JPH10195516A - 製鋼溶解炉の操業法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鉄スクラップの代替材料を採用する製鋼溶解
炉の操業法を開発する。 【解決手段】 製鋼溶解炉による普通鋼溶製時に、廃棄
車両を解体、分別回収することなく、液体のみを事前に
抜き取り、炉装入時の爆発等の安全対策を施した、ほぼ
原型の廃棄車両をプレス成形したものを少なくとも２台
以上、スクラップとして配合する。これにより、廃棄車
両中に含まれるゴム状物質、樹脂質物質の燃焼熱を熱エ
ネルギーとして使用し、冷却能を向上する。また廃棄車
両より有価金属および所要部品を回収してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄車両複数台を
スクラップとして用いた製鋼溶解炉の操業法、特にほぼ
原型の廃棄車両あるいは有価金属 (Cu、Alなど) および
所要部品 (ダイナモ、ラジエータ等) を回収した廃棄車
両をプレス成形したものを複数台スクラップとして配合
して普通鋼を製造する、転炉に代表される製鋼溶解炉の
操業法に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄鋼産業における重要な生産技術である
転炉、電気炉、等の製鋼溶解炉の操業に当たっては、鉄
スクラップが一つの重要な原料であるが、高品質の鉄ス
クラップの安定供給には将来にわたっても問題があり、
現時点での何らかの解決手段が求められている。

【０００３】そこで、今日大量に生産され、使用後に大
型廃棄物としてその処理が問題となっている廃棄自動車
などの廃棄車両を鉄スクラップとして有効活用しようと
する試みがこれまでにも多くなされてきており、その一
部は実際に鉄スクラップとして使用されている。

【０００４】しかし、自動車の場合には鉄ばかりでな
く、ゴムその他の合成樹脂、配線に用いられている銅の
ような金属等も使用されており、従来は主としてそのよ
うな異質材料を取り除いて、鉄だけを取り出して使用し
てきたのが実情である。

【０００５】近年、廃棄車両、特に廃棄自動車の放置が
公害と見なされるようになり、その処理をも兼ねて製鋼
溶解炉への原料として廃棄自動車が考えられており、そ
のための方法についてもいくつか提案されている。

【０００６】特開平３−291331号公報には、150 〜200m
m に切断した屑鉄に含まれている樹脂質残留物の熱分解
エネルギーを利用して屑鉄を予熱する方法が記載されて
いる。しかし、この技術は屑鉄の処理方法あるいは鉄ス
クラップの製造方法であって、しかも屑鉄 (スクラッ
プ) の大きさ、形状の制限があり、裁断した屑鉄を用い
なければならない欠点がある。

【０００７】特開平５−171305号公報には、廃棄車両の
所望箇所を破砕あるいは切断して、温度の異なる複数の
加熱域を有する連続加熱炉への供給原料として装入し、
第一段階で可燃物を半燃焼せしめて油化させてから回収
し、それぞれの加熱域にて所望の材料を順次溶融せしめ
て分離回収することを特徴とする車両の解体回収方法が
記載されている。しかし、この技術は、廃棄車両から鉄
スクラップを回収する方法であって、しかもその工程が
繁雑でコスト高になる欠点がある。

【０００８】特開平５−222424号公報には、廃棄車両ま
たは洗濯機や冷蔵庫のような他の多量生産品を有機およ
び無機の非金属付随物を備えたまま融剤とともに立炉ま
たは高炉へ投入する廃棄処分方法が開示されている。つ
まり、例えば破砕機を使用して部分的に解体した廃棄車
両を処分する際に、非金属付随物を、酸化鉄の還元を行
いかつスラグを形成する融剤として使用するというので
ある。たしかに、この方法によってはじめて解体屑鉄を
そのまま溶解するという考えはみられるが、しかし、こ
の技術も、廃棄車両の解体工程が煩雑で、処理コスト高
になる欠点がある。

【０００９】以上の各方法は、廃棄車両の処理方法とい
うべきものであって、今日ますます増大する廃棄自動
車、家電製品の処理をどうするかという視点からの提案
であった。したがって、特開平５−222424号公報に記載
の方法にあっても単に溶解するというだけであって、得
られ鋼材料は再び鉄スクラップとして用いるのである。

【００１０】一方、廃棄車両そのものを直接的な有効な
鉄資源として捉え、通常の鉄スクラップとともに転炉に
そのまま供給するという全く視点の異なる考えに立った
提案も見られる。

