(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化鉄及び酸化マンガンの合計濃度を１０重量％以下に規制したスラグが浮遊している溶鋼を取鍋に収容し、ＲＨ真空脱ガス装置の上昇管及び下降管を溶鋼に浸漬し、溶鋼を取鍋から上昇管，真空度を３０〜４０トールに保持した真空槽及び下降管を経て取鍋に循環させ、真空槽内の溶鋼表面から下端までの距離を２．３〜３ｍに保持した上吹きランスを真空槽内の溶鋼表面に対向させ、５０重量％以下のＣａＦ2 及び２０重量％以下のＭｇＯをＣａＯに配合した脱硫剤を吹込み速度１〜２ｋｇ／分・トンで上吹きランスから真空槽内の溶鋼表面に吹き付けることを特徴とするＲＨ真空脱ガス装置を用いた溶鋼の脱硫方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ＲＨ真空脱ガス装置を用いて極低硫域まで効率よく迅速に溶鋼を脱硫する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶鋼の二次精錬に際し、ＲＨ真空脱ガス装置を用いて真空槽内の溶鋼表面に塊状の脱硫剤を自由落下させて脱硫する方法が知られている。この方法では、溶鋼と脱硫剤との反応界面積が小さいため脱硫効率が悪く、［Ｓ］≦５ｐｐｍの極低硫鋼を安定的に溶製することが困難であった。脱硫効率を上げるためには、脱硫剤の原単位を増やさざるを得ず、浸漬管，下部槽等を構築している耐火物の溶損が激しくなる。
また、脱硫効率を向上させるため、粉体インジェクションラインを接続したノズルや還流ガス吹込み用の浸漬ランスから粉体状の脱硫剤を溶鋼に吹き込む方法が採用されている。しかし、ＯＢノズルや浸漬ランスの寿命が短く、それらの管理が困難であり、更に吹込みガスと脱硫剤の両方を安定的に吹き込むことが困難なため、操業管理が難しくなる。
【０００３】
これらの欠点を補うため、特公昭６１−５９３７６号公報では、上吹きランスを用いて減圧下の溶鋼表面に脱硫剤を吹き付けることにより脱硫するＶＯＤプロセスを紹介している。特開平５−１７１２５３号公報，特開平６−７３４２９号公報等では、ＲＨ真空脱ガス装置において脱硫剤を上吹きして脱硫する条件として、真空度，ランス−溶鋼表面間距離，粉体供給速度等を規定している。また、特開平５−２８７３５９号公報では、取鍋スラグの酸化鉄と酸化マンガンの合計濃度を規定している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ＲＨ真空脱ガス装置を使用して極低硫鋼を溶製するとき、種々の操業条件の影響が顕在化し、従来では検討されていなかった操業条件の管理が極低硫鋼の安定的製造で必要とされる。
たとえば、特公昭６１−５９３７６号公報のように減圧下の溶鋼表面に脱硫剤を吹き付けるとき、取鍋スラグの低級酸化物の濃度が脱硫反応に及ぼす影響や、安定操業上で問題となる吹込みランスへの還流溶鋼の付着等に付いても具体的に把握しておく必要があり、それがあって初めてＲＨ真空脱ガス装置を使用した極低硫鋼の溶製が工業的に可能となる。
また、特開平５−１７１２５３号公報，特開平６−７３４２９号公報等で規定される条件下で脱硫剤を上吹きした場合でも、スプラッシュによるランスへの溶鋼付着や粉体吹込み時間の延長に伴った耐火物の溶損等があり、実操業上で安定操業するためには解決すべき問題がある。
【０００５】
更に、転炉スラグ流出量やスラグ改質状況にバラツキがあるため、特開平５−２８７３５９号公報のように取鍋スラグを規制しても、実操業上で安定的に所定濃度まで低減するためには、湯残し出鋼や多量のＡｌ含有改質材の添加等、新たな問題が発生する。
しかも、ランス−溶鋼表面間距離に起因するランスへの地金付着，遅い脱硫剤吹込み速度に起因して脱硫処理時間が長くなること，それに伴って耐火物の溶損が激しくなること等の問題が発生する。また、取鍋スラグの酸化鉄と酸化マンガンの合計濃度が低いほど脱硫反応が良好に進行することは、一般的には知られているものの、実操業上安定的に得られるスラグ組成に関して最適条件を確立するまでには至っていない。
