(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
転炉内に、先ず最初に使用済み自動車をプレス成形して得られた、見掛嵩密度ρが既知であって４００ｋｇ／ｍ3 以上のプレス成形屑を装入し、次いで溶銑を装入し、その後に酸素を供給して転炉内で溶鋼を製造する、使用済み自動車のプレス成形屑を配合した転炉操業方法であって、製造される溶鋼の、予め定められた銅成分規格Ｘ（mass％）に基づいて下記の（１）式により前記プレス成形屑の配合比率Ｒ（％）を求めると共に、プレス成形屑の前記見掛嵩密度ρ（kg／m3）に基づいて下記の（２）式により前記プレス成形屑の配合比率Ｒ（％）を求め、（１）式及び（２）式により求めた配合比率Ｒ（％）の小さい方の値を超えない範囲で前記プレス成形屑を配合することを特徴とする、使用済み自動車のプレス成形屑を配合した転炉操業方法。
Ｒ≦Ｘ／０．００６９−１．７４  …（１）
ρ≧２００Ｒ−５００  …（２）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ほぼ原型の使用済み自動車をプレス成形して得られたプレス成形屑を鉄源の一部として用い、酸素吹錬により溶鋼を製造する転炉操業方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、使用済み自動車はプレス成形され、Ａプレス屑（３辺の総和が１８００ｍｍ以下のプレス成形屑）としてアーク炉で溶解されていたが、アーク炉における溶解時の電極折損等の問題から、現状ではプレス成形後にシュレッダーマシンにてシュレッダー処理され、シュレッダー屑としてアーク炉等で溶解されている。当然ではあるが、このシュレッダー屑はプレス成形屑よりも価格が高く、その価格は１トン当たり１２０００円〜１５０００円程度となる。
【０００３】
又、このシュレッダー処理時にプラスチック、ゴム、鉄、アルミニウム、銅等々が混在したシュレッダーダストが発生する。約１トンの自動車１台のシュレッダー処理で約２００ｋｇのシュレッダーダストが発生しており、このシュレッダーダストは、埋め立て処分されるか廃棄物焼却炉にて燃焼・溶融処理されている。しかし、日本国内において使用済み自動車は年間およそ５００万台にも達しており、埋め立て処分は処分地が限られることから、高額の処分費用が必要であり、一方、焼却炉による燃焼処理では、シュレッダーダスト中の灰分及び金属分が残留し、この処分が問題となっている。
【０００４】
そこで、これらの問題点を解決する１つの手段として、ほぼ原型の使用済み自動車にプレス成形を施したものを製鋼用原料として転炉内に直接装入して溶解する方法が、例えば特開平１０−３３０８２１号公報等に開示されている。この方法によれば、使用済み自動車を安価な鉄源として大量にリサイクル処理できるとしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ほぼ原型の使用済み自動車をプレス成形して得られたプレス成形屑（以下「廃車プレス屑」とも呼ぶ）には電気配線更にはモーター等が含まれるため、廃車プレス屑の銅含有量は高くなる。そのため、廃車プレス屑の配合比率を高めた場合には、製造される溶鋼中の銅濃度が高くなり、製品品質上の規格外れとなることがある。従って、製品の規格に対応して廃車プレス屑の配合比率を決める必要があるが、廃車プレス屑の銅含有量にはばらつきがあり、従来この観点から廃車プレス屑の配合比率を定めた提案は無く、製品の銅成分規格を越えない範囲でできるだけ多くの廃車プレス屑を配合する方法が望まれていた。
【０００６】
又、転炉では先ず最初に廃車プレス屑を装入し、その後に溶銑を装入して酸素吹錬を実施しているが、廃車プレス屑の配合比率が高い場合には、溶銑湯面が廃車プレス屑よりも下側となって溶銑湯面が隠れてしまったり、又、溶銑湯面直下に廃車プレス屑が存在する場合が発生する。このような場合には、上吹きランスから酸素を供給しても、酸素と溶銑中の炭素との反応が円滑に行われず、所謂着火不良によって転炉操業が安定しない。この問題を避けるためには、廃車プレス屑の配合比率に応じて廃車プレス屑の見掛嵩密度を所定値以上に制御する必要があるが、従来この観点から廃車プレス屑の見掛嵩密度を配慮した提案はなされていない。尚、廃車プレス屑を２回以上に分割して転炉内に装入すればこの問題は解消するが、廃車プレス屑装入の度に酸素吹錬を中断しなければならず、転炉の生産性が大幅に低下するために現実的ではない。