JP2653263B2 - 溶鉄からの脱錫法 - Google Patents
溶鉄からの脱錫法Info
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- JP2653263B2 JP2653263B2 JP8688691A JP8688691A JP2653263B2 JP 2653263 B2 JP2653263 B2 JP 2653263B2 JP 8688691 A JP8688691 A JP 8688691A JP 8688691 A JP8688691 A JP 8688691A JP 2653263 B2 JP2653263 B2 JP 2653263B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、溶鉄から錫を除去する
方法、より詳述すれば、減圧下でArプラズマ処理して溶
鉄から錫を蒸発除去する溶鉄からの脱錫法に関する。
方法、より詳述すれば、減圧下でArプラズマ処理して溶
鉄から錫を蒸発除去する溶鉄からの脱錫法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年に至り、自動車の解体屑等の鉄系ス
クラップ( 以下、単にスクラップという) を電気炉、キ
ュポラ等で溶解したりあるいは転炉で使用したりする
と、得られる溶銑あるいは溶鋼中の錫の含量が増すとい
うことがしばしば経験されている。この場合の錫は鋼板
のメッキ等から入ってくるのである。このようにして鋼
中に入った錫は、鋼の有害不純物であり、鋼の熱間加工
性の低下や伸びや絞りの低下をきたすので、少なくとも
0.1 ％以下にすることが重要である。そしてこのような
不純物としての錫は少なければ少ない程良い。
クラップ( 以下、単にスクラップという) を電気炉、キ
ュポラ等で溶解したりあるいは転炉で使用したりする
と、得られる溶銑あるいは溶鋼中の錫の含量が増すとい
うことがしばしば経験されている。この場合の錫は鋼板
のメッキ等から入ってくるのである。このようにして鋼
中に入った錫は、鋼の有害不純物であり、鋼の熱間加工
性の低下や伸びや絞りの低下をきたすので、少なくとも
0.1 ％以下にすることが重要である。そしてこのような
不純物としての錫は少なければ少ない程良い。
【０００３】従来にあっては、鉄鋼の大半を供給する鉄
鋼一貫メーカの使用原料は、云うまでもなく鉄鉱石であ
り、これらから錫が混入してくることはまずなく、した
がって、溶銑、溶鋼からの脱錫はスクラップを多用する
電炉メーカの場合を除いて実用上問題にならなかった。
ところが、スクラップの使用比率は鉄鋼生産に比例して
増えつづけており、一貫メーカにあってもスクラップの
使用を前提にした生産技術が検討され始めており、錫の
除去が問題となりつつある。しかも、錫は鉄よりも貴な
金属であるため、通常の製鋼過程では除去できないこと
から、何らかの新規な手段を開発する必要にせまられて
いる。
鋼一貫メーカの使用原料は、云うまでもなく鉄鉱石であ
り、これらから錫が混入してくることはまずなく、した
がって、溶銑、溶鋼からの脱錫はスクラップを多用する
電炉メーカの場合を除いて実用上問題にならなかった。
ところが、スクラップの使用比率は鉄鋼生産に比例して
増えつづけており、一貫メーカにあってもスクラップの
使用を前提にした生産技術が検討され始めており、錫の
除去が問題となりつつある。しかも、錫は鉄よりも貴な
金属であるため、通常の製鋼過程では除去できないこと
から、何らかの新規な手段を開発する必要にせまられて
いる。
【０００４】ところで、溶鉄の脱錫法としては、現在の
ところ、次のような方法が文献上公知である。 カルシウム−フッ化カルシウムフラックスを用いて、
エレクトロスラグ精錬(ESR)法により溶解する方法:主と
して脱リンを目的に開発された方法であるが、付随的に
脱錫が進行する。錫は、錫化カルシウムの形でスラグ中
に吸収除去されるものと考えられる。しかし、この方法
はＥＳＲ法に限られるので、スクラップを用いて安価に
鋼を製造するという場合には処理コストが高すぎるとい
う問題がある。
ところ、次のような方法が文献上公知である。 カルシウム−フッ化カルシウムフラックスを用いて、
エレクトロスラグ精錬(ESR)法により溶解する方法:主と
して脱リンを目的に開発された方法であるが、付随的に
