JP5581760B2 - Method for removing copper in steel scrap and method for producing molten steel using steel scrap as an iron source - Google Patents

Method for removing copper in steel scrap and method for producing molten steel using steel scrap as an iron source Download PDF

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Description

本発明は、鉄源として鋼屑(鉄系スクラップ)を使用して高級鋼を製造する場合に品質上の問題となる鋼屑中の銅を除去する方法、並びに、銅を除去した後の溶融鉄を用いて高級鋼用の溶鋼を製造する方法に関する。   The present invention relates to a method for removing copper in steel scrap, which causes quality problems when steel scrap (iron-based scrap) is used as an iron source, and melting after removing copper The present invention relates to a method for producing molten steel for high-grade steel using iron.

製鋼過程で使用する鉄源は、鉄鉱石を高炉で還元して得られる溶銑が主体であるが、鉄鋼材料の加工工程で発生する鋼屑や、建築物及び機械製品などの老朽化に伴って発生する鋼屑も、かなりの量が使用されている。鉄鋼製品の製造にあたり、高炉での溶銑の製造では、鉄鉱石を還元し且つ溶融するための多大なエネルギーを要するのに対し、鋼屑は溶解熱のみを必要としており、製鋼過程で鋼屑を利用した場合には、鉄鉱石の還元熱分のエネルギー使用量を少なくすることができるという利点がある。従って、省エネルギー及びCO2削減による地球温暖化防止の観点からも、鋼屑利用の促進が望まれている。 The iron source used in the steelmaking process is mainly hot metal obtained by reducing iron ore in a blast furnace, but with the aging of steel scraps, buildings and machinery products generated in the processing process of steel materials A considerable amount of steel scrap is also used. In the manufacture of iron and steel products, the production of hot metal in a blast furnace requires a great deal of energy to reduce and melt iron ore, whereas steel scraps only require heat of melting. When used, there is an advantage that the amount of energy used for reducing heat of iron ore can be reduced. Therefore, from the viewpoint of energy saving and prevention of global warming by reducing CO 2, it is desired to promote the use of steel scrap.

従来、鋼屑は、転炉、アーク炉などの製鋼炉へ直接投入して使用されることが多かった。しかし、鉄源として多様な鋼屑を使用すると、製造される溶鋼の成分調整が難しいという問題があった。また、転炉は、鋼屑の溶解熱として溶銑に含有される炭素の燃焼熱を利用していることから、鋼屑の配合比率を高めることできないという欠点があり、一方、アーク炉は、エネルギー効率が低く、エネルギー使用量の点で欠点があった。   Conventionally, steel scrap is often used by directly charging it into a steelmaking furnace such as a converter or an arc furnace. However, when various steel scraps are used as the iron source, there is a problem that it is difficult to adjust the composition of the molten steel to be produced. In addition, since the converter uses the combustion heat of carbon contained in the hot metal as the melting heat of steel scrap, there is a disadvantage that the mixing ratio of steel scrap cannot be increased, whereas the arc furnace has an energy The efficiency was low and there were drawbacks in terms of energy consumption.

しかしながら、アーク炉においては、エネルギー効率が低いという課題を解決するために、溶解中にアーク炉から発生する高温の排ガスにより鋼屑を予熱し、予熱した鋼屑を溶解することによって電力使用量を削減する、という技術が多数提案されている。その代表均なものが特許文献1に提案されている技術である。   However, in an arc furnace, in order to solve the problem of low energy efficiency, steel waste is preheated by high-temperature exhaust gas generated from the arc furnace during melting, and the preheated steel scrap is melted to reduce the amount of power used. A number of techniques have been proposed to reduce this. The representative average is the technique proposed in Patent Document 1.

特許文献1による鋼屑の溶解方法は、「溶解室と、該溶解室の上部に直結し、溶解室で発生する排ガスが導入されるシャフト型の予熱室と、を有するアーク炉を用い、鋼屑が予熱室と溶解室とに連続して存在する状態を保つように予熱室へ冷鉄源を連続的または断続的に供給しながら、溶解室内の鋼屑をアークにより溶解し、溶解室に少なくとも1ヒート分の溶融鉄が溜まった時点で、鋼屑が溶解室及び予熱室に連続して存在する状態で溶融鉄を出湯する」ことを特徴としており、この技術により、電力使用量は大幅に改善され、200kWh/t以下の電力原単位での溶解が可能であることが報告されている。   The method for melting steel scrap according to Patent Document 1 uses an arc furnace having a melting chamber and a shaft-type preheating chamber directly connected to the upper portion of the melting chamber and into which exhaust gas generated in the melting chamber is introduced. While supplying the cold iron source to the preheating chamber continuously or intermittently so that the scrap is continuously present in the preheating chamber and the melting chamber, the steel scrap in the melting chamber is melted by an arc to the melting chamber. When the molten iron for at least one heat is collected, the molten iron is discharged in a state where the steel scrap is continuously present in the melting chamber and the preheating chamber. " It has been reported that it is possible to dissolve at a power unit of 200 kWh / t or less.

ところで、鋼屑を再生利用する際に、これら鋼屑に随伴する銅及び錫に代表されるトランプエレメントが、鋼屑溶解の過程で不可避的に溶融鉄中に混入する。トランプエレメントは鋼の性質を損なう成分であり、一定の濃度以下に保つ必要がある。このため、高級鋼を製造する鉄源として、銅や錫を含む恐れのある鋼屑を使用することは困難であった。しかしながら、近年の鋼屑発生量の増加及びCO2発生削減のための鋼屑増使用の要請を勘案すると、鋼屑の再生利用を進める必要がある。 By the way, when recycling steel scraps, trump elements typified by copper and tin accompanying these steel scraps are inevitably mixed in the molten iron in the process of steel scrap melting. The trump element is a component that impairs the properties of steel and must be kept below a certain concentration. For this reason, it was difficult to use steel scraps that may contain copper or tin as an iron source for producing high-grade steel. However, considering the recent increase in the amount of steel scrap generated and the demand for increased use of steel scrap for reducing CO 2 generation, it is necessary to promote the recycling of steel scrap.

銅や錫を混入する恐れのある鋼屑を使用するための現在の実用技術としては、鋼屑を物理的に分解し、有害な部分を人力や磁力選別などの方法で分離して、有害な部分を分離したものを、有害成分をほとんど含有しない原料に配合して、鋼材の材料特性上問題のない範囲内で使用する以外に、有効な方法はない。しかしながら、このような方法では、使用済み自動車などの鋼屑を大量に再生利用することは不可能であり、今後予想される鋼屑多量発生時代に対応する鋼屑中の銅の除去技術としては、十分な解決策には成り得ない。   The current practical technology for using steel scraps that may contain copper and tin is to physically decompose the steel scraps and separate harmful parts by methods such as human power and magnetic separation. There is no effective method other than blending the part separated into the raw material containing almost no harmful components and using it within the range where there is no problem in the material properties of the steel material. However, with such a method, it is impossible to recycle a large amount of steel scrap such as used automobiles, and as a technology for removing copper in steel scrap corresponding to the era of a large amount of steel scrap expected in the future, It cannot be a sufficient solution.

一方、溶融鉄に混入した後の脱銅方法について、以下に述べる原理的発明が公知になっている。即ち、含銅高炭素溶融鉄とFeS−Na2S系フラックスとを接触させ、溶融鉄中の銅成分をCu2Sとしてフラックス中に分離除去する原理的技術知見が、非特許文献1及び非特許文献2に報告されている。この技術は、銅の除去技術として、前述の物理的除去方法に対して、より広い適用の可能性を提案するものである。但し、この方法では、Na2S系フラックスから硫黄(S)成分が溶融鉄中に混入するという問題がある。また、フラックスが溶融して溶融鉄上に形成されるスラグ中のCu濃度と溶融鉄中のCu濃度との比である分配比が高々30程度であり、スラグに充分な撹拌を与えて分配比を低下させないようにする必要がある。 On the other hand, the principle invention described below is known about the copper removal method after mixing in molten iron. That is, the basic technical knowledge of bringing copper-containing high carbon molten iron and FeS-Na 2 S flux into contact with each other and separating and removing the copper component in the molten iron as Cu 2 S is disclosed in Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 1. It is reported in Patent Document 2. This technique proposes a wider applicability to the above-described physical removal method as a copper removal technique. However, this method has a problem that a sulfur (S) component is mixed into the molten iron from the Na 2 S-based flux. In addition, the distribution ratio, which is the ratio of the Cu concentration in the slag formed on the molten iron by melting the flux and the Cu concentration in the molten iron, is about 30 at most, and the distribution ratio is obtained by giving sufficient stirring to the slag. It is necessary to prevent the deterioration.

この原理的技術知見に基づいた脱銅処理方法として、特許文献2には、銅を含む鋼屑を加炭溶融して含銅高炭素溶融鉄とした後、Na2Sを主成分とするフラックスと接触反応させて、溶融鉄中の銅成分をCu2SとしてNa2S系フラックス中に分離除去する方法が開示されている。 As a copper removal treatment method based on this fundamental technical knowledge, Patent Document 2 discloses a flux containing Na 2 S as a main component after carburizing and melting steel scraps containing copper into copper-containing high carbon molten iron. And a method of separating and removing the copper component in the molten iron as Cu 2 S in the Na 2 S-based flux.

但し、特許文献2では、脱銅処理後の高炭素溶融鉄の脱硫については一切開示していない。また、脱銅処理を行う設備が溶解炉とは別に必要であり、更に、脱銅反応を促進させるために、1200〜1500℃の反応温度を保持するための電気加熱装置を備えるとともに、大気との接触を断つための有蓋の反応容器を使用しており、設備が大がかりであり、実用化技術としては確立されたものではない。   However, Patent Document 2 does not disclose any desulfurization of high carbon molten iron after the copper removal treatment. In addition, a facility for performing the copper removal treatment is necessary separately from the melting furnace, and in order to promote the copper removal reaction, an electric heating device for maintaining a reaction temperature of 1200 to 1500 ° C. is provided, and the atmosphere and A closed reaction vessel is used to cut off the contact, and the equipment is large, and it has not been established as a practical technology.

特開平10−292990号公報JP-A-10-292990 特開平4−198431号公報Japanese Patent Laid-Open No. 4-198431

今井正等、鉄と鋼、vol.74(1988)No.4.p.640Masato Imai, iron and steel, vol.74 (1988) No.4. p. 640 王潮等、鉄と鋼、vol.77(1991)No.4.p.504Oshio et al., Iron and Steel, vol. 77 (1991) No. 4. p. 504

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、鉄源として鋼屑を使用して高級鋼を製造するに際し、鋼屑を少ないエネルギー使用量で効率良く溶解するとともに、鋼屑中の銅を効率良く且つ大がかりな設備を必要とせずに除去することのできる脱銅方法を提供することであり、また、この銅を除去した後の溶融鉄を用いて高級鋼用の溶鋼を製造する方法を提供することである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to efficiently dissolve steel scrap with a small amount of energy consumption when manufacturing high-grade steel using steel scrap as an iron source, It is to provide a copper removal method capable of removing copper in steel scrap efficiently and without requiring large-scale equipment, and for high-grade steel using molten iron after removing this copper. It is to provide a method for producing molten steel.

