JPH07126726A - Decupperizing and detinning method from molten iron - Google Patents

Decupperizing and detinning method from molten iron

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JPH07126726A
JPH07126726A JP27220493A JP27220493A JPH07126726A JP H07126726 A JPH07126726 A JP H07126726A JP 27220493 A JP27220493 A JP 27220493A JP 27220493 A JP27220493 A JP 27220493A JP H07126726 A JPH07126726 A JP H07126726A
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JP
Japan
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molten iron
iron
plasma
hydrogen
oxide
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Application number
JP27220493A
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Japanese (ja)
Inventor
Takayuki Nishi
隆之 西
Kaoru Masame
薫 眞目
Masaharu Anezaki
正治 姉崎
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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)
  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enhance the treatment efficiency by heating the surface of molten iron with hydrogen-contg. plasma at the time of subjecting the molten iron to decopperizing and detinning treatment under a reduced pressure. CONSTITUTION:Copper and/or tin is removed from the molten iron by blowing an oxidizing agent consisting of one or >=2 kinds selected from an iron oxide and oxide group having the oxidizing power lower than the oxidizing power of the iron oxide under a reduced pressure of <=10Torr, thereby decarburizing the molten iron. The surface of the molten iron is heated by the hydrogen-contg. plasma at the time of this decarburization to accelerate the decopperizing and detinning. More specifically, the molten iron in an MgO refractory vessel 5 in a vacuum chamber 1 is maintained under the reduced pressure and while the molten iron is kept stirred by blowing gaseous Ar from a porous brick tuyere 7 in the bottom, powders of the iron oxide, silicon dioxide, magnesium oxide, etc., are blown from a lance 3 disposed in an upper cap 2 of the vacuum furnace. The surface of the molten iron is irradiated with the gaseous hydrogen- contg. plasma from a non-migration type gaseous Ar plasma torch 4 and is thereby heated to a high temp. after the start of the blowing of the oxidizing agent.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、溶鉄からの脱銅および
/または脱錫法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for removing copper and / or tin from molten iron.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、鉄スクラップの発生量の増大とと
もに、鉄スクラップを種々の再溶解法にて再利用するプ
ロセスや、鉄スクラップを溶銑や溶鋼と混ぜて使用する
プロセスが一般的に行われるようになってきている。
2. Description of the Related Art In recent years, with the increase in the amount of iron scrap produced, a process of reusing the iron scrap by various remelting methods and a process of using the iron scrap mixed with hot metal or molten steel are generally performed. Is starting to appear.

【0003】ところで、これらの鉄スクラップの品位は
年々低下する傾向にある。例えば、自動車解体屑中の銅
配線やモータコアに含まれる銅線や錫メッキといったも
のから銅や錫が混入するため、鉄スクラップを原料とす
る鋼材中の銅や錫の含有量が増加している。
By the way, the quality of these iron scraps tends to decrease year by year. For example, copper and tin are mixed in from copper wiring in automobile scraps, copper wires contained in motor cores, and tin plating, so the content of copper and tin in steel products made from iron scrap is increasing. .

【0004】鋼中の銅や錫は、一般に有害不純物である
ので低濃度に抑えるような管理が望まれている。つま
り、銅が多く含有される鋼では赤熱脆性が不可避的に見
られるため、一部の耐候性鋼を除いては、一般には0.35
%ないし0.20%以下にすることが必要とされている。一
方、錫は鋼中にあっては、熱間加工性の低下や進展性や
絞り性の低下を招くので、やはり錫濃度も0.1 %以下に
抑制することが必要である。
Since copper and tin in steel are generally harmful impurities, it is desired to control the concentration to be low. In other words, since red heat embrittlement is unavoidably seen in steel containing a large amount of copper, it is generally 0.35 except some weathering steels.
% To 0.20% or less is required. On the other hand, tin causes a decrease in hot workability, a decrease in progressability, and a decrease in drawability in steel. Therefore, it is also necessary to suppress the tin concentration to 0.1% or less.

【0005】すでに良く知られているように、銅や錫
は、鉄よりも貴な金属、すなわち酸素との親和力が小さ
く、通常の製鋼過程では除去することが困難である。し
かしながら、溶鉄の蒸気圧と比較して溶鉄中の銅および
錫の蒸気圧が高いことを利用して、溶鉄からの銅および
/または錫の除去が可能である。
As is well known, copper and tin have a lower affinity for a noble metal than iron, that is, oxygen, and are difficult to remove in a normal steelmaking process. However, it is possible to remove copper and / or tin from molten iron by utilizing the high vapor pressure of copper and tin in molten iron as compared with the vapor pressure of molten iron.

