(57)【要約】【課題】機械式攪拌装置においてCaO含有物質をベースとした脱硫剤を用いて溶銑脱硫処理を行う際に、併用するCaC2含有物質のCaC2の脱硫反応利用効率を高くする方法を提供する。【解決手段】脱硫処理に要する全撹拌時間が5分間から20分間の場合であって、脱硫処理に用いるCaC2含有物質以外の全ての脱硫剤のうち80質量%以上を脱硫処理開始時あるいは開始前に添加し、かつ、CaC2含有物質を脱硫処理に要する全攪拌時間のうち攪拌開始から50％以上95％以下の期間に添加する。CaC2含有物質を溶銑1トンあたりCaC2純分で0.05kg以上1kg以下のものとすること、および／またはCaC2含有物質添加前にＡｌ含有物質を添加することが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械式攪拌装置を用いた溶銑の脱硫方法において、ＣａＣ２含有物質を用い、脱硫処理に要する全撹拌時間が５分間から２０分間の場合であって、脱硫処理に用いるＣａＣ２含有物質以外の全ての脱硫剤のうち８０質量%以上を脱硫処理開始時あるいは開始前に添加し、かつ、ＣａＣ２含有物質を脱硫処理に要する全攪拌時間のうち攪拌開始から５０％以上９５％以下の期間に添加することを特徴とする、溶銑の脱硫方法。
【請求項２】
溶銑1トンあたりＣａＣ２純分で０．０５ｋｇ以上１ｋｇ以下のＣａＣ２含有物質を、脱硫処理に要する全攪拌時間のうち攪拌開始から５０％以上９５％以下の期間に添加することを特徴とする、請求項１に記載の溶銑の脱硫方法。
【請求項３】
ＣａＣ２含有物質添加前にＡｌ含有物質を添加することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の溶銑の脱硫方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣａＣ２含有物質を用いて機械式攪拌装置により攪拌して行う溶銑の脱硫方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、低硫鋼の需要が増加しており、溶銑予備脱硫処理においても溶銑中の硫黄濃度をより一層効率的に低濃度まで除去することが求められている。
この溶銑予備脱硫処理では、現在は、鍋内の溶銑に浸漬した複数枚のインぺラ羽根を高速回転して渦流陥没部を形成しながら脱硫する機械式攪拌装置を用いた手段が主流となっている。
【０００３】
この機械式攪拌装置を用いた脱硫方法において低濃度まで硫黄分を除去するためには脱硫処理時間の増加が有効であるが、処理時間の増加は生産能力の低下に繋がることが問題である。
【０００４】
そのため、脱硫速度を向上させる方法がこれまでに提案されている。
たとえば、特許文献１には、脱硫処理速度を向上させるためにインペラ羽根の中心軸を溶銑鍋の中心から偏心させる方法が開示されている。しかし、この方法では攪拌装置への負荷が大きくなることによって、攪拌装置にトラブルを生じさせる危険性が増してしまう。
【０００５】
こうした攪拌方法の改善以外に脱硫速度を向上させるためには、脱硫剤をより脱硫能の高いものにする手段も考えられる。
近年、機械式攪拌装置による溶銑脱硫処理において使用されている代表的な脱硫剤用物質として生石灰がある。これは脱硫剤用物質として安価であり、鉄鋼精錬分野で精錬剤として広く使用されており、機械式攪拌装置を用いた溶銑脱硫処理においても生石灰をベースとした脱硫剤を使用することのニーズが高い。
【０００６】
しかし、生石灰だけでは十分な脱硫能が得られないため、蛍石等が併用される場合が多い。
この生石灰を主体とした脱硫剤の脱硫能を更に向上させるためには、脱硫能が非常に高いＣａＣ２を併用することが考えられる。
【０００７】
かつてＣａＣ２は機械式攪拌装置を用いた脱硫処理において用いられていたが、現在ではＣａＣ２を使用せずとも生石灰と蛍石の併用などで十分な脱硫処理が可能となっている。
【０００８】
例えば、特許文献２では、機械式攪拌装置を用いた溶銑脱硫にて、カーバイドを含んだ脱硫剤を使用して高い脱硫率が得られることが開示されているが、カーバイドは少なくとも脱硫剤の３０質量％以上必要であり、脱硫剤を４．０ｋｇ／ｔ添加した場合にはカーバイド原単位は１．２ｋｇ／ｔになっている。このカーバイド原単位では現状ではコストが高くなるため、カーバイド原単位を減らすことが必要となる。しかし、単にカーバイド原単位を減らすと、脱硫率が悪化してしまう問題点があった。
【０００９】
