JP5150654B2 - Method for removing impurities in cast iron melt and cast iron raw material - Google Patents
Method for removing impurities in cast iron melt and cast iron raw material Download PDFInfo
- Publication number
- JP5150654B2 JP5150654B2 JP2010016251A JP2010016251A JP5150654B2 JP 5150654 B2 JP5150654 B2 JP 5150654B2 JP 2010016251 A JP2010016251 A JP 2010016251A JP 2010016251 A JP2010016251 A JP 2010016251A JP 5150654 B2 JP5150654 B2 JP 5150654B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cast iron
- mass
- oxygen
- molten
- melt
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 title claims description 109
- 239000012535 impurity Substances 0.000 title claims description 61
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 35
- 239000002994 raw material Substances 0.000 title claims description 19
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 73
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 58
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 58
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 48
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 38
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 38
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 37
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 37
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 32
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 22
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 15
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 15
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000011133 lead Substances 0.000 claims description 13
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 12
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 12
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 11
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 6
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 claims description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 17
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 9
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 9
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 9
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 8
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 8
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 6
- 229910001141 Ductile iron Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000805 Pig iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 235000013365 dairy product Nutrition 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005255 carburizing Methods 0.000 description 1
- 229910001567 cementite Inorganic materials 0.000 description 1
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000000779 depleting effect Effects 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- -1 etc. Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 235000000396 iron Nutrition 0.000 description 1
- KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N iron;methane Chemical compound C.[Fe].[Fe].[Fe] KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 150000002926 oxygen Chemical class 0.000 description 1
- 229910001562 pearlite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 230000002250 progressing effect Effects 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N selanylidenegallium;selenium Chemical compound [Se].[Se]=[Ga].[Se]=[Ga] VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 238000006557 surface reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C1/00—Refining of pig-iron; Cast iron
- C21C1/04—Removing impurities other than carbon, phosphorus or sulfur
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C1/00—Refining of pig-iron; Cast iron
- C21C1/08—Manufacture of cast-iron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C37/00—Cast-iron alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C37/00—Cast-iron alloys
- C22C37/10—Cast-iron alloys containing aluminium or silicon
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Description
本発明は、鋳鉄溶湯中の不純物、特に炭素(以下、Cとする)、シリコン(以下、Siとする)の減耗を抑制しながらマンガン(以下、Mnとする)を除去する方法、およびこの方法で製造される鋳鉄原料に関する。 The present invention relates to a method for removing manganese (hereinafter referred to as Mn) while suppressing the depletion of impurities in cast iron melt, particularly carbon (hereinafter referred to as C) and silicon (hereinafter referred to as Si), and this method. It is related with the cast iron raw material manufactured in.
鋳鉄は、鉄(以下、Feとする)を主体とし、C、Si、Mn、燐(以下、Pとする)、硫黄(以下、Sという)の主要元素に加えて、その使用目的に合わせて、銅(Cu)、錫(Sn)、クロム(Cr)、マグネシウム(以下、Mgという)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、モリブデン(Mo)、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)、アルミニウム(以下、Alという)、チタン(以下、Tiという)、ジルコニウム(Zr)、セリウム(Ce)、カルシウム(Ca)、バリウム(Ba)、ビスマス(Bi)等の元素が添加され、またその他の不可避的不純物元素を含有した鉄合金である。
鋳鉄の原料は、銑鉄、鉄スクラップ、古銑鉄、戻り銑、ダライ粉等の主鉄源と、C、Siその他成分を調整するための炭素源、およびその他の合金鉄である。
鋳鉄製造時には、コストおよびエネルギー削減のため、鉄スクラップ等を主要な原料の鉄源とすることが多く、鋳鉄はリサイクル性に優れた材料である。
Cast iron is mainly composed of iron (hereinafter referred to as Fe), and in addition to the main elements of C, Si, Mn, phosphorus (hereinafter referred to as P) and sulfur (hereinafter referred to as S), according to the purpose of use. , Copper (Cu), tin (Sn), chromium (Cr), magnesium (hereinafter referred to as Mg), nickel (Ni), cobalt (Co), molybdenum (Mo), vanadium (V), niobium (Nb), aluminum (Hereinafter referred to as Al), titanium (hereinafter referred to as Ti), zirconium (Zr), cerium (Ce), calcium (Ca), barium (Ba), bismuth (Bi) and other elements are added, and other inevitable It is an iron alloy that contains an impurity element.
The raw materials for cast iron are main iron sources such as pig iron, iron scrap, old iron, return iron, dairy powder, carbon sources for adjusting C, Si and other components, and other alloy irons.
When manufacturing cast iron, iron scrap and the like are often used as the main raw material for reducing cost and energy, and cast iron is a material with excellent recyclability.
一方、鋳鉄製造のための鉄源として利用される鉄スクラップの発生元となる鉄鋼材料は、高性能化、軽量化、高機能化などの目的のため、C、Si以外の合金元素の添加量が増加の傾向にある。加えて、高性能な鉄鋼材料の製造においても、昨今の希少金属の価格高騰から、そのコスト削減のため、比較的安価なMnの添加が行なわれることが多く、そのため鉄スクラップ中のMn含有量の増加が鋳鉄原料として使用する場合に問題となっている。
鋳鉄中のMnは、FeとCの化合物である、セメンタイト(Fe3C)を安定化させる元素として作用する。そのため、鋳鉄中では、その鉄基地組織を、Fe3CとFeとの層状組織であるパーライトへと変化させる。これにより、鋳鉄の硬度は増し、高強度化するが、伸び、靭性等の特性は低下する。鋳鉄中の黒鉛をMgにより球状化させてその強度、伸びを向上させた球状黒鉛鋳鉄においては、その鉄基地組織変化は、強度特性に及ぼす影響が強い。特にMn含有量の増加により、球状黒鉛鋳鉄の伸び、靭性の低下は顕著であり、製造上の問題となっている。
On the other hand, the amount of added alloying elements other than C and Si is the steel material that is the source of iron scrap used as an iron source for the manufacture of cast iron for the purposes of higher performance, lighter weight, higher functionality, etc. Tend to increase. In addition, even in the production of high-performance steel materials, due to the recent rise in the price of rare metals, Mn content in iron scrap is often added because of the relatively low cost of Mn addition to reduce costs. Is a problem when used as a cast iron raw material.