【0006】そこで、本発明者らの一部は特開昭61−11
9612号公報および特公平3−72129号公報に開示した方
法を発明した。これらの方法では、この溶鉄中の鉄と銅
および錫の蒸気圧の差を利用して、10Torr以下の減圧下
におかれた溶鉄を酸素、酸化鉄といった酸化剤を供給添
加して脱炭する際に、脱炭に伴って生じる揮発界面の増
加によって同時に脱銅および/または脱錫を行なうもの
であり、溶鉄の大量一括処理が可能な実用的方法であっ
た。
Therefore, some of the inventors of the present invention have disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 61-11.
The method disclosed in Japanese Patent Publication No. 9612 and Japanese Patent Publication No. 3-72129 was invented. In these methods, the difference in vapor pressure between iron and copper and tin in the molten iron is used to decarburize the molten iron placed under a reduced pressure of 10 Torr or less by supplying and adding an oxidizing agent such as oxygen and iron oxide. At this time, copper removal and / or tin removal are performed simultaneously due to an increase in the volatile interface that accompanies decarburization, and it was a practical method capable of batch-processing molten iron in a large amount.

【0007】すなわち、これらの方法のように成分間の
蒸気圧差を利用する反応では、反応界面を確保すること
が反応速度の増大に有利であることから、酸化剤を溶鉄
に供給して脱炭反応を生ぜしめ、この脱炭反応によって
生じるCO気泡の発生による揮発界面の増大、界面の攪乱
を利用して反応界面を飛躍的に増大させ、これによって
脱銅および/または脱錫を促進する方法であった。
That is, in the reaction utilizing the vapor pressure difference between the components as in these methods, it is advantageous to secure the reaction interface for increasing the reaction rate. Therefore, the oxidizing agent is supplied to the molten iron for decarburization. A method of causing a reaction and dramatically increasing the reaction interface by increasing the volatile interface due to the generation of CO bubbles generated by this decarburization reaction and disturbing the interface, thereby promoting decopperization and / or tin removal Met.

【0008】しかしながら、この方法においても、鉄ス
クラップのさらなる大量処理を想定した場合には脱銅速
度、脱錫速度は十分ではなく、処理時間の短縮、脱銅率
および脱錫率の向上には限界があった。
However, even in this method, the copper removal rate and the tin removal rate are not sufficient when further large-scale processing of iron scrap is assumed, so that the processing time can be shortened and the copper removal rate and the tin removal rate can be improved. There was a limit.

【0009】一方、溶鉄からの脱銅、脱錫を促進する方
法に、水素含有プラズマ照射による溶鉄からの脱銅・脱
錫法が、特公平3−75603 号公報に開示されている。こ
の方法は、水素を含有するプラズマガスを用いて溶鉄表
面を加熱すると、局部加熱によって溶鉄からの脱銅・脱
錫が促進されるというものであった。しかしながら、こ
の方法においても、鉄スクラップのさらなる大量処理を
想定した場合には脱銅速度、脱錫速度は十分ではなく、
処理時間の短縮、脱銅率および脱錫率の向上には限界が
あった。
On the other hand, as a method for accelerating decopperization and detinization from molten iron, Japanese Patent Publication No. 3-75603 discloses a decoppering / detinizing method from molten iron by irradiation with plasma containing hydrogen. According to this method, when the surface of molten iron is heated by using a plasma gas containing hydrogen, copper heating / detinization from the molten iron is promoted by local heating. However, even in this method, the copper removal rate and the tin removal rate are not sufficient when further large-scale processing of iron scrap is assumed,
There was a limit to shortening the processing time and improving the copper removal rate and the tin removal rate.

【0010】なお、日本金属学会報22、(1983)P412−42
0 、宇田雅広著論文“新しい金属微粒子の製造法”に
は、水素含有プラズマの溶融金属に及ぼす作用効果が解
説されており、水素含有プラズマが有する反応性の促進
が示されている。
The Metallurgical Society of Japan, 22, (1983) P412-42
0, Masahiro Uda's paper "New method for producing fine metal particles" describes the effect of hydrogen-containing plasma on molten metal, and shows that the reactivity of hydrogen-containing plasma is promoted.

【0011】また、このような成分の蒸気圧差を利用す
る溶鉄からの脱銅および脱錫の反応速度増大をもたらす
別の手段は、蒸発反応温度を高く維持する方法である。
すなわち、脱銅、脱錫反応速度は通常の製鋼温度 (1600
℃付近) よりも高い温度 (1700℃以上) でさらに有利に
なると考えられる。この方法は、必ずしもバルク温度を
高くすることを意味するのではなく、脱銅・脱錫が起こ
る反応界面の温度が高ければ良い。実際、バルク温度を
1700℃以上に保持しようとすれば、単にエネルギーコス
トの上昇を招くだけでなく、耐火物溶損、炉命短縮を招
くことは明らかである。
Another means of increasing the reaction rate of decoppering and detinning from molten iron by utilizing the vapor pressure difference of such components is a method of keeping the evaporation reaction temperature high.
That is, the copper removal and tin removal reaction rates are
It is considered that it becomes more advantageous at a temperature (1700 ° C or higher) higher than (around ℃). This method does not necessarily mean increasing the bulk temperature, but it is sufficient if the temperature at the reaction interface where decopperization / detinization occurs is high. In fact, the bulk temperature
It is clear that if the temperature is kept above 1700 ° C, not only will the energy cost rise, but also the melting of refractory and the shortening of the furnace life.

