JP2001003112A - 金属の溶解方法 - Google Patents
金属の溶解方法Info
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- JP2001003112A JP2001003112A JP17121299A JP17121299A JP2001003112A JP 2001003112 A JP2001003112 A JP 2001003112A JP 17121299 A JP17121299 A JP 17121299A JP 17121299 A JP17121299 A JP 17121299A JP 2001003112 A JP2001003112 A JP 2001003112A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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 And Refinement Of Metals (AREA)
- Manufacture Of Iron (AREA)
- Muffle Furnaces And Rotary Kilns (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ダライ粉を含む原料を効率よく溶解すること
ができ、さらに、耐火物の損傷も低減することができる
金属の溶解方法を提供する。 【解決手段】 バーナー火炎からの輻射伝熱により原料
を加熱する回転炉により金属を溶解する際に、溶解する
金属原料としてダライ粉を５０％以上含む金属原料を使
用するとともに、炉体の回転速度を、加熱開始時点から
０．５ｒｐｍ以上、１．０ｒｐｍ未満の範囲で一定にし
て溶解する。
ができ、さらに、耐火物の損傷も低減することができる
金属の溶解方法を提供する。 【解決手段】 バーナー火炎からの輻射伝熱により原料
を加熱する回転炉により金属を溶解する際に、溶解する
金属原料としてダライ粉を５０％以上含む金属原料を使
用するとともに、炉体の回転速度を、加熱開始時点から
０．５ｒｐｍ以上、１．０ｒｐｍ未満の範囲で一定にし
て溶解する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属の溶解方法に
関し、詳しくは、水平軸を中心として回転する回転炉を
用いてダライ粉を含む金属原料を溶解する方法に関す
る。
関し、詳しくは、水平軸を中心として回転する回転炉を
用いてダライ粉を含む金属原料を溶解する方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】回転炉
は、鉄，銅，アルミニウムのスクラップや地金等を加熱
溶解する用途、例えば鋳鉄の製造等に利用されている。
この回転炉は、通常、原料を熔解するときには、原料に
均等に熱を伝えたり、耐火材の摩耗を平均化したりする
ため、所定の速度で炉体を回転させるようにしている。
この炉体の回転速度は、通常、毎分数回転、例えば、特
開平６−３００４５５号公報には、炉体の回転速度を１
〜２ｒｐｍの範囲にすることが記載されている。
は、鉄，銅，アルミニウムのスクラップや地金等を加熱
溶解する用途、例えば鋳鉄の製造等に利用されている。
この回転炉は、通常、原料を熔解するときには、原料に
均等に熱を伝えたり、耐火材の摩耗を平均化したりする
ため、所定の速度で炉体を回転させるようにしている。
この炉体の回転速度は、通常、毎分数回転、例えば、特
開平６−３００４５５号公報には、炉体の回転速度を１
〜２ｒｐｍの範囲にすることが記載されている。
【０００３】一方、ダライ粉は、鉄，銅，アルミニウム
等の金属製品を切削加工した際に生じる切削屑であり、
成分上は、市場に流通しているスクラップと何ら変わり
がないが、一般に、その形状がチップ状、螺旋状等、多
様であるだけでなく、切削油あるいは水を多く含有して
いることが多いために、粗悪なスクラップとして認識さ
