JPH04318116A - 溶鉄からの脱錫法 - Google Patents

溶鉄からの脱錫法

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JPH04318116A
JPH04318116A JP8688791A JP8688791A JPH04318116A JP H04318116 A JPH04318116 A JP H04318116A JP 8688791 A JP8688791 A JP 8688791A JP 8688791 A JP8688791 A JP 8688791A JP H04318116 A JPH04318116 A JP H04318116A
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JP
Japan
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molten iron
tin
plasma
removal
torch
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JP8688791A
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English (en)
Inventor
Toru Matsuo
亨 松尾
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、溶鉄から錫を除去する
方法、より詳述すれば、水素含有プラズマ処理して溶鉄
から錫を蒸発除去する脱錫法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年に至り、自動車の解体屑等の鉄系ス
クラップ( 以下、単にスクラップという) を電気炉
、キュポラ等で溶解したりあるいは転炉で使用したりす
ると、得られる溶銑あるいは溶鋼中の錫の含量が増すと
いうことがしばしば経験されている。この場合の錫は鋼
板のメッキ等から入ってくるのである。このようにして
鋼中に入った錫は、鋼の有害不純物であり、錫は鋼の熱
間加工性の低下や伸びや絞りの低下をきたすので、少な
くとも0.1 %以下にすることが重要である。そして
このような不純物としての錫は少なければ少ない程良い
【0003】従来にあっては、鉄鋼の大半を供給する鉄
鋼一貫メーカの使用原料は、云うまでもなく鉄鉱石であ
り、これらから錫が混入してくることはまずなく、した
がって、溶銑、溶鋼からの脱錫はスクラップを多用する
電炉メーカの場合を除いて実用上問題にならなかった。
【0004】ところが、スクラップの使用比率は鉄鋼生
産に比例して増えつづけており、一貫メーカにあっても
スクラップの使用を前提にした生産技術が検討され始め
ており、錫の除去が問題となりつつある。しかも、錫は
鉄よりも貴な金属であるため、通常の製鋼過程では除去
できないことから、何らかの新規な手段を開発する必要
にせまられている。ところで、溶鉄の脱錫法としては、
現在のところ、次のような方法が文献上公知である。
【0005】■カルシウム−フッ化カルシウムフラック
スを用いて、エレクトロスラグ精錬 (ESR)法によ
り溶解する方法:主として脱リンを目的に開発された方
法であるが、付随的な脱錫が進行する。錫は、錫化カル
シウムの形でスラグ中に吸収除去されるものと考えられ
る。しかし、この方法はESR法に限られるので、スク
ラップを用いて安価に鋼を製造するという場合には処理
コストが高すぎるという問題がある。 ■炭化カルシウムを用いる方法:原理的には上記■の方
法と同じであり、錫は錫化カルシウムの形で付随的に除
去される。
【0006】上記■の方法との違いは、炭化カルシウム
を用いる場合、次式で示されるように、炭化カルシウム
(CaC2)の分解で生成されたカルシウム(Ca)が
錫と反応する点である。 CaC2  →  Ca+2(C) この方法は実用的方法として実現される可能性が高いが
、やはりフラックス代が高い点に問題がある。さらに、
脱錫法としての上記■、■の方法はいずれも、還元精錬
であるのでアルゴン雰囲気内で実施する必要があるし、
また、脱錫と同時に脱リンが進行するために、処理後の
スラグを大気中に放置すると、スラグ中のリン化カルシ
ウムが大気中の水分と反応してホスフィンという悪臭の
有害ガスが発生するという問題がある。
【0007】■超高真空処理法 : [「JOURNA
L OF THE IRON AND STEEL I
NSTITUTE 」1959年、2月発行、112 
〜175 頁、G.M.Gill等著論文 ”The 
behaviour of various elem
