技術 回収自販機を利用した普通鋼の製造方法

0001

本発明は、これまで利用価値の低かった自販機屑を有効に利用して普通鋼を製造するための回収自販機を利用した普通鋼の製造方法である。なお、本明細書において普通鋼とは、C 、Mn、または、C 、Si、Mnを主要元素とする炭素鋼であって、これら以外の合金元素を特に意図して加えていない鋼である。

0002

転炉、電気炉などの製鋼用の炉を用いた鉄鋼の製造において、鉄スクラップは鉄源として重要な製鋼主原料の一つであるが、このような鉄スクラップの品種は、製鉄所構内で発生する発生源のはっきりした不純物の少ない高炉スクラップから、市中から回収される多くの不純元素を含んだ家電製品や廃棄車両などの市中スクラップなどまで多岐にわたっている。今日、鉄スクラップはその発生量が増大するとともに、品位が低級化する傾向にあるが、資源をリサイクルして有効に利用する観点から、このような品位の低い鉄スクラップをも有効に処分して利用することが望まれている。

0003

さて、鉄スクラップの一つである清涼飲料水、酒類などの自販機には、それらの飲料を加熱、冷却するためのモーターが内蔵されていたり、プラスチック、ガラス、ゴムなどの非鉄部材が使用されている。従って、従来は回収した自販機は、解体、分別してプラスチックなどの非金属部材を除去したり、銅線からのＣｕの混入を防ぐため配管、配線、モーターなどのＣｕ供給源を除去したうえで、シュレッダーなどにより破砕、裁断して小片として製造主原料の一部として用いてきた。しかし、回収自販機を解体、分別して非金属部材やモーターを除去したり、破砕、裁断などを施すことは、鉄スクラップを回収するまでの工程が複雑になるうえに、前処理コストの高騰をもたらすという問題がある。

0004

本発明は上記した従来の問題点を解決し、加熱、冷却装置を備えた回収自販機を、解体、分別を施すことなく、これを製鋼主原料の一部として用いて普通鋼を溶製するための回収自販機を利用した普通鋼の製造方法を提供するためになされたものである。

0005

上記の課題を解決するためになされた本発明は、加熱、冷却装置を備えた回収自販機に、解体、分別を施すことなく有害ガスの除去処理と爆発防止対策とを施し、これを製造用の炉内に装入する製鋼主原料の一部に用いてＣｕを不純元素として含有する普通鋼を製造することを特徴とする回収自販機を利用した普通鋼の製造方法を請求項１に係る発明とする。また、この発明において、普通鋼中のＣｕの含有量を０．２５％（質量％）以下とする回収自販機を利用した普通鋼の製造方法を請求項２に係る発明とし、さらに、前記した各発明において、回収自販機の装入量の上限値Ｙと普通鋼のトランプエレメント上限Ｃｕ値とを、[%Cu] を目標Ｃｕ値、αを回収自販機以外の製鋼主原料から持ち込まれるCuの持ち込み値、Ｙを回収自販機の全装入量(kg)を製鋼主原料の全重量(ton) で割った値(kg/ton)としたとき、[%Cu]=α＋1.58×10-3×Ｙの関係式を満たすものとした回収自販機を利用した普通鋼の製造方法を請求項３に係る発明とする。

0006

本発明の回収自販機を利用した普通鋼の製造方法は、加熱、冷却装置を備えた回収自販機に有害ガスの除去処理と爆発防止対策とを施すのみで、回収自販機を解体、分別することなく製造主原料の一部として用いて、回収自販機を有効に利用してＣｕを不純元素として含有する普通鋼を安価に製造しようとするものであって、以下、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。