【００１１】すなわち、特開平８−143929号公報には、
廃棄車両から液体のみを事前に抜き取るとともに爆発防
止等の安全対策を施した、ほぼ原型の廃棄車両をスクラ
ップとして転炉に装入する転炉操業法が開示されてい
る。廃棄車両中に含まれるゴム状物質、樹脂質物質の燃
焼熱を熱エネルギーとして使用するとともに脱炭促進を
図ると言うのである。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、本発明者らが
さらに研究開発を続けたところ、特開平８−143929号公
報開示の技術は、理論的にはほゞ10車まで投入可能とし
ているが、転炉装入時の炉口詰まりを防止するために
は、ほぼ原型の車体では体積が大きくなるため、１チャ
ージ当たり１車しか投入できず、また、１車でも廃棄車
体の占める容積が大きいため、場合によってはその他の
スクラップ使用量が低下してしまい、スクラップバラン
スが不安定となる問題もあることが判明した。ここに、
「スクラップバランス」とは連続した各チャージのスク
ラップ使用量変化を云う。

【００１３】ここに、本発明の一般的な目的は、鉄スク
ラップの代替材料を採用する製鋼溶解炉の操業法を開発
することである。本発明の具体的な目的は、鉄スクラッ
プの代替材料として廃棄車両を用いる製鋼溶解炉の操業
法を開発することである。

【００１４】さらに具体的には、本発明の目的は、コス
ト増に結び付く処理工程を最小限になるよう、廃棄車両
等の大型廃棄物の解体処理等を省略し、廃棄車両の資源
化を効率的に図るとともに、通常、重量にて管理される
スクラップの使用量バランスが不安定になることを防止
した、製鋼溶解炉の操業法を開発することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】ここに、本発明者らの知
見によれば、理論的には廃棄車両10台でも普通鋼の溶製
には問題はないが、その後の研究によれば、そのままの
投入では１車だけ投入できるにすぎないこと、複数台分
の成分変動は許容できるが、別途投入の鉄スクラップ量
を調整することでスクラップバランスを図る必要がある
こと、複数台の廃棄車両を投入すると今度はスクラップ
バランス調整用に別途投入する鉄スクラップの投入余地
がなくなってしまうこと、が判明した。

【００１６】そこで、廃棄車両を予めプレス成形して減
容させてから投入することに着目した。通常、廃棄車両
をプレス成形すると、ほぼ1/6 程度にまで容積が減少す
ることから、その限りでは同じ容積で６台投入できる計
算であるが、もし６台投入した場合にはスクラップバラ
ンス調整用の鉄スクラップの投入量は限られているか
ら、６台の廃棄車両投入によるスクラップバランスの大
幅な変動を調整しきれないおそれがある。そこで、単純
にプレスして減容してから投入するというのでなく、プ
レス成形による減容分を一部を廃棄車両の投入数の増加
に、残りの一部を別途投入の鉄スクラップの増加に用い
ることで、これらの両者の相乗効果によって、予想外に
もこれまで実現されなかった効率的な廃棄車両の代替材
料化が図られることを知り、本発明を完成した。

【００１７】しかも、複数の好ましくは３車以上の廃棄
車両を投入することでゴム状物質、樹脂状物質の投入量
も増加することで、それらの燃焼熱を積極的に利用する
ことができるようになり、冷却能、鉄分歩留が飛躍的に
増加することを知り、本発明を完成した。

【００１８】さらにまた、重量スクラップ装入の影響に
よる転炉耐火物の局部溶損 (ここでは装入側) の減少の
ために、軽量スクラップをスクラップシュートの前方に
いれるが、さらにその前方にプレスした廃車スクラップ
複数台を投入することにより、重量スクラップ装入時の
衝撃を吸収し、装入側の転炉耐火物の局部溶損による炉
停止などのトラブルが減少し、転炉寿命が、１例として
従来4000回であったものが4600回と10〜17％延長される
ことが判明した。

【００１９】本発明の要旨とするところは、液体のみを
事前に抜き取り、爆発等の安全対策を施した、ほぼ原型
の廃棄車両をプレスしたものあるいは、有価金属および
所要部品を回収した廃棄車両複数台をプレスしたもの
を、スクラップとして配合する転炉電気炉等の製鋼溶解
炉の操業法である。

【００２０】本発明によれば、従来のように廃棄車両を
解体、分別回収する必要がない。また、別の面からは、
本発明は、廃棄車両中に含まれるゴム状物質、樹脂質物
質の燃焼熱を熱エネルギーとして使用する、製鋼溶解炉
操業時の脱炭促進法である。

【００２１】

【発明の実施の形態】ここで、解体および分別回収を行
うことなく、ほぼ原型の廃棄車両をプレス成形したもの
を製鋼原料として使用する本発明について説明する。な
お、以下にあって、製鋼溶解炉としては転炉を例にとっ
て説明する。また、「廃棄車両」も廃棄自動車として説
明する。

【００２２】図１(a) 〜(d) は転炉へスクラップを装入
するときのスクラップシュート10の詰め方と転炉装入の
概念図である。図１(a) 、(b) に２車投入の場合を示
し、それぞれ側面図、平面図で示す。図１(c) 、(d) は
４車投入の場合を示し、それぞれ側面図、平面図で示
す。