【0012】ところで、近年社会的問題となっている鉄
スクラップの再生利用のためには、スクラップ大量一括
処理プロセスを構築する必要がある。特に、鉄スクラッ
プ中の不純物として年々濃度が増加している銅および錫
を溶鉄から除去するためには、溶鉄からの脱銅および脱
錫速度を増大させることが必要不可欠な技術となる。
By the way, in order to recycle iron scrap, which has become a social problem in recent years, it is necessary to construct a mass scrap batch processing process. In particular, in order to remove copper and tin whose concentrations are increasing yearly as impurities in iron scrap from molten iron, increasing the decoppering rate and the tin removal rate from molten iron is an indispensable technique.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】よって、本発明の目的
は、減圧下で酸化物からなる酸化剤を供給添加して溶鉄
の脱炭を行う際に脱銅および/または脱錫を併せて行う
方法において、溶鉄からの脱銅・脱錫速度を増大させ、
溶鉄からの脱銅・脱錫を高効率に、短時間で行うことの
できる方法を提供することである。具体的には本発明の
目的は、Cu:0.30 %以下、Sn:0.040%以下に低減できる
溶鉄からの脱銅・脱錫法を提供することである。
Therefore, an object of the present invention is to carry out decoppering and / or detinning when deoxidizing molten iron by supplying and adding an oxidizing agent consisting of an oxide under reduced pressure. In the method, the rate of decopperization / detinization from molten iron is increased,
It is an object of the present invention to provide a method capable of highly efficiently removing copper and tin from molten iron in a short time. Specifically, an object of the present invention is to provide a decoppering / detinizing method from molten iron which can reduce Cu: 0.30% or less and Sn: 0.040% or less.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、減圧下で
種々の酸化物からなる酸化剤を溶鉄表面に吹き付けて脱
炭を行う際に同時に溶鉄から脱銅・脱錫を行う方法に関
して鋭意研究を続けたところ、脱銅反応、脱錫反応には
反応温度が高いほうが有利であることを見い出し、さら
に研究をつづけ次の知見を得た。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The inventors of the present invention relate to a method of decopperizing and detinizing molten iron at the same time as decarburizing by spraying oxidizing agents made of various oxides onto the surface of molten iron under reduced pressure. As a result of intensive research, it was found that a higher reaction temperature was more advantageous for the decopperization reaction and the tin removal reaction, and further research led to the following findings.

【0015】脱銅・脱錫反応をさらに促進するには、
脱銅、脱錫が生じる反応界面の温度を極力高く保持する
ことが、とりわけ脱炭反応で生じる溶鉄表面近傍の温度
を充分に高い状態を維持することが、重要である。
To further promote the copper removal / tin removal reaction,
It is important to keep the temperature of the reaction interface where decopperization and detinization occur as high as possible, and in particular to maintain a sufficiently high temperature near the surface of the molten iron generated during the decarburization reaction.

【0016】このような溶鉄表面の加熱源として高エ
ネルギー熱源であるプラズマ加熱を使用すれば、溶鉄表
面に熱を十分に付与することが可能で脱銅・脱錫反応を
一層促進できる。
If plasma heating, which is a high-energy heat source, is used as the heating source for the molten iron surface, sufficient heat can be applied to the molten iron surface, and the decoppering / detinization reaction can be further promoted.

【0017】このプラズマに水素含有プラズマを使用
して溶鉄表面を加熱すれば、水素プラズマの影響で溶鉄
からの脱銅・脱錫反応がさらに有効に促進される。
When the surface of molten iron is heated by using hydrogen-containing plasma for this plasma, the decoppering / detinization reaction from the molten iron is further effectively promoted by the effect of hydrogen plasma.

【0018】本発明は、かかる知見を基に完成されたも
のであって、その要旨とするところは、10Torr以下の実
用的な減圧下において、酸化鉄およびこれより酸化力の
弱い二酸化珪素や酸化マグネシウムといった酸化物の一
種および二種以上からなる酸化物を酸化剤として溶鉄表
面に吹き付けて脱炭することによって溶鉄から銅および
/または錫を除去する方法において、より有効に脱銅お
よび/または脱錫を行うために、反応界面となる溶鉄表
面を水素含有プラズマで加熱することを特徴とする溶鉄
からの脱銅および/または脱錫法である。
The present invention has been completed on the basis of such findings, and the gist of the present invention is that iron oxide and silicon dioxide, which has a weaker oxidizing power, and oxides are oxidized under a practical reduced pressure of 10 Torr or less. In a method of removing copper and / or tin from molten iron by spraying an oxide consisting of one or more oxides such as magnesium as an oxidant on the surface of molten iron to decarburize, it is possible to more effectively remove copper and / or deoxidize copper. In order to perform tin, the method of decoppering and / or detinizing from molten iron is characterized in that the surface of molten iron serving as a reaction interface is heated by plasma containing hydrogen.

