JP2998610B2 - 錫めっき鋼板スクラップの溶解方法 - Google Patents
錫めっき鋼板スクラップの溶解方法Info
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
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- Manufacture Of Iron (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、羽口を備えた筒
型炉を使用して溶解熱源に電力を用いずにスクラップを
溶解する方法であって、特に嵩比重の低い錫めっき鋼板
のスクラップを有効に活用して、高品位の転炉鋼相当鋼
や特殊鋼の製造に使用できる錫含有量の少ない溶鉄を製
造するとともに、再利用可能な形で錫が回収できる錫め
っき鋼板スクラップの溶解方法に関する。
型炉を使用して溶解熱源に電力を用いずにスクラップを
溶解する方法であって、特に嵩比重の低い錫めっき鋼板
のスクラップを有効に活用して、高品位の転炉鋼相当鋼
や特殊鋼の製造に使用できる錫含有量の少ない溶鉄を製
造するとともに、再利用可能な形で錫が回収できる錫め
っき鋼板スクラップの溶解方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】日本学術振興会、素材プロセシング69委
員会第１分科会、第２分科会合同研究会（平成２年８
月）における報告によれば、鋼スクラップの発生量は鋼
材の蓄積量の増加とともに年々 100万トン程度の割合で
増加し、西暦2000年の時点では市中スクラップ (市中
屑) の発生量は約4000万トン／年となり、粗鋼生産量の
45％に達すると予想されている。
員会第１分科会、第２分科会合同研究会（平成２年８
月）における報告によれば、鋼スクラップの発生量は鋼
材の蓄積量の増加とともに年々 100万トン程度の割合で
増加し、西暦2000年の時点では市中スクラップ (市中
屑) の発生量は約4000万トン／年となり、粗鋼生産量の
45％に達すると予想されている。
【０００３】現在、市中屑の溶解製品化は大部分が電気
炉で行われている。特に近年は、製品種の拡大とコスト
低減とを図るべく、電気炉でスクラップや不純物希釈用
の直接還元鉄を溶解し、連続鋳造して圧延するという、
いわゆるミニミル方式が採用されつつある。
炉で行われている。特に近年は、製品種の拡大とコスト
低減とを図るべく、電気炉でスクラップや不純物希釈用
の直接還元鉄を溶解し、連続鋳造して圧延するという、
いわゆるミニミル方式が採用されつつある。
【０００４】一方、一貫製鉄所では、上述のスクラップ
増に対処し、高炉集約化の中で粗鋼生産量の変動に対応
できる鉄源を確保するため、溶解熱源に電力を用いずに
スクラップを溶解する技術の開発が進められている。
増に対処し、高炉集約化の中で粗鋼生産量の変動に対応
できる鉄源を確保するため、溶解熱源に電力を用いずに
スクラップを溶解する技術の開発が進められている。
【０００５】近年、消費構造の高級化に伴って表面処理
鋼の市中屑も増加しつつあり、その一つに錫めっき鋼板
スクラップ (市中屑としては「ぶりき缶屑」と言われ
る) がある。
鋼の市中屑も増加しつつあり、その一つに錫めっき鋼板
スクラップ (市中屑としては「ぶりき缶屑」と言われ
る) がある。
【０００６】錫（以下、Snと記す）は、製鋼段階で除去
することができない元素であり、しかも、鋼中にSnが0.
04％程度以上残留すると、熱間加工性や靱性等が低下す
るので、Snめっき鋼板スクラップを鉄源として再利用す
る際のSn除去技術が下記のようにいくつか提案されてい
る。
することができない元素であり、しかも、鋼中にSnが0.
04％程度以上残留すると、熱間加工性や靱性等が低下す
るので、Snめっき鋼板スクラップを鉄源として再利用す
る際のSn除去技術が下記のようにいくつか提案されてい
る。
【０００７】Ａ法（特開平５−9600号公報参照）：実施
例によれば、筒型炉内にコークスと、スクラップまたは
スクラップおよび鉄鉱石とを層状に充填し、各充填層に
一次羽口、二次羽口から支燃性ガスを吹き込んで溶解、
還元を行う方法（特開平１−290711号公報に開示される
方法）を用い、不純物が少ないスクラップを装入した筒
型炉で不純物低含有溶銑を製造し、ぶりき缶プレス屑
(Sn含有量が例えば0.63重量％) のような不純物が高い
スクラップを装入した別の筒型炉で不純物高含有溶銑を
製造する。そして、二基の炉で製造した溶銑を合わせ湯
し、例えば、Sn：0.06重量％の溶銑を得るという方法で
ある。
例によれば、筒型炉内にコークスと、スクラップまたは
スクラップおよび鉄鉱石とを層状に充填し、各充填層に
一次羽口、二次羽口から支燃性ガスを吹き込んで溶解、
還元を行う方法（特開平１−290711号公報に開示される
方法）を用い、不純物が少ないスクラップを装入した筒
型炉で不純物低含有溶銑を製造し、ぶりき缶プレス屑
(Sn含有量が例えば0.63重量％) のような不純物が高い
スクラップを装入した別の筒型炉で不純物高含有溶銑を
製造する。そして、二基の炉で製造した溶銑を合わせ湯
し、例えば、Sn：0.06重量％の溶銑を得るという方法で
ある。
【０００８】上記の「ぶりき缶プレス屑」とは、Snめっ
き鋼板製の多数の空缶（以下、ぶりき缶という）をプレ
ス成形して複数枚束ねた形状のもの（すなわち、束ねて
いるため空隙が小さいもの）の集合体である。
き鋼板製の多数の空缶（以下、ぶりき缶という）をプレ
ス成形して複数枚束ねた形状のもの（すなわち、束ねて
いるため空隙が小さいもの）の集合体である。
