JP2007009252A - 高価金属含有鋼の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高価金属含有鋼の鋳片の表面欠陥除去工程において失われていた高価金属を有効的に回収しリサイクルすることによりコストダウンを図ることができる高価金属含有鋼の製造方法を提供する。
【解決手段】ニッケル、バナジウム、モリブデン、タングステン、クロム、マンガンなどの高価金属を含有する鋳片の表面欠陥除去を切削法により行い、発生する切削屑を含有する高価金属別に分別して２０〜８００ＭＰａの高圧で圧縮成形することにより固形化し、同じ高価金属を含有する鋼の精錬プロセスで溶解して再利用する。なお、発生する切削屑を破砕したうえ、圧縮成形することによって処理能力を高めることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ニッケル、バナジウム、モリブデン、タングステン、クロム、マンガンなどの高価金属を含有する鋼の製造方法に関するものである。

製鉄工場においては、溶鋼を連続鋳造して得られたスラブ、ビレット、又はインゴット鋳造で得られたインゴットを熱間圧延することにより鋼板その他の各種製品を製造している。これらの工程において発見されたスラブ、ブルーム、ビレット、インゴット等の鋳片の表面欠陥は、そのまま放置すると後工程で修復できず不良率の増加を招くため、早期に鋳片表面から欠陥部分を除去することが好ましい。

そこで従来から、表面欠陥が発見されたスラブ等の鋳片の表面に高圧の酸素を吹き付け、表面欠陥を酸化・溶削除去する表面欠陥除去法（特許文献１）が広く採用されている。この際に鋼板表面が酸化、溶削されてできた溶融スラグは高圧水で冷却してスケールとし、スケールピットに洗い流している。

このような鋳片の表面欠陥除去方法は普通鋼に対しても、ニッケル、バナジウム、モリブデン、タングステン、クロム、マンガンなどの高価金属を含有する高価金属含有鋼に対しても同様に行われていた。このため、鋳片の表面から溶削により除去された高価金属は酸化ロスされ、高価金属を含むスケールもその他の多くのスケ-ルと混ざり合い分別不能となっている。

なおこれらのスケールは焼結工程で鉄源としてリサイクルされ高炉に投入されるが、酸化された高価金属はその他の多くのスケールとともに更に大量の鉄鉱石と混ぜられ焼結化されるために完全に薄められ、全く価値のないものとなっている。しかもそればかりか、高価金属がトランプエレメント（不純物）となって溶鋼品質にも少なからず悪影響を与えている。
特開平９-１４１４２５号公報

本発明は上記した従来の問題点を解決し、高価金属含有鋼の鋳片の表面欠陥除去工程において失われていた高価金属を有効的に回収しリサイクルすることによりコストダウンを図ることができるとともに、高価金属が逆にトランプエレメントとなってしまうという問題点を回避することができる高価金属含有鋼の製造方法を提供するためになされたものである。

上記の課題を解決するためになされた本発明は、高価金属を含有する鋳片の表面欠陥除去法として切削法を採用し、発生する切削屑を含有する高価金属別に分別して高圧で圧縮成形することにより固形化し、同じ高価金属を含有する鋼の精錬プロセスで溶解して再利用することを特徴とするものである。なお、発生する切削屑を破砕したうえ、２０〜８００ＭＰａの高圧で圧縮成形することが好ましい。

本発明において高価金属は、ニッケル、バナジウム、モリブデン、タングステン、クロム、マンガンの何れかであり、もちろん複数種類の高価金属を含んでいても差し支えない。また鋳片は、スラブ、ブルーム、ビレット、インゴットの何れかである。

本発明によれば、高価金属を含有する鋳片については通常の高圧酸素吹き付けによる酸化・溶削除去法ではなく、切削法を採用する。切削法は酸化・溶削除去法に比較して手数がかかりコスト高となるが、発生する切削屑を含有される高価金属別に分別することができ、切削屑を高圧で圧縮成形することにより固形化し、同じ高価金属を含有する鋼の精錬プロセスで溶解して再利用することにより、全体的には大幅なコストダウンを図ることができる。しかも従来のように高価金属が普通鋼のトランプエレメントとなる問題も回避することができる。なお、リサイクル先の精錬プロセスは自社工場内のものが普通であるが、場合によっては固形化した切削屑を高価金属源として他社に販売し、他社の精錬プロセスで使用することも可能である。

以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図１は本発明の工程を示すブロック図であり、本発明では高価金属含有鋼の鋳片の表面欠陥除去を、従来とは異なり切削法により行う。切削は表面切削装置により行われ、従来からの酸化・溶削除去法に比較して手数がかかる。しかし、切削屑は全く酸化されることがないために酸化ロスが発生せず、また簡単に捕集することができる。捕集された切削屑は含有される高価金属毎に分別管理される。

しかし鋳片表面の切削屑は嵩比重が非常に小さく嵩張り、そのままでは取り扱いが困難である。そこでまず破砕機によりカール状の切削屑を例えば５０ｍｍ以下に破砕することが好ましい。破砕機としてはロータリークラッシャのような公知の破砕機を使用することができる。

