JP5723342B2 - 地金回収方法 - Google Patents

Description

本発明は、取鍋に付着した地金を材料として回収するための地金回収方法に関する。

一般に、取鍋を複数チャージ使用すると取鍋に多くの地金が付着するため、取鍋の地金を除去することが必要となる。下記の特許文献１には、溶鉄が入っていない状態の取鍋を取鍋整備工場（オフライン）に搬送して、取鍋に付着した地金を重機によって落とすとともにその地金を取鍋外に除去することが提案されている。取鍋整備工場では、耐火物の張り替えや不定形耐火物の吹きつけ等の取鍋の整備も行われる。取鍋整備工場に搬送された取鍋は、他の取鍋が取鍋整備工場に搬送されるときまで待機鍋（休み鍋）とされる。取鍋から除去された地金は、溶解炉に投入されることで溶解されて材料として回収される。

特開平８−１９３２１０号公報

ここで、製鉄所及び製鋼所では、取鍋内にて溶鉄の撹拌精錬を行うことがある。この撹拌精錬では、溶鉄が大きく流動されるため、より多くの地金が取鍋に付着する。すなわち、取鍋内の耐火物の寿命が十分に残っているにも拘わらず、操業に支障を来す量の地金が取鍋に付着することがある。特許文献１の方法では、取鍋の整備を兼ねて取鍋整備工場にて地金除去を行うので、撹拌精錬を行う場合に特許文献１の方法をそのまま適用すると不必要な取鍋の搬送を繰り返すことになり操業効率が悪化する。また、取鍋整備工場にて地金除去を行う方法では、取鍋及び地金の熱を操業に有効に利用できない。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、撹拌精錬を行う場合に操業効率が悪化することを回避できるとともに、取鍋及び地金の熱をより有効に利用できる地金回収方法を提供することである。

本発明に係る地金回収方法は、電気炉から取鍋に溶鉄を注ぎ、取鍋内にて溶鉄の撹拌精錬を行い、取鍋内の溶鉄を精錬炉に注ぐ一連の工程で取鍋に付着した地金を材料として回収するための地金回収方法であって、取鍋から精錬炉に溶鉄を注いだ後に、精錬炉から電気炉に取鍋を搬送する経路上に設けられた地金落としエリアで取鍋内に取鍋に付着した地金を落とすとともに、地金が落とされた取鍋を待機鍋とせずに連続的に使用して該取鍋に電気炉から溶鉄を注ぐことで地金を溶解して材料として回収することを含み、電気炉から取鍋に注がれる溶鉄は、Ｃｒを９〜３０質量％及びＣを１〜４質量％含むステンレス鋼溶鉄であり、撹拌精錬は、溶鉄内に浸漬されたインペラにより撹拌を行う機械撹拌精錬であることを特徴とする。

本発明の地金回収方法によれば、取鍋から精錬炉に溶鉄を注いだ後に取鍋に付着した地金をオンライン上で取鍋内に落とすとともに、地金が落とされた取鍋に溶解炉から溶鉄を注ぐことで地金を溶解して材料として回収するので、撹拌精錬を行う場合に操業効率が悪化することを回避できるとともに、取鍋及び地金の熱をより有効に利用できる。

本発明の実施の形態１による地金回収方法が適用される製鋼所を示す説明図である。 図１の電気炉出湯エリアにて行われる電気炉出湯工程を示す説明図である。 図１のＫＲ脱硫エリアにて行われるＫＲ脱硫工程を示す説明図である。 図１の転炉注湯エリアにて行われる転炉注湯工程を示す説明図である。 図１の地金落としエリアにて行われる地金落とし工程を示す説明図である。 ステンレス鋼溶鉄及び普通鋼溶鉄の液相線温度を示すグラフである。 本発明の実施の形態２による地金回収方法におけるインジェクション撹拌精錬を示す説明図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による地金回収方法が適用される製鋼所を示す説明図である。図において、製鋼所には、電気炉出湯エリア１、ＫＲ脱硫エリア２、転炉注湯エリア３、地金落としエリア４及び取鍋整備エリア５が設けられている。製鋼所内で溶鉄６ａを移送する取鍋６は、通常、電気炉出湯エリア１、ＫＲ脱硫エリア２、転炉注湯エリア３及び地金落としエリア４の順で搬送される。地金落としエリア４まで搬送された取鍋６は、電気炉出湯エリア１に戻される。なお、図１では１つの取鍋６を示しているが、複数の取鍋６が電気炉出湯エリア１、ＫＲ脱硫エリア２、転炉注湯エリア３及び地金落としエリア４を順に循環されてもよい。