【０００９】Ｂ法（特願平６−２３５０号参照）：この
方法は、炉底から一次羽口を含むレベルまでコークス充
填層を、その上部に二次羽口を含むレベルまでスクラッ
プを主体とする充填層をそれぞれ形成させた後、一次羽
口から支燃性ガスまたは支燃性ガスと燃料を、二次羽口
から支燃性ガスを吹き込み、スクラップの少なくとも一
部として主に嵩密度の高いぶりき缶プレス屑のSnめっき
鋼板スクラップを用い、かつ二次羽口の支燃性ガス吹き
込み量を調整して二次燃焼率を50％以上に制御しながら
溶解し、脱Snを達成するものである。
方法は、炉底から一次羽口を含むレベルまでコークス充
填層を、その上部に二次羽口を含むレベルまでスクラッ
プを主体とする充填層をそれぞれ形成させた後、一次羽
口から支燃性ガスまたは支燃性ガスと燃料を、二次羽口
から支燃性ガスを吹き込み、スクラップの少なくとも一
部として主に嵩密度の高いぶりき缶プレス屑のSnめっき
鋼板スクラップを用い、かつ二次羽口の支燃性ガス吹き
込み量を調整して二次燃焼率を50％以上に制御しながら
溶解し、脱Snを達成するものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来技術には、
それぞれ下記のような問題がある。
それぞれ下記のような問題がある。
【００１１】Ａ法：本質的な脱Sn技術ではなく、合わせ
湯による希釈法であるため、同時出銑可能な別の溶解炉
が必要となり、設備費、操業費およびコスト面から経済
性に劣る。
湯による希釈法であるため、同時出銑可能な別の溶解炉
が必要となり、設備費、操業費およびコスト面から経済
性に劣る。
【００１２】また、二次燃焼率および排ガスの発熱量な
どは考慮外である。
どは考慮外である。
【００１３】Ｂ法：主として嵩密度の高いぶりき缶プレ
ス屑を用い、二次燃焼率を50％以上に限定する方法であ
るため、排ガスの発熱量が低下して経済的価値が小さく
なる傾向がある。
ス屑を用い、二次燃焼率を50％以上に限定する方法であ
るため、排ガスの発熱量が低下して経済的価値が小さく
なる傾向がある。
【００１４】本発明は、上記課題、特に筒型炉を用いて
嵩密度の低いSnめっき鋼板スクラップを含む原料を溶解
する場合における経済性上の問題を解決するためになさ
れたものである。
嵩密度の低いSnめっき鋼板スクラップを含む原料を溶解
する場合における経済性上の問題を解決するためになさ
れたものである。
【００１５】本発明の目的は、二次燃焼率の制御による
排ガス発熱量の向上ならびに高脱Sn率を達成することが
できるSnめっき鋼板スクラップの溶解方法を提供するこ
とにある。
排ガス発熱量の向上ならびに高脱Sn率を達成することが
できるSnめっき鋼板スクラップの溶解方法を提供するこ
とにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は、次のSnめっき
鋼板スクラップの溶解方法を要旨とする。
鋼板スクラップの溶解方法を要旨とする。
【００１７】炉上部に原料装入用と排ガス回収用の開口
部を、炉底部および／または下部炉壁に一次羽口を、上
部炉壁に二次羽口をそれぞれ備えた筒型炉を用い、その
炉底から一次羽口を含むレベルまでコークス充填層を、
その上部に二次羽口を含むレベルまでスクラップを主体
とする充填層をそれぞれ形成させた後、一次羽口から支
燃性ガスまたは支燃性ガスと燃料とを、二次羽口から支
燃性ガスをそれぞれ吹き込むスクラップの溶解方法であ
って、スクラップの少なくとも一部としてルーズパッキ
ングの錫めっき鋼板スクラップを用い、二次羽口から吹
き込む支燃性ガス量を調整して、二次燃焼率を制御しな
がら溶解することを特徴とする錫めっき鋼板スクラップ
の溶解方法。
部を、炉底部および／または下部炉壁に一次羽口を、上
部炉壁に二次羽口をそれぞれ備えた筒型炉を用い、その
炉底から一次羽口を含むレベルまでコークス充填層を、
その上部に二次羽口を含むレベルまでスクラップを主体
とする充填層をそれぞれ形成させた後、一次羽口から支
燃性ガスまたは支燃性ガスと燃料とを、二次羽口から支
燃性ガスをそれぞれ吹き込むスクラップの溶解方法であ
って、スクラップの少なくとも一部としてルーズパッキ
ングの錫めっき鋼板スクラップを用い、二次羽口から吹
き込む支燃性ガス量を調整して、二次燃焼率を制御しな
がら溶解することを特徴とする錫めっき鋼板スクラップ
の溶解方法。
【００１８】上記のコークス充填層は、コークスおよび
所要の造滓剤からなるものである。
所要の造滓剤からなるものである。
【００１９】上記の「ルーズパッキングの錫めっき鋼板
スクラップ」とは、Snめっき鋼板製のぶりき缶を「コ」
字型、「Ｌ」字型、「Ｖ」字型または「Ｗ」字型に変形
させたもの（以下、コの字型変形屑という）、および／
またはシュレッダーしたもの（以下、シュレッダー屑と
いう）の集合体（以下、ルーズパッキング屑という）を
指す。
スクラップ」とは、Snめっき鋼板製のぶりき缶を「コ」
字型、「Ｌ」字型、「Ｖ」字型または「Ｗ」字型に変形
させたもの（以下、コの字型変形屑という）、および／
またはシュレッダーしたもの（以下、シュレッダー屑と
いう）の集合体（以下、ルーズパッキング屑という）を
指す。
【００２０】上記の二次燃焼率とは、下記の (a)式で定
義されるものである。
義されるものである。
【００２１】 二次燃焼率（％） ＝(CO2体積％) ／｛(CO2体積％) ＋ (CO体積％) ｝×100 ・・ (a) ただし、(CO2体積％) および (CO体積％) は、いずれも
炉の開口部における排ガス組成を示す。
炉の開口部における排ガス組成を示す。
【００２２】二次燃焼率の望ましい範囲は１０〜５５％
