(57)【要約】【課題】  冷鉄源の入れ置きされた溶銑保持搬送容器で高炉から出銑される溶銑を受銑し、この溶銑に対して機械攪拌式脱硫装置を用いて脱硫処理を施すに際し、溶銑中に残留する未溶解の冷鉄源の浮上を抑制して未溶解の冷鉄源とインペラーとの衝突によるインペラーの損傷を防止する。【解決手段】  冷鉄源５の入れ置きされた溶銑保持搬送容器２で溶銑３を受銑し、この溶銑に対して機械攪拌式脱硫装置を用いて脱硫処理を施すに際し、回転するインペラー４の端部近傍に設けた浸漬ランス６から溶銑中にガスを吹き込む、或いは、溶銑保持搬送容器の底部に設けたガス吹き込み手段７から溶銑中にガスを吹き込んで、冷鉄源の浮上を防止しながら脱硫処理する。【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷鉄源の入れ置きされた溶銑保持搬送容器で溶銑を受銑し、この溶銑に対して機械攪拌装置を用いて脱硫処理を施すに際し、機械攪拌装置の回転するインペラーの端部近傍に設けた浸漬ランスから溶銑中にガスを吹き込む、或いは、前記溶銑保持搬送容器の底部に設けたガス吹き込み手段から溶銑中にガスを吹き込んで、前記冷鉄源の浮上を防止しながら脱硫処理することを特徴とする、溶銑の脱硫処理方法。
【請求項２】
前記冷鉄源の入れ置き質量を、溶銑トン当たり２５ｋｇ以上とすることを特徴とする、請求項１に記載の溶銑の脱硫処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械攪拌式脱硫装置を用いて溶銑を脱硫処理する方法に関し、詳しくは、鉄スクラップなどの冷鉄源の添加された溶銑を機械攪拌式脱硫装置で脱硫処理する際に、未溶解の鉄スクラップが機械攪拌式脱硫装置のインペラー（「回転羽根」或いは「回転翼」とも呼ぶ）と衝突することを防止して脱硫処理する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高炉から出銑された溶銑には、通常、鋼の品質に悪影響を及ぼす硫黄（Ｓ）が高濃度で含まれており、鋼中の硫黄含有量を低減させることを目的として、脱硫反応効率の高い溶銑段階で脱硫処理が施されている。この脱硫処理は、Ａｒガスなどの不活性ガスのガス吹き込みによるガス攪拌方式、或いは、インペラーによる機械攪拌方式によって、攪拌されている溶銑に脱硫剤を添加して行う方法が一般的であり、特に、安価なＣａＯ系の脱硫剤を使用した場合でも高い脱硫効率が得られることから、近年は機械攪拌方式による脱硫方法が主流になっている。
【０００３】
ところで近年、鉄スクラップや冷銑、或いは磁選屑（容器から排出したスラグに混入した地金を磁力選別して回収したもの）などの冷鉄源を効率的に溶解する技術として、例えば特許文献１に開示されるように、高炉から出銑される溶銑の熱を利用して冷鉄源を溶解する方法が提案されている。即ち、高炉から出銑される溶銑を受銑して搬送するための溶銑保持搬送容器に冷鉄源を入れ置きし、この溶銑保持搬送容器で溶銑を受銑して溶銑の熱及び溶銑保持搬送容器の保有する熱で冷鉄源を溶解し、その後、この溶銑に対して脱硫処理及び脱燐処理を施した後、転炉で脱炭精錬して溶鋼を溶製する方法である。
【０００４】
この場合、入れ置きする冷鉄源が少なければ、高炉からの受銑時にほとんどの冷鉄源は溶解してしまい、その後の脱硫処理及び脱燐処理では何ら問題にはならないが、溶銑トン当たり２５ｋｇ以上の冷鉄源を入れ置きした場合には受銑時に溶け切れず、未溶解のまま次工程の脱硫処理及び脱燐処理で処理される。
【０００５】
脱燐処理は、上吹きランスから酸素ガスを吹き付けて行うことが一般的であり、冷鉄源が未溶解のまま溶銑中に残留していても脱燐処理作業に影響を与えることはほとんどないが、機械攪拌式脱硫装置を用いた脱硫処理では、溶銑中に浸漬させたインペラーを高速度で回転し、添加した脱硫剤と溶銑とを強攪拌して脱硫処理しているので、冷鉄源が未溶解のまま残留すると、溶銑保持搬送容器の底部に残留していた冷鉄源が回転するインペラーによる溶鋼流に伴って溶銑中で浮上し、耐火物製のインペラーと衝突してインペラーが損傷し、インペラーの使用回数が低下してしまうという問題が発生する。従来、この問題解決のための手段は特に提案されていない。