脱錫が進行する。錫は、錫化カルシウムの形でスラグ中
に吸収除去されるものと考えられる。しかし、この方法
はＥＳＲ法に限られるので、スクラップを用いて安価に
鋼を製造するという場合には処理コストが高すぎるとい
う問題がある。
【０００５】炭化カルシウムを用いる方法:原理的に
は上記の方法と同じであり、錫は錫化カルシウムの形
で付随的に除去される。上記の方法との違いは、炭化
カルシウムを用いる場合、次式で示されるように、炭化
カルシウム(CaC2)の分解で生成されたカルシウム(Ca)が
錫と反応する点である。
は上記の方法と同じであり、錫は錫化カルシウムの形
で付随的に除去される。上記の方法との違いは、炭化
カルシウムを用いる場合、次式で示されるように、炭化
カルシウム(CaC2)の分解で生成されたカルシウム(Ca)が
錫と反応する点である。
【０００６】CaC2 → Ca＋２(C) この方法は実用的方法として実現される可能性が高い
が、やはりフラックス代が高い点に問題がある。さら
に、脱錫法としての上記、の方法はいずれも、還元
精錬であるのでアルゴン雰囲気内で実施する必要がある
し、また、脱錫と同時に脱リンが進行するために、処理
後のスラグを大気中に放置すると、スラグ中のリン化カ
ルシウムが大気中の水分と反応してホスフィンという悪
臭の有害ガスが発生するという問題がある。
が、やはりフラックス代が高い点に問題がある。さら
に、脱錫法としての上記、の方法はいずれも、還元
精錬であるのでアルゴン雰囲気内で実施する必要がある
し、また、脱錫と同時に脱リンが進行するために、処理
後のスラグを大気中に放置すると、スラグ中のリン化カ
ルシウムが大気中の水分と反応してホスフィンという悪
臭の有害ガスが発生するという問題がある。
【０００７】超高真空処理法 : [「JOURNAL OF THE I
RON AND STEEL INSTITUTE 」1959年、２月発行、112 〜
175 頁、G.M.Gill等著論文 "The behaviour of various
elements in vacuum steel-making"]:錫の蒸気圧が鉄
より高いことを利用して、錫を超高真空下で蒸発除去さ
せる方法である。しかし、この方法では、真空度10-3〜
10-6Torrにすることが必要であり、この真空度は現在、
溶鉄の真空処理で通常使用されている真空度ほぼ0.1 〜
200 Torrに比べて非常に高く、また、錫の蒸発速度が遅
い点からも実用性に欠け、ルツボ規模での実験しか成功
していない。
RON AND STEEL INSTITUTE 」1959年、２月発行、112 〜
175 頁、G.M.Gill等著論文 "The behaviour of various
elements in vacuum steel-making"]:錫の蒸気圧が鉄
より高いことを利用して、錫を超高真空下で蒸発除去さ
せる方法である。しかし、この方法では、真空度10-3〜
10-6Torrにすることが必要であり、この真空度は現在、
溶鉄の真空処理で通常使用されている真空度ほぼ0.1 〜
200 Torrに比べて非常に高く、また、錫の蒸発速度が遅
い点からも実用性に欠け、ルツボ規模での実験しか成功
していない。
【０００８】以上に述べたように、脱錫については、ル
ツボ規模での実験例はあっても、コストあるいは技術上
の問題から、実用性のある方法はなく、このため、従来
はスクラップを溶解して得る溶鉄の錫の含量を目標値以
下にするためには、もっぱらスクラップの選択に依存し
ていた [前掲 "METALPROGRESS" 1960年、９月号、76頁
参照] 。
ツボ規模での実験例はあっても、コストあるいは技術上
の問題から、実用性のある方法はなく、このため、従来
はスクラップを溶解して得る溶鉄の錫の含量を目標値以
下にするためには、もっぱらスクラップの選択に依存し
ていた [前掲 "METALPROGRESS" 1960年、９月号、76頁
参照] 。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述の当業
界の現状および社会的要請に鑑み、スクラップの種類を
問うことなく適用でき、かつ実用真空下で実施可能であ
る、溶鉄から錫を高効率で蒸発除去する方法を提供する
ことを目的とする。本発明の別の目的は、実用性の高い