上記課題を解決するための第1の発明に係る鋼屑中の銅の除去方法は、溶解室と、該溶解室の上部に直結し、溶解室で発生する排ガスが導入されるシャフト型の予熱室と、を有するアーク炉を用い、鋼屑が前記予熱室と前記溶解室とに連続して存在する状態を保つように鋼屑を予熱室に供給しながら、アーク熱を利用して溶解室内にて鋼屑を加炭溶解して溶融鉄を生成させ、その後、生成した溶解室内の溶融鉄に硫黄含有フラックスを供給して該溶融鉄に含有される銅を除去し、銅を除去した後の溶融鉄をアーク炉から保持容器に出湯することを特徴とする。   The method for removing copper in steel scraps according to the first invention for solving the above-mentioned problems is a melting chamber and a shaft type preheating that is directly connected to the upper portion of the melting chamber and into which exhaust gas generated in the melting chamber is introduced. A melting chamber using arc heat while supplying the steel scrap to the preheating chamber so that the steel scrap is continuously present in the preheating chamber and the melting chamber. After the steel scrap is carburized and melted to produce molten iron, the sulfur-containing flux is then supplied to the molten iron in the generated melting chamber to remove the copper contained in the molten iron, and then the copper is removed The molten iron is discharged from an arc furnace into a holding container.

第2の発明に係る鋼屑中の銅の除去方法は、第1の発明において、前記溶融鉄のアーク炉からの出湯時、鋼屑が、予熱室と溶解室とに連続して存在する状態であることを特徴とする。   The method for removing copper in the steel scrap according to the second invention is the state in which, in the first invention, the steel scrap is continuously present in the preheating chamber and the melting chamber when the molten iron is discharged from the arc furnace. It is characterized by being.

第3の発明に係る鋼屑中の銅の除去方法は、第1または第2の発明において、前記硫黄含有フラックスがNa2Sを主成分とすることを特徴とする。 The method for removing copper in steel scraps according to a third aspect of the present invention is characterized in that, in the first or second aspect, the sulfur-containing flux contains Na 2 S as a main component.

第4の発明に係る鋼屑中の銅の除去方法は、第1ないし第3の発明の何れかにおいて、前記硫黄含有フラックスの出発原料として、Na2CO3を主成分とする材料及び鉄−硫黄合金を使用することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for removing copper in steel scraps according to any one of the first to third aspects of the present invention, as a starting material for the sulfur-containing flux, a material mainly composed of Na 2 CO 3 and iron It is characterized by using a sulfur alloy.

第5の発明に係る鋼屑中の銅の除去方法は、第1ないし第4の発明の何れかにおいて、前記硫黄含有フラックスによって銅を除去する前の溶融鉄は、温度が1200℃以上1500℃以下、炭素濃度が2質量%以上、銅濃度が0.1質量%以上1.0質量%以下、硫黄濃度が0.01質量%以上であることを特徴とする。   In any one of the first to fourth inventions, the method for removing copper in steel scraps according to a fifth aspect of the present invention provides the molten iron before removing the copper with the sulfur-containing flux having a temperature of 1200 ° C to 1500 ° C. The carbon concentration is 2% by mass or more, the copper concentration is 0.1% by mass or more and 1.0% by mass or less, and the sulfur concentration is 0.01% by mass or more.

第6の発明に係る鋼屑中の銅の除去方法は、第1ないし第5の発明の何れかにおいて、前記溶融鉄に含まれる銅の除去を、溶解室の溶融鉄中に搬送用ガスとともに硫黄含有フラックスを吹き込んで行うことを特徴とする。   The method for removing copper in steel scraps according to a sixth aspect of the present invention is the method for removing copper contained in the molten iron in any one of the first to fifth aspects, together with a carrier gas in the molten iron in the melting chamber. It is characterized by blowing sulfur-containing flux.

第7の発明に係る鋼屑中の銅の除去方法は、第1ないし第6の発明の何れかにおいて、前記鋼屑を加炭溶解する際に、加炭材及び補助熱源として炭材を溶解室内に添加することを特徴とする。   According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a method for removing copper in steel scraps according to any one of the first to sixth aspects, wherein the steel scraps are dissolved as a carburizing material and an auxiliary heat source when the steel scraps are carburized and melted. It is characterized by being added indoors.

第8の発明に係る鋼屑中の銅の除去方法は、第7の発明において、前記炭材がバイオマス由来であることを特徴とする。   According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a method for removing copper in steel scraps according to the seventh aspect, wherein the carbonaceous material is derived from biomass.

第9の発明に係る鋼屑中の銅の除去方法は、第1ないし第8の発明の何れかにおいて、前記鋼屑を加炭溶解する際に、溶解室内に酸素ガスを供給することを特徴とする。   According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a method for removing copper in steel scraps according to any one of the first to eighth aspects, wherein oxygen gas is supplied into the melting chamber when the steel scraps are carburized and melted. And

第10の発明に係る鋼屑を鉄源とした溶鋼の製造方法は、第1ないし第9の発明の何れか1つに記載の鋼屑中の銅の除去方法によって製造された保持容器内の溶融鉄に対して、先ず、脱硫処理を施して前記溶融鉄中の硫黄を除去し、この脱硫処理後の溶融鉄を転炉に装入し、転炉にて酸素吹錬を施して溶融鉄中の炭素及び燐を除去して溶鋼を製造することを特徴とする。   According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a method for producing molten steel using steel scrap as an iron source, wherein the method for removing copper in the steel scrap according to any one of the first to ninth aspects is provided in a holding container. First, desulfurization treatment is performed on the molten iron to remove sulfur in the molten iron, and the molten iron after the desulfurization treatment is charged into a converter, and oxygen blowing is performed in the converter to obtain molten iron. It is characterized by producing molten steel by removing carbon and phosphorus therein.

第11の発明に係る鋼屑を鉄源とした溶鋼の製造方法は、第10の発明において、前記保持容器内の溶融鉄に高炉から出銑された溶銑を混合し、その後、前記脱硫処理を施すことを特徴とする。   According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided a method for producing molten steel using steel scrap as an iron source. In the tenth aspect, the molten iron in the holding vessel is mixed with molten iron discharged from a blast furnace, and then the desulfurization treatment is performed. It is characterized by giving.

本発明によれば、鋼屑の溶解をシャフト型の予熱室を有するアーク炉で行うので、鋼屑を少ないエネルギー使用量で効率良く溶解することができ、また、鋼屑の溶解により生成した溶融鉄中の銅除去処理を、同一のアーク炉内で硫黄含有フラックスを用いて引き続いて行うので、鋼屑を物理的に分解した後に磁力選別などで分離除去する方法では分離の困難であった鋼屑中の銅を効率良く且つ大がかりな設備を必要とせずに除去することが可能となる。この銅を除去した後の溶融鉄を用いて高級鋼用の溶鋼を製造する場合には、硫黄含有フラックスから持ち来たされる溶融鉄中の硫黄の除去処理を行った後に転炉での酸素吹錬を行うので、鋼屑から銅及び硫黄の少ない溶鋼を製造することができ、その結果、鋼屑を高級鋼の鉄源として利用可能となり、銅や錫を含む恐れのある鋼屑の利用が促進される。   According to the present invention, steel scrap is melted in an arc furnace having a shaft-type preheating chamber, so that steel scrap can be efficiently melted with a small amount of energy consumption, and melting generated by melting steel scrap. Since the copper removal treatment in iron is performed continuously using the sulfur-containing flux in the same arc furnace, steel that was difficult to separate by the method of separating and removing the steel scraps physically after magnetic decomposition, etc. It becomes possible to remove copper in the scrap efficiently and without requiring large-scale equipment. When manufacturing molten steel for high-grade steel using the molten iron after removing this copper, the oxygen in the converter is removed after removing the sulfur in the molten iron brought from the sulfur-containing flux. Blowing makes it possible to produce molten steel with low copper and sulfur from steel scrap. As a result, steel scrap can be used as an iron source for high-grade steel, and use of steel scrap that may contain copper and tin. Is promoted.

本発明で使用するアーク炉の1つの形態例の縦断面概略図である。It is a longitudinal section schematic diagram of one example of an arc furnace used by the present invention. 本発明で使用するアーク炉の他の形態例の縦断面概略図である。It is the longitudinal cross-sectional schematic of the other example of an arc furnace used by this invention.

以下、本発明を具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be specifically described.

鋼屑を加炭溶解して炭素を含有する溶融鉄を製造する工程としては、アーク炉を用いる方法、転炉を用いる方法、竪型炉を用いる方法などがあるが、本発明においては、電力の消費を必須とするものの、溶解能力に優れ、大量に発生する鋼屑の溶解に対応可能であり、しかも、低い電力原単位で溶解することができることから、溶解室と、該溶解室の上部に直結し、溶解室で発生する排ガスが導入されるシャフト型の予熱室と、を有するアーク炉を使用して鋼屑を加炭溶解する。   Processes for producing molten iron containing carbon by carburizing and melting steel scrap include a method using an arc furnace, a method using a converter, a method using a vertical furnace, etc. However, it has excellent melting capacity, can cope with melting of steel scrap generated in large quantities, and can be melted with a low power unit, so that a melting chamber and an upper portion of the melting chamber The steel scrap is carburized and melted using an arc furnace having a shaft type preheating chamber which is directly connected to the shaft and into which exhaust gas generated in the melting chamber is introduced.

鋼屑を加炭溶解して炭素を含有する溶融鉄、つまり溶銑を製造すると、鋼屑中の銅はほぼ全量が溶融鉄中に溶解する。本発明では、この溶融鉄中の銅を除去する手段として、硫黄含有フラックスをアーク炉内に滞留する溶解後の溶融鉄と接触させ、溶融鉄中の銅を硫化銅(Cu2S)として硫黄含有フラックス中に分離除去する。先ず、この脱銅条件について説明する。 When steel scrap is carburized and melted to produce molten iron containing carbon, that is, molten iron, almost all of the copper in the steel scrap is dissolved in the molten iron. In the present invention, as a means for removing copper in the molten iron, the sulfur-containing flux is brought into contact with the molten iron retained in the arc furnace, and the copper in the molten iron is sulfur as copper sulfide (Cu 2 S). Separate and remove in the flux. First, the copper removal conditions will be described.

上記硫黄含有フラックスとしては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の硫化物を主成分とするものが好適である。硫黄含有フラックス中の硫黄含有量を高めるためにFeS(硫化鉄)を混合してもよい。特に好適なのは、Na2Sを主成分とするフラックスである。Na2Sを主成分とするフラックスの場合、Na源として工業的に広く利用されているNa2CO3(ソーダ灰)を使用し、硫黄源として鉄−硫黄合金(フェロサルファー)を使用すれば、コスト面で有利である。硫黄含有フラックスの組成としては、効率的な銅除去の観点から、フラックス中のNa2Sのモル分率が0.2以上であることが望ましい。 As the sulfur-containing flux, those containing an alkali metal or alkaline earth metal sulfide as a main component are suitable. In order to increase the sulfur content in the sulfur-containing flux, FeS (iron sulfide) may be mixed. Particularly suitable is a flux mainly composed of Na 2 S. In the case of a flux mainly composed of Na 2 S, if Na 2 CO 3 (soda ash) widely used industrially is used as the Na source, and an iron-sulfur alloy (ferrosulfur) is used as the sulfur source, This is advantageous in terms of cost. As the composition of the sulfur-containing flux, it is desirable that the molar fraction of Na 2 S in the flux is 0.2 or more from the viewpoint of efficient copper removal.