Mn in cast iron acts as an element that stabilizes cementite (Fe 3 C), which is a compound of Fe and C. Therefore, in cast iron, the iron base structure is changed to pearlite, which is a layered structure of Fe 3 C and Fe. This increases the hardness of cast iron and increases the strength, but decreases the properties such as elongation and toughness. In spheroidal graphite cast iron in which the strength and elongation are improved by spheroidizing graphite in cast iron with Mg, the change in the iron base structure has a strong influence on the strength characteristics. In particular, due to an increase in the Mn content, the elongation and toughness of spheroidal graphite cast iron are remarkably reduced, which is a manufacturing problem.
従来、鋳鉄溶湯からMnを除去する方法としては、鋳鉄溶湯にSを供給して、MnSを生成させる方法がある(特許文献1、特許文献2)。
しかしながらこの方法では、鋳鉄溶湯中にMnSが発生しその除去処理が困難なこと、除去効率を向上させるためには多量のS添加が必要なことなどに問題がある。
一方、鋳鉄ではなく通常の鉄鋼溶湯からのMn除去は、転炉等を用いた酸素の添加による精錬で下記の反応を利用して行なわれている。
Mn+1/2(O2) → MnO
しかしながら、この反応は、鋳鉄のような、高C、高Siの溶湯では、熱力学のエリンガム図から明らかなように、1400℃以上の温度では、C、Siの酸化反応より熱力学的に不安定である。従って鋳鉄溶湯に酸素を供給すれば、Mnの除去より先にC、Siなどの有用な元素が失われてしまい、鋳鉄溶湯を溶製することができないという問題がある。
このようなことから、純酸素利用回転炉を用いて、冷材から溶解を開始し、一般の鉄鋼の溶解と同様に、C、Siを減耗しながら、酸化反応によりMnを除去し、その後別途用意したC、Si量の多い鋳鉄溶湯との合わせ湯による球状黒鉛鋳鉄用溶湯の製造方法が提案されている(特許文献3)。
しかしながら、この方法では溶解時にC、Siの含有量が低下するので、溶湯の融点が上昇してしまい、それ以上の高温での操業が必要となる。これはさらなるC、Siの減耗をもたらす。また、別途溶解炉との同時操業が必要なことから、製造コスト面で実用的ではなかった。
また、電気炉等で溶解した鋳鉄溶湯に直接酸化鉄等を添加して、酸化によるMn除去を試みても転炉の場合と同様に、C、Siが失われ、かつ多量のスラグが生成して操業困難となる問題がある。
Conventionally, as a method for removing Mn from a molten cast iron, there is a method in which S is supplied to the molten cast iron to generate MnS (
However, this method has problems in that MnS is generated in the molten cast iron and its removal treatment is difficult, and that a large amount of S is required to improve the removal efficiency.
On the other hand, removal of Mn not from cast iron but from ordinary molten steel is performed by refining by addition of oxygen using a converter or the like by utilizing the following reaction.
Mn + 1/2 (O 2 ) → MnO
However, this reaction is less thermodynamically less than the oxidation reaction of C and Si at a temperature of 1400 ° C. or higher, as is clear from the thermodynamic Ellingham diagram in a high C, high Si melt such as cast iron. It is stable. Therefore, if oxygen is supplied to the cast iron melt, useful elements such as C and Si are lost prior to the removal of Mn, and there is a problem that the cast iron melt cannot be melted.
For this reason, using a pure oxygen-utilizing rotary furnace, melting is started from the cold material, and Mn is removed by oxidation reaction while depleting C and Si in the same manner as melting of general steel, and then separately. There has been proposed a method for producing a molten metal for spheroidal graphite cast iron using a molten metal with a prepared cast iron melt having a large amount of C and Si (Patent Document 3).
However, in this method, since the contents of C and Si are lowered during melting, the melting point of the molten metal is increased, and operation at a higher temperature is required. This leads to further C and Si depletion. Moreover, since simultaneous operation with a melting furnace is required separately, it was not practical in terms of manufacturing cost.
Moreover, even if iron oxide is directly added to the molten cast iron melted in an electric furnace or the like to remove Mn by oxidation, C and Si are lost and a large amount of slag is generated as in the case of the converter. This makes it difficult to operate.
鉄原料を酸素バーナーの火炎で加熱して溶解すると共に加炭材を添加して鋳鉄を製造する方法が開示されている(特許文献4)。
しかしながら、この方法は、鋳鉄溶湯へ炭素を添加する場合の吸炭効率を改善するための方法であり、炭素濃度の高い鋳鉄を製造する方法である。
上記各引用文献に示されているように、鋳鉄溶湯からC、Siの減耗を防ぎながら、Mnを除去するのは上記従来技術では実用的に困難であった。
A method for producing cast iron by heating and melting an iron raw material with a flame of an oxygen burner and adding a carburizing material is disclosed (Patent Document 4).
However, this method is a method for improving the carbon absorption efficiency when adding carbon to the molten cast iron, and is a method for producing cast iron having a high carbon concentration.
As shown in each of the above cited references, it has been practically difficult to remove Mn from the cast iron melt while preventing C and Si from being depleted.
本発明は上記課題に対処するためになされたもので、鋳鉄溶湯中のMn、Al、Ti、Pb、Zn、Bの不純物元素を除去し、かつ有用なC、Siの減耗を抑制した、清浄な溶湯を得る鋳鉄原料の不純物除去方法の提供を目的にする。 The present invention has been made to address the above problems, and removes impurity elements of Mn, Al, Ti, Pb, Zn, and B in the molten cast iron, and suppresses useful C and Si depletion. An object of the present invention is to provide a method for removing impurities from a cast iron raw material to obtain a molten metal.