手段によって錫を効率的に蒸発除去しながら多量の溶鉄
を処理できる経済的な方法を提供することである。さら
に本発明の別の目的は、実用的な手段でもって溶鉄中の
錫を少なくとも0.06％以下でできるだけ低いレベルまで
蒸発除去することのできる方法を提供することである。
界の現状および社会的要請に鑑み、スクラップの種類を
問うことなく適用でき、かつ実用真空下で実施可能であ
る、溶鉄から錫を高効率で蒸発除去する方法を提供する
ことを目的とする。本発明の別の目的は、実用性の高い
手段によって錫を効率的に蒸発除去しながら多量の溶鉄
を処理できる経済的な方法を提供することである。さら
に本発明の別の目的は、実用的な手段でもって溶鉄中の
錫を少なくとも0.06％以下でできるだけ低いレベルまで
蒸発除去することのできる方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】ここに、本発明者は上記
目的を達成するために鋭意研究を続けたところ、減圧下
でArプラズマ処理を行う場合、錫が効率的に蒸発するこ
とを見い出し、先に特願昭61−156870号として特許出願
した。その後さらに検討を重ねたところ、溶鉄の硫黄含
有量を0.07％以上とした状態で減圧下でArプラズマ処理
を実施すれば、より効率的な脱錫が進行することを見い
出して本発明を完成した。
目的を達成するために鋭意研究を続けたところ、減圧下
でArプラズマ処理を行う場合、錫が効率的に蒸発するこ
とを見い出し、先に特願昭61−156870号として特許出願
した。その後さらに検討を重ねたところ、溶鉄の硫黄含
有量を0.07％以上とした状態で減圧下でArプラズマ処理
を実施すれば、より効率的な脱錫が進行することを見い
出して本発明を完成した。
【００１１】なお、真空下において溶鉄中の[S] 量が0.
01％以上と高い場合にはSnS として蒸発促進されるとの
研究発表があるが(CAMP ISIJ Vol.3, 1990,1184)、この
方法にあっても前述の真空蒸発と同様に10-1Pa(10-3Tor
r)という高真空下での処理を要する。この点、本発明に
あっては、200 Torrという減圧下でArプラズマ処理を実
施すればSnS としてSnの蒸発が促進されるという知見に
基づいている。
01％以上と高い場合にはSnS として蒸発促進されるとの
研究発表があるが(CAMP ISIJ Vol.3, 1990,1184)、この
方法にあっても前述の真空蒸発と同様に10-1Pa(10-3Tor
r)という高真空下での処理を要する。この点、本発明に
あっては、200 Torrという減圧下でArプラズマ処理を実
施すればSnS としてSnの蒸発が促進されるという知見に
基づいている。
【００１２】すなわち、本発明の要旨とするところは、
錫を含有する溶鉄を減圧下でArプラズマで精錬し脱錫す
る方法において、該溶鉄の硫黄含有量を0.07％以上とし
た状態で脱錫精錬を行うことを特徴とする溶鉄からの脱
錫法である。本発明の好適態様によれば、前記溶鉄は錫
0.01％以上含有する。本発明の脱Sn法は、プラズマフレ
ーム (一般に12000 ℃と云われている) によって局部的
に加熱された火点で蒸発が促進された結果、SnS または
Snの形でSnの蒸発が優先的におこることによるものと考
えられる。
錫を含有する溶鉄を減圧下でArプラズマで精錬し脱錫す
る方法において、該溶鉄の硫黄含有量を0.07％以上とし
た状態で脱錫精錬を行うことを特徴とする溶鉄からの脱
錫法である。本発明の好適態様によれば、前記溶鉄は錫
0.01％以上含有する。本発明の脱Sn法は、プラズマフレ
ーム (一般に12000 ℃と云われている) によって局部的
に加熱された火点で蒸発が促進された結果、SnS または
Snの形でSnの蒸発が優先的におこることによるものと考
えられる。
【００１３】
【作用】このように、本発明にあっては溶鉄からの脱錫
にプラズマアークを利用し、その時の溶鉄の処理条件と
して硫黄含有量を0.07％以上として減圧下でArプラズマ
処理を行うのである。ここで、添付図面によって本発明
をさらに説明すると、図１は本発明にかかる方法を実施
する装置の１例を略式で説明する図であるが、適宜容器
１に収容された処理すべき溶鉄２は正極に接続され、一
方これと対向して溶鉄上方には水冷型プラズマトーチ３