0007

図１は転炉製造における工程フローを示す図であって、高炉１で出銑した溶銑は混銑車２により転炉工場内に運搬されて溶銑予備処理を行うために第１転炉３の炉内に装入される。また、第１転炉３の炉内にはプレス屑、分解屑、結束屑などの鉄スクラップがクレーンにより装入される、鉄スクラップの装入は溶銑装入の前に行うのが普通である．ここで、溶銑および鉄スクラップを製鋼主原料（鉄源）と呼び、全装入主原料に対する鉄スクラップの最適配合比は、原料事情、溶銑成分、鋼種、転炉保有熱によって適宜調整される．製鋼主原料を装入した後は石灰石、蛍石等の製鋼副原料を装入したうえ、ランスから酸素を吹き込んで、脱Ｐ、脱珪、脱硫などの溶銑予備処理を行う。なお、溶銑予備処理を混銑車内、取鍋内で行う場合には、鉄スクラップの装入は通常は行わない。

0008

予備処理を終えた溶銑は、輸送台車により第２転炉４にまで運搬されてその炉内に装入される。なお、溶銑の装入前には第２転炉４の炉内には上記したような鉄スクラップが装入されることもある。溶銑を装入後はランスを降下し酸素を吹きつけて吹錬し、脱珪、脱炭などの成分調整が行われる。第２転炉４で酸素吹錬を終了した溶鋼は、その後取鍋５にて合金鉄を添加したりして所要の成分に調整される。溶鋼はさらに必要に応じて脱ガス処理が施されたうえ、連続鋳造機にまで搬送されてスラブなどに連続鋳造される。以上のようにして、溶銑と鉄スクラップを製鋼主原料として鋼を製造することができる。

0009

本発明においては、加熱、冷却装置を備えた回収自販機を製造主原料の一部として用いるものとする。加熱、冷却装置を備えた回収自販機はモーターや配管、配線等にＣｕが使用されていて，鉄分は８０％前後であるが、Ｃｕを２％程度も含む品位の低い鉄スクラップである。このような回収自販機は、解体、分別を行うことによりコストが著しく上昇するので、プラスチックなどの非金属部材や、モーターなどのＣｕ供給源の分別は行わない。むしろプラスチックなどの可燃物は熱源として利用する。しかし、フロンなどのガス成分は大気を汚染する有害なものであるのでこれを除去する必要があり、また、これらのガスが液体として蓄積されているボンベなどの容器、配管系統は、製鋼用の炉内に装入した時に爆発する危険性があるので、ガス抜き、穴明けなどの爆発防止対策をとる必要がある。

0010

回収自販機には有害ガスの除去処理と爆発防止対策とを施すのみでほとんど原型のまま、あるいは搬送を容易にするためにプレスにより減容化したうえで製鋼用の炉内に装入する。製鋼用の炉内への装入は上記した第１転炉３、第２転炉４の何れかに、または、双方に他の鉄スクラップと混ぜて装入してもよいし、回収自販機単独で装入してもよい。また、回収自販機の装入は先に回収自販機を炉内に装入した後で溶銑を装入してもよいし、先に溶銑を装入した後で回収自販機を装入してもよい。

0011

以上は製鋼用の炉として転炉を例に挙げて説明したが、電気炉の場合にも同様に回収自販機を製鋼主原料の一部として用いることができる。電気炉による製造においては、製鋼主原料は一部還元鉄やアイアンカーバイド等が使用されることもあるが、鉄スクラップが主体である。従って、回収自販機を他の鉄スクラップと一緒に電気炉内に装入したうえ、アークを飛ばして溶解して溶鋼とするのが一般的である。

0012

以上のようにして転炉や電気炉などの製造炉により、加熱、冷却装置を備えた回収自販機を製鋼主原料の一部に用いて、Ｃｕを不純物として含有する普通鋼を溶製することができる。ここで、普通鋼中のＣｕの含有量は０．２５％以下とするのが望ましい。その理由は、Ｃｕの含有量が０．２５％を超えると、鋼板等の製品にＣｕの結晶粒界侵入に起因する表面疵の発生が多くなったり、冷間成形時に延性が不足して割れを発生したりするおそれがあるからである。

