(57)【要約】 【課題】  溶銑の予備処理を行なう際に少量をスラグに投入すれば、直ちにフォーミングの抑止効果を発揮し、しかもその効果を持続できる経済性及び効率性に優れたスラグフォーミング抑止剤及びスラグフォーミング抑止方法を提供する。【解決手段】  スラグフォーミング抑止剤は、溶銑の予備処理におけるスラグのフォーミングを抑止するスラグフォーミング抑止剤であって、フェロマンガン製造の際の集塵ダストとして回収されるマンガンダストを成形し塊化してなる。溶銑の予備処理を行なうに際しては、このスラグフォーミング抑止剤をスラグの上方から投入してスラグのフォーミングを抑止する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶銑の予備処理におけるスラグのフォーミングを抑止するスラグフォーミング抑止剤であって、フェロマンガン製造の際の集塵ダストとして回収されるマンガンダストを成形し塊化してなることを特徴とするスラグフォーミング抑止剤。
【請求項２】
前記マンガンダストは、Ｍｎ、Ｃを主成分とすることを特徴とする請求項１記載のスラグフォーミング抑止剤。
【請求項３】
溶銑の予備処理を行なうにあたって、請求項１又は２のいずれかに記載のスラグフォーミング抑止剤をスラグの上方から投入してスラグのフォーミングを抑止することを特徴とするスラグフォーミング抑止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶銑の予備処理におけるスラグのフォーミング（即ち泡立ち）を抑止するスラグフォーミング抑止剤及び抑止方法に関し、特に溶銑の予備処理として脱珪処理を行なう際にスラグのフォーミングを効果的に抑止できるスラグフォーミング抑止剤及び抑止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶銑を高炉から出銑した後、転炉で脱炭処理を行なうに先立って、溶銑に予備処理として脱珪、脱燐、脱硫処理を施す技術が、一般に広く採用されている。これらの処理は、溶銑の予備処理と呼ばれており、鋳床脱珪、鍋・トーピードインジェクション脱珪、鍋脱燐・脱硫、トーピード脱燐・脱硫等がある。これらの溶銑の予備処理において、処理中に溶銑中の炭素と酸化鉄、酸素ガス等の酸素源とが反応して、発生するＣＯガス気泡により溶銑表面に浮遊しているスラグのフォーミングが発生する。フォーミングが激しいと、フォーミングしたスラグが鍋、トーピード等の容器から溢れ出し、操業を阻害する。スラグが溢れ出ないように容器内のフリーボードを確保するためには、溶銑の装入量を減らさなくてはならず、生産性の低下を招く。従って、これらのことを引き起こすフォーミングを抑制することが重要である。
【０００３】
従来、このようなフォーミングを抑制して溶銑の予備処理を効率よく行なうために、種々のフォーミング抑制剤及び抑制方法が提案されている。
例えば、特許文献１には、溶銑にスケール、その他の精錬剤を添加して溶銑の脱珪、脱燐もしくは脱燐脱硫を行なう溶銑予備処理方法において、スラグフォーミング高さが容器高さの範囲内に維持されるように、炭材を一回の抑制作業につき溶銑トン当り０．１ｋｇ以上０．８ｋｇ未満添加して、スラグフォーミング高さを抑制するために精錬容器の炉口近傍に監視用カメラを設置してスラグフォーミング高さを監視し炭材添加時期を判断するスラグフォーミング抑制方法が提案されている。
【０００４】
また、特許文献２には、溶銑の鋳床脱珪に脱珪剤とともに使用するフォーミング防止剤であって、高炉灰（高炉ガスから集塵により分離されたダスト）、高炉灰に廃ボタ（出銑口閉塞に使用しているマッド材の廃棄物）を含有させたもの、または高炉灰に水分を含有させた鋳床脱珪のフォーミング防止剤が提案されている。この技術によれば、フォーミング防止剤が嵩比重が大きく、スラグ層を通過して下方へ落下するので、フォーミングの原因となるガスの抜け道としてガス抜き口をスラグ層につくる効果がある。
【０００５】
更に、特許文献３には、溶銑の脱珪処理の際に生成する泡だったＳｉＯ2 系溶融スラグへ金属アルミニウムを添加し消泡作用を行なわせるスラグの泡立ちを鎮静する方法が提案されている。この技術では、金属アルミニウムと酸化鉄とを反応させて酸化アルミニウムを生成し、この酸化アルミニウムによってスラグの表面張力を増加させてフォーミングを抑制する。