取鍋６は、例えば耐火物の交換等の整備が必要なときに取鍋整備エリア５（オフライン）に搬送される。取鍋整備エリア５に搬送された取鍋６は、他の取鍋６が取鍋整備エリア５に搬送されるときまで待機鍋（休み鍋）とされる。

次に、図２は、図１の電気炉出湯エリア１にて行われる電気炉出湯工程を示す説明図である。図において、電気炉１０は、材料を溶解して溶鉄６ａを生成する溶解炉である。電気炉出湯エリア１では、電気炉１０にて生成された溶鉄６ａが取鍋６に注がれる。なお、本実施の形態の溶鉄６ａは、Ｃｒを９〜３０質量％及びＣを１〜４質量％含むステンレス鋼溶鉄である。

電気炉１０から取鍋６に溶鉄６ａが注がれる際、取鍋６内には地金６ｂが落とされている。後に詳しく説明するように、地金６ｂは、地金落としエリア４（図１参照）にて行われる地金落とし工程により取鍋６内に落とされたものである（図５参照）。地金６ｂが落とされた取鍋６に電気炉１０から溶鉄６ａが注がれることで、地金６ｂが溶解されて材料として回収される。

次に、図３は、図１のＫＲ脱硫エリア２にて行われるＫＲ脱硫工程を示す説明図である。図において、ＫＲ脱硫エリア２ではＫＲ脱硫が行われる。ＫＲ脱硫とは、溶鉄６ａが収容された取鍋６に例えば生石灰、ソーダ灰、カーバイド、苛性ソーダ及び消石灰等の脱硫剤が供給された後に、溶鉄６ａに浸漬されたインペラ２０により撹拌を行う機械撹拌精錬（取鍋内精錬）である。インペラ２０による撹拌が行われることで、溶鉄６ａ内の脱硫反応が促進されて、溶鉄６ａにおける硫黄濃度が低減される。

インペラ２０による撹拌が行われるときには、取鍋６の内壁側で溶鉄６ａの液面が高くなる。このため、非撹拌時に溶鉄６ａが触れず温度が低い取鍋６の上部内壁に溶鉄６ａが接触し、上部内壁に接触した溶鉄６ａが上部内壁で冷却されて地金６ｂとして上部内壁に付着する。また、インペラ２０による撹拌が行われるときには、インペラ２０の回転により飛沫２１が発生する。この飛沫２１も、上部内壁にて冷却されて地金６ｂとして上部内壁に付着する。

次に、図４は、図１の転炉注湯エリア３にて行われる転炉注湯工程を示す説明図である。図において、転炉３０は、溶鉄６ａの精錬をさらに行うための精錬炉である。取鍋６内の溶鉄６ａは、転炉注湯エリア３において転炉３０に注がれる。取鍋６に多量の地金６ｂが付着している場合、取鍋６内の溶鉄６ａを転炉３０に注ぐ際に地金６ｂが堰となり、取鍋６からの溶鉄６ａの注出が妨げられる。多量の地金６ｂは、取鍋６の全体重量を増加させ、取鍋６を吊り上げるクレーンの負荷を増大させる。

次に、図５は、図１の地金落としエリア４にて行われる地金落とし工程を示す説明図である。地金落としエリア４は、製鋼所内の取鍋６の搬送経路における転炉注湯エリア３と電気炉出湯エリア１との間に設けられたエリアである。地金落としエリア４には、ゲート型オーバーデッキ４０が設けられている。ゲート型オーバーデッキ４０上には、多関節型アーム装置４１が設けられている。多関節型アーム装置４１の可動アーム４１ａの先端には、地金落とし機４２が取付けられている。地金落とし機４２としては、例えば鋭利なビットを対象物に打ち当てる破砕機等が用いられる。

