JP2013133486A - 鉄スクラップの溶解方法及びその溶解装置 - Google Patents

Abstract

【課題】鉄スクラップに含まれる銅を効率的に除去して、銅濃度（銅含有率）の低い溶融鉄を溶製する方法及び装置を提供する。
【解決手段】銅部品を有する鉄スクラップ６を、この銅部品中の固体の銅が溶解する温度まで加熱して、銅を溶解する第１工程と、第１工程の後及び／または第１工程中に、鉄スクラップ６に振動を加えて、溶解した銅を鉄スクラップ６から分離する第２工程と、熱源を用いて前記鉄スクラップ６を溶解する第３工程とを有する溶解方法であって、前記銅を溶解する予熱装置２と、前記予熱装置１と接続され、熱源を用いて前記鉄スクラップを加熱して溶解する溶解炉３と、前記鉄スクラップに振動を加えるための振動付与部材８を有する振動分離装置を備え、前記振動分離装置は予熱装置２に設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、低品位な鉄スクラップ、すなわち、銅部品を含有する鉄スクラップを溶解する前に、その銅部品の銅を鉄スクラップから分離する鉄スクラップの溶解方法及びその溶解装置に関する。

鉄鋼製品を製造する際に、大量に発生する鉄スクラップを有効利用することは、リサイクルの観点からだけでなく、鉄鉱石から鉄鋼製品を製造する場合と比較して酸化鉄を還元するエネルギーが不要な分、省エネルギー及びＣＯ_２削減にも繋がる。このため、地球温暖化防止の面からも、鉄スクラップの有効利用が望まれている。

鉄スクラップは、鉄以外の金属部品、例えば、銅線などを含んだ車などの、鉄鋼を多く含む工業製品を破砕などすることで得られる。このため、これらの鉄スクラップには、銅線の銅成分に代表される、鉄鋼における不純物（トランプエレメントとも呼ぶ）が含まれている。鉄鋼製品の原料として鉄スクラップを再生利用する場合に、銅部品を有する鉄スクラップを溶解して溶融鉄を得ると、この溶融鉄中には、鉄スクラップの溶解過程で銅部品中の銅成分が不可避に混入してしまう。銅は酸素との親和力が小さいことや蒸気圧が鉄に比べてさほど大きくないことから、通常の製鋼精錬工程では銅を溶融鉄から除去することは困難である。

加えて、銅に代表されるトランプエレメントは鋼の性質や熱間加工性を損なう成分であるので、高級鋼を製造するためには、溶融鉄におけるトランプエレメントの濃度（含有率）を一定の水準以下にする必要がある。このため、従来、高級鋼を製造するための鉄源として、銅部品の含有量が多い低品位な鉄スクラップを使用することは困難であった。しかしながら、近年の鉄スクラップ発生量の増加及びＣＯ_２発生量削減のために鉄スクラップを使用することに対する社会の要請を勘案すると、トランプエレメントの含有率が高い低品位な鉄スクラップであっても、その低品位な鉄スクラップの再生利用の量を高める必要がある。

そこで、溶融鉄から銅を除去する技術が検討され、幾つか提案されている。例えば、特許文献１には、実用性が比較的に高い程度の減圧下（１０ｔｏｒｒ以下）におかれた溶融鉄中に、酸素、二酸化炭素、水蒸気、酸化鉄、酸化マンガン及び酸化クロムから成る群から選ばれた少なくとも１種の酸化剤を投入添加して溶融鉄を脱炭することにより、溶融鉄中に含まれている銅を蒸発除去する方法が提案されている。この方法は、溶融鉄と溶融鉄中の銅との蒸気圧の差を利用して銅を蒸発除去する方法である。

また、特許文献２には、０．０５質量％以上の銅を含む溶鋼の酸素量を０．０３質量％以上に調整した後、この溶鋼を２ｔｏｒｒ以下の真空雰囲気に維持して、溶鋼中の銅を除去する方法が提案されている。この方法は、溶鋼の酸素濃度が、０．０３質量％以上の溶鋼では、高真空度の雰囲気（０．１ｔｏｒｒ以下）に曝さなくても、金属状態の銅（Ｃｕ）よりも蒸発速度の大きい亜酸化銅（Ｃｕ_２Ｏ）を溶鋼から生成させて、この亜酸化銅を溶融鉄から蒸発させて溶融鉄中の銅を除去する方法である。

