JP6414097B2 - 溶鋼の再利用方法 - Google Patents

Description

本開示は、溶鋼の再利用方法に関する。

鉄鋼製造の製鋼工程では、転炉や２次精錬設備などの精錬設備で精錬処理された溶鋼が、成分不良などの理由から製品として使用不能となる場合がある。この場合、精錬処理された溶鋼の処理方法としては、トピードカーや高炉鍋などの溶銑搬送容器に移注され、溶銑として再利用される方法や、鋳造した後にスクラップとして再利用される方法がある（例えば、特許文献１）。

特開昭５１−６７２１９号公報

ところで、使用不能となった溶鋼を鋳造した後にスクラップとして再利用する場合、溶鋼を鋳造するために鋳造設備を稼働させる必要や、鋳造された鋳片をスクラップとして用いるために切断・保管する必要があるため、製造設備の稼働効率が低下することとなる。また、再利用するためには、溶鋼を冷やして固める必要があるため、溶鋼の熱回収ができず、溶鋼の熱エネルギーが無駄になる。
一方、使用不能となった溶鋼を溶銑搬送容器へ移注する場合、鋳造設備などの稼働効率の低下が抑えられ、溶鋼の熱回収をすることができる。しかし、移注された溶鋼は、溶銑搬送容器へ移注した直後から凝固が始まるため、溶銑搬送容器に付着した地金となる。地金が付着した溶銑搬送容器は、付着した地金の量に伴って溶銑の搬送容量が低下するため、生産効率低下の要因となる。また、溶銑搬送容器に大量の地金が付着してしまうと、溶銑搬送容器を用いた溶銑予備処理が実施できなくなるため、これも生産効率低下の要因となる。

そこで、本発明は、上記の課題に着目してなされたものであり、溶鋼の再利用に伴う生産効率の低下を抑制することができる、溶鋼の再利用方法を提供することを目的としている。

本発明の一態様によれば、精錬処理された溶鋼を再利用するために溶銑搬送容器へ移注する際に、上記溶鋼の液相線温度が１４５０℃以下となるまで、上記溶鋼に炭素を添加し、上記炭素が添加された上記溶鋼を、上記溶銑搬送容器へ移注することを特徴とする溶鋼の再利用方法が提供される。

本発明の一態様によれば、溶鋼の再利用に伴う生産効率の低下を抑制することができる。

製鋼工程を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る溶鋼の再利用方法を示す説明図である。

以下の詳細な説明では、本発明の実施形態の完全な理解を提供するように多くの特定の細部について記載される。しかしながら、かかる特定の細部がなくても１つ以上の実施態様が実施できることは明らかであろう。他にも、図面を簡潔にするために、周知の構造及び装置が略図で示されている。

＜溶鋼の再利用方法＞
はじめに、図１を参照して本発明の一実施形態における製鋼工程について説明する。本実施形態では、まず、高炉から出銑された溶銑を溶銑搬送容器であるトピードカーに収容し、製鋼工場まで搬送させる。
次いで、搬送された溶銑を、溶銑鍋へと移注し、さらに転炉１に装入する。溶銑は、トピードカーあるいは溶銑鍋に収容された状態で、必要に応じて、脱珪や脱燐、脱硫といった溶銑予備処理が施される。

さらに、図１（Ａ）に示すように、高炉から出銑された溶銑を転炉１にて一次精錬処理する。一次精錬処理では、溶銑に酸素が吹き込まれることにより脱炭反応が進み、溶銑が炭素濃度の低い溶鋼２となる。
その後、図１（Ｂ）に示すように、一次精錬処理が施された溶鋼２は、転炉１から取鍋３へと移注される（出鋼）。

次いで、図１（Ｃ）に示すように、真空脱ガス装置などの二次精錬設備４にて、取鍋３に収容された溶鋼２に対して二次精錬処理が施される。二次精錬処理では、二次精錬設備４にて、溶鋼２の攪拌や副原料の添加などが行われることで、溶鋼２の成分や温度が調整される。
さらに、図１（Ｄ）に示すように、二次精錬処理された溶鋼２は、連続鋳造機などの鋳造設備５で鋳造され、所定の形状の鋳片となる。

