(57)【要約】【課題】過剰に脱硫せずに、最小の処理時間で目的の溶銑中Ｓ濃度を得る。【解決手段】Ｓが０．０２０〜０．００５０質量％含有された溶銑２６０〜３００tonを対象として、脱硫剤を３〜７kg／ton使用し、該溶銑中に羽根上部における径が１３００〜１７００mmのインペラーを浸漬して１２０〜１４０rpmで回転し、目標のＳ濃度を得る溶銑脱硫方法であって、インペラーの回転開始から回転終了までの脱硫処理時間ｔを、２３−０．０１×ｒ≦ｔ ≦２７−０．０１×ｒ式のｒに脱硫処理開始前のインペラーの羽根上部における径を代入して求めた範囲に定めて調整し、脱硫処理を終了する。【効果】脱硫率のばらつきを抑制し、過剰に脱硫せずに、最小の処理時間で目的の溶銑中Ｓ濃度を得ることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓが０．０２０〜０．００５０質量％含有された溶銑２６０〜３００tonを対象として、脱硫剤を３〜７kg／ton使用し、該溶銑中に羽根上部における径が１３００〜１７００mmのインペラーを浸漬して１２０〜１４０rpmで回転することにより目標のＳ濃度を得る機械攪拌式の溶銑脱硫方法であって、
インペラーの回転開始から回転終了までの脱硫処理時間ｔ（分）を、下記式の範囲内で終了するよう調整することを特徴とする溶銑の脱硫方法。
２３−０．０１×ｒ≦ｔ ≦２７−０．０１×ｒ
但し、ｔは、インペラーの回転開始から回転終了までの脱硫処理時間（分）
ｒは、脱硫処理開始前のインペラーの羽根上部における径（mm）
【請求項２】
脱硫処理中のインペラー駆動用のモータの電流値から前記のｒ値を推定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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶銑鍋に装入した溶銑にインペラーを浸漬して回転させ、その上方から脱硫剤を投入して脱硫する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
溶銑を脱硫する方法の１つとして、溶銑鍋に装入した溶銑にインペラーを浸漬して回転させ、その上方から脱硫剤を投入して攪拌する機械攪拌式脱硫方式がある。この機械攪拌式脱硫方式では、インペラーの回転により溶銑が攪拌され、溶銑表層に存在する脱硫剤が溶銑中に巻き込まれて分散するため、効率的な脱硫が可能である。
【０００３】
しかしながら、耐火物製であるインペラーは、使用回数が増加するにつれて溶損あるいは割損量が増加するとともに、上部に付着した脱硫スラグが徐々に陣笠状に堆積し、インペラーによる溶銑の攪拌力が低下する。溶銑の攪拌力が低下すると、脱硫剤の巻き込みと分散が悪化し、溶銑の脱硫率が低下するので、処理後の脱硫率にばらつきが発生する。
【０００４】
一般に、溶銑の脱硫率の低下を回避するために、インペラー回転数の必要以上の増加や、インペラー径を拡大することによって攪拌能力を増加する場合は、設備の振動が増加することによる設備負荷の増大を引き起こしてしまう。
【０００５】
そこで、特許文献１では、インペラーの回転数を高回転化するとともに、攪拌動力を設備振動が出ない領域で制御することで、インペラーの使用回数にかかわらず、溶銑中のＳ濃度を効率よく目標値以下にして、高い脱硫率を得る方法を開示している。
【特許文献１】特開２００５−２９０４３４号公報
【０００６】
また、特許文献２では、脱硫スラグがインペラーの上部に付着しても高い脱硫率が得られるように、羽根の上端の高さが交互に高く又は低くなる高低差を持つインペラーで溶銑を攪拌する方法が開示されている。
【特許文献２】特開２００４−２０４３０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１で開示された方法は、設備振動は発生しないものの、インペラーを高回転させるので、設備負荷が増大するという問題は解決することができない。また、特許文献２で開示された方法では、脱硫率のばらつきが解消されない。