程度、さらに望ましいのは１０〜５０％未満である。
程度、さらに望ましいのは１０〜５０％未満である。
【００２３】
【発明の実施の形態】図１に基づいて本発明方法を実施
するための炉の構成例を説明する。図１は、筒型炉とそ
の炉内装入物の状態を示す概略の縦断面図である。
するための炉の構成例を説明する。図１は、筒型炉とそ
の炉内装入物の状態を示す概略の縦断面図である。
【００２４】筒型炉１は、その炉上部にダストを含有す
る排ガス11の回収および原料の装入を行うための開口部
２を有する。この開口部２の上方には、集塵装置、ガス
およびその熱回収設備等に接続する着脱可能なダクトが
設置されるが、それらは周知の構造のものでよいので、
図示は省略してある。
る排ガス11の回収および原料の装入を行うための開口部
２を有する。この開口部２の上方には、集塵装置、ガス
およびその熱回収設備等に接続する着脱可能なダクトが
設置されるが、それらは周知の構造のものでよいので、
図示は省略してある。
【００２５】筒型炉１の下部炉壁には、O2含有ガスなど
の支燃性ガスと、必要に応じてさらに微粉炭、重油、天
然ガスなどの液体または気体の燃料とを吹き込む一次羽
口３を備えている。同じく上部炉壁には、支燃性ガスを
吹き込む二次羽口４を備えている。図１の例ではさら
に、炉底に支燃性ガスやCaO などの脱硫剤を吹き込むた
めの炉底一次羽口５が設けられているが、これは必須の
一次羽口ではない。すなわち、一次羽口は下部炉壁およ
び／または炉底に設ける。一次羽口を炉底のみに設ける
場合には、この炉底一次羽口５が支燃性ガスまたは支燃
性ガスと燃料とを吹き込むものとなる。一次羽口を炉底
のみまたは下部炉壁のみとする場合、いずれも、CaO な
どの脱硫剤を吹き込むことは許容される。炉底には溶銑
９およびスラグ10を排出するための排出口６がある。
の支燃性ガスと、必要に応じてさらに微粉炭、重油、天
然ガスなどの液体または気体の燃料とを吹き込む一次羽
口３を備えている。同じく上部炉壁には、支燃性ガスを
吹き込む二次羽口４を備えている。図１の例ではさら
に、炉底に支燃性ガスやCaO などの脱硫剤を吹き込むた
めの炉底一次羽口５が設けられているが、これは必須の
一次羽口ではない。すなわち、一次羽口は下部炉壁およ
び／または炉底に設ける。一次羽口を炉底のみに設ける
場合には、この炉底一次羽口５が支燃性ガスまたは支燃
性ガスと燃料とを吹き込むものとなる。一次羽口を炉底
のみまたは下部炉壁のみとする場合、いずれも、CaO な
どの脱硫剤を吹き込むことは許容される。炉底には溶銑
９およびスラグ10を排出するための排出口６がある。
【００２６】望ましい羽口配置は次のとおりである。
【００２７】一次羽口は、下部炉壁では炉底から0.8m程
度上部に４本（水平方向で90°間隔）、炉底では排出口
６の両側に各１本の計２本である。二次羽口は、炉底か
ら1.4m程度上部に４本（水平方向で90°間隔）である。
度上部に４本（水平方向で90°間隔）、炉底では排出口
６の両側に各１本の計２本である。二次羽口は、炉底か
ら1.4m程度上部に４本（水平方向で90°間隔）である。
【００２８】上記の筒型炉１を用いてSnめっき鋼板スク
ラップを含む原料を溶解するには、図１に示すようにま
ず、コークスおよび所要の珪石、石灰石、蛇紋岩、蛍石
などの造滓剤を下部炉壁の一次羽口３を含むレベルまで
装入して、コークス充填層７を形成する。望ましいコー
クスと造滓剤との容積比の範囲は0.01〜0.3 程度、コー
クス充填層７の望ましい嵩密度の範囲は 0.8〜1.0 t/m3
（平均0.9 t/m3）程度である。コークス充填層７の望ま
しい厚さの範囲は 100〜300 mm程度である。
ラップを含む原料を溶解するには、図１に示すようにま
ず、コークスおよび所要の珪石、石灰石、蛇紋岩、蛍石
などの造滓剤を下部炉壁の一次羽口３を含むレベルまで
装入して、コークス充填層７を形成する。望ましいコー
クスと造滓剤との容積比の範囲は0.01〜0.3 程度、コー
クス充填層７の望ましい嵩密度の範囲は 0.8〜1.0 t/m3
（平均0.9 t/m3）程度である。コークス充填層７の望ま
しい厚さの範囲は 100〜300 mm程度である。
【００２９】次に、Snめっき鋼板スクラップ８-1を単独
でまたは自家発生屑などの低不純物クラップ８-2ととも
に、必要に応じて鉄鉱石等の鉄源を装入して、コークス
充填層７の上部の筒型炉１の少なくとも二次羽口４を含
むレベルまでスクラップ充填層８を形成する。
でまたは自家発生屑などの低不純物クラップ８-2ととも
に、必要に応じて鉄鉱石等の鉄源を装入して、コークス
充填層７の上部の筒型炉１の少なくとも二次羽口４を含
むレベルまでスクラップ充填層８を形成する。
【００３０】本発明方法ではこのとき、スクラップ充填
層８内の空隙を確保してこの層内においてガスとSnめっ
き鋼板スクラップとの接触を向上させるために、スクラ
ップの少なくとも一部としてルーズパッキング屑を用い
る。
層８内の空隙を確保してこの層内においてガスとSnめっ
き鋼板スクラップとの接触を向上させるために、スクラ
ップの少なくとも一部としてルーズパッキング屑を用い
る。
【００３１】ルーズパッキング屑は前述のように、ぶり
き缶をプレス成形して複数枚束ねた形状の従来のぶりき
缶プレス屑ではなく、「コの字型変形屑」および／また
は「シュレッダー屑」の単なる集合体である。
き缶をプレス成形して複数枚束ねた形状の従来のぶりき
缶プレス屑ではなく、「コの字型変形屑」および／また
は「シュレッダー屑」の単なる集合体である。
【００３２】「コの字型変形屑」は、ぶりき缶を個々に
ダイスを用いて「コ」の字型または「Ｌ」の字型等に変