そのため、高価なＣａＣ２を併用する場合にはＣａＣ２の利用効率をより一層高める必要があり、その方法が殆ど無い状況ではＣａＣ２併用のメリットは小さく、現在ではＣａＣ２は機械式攪拌装置を用いた脱硫処理において殆ど使用されていない。
【００１０】
ところが近年、低硫鋼の需要が増加しており、更なる溶銑脱硫処理の高効率化が求められており、溶銑脱硫に強力な脱硫剤であるＣａＣ２の使用が必要となってきた。その際、ＣａＣ２は他の脱硫剤物質に比べて高価であるため、ＣａＣ２の利用効率を高めることが最も重要となる。
【００１１】
これまでＣａＣ２の利用効率を高める方法として、脱珪や脱燐処理された後に、ＣａＣ２を含有するカルシウムカーバイドを添加して行う溶銑脱硫方法が特許文献３に開示されている。
【特許文献１】特開２００１−２６２２１２
【特許文献２】特開昭５７−９４５１０
【特許文献３】特開２００１−１５８９０７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところが、特許文献３に記載された方法を実施する場合、脱硫処理の前に必ず脱珪や脱燐処理をすることが必要であり、そうでない製造プロセスである場合にはプロセスを見直す必要が生じ、工場のレイアウト見直し等が必要となることも考えられる。
【００１３】
さらに、そこでは、インジェクション脱硫や機械式攪拌装置を用いた脱硫方法などのそれぞれの脱硫方法の特徴を踏まえた方法については何ら提示されておらず、機械式攪拌装置による脱硫処理における特徴を考慮した他の発明も見当たらない。
【００１４】
このため、現状では、機械式攪拌装置を用いた溶銑脱硫処理において、脱硫剤として主体の生石灰に加えＣａＣ２を添加する際、そのＣａＣ２の利用効率を高める方法は非常に限られている。
【００１５】
現在主流となっている機械式攪拌装置を用いた脱硫処理におけるＣａＣ２の利用効率を高められれば、単価の安い脱硫剤である生石灰を併用してＣａＣ２の使用量を少量に抑えた脱硫方法が可能となり、その方法によって、溶銑中の硫黄分をより短時間で、より低濃度まで除去することができる。
【００１６】
そこで、本発明は、機械式攪拌装置においてＣａＯ含有物質をベースとした脱硫剤を用いて溶銑脱硫処理を行う際に、併用するＣａＣ２含有物質のＣａＣ２の脱硫反応利用効率を高くすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するために本発明者が鋭意検討した結果、機械式攪拌装置において脱硫剤としてＣａＯ含有物質とＣａＣ２含有物質を併用して溶銑脱硫するにあたり、ＣａＣ２含有物質の添加タイミングを適切にすることで、ＣａＣ２含有物質中のＣａＣ２の利用効率を高めることが可能であるとの新たな知見を得た。
【００１８】
ここで、「ＣａＯ含有物質」とは、ＣａＯを９０質量%以上含む物質をいい、生石灰などがある。
また、「ＣａＣ２含有物質」とは、ＣａＣ２を３０質量％以上、ＣａＯを３質量%以上含む物質をいい、工業用のカルシウムカーバイドなどが例示される。
【００１９】
本発明では、代表的な溶銑脱硫方法として挙げられる２つの方法、すなわちインジェクション脱硫および機械式攪拌装置を用いる脱硫のうち、次の理由により、機械式攪拌装置を用いる脱硫方法を採用している。
【００２０】
インジェクション脱硫による脱硫方法は、溶銑にインジェクションランスを浸漬させ、そのランスから脱硫剤を溶銑中に吹き込み、溶銑を脱硫する方法であるが、この方法では、脱硫剤を一度は確実に溶銑中に添加できるものの、その後溶銑浴面上へ浮上した脱硫剤は再度溶銑中に入ることはないため、溶銑浴面上に溜まった脱硫剤を脱硫に有効に利用することができない。
【００２１】
これに対し、機械式攪拌装置を用いる脱硫方法では、溶銑に浸漬させたインペラーを回転させる。このため、脱硫剤も溶銑と共に攪拌され、一度溶銑浴面上へ浮上した脱硫剤が再度溶銑中に送り込まれる。したがって、インジェクション脱硫に比べて、脱硫剤と溶銑との接触頻度を高められる点で有利である。
【００２２】
また、本発明では、ＣａＯ含有物質およびＣａＣ２含有物質を脱硫剤の必須成分として使用することとしている。
ＣａＯ含有物質は他の脱硫剤用物質に比べて安価で取り扱いも容易であり、溶銑脱硫において現在最も使用される脱硫剤用物質である。しかしながら、溶銑温度においても殆ど固体のままであるため、ＣａＯ含有物質を脱硫剤として単体で用いると、溶銑温度では脱硫剤に液相が殆ど出現せず、脱硫剤による脱硫反応は遅くなり、長い脱硫反応時間が必要となる。そのため、脱硫剤用物質としてＣａＯ含有物質だけを用いた場合、たとえ機械式攪拌装置を用いた溶銑脱硫であっても、短時間では十分な脱硫効果を得ることは難しい。
