WO2024257779A1 - 製鋼副資材の製造方法及び製鋼副資材 - Google Patents

製鋼副資材の製造方法及び製鋼副資材 Download PDF

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雄介 泉
貴之 小川
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Ogawa Aluminium Industries Co Ltd
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Ogawa Aluminium Industries Co Ltd
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    • C21—METALLURGY OF IRON
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    • C21B3/02—General features in the manufacture of pig-iron by applying additives, e.g. fluxing agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/04—Removing impurities by adding a treating agent
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing steelmaking secondary materials and steelmaking secondary materials.
  • Aluminum ash is a powder-like substance that is generated during processes such as the heating and melting of metallic aluminum.
  • Aluminum ash is composed of aluminum oxide, metallic aluminum, and aluminum nitride. It also contains metal oxides, chlorides, and fluorides derived from the elements that make up aluminum alloys.
  • Aluminum ash is called by a number of names, including aluminum dross, aluminum dross, aluminum dross residual ash, and aluminum residual ash.
  • Aluminum ash contains metallic aluminum. For this reason, metallic aluminum is recovered from aluminum ash as necessary, and secondary and tertiary aluminum ash is generated during the recovery process.
  • aluminum ash generated in Japan is ultimately used by steel manufacturers. This is because aluminum ash contains a certain amount of metallic aluminum.
  • the metallic aluminum contained in aluminum ash serves as a heat source in the steelmaking process, utilizing the exothermic reaction between metallic aluminum and oxygen, and is an effective, inexpensive secondary material for removing oxygen from molten steel (deoxidation).
  • aluminum oxide (alumina) which is produced by the reaction between metallic aluminum and oxygen, and the alumina originally contained in aluminum ash, are used as raw materials for slag in the steelmaking process.
  • the method of using the aluminum as a powder does not require granulation or compression, making the secondary material manufacturing process easier.
  • the aluminum ash is prone to scattering as dust when it is used in the steelmaking process. Therefore, using the aluminum as a powder has the disadvantage of resulting in a lower usage yield, a worsening working environment, and an increase in steelmaking dust.
  • Binders include polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, starch, pitch, tar, polystyrene, polyethylene, polyurethane, epoxy resin, phenolic resin, hydrated lime, quicklime, water, etc., used singly or in combination, and are generally kneaded and compressed, and heated as necessary (Patent Document 1, Patent Document 2, Patent Document 3, Patent Document 4).
  • organic compound-based binders when used, they burn during the steelmaking process, generating smoke.
  • the solvent water reacts with the aluminum nitride in the aluminum ash during the auxiliary material manufacturing process, generating ammonia, which has a strong, foul odor.
  • the binder it is desirable for the binder to be uniformly dispersed between the aluminum ash particles, so it is preferable for the binder to be in the form of a liquid or fine powder.
  • methods that use binders require the use of organic solvents and/or fine powders that are easily dispersed, for example, to increase the fluidity of the binder. All of these factors worsen the working environment during the steelmaking process and auxiliary material manufacturing process.
  • binders are expensive in terms of raw material cost.
  • those that require heating require high frictional heat during the auxiliary material manufacturing process. These binders result in high costs.
  • Some types of binders contain steel impurities such as sulfur. This not only worsens the working environment, but can also reduce the quality of steel products.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and its objectives are as follows. (1) Deterioration of the working environment in the secondary material manufacturing process using aluminum ash as a raw material and in the steelmaking process when secondary materials are used. (2) Reduction in the yield rate of use due to scattering, etc. in the steelmaking process when secondary materials are used. (3) Reduction in product yield rate due to powdering, etc. in the secondary material manufacturing process, transportation process, and use process.
  • the first aspect of the invention provides a method for producing steelmaking secondary materials, which includes a step of housing metal ash and/or metal particles in a metal housing without adding a binder, and sealing the metal housing.
  • metal ash and/or metal granules are contained in a metal container, and the metal container containing the metal ash and/or metal granules is sealed. This prevents the metal ash and/or metal granules from scattering, and also prevents a decrease in product yield due to powdering during the manufacturing process, transportation process, and/or use process of the steelmaking auxiliary material.
  • the invention relating to the first feature, since no binder is added to the metal ash and/or metal granules contained in the metal container, it is possible to prevent components other than the metal ash and/or metal granules contained in the steelmaking auxiliary materials from scattering during the steelmaking process when the auxiliary materials are used, thereby preventing a decrease in the yield of use.
  • scattering of metal ash and/or metal granules can be prevented by storing metal ash and/or metal granules in a non-metallic container made of non-metals such as resin, wood, natural fibers, etc., and sealing the container.
  • a non-metallic container made of non-metals such as resin, wood, natural fibers, etc.
  • the non-metals that make up the non-metallic container burn during steelmaking, generating smoke, which can worsen the working environment and lead to a deterioration in the quality of steel products.
  • a metal container is used to contain metal ash and/or metal granules, which prevents smoke from being generated from the container and prevents deterioration of the working environment in the secondary material manufacturing process using metal ash and/or metal granules as raw materials, and in the steelmaking process when secondary materials are used.
  • the invention relating to the first feature can solve the following problems: (1) deterioration of the working environment in the secondary material manufacturing process using metal ash and/or metal granules as raw materials and in the steelmaking process when secondary materials are used; (2) decrease in usage yield due to scattering, etc. in the steelmaking process when secondary materials are used; and (3) decrease in product yield due to powdering, etc. in the secondary material manufacturing process, transportation process, and use process.
  • the invention relating to the third feature can solve the following problems: (1) deterioration of the working environment in the secondary material manufacturing process using metal ash and/or the metal granules as raw materials and in the steelmaking process when the secondary material is used; (2) decrease in usage yield due to scattering, etc. in the steelmaking process when the secondary material is used; and (3) decrease in product yield due to powdering, etc. in the secondary material manufacturing process, transportation process, and use process.
  • the fourth aspect of the invention is the second or third aspect of the invention, which provides a steelmaking auxiliary material in which the surface of the metal container is neither labeled nor painted.
  • the invention relating to the fourth feature can solve the following problems: (1) deterioration of the working environment in the secondary material manufacturing process using metal ash and/or the metal granules as raw materials and in the steelmaking process when the secondary material is used; (2) decrease in usage yield due to scattering, etc. in the steelmaking process when the secondary material is used; and (3) decrease in product yield due to powdering, etc. in the secondary material manufacturing process, transportation process, and use process.
  • FIG. 1 is a schematic side view showing an example of a steelmaking secondary material 1 according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic plan view of the steelmaking secondary material 1.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing another example of the steelmaking secondary material 1 according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
  • the manufacturing method of steelmaking auxiliary material 1 in this embodiment includes at least a storage step of storing metal ash and/or metal particles 2 in a metal storage body, and a sealing step of sealing the metal storage body containing the metal ash and/or metal particles 2.
  • the manufacturing method of the steelmaking auxiliary material 1 in this embodiment preferably further includes a pressure molding step of pressure molding the metal ash and/or metal granules 2 contained in the metal container.
  • a pressure molding step in the manufacturing method of the steelmaking auxiliary material 1 in this embodiment, the specific gravity of the steelmaking auxiliary material 1 can be increased, and the weight per volume of the metal ash and/or metal granules 2 contained in the steelmaking auxiliary material 1 can be increased.
  • the powder constituting the metal ash and/or metal granules 2 is more closely adhered by the pressure molding, and the effect of preventing the metal ash and/or metal granules 2 from scattering can be expected.
  • metal ash refers to the material that remains after burning metal.
  • Metal granules refer to materials that include not only metal powder, but also cylindrical, elliptical, and other metal pellets and metal chips.
  • the metal ash and/or metal granules 2 will be described as being aluminum ash 2 as a representative example, but it is not intended to limit the metal ash and/or metal granules to being aluminum ash.
  • the metal ash and/or metal granules include, for example, the following: ⁇ Electric furnace dust (powders containing FeO, ZnO, etc.) ⁇ Metal cutting chips (including not only aluminum cutting chips but also cutting chips of iron, etc.) ⁇ Calcium oxide (CaO: raw material for steelmaking slag, mainly powder) -Other steelmaking auxiliary materials (mainly chips and flakes of ferrosilicon, ferronickel, etc., including carbon powder, granular carbon, etc.) Other slag raw materials (mainly powders of SiO2 , Al2O3 , etc. ) ⁇ Other fluxes (packing and feeding chloride or fluoride powders to aluminum melting furnaces, not steelmaking electric
  • the accommodation step is a step of accommodating the aluminum ash 2 in a metal accommodation body. Since the aluminum ash 2 is accommodated in the metal accommodation body in the steelmaking auxiliary material 1, the accommodation body is prevented from burning and generating smoke, and it is possible to prevent a deterioration in the working environment in the steelmaking process when the auxiliary material is used and/or a decrease in the usage yield due to scattering or the like in the steelmaking process when the auxiliary material is used.