形させたものの単なる集合体である。「シュレッダー
屑」は、ぶりき缶をシュレッダーマシンにかけて破砕し
たものの単なる集合体である。
ダイスを用いて「コ」の字型または「Ｌ」の字型等に変
形させたものの単なる集合体である。「シュレッダー
屑」は、ぶりき缶をシュレッダーマシンにかけて破砕し
たものの単なる集合体である。
【００３３】上記３種類の屑の嵩密度の範囲は、ブリキ
缶プレス屑では 3.0〜2.6t/m3(平均2.8t/m3)であるが、
「コの字型変形屑」では 1.4〜1.0t/m3(平均1.2t/m3)に
約60％小さくなる。「シュレッダー屑」では 1.6〜1.0t
/m3(平均1.3t/m3)である。
缶プレス屑では 3.0〜2.6t/m3(平均2.8t/m3)であるが、
「コの字型変形屑」では 1.4〜1.0t/m3(平均1.2t/m3)に
約60％小さくなる。「シュレッダー屑」では 1.6〜1.0t
/m3(平均1.3t/m3)である。
【００３４】このようなルーズパッキング屑および他の
自家発生の低不純物鉄スクラップなどの原料を用いて、
スクラップ充填層８の嵩密度の範囲が 1.0〜2.6t/m3(平
均1.8t/m3)程度になるように充填する。このとき、ルー
ズパッキング屑の内の「コの字型変形屑」と「シュレッ
ダー屑」との比率は任意である。また、スクラップ充填
層８の嵩密度を上記範囲とすることができる場合には、
前述のようにスクラップ全量をルーズパッキング屑単独
とすることもできる。
自家発生の低不純物鉄スクラップなどの原料を用いて、
スクラップ充填層８の嵩密度の範囲が 1.0〜2.6t/m3(平
均1.8t/m3)程度になるように充填する。このとき、ルー
ズパッキング屑の内の「コの字型変形屑」と「シュレッ
ダー屑」との比率は任意である。また、スクラップ充填
層８の嵩密度を上記範囲とすることができる場合には、
前述のようにスクラップ全量をルーズパッキング屑単独
とすることもできる。
【００３５】上記のように充填した後、コークス充填層
７に下部炉壁の一次羽口３および／または炉底一次羽口
５から支燃性ガスなどを吹き込み、下記(1) 式の部分燃
焼反応を生じさせ、高温のCOガスを発生させるととも
に、コークス充填層７を高温に保つ。
７に下部炉壁の一次羽口３および／または炉底一次羽口
５から支燃性ガスなどを吹き込み、下記(1) 式の部分燃
焼反応を生じさせ、高温のCOガスを発生させるととも
に、コークス充填層７を高温に保つ。
【００３６】 Ｃ＋(1/2)O2 → CO ＋29,400 kcal/kmol・Ｃ ・・・(1) 上記 (1)式で発生したCOガスは、スクラップ充填層８内
で二次羽口４から吹き込まれる支燃性ガスと反応し、下
記 (2)式にしたがって二次燃焼を起こす。その反応熱に
より、スクラップが加熱、溶解される。
で二次羽口４から吹き込まれる支燃性ガスと反応し、下
記 (2)式にしたがって二次燃焼を起こす。その反応熱に
より、スクラップが加熱、溶解される。
【００３７】 CO＋(1/2)O2 → CO2＋67,590 kcal/kmol・CO ・・・(2) このとき、二次羽口４から吹き込む支燃性ガスの流量を
調整して、開口部２における二次燃焼率を制御する。二
次燃焼率の望ましい範囲は１０〜５５％程度、さらに望
ましいのは１０〜５０％未満である。
調整して、開口部２における二次燃焼率を制御する。二
次燃焼率の望ましい範囲は１０〜５５％程度、さらに望
ましいのは１０〜５０％未満である。
【００３８】二次燃焼率が５５％を超えると排ガス中の
CO比率が減少し、その発熱量が低下するので、経済性が
悪化する。５０％未満であれば排ガスの発熱量が増加
し、製鋼から圧延までの工程で必要とするエネルギーを
補うことができる。一方、二次燃焼率が１０％を下回る
と溶解効率、すなわち生産性が低下し、さらに脱Snのた
めのCO2 の発生を確保することが困難となり、脱Sn率も
低下する。
CO比率が減少し、その発熱量が低下するので、経済性が
悪化する。５０％未満であれば排ガスの発熱量が増加
し、製鋼から圧延までの工程で必要とするエネルギーを
補うことができる。一方、二次燃焼率が１０％を下回る
と溶解効率、すなわち生産性が低下し、さらに脱Snのた
めのCO2 の発生を確保することが困難となり、脱Sn率も
低下する。
【００３９】このようにして、ルーズパッキング屑の表
層のSnを、SnO2ダストとして排ガスとともに炉外に排出
させて回収すると共に、Sn含有量の少ない銑鉄を製造す
る。
層のSnを、SnO2ダストとして排ガスとともに炉外に排出
させて回収すると共に、Sn含有量の少ない銑鉄を製造す
る。
【００４０】さらに、同時にCO比率の高い高発熱量の排
ガスを回収して燃料として活用する。
ガスを回収して燃料として活用する。
【００４１】本発明方法の基本的な技術思想は、炉下部
で発生させたCOガスの二次燃焼率を望ましくは前記の範
囲のように制御しながら、昇温過程初期の低温時に溶融
するルーズパッキング屑の表層のSnを（炉底へ滴下した
り、母材に拡散する前に）酸化させ、SnO2ダストとして
炉外に排出して、Sn含有量の低い銑鉄を低コストで製造
するとともに、高い発熱量をもつ排ガスを回収すること
にある。
で発生させたCOガスの二次燃焼率を望ましくは前記の範
囲のように制御しながら、昇温過程初期の低温時に溶融
するルーズパッキング屑の表層のSnを（炉底へ滴下した
り、母材に拡散する前に）酸化させ、SnO2ダストとして
炉外に排出して、Sn含有量の低い銑鉄を低コストで製造
するとともに、高い発熱量をもつ排ガスを回収すること
にある。
【００４２】本発明方法における脱Sn機構は、次のよう