本発明の鋳鉄溶湯中の不純物除去方法は、あらかじめ溶融された鋳鉄溶湯中に含まれているCおよびSiの減耗を抑制しながら、Mnを含む不純物を除去する方法であって、上記鋳鉄溶湯の温度を1250℃以上1500℃未満に維持して、該溶湯と酸性スラグ層とを接触させながら、燃料と酸素との理論燃焼比(酸素量(体積)×5/燃料(体積)量)が1〜1.5である酸素過剰の火炎を上記鋳鉄溶湯の表面に直接暴露して、鋳鉄溶湯の表面を過熱することを特徴とする方法である。
また、鋳鉄溶湯中のMnの単位時間当たりの除去効率を(△Mn/h)とし、同Cの単位時間当たりの除去効率を(△C/h)、同Siの単位時間当たりの除去効率を(△Si/h)とするとき、(△C/△Mn)または(△Si/△Mn)を2.5以下とする方法であることを特徴とする。
また、酸素過剰の火炎が直接暴露されている上記鋳鉄溶湯の表面に、該鋳鉄溶湯の内部から酸素を含むガスを注入することを特徴とし、特に酸素を含むガスが空気であることを特徴とする。この酸素を含むガスを溶湯1000kgあたり、100(l/min.)〜1600(l/min.)の割合で注入することを特徴とする。
また、上記鋳鉄溶湯中の不純物として除去されるMn以外の元素が、Pb、Zn、Ti、Al、およびBから選ばれた少なくとも1つの元素であることを特徴とする。
本発明の鋳鉄溶湯中の不純物除去方法は、上記鋳鉄溶湯中に酸化鉄を添加することを特徴とする。また、上記鋳鉄溶湯を保持する装置が回転炉、電気炉、取鍋、キュポラ脱硫取鍋、もしくはターンディッシュ、またはこれらの組み合わせであることを特徴とする。
The method for removing impurities in a molten cast iron according to the present invention is a method for removing impurities containing Mn while suppressing the depletion of C and Si contained in a previously melted cast iron, While maintaining the temperature at 1250 ° C. or more and less than 1500 ° C., the theoretical combustion ratio of fuel to oxygen (oxygen amount (volume) × 5 / fuel (volume) amount) is 1 while contacting the molten metal and the acidic slag layer. It is a method characterized in that an oxygen-excess flame of ˜1.5 is directly exposed to the surface of the cast iron melt to superheat the surface of the cast iron melt.
Also, the removal efficiency per unit time of Mn in the molten cast iron is (ΔMn / h), the removal efficiency per unit time of C is (ΔC / h), and the removal efficiency per unit time of Si is When (ΔSi / h), (ΔC / ΔMn) or (ΔSi / ΔMn) is 2.5 or less.
Further, the present invention is characterized in that a gas containing oxygen is injected from the inside of the cast iron melt into the surface of the cast iron melt to which an oxygen-excess flame is directly exposed, and in particular, the oxygen-containing gas is air. To do. This oxygen-containing gas is injected at a rate of 100 (l / min.) To 1600 (l / min.) Per 1000 kg of molten metal.
Further, the element other than Mn removed as an impurity in the molten cast iron is at least one element selected from Pb, Zn, Ti, Al, and B.
The impurity removal method in the cast iron melt of the present invention is characterized in that iron oxide is added to the cast iron melt. Further, the apparatus for holding the cast iron melt is a rotary furnace, an electric furnace, a ladle, a cupola desulfurization ladle, a turn dish, or a combination thereof.
本発明の鋳鉄原料は、上記方法により製造される鋳鉄原料であって、C 2〜4 質量%、Si 0.5〜4 質量%、Mn 0.1〜3 質量%、Pb 0.0001〜0.03 質量%、Zn 0.0001〜1.0 質量%、Ti 0.001〜0.2 質量%、Al 0.0001〜0.5 質量%、B 0.0001〜0.04 質量%であり、残りが Fe および不可避的不純物であることを特徴とする。 The cast iron raw material of the present invention is a cast iron raw material produced by the above method, and is C 2-4 mass%, Si 0.5-4 mass%, Mn 0.1-3 mass%, Pb 0.0001-0. 0.03 mass%, Zn 0.0001-1.0 mass%, Ti 0.001-0.2 mass%, Al 0.0001-0.5 mass%, B 0.0001-0.04 mass%. The remainder is Fe and inevitable impurities.
本発明の鋳鉄溶湯中の不純物除去方法は、あらかじめ溶融された鋳鉄溶湯中に含まれているCおよびSiの減耗を抑制しながら、Mnを含む不純物を除去する方法であって、上記鋳鉄溶湯の温度を1250℃以上1500℃未満に維持して、該溶湯と酸性スラグ層を接触させながら、燃料と酸素との理論燃焼比が1〜1.5である酸素過剰の火炎を上記鋳鉄溶湯の表面に直接暴露して、溶湯表面を過熱するので、鋳鉄溶湯からMn等の不純物元素を除去し、かつ鋳鉄の必須元素であるC、Siの減耗を抑制した清浄な鋳鉄溶湯を得ることができる。特に球状黒鉛鋳鉄では、Mn等の不純物が、鋳鉄材料としての伸び、靭性を大きく阻害するので、Mn等の不純物元素除去の効果が顕著である。 The method for removing impurities in a molten cast iron according to the present invention is a method for removing impurities containing Mn while suppressing the depletion of C and Si contained in a previously melted cast iron, While maintaining the temperature at 1250 ° C. or more and less than 1500 ° C., the oxygen-excess flame having a theoretical combustion ratio of fuel to oxygen of 1 to 1.5 is brought into contact with the surface of the cast iron melt while contacting the molten metal and the acidic slag layer. Since the surface of the molten metal is directly exposed to heat, the impurity element such as Mn is removed from the cast iron melt, and a clean cast iron melt that suppresses the depletion of C and Si, which are essential elements of cast iron, can be obtained. In particular, in spheroidal graphite cast iron, impurities such as Mn significantly inhibit the elongation and toughness of the cast iron material, so that the effect of removing impurity elements such as Mn is remarkable.
鋳鉄溶湯中のMn、Al、Ti、Pb、Zn、Bの不純物元素を除去し、かつ有用なC、Siの減耗を抑制するために、本発明者達は鋭意研究し、酸素バーナーを利用して鋳鉄溶湯へ火炎を直接暴露して、溶湯表面を過熱することにより、不純物除去技術を完成するに至った。
本発明方法において、原料は銑鉄、鉄スクラップ、古銑鉄、戻り銑、ダライ粉等が鉄源となり、特に鉄スクラップが主鉄源となる。
近年の鉄スクラップは、鉄鋼材料の高性能化、軽量化、高機能化などのために添加される比較的安価なMnの量が多く、このMnを除去する必要がある。本発明方法はMn量を多く含む鉄スクラップに特に好適に採用できる。
Mn以外の元素としては、Pb、Zn、Ti、Al、または、Bを本発明方法で除去できる。本発明方法は、Mnを含めて、これらの元素を鉄スクラップから除去する方法である。
In order to remove the impurity elements of Mn, Al, Ti, Pb, Zn, and B in the cast iron melt and to suppress the depletion of useful C and Si, the present inventors have intensively studied and used an oxygen burner. By directly exposing the flame to the cast iron melt and overheating the melt surface, the impurity removal technology was completed.