【００２３】図２に示すように、転炉20への挿入物は廃
棄車両スクラップ、軽量スクラップ(屑) 、冷銑、そし
て重量スクラップ (屑) の順でスクラップシュート10を
使って図１のようにシュート詰めし、転炉 (250ton炉)
に装入する。この際、図２に示すように、炉口シュート
詰まりに注意し、装入を行うが、ほぼ原型の廃棄車両を
装入する場合、どうしても炉口での詰まりが問題にな
る。

【００２４】しかし、本発明では廃棄車両30を図３のよ
うな寸法にプレス成形して減容するため、もとのまゝの
寸法(1.4×1.6 ×3.5m) と比較してほゞ1/6 となるため
炉口詰まりは事前に防止でき、また、ほぼ原型のままで
はスクラップバランスの問題で１車/ch の装入が限度で
あるのに対し、本発明の場合、複数台の、好ましくは４
台までの装入が可能となる。減容分には一部スクラップ
バランス改善のために重量、軽量スクラップ投入量を増
加させることができる。

【００２５】そして本発明によれば、プレス成形による
減容分を廃棄車両数の増加および追加スクラップの増加
に振り分けることにより、それらの相乗効果で安定した
転炉操業が実現するのである。

【００２６】また、転炉装入時の爆発防止の観点から、
廃棄車両中の液体 (ガソリン、オイル、冷却水等) を抜
き取り、車体中の密閉部 (燃料タンク、ラジエーター
等) を開放することにより安全対策を実施した。

【００２７】本発明によれば、廃棄車両を従来のように
解体することもまた切断することもなく、プレスして得
た塊体を、転炉に原料スクラップとして投入するが、そ
の場合の鉄分の代表値は以下の通りである。 鉄分 1.4ton(１車) ×0.72 (含有率) ＝1.0ton／１車 表１に廃棄車両材料の成分代表値を示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】鉄分は、特殊鋼を含み約72％である。有害
元素となり得る特殊鋼成分の割合については表２に示
す。

【００３０】

【表２】

【００３１】各パーツの重量は車種によって異なるた
め、１車(1.4ton)の15％がすべて成分の最大値であると
して 2.0ton(２車）使用時のアップ分を計算すると表中
の値となる。普通鋼薄板材の成品特性値に影響を及ぼさ
ない範囲を計算すると廃棄車両15ton(約10車) までは成
分の希釈により配向可能である。すなわちプレス成形を
行うことにより廃棄車両の使用量を大幅に増加させるこ
とができる。

【００３２】ここに本発明におけるプレス成形について
説明すると、本発明におけるプレス成形の１つの目的
は、減容するから偏平にプレス成形してもよいが、さら
にプレス成形の目的は重量スクラップ装入時の衝撃緩和
であることから、可及的に矩形状、好ましくは立方にな
るようにプレス成形する。一方、図１に示すように転炉
への装入シュートは３m(高さ) ×2.3m (幅) であるか
ら、この点からも立方体が好ましい。

【００３３】かくして、本発明によって、以下のような
効果が得られる。転炉操業に際してのスクラップ原料と
して廃棄車両が利用でき、スクラップの安定供給を図る
ことが可能となった。

【００３４】しかも、廃棄車両を複数台同時に投入する
ことにより、複数の廃棄車両中のゴム質、樹脂質の燃焼
熱を１回の転炉操業に積極的に利用でき、冷却能を向上
させ、転炉における普通鋼溶製を有利に行うことのでき
る。また、廃棄物処理という観点からは次のような利点
がみられる。

【００３５】処理工程省略によるコストダウンが図ら
れる。(廃棄車両→解体→選別→屑鉄→転炉) から (廃
棄車両→安全対策処理→プレス成形→転炉) のように簡
略化することができる。

【００３６】プレス成形により減容することで、スク
ラップ使用量バランスの安定化が図られ、また１チャー
ジ当たりの使用量の飛躍的増加を図ることができる。

【００３７】ゴム (炭素) 、樹脂類の燃焼による熱エ
ネルギーの増加→冷却能増加の効果が複数車両の投入に
より一層実用的な範囲で得られる。

【００３８】産業廃棄物である大量の廃棄車両の経済
的かつ効率的処理が可能である。

【００３９】廃棄車両リサイクルの大幅増加が実現で
きる。

【００４０】

【実施例】250 ton 転炉における１チャージ当たり廃棄
車両２車、３車、４車それぞれ使用した操業を行った。
その他の投入原料は次の通りであった。 軽スクラップ：コイル切端 (熱延・冷延鋼板の先後端切
断屑) 冷銑 ：荒銑、故銑 (鋳銑機でナマコ状に鋳込ん
だ銑鉄) 重スクラップ：スラブ切端 (クロップ、スラブ先後端切
断屑) 操業条件は下掲表に示す通りであった。