【0019】[0019]

【作用】次に、本発明による作用についてさらに従来技
術のそれと比較しながら詳述する。すでに述べたよう
に、酸化剤を添加したり溶鉄へ吹き込んだりして脱炭を
行う方法では、溶鉄表面下で脱炭反応が生じるため反応
界面の増大と界面の攪乱が生じる一方で、酸化物の解離
反応に伴う吸熱や酸化剤自身の熱容量によって、実際に
は脱炭反応でおこる界面近傍では局所的に温度降下が起
こり脱銅・脱錫反応には不利な状況になっていることが
考えられる。そのため、反応界面で何等かの熱的補償を
行うことは、脱銅・脱錫反応の促進には有効であると考
えられる。
Next, the operation of the present invention will be described in more detail by comparing it with that of the prior art. As described above, in the method of decarburizing by adding an oxidizing agent or blowing it into molten iron, the decarburizing reaction occurs under the surface of molten iron, so that the reaction interface increases and the interface is disturbed. It is thought that due to the endotherm associated with the dissociation reaction of slag and the heat capacity of the oxidizer itself, a temperature drop occurs locally near the interface that actually occurs in the decarburization reaction, which is a disadvantageous situation for the decopperization / detinization reaction. To be Therefore, it is considered that some thermal compensation at the reaction interface is effective for promoting the decopperization / detinization reaction.

【0020】したがって、脱炭反応を利用して溶鉄から
の脱銅および脱錫を有効に行うためには、脱炭反応によ
って生じる自由表面付近の界面の増大を維持するととも
に、この反応界面の温度を局所的に極力高く保持するこ
とが重要と考えられる。このような方法においては、溶
鉄自由表面付近の反応界面温度を高く維持するには、充
分なエネルギー密度を有する局所的加熱方法が適当であ
り、このような方法としてプラズマ加熱が最も適当と考
えられる。
Therefore, in order to effectively perform decopperization and detinization from molten iron by utilizing the decarburization reaction, the increase of the interface near the free surface caused by the decarburization reaction is maintained and the temperature of this reaction interface is increased. It is thought that it is important to locally keep the value as high as possible. In such a method, a local heating method having a sufficient energy density is suitable for maintaining a high reaction interface temperature near the molten iron free surface, and plasma heating is considered to be the most suitable as such a method. .

【0021】そしてこの時のプラズマガスに水素含有ガ
スを用いれば、水素プラズマが有する反応促進効果によ
り、さらに脱銅および脱錫が促進される。つまり、本発
明は、酸化剤である酸化物粉体を溶鉄表面に吹き付ける
などして供給することにより脱炭する際に、水素含有プ
ラズマを用いて、脱炭が生じている溶鉄表面を加熱し
て、脱銅・脱錫反応が行われる反応界面を高い温度に維
持するとともに、さらに水素含有プラズマを用いること
によって脱炭反応界面の増大を図ることで、脱銅・脱錫
反応を一層促進するのである。
If a hydrogen-containing gas is used as the plasma gas at this time, deoxidization and tin removal are further promoted by the reaction promoting effect of hydrogen plasma. In other words, the present invention uses a hydrogen-containing plasma to heat the molten iron surface where decarburization has occurred when decarburizing by supplying oxide powder, which is an oxidizer, to the molten iron surface by spraying or the like. The decoppering / detinizing reaction is further promoted by maintaining the reaction interface where the decoppering / detinizing reaction is performed at a high temperature and further increasing the decarburizing reaction interface by using the hydrogen-containing plasma. Of.

【0022】水素含有プラズマ加熱により脱銅・脱錫が
促進される理由は、照射領域での高温反応界面の形成だ
けでなく、水素プラズマによって生じる易反応性、水素
の吸収・放出による溶鉄表面の攪乱現象等が作用するた
めと考えられる。本発明では、固体酸化物からなる酸化
剤を溶鉄に吹き込む等で供給して脱炭反応を生じさせ、
このときに溶鉄より脱銅・脱錫を行うことが基本反応と
なる。
The reason why decopperization / detinization is promoted by heating with hydrogen-containing plasma is not only the formation of a high-temperature reaction interface in the irradiation region, but also the easy reactivity caused by hydrogen plasma and the molten iron surface due to hydrogen absorption / desorption. It is considered that the disturbance phenomenon etc. act. In the present invention, a decarburization reaction is caused by supplying an oxidizer made of a solid oxide to molten iron, etc.,
At this time, the basic reaction is to remove copper and tin from molten iron.

【0023】この際、水素プラズマによって雰囲気は還
元性雰囲気となるが、この酸化物粉体は、供給されてい
る時の雰囲気では容易に還元されず、一方、溶鉄中に侵
入してからは溶鉄中炭素と反応して脱炭反応を生じさせ
るために、減圧下で弱酸化性を有する酸化物が一層望ま
しい。ここで、“酸化力”の強い、弱いは純粋酸化物の
解離酸素分圧 (平衡酸素分圧) で理解される。すなわ
ち、
At this time, the atmosphere becomes a reducing atmosphere due to the hydrogen plasma, but this oxide powder is not easily reduced in the atmosphere in which it is being supplied. An oxide having a weak oxidizing property under reduced pressure is more desirable because it reacts with medium carbon to cause a decarburization reaction. Here, strong and weak "oxidizing power" is understood as the dissociated oxygen partial pressure (equilibrium oxygen partial pressure) of pure oxide. That is,

【0024】[0024]

【数1】 [Equation 1]