しかしながら、上記方法は、何れも、大量の鉄スクラップを更に効率良く利用するという観点からは、溶融鉄からの銅の除去速度が充分ではなく、工業的規模で鉄鋼を製造する設備に適応することは難しいのが現状である。

特開昭６１−１４９４１４号公報 特開平７−２１６４３５号公報

近年、鉄鋼製品の品質特性に対する要求が更に厳しくなり、溶融鉄中のトランプエレメントの濃度（含有率）、特に銅の濃度（含有率）を低減する要求が高くなっているという状況がある。一方で、鉄スクラップの市場では、国内での鉄スクラップ備蓄量の増加に伴って、所謂「老廃屑」と呼ばれる鉄スクラップ中の銅を含むトランプエレメント含有率は高い水準を保っており、鉄スクラップを主たる鉄源とした鉄鋼製品の品質を確保するのが非常に厳しい状況にある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、銅含有率が高い鉄スクラップを鉄源に利用して溶融鉄を溶製する場合には、鉄スクラップに含まれる銅を効率的に除去して、銅濃度（含有率）の低い溶融鉄を溶製することができる鉄スクラップの溶解方法及び溶解装置を提供することを目的としている。

以下、本発明に至った経緯を説明する。本発明者らは、鉄スクラップを主たる鉄源とした溶融鉄中の銅の濃度（含有率）を低減する方法を検討した。まず、本発明者らは、鉄スクラップと一緒に銅部品を溶解した後に、鉄中に溶解している銅をその溶融鉄から除去する方法については、元々銅線などであった純銅が鉄で希釈されて低濃度（低含有率）になるため、この銅を溶融鉄から除去することが難しくなると考えた。そこで、本発明者らは、鉄中に溶解している銅を除去する方法が難しい点を踏まえて、鉄から銅を溶解して除去する方法を鋭意検討した結果、鉄スクラップを溶解する前に事前に銅を除去する方法が良いことを見出し、本発明に至った。

本発明は上記知見に基づきなされたものであり、その要旨は以下のとおりである。
（１）銅部品を有する鉄スクラップを、前記銅部品中の銅が溶解する温度まで加熱して、前記銅を溶解する第１工程と、前記第１工程の後及び／または前記第１工程中に、前記鉄スクラップに振動を加えて、溶解した前記銅を前記鉄スクラップから分離する第２工程と、熱源を用いて前記鉄スクラップを溶解する第３工程と、を有することを特徴とする鉄スクラップの溶解方法。
（２）前記第２工程において、貫通穴が形成されている振動付与部材を用いて前記鉄スクラップに振動を加え、前記貫通穴を通じて前記溶解した銅を回収することを特徴とする上記（１）に記載の鉄スクラップの溶解方法。
（３）前記第１工程で加熱されかつ前記第２工程で銅が分離された前記鉄スクラップを連続的に溶解炉に装入して、前記鉄スクラップを溶解することを特徴とする上記（１）または上記（２）に記載の鉄スクラップの溶解方法。
（４）銅部品を有する鉄スクラップを、前記銅部品中の銅が溶解する温度まで加熱して、前記銅を溶解する予熱装置と、前記予熱装置と接続されている溶解炉であって、熱源を用いて前記鉄スクラップを加熱して溶解する溶解炉と、前記鉄スクラップに振動を加えるための振動付与部材を有する振動分離装置であって、前記予熱装置に設けられている振動分離装置と、を備え、前記振動付与部材によって前記鉄スクラップに振動を加えて、前記予熱装置で加熱された前記鉄スクラップから、溶解した前記銅が分離されるように構成されていることを特徴とする鉄スクラップの溶解装置。
（５）前記振動付与部材には貫通穴が形成されており、前記貫通穴を通じて溶解した前記銅が回収されることを特徴とする上記（４）に記載の鉄スクラップの溶解装置。
（６）加熱されかつ銅が分離された前記鉄スクラップが前記予熱装置から前記溶解炉へ連続的に装入されることを特徴とする上記（４）または上記（５）に記載の鉄スクラップの溶解装置。