ents in vacuum steel−maki
ng”]:錫の蒸気圧が鉄より高いことを利用して、錫
を超高真空下で蒸発除去させる方法である。しかし、こ
の方法では、真空度10−3〜10−6Torrにする
ことが必要であり、この真空度は現在、溶鉄の真空処理
で通常使用されている真空度ほぼ0.1 〜200 T
orrに比べて非常に高く、また、錫の蒸発速度が遅い
点からも実用性に欠け、ルツボ規模での実験しか成功し
ていない。以上に述べたように、脱錫については、ルツ
ボ規模での実験例はあっても、コストあるいは技術上の
問題から、実用性のある方法はなく、このため、従来は
スクラップを溶解して得る溶鉄の錫の含量を目標値以下
にするためには、もっぱらスクラップの選択に依存して
いた [前掲 ”METAL PROGRESS” 1
960年、9月号、76頁参照] 。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述の当業
界の現状および社会的要請に鑑み、スクラップの種類を
問うことなく適用でき、かつ実用真空下で実施可能であ
る、溶鉄から錫を高効率で蒸発除去する方法を提供する
ことを目的とする。本発明の別の目的は、実用性の高い
手段によって錫を効率的に蒸発除去しながら多量の溶鉄
を処理できる経済的な方法を提供することである。さら
に本発明の別の目的は、実用的な手段でもって溶鉄中の
錫を少なくとも0.10%以下でできるだけ低いレベル
まで蒸発除去することのできる方法を提供することであ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】ここに、本発明者は上記
目的を達成するために鋭意研究を続けたところ、水素含
有プラズマ処理を行う場合、錫が効率的に蒸発すること
を見い出し、先に特願昭59−272190号として特
許出願した。その後さらに検討を重ねたところ、溶鉄の
硫黄含有量を0.07%以上とした状態で、水素含有プ
ラズマ処理を実施すれば、より効率的な脱錫が進行する
ことを見い出して本発明を完成した。
【0010】なお、真空下において溶鉄中の[S] 量
が0.01%以上と高い場合、SnS として脱Snが
促進されるとの研究発表があるが(CAMP ISIJ
 Vol.3, 1990, 1184) 、この方法
にあっても前述の真空蒸発と同様に10−1Pa(10
−3Torr) という高真空下での処理を要する。一
方本発明にあっては、水素含有プラズマ処理を実施すれ
ば100 Torr程度の実用真空下はもとより、大気
圧下においても脱Snが促進されるという知見に基づく
【0011】すなわち、本発明の要旨とするところは、
錫を除去すべき溶鉄のS含有量を0.07%以上とした
状態で、水素含有プラズマ処理をすることを特徴とする
脱錫法である。本発明の好適態様によれば処理すべき溶
鉄は錫0.01%以上を含有する。本発明の脱Snは、
プラズマフレーム (一般に12000 ℃と云われて
いる) によって局部的に加熱された火点で蒸発が促進
された結果、SnS またはSnの形でSnの蒸発が優
先的におこることによるものと考えられる。
【0012】このように、本発明にあっては溶鉄からの
脱錫にプラズマアークを利用し、その時のプラズマガス
としてH2、一般にはH2+不活性ガスを使用するので
ある。
【0013】なお、H2−Arプラズマを加熱源として
利用して鋼を精錬することは、例えば特開昭58−22
12205 号、およびH2プラズマを利用して水素化
合物として不純物(N、P、As、O、Se、S、et
c.) を除去する方法は特公昭53−19525 号
等によってすでに知られているが、かかる従来法にあっ
ては脱錫については何らのべられていない。
【0014】
【作用】ここで、添付図面によって本発明をさらに説明
すると、図1は本発明にかかる方法を実施する装置の1
例を略式で説明する図であるが、適宜容器1に収容され
た処理すべき溶鉄2は正極に接続され、一方これと対向
して溶鉄上方には水冷型プラズマトーチ3が配置され、
全体は排気可能な処理室4内に収容されている。なお、
本発明によればプラズマの発生条件などは特に制限され
ない。
【0015】本発明によれば、このトーチ3の先端のノ
ズルからH2−Ar混合ガスをを流しながら溶鉄とプラ
ズマトーチとの間に高電圧を印加してプラズマ状態を作
り出すと、プラズマ状態のガスが溶鉄面に衝突し、その
衝突点の温度を上昇させ、プラズマ状の水素の力により
錫の蒸発を促進する。次に、本発明の脱Sn作用に影響
する因子としては、溶鉄中の[S] 量、雰囲気圧力等
がある。
【0016】図2は、溶鉄中の[S] 量が脱Snに及
ぼす影響を示すグラフである。[S] ≧0.07%よ
り高くなると脱Snが促進されていることがわかる。上
