密度，即使不使用粘結(jié)劑等強化劑，也可獲得具有足夠?qū)嵱脧姸鹊膲簤KB。因此，本發(fā)明人進行了各種調(diào)研和實驗驗證，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，將碳粉等碳材料加入對煉鋼粉塵11進行造粒的造粒裝置19中，制造與煉鋼粉塵一起進行造粒的混合造粒體lip,并且將添加的碳含量設(shè)定在由以煉鋼粉塵11和碳為主成分的粉末的混合造粒體lip構(gòu)成的材料的50wt。/。以下，由此，即使在添加碳的場合，也可獲得優(yōu)異的成形性。下面對其試驗例進行說明。本試驗與圖4一起，使用由前述的圓筒狀陰模21A和作為蓋體的下柱塞21C構(gòu)成的金屬模21,以及加壓用的柱塞21B進行了下面所述的煉鋼粉塵11的固化試驗。使用的煉鋼粉塵是從電爐排出的煉鋼粉塵，其假密度是1.4-1.8g/cm3。使用的碳粉是假密度為0.31g/cm、以下稱為"低密度碳粉")，以及0.75g/cm、以下稱為"高密度碳粉")的碳粉。作為樣品，準(zhǔn)備如下樣品將低密度碳粉和高密度碳粉分別與煉鋼粉塵在造粒裝置中混合，同時進行造粒的2基準(zhǔn)樣品(造粒直徑5-15mm)、作為比較例將煉鋼粉塵與低密度碳粉和高密度碳粉直接混合的2基準(zhǔn)樣品，總共準(zhǔn)備4基準(zhǔn)的樣品，改變每組樣品的混合率，制作原料，進行固化試驗。另外，原料粉末的含水量在3-8%之間。表2中所示的是，改變碳粉的添加量和成形壓力，制造直徑(t70mm、高度與直徑之比為80%的圓柱形壓塊B,并使之成為完全干燥狀態(tài)的壓塊B的表觀密度測定結(jié)果。表2表觀密度<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>比較例1煉鋼粉塵+低密度碳粉比4支例2煉鋼粉塵+高密度碳粉實施例2實施例1混合造粒體(煉鋼粉塵+低密度碳粉)混合造粒體(煉鋼粉塵+高密度碳粉)1)壓塊的表觀密度是完全干燥狀態(tài)的值2)表中-表示不能成形(產(chǎn)生分層)3)表中x表示加壓力不足而無法成形在將煉鋼粉末與低密度碳粉組合(比較例l)的場合，低密度碳粉的添加量為10wt。/。以上的話，則與成形壓力條件無關(guān)，產(chǎn)生分層，從而無法保形。在將煉鋼粉塵與高密度碳粉組合(比較例2)的場合，高密度碳粉的添加量為40wt。/。以下，成形壓力為5MPa以上150MPa以下，可以保形，此時壓塊B的表觀密度為1.8-3.3g/cm3。對此，使用了將煉鋼粉塵與碳混合進行造粒的原料的(實施例1、2)場合，石友4分的添加量為50wt。/o以下，成形壓力為lOMPa以上300MPa以下，可以保形，此時壓塊B的表觀密度為2.15-3.6g/cm3。圖7表示在75MPa成形壓力下成形為直徑4)70mm、高度與直徑之比為80%的圓柱形壓塊時的壓塊的落下強度試驗結(jié)果。在將煉鋼粉塵和低密度碳粉組合(比較例l)的場合，低密度碳粉的添加量為5wt。/。以上時，無法得到實用的強度。在將煉鋼粉塵和高密度碳粉組合(比較例2)的場合，碳的添加量為25%以下時，壓塊強度基本保持一定的水平。碳添加量超過25wt。/。時，隨著碳添加量增加，壓塊強度降低，碳量為40wt。/。時，壓塊強度大幅降低。因此，可得到實用上足夠的壓塊強度的是碳添加量是在40wt。/。以下的范圍。在使用將煉鋼粉塵與碳混合進行造粒的原料的(實施例1、2)場合，在全部碳添加量中，與將煉鋼粉塵粉末和高密度碳粉組合的場合相比，壓塊強度更高，即使碳添加量為50wt。/。也可維持保形強度。使用這樣的造粒原料進行加壓成形時，在成形模內(nèi)部由于已經(jīng)致密化的造粒體的塑性變形行為，造粒體的表觀密度損失不大，在成形模內(nèi)變形為規(guī)定的形狀，形成壓塊B的形狀，由此，與將粉末原料加壓成形得到的成形體相比，表觀密度高，可制造保形強度大的壓塊B。在添加碳的壓塊B的場合，與相同成形條件的煉鋼粉塵單體的壓塊相比，全體粉末彼此間的附著力減小，因而壓塊的強度有可能降低。但是，由于壓塊本身的表觀密度隨著碳粉添加量而減小，因而從落下強度的角度考慮，即使是添加碳的壓塊B的場合，壓塊強度降低不大。