ところで、硫黄含有フラックスによる脱銅は、原理的に確認されているが、分配比(フラックス中のCu濃度と溶融鉄中のCu濃度との比)の低いプロセスであるため、脱銅を十分に進行させるには、添加した硫黄含有フラックスにより保持容器内に形成されるスラグ側の物質移動を促進させる必要がある。このためには、溶融鉄層のみならずスラグ層も撹拌することが重要である。特に、本発明では溶銑の段階で脱銅処理しており、溶銑の温度域(1200〜1400℃)は溶鋼の温度域(1550〜1700℃)に比較して低温であり、スラグの流動性も低く、スラグの撹拌が重要である。   By the way, although copper removal by a sulfur-containing flux has been confirmed in principle, it is a process with a low distribution ratio (ratio of Cu concentration in the flux and Cu concentration in the molten iron). In order to proceed, it is necessary to promote mass transfer on the slag side formed in the holding container by the added sulfur-containing flux. For this purpose, it is important to stir not only the molten iron layer but also the slag layer. In particular, in the present invention, the copper removal treatment is performed at the hot metal stage, the hot metal temperature range (1200 to 1400 ° C.) is lower than the molten steel temperature range (1550 to 1700 ° C.), and the slag fluidity is also high. Low and slag agitation is important.

溶融鉄及び該溶融鉄上に存在するスラグを同時に攪拌する方法として、本発明においては、アーク炉で脱銅処理を実施することから、アーク炉内の溶融鉄に浸漬させた吹き込みランスから搬送用ガスとともに粉体状の硫黄含有フラックスを溶融鉄中に吹き込む方法、いわゆるフラックスインジェクション法を用いることが好ましい。この場合、溶融鉄中に吹き込まれた粉体状の硫黄含有フラックスは溶融鉄と直接接触し、しかも、新たな未反応の硫黄含有フラックスが連続的に溶融鉄と接触するので、スラグ側の物質移動を促進させた場合と同等の効果が発現し、溶融鉄と硫黄含有フラックスとの反応が促進される。しかも、搬送用ガスは攪拌用ガスとしても機能するので、溶融鉄と該溶融鉄上のスラグとの攪拌が行われる。   As a method of simultaneously stirring the molten iron and the slag present on the molten iron, in the present invention, since the copper removal treatment is performed in the arc furnace, the material is transported from the blown lance immersed in the molten iron in the arc furnace. It is preferable to use a so-called flux injection method in which powdery sulfur-containing flux is blown into molten iron together with gas. In this case, the powdery sulfur-containing flux blown into the molten iron is in direct contact with the molten iron, and the new unreacted sulfur-containing flux is continuously in contact with the molten iron, so that the slag side material The same effect as when the movement is promoted is exhibited, and the reaction between the molten iron and the sulfur-containing flux is promoted. Moreover, since the carrier gas also functions as a stirring gas, the molten iron and the slag on the molten iron are stirred.

この脱銅処理の際、雰囲気への大気の混入を防ぐために、Arガスなどの不活性ガスやプロパンなどの還元性ガスを溶融鉄の浴面上に供給してもよい。脱銅処理後は、硫黄含有フラックスの添加により形成されたスラグを系外に除去する。   During the copper removal treatment, an inert gas such as Ar gas or a reducing gas such as propane may be supplied onto the molten iron bath surface in order to prevent air from entering the atmosphere. After the copper removal treatment, the slag formed by adding the sulfur-containing flux is removed from the system.

本発明において、脱銅処理前の溶融鉄、つまり、鋼屑を加炭溶解して製造する、炭素を含有する製鋼用溶銑の温度は、1200℃以上1500℃以下、望ましくは1250℃以上1350℃以下であることが好ましい。溶融鉄の温度が1200℃未満では、低温に起因する硫黄含有フラックス及び溶融鉄自体の固化・凝固が懸念される。特に、その後の脱硫工程や転炉脱炭工程での温度保証を考慮すると、1250℃以上とすることが望ましい。一方、1500℃以上では、高温による硫黄含有フラックスの蒸発が無視できない。つまり、硫黄含有フラックスの蒸発を抑えて効率的に脱銅反応を行うには、溶融鉄の温度は低いほど好ましく、従って、効率的な脱銅反応のためには、溶融鉄の温度を1400℃以下とすることが望ましい。   In the present invention, the temperature of the molten iron before the copper removal treatment, that is, the steel containing hot metal containing carbon produced by carburizing and melting steel scrap is 1200 ° C. or higher and 1500 ° C. or lower, desirably 1250 ° C. or higher and 1350 ° C. The following is preferable. When the temperature of the molten iron is less than 1200 ° C., there is a concern that the sulfur-containing flux and the molten iron itself solidify and solidify due to the low temperature. In particular, considering the temperature guarantee in the subsequent desulfurization process and converter decarburization process, it is desirable to set the temperature to 1250 ° C. or higher. On the other hand, at 1500 ° C. or higher, evaporation of the sulfur-containing flux due to high temperature cannot be ignored. That is, in order to suppress the evaporation of the sulfur-containing flux and efficiently perform the copper removal reaction, the temperature of the molten iron is preferably as low as possible. Therefore, for efficient copper removal reaction, the temperature of the molten iron is set to 1400 ° C. The following is desirable.

また、脱銅処理前の溶融鉄中の炭素濃度は2質量%以上が好ましい。溶融鉄中の銅が硫化銅となる反応は、熱力学的に溶融鉄中の炭素濃度が高いほど進行しやすいことが知られており、脱銅処理前の溶融鉄中の炭素濃度が2質量%未満では、硫化銅の生成反応が充分に起こらないことに加え、溶融鉄の液相線温度が上昇し、溶融鉄の保持容器壁への付着などが問題となる。また更に、脱銅処理前の溶融鉄中の銅濃度は0.1質量%以上1.0質量%以下であることが好ましい。脱銅処理前の溶融鉄中の銅濃度が1.0質量%を超えると銅の除去に必要な硫黄含有フラックスの量が過大となり、実用上の負荷が大きい。一方、0.1質量%未満の場合には、脱銅処理を施さなくても、例えば、銅含有量の低い溶銑で希釈するなどして対処可能である。   The carbon concentration in the molten iron before the copper removal treatment is preferably 2% by mass or more. It is known that the reaction in which the copper in the molten iron becomes copper sulfide proceeds more thermodynamically as the carbon concentration in the molten iron is higher, and the carbon concentration in the molten iron before the copper removal treatment is 2 mass. If it is less than%, the copper sulfide formation reaction does not occur sufficiently, the liquidus temperature of the molten iron rises, and adhesion of the molten iron to the holding container wall becomes a problem. Furthermore, the copper concentration in the molten iron before the copper removal treatment is preferably 0.1% by mass or more and 1.0% by mass or less. When the copper concentration in the molten iron before the copper removal treatment exceeds 1.0% by mass, the amount of the sulfur-containing flux necessary for removing copper becomes excessive, and the practical load is large. On the other hand, when it is less than 0.1% by mass, it can be dealt with by, for example, diluting with a hot metal having a low copper content without performing a copper removal treatment.

更に、脱銅処理前の溶融鉄の硫黄濃度としては、0.01質量%以上が好ましく、0.05質量%以上が更に好ましい。脱銅処理前の溶融鉄の硫黄濃度が0.01質量%未満では、硫黄含有フラックスから溶融鉄中への硫黄の溶解量が過大となり、硫黄含有フラックスの利用効率が低くなって経済的でない。硫黄濃度の上限は特に規定する必要はないが、余りに高濃度であると脱硫処理に支障を来すので、0.5質量%以下とすることが望ましい。   Furthermore, the sulfur concentration of the molten iron before the copper removal treatment is preferably 0.01% by mass or more, and more preferably 0.05% by mass or more. When the sulfur concentration of the molten iron before the copper removal treatment is less than 0.01% by mass, the amount of sulfur dissolved from the sulfur-containing flux into the molten iron becomes excessive, and the utilization efficiency of the sulfur-containing flux is lowered, which is not economical. The upper limit of the sulfur concentration does not need to be specified in particular, but if it is too high, the desulfurization treatment will be hindered, so it is preferable to set it to 0.5 mass% or less.

脱銅処理前の上記以外の溶融鉄の成分としては、例えば珪素濃度は0.5質量%以下、マンガン濃度は0.5質量%以下が望ましい。これらの濃度を超えると、これら成分の脱銅処理中の酸化により生じる酸化珪素及び酸化マンガンがスラグに移行してスラグ量が増大し、スラグ処理が困難になるだけでなく、酸化珪素及び酸化マンガンが硫黄含有フラックスの脱銅反応を阻害する恐れがある。   As the components of the molten iron other than the above before the copper removal treatment, for example, the silicon concentration is preferably 0.5% by mass or less and the manganese concentration is preferably 0.5% by mass or less. If these concentrations are exceeded, the silicon oxide and manganese oxide generated by oxidation during the copper removal treatment of these components move to the slag and the amount of slag increases, making the slag treatment difficult, as well as silicon oxide and manganese oxide. May inhibit the copper removal reaction of the sulfur-containing flux.

以下、本発明を工程に沿って説明する。   Hereinafter, the present invention will be described along the steps.

本発明で使用するアーク炉の縦断面概略図を図1及び図2に示す。図1に示すアーク炉1は、溶解室2への炭材の供給方法が、炭材吹き込みランス9を介して吹き込む方法のみのアーク炉であり、一方、図2に示すアーク炉1Aは、溶解室2への炭材の供給方法が、炭材吹き込みランス9を介して吹き込む方法と投入シュート14からの上置き添加方法との併用或いはどちらか一方での添加を可能とするアーク炉であり、その他の構造は同一構造となっており、同一の部分は同一符号により示している。   1 and 2 are schematic longitudinal sectional views of an arc furnace used in the present invention. The arc furnace 1 shown in FIG. 1 is an arc furnace in which the method of supplying the carbon material to the melting chamber 2 is only a method of blowing through the carbon material blowing lance 9, while the arc furnace 1A shown in FIG. The supply method of the carbon material to the chamber 2 is an arc furnace that enables the addition of either the method of blowing through the carbon material blowing lance 9 and the addition method of addition from the charging chute 14 or either one of them, Other structures are the same, and the same parts are denoted by the same reference numerals.

図1及び図2において、アーク炉1及びアーク炉1Aは、溶解室2とシャフト型の予熱室3と備え、内部を耐火物で施工され、底部に炉底電極6を備えた溶解室2の上部には、シャフト型の予熱室3と水冷構造の側壁4とが配置され、この予熱室3で覆われない側壁4の上部開口部は開閉自在な水冷構造の炉蓋5で覆われている。この炉蓋5を貫通して、溶解室2の内部への上下移動が可能な上部電極7が設けられ、アーク炉1,1Aの基部が構成されている。炉底電極6と上部電極7とは直流電源(図示せず)に連結し、炉底電極6と上部電極7との間でアーク23を発生させる。   1 and 2, an arc furnace 1 and an arc furnace 1A are provided with a melting chamber 2 and a shaft-type preheating chamber 3, the interior of which is constructed of a refractory, and a melting chamber 2 having a furnace bottom electrode 6 at the bottom. A shaft-type preheating chamber 3 and a water-cooled side wall 4 are disposed in the upper part, and an upper opening of the side wall 4 not covered by the pre-heating chamber 3 is covered with a furnace door 5 having a water-cooling structure that can be freely opened and closed. . An upper electrode 7 capable of moving up and down into the melting chamber 2 through the furnace lid 5 is provided, and the base of the arc furnace 1, 1A is configured. The furnace bottom electrode 6 and the upper electrode 7 are connected to a DC power source (not shown), and an arc 23 is generated between the furnace bottom electrode 6 and the upper electrode 7.