In the method of the present invention, the raw materials are pig iron, iron scrap, old pig iron, return iron, dairy powder, etc., and iron scrap is the main iron source.
Steel scraps in recent years have a large amount of relatively inexpensive Mn added to improve the performance, weight, and functionality of steel materials, and it is necessary to remove this Mn. The method of the present invention can be particularly suitably employed for iron scrap containing a large amount of Mn.
As an element other than Mn, Pb, Zn, Ti, Al, or B can be removed by the method of the present invention. The method of the present invention is a method of removing these elements from iron scrap including Mn.
本発明は、例えば、Cが3〜4質量%、Siが1〜3質量%、Mnが0.5〜3質量%を含有するあらかじめ溶解保持した鋳鉄溶湯から、Mnを0.2質量%以上除去することができる処理方法である。
この処理方法において、Mnの単位時間当たりの除去効率を△Mnとし、Cの単位時間当たりの除去効率を△C、Siの単位時間当たりの除去効率を△Siとするとき、(△C/△Mn)または(△Si/△Mn)を2.5以下とする方法である。ここで単位時間当たりの除去効率は、単位時間当たりの(処理前の元素量−処理後の元素量)である。
特に、Mnの除去速度を0.6質量%/h以上確保して、△C/△Mnを1、△Si/△Mnを2以下に制御することが好ましい。
The present invention is, for example, from a molten cast iron containing 3 to 4% by mass of C, 1 to 3% by mass of Si, and 0.5 to 3% by mass of Mn. It is a processing method that can be removed.
In this treatment method, when the removal efficiency per unit time of Mn is ΔMn, the removal efficiency per unit time of C is ΔC, and the removal efficiency per unit time of Si is ΔSi, (ΔC / Δ Mn) or (ΔSi / ΔMn) is 2.5 or less. Here, the removal efficiency per unit time is (amount of element before treatment−amount of element after treatment) per unit time.
In particular, it is preferable to secure a removal rate of Mn of 0.6% by mass / h or more and to control ΔC / ΔMn to 1 and ΔSi / ΔMn to 2 or less.
鉄スクラップは、不純物を除去する前に、あらかじめ溶解されて、処理装置に給湯される。なお、処理装置が、例えば電気炉などの加熱溶融設備を備えていれば該装置内で鋳鉄溶湯とすることができる。
給湯時の鋳鉄溶湯の温度は、1500℃未満であることが好ましく、より好ましくは1250℃以上1500℃未満である。この温度範囲であると、給湯後に、C、Siの減耗を抑制しながらの脱Mn処理が容易となる。
The iron scrap is melted in advance and hot water is supplied to the processing device before removing impurities. In addition, if the processing apparatus is provided with heating and melting equipment such as an electric furnace, cast iron can be formed in the apparatus.
The temperature of the molten cast iron at the time of hot water supply is preferably less than 1500 ° C, more preferably 1250 ° C or more and less than 1500 ° C. When the temperature is within this temperature range, it is easy to remove Mn while suppressing C and Si wear after hot water supply.
処理装置に給湯された鋳鉄溶湯の処理状態を表す摸式図を図1に示す。
処理装置に給湯された鋳鉄溶湯1の表面1aにバーナー3より酸素過剰の火炎2を直接暴露して溶湯表面を過熱する。図1において、4は酸性スラグであり、5は鋳鉄溶湯1内に注入される酸素を含むガスである。
酸素過剰の火炎2の熱源としては、LPGガスまたはLNGガスを用いて、燃焼に必要な酸素量よりも過剰の酸素量を供給しながら燃焼させるバーナー3が好ましい。過剰酸素の供給源としては、空気、純酸素ガスが挙げられる。
燃料と酸素との理論燃焼比(酸素量(体積)×5/燃料(体積)量)は1〜1.5、好ましくは1.1〜1.4である。理論燃焼比が1未満では過剰酸素不足で脱Mnは進まず、1.5以上では火炎の温度が上がらずこれも脱Mnが効率よく進まない。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the processing state of the molten cast iron supplied to the processing apparatus.
The
As a heat source for the oxygen-
The theoretical combustion ratio of fuel to oxygen (oxygen amount (volume) × 5 / fuel (volume) amount) is 1 to 1.5, preferably 1.1 to 1.4. When the theoretical combustion ratio is less than 1, the deoxidization does not proceed due to insufficient oxygen, and when the theoretical combustion ratio is 1.5 or more, the flame temperature does not rise and this also does not proceed efficiently.
酸素過剰の火炎2は鋳鉄溶湯の表面1aに直接暴露される。火炎暴露時における鋳鉄溶湯の表面1aの温度は2000℃以上になると予測されるが、鋳鉄溶湯内1bの温度は1250℃以上1500℃未満に維持する。
鋳鉄溶湯内の温度をこの範囲に維持する手段としては、溶湯量と燃料炊きこみ量、図1において溶湯内に注入されるガス5の量、処理装置の予熱量、したがってこの場合耐火物の温度を制御する等の手段がある。
鋳鉄溶湯の表面1aは、不純物処理開始により溶湯温度が1400℃に達するまでに、酸性スラグ4により覆われるようになるが、酸素過剰の火炎2を鋳鉄溶湯の表面1aに直接暴露することにより、暴露された部分のスラグ4が排除される。その結果、火炎2が直接鋳鉄溶湯の表面1aに接触する。また火炎2に暴露されていない面1cは酸性スラグ4に接触している(図1)。
溶湯表面を火炎に直接暴露して、残りの溶湯表面を酸性スラグに接触させながら溶湯全体の温度を上昇させることなく不純物除去処理することにより、Mnの酸化除去が進行しつつ、C、Siの減耗を少なくできると考えられる。
The oxygen-
Means for maintaining the temperature in the molten cast iron within this range include the amount of molten metal and the amount of fuel cooked in FIG. 1, the amount of
The
By exposing the molten metal surface directly to a flame and removing impurities without increasing the temperature of the entire molten metal while contacting the remaining molten metal surface with acidic slag, oxidation removal of Mn proceeds and C and Si It is thought that wear can be reduced.