本発明によれば、鉄スクラップを溶解する前に、鉄スクラップに含まれる銅部品を溶解し、この溶解後及び／または溶解中に、この鉄スクラップに振動を加えて、鉄スクラップから銅部品の銅を分離し、次いで、鉄スクラップを溶解する。このため、溶融鉄中に含まれる銅は、鉄スクラップ中に予め固溶していた銅が大部分となり、鉄スクラップを溶解して得られる溶融鉄の銅濃度（銅含有率）を低くすることができる。その結果、鉄スクラップを大量に利用することができるばかりでなく、更には高級鋼材用の鉄源として低コストで鉄スクラップを使用することが可能となる。

本発明を実施する鉄スクラップの溶解装置の概略縦断面図である。

鉄スクラップを原料として溶製される溶融鉄について、キュポラのような竪型炉で鉄スクラップを溶解する場合には、この溶融鉄は溶銑となる。一方で、アーク炉のような電気炉で鉄スクラップを溶解する場合には、この溶融鉄は溶鋼となる。溶銑からの銅の除去と溶鋼からの銅の除去とは、同一の原理と原則とで対処可能であるので、本発明においては、溶銑及び溶鋼をまとめて「溶融鉄」と定義する。本発明は、溶銑及び溶鋼のいずれの溶融鉄にも適用することができる。本明細書において、溶銑及び溶鋼を区別する必要のある場合は、特に「溶銑」或いは「溶鋼」と表示する。

以下、添付図面を参照して本発明を具体的に説明する。図１は、本発明を実施する鉄スクラップの溶解装置の概略縦断面図である。この鉄スクラップの溶解装置の構造を説明する。鉄スクラップの溶解装置１は予熱装置２と溶解炉３とを有している。予熱装置２の第１端部４と溶解炉３との第１端部が接続されており、予熱装置２と溶解炉３とは互いに空間的に接続されている。

予熱装置２の第２端部５は溶解装置１の外側に開放されている。この第２端部５から、銅部品を有する鉄スクラップ６が予熱装置２に装入される。予熱装置２の内部で、銅部品中の銅が溶解する温度まで、装入された鉄スクラップ６を加熱して、銅を溶解する（第１工程）。

溶解炉３の内部では、第１工程で加熱された鉄スクラップ６を、後述する熱源を用いて更に加熱することによって鉄スクラップ６を溶解して、溶融鉄９を得る（第３工程）。溶融鉄９は、溶解炉３の底部に貯まる。溶解炉３の第１端部とは異なる第２端部には、溶融鉄９の出湯口１０が設けられており、この出湯口１０から取鍋などの保持容器（図示せず）に溶融鉄９が出湯される。

予熱装置２には、搬送コンベア７ａ，７ｂと振動付与部材８とバーナー１１とが設けられている。搬送コンベア７ａ，７ｂは、予熱装置２の内部空間における底面に配置されている。搬送コンベア７ａは、第２端部５から装入された鉄スクラップ６を振動付与部材８へ供給する。搬送コンベア７ｂは、振動付与部材８から受け取る鉄スクラップ６を、第１端部４の方向へ搬送して、この鉄スクラップ６を溶解炉３へ装入する。

振動付与部材８は、図示されていない振動分離装置の一部である。振動分離装置は、振動付与部材８と、この振動付与部材８を振動させるための駆動機構とを有しており、予熱装置２に設けられている。この振動付与部材８は、予熱装置２の内部空間の搬送コンベア７ａ，７ｂとの間に配置されている。駆動機構及びこの駆動機構を含む振動分離装置本体は予熱装置２の外部に配置されている。駆動機構は、図示しない駆動軸を介して振動付与部材８に接続されており、この駆動軸を駆動することによって振動付与部材８を振動させる。駆動機構によって振動付与部材８には、鉄スクラップ６に水平方向に振動が加えられる。具体的には、振動付与部材８上の鉄スクラップ６には、水平方向に沿った振動付与部材８の長さ方向における中心を、振動の中心とした振動が加えられる。鉄スクラップ６は、搬送コンベア７ａから振動付与部材８へ供給され続けている。振動付与部材８上の鉄スクラップは、供給され続ける鉄スクラップ６に押されて、搬送コンベア７ｂ上へ移動する。また、搬送コンベア７ａ，７ｂと振動付与部材８とを、搬送コンベア７ｂが搬送コンベア７ａより下方となるように、水平面に対して傾斜させてもよい。これにより、鉄スクラップ６が、その自重により、振動付与部材８上から搬送コンベア７ｂ上へ更に移動しやすくなる。

