(57)【要約】【課題】脱燐効率を悪化させることなく、溶銑に行なわれる脱硫処理の脱硫効率を向上させた溶銑の脱硫方法を提供する。【解決手段】脱燐処理が行なわれた溶銑２を、混銑車１から溶銑鍋６に移し替える際に、溶銑２に脱酸剤８を加える。次いで、脱酸剤８が加えられた溶銑２に脱硫処理を行う。【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
脱燐処理が行なわれた溶銑を第１の搬送容器から第２の搬送容器に移し替える際に、前記溶銑に脱酸剤を加え、
次いで、該脱酸剤が加えられた溶銑を脱硫処理することを特徴とする、溶銑の脱硫方法。
【請求項２】
前記脱酸剤は、アルミニウム源または珪素源であ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、溶銑の脱硫方法に関し、具体的には、脱燐処理が行なわれた溶銑に対して行なう脱硫処理の方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鉄所では、溶銑を収容しかつ搬送する混銑車、または、溶銑を収容する溶銑鍋を積載・搬送する溶銑鍋搬送車両が走行している。以下、混銑車及び溶銑鍋を、適宜「搬送容器」と呼ぶ。搬送容器で、高炉から溶銑を受銑し、次いで、脱炭処理を行なうための製鋼工場へその溶銑を搬送する。脱炭処理を行なう前に、その溶銑中の不純物を除去するための溶銑予備処理が行なわれる。この溶銑予備処理には、脱珪処理、脱燐処理、脱硫処理がある。
【０００３】
特許文献１には、溶銑に、機械攪拌式（ＫＲ）による予備脱硫を行なって、溶銑中の硫黄濃度［Ｓ］を０．００３質量％以下とし、その後に、予備脱燐を行なって、溶銑中の燐濃度［Ｐ］を０．０４０質量％以下として、得られた脱硫・脱燐溶銑の転炉吹錬を行なうことが提案されている。特許文献２には、高炉から出銑後に脱珪処理した溶銑を転炉型脱燐炉にて脱燐処理するに際して、該転炉型脱燐炉に溶銑を装入する前に、脱珪処理により生成したスラグを溶銑鍋から除去することなく、転炉型脱燐炉に装入し、ＣａＯを含有する粉状の脱燐剤を上吹きランスから酸素をキャリアガスとして溶銑に吹き付けることにより脱燐処理を行い、次いで、溶銑を溶銑鍋に出湯し、該溶銑鍋において該溶銑を機械攪拌式脱硫法により脱硫処理することが提案されている。
【０００４】
特許文献１のように、溶銑を脱硫処理した後に、その溶銑に脱燐処理を行う場合には、脱硫処理で形成された硫黄含有スラグを、その溶銑から取り除くとしても、その硫黄含有スラグを完全に取り除くことが困難であり、脱硫処理後の脱燐処理で、溶銑に残った硫黄含有スラグから、硫黄成分が溶銑に戻る現象が生じる可能性がある。更には、脱燐処理で投入される昇温用炭材、焼結鉱等の酸化鉄源から、溶銑が硫黄を吸収する可能性があるため、溶銑中の硫黄の濃度が増加してしまい、結果的に、脱硫効率が悪化してしまう可能性がある。
【０００５】
特許文献２のように、溶銑を脱燐処理した後に、その溶銑を脱硫処理する場合には、脱燐処理で形成された燐含有スラグを、その溶銑から取り除くとしても、その燐含有スラグを完全に取り除くことが困難であり、脱燐処理後の脱硫処理で、溶銑に残った燐含有スラグから、燐成分が溶銑に戻る現象が生じて、脱硫処理で溶銑中の燐濃度が増加してしまう可能性がある。ところが、脱硫処理の後に行なわれる脱炭処理で、脱炭処理とともに脱燐処理も行なわれるため、脱炭後の溶鋼中の燐濃度を低下させることできるため、結果的に、脱硫効率を向上させつつ、溶鋼の燐濃度を低下させることができる。
【０００６】
しかしながら、溶銑を脱燐処理した後に、脱硫処理する方法では、次の問題点がある。
（ｉ）脱燐処理で溶銑に酸素を吹き付けるため、溶銑中の珪素、炭素が減少し、その分溶銑中の酸素ポテンシャルが高くなってしまう。脱硫反応は還元反応であるため、酸素ポテンシャルが高くなった溶銑では、脱硫処理が促進されにくくなる。