鋳鉄溶湯1は酸素を含むガス5を注入することにより撹拌される。酸素を含むガスとしては空気が好ましい。また、注入量は溶湯重量あたり100(l/min.)以上、1600(l/min.)未満であることが好ましく、より好ましくは200(l/min.)以上800(l/min.)未満である。注入量が少ないと溶湯の攪拌力が小さすぎ、多すぎるとガスによって持ち去られる熱によって溶湯の温度が低下しすぎる。
The
また、酸素を含むガス5は、酸素過剰の火炎2が直接暴露して過熱されている鋳鉄溶湯の表面1aに、ガス5の気泡が到達するように、鋳鉄溶湯の内部から注入する(図1)。本発明の処理方法は、この火炎2が直接暴露されている鋳鉄溶湯の表面1aでの反応が重要であるため、この表面反応を酸素を含むガス5の注入により促進させる。
Further, the
鋳鉄溶湯が収容される処理装置としては、図1に示すように、溶湯1が火炎2に直接暴露される形状の処理装置であれば使用できる。使用できる処理装置としては、回転炉、電気炉、取鍋、キュポラ脱硫取鍋、もしくはターンディッシュ、またはこれらの組み合わせが挙げられる。
As the processing apparatus in which the cast iron melt is accommodated, as long as the processing apparatus has a shape in which the
上記本発明により製造される鋳鉄原料は、有用なC、Siの減耗を抑制しながら、Mn等の不純物を減らすことができる。そのため、C 2〜4 質量%、Si 0.5〜4 質量%、Mn 0.1〜3 質量%、好ましくはMn 0.1〜1 質量%、Pb 0.0001〜0.03 質量%、好ましくはPb 0.0001〜0.02 質量%、Zn 0.0001〜1.0 質量%、好ましくはZn 0.0001〜0.02 質量%、Ti 0.001〜0.2 質量%、Al 0.0001〜0.5 質量%、好ましくはAl 0.0001〜0.2 質量%、B 0.0001〜0.04 質量%、好ましくはB 0.0001〜0.01 質量%であり、残りが Fe および不可避的不純物である鋳鉄原料を容易に製造できる。
The cast iron raw material produced according to the present invention can reduce impurities such as Mn while suppressing the depletion of useful C and Si. Therefore, C 2-4 mass%, Si 0.5-4 mass%, Mn 0.1-3 mass%, preferably Mn 0.1-1 mass%, Pb 0.0001-0.03 mass%, preferably Pb 0.0001-0.02 mass%, Zn 0.0001-1.0 mass%, preferably Zn 0.0001-0.02 mass%, Ti 0.001-0.2 mass%,
実施形態例1:小型回転炉式不純物除去装置による例
図2に示す小型回転炉式不純物除去装置により鋳鉄原料の不純物を除去した。この小型回転炉式不純物除去装置6は、炉体6a内に収容される溶湯1の表面をバーナーの火炎2が直接暴露して過熱するように、装置上部にバーナー3を設置している。本装置6は、一般の鋳鉄溶解炉の炉前に設置される溶湯保持炉型の形状をしているが、溶湯1が火炎2に直接暴露して過熱できる形状であれば必ずしもその形状を問わない。図2において、10は排気ダクトを示す。
装置を予熱した後、表1に示す処理前の鋳鉄溶湯をあらかじめ別途溶解して、除去装置6に給湯する。溶湯重量は50kgで行なった。
Embodiment Example 1 Example Using a Small Rotary Furnace Type Impurity Removal Device Impurities in cast iron raw materials were removed using a small rotary furnace type impurity removal device shown in FIG. In this small rotary furnace type
After preheating the apparatus, the cast iron melt before treatment shown in Table 1 is separately melted in advance and supplied to the removing
表1に示す処理前の鋳鉄溶湯の表面をバーナー火炎に直接暴露して不純物元素除去実験を行なった。実験条件を以下に示す。
(1)燃料と酸素との理論燃焼比(λ):1、1.2、1.5の3水準
(2)酸化鉄の添加量(溶湯量に対する%):0、2質量%の2水準
(3)処理時間:80分(10分毎に測定試料採取)
(4)測定元素:Mn、C、Si、Pb、Zn、Ti、Al、B
実験開始時の溶湯温度は1300℃で、約1時間後に溶湯温度が1450℃に到達するように入熱を調整した。併せて、溶湯温度、排ガス口でのガス組成、溶湯の溶存酸素量を測定しながら、化学組成分析用試験片を採取した。溶湯温度が1400℃に達するまでに、溶湯表面は酸性スラグによって覆われた。処理後の鋳鉄原料の組成を表1に、実験結果を図3〜図5に示す。
The surface of the cast iron melt before treatment shown in Table 1 was directly exposed to a burner flame, and an impurity element removal experiment was conducted. Experimental conditions are shown below.
(1) Theoretical combustion ratio of fuel and oxygen (λ): 3 levels of 1, 1.2, 1.5 (2) Amount of iron oxide added (% relative to the amount of molten metal): 0, 2 levels of 2% by mass (3) Processing time: 80 minutes (measurement sample collected every 10 minutes)
(4) Measurement elements: Mn, C, Si, Pb, Zn, Ti, Al, B
The molten metal temperature at the start of the experiment was 1300 ° C., and the heat input was adjusted so that the molten metal temperature reached 1450 ° C. after about 1 hour. In addition, a test piece for chemical composition analysis was collected while measuring the molten metal temperature, the gas composition at the exhaust gas port, and the dissolved oxygen content of the molten metal. By the time the molten metal temperature reached 1400 ° C., the molten metal surface was covered with acidic slag. The composition of the cast iron raw material after the treatment is shown in Table 1, and the experimental results are shown in FIGS.
図3は、処理時間の経過と共に変化する溶湯中のC、Si、Mn含有量を示す。燃料と酸素との理論燃焼比(λ)が1.2で処理して、酸化鉄を2質量%添加した条件のとき、初期のMn量0.8質量%からMn量0.2質量%まで低下し、最も効率よくMn量を除去できた(図3中、黒三角印)。
そのときの除去効率は0.6重量%/hで、かつこのとき、Mn除去量△Mnに対して、炭素の減耗量△C、珪素の減耗量△Siとしたとき、△C/△Mnを0.37、△Si/△Mnを1.7以下に制御できた。また、燃料酸素の比(λ)が1未満のときは除去効率が0.45質量%/hと悪くなり、1.5を上回ると、過剰な酸素による冷却によって溶湯の温度上昇が抑えられて燃料必要量が増加すると同時に処理時間が長くなる。
FIG. 3 shows the contents of C, Si, and Mn in the molten metal that change with the lapse of treatment time. When the theoretical combustion ratio (λ) between the fuel and oxygen is 1.2, and 2 mass% of iron oxide is added, the initial Mn content is 0.8 mass% to the Mn content is 0.2 mass%. The amount of Mn was reduced and the amount of Mn could be removed most efficiently (black triangle mark in FIG. 3).