れている。さらに、薄く細かい形状を有している点か
ら、リサイクル(再溶解)しにくいという問題もあった。
等の金属製品を切削加工した際に生じる切削屑であり、
成分上は、市場に流通しているスクラップと何ら変わり
がないが、一般に、その形状がチップ状、螺旋状等、多
様であるだけでなく、切削油あるいは水を多く含有して
いることが多いために、粗悪なスクラップとして認識さ
れている。さらに、薄く細かい形状を有している点か
ら、リサイクル(再溶解)しにくいという問題もあった。
【０００４】例えば、キュポラにダライ粉をそのまま投
入すると、排ガスによって飛散してしまうため、歩留り
が極めて低くなってしまう。このため、キュポラでは、
ダライ粉のままでの溶解は行われておらず、ダライブリ
ケットと呼ばれるダライプレス品に加工して使用するよ
うにしていたが、ダライ粉を加工する分、コスト高とな
っていた。
入すると、排ガスによって飛散してしまうため、歩留り
が極めて低くなってしまう。このため、キュポラでは、
ダライ粉のままでの溶解は行われておらず、ダライブリ
ケットと呼ばれるダライプレス品に加工して使用するよ
うにしていたが、ダライ粉を加工する分、コスト高とな
っていた。
【０００５】また、他の溶解方法においても、含有する
油分や薄く細かい形状が災いし、加熱効率や歩留りが低
かったり、排ガスに油分を原因とする黒煙が発生した
り、溶湯中に油分中の不純物が混入したりするという問
題を抱えていた。このため、低周波誘導炉においても、
ダライ粉の配合率は２０％以下、通常は１０％程度であ
った。また、油分を含んだダライ粉を溶解すると、油分
の形で含まれている水素や窒素が溶湯中に吸収され、製
品に悪影響を及ぼすため、前処理によって油分を除去す
るようにしていた。
油分や薄く細かい形状が災いし、加熱効率や歩留りが低
かったり、排ガスに油分を原因とする黒煙が発生した
り、溶湯中に油分中の不純物が混入したりするという問
題を抱えていた。このため、低周波誘導炉においても、
ダライ粉の配合率は２０％以下、通常は１０％程度であ
った。また、油分を含んだダライ粉を溶解すると、油分
の形で含まれている水素や窒素が溶湯中に吸収され、製
品に悪影響を及ぼすため、前処理によって油分を除去す
るようにしていた。
【０００６】さらに、ダライ粉は、炉内に投入して溶湯
と接触した際に、ダライ粉表面の油分や水分が爆発的に
蒸発し、これによって炉の周囲にダライ粉が飛散するこ
とがあるなど、ハンドリング性も非常に悪いという問題
もある。
と接触した際に、ダライ粉表面の油分や水分が爆発的に
蒸発し、これによって炉の周囲にダライ粉が飛散するこ
とがあるなど、ハンドリング性も非常に悪いという問題
もある。
【０００７】このように、ダライ粉の溶解再利用には様
々な問題点があり、原料として再溶解できる量に制限を
受けるため、リサイクルが進まず、余剰分は埋立てに使
用されるなど、その多くが廃棄処分にされていた。
々な問題点があり、原料として再溶解できる量に制限を
受けるため、リサイクルが進まず、余剰分は埋立てに使
用されるなど、その多くが廃棄処分にされていた。
【０００８】そこで本発明は、ダライ粉を多く含む原料
を回転炉で効率よく溶解することができ、さらに、耐火
物の損傷も低減することができる金属の溶解方法を提供
することを目的としている。
を回転炉で効率よく溶解することができ、さらに、耐火
物の損傷も低減することができる金属の溶解方法を提供
することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の金属の溶解方法は、円筒状の炉体の中心軸
を水平方向として回転可能に設けるとともに、炉体の一
方にバーナー口を、他方に排気口をそれぞれ設けた回転
炉を使用し、前記バーナー口に装着したバーナーの火炎
からの輻射伝熱を主たる熱源として金属を溶解する方法
において、溶解する金属原料としてダライ粉を５０％以
上含む金属原料を使用するとともに、前記炉体の回転速
度を、加熱開始時点から０．５ｒｐｍ以上、１．０ｒｐ