【0025】なる反応式で示されるときの純物質Mが酸
素と反応するときの酸素分圧 (Po2)であり、温度の関数
で示すことができる。例えば、一般的な製鋼温度である
1600℃では、酸化鉄のPo2 は10-8atm 程度である。酸化
鉄より低い酸素分圧となる酸化物としては、酸化マンガ
ン、酸化クロム、二酸化珪素、酸化マグネシウム等があ
り、そのPo2 は、1600℃でそれぞれ10-14atm、10-14at
m、10-16atm、10-18atm程度である。また、酸化ニッケ
ルは酸化鉄よりも高い10-4atm である。
The oxygen partial pressure (Po 2 ) when the pure substance M reacts with oxygen as expressed by the following reaction formula, and can be expressed as a function of temperature. For example, typical steelmaking temperatures
At 1600 ℃, iron oxide Po 2 is about 10 -8 atm. Oxides having an oxygen partial pressure lower than that of iron oxide include manganese oxide, chromium oxide, silicon dioxide, magnesium oxide, etc., and their Po 2 are 10 -14 atm and 10 -14 atm at 1600 ° C, respectively.
m, 10 -16 atm, 10 -18 atm. Also, nickel oxide is 10 -4 atm higher than iron oxide.

【0026】したがって、脱炭に際して用いる酸化剤
は、酸化鉄および酸化鉄よりも酸化力の弱い酸化物の1
種または2種以上を組合せて用いられる。なお、このよ
うな弱酸化性酸化物としては上述のようにいくつか例示
されるが、それらのうち特に適当な酸化物は限定できな
いが、水素還元雰囲気では比較的安定で、減圧下の溶鉄
中では脱炭剤となり得る二酸化珪素、酸化マグネシウム
が特に適当である。
Therefore, the oxidizer used for decarburization is iron oxide or one of oxides having an oxidizing power weaker than that of iron oxide.
They may be used alone or in combination of two or more. Some examples of such weakly oxidizable oxides are described above, but particularly suitable oxides cannot be limited, but they are relatively stable in a hydrogen reducing atmosphere and are not melted in molten iron under reduced pressure. In particular, silicon dioxide and magnesium oxide, which can be a decarburizing agent, are particularly suitable.

【0027】また、これら酸化物と酸化鉄、酸化クロ
ム、酸化マンガン等の酸化物と混合して、用いれば酸素
の供給がより効率的に行えることがあるが、これらの易
還元性酸化物の混合比率を高め過ぎるとプラズマガス中
の水素がこれら酸化物の還元に消費される可能性があ
る。
When these oxides are mixed with oxides such as iron oxide, chromium oxide and manganese oxide and used, oxygen can be supplied more efficiently. If the mixing ratio is too high, hydrogen in the plasma gas may be consumed for the reduction of these oxides.

【0028】酸化剤の粒径は、特に制限されないが、一
般には平均粒径0.003 〜1mmのものを用い、望ましくは
平均粒径が0.05〜0.3 mmの粉体が反応界面を充分に有
し、取り扱い易いので適当である。
The particle size of the oxidizer is not particularly limited, but in general, those having an average particle size of 0.003 to 1 mm are used, and desirably, a powder having an average particle size of 0.05 to 0.3 mm has a sufficient reaction interface, It is suitable because it is easy to handle.

【0029】溶鉄表面を加熱するプラズマの発生方法に
は原理的には特に限定されないが、減圧下で安定な熱プ
ラズマを生成するという観点から、非移行型プラズマが
適当である。この時のプラズマガスの水素含有割合は、
20%体積以上、さらに望ましくは30体積%以上で脱銅・
脱錫への効果が顕著であるが、その効果は水素含有割合
が60体積%を超えると飽和する。
The method of generating plasma for heating the surface of the molten iron is not particularly limited in principle, but non-transferred plasma is suitable from the viewpoint of generating stable thermal plasma under reduced pressure. The hydrogen content of the plasma gas at this time is
20% volume or more, more preferably 30 volume% or more
The effect on tin removal is remarkable, but the effect is saturated when the hydrogen content exceeds 60% by volume.

【0030】また、プラズマにより溶鉄表面を加熱する
際の方法についても、特に限定されないが、供給される
酸化物粉体がプラズマフレームによって還元しないよう
な位置関係が望ましく、例えば、溶鉄表面に対して垂直
に供給される粉体流に対して、プラズマフレームのなす
角度は30度前後で溶鉄表面を加熱することが望ましい。
このような観点からも非移行型プラズマフレームは装置
構成上の自由度が高い。
The method for heating the surface of molten iron by plasma is not particularly limited, but a positional relationship is preferably such that the supplied oxide powder is not reduced by the plasma flame. It is desirable that the surface of the molten iron is heated at an angle of about 30 degrees with respect to the powder flow supplied vertically.
From this point of view, the non-transfer type plasma flame also has a high degree of freedom in the device configuration.

【0031】本発明の実施に必要な溶鉄の真空処理によ
る精錬機能を有する手段は特に限定されない。例えば、
溶鉄処理に一般的に用いられるRHプロセスのような炉外
精錬法、VOD やLFV のような取鍋真空脱ガス法、高周波
による加熱が可能なVIM プロセス等、現在使用される真
空プロセスには本発明はいずれも適用可能である。
The means having a refining function by vacuum treatment of molten iron necessary for carrying out the present invention is not particularly limited. For example,
The vacuum refining methods currently used such as out-of-pile refining methods such as the RH process generally used for molten iron treatment, ladle vacuum degassing methods such as VOD and LFV, and VIM processes that can be heated by high frequency are essential Any of the inventions can be applied.