The removal efficiency at that time is 0.6% by weight / h. At this time, with respect to the Mn removal amount ΔMn, when the carbon depletion amount ΔC and the silicon depletion amount ΔSi, ΔC / ΔMn Of 0.37 and ΔSi / ΔMn could be controlled to 1.7 or less. Further, when the fuel oxygen ratio (λ) is less than 1, the removal efficiency is as low as 0.45% by mass / h, and when it exceeds 1.5, the temperature rise of the molten metal is suppressed by cooling with excess oxygen. As the fuel requirement increases, the processing time increases.
図4は、処理時間の経過と共に変化する溶湯中のPb、Zn、Ti、Al、Bの含有量の変化を示す。
図5は、鋳鉄溶湯のSi量およびスイング、エアバブリングの脱Mn効率に及ぼす影響を示す。低Si化することにより効率が上がり、さらにスイング、エアバブリングにより脱Mn効率の上昇が見られた。
FIG. 4 shows changes in the contents of Pb, Zn, Ti, Al, and B in the molten metal that change with the lapse of treatment time.
FIG. 5 shows the influence of the Si amount of the cast iron melt and the swing and the de-Mn efficiency of air bubbling. The efficiency was improved by lowering the Si content, and the removal Mn efficiency was increased by swinging and air bubbling.
小型回転炉式不純物除去装置で採用した純酸素バーナーの火炎温度は、2000℃をこえると予想される。しかし、測定された鋳鉄溶湯の温度は1250℃以上1500℃未満の範囲であり、2000℃まで上昇することはなかった。溶湯は極く表面のみ高温状態になっていると考えられる。溶湯表面が火炎に直接暴露されて過熱されることによって、残りの溶湯全体の温度を上昇させないで不純物除去するので、Mnの酸化除去が進行しつつ、C、Siの減耗が抑制されると考えられる。 The flame temperature of the pure oxygen burner employed in the small rotary furnace type impurity removal device is expected to exceed 2000 ° C. However, the measured temperature of the molten cast iron was in the range of 1250 ° C. or more and less than 1500 ° C., and did not rise to 2000 ° C. It is considered that only the surface of the molten metal is in a high temperature state. Since the surface of the molten metal is directly exposed to the flame and heated, impurities are removed without increasing the temperature of the entire remaining molten metal, so that Mn oxidation and removal are progressing, and depletion of C and Si is suppressed. It is done.
実施形態例2:実機回転炉式不純物除去装置による例
図6に実機回転炉式不純物除去装置を示す。この実機回転炉式不純物除去装置7は、炉体7a内に収容される溶湯1の表面をバーナー3の火炎2が直接暴露するように、装置上部にバーナー3を3基設置している。また、2本のランス9により溶湯1内の火炎2の下部にガス5が吹き込まれる。この装置を用いて鋳鉄原料の不純物を除去した。処理装置7に給湯される溶湯重量は500kgおよび1000kgで行なった。実施条件を以下に示す。
(1)燃料と酸素との理論燃焼比(λ):1.2
(2)ランスによる空気の注入量:ランス1本あたり、100l/min.、200l/min.
(3)処理時間:120分(10分毎に測定試料採取)
(4)測定元素:Mn
実施結果を図7に示す。
Mn除去効率は、それぞれ、空気の注入がない場合は約0.1質量%/h、空気の注入が100l/min.の場合は約0.4質量%/h、空気の注入が200l/min.の場合は約1.0質量%/hであり、ガスによる溶湯の攪拌はMn除去効率を上昇させる。
燃料と酸素の理論燃焼比λが1.2、空気の注入量が200l/min.の場合、Mnは、処理前が0.7質量%、処理後が0.2質量%であり、処理に必要な時間は500kg当たり約30分である。同様に、図示を省略するが、Cは処理前が3.7質量%、処理後が3.4質量%、Siは処理前が2.7質量%、処理後が2.1質量%であった。このとき△C/△Mnは0.6、△Si/△Mnは1.2であった。
(1) Theoretical combustion ratio between fuel and oxygen (λ): 1.2
(2) Air injection amount by lance: 100 l / min. Per lance. 200 l / min.
(3) Processing time: 120 minutes (measurement sample collected every 10 minutes)
(4) Measurement element: Mn
An implementation result is shown in FIG.
The Mn removal efficiency is about 0.1% by mass / h in the absence of air injection, and 100 l / min. Is about 0.4 mass% / h, and air injection is 200 l / min. In this case, the stirring rate is about 1.0% by mass / h, and stirring of the molten metal with gas increases the Mn removal efficiency.
The theoretical combustion ratio λ of fuel and oxygen is 1.2, and the injection rate of air is 200 l / min. In this case, Mn is 0.7 mass% before the treatment and 0.2 mass% after the treatment, and the time required for the treatment is about 30 minutes per 500 kg. Similarly, although not shown, C is 3.7% by mass before treatment, 3.4% by mass after treatment, Si is 2.7% by mass before treatment, and 2.1% by mass after treatment. It was. At this time, ΔC / ΔMn was 0.6, and ΔSi / ΔMn was 1.2.
実施形態例3:取鍋式不純物除去装置による例
図8に取鍋式不純物除去装置を示す。この取鍋式不純物除去装置8は、炉体8a内に収容される溶湯1の表面をバーナー3の火炎2が直接暴露するように、通常の鋳鉄用取鍋上に酸素バーナー3を設置している。また、ランス9により溶湯1内の火炎2の下部にガス5が吹き込まれる。この装置を用いて鋳鉄原料の不純物を除去した。処理装置8に給湯される溶湯重量は500kgで行なった。実施条件を以下に示す。
(1)燃料と酸素との理論燃焼比(λ):1.2
(2)ランスによる空気の注入量:100l/min.、200l/min.、400l/min.の3水準
(3)処理時間:60分
(4)測定元素:Mn
実施結果を図9に示す。なお、図9では、空気の注入による溶湯の攪拌効率を次式において撹拌エネルギー(W/h)に換算して示した。また、実施形態2で得られた脱Mn効率を併せて示す。
(1) Theoretical combustion ratio between fuel and oxygen (λ): 1.2
(2) Air injection amount by lance: 100 l / min. 200 l / min. 400 l / min. (3) Processing time: 60 minutes (4) Measurement element: Mn
An implementation result is shown in FIG. In addition, in FIG. 9, the stirring efficiency of the molten metal by air injection | pouring was converted into stirring energy (W / h) in the following formula, and was shown. Moreover, the Mn removal efficiency obtained in
各実施形態例で得られた結果のまとめを図10および図11に示す。図10はMn除去効率を鋳鉄溶湯の重量あたりの溶湯の比表面積で整理した結果を示す図であり、図11はMn除去効率に対するC、Siの減耗を対比した図である。
実機回転炉式不純物除去装置(実施形態例1)での鋳鉄の重量当たりの溶湯の比表面積は1.7m2/tであり、小型回転炉式不純物除去装置(実施形態例2)による処理量50kgの場合の溶湯の比表面積は3m2/tであり、取鍋式不純物除去装置(実施形態例3)による溶湯の比表面積は0.2m2/tである。
Mn除去効率は、図10より、溶湯の比表面積が大きいほど上昇することが明らかである。
A summary of the results obtained in each embodiment is shown in FIGS. FIG. 10 is a diagram showing the result of arranging the Mn removal efficiency by the specific surface area of the molten metal per weight of the cast iron melt, and FIG. 11 is a diagram comparing the depletion of C and Si with respect to the Mn removal efficiency.