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、その目的とするところは、使用済み自動車をプレス成形して得られたプレス成形屑を鉄源の一部として配合し、酸素吹錬により溶鋼を製造する際に、吹錬開始時の着火不良がなく、安定した操業が可能であり、且つ、製造される溶鋼の銅濃度を安定して製品規格以下に維持させることができる転炉操業方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意検討を行った、以下に検討結果を説明する。
【０００９】
容量が２５０トンの転炉を用い、高炉から出銑された溶銑と通常の鉄スクラップと使用済み自動車をほぼ原型のままプレス成形した廃車プレス屑とを鉄源として転炉内に装入し、廃車プレス屑の配合比率Ｒ（％）を変化させて、製造される溶鋼の銅含有量に及ぼす廃車プレス屑の配合比率Ｒの影響を調査する試験操業を実施した。用いた廃車プレス屑の見掛嵩密度はおよそ１１００ｋｇ／ｍ3 であり、又、鉄スクラップは、連続鋳造鋳片のクロップや圧延クロップ等の製鉄所内で発生する屑であり、所謂市中屑と呼ばれるものではない。ここで、廃車プレス屑の配合比率Ｒとは、転炉内に装入した溶銑、鉄スクラップ、及び廃車プレス屑の質量の総和に対する廃車プレス屑の質量の比を百分率で表示したものであり、溶銑配合比率及び鉄スクラップ配合比率も同様にして表示される。
【００１０】
調査結果を図１に示す。図１に示すように、溶鋼の銅含有量は、廃車プレス屑を配合しない場合には０．０１mass％程度であるが、廃車プレス屑の配合比率Ｒの増加に比例して増加する。又、廃車プレス屑の配合比率Ｒの増加に伴って溶鋼の銅含有量のばらつきは大きくなる。これは、廃車プレス屑に含まれる銅成分が一定しないためである。
【００１１】
しかしながら、廃車プレス屑の配合に伴う溶鋼の銅含有量の増加分を図１に示す最大値で捉えておけば、それ以上に銅含有量が増加することはない。廃車プレス屑の配合に伴う溶鋼の銅含有量の最大値と廃車プレス屑の配合比率Ｒとの関係を図１から求めると、下記の（３）式が得られた。但し、（３）式における［mass％Ｃｕ］は製造された溶鋼の銅含有量である。
【００１２】
【数１】
0004547815.tif 000002
【００１３】
従って、（３）式から算出される銅含有量（［mass％Ｃｕ］）が溶鋼の銅成分規格Ｘ（mass％）よりも小さければ、廃車プレス屑を配合しても溶鋼の銅成分規格を満足させることができる。即ち、下記の（１）式を満足する範囲内の配合比率Ｒで廃車プレス屑を配合すれば、溶鋼の銅成分規格を満足させることができるとの知見を得た。
【００１４】
【数２】
0004547815.tif 000003
【００１５】
又、上記転炉における試験操業において、廃車プレス屑の配合比率Ｒ（％）と廃車プレス屑の見掛嵩密度ρ（kg／m3）とを変化させ、これらの吹錬開始時における着火不良発生に及ぼす影響を調査した。廃車プレス屑の見掛嵩密度ρは、プレス成形時のプレス方向及びプレス力を調整して変化させた。
【００１６】
通常の鉄スクラップの見掛嵩密度は真密度である７８００ｋｇ／ｍ3 に近い値であるが、廃車プレス屑の見掛嵩密度は、プレス成形方向が自動車の天井方向からの１方向の場合には４００〜５００ｋｇ／ｍ3 程度の低い値となり、プレス方向を変えてプレス回数を増すことにより見掛嵩密度は増加する。しかし、製鉄所内で発生する通常の鉄スクラップに比べるとその見掛嵩密度は極めて小さい。
【００１７】
調査結果を図２に示す。図２において、●印は、吹錬開始時に着火不良が発生せず、安定した吹錬が可能であった試験であり、一方、○印は、吹錬開始時に着火不良が発生し、安定操業が不可能であった試験である。
【００１８】
見掛嵩密度が４００ｋｇ／ｍ3 程度の廃車プレス屑を用いた場合には、図２に示すように、廃車プレス屑の配合比率Ｒが５％以上になると着火不良が発生した。これは、転炉内の溶銑湯面位置と廃車プレス屑の上面位置との差が無くなってしまうこと、若しくは、転炉内の溶銑湯面位置よりも廃車プレス屑の上面位置の方が高くなってしまうことに起因して発生する。従って、廃車プレス屑の配合比率Ｒを５％以上とする場合には、廃車プレス屑の見掛嵩密度を増加させる必要がある。この場合に、廃車プレス屑は溶銑上に浮かんでいるわけではなく、廃車プレス屑中の空間に溶銑が充填された状態となっている。