【0032】本発明の対象となる溶鉄の種類は、特に限
定されない。例えば、通常の鉄スクラップを溶解して得
られる炭素鋼や溶銑は、酸化剤による脱炭が可能である
から適用可能である。また、ニッケルやクロムを多量に
含んだステンレス鋼や高合金鋼にも適用可能である。鋼
種によっては必要に応じて加炭した後に酸化剤を供給、
添加して脱銅・脱錫を行うことも可能である。本発明で
は脱炭反応を利用するので、溶鉄の炭素含有量が高いほ
ど脱銅・脱錫効率は高いといえる。次に、実施例によっ
て本発明の作用、効果についてさらに具体的に説明す
る。
The type of molten iron to which the present invention is applied is not particularly limited. For example, carbon steel and hot metal obtained by melting ordinary iron scrap are applicable because they can be decarburized with an oxidizing agent. It is also applicable to stainless steel and high alloy steel containing a large amount of nickel and chromium. Depending on the steel type, oxidizer is supplied after carburizing as necessary,
It is also possible to add and perform copper removal and tin removal. Since the decarburization reaction is used in the present invention, it can be said that the higher the carbon content of the molten iron, the higher the decoppering / detinizing efficiency. Next, the operation and effect of the present invention will be described more specifically by way of examples.

【0033】[0033]

【実施例】本例では、酸化物粉体と非移行型水素含有プ
ラズマを用いた、溶鉄からの脱銅・脱錫を行った実施例
について説明する。本発明による溶鉄からの脱銅・脱錫
法を図1に示すような装置を用いて実施した。
EXAMPLE In this example, an example in which decopperization / detinization from molten iron was performed using oxide powder and non-migrating hydrogen-containing plasma will be described. The decopperization / detinization method from molten iron according to the present invention was carried out using an apparatus as shown in FIG.

【0034】図中、溶鉄を最大2.5 トン溶解できる高周
波誘導加熱方式による真空炉1を用い、この真空炉の上
蓋2には、酸化剤となる酸化鉄、二酸化珪素、酸化マグ
ネシウム等の粉体を溶鉄に吹き付けることができる昇降
可能なランス3、および溶鉄表面の加熱が可能な非移行
型水素−Arガスプラズマトーチ4が取り付けられてい
る。溶鉄は酸化マグネシウムを主成分とする耐火物容器
5に保持される。
In the figure, a vacuum furnace 1 of a high frequency induction heating system capable of melting up to 2.5 tons of molten iron is used, and a powder 2 such as iron oxide, silicon dioxide or magnesium oxide, which serves as an oxidant, is used for the upper lid 2 of the vacuum furnace. A liftable lance 3 capable of spraying molten iron and a non-transfer type hydrogen-Ar gas plasma torch 4 capable of heating the molten iron surface are attached. Molten iron is held in a refractory container 5 whose main component is magnesium oxide.

【0035】この真空炉は、排気孔6を通じてスチーム
エジェクターポンプにより溶鉄を保持した状態で真空度
を1Torr以下に保つことができる。また、炉底には溶鉄
を攪拌するためのポーラスレンガ羽口7を有し、Arガス
吹き込みによる溶鉄の攪拌ができる。
In this vacuum furnace, the degree of vacuum can be maintained at 1 Torr or less while the molten iron is held by the steam ejector pump through the exhaust hole 6. Further, the furnace bottom has a porous brick tuyere 7 for stirring the molten iron, and the molten iron can be stirred by blowing Ar gas.

【0036】また、図には示していないが、上蓋には溶
解途中に試料を採取するためのサンプラーがとりつけら
れている。実施例として用いた溶鋼は、組成が、重量%
で、Cu: 0.5 %、Sn: 0.06%を含有した、炭素:0.6
%、Si:0.03%、Mn:0.01%、P:0.012 −0.018 %、
残部鉄および不可避的不純物からなる溶鋼であった。
Although not shown in the figure, a sampler for collecting a sample during the dissolution is attached to the upper lid. The molten steel used as an example has a composition of wt%.
And contained Cu: 0.5%, Sn: 0.06%, carbon: 0.6
%, Si: 0.03%, Mn: 0.01%, P: 0.012-0.018%,
The molten steel consisted of the balance iron and unavoidable impurities.

【0037】まず、この溶鋼1.5 トンを上記真空炉で16
50℃に溶解保持した後、約1Torrまで減圧した。次に、
この減圧下において脱炭反応を生ぜしめるため、種々の
酸化剤を溶鋼に吹き込み、溶鋼からの脱銅、脱錫を行っ
た。酸化剤吹込み開始後、水素含有プラズマを約30分溶
鋼表面に照射、加熱した。
First, 1.5 tons of this molten steel is placed in the above vacuum furnace for 16
After the solution was held at 50 ° C., the pressure was reduced to about 1 Torr. next,
In order to cause the decarburization reaction under this reduced pressure, various oxidizing agents were blown into the molten steel to decopper and detinize the molten steel. After the start of blowing the oxidant, the surface of the molten steel was irradiated and heated with hydrogen-containing plasma for about 30 minutes.