次に、破砕された切削屑を圧縮成形機により高圧で圧縮成形して固形化する。圧縮成形機としてはホッパー内から切削屑をシリンダ内に落とし込み、油圧ピストンにより圧縮する形式のものが適している。破砕前の切削屑は細長く連続して嵩張るため、ホッパー内からシリンダ内にうまく供給できない場合があったが、破砕することによりこの問題を回避することができる。具体的には、同一の圧縮成形機を用いた場合であっても、事前破砕の有無により圧縮成形速度を１０倍近くまで向上させることができる。

切削屑圧縮時の圧力は、２０〜８００ＭＰａとすることが好ましい。図２は代表的な高価金属含有鋼である９％ニッケル含有鋼の鋳片の表面切削屑について、圧縮圧力と成形品の嵩比重との関係を示すグラフである。図示のように圧縮圧力が２０ＭＰａよりも低くなると、成形品の嵩比重が急激に低下する。これは圧縮圧力が不足すると圧縮後にスプリングバックが生ずるためである。しかし圧縮圧力を８００ＭＰａより高めても嵩比重の上昇は認められず圧縮限界に達したものと考えられるので、圧縮圧力は２０〜８００ＭＰａの範囲が適当である。

しかしより好ましい圧縮圧力は、５０〜２００ＭＰａの範囲である。図２に示すように、圧縮圧力を５０ＭＰａ以上とすれば、嵩比重は完全圧縮された場合の嵩比重の９５％に到達する。また図３に示すように、圧縮圧力を２００ＭＰａ以上とすると油圧系統の格上げが必要となり、設備費が大幅アップとなって製造コストが上昇するからである。なお当業者には自明のことであるが、含有する金属成分によりスプリングバック効果は変動するので、高価金属の種類や含有量に応じて圧縮圧力を適宜調整すべきである。例えばニッケル含有鋼はスプリングバックを生じ易いが、マンガン含有鋼のスプリングバックは小さいため、２０〜８００ＭＰａの範囲内で適宜調整することが好ましい。

圧縮成形された切削屑は、同じ高価金属を含有する鋼の精錬プロセスで溶解して再利用される。具体的には、転炉や溶銑予備処理炉に投入すればよい。この結果、高価金属は効率よく回収され、切削工程では従来法よりもコスト高となるものの、全体としては従来よりも大幅なコストダウンが可能となる。また高価金属源としての外販も可能である。さらに、高価金属含有鋼の切削屑は確実に回収され、分別管理されるため、高価金属が普通鋼のトランプエレメントとなる問題も回避することが可能となる。

９％ニッケル含有鋼のスラブの表面欠陥を、表面切削装置を用いて切削し、切削屑を分別種集した。この切削屑は長尺でカール状のものでそのままでは取り扱いにくいので、フィルター径２０ｍｍのロータリーハンマークラッシャーを用いて、５０ｍｍ以下のサイズに破砕した。破砕された切削屑は次に最大２６０ＭＰａの面圧を発生し得る往復ピストン式圧縮成形機に投入され、１００ＭＰａの圧縮圧力で直径９０ｍｍ、厚さ５０ｍｍの圧縮成形品とした。加圧時間は２５秒で１回の加圧でよく、圧縮成形品の比重は４.１、重量は１.３ｋｇである。これを同じニッケルを含有する鋼の精錬プロセス中の転炉に投入して溶解し、ニッケル源としてリサイクルすることにより、高価金属であるニッケルを切削屑中から９０％回収することができた。

なお、切削屑を破砕機で破砕しないまま圧縮成形機に投入した場合には、シリンダ内に切削屑がうまく供給できないので３回の加圧を繰り返しても、圧縮成形品の厚みは３４ｍｍであり、重量は０.８７ｋｇであった。加圧時間は１０２秒を要し、単位時間当たりの処理能力を比較すると、破砕した場合には約７倍となった。

本発明の工程を示すブロック図である。 ９％ニッケル鋼の切削屑における圧縮圧力と圧縮成形品の嵩比重との関係を示すグラフである。 圧縮圧力と製造コスト比との関係を示すグラフである。

Claims (4)

1. 高価金属を含有する鋳片の表面欠陥除去方法として切削法を採用し、発生する切削屑を含有する高価金属別に分別して高圧で圧縮成形することにより固形化し、同じ高価金属を含有する鋼の精錬プロセスで溶解して再利用することを特徴とする高価金属含有鋼の製造方法。
2. 切削屑を破砕したうえ、２０〜８００ＭＰａの高圧で圧縮成形することを特徴とする請求項１記載の高価金属含有鋼の製造方法。
3. 高価金属が、ニッケル、バナジウム、モリブデン、タングステン、クロム、マンガンの何れかであることを特徴とする請求項１または２記載の高価金属含有鋼の製造方法。
4. 鋳片が、スラブ、ブルーム、ビレット、インゴットの何れかであることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の高価金属含有鋼の製造方法。

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