The specific surface area of the molten metal per weight of cast iron in the actual rotary furnace type impurity removal apparatus (Embodiment Example 1) is 1.7 m 2 / t, and the throughput by the small rotary furnace type impurity removal apparatus (Embodiment Example 2). The specific surface area of the molten metal in the case of 50 kg is 3 m 2 / t, and the specific surface area of the molten metal by the ladle type impurity removing device (Embodiment 3) is 0.2 m 2 / t.
From FIG. 10, it is clear that the Mn removal efficiency increases as the specific surface area of the molten metal increases.
図11は、Mn除去効率(△Mn/h)に対して、炭素の減耗量△C、珪素の減耗量△Siとしたときの、△C/△Mn、△Si/△Mnの値を示す。脱Mn処理の実用性を考慮すると、その除去効率は0.55質量%/h以上であることが望ましく、このとき△C/△Mn、△Si/△Mnがそれぞれ約1以下、約2以下となる領域が除去装置による操業の実用域と考えられる好ましい範囲である。 FIG. 11 shows the values of ΔC / ΔMn and ΔSi / ΔMn when the carbon depletion amount ΔC and the silicon depletion amount ΔSi with respect to the Mn removal efficiency (ΔMn / h). . Considering the practicality of de-Mn treatment, the removal efficiency is preferably 0.55% by mass / h or more. At this time, ΔC / ΔMn and ΔSi / ΔMn are about 1 or less and about 2 or less, respectively. This is a preferable range that is considered as a practical range of operation by the removing device.
本発明の不純物除去方法は、鋳鉄溶湯からMn等の不純物元素を除去し、かつ鋳鉄の必須元素であるC、Siの減耗を抑制した清浄な鋳鉄溶湯を得ることができるので、Mn等の不純物が、鋳鉄材料としての伸び、靭性を大きく阻害する球状黒鉛鋳鉄などの分野で利用できる。 The impurity removal method of the present invention can remove an impurity element such as Mn from the cast iron melt and obtain a clean cast iron melt that suppresses the depletion of C and Si, which are essential elements of the cast iron. However, it can be used in fields such as spheroidal graphite cast iron that greatly impairs elongation and toughness as cast iron materials.
1 鋳鉄溶湯
2 酸素過剰の火炎
3 バーナー
4 酸性スラグ
5 鋳鉄溶湯内に注入されるガス
6 小型回転炉式不純物除去装置
7 実機回転炉式不純物除去装置
8 取鍋式不純物除去装置
9 ランス
10 排気ダクト
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記鋳鉄溶湯の温度を1250℃以上1500℃未満に維持して、該溶湯と酸性スラグ層とを接触させながら、燃料と酸素との理論燃焼比(酸素量(体積)×5/燃料(体積)量)が1〜1.5である酸素過剰の火炎を前記鋳鉄溶湯の表面に直接暴露して、該表面を過熱することを特徴とする鋳鉄溶湯中の不純物除去方法。 A method for removing impurities including manganese (Mn) while suppressing depletion of carbon (C) and silicon (Si) contained in a molten cast iron melted in advance,
While maintaining the temperature of the cast iron melt at 1250 ° C. or more and less than 1500 ° C., the molten metal and the acidic slag layer are brought into contact with each other, while the theoretical combustion ratio of fuel and oxygen (oxygen amount (volume) × 5 / fuel (volume) A method for removing impurities in a molten cast iron, wherein an oxygen-excess flame having an amount of 1 to 1.5 is directly exposed to the surface of the cast iron melt and the surface is heated.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010016251A JP5150654B2 (en) | 2010-01-28 | 2010-01-28 | Method for removing impurities in cast iron melt and cast iron raw material |
CN201180007330.8A CN102782163B (en) | 2010-01-28 | 2011-01-24 | Method for removing impurities in molten cast iron, and cast iron raw material |
PCT/JP2011/051195 WO2011093237A1 (en) | 2010-01-28 | 2011-01-24 | Method for removing impurities in molten cast iron, and cast iron raw material |
US13/575,859 US20130195712A1 (en) | 2010-01-28 | 2011-01-24 | Method for removing impurities in molten cast iron, and cast iron raw material |
KR1020127022412A KR20130001227A (en) | 2010-01-28 | 2011-01-24 | Method for removing impurities in molten cast iron, and cast iron raw material |
EP11736950.4A EP2530171A4 (en) | 2010-01-28 | 2011-01-24 | Method for removing impurities in molten cast iron, and cast iron raw material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010016251A JP5150654B2 (en) | 2010-01-28 | 2010-01-28 | Method for removing impurities in cast iron melt and cast iron raw material |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011153359A JP2011153359A (en) | 2011-08-11 |
JP5150654B2 true JP5150654B2 (en) | 2013-02-20 |
Family
ID=44319225
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010016251A Expired - Fee Related JP5150654B2 (en) | 2010-01-28 | 2010-01-28 | Method for removing impurities in cast iron melt and cast iron raw material |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20130195712A1 (en) |
EP (1) | EP2530171A4 (en) |
JP (1) | JP5150654B2 (en) |
KR (1) | KR20130001227A (en) |
CN (1) | CN102782163B (en) |
WO (1) | WO2011093237A1 (en) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102747265B (en) * | 2012-06-07 | 2014-02-26 | 兰州理工大学 | Raw materials and method for preparing white cast iron, and white cast iron structure |
RU2508417C1 (en) * | 2013-03-13 | 2014-02-27 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Cast iron |
RU2529343C1 (en) * | 2013-12-12 | 2014-09-27 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Cast iron |
WO2016093093A1 (en) * | 2014-12-12 | 2016-06-16 | 株式会社木下製作所 | Methods for manganese removal for cast iron |
CN104894467A (en) * | 2015-06-08 | 2015-09-09 | 谢伟杰 | Wear-resisting cast iron |
WO2017141145A1 (en) * | 2016-02-16 | 2017-08-24 | Dominic Sabukutty | Method for pre-treatment of molten iron with special grades of iron ore |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA924907A (en) * | 1969-03-21 | 1973-04-24 | British Steel Corporation | Manganese control |