限は特に規定しないが、S含有量1%でほゞ効果が飽和
するため1%以下で十分である。溶鉄は通常の炭素鋼に
由来するものであって、初期 [C]=0.5 %、[
Sn]=0.1 %、溶鉄温度=1650 °Cであっ
た。図3は、同様の条件下での雰囲気圧力の影響を示す
グラフである。これからも分かるように、本発明によれ
ば、大気圧下でも良好な脱Snが進行するが、減圧下の
方がより良好な脱Snが進行する。好ましくは 100
〜200 Torrの減圧下で水素含有Arプラズマ処
理を行う。
【0017】また、図には示していないが、蒸発による
脱Sn方法であるため、溶鉄温度は高温程脱Snの進行
が良好となり、本発明にかかる方法の場合にはプラズマ
フレームによりは局所的に高温となるので、通常の製鋼
温度で十分な脱Snが進行する。
【0018】図4は、プラズマ中の水素含有量の影響を
示すグラフである。これからも分かるように、水素含有
量が多い程、良好な脱Snが進行する。水素含有プラズ
マとしては、H2−Arプラズマが一般的であるが、こ
れ以外でもH2を含有するものであればいずれであって
もよい。 水素含有量も特に規定されず、慣用のようにH2 20
%程度で十分である。
【0019】対象の溶鉄としては、本発明の性質上、通
常のスクラップを溶解した場合の炭素鋼や溶鉄でも良い
し、Ni、Crを多く含んだステンレス鋼のような溶鋼
でも何でも処理可能である。対象溶鉄のSnは、0.0
1%以上が良い。すなわち、これより低くなると経済的
に脱Snがむずかしくなりまた、鋼の性質上、これより
低いSnの溶鉄の脱Snは必要ないためである。ここに
、プラズマ発生源としては、DC−アークタイプが一般
的であるが、AC−アークタイプのものでも処理可能で
ある。なお、処理容器としては、取鍋のようなものでも
良いし、転炉、電気炉形式のようなものであってもよい
。次に実施例によって本発明をさらに説明する。
【0020】
【実施例】本例では、スクラップ1.5 kgをルツボ
状の容器に入れ、図1に示すと同様な装置を使い、10
 Nl/min の25%H2−Arプラズマガスで処
理した。このときのプラズマはDC−アークプラズマで
あった。なお、比較例としてS含有量を変えたスクラッ
プを同様にArプラズマ処理した。実験条件を表1にま
とめて示す。このときの処理前、処理後の溶鉄の組成分
の変化を表2にまとめて示す。
【0021】
【表1】
【0022】以上のように[S] が0.01%と低い
場合に比べ、[S] 0.15%と高い場合において、
より効率的な脱Snが進行した。
【0023】
【発明の効果】水素含有プラズマで精錬する方法におい
て、溶鉄の[S]を0.07%以上にしておくだけで効
果的な脱Snが進行することがわかった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる方法を実施する装置の1例の略
式説明図である。
【図2】脱Snに及ぼす「S]の影響を示すグラフであ
る。
【図3】脱Snに及ぼす雰囲気圧の影響を示すグラフで
ある。
【図4】脱Snに及ぼすプラズマ中水素含有量の影響を
示すグラフである。
【符号の説明】
1 :  容器 2 :  溶鉄 3 :  プラズマトーチ 4 :  処理室

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  錫を含有する溶鉄を水素含有プラズマ
    で精錬し脱錫する方法において、該溶鉄の硫黄含有量を
    0.07%以上とした状態で脱錫精錬を行うことを特徴
    とする脱錫法。
  2. 【請求項2】  前記溶鉄が錫0.01%以上含有する
    、請求項1記載の脱錫法。
JP8688791A 1991-04-18 1991-04-18 溶鉄からの脱錫法 Pending JPH04318116A (ja)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61149415A (ja) * 1984-12-24 1986-07-08 Sumitomo Metal Ind Ltd 溶鉄からの脱銅・脱錫法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61149415A (ja) * 1984-12-24 1986-07-08 Sumitomo Metal Ind Ltd 溶鉄からの脱銅・脱錫法

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Date Code Title Description
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19970902