  • the manufacturing method of the steelmaking auxiliary material 1 in this embodiment includes a storage step, which makes it possible to prevent scattering and/or powdering of the aluminum ash 2 without adding a binder to the aluminum ash 2 to solidify the powdered aluminum ash 2.
  • Aluminum ash 2 There are no particular limitations on the aluminum ash 2, so long as it is powder-like aluminum ash generated when metallic aluminum and/or its alloy are heated and melted.
  • the aluminum ash 2 is also called aluminum dross, aluminum dross residual ash, aluminum residual ash, etc., and contains aluminum oxide, metallic aluminum, and/or aluminum nitride, etc.
  • the aluminum ash 2 may contain oxides, chlorides, and/or fluorides, etc., of various elements constituting the aluminum alloy.
  • the steelmaking auxiliary material 1 containing the aluminum ash 2 can be added as an auxiliary material for steelmaking and used as a deoxidizer and/or a heating agent, etc.
  • the steelmaking auxiliary material 1 containing the aluminum ash 2 added as an auxiliary material acts as a deoxidizer and removes excess oxygen contained in molten pig iron, molten steel, etc.
  • the steelmaking auxiliary material 1 containing the aluminum ash 2 added as an auxiliary material can act as a heating agent and increase the temperature of the steelmaking process.
  • the cost-effectiveness of steelmaking is improved.
  • the amount of aluminum ash 2 disposed of can be reduced, and the environmental burden caused by the aluminum ash 2 can be alleviated.
  • the metal container is not particularly limited as long as it can contain aluminum ash 2 .
  • the material of the metal container preferably contains a metal and/or its alloy that has the same chemical formula as the metal that constitutes the metal ash and/or metal granules.
  • the material of the metal container preferably contains metallic aluminum and/or an aluminum alloy.
  • Metallic aluminum and/or an aluminum alloy contain aluminum that contributes to the steelmaking process, just like aluminum ash 2. Therefore, by using a metal container that contains metallic aluminum and/or an aluminum alloy, the manufacturing method of the embodiment can further increase the amount of aluminum that contributes to the steelmaking process.
  • the material of the metal container may contain an iron-based material. This makes it possible to carry out a steelmaking process using the iron-based material contained in the metal container. This makes it possible for the manufacturing method of the embodiment to increase the amount of steel, etc. obtained in the steelmaking process.
  • the material of the metal container preferably does not contain any materials that would become impurities in the steelmaking process.
  • materials that would become impurities in the steelmaking process include copper, tin, zinc, and lead.
  • the metallic container preferably has no labels or paint on its surface.
  • a metallic container that has no labels or paint on its surface it is possible to prevent paint, labels, and/or adhesives and glues used in labeling from burning and generating smoke, which could worsen the working environment in the steelmaking process when secondary materials are used, and reduce the yield rate due to scattering, etc., in the steelmaking process when secondary materials are used.
  • the metal container may be made of scrap metal material.
  • scrap metal material for the metal container, the scrap metal material to be disposed of and/or recycled can be effectively utilized as the metal container for the steelmaking auxiliary material 1. This reduces the amount of scrap metal material to be disposed of and/or the amount to be recycled, thereby reducing the environmental burden and/or recycling costs caused by the scrap metal material.
  • the scrap metal material is preferably scrap metal material from which the labels and/or paint have been removed.
  • a cylindrical metal container 3 and a bag-shaped metal container 4 but the shape of the metal container is not particularly limited as long as it is capable of containing aluminum ash 2, and may be any of the various shapes that containers of the prior art can take, such as various hollow cylinders exemplified by hollow rectangular parallelepipeds, hollow polyhedrons, hollow spheres, hollow cones, etc.
  • Fig. 1 is a schematic side view showing an example of a steelmaking secondary material 1 according to this embodiment.
  • Fig. 2 is a schematic plan view of the steelmaking secondary material 1.
  • the metal container is preferably a metal cylindrical container 3 including a container body 31 having an opening and a container lid 32 capable of sealing the opening.
  • the shape of the metallic tubular container 3 can be prevented from changing during transportation, storage, and use of the metallic container. This can facilitate transportation, storage, and use of the metallic container.
  • the metallic container is a metallic cylindrical container 3 that includes a container body 31 having an opening and a container lid 32 that can seal the opening, so that after aluminum ash 2 is placed in the container body 31 through the opening, the metallic cylindrical container 3 can be sealed using the container lid 32.
  • the materials of the metallic cylindrical container 3, container body 31, and container lid 32 may be the same as the materials of the metallic container described above.
  • the lower limit of the thickness of the side portion of the container body 31 is preferably 0.1 mm or more, more preferably 0.2 mm or more, and even more preferably 0.5 mm or more.
  • the upper limit of the thickness of the side portion of the container body 31 is preferably 2.0 mm or less, more preferably 1.0 mm or less, and even more preferably 0.7 mm or less.
  • the container lid 32 is preferably made of a substantially flat metal plate, such as an aluminum plate or an iron plate. This can increase stability when stacking the metal cylindrical containers 3.
  • the opening area of the opening of the container body 31 is preferably smaller than the planar projection area of the metal cylindrical container 3 when the metal cylindrical container 3 is placed with the opening facing up.
  • the upper limit of the ratio of the opening area of the opening to the planar projected area of the metallic cylindrical container 3 is preferably 90% or less, more preferably 81% or less, and even more preferably 73% or less.
  • the lower limit of the ratio of the opening area of the opening to the planar projected area of the metallic cylindrical container 3 is preferably 9% or more, more preferably 16% or more, and even more preferably 25% or more.
  • the metallic cylindrical container 3 preferably has no labels or paint on the surfaces of the container body 31 and container lid 32.
  • a metallic cylindrical container 3 with no labels or paint on the surfaces it is possible to prevent paint, labels, and/or adhesives and glues used in labeling from burning and generating smoke, which could worsen the working environment in the steelmaking process when secondary materials are used, and reduce the yield rate due to scattering, etc., in the steelmaking process when secondary materials are used.
  • the metallic tubular container 3 may be manufactured using a plate material such as aluminum. By manufacturing the metallic tubular container 3 using a plate material such as aluminum, the manufacturing method of the embodiment can manufacture the metallic tubular container 3 more easily than by casting or the like.
  • the metallic tubular container 3 may be made of waste metal cans, such as used aluminum cans and steel cans. By using waste metal cans as the metallic tubular container 3, the waste metal cans that are subject to disposal and/or recycling can be effectively utilized as the metallic tubular container 3 of the steelmaking auxiliary material 1. This reduces the amount of waste metal cans that are disposed of and/or subject to recycling, and can reduce the environmental burden and/or recycling costs caused by the waste metal cans.
  • the metallic cylindrical container 3 is made from a waste metal can, the metallic container can be obtained without processing a metal plate or the like into a cylindrical shape. This can reduce various costs and/or environmental burdens that arise when processing a metal plate or the like into the metallic cylindrical container 3.
  • the scrap metal can is preferably a scrap metal can from which the label and/or paint has been removed.
  • a metallic cylindrical container 3 using a scrap metal can from which the label and/or paint has been removed it is possible to effectively utilize the scrap metal cans while preventing the paint, label, and/or adhesives and glues used in attaching the labels from burning and generating smoke, which can worsen the working environment in the steelmaking process when secondary materials are used, and can also reduce the usage yield due to scattering, etc., in the steelmaking process when secondary materials are used.
  • the container body 31 of the metallic cylindrical container 3 has no labels or paint on its surface. This prevents paint, labels, and/or adhesives and glues used in labeling from burning and generating smoke, which can lead to reduced yields due to scattering during the steelmaking process when using secondary materials.
  • the upper part of the container body 31 and the container lid 32 of the metallic cylindrical container 3 have no labels or paint on their surfaces. This prevents paint, labels, and/or adhesives and glues used in labeling from burning and generating smoke, which can worsen the working environment in the steelmaking process when secondary materials are used, and can prevent the secondary materials from scattering and causing a decrease in the yield rate in the steelmaking process when secondary materials are used.
  • Metal bag-shaped container 4) 3 is a schematic diagram showing another example of the steelmaking secondary material 1 according to this embodiment.
  • the metal container is preferably a metal bag-shaped container 4 having an opening.
  • the metal container is a metal bag-shaped container 4
  • the shape of the metal bag-shaped container 4 can be changed during transportation, storage, and use of the metal container. This can facilitate transportation, storage, and use of the metal container.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line A-A in FIG. 2.
  • the aluminum ash 2 is contained within the container body 31.
  • the opening at the top of the container body 31 is sealed by the container lid 32. This prevents the aluminum ash 2 from scattering.
  • the aluminum ash 2 is contained within the container body 31 and the metallic cylindrical container 3 containing the aluminum ash 2 is sealed, it is possible to prevent a decrease in product yield due to powdering, etc., during the manufacturing process, transportation process, and/or use process of the steelmaking auxiliary material 1.