【０００８】
さらに、上記の方法では、目標値以下のＳ濃度が得られるように処理時間を設定するため、過剰に脱硫して処理後のＳ濃度が目標とする濃度以下になる場合があり、生産性を阻害する等の課題があった。
【０００９】
本発明が解決しようとする問題点は、従来、開示された溶銑の脱硫方法は、装置の負荷が大きくなったり、脱硫率のばらつきが解消されないという問題に加えて、過剰に脱硫して処理後のＳ濃度が目標とする濃度以下になる場合があるという点である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
発明者らは、従来の脱硫方法が有していた問題を解決するために、２６０〜３００tonの溶銑を対象としてインペラーの羽根上部における径が１３００〜１７００mmの条件下で、最適な設備条件及び脱硫方法について検討を行った結果、以下の知見を得た。
【００１１】
先ず、インペラーの回転数が１２０rpm未満の場合は脱硫が進行し難く、溶銑の脱硫率が不安定であった。これに対して、回転数が１４０rpmを超えた場合はインペラーの振動が増加する等により装置の負荷が増大する。
【００１２】
また、脱硫剤の投入量が３kg／ton未満の場合は、一般的な溶銑中のＳ濃度である０．０２〜０．０５質量％に対して十分な反応界面積が得られず脱硫が安定しない。一方、７kg／tonを超えても脱硫率には影響しないので、過剰投入により脱硫コストが悪化する。
【００１３】
上記の知見を踏まえた上で、従来の脱硫方法にあった問題を解決するため、発明者らはインペラー径及び回転数を種々変更して試験を実施した。その結果、回転数に関係なく、インペラー径の縮小が、インペラー形状の変更による場合や、同一インペラー使用時の損耗による場合の何れであっても、同一の脱硫率を得るための最小処理時間の低下割合は一定であることが判明した。
【００１４】
従って、所定のインペラー径において、溶銑条件、脱硫剤の投入量を一定とし、回転数を１２０rpm以上、１４０rpm以下とすることで、目標以上の脱硫率を得ることが可能な最小の処理時間を設定することができる。
【００１５】
本発明の溶銑の脱硫方法は、発明者らの上記知見に基づいてなされたものであり、
設備負荷を上げないようにしながら、インペラーの状態が変化することにより生じる脱硫率のばらつきを抑制し、過剰に脱硫することなく、最小の処理時間で目的の溶銑中Ｓ濃度を得るために、次のように脱硫処理時間を定めてその範囲内で脱硫処理を終了するよう脱硫処理時間を調整することを特徴としている。
【００１６】
すなわち、本発明は、
Ｓが０．０２０〜０．００５０質量％含有された溶銑２６０〜３００tonを対象として、脱硫剤を３〜７kg／ton使用し、該溶銑中に羽根上部における径が１３００〜１７００mmのインペラーを浸漬して１２０〜１４０rpmで回転することにより目標のＳ濃度を得る機械攪拌式の溶銑脱硫方法であって、
インペラーの回転開始から回転終了までの脱硫処理時間ｔ（分）を、下記式の範囲内で終了するよう調整することを特徴とする溶銑の脱硫方法である。
２３−０．０１×ｒ≦ｔ ≦２７−０．０１×ｒ
但し、ｔは、インペラーの回転開始から回転終了までの脱硫処理時間（分）
ｒは、脱硫処理開始前のインペラーの羽根上部における径（mm）
【００１７】
ところで、実操業において、随時インペラー径を測定し、測定した径を目標Ｓ濃度に到達するための処理時間設定に反映させる場合には、新たな設備を備え付ける必要がある。
【００１８】
しかしながら、損耗によるインペラー径の縮小分をインペラーの回転負荷を示すインペラーの駆動用モータの電流値の変化と考えると、使用中のインペラー径は電流値を用いて推定することができることを発明者らは知見した。
【００１９】