【００１９】
本発明者等は、図２に示す結果から着火不良発生の有無における廃車プレス屑の見掛嵩密度ρと廃車プレス屑の配合比率Ｒとの関係として下記の（４）式を定めた。
【００２０】
【数３】
0004547815.tif 000004
【００２１】
従って、廃車プレス屑の配合比率Ｒに対して廃車プレス屑の見掛嵩密度ρが（４）式で示される境界線よりも大きければ、吹錬開始時の着火不良を防止することができる。即ち、廃車プレス屑の見掛嵩密度ρを配合比率Ｒに対して下記の（２）式を満足する範囲内とすることで、吹錬開始の着火不良を防止することができるとの知見を得た。
【００２２】
【数４】
0004547815.tif 000005
【００２３】
但し、廃車プレス屑の見掛嵩密度ρが４００ｋｇ／ｍ3 未満の場合には、転炉への装入の際に一般的に用いられているスクラップ装入シュートに所定量の廃車プレス屑が装入できない。又、廃車プレス屑のハンドリングが煩雑化して能率が低下する。そのため、本発明では廃車プレス屑の見掛嵩密度ρの下限値を４００ｋｇ／ｍ3 とした。尚、併用した通常の鉄スクラップは、銅含有量が少ないために製造される溶鋼の銅成分に及ぼす影響は全くなく、又、見掛嵩密度が高いために溶銑中に沈んでおり、着火不良に及ぼす影響も無視することができた。
【００２４】
本発明は上記知見に基づきなされたもので、本発明による、使用済み自動車のプレス成形屑を配合した転炉操業方法は、転炉内に、先ず最初に使用済み自動車をプレス成形して得られた、見掛嵩密度ρが既知であって４００ｋｇ／ｍ3 以上のプレス成形屑を装入し、次いで溶銑を装入し、その後に酸素を供給して転炉内で溶鋼を製造する、使用済み自動車のプレス成形屑を配合した転炉操業方法であって、製造される溶鋼の、予め定められた銅成分規格Ｘ（mass％）に基づいて上記の（１）式により前記プレス成形屑の配合比率Ｒ（％）を求めると共に、プレス成形屑の前記見掛嵩密度ρ（kg／m3）に基づいて上記の（２）式により前記プレス成形屑の配合比率Ｒ（％）を求め、（１）式及び（２）式により求めた配合比率Ｒ（％）の小さい方の値を超えない範囲で前記プレス成形屑を配合することを特徴とするものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。解体及び分別回収を行うことなく、ほぼ原型の使用済み自動車をプレス成形して、見掛嵩密度が４００ｋｇ／ｍ3 以上である廃車プレス屑とする。見掛嵩密度は、プレス後の外形寸法とその質量とにより容易に算出することができる。
【００２６】
プレス成形の前に、タイヤやガソリンタンク等の溶解時に大量の発煙を伴う部品は予め取り除いておく。タイヤやガソリンタンク等の多発煙部品を取り除かずに鉄スクラップ代替として使用した場合には、大量の発煙により、既設集塵機の増強や転炉装入側での新たな集塵機の設置、更には上吹きランスからの送酸速度の低減化等を余儀なくされ、転炉操業を著しく阻害し、鉄スクラップの代替として廃車プレス屑を利用するメリットを失してしまう。但し、ワイパー等のゴム状物質や内装材の樹脂状物質等のように、発煙を伴うもののその程度が少ない部品は取り除く必要はない。
【００２７】
又、転炉装入時の爆発防止の観点から、プレス成形の前に使用済み自動車中のガソリン、オイル、冷却水等の液体を抜き取ると共に、ラジエーター等の密閉部を開放しておくことが好ましい。更に、資源の有効活用の観点から、バッテリーやラジエター等の部品及びアルミニウムや銅等の有価金属からなる部品を回収した後にプレス成形することが好ましい。
【００２８】
前述したように、吹錬開始時の着火不良を防止するためには廃車プレス屑の見掛嵩密度ρを廃車プレス屑の配合比率Ｒに応じて所定の値以上とする必要があるので、プレス成形の際に、プレス成形により得られる廃車プレス屑の見掛嵩密度をどの程度にするかを予め決めてプレス成形することが好ましい。配合比率Ｒが５％以下と低く、廃車プレス屑の見掛嵩密度ρが４００〜５００ｋｇ／ｍ3 程度で構わない場合には、自動車の天井方向からの１回のプレス成形で十分である。一方、配合比率Ｒが８％程度と高い場合には、廃車プレス屑の見掛嵩密度ρを１１００ｋｇ／ｍ3 以上にする必要があり、この場合には、直交する３方向からプレス成形し、廃車プレス屑の形状も直方体状や立方体状にする必要がある。このように、廃車プレス屑の配合比率Ｒに応じてプレス成形することが好ましい。