本発明は、このような問題を解消すべく案出されたものであり、脱硫剤の吹込み条件やスラグ組成等を総合的に調整することにより、ＲＨ真空脱ガス装置を使用した溶鋼脱硫を効率よく短時間に行わせ、極低硫鋼を安定的に溶製すること目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の溶鋼脱硫方法は、その目的を達成するため、酸化鉄及び酸化マンガンの合計濃度を１０重量％以下に規制したスラグが浮遊している溶鋼を取鍋に収容し、ＲＨ真空脱ガス装置の上昇管及び下降管を溶鋼に浸漬し、溶鋼を取鍋から上昇管，真空度を３０〜４０トールに保持した真空槽及び下降管を経て取鍋に循環させ、真空槽内の溶鋼表面から下端までの距離を２．３〜３ｍに保持した上吹きランスを真空槽内の溶鋼表面に対向させ、５０重量％以下のＣａＦ2 及び２０重量％以下のＭｇＯをＣａＯに配合した脱硫剤を吹込み速度１〜２ｋｇ／分・トンで上吹きランスから真空槽内の溶鋼表面に吹き付けることを特徴とする。
【０００７】
【実施の形態】
本発明では、溶鋼成分及びスラグ成分を調整し、図１に示すＲＨ真空脱ガス装置を使用して脱硫する。ＲＨ真空脱ガス装置は、真空槽１の下部に設けた一対の上昇管２及び下降管３を取鍋４内の溶鋼５に浸漬する。真空槽１の上部に設けた排気口６から真空槽１を真空排気すると、取鍋４内の溶鋼５が真空槽１内に吸い上げられる。この状態で、上昇管２に組み込んだガスノズル７からＡｒガス等を吹込むと、溶鋼５は、真空槽１と取鍋４との間を還流する。
ＲＨ処理中に上吹きランス８を真空槽１内に降下させ、上吹きランス８の下端を溶鋼９の湯面上方に臨ませる。そして、上吹きランス８の先端から脱硫剤１０をＡｒガス等のキャリアガスと共に溶鋼９の湯面に吹き付け脱硫する。なお、取鍋４に収容されている溶鋼５の湯面には、Ａｌ含有還元剤で改質した取鍋スラグ１１及び脱硫剤１２を浮遊させている。
【０００８】
本発明は、［Ｓ］≦５ｐｐｍまでの極低Ｓ化をＲＨ−ＴＢフラックス上吹き法で安定的に実施するための条件を総合的に調整したものであり、溶鋼脱硫の高効率化により脱硫剤の捕捉効率を向上させ、脱硫剤の早期要求，取鍋スラグ酸化度の低減を図ると共に、ＲＨ耐火物の溶損を低減することにより脱硫時間の短縮を図り、スプラッシュを低減してＴＢランスへの地金付着を抑制する。
スラグ組成：酸化鉄及び酸化マンガンの合計濃度１０重量％以下
溶鋼脱硫効率を向上させ復硫を防止するためには、（Ｔ．Ｆｅ）及び（ＭｎＯ）の合計含有量を低減する必要がある。（Ｔ．Ｆｅ）及び（ＭｎＯ）の合計含有量を低減するほど脱硫効率は向上するが、工業的に実施する場合、スラグ流出量，アルミ改質のバラツキ等のため、必要とされる低減度合いを定量的に把握しておくことが要求される。実機試験の結果から、本脱硫法を使用する場合、（Ｔ．Ｆｅ）＋（ＭｎＯ）≦１０重量％まで低減させるとき、目標とする脱硫効果が得られる。
【０００９】
真空槽の真空度：３０〜４０トール
真空槽の真空度を上げると還流量が増加し、脱硫剤捕捉効率の向上に有効な湯面高さや脱硫効率の向上が図られる。しかし、真空度の上昇に伴ってスプラッシュが増加し、ランスへの地金付着が激しくなる。このようなことから、３０〜４０トールの真空度が適正である。
脱硫剤：５０重量％以下のＣａＦ2 及び２０重量％以下のＭｇＯ
脱硫効率を向上させるためには、脱硫剤を早期に溶融させ、ＣａＦ2 濃度を増加させる必要がある。しかし、ＣａＯの割合を低減すると、逆に脱硫効率が減少する傾向がみられる。そのため、ＣａＯ−ＣａＦ2 の配合は、この兼ね合いで定められる。他方、ＭｇＯは、耐火物の溶損を低減する作用を呈することから、脱硫剤に配合される。しかし、ＭｇＯの配合割合が多すぎると、脱硫効率を低下させるので、上限が２０重量％に設定される。
【００１０】
溶鋼表面からランス下端までの距離：２．３〜３ｍ