（ii）珪素及び炭素は、硫黄の活量を増加させる元素であるが、脱燐反応でこれらの元素が減少すると、硫黄の活量も減少するため、脱硫反応が促進されにくくなる。
（iii）脱燐反応は、溶銑温度が低いほど促進されることから、溶銑温度を低くして脱燐効率を向上させている。そのため、脱燐処理後の温度は、例えば、１３５０℃程度と低くなる。一方、脱硫反応は、溶銑温度が高いほど促進されることから、脱燐処理後の低い温度の溶銑では、効率的な脱硫反応を行なわれず、脱硫剤の原単位が増加するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１０９９２４号公報
【特許文献２】特開２００７−２２４３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述の問題点を考慮して、脱燐処理が行われた溶銑に対して行なう脱硫処理の脱硫効率を向上させる溶銑の脱硫方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち、上記課題を解決するための本発明の要旨は以下のとおりである。
（１）脱燐処理が行なわれた溶銑を第１の搬送容器から第２の搬送容器に移し替える際に、前記溶銑に脱酸剤を加え、次いで、該脱酸剤が加えられた溶銑を脱硫処理することを特徴とする、溶銑の脱硫方法。
（２）前記脱酸剤は、アルミニウム源または珪素源であることを特徴とする上記（１）に記載の溶銑の脱硫方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によって、脱硫処理を行なう前に、脱燐された溶銑に脱酸剤を加えることで、脱酸剤は溶銑中の酸素及びスラグに含有されている酸素と反応して発熱し、この発熱によって溶銑の温度を上げ、かつ、溶銑の酸素ポテンシャルを低下させるので、その後に行なわれる脱硫処理における脱硫効率を向上させることができる。ひいては、脱硫剤の使用量を抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】混銑車から排出される溶銑に脱酸剤を加える状況を示す概略説明図である。
【図２】脱酸剤の投入量と溶銑の温度変化との関係を示すグラフである。
【図３】脱硫処理において使用した脱硫剤原単位と脱硫率との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して本発明を具体的に説明する。図１は、混銑車から排出される溶銑に脱酸剤を加える状況を示す概略説明図である。２対のレールが、並列している位置となる移し替え位置が製鉄所内に存在しており、この移し替え位置では、第１のレール４が、それに並ぶ第２のレール５より高い位置に配置されている。第１のレール４は、高炉から移し替え位置まで繋がっており、第２のレール５は、移し替え位置から、脱硫処理が行なわれる所定の位置まで繋がっている。第１のレール４には混銑車（第１の搬送容器）１が走行し、第２のレール５には、溶銑鍋（第２の搬送容器）６を積載する溶銑鍋搬送車両７が走行する。
【００１３】
混銑車１で、高炉から、高炉スラグが含まれている溶銑２を受銑する。受銑後に、混銑車１を、脱燐処理を行なうための所定の位置に移動させて、溶銑２に固体ＣａＯ及び酸素を加えて脱燐処理を行なう。脱燐処理は、比較的低温の条件で、固体ＣａＯを溶銑２に投入しつつ、インジェクションランスなどにより酸素を吹き込むなどして行なう。酸素の吹き込みなどにより、溶銑２中の燐（Ｐ）の酸化反応を促進させ、これにより、この燐（Ｐ）を燐酸化合物（Ｐ２Ｏ５）にし、該燐酸化合物は、溶銑表面のスラグ３に３ＣａＯ・Ｐ２Ｏ５として吸収される。
【００１４】
溶銑２中の燐（Ｐ）が所定の濃度となるまで、または、酸素の吹き込みを開始してから所定の時間が経過するまで、この脱燐処理を行なう。脱燐処理を行った後に、混銑車１を除滓場（図示しない）へ移動して、溶銑２の表面上のスラグ３を溶銑２から取り除く（除滓処理）。スラグ３を取り除いた後に、混銑車１を、除滓場から移し替え位置へ移動させる。