【０００６】
また、特許文献４には、アルミニウムを２５ｗｔ％以上含有し、かつ硫黄を２ｗｔ％以上含有するフォーミング抑制剤が提案されている。この技術では、脱珪処理の際に生成するスラグにフォーミング抑制剤を投入して、スラグの酸化度をアルミニウムで低減するとともに、スラグ/ メタル界面の表面張力を硫黄で低減し、気泡を容易に消滅させてフォーミングを抑制する。
【特許文献１】特開平５−１２５４２４号公報
【特許文献２】特開平２−１１８０１１号公報
【特許文献３】特開昭５７−１０４６０４号公報
【特許文献４】特開２０００−３２８１２２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、これら従来の技術にあっては、以下の問題点があった。
即ち、特許文献１及び２では、スラグ気泡の機械的破壊を狙ったものであるが、フォーミング鎮静化作用が長く維持できず、フォーミング抑止剤の使用量が増加し、またフォーミング鎮静化に要する時間が長く、必ずしも効率的ではないという問題点があった。
また、特許文献２においては、フォーミング防止剤の嵩比重を増加させる手段としての水含有操作が水蒸気爆発を起こす危険性があり安全上の問題があるばかりでなく、廃ボタを含有させるフォーミング防止剤を用いる場合には、廃棄物となるスラグ量の増加につながるという問題点があった。
【０００８】
更に、特許文献３については、アルミニウムがスラグ中の酸化鉄（予備処理剤として酸化鉄が使用されているため存在する）とした時の発熱、アルミニウム添加時の反応生成物である酸化アルミニウムがＳｉＯ2 系溶融スラグの表面張力を増加させるので泡立ち（フォーミング）にくいとした知見であり、また、特許文献４では、フォーミングの原因となるスラグ中の酸化度を低減し、さらに硫黄の添加により、スラグ/ メタル界面張力を低減して気泡維持を困難にし、破泡を促進するという点で、フォーミング抑止の原理的な面で着目に値し、特許文献１及び２に比較して優れているものの、フォーミング抑止の効果にムラがあり、この効果ムラから比較的フォーミング抑止剤を多量に必要とするため経済性に問題があった。
【０００９】
従って、本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、溶銑の予備処理を行なう際に少量をスラグに投入すれば、直ちにフォーミングの抑止効果を発揮し、しかもその効果を持続できる経済性及び効率性に優れたスラグフォーミング抑止剤及びスラグフォーミング抑止方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、スラグ融点を低下させてフォーミングを抑止する技術であり、かつ使用においてスラグ温度低下が少ない特性を兼ね備えたフォーミング抑止技術であり、特に脱珪処理のようにスラグが激しくフォーミングを起こす場合に顕著な効果を発揮する。
即ち、本発明のうち請求項１に係るスラグフォーミング抑止剤は、溶銑の予備処理におけるスラグのフォーミングを抑止するスラグフォーミング抑止剤であって、フェロマンガン製造の際の集塵ダストとして回収されるマンガンダストを成形し塊化してなることを特徴としている。
【００１１】
また、本発明のうち請求項２に係るスラグフォーミング抑止剤は、請求項１記載のスラグフォーミング抑止剤において、前記マンガンダストは、Ｍｎ、Ｃを主成分とすることを特徴としている。
更に、本発明のうち請求項３に係るスラグフォーミング抑止方法は、溶銑の予備処理を行なうにあたって、請求項１又は２のいずれかに記載のスラグフォーミング抑止剤をスラグの上方から投入してスラグのフォーミングを抑止することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、溶銑の予備処理を行なう際に、少量のスラグフォーミング抑止剤をスラグに投入するだけで、直ちにフォーミングの抑止効果が発揮され、しかもその効果を持続することができる。そして、スラグフォーミング抑止剤を多量に投入する必要がないので、溶銑の予備処理を経済的かつ効率的に行なうことができる。
また、スラグフォーミング抑止剤中に含まれるＣが燃焼することにより、スラグ昇温剤として作用し、スラグの温度低下を抑止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
発明者らは、溶銑の予備処理におけるスラグのフォーミングを抑止するスラグフォーミング抑止剤の発明に際し、フェロマンガン製造の際の集塵ダストとして回収されるマンガンダストに着目した。
ここで、マンガンダストの組成は、Ｍｎ：３２．１質量％、Ｃ：２６．８質量％、ＳｉＯ2 ：６．８質量％、Ｃａ：４．３質量％、残部酸化鉄ダストである。
このマンガンダストの主成分をなすＭｎは、スラグとの反応時に、ＭｎＯとなってスラグ融点の低下作用がある。また、金属Ｍｎは、金属アルミニウムと同様に燃焼熱によりスラグ温度の上昇効果が期待できる。
また、もう一つの主成分であるＣは、燃焼すればスラグ昇温剤となり、スラグ中に分散すると生成ガス（ＣＯガス）が抜けやすいという効果がある。
【００１４】
一方、このマンガンダストが浮遊粉塵として存在するとき爆発事故を招く可能性がある。
従って、本発明においては、スラグフォーミング抑止剤として、フェロマンガン製造の際の集塵ダストとして回収されるマンガンダストを成形し塊化したものを使用することにした。
ここで、「塊化」とは、成形し小団塊化することをいい、加水して造粒してペレット小団塊を得る。あるいは、ブリケットマシンを使用してブリケット状子団塊を得る。加水のみで子団塊を得ることができないときは、バインダーを使用する。バインダーとしては、ベントナイト、糖蜜、澱粉などが好適である。
【００１５】
なお、マンガンダストの塊化では、使用までの間、塊化できればよく、使用もスラグ上への投入であり、投入後は粉化してもかまわない。また、塊化したマンガンダストには強度が要求されないので、バインダー使用量は過少でかまわない。また、塊化したマンガンダストを投入してスラグと反応させるため、塊化したマンガンダストの大径化は不要であり、３０ｍｍ以下の小団塊であればよい。３０ｍｍを超える塊化では、スラグ中に未反応部分が残り経済的ではない。なお、投入時の風による飛散などを考慮すると、０．１ｍｍ以上の小団塊とすることが好ましい。
【００１６】
スラグフォーミング抑止剤として、フェロマンガン製造の際の集塵ダストとして回収されるマンガンダストを成形し塊化したものを使用すると、以下の利点があることが判明した。
即ち、マンガンダストには、Ｍｎ、Ｃの主成分のほか酸化鉄ダストが含まれるので、比重が重く、スラグフォーミング抑止剤としては溶銑の比重よりは小さいが、スラグの比重よりも重くなっている。通常、溶銑の比重は６．８ｇ/ ｃｍ3 程度、スラグの比重は２．３ｇ/ ｃｍ3 程度、そして本発明のスラグフォーミング抑止剤の比重は４〜６ｇ/ ｃｍ3 程度であるから、本発明のスラグフォーミング抑止剤は、投入時、溶銑とスラグとの界面で反応することになる。このため、本発明のスラグフォーミング抑止剤は下記の作用効果を発揮することになる。
【００１７】
即ち、製造したスラグフォーミング抑止剤を、溶銑の予備処理に使用する際には、スラグの上方からスラグフォーミング抑止剤を投入する。すると、スラグフォーミング抑止剤の比重は、スラグの比重よりも大きいので、スラグフォーミング抑止剤はスラグの上面から沈降していき、フォーミングしたスラグ層を破泡し、かつスラグ層にＣＯガスの流路が形成される。つまり、スラグフォーミング抑止剤を投入すると、直ちにスラグ層にＣＯガスの流路が形成され、フォーミングを抑止する効果が発揮される。このとき、スラグフォーミング抑止剤が沈降する速度が大きいほど、スラグ層にＣＯガスの流路が形成される所要時間が短縮される。従って、本発明のスラグフォーミング抑止剤の比重は溶銑の比重に近く、フォーミング抑止の効率がよい。
【００１８】
そして、スラグフォーミング抑止剤は、スラグの上面から沈降していき、スラグと溶銑との境界面に到達する。スラグフォーミング抑止剤の比重は溶銑の比重よりも小さいので、スラグフォーミング抑止剤は溶銑の浴面に滞留し、溶銑とスラグとの境界面でスラグフォーミング抑止剤中のＭｎ、Ｃ成分が反応して、その上面のスラグのフォーミング抑止効果を発揮する。
