JPH04318116A - 溶鉄からの脱錫法 - Google Patents
溶鉄からの脱錫法Info
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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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Landscapes
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【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。
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
。
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。
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。
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。
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。
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] 。
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。
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。
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
。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
示すグラフである。
1 : 容器
2 : 溶鉄
3 : プラズマトーチ
4 : 処理室
Claims (2)
- 【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。 - 【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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8688791A JPH04318116A (ja) | 1991-04-18 | 1991-04-18 | 溶鉄からの脱錫法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8688791A JPH04318116A (ja) | 1991-04-18 | 1991-04-18 | 溶鉄からの脱錫法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04318116A true JPH04318116A (ja) | 1992-11-09 |
Family
ID=13899349
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8688791A Pending JPH04318116A (ja) | 1991-04-18 | 1991-04-18 | 溶鉄からの脱錫法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04318116A (ja) |
Citations (1)
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 |
-
1991
- 1991-04-18 JP JP8688791A patent/JPH04318116A/ja active Pending
Patent Citations (1)
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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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19970902 |