【0038】水素含有プラズマを溶鋼表面に照射する場
合、上部ランス3より吹き込む粉体にプラズマフレーム
が直接かからないように留意した。この理由は、水素プ
ラズマによって酸化剤が雰囲気で還元され、脱炭速度が
低下することを極力防ぐためである。
When irradiating the molten steel surface with hydrogen-containing plasma, care was taken so that the powder blown from the upper lance 3 was not directly exposed to the plasma flame. The reason for this is to prevent as much as possible the reduction of the decarburization rate due to the hydrogen plasma reducing the oxidant in the atmosphere.

【0039】使用した酸化剤については、次のような態
様で溶鉄に吹き込んだ。(1) 二酸化珪素 (平均粒度100
μm)粉体をランス3より供給速度0.4 kg/min・tの割合
でArキャリアガスを用いて吹き込む方法、(2) 酸化マグ
ネシウム粉体 (平均粒度100 μm)をランス3より供給速
度0.4 kg/min・t の割合でArキャリアガスを用いて溶鋼
に吹き込む方法、(3) 二酸化珪素粉体 (平均粒度100 μ
m)に10質量%の酸化鉄粉体 (平均粒度100μm)を混合し
た酸化剤粉体をランス3より供給速度0.4 kg/min・t の
割合でArキャリアガスを用いて溶鋼に吹き込む方法、
(4) 二酸化珪素粉体 (平均粒度100 μm)に25質量%の酸
化鉄粉体 (平均粒度100μm)を混合した酸化剤粉体をラ
ンス3より供給速度0.4 kg/min・t の割合でArキャリア
ガスを用いて溶鋼に吹き込む方法。
The oxidizing agent used was blown into molten iron in the following manner. (1) Silicon dioxide (average particle size 100
(2) The method of blowing powder from the lance 3 using Ar carrier gas at a rate of 0.4 kg / min.t, (2) Magnesium oxide powder (average particle size 100 μm) from the lance 3 at a rate of 0.4 kg / min. Blowing into molten steel using Ar carrier gas at a ratio of min ・ t, (3) Silicon dioxide powder (average particle size 100 μ
m) mixed with 10% by mass of iron oxide powder (average particle size 100 μm) into the molten steel at a feed rate of 0.4 kg / min · t from the lance 3 into the molten steel using an Ar carrier gas,
(4) Arsenic powder mixed with 25 mass% iron oxide powder (average particle size 100 μm) to silicon dioxide powder (average particle size 100 μm) was supplied from lance 3 at a rate of 0.4 kg / min · t Ar. Blowing into molten steel using a carrier gas.

【0040】溶鋼の攪拌は、高周波による攪拌と炉底よ
りArガスによる攪拌を併用した。酸化剤吹き込み条件
(1) の場合については、さらに次のような態様で酸化剤
を吹き込んで、それぞれについて脱銅挙動および脱錫挙
動を比較した。H2含有量は容積%で表わす。
The molten steel was stirred by using both high frequency stirring and Ar gas stirring from the furnace bottom. Oxidizing agent blowing conditions
In the case of (1), an oxidizer was further blown in the following manner, and the decoppering behavior and the detinning behavior were compared for each. The H 2 content is expressed in volume%.

【0041】(a) Ar−40%H2プラズマ加熱 (出力約200
kW)を実施した場合、(b) Ar−25%H2プラズマ加熱 (出
力約200 kW)を実施した場合、(c) Ar−20%H2プラズマ
加熱 (出力約200 kW)を実施した場合と、(d) Ar 100%
プラズマ加熱 (出力約200 kW)を実施した場合( 比較
例) 、(e) Arプラズマ加熱を実施しなかった場合 (従来
例) 。
(A) Ar-40% H 2 plasma heating (output about 200
kW), (b) Ar-25% H 2 plasma heating (output about 200 kW), (c) Ar-20% H 2 plasma heating (output about 200 kW). And (d) Ar 100%
Plasma heating (output about 200 kW) was performed (comparative example), (e) Ar plasma heating was not performed (conventional example).

【0042】また、酸化剤吹き込み条件(2) 、(3) 、
(4) の各場合については、下掲表に示すように上記(b)
(e) のプラズマ条件にて比較実施した。処理前後の溶鋼
成分の変化を表1にまとめて示す。
Further, oxidant blowing conditions (2), (3),
In each case of (4), as shown in the table below, (b) above
Comparison was carried out under the plasma condition of (e). Table 1 shows the changes in the molten steel components before and after the treatment.

【0043】[0043]

【表1】 [Table 1]

【0044】表1に示す結果より、二酸化珪素粉体を溶
鋼へ吹き込んだ場合(1) では、水素含有プラズマにより
溶鋼表面を加熱する例 (a)、(b) 、(c) が、アルゴンプ
ラズマにより加熱する例(d) およびプラズマ加熱をしな
い例(e) と比較して、脱銅・脱錫反応をはるかに促進す
ることがわかる。
From the results shown in Table 1, when the silicon dioxide powder was blown into the molten steel (1), the examples of heating the molten steel surface with hydrogen-containing plasma were (a), (b) and (c). It can be seen that the decopperization / detinization reaction is much accelerated as compared with the example (d) in which the heating is performed by the method and the example (e) in which the plasma heating is not performed.