【００２３】
一方、ＣａＣ２含有物質は非常に強力な脱硫剤用物質として知られているが、高価であるため現在では使用されることが少なくなった。そのため、ＣａＣ２含有物質をあらためて現在用いる場合には、脱硫に対して非常に効率良く使用することが必須となる。
【００２４】
以上の脱硫能が大きく異なる２つの脱硫剤用物質の、互いの長所を活かした併用方法について、本発明者は鋭意検討した。
現在、溶銑脱硫で使用される脱硫剤には、ＣａＯ含有物質をベースにＮａ２ＣＯ３含有物質あるいは蛍石を併用したものが多い。
【００２５】
ここで、「Ｎａ２ＣＯ３含有物質」とは、Ｎａ２ＣＯ３を７０質量％以上含む物質をいい、たとえば、ソーダ灰などがある。
Ｎａ２ＣＯ３含有物質は、Ｎａ２ＣＯ３含有物質中のＮａ２ＣＯ３の融点が８５０℃と溶銑温度以下であるため、その物質自体が容易に溶解して液相となり、脱硫剤に含まれるＣａＯなどの反応性を向上させる働きがある。そのため、Ｎａ２ＣＯ３含有物質をＣａＯ含有物質と併用すれば、ＣａＯ含有物質中のＣａＯの脱硫効率を向上させることができる。
【００２６】
一方、蛍石については、融点はおよそ１３９０℃と溶銑温度程度であり、Ｎａ２ＣＯ３含有物質ほどは低くないが、ＣａＯの溶解を促進することから、蛍石はＣａＯ含有物質中のＣａＯの脱硫効率を向上させることができる。
【００２７】
以上の理由から、脱硫剤としてＮａ２ＣＯ３含有物質あるいは蛍石をＣａＯ含有物質と併用する場合には、これらはＣａＯ含有物質と一緒に添加すべきと考えられる。
さらに、脱硫剤を何度も溶銑中に送り込める機械式攪拌装置による脱硫方法では、全ての脱硫剤を処理前、あるいは、処理開始時に添加するのが反応時間確保の観点から一般的であり、Ｎａ２ＣＯ３含有物質あるいは蛍石をＣａＯ含有物質とともに使用する場合もこれに当てはまる。
【００２８】
一方、ＣａＣ２含有物質中のＣａＣ２は、融点が約２３００℃と非常に高く、かつ、生石灰などのＣａＯ含有物質の溶解を促進させることはできない。このため、ＣａＣ２自体にはＣａＯ含有物質の脱硫効果を向上させる働きはなく、ＣａＣ２が単独で脱硫剤として働くだけであり、この点でＮａ２ＣＯ３含有物質や蛍石の脱硫剤用物質としての働きとは異なる。
【００２９】
そのため、機械式攪拌装置による脱硫方法において、生石灰などのＣａＯ含有物質とＣａＣ２を脱硫処理前に同時に添加して脱硫処理を開始した場合には、脱硫が容易である溶銑中硫黄濃度の高い脱硫処理前半において、高い脱硫能を有するＣａＣ２含有物質中のＣａＣ２が脱硫に費やされてしまうため、ＣａＣ２の高い脱硫能がメリットとして十分に発揮されないと考えられる。
【００３０】
よって、機械式攪拌装置による脱硫方法においては、ＣａＣ２含有物質については、必ずしも脱硫処理開始前、あるいは、開始前に添加する必要はなく、むしろ、脱硫がある程度進み、溶銑中硫黄濃度の低下が進行した際に添加すべきであると考えられる。
【００３１】
すなわち、溶銑中硫黄濃度が高い脱硫処理前半は、単体では脱硫能が低いとされているＣａＯ含有物質であっても、比較的高効率に脱硫反応が進行するが、溶銑中硫黄濃度が低下した脱硫処理後半には、ＣａＯ含有物質だけでは十分な脱硫効率が得られなくなってしまうため、より脱硫能の高いフラックスが必要となる。そこで、脱硫処理後半に脱硫能に優れたＣａＣ２含有物質を添加すれば、溶銑中の硫黄濃度がＣａＯ含有物質だけでは除去に時間を要してしまう低濃度域にあっても、短時間に更に脱硫を進めることができる。
【００３２】
以上検討したとおり、機械式攪拌装置において脱硫フラックスとしてＣａＯ含有物質とＣａＣ２含有物質を用いて溶銑脱硫を行う場合には、溶銑中硫黄濃度が高い脱硫処理前半には脱硫剤として安価なＣａＯ含有物質を中心とした脱硫を行い、溶銑中硫黄濃度が低下した脱硫処理後半には脱硫能の高いＣａＣ２含有物質にて脱硫させることで、ＣａＣ２含有物質中のＣａＣ２の高い脱硫能が十分に発揮されて、処理後脱硫率が９０％以上となる高脱硫率で脱硫処理が実現できるとの知見が得られた。
【００３３】
この知見に基づき完成された本発明は次のとおりである。
（１）機械式攪拌装置を用いた溶銑の脱硫方法において、ＣａＣ２含有物質を用い、脱硫処理に要する全撹拌時間が５分間から２０分間の場合であって、脱硫処理に用いるＣａＣ２含有物質以外の全ての脱硫剤のうち８０質量%以上を脱硫処理開始時あるいは開始前に添加し、かつ、ＣａＣ２含有物質を脱硫処理に要する全攪拌時間のうち攪拌開始から５０％以上９５％以下の期間に添加することを特徴とする、溶銑の脱硫方法。