  • the sealing process preferably includes a process of sealing the opening of the metal bag-shaped container 4 with the container sealing part 41. This allows the metal bag-shaped container 4 to be sealed using the container sealing part 41 after the aluminum ash 2 is contained in the metal bag-shaped container 4 through the opening.
  • the lower limit of the pressure applied to the aluminum ash 2, etc. during pressure molding is preferably 20 MPa or more, more preferably 25 MPa or more, and even more preferably 30 MPa or more.
  • the pressure applied to the aluminum ash 2, etc. during pressure molding refers to the value measured using a pressure gauge manufactured by Riken Kiki Co., Ltd.
  • specific gravity refers to a value calculated from the mass measured using an electronic balance manufactured by A&D Co., Ltd. and the volume measured using a tape measure with a volume measuring function.
  • the lower limit of the weight of the steelmaking auxiliary material 1 after the pressure forming process is preferably 100 g or more, more preferably 200 g or more, and even more preferably 500 g or more.
  • the steelmaking auxiliary material 1 is more likely to come into contact with molten iron and/or molten slag in the steelmaking process without scattering.
  • This allows more aluminum ash 2 to be used as an auxiliary material without scattering. This allows the reaction between metallic aluminum and oxygen to occur more efficiently. This also allows aluminum oxide to be supplied to the slag more efficiently.
  • the appearance of the steelmaking auxiliary material 1 varies depending on the type of metal container.
  • the metal container is a metallic cylindrical container 3
  • the aluminum ash 2 is cylindrical and surrounded by a metal plate and lid
  • the metal container is a metallic bag-shaped container 4
  • the aluminum ash 2 is bag-shaped and surrounded by metal foil.
  • aluminum oxide also called “alumina”
  • alumina aluminum oxide produced by the reaction of metallic aluminum contained in aluminum ash 2 with oxygen, and the alumina originally contained in aluminum ash 2
  • the slag can be used as aggregate for concrete, etc.
  • the aluminum ash 2 is contained in a metal container, and the metal container containing the aluminum ash 2 is sealed, so that the contained aluminum ash 2 does not spill out of the container, and scattering of the aluminum ash 2 is prevented.
  • the aluminum ash 2 is contained in a metal container, and the metal container containing the aluminum ash 2 is sealed, it is possible to prevent a decrease in product yield due to powdering, etc., during the manufacturing process, transportation process, and/or use process of the steelmaking auxiliary material 1.
  • the aluminum ash 2 is granulated by mixing various binders with the aluminum ash 2, compressing it, and heating it as necessary.
  • binders include polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, starch, pitch, tar, polystyrene, polyethylene, polyurethane, epoxy resin, phenolic resin, hydrated lime, quicklime, water, and/or a mixture of two or more of these.
  • the method of granulating the aluminum ash 2 by mixing a binder with the aluminum ash 2 can prevent powdering during use of the steelmaking auxiliary material 1.
  • the granulated secondary materials contain organic resin, which can burn during the steelmaking process and generate smoke, which can worsen the working environment.
  • the aluminum nitride contained in the aluminum ash 2 reacts with water during the auxiliary material manufacturing process to generate ammonia, which has a strong, foul odor, and can worsen the working environment.
  • the inorganic compound contains steel impurities such as sulfur, not only will it worsen the working environment, but there is also a risk of reducing the quality of the steel product.
  • the aluminum ash 2 contained in the secondary material may return to powder due to collisions or the like during the production, transportation, and/or use of the secondary material, resulting in a decrease in product yield and a situation requiring the cleaning and removal of the powdered aluminum ash 2.
  • aluminum ash 2 is contained in a metal container and sealed to manufacture the steelmaking auxiliary material 1, so scattering and powdering of the aluminum ash 2 can be prevented without adding a binder to the aluminum ash 2.
  • the steelmaking auxiliary material 1 manufactured by the manufacturing process according to the embodiment since no binder is added to the aluminum ash 2 contained in the metal container, it is possible to prevent deterioration of the working environment and/or deterioration of the quality of the steel product due to components other than the aluminum ash 2 contained in the steelmaking auxiliary material 1.
  • a metal container is used to contain the aluminum ash 2, which prevents smoke from being generated from the container and prevents deterioration of the working environment and/or deterioration of the quality of the steel product due to components other than the aluminum ash 2 contained in the steelmaking auxiliary material 1.
  • the steelmaking auxiliary material 1 manufactured by the manufacturing process according to the embodiment can solve the following problems: (1) deterioration of the working environment in the auxiliary material manufacturing process using aluminum ash as a raw material and in the steelmaking process when the auxiliary material is used; (2) decrease in the usage yield due to scattering, etc. in the steelmaking process when the auxiliary material is used; and (3) decrease in the product yield due to powdering, etc. in the auxiliary material manufacturing process, transportation process, and use process.
  • Example 1 Steelmaking secondary material 1 using a metal cylindrical container 3 made of aluminum A 0.2 mm thick aluminum plate was bent and processed into a cylindrical shape with a diameter of 66 mm and a height of 70 mm, and the same aluminum plate was processed into a disk shape to cover one bottom surface of the cylinder, thereby obtaining the container body 31 of the metallic cylindrical container 3 according to the embodiment.
  • a container lid 32 capable of sealing the opening on the unblocked bottom surface of the container body 31 was obtained.
  • the metallic cylindrical container 3 according to the embodiment was obtained.
  • This metallic cylindrical container 3 was approximately cylindrical in shape with a diameter of 70 mm, height of 60 mm, weight of 20 g, plate thickness of 2 mm, and specific gravity of 1.4.
  • Example 1 300 g of powdered aluminum ash 2 containing aluminum oxide, metallic aluminum, and aluminum nitride was placed in the obtained metallic cylindrical container 3, sealed with the container lid 32, and then pressure-molded at a pressure of 25 MPa to obtain a cylindrical steelmaking auxiliary material 1 (Example 1).
  • the weight of Example 1 was 320 g.
  • Comparative Example 2 Pressed aluminum ash 2 A cylindrical steelmaking auxiliary material (Comparative Example 2) was obtained by pressure molding 280 g of powder-like aluminum ash 2 containing aluminum oxide, metallic aluminum, and aluminum nitride in the same manner as in Example 1. The weight of Comparative Example 2 was 300 g.
  • the pressure applied to the aluminum ash 2, etc. during pressure molding is the value measured using a pressure gauge manufactured by Riken Kiki Co., Ltd. Furthermore, the weight is measured using an electronic balance manufactured by A&D Co., Ltd.
  • the aluminum ash 2 did not break down into powder due to the collision during transportation.
  • the aluminum ash 2 scattered during transportation.
  • a corner was chipped off due to the collision during transportation, causing part of the aluminum ash 2 to break down into powder and scatter.
  • the aluminum ash 2 did not break down due to collisions during storage.
  • the aluminum ash 2 scattered when stacked and removed.
  • corners were chipped due to collisions when stacked and removed, causing some of the aluminum ash 2 to break down and scatter.
  • the metal container made sufficient contact with the molten iron, and the aluminum ash 2 did not scatter. In the Example, no smoke was produced. In the Comparative Example 1, the aluminum ash 2 accumulated on the surface of the molten iron, resulting in poor contact efficiency, and some of the aluminum ash 2 scattered.
  • the Examples are manufactured by a procedure of storing aluminum ash 2 in a metal container and sealing the metal container that contains the aluminum ash 2, and therefore, unlike the Comparative Example, it is believed that scattering and powdering of the aluminum ash 2 are prevented during manufacturing, transportation, storage, and use. As a result, it is believed that the Examples prevent the deterioration of the work environment due to scattering and powdering of the aluminum ash 2 compared to the Comparative Example. Also, it is believed that the Examples reduce the reduction in aluminum ash 2 due to scattering and powdering of the aluminum ash 2, and improve the product yield as an auxiliary material compared to the Comparative Example.