この知見に基づき、前記本発明の溶銑の脱硫方法において、脱硫処理中のインペラー駆動用のモータの電流値から前記のｒ値を推定すれば、より簡便に脱硫処理を終了することができるようになる。これが請求項２に係る発明である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明では、設備負荷を増加することなく、インペラーの状態が変化することによって生じる脱硫率のばらつきを抑制して、過剰に脱硫することなく、最小の処理時間で目的とする溶銑中のＳ濃度を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
発明者らは、インペラーの状態の変化に起因して発生する溶銑の脱硫率のばらつきを抑制し、過剰な脱硫を行わずに、目的とする溶銑中Ｓ濃度を達成するには、所定のインペラー径において目的とする脱硫率以上となる最小の処理時間とすることが有効と考えた。
【００２２】
そこで、発明者らは、インペラーの回転数及び径を種々変更して試験を実施し、処理終了後のインペラー径を測定した。測定したインペラー径は、インペラーの羽根の上部先端と、その対面をなす羽根の上部先端との直線距離である。
【００２３】
試験には、高炉から出銑された溶銑をそのまま使用した。使用した溶銑中のＳ濃度は０．０２０〜０．０５０質量％、溶銑温度は１２８０〜１４００℃であった。この溶銑を２６０〜３００ton、溶銑鍋に装入し、溶銑中のＳ濃度に応じて脱硫剤を３〜７kg／tonの範囲で投入した。
【００２４】
このとき使用する脱硫剤は、実質的にフッ素を含まないＣａＯ系、ソーダ系、Ｍｇ系等が利用可能であるが、安価であることからＣａＯ系のものが好ましい。本実験では、粒径を５mm以下に整粒した、ＣａＯを９０質量％以上含有する生石灰を脱硫剤として使用し、さらにソーダ灰を０．５kg／ton、同時投入した場合に、より脱硫が進行した。
【００２５】
図１は、使用開始前の、上記で定義したインペラー径が１４００、１５００、１６００、１７００mmのものを、それぞれ該径が１００mm減少するまで使用し、脱硫率が９０％となった場合の処理時間とインペラー径の関係を回転数別に示したものである。
【００２６】
図１から、一定脱硫率を得るために必要な処理時間は、回転数には依存せず、インペラー形状の変更或いは同一インペラー使用時の損耗の何れの場合であっても、インペラー径の縮小に依存して一定割合で変化していることが分かる。
【００２７】
すなわち、必要以上に過剰な脱硫をすることなく、安定して９０％以上の脱硫率を得るためには、処理実施時のインペラー径において、図１中に実線で示した処理時間とすることが好ましいことがわかる。
【００２８】
図１と同様に、処理時間とインペラー径の関係を、脱硫率と回転数別に示したものを図２に示す。
【００２９】
図２から、何れの脱硫率においても、インペラー径の変化に対する処理時間の変化割合は変化せず一定であり、処理実施時のインペラー径において、図２中に実線で示した処理時間とすることが好ましいことがわかる。
【００３０】
以上の結果から、処理時間（分）をｔ、インペラー径（mm）をｒとした場合、図１及び図２中に実線で示した処理時間とインペラー径の関係は、下記数式１式で示される。
【００３１】
【数１】
2010132989.tif 000003
【００３２】
なお、数式１中の定数ｔｃは目標とする溶銑の脱硫率に依存しており、通常０．０２〜０．０５質量％の溶銑中Ｓ濃度に対して要求される脱硫率８０〜９８％を過剰に脱硫することなく安定して得るためには、定数ｔｃは２３〜２７とすればよい。その際、溶銑の脱硫率と定数ｔｃの関係は下記数式２で示される。
【００３３】
【数２】
2010132989.tif 000004
【００３４】
しかしながら、実操業において、随時インペラー径を測定し、得られた径を目標とするＳ濃度に到達するための処理時間設定に反映させることは新たな設備を新設する必要がある。
【００３５】
そこで、発明者らは、インペラーの回転負荷を示すインペラーの駆動用モータの電流値に着目した。すなわち、インペラー使用開始後からのモータの電流値の減少は、インペラー径の減少分に相当すると考え、実測したインペラー径とモータの電流値の減少分から算出した計算インペラー径の比較を行った。
【００３６】