【００３４】
（２）溶銑1トンあたりＣａＣ２純分で０．０５ｋｇ以上１ｋｇ以下のＣａＣ２含有物質を、脱硫処理に要する全攪拌時間のうち攪拌開始から５０％以上９５％以下の期間に添加することを特徴とする、上記（１）に記載の溶銑の脱硫方法。
【００３５】
（３）ＣａＣ２含有物質添加前にＡｌ含有物質を添加することを特徴とする、上記（１および上記（２）に記載の溶銑の脱硫方法。
【発明の効果】
【００３６】
本発明により、機械式攪拌装置において脱硫フラックスとしてＣａＯとＣａＣ２を用いて溶銑脱硫を行う場合、ＣａＣ２含有物質のＣａＣ２の脱硫反応利用効率が大幅に向上し、ＣａＣ２含有物質使用量の大幅削減が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明に係る溶銑の脱硫方法の最良の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、溶銑中に含まれる成分の濃度を示す「％」は、いずれも質量％を意味する。
１．ＣａＣ２含有物質添加時間が脱硫効率に与える影響について
機械式攪拌装置による溶銑脱硫方法において、処理前半に生石灰などのＣａＯ含有物質を添加し、処理後半にＣａＣ２含有物質を添加することにより、脱硫効率を向上できるか調査することを目的に、１８０ｋｇ溶銑を用いた機械攪拌脱硫実験を行った。
【００３８】
具体的には、内径３２０ｍｍのＡｌ２Ｏ３製ルツボに溶銑（溶銑中炭素濃度（以下「［Ｃ］」と記す。他の成分についても同様に表記する。）：４．６〜４．８％、［Ｓｉ］：０．２０〜０．２５％、［Ｓ］：０．０２０〜０．０２５％あるいは０．０３０〜０．０３５％あるいは０．０４０〜０．０４５％）１８０ｋｇを装入し、約１３５０℃に保持した。
【００３９】
そこへ、Ａｌ２Ｏ３製インペラ(インペラ羽根直径１４０ｍｍ)を、インペラ羽根の下端が静止浴面から約１８０ｍｍ下方の位置となるまで溶銑中へ浸漬し、約３２０ｒｐｍで回転させた。
【００４０】
脱硫剤用物質としては、ＣａＯ含有物質とＣａＣ２含有物質を用いた。
ＣａＯ含有物質には、ＣａＯ濃度が９５質量％の細粒生石灰（粒径：約５ｍｍ以下）を使用した。
【００４１】
また、ＣａＣ２含有物質には、純度８１．４質量％の粉末状ＣａＣ２試薬（粒径：約０．１ｍｍ以下）を使用した。
インペラ羽根回転開始とともに、脱硫剤のうちＣａＯ含有物質１．２ｋｇのみを添加した。
【００４２】
また、処理開始後、実験毎に異なる経過時間にて、ＣａＣ２含有物質６６ｇを添加した。
インペラ羽根回転開始から約２０分間経過時に溶銑の一部をサンプリングして溶銑中の硫黄濃度を分析して脱硫率を算出した。
【００４３】
脱硫率（単位：％）は、下記の式で表される値とした（以下、脱硫率は全て同じ定義とする。）。
脱硫率(%)＝([%S]i−[%S]f)／[%S]i×１００
ここで、[%S]iは脱硫処理前の溶銑中の硫黄濃度（単位：質量％）、[%S]fは脱硫処理後の溶銑中の硫黄濃度（単位：質量％）である。
【００４４】
図１に、脱硫処理完了時間を１００％とした場合のＣａＣ２含有物質を添加した時間（ＣａＣ２含有物質添加時間）と脱硫率の関係を示す。
ここで、脱硫処理完了時間とは、インペラ羽根回転開始から約２０分間経過時のサンプリングまでの時間とし、以後、脱硫処理中の経過時間は、脱硫処理完了時間に対する割合（単位：％、以下「経過時間比率」ともいう。）をもって表す。
【００４５】
脱硫処理前の溶銑中硫黄濃度が０．０２０〜０．０４５％の範囲では、ＣａＣ２含有物質の添加を経過時間比率として５０〜９５％の期間に行った場合には、その添加を経過時間比率として０〜５０％の範囲で添加した場合に比べて脱硫率が向上しており、ＣａＣ２含有物質を脱硫処理の後半に添加すれば高い脱硫率が得られることを示している。
【００４６】
これは、脱硫処理後半の方が溶銑中の硫黄濃度が低下しており、そうした状況ではＣａＣ２が脱硫反応に対してより有効に利用され、脱硫率の顕著な増加に繋がることを示している。
【００４７】
すなわち、ＣａＣ２含有物質を他の脱硫剤に対して単に後から添加するだけでは脱硫率が向上せず、他の脱硫剤によって脱硫が進んだ後にＣａＣ２含有物質を添加することで、ＣａＣ２含有物質の脱硫効率が向上して脱硫率が増加できると考えられる。
【００４８】