前述の転炉注湯エリア３において転炉３０に溶鉄６ａを注出した取鍋６は、台車４３に載せられてレール４４に沿ってゲート型オーバーデッキ４０近傍運ばれる。台車４３がゲート型オーバーデッキ４０近傍に位置した際にストッパ４５によって台車４３が固定されるとともに、オペレータの操作により可動アーム４１ａが回動されるとともに地金落とし機４２が駆動されて、地金６ｂが取鍋６内に落とされる。内部に地金６ｂが落とされた取鍋６は、待機鍋とされずに電気炉出湯エリア１に戻される。すなわち、本実施の形態では、取鍋６から転炉３０に溶鉄６ａを注いだ後に、取鍋６に付着した地金６ｂをオンライン上（地金落としエリア４）で取鍋６内に落とす。

すなわち、取鍋６に付着した地金６ｂをオンライン上で取鍋６内に落とすとは、転炉３０（精錬炉）から電気炉１０（溶解炉）に搬送する経路上で地金６ｂを取鍋６内に落とし、その取鍋６を待機鍋とせずに連続的に使用することを意味する。取鍋６に付着した地金６ｂをオンライン上で取鍋６内に落とすことで、整備が不要な取鍋６を取鍋整備エリア５（オフライン）に搬送することを避けることができ、操業効率が悪化することを回避できる。また、取鍋６及び地金６ｂの温度が高い状態で電気炉出湯エリア１に戻すことができ、取鍋６及び地金６ｂの熱をより有効に利用できる。なお、取鍋６を取鍋整備エリア５に搬送した場合は取鍋６及び地金６ｂが常温まで冷却されることになるが、本実施の形態のようにオンライン上で取鍋６内に地金６ｂを落とした場合、電気炉１０から取鍋６に溶鉄６ａを注ぐ際の地金６ｂの温度は５００〜７００℃程度となる。また、取鍋内撹拌精錬にて取鍋６に付着した地金６ｂは、取鍋内撹拌精錬が行われずに取鍋６に付着した地金と比べて有価金属の割合が高いという特徴を有する。このため、図２で示したように電気炉１０からの溶鉄６ａにより地金６ｂを溶解して材料として回収しても、溶鉄６ａの成分の乱れは小さい。

以上の説明では、地金６ｂはＫＲ脱硫工程にて取鍋６に付着すると説明しているが、電気炉出湯工程及び転炉注湯工程においても飛び散った溶鉄６ａが地金６ｂとして取鍋６に付着する。すなわち、地金落とし工程にて落とされる地金６ｂには、電気炉１０から取鍋６に溶鉄６ａを注ぐ際及び取鍋６内の溶鉄６ａを転炉３０に注ぐ際に取鍋６に付着した地金６ｂも含まれる。

次に、図６は、ステンレス鋼溶鉄及び普通鋼溶鉄の液相線温度を示すグラフである。図において実線にて示すものはステンレス鋼溶鉄の液相線であり、破線にて示すものは普通鋼溶鉄の液相線である。

一般に、脱硫後炭素濃度は、液相線にて示される温度がより低い温度となるように設定される。すなわち、ステンレス鋼が製造される場合には脱硫後炭素濃度が１．０質量％〜４．０質量％程度に設定され、普通鋼が製造される場合には脱硫後炭素濃度が３．０質量％〜５．５質量％程度に設定される。

図６に示すように、脱硫後炭素濃度が１．０質量％〜４．０質量％程度のときのステンレス鋼溶鉄の融点は１２５０℃程度であり、脱硫後炭素濃度が３．０質量％〜５．５質量％程度のときの普通鋼溶鉄の融点（１１５０℃程度）よりも高い。すなわち、ステンレス鋼を製造する場合には、普通鋼を製造する場合と比較してより高い温度で溶鉄６ａが地金６ｂとして取鍋６に付着するため、取鍋６に付着する地金６ｂの量が多くなる。このため、ステンレス鋼を製造する場合には、普通鋼を製造する場合よりも高い頻度で地金６ｂを除去する必要がある。従って、本実施の形態の方法のようにオンライン上で取鍋６内に地金６ｂを落として操業効率の悪化を回避することは、ステンレス鋼を製造する場合に特に有利である。