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Abstract

【課題】金属灰及び／又は金属粒状体を含む製鋼副資材において、製鋼副資材が含む金属灰等以外の成分による作業環境悪化や鉄鋼製品の品質低下を防ぐことと、金属灰等の飛散を防止することと、製鋼副資材の製造、輸送、使用における粉化を防ぐこととを両立すること。 【解決手段】本発明の製鋼副資材１の製造方法は、バインダーを加えることなく金属灰等２を金属製筒状収容体３及び金属製袋状収容体４等の金属製収容体に収容し、この金属製収容体を封止する工程を含む。本発明の製造方法によって製造された製鋼副資材１は、金属灰等２が金属製収容体に収容されており、金属製収容体にはバインダーが収容されておらず、金属製収容体は封止されていることが好ましい。また、金属製収容体には金属灰等２のみが収容されていることが好ましく、金属製収容体の表面にラベルの貼付及び塗装がいずれもされていないことが好ましい。

Description

製鋼副資材の製造方法及び製鋼副資材
　本発明は、製鋼副資材の製造方法及び製鋼副資材に関する。
　アルミ灰は、金属アルミニウムの加熱溶解工程等で発生する、主に粉体状の物質である。アルミ灰は、酸化アルミニウム、金属アルミニム、窒化アルミニウム等で構成されている。また、アルミ灰は、アルミニウム合金を構成する元素由来の金属酸化物、塩化物、フッ化物等を含む。アルミ灰は、アルミニウムドロス、アルミドロス、アルミニウムドロス残灰、アルミ残灰等、複数の呼び名で呼ばれる。アルミ灰は、金属アルミニウムを含有している。そのため、必要に応じてアルミ灰から金属アルミニウムを回収することが行われており、その回収プロセスで二次的・三次的なアルミ灰が発生している。
　国内で発生したアルミ灰は、最終的にそのほとんどが、鉄鋼メーカーで利用されている。これは、アルミ灰が一定量の金属アルミニウムを含有しているためである。アルミ灰が含有する金属アルミニウムは、製鋼プロセスにおいて、金属アルミニウムと酸素との発熱反応を利用した熱源や、溶鋼中の酸素除去（脱酸）に有効な、安価な副資材となる。また、金属アルミニウムと酸素との反応により生成する酸化アルミニウム（アルミナ）及びアルミ灰に元々含まれているアルミナは、製鋼プロセスにおいてスラグの原料となる。
　アルミ灰を製鋼プロセスで利用する方法として、アルミ灰を粉体のまま利用する方法、適当なバインダーを用いてアルミ灰を造粒成形した製品を利用する方法がある。
　粉体のまま利用する方法は、造粒や圧縮を必要としないため副資材製造工程が容易である。しかし、粉体のまま利用する方法は、製鋼プロセスで使用する際、アルミ灰が粉塵として飛散しやすい。したがって、粉体のまま利用する方法は、結果として使用歩留まりの低下、作業環境の悪化、製鋼ダストの増加を招く欠点がある。
　バインダーを用いて粉体状のアルミ灰を固化する方法は、使用時においてアルミ灰が粉塵として飛散することを抑制できる。バインダーには、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、デンプン、ピッチ、タール、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリウレタン、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、消石灰、生石灰、水等が、単数あるいは複数の組み合わせで用いられ、一般的には混錬して圧縮、必要に応じて加熱が施されている（特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４）。
特開２００４－１９００６９号公報 特開２００２－１８４１２号公報 特開２００２－１９４４１６号公報 特開平６－２９９２１７号公報
　しかし、有機化合物系のバインダーでは、製鋼プロセスでバインダーが燃焼して煙が発生する。無機化合物を含むバインダーでは、溶媒である水が副資材製造工程でアルミ灰中の窒化アルミと反応し、強烈な悪臭であるアンモニアを発生させる。また、バインダーは、アルミ灰の粒子間に均一に分散されることが望ましいため、液体あるいは微粉末であることが望ましい。このため、バインダーを使う方法では、バインダーの流動性を上げるため等の理由で有機溶剤及び／又は飛散しやすい微粉末を扱う必要がある。これらはいずれも、製鋼プロセスや副資材製造工程での作業環境を悪化させる。
　また、バインダーは、原料価格が高価なものを含む。バインダーのうち加熱を必要とするバインダーは、副資材製造工程において、高い摩擦熱を必要とする。これらのバインダーは、高コスト化を招く。
　さらには、アルミ灰の粉化を完全に抑制することはできないため、副資材製造時、輸送時、使用時において、衝突等によりアルミ灰が粉体に戻ってしまうリスクがある。これにより、製品歩留まりの低下や粉化したアルミ灰の清掃除去工程の追加を招く。
　バインダーの種類によっては、硫黄等の鉄鋼不純物を含んでいるものもある。これにより、作業環境の悪化のみならず、鉄鋼製品の品質を低下させる可能性もある。
　本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その課題は、次の通りである。
（１）アルミ灰を原料とした副資材製造工程、及び、副資材使用時の製鋼プロセスにおける作業環境の悪化
（２）副資材使用時の製鋼プロセスにおける、飛散等による使用歩留まりの低下
（３）副資材製造工程、輸送工程、使用工程における、粉化等による製品歩留まりの低下
　本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、バインダーを加えることなくアルミ灰を金属製収容体に収容し、アルミ灰を収容した金属製収容体を封止することで、上記の目的を達成できることを見出した。そして、このことを、アルミ灰に限らず、電気炉ダスト（ＦｅＯ、ＺｎＯ等を含む粉末）、金属切粉（アルミ切粉、鉄等の切削屑等）等といった種々の金属灰及び／又は金属粒状体にも応用できることを見出し、本発明を完成させるに至った。具体的に、本発明は以下のものを提供する。
　第１の特徴に係る発明は、バインダーを加えることなく金属灰及び／又は金属粒状体を金属製収容体に収容し、前記金属製収容体を封止する工程を含む、製鋼副資材の製造方法を提供する。
　第１の特徴に係る発明によれば、金属灰及び／又は金属粒状体が金属製収容体に収容され、金属灰及び／又は金属粒状体を収容した金属製収容体が封止されている。そのため、金属灰及び／又は金属粒状体の飛散が防止されるとともに、製鋼副資材の製造工程、輸送工程、及び／又は使用工程における粉化等による製品歩留まりの低下を防ぐことができる。
　第１の特徴に係る発明によれば、金属製収容体に収容された金属灰及び／又は金属粒状体にバインダーが加えられていないため、製鋼副資材に含まれる金属灰及び／又は金属粒状体以外の成分によって副資材使用時の製鋼プロセスにおける飛散等による使用歩留まりの低下が生じることを防ぐことができる。
　例えば、金属灰及び／又は金属粒状体を樹脂、木材、天然繊維等によって例示される非金属を用いて構成した非金属製収容体に収容し、当該収容体を封止することによって、金属灰及び／又は金属粒状体の飛散が防がれ得る。しかしながら、非金属製収容体に金属灰及び／又は金属粒状体を収容し、当該収容体を封止する方法では、製鋼において非金属製収容体を構成する非金属が燃焼して煙を発生させ、作業環境を悪化させるとともに鉄鋼製品の品質低下を招き得る。
　第１の特徴に係る発明によれば、金属灰及び／又は金属粒状体の収容に金属製収容体を用いるため、収容体から煙が発生することを防ぎ、金属灰及び／又は金属粒状体を原料とした副資材製造工程、及び、副資材使用時の製鋼プロセスにおける作業環境の悪化を防ぐことができる。
　したがって、第１の特徴に係る発明によれば、（１）金属灰及び／又は金属粒状体を原料とした副資材製造工程、及び、副資材使用時の製鋼プロセスにおける作業環境の悪化、（２）副資材使用時の製鋼プロセスにおける、飛散等による使用歩留まりの低下、及び、（３）副資材製造工程、輸送工程、使用工程における、粉化等による製品歩留まりの低下、の課題を解決できる。
　第２の特徴に係る発明は、第１の特徴に係る発明のカテゴリ違いである。
　第３の特徴に係る発明は、第２の特徴に係る発明であって、前記金属製収容体には前記金属灰及び／又は前記金属粒状体のみが収容されている、製鋼副資材を提供する。
　第３の特徴に係る発明によれば、金属製収容体には金属灰及び／又は前記金属粒状体のみが収容されているため、製鋼副資材が含む金属灰及び／又は前記金属粒状体以外の成分によって副資材使用時の製鋼プロセスにおける作業環境が悪化することをよりいっそう防ぐことができる。
　したがって、第３の特徴に係る発明によれば、（１）金属灰及び／又は前記金属粒状体を原料とした副資材製造工程、及び、副資材使用時の製鋼プロセスにおける作業環境の悪化、（２）副資材使用時の製鋼プロセスにおける、飛散等による使用歩留まりの低下、及び、（３）副資材製造工程、輸送工程、使用工程における、粉化等による製品歩留まりの低下、の課題を解決できる。
　第４の特徴に係る発明は、第２又は第３の特徴に係る発明であって前記金属製収容体の表面にラベルの貼付及び塗装がいずれもされていない、製鋼副資材を提供する。
　第４の特徴に係る発明によれば、金属製収容体の表面にラベルの貼付及び塗装がいずれもされていないため、塗装、ラベル、及び／又はラベルの貼付に用いた粘着剤・接着剤等が燃焼して煙を発生させ、副資材使用時の製鋼プロセスにおける作業環境の悪化を招くことを防ぐことができる。
　したがって、第４の特徴に係る発明によれば、（１）金属灰及び／又は前記金属粒状体を原料とした副資材製造工程、及び、副資材使用時の製鋼プロセスにおける作業環境の悪化、（２）副資材使用時の製鋼プロセスにおける、飛散等による使用歩留まりの低下、及び、（３）副資材製造工程、輸送工程、使用工程における、粉化等による製品歩留まりの低下、の課題を解決できる。
　本発明によれば、下記（１）～（３）の課題を解決できる。
（１）金属灰及び／又は前記金属粒状体を原料とした副資材製造工程、及び、副資材使用時の製鋼プロセスにおける作業環境の悪化
（２）副資材使用時の製鋼プロセスにおける、飛散等による使用歩留まりの低下
（３）副資材製造工程、輸送工程、使用工程における、粉化等による製品歩留まりの低下
図１は、本実施形態に係る製鋼副資材１の一例を示す概略側面図である。 図２は、上記製鋼副資材１の概略平面図である。 図３は、本実施形態に係る製鋼副資材１の他の一例を示す概略図である。 図４は、図２のＡ－Ａ断面図である。
　以下、本発明を実施するための好適な形態の一例について図を参照しながら説明する。なお、これはあくまでも一例であって、本発明の技術的範囲はこれに限られるものではない。
＜製鋼副資材１の製造方法＞
　本実施形態における製鋼副資材１の製造方法は、金属灰及び／又は金属粒状体２を金属製収容体に収容する収容工程と、金属灰及び／又は金属粒状体２を収容した金属製収容体を封止する封止工程と、を少なくとも含む。
　また、本実施形態における製鋼副資材１の製造方法は、金属製収容体に収容された金属灰及び／又は金属粒状体２を加圧成形する加圧成形工程をさらに含むことが好ましい。本実施形態における製鋼副資材１の製造方法が加圧成形工程をさらに含むことにより、製鋼副資材１の比重を増やし、製鋼副資材１に収容される金属灰及び／又は金属粒状体２の体積あたり重量を増し得る。また、加圧成形によって金属灰及び／又は金属粒状体２を構成する粉体がよりいっそう密着し、金属灰及び／又は金属粒状体２の飛散が防がれる効果も期待し得る。
　本実施形態において、金属灰とは、金属を燃やした後に残る物質をいう。また、金属粒状体とは、金属粉体だけでなく、円柱状、楕円状等の金属ペレット、金属チップを含む物質をいう。
　以下では、代表例として金属灰及び／又は金属粒状体２がアルミ灰２であるものとして説明するが、金属灰及び／又は金属粒状体がアルミ灰であることに限定する趣旨ではない。金属灰及び／又は金属粒状体は、アルミ灰のほか、例えば以下のようなものを含む。
　・電気炉ダスト（ＦｅＯ、ＺｎＯ等を含む　粉末）
　・金属切粉（アルミ切粉だけではなく、鉄等の切削屑等も含む）
　・酸化カルシウム（ＣａＯ：製鋼スラグ原料、主に粉末）
　・その他製鋼副資材（フェロシリコン、フェロニッケル等の主にチップやフレーク、カーボン粉、粒状カーボン等も含む）
　・その他スラグ原料（ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等の主に粉末）
　・その他フラックス（製鋼用電気炉ではなく、アルミニウム溶解炉をターゲットとして、塩化物やフッ化物の粉末をパッキングして投入すること）
〔収容工程〕
　収容工程は、アルミ灰２を金属製収容体に収容する工程である。製鋼副資材１においてアルミ灰２が金属製収容体に収容されているため、収容体が燃焼して煙が発生することを防ぎ、副資材使用時の製鋼プロセスにおける作業環境の悪化及び／又は副資材使用時の製鋼プロセスにおける、飛散等による使用歩留まりの低下を防ぐことができる。
　本実施形態における製鋼副資材１の製造方法が収容工程を含むことにより、粉体状のアルミ灰２を固化するバインダーをアルミ灰２に加えることなく、アルミ灰２の飛散及び／又は粉化を防ぎ得る。
［アルミ灰２］
　アルミ灰２は、金属アルミニウム及び／又はその合金を加熱溶解する際に発生する、粉体状のアルミ灰であれば、特に限定されない。アルミ灰２は、アルミニウムドロス、アルミドロス、アルミニウムドロス残灰、アルミ残灰等とも称され、酸化アルミニウム、金属アルミニム、及び／又は窒化アルミニウム等を含む。また、アルミ灰２は、アルミニウム合金を構成する各種元素について、酸化物、塩化物、及び／又はフッ化物等を含み得る。
　製鋼副資材１においてアルミ灰２が金属製収容体に収容されるため、アルミ灰２を含む製鋼副資材１を製鋼の副資材として添加し、脱酸素剤及び／又は昇温剤等として利用できる。副資材として添加されたアルミ灰２を含む製鋼副資材１は、脱酸素剤として作用し、溶けた銑鉄、溶けた鋼等に含まれる余分な酸素を除去する。また、副資材として添加されたアルミ灰２を含む製鋼副資材１は、昇温剤として作用し、製鋼プロセスの温度を高め得る。
　金属アルミニウム及び／又はアルミニウム合金の加熱溶解工程等において発生したアルミ灰２を製鋼副資材１に収容して用いることにより、製鋼の費用対効果が高まる。また、アルミ灰２を製鋼副資材１に収容して製鋼の副資材として有効利用することにより、アルミ灰２の廃棄量が減ってアルミ灰２による環境負荷が軽減され得る。
［金属製収容体］
　金属製収容体は、アルミ灰２を収容可能であれば、特に限定されない。
　金属製収容体の材質は、金属灰及び／又は金属粒状体を構成する金属と化学式が同じである金属及び／又はその合金を含むことが好ましい。例えば、金属灰及び／又は金属粒状体がアルミニウム灰である場合、金属製収容体の材質は、金属アルミニウム及び／又はアルミニウム合金を含むことが好ましい。金属アルミニウム及び／又はアルミニウム合金は、製鋼プロセスに寄与するアルミニウムをアルミ灰２と同様に有する。したがって、金属アルミニウム及び／又はアルミニウム合金を含む金属製収容体であることにより、実施形態の製造方法は、製鋼プロセスに寄与するアルミニウムをよりいっそう増し得る。
　製鋼プロセスで用いられる製鋼副資材１において、金属製収容体の材質は、鉄系材料を含んでもよい。これにより、金属製収容体が含む鉄系材料をも用いた製鋼プロセスを行い得る。これにより、実施形態の製造方法は、製鋼プロセスにおいて得られる鉄鋼等を増し得る。
　金属製収容体の材質は、製鋼プロセスにおいて不純物となる材質を含まないことが好ましい。製鋼プロセスにおいて不純物となる材質として、例えば、銅、錫、亜鉛、鉛等が挙げられる。金属製収容体の材質が製鋼プロセスにおいて不純物となる材質を含まないことにより、製鋼プロセスにおいて得られる鉄鋼等の品質が不純物となる材質によって低下するリスクを低減できる。
　金属製収容体は、表面にラベルの貼付及び塗装がいずれもされていないことが好ましい。表面にラベルの貼付及び塗装がいずれもされていない金属製収容体であることにより、塗装、ラベル、及び／又はラベルの貼付に用いた粘着剤・接着剤等が燃焼して煙を発生させ、副資材使用時の製鋼プロセスにおいて作業環境を悪化させるとともに副資材使用時の製鋼プロセスにおいて飛散等による使用歩留まりの低下を招くことを防ぐことができる。
　金属製収容体は、廃金属材を用いたものであってもよい。金属製収容体が廃金属材を用いた金属製収容体であることにより、廃棄及び／又は再生処理の対象となる廃金属材を、製鋼副資材１の金属製収容体として有効利用し得る。これにより、廃金属材の廃棄量及び／又は再生処理対象量が減って廃金属材による環境負荷及び／又は再生処理コストが軽減され得る。
　金属製収容体が廃金属材を用いた金属製収容体である場合、廃金属材は、ラベル及び／又は塗装が除去された廃金属材であることが好ましい。ラベル及び／又は塗装が除去された廃金属材を用いた金属製収容体であることにより、廃金属材を有効利用することと、塗装、ラベル、及び／又はラベルの貼付に用いた粘着剤・接着剤等が燃焼して煙を発生させ、作業環境を悪化させるとともに副資材使用時の製鋼プロセスにおいて飛散等による使用歩留まりの低下を招くことを防ぐことと、を両立できる。