振動付与部材８を有する振動分離装置としては、公知の振動スクリーンを用いることができるが、振動スクリーンに限られず、振動スクリーンの機能を奏する装置であればよい。振動スクリーンとしては、例えば、電磁スクリーンなどが挙げられる。振動付与部材８は、その厚み方向に貫通している複数の貫通穴が形成されている平板状の板部材である。貫通穴の個数、形状や寸法などは特に限定されないが、貫通穴は、鉄スクラップ６がこの貫通穴を通過しないでかつ液状の物質が通過するような寸法や形状であればよく、鉄スクラップ６の種類、鉄スクラップ６の加熱温度などの影響を考慮して、最適な形状、個数を選定すればよい。このようにして、振動分離装置は、振動付与部材８によって鉄スクラップ６に振動を加えて、予熱装置２で加熱された鉄スクラップ６から、溶解した銅が分離されるように構成されている。

バーナー１１は、予熱装置２の内部において振動付与部材８の上部の空間と、この振動付与部材８より鉄スクラップ６の搬送方向Ａの上流に配置されている搬送コンベア７ａの上部の空間とを跨るように、予熱装置２に挿入されている。このバーナー１１は、鉄スクラップ６の固体状の鉄成分を溶解させることなく、鉄スクラップ６に含まれている銅部品の銅が溶解するように、振動付与部材８上及び／または搬送コンベア７ａ上の鉄スクラップ６に向けて火炎を噴射して、振動付与部材８上及び／または搬送コンベア７ａ上の鉄スクラップ６と予熱装置２の内部空間とを加熱する。銅の溶解する温度とは銅の融点を意味し、銅の融点は、大気圧下では１０８４℃である。一方、鉄の融点は、大気圧下では１５３８℃である。即ち、鉄スクラップ６は、銅の融点より高く鉄の融点より低い温度となるように、バーナー１１によって加熱される。なお、バーナー１１の配置は、図１の例示に限られず、振動付与部材８の上部に、または、搬送コンベア７ａの上部に配置されていてもよい。

振動付与部材８の下側の予熱装置２の底面には、銅逃がし穴１３が設けられている。振動付与部材８の下側に対応する予熱装置２の底面には、振動付与部材８の縁に対応する予熱装置２の底面の位置から銅逃がし穴１３に向かって、水平面より傾斜するようにテーパー面が形成されている。この銅逃がし穴１３は外部に通じている。銅回収ボックス１２は、予熱装置２の外側であって、この銅逃がし穴１３の直下に配置されている。

バーナー１１による加熱後に振動付与部材８上にある鉄スクラップには、溶解した液体状の銅が付着している。搬送コンベア７ａ上でまたは振動付与部材８上で加熱されて固体の銅を溶解した後に（第１工程の後）、及び／または、振動付与部材８上で加熱して固体の銅を溶解しつつ（第１工程中）、振動付与部材８によって振動を鉄スクラップ６に加えて、その溶解後の液体状の銅が鉄スクラップ６から振動付与部材８上に落下する、これにより、溶解した銅が鉄スクラップ６から分離される（第２工程）。

本発明では、銅の融点が鉄の融点より低いことを利用して、鉄スクラップ６を加熱することで温度上昇に伴い鉄より先に銅が溶解して、さらに鉄スクラップ６に振動を加えることによって溶解した銅を鉄スクラップ６から分離している。この銅に振動を加える理由としては、溶融した銅の表面張力や温度不均一による再凝固等の影響により、加熱しただけの自重による落下のみでは、効率良く銅を分離できないことに基づいている。