が配置され、全体は排気可能な減圧処理室４内に収容さ
れている。本発明においてプラズマ発生条件等は特に制
限されないが、好ましくは150Torr以下の減圧下で処理
を行う。
にプラズマアークを利用し、その時の溶鉄の処理条件と
して硫黄含有量を0.07％以上として減圧下でArプラズマ
処理を行うのである。ここで、添付図面によって本発明
をさらに説明すると、図１は本発明にかかる方法を実施
する装置の１例を略式で説明する図であるが、適宜容器
１に収容された処理すべき溶鉄２は正極に接続され、一
方これと対向して溶鉄上方には水冷型プラズマトーチ３
が配置され、全体は排気可能な減圧処理室４内に収容さ
れている。本発明においてプラズマ発生条件等は特に制
限されないが、好ましくは150Torr以下の減圧下で処理
を行う。
【００１４】本発明によれば、このトーチ３の先端のノ
ズルからArガスを流しながら溶鉄とプラズマトーチとの
間に高電圧を印加してプラズマ状態を作り出すと、プラ
ズマ状態のガスが溶鉄面に衝突し、その衝突点の温度を
上昇させ、錫の蒸発を促進する。次に、本発明の脱錫作
用に影響する因子としては、硫黄含有量と雰囲気圧力等
がある。
ズルからArガスを流しながら溶鉄とプラズマトーチとの
間に高電圧を印加してプラズマ状態を作り出すと、プラ
ズマ状態のガスが溶鉄面に衝突し、その衝突点の温度を
上昇させ、錫の蒸発を促進する。次に、本発明の脱錫作
用に影響する因子としては、硫黄含有量と雰囲気圧力等
がある。
【００１５】図２のグラフは700 〜900 Nm3/t の使用量
のArガスを流しながら1650℃、200Torrで初期 [C]＝0.5
％、[Sn]＝0.06％の溶鉄の脱Snに及ぼす[S] の影響を
まとめたものである。[S] ≧0.07％で脱Snが促進される
のがわかる。上限は特に規定しないが、Ｓ含有量１％で
ほゞ効果が飽和するため１％以下で十分である。溶鉄は
通常の炭素鋼に由来するものである。
のArガスを流しながら1650℃、200Torrで初期 [C]＝0.5
％、[Sn]＝0.06％の溶鉄の脱Snに及ぼす[S] の影響を
まとめたものである。[S] ≧0.07％で脱Snが促進される
のがわかる。上限は特に規定しないが、Ｓ含有量１％で
ほゞ効果が飽和するため１％以下で十分である。溶鉄は
通常の炭素鋼に由来するものである。
【００１６】図３のグラフは同じArプラズマ条件で、初
期 [C]＝0.5 ％、[S] ＝0.1 ％、1650℃で脱Snに及ぼす
雰囲気圧の影響をまとめたものである。雰囲気圧が低い
程、脱Snが促進されていることがわかる。特に、300 To
rrより高度の真空下で効果的に脱錫が進が、経済性を考
えて 100〜200 Torr程度が好ましい。この場合も溶鉄は
通常の炭素鋼に由来するものである。また、図には示し
ていないが、本発明で利用する脱錫作用は１種の蒸発現
象であるので溶鉄温度は高い程脱Snはすぐれているが、
本法は局所的に高温が実現できるため、通常の製鋼温度
である1600℃程度で効果を奏する。
期 [C]＝0.5 ％、[S] ＝0.1 ％、1650℃で脱Snに及ぼす
雰囲気圧の影響をまとめたものである。雰囲気圧が低い
程、脱Snが促進されていることがわかる。特に、300 To
rrより高度の真空下で効果的に脱錫が進が、経済性を考
えて 100〜200 Torr程度が好ましい。この場合も溶鉄は
通常の炭素鋼に由来するものである。また、図には示し
ていないが、本発明で利用する脱錫作用は１種の蒸発現
象であるので溶鉄温度は高い程脱Snはすぐれているが、
本法は局所的に高温が実現できるため、通常の製鋼温度
である1600℃程度で効果を奏する。
【００１７】対象の溶鉄としては、本発明の性質上、通
常のスクラップを溶解した場合の炭素鋼や溶鉄でも良い
し、Ni、Crを多く含んだステンレス鋼のような溶鋼でも
何でも処理可能である。対象溶鉄のSnは、0.01％以上が
良い。すなわち、これより低くなると経済的に脱Snがむ
ずかしくなりまた、鋼の性質上、これより低いSnの溶鉄
の脱Snは必要ないためである。ここに、プラズマ発生源
としては、DC−アークタイプが一般的であるが、AC−ア
ークタイプのものでも処理可能である。
常のスクラップを溶解した場合の炭素鋼や溶鉄でも良い
し、Ni、Crを多く含んだステンレス鋼のような溶鋼でも