BE756083A (en) * | 1969-09-11 | 1971-03-15 | Enya Ryosuke | METHOD AND DEVICE FOR THE MANUFACTURE OF FUSION METAL INTENDED TO BE CAST |
US4130419A (en) * | 1977-03-11 | 1978-12-19 | Linde Ag | Process for the purification, modification and heating of a cast-iron melt |
DE2727093A1 (en) * | 1977-06-15 | 1979-01-04 | Linde Ag | Removal of manganese and silicon from a cast iron melt - by an oxygen blow and addn. of slag formers |
US4402739A (en) * | 1982-07-13 | 1983-09-06 | Kawasaki Steel Corporation | Method of operation of a top-and-bottom blown converter |
JPS59126705A (en) * | 1983-01-08 | 1984-07-21 | Kubota Ltd | Treatment of molten iron |
JPS59126706A (en) * | 1983-01-08 | 1984-07-21 | Kubota Ltd | Treatment of molten iron |
JPS61163203A (en) * | 1985-01-10 | 1986-07-23 | Nippon Steel Corp | Method for removing mn from molten iron |
JPH07268432A (en) | 1994-04-01 | 1995-10-17 | Hitachi Metals Ltd | Production of spheroidal graphite cast iron by rotary furnace utilizing pure oxygen |
JP3662348B2 (en) * | 1996-06-17 | 2005-06-22 | 大陽日酸株式会社 | Iron melting furnace and method for producing cast iron |
JPH10330816A (en) * | 1997-06-05 | 1998-12-15 | Nippon Sanso Kk | Production of cast iron |
JP4718739B2 (en) | 2001-09-27 | 2011-07-06 | 新日本製鐵株式会社 | Demanganese treatment method for cast iron |
JP4210603B2 (en) * | 2002-03-28 | 2009-01-21 | 旭テック株式会社 | Method for removing manganese in molten cast iron and method for producing spheroidal graphite cast iron |
JP2007332432A (en) * | 2006-06-16 | 2007-12-27 | Katsuhiko Yamada | Method for refining molten steel |
JP2008045165A (en) * | 2006-08-12 | 2008-02-28 | Iwate Industrial Research Center | Method for removing impurity from molten cast iron |
DE102009004189B4 (en) * | 2009-01-09 | 2013-07-25 | Man Truck & Bus Ag | Component of a cast iron alloy, in particular for cylinder heads |
-
2010
- 2010-01-28 JP JP2010016251A patent/JP5150654B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2011
- 2011-01-24 EP EP11736950.4A patent/EP2530171A4/en not_active Withdrawn
- 2011-01-24 CN CN201180007330.8A patent/CN102782163B/en active Active
- 2011-01-24 US US13/575,859 patent/US20130195712A1/en not_active Abandoned
- 2011-01-24 WO PCT/JP2011/051195 patent/WO2011093237A1/en active Application Filing
- 2011-01-24 KR KR1020127022412A patent/KR20130001227A/en not_active Application Discontinuation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20130195712A1 (en) | 2013-08-01 |
CN102782163A (en) | 2012-11-14 |
KR20130001227A (en) | 2013-01-03 |
CN102782163B (en) | 2014-12-31 |
JP2011153359A (en) | 2011-08-11 |
EP2530171A4 (en) | 2015-07-15 |
WO2011093237A1 (en) | 2011-08-04 |
EP2530171A1 (en) | 2012-12-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5150654B2 (en) | Method for removing impurities in cast iron melt and cast iron raw material | |
CN101898286B (en) | Low-hydrogen alkaline welding rod for 25Cr2Ni4MoV alloy steel manual arc welding | |
CN101890594A (en) | Low-hydrogen basic electrode for 25Cr2Ni4MoV alloy steel welding | |
CN101905395A (en) | Low-hydrogen basic electrode for welding FV520 (B) stainless steel | |
CN103540701A (en) | Smelting process suitable for ultra-high strength gray cast iron | |
CN106086598A (en) | A kind of high cleanliness austenite is without the smelting process of magnetic Retaining Ring Steel | |
CN107245637A (en) | A kind of AOD smelts the method and a kind of AOD furnace of high manganese stainless steel | |
CN101913034A (en) | Low-hydrogen basic electrode for manual metal arc welding of FV520 (B) stainless steel | |
JP5589688B2 (en) | Hot metal production method | |
JP5406516B2 (en) | Method for producing high nitrogen content stainless steel | |
JP4079097B2 (en) | Melting method of high clean steel | |
CN105506501B (en) | A kind of long-life heat-resistant high alloy steel and its manufacturing method | |
CN100540685C (en) | direct steel alloying method | |
JP3893785B2 (en) | Melting method of high carbon steel for wire | |
JPS60106912A (en) | Manufacture of low carbon-containing steel | |
Zhuchkov et al. | Prospects for using boron in metallurgy. Report 2 | |
JP7447878B2 (en) | Method for decarburizing molten Cr and method for producing Cr-containing steel | |
CN108277426A (en) | A kind of slim rich chromium cast iron pipe | |
SU1560607A1 (en) | Cast iron | |
KR100887859B1 (en) | The method of manufacturing stainless steel through reduction of chromium ore | |
RU2006138550A (en) | METHOD FOR Smelting Steel | |
RU2315815C1 (en) | Method for producing of vermiculate graphite cast-iron | |
RU2186856C1 (en) | Composite blend for smelting alloyed steels | |
US20120325054A1 (en) | Method of alloying various grades of steel with manganese oxides | |
CN115820979A (en) | Direct alloying method of molybdenum concentrate |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20121113 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20121203 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5150654 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151207 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |