(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱、冷却装置を備えた回収自販機に、解体、分別を施すことなく大気を汚染する有害ガスの除去処理と爆発防止対策とを施し、これを製鋼用の炉内に装入する製鋼主原料の一部に用いて溶製する過程で、溶鉄中に含有するＣｕ分を測定し、不足するＣｕ分をＣｕ屑の添加で調整して所望のＣｕ分を含有する低合金鋼を製造することを特徴とする回収自販機を利用した低合金鋼の製造方法。
【請求項２】
低合金鋼中のＣｕの含有量を0.10〜1.50％（質量％）とした請求項１に記載の回収自販機を利用した低合金鋼の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、これまで利用価値の低かった自販機屑を有効に利用して低合金鋼を製造するための回収自販機を利用した低合金鋼の製造方法である。なお、本明細書において低合金鋼とは、普通炭素鋼にCu、Ni、Cr等の合金元素を添加して所望の特性を持たせた鋼を意味する。
【０００２】
【従来の技術】
転炉、電気炉などの製鋼用の炉を用いた鉄鋼の製造において、鉄スクラップは鉄源として重要な製鋼主原料の一つであるが、このような鉄スクラップの品種は、製鉄所構内で発生する発生源のはっきりした不純物の少ない高炉スクラップから、市中から回収される多くの不純元素を含んだ家電製品や廃棄車両などの市中スクラップなどまで多岐にわたっている。今日、鉄スクラップはその発生量が増大するとともに、品位が低級化する傾向にあるが、資源をリサイクルして有効に利用する観点から、このような品位の低い鉄スクラップをも有効に処分して利用することが望まれている。
【０００３】
さて、鉄スクラップの一つであるジュース、清涼飲料水、酒類などの自販機には、それらの飲料を加熱、冷却するためのモーターが内蔵されていたり、プラスチック、ガラス、ゴムなどの非鉄部材が使用されている。従って、従来は回収した自販機は、解体、分別してプラスチックなどの非金属部材を除去したり、銅線からのＣｕの混入を防ぐため配管、配線、モーターなどのＣｕ供給源を除去したうえで、シュレッダーなどにより破砕、裁断して小片として製造主原料の一部として用いてきた。しかし、回収自販機を解体、分別して非金属部材やモーターを除去したり、破砕、裁断などを施すことは、鉄スクラップを回収するまでの工程が複雑になるうえに、前処理コストの高騰をもたらすという問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記した従来の問題点を解決し、加熱、冷却装置を備えた回収自販機を、解体、分別を施すことなく、これを製鋼主原料の一部として用いて低合金鋼を製造するための回収自販機を利用した低合金鋼の製造方法を提供するためになされたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明は、加熱、冷却装置を備えた回収自販機に、解体、分別を施すことなく大気を汚染する有害ガスの除去処理と爆発防止対策とを施し、これを製鋼用の炉内に装入する製鋼主原料の一部に用いて溶製する過程で、溶鉄中に含有するＣｕ分を測定し、不足するＣｕ分をＣｕ屑の添加で調整して所望のＣｕ分を含有する低合金鋼を製造することを特徴とする回収自販機を利用した低合金鋼の製造方法を、請求項１に係る発明とする。また、前記した発明において、低合金鋼中のＣｕの含有量を0.10〜1.50％（質量％）とした回収自販機を利用した低合金鋼の製造方法を請求項２に係る発明とする。
【０００６】
本発明の回収自販機を利用した低合金鋼の製造方法は、加熱、冷却装置を備えた回収自販機に有害ガスの除去処理と爆発防止対策とを施すのみで、回収自販機を解体、分別することなく製鋼主原料の一部として用いて、回収自販機を有効に利用してＣｕを合金元素として含有する低合金鋼を安価に製造しようとするものであって、以下、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
【０００７】