つまり、本発明のスラグフォーミング抑止剤をスラグに投入することにより、直ちにスラグフォーミング効果が発揮され、しかもスラグと溶銑との境界面にスラグフォーミング抑止剤が滞留して長時間にわたってフォーミング抑止効果が持続される。この際に、多量のスラグフォーミング抑止剤を投入する必要はない。
【００１９】
以上説明したように、溶銑の予備処理を行なう際に、本発明のスラグフォーミング抑止剤をスラグに投入すると、直ちにスラグ層にＣＯガスの流路が形成されるとともに、スラグと溶銑との境界面でスラグフォーミング抑止剤が作用するので、少量のスラグフォーミング抑止剤をスラグに投入するだけで、直ちにフォーミングの抑止効果が発揮され、しかもその効果を持続することができる。そして、溶銑の予備処理として脱珪処理を行なう際にも、スラグのフォーミングを十分に抑止することができる。
従って、本発明のスラグフォーミング抑止剤を使用すれば、その投入量を削減できるので、溶銑の予備処理を経済的かつ効率的に行なうことができる。その結果、溶銑鍋やトーピードカー等の容器に収容した溶銑の予備処理を行なう場合には、その容器に収容する溶銑量を増加できるので、溶銑の予備処理の生産性の向上や転炉の生産性の向上の効果も得ることができる。
【実施例】
【００２０】
（本発明例）
フェロマンガンを製造しているシャフト炉の集塵ダストであるマンガンダストを回収し、ペレタイザーを用いてスラグフォーミング抑止剤（球形、平均直径１０ｍｍ）を製造した。溶銑の予備処理として脱珪処理を行なう際に、このスラグフォーミング抑止剤を使用した。即ち、トーピードカー（容量３００ｔｏｎ）に収容した溶銑に酸化鉄あるいは酸素ガスを吹き付けることによって溶銑予備処理中、脱珪処理を行なった。脱珪によるＳｉとＯの反応により、脱珪時には溶銑の浴面上にスラグ（ＳｉＯ2 ）が生成するが、フォーミングの発生の都度、スラグの上方から前記スラグフォーミング抑止剤を投入した。スラグフォーミング抑止剤の投入量は１回当り１０ｋｇとし、脱珪処理が終了するまでスラグのフォーミングの状況を開口部から観察しながらスラグフォーミング抑止剤を適宜投入した。このようにしてトーピードカー２０チャージ分の脱珪処理を繰り返し行なった。これを本発明例とする。
【００２１】
（比較例）
スラグフォーミング抑止剤としてアルミ灰（平均粒径０．１ｍｍ）をペレタイザーで造粒し製造した球形（平均直径２０ｍｍ）のものを、溶銑の予備処理として脱珪処理を行なう際に使用した。脱珪処理の手順は、上述の本発明例と同じである。これを比較例とする。
【００２２】
（結果）
本発明例と比較例の双方において、１チャージ当りのスラグフォーミング抑止剤の投入量を調査した。
図１に、本発明例と比較例の双方における、トーピードカーからスラグが溢れ出るのを抑止できる１チャージ当りのスラグフォーミング抑止剤の投入回数を示す。
図１からわかるように、本発明例では、スラグフォーミング抑止剤を１チャージ当り２〜３回投入すると、トーピードカーの開口部からスラグが溢れ出るのを防止できた。従って、本発明例では、１チャージ当りのスラグフォーミング抑止剤の投入量は２０〜３０ｋｇであった。
【００２３】
これに対して、比較例では、図１からわかるように、スラグフォーミング抑止剤を１チャージ当り５〜６回投入すると、トーピードカーの開口部からスラグが溢れ出るのを防止できた。従って、比較例では、１チャージ当りのスラグフォーミング抑止剤の投入量は５００〜６０ｋｇであった。
従って、本発明例では、比較例よりも少量のスラグフォーミング抑止剤をスラグに投入することによってスラグフォーミングを効果的に抑止できることがわかる。よって、溶銑の予備処理を経済的かつ効果的に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明例と比較例の双方における、トーピードカーからスラグが溢れ出るのを抑止できる１チャージ当りのスラグフォーミング抑止剤の投入回数を示すグラフである。
【図１】
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