【００４１】

【表３】

【００４２】(1) 成分推移 表４は主な特殊鋼成分の成分推移を示す表である。

【００４３】

【表４】

【００４４】本発明による転炉操業時の[Ni]、[Cr]、[M
o]、[S] 成品成分値については、表４の結果からも通常
操業時と同様であり、表２に示した計算値とほぼ一致し
ている。実際の転炉操業に適用可能であることが分か
る。

【００４５】(2) 転炉操業 スクラップ装入時、詰まり等のトラブルはなく、また、
溶銑装入時の発塵、爆発等も無く安全に操業が行えるこ
とを確認した。

【００４６】(3) 集塵ダスト 転炉一次集塵水にてサンプリングしたダスト成分を、通
常操業時と２車/ch 使用時で比較したところ、両者に差
異はなく廃棄車両２車/ch 以上使用しても、その影響は
希釈効果の範囲内であることが確認できた。

【００４７】(4) 転炉冷却能および鉄分歩留 表５は、本発明を実施した場合、通常時の転炉冷却能お
よび鉄分歩留の比較を示す表である。１車だけをプレス
成形せずに投入した場合を比較例として示す。

【００４８】

【表５】

【００４９】廃棄車両２車／ch使用時の転炉冷却能は、
廃棄車両を使用しない場合と比較して＋0.795 ％であ
り、この内訳はタイヤ中の[C] の燃焼によるものが約0.
2 ％、その他樹脂の燃焼によるものが約0.6 ％と推定さ
れる。これらの燃焼により増加した熱源は通常操業時あ
るいは廃棄車両１車／ch使用時よりも多くの鉄分を溶解
させる効果があり、鉄分歩留の向上に寄与したと思われ
る。また、さらに使用量を増加させると表５のようにさ
らに冷却能が大きくなり、鉄分歩留が向上する。

【００５０】また、１車投入の場合と比較して、２〜４
車と増加させることによって、冷却能の向上、鉄分歩留
の向上がみられる。しかも、そのような改善効果の相乗
的効果として、転炉耐火物寿命の延命の効果は飛躍的に
改善される。予想外の効果と云われなければならない。

【００５１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、次のよ
うな効果が得られる。 (1) 大量の廃棄車両を製鋼原料として利用できる実用可
能な技術が開発された。

【００５２】(2) 事前に液体分を抜き取り、密閉部を開
放した廃棄車両は、解体することなく、プレス成形した
ものをスクラップとして転炉に少なくとも２台以上使用
することが可能であることから、廃棄物としての廃棄車
両の問題をコスト的にも解決できる。

【００５３】(3) 廃棄車両中の特殊鋼成分は、250ton転
炉の場合であれば、希釈効果により、約10車までは複数
台使用しても、普通鋼製造時の成品成分に影響を及ぼさ
ないから、転炉操業上も問題なく、製鋼と廃棄物処理を
経済的にも両立させることができる。

【００５４】(4) 廃棄車両複数台中のゴム、樹脂成分の
燃焼による環境トラブルは希釈効果により影響を及ぼさ
ない。また、これらの燃焼による熱源の大幅な増加は、
転炉の冷却能を向上させ、鉄分歩留の増加に寄与するた
め、普通鋼の溶製において有利である。

【００５５】(5) 有価金属および所要部品の回収を行っ
た場合についても、ほぼ原型のままプレスした場合と同
様の結果が得られた。

【００５６】(6) 転炉耐火物寿命は、従来は4000回であ
ってものが4600回とほゞ10〜17％延長されることが判明
した。

【図面の簡単な説明】

【図１】転炉へスクラップを装入するときの様子の概略
説明図であり、図１(a) は２車／chの略式側面図、図１
(b) はその平面図、図１(c) は４車／chの略式側面図、
図１(d) はその平面図である。

【図２】転炉炉口との位置関係を示す模式的説明図であ
る。

【図３】プレス成形後の廃棄車両の形状、寸法の説明図
である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 製鋼溶解炉による普通鋼溶製時に、液体
   のみを事前に抜き取り、炉装入時の爆発等の安全対策を
   施した、ほぼ原型の廃棄車両をプレス成形したものを少
   なくとも２台以上、スクラップとして配合することを特
   徴とする製鋼溶解炉の操業法。
2. 【請求項２】 廃棄車両中に含まれるゴム状物質、樹脂
   質物質の燃焼熱を熱エネルギーとして使用し、冷却能を
   向上させるようにしたことを特徴とする請求項１記載の
   製鋼溶解炉の操業法。
3. 【請求項３】 廃棄車両より有価金属および所要部品を
   回収したのち、プレス成形を行い、回収した有価金属お
   よび所要部品の再利用を行うことを特徴とする請求項１
   記載の製鋼溶解炉の操業法。