図１は転炉製造における工程フローを示す図であって、 高炉１で出銑した溶銑は混銑車により転炉工場内に運搬され溶銑予備処理を行うために第１転炉３炉内に装入される。また、第１転炉３炉内にはプレス屑、分塊屑、結束屑などの鉄スクラップがクレーンにより装入される。鉄スクラップの装入は溶銑装入の前に行うのがが普通である．ここで、溶銑および鉄スクラップを製鋼主原料（鉄源）と呼び、全装入主原料に対する鉄スクラップの最適配合比は、原料事情、溶銑成分、 鋼種、転炉保有熱によって適宜調整される．製鋼主原料を装入した後は石灰石、蛍石等の製鋼副原料を装入した上、 ランスから酸素を吹き込んで、脱Ｐ、脱珪、脱硫などの溶銑予備処理を行う。なお、溶銑予備処理を混銑車内、取鍋内で行う場合は、鉄スクラップの装入は通常行わない。
【０００８】
予備処理を終えた溶銑は、輸送台車により第２転炉４にまで運搬されてその炉内に装入される。なお、溶銑の装入前には第２転炉４内には上記したような鉄スクラップが装入されることもある。溶銑を装入後はランスを降下し酸素を吹きつけて吹錬し、脱珪、脱炭などの成分調整が行われる。第２転炉４で酸素吹錬を終了した溶鋼は、その後取鍋５にて合金鉄を添加したりして所要の成分に調整される。溶鋼はさらに必要に応じて脱ガス処理が施されたうえ、連続鋳造機にまで搬送されてスラブなどに連続鋳造される。以上のようにして、溶銑と鉄スクラップを製鋼主原料として鋼を製造することができる。
【０００９】
本発明においては、加熱、冷却装置を備えた回収自販機を製造主原料の一部として用いるものとする。加熱、冷却装置を備えた回収自販機はモーターや配管、配線等にＣｕが使用されていて、鉄分は８０％前後であるが、Ｃｕを２％程度も含む品位の低い鉄スクラップである。このような回収自販機は、解体、分別を行うことによりコストが著しく上昇するので、プラスチックなどの非金属部材や、モーターなどのＣｕ供給源の分別は行わない。むしろプラスチックなどの可燃物は熱源として利用する。しかし、フロンなどのガス成分は大気を汚染する有害なものであるのでこれを除去する必要があり、また、これらのガスが液体として蓄積されているボンベなどの容器、配管系統は、製鋼炉に装入した時に爆発する危険性があるので、ガス抜き、穴明けなどの爆発防止対策をとる必要がある。
【００１０】
回収自販機には有害ガスの除去処理と爆発防止対策とを施すのみでほとんど原型のまま、あるいは搬送を容易にするためにプレスにより減容化したうえで製造炉内に装入する。製鋼炉内への装入は上記した第１転炉３、第２転炉４の何れかに、または、双方に他の鉄スクラップと混ぜて装入してもよいし、回収自販機単独で装入してもよい。また、回収自販機の装入は先に回収自販機を炉内に装入した後で溶銑を装入してもよいし、先に溶銑を装入した後で回収自販機を装入してもよい。
【００１１】
以上は製造炉として転炉を例に挙げて説明したが、電気炉の場合にも同様に回収自販機を製鋼主原料の一部として用いることができる。電気炉による製造においては、製鋼主原料は一部還元鉄やアイアンカーバイド等が使用されることもあるが、鉄スクラップが主体である。従って，回収自販機を他の鉄スクラップと一緒に電気炉内に装入したうえ、アークを飛ばして溶解して溶鋼とするのが一般的である。
【００１２】
以上のようにして転炉や電気炉などの製造炉により、加熱、冷却装置を備えた回収自販機を製鋼主原料の一部に用いて、Ｃｕを合金元素として含有する低合金鋼を溶製することができる。ここで、低合金鋼中のＣｕの含有量は0.10〜1.50％とするのが望ましい。Ｃｕの含有量が0.10％未満では耐候性や時効硬化性向上などのＣｕの有する効果を十分に発揮させることが困難であるからであり、一方、1.50％を超えて含有させても効果は飽和するのみならず鋼の靱性が低下するからである。
【００１３】
また、低合金鋼中のＣｕ値（[%Cu])に占める回収自販機の持ち込みＣｕの比率は、図２に示すように、下限と上限を設定するのが望ましい。即ち、回収自販機の持ち込みＣｕの下限比率ＹL （％）は、[%Cu]:0.10〜1.50％にわたりＹL = 1.493-0.933[%Cu]とし、一方、持ち込みＣｕの上限比率ＹU （％）は、[%Cu]:0.10〜0.40％においてはＹU = 95、[%Cu]:0.40超〜1.50％においてはＹU = 122.6-69×[%Cu] とし、不足するＣｕ分をＣｕ屑の添加で調整するのが望ましい。