【００２９】
廃車プレス屑の配合比率Ｒ（％）は、製造される溶鋼の銅成分規格Ｘ（mass％）に応じて前述した（１）式の範囲内とする。そして、（１）式により定めた配合比率Ｒ（％）に応じて、前述した（２）式を満足する見掛嵩密度ρ（kg／m3）を有する廃車プレス屑を使用する。配合用として準備した廃車プレス屑の見掛嵩密度が低く、（１）式により算出した配合比率Ｒでは（２）式を満足しない場合には、準備した廃車プレス屑の見掛嵩密度でも（２）式が満足されるまで配合比率Ｒを下げ、この配合比率Ｒを基準値として採用し、この配合比率Ｒを越えない範囲で廃車プレス屑を配合することとする。
【００３０】
基準値として定めた配合比率Ｒに基づく所定量の廃車プレス屑をスクラップ装入シュートに積載させ、転炉を斜めに傾動させた状態で廃車プレス屑を転炉内に装入する。スクラップ装入シュートは特別な仕様は必要なく、慣用のスクラップ装入シュートで十分である。廃車プレス屑と共に製鉄所で発生する通常の鉄スクラップを鉄源として装入しても良い。次いで、溶銑を転炉内に装入し、且つ、必要に応じて生石灰等のフラックスを装入し、上吹きランス若しくは底吹き羽口から酸素を炉内に供給して酸素吹錬を開始する。
【００３１】
この酸素吹錬に伴う脱炭反応により溶湯温度が上昇し、廃車プレス屑及び通常の鉄スクラップは溶解され、溶鋼が製造される。脱炭反応が進行して溶鋼中の炭素含有量が所定の値になったなら酸素の供給を停止して、製造された溶鋼を取鍋等の収容容器に出湯する。
【００３２】
このようにして転炉操業を行うことにより、使用済み自動車をプレス成形して得られたプレス成形屑を鉄源の一部として配合しても、吹錬開始時の着火不良を防止することができ、且つ、製造される溶鋼の銅濃度を安定して製品規格以下に維持させることができ、安定した転炉操業を継続させることが可能となる。
【００３３】
【実施例】
容量が２５０トンで、上吹きランスから酸素を上吹きし、攪拌用ガスを底吹きする上底吹き複合吹錬用転炉を用いた本発明の実施例を説明する。用いた廃車プレス屑は、外形寸法がおよそ９００ｍｍ（高さ）×９００ｍｍ（幅）×１５００ｍｍ（長さ）、一個の平均重量が８１０ｋｇであり、見掛嵩密度は６６０ｋｇ／ｍ3 であった。
【００３４】
溶鋼の銅成分規格Ｘは０．０５５mass％であり、この場合、溶鋼の銅成分規格Ｘを満足するための廃車プレス屑の配合比率Ｒを前述した（１）式により求めると、配合比率Ｒは６．２％以下にする必要があった。一方、見掛嵩密度が６６０ｋｇ／ｍ3 の条件から、着火不良を発生させないための配合比率Ｒを（２）式により算出すると、配合比率Ｒは５．８％以下にする必要があった。
【００３５】
そこで、廃車プレス屑を１７個、質量にして１３．７トンを、スクラップ装入シュートを介して転炉内に装入し、その後、２４０トンの溶銑を転炉内に装入した。この場合の廃車プレス屑の配合比率は５．４％となり、溶鋼の銅成分規格を満足し且つ着火不良の発生しない条件をも満足する。
【００３６】
溶銑装入後、上吹きランスから最大５００００Ｎｍ3 ／ｈｒの送酸速度で酸素を供給して吹錬を実施した。吹錬開始時に着火不良は発生せず、安定した吹錬が可能であった。そして、この吹錬により廃車プレス屑は溶解して、炭素含有量が０．０４mass%、その温度が１６３０℃の溶鋼約２４０トンを製造した。製造された溶鋼の銅含有量は０．０３９mass％であり、十分に銅成分規格を満足していた。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、使用済み自動車をプレス成形して得られた廃車プレス屑を鉄源の一部として使用する際に、溶鋼の銅成分規格に応じて廃車プレス屑の配合比率を定めると共に、廃車プレス屑の配合比率に応じてプレス成形屑の見掛嵩密度を定めているので、吹錬開始時の着火不良がなく、安定した操業が可能であり、且つ、製造される溶鋼の銅濃度を安定して製品規格以下に維持させることができ、製造コストの削減等の工業上有益な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】溶鋼の銅含有量に及ぼす廃車プレス屑の配合比率の影響を示す図である。
【図２】着火不良に及ぼす廃車プレス屑の配合比率並びに廃車プレス屑の見掛嵩密度の影響を示す図である。
【図１】
0004547815.tif 000006
【図２】
0004547815.tif 000007