予熱室3の上方には、走行台車26に吊り下げられた底開き型の供給用バケット19が設けられ、この供給用バケット19から、予熱室3の上部に設けた開閉自在な供給口24を介して、鋼屑20が予熱室3の内部に装入される。そして、予熱室3の上端部には集塵機(図示せず)に連結するダクト25が設けられ、溶解室2で発生する高温の排ガスは、予熱室3及びダクト25を順に通って排出され、この予熱室3を通過する排ガスによって予熱室3に装入された鋼屑20は予熱され、予熱された鋼屑20は、溶解室2で溶解される鋼屑20の量に見合って、溶解室2へ自由落下し、溶解室2へ装入される。   Above the preheating chamber 3, a bottom-opening type supply bucket 19 suspended from the traveling carriage 26 is provided, and an openable and closable supply port 24 provided at the upper portion of the preheating chamber 3 is provided from the supply bucket 19. Accordingly, the steel scrap 20 is charged into the preheating chamber 3. And the duct 25 connected with a dust collector (not shown) is provided in the upper end part of the preheating chamber 3, and the high temperature exhaust gas generated in the melting chamber 2 is discharged through the preheating chamber 3 and the duct 25 in this order. The steel scrap 20 charged into the preheating chamber 3 by the exhaust gas passing through the preheating chamber 3 is preheated, and the preheated steel scrap 20 is commensurate with the amount of steel scrap 20 melted in the melting chamber 2, and the melting chamber 2. It falls freely into the melting chamber 2 and charged into the melting chamber 2.

炉蓋5を貫通して、溶解室2の内部を上下移動可能な、酸素吹き込みランス8、炭材吹き込みランス9及び脱銅用フラックス吹き込みランス10が設けられ、酸素吹き込みランス8からは酸素ガスが溶解室内に吹き込まれ、炭材吹き込みランス9からは空気や窒素ガスなどを搬送用ガスとして、コークス、チャー、石炭、木炭、黒鉛、バイオマス炭など、またはこれらの混合物からなる炭材が溶解室内に吹き込まれ、そして、脱銅用フラックス吹き込みランス10からはArガスや窒素ガスなどの不活性ガスを搬送用ガスとして、Na2S、Na2CO3、鉄−硫黄合金など、または、これらの混合物が硫黄含有フラックスとして溶解室内に吹き込まれる。 An oxygen blowing lance 8, a carbonaceous material blowing lance 9, and a decoppering flux blowing lance 10, which can move up and down in the melting chamber 2 through the furnace lid 5, are provided, and oxygen gas is supplied from the oxygen blowing lance 8. Carbon material made of coke, char, coal, charcoal, charcoal, graphite, biomass charcoal, or a mixture thereof is blown into the melting chamber, and air or nitrogen gas is transferred from the carbon material blowing lance 9 into the melting chamber. From the flux blowing lance 10 for copper removal, an inert gas such as Ar gas or nitrogen gas is used as a carrier gas, and Na 2 S, Na 2 CO 3 , an iron-sulfur alloy, or a mixture thereof. Is blown into the melting chamber as a sulfur-containing flux.

また、溶解室2の予熱室3を設置した部位の反対側には、その炉底部に、扉27で出口側を押さえ付けられて内部に詰め砂またはマッド剤が充填された出湯口17と、その側壁に、扉28で出口側を押さえ付けられて内部に詰め砂またはマッド剤が充填された出滓口18とが設けられている。そして、出湯口17の鉛直上方に対応する部位の炉蓋5には、バーナー16が取り付けられている。バーナー16は、重油、灯油、微粉炭、プロパンガス、天然ガスなどの化石燃料やバイオマス燃料を、空気または酸素ガス若しくは酸素富化空気により溶解室2の内部で燃焼させる。バーナー16は必要に応じて、取り付け取り外しができるようになっている。   Further, on the opposite side of the melting chamber 2 from the site where the preheating chamber 3 is installed, the outlet 17 is pressed at the bottom of the furnace by the door 27 and filled with sand or mud agent inside, On the side wall, there is provided an outlet 18 that is pressed on the outlet side by a door 28 and filled with stuffed sand or mud agent. And the burner 16 is attached to the furnace cover 5 of the site | part corresponding to the upper part of the hot water outlet 17 vertically. The burner 16 burns fossil fuel and biomass fuel such as heavy oil, kerosene, pulverized coal, propane gas, and natural gas in the melting chamber 2 with air, oxygen gas, or oxygen-enriched air. The burner 16 can be attached and detached as required.

図2に示すアーク炉1Aの場合には、溶解室2の上方に、ホッパー12と、ホッパー12の下部に接続して配置される切り出し装置13と、切り出し装置13の下部に接続し、炉蓋5を貫通する投入シュート14からなる炭材投入装置11が設置されている。ホッパー12には、コークス、チャー、石炭、木炭、黒鉛、バイオマス炭など、またはこれらの混合物などからなる炭材15が収納されており、切り出し装置13で切り出された炭材15は投入シュート14を介して溶解室2に供給されるようになっている。   In the case of the arc furnace 1A shown in FIG. 2, a hopper 12, a cutting device 13 connected to the lower portion of the hopper 12, and a lower portion of the cutting device 13 are connected to the furnace lid above the melting chamber 2. A charcoal charging device 11 including a charging chute 14 penetrating through 5 is installed. The hopper 12 stores a carbon material 15 made of coke, char, coal, charcoal, graphite, biomass charcoal, or a mixture thereof, and the carbon material 15 cut out by the cutting device 13 has a charging chute 14. Via the melting chamber 2.

また、溶解室2の上方には走行クレーン(図示せず)が設置されており、上部電極7、酸素吹き込みランス8、炭材吹き込みランス9、脱銅用フラックス吹き込みランス10、バーナー16、炭材投入装置11(但し、図2のアーク炉1Aの場合のみ)が予め取り除かれた炉蓋5を開放して、溶解室2に鋼屑20を直接装入できる構造になっている。   In addition, a traveling crane (not shown) is installed above the melting chamber 2, and includes an upper electrode 7, an oxygen blowing lance 8, a carbonaceous material blowing lance 9, a copper removal flux blowing lance 10, a burner 16, and a carbonaceous material. The charging device 11 (however, only in the case of the arc furnace 1 </ b> A in FIG. 2) has a structure in which the steel lid 20 can be directly charged into the melting chamber 2 by opening the furnace cover 5 that has been removed in advance.

このように構成される直流式アーク1,1Aにおける操業方法は、先ず、供給用バケット19により予熱室3に鋼屑20を装入する。予熱室内に装入された鋼屑20は、溶解室2にも落下して装入され、やがて予熱室3の内部を充填する。尚、溶解室2へ鋼屑20を均一に装入するために、炉蓋5を開けた状態で、予熱室3とは反対側の溶解室2の内部に鋼屑20や炭材15を装入することもできる。また、鋼屑20の装入の際に、高炉から出銑された溶銑(以下、「高炉溶銑」と記す)を溶解室2に装入することもできる。高炉溶銑を使用することで、高炉溶銑の有する熱により電力使用量を削減することが可能となる。高炉溶銑は、供給用取鍋や溶解室2に連結する溶銑樋(図示せず)を用いて溶解室2に装入すればよい。   In the operation method in the DC arc 1, 1 </ b> A configured as described above, first, steel scrap 20 is charged into the preheating chamber 3 by the supply bucket 19. The steel scrap 20 charged in the preheating chamber falls into the melting chamber 2 and is charged, and eventually fills the inside of the preheating chamber 3. In order to uniformly charge the steel scrap 20 into the melting chamber 2, the steel scrap 20 and the carbonaceous material 15 are loaded inside the melting chamber 2 opposite to the preheating chamber 3 with the furnace lid 5 opened. You can also enter. In addition, the hot metal discharged from the blast furnace (hereinafter referred to as “blast furnace hot metal”) can be charged into the melting chamber 2 when the steel scrap 20 is charged. By using the blast furnace hot metal, it becomes possible to reduce the amount of power used by the heat of the blast furnace hot metal. The blast furnace hot metal may be charged into the melting chamber 2 using hot metal (not shown) connected to the ladle for supply or the melting chamber 2.

次いで、炉底電極6と上部電極7との間に直流電流を給電しつつ上部電極7を昇降させ、炉底電極6と上部電極7との間、または、装入された鋼屑20と上部電極7との間でアーク23を発生させる。そして、発生するアーク熱により鋼屑20を溶解して溶融鉄21を生成させる。溶融鉄21の生成に伴って、生石灰、蛍石などのフラックスを溶解室2に装入して溶融スラグ22を溶融鉄21の上に形成させ、溶融鉄21の酸化を防止するとともに溶融鉄21の保温を図る。溶融スラグ22の量が多すぎる場合には、操業中でも出滓口18から排滓することができる。   Next, while feeding a direct current between the furnace bottom electrode 6 and the upper electrode 7, the upper electrode 7 is moved up and down, or between the furnace bottom electrode 6 and the upper electrode 7 or between the charged steel scrap 20 and the upper part. An arc 23 is generated between the electrodes 7. And the steel scrap 20 is melt | dissolved with the generated arc heat, and the molten iron 21 is produced | generated. As the molten iron 21 is generated, a flux such as quick lime or fluorite is charged into the melting chamber 2 to form the molten slag 22 on the molten iron 21, thereby preventing the molten iron 21 from being oxidized and the molten iron 21. Keep warm. If the amount of the molten slag 22 is too large, it can be discharged from the spout 18 even during operation.

通電後、酸素吹き込みランス8及び炭材吹き込みランス9の溶解室内への挿入が可能となったなら、酸素吹き込みランス8から酸素ガスを、また、炭材吹き込みランス9から炭材を、溶解室内の溶融鉄21または溶融スラグ22に吹き込むことが好ましい。炭材は、炭材投入装置11からも供給することができる。但し、炭材投入装置11からの供給方法は上置き添加であり、溶融鉄21または溶融スラグ22に直接吹き込む方法とは異なる。   If the oxygen blowing lance 8 and the carbon material blowing lance 9 can be inserted into the melting chamber after energization, oxygen gas from the oxygen blowing lance 8 and carbon material from the carbon material blowing lance 9 are transferred to the melting chamber. It is preferable to blow into the molten iron 21 or the molten slag 22. The carbon material can also be supplied from the carbon material charging device 11. However, the supplying method from the carbonaceous material charging device 11 is addition on top, and is different from the method of blowing directly into the molten iron 21 or the molten slag 22.

吹き込まれて溶融鉄21に溶解した炭材または溶融スラグ22に懸濁した炭材は、吹き込まれる酸素ガスと反応して燃焼熱を発生し、補助熱源として作用して電力使用量を節約する。同時に、反応生成物のCOガスが溶融スラグ22をフォーミングさせ、アーク23が溶融スラグ22に包まれた、いわゆるスラグフォーミング操業となるので、アーク23の着熱効率が上昇する。また、大量に発生する高温のCOガスと、このCOガスが燃焼して生成するCO2ガスとが、予熱室内の鋼屑20を効率良く予熱する。 The carbon material blown and dissolved in the molten iron 21 or the carbon material suspended in the molten slag 22 reacts with the oxygen gas to be blown to generate combustion heat and acts as an auxiliary heat source to save power consumption. At the same time, the CO gas of the reaction product forms the molten slag 22 and the arc 23 is encased in the molten slag 22, so that the so-called slag forming operation is performed. Moreover, the high-temperature CO gas generated in large quantities and the CO 2 gas generated by combustion of this CO gas efficiently preheat the steel scrap 20 in the preheating chamber.

酸素ガスの総添加量、即ち溶解開始から出湯までに吹き込む酸素ガスの総量は、溶解される溶融鉄21の1トンあたり15Nm3以上(以下「Nm3/t」と記す)以上であることが好ましい。また、炭材の総添加量、即ち溶解開始から出湯までに吹き込む炭材の総量は、酸素ガス添加量に対応して決める。即ち、酸素ガス添加量の化学当量に等しいかまたはそれ以上の炭材を添加することが好ましい。炭材添加量が酸素ガス添加量に比べて少ないと、溶融鉄21が過剰に酸化して溶融鉄中の炭素濃度が低下する、つまり加炭しなくなるので好ましくない。 The total amount of oxygen gas, i.e., the total amount of the oxygen gas blown into the dissolution start to tapping is, 15 Nm 3 or more per ton of molten iron 21 is dissolved (hereinafter referred to as "Nm 3 / t") to be higher than that preferable. Further, the total amount of carbonaceous material added, that is, the total amount of carbonaceous material blown from the start of melting to the hot water is determined in accordance with the amount of oxygen gas added. That is, it is preferable to add a carbon material equal to or more than the chemical equivalent of the oxygen gas addition amount. If the amount of carbonaceous material added is smaller than the amount of oxygen gas added, the molten iron 21 is excessively oxidized and the carbon concentration in the molten iron is lowered, that is, it is not preferable.