ｍ未満の範囲で一定にして溶解することを特徴とし、特
に、前記ダライ粉が鋼又は鋳鉄の切削くずであることを
特徴としている。
め、本発明の金属の溶解方法は、円筒状の炉体の中心軸
を水平方向として回転可能に設けるとともに、炉体の一
方にバーナー口を、他方に排気口をそれぞれ設けた回転
炉を使用し、前記バーナー口に装着したバーナーの火炎
からの輻射伝熱を主たる熱源として金属を溶解する方法
において、溶解する金属原料としてダライ粉を５０％以
上含む金属原料を使用するとともに、前記炉体の回転速
度を、加熱開始時点から０．５ｒｐｍ以上、１．０ｒｐ
ｍ未満の範囲で一定にして溶解することを特徴とし、特
に、前記ダライ粉が鋼又は鋳鉄の切削くずであることを
特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１及び図２は、本発明で使用す
る回転炉の一例を示すもので、図１は正面図、図２は側
面図である。この回転炉は、耐火材１を内張りした円筒
体からなる炉体２を、支持ローラ３により円筒体の中心
軸を水平方向として回転可能に支持するとともに、モー
ター４を駆動源として所定の回転速度で回転するように
形成したものであって、炉体２の一端側には、バーナー
口５となる中央の開口部と、外周部の２個の出湯口６と
がそれぞれ設けられ、他方には、排気口７となる開口部
（図示省略）が設けられている。通常の運転中、前記バ
ーナー口５は、酸素バーナー８を保持した炉蓋９により
覆われ、排気口７は、排気ダクト（図示せず）に覆われ
た状態になり、出湯口６には耐火材６ａが詰込まれる。
る回転炉の一例を示すもので、図１は正面図、図２は側
面図である。この回転炉は、耐火材１を内張りした円筒
体からなる炉体２を、支持ローラ３により円筒体の中心
軸を水平方向として回転可能に支持するとともに、モー
ター４を駆動源として所定の回転速度で回転するように
形成したものであって、炉体２の一端側には、バーナー
口５となる中央の開口部と、外周部の２個の出湯口６と
がそれぞれ設けられ、他方には、排気口７となる開口部
（図示省略）が設けられている。通常の運転中、前記バ
ーナー口５は、酸素バーナー８を保持した炉蓋９により
覆われ、排気口７は、排気ダクト（図示せず）に覆われ
た状態になり、出湯口６には耐火材６ａが詰込まれる。
【００１１】なお、このような回転炉には、金属原料装
入時や出湯時に炉体２を傾斜させるための手段、回転す
る炉体２のバーナー口５に炉蓋８を押し付けるための手
段、炉体傾斜時や金属原料装入時等に排気ダクトを移動
させるための手段、排気口７を介して金属原料を炉内に
装入するための手段、その他の付帯設備がそれぞれ設け
られているが、これらは通常の回転炉と同様に形成する
ことができるので、その詳細な説明及び図示を省略す
る。
入時や出湯時に炉体２を傾斜させるための手段、回転す
る炉体２のバーナー口５に炉蓋８を押し付けるための手
段、炉体傾斜時や金属原料装入時等に排気ダクトを移動
させるための手段、排気口７を介して金属原料を炉内に
装入するための手段、その他の付帯設備がそれぞれ設け
られているが、これらは通常の回転炉と同様に形成する
ことができるので、その詳細な説明及び図示を省略す
る。
【００１２】また、バーナーには、空気を支燃性ガスと
して空気バーナーを使用することも可能であるが、高温
の火炎が得られること、ＮＯｘ生成量が少ないことなど
から、酸素あるいは酸素富化ガスを支燃性ガスとした酸
素バーナーを用いることが好ましい。なお、燃料には、
ＬＰＧや天然ガス等の気体燃料、重油や灯油等の液体燃
料の他、微粉炭等の固体燃料も使用可能である。
して空気バーナーを使用することも可能であるが、高温
の火炎が得られること、ＮＯｘ生成量が少ないことなど
から、酸素あるいは酸素富化ガスを支燃性ガスとした酸
素バーナーを用いることが好ましい。なお、燃料には、
ＬＰＧや天然ガス等の気体燃料、重油や灯油等の液体燃
料の他、微粉炭等の固体燃料も使用可能である。
【００１３】上述のような回転炉を使用してダライ粉の