【0045】また、プラズマガス中の水素含有率を高め
る方が、脱銅・脱錫とも良好な結果となる傾向が認めら
れる。さらに、酸化マグネシウム粉体を溶鋼へ吹き込ん
だ場合(2) においても、比較例(e) と比べ水素含有プラ
ズマ加熱を行った例(b) の方が、脱銅・脱錫いずれにお
いても良好な結果を得ている。
Further, it is recognized that the higher the hydrogen content in the plasma gas, the better the results of decopperization and detinization. Furthermore, even when the magnesium oxide powder was blown into the molten steel (2), the example (b) in which hydrogen-containing plasma heating was performed was better in both decopperization and detinization than the comparative example (e). I'm getting results.

【0046】また、二酸化珪素粉体に酸化鉄を混合した
場合(3) 、(4) についてみると、酸化鉄10%の場合(3)
では脱銅、脱錫反応は脱炭反応と水素プラズマによる促
進効果がみられ、大差なく良好であるが、酸化鉄25%の
場合(4) では多量の酸化鉄を供給するため、水素含有プ
ラズマによる酸化鉄の気相中での還元を示すと考えられ
る脱炭反応の停滞が認められ、それに起因すると考えら
れる脱銅、脱錫反応の低下が認められる。また、気相中
での水素の消費は、水素プラズマによる反応促進効果も
停滞させられると考えられる。酸化鉄10%の場合(3)
は、特に酸素を充分に供給したい場合等に有効と考えら
れる。
When iron oxide is mixed with silicon dioxide powder (3) and (4), iron oxide is 10% (3)
In the case of decopperization and detinization, the decarburization reaction and the promotion effect by hydrogen plasma are seen to be the same, and there is no great difference. The decarburization reaction, which is considered to indicate the reduction of iron oxide in the gas phase, was observed, and the decopperization and detinization reaction were considered to be reduced. Moreover, it is considered that the consumption of hydrogen in the gas phase also stagnates the reaction promoting effect of hydrogen plasma. In the case of 10% iron oxide (3)
Is considered to be particularly effective when it is desired to sufficiently supply oxygen.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、酸化物
からなる酸化剤を吹き込んで脱炭させる際に、溶鉄中の
脱銅および/または脱錫を行う方法であって、本発明に
よれば、脱銅、脱錫が生じる溶鉄表面を水素含有プラズ
マで加熱して熱を付与することによって、脱銅速度およ
び脱錫速度を一層増大させることができ、かなり多量の
Cu、Snが含有されているスクラップからでも30分の処理
で例えばCu:0.30 %以下、Sn:0.040%以下への脱銅、脱
錫が実現でき、したがって、今日社会問題となっている
スクラップの大量一括処理に際して、より大量の溶鉄を
脱銅、脱錫処理する際に特に有効である。
As described above, the present invention is a method of decoppering and / or detinizing molten iron when blowing an oxidizing agent made of an oxide for decarburization. According to this, by heating the molten iron surface where decoppering and detinning occur with a hydrogen-containing plasma to apply heat, the decoppering rate and the tinning rate can be further increased, and a considerably large amount can be obtained.
Even scraps containing Cu and Sn can be decopperized and detinized to Cu: 0.30% or less, Sn: 0.040% or less by treatment for 30 minutes. It is particularly effective for a large amount of molten iron and a large amount of molten iron for copper removal and tin removal treatment.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による高周波誘導加熱炉の概略図であ
る。
FIG. 1 is a schematic view of a high frequency induction heating furnace according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 : 真空炉チャンバー 2 : 真空炉上蓋 3 : ランス 4 : 非移行型Arガスプラズマ
トーチ 5 : MgO 耐火物容器 6 : 排気孔 7 : ポーラスレンガ羽口
1: Vacuum furnace chamber 2: Vacuum furnace top cover 3: Lance 4: Non-transfer type Ar gas plasma torch 5: MgO refractory container 6: Exhaust hole 7: Porous brick tuyere

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 10Torr以下の減圧下において、酸化鉄お
よび酸化鉄よりも酸化力の弱い酸化物から成る群から選
んだ一種または二種以上からなる酸化剤を溶鉄に吹き付
けて該溶鉄の脱炭を行うことによって、該溶鉄から銅お
よび/または錫を除去する方法において、前記脱炭に際
して前記溶鉄の表面を水素含有プラズマによって加熱す
ることにより脱銅、脱錫を促進することを特徴とする、
溶鉄からの脱銅・脱錫法。
1. Decarburization of molten iron by spraying molten iron with an oxidizing agent consisting of one or more selected from the group consisting of iron oxide and oxides having an oxidizing power weaker than iron oxide under reduced pressure of 10 Torr or less. In the method for removing copper and / or tin from the molten iron by carrying out, the decoppering and the detinning are promoted by heating the surface of the molten iron by hydrogen-containing plasma during the decarburization.
Copper removal and tin removal from molten iron.
JP27220493A 1993-10-29 1993-10-29 Decupperizing and detinning method from molten iron Pending JPH07126726A (en)

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Effective date: 19990316