(57)【要約】【課題】使用済みのスチール缶を含む金属屑を原材料として用いる鋳鋼の製造方法を提供すること。【解決手段】使用済みのスチール缶を含む原材料を１６００℃以上の温度で溶解させる工程と、前記溶解された原材料を酸化精錬する工程と、前記酸化精錬された原材料を、還元剤を用いて還元精錬する工程と、前記還元精錬された原材料を、不活性ガスを用いて攪拌する工程と、を備えることにより、使用済みのスチール缶を含む金属屑を原材料として用いた鋳鋼を製造することができる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用済みのスチール缶を含む金属屑を原材料として用いることを特徴とする鋳鋼の製造方法。
【請求項２】
鋳鋼の製造方法であって、
使用済みのスチール缶を含む原材料を約１６００℃以上の温度で溶解させる工程と、
前記溶解された原材料を酸化精錬する工程と、
前記酸化精錬された原材料を、還元剤を用いて還元精錬する工程と、
前記還元精錬された原材料を、不活性ガスを用いて攪拌する工程と、
を備えることを特徴とする。
【請求項３】
空き缶を破砕する工程と、アルミニウムとスチールとを選別する工程とを備え、前記原材料として前記選別されたスチール材を用いることを特徴とする請求項１または２に記載の鋳鋼の製造方法。
【請求項４】
前記還元剤として前記選別されたアルミニウムを用いることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の鋳鋼の製造方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の鋳鋼の製造方法において、前記原材料に対する前記使用済みのスチール缶の含有率が、２０パーセント以下であることを特徴とする鋳鋼の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用済みのスチール缶を含む金属屑を原材料として用いる鋳鋼の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、循環型社会の構築が推進されるようになり、使い捨てが主流であるスチール容器、アルミニウム容器のリサイクルが求められるようになってきた。このような社会的要請により、使用済みのスチール缶を含む金属屑を原材料とする鋳鉄の製造方法が既に実用化されている。また、使用済みのスチール缶をさらに積極的に利用すべく、様々な研究が行われている（非特許文献１、及び非特許文献２参照）。
【非特許文献１】小池勝美、相馬宏之、舘野学、Ｒｅｐｏｒｔ  ｏｆ  Ｉ．Ｒ．Ｉ．Ｔ．,Ｖｏｌ １６,  １−６  （２０００）
【非特許文献２】小池勝美、相馬宏之、石島健治、堀江皓、鋳造工学  第７３巻  第６号  ３６７−３７２（２００１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一方、使用済みのスチール缶を含む金属屑から鋳鋼を製造する方法は、未だに実用化されていない。これは、原材料に含まれる銅、錫などの不純物元素が、鋳鋼の品質を低下させるため、鋳鋼品として使用することができないと考えられていたからである。また、鋳鋼材と鋳鉄材とを比較すると、鋳鋼材の方が、溶接性や強さに優れることが知られている。そのため、使用済みのスチール缶を含む金属屑を原材料として用いる鋳鋼を製造する方法の開発が求められている。
【０００４】
そこで本発明は、使用済みのスチール缶を含む金属屑を原材料として用いる鋳鋼の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、使用済みのスチール缶を含む金属屑を原材料として用いる鋳鋼を製造することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
すなわち、本発明の鋳鋼の製造方法は、使用済みのスチール缶を含む金属屑を原材料として用いることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の鋳鋼の製造方法は、使用済みのスチール缶を含む原材料を１６００℃以上の温度で溶解させる工程と、前記溶解された原材料を酸化精錬する工程と、前記酸化精錬された原材料を、還元剤を用いて還元精錬する工程と、前記還元精錬された原材料を、不活性ガスを用いて攪拌する工程とを備える。
【０００８】