なお、下限比率ＹL を[%Cu]:0.10〜1.50％にわたり 149.3-93.3[%Cu]％とするのは、この値未満では回収自販機を大量に利用することが困難であるからであり、上限比率ＹU を、[%Cu]:0.10〜0.40％においては95％、[%Cu]:0.40超〜1.50％においては122.6-69×[%Cu] ％とするのは、これを超える比率になると溶鉄に添加した場合の溶鉄の温度低下が大きくなり過ぎるからである。また、自販機中の正確なＣｕ含有量がばらつく際の最終調整には一般のＣｕ原料を使用することが好ましい。また、高Ｃｕ鋼を製造する場合に全Ｃｕ量をＣｕ屑の添加で調整するには、大量の回収自販機を必要とし市中からの調達が事実上不可能であるからである。上記した式によれば、例えば、目標Ｃｕ値が 1.0％である時は回収自販機が持ち込む下限比率ＹL は0.56％であり、上限比率は53.6％である。その為、不足するＣｕ分をＣｕ屑の添加で調整する。
【００１４】
【実施例】
回収自販機を利用して転炉によりＣｕ 1.20 ％含有する時効硬化鋼(ASTM A710-85)を製造した。先ず、フロンガスの除去と配管への穴明けを行った清涼飲料水の回収自販機５０トンを公称２５０トンの第１転炉の炉内に装入したうえ、Cu 0.02 ％含有する溶銑２００トンを装入して回収自販機を溶解したうえ溶銑予備処理を行った。回収自販機の鉄分は概ね８３％、Ｃｕ分は１．６％である。第２転炉に移した溶鉄から分析用サンプルを採取して、これを蛍光Ｘ線分析してＣｕ含有量が0.39％であることを確認した。次いで、不足するＣｕ分を補うためにＣｕ屑をフェロニッケル、フェロニオブ等の合金鉄とともに溶鉄に添加した。溶製した鋼の化学成分を表１に示すが、 目標どおりＣｕ1.20％含有する時効硬化鋼を製造することができた。なお、全Ｃｕ値に占める回収自販機の持ち込みＣｕ比率は約３０％であった。
【００１５】
【表１】
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【００１６】
また、回収自販機を利用して電気炉によりＣｕ0.70％含有する海洋構造用低合金高張力鋼(ASTM A690-85)を製造した。先ず、フロンガスの除去と配管への穴明けを行った酒類の回収自販機５０トンを公称１５０トンの電気炉の炉内に装入したうえ、Cu 0.10 ％を持ち込む他の鉄スクラップ１００トンを追装してア−ク溶解により溶鉄を製造した。回収自販機の鉄分は概ね８１％、Ｃｕ分は２．０％である。溶鉄を分析してＣｕ含有量が0.50％であることを確認した。次いで、不足するＣｕ分を補うためにＣｕ屑をフェロニッケル等の合金鉄とともに溶鋼に添加した。溶製した鋼の化学成分を表２に示すが、 目標どおりＣｕ0.70％含有する高張力鋼を製造することができた。なお、全Ｃｕ値に占める回収自販機の持ち込みＣｕ比率は約５３％であった。
【００１７】
また、上記した電気炉での製造において、装入した回収自販機中のプラスチック等の可燃物の燃焼によりア−ク溶解に要した消費電力を若干低減することができた。
【００１８】
【表２】
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【００１９】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の回収自販機を利用した低合金鋼の製造方法は、事前に有害ガスの除去処理と爆発防止対策とを施すのみで、ほぼ原型のまま製鋼主原料の一部として利用することができるので、鉄スクラップの製造コストを低く抑えることができ、転炉、電気炉の何れの製鋼用の炉においても低合金鋼を安価に製造することができる。さらに、回収自販機に含まれるプラスチック等の可燃物は製造の際の熱源として有効に利用することができる。従って、本発明は、従来その処分に苦慮していた回収自販機を有効に利用して低合金鋼を製造することができるものとして、工業的価値大なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  転炉製造のフローを示す工程図である。
【図２】  目標Ｃｕ値に占める回収自販機の持ち込みＣｕの下限比率と上限比率を示す説明図図である。
【符号の説明】
１  高炉
２  混銑車
３  第１転炉
４  第２転炉
５  取鍋
【図１】
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【図２】
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