【００１５】
脱燐処理及び除滓処理が行なわれた溶銑２を、混銑車１から溶銑鍋６に移し替える。その溶銑２を移し替える際に、脱酸剤８を溶銑２に加える。溶銑２に脱酸剤８を加える方法としては、単に脱酸剤８を投入すればよいが、図１に示すように、溶銑鍋６に脱酸剤８を前もって配置しておくことが好ましい。前もって配置しておけば、溶銑２が溶銑鍋６へ排出されるタイミングを考慮せずに、溶銑２に脱酸剤８を加えることが可能となる。また、投入シュート９から脱酸剤８を流下している溶銑２に投入することも可能である。溶銑鍋６に脱酸剤８を前もって配置する場合及び投入シュート９から脱酸剤８を流下している溶銑２に投入する場合のいずれであっても、溶銑の流れの攪拌力によって、脱酸剤８が溶銑２に溶けやすくなる。また、図１に示すように、脱酸剤８を前置きしつつ脱酸剤８を流下している溶銑２に投入すれば、更に、脱酸剤８が溶銑２に溶けやすくなる。
【００１６】
脱酸剤８を加えて所定時間が経過した後に、溶銑鍋６に収容されている溶銑２の表面上に、更にスラグ３が形成される。溶銑鍋搬送車両７を除滓場へ移動して、このスラグ３を溶銑２から取り除く。
【００１７】
脱燐処理における酸化反応は、１３００℃などの比較的低温の条件でより促進されることが知られており、一方で、脱硫処理などの還元反応は、１５００〜１６００℃の高温でかつ酸素ポテンシャルが低い条件下で、より促進されることも知られている。このため、脱燐処理と脱硫処理とを同じ温度条件で行なうことは、溶銑２から、燐（Ｐ）及び硫黄（Ｓ）の両方を取り除くという観点からすると効率的ではない。本発明では、脱燐と脱硫とを効率的に行なうために、脱硫処理を行なう前に溶銑２に脱燐処理をしておき、次いで、その溶銑２に脱硫処理を行うが、その前に溶銑２の温度を高めることを目的として、溶銑２に脱酸剤８を加える。これにより、脱酸剤８は溶銑２中の酸素及びスラグ３中の酸素と反応して発熱し、この発熱によって溶銑２の温度が上がり、更には、溶銑２中の酸素ポテンシャルが低下する。その結果、脱硫処理が促進されて、脱硫効率を向上させることができる。
【００１８】
脱酸剤８としては、アルミニウム源または珪素源を用いることが好ましい。アルミニウム源は、金属アルミニウム、アルミニウム合金、アルミドロスを含み、珪素源は、金属珪素、珪素合金を含む。なお、発熱源としては、炭素源も考えられるが、アルミニウムまたは珪素は、炭素よりも、酸素親和力が高くかつ単位質量当たりの発熱量も高い。
【００１９】
溶銑に投入する脱酸剤の投入量について、溶銑と脱酸剤との合計１トンのうち、脱酸剤成分（珪素成分及びアルミニウム成分）が０．１０〜０．２５質量％となるように、脱酸剤を溶銑に投入することが好ましい。脱酸剤成分が０．１０質量％程度で、溶銑の温度向上に寄与し始め、脱酸剤成分が０．２５質量％程度で温度上昇効果が飽和するため、溶銑１トンのうち、脱酸剤成分を０．１０〜０．２５質量％とすると、脱酸剤成分を、効率良く溶銑の温度向上に用いることができる。
【００２０】
脱酸剤８が加えられた溶銑２を収容する溶銑鍋６を、脱硫処理を行なうための機械攪拌装置などが設けられた所定の位置に移動させて、溶銑２を脱硫処理する。脱燐処理が行なわれてから脱硫処理を行うまでの間に、脱酸剤８の酸化反応（脱酸処理）以外のいかなる精錬処理も行わないことが好ましい。脱酸剤８を加えることによって発生した熱が、脱硫処理以外の精錬処理で用いられることを避けるためである。
【００２１】
また、上記実施形態では、混銑車１で高炉から溶銑２を受銑しており、この混銑車１から排出された溶銑２を溶銑鍋６に収容しているが、本発明はこの形態に限られず、高炉からの受銑を溶銑鍋６で行なってもよい。
【００２２】
以上のようにして、脱燐処理された溶銑に脱酸剤を加えることによって、溶銑内で脱酸剤の酸化反応を起こさせて、溶銑の温度を上げかつ酸素ポテンシャルを低下させてから、脱硫処理を行なうことによって、脱硫効率を向上させることができる。
【実施例】
【００２３】