また、ＣａＣ２の添加を経過時間比率として９５％以上の期間に行った、すなわち、ＣａＣ２の添加を極端に遅くした場合には、ＣａＣ２が脱硫反応に寄与するために必要な処理時間が不足し、ＣａＣ２含有物質の脱硫効率が低下して、脱硫率は低くなった。
【００４９】
以上の結果より、機械式攪拌装置を用いた溶銑の脱硫処理においてＣａＣ２含有物質を用いる場合には、ＣａＣ２含有物質を脱硫処理に要する全攪拌時間のうち攪拌開始から５０％以上９５％以下の期間に添加することが非常に重要であることがわかった。
【００５０】
２．ＣａＣ２含有脱硫剤に対する他の成分の添加が脱硫効率に与える影響について
生石灰などのＣａＯ含有物質とカルシウムカーバイドなどのＣａＣ２含有物質の組み合わせの脱硫剤を使用した場合においても、９０％以上の脱硫率は達成可能であるが、蛍石やソーダ灰を用いれば、脱硫剤の脱硫能が向上することで脱硫が容易となり、インペラ羽根回転数の低減や、処理時間の短縮を図れるメリットがある。
【００５１】
インペラ羽根回転数を低減できれば、インペラ羽根の損耗速度が小さくなり、インペラ羽根寿命が延びるため、インペラ羽根の維持コスト低減につながる。
そこで、脱硫剤の種類が変わった場合におけるＣａＣ２含有物質の適切な添加タイミングを調査した。ここでは、脱硫剤用物質に、ＣａＯ含有物質とＣａＣ２含有物質と蛍石を用いた場合、あるいは、ＣａＯ含有物質とＣａＣ２含有物質とソーダ灰を用いた場合について、調査を行った。
【００５２】
実験方法は以下のとおりとした。
内径３２０ｍｍのＡｌ２Ｏ３製ルツボに溶銑（［Ｃ］：４．６〜４．８％、［Ｓｉ］：０．２０〜０．２５％、［Ｓ］:０．０２０〜０．０２５％）１８０ｋｇを装入し、約１３５０℃に保持した。
【００５３】
そこへ、Ａｌ２Ｏ３製インペラ羽根(インペラ羽根直径１４０ｍｍ)を、インペラ羽根の下端が静止浴面から約１８０ｍｍ下方の位置となるまで溶銑中へ浸漬し、回転させた。
インペラ羽根回転数は、ＣａＯ含有物質とＣａＣ２含有物質と蛍石を用いた場合には約２８０ｒｐｍとし、ＣａＯ含有物質とＣａＣ２含有物質とソーダ灰を用いた場合には約２９０ｒｐｍとした。
【００５４】
ＣａＯ含有物質には、ＣａＯ濃度が９５質量％の細粒生石灰（粒径：約５ｍｍ以下）を使用した。
また、ＣａＣ２含有物質には、純度８１．４質量％の粉末状ＣａＣ２試薬（粒径：約０．１ｍｍ以下）を使用した。
【００５５】
蛍石は、ＣａＦ２濃度が９９質量％以上で粒径が約５ｍｍのものを用いた。
ソーダ灰は、Ｎａ２ＣＯ３濃度が９５質量％で粉末状（粒径：約０．１ｍｍ以下）のものを用いた。
【００５６】
インペラ羽根回転開始とともに、ＣａＯ含有物質１．２ｋｇと、蛍石０．０３０ｋｇあるいはソーダ灰０．０５０ｋｇを添加した。
また、処理開始後、実験毎に異なる経過時間にて、ＣａＣ２含有物質６６ｇを添加した。
【００５７】
さらに、従来の機械式撹拌装置を用いた溶銑脱硫方法と比較するため、ＣａＣ２含有物質を添加せず、それ以外は上記と同条件とする実験も別途行った。
インペラ羽根回転開始から約２０分間経過時に溶銑の一部をサンプリングして溶銑中硫黄濃度を分析して脱硫率を算出した。
【００５８】
図２に、脱硫処理完了時間を１００％とした場合のＣａＣ２含有物質添加時間と脱硫率の関係を示す。
脱硫剤をＣａＯ含有物質としての生石灰とＣａＣ２含有物質としてのＣａＣ２とした場合には、生石灰と蛍石とＣａＣ２とした場合（図中□）、あるいは、生石灰とソーダ灰とＣａＣ２とした場合（図中△）のいずれの条件においても、ＣａＣ２含有物質の添加を経過時間比率として５０〜９５％の期間に行った場合には脱硫率が高くなっており、ＣａＣ２含有物質による脱硫効率が向上できたことがわかる。
【００５９】
また、生石灰と蛍石あるいはソーダ灰を脱硫剤として使用する場合において、ＣａＣ２含有物質を使用しない場合（図中■あるいは▲）に対して、少量のＣａＣ２含有物質（ＣａＯ含有物質に対して約６質量％）を、経過時間比率を５０〜９５％の期間として併用した場合には、脱硫効率の飛躍的な増大が可能であることがわかる。
【００６０】
以上より、ＣａＣ２含有物質の添加を経過時間比率として５０〜９５％の期間に行う方法は、様々な脱硫剤を使用した場合において、機械式攪拌装置を用いた溶銑の脱硫方法におけるＣａＣ２の脱硫効率を向上できる優れた方法であることが確認された。
【００６１】
さらに、脱硫効率を向上させる手段として、脱硫剤用物質としてＡｌ含有物質を併用する方法もある。
この「Ａｌ含有物質」とはＡｌを２０質量％以上含有する物質をいい、Ａｌ粒や廃Ａｌ缶、および、Ａｌ灰等で良い。
