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公開番号2025173619
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-28
出願番号2024079236
出願日2024-05-15
発明の名称電気炉用炭材および電気炉用炭材の製造方法
出願人日本製鉄株式会社
代理人弁理士法人樹之下知的財産事務所
主分類C10B 53/02 20060101AFI20251120BHJP(石油,ガスまたはコークス工業;一酸化炭素を含有する工業ガス;燃料;潤滑剤;でい炭)
要約【課題】電気炉を用いて溶融金属を精錬するに際し、スラグのフォーミングを促進することのできる電気炉用炭材および電気炉用炭材の製造方法を提供する。
【解決手段】水分を除いた乾燥状態での組成が、固定炭素分50質量%以上、揮発成分40質量%以下、硫黄分0.5質量%以下、残部灰分であり、別途水分が前記水分を除いた乾燥状態での質量の8.4質量%以上、15質量%以下である、電気炉用炭材とする。より好ましくは、前記電気炉用炭材のメジアン粒径が5mm以下である。さらに好ましくは、電気炉用炭材が、バイオマスを炭化して得られたバイオマス炭からなる。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
水分を除いた乾燥状態での組成が、固定炭素分５０質量％以上、揮発成分４０質量％以下、硫黄分０．５質量％以下、残部灰分であり、別途水分が前記水分を除いた乾燥状態での質量の８．４質量％以上、１５質量％以下である、電気炉用炭材。
続きを表示（約 420 文字）【請求項２】
前記電気炉用炭材のメジアン粒径が５ｍｍ以下である、請求項１に記載の電気炉用炭材。
【請求項３】
前記電気炉用炭材が、バイオマスを炭化して得られたバイオマス炭からなる、請求項１または請求項２に記載の電気炉用炭材。
【請求項４】
前記バイオマスが木質系である、請求項３に記載の電気炉用炭材。
【請求項５】
電気炉用炭材の原料を粉砕して電気炉用炭材を製造する電気炉用炭材の製造方法であって、
粉砕時の電気炉用炭材の原料の水分を、８．４質量％以上、１５質量％以下とする、請求項１または請求項２に記載の電気炉用炭材の製造方法。
【請求項６】
電気炉用炭材の原料を粉砕して電気炉用炭材を製造する電気炉用炭材の製造方法であって、
粉砕時の電気炉用炭材の原料の水分を、８．４質量％以上、１５質量％以下とする、請求項３に記載の電気炉用炭材の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気炉用炭材および電気炉用炭材の製造方法に関するものである。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
電気炉で溶鉄を精錬するに際しては、熱源として、また溶鉄に含有する炭素源として、さらにはスラグの泡立ち（フォーミング）維持促進を目的として、電気炉内に炭材を添加することが行われている。炭材として粉炭を用い、炉内に吹き込んできた。電気炉内においてスラグを安定してフォーミングさせることは、電極先端（アーク）の包み込みによって熱効率が向上することで電力原単位の低減に有効である。また、その結果として耐火物損耗が抑制され、さらには巻き込み空気による溶鉄汚染の防止といった利点がある。
【０００３】
電気炉内に投入する材料が含有する水分について、一般には過剰な水分は、熱ロスや、粉体搬送性の悪化につながると考えられる。炭材についても同様である。炭材を電気炉の炉内に吹込むに際しては、乾燥した状態の炭材を吹き込むことがされてきた。また、使用する炭材の粒径は、電気炉内での反応性や電気炉への搬送性に影響を及ぼすため重要な指標である。さらに、近年、温室効果ガスである二酸化炭素の実質発生量を低減するため、炭材の原料として、石炭由来ではなく、バイオマス由来の炭材（以降、バイオマス炭と呼ぶ）の利用が注目されている。
【０００４】
たとえば特許文献１は、電気炉で冷鉄源を使用して溶湯を生成するに際し、溶湯中に溶解する炭素量を向上させるための方法に関するものであり、炭材吹込み方法が開示されている。炭材はバイオマス由来であることが好ましいとしている。炭材吹き込み浸漬ランスからヤシガラ（ＰＫＳ）炭が吹き込まれている。しかし炭材の水分、粒径については一切言及がない。
【０００５】
特許文献２には、転炉用昇熱材の炭素源として植物系バイオマスを炭化した物を用いる例が開示されている。炭素源としての炭化した物の粒径は３ｍｍ以下である。この炭素源を原料としてブリケットに成型し、成型後に水分５質量％以下となるまで乾燥し、転炉用昇熱材としている。まず、この条件は転炉用炭材であり、主な目的としては昇熱があること、さらに、炭材によるフォーミング促進の機構や期待幅が転炉と電気炉では大きく異なることから、電気炉向けとしたときに具備すべき条件は、転炉用炭材からは容易には導かれない。なお、この発明で示されている水分に関する条件範囲は、後ほど示す発明者らが知見した範囲に対して低く、木質系バイオマスとしては乾燥が必要な領域である。
【０００６】
特許文献３には、バイオマスであるヤシガラを乾留して得られる炭化した物をヤシガラ炭と称し、ヤシガラ炭を補助燃料または加炭材として電気炉に用いる方法が開示されている。要件としてはヤシガラ炭の水分に関する条件は示されていないが、一例として最大で水分７．８％の記載がある。ただし、この発明ではスクラップに混入して装入する炭材と、吹込み用炭材を分けており、これらの水分をどのように管理するか明確な開示がなく、一般に吹込みに用いられると考えられるのは細粒炭材と考えられ、その細粒の水分については２％程度との記載がある。
【０００７】
特許文献４には、特許文献３と同様のヤシガラ由来炭材に関する条件が開示されており、水分測定例として最大７．７％の記載がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開２０１６－１４５３９３号公報
国際公開ＷＯ２０１３－１２８７８６号
国際公開ＷＯ２００９－０４７２９７号
特開２００９－０４６７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
電気炉を用いて溶融金属を精錬するに際し、電気炉内に炭材を添加してスラグのフォーミングを促進しているものの、同じ炭材投入量でより一層のフォーミング促進を図り、あるいは少ない炭材投入量で十分なフォーミングが形成されることが望まれている。本発明は、スラグのフォーミングを促進することのできる、電気炉用炭材および電気炉用炭材の製造方法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】
即ち、本発明の要旨とするところは以下のとおりである。
［１］水分を除いた乾燥状態での組成が、固定炭素分５０質量％以上、揮発成分４０質量％以下、硫黄分０．５質量％以下、残部灰分であり、別途水分が前記水分を除いた乾燥状態での質量の８．４質量％以上、１５質量％以下である、電気炉用炭材。
［２］前記電気炉用炭材のメジアン粒径が５ｍｍ以下である、［１］に記載の電気炉用炭材。
［３］前記電気炉用炭材が、バイオマスを炭化して得られたバイオマス炭からなる、［１］または［２］に記載の電気炉用炭材。
［４］前記バイオマスが木質系である、［３］に記載の電気炉用炭材。
［５］電気炉用炭材の原料を粉砕して電気炉用炭材を製造する電気炉用炭材の製造方法であって、
粉砕時の電気炉用炭材の原料の水分を、８．４質量％以上、１５質量％以下とする、［１］～［４］のいずれか１つに記載の電気炉用炭材の製造方法。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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