【特許文献１】特開平５−５９４２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、冷鉄源の入れ置きされた溶銑保持搬送容器で高炉から出銑される溶銑を受銑し、この溶銑に対して機械攪拌式脱硫装置を用いて脱硫処理を施すに際し、溶銑中に残留する未溶解の冷鉄源の浮上を抑制し、未溶解の冷鉄源とインペラーとの衝突によるインペラーの損傷を防止することのできる、溶銑の脱硫処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための第１の発明に係る溶銑の脱硫処理方法は、冷鉄源の入れ置きされた溶銑保持搬送容器で溶銑を受銑し、この溶銑に対して機械攪拌装置を用いて脱硫処理を施すに際し、機械攪拌装置の回転するインペラーの端部近傍に設けた浸漬ランスから溶銑中にガスを吹き込む、或いは、前記溶銑保持搬送容器の底部に設けたガス吹き込み手段から溶銑中にガスを吹き込んで、前記冷鉄源の浮上を防止しながら脱硫処理することを特徴とするものである。
【０００８】
第２の発明に係る溶銑の脱硫処理方法は、第１の発明において、前記冷鉄源の入れ置き質量を、溶銑トン当たり２５ｋｇ以上とすることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、溶銑中に浸漬させたインペラーを回転させて溶銑を脱硫処理する際に、回転するインペラーの端部近傍に設けた浸漬ランスから、或いは、前記溶銑保持搬送容器の底部に設けたガス吹き込み手段から、溶銑中にガスを吹き込んでインペラーの回転によって形成される溶鋼流の流れの方向を強制的に変えるので、未溶解の冷鉄源が溶銑保持搬送容器の底部に残留していても未溶解の冷鉄源は溶銑保持搬送容器の底部から浮上せず、その結果、回転するインペラーと未溶解の冷鉄源との衝突を避けることができ、冷鉄源との衝突によるインペラーの損耗を抑えることが可能となり、インペラーの使用回数を増大させることが達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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、機械攪拌式脱硫装置において本発明に係る脱硫処理を実施している様子を示す概略断面図であり、図１では、溶銑を受銑して搬送するための溶銑保持搬送容器として取鍋型の溶銑鍋を使用した例を示している。
【００１１】
溶銑３を受銑し、その後、転炉などの他の容器に溶銑３を排出した空の溶銑鍋２に、鉄スクラップ、磁選屑、冷銑、鋼の切削加工屑などの冷鉄源５を装入し、冷鉄源５を装入した溶銑鍋２を搬送台車１で高炉に搬送し、高炉から出銑される溶銑３の受銑位置に配置する。そして、高炉から出銑される溶銑３をこの溶銑鍋２で受銑し、受銑した溶銑３を搬送台車１で機械攪拌式脱硫装置に搬送する。本発明による脱硫処理の対象となる溶銑３は、どのような成分であっても構わず、例えば、予め脱珪処理や脱燐処理が施されていてもよい。脱珪処理とは、脱燐処理を効率良く行うために脱燐処理に先立ち、溶銑３に酸素ガスや鉄鉱石などの酸素源を添加して主に溶銑中のＳｉを除去する処理である。
【００１２】
溶銑鍋２に入れ置きした冷鉄源５は、受銑の待機中に溶銑鍋２の保有する熱によって加熱され、受銑時には、落下して注入される溶銑３により溶銑３と強攪拌されると同時に溶銑３から熱を受け、その一部が溶解する。冷鉄源５の装入量が少ないと、装入した冷鉄源５の全てが溶解してしまい、本発明を実施するための目的がなくなってしまうので、冷鉄源５の溶銑鍋２への装入量が溶銑トン当たり２５ｋｇ以上の場合に本発明を適用することが望ましい。
【００１３】
機械攪拌式脱硫装置は、溶銑鍋２に収容された溶銑３に浸漬・埋没し、旋回して溶銑３を攪拌するための耐火物製のインペラー４を備えており、このインペラー４は、昇降装置（図示せず）によってほぼ鉛直方向に昇降し、且つ、回転装置（図示せず）によって軸４ａを回転軸として旋回するようになっている。また、機械攪拌式脱硫装置には、ＣａＯ系の脱硫剤を収容するホッパー（図示せず）及び金属Ａｌやアルミドロス粉末などの脱硫助剤を収容するホッパー（図示せず）などが備えられており、これらのＣａＯ系脱硫剤及び脱硫助剤は、ホッパーに接続されるシュート（図示せず）を介して任意のタイミングで各々独立して溶銑鍋２の内部に供給できるようになっている。脱硫助剤とは、溶銑中或いはスラグ中の酸素と優先的に反応し、溶銑及びスラグの酸素ポテンシャルを低減させ、脱硫剤による脱硫反応を促進させるための副原料である。