即，在使用將煉鋼粉塵與碳混合進行造粒的原料的壓塊B的場合，碳添加量在40wt。/。以下范圍時，即使碳添加量增加，也看不到落下強度的降低。但是碳添加量在該值以上時，碳粉彼此間的附著力減少的效果增大，壓塊強度降低，但碳粉的添加量在50wt。/。以下時，可保持足夠的實用強度。另外，本試驗中對50wt。/。以上的碳添加量沒有進行驗證。這是因為，在添加50wt。/。以上石友的領(lǐng)域中，煉鋼粉塵的比例過少，回收利用效率降低，因此沒有太大意義。再有，碳添加量不足2wt%時，無法獲得改善爐的熱效率的效果，因此碳添加量優(yōu)選在2-50wto/o的范圍。進而，碳添加量更優(yōu)選在2-20wt。/。的范圍。這是因為，碳添加量在2-20wt。/。左右時，改善爐的熱效率的效果最大。如果考慮碳添加量和可以固化的成形壓力，可以操縱的壓塊B的表觀密度的范圍在完全干燥狀態(tài)下是2.15-3.6g/cm3。進而，碳添加量在更優(yōu)選的2-20wt。/。的范圍時，壓塊B在完全干燥狀態(tài)下的表觀密度為2.67-3.6g/cmj。在試驗中是使用由電爐排出的煉鋼粉塵制造壓塊，不過，本發(fā)明的煉鋼粉塵固化物及其制造方法中使用的粉塵只要是生產(chǎn)鋼鐵過程中產(chǎn)生的主要成分是鐵及其氧化物的粉塵即可，也可以使用轉(zhuǎn)爐、高爐或其它煉鋼過程中產(chǎn)生的粉塵。另外，以碳為主成分的材料，除了實施例中所述的碳以外，還可使用石墨或細粉煤。權(quán)利要求1.一種煉鋼粉塵固化物，該煉鋼粉塵固化物是將生產(chǎn)鋼鐵過程中產(chǎn)生的、主要成分為鐵及其氧化物的粉塵裝入成形模中加壓成形的固化物，其特征在于，裝入上述成形模內(nèi)的原料是將上述粉末和碳作為主成分的粉末混合并造粒的混合造粒體。2.權(quán)利要求1所述的煉鋼粉塵固化物，其特征在于，所述混合造粒體的含水率是0.5-15wt%。3.權(quán)利要求1所述的煉鋼粉塵固化物，其特征在于，以所述碳為主要成分的粉末是碳粉或石墨。4.權(quán)利要求1所述的煉鋼粉塵固化物，其特征在于，所述原料中的,友含量是2~50wt%。5.權(quán)利要求4所述的煉鋼粉塵固化物，其特征在于，在完全干燥狀態(tài)下，上述固化物的表觀密度是2.15-3.6g/cm3。6.權(quán)利要求1所述的煉鋼粉塵固化物，其特征在于，所述混合造粒體是粒徑為515mm的球狀。7.—種煉鋼粉塵固化物的制造方法，該方法是將生產(chǎn)鋼鐵過程中產(chǎn)生的、主要成分為鐵及其氧化物的粉塵裝入成形模中加壓成形使之固化而制造作為其固化物的方法，其特征在于，作為裝入上述成形模內(nèi)的原料，使用與將上述粉塵和碳作為主成分的粉末混合并造粒的混合造粒體。8.權(quán)利要求7所述的煉鋼粉塵固化物的制造方法，其特征在于，所述混合造粒體的含水量是0.5-15wt%。9.權(quán)利要求7所述的煉鋼粉塵固化物的制造方法，其特征在于，以所述碳為主要成分的粉末是碳粉或石墨。10.權(quán)利要求7所述的煉鋼粉塵固化物的制造方法，其特征在于，所述原料中的碳含量是2~50wt%。11.權(quán)利要求6所述的煉鋼粉塵固化物的制造方法，其特征在于，所述混合造粒體是粒徑為515mm的球狀。全文摘要本發(fā)明提供了一種煉鋼粉塵固化物以及其制造方法。將用熔煉爐等生產(chǎn)鋼鐵過程中產(chǎn)生的、主要成分是鐵及其氧化物的粉塵加壓成形并固化，制成煉鋼粉塵固化物?？稍诒M可能不加入添加物的情況下，使提供的原料粉塵具有足夠的實用強度，并且可改善再次裝入爐中時爐的熱效率。該煉鋼粉塵固化物是將生產(chǎn)鋼鐵過程中產(chǎn)生的、主要成分是鐵及其氧化物的粉塵(11)裝入成形模(7)內(nèi)加壓成形的固化物(B)。作為裝入上述成形模(7)內(nèi)的原料，使用將上述粉塵(11)和碳作為主成分的粉末混合并造粒的混合造粒體(11p)。文檔編號C22B1/24GK101115851SQ20068000453公開日2008年1月30日申請日期2006年2月17日優(yōu)先權(quán)日2005年2月18日發(fā)明者三崎規(guī)生,村松勝利申請人:Ntn株式會社;大和制鋼株式會社