　以下、筒状の形状を有する金属製筒状収容体３と袋状の形状を有する金属製袋状収容体４とを例示するが、金属製収容体の形状は、アルミ灰２を収容可能であれば、特に限定されず、例えば、中空の直方体等によって例示される中空の各種柱体、中空の多面体、中空の球体、中空の錐体等、従来技術の収容体がとり得る各種形状でよい。
（金属製筒状収容体３）
　図１は、本実施形態に係る製鋼副資材１の一例を示す概略側面図である。図２は、上記製鋼副資材１の概略平面図である。金属製収容体は、開口部を有する収容体本体３１と当該開口部を封止可能な収容体蓋３２とを備える金属製筒状収容体３であることが好ましい。
　金属製収容体が金属製筒状収容体３であることにより、金属製収容体の輸送、保管、及び使用において、金属製筒状収容体３の形状が変化することを防ぎ得る。これにより、金属製収容体の輸送、保管、及び使用が容易となり得る。
　金属製収容体が開口部を有する収容体本体３１と当該開口部を封止可能な収容体蓋３２とを備える金属製筒状収容体３であることにより、開口部を介して収容体本体３１にアルミ灰２を収容したのちに、収容体蓋３２を用いて金属製筒状収容体３を封止できる。
　金属製筒状収容体３、収容体本体３１、及び収容体蓋３２の材質は、上述の金属製収容体の材質と同様でよい。
　収容体本体３１の側面部の厚みの下限は、０．１ｍｍ以上であることが好ましく、０．２ｍｍ以上であることがより好ましく、０．５ｍｍ以上であることがさらに好ましい。収容体本体３１の側面部の厚みの下限を上述のとおり定めることにより、製鋼副資材１の輸送、保管、及び使用において、収容体本体３１が破損及び／又は変形するリスクを軽減し得る。これにより、製副資材製造工程、輸送工程、使用工程における、粉化等による製品歩留まりの低下がよりいっそう防がれ得る。
　収容体本体３１の側面部の厚みの上限は、２．０ｍｍ以下であることが好ましく、１．０ｍｍ以下であることがより好ましく、０．７ｍｍ以下であることがさらに好ましい。収容体本体３１の側面部の厚みの上限を上述のとおり定めることにより、製鋼副資材１におけるアルミ灰２の割合が高く保たれ得る。また、製鋼副資材１を用いた製鋼プロセスにおいて金属製筒状収容体３が溶解するまでの時間を短くして、収容されたアルミ灰２が製鋼プロセスに寄与するまでの時間を短くし得る。
　収容体蓋３２は、例えば、アルミニウム板及び鉄板等によって例示される略平らな金属板を含んで構成されることが好ましい。これにより、金属製筒状収容体３を積み上げるときの安定性が増され得る。
　収容体本体３１の開口部の開口面積は、当該開口部を上にして金属製筒状収容体３を載置した場合における金属製筒状収容体３の平面投影面積より小さいことが好ましい。開口部の開口面積が上記平面投影面積より小さいことにより、収容したアルミ灰２が開口部を介して飛散することを低減できる。
　開口部を上にして金属製筒状収容体３を載置した場合における金属製筒状収容体３の平面投影面積に対する開口部の開口面積の割合の上限は、９０％以下であることが好ましく、８１％以下であることがより好ましく、７３％以下であることがさらに好ましい。平面投影面積に対する開口部の開口面積の割合の上限を上述のように定めることにより、収容工程において収容したアルミ灰２が開口部を介して飛散することをよりいっそう低減できる。
　開口部を上にして金属製筒状収容体３を載置した場合における金属製筒状収容体３の平面投影面積に対する開口部の開口面積の割合の下限は、９％以上であることが好ましく、１６％以上であることがより好ましく、２５％以上であることがさらに好ましい。平面投影面積に対する開口部の開口面積の割合の下限を上述のように定めることにより、開口部を介してアルミ灰２を収容体本体３１に収容することがよりいっそう容易となり得る。
　金属製筒状収容体３は、収容体本体３１及び収容体蓋３２それぞれの表面にラベルの貼付及び塗装がいずれもされていないことが好ましい。表面にラベルの貼付及び塗装がいずれもされていない金属製筒状収容体３であることにより、塗装、ラベル、及び／又はラベルの貼付に用いた粘着剤・接着剤等が燃焼して煙を発生させ、副資材使用時の製鋼プロセスにおいて作業環境を悪化させるとともに副資材使用時の製鋼プロセスにおいて飛散等による使用歩留まりの低下を招くことを防ぐことができる。
　金属製筒状収容体３は、アルミニウム等の板材を用いて製造されたものであってもよい。アルミニウム等の板材を用いて金属製筒状収容体３を製造することにより、実施形態の製造方法は、鋳造等より容易に金属製筒状収容体３を製造できる。
　金属製筒状収容体３は、使用済みのアルミ缶及びスチール缶等によって例示される廃金属缶を用いたものであってもよい。金属製筒状収容体３が廃金属缶を用いた金属製筒状収容体３であることにより、廃棄及び／又は再生処理の対象となる廃金属缶を、製鋼副資材１の金属製筒状収容体３として有効利用し得る。これにより、廃金属缶の廃棄量及び／又は再生処理対象量が減って廃金属缶による環境負荷及び／又は再生処理コストが軽減され得る。
　また、金属製筒状収容体３が廃金属缶を用いた金属製筒状収容体３であることにより、金属の板材等を筒状に加工することなく金属製収容体を得うる。これにより、金属の板材等を金属製筒状収容体３に加工する際に生じる各種コスト及び／又は環境負荷が低減され得る。
　金属製筒状収容体３が廃金属缶を用いた金属製筒状収容体３である場合、廃金属缶は、ラベル及び／又は塗装が除去された廃金属缶であることが好ましい。ラベル及び／又は塗装が除去された廃金属缶を用いた金属製筒状収容体３であることにより、廃金属缶を有効利用することと、塗装、ラベル、及び／又はラベルの貼付に用いた粘着剤・接着剤等が燃焼して煙を発生させ、副資材使用時の製鋼プロセスにおいて作業環境を悪化させるとともに副資材使用時の製鋼プロセスにおいて飛散等による使用歩留まりの低下を招くことを防ぐことと、を両立できる。
　図１に示す例において、金属製筒状収容体３の収容体本体３１は、表面にラベルの貼付及び塗装がいずれもされていない。これにより、塗装、ラベル、及び／又はラベルの貼付に用いた粘着剤・接着剤等が燃焼して煙を発生させ、副資材使用時の製鋼プロセスにおいて飛散等による使用歩留まりの低下を招くことを防ぐことができる。
　また、図２に示す例において、金属製筒状収容体３の収容体本体３１の上部及び収容体蓋３２は、表面にラベルの貼付及び塗装がいずれもされていない。これにより、塗装、ラベル、及び／又はラベルの貼付に用いた粘着剤・接着剤等が燃焼して煙を発生させ、副資材使用時の製鋼プロセスにおいて作業環境を悪化させるとともに副資材使用時の製鋼プロセスにおいて飛散等による使用歩留まりの低下を招くことを防ぐことができる。
（金属製袋状収容体４）
　図３は、本実施形態に係る製鋼副資材１の他の一例を示す概略図である。金属製収容体は、開口部を有する金属製袋状収容体４であることが好ましい。
　金属製収容体が金属製袋状収容体４であることにより、金属製収容体の輸送、保管、及び使用において、金属製袋状収容体４の形状を変化させ得る。これにより、金属製収容体の輸送、保管、及び使用が容易となり得る。
　金属製袋状収容体４の製造方法は、特に限定されず、例えば、アルミニウム等の箔（フィルム）を用いて製造されたものでよい。
　金属製袋状収容体４は、金属製袋状収容体４を封止可能な収容体封止部４１を備えていてもよい。これにより、後述する封止工程において、収容体封止部４１を用いて金属製袋状収容体４が封止され得る。
　金属製袋状収容体４及び収容体封止部４１の材質は、上述の金属製収容体の材質と同様でよい。
　金属製袋状収容体４の厚みの下限は、０．１ｍｍ以上であることが好ましく、０．２ｍｍ以上であることがより好ましく、０．５ｍｍ以上であることがさらに好ましい。金属製袋状収容体４の厚みの下限を上述のとおり定めることにより、製鋼副資材１の輸送、保管、及び使用において、金属製袋状収容体４が破損するリスクを軽減し得る。これにより、製鋼副資材１の副資材製造工程、輸送工程、使用工程における、粉化等による製品歩留まりの低下がよりいっそう防がれ得る。
　金属製袋状収容体４の厚みの上限は、２．０ｍｍ以下であることが好ましく、１．０ｍｍ以下であることがより好ましく、０．７ｍｍ以下であることがさらに好ましい。金属製袋状収容体４の厚みの上限を上述のとおり定めることにより、製鋼副資材１におけるアルミ灰２の割合が高く保たれ得る。また、製鋼副資材１を用いた製鋼プロセスにおいて金属製袋状収容体４が溶解するまでの時間を短くして、収容されたアルミ灰２が製鋼プロセスに寄与するまでの時間を短くし得る。
　図３に示す例において、金属製袋状収容体４は、金属製袋状収容体４を封止可能な収容体封止部４１を備えている。これにより、後述する封止工程において、収容体封止部４１を用いて金属製袋状収容体４が封止され得る。
［その他の収容物］