その結果、図３に示すように、実測インペラー径と計算インペラー径はほぼ一致しており、計算インペラー径を上述した数式１で示される関係に適用可能であることが分かった。
【００３７】
このことから、脱硫処理中のインペラーの羽根上部における径を、処理中のインペラーモーターの電流値から推定すれば、本発明の溶銑の脱硫方法の実施に新たな設備を新設する必要がなくなる。
【実施例】
【００３８】
以下、本発明の効果を確認するために行った試験結果について説明する。
高炉から出銑された溶銑を用いて本発明の脱硫方法を実施し、その結果を目的の脱硫率以上となるのに要した処理時間で比較するとともに、従来方法による脱硫結果と比較した。なお、溶銑の成分は、質量％で、[Ｃ]：４．６〜４．８％、[Ｓｉ]：０．２〜０．４％、[Ｍｎ]：０．２〜０．３％、[Ｐ]：０．０８〜０．１０％、[Ｓ]：０．０２〜０．０５％、その他Ｆｅ及び不純物であり、その温度は１３２０〜１４００℃である。
【００３９】
このような成分、温度の溶銑を１チャージ当たり２７０〜２９０ton使用し、インペラーの回転数を１２０〜１４０rpmとして脱硫処理を実施した。脱硫剤は、粒径が５mm以下に整粒し、ＣａＯを質量比９０％以上含有する生石灰とし、さらにソーダ灰を０．５kg／ton同時投入した。これらの試験条件を下記表１に、試験結果を下記表２に示す。
【００４０】
表１および表２に記載した各試験番号に係る諸数値は、それぞれが所定の使用開始前インペラー径とそのインペラー使用回数において、各２０〜３０チャージの実績値または計算値の平均値を表しており、表１の番号と表２の番号とは対応する試験の条件と結果を示している。
【００４１】
従来法における処理時間は、インペラー状態の変化による脱硫効率への影響を考慮するために、直前の数チャージにおける脱硫効率を参考にして脱硫効率のばらつきを織り込み、処理前溶銑中Ｓ濃度に応じて所定の脱硫剤原単位を定めた上で、確実に目標値以下のＳ濃度が得られるように処理時間を設定したものである。
【００４２】
一方、本発明例に係る各試験番号に記載した処理時間は、処理中のインペラーモーター電流値からインペラー径を推定して、前記数式１の範囲内で各チャージの脱硫処理を終了した結果である。
【００４３】
これらの試験に係る各チャージでは、処理前にインペラー径を測定したので、表１に併せて記載した。この実測インペラー径と計算インペラー径とは良く一致しており、いずれの数値を用いて処理時間を定めても、実質的に同じ処理時間となる。
【００４４】
【表１】
2010132989.tif 000005
【００４５】
【表２】
2010132989.tif 000006
【００４６】
表２によれば、脱硫処理前の溶銑中のＳ濃度に応じて所定の脱硫剤原単位を定め、確実に目標値以下のＳ濃度が得られるよう、過剰に処理時間を設定する従来方法に比べ、処理時間を上記数式１より算出し、設定する本発明では、ほぼ目標に近い脱硫率が得られており、処理時間が短縮されている。
【００４７】
すなわち、本発明によれば、溶銑の脱硫率のばらつきを抑制し、過剰に脱硫することなく、目的の溶銑中Ｓ濃度を達成する最小の処理時間で処理することが可能であることが分かる。
【００４８】
本発明は上記の形態例に限らず、各請求項に記載された技術的思想の範疇であれば、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】使用開始前の、インペラー径が１４００、１５００、１６００、１７００mmのものを、それぞれ該径が１００mm減少するまで使用し、脱硫率が９０％となった場合の処理時間とインペラー径の関係を回転数別に示した図である。
【図２】処理時間とインペラー径の関係を、脱硫率と回転数別に示した図である。
【図３】実測したインペラー径とモータの電流値の減少分から算出した計算インペラー径の関係を示した図である。
【図１】
2010132989.tif 000007
【図２】
2010132989.tif 000008
【図３】
2010132989.tif 000009