に考えられる。
に考えられる。
【００４３】1. 前記 (1)式で発生した高温のCOガス
は、コークス充填層内を上昇し、スクラップ充填層内に
おいて二次燃焼 (前記 (2)式による) されて、1700〜19
00℃の二次燃焼ガスを生成する。
は、コークス充填層内を上昇し、スクラップ充填層内に
おいて二次燃焼 (前記 (2)式による) されて、1700〜19
00℃の二次燃焼ガスを生成する。
【００４４】2. 二次燃焼ガスは、ルーズパッキング屑
の相互間の空隙を通過してルーズパッキング屑を表面か
ら内部にかけて急速に加熱し、ガス温度自体は降下しな
がらスクラップ充填層内を上昇する。そして、連続的に
装入される次回溶解用のコークス充填層およびスクラッ
プ充填層と熱交換して、排ガス温度 200〜500 ℃で開口
部から排出される。
の相互間の空隙を通過してルーズパッキング屑を表面か
ら内部にかけて急速に加熱し、ガス温度自体は降下しな
がらスクラップ充填層内を上昇する。そして、連続的に
装入される次回溶解用のコークス充填層およびスクラッ
プ充填層と熱交換して、排ガス温度 200〜500 ℃で開口
部から排出される。
【００４５】3. 冷材として炉内に装入されたルーズパ
ッキング屑は、スクラップ充填層内の存在位置によって
昇温速度が異なるが、その表面から急速に昇温を開始す
る。そして、ルーズパッキング屑の表面層温度が 232℃
(Snの融点) に達すると、Snめっき層 (通常、厚さ40×
10-6m 程度) は直ちに溶融し、ルーズパッキング屑内を
通過する二次燃焼ガス中の CO2ガスによって酸化され
て、固相のSnO2薄層がめっき層と母材の接合面から剥離
した状態で形成される。従って、昇温初期に溶融したSn
が充填層内を滴下して炉底に溜まったり、母材中にSnが
拡散したりして、製造溶銑中にSnが濃縮されるようなこ
とはなくなる。
ッキング屑は、スクラップ充填層内の存在位置によって
昇温速度が異なるが、その表面から急速に昇温を開始す
る。そして、ルーズパッキング屑の表面層温度が 232℃
(Snの融点) に達すると、Snめっき層 (通常、厚さ40×
10-6m 程度) は直ちに溶融し、ルーズパッキング屑内を
通過する二次燃焼ガス中の CO2ガスによって酸化され
て、固相のSnO2薄層がめっき層と母材の接合面から剥離
した状態で形成される。従って、昇温初期に溶融したSn
が充填層内を滴下して炉底に溜まったり、母材中にSnが
拡散したりして、製造溶銑中にSnが濃縮されるようなこ
とはなくなる。
【００４６】4. 母材から剥離した固相のSnO2表面薄層
は、スクラップ充填層内の空隙を通過して上昇する前記
温度の高温の二次燃焼ガスによって加熱され、母材の昇
温に優先して昇温する。その昇温過程で微粉化した一部
のSnO2は二次燃焼ガスの上昇気流に随伴して上昇し、排
ガスダストとなって開口部から炉外に排出される。母材
表面に残存したSnO2薄層は、母材である鋼材が溶解する
前に二次燃焼ガス生成温度近くまで昇温する。SnO2は18
00℃以上で融解せずに昇華するので、スクラップ充填層
内の空隙を通過してSnO2蒸気が上昇し、上昇中に冷却さ
れて微細な排ガスダストとなって炉外に排出される。
は、スクラップ充填層内の空隙を通過して上昇する前記
温度の高温の二次燃焼ガスによって加熱され、母材の昇
温に優先して昇温する。その昇温過程で微粉化した一部
のSnO2は二次燃焼ガスの上昇気流に随伴して上昇し、排
ガスダストとなって開口部から炉外に排出される。母材
表面に残存したSnO2薄層は、母材である鋼材が溶解する
前に二次燃焼ガス生成温度近くまで昇温する。SnO2は18
00℃以上で融解せずに昇華するので、スクラップ充填層
内の空隙を通過してSnO2蒸気が上昇し、上昇中に冷却さ
れて微細な排ガスダストとなって炉外に排出される。
【００４７】本発明者は、以上の脱Sn機構がスクラップ
充填層内の空隙によって影響を受けることを知見した。
すなわち、ガスとSnめっき鋼板スクラップ表面との接触
状況を良くすることが脱Snに最も必要なファクターであ
り、従来のようなCO2 が高濃度の二次燃焼ガスを発生さ
せる必要がないことを実験によって見いだした。
充填層内の空隙によって影響を受けることを知見した。
すなわち、ガスとSnめっき鋼板スクラップ表面との接触
状況を良くすることが脱Snに最も必要なファクターであ
り、従来のようなCO2 が高濃度の二次燃焼ガスを発生さ
せる必要がないことを実験によって見いだした。
【００４８】図２は、脱Snフローを説明する図である。
図示するように、発生したCOガスおよびCO2 ガスは、ス
クラップの加熱、溶融、Snの酸化およびSnO2の剥離・昇
華の各段階で、Snめっき鋼板スクラップ表面と接触す
る。一部のSnO2は二次燃焼ガスの上昇気流に随伴して上
昇し、排ガスダストとなって開口部から炉外に排出され
る。
図示するように、発生したCOガスおよびCO2 ガスは、ス
クラップの加熱、溶融、Snの酸化およびSnO2の剥離・昇
華の各段階で、Snめっき鋼板スクラップ表面と接触す
る。一部のSnO2は二次燃焼ガスの上昇気流に随伴して上
昇し、排ガスダストとなって開口部から炉外に排出され
る。
【００４９】すなわち、スクラップ充填層の嵩密度を適
正範囲に維持して空隙を多くし、Ｓｎめっき鋼板スクラ
ップ表面とガスとの接触面積を大きくとれば、図２に示
す脱Ｓｎフローにおける加熱、溶融、酸化および排ガス
によるSnO2の随伴上昇および排出が促進される。
正範囲に維持して空隙を多くし、Ｓｎめっき鋼板スクラ
ップ表面とガスとの接触面積を大きくとれば、図２に示
す脱Ｓｎフローにおける加熱、溶融、酸化および排ガス