何でも処理可能である。対象溶鉄のSnは、0.01％以上が
良い。すなわち、これより低くなると経済的に脱Snがむ
ずかしくなりまた、鋼の性質上、これより低いSnの溶鉄
の脱Snは必要ないためである。ここに、プラズマ発生源
としては、DC−アークタイプが一般的であるが、AC−ア
ークタイプのものでも処理可能である。
【００１８】
【実施例】本例では、スクラップ1.5 kgをルツボ状の容
器に入れ、図１に示すと同様な装置を使い、10 Nl/min
のArプラズマガスで処理した。このときのプラズマはDC
−アークプラズマであった。なお、比較例としてＳ含有
量を変えたスクラップを同様にArプラズマ処理した。Ar
プラズマ処理条件を表１にまとめて示す。このときの処
理前、処理後の溶鉄の組成分の変化を表２にまとめて示
す。
器に入れ、図１に示すと同様な装置を使い、10 Nl/min
のArプラズマガスで処理した。このときのプラズマはDC
−アークプラズマであった。なお、比較例としてＳ含有
量を変えたスクラップを同様にArプラズマ処理した。Ar
プラズマ処理条件を表１にまとめて示す。このときの処
理前、処理後の溶鉄の組成分の変化を表２にまとめて示
す。
【００１９】
【表１】
【００２０】以上の結果からも分かるように [S]が高い
程良好な脱Snが進行した。
程良好な脱Snが進行した。
【００２１】
【発明の効果】溶鉄の[S] を高い状態にしておくことに
より、[S] が低い場合に比べはるかに良好な脱Snが進行
した。
より、[S] が低い場合に比べはるかに良好な脱Snが進行
した。
【図１】本発明にかかる方法を実施する装置の１例を示
す略式説明図である。
す略式説明図である。
【図２】脱Sn率に及ぼす「S]の影響を示すグラフであ
る。
る。
【図３】脱Sn率に及ぼす雰囲気圧の影響を示すグラフで
ある。
ある。
１ : 容器 ２ : 溶鉄 ３ : プラズマトーチ ４ : 処理室
Claims (2)
- 【請求項１】 錫を含有する溶鉄を減圧下でArプラズマ
で精錬し脱錫する方法において、該溶鉄の硫黄含有量を
0.07％以上とした状態で脱錫精錬を行うことを特徴とす
る溶鉄からの脱錫法。 - 【請求項２】 前記溶鉄が錫0.01％以上含有する、請求
項１記載の溶鉄からの脱錫法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8688691A JP2653263B2 (ja) | 1991-04-18 | 1991-04-18 | 溶鉄からの脱錫法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8688691A JP2653263B2 (ja) | 1991-04-18 | 1991-04-18 | 溶鉄からの脱錫法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04318115A JPH04318115A (ja) | 1992-11-09 |
| JP2653263B2 true JP2653263B2 (ja) | 1997-09-17 |
Family
ID=13899319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8688691A Expired - Lifetime JP2653263B2 (ja) | 1991-04-18 | 1991-04-18 | 溶鉄からの脱錫法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2653263B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102749214B (zh) * | 2012-07-16 | 2014-12-10 | 中铁第四勘察设计院集团有限公司 | 隧道侧壁检测装置 |
-
1991
- 1991-04-18 JP JP8688691A patent/JP2653263B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04318115A (ja) | 1992-11-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19970422 |