溶銑を、最大で２８０トンを収容可能な混銑車１、及び、最大で３００トンを収容可能な溶銑鍋６を積載する溶銑鍋搬送車両７を準備した。第２のレール５上の移し替え位置に溶銑鍋６を配置しておく。脱酸剤８として、珪素源を用いた。珪素源としては、珪素成分が５０質量％であり、他の５０質量％が珪素成分以外の不純物であるＳｉ５０を用いた。
【００２４】
混銑車１で、高炉から２８０トンの溶銑を受銑した。該溶銑を収容する混銑車１を、脱燐処理が行なわれる所定の位置に移動させて、固体ＣａＯを溶銑２に加えつつ、溶銑２中の燐（Ｐ）濃度が０．０６５質量％となるまで酸素を吹き込んで、脱燐処理を行なった。
【００２５】
次いで、混銑車１を除滓場へ移動させて、脱燐処理が行なわれた溶銑２のスラグ３を除去した。スラグ３が除去された溶銑２を収容する混銑車１を、第１のレール４上の移し替え位置に移動させて、溶銑２を混銑車１から溶銑鍋６に移し替えた。移し替える際に、溶銑２に脱酸剤８を投入して、溶銑２内で珪素の酸化反応を生じさせる。次いで、溶銑鍋６を除滓場へ移動させて、溶銑鍋６内の溶銑２の表面上に生じたスラグ３を除去した。
【００２６】
除滓場から、溶銑２を収容した溶銑鍋６を、脱硫処理を行うための所定の位置に移動した。該所定位置で、溶銑２を機械攪拌しつつ、ＣａＯを主成分とする脱硫剤（ＣａＯ：９７質量％、ＣａＦ２：３質量％）を、溶銑鍋６に投入して、溶銑２に対して脱硫処理を行った。混銑車１から溶銑鍋６へ溶銑２を排出してから、脱硫処理が行われる所定の位置まで移動するまでに掛かった時間は１５分であった（本発明例）。本発明例では、溶銑２に加える脱酸剤８の量及び脱硫剤の量をそれぞれ変更して、上記のような、高炉からの受銑から脱硫処理までの操業を複数回行なった。
【００２７】
本発明例と比較するために、脱燐処理がなされた溶銑２を除滓処理した後に、脱酸剤８を溶銑２に加えないで、混銑車１から溶銑鍋６へ溶銑２を移し替えた後に、その溶銑２に対して脱硫処理を行った（比較例）。比較例でも、本発明例と同様に、溶銑２に加える脱硫剤の量を変更して、高炉からの受銑から脱硫処理までの操業を複数回行なった。
【００２８】
＜本発明例と比較例との評価＞
本発明例における各操業において、除滓後の溶銑２の温度と、脱酸剤８の投入量を変更しつつ、脱酸剤８を投入してから１５分後における溶銑２の温度を測定した。図２は、脱酸剤の投入量と、その脱酸剤を投入する前後での溶銑の温度変化との関係を示すグラフである。比較例における操業では、除滓後の溶銑２の温度と、移し替え位置から移動し始めてから１５分経過後の溶銑２の温度を測定した。比較例は当然に溶銑に加えた脱酸剤の量は０である（縦軸にのみプロットされる）。図２に示すように、比較例に比べて、本発明例では、溶銑の温度が上がっていることがわかる。
【００２９】
更には、本発明例及び比較例の各操業における脱硫処理での脱硫率を測定した。図３は、使用した脱硫剤原単位と脱硫率との関係を示すグラフである。図３における縦軸のＳｏは、脱硫処理前の溶銑中の硫黄成分の濃度を示し、縦軸のＳｆは、脱硫処理後の溶銑中の硫黄成分の濃度を示す。図３に示すように、本発明例の脱硫処理では、比較例に比べて、脱硫剤原単位が低くても、各操業において安定して高い脱硫率となることがわかる。本発明例の操業では、脱硫処理の脱硫効率が良好であったことがわかる。
【００３０】
本発明によって、脱燐処理された溶銑に脱酸剤を加えることで、溶銑内で脱酸剤の酸化反応を起こさせて、溶銑の温度を上げかつ酸素ポテンシャルを低下させて、脱硫効率を向上させることができる。
【符号の説明】
【００３１】
１  混銑車
２  溶銑
３  スラグ
４  第１のレール
５  第２のレール
６  溶銑鍋
７  溶銑鍋搬送車両
８  脱酸剤
９  投入シュート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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