また、本発明の鋳鋼の製造方法は、空き缶を破砕する工程と、アルミニウムとスチールとを選別する工程とを備え、前記原材料として前記選別されたスチール材を用いてもよい。
【０００９】
また、前記還元剤として前記選別されたアルミニウムを用いることができる。
【００１０】
また、本発明の鋳鋼の製造方法は、前記原材料に対する前記使用済みのスチール缶の含有率を２０パーセント以下とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、使用済みのスチール缶を含む金属屑を原材料として用いる鋳鋼の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
上記知見に基づき完成した本発明を実施するための形態を、実施例を挙げながら詳細に説明する。
【００１３】
＝＝＝鋳鋼の製造方法＝＝＝
本発明に係る鋳鋼の製造方法は、使用済みのスチール缶を含む原材料を１６００℃以上の温度で溶解させる工程と、溶解された原材料を酸化精錬する工程と、酸化精錬された原材料を、還元剤を用いて還元精錬する工程と、還元精錬された原材料を、不活性ガスを用いて攪拌する工程とを備える。これらの工程を備えることにより、使用済みのスチール缶を含む金属屑を原材料として用いる鋳鋼を製造することが可能となる。
【００１４】
また、本発明に係る鋳鋼の製造方法は、使用済みのスチール缶を含む金属屑を原材料として用いる。また、当該原材料にアルミニウム缶などの廃棄物が混合されている場合は、缶粉砕機などの機械的手段により原材料を破砕した後に、磁選機などを用いてスチール缶とアルミニウム缶とを選別することが好ましい。これにより、鋳鋼の原材料としての純度を高めることができる。また、当該選別された原材料は、体積を小さくするために、ブリケット状に成型することが好ましい。金属屑としては、例えば、購入スクラップ、自社戻り屑、還元鉄、合金鉄などが含まれる。また、原材料に対するスチール缶の含有率は、約２０％以下であれば従来の製造方法により製造された鋳鋼と遜色なく使用することができる。また、鋳鋼の成分を調整するために、原材料に加炭剤などを加えてもよい。加炭剤としては、例えば、人口黒鉛、天然黒鉛、特殊炭素などを用いることができる。
【００１５】
次に、各工程について説明する。まず、原材料を溶解させる工程は、例えば、転炉、平炉、高周波誘導炉、アーク炉などを用いて行うことができるが、溶解に要する時間が短い点で、アーク炉を用いることが好ましい。また、加炭剤を使用するときは、原材料は、使用済みのスチール缶（ブリケット）を金属屑の上側に敷設することが好ましい。これにより、加炭剤の効果を高めることができる。なお、アーク炉を用いて鋳鋼を製造する場合、原材料の溶解は約１２０分から１８０分行えばよい。また、炉の温度は、原材料を溶解させることができればよいが、１６００℃〜１７００℃の範囲内が好ましい。
【００１６】
原材料を酸化精錬する工程は、例えば、炉内に酸素を吹込むことにより行われる。酸化精錬の条件は、溶解された原材料を十分に脱炭することができれば特に制限されるものではないが、酸素圧力を０．６ＭＰａとして、約２０分行うことが好ましい。
【００１７】
原材料を、還元剤を用いて還元精錬する工程は、例えば、不純物元素や酸化物を除去して所望の成分を有する鋳鋼を得るために行われる。還元剤としては、特に制限はないが、シリコン、マンガン、アルミニウム、炭酸銅、炭素などを用いることができる。なお、還元剤としてアルミニウムを用いる場合、当該アルミニウムは、破砕した空き缶、またはその他の廃棄物中に含まれるものを用いることができる。例えば、空き缶のタブはアルミニウムを含むので、還元剤として用いることができる。これにより、アルミニウム廃棄物を有効利用することができる。また、溶鋼中の硫黄、リンなどの不純物を除去するために、生石灰、酸化カルシウム、蛍石などの造滓材を添加してもよい。
【００１８】
還元精錬された原材料を、不活性ガスを用いて攪拌する工程は、例えば、ＡＯＤ法、ＶＯＤ法、取鍋精錬法のような各種精錬法により行う。これにより、炉の稼働率向上や、鋳鋼の高品質化を図ることができる。不活性ガスとしては、希ガス元素として知られる周期表０族元素の気体ならばよいが、アルゴンガスが好ましい。なお、攪拌は、取鍋精錬法を用いた場合、アルゴンガス圧力を約０．３ＭＰaとし、６０秒から１２０秒程度行えばよい。
【００１９】