本実施形態では、上記の製鋼工程において精錬処理後（一次精錬処理後または二次精錬処理後）に、溶鋼２が使用不能となった場合に、この溶鋼２を再利用するものである。ここで、溶鋼２が使用不能となる場合とは、例えば、精錬処理後の溶鋼２が成分不良となる場合や、二次精錬設備４や鋳造設備５などで発生したトラブルによって、取鍋３に収容された溶鋼２に対してそれ以降の処理を施すことができない場合などがある。

図２を参照して、本実施形態に係る溶鋼２の再利用方法について説明する。本実施形態では、使用不能となった溶鋼２に対して、図２（Ａ）に示すように、二次精錬設備４にて黒鉛やコークスなどの加炭剤６を添加し、溶鋼２を攪拌させる（加炭工程）。炭素添加工程では、溶鋼２の液相線温度が１４５０℃以下となる量の加炭剤６が添加される。なお、炭素添加工程では、必要に応じて、溶鋼２の温度を上昇させる昇熱処理が施されてもよい。

加炭工程の後、溶鋼２をトピードカー７へ移注する（移注工程）。移注工程では、例えば、取鍋３の注入口８から溶鋼２を排出させることで、トピードカー７へ溶鋼２が移注される。なお、溶鋼２が移注されるトピードカー７は、空の状態でもよく、溶鋼２が収容可能であれば中に他の溶銑が収容された状態であってもよい。
移注工程の後、トピードカー７に収容された溶鋼２は、上述の製鋼工程における溶銑と同様に扱われることで再利用される。即ち、トピードカー７に収容された溶鋼２は、溶銑鍋へと移注され、転炉１に装入された後に、図１（Ａ）〜図１（Ｄ）に示す処理が施されることで、再利用される。なお、再利用される溶鋼２は、必要に応じて脱硫などの溶銑予備処理が施されてもよい。また、溶銑鍋へと移注される際には、他のトピードカー７に収容された溶銑と共に移注されてもよい。

＜変形例＞
以上で、特定の実施形態を参照して本発明を説明したが、これら説明によって発明を限定することを意図するものではない。本発明の説明を参照することにより、当業者には、開示された実施形態の種々の変形例とともに本発明の別の実施形態も明らかである。従って、特許請求の範囲は、本発明の範囲及び要旨に含まれるこれらの変形例または実施形態も網羅すると解すべきである

例えば、上記実施形態では、二次精錬設備４として真空脱ガス装置を用いるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。二次精錬設備４では、少なくとも溶鋼２に対して炭素の添加及び溶鋼２の攪拌ができれば、取鍋加熱炉などの他の精錬装置であってもよい。
また、上記実施形態では、溶銑搬送容器としてトピードカー７を用いるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、高炉鍋などの溶銑が搬送可能な他の容器であってもよい。

さらに、上記実施形態では、加炭工程において溶鋼２に加炭剤６を添加するとしたが、本発明はかかる例に限定されない。加炭工程では、溶鋼２の液相線温度が１４５０℃以下となるように炭素が添加されればよいため、例えば、炭化物や炭素を含む合金鉄などの炭素を含む他の副原料が添加されてもよい。なお、炭素として加炭剤６を用いることにより、炭素添加に伴う副原料のコスト増加を抑えることができる。また、再利用される溶鋼２は、その後の工程において必要に応じて脱硫などの溶銑予備処理を施すことができるため、不純物成分となるＳ（硫黄）を含むコークスのように安価な副原料も使用することができる。
さらに、上記実施形態では、高炉から出銑された溶銑を転炉１で処理する構成としたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、スクラップなどを原料として電気炉で溶製を製造し、その後二次精錬処理を施す製鋼工程においても、同様に適用することができる。この際、再利用される溶鋼２は、電気炉で製造される溶鋼として用いられる。