溶解を行う場合、原料中のダライ粉の量を５０％以上に
することにより、溶解初期における原料の見かけの体積
が増大し、バーナー火炎からの受熱面積が増加して熱効
率が向上するので、溶解効率を向上させることができ
る。さらに、細かい形状のダライ粉が、溶解初期に原料
である重量物（通常のスクラップ）が動く際のクッショ
ン材として作用するため、耐火材の機械的な損傷を最小
限に抑えることができるという効果も得られる。
溶解を行う場合、原料中のダライ粉の量を５０％以上に
することにより、溶解初期における原料の見かけの体積
が増大し、バーナー火炎からの受熱面積が増加して熱効
率が向上するので、溶解効率を向上させることができ
る。さらに、細かい形状のダライ粉が、溶解初期に原料
である重量物（通常のスクラップ）が動く際のクッショ
ン材として作用するため、耐火材の機械的な損傷を最小
限に抑えることができるという効果も得られる。
【００１４】一方、全量をダライ粉とすることもできる
が、嵩密度が小さいために炉内に投入可能な量が限られ
てしまい、１回の溶解操作における溶解量が減少してし
まうことがある。したがって、通常の溶解操作における
ダライ粉の量は、ダライ粉のリサイクルという点も考慮
すると、６０〜８５％が最適である。
が、嵩密度が小さいために炉内に投入可能な量が限られ
てしまい、１回の溶解操作における溶解量が減少してし
まうことがある。したがって、通常の溶解操作における
ダライ粉の量は、ダライ粉のリサイクルという点も考慮
すると、６０〜８５％が最適である。
【００１５】また、ダライ粉を含む原料を上記回転炉で
溶解する場合は、炉体の回転速度を毎分０．５回転以
上、１．０回転未満に設定する必要がある。このとき、
炉体の回転速度を毎分１回転（１ｒｐｍ）以上にする
と、炉体の回転に伴う撹拌作用によって比表面積の大き
なダライ粉が支燃性ガスである酸素と接触する機会が多
くなるため、原料及び原料中に含まれる成分が酸化され
やすくなる。逆に回転速度を０．５ｒｐｍ未満にする
と、ダライ粉の表面が溶解してお互いに溶着し、大きな
固まりが生成して溶解効率を低下させてしまう。また、
回転速度が遅いと、耐火材１の一部が過加熱状態となっ
て損傷することもある。
溶解する場合は、炉体の回転速度を毎分０．５回転以
上、１．０回転未満に設定する必要がある。このとき、
炉体の回転速度を毎分１回転（１ｒｐｍ）以上にする
と、炉体の回転に伴う撹拌作用によって比表面積の大き
なダライ粉が支燃性ガスである酸素と接触する機会が多
くなるため、原料及び原料中に含まれる成分が酸化され
やすくなる。逆に回転速度を０．５ｒｐｍ未満にする
と、ダライ粉の表面が溶解してお互いに溶着し、大きな
固まりが生成して溶解効率を低下させてしまう。また、
回転速度が遅いと、耐火材１の一部が過加熱状態となっ
て損傷することもある。
【００１６】したがって、炉体を毎分０．５回転以上、
１．０回転未満で回転させることにより、ダライ粉を含
む原料の撹拌を制限し、原料及び含まれる成分の酸化を
抑制し、かつ、原料の溶着を防ぎながら耐火材の損耗も
抑制することができ、効率的な溶解操作を行うことがで
きる。
１．０回転未満で回転させることにより、ダライ粉を含
む原料の撹拌を制限し、原料及び含まれる成分の酸化を
抑制し、かつ、原料の溶着を防ぎながら耐火材の損耗も
抑制することができ、効率的な溶解操作を行うことがで
きる。
【００１７】
【実施例】実施例１ 図１及び図２に示す構造で、全長４０００ｍｍ、内径１
２００ｍｍの炉体に酸素バーナーを備えた回転炉を使用
し、鉄原料中にダライ粉を５０〜７０％の比率で配合し
たものを原料として溶解し、鋳鉄を製造する実験を行っ
た。酸素バーナーには、毎時６０Ｎｍ３のＬＰＧと毎時
３００〜３６０Ｎｍ３の酸素とを供給した。１チャージ
当りの溶解量は、３〜４トンとした。
２００ｍｍの炉体に酸素バーナーを備えた回転炉を使用
し、鉄原料中にダライ粉を５０〜７０％の比率で配合し
たものを原料として溶解し、鋳鉄を製造する実験を行っ
た。酸素バーナーには、毎時６０Ｎｍ３のＬＰＧと毎時