以上、本発明に係る鋳鋼の製造方法について説明したが、上述した各工程における温度などの諸条件は、適宜選択されるものであり、本発明を限定するものではない。また、これらの工程に加えて、焼入れ、焼戻し、焼なまし、焼ならしなどの熱処理や、鋳仕上げなどの後処理を施してもよいことは、当業者にとって明らかである。
【００２０】
＝＝＝鋳鋼＝＝＝
本発明に係る鋳鋼の製造方法により製造された鋳鋼は、従来の製造方法により製造された鋳鋼と同様に用いることができる。
【００２１】
以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。なお、これらの実施例は本発明を説明するためのものであって、本発明の範囲を限定するためのものではない。
【実施例１】
【００２２】
＜原材料の破砕、磁選＞
鋳鋼品の原材料となる空き缶は、周知の方法により破砕、磁選された後にブリケット状に成型されて、鋳鋼品の原材料として用いられる。すなわち、まず、吸引式空き缶減容処理機により１０〜２０ｍｍ以下の寸法のチップとし、次に気流式磁選機によりアルミニウムチップとスチールチップとに選別する。このようにして選別されたアルミニウムチップ、及びスチールチップを、ブリケット成型機により、φ１２０ｍｍの大きさに圧縮成型する。
【実施例２】
【００２３】
＜鋳鋼の製造＞
図１は、ライニングアーク炉の模式図、図２は取鍋精錬炉の模式図である。アーク炉１０内には、鋳鋼の原材料となるスチール缶ブリケット１１と、金属屑１２とが装入される。スチール缶ブリケット１１と、金属屑１２とをアーク炉１０内へ装入した後、電極１３へ送電を開始し加熱を行う。原材料を１６００℃〜１７００℃で１２０分〜１８０分加熱溶解した後、炉内に酸素吹込み口１４より酸素を約０．６ＭＰａで２０分吹込んで酸化精錬を行う。さらに、炉内に還元剤を装入して、約３０分還元精錬を行う。出鋼後は、取鍋精錬炉２０において、ガス吹込み口２１よりアルゴンガスを約０．３ＭＰａの圧力で吹込みつつ、６０秒〜１２０秒攪拌する。なお、取鍋精錬炉２０は、ストッパー２２の昇降により溶湯を外部へ排出できる構造となっている。このようにして精錬した鋳鋼を鋳込んで供試材とした。
【実施例３】
【００２４】
＜鋳鋼の表面品質の評価＞
本発明に係る鋳鋼の製造方法を用いて製造した鋳鋼の表面品質を評価するために、従来操業により製造した鋳鋼、及び使用済みのスチール缶を配合した鋳鋼の金属組織を、光学顕微鏡を用いて撮影した。その結果を図３から図７に示す。なお、上側の図は１００倍、下側の図は４００倍で撮影した図である。  
これらの図からは、スチール缶配合による鋳鋼の表面品質の変化は認められない。
【実施例４】
【００２５】
＜鋳鋼の機械的性質の評価＞
本発明に係る鋳鋼の製造方法を用いて製造した鋳鋼の機械的性質を調べるために、種々の試験を行った。その結果を表１に示す。
【表１】
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【００２６】
表１からは、使用済みのスチール缶を配合することによる鋳鋼の機械的性質への影響は確認できない。
【００２７】
以上より、本発明に係る鋳鋼の製造方法を用いて製造した鋳鋼は、使用済みのスチール缶を含む金属屑を原材料とする鋳鋼と同等の品質を有することが明らかとなった。従って、本発明に係る鋳鋼の製造方法を用いて製造した鋳鋼は、従来の製造方法を用いて製造した鋳鋼と遜色ないといえる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】アーク炉の模式図である。
【図２】取鍋精錬炉の模式図である。
【図３】従来操業により製造した鋳鋼の金属組織写真である。
【図４】使用済みのスチール缶を５％配合させて製造した鋳鋼の金属組織写真である。
【図５】使用済みのスチール缶を１０％配合させて製造した鋳鋼の金属組織写真である。
【図６】使用済みのスチール缶を１５％配合させて製造した鋳鋼の金属組織写真である。
【図７】使用済みのスチール缶を２０％配合させて製造した鋳鋼の金属組織写真である。
【符号の説明】
【００２９】
１０  アーク炉
１１  スチール缶ブリケット
１２  金属屑
１３  電極
１４  酸素吹込み口
２０  取鍋精錬炉
２１  ガス吹込み口
２２  ストッパー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005330522.tif 000008
【図６】
2005330522.tif 000009
【図７】
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