0013

また、回収自販機の装入量の上限値Ｙは、普通鋼のトランプエレメント上限Ｃｕ値を[%Cu] 、回収自販機以外の製鋼主原料から持ち込まれるCuの持ち込み値をα、回収自販機の全装入量(kg)を製鋼主原料の全重量(ton) で割った値(kg/ton)をＹとしたとき、[%Cu]=α＋1.58×10-3×Ｙ、の関係式を満たすのが望ましい。なお、図２は上記した関係式を図示したものであって、転炉の場合には溶銑の持ち込みＣｕは少ないので、 αとして０．０２％とした上限値を示し、電気炉の場合にはα＝０．１０％とした上限値を示した。これらの回収自販機以外からの持ち込みCu値は、溶銑、溶鋼等の溶湯を分析することによってその値を知ることができるし、製鋼主原料の配合比率によって予め推定することができる。

0014

図２によれば、例えば、転炉製造により０．０８％のＣｕを含む普通鋼を製造する場合には、回収自販機は40kg/ton弱までの装入量とするのが望ましい。また、転炉製造により0.２５％以下のＣｕを含む普通鋼を製造する場合には、回収自販機は１５０kg/ton弱まで装入することができるが、電気炉製造の場合には100kg/ton 弱までの装入量に留めるのが望ましい。即ち、回収自販機以外の製鋼主原料の持ち込みが多い分回収自販機の装入量は低めとする。このように、回収自販機の装入量の上限値Ｙをトランプエレメント上限Ｃｕ値に対して、[%Cu]=α＋1.58×10-3×Ｙの関係式を満たすようにするのは、上限値Ｙを超えると回収自販機の保有するＣｕ成分のばらつきにより普通鋼中のＣｕ値が上限値を超える可能性があるからである。

0015

フロンガスの除去と配管への穴明けを行った清涼飲料水の回収自販機10トンを公称２５０トンの第１転炉の炉内に装入したうえ、Cu０．０２％含有する溶銑２４０トンを装入した。即ち、炉内に装入した製鋼主原料である溶銑＋回収自販機１トン当りに占める回収自販機量を５０ｋｇとして回収自販機を溶解したうえ溶銑予備処理を行った。なお、回収自販機の鉄分は８３％、Ｃｕ分は１．５％であった。次いで、第２転炉にて炭素量等を成分調整してトランプエレメント上限Ｃｕ値0.10％以下の普通鋼を溶製した。このようにして溶製した普通鋼の化学成分を表１に示すが、 上限値以下のＣｕ0.095 ％含有する普通鋼を製造することができた。

0016

0017

同様に、フロンガスの除去と配管への穴明けを行った酒類の回収自販機６トンを公称１２０トンの電気炉の炉内に装入したうえ、Ｃｕ分０．１０％を持ち込む他の鉄スクラップを１００トンを装入した。即ち、炉内に装入した製鋼主原料である鉄スクラップ＋回収自販機１トン当りに占める回収自販機量を約６２ｋｇとしてトランプエレメント上限Ｃｕ値0.20％の普通鋼を溶製した。なお、回収自販機の鉄分は８５％、Ｃｕ分は1.5 ％であり、回収自販機以外の鉄スクラップの鉄分は９５％であった。このようにして溶製した普通鋼の化学成分を表２に併せて示すが、 上限値以下のＣｕ0.197 ％含有する普通鋼を製造することができた。

0018

なお、上記した電気炉製造において、装入した回収自販機中のプラスチック等の可燃物の燃焼によってア−ク溶解に要した消費電力を若干低減することができた。

0019

0020

以上に説明したように、本発明の回収自販機を利用した普通鋼の製造方法は、事前に有害ガスの除去処理と爆発防止対策とを施すのみで、ほぼ原型のまま製鋼主原料の一部として利用することができるので、鉄スクラップの製造コストを低く抑えることができ、転炉、電気炉の何れの製鋼用の炉においても普通鋼を安価に製造することができる。さらに、回収自販機に含まれるプラスチック等の可燃物は製造の際の熱源として有効に利用することができる。従って、本発明は、従来その処分に苦慮していた回収自販機を有効に利用して普通鋼を製造することができるものとして、工業的価値大なものである。

0021

図１転炉製造のフローを示す工程図である。
図２目標Ｃｕ量に対する回収自販機の装入量の上限を示す関係図である。

0022

１高炉
２混銑車
３ 第１転炉
４ 第２転炉
５ 取鍋