３００〜３６０Ｎｍ３の酸素とを供給した。１チャージ
当りの溶解量は、３〜４トンとした。
【００１８】なお、使用したダライ粉は、鉄鋳物を切削
加工した際に発生した切削屑であって、長さ数ｃｍの螺
旋状のものや、チップ状のものを含んでおり、その表面
には切削油が付着していた。
加工した際に発生した切削屑であって、長さ数ｃｍの螺
旋状のものや、チップ状のものを含んでおり、その表面
には切削油が付着していた。
【００１９】炉体の回転速度を、０．２ｒｐｍ、０．５
ｒｐｍ、０．９ｒｐｍ、１．５ｒｐｍに設定し、それぞ
れ複数回溶解を行って溶解熱効率及び成分の歩留りを求
めた。各回転速度におけるこれらの平均値を表１に示
す。なお、回転速度が０．２ｒｐｍの場合、ダライ粉が
お互いに溶着して２０〜５０ｃｍ程度の固まりになった
ものが多数観察され、ときには、１ｍ以上の大きな固ま
りも見られ、炉壁（耐火物）の損傷も懸念された。
ｒｐｍ、０．９ｒｐｍ、１．５ｒｐｍに設定し、それぞ
れ複数回溶解を行って溶解熱効率及び成分の歩留りを求
めた。各回転速度におけるこれらの平均値を表１に示
す。なお、回転速度が０．２ｒｐｍの場合、ダライ粉が
お互いに溶着して２０〜５０ｃｍ程度の固まりになった
ものが多数観察され、ときには、１ｍ以上の大きな固ま
りも見られ、炉壁（耐火物）の損傷も懸念された。
【００２０】
【表１】
【００２１】実施例２ 実施例１と同じ回転炉を使用し、ダライ粉を８０％配合
した原料を用いて鋳鉄を製造した。酸素バーナーには、
毎時１５０リットルの重油と毎時３００〜３６０Ｎｍ３
の酸素とを供給した。１チャージ当りの溶解量は３〜４
トンである。
した原料を用いて鋳鉄を製造した。酸素バーナーには、
毎時１５０リットルの重油と毎時３００〜３６０Ｎｍ３
の酸素とを供給した。１チャージ当りの溶解量は３〜４
トンである。
【００２２】炉体の回転速度を、０．２ｒｐｍ、０．４
ｒｐｍ、０．８ｒｐｍに設定し、それぞれ複数回溶解を
行って溶解熱効率及び成分の歩留りを求めた。各回転速
度におけるこれらの平均値を表２に示す。なお、回転速
度が０．２ｒｐｍの場合、実施例１と同様の固まりが観
察され、また、回転速度が０．４ｒｐｍの場合でも、数
は少ないものの、ダライ粉が溶着した固まりが発生して
いた。
ｒｐｍ、０．８ｒｐｍに設定し、それぞれ複数回溶解を
行って溶解熱効率及び成分の歩留りを求めた。各回転速
度におけるこれらの平均値を表２に示す。なお、回転速
度が０．２ｒｐｍの場合、実施例１と同様の固まりが観
察され、また、回転速度が０．４ｒｐｍの場合でも、数
は少ないものの、ダライ粉が溶着した固まりが発生して
いた。
【００２３】
【表２】
【００２４】実施例３ 実施例１と同じ回転炉を使用し、ダライ粉を７５％配合
した原料を用いて銅を製造した。酸素バーナーには、毎
時５４Ｎｍ３のＬＰＧと毎時２７０Ｎｍ３の酸素とを供
給した。１チャージ当りの溶解量は３トンとした。
した原料を用いて銅を製造した。酸素バーナーには、毎
時５４Ｎｍ３のＬＰＧと毎時２７０Ｎｍ３の酸素とを供
給した。１チャージ当りの溶解量は３トンとした。
【００２５】炉体の回転速度を、０．２ｒｐｍ、０．９
ｒｐｍに設定し、それぞれ複数回溶解を行って溶解熱効
率を求めた。回転速度が０．２ｒｐｍの場合、ダライ粉
が溶着した２０〜５０ｃｍ程度の固まりが多数見られ
た。溶解熱効率の平均値は、０．２ｒｐｍのときが４５
％、０．９ｒｐｍのときが５８％であった。
ｒｐｍに設定し、それぞれ複数回溶解を行って溶解熱効
率を求めた。回転速度が０．２ｒｐｍの場合、ダライ粉
が溶着した２０〜５０ｃｍ程度の固まりが多数見られ
た。溶解熱効率の平均値は、０．２ｒｐｍのときが４５
％、０．９ｒｐｍのときが５８％であった。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の金属の溶
解方法によれば、大量のダライ粉を効率よく再利用する
ことができ、安価なダライ粉を原料中に配合することに
より、原料コストの低減も図れる。さらに、嵩密度の小