【００６２】
Ａｌは還元作用を有するため、ＣａＣ２含有物質添加前に添加することにより、添加済の脱硫剤の酸素ポテンシャルを低減させておくことが可能となる。このため、ＣａＣ２含有物質添加時のスラグ中ＦｅＯ等の低級酸化物による酸化ロスが低減され、ＣａＣ２含有物質の脱硫効率の向上効果を更に高めることができる。
【００６３】
Ａｌ含有物質添加量はＡｌ純分で、Ａｌ含有物質の添加前、あるいはＡｌ含有物質と同時に添加された合計の脱硫剤原単位の０．０１〜３．０質量％とすることが好ましい。
【００６４】
３．ＣａＣ２含有物質の添加量が脱硫効率に与える影響について
続いて、ＣａＣ２含有物質の添加量を変える場合について調査した。
【００６５】
実験方法は以下のとおりとした。
内径３２０ｍｍのＡｌ２Ｏ３製ルツボに溶銑（［Ｃ］：４．６〜４．８％、［Ｓｉ］：０．２０〜０．２５％、［Ｓ］：０．０２０〜０．０２５％）１８０ｋｇを装入し、約１３５０℃に保持した。
【００６６】
次に、Ａｌ２Ｏ３製インペラ(インペラ羽根直径１４０ｍｍ)を、インペラ羽根の下端が静止浴面から約１８０ｍｍ下方の位置となるまで溶銑中へ浸漬し、約３２０ｒｐｍで回転させた。
【００６７】
脱硫剤用物質としては、ＣａＯ含有物質およびＣａＣ２含有物質を用いた。
ＣａＯ含有物質には、ＣａＯ濃度が９５質量％の細粒生石灰（粒径：約５ｍｍ以下）を使用した。
【００６８】
また、ＣａＣ２含有物質には、純度８１．４質量％の粉末状ＣａＣ２試薬（粒径：約０．１ｍｍ以下）を使用した。
インペラ羽根回転開始とともに、まず、脱硫剤のうちＣａＯ含有物質１．２ｋｇのみを添加した。
【００６９】
また、処理開始後、実験毎に異なる量のＣａＣ２含有物質を、インペラ羽根回転開始から１５分経過時に添加した。すなわち、経過時間比率として７５％のときにＣａＣ２含有物質を添加した。
【００７０】
インペラ羽根回転開始から約２０分経過時に溶銑の一部をサンプリングしてＳ濃度を分析して脱硫率を算出した。
図３に、ＣａＣ２純分添加原単位と脱硫率の関係を示す。
【００７１】
経過時間比率として５０％〜９５％の期間に添加すべきＣａＣ２純分量については、溶銑１トンあたり０．０５ｋｇ未満では、ＣａＣ２の絶対量が十分でなく、ＣａＣ２添加による十分な脱硫率向上効果を得られにくくなる傾向を示す。したがって、ＣａＣ２純分で溶銑１トンあたり０．０５ｋｇ以上のＣａＣ２含有物質を添加することが好ましい。
【００７２】
また、経過時間比率として５０％〜９５％の期間に添加するＣａＣ２の量を増加すると、脱硫率は向上するが、溶銑１トンあたり１．０ｋｇ以上では脱硫率向上効果が限界に達した。したがって、溶銑１トンあたり１．０ｋｇを超えてＣａＣ２純分原単位を増やすことはＣａＣ２使用コストの増加を招くだけである。
【００７３】
以上より、本発明においては、ＣａＣ２純分原単位は溶銑1トンあたり０．０５ｋｇ以上１．０ｋｇ以下であることが好ましい。
【実施例】
【００７４】
本発明の溶銑の脱硫処理法の効果を確認するため、下記の試験を行い、脱硫挙動の評価を行った。
脱硫処理には、ＣａＣ２含有物質として純度７８質量％の工業用カルシウムカーバイドを用いた。
【００７５】
（実施例１）
溶銑（［Ｃ］：４．６質量％、［Ｓｉ］：０．２０質量％、［Ｐ］：０．１００質量％、［Ｓ］：０．０１９質量％、温度１３４８℃）１８０ｋｇを溶銑鍋に入れ、機械式攪拌装置を用いて脱硫処理をした。
【００７６】
生石灰１．８ｋｇを添加後、インペラ羽根を３２０ｒｐｍで２０分間回転させた。
インペラ羽根回転開始１５分後（経過時間比率：７５％）に工業用カルシウムカーバイド７０ｇを添加した。
【００７７】
脱硫処理後、［Ｃ］：４．５質量％、［Ｓｉ］：０．１７質量％、［Ｐ］：０．０９８質量％、［Ｓ］:０．００１８質量％、温度１２７１℃の溶銑を得た。
ＣａＣ２含有物質を経過時間比率として５０％〜９５％の期間に添加したことによって、脱硫率９１％を得た。
【００７８】
（実施例２）
溶銑（［Ｃ］：４．６質量％、［Ｓｉ］：０．２２質量％、［Ｐ］：０．１１０質量％、［Ｓ］：０．０３０質量％、温度１３５５℃）１８０ｋｇを溶銑鍋に入れ、機械式攪拌装置を用いて脱硫処理をした。
【００７９】
生石灰１．８ｋｇおよびＮａ２ＣＯ３含有物質であるソーダ灰を０．１８ｋｇ添加後、インペラ羽根を３００ｒｐｍで２０分間回転させた。
ソーダ灰は、Ｎａ２ＣＯ３濃度が９５質量％のものを用いた。
【００８０】
インペラ羽根回転開始１６分後（経過時間比率：８０％）に工業用カルシウムカーバイド７０ｇを添加した。