溶解室内での鋼屑20の溶解に伴い、予熱室内の鋼屑20は溶解室内で溶解された量に見合って溶解室2に自由落下して減少するので、この減少分を補うために供給用バケット19を介して予熱室3へ鋼屑20を装入する。この鋼屑20の予熱室3への装入は、鋼屑20が予熱室3と溶解室2とに連続して存在する状態を保つように、連続的または断続的に行う。この際の鋼屑20の装入は、操業実績に基づいて予め設定されたレシピに基づいて行ってもよいし、予熱室内の鋼屑20の量を検出可能なセンサーを設け、このセンサーからの信号に基づいて供給用バケット19による鋼屑20の投入を制御するようにしてもよい。その際に、予熱室3と溶解室2とに連続して存在する鋼屑20の量を、1ヒート分の鋼屑20の50質量%以上とすることが好ましい。   As the steel scrap 20 is melted in the melting chamber, the steel scrap 20 in the preheating chamber falls to the melting chamber 2 in accordance with the amount melted in the melting chamber and decreases. Steel scrap 20 is charged into the preheating chamber 3 through the bucket 19. The steel scrap 20 is charged into the preheating chamber 3 continuously or intermittently so that the steel scrap 20 is continuously present in the preheating chamber 3 and the melting chamber 2. The charging of the steel scrap 20 at this time may be performed based on a preset recipe based on the operation results, or a sensor capable of detecting the amount of the steel scrap 20 in the preheating chamber is provided. The charging of the steel scrap 20 by the supply bucket 19 may be controlled based on the signal. In that case, it is preferable that the amount of the steel scrap 20 existing continuously in the preheating chamber 3 and the melting chamber 2 is 50 mass% or more of the steel scrap 20 for one heat.

このようにして、鋼屑20を加炭溶解して溶解室2に溶融鉄21を生成させ、溶解室2に1ヒート分以上の溶融鉄21を溜める。溜まった溶融鉄21の炭素濃度を測定し、必要に応じて炭材吹き込みランス9や炭材投入装置11から炭材を供給し、溶融鉄21の炭素濃度を2質量%以上に調整する。また、アーク熱の供給量を調整して溶融鉄21の温度を1200〜1500℃に調製する。また更に、好ましくは溶融鉄21の硫黄濃度を0.01質量%以上に調整する。一般的に、炭材は硫黄を含有しており、加炭溶解することで、溶融鉄21の硫黄濃度は上昇するが、加炭溶解工程でも硫黄濃度が0.01質量%に達しない場合には、鉄−硫黄合金などを添加して調製することが好ましい。   In this way, the steel scrap 20 is carburized and melted to generate molten iron 21 in the melting chamber 2, and the molten iron 21 for one heat or more is stored in the melting chamber 2. The carbon concentration of the accumulated molten iron 21 is measured, and if necessary, the carbon material is supplied from the carbon material blowing lance 9 or the carbon material charging device 11 to adjust the carbon concentration of the molten iron 21 to 2% by mass or more. Moreover, the supply amount of arc heat is adjusted and the temperature of the molten iron 21 is adjusted to 1200-1500 degreeC. Furthermore, preferably, the sulfur concentration of the molten iron 21 is adjusted to 0.01% by mass or more. Generally, the carbonaceous material contains sulfur, and the sulfur concentration of the molten iron 21 is increased by carburizing and melting. However, when the sulfur concentration does not reach 0.01% by mass even in the carburizing and melting step. Is preferably prepared by adding an iron-sulfur alloy or the like.

溶解室内の溶融鉄21の温度及び化学成分を所定の範囲に調製したなら、脱銅用フラックス吹き込みランス10の先端を溶融鉄21に浸漬させ、この脱銅用フラックス吹き込みランス10から搬送用ガスとともに硫黄含有フラックスを溶融鉄中に吹き込んで脱銅処理を開始する。所定量の硫黄含有フラックスを供給し、且つ所定時間経過したなら、脱銅処理を終了する。尚、吹き込まれ、溶融鉄21と反応してCuSを含有する硫黄含有フラックスが、溶融鉄21の上に浮上し、溶解時に生成した溶融スラグ22と混じりあうと、硫黄含有フラックスが希釈されて、硫黄含有フラックスのCuS吸収能が低下する恐れがあるので、脱銅処理前に溶融スラグ22を出滓口18から排出しておくことが好ましい。   When the temperature and chemical composition of the molten iron 21 in the melting chamber are adjusted within a predetermined range, the tip of the decoppering flux blowing lance 10 is immersed in the molten iron 21, and the decoppering flux blowing lance 10 is transported together with the carrier gas. Desulfurization treatment is started by blowing a sulfur-containing flux into the molten iron. When a predetermined amount of sulfur-containing flux is supplied and a predetermined time has elapsed, the copper removal treatment is terminated. In addition, when the sulfur-containing flux containing CuS that is blown and reacts with the molten iron 21 floats on the molten iron 21 and mixes with the molten slag 22 generated during melting, the sulfur-containing flux is diluted, Since the CuS absorption capacity of the sulfur-containing flux may be reduced, it is preferable to discharge the molten slag 22 from the tap outlet 18 before the copper removal treatment.

脱銅処理後、傾動装置(図示せず)により溶解室2を出湯口17の側へ傾動させ、溶解室2及び予熱室3に鋼屑20が連続して存在する状態を保ったまま、出湯口17を塞いでいた扉27を開き、出湯口17から1ヒート分の溶融鉄21を保持容器(図示せず)へ出湯する。この場合、溶融鉄21に鋼屑20が埋没して共存しているので、溶融鉄21に大きな過熱度を与えることができない。そのため、溶融鉄21の温度低下に起因する出湯口17の閉塞などのトラブルを防止するために、出湯時にバーナー16で溶融鉄21を加熱することが好ましい。   After the copper removal treatment, the melting chamber 2 is tilted toward the hot water outlet 17 by a tilting device (not shown), and the steel scrap 20 is continuously left in the melting chamber 2 and the preheating chamber 3 while leaving the state. The door 27 that has closed the gate 17 is opened, and the molten iron 21 for one heat is discharged from the outlet 17 into a holding container (not shown). In this case, since the steel scrap 20 is buried in the molten iron 21 and coexists, the molten iron 21 cannot be given a high degree of superheat. Therefore, in order to prevent troubles such as blockage of the hot water outlet 17 caused by the temperature drop of the molten iron 21, it is preferable to heat the molten iron 21 with the burner 16 at the time of hot water.

溶融鉄21を出湯し、溶融した硫黄含有フラックス(溶融スラグ22と交じり合ったものを含む)を排滓した後、溶解室2を傾動装置により水平に戻し、出湯口17及び出滓口18に詰め砂またはマッド材を充填し、その後、次回ヒートの溶解を開始する。尚、出湯時に、数トン〜数十トンの溶融鉄21を溶解室内に残留させて、次回ヒートの溶解を再開してもよい。こうすることで初期の溶解が促進され、溶解効率が向上する。   After the molten iron 21 is tapped and the melted sulfur-containing flux (including the flux mixed with the molten slag 22) is discharged, the melting chamber 2 is returned to a horizontal position by a tilting device, Fill with stuffed sand or mud material and then start melting the next heat. It should be noted that several tons to several tens of tons of molten iron 21 may remain in the melting chamber at the time of the hot water to resume melting of the next heat. By doing so, the initial dissolution is promoted and the dissolution efficiency is improved.

このようにして鋼屑20を加熱溶解することで、次回のヒートは予熱された鋼屑20で溶解を開始することができるので、生産性の向上並びに電力原単位の大幅な低減が可能となる。   By heating and melting the steel scrap 20 in this manner, the next heat can start melting with the preheated steel scrap 20, so that productivity can be improved and the power consumption can be greatly reduced. .

上記の脱銅処理に伴い、硫黄含有フラックス中の硫黄が不可避的に溶融鉄中に移行するので、溶融鉄中の硫黄濃度は上昇する。従って、本発明においては、保持容器に出湯後の溶融鉄21に対して、更に、溶融鉄中の硫黄を除去する処理を行う。この脱硫処理は、公知の機械攪拌式精錬装置による方法、ランスからの粉体吹き込みによる方法、転炉を使用する方法などの何れであってもよく、また、使用する脱硫剤としては、CaOを主成分とする脱硫剤、カルシウム・カーバイドを主成分とする脱硫剤、ソーダ灰を主成分とする脱硫剤、金属Mgなど種々の脱硫剤を使用することができる。これらの脱硫方法の内で、安価なCaOを主成分とする脱硫剤を用いても高い脱硫率が得られることから、機械攪拌式精錬装置を使用して脱硫処理することが好ましい。つまり、脱硫剤としてCaOを主成分とする脱硫剤を用い、溶融鉄21に浸漬させたインペラで溶融鉄を攪拌し、添加した脱硫剤と溶融鉄21とを混合攪拌して脱硫する方法を用いることが好ましい。   With the above copper removal treatment, sulfur in the sulfur-containing flux inevitably moves into the molten iron, so that the sulfur concentration in the molten iron increases. Therefore, in this invention, the process which removes the sulfur in molten iron is further performed with respect to the molten iron 21 after tapping a hot water in a holding container. This desulfurization treatment may be any of a method using a known mechanical stirring type refining device, a method by blowing powder from a lance, a method using a converter, and the desulfurizing agent used is CaO. Various desulfurization agents such as a desulfurization agent mainly composed of calcium carbide, a desulfurization agent mainly composed of calcium carbide, a desulfurization agent mainly composed of soda ash, and metallic Mg can be used. Among these desulfurization methods, since a high desulfurization rate can be obtained even using an inexpensive desulfurization agent mainly composed of CaO, it is preferable to perform a desulfurization treatment using a mechanical stirring type refining apparatus. That is, a desulfurization agent mainly composed of CaO is used as a desulfurization agent, the molten iron is stirred with an impeller immersed in the molten iron 21, and the added desulfurization agent and the molten iron 21 are mixed and stirred to desulfurize. It is preferable.

脱硫処理を実施する場合に、高炉溶銑を、保持容器内の溶融鉄21に追加混合し、その後、混合した溶融鉄21の脱硫処理を行ってもよい。更には、脱硫処理後の溶融鉄21に高炉溶銑を混合してもよい。   When carrying out the desulfurization process, the blast furnace hot metal may be additionally mixed with the molten iron 21 in the holding container, and then the mixed molten iron 21 may be desulfurized. Furthermore, you may mix a blast furnace hot metal with the molten iron 21 after a desulfurization process.

脱硫処理した溶融鉄21を転炉に装入し、転炉にて上吹きランスまたは底吹き羽口から酸素ガスを供給して酸素吹錬を実施し、溶融鉄中の炭素及び燐を除去し、高級鋼用の溶鋼を製造する。   The desulfurized molten iron 21 is charged into the converter, oxygen gas is supplied from the top blowing lance or bottom blowing tuyer in the converter, and oxygen blowing is performed to remove carbon and phosphorus in the molten iron. Manufactures molten steel for high-grade steel.