【００１４】
ＣａＯ系の脱硫剤としては、ＣａＯを含有し、溶銑３の脱硫処理ができるものであればＣａＯの含有量に特に制約はないが、通常は、ＣａＯ単味またはＣａＯを５０質量％以上含有し、必要に応じてその他の成分として、Ａｌ2 Ｏ3 、ＣａＦ2 、ＭｇＯ、ＳｉＯ2などの滓化促進剤を含有するものである。具体的には、生石灰（ＣａＯ）、ドロマイト（ＭｇＣＯ3 ・ＣａＣＯ3 ）、消石灰（Ｃａ(ＯＨ)2）、石灰石（ＣａＣＯ3 ）などを使用することができる。また、脱硫助剤としては、金属Ａｌやアルミドロス粉末の他に、アルミニウム融液をガスでアトマイズして得られるアトマイズ粉末や、アルミニウム合金を研磨、切削する際に発生する切削粉などの他のＡｌ源や、フェロシリコンのようなＳｉ合金や、Ｍｇ合金などを用いることもできる。
【００１５】
機械攪拌式脱硫装置には、回転するインペラー４の端部近傍に、昇降式の浸漬ランス６が設けられ、浸漬ランス６から、Ａｒガスなどの不活性ガス、窒素ガスなどの非酸化性ガスが溶銑３に吹き込まれる構造になっている。酸化性ガスは、還元反応である脱硫反応を阻害するので、使用してはならない。図１では、軸４ａを対象軸として浸漬ランス６を２基設置しているが、１基でもよく、また３基以上でもよい。但し、浸漬ランス６からガスを吹き込む目的は、回転するインペラー４により形成される溶鋼流を強制的に変更することを目的としており、この目的のためには浸漬ランス６を２基以上設置することが好ましい。また、２基以上設置する場合には、溶銑鍋２の円周方向で等間隔に設置することが好ましい。
【００１６】
また、溶銑鍋２の側壁側の底部には、Ａｒガスなどの不活性ガス、窒素ガスなどの非酸化性ガスを吹き込むためのポーラス煉瓦７が２基配置されている。ポーラス煉瓦７から吹き込むガスも、浸漬ランス６から吹き込むガスと同様に回転するインペラー４により形成される溶鋼流を変えることを目的としたものである。従って、ポーラス煉瓦７も２基以上設置することが好ましい。尚、図１では、浸漬ランス６とポーラス煉瓦７の両方が設置されているが、どちらかの一方で構わない。勿論、双方を設置しても構わない。以下、浸漬ランス６のみからガスを吹き込む場合について説明する。ポーラス煉瓦７から吹き込む場合には、浸漬ランス６から吹き込む場合に準じて吹き込めばよい。
【００１７】
インペラー４の位置が溶銑鍋２のほぼ中心になるように、溶銑鍋２を搭載した搬送台車１の位置を調整し、次いで、インペラー４を下降させて溶銑３に浸漬させる。また、インペラー４の下降に前後して、不活性ガスまたは非酸化性ガスを吹き込みながら浸漬ランス６を溶銑３に浸漬させる。浸漬ランス６からは浸漬させた以降もガスを吹き続ける。インペラー４及び浸漬ランス６が溶銑３に浸漬したならば、インペラー４の旋回を開始し、所定の回転数まで昇速する。インペラー４の回転数が所定の回転数に達したならば、ＣａＯ系の脱硫剤を上置き投入する。ＣａＯ系脱硫剤の上置き添加と並行して、または、上置き添加の前後に、若しくは脱硫処理期間の全期間に、脱硫反応を促進させるために脱硫助剤を溶銑鍋２に供給する。
【００１８】
そして、所定量のＣａＯ系脱硫剤の投入が完了した以降もインペラー４を旋回させて脱硫処理を継続し、所定時間の攪拌を行ったなら、インペラー４の回転数を減少させて停止させ、脱硫処理を終了する。この間、浸漬ランス６からのガス吹き込みを継続する。インペラー４の旋回が停止したなら、インペラー４を上昇させ、溶銑鍋２の上方に待機させる。また、インペラー４の旋回が停止したなら、浸漬ランス６を上昇させ、ガスの吹き込みを停止する。生成したスラグが浮上して溶銑３の表面を覆い、静止した状態で溶銑３の脱硫処理が終了する。脱硫処理後、生成したスラグを溶銑鍋２から排出し、次の精錬工程に溶銑鍋２を搬送する。
【００１９】