　金属製収容体には、バインダーが加えられていないアルミ灰２が収容されることが好ましい。これにより、製鋼副資材１が含むバインダーによる作業環境悪化及び／又は鉄鋼製品の品質低下をよりいっそう防ぐことができる。
　金属製収容体には、バインダー以外の製鋼プロセスにおいて不純物となる材質が収容されないことが好ましい。製鋼プロセスにおいて不純物となる材質として、例えば、銅、錫、亜鉛、鉛等が挙げられる。金属製収容体が製鋼プロセスにおいて不純物となる材質を収容しないことにより、製鋼プロセスにおいて得られる鉄鋼等の品質が不純物となる材質によって低下するリスクを低減できる。
　金属製収容体には、アルミ灰２のみが収容されることが好ましい。これにより、製鋼副資材１が含むアルミ灰２以外の成分による作業環境悪化及び／又は鉄鋼製品の品質低下をよりいっそう防ぐことができる。
〔封止工程〕
　封止工程は、アルミ灰２を収容した金属製収容体を封止する工程であれば、特に限定されない。
　金属製収容体が収容体本体３１と収容体蓋３２とを備える金属製筒状収容体３である場合、封止工程は、収容体本体３１に設けられた開口部を収容体蓋３２で封止する工程を含むことが好ましい。これにより、開口部を介して収容体本体３１にアルミ灰２が収容されたのちに、収容体蓋３２を用いて金属製筒状収容体３が封止され得る。
　封止工程が収容体本体３１に設けられた開口部を収容体蓋３２で封止する工程を含む場合、封止工程は、収容体蓋３２を収容体本体３１に固定する工程を含んでもよい。これにより、金属製筒状収容体３がよりいっそう確実に封止され、アルミ灰２の飛散をよりいっそう防ぎ得る。収容体蓋３２を収容体本体３１に固定する手段は、特に限定されない。
　図４は、図２のＡ－Ａ断面図である。図４において、アルミ灰２は、収容体本体３１内部に収容されている。また、図４において、収容体本体３１の上部にある開口部は、収容体蓋３２によって封止されている。これにより、アルミ灰２の飛散が防止される。また、アルミ灰２が収容体本体３１内部に収容され、アルミ灰２を収容した金属製筒状収容体３が封止されているため、製鋼副資材１の製造工程、輸送工程、及び／又は使用工程における、粉化等による製品歩留まりの低下を防ぐことができる。
　金属製収容体が金属製袋状収容体４を封止可能な収容体封止部４１を備える金属製袋状収容体４である場合、封止工程は、金属製袋状収容体４の開口部を収容体封止部４１で封止する工程を含むことが好ましい。これにより、開口部を介して金属製袋状収容体４にアルミ灰２が収容されたのちに、収容体封止部４１を用いて金属製袋状収容体４が封止され得る。
〔加圧成形工程〕
　加圧成形工程は、金属製収容体に収容されたアルミ灰２を加圧成形する工程であれば、特に限定されない。
　加圧成形工程として、例えば、アルミ灰２を収容して封止した金属製筒状収容体３及び／又は金属製袋状収容体４の外部から圧力を加え、アルミ灰２を加圧成形する工程が挙げられる。
　加圧成形でアルミ灰２等に加える圧力の下限は、２０ＭＰａ以上であることが好ましく、２５ＭＰａ以上であることがより好ましく、３０ＭＰａ以上であることがさらに好ましい。
　加圧成形でアルミ灰２等に加える圧力の下限を上述のとおり定めることにより、実施形態に係る製造工程は、製鋼副資材１の比重をよりいっそう増やし、収製鋼副資材１に収容されるアルミ灰２の体積あたり重量をよりいっそう増し得る。
　また、加圧成形でアルミ灰２等に加える圧力の下限を上述のとおり定めることにより、アルミ灰２を構成する粉体がよりいっそう密着し、アルミ灰２の飛散が防がれる効果をよりいっそう期待し得る。
　なお、本実施形態において、加圧成形でアルミ灰２等に加える圧力は、理研機器株式会社製の圧力ゲージで測定した値をいうものとする。
　加圧成形工程後の製鋼副資材１の比重の下限は、１．０以上であることが好ましく、１．２以上であることがより好ましく、１．５以上であることがさらに好ましい。加圧成形工程後の製鋼副資材１の比重の下限を上述のとおり定めることにより、製鋼プロセスにおいて製鋼副資材１が飛散することなく溶融鉄及び／又は溶融スラグと接触しやすくなり、より多くのアルミ灰２が飛散することなく副資材として利用される。これにより、金属アルミニウムと酸素との反応がよりいっそう効率よく行われ得る。また、これにより、酸化アルミニウムがスラグによりいっそう効率よく供給され得る。
　なお、本実施形態において、比重は、株式会社エー・アンド・デイ製の電子天秤を用いて測定した質量と、体積測定機能を有するメジャーを用いて測定した体積とから求められる値をいうものとする。
　加圧成形工程後の製鋼副資材１の重量の下限は、１００ｇ以上であることが好ましく、２００ｇ以上であることがより好ましく、５００ｇ以上であることがさらに好ましい。加圧成形工程後の製鋼副資材１の重量の下限を上述のとおり定めることにより、製鋼プロセスにおいて製鋼副資材１が飛散することなく溶融鉄及び／又は溶融スラグと接触しやすくなる。これにより、より多くのアルミ灰２が飛散することなく副資材として利用される。これにより、金属アルミニウムと酸素との反応がよりいっそう効率よく行われ得る。また、これにより、酸化アルミニウムがスラグによりいっそう効率よく供給され得る。
〔製鋼副資材１〕
　実施形態に係る製造工程により、アルミ灰２を含み、バインダーを含まない製鋼副資材１が得られる。
　製鋼副資材１の外観は、金属製収容体の態様によって様々であり、例えば、金属製収容体が金属製筒状収容体３である製鋼副資材１ではアルミ灰２が金属の板及び蓋で囲まれた円柱状であり、金属製収容体が金属製袋状収容体４である製鋼副資材１ではアルミ灰２が金属の箔で囲まれた袋状である。
　製鋼副資材１の重量の下限は、１００ｇ以上であることが好ましく、２００ｇ以上であることがより好ましく、５００ｇ以上であることがさらに好ましい。製鋼副資材１の重量の下限を上述のとおり定めることにより、製鋼プロセスにおいて製鋼副資材１が溶融鉄及び／又は溶融スラグと接触しやすくなる。これにより、より多くのアルミ灰２が飛散することなく副資材として利用される。これにより、金属アルミニウムと酸素との反応がよりいっそう効率よく行われ得る。また、これにより、酸化アルミニウムがスラグによりいっそう効率よく供給され得る。
　製鋼副資材１の比重の下限は、１．０以上であることが好ましく、１．２以上であることがより好ましく、１．５以上であることがさらに好ましい。製鋼副資材１の比重の下限を上述のとおり定めることにより、製鋼プロセスにおいて製鋼副資材１が溶融鉄及び／又は溶融スラグと接触しやすくなり、より多くのアルミ灰２が飛散することなく副資材として利用される。これにより、金属アルミニウムと酸素との反応がよりいっそう効率よく行われ得る。また、これにより、酸化アルミニウムがスラグによりいっそう効率よく供給され得る。
　金属アルミニウム及び／又はアルミニウム合金の加熱溶解工程等において発生したアルミ灰２を製鋼の副資材として用いることにより、製鋼の費用対効果が高まる。また、アルミ灰２を製鋼の副資材として有効利用することにより、アルミ灰２の廃棄量が減ってアルミ灰２による環境負荷が軽減され得る。
　また、アルミ灰２に含まれる金属アルミニウムと酸素との反応により生成する酸化アルミニウム（「アルミナ」とも称する。）及びアルミ灰２に元々含まれているアルミナは、製鋼プロセスにおいてスラグの原料となる。スラグは、コンクリートの骨材等として利用され得る。
　しかしながら、アルミ灰２を粉体のまま製鋼の副資材として用いると、アルミ灰２が粉塵として飛散し得る。これにより、アルミ灰２が副資材として有効利用される割合が減少し得る。また、飛散した粉塵が作業環境を悪化させるリスク及び／又は製鋼ダストを増加させるリスクも懸念される。
　実施形態に係る製造工程によって製造された製鋼副資材１では、アルミ灰２が金属製収容体に収容され、アルミ灰２を収容した金属製収容体が封止されているため、収容されたアルミ灰２が収容体からこぼれ落ちず、アルミ灰２の飛散が防止される。また、アルミ灰２が金属製収容体に収容され、アルミ灰２を収容した金属製収容体が封止されているため、製鋼副資材１の製造工程、輸送工程、及び／又は使用工程における、粉化等による製品歩留まりの低下を防ぐことができる。
　アルミ灰２が粉塵として飛散することを防ぐために、各種のバインダーをアルミ灰２に混錬し、圧縮し、必要に応じて加熱することでアルミ灰２を造粒成形する方法がある。バインダーとして、例えば、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、デンプン、ピッチ、タール、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリウレタン、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、消石灰、生石灰、水及び／又はこれらのうち複数の混合物が挙げられる。バインダーをアルミ灰２に混錬等してアルミ灰２を造粒成形する方法では、製鋼副資材１の使用における粉化を防ぎ得る。