以上説明したように、本発明によれば、鋼屑20の溶解をシャフト型の予熱室3を有するアーク炉1,1Aで行うので、鋼屑20を少ないエネルギー使用量で効率良く溶解することができ、また、鋼屑20の溶解により生成した溶融鉄中の銅除去処理を、同一のアーク炉内で硫黄含有フラックスを用いて引き続いて行うので、鋼屑を物理的に分解した後に磁力選別などで分離除去する方法では分離の困難であった鋼屑中の銅を効率良く且つ大がかりな設備を必要とせずに除去することが可能となる。   As described above, according to the present invention, since the steel scrap 20 is melted in the arc furnace 1, 1A having the shaft-type preheating chamber 3, the steel scrap 20 can be efficiently melted with a small amount of energy consumption. Moreover, since the copper removal process in the molten iron produced | generated by melt | dissolution of the steel scrap 20 is continuously performed using a sulfur containing flux in the same arc furnace, magnetic separation etc. are performed after physically decomposing the steel scrap. Thus, it is possible to remove copper in steel scrap, which has been difficult to separate by the method of separation and removal, efficiently and without requiring large-scale equipment.

また、この銅を除去した後の溶融鉄21を用いて高級鋼用の溶鋼を製造する場合には、硫黄含有フラックスから持ち来たされる溶融鉄中の硫黄の除去処理を行った後に転炉での酸素吹錬を行うので、鋼屑20から銅及び硫黄の少ない溶鋼を得ることができ、その結果、鋼屑20を高級鋼の鉄源として利用可能となり、銅や錫を含む恐れのある鋼屑20の利用が促進される。   Moreover, when manufacturing the molten steel for high-grade steel using the molten iron 21 after removing this copper, after performing the removal process of the sulfur in the molten iron brought from the sulfur containing flux, a converter Since oxygen blowing is performed at the steel, molten steel with less copper and sulfur can be obtained from the steel scrap 20, and as a result, the steel scrap 20 can be used as an iron source for high-grade steel and may contain copper and tin. Utilization of the steel scrap 20 is promoted.

図1に示す直流式アーク炉を用いて、いわゆる市中屑とよばれる、銅を混入する鋼屑を加炭溶解して炭素を含有する溶融鉄(製鋼用溶銑)を製造し、その後、この溶融鉄を溶解室内で脱銅処理し、脱銅処理後に出湯する試験を実施した。使用したアーク炉は、溶解室が炉径7.2m、高さ4m、予熱室が幅3m、長さ5m、高さ7m、炉容量が180トンである。   Using the DC arc furnace shown in FIG. 1, steel scrap mixed with copper, called so-called city scrap, is carburized and melted to produce carbon-containing molten iron (steel making iron). A test was conducted in which the molten iron was decopperized in the melting chamber, and the hot water was discharged after the decoppering process. The arc furnace used has a melting chamber with a furnace diameter of 7.2 m, a height of 4 m, a preheating chamber with a width of 3 m, a length of 5 m, a height of 7 m, and a furnace capacity of 180 tons.

先ず、予熱室に約70トンの常温の鋼屑を装入し、次いで、溶解室に約50トンの常温の鋼屑と1トンのコークスとを装入して、直径30インチの黒鉛製上部電極を用い、最大750V、130kAの電源容量で炉底電極との間で通電し、鋼屑の溶解を開始した。また、通電直後、生石灰と蛍石とを溶解室内に装入するとともに、酸素吹き込みランスから酸素ガスを1800Nm3/hr、炭材吹き込みランスからコークスを96kg/minの吹き込み速度で溶解室内に吹き込んだ。生石灰及び蛍石は加熱されて溶融スラグとなり、そして、酸素ガスとコークスとの反応生成物であるCOガスによって溶融スラグはフォーミングし、上部電極の先端はフォーミングした溶融スラグ中に埋没した。この時の電圧は550Vに設定した。 First, about 70 tons of room temperature steel scraps are charged into the preheating chamber, and then about 50 tons of room temperature steel scraps and 1 ton of coke are charged into the melting chamber, and the graphite upper part with a diameter of 30 inches. Using the electrode, electricity was passed between the furnace bottom electrode with a maximum power supply capacity of 750 V and 130 kA, and melting of the steel scrap was started. Immediately after energization, quick lime and fluorite were charged into the melting chamber, oxygen gas was blown into the melting chamber from the oxygen blowing lance at 1800 Nm 3 / hr, and coke was blown into the melting chamber from the carbonaceous material blowing lance at 96 kg / min. . Quicklime and fluorite were heated to form molten slag, and the molten slag was formed by CO gas, which is a reaction product of oxygen gas and coke, and the tip of the upper electrode was buried in the formed molten slag. The voltage at this time was set to 550V.

予熱室内の鋼屑が、溶解室での鋼屑の溶解に伴って下降したら、予熱室の上方に配置した供給用バケットにより鋼屑を予熱室内に供給し、予熱室内の鋼屑の高さをほぼ一定の高さに保持しながら溶解を続け、溶解室内に約140トンの溶融鉄が生成された時点で、脱銅処理に移行した。このようにして溶解することで、酸素ガス吹き込み量が15Nm3/t、コークス吹き込み量が120kg/tの条件で、電力の使用量は270kWh/tであった。 When the steel scrap in the preheating chamber descends as the steel scrap is melted in the melting chamber, the steel scrap is supplied into the preheating chamber by the supply bucket arranged above the preheating chamber, and the height of the steel scrap in the preheating chamber is increased. Melting was continued while maintaining a substantially constant height, and when about 140 tons of molten iron was produced in the melting chamber, the process shifted to copper removal treatment. By dissolving in this manner, the amount of power used was 270 kWh / t under the conditions of an oxygen gas blowing rate of 15 Nm 3 / t and a coke blowing rate of 120 kg / t.

脱銅処理時は、酸素吹き込みランスからの酸素ガスの吹き込み、及び、炭材吹き込みランスからの炭材の吹き込みを停止し、また、電極への通電も停止した。   During the copper removal treatment, the blowing of oxygen gas from the oxygen blowing lance and the blowing of carbonaceous material from the carbonaceous blowing lance were stopped, and the energization to the electrodes was also stopped.

脱銅処理に用いた硫黄含有フラックスは、フラックス中のNa2Sのモル分率が0.4であるFeS−Na2Sを主成分とするフラックス(試験No.1)、及び、鉄−硫黄合金(合金中硫黄濃度48質量%)とソーダ灰(Na2CO3)との混合物からなるフラックス(試験No.2)である。これらの硫黄含有フラックスを、脱銅用フラックス吹き込みランスを介して溶融鉄中に吹き込んだ。 The sulfur-containing flux used for the copper removal treatment is a flux mainly composed of FeS-Na 2 S (test No. 1) in which the molar fraction of Na 2 S in the flux is 0.4, and iron-sulfur. It is a flux (test No. 2) made of a mixture of an alloy (a sulfur concentration in the alloy of 48% by mass) and soda ash (Na 2 CO 3 ). These sulfur-containing fluxes were blown into the molten iron via a copper removal flux blowing lance.

脱銅処理後、約140トンの溶融鉄を出湯口を介して取鍋に出湯した。出湯時、出湯口の上方に配置したバーナーを用いて溶融鉄を加熱しながら出湯した。出湯後、炉内のスラグを出滓口から排出し、スラグの排出後、電極への通電を再開するとともに、酸素吹き込みランスからの酸素ガスの吹き込み及び炭材吹き込みランスからのコークスの吹き込みを再開し、次ヒートの溶解を開始した。次ヒートの溶解を上記の1ヒート目の溶解方法に準じる方法で実施し、溶解室内に140トン以上の溶融鉄が形成された時点で脱銅処理を実施し、脱銅処理後の溶融鉄約140トンを出湯することを繰り返し実施した。   After the copper removal treatment, about 140 tons of molten iron was poured into a ladle through a tap. When the hot water was discharged, the molten iron was discharged while heating the molten iron using a burner disposed above the hot water outlet. After the hot water is discharged, the slag in the furnace is discharged from the tap, and after the slag is discharged, energization of the electrode is resumed, oxygen gas is blown from the oxygen blowing lance, and coke is blown from the carbon material blowing lance. Then, the melting of the next heat was started. The melting of the next heat is carried out by a method according to the melting method of the first heat, and when the molten iron of 140 tons or more is formed in the melting chamber, the copper removal treatment is performed. 140 tons of hot water was repeatedly carried out.

表1に、試験条件及び溶融鉄中の銅濃度の推移を示す。試験No.3は、脱銅処理を行わない比較例である。表1には記載していないが、脱銅処理前の溶融鉄の炭素濃度は4.4〜4.7質量%、溶融鉄の温度は1400℃であった。   Table 1 shows the transition of the test conditions and the copper concentration in the molten iron. Test No. 3 is a comparative example in which no copper removal treatment is performed. Although not described in Table 1, the carbon concentration of the molten iron before the copper removal treatment was 4.4 to 4.7% by mass, and the temperature of the molten iron was 1400 ° C.

Figure 0005581760
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表1に示すように、試験No.1では溶融鉄中の銅濃度が0.30質量%から0.10質量%へ、試験No.2では溶融鉄中の銅濃度が0.30質量%から0.14質量%へと、低下していた。硫黄含有フラックスを吹き込み添加することにより、脱銅率(=(処理前溶銑中銅濃度−処理後溶銑中銅濃度)×100/処理前溶銑中銅濃度)が40%以上であり、脱銅が良好に行われたことが確認できた。   As shown in Table 1, in test No. 1, the copper concentration in the molten iron changed from 0.30 mass% to 0.10 mass%, and in test No. 2, the copper concentration in the molten iron increased from 0.30 mass%. It was reduced to 0.14% by mass. By blowing and adding a sulfur-containing flux, the copper removal rate (= (copper concentration in hot metal before treatment−copper concentration in hot metal after treatment) × 100 / copper concentration in hot metal before treatment) is 40% or more, and copper removal It was confirmed that this was done well.

尚、脱銅用フラックス吹き込みランスの浸漬深さについては、溶融鉄の浴深をH(m)、溶融鉄浴面から脱銅用フラックス吹き込みランス先端までの距離をL(m)とした時、L/Hが0.3以上であれば吹き込んだフラックスが脱銅反応に寄与できることを別途実験で確認している。また、用いる脱銅用フラックス吹き込みランスの仕様としては、溶融鉄中に浸漬してフラックスを吹き込む処理に耐えうるものであればどのようなものを用いても構わない。更に、搬送用ガス流量とフラックス吹込み速度との関係についても、ランス内でのフラックス詰りが発生しない程度であれば冶金特性にはなんら影響しない。搬送用ガスの種類も不活性ガスであれば問題なく、例えばArガスを用いても構わない。   In addition, about the immersion depth of the flux blowing lance for copper removal, when the bath depth of molten iron is H (m) and the distance from the molten iron bath surface to the tip of the flux blowing lance for copper removal is L (m), It has been confirmed by a separate experiment that the blown flux can contribute to the copper removal reaction if L / H is 0.3 or more. Moreover, as a specification of the flux blowing lance for copper removal to be used, what kind of thing may be used if it can endure the process which immerses in molten iron and blows a flux. Further, the relationship between the transfer gas flow rate and the flux blowing speed has no effect on the metallurgical characteristics as long as flux clogging does not occur in the lance. There is no problem as long as the kind of the carrier gas is an inert gas, for example, Ar gas may be used.