によるSnO2の随伴上昇および排出が促進される。
【００５０】本発明者が、溶解操業を中断して炉内のス
クラップ充填層から採取した「コの字型変形屑」を調査
した結果によれば、この屑は依然として装入前の「コの
字」または「Ｌの字」などの状態に近い凹凸状の形状を
維持し、かつ、その表面は赤褐色を呈していたので、ガ
スとの接触面積が大きかったことが実証された。
クラップ充填層から採取した「コの字型変形屑」を調査
した結果によれば、この屑は依然として装入前の「コの
字」または「Ｌの字」などの状態に近い凹凸状の形状を
維持し、かつ、その表面は赤褐色を呈していたので、ガ
スとの接触面積が大きかったことが実証された。
【００５１】よって、本発明方法では、スクラップの少
なくとも一部として前述のルーズパッキング屑を用い、
上部炉壁に設けた二次羽口から吹き込む支燃性ガス量を
調整して、二次燃焼率を制御しながら溶解することとし
た。
なくとも一部として前述のルーズパッキング屑を用い、
上部炉壁に設けた二次羽口から吹き込む支燃性ガス量を
調整して、二次燃焼率を制御しながら溶解することとし
た。
【００５２】本発明方法では、前記の機構および作用効
果に基づいて、Snめっき鋼板スクラップ表面のSnめっき
層をSnO2に形態変化させて炉外に排出し除去することが
できる。従って、脱Sn予備処理工程や合わせ湯工程を追
加せず、また高価な電力を用いずに１基の炉により、高
品位鋼の製造に使用可能なSn含有量の低い溶銑を製造し
ながら、高発熱量の排ガスを回収することができる。
果に基づいて、Snめっき鋼板スクラップ表面のSnめっき
層をSnO2に形態変化させて炉外に排出し除去することが
できる。従って、脱Sn予備処理工程や合わせ湯工程を追
加せず、また高価な電力を用いずに１基の炉により、高
品位鋼の製造に使用可能なSn含有量の低い溶銑を製造し
ながら、高発熱量の排ガスを回収することができる。
【００５３】
【実施例】図１に示す装置構成の筒型炉（直径1.5m、炉
底から炉口までの高さ3.6m、内容積 6.0m3）を用い、ス
クラップ配合条件および平均二次燃焼率を変化させて溶
銑の連続製造試験を実施し、脱Sn率、排ガスの発熱量及
びダスト排出量などを調査した。
底から炉口までの高さ3.6m、内容積 6.0m3）を用い、ス
クラップ配合条件および平均二次燃焼率を変化させて溶
銑の連続製造試験を実施し、脱Sn率、排ガスの発熱量及
びダスト排出量などを調査した。
【００５４】羽口位置は次のとおりとした。
【００５５】一次羽口（下部炉壁）：炉底から0.8m上部
に４本（水平方向で90°間隔） 一次羽口（炉底）：排出口の両側に各１本 二次羽口：炉底から1.4m上部に４本（水平方向で90°間
隔） これらのの二次羽口は、支燃性ガスとN2ガスとの切替え
吹き込みができるようにした。
に４本（水平方向で90°間隔） 一次羽口（炉底）：排出口の両側に各１本 二次羽口：炉底から1.4m上部に４本（水平方向で90°間
隔） これらのの二次羽口は、支燃性ガスとN2ガスとの切替え
吹き込みができるようにした。
【００５６】使用した鉄源は次のとおりとした。
【００５７】所内発生鋼屑 (鉄純度99％) ：最大寸法 4
00mm角、嵩比重 3.5t/m3のSnを含まないもの ルーズパッキング屑：Sn含有量が0.30％重量％の「コの
字型変形屑」および「シュレッダー屑」 ぶりき缶プレス屑：Sn含有量は0.30％重量％ 支燃性ガスはO2、コークスは粒度20〜70mmの塊状のも
の、燃料は 200メッシュ篩下が80重量％以上の微粉炭を
使用した。表１にコークスおよび微粉炭の組成、表２に
操業条件を示す。
00mm角、嵩比重 3.5t/m3のSnを含まないもの ルーズパッキング屑：Sn含有量が0.30％重量％の「コの
字型変形屑」および「シュレッダー屑」 ぶりき缶プレス屑：Sn含有量は0.30％重量％ 支燃性ガスはO2、コークスは粒度20〜70mmの塊状のも
の、燃料は 200メッシュ篩下が80重量％以上の微粉炭を
使用した。表１にコークスおよび微粉炭の組成、表２に
操業条件を示す。
【００５８】
【表１】
【００５９】
【表２】
【００６０】（実施例１）表２に示す配合条件にしたが
い、図１に示すような充填層構造の原料装入を実施した
後、平均二次燃焼率が18％になるように二次羽口からO2
を吹き込まずに、下部炉壁の一次羽口から800Nm3/Hr の
O2、炉底一次羽口から200Nm3/Hr のO2と、さらに下部炉
壁の一次羽口から150Nm3/Hr のN2で気送された1200 kg/
Hrの微粉炭とをコークス充填層に吹き込んだ。
い、図１に示すような充填層構造の原料装入を実施した
後、平均二次燃焼率が18％になるように二次羽口からO2
を吹き込まずに、下部炉壁の一次羽口から800Nm3/Hr の
O2、炉底一次羽口から200Nm3/Hr のO2と、さらに下部炉
壁の一次羽口から150Nm3/Hr のN2で気送された1200 kg/
Hrの微粉炭とをコークス充填層に吹き込んだ。
【００６１】このとき、二次羽口の閉塞を防止するため
に、表２に示すように二次羽口から最少量のN2ガスをを
吹き込んだ。
に、表２に示すように二次羽口から最少量のN2ガスをを
吹き込んだ。
【００６２】溶解が進行してスクラップ充填層高が低く
なると、次回連続溶解用のコークス、スクラップを装入
して充填層を形成した。このようにして、１回の出銑量
7.5トンの溶銑を連続的に製造した。
なると、次回連続溶解用のコークス、スクラップを装入
して充填層を形成した。このようにして、１回の出銑量
7.5トンの溶銑を連続的に製造した。
【００６３】（実施例２）表２に示す配合条件にしたが