ランスの下端を湯面に近付けるほど、脱硫剤の捕捉効率が向上し、脱硫効率が向上する。その一方で、ランスへの地金付着量も増加し、場合によってはランスが溶損し、冷却水漏れが発生する虞れがある。このようなことから、溶鋼表面から２．３〜３ｍの高さ位置にランス下端が設定される。
脱硫剤吹込み速度：１〜２ｋｇ／分・トン
耐火物溶損を低減するためには、脱硫時間の短縮が必須である。同一原単位の脱硫剤を添加する場合、吹込み速度が早いほど脱硫時間が短縮される。しかし、早すぎる吹込み速度では、脱硫剤の溶鋼中滞留時間が短くなり、脱硫効率が減少してしまう。高脱硫効率を維持しながら脱硫時間を短縮するためには、脱硫剤の吹込み速度を１〜２ｋｇ／分・トンの範囲に設定することが必要となる。
【００１１】
【実施例】
転炉で溶製した［Ｃ］＝０．０５〜０．１５重量％，［Ｓｉ］＝０．００１〜０．０２重量％，［Ｍｎ］＝０．８〜１．５重量％，［Ｐ］≦０．０１５重量％，［Ｓ］＝０．００２〜０．１５重量％の組成をもつ溶鋼９０トンを、転炉から取鍋に出鋼した。
取鍋に流出したスラグは、Ａｌ含有還元剤によって改質し、（ＣａＯ）＝４０〜５０重量％，（ＳｉＯ2 ）＝１０〜１５重量％，（Ａｌ2 Ｏ3 ）＝２０〜２５重量％，（ＦｅＯ＋ＭｎＯ）＝２〜１０重量％の組成になるように調整した。改質した取鍋スラグの量は、８００〜１５００ｋｇであった。
取鍋に収容した溶鋼に、図１に示すようにＲＨ真空脱ガス装置の上昇管２及び下降管３を浸漬し、４ｋｇ／トンの割合で５４％ＣａＯ−３６％ＣａＦ2 −１０％ＭｇＯの脱硫剤１０をキャリアガスと共に上吹きランス８の先端から真空槽１内の溶鋼９の表面に吹き付けた。
【００１２】
脱硫剤吹込み条件は、溶鋼９の表面からランス８の下端までの距離を２．３〜３ｍに設定した。比較のため、吹込み速度を１．５ｋｇ／分・トンの一定値に設定し、溶鋼９の表面から２．３ｍ未満の高さ位置にランス８の下端を保持して脱硫剤を吹き込んだが、この場合はランスに多量の地金が付着し、次ヒート以降の処理に支障を来した。他方、ランス８の下端を溶鋼９の表面から３ｍを超える高さに設定した場合、排気口６に吸い込まれる脱硫剤１０の割合が多くなり、結果として脱硫効率が低下した。
溶鋼９の表面からランス８の下端までの距離を２．５ｍの一定値に設定し、脱硫剤の吹込み速度が脱硫効率に及ぼす影響を調査した。その結果、吹込み速度が１ｋｇ／分・トンに満たない場合では、脱硫時間が長くなり、その分だけ真空槽１，上昇管２，下降管３の溶損が激しくなった。他方、２ｋｇ／分・トンを超える吹込み速度では、脱硫剤の溶鋼滞留時間が短くなったことから、脱硫効率が低下した。これに対し、本発明で規定した１〜２ｋｇ／分・トンの範囲に吹込み速度を設定したものでは、何れも良好な脱硫効率が得られた。
ランス高さ及び吹込み速度が脱硫効率等に及ぼす影響を表１に示す。表１にみられるように、本発明で規定した条件下で脱硫剤を吹き込むとき、耐火物の溶損やランスへの地金付着を抑制し、短時間で［Ｓ］≦５ｐｐｍの極低硫領域まで溶鋼が脱硫されることが確認された。
【００１３】
0003660040.tif 000002
【００１４】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明においては、ランス高さ，脱硫剤吹込み速度，脱硫剤組成，取鍋スラグの組成，真空槽の真空度等を総合的に調整することにより、［Ｓ］≦５ｐｐｍの極低硫領域まで溶鋼を迅速に脱硫している。しかも、耐火物の溶損やランスへの地金付着が抑制されるため、安定した操業が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明で使用するＲＨ真空脱ガス装置
【符号の説明】
１：真空槽    ２：上昇管    ３：下降管    ４：取鍋    ５：取鍋内の溶鋼
６：排気口    ７：ガスノズル    ８：上吹きランス    ９：真空槽内の溶鋼
１０：脱硫剤    １１：取鍋スラグ    １２：脱硫剤
【図１】
0003660040.tif 000003