図1に示すアーク炉にて溶解した、温度、組成の異なる、炭素を含有する溶融鉄を使用し、脱銅精錬用フラックスを脱銅用フラックス吹き込みランスを介してアーク炉溶解室内の溶融鉄中に吹き込んで脱銅処理を実施する試験を行った(試験No.4〜13)。   Using molten iron containing carbon melted in the arc furnace shown in FIG. 1 and having different temperature and composition, the decopper refining flux is melted in the molten iron in the arc furnace melting chamber via a decoppering flux blowing lance. The test which carries out a copper removal process by blowing in was performed (test No. 4-13).

脱銅精錬用フラックスとしては、溶融鉄トンあたり50kgの鉄−硫黄合金(フェロサルファー、硫黄含有量:48質量%)と、溶融鉄トンあたり35kgのソーダ灰(Na2CO3)とを添加した。 As the flux for copper removal refining, 50 kg of iron-sulfur alloy (ferrosulfur, sulfur content: 48% by mass) per ton of molten iron and 35 kg of soda ash (Na 2 CO 3 ) per ton of molten iron were added. .

表2に、脱銅処理前の溶融鉄の成分及び温度、並びに、脱銅処理後の溶融鉄の成分を一覧で示す。尚、表2に示した以外の溶融鉄の成分については、珪素濃度が0.05〜0.4質量%、マンガン濃度が0.05〜0.4質量%、燐濃度が0.02〜0.2質量%の範囲であった。   In Table 2, the components and temperature of the molten iron before the copper removal treatment and the components of the molten iron after the copper removal treatment are listed. In addition, about the component of molten iron other than having shown in Table 2, silicon concentration is 0.05-0.4 mass%, manganese concentration is 0.05-0.4 mass%, phosphorus concentration is 0.02-0. It was the range of 2 mass%.

Figure 0005581760
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試験No.4〜9においては、溶融鉄の温度が1200℃以上1500℃以下、炭素濃度が2質量%以上、銅濃度が0.1質量%以上1.0質量%以下、硫黄濃度が0.01質量%以上の条件、つまり、本発明の好ましい条件の範囲内であり、脱銅率が40%以上であり、脱銅が良好に行われたことが確認できた。一方、試験No.10〜13においては、本発明の好ましい条件を外れた条件下で脱銅処理を実施したことから脱銅率は40%未満であった。   In Test Nos. 4 to 9, the temperature of the molten iron is 1200 ° C. or more and 1500 ° C. or less, the carbon concentration is 2 mass% or more, the copper concentration is 0.1 mass% or more and 1.0 mass% or less, and the sulfur concentration is 0.00. It was confirmed that it was within the range of 01% by mass or more, that is, the preferable condition of the present invention, the copper removal rate was 40% or more, and copper removal was performed well. On the other hand, in Test Nos. 10 to 13, the copper removal rate was less than 40% because the copper removal treatment was performed under conditions that deviated from the preferred conditions of the present invention.

図2に示す直流式アーク炉を用いて鋼屑を加炭溶解する際の炭材投入方法を変更して脱銅試験を実施した(試験No.14〜17)。   A decoppering test was carried out by changing the carbonaceous material charging method when steel scrap was carburized and melted using the DC arc furnace shown in FIG. 2 (Test Nos. 14 to 17).

溶解中の炭材の添加は、試験No.14及び試験No.16では炭材吹き込みランスからのみであり、試験No.15及び試験No.17では炭材吹き込みランスと炭材投入装置からの両方から行った。また、炭材の種類は、試験No.14及び試験No.15ではコークスとし、試験No.16及び試験No.17ではバイオコークスとしてヤシガラ炭(PKS炭)を使用した。   Addition of the carbon material during melting is only from the carbon material blowing lance in the test No. 14 and the test No. 16, and both from the carbon material blowing lance and the carbon material charging device in the test No. 15 and the test No. 17. I went from. Moreover, the kind of charcoal used the coke in test No.14 and test No.15, and used coconut husk charcoal (PKS charcoal) as bio-coke in test No.16 and test No.17.

先ず、予熱室に約70トンの常温の鋼屑を装入し、次いで、溶解室に約50トンの常温の鋼屑と1トンのコークスまたはPKS炭とを装入して、直径30インチの黒鉛製上部電極を用い、最大750V、130kAの電源容量で炉底電極との間で通電し、鋼屑の溶解を開始した。また、通電直後、生石灰と蛍石とを溶解室内に装入するとともに、酸素吹き込みランスから酸素ガスを1800Nm3/hr、炭材吹き込みランスからコークスまたはPKS炭を96kg/minの吹き込み速度で溶解室内に吹き込んだ。生石灰及び蛍石は加熱されて溶融スラグとなり、そして、酸素ガスと炭材との反応生成物であるCOガスによって溶融スラグはフォーミングし、上部電極の先端はフォーミングした溶融スラグ中に埋没した。この時の電圧は550Vに設定した。 First, about 70 tons of normal steel scraps are charged into the preheating chamber, and then about 50 tons of normal steel scraps and 1 ton of coke or PKS charcoal are charged into the melting chamber. Using a graphite upper electrode, electricity was passed between the furnace bottom electrode with a maximum power supply capacity of 750 V and 130 kA to start melting steel scrap. Immediately after energization, quick lime and fluorite are charged into the melting chamber, oxygen gas from the oxygen blowing lance is 1800 Nm 3 / hr, and coke or PKS charcoal is blown from the charcoal blowing lance at a rate of 96 kg / min. Infused into. Quicklime and fluorite were heated to form molten slag, and the molten slag was formed by CO gas, which is a reaction product of oxygen gas and carbonaceous material, and the tip of the upper electrode was buried in the formed molten slag. The voltage at this time was set to 550V.

この後、炭材の供給を、試験No.14及び試験No.16では炭材吹き込みランスから行い、試験No.15及び試験No.17では炭材吹き込みランスと炭材投入装置との両方から行った。   Thereafter, the carbon material is supplied from the carbon material blowing lance in the test No. 14 and the test No. 16, and from both the carbon material blowing lance and the carbon material charging device in the test No. 15 and the test No. 17. It was.

予熱室内の鋼屑が、溶解室での鋼屑の溶解に伴って下降したら、予熱室の上方に配置した供給用バケットから鋼屑を予熱室内に供給し、予熱室内の鋼屑の高さをほぼ一定の高さに保持しながら溶解を続け、溶解室内に140トン以上の溶融鉄が生成された時点で、脱銅処理に移行した。脱銅処理時は、酸素吹き込みランスからの酸素ガスの吹き込み、及び、炭材吹き込みランスからの炭材の吹き込みを停止し、また、電極への通電も停止した。   When the steel scrap in the preheating chamber descends as the steel scrap melts in the melting chamber, the steel scrap is supplied into the preheating chamber from the supply bucket placed above the preheating chamber, and the height of the steel scrap in the preheating chamber is increased. Melting was continued while maintaining a substantially constant height, and when molten iron of 140 tons or more was generated in the melting chamber, the process shifted to copper removal treatment. During the copper removal treatment, the blowing of oxygen gas from the oxygen blowing lance and the blowing of carbonaceous material from the carbonaceous blowing lance were stopped, and the energization to the electrodes was also stopped.

脱銅処理に用いた硫黄含有フラックスは、溶融鉄トンあたり50kgの鉄−硫黄合金(合金中硫黄濃度48質量%)と、溶融鉄トンあたり35kgのソーダ灰(Na2CO3)との混合物からなるフラックスであり、この硫黄含有フラックスを、脱銅用フラックス吹き込みランスを介して溶融鉄中に吹き込んだ。 The sulfur-containing flux used for the copper removal treatment is a mixture of 50 kg of iron-sulfur alloy (48% by mass of sulfur in the alloy) per ton of molten iron and 35 kg of soda ash (Na 2 CO 3 ) per ton of molten iron. This sulfur-containing flux was blown into molten iron through a flux blowing lance for copper removal.

表3に、試験条件及び溶融鉄中の銅濃度の推移を示す。表3には記載していないが、脱銅処理前の溶融鉄の炭素濃度は4.4〜4.7質量%、溶融鉄の温度は1400℃であった。   Table 3 shows the transition of the test conditions and the copper concentration in the molten iron. Although not described in Table 3, the carbon concentration of the molten iron before the copper removal treatment was 4.4 to 4.7% by mass, and the temperature of the molten iron was 1400 ° C.

Figure 0005581760
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表3に示すように、炭材の添加方法と炭材の種類を変化しても脱銅率に大きな差はなく、脱銅率は40%以上であり、脱銅が良好に行われたことが確認できた。   As shown in Table 3, there was no significant difference in the copper removal rate even when the carbon material addition method and the type of carbon material were changed, the copper removal rate was 40% or more, and copper removal was performed well. Was confirmed.

以上の結果から、炭材を炭材投入装置から供給する場合や、炭材としてバイオコークスを使用した場合でも、脱銅処理が可能であることが確認できた。   From the above results, it was confirmed that the copper removal treatment is possible even when the carbon material is supplied from the carbon material charging device or when bio-coke is used as the carbon material.

図1に示すアーク炉を用い、鋼屑を溶解して炭素を含有する溶融鉄を製造し、この溶融鉄を脱銅処理し、脱銅処理後にアーク炉から取鍋に出湯し、更に、取鍋内の溶融鉄に対してCaO系脱硫剤を用いて脱硫処理する試験を実施した(試験No.18〜20)。   Using the arc furnace shown in FIG. 1, molten iron containing carbon is produced by melting steel scraps, and this molten iron is decoppered, and after decoppering, the hot water is discharged from the arc furnace to a ladle. The test which desulfurizes the molten iron in a pan using a CaO type | system | group desulfurization agent was implemented (test No. 18-20).

先ず、予熱室に約70トンの常温の鋼屑を装入し、次いで、溶解室に約50トンの常温の鋼屑と1トンのコークスとを装入して、直径30インチの黒鉛製上部電極を用い、最大750V、130kAの電源容量で炉底電極との間で通電し、鋼屑の溶解を開始した。また、通電直後、生石灰と蛍石とを溶解室内に装入するとともに、酸素吹き込みランスから酸素ガスを1800Nm3/hr、炭材吹き込みランスからコークスを96kg/minの吹き込み速度で溶解室内に吹き込んだ。生石灰及び蛍石は加熱されて溶融スラグとなり、そして、酸素ガスとコークスとの反応生成物であるCOガスによって溶融スラグはフォーミングし、上部電極の先端はフォーミングした溶融スラグ中に埋没した。この時の電圧は550Vに設定した。 First, about 70 tons of room temperature steel scraps are charged into the preheating chamber, and then about 50 tons of room temperature steel scraps and 1 ton of coke are charged into the melting chamber, and the graphite upper part with a diameter of 30 inches. Using the electrode, electricity was passed between the furnace bottom electrode with a maximum power supply capacity of 750 V and 130 kA, and melting of the steel scrap was started. Immediately after energization, quick lime and fluorite were charged into the melting chamber, oxygen gas was blown into the melting chamber from the oxygen blowing lance at 1800 Nm 3 / hr, and coke was blown into the melting chamber from the carbonaceous material blowing lance at 96 kg / min. . Quicklime and fluorite were heated to form molten slag, and the molten slag was formed by CO gas, which is a reaction product of oxygen gas and coke, and the tip of the upper electrode was buried in the formed molten slag. The voltage at this time was set to 550V.

予熱室内の鋼屑が、溶解室での鋼屑の溶解に伴って下降したら、予熱室の上方に配置した供給用バケットから鋼屑を予熱室内に供給し、予熱室内の鋼屑の高さをほぼ一定の高さに保持しながら溶解を続け、溶解室内に140トン以上の溶融鉄が生成された時点で、脱銅処理に移行した。脱銅処理時は、酸素吹き込みランスからの酸素ガスの吹き込み、及び、炭材吹き込みランスからの炭材の吹き込みを停止し、また、電極への通電も停止した。   When the steel scrap in the preheating chamber descends as the steel scrap melts in the melting chamber, the steel scrap is supplied into the preheating chamber from the supply bucket placed above the preheating chamber, and the height of the steel scrap in the preheating chamber is increased. Melting was continued while maintaining a substantially constant height, and when molten iron of 140 tons or more was generated in the melting chamber, the process shifted to copper removal treatment. During the copper removal treatment, the blowing of oxygen gas from the oxygen blowing lance and the blowing of carbonaceous material from the carbonaceous blowing lance were stopped, and the energization to the electrodes was also stopped.