次いで、その液体状の銅は、振動付与部材８に形成されている貫通穴を通じて、振動付与部材８の下側の予熱装置２のテーパー面に流れ落ちる。液体状の銅は、銅逃がし穴１３を通じて、このテーパー面から銅回収ボックス１２に流れ入り、回収されることが好ましい。回収された銅は、リサイクル銅として再利用することが可能であり、資源循環にも寄与することになる。

なお、振動付与部材８による水平方向への振動は、振幅が５〜８ｍｍで周波数が６００〜７２０Ｈｚの振動波に基づくが、この例に限らず、鉄スクラップ６の種類、銅を分離する速度、加熱温度等の影響を考慮した適切な振動が鉄スクラップ６に加えられるように、振動付与部材８及び前述の振動機構を設定すればよい。また、振動付与部材８に形成される複数の貫通穴についても、鉄スクラップ６の種類、銅を分離する速度、加熱温度等の影響を考慮して、最適な形状、個数を選定すればよい。水平面に対するテーパー面の傾斜角度も、鉄スクラップ６に形成される複数の貫通穴と同様に、適切な値を選定すればよい。

搬送コンベア７ｂは、溶解した銅が振動によって分離された鉄スクラップ６を振動付与部材８から受け取りかつ搬送し、次いで、この鉄スクラップ６を溶解炉３へ装入する。溶解炉３の内部には、その上部から上部電極１４が挿入されている。溶解炉３の底には、この上部電極１４に対となる炉底電極１５が設置されている。上部電極１４と炉底電極１５とには図示しない直流電源が連結している。直流電源から高電圧の電流がこの上部電極１４に供給されて、上部電極１４から炉底電極１５に向かおうとする。この際に、上部電極１４から炉底電極１５に向けて、アークが発生する。発生したアークによるアーク熱（熱源）を用いて、溶解炉３に装入された鉄スクラップ６を溶解する（第３工程）。溶解された鉄スクラップ６は溶融鉄９となり、溶解炉３の底部に貯まる。溶融鉄９は、出湯口１０を通じて溶解炉３から排出されて、この出湯口１０から取鍋などの保持容器（図示せず）に溶融鉄９が出湯される。

溶解炉３は、電気に基づくアーク熱を熱源として用いて、鉄スクラップ６を溶解しているので、いわゆる電炉である。この実施形態に限られず、この溶解炉３は、熱源として、アークに代えて炭材を用いて、この炭材を燃焼させることによってこの鉄スクラップ６を溶解する竪型炉でもよい。また、溶解炉３に炭材を供給し、上部電極１４に供給される電気と炭材とを熱源として併用してもよい。

本発明では、予熱装置２内での鉄スクラップ６を加熱（予熱）しているので、溶解炉３への装入直前に、鉄スクラップ６自身の温度が既に上昇している。このため、鉄スクラップ６を予熱しない場合に比べて、鉄スクラップ６を溶解するための熱源のエネルギーを抑えることが可能となる。

また、溶解炉３で加熱された気体の熱はその内部空間で伝達して、この溶解炉３に空間的に接続された予熱装置２の内部空間へ伝達する。このため、予熱装置２の内部空間の温度が上昇するので、予熱装置２の内部空間及び鉄スクラップ６を加熱するためのバーナー１１の消費エネルギーをも抑えることができる。更には、この加熱された気体を、溶解炉３から予熱装置２の内部空間へ吸引することによって、強制的に移動するように、予熱装置２の第２端部５に接続するブロワー（気体吸引機）１６を設けることが好ましい。ブロワー１６により気体が吸引されることによって、溶解炉３での熱源で加熱された気体が予熱装置２の内部空間により効率的に移動するので、熱の対流現象によって、予熱装置２の内部空間の温度が上昇する。このようにして、予熱装置２の内部空間及び鉄スクラップ６を加熱するためのバーナー１１の消費エネルギーをより効率的に抑えることが可能となる。