脱硫処理後、［Ｃ］：４．５質量％、［Ｓｉ］：０．１８質量％、［Ｐ］：０．１０６質量％、［Ｓ］:０．００１２質量％、温度１２６５℃の溶銑を得た。
ＣａＣ２含有物質を経過時間比率として５０％〜９５％の期間に添加したことによって、脱硫率９３％を得た。
【００８１】
（実施例３）
溶銑（［Ｃ］：４．７質量％、［Ｓｉ］：０．２３質量%、［Ｐ］：０．１１１質量%、［Ｓ］：０．０２５質量%、温度１３６０℃）１８０ｋｇを溶銑鍋に入れ、機械式攪拌装置を用いて脱硫処理をした。
【００８２】
生石灰１．８ｋｇおよびＣａＦ２含有物質である蛍石０．１８ｋｇ添加後、インペラ羽根を３１０ｒｐｍで２０分間回転させた。
蛍石は、ＣａＦ２濃度が９９質量％以上のものを用いた。
【００８３】
インペラ羽根回転開始１２分後（経過時間比率：６０％）に工業用カルシウムカーバイド７０ｇを添加した。
脱硫処理後、［Ｃ］：４．６質量％、［Ｓｉ］：０．１７質量％、［Ｐ］：０．１０７質量％、［Ｓ］:０．００１３質量％、温度１２７８℃の溶銑を得た。
ＣａＣ２含有物質を経過時間比率として５０％〜９５％の期間に添加したことによって、脱硫率９３％を得た。
【００８４】
（実施例４）
溶銑（［Ｃ］：４．６質量％、［Ｓｉ］：０．２１質量％、［Ｐ］：０．０９３質量％、［Ｓ］：０．０１９質量％、温度１３５４℃）１８０ｋｇを溶銑鍋に入れ、機械式攪拌装置を用いて脱硫処理をした。
【００８５】
生石灰１．８ｋｇを添加後、インペラ羽根を３９０ｒｐｍで５分間回転させた。
インペラ羽根回転開始３分後（経過時間比率：６０％）に工業用カルシウムカーバイド７０ｇを添加した。
【００８６】
脱硫処理後、［Ｃ］：４．５質量％、［Ｓｉ］：０．１９質量％、［Ｐ］：０．０９３質量％、［Ｓ］：０．００１８質量％、温度１３２１℃の溶銑を得た。
ＣａＣ２含有物質を経過時間比率として５０％〜９５％の期間に添加したことによって、脱硫率９１％を得た。
【００８７】
（実施例５）
溶銑（［Ｃ］：４．６質量％、［Ｓｉ］：０．２３質量％、［Ｐ］：０．１１２質量％、［Ｓ］：０．０２０質量％、温度１３６６℃）１８０ｋｇを溶銑鍋に入れ、機械式攪拌装置を用いて脱硫処理をした。
【００８８】
生石灰１．８ｋｇを添加後、インペラ羽根を３１０ｒｐｍで１０分間回転させた。
インペラ羽根回転開始５分後（経過時間比率：５０％）にＡｌ粒２０ｇを添加、７分後（経過時間比率：７０％）に工業用カルシウムカーバイド７０ｇを添加した。
【００８９】
脱硫処理後、［Ｃ］：４．６質量％、［Ｓｉ］：０．２３質量％、［Ｐ］：０．１１０質量％、［Ｓ］：０．００１７質量％、温度１３０６℃の溶銑を得た。
ＣａＣ２含有物質を経過時間比率として５０％〜９５％の期間に添加したことによって、脱硫率９２％を得た。
【００９０】
（実施例６）
溶銑（［Ｃ］：４．６質量％、［Ｓｉ］：０．２２質量％、［Ｐ］：０．１１０質量％、［Ｓ］：０．０２０質量％、温度１３６４℃）１８０ｋｇを溶銑鍋に入れ、機械式攪拌装置を用いて脱硫処理をした。
【００９１】
生石灰１．８ｋｇおよびＮａ２ＣＯ３含有物質であるソーダ灰を０．１８ｋｇ添加を添加後、インペラ羽根を２９５ｒｐｍで１０分間回転させた。
インペラ羽根回転開始５分後（経過時間比率：５０％）にＡｌ粒２５ｇを添加、7分後（経過時間比率：７０％）に工業用カルシウムカーバイド７０ｇを添加した。
【００９２】
脱硫処理後、［Ｃ］：４．６質量％、［Ｓｉ］：０．２２質量％、［Ｐ］：０．１１０質量％、［Ｓ］：０．００１７質量％、温度１３０１℃の溶銑を得た。
ＣａＣ２含有物質を経過時間比率として５０％〜９５％の期間に添加したことによって、脱硫率９２％を得た。
【００９３】
（比較例１）
溶銑（［Ｃ］：４．６質量％、［Ｓｉ］：０．２０質量％、［Ｐ］：０．１０３質量％、［Ｓ］：０．０１８質量％、温度１３５０℃）１８０ｋｇを溶銑鍋に入れ、機械式攪拌装置を用いて脱硫処理をした。
【００９４】
生石灰１．８ｋｇおよび工業用カルシウムカーバイド７０ｇを添加後、インペラ羽根を３２０ｒｐｍで２０分間回転させた。
脱硫処理後、［Ｃ］：４．６質量％、［Ｓｉ］：０．２０質量％、［Ｐ］：０．１０１質量％、［Ｓ］：０．００１３質量％、温度１２７５℃の溶銑を得た。
【００９５】
比較例１では、脱硫処理前にＣａＣ２を添加したため、脱硫が容易な高硫黄濃度域の脱硫処理前半にＣａＣ２が脱硫に費やされ、ＣａＣ２の高脱硫能が十分に発揮されず、脱硫率は実施例１に比べて低くなっている。
【００９６】
（比較例２）