　しかしながら、有機樹脂を含むバインダーをアルミ灰２に混錬等してアルミ灰２を造粒成形する方法では、造粒成形された副資材が有機樹脂を含有するため、製鋼プロセスで有機樹脂が燃焼して煙が発生し、作業環境を悪化させ得る。
　また、無機化合物と水との混合物を含むバインダーをアルミ灰２に混錬等してアルミ灰２を造粒成形する方法では、副資材製造工程でアルミ灰２に含まれる窒化アルミニウムと水とが反応して強烈な悪臭であるアンモニアを発生させ、作業環境を悪化させ得る。また、無機化合物が硫黄等の鉄鋼不純物を含む場合、作業環境を悪化させるのみならず、鉄鋼製品の品質を低下させるリスクもあり得る。
　また、バインダーをアルミ灰２に混錬等してアルミ灰２を造粒成形する方法では、造成形の過程においてバインダー及び／又はアルミ灰２が飛散して環境を汚染するリスクが生じ得る。また、バインダーをアルミ灰２に加えて成形する方法では、バインダーの調達コスト及び／又は成形における加工コスト等によって、副資材の製造に係る各種のコストが高く成り得る。
　さらに、バインダーをアルミ灰２に混錬等してアルミ灰２を造粒成形する方法では、造副資材の製造、輸送、及び／又は使用において、衝突等によって副資材に含まれるアルミ灰２が粉体に戻り、製品歩留まりの低下及び粉化したアルミ灰２の清掃除去を要する状況等が生じることも懸念される。
　実施形態に係る製造工程によって製造された製鋼副資材１では、金属製収容体にアルミ灰２を収容し、封止して製鋼副資材１を製造するため、アルミ灰２にバインダーを加えることなく、アルミ灰２の飛散及び粉化を防ぎ得る。
　実施形態に係る製造工程によって製造された製鋼副資材１では、金属製収容体に収容されたアルミ灰２にバインダーが加えられていないため、製鋼副資材１が含むアルミ灰２以外の成分による作業環境悪化及び／又は鉄鋼製品の品質低下を防ぐことができる。
　実施形態に係る製造工程によって製造された製鋼副資材１では、アルミ灰２の収容に金属製収容体を用いるため、収容体から煙が発生することを防ぎ、製鋼副資材１が含むアルミ灰２以外の成分による作業環境悪化及び／又は鉄鋼製品の品質低下を防ぐことができる。
　したがって、実施形態に係る製造工程によって製造された製鋼副資材１では、（１）アルミ灰を原料とした副資材製造工程、及び、副資材使用時の製鋼プロセスにおける作業環境の悪化、（２）副資材使用時の製鋼プロセスにおける、飛散等による使用歩留まりの低下、及び、（３）副資材製造工程、輸送工程、使用工程における、粉化等による製品歩留まりの低下、の課題を解決できる。
　以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるもので
はない。
＜サンプル準備＞
〔実施例１〕アルミニウム製の金属製筒状収容体３を用いた製鋼副資材１
　厚さ０．２ｍｍのアルミニウム板材を曲げて直径６６ｍｍ、高さ７０ｍｍの円筒形に加工し、同じアルミニウム板材を円盤状に加工したもので円筒の一方の底面を塞ぐことにより、実施形態に係る金属製筒状収容体３の収容体本体３１が得られた。
　また、同じアルミニウム板材を円盤状の蓋に加工することにより、収容体本体３１の塞がれていない方の底面である開口部を封止可能な収容体蓋３２が得られた。これにより、実施形態に係る金属製筒状収容体３が得られた。この金属製筒状収容体３は、直径７０ｍｍ、高さ６０ｍｍ、重さ２０ｇ、板厚２ｍｍ、比重１．４の略円筒形であった。
　得られた金属製筒状収容体３に、酸化アルミニウム、金属アルミニム、窒化アルミニウムを含む粉体状のアルミ灰２を３００ｇ収容し、収容体蓋３２で封止したのちに２５ＭＰａの圧力で加圧成形することにより、円柱状の製鋼副資材１（実施例１）が得られた。実施例１の重量は、３２０ｇだった。
〔比較例１〕粉体状のアルミ灰２
　製鋼の副資材として、酸化アルミニウム、金属アルミニム、窒化アルミニウムを含む粉体状で２８０ｇのアルミ灰２（比較例１）を用意した。
〔比較例２〕加圧成形したアルミ灰２
　酸化アルミニウム、金属アルミニム、窒化アルミニウムを含む粉体状で２８０ｇのアルミ灰２を実施例１と同様に加圧成形することにより、円柱状の製鋼の副資材（比較例２）が得られた。比較例２の重量は、３００ｇだった。
　なお、本実施形態において、加圧成形でアルミ灰２等に加える圧力は、理研機器株式会社製の圧力ゲージで測定した値をいうものとする。また重量は、株式会社エー・アンド・デイ製の電子天秤を用いて測定したものとする。
＜評価＞
〔比重計測〕
　実施例及び比較例のそれぞれについて、電子天秤及びメジャーで比重を計測した。実施例１の比重は、１．４であった。比較例１の比重は、１．０であった。比較例２の比重は、１．４であった。
〔製造時飛散評価〕
　実施例及び比較例のそれぞれについて、製造時にアルミ灰２が飛散するかの製造時飛散評価が行われた。
　実施例は、製造時にアルミ灰２が飛散しなかった。比較例１は、製造に相当する工程がないため、製造時飛散評価が行われていない。比較例２は、製造時にアルミ灰２の一部が飛散した。
〔輸送評価〕
　実施例及び比較例のそれぞれについて、輸送中の衝突でアルミ灰２が粉化等して飛散するかの輸送評価が行われた。
　実施例は、輸送中の衝突でアルミ灰２が粉化しなかった。比較例１は、輸送中にアルミ灰２が飛散した。比較例２は、輸送中の衝突で角が欠けてアルミ灰２の一部が粉化し、飛散した。
〔保管評価〕
　実施例及び比較例のそれぞれについて、保管場所に積み上げ、積み上げたものを取り出す保管を行い、保管中の衝突でアルミ灰２が粉化し、飛散するかの保管評価が行われた。
　実施例は、保管中の衝突で粉化しなかった。比較例１は、積み上げ時及び取り出し時に、アルミ灰２が飛散した。比較例２は、積み上げ時及び取り出し時の衝突で角が欠けてアルミ灰２の一部が粉化し、飛散した。
〔使用評価〕
　実施例及び比較例のそれぞれについて、鉄鋼を製造する溶鉱炉に製鋼の副資材として添加し、溶融鉄との接触効果とアルミ灰２の飛散の有無と煙の有無とを評価する使用評価が行われた。
　実施例は、金属製収容体が溶融鉄と十分に接触し、アルミ灰２が飛散しなかった。また実施例は、煙が出なかった。比較例１は、溶融鉄表面上に堆積してしまい接触効率が悪く、アルミ灰２の一部が飛散した。
〔考察〕
　実施例は、アルミ灰２を金属製収容体に収容し、アルミ灰２を収容した金属製収容体を封止する手順で製造されているため、比較例と異なり、製造、輸送、保管、及び使用において、アルミ灰２の飛散及び粉化が防止されたものと考えられる。これにより、実施例では、比較例に対してアルミ灰２の飛散及び粉化による作業環境の悪化を防いだものと考えられる。また、実施例では、アルミ灰２の飛散及び粉化によるアルミ灰２の減少を低減し、比較例に対して副資材としての製品歩留まりが改善されたものと考えられる。
　実施例は、比較例１より比重が大きいため、金属製収容体が溶融鉄表面上に堆積せず、溶融鉄との接触が十分に行われ、アルミ灰２が飛散しなかったものと考えられる。これにより、実施例では、アルミ灰２が副資材として利用される割合が高くなり、比較例に対して副資材としての使用歩留まりが改善されたものと考えられる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限るものではない。また、上述の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したものに過ぎず、本発明による効果は、上述の実施形態に記載されたものに限定されるものではない。また、上述の実施形態は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。
１　　　製鋼副資材
２　　　アルミ灰
３　　　金属製筒状収容体
３１　　収容体本体
３２　　収容体蓋
４　　　金属製袋状収容体
４１　　収容体封止部

 

Claims (4)

  1. 　バインダーを加えることなく金属灰及び／又は金属粒状体を金属製収容体に収容し、前記金属製収容体を封止する工程を含む、製鋼副資材の製造方法。
  2. 　金属灰及び／又は金属粒状体が金属製収容体に収容されており、
    　前記金属製収容体にはバインダーが収容されておらず、
    　前記金属製収容体は封止されている、製鋼副資材。
  3. 　前記金属製収容体には前記金属灰及び／又は前記金属粒状体のみが収容されている、請求項２に記載の製鋼副資材。
  4. 　前記金属製収容体の表面にラベルの貼付及び塗装がいずれもされていない、請求項２又は３に記載の製鋼副資材。

     
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