第１工程で加熱されかつ第２工程で銅が分離された鉄スクラップ６を連続的に溶解炉３に装入して、鉄スクラップ６を溶解することが好ましい。なぜならば、加熱した鉄スクラップ６を連続的に溶解炉へ装入して溶解することにより、溶解炉３内で鉄スクラップ６を溶解するために必要なエネルギーのうち、加熱された鉄スクラップ６の顕熱分のエネルギーを低減することができ、よって、溶解炉３での電力、燃料等の熱源のエネルギー原単位を大幅に低減することができるからである。省エネルギーの観点から、加熱した鉄スクラップ６を連続的に溶解炉へ挿入して溶解することの実用上の意義は極めて大きい。

なお、鉄スクラップ６のサイズは、概ね、横０．１〜０．３ｍ、縦０．１〜０．３ｍ、厚さ０．０１〜０．２ｍである。予熱装置２の搬送コンベア７ａ，７ｂと振動付与部材８とバーナー１１と、予熱装置２と溶解炉３とは、鉄スクラップ６の寸法に適合するように、前述した各々の固有の機能を実現するために十分な寸法を有していればよい。例えば、振動付与部材８に形成される複数の貫通穴の各々は、上記の鉄スクラップ６を落下させずに、溶解した液体の銅が通過し得るサイズを有していればよい。

予熱装置２の搬送コンベア７ａ，７ｂと振動付与部材８とバーナー１１と、予熱装置２と溶解炉３との各々の材質は、前述した各々の固有の機能を実現するために十分な耐熱性を有していれば、特に限定されない。

また、上記の実施形態では、予熱装置において、バーナー１１によるガス加熱で鉄スクラップ６を加熱したが、誘導加熱、アーク加熱等の電気加熱を用いても問題なく、効果を損なうものではない。

図１に示す鉄スクラップの溶解装置を用いて、本発明を実施した。銅を含有する複数の鉄スクラップ６から銅を分離して、次いで、アーク加熱で、鉄スクラップ６を溶解して、溶鋼を得た（本発明例１）。

本発明例１では、溶解炉３の炉容積は１５０トン／チャージとした。電極用電源のアークのトランス容量は１００ＭＶＡであり、５０分で全量溶解し、１５８０℃の溶鋼で出鋼することとした。バーナー１１はプロパン酸素バーナーを用いて、鉄スクラップ６の温度が１１００℃前後となるように燃焼熱を制御した。鉄スクラップ６のサイズは、概ね、横０．１〜０．３ｍ、縦０．１〜０．３ｍ、厚さ０．０１〜０．２ｍであった。予熱装置２における鉄スクラップ６の搬送速度は３トン／分とした。

予熱装置２及び溶解炉３は耐熱鋼や耐火物からなり、振動付与部材８は、耐熱鋼からなる。

予熱装置２の内部における、搬送コンベア７ａと振動付与部材８と搬送コンベア７ｂとの合計の長さは略１０ｍとした。搬送コンベア７ａの長さは５ｍであり、振動付与部材８の長さは略３ｍであり、搬送コンベア７ｂは２ｍである。搬送コンベア７ｂの幅は５ｍであり、搬送コンベア７ａと振動付与部材８との幅は、搬送コンベア７ｂに準ずる。搬送コンベア７ａと振動付与部材８と搬送コンベア７ｂとが配置されている予熱装置２の内部空間の高さは、２ｍとした。

振動付与部材８は、厚さ２０ｍｍの平板であり、３０ｍｍのピッチで格子状に２０ｍｍの径を有する円形状の貫通穴が形成されている。振動付与部材８には、水平方向に沿った振動付与部材８の長さ方向における中心を、振動の中心として、振幅が５〜８ｍｍで周波数が６００〜７２０Ｈｚである振動を加えた。

本発明例１とは、銅の含有率がそれぞれ異なる２種類の鉄スクラップ６を溶解して溶鋼を得た（本発明例２及び本発明例３）。本発明例２及び本発明例３のその他の条件は本発明例１と同様である。

上記の本発明例１〜３と比較するために、図１に示す鉄スクラップの溶解装置を用いたが、予熱及び振動を全く行わずに、本発明例１の溶解炉３と同様の条件で鉄スクラップ６を溶解した（比較例１）。また、図１に示す鉄スクラップの溶解装置を用いたが、鉄スクラップ６に振動を与えずに予熱のみを行った、それ以外の条件は本発明例１と同様にして鉄スクラップ６を溶解した（比較例２）。本発明例１〜３及び比較例１〜２の条件及び結果を表１に示す。