＜実施形態の効果＞
（１）本発明の一態様に係る溶鋼の再利用方法は、精錬処理（一次精錬処理あるいは二次精錬処理）された溶鋼２を再利用するために溶銑搬送容器（トピードカー７）へ移注する際に、溶鋼２の液相線温度が１４５０℃以下となるまで、溶鋼２に炭素（加炭剤６）を添加し、炭素が添加された溶鋼２を、溶銑搬送容器へ移注する。
上記（１）の構成によれば、溶鋼２が溶銑搬送容器へ移注されてから溶銑鍋へと移注されるまでの間、温度低下による溶鋼２の凝固が抑制される。このため、溶銑搬送容器への地金の付着が抑制されるため、溶鋼２の再利用に伴う生産効率の低下を大幅に抑制することができる。なお、加炭工程において、加炭剤添加後の溶鋼２の液相線温度が１４５０℃超となる場合、溶銑搬送容器への地金付着量が大幅に増加するため、生産効率低下の要因となる。

また、上記構成によれば、溶銑搬送容器へと移注された溶鋼２は溶銑として用いられるため、溶鋼２の熱エネルギーを回収することができる。
さらに、上記構成によれば、溶銑搬送容器に地金が付着した場合においても、付着した地金の液相線温度が低い状態となることから、高炉から１５００℃程度の新しい溶銑を溶銑搬送容器へ移注（受銑）することで地金がすぐに溶解する。このため、使用不能となった溶鋼を加炭工程なしに溶銑搬送容器へと移注した場合に比べ、地金が大量に付着した状態から、地金の付着量が問題ない程度（溶銑予備処理を施すことができる程度）の状態となるまでの復帰期間を短縮することができる。これにより、溶銑搬送容器による溶銑の搬送量や、溶銑予備処理の実施率を向上させることができるため、溶鋼２の再利用に伴う生産効率の低下を抑制することができる。
（２）上記（１）の構成において、溶鋼２に炭素を添加する際に、炭素として加炭剤を用いる。
上記構成によれば、炭素添加に伴う副原料のコスト増加を抑制させることができる。

次に、本発明者らが行った実施例について説明する。実施例では、使用不能となった溶鋼２について、上記実施形態と同様に、加炭剤を添加し、トピードカー７への移注を行った。加炭工程前の溶鋼２の液相線温度は１５００℃〜１５４０℃であり、温度は１６００℃〜１６４０℃であった。加炭工程では、溶鋼２の液相線温度が１４５０℃以下となるように、加炭工程前の溶鋼２の成分組成に応じて、１ｔ〜３ｔの加炭剤を添加した。
実施例の結果、加炭工程を施さずに溶鋼をトピードカー７へと移注する従来の方法に比べ、トピードカー７への地金の付着量が大幅に低減することが確認できた。

また、実施例の条件において、トピードカー７に地金が付着したものについて、トピードカー７での溶銑予備処理が可能な状態へと復帰するまでの、受銑回数を測定した。さらに、比較例として、加炭工程を施さずに溶鋼をトピードカー７へと移注した従来の場合における、同様な受銑回数を測定した。なお、溶鋼２の再利用に伴う地金の付着量が、実施例及び比較例共に同程度である条件で比較を行った。

実施例の結果、比較例での受銑回数を１．０と指数化した場合、実施例での受銑回数は０．５となることが確認できた。つまり、溶鋼２の液相線温度を１４５０℃以下とした実施例の場合、溶銑搬送容器に付着した地金が容易に溶けることがわかった。これにより、本発明によれば、溶鋼２の再利用に伴う生産効率の低下を大幅に抑制することができることが確認された。

１ 転炉
２ 溶鋼
３ 取鍋
４ 二次精錬設備
５ 鋳造設備
６ 加炭剤
７ トピードカー
８ 注入口

Claims (2)

1. 精錬処理された溶鋼を再利用するために溶銑搬送容器へ移注する際に、
   前記溶鋼の液相線温度が１４５０℃以下となるまで、前記溶鋼に炭素を添加し、
   前記炭素が添加された前記溶鋼を、前記溶銑搬送容器へ移注することを特徴とする溶鋼の再利用方法。
2. 前記溶鋼に炭素を添加する際に、炭素として加炭剤を用いることを特徴とする請求項１に記載の溶鋼の再利用方法。

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