い、図１に示すような充填層構造の原料装入を実施した
後、一次羽口の吹き込み条件は実施例１と同じとし、平
均二次燃焼率が41％または40％になるように二次羽口か
ら400Nm3/Hr のO2をコークス充填層に吹き込んだ。
い、図１に示すような充填層構造の原料装入を実施した
後、一次羽口の吹き込み条件は実施例１と同じとし、平
均二次燃焼率が41％または40％になるように二次羽口か
ら400Nm3/Hr のO2をコークス充填層に吹き込んだ。
【００６４】溶解が進行してスクラップ充填層高が低く
なると、次回連続溶解用のコークス、スクラップを装入
して充填層を形成した。このとき、二次羽口の前面には
コークスが存在し、スクラップは存在しないので、表２
に示すようにO2吹き込みを最少量のN2ガ吹き込みに切り
替えた。このようにして、１回の出銑量 7.5トンの溶銑
を連続的に製造した。
なると、次回連続溶解用のコークス、スクラップを装入
して充填層を形成した。このとき、二次羽口の前面には
コークスが存在し、スクラップは存在しないので、表２
に示すようにO2吹き込みを最少量のN2ガ吹き込みに切り
替えた。このようにして、１回の出銑量 7.5トンの溶銑
を連続的に製造した。
【００６５】（実施例３）表２に示す配合条件にしたが
い、図１に示すような充填層構造の原料装入を実施した
後、一次羽口の吹き込み条件は実施例１および２と同じ
とし、平均二次燃焼率が55％または53％になるように二
次羽口から 550Nm3/HrのO2をコークス充填層に吹き込ん
だ。
い、図１に示すような充填層構造の原料装入を実施した
後、一次羽口の吹き込み条件は実施例１および２と同じ
とし、平均二次燃焼率が55％または53％になるように二
次羽口から 550Nm3/HrのO2をコークス充填層に吹き込ん
だ。
【００６６】溶解が進行してスクラップ充填層高が低く
なると、次回連続溶解用のコークスおよびスクラップを
装入して充填層を形成した。このとき、二次羽口の前面
にコークスが存在し、スクラップが存在しないので、表
２に示すようにO2吹き込みを最少量のN2ガス吹き込みに
切り替えて溶解を完了させた。このようにして、１回の
出銑量 7.5トンの溶銑を連続的に製造した。
なると、次回連続溶解用のコークスおよびスクラップを
装入して充填層を形成した。このとき、二次羽口の前面
にコークスが存在し、スクラップが存在しないので、表
２に示すようにO2吹き込みを最少量のN2ガス吹き込みに
切り替えて溶解を完了させた。このようにして、１回の
出銑量 7.5トンの溶銑を連続的に製造した。
【００６７】（比較例１）表２に示す配合条件にしたが
い、その他の条件は実施例１と略々同一とした。
い、その他の条件は実施例１と略々同一とした。
【００６８】（比較例２）表２に示す配合条件にしたが
い、その他の条件は比較例１と略々同一とした。
い、その他の条件は比較例１と略々同一とした。
【００６９】表３に上記試験結果を示す。
【００７０】
【表３】
【００７１】表３に示す脱Sn率は、装入鉄源中の計算Sn
重量（装入Sn重量）および表３に示す製造溶銑中のSn含
有率と出銑量とから計算した製造溶銑中のSn重量を用い
て、表３の下（注）に示す式により求めた値である。
重量（装入Sn重量）および表３に示す製造溶銑中のSn含
有率と出銑量とから計算した製造溶銑中のSn重量を用い
て、表３の下（注）に示す式により求めた値である。
【００７２】表３に示すように脱Sn率は、実施例１では
72％または70％、実施例２では81％または80％、実施例
３では85％または81％に達し、比較例１の場合の53％に
比べて約20〜30％向上した。
72％または70％、実施例２では81％または80％、実施例
３では85％または81％に達し、比較例１の場合の53％に
比べて約20〜30％向上した。
【００７３】実施例１では脱Sn率が高く、しかも排ガス
発熱量は、二次燃焼率が略々同じである比較例１の場合
と比べて大差のない高い発熱量となった。また実施例１
では、脱Sn率は比較例２と比べて略々同等であるが、排
ガス発熱量は約1.8 倍近く高くなった。実施例２の場
合、比較例２と比べて脱Sn率は高く、かつ二次燃焼率が
約40％であるため、排ガス発熱量も高くなった。実施例
３の場合、脱Sn率は高いが、二次燃焼率が50％を超えて
いるため、排ガス発熱量は比較例１よりも低下した。し
かし、排ガス発熱量は比較例２と略々同等となった。
発熱量は、二次燃焼率が略々同じである比較例１の場合
と比べて大差のない高い発熱量となった。また実施例１
では、脱Sn率は比較例２と比べて略々同等であるが、排
ガス発熱量は約1.8 倍近く高くなった。実施例２の場
合、比較例２と比べて脱Sn率は高く、かつ二次燃焼率が
約40％であるため、排ガス発熱量も高くなった。実施例
３の場合、脱Sn率は高いが、二次燃焼率が50％を超えて
いるため、排ガス発熱量は比較例１よりも低下した。し
かし、排ガス発熱量は比較例２と略々同等となった。
【００７４】比較例１では、排ガス発熱量を高くするこ
とはできたが、脱Sn率を高くすることはできなかった。
比較例２では、脱Sn率を高くすることはできたが、排ガ
ス発熱量を高くすることはできなかった。
とはできたが、脱Sn率を高くすることはできなかった。
比較例２では、脱Sn率を高くすることはできたが、排ガ
ス発熱量を高くすることはできなかった。
【００７５】このように、本発明方法は脱Sn率が同一の
条件では高発熱量の排ガスを回収することができるもの
であり、経済的優位性を持っていることが明らかであ
る。
条件では高発熱量の排ガスを回収することができるもの
であり、経済的優位性を持っていることが明らかであ
る。