＜実施例の評価及び結果の検討＞
表１中の「銅含有率（質量％）鉄スクラップ中」は、次のように決定した。
１．複数の鉄スクラップ６のうちから５つの鉄スクラップ６を無作為に抽出した。
２．その５つの鉄スクラップ６の各々を事前に溶解して得られた５点の溶鋼に対して発光分光分析を行い、各溶鋼中における５点の銅の含有率（質量％）を測定した。
３．その測定した５点の銅の含有率（質量％）の平均値を算出した。
４．この算出した平均値を「銅含有率（質量％）鉄スクラップ中」とした。

表１中の「銅含有率（質量％）溶解後」は、溶解炉３のアーク加熱の後で得られた溶鋼中の銅の質量％を、発光分光分析で測定したものである。表１中の「銅除去率」は、「１００×（鉄スクラップ中の銅含有率（質量％）−溶解後の銅含有率（質量％））／鉄スクラップ中の銅含有率（質量％）」で表した値である。表１中の「電力原単位」は、１トンの溶鋼を得るのに要した電力（ｋＷｈ）を表した値である。

本発明例１〜３では、比較例１〜２と比べると、溶解後の銅含有率が鉄スクラップ中の銅含有率より大幅に減少していることがわかる。高銅含有率な低品位鉄スクラップから、銅濃度（銅含有率）が低い溶鋼が効率的に得られることを確認することができた。また、本発明例１〜３では、比較例１と比べると、電力原単位も大幅に低減していることがわかる。このことから、鉄スクラップが予熱されていることで、鉄スクラップを溶解するために必要となるエネルギーを低減できたことも確認された。

１ 溶解装置
２ 予熱装置
３ 溶解炉
４ 第１端部
５ 第２端部
６ 鉄スクラップ
７ａ，７ｂ 搬送コンベア
８ 振動付与部材
９ 溶融鉄
１０ 出湯口
１１ バーナー
１２ 銅回収ボックス
１３ 銅逃がし穴
１４ 上部電極
１５ 炉底電極
１６ ブロワー

Claims (6)

1. 銅部品を有する鉄スクラップを、前記銅部品中の銅が溶解する温度まで加熱して、前記銅を溶解する第１工程と、
   前記第１工程の後及び／または前記第１工程中に、前記鉄スクラップに振動を加えて、溶解した前記銅を前記鉄スクラップから分離する第２工程と、
   熱源を用いて前記鉄スクラップを溶解する第３工程と、を有することを特徴とする鉄スクラップの溶解方法。
2. 前記第２工程において、貫通穴が形成されている振動付与部材を用いて前記鉄スクラップに振動を加え、前記貫通穴を通じて前記溶解した銅を回収することを特徴とする請求項１に記載の鉄スクラップの溶解方法。
3. 前記第１工程で加熱されかつ前記第２工程で銅が分離された前記鉄スクラップを、連続的に溶解炉に装入して、前記鉄スクラップを溶解することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の鉄スクラップの溶解方法。
4. 銅部品を有する鉄スクラップを、前記銅部品中の銅が溶解する温度まで加熱して、前記銅を溶解する予熱装置と、
   前記予熱装置と接続されている溶解炉であって、熱源を用いて前記鉄スクラップを加熱して溶解する溶解炉と、
   前記鉄スクラップに振動を加えるための振動付与部材を有する振動分離装置であって、前記予熱装置に設けられている振動分離装置と、を備え、
   前記振動付与部材によって前記鉄スクラップに振動を加えて、前記予熱装置で加熱された前記鉄スクラップから、溶解した前記銅が分離されるように構成されることを特徴とする鉄スクラップの溶解装置。
5. 前記振動付与部材には貫通穴が形成されており、前記貫通穴を通じて溶解した前記銅が回収されることを特徴とする請求項４に記載の鉄スクラップの溶解装置。
6. 加熱されかつ銅が分離された前記鉄スクラップが前記予熱装置から前記溶解炉へ連続的に装入されることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の鉄スクラップの溶解装置。

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