このように、本発明では浸漬ランス６からガスを吹き込みながら脱硫処理を実施する。吹き込まれたガスは溶銑中を鉛直方向に上昇しようとするので、インペラー４の回転によって形成される溶鋼流のうちで溶銑鍋２の底面に向かう溶鋼流の流速が抑えられ、冷鉄源５が残留している底部の部位の溶鋼流れが減速される。その結果、未溶解の冷鉄源５は溶鋼流に伴って移動することがなく溶銑鍋２の底部に停滞し、未溶解の冷鉄源５と回転するインペラー４との衝突が抑制され、この衝突によるインペラー４の損傷が防止されることからインペラー４の使用回数が延長する。この場合、ガス気泡を含む見かけ密度の低い溶鋼流が冷鉄源５の上部に形成されることも、冷鉄源５の浮上を抑制する理由と思われる。ポーラス煉瓦７からガスを吹き込んだ場合も同様の理由で、未溶解の冷鉄源５の浮上が抑制される。
【００２０】
尚、本発明は上記の説明範囲に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、上記説明では溶銑保持搬送容器として取鍋型の溶銑鍋２を使用しているが、トーピードカーなどにおいても上記説明に沿って本発明を実施することができる。
【実施例１】
【００２１】
図１に示す機械攪拌式脱硫装置を用い、本発明による脱硫方法で溶銑を脱硫処理した例を説明する。
【００２２】
冷鉄源として磁選屑を用い、溶銑トン当たり３０ｋｇの磁選屑を予め入れ置きした溶銑鍋で、高炉から出銑された２００トンの溶銑を受銑し、この溶銑鍋を機械攪拌式脱硫装置に搬送し、所定の位置に搬送台車を固定した。次いで、インペラーの上端位置が溶銑の浴面から８００ｍｍの位置となるまでインペラーを溶銑中に浸漬させるとともに、浸漬ランスの下端位置（ガス吹き込み位置）がインペラーの下端位置よりも６００ｍｍ下がった位置になるように２基の浸漬ランスを浸漬させ、各々の浸漬ランスから３５０Ｌ／分のＡｒガスを吹き込んだ。この状態で、１３０〜１４０ｒｐｍの回転速度でインペラーを回転させ、脱硫剤としての生石灰を５００〜７００ｋｇ／分の添加速度で約３分間連続して投入した。生石灰の投入と同時に脱硫助剤としてアルミドロス粉末を１５０ｋｇ投入した。
【００２３】
生石灰の投入完了後、更にインペラーを回転して脱硫処理を続け、インペラーの回転開始から１５〜１８分程度の期間、インペラーによる攪拌を継続して脱硫処理した。この条件を維持したまま、インペラーが損耗して使用不可能になるまで脱硫処理を実施した（以下、「本発明例１」と記す）。
【００２４】
また、浸漬ランスを使用せず、溶銑鍋の底部に配置した２基のポーラス煉瓦からＡｒガスを吹き込みながら脱硫処理する操業も実施した（以下、「本発明例２」と記す）。本発明例２では、浸漬ランスの代わりにポーラス煉瓦からＡｒガスを吹き込むこと以外は、上記の本発明１と同一の条件で脱硫処理し、インペラーが損耗して使用不可能になるまでこの条件の脱硫処理を実施した。
【００２５】
そして、本発明例１及び本発明例２の操業条件で脱硫処理した場合と、浸漬ランスからもまたポーラス煉瓦からもガスを吹き込まない従来の条件での脱硫処理（以下、「従来例」と記す）とで、インペラーの使用回数即ちインペラーの寿命を比較した。従来例の操業条件は、浸漬ランス及びポーラス煉瓦からガスを吹き込まないこと以外は、上記の本発明１と同一の条件で脱硫処理した。
【００２６】
本発明例１、本発明例２及び従来例におけるインペラーの寿命を比較して図２に示す。尚、図２は、従来例におけるインペラーの寿命を１００として指数化して表示している。図２に示すように、浸漬ランス及びポーラス煉瓦からガスを吹き込みながら脱硫処理することで、インペラーと未溶解の冷鉄源とが衝突することが防止され、インペラーの寿命が延長することが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】機械攪拌式脱硫装置において本発明に係る脱硫処理を実施している様子を示す概略断面図である。
【図２】実施例１における試験結果を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  搬送台車
２  溶銑鍋
３  溶銑
４  インペラー
５  冷鉄源
６  浸漬ランス
７  ポーラス煉瓦
【図１】
2006219695.tif 000003
【図２】
2006219695.tif 000004