【００７６】
【発明の効果】本発明方法によれば、脱Sn予備処理工程
や合わせ湯工程を追加せず、また高価な電力を用いずに
１基の炉により、高品位鋼の製造に使用可能なSn含有量
の低い溶銑を製造しながら、高発熱量の排ガスを回収す
ることができる。また、SnO2が濃縮された排ガスダスト
はSn源として有効に利用することができる。
や合わせ湯工程を追加せず、また高価な電力を用いずに
１基の炉により、高品位鋼の製造に使用可能なSn含有量
の低い溶銑を製造しながら、高発熱量の排ガスを回収す
ることができる。また、SnO2が濃縮された排ガスダスト
はSn源として有効に利用することができる。
【図１】本発明方法の実施に用いる筒型炉とその炉内装
入物状態を示す概略の縦断面図である。
入物状態を示す概略の縦断面図である。
【図２】脱Snフローを説明する図である。
１：筒型炉、 ２：開口部、３：下部炉壁一次
羽口、４：二次羽口、５：炉底一次羽口、 ６：排出
口、７：コークス充填層、 ８：スクラップ充填層、
９：溶銑、 10：スラグ、11：排ガス
羽口、４：二次羽口、５：炉底一次羽口、 ６：排出
口、７：コークス充填層、 ８：スクラップ充填層、
９：溶銑、 10：スラグ、11：排ガス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−207313（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−38506（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−264125（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C21B 11/00 - 13/00
Claims (1)
- 【請求項１】炉上部に原料装入用と排ガス回収用の開口
部を、炉底部および／または下部炉壁に一次羽口を、上
部炉壁に二次羽口をそれぞれ備えた筒型炉を用い、その
炉底から一次羽口を含むレベルまでコークス充填層を、
その上部に二次羽口を含むレベルまでスクラップを主体
とする充填層をそれぞれ形成させた後、一次羽口から支
燃性ガスまたは支燃性ガスと燃料とを、二次羽口から支
燃性ガスをそれぞれ吹き込むスクラップの溶解方法であ
って、スクラップの少なくとも一部としてルーズパッキ
ングの錫めっき鋼板スクラップを用い、二次羽口から吹
き込む支燃性ガス量を調整して、二次燃焼率を制御しな
がら溶解することを特徴とする錫めっき鋼板スクラップ
の溶解方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24926595A JP2998610B2 (ja) | 1995-09-27 | 1995-09-27 | 錫めっき鋼板スクラップの溶解方法 |
| US08/849,039 US5902375A (en) | 1995-09-27 | 1996-09-27 | Method of melting tinned iron scrap |
| KR1019970703415A KR100250672B1 (ko) | 1995-09-27 | 1996-09-27 | 주석도금 철계 스크랩의 용해방법(method of melting iron scrap) |
| DE69617198T DE69617198T2 (de) | 1995-09-27 | 1996-09-27 | Verfahren zum schmelzen von verzinntem stahlschrott |
| EP96932044A EP0792939B1 (en) | 1995-09-27 | 1996-09-27 | Method of melting tinned iron scrap |
| PCT/JP1996/002835 WO1997012065A1 (fr) | 1995-09-27 | 1996-09-27 | Procede de fusion de ferrailles contenant de l'etain |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24926595A JP2998610B2 (ja) | 1995-09-27 | 1995-09-27 | 錫めっき鋼板スクラップの溶解方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0987718A JPH0987718A (ja) | 1997-03-31 |
| JP2998610B2 true JP2998610B2 (ja) | 2000-01-11 |
Family
ID=17190398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24926595A Expired - Lifetime JP2998610B2 (ja) | 1995-09-27 | 1995-09-27 | 錫めっき鋼板スクラップの溶解方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2998610B2 (ja) |
-
1995
- 1995-09-27 JP JP24926595A patent/JP2998610B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0987718A (ja) | 1997-03-31 |
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