溶銑（［Ｃ］：４．７質量％、［Ｓｉ］：０．２１質量％、［Ｐ］：０．１０５質量％、［Ｓ］：０．０３０質量％、温度１３６０℃）１８０ｋｇを溶銑鍋に入れ、機械式攪拌装置を用いて脱硫処理をした。
【００９７】
生石灰１．８ｋｇおよびＮａ２ＣＯ３含有物質であるソーダ灰を０．１８ｋｇ添加後、インペラ羽根を３００ｒｐｍで２０分間回転させた。
ソーダ灰は、Ｎａ２ＣＯ３濃度が９５質量％のものを用いた。
【００９８】
インペラ羽根回転開始５分後（経過時間比率：２５％）に工業用カルシウムカーバイド７０ｇを添加した。
脱硫処理後、［Ｃ］：４．５質量％、［Ｓｉ］：０．１８質量％、［Ｐ］：０．１０３質量％、［Ｓ］：０．００１２質量％、温度１２６５℃の溶銑を得た。
【００９９】
（比較例３）
溶銑（［Ｃ］：４．６質量％、［Ｓｉ］：０．２２質量％、［Ｐ］：０．１１０質量％、［Ｓ］：０．０２４質量％、温度１３６０℃）１８０ｋｇを溶銑鍋に入れ、機械式攪拌装置を用いて脱硫処理をした。
【０１００】
生石灰１．８ｋｇおよびＣａＦ２含有物質である蛍石０．１８ｋｇ添加後、インペラ羽根を３１０ｒｐｍで２０分間回転させた。
蛍石は、ＣａＦ2濃度が９９質量％以上のものを用いた。
【０１０１】
インペラ羽根回転開始４分後（経過時間比率：２０％）に工業用カルシウムカーバイド７０ｇを添加した。
脱硫処理後、［Ｃ］:４．５質量％、［Ｓｉ］:０．１７質量%、［Ｐ］:０．０１９質量％、［Ｓ］:０．００２８質量％、温度１２７８℃の溶銑を得た。
【０１０２】
（比較例４）
溶銑（［Ｃ］:４．６質量％、［Ｓｉ］:０．２１質量％、［Ｐ］:０．１０６質量％、［Ｓ］:０．０１９質量％、温度１３５４℃）１８０ｋｇを溶銑鍋に入れ、機械式攪拌装置を用いて脱硫処理をした。
【０１０３】
生石灰１．８ｋｇを添加後、インペラ羽根を３９０ｒｐｍで５分間回転させた。
インペラ羽根回転開始1分後（経過時間比率：２０％）に工業用カルシウムカーバイド７０ｇを添加した。
脱硫処理後、［Ｃ］:４．５質量％、［Ｓｉ］:０．１９質量%、［Ｐ］:０．０１９質量％、［Ｓ］:０．００２３質量％、温度１３２４℃の溶銑を得た。
【０１０４】
（比較例５）
溶銑（［Ｃ］:４．７質量％、［Ｓｉ］:０．２１質量％、［Ｐ］:０．１０５質量％、［Ｓ］:０．０２２質量％、温度１３５８℃）１８０ｋｇを溶銑鍋に入れ、機械式攪拌装置を用いて脱硫処理をした。
【０１０５】
生石灰１．８ｋｇを添加後、インペラ羽根を３１０ｒｐｍで１０分間回転させた。
インペラ羽根回転開始１分後（経過時間比率：１０％）にＡｌ粒２０ｇを添加、３分後（経過時間比率：３０％）に工業用カルシウムカーバイド７０ｇを添加した。
脱硫処理後、［Ｃ］:４．７質量％、［Ｓｉ］:０．２１質量％、［Ｐ］:０．１０３質量％、［Ｓ］:０．００２８質量％、温度１３０２℃の溶銑を得た。
【０１０６】
（比較例６）
溶銑（［Ｃ］:４．６質量％、［Ｓｉ］:０．２１質量％、［Ｐ］:０．１０５質量％、［Ｓ］:０．０２０質量％、温度１３６１℃）１８０ｋｇを溶銑鍋に入れ、機械式攪拌装置を用いて脱硫処理をした。
【０１０７】
生石灰１．８ｋｇおよびＮａ２ＣＯ３含有物質であるソーダ灰を０．１８ｋｇ添加を添加後、インペラ羽根を２９５ｒｐｍで１０分間回転させた。
インペラ羽根回転開始１分後（経過時間比率：１０％）にＡｌ粒２５ｇを添加、３分後（経過時間比率：３０％）に工業用カルシウムカーバイド７０ｇを添加した。
【０１０８】
脱硫処理後、［Ｃ］:４．６質量％、［Ｓｉ］:０．２１質量％、［Ｐ］:０．１０２質量％、［Ｓ］:０．００２４質量％、温度１２９８℃の溶銑を得た。
以上の実施例および比較例について、脱硫率をまとめて表１に示す。
【０１０９】
比較例２では、ＣａＣ２含有物質を経過時間比率として５０％〜９５％の期間以外に添加したことによって、ＣａＣ２含有物質の添加時期のみが大きく異なる実施例２の脱硫率よりも低くなった。
【０１１０】
【表１】
2010095784.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】ＣａＣ２含有物質の添加時間と脱硫率の関係を示すグラフである。
【図２】ＣａＣ２含有物質の添加時間と脱硫率の関係に及ぼす脱硫剤の影響を示すグラフである。
【図３】ＣａＣ２純分原単位と脱硫率の関係を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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