このような地金回収方法では、取鍋６から転炉３０（精錬炉）に溶鉄６ａを注いだ後に、取鍋６に付着した地金６ｂをオンライン上で取鍋６内に落とすとともに、地金６ｂが落とされた取鍋６に電気炉１０（溶解炉）から溶鉄６ａを注ぐことで地金６ｂを溶解して材料として回収するので、撹拌精錬を行う場合に操業効率が悪化することを回避できるとともに、取鍋６及び地金６ｂの熱をより有効に利用できる。なお、従来方法では、取鍋６の外に地金６ｂを除去するために取鍋６を大きく傾ける作業が必要となっていたが、本実施の形態の方法ではこのような作業を不要とすることができ、操業効率を良くすることができる。

また、撹拌精錬は、溶鉄６ａ内に浸漬されたインペラ２０により撹拌を行うＫＲ脱硫（機械撹拌精錬）であるので、多くの溶鉄６ａが地金６ｂとして取鍋６に付着する。このため、ＫＲ脱硫を行う場合、オンライン上で地金６ｂを取鍋６内に落とすことで、操業効率が悪化することを回避できることが極めて有用となる。

さらに、電気炉１０から取鍋６に注がれる溶鉄６ａはステンレス鋼溶鉄であるので、普通鋼を製造する場合と比べて多くの溶鉄６ａが地金６ｂとして取鍋６に付着する。このため、溶鉄６ａがステンレス鋼溶鉄である場合、オンライン上で地金６ｂを取鍋６内に落とすことで、操業効率が悪化することを回避できることが極めて有用となる。

実施の形態２．
図７は、本発明の実施の形態２による地金回収方法におけるインジェクション撹拌精錬を示す説明図である。実施の形態１では取鍋内撹拌精錬としてＫＲ脱硫（機械撹拌精錬）を行うように説明したが、図７に示すインジェクション撹拌精錬を行うこともできる。インジェクション撹拌精錬では、溶鉄６ａ中に浸漬した浸漬ノズル２２から溶鉄６ａ中にガスを吹き込むことで、溶鉄６ａ及び脱硫剤の撹拌が行われる。このようなインジェクション撹拌精錬でも飛沫２１が発生し、取鍋６に地金６ｂが付着する。その他の構成は、実施の形態１と同様である。

このように取鍋内撹拌精錬としてインジェクション撹拌精錬を行う場合も、多くの溶鉄６ａが地金６ｂとして取鍋６に付着するため、操業効率が悪化することをオンライン上で地金６ｂを取鍋６内に落とすことで回避できることが極めて有用となる。

なお、実施の形態１，２では、電気炉１０で溶鉄６ａを生成すると説明したが、例えば高炉等の他の溶解炉で溶鉄を生成してもよい。

また、実施の形態１，２では、溶鉄６ａはステンレス鋼溶鉄であると説明したが、溶鉄は例えば普通鋼や鉄等を溶解したものであってもよい。

６ 取鍋
６ａ 溶鉄
６ｂ 地金
１０ 電気炉（溶解炉）
２０ インペラ
３０ 転炉（精錬炉）

Claims (1)

1. 電気炉から取鍋に溶鉄を注ぎ、前記取鍋内にて溶鉄の撹拌精錬を行い、前記取鍋内の溶鉄を精錬炉に注ぐ一連の工程で前記取鍋に付着した地金を材料として回収するための地金回収方法であって、
   前記取鍋から前記精錬炉に溶鉄を注いだ後に、前記精錬炉から前記電気炉に前記取鍋を搬送する経路上に設けられた地金落としエリアで前記取鍋内に前記取鍋に付着した地金を落とすとともに、前記地金が落とされた前記取鍋を待機鍋とせずに連続的に使用して該取鍋に前記電気炉から溶鉄を注ぐことで前記地金を溶解して材料として回収することを含み、
   前記電気炉から前記取鍋に注がれる溶鉄は、Ｃｒを９〜３０質量％及びＣを１〜４質量％含むステンレス鋼溶鉄であり、
   前記撹拌精錬は、溶鉄内に浸漬されたインペラにより撹拌を行う機械撹拌精錬である
   ことを特徴とする地金回収方法。

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