脱銅処理に用いた硫黄含有フラックスは、溶融鉄トンあたり50kgの鉄−硫黄合金(合金中硫黄濃度48質量%)と、溶融鉄トンあたり35kgのソーダ灰(Na2CO3)との混合物からなるフラックスであり、この硫黄含有フラックスを、脱銅用フラックス吹き込みランスを介して溶融鉄中に吹き込んだ。 The sulfur-containing flux used for the copper removal treatment is a mixture of 50 kg of iron-sulfur alloy (48% by mass of sulfur in the alloy) per ton of molten iron and 35 kg of soda ash (Na 2 CO 3 ) per ton of molten iron. This sulfur-containing flux was blown into molten iron through a flux blowing lance for copper removal.

脱銅処理後、約140トンの溶融鉄を取鍋に出湯し、この溶融鉄に脱硫処理を実施した。但し、試験No.18では、出湯後の約140トンの溶融鉄をそのまま脱硫処理し、試験No.19では、出湯後の約140トンの溶融鉄に約160トンの高炉溶銑を混合し、混合した後の約300トンの溶融鉄を脱硫処理し、試験No.20では、出湯後の約140トンの溶融鉄を約1/2に分湯し、分湯した約70トンの溶融鉄に約230トンの高炉溶銑を混合し、混合した後の約300トンの溶融鉄を脱硫処理した。   After the copper removal treatment, about 140 tons of molten iron was poured into a ladle and the molten iron was subjected to desulfurization treatment. However, in test No.18, about 140 tons of molten iron after tapping is desulfurized as it is, and in test No.19, about 140 tons of molten iron after tapping is mixed with about 160 tons of blast furnace hot metal and mixed. In the test No. 20, about 140 tons of molten iron after tapping is divided into about 1/2, and about 70 tons of molten iron is divided into about 70 tons of molten iron. 230 tons of blast furnace hot metal was mixed, and about 300 tons of molten iron after mixing was desulfurized.

脱硫処理は、試験No.18、試験No.19及び試験No.20ともに、機械攪拌式精錬装置において、耐火物で被覆したインペラを溶融鉄に浸漬させ、インペラを回転して溶融鉄及び脱硫剤を攪拌して脱硫処理を実施した。CaO系脱硫剤の添加量は20kg/tとした。表4に、試験条件及び溶融鉄中の銅濃度及び硫黄濃度の推移を示す。表4には記載していないが、脱銅処理前の溶融鉄の炭素濃度は4.4〜4.7質量%、脱硫処理前の溶融鉄の温度は1350℃であった。   In the desulfurization treatment, both test No. 18, test No. 19 and test No. 20 were performed by immersing an impeller coated with a refractory in molten iron in a mechanical stirring type refining apparatus, rotating the impeller, and molten iron and desulfurizing agent. The desulfurization treatment was carried out with stirring. The amount of CaO-based desulfurizing agent added was 20 kg / t. Table 4 shows the test conditions and the transition of the copper concentration and sulfur concentration in the molten iron. Although not described in Table 4, the carbon concentration of the molten iron before the copper removal treatment was 4.4 to 4.7% by mass, and the temperature of the molten iron before the desulfurization treatment was 1350 ° C.

Figure 0005581760
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表4に示すように、脱銅処理後に脱硫処理することで、最終的に銅濃度及び硫黄濃度ともに低い溶融鉄を得ることができ、高級鋼用の製鋼用溶銑として問題なく使用できることが分かった。   As shown in Table 4, it was found that by performing desulfurization treatment after the decoppering treatment, it is possible to finally obtain molten iron having both a low copper concentration and a low sulfur concentration, and can be used without any problem as a hot metal for steelmaking for high-grade steel. .

1 アーク炉
1A アーク炉
2 溶解室
3 予熱室
4 側壁
5 炉蓋
6 炉底電極
7 上部電極
8 酸素吹き込みランス
9 炭材吹き込みランス
10 脱銅用フラックス吹き込みランス
11 炭材投入装置
12 ホッパー
13 切り出し装置
14 投入シュート
15 炭材
16 バーナー
17 出湯口
18 出滓口
19 供給用バケット
20 鋼屑
21 溶融鉄
22 溶融スラグ
23 アーク
24 供給口
25 ダクト
26 走行台車
27 扉
28 扉
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Arc furnace 1A Arc furnace 2 Melting chamber 3 Preheating chamber 4 Side wall 5 Furnace lid 6 Furnace electrode 7 Upper electrode 8 Oxygen blowing lance 9 Carbon material blowing lance 10 Decapping flux blowing lance 11 Carbon material feeding device 12 Hopper 13 Cutting device 14 Charging material 15 Charcoal material 16 Burner 17 Outlet 18 Outlet 19 Supply bucket 20 Steel scrap 21 Molten iron 22 Molten slag 23 Arc 24 Supply port 25 Duct 26 Traveling carriage 27 Door 28 Door

Claims (10)

溶解室と、該溶解室の上部に直結し、溶解室で発生する排ガスが導入されるシャフト型の予熱室と、を有するアーク炉を用い、鋼屑が前記予熱室と前記溶解室とに連続して存在する状態を保つように鋼屑を予熱室に供給しながら、アーク熱を利用して溶解室内にて鋼屑を加炭溶解して溶融鉄を生成させ、その後、生成した溶解室内の溶融鉄中に搬送用ガスとともに硫黄含有フラックスを吹き込んで該溶融鉄に含有される銅を除去し、銅を除去した後の溶融鉄をアーク炉から保持容器に出湯することを特徴とする、鋼屑中の銅の除去方法。 Using an arc furnace having a melting chamber and a shaft-type preheating chamber directly connected to the upper portion of the melting chamber and into which exhaust gas generated in the melting chamber is introduced, steel scraps are continuously connected to the preheating chamber and the melting chamber. While supplying steel scrap to the preheating chamber so as to maintain the existing state, the steel scrap is carburized and dissolved in the melting chamber using arc heat to generate molten iron, and then the generated melting chamber by blowing sulfur-containing flux together with carrier gas into the molten iron to remove the copper contained in the molten iron, characterized by tapping the holding vessel a molten iron after removal of copper from the arc furnace , A method for removing copper in steel scraps. 前記溶融鉄のアーク炉からの出湯時、鋼屑が、予熱室と溶解室とに連続して存在する状態であることを特徴とする、請求項1に記載の鋼屑中の銅の除去方法。   The method for removing copper in steel scrap according to claim 1, wherein the steel scrap is continuously present in the preheating chamber and the melting chamber when the molten iron is discharged from the arc furnace. . 前記硫黄含有フラックスがNa2Sを主成分とすることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の鋼屑中の銅の除去方法。 The method for removing copper in steel scraps according to claim 1 or 2, wherein the sulfur-containing flux contains Na 2 S as a main component. 前記硫黄含有フラックスの出発原料として、Na2CO3を主成分とする材料及び鉄−硫黄合金を使用することを特徴とする、請求項1ないし請求項3の何れか1つに記載の鋼屑中の銅の除去方法。 The steel scrap according to any one of claims 1 to 3, wherein a material mainly composed of Na 2 CO 3 and an iron-sulfur alloy are used as a starting material for the sulfur-containing flux. How to remove copper inside. 前記硫黄含有フラックスによって銅を除去する前の溶融鉄は、温度が1200℃以上1500℃以下、炭素濃度が2質量%以上、銅濃度が0.1質量%以上1.0質量%以下、硫黄濃度が0.01質量%以上であることを特徴とする、請求項1ないし請求項4の何れか1つに記載の鋼屑中の銅の除去方法。   The molten iron before removing copper by the sulfur-containing flux has a temperature of 1200 ° C. or more and 1500 ° C. or less, a carbon concentration of 2 mass% or more, a copper concentration of 0.1 mass% or more and 1.0 mass% or less, and a sulfur concentration. The method for removing copper in steel scraps according to any one of claims 1 to 4, characterized in that is 0.01 mass% or more. 前記鋼屑を加炭溶解する際に、加炭材及び補助熱源として炭材を溶解室内に添加することを特徴とする、請求項1ないし請求項の何れか1つに記載の鋼屑中の銅の除去方法。 The steel scrap according to any one of claims 1 to 5 , wherein when the steel scrap is carburized and melted, a carbonaceous material is added to the melting chamber as a carburized material and an auxiliary heat source. Copper removal method. 前記炭材がバイオマス由来であることを特徴とする、請求項に記載の鋼屑中の銅の除去方法。 The method for removing copper in steel scraps according to claim 6 , wherein the carbonaceous material is derived from biomass. 前記鋼屑を加炭溶解する際に、溶解室内に酸素ガスを供給することを特徴とする、請求項1ないし請求項の何れか1つに記載の鋼屑中の銅の除去方法。 The method for removing copper in steel scrap according to any one of claims 1 to 7 , wherein oxygen gas is supplied into the melting chamber when the steel scrap is carburized and melted. 請求項1ないし請求項の何れか1つに記載の鋼屑中の銅の除去方法によって製造された保持容器内の溶融鉄に対して、先ず、脱硫処理を施して前記溶融鉄中の硫黄を除去し、この脱硫処理後の溶融鉄を転炉に装入し、転炉にて酸素吹錬を施して溶融鉄中の炭素及び燐を除去して溶鋼を製造することを特徴とする、鋼屑を鉄源とした溶鋼の製造方法。 The sulfur in the molten iron is first subjected to desulfurization treatment with respect to the molten iron in the holding container manufactured by the method for removing copper in steel scraps according to any one of claims 1 to 8. The molten iron after this desulfurization treatment is charged into a converter, and oxygen blown in the converter to remove carbon and phosphorus in the molten iron to produce molten steel, A method for producing molten steel using steel scrap as an iron source. 前記保持容器内の溶融鉄に高炉から出銑された溶銑を混合し、その後、前記脱硫処理を施すことを特徴とする、請求項に記載の鋼屑を鉄源とした溶鋼の製造方法。 The method for producing molten steel using steel scrap as an iron source according to claim 9 , wherein the molten iron in the holding container is mixed with molten iron discharged from a blast furnace, and then the desulfurization treatment is performed.
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JPS61149414A (en) * 1984-12-24 1986-07-08 Sumitomo Metal Ind Ltd Method for removing copper and tin from molten iron
JPH0730385B2 (en) * 1987-03-06 1995-04-05 住友金属工業株式会社 Method for removing Cu from molten iron
JPH06299218A (en) * 1993-04-12 1994-10-25 Nippon Steel Corp Decoppering method in molten iron
JPH09143586A (en) * 1995-11-28 1997-06-03 Ryokichi Shinpo Method for removing copper in molten iron
JP2000111270A (en) * 1998-10-01 2000-04-18 Nkk Corp Method for melting cold iron source
JP2002173716A (en) * 2000-09-28 2002-06-21 Nkk Corp Method of recycling treatment for used automobile or used household electrical appliance
JP5402005B2 (en) * 2008-03-05 2014-01-29 Jfeスチール株式会社 Method for removing copper in steel scrap
WO2009047927A1 (en) * 2008-03-28 2009-04-16 Jp Steel Plantech Co. Arc furnace steelmaking process using palm shell charcoal

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