さなダライ粉を配合することにより、耐火材への衝撃や
摩耗による損傷を抑えることができ、耐火材の寿命を延
すことができるので、点検や補修に要するコストの削減
や稼働率の向上が図れ、生産コストを大幅に低減するこ
とが可能となる。
解方法によれば、大量のダライ粉を効率よく再利用する
ことができ、安価なダライ粉を原料中に配合することに
より、原料コストの低減も図れる。さらに、嵩密度の小
さなダライ粉を配合することにより、耐火材への衝撃や
摩耗による損傷を抑えることができ、耐火材の寿命を延
すことができるので、点検や補修に要するコストの削減
や稼働率の向上が図れ、生産コストを大幅に低減するこ
とが可能となる。
【図１】 本発明で使用する回転炉の一例を示す正面図
である。
である。
【図２】 同じく側面図である。
１…耐火材、２…炉体、３…支持ローラ、４…モータ
ー、５…バーナー口、６…出湯口、７…排気口、８…酸
素バーナー、９…炉蓋
ー、５…バーナー口、６…出湯口、７…排気口、８…酸
素バーナー、９…炉蓋
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K001 AA02 AA09 AA10 BA22 DA05 FA14 GA07 GB11 4K012 DD04 DD09 4K061 AA09 BA02 DA01 GA00
Claims (1)
- 【請求項１】 円筒状の炉体の中心軸を水平方向として
回転可能に設けるとともに、炉体の一方にバーナー口
を、他方に排気口をそれぞれ設けた回転炉を使用し、前
記バーナー口に装着したバーナーの火炎からの輻射伝熱
を主たる熱源として金属を溶解する方法において、溶解
する金属原料としてダライ粉を５０％以上含む金属原料
を使用するとともに、前記炉体の回転速度を、加熱開始
時点から０．５ｒｐｍ以上、１．０ｒｐｍ未満の範囲で
一定にして溶解することを特徴とする金属の溶解方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17121299A JP2001003112A (ja) | 1999-06-17 | 1999-06-17 | 金属の溶解方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17121299A JP2001003112A (ja) | 1999-06-17 | 1999-06-17 | 金属の溶解方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001003112A true JP2001003112A (ja) | 2001-01-09 |
Family
ID=15919124
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17121299A Pending JP2001003112A (ja) | 1999-06-17 | 1999-06-17 | 金属の溶解方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001003112A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006089838A (ja) * | 2004-09-27 | 2006-04-06 | Chiba Univ | リサイクル型Ｆｅ−Ａｌ複合材料の製造方法 |
-
1999
- 1999-06-17 JP JP17121299A patent/JP2001003112A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006089838A (ja) * | 2004-09-27 | 2006-04-06 | Chiba Univ | リサイクル型Ｆｅ−Ａｌ複合材料の製造方法 |
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