(57)【要約】      （修正有）【課題】脱硫効率をより向上することのできる溶銑の脱硫方法の提供。【解決手段】脱硫剤を供給した溶銑を攪拌羽根で攪拌する脱硫工程を有し、脱硫剤中のＣａＯの濃度、Ａｌ２Ｏ３の濃度及びＡｌＮの濃度が下記式（１）及び（２）を満たし、脱硫工程が、下記式（３）を満たす回転トルクで攪拌羽根を回転させつつ脱硫剤を投入する工程Ｓ１と、脱硫剤投入工程後に下記式（４）を満たす条件で攪拌羽根の回転トルクを上昇させる工程Ｓ２と、回転トルク上昇工程後に下記式（５）を満たす回転トルクでの攪拌羽根の回転を維持する工程Ｓ３とを有する溶銑の脱硫方法。０．０５５≦ＣＡｌＮ／（ＣＣａＯ＋ＣＡｌ２Ｏ３＋ＣＡｌＮ）≦０．１３・・・（１）１．０≦ＣＣａＯ／（ＣＡｌ２Ｏ３＋ＣＡｌＮ）≦２．５・・・（２）０．３≦τ１≦０．６・・・（３）０．４≦Δτ≦１．２・・・（４）０．８≦τ２≦１．２・・・（５）【選択図】図１
2018090859.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶銑鍋内で攪拌羽根を回転させつつ、金属アルミニウム濃度が１０質量％以上３５質量％以下であるアルミドロスと石灰とを含む脱硫剤を上記溶銑鍋内に供給する脱硫工程を有する溶銑の脱硫方法であって、
上記脱硫工程において供給する脱硫剤中のＣａＯの濃度、Ａｌ２Ｏ３の濃度及びＡｌＮの濃度が下記式（１）及び（２）を満たし、
上記脱硫工程が、
下記式（３）を満たす回転トルクで攪拌羽根を回転させつつ脱硫剤を投入する工程と、
脱硫剤投入工程後に、下記式（４）を満たす条件で攪拌羽根の回転トルクを上昇させる工程と、
回転トルク上昇工程後に、下記式（５）を満たす回転トルクでの攪拌羽根の回転を維持する工程と
を有する溶銑の脱硫方法。
０．０５５≦ＣＡｌＮ／（ＣＣａＯ＋ＣＡｌ２Ｏ３＋ＣＡｌＮ）≦０．１３・・・（１）
１．０≦ＣＣａＯ／（ＣＡｌ２Ｏ３＋ＣＡｌＮ）≦２．５・・・（２）
０．３≦τ１≦０．６・・・（３）
０．４≦Δτ≦１．２・・・（４）  
０．８≦τ２≦１．２・・・（５）
ここで、各式において、ＣＣａＯ、ＣＡｌ２Ｏ３及びＣＡｌＮは、脱硫剤におけるＣａＯの濃度、Ａｌ２Ｏ３の濃度及びＡｌＮの濃度（何れも単位は質量％）をそれぞれ示し、τ１及びτ２は、脱硫剤投入工程及び回転維持工程における溶銑１ｔｏｎあたりの攪拌羽根の回転トルク（何れも単位はｋｇｆ・ｍ／ｔｏｎ）を示し、Δτは攪拌羽根の回転トルクの変化量（τ２−τ１）を脱硫剤投入工程後から回転維持工程までの時間ｔ（単位は分）で割った値（単位はｋｇｆ・ｍ／ｔｏｎ／ｍｉｎ）である。
【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する。
【背景技術】
【０００２】
高炉から出銑される溶銑には鋼材の特性を低下させる硫黄が多量に含まれているため、鋼材に要求される硫黄濃度まで硫黄を低減する脱硫処理が行われる。この脱硫処理は溶銑又は溶鋼の段階で行われるが、近年の鋼材品質に対する要求の高まりから溶銑段階での脱硫処理が広く行われている。
【０００３】
溶銑の脱硫処理方法として、混銑車などの溶銑搬送容器内の溶銑に脱硫剤を吹き込んで脱硫を行う方法や、溶銑鍋内に溶銑を装入し、この溶銑鍋内で機械攪拌しつつ脱硫を行う方法が採用される。これらの中でも、脱硫処理剤の反応効率が高く低硫黄濃度化が可能な点から、機械攪拌による脱硫方法が主に用いられる。
【０００４】
機械攪拌による脱硫では、脱硫剤としてＣａＯを主成分とする石灰が主に用いられる。溶銑中の硫黄が、このＣａＯと反応することで硫化カルシウムとして固定され、脱硫が進行する。機械攪拌による脱硫は、脱硫処理時間が長いほど硫黄濃度を低減できるが、脱硫処理に利用できる時間は、工場での操業状況に応じて制限される。そのため、より短時間で硫黄濃度を低減できるよう脱硫反応効率の向上が求められる。
【０００５】
このような機械攪拌による脱硫において脱硫反応効率を向上させる方法として、金属Ａｌを８５質量％以上の割合で含むアルミニウム混合物を石灰に対して２質量％以上の割合で添加する脱硫方法が提案されている（特開２０１４−９１８３６号公報参照）。この脱硫方法では、アルミニウムを添加することにより、脱硫によりＣａＯから放出された酸素をアルミニウムと結合させ、Ａｌ２Ｏ３とすることで、溶銑の酸素濃度（酸素ポテンシャル）が低減される。これにより脱硫反応効率を向上させている。
【０００６】
また、脱硫反応効率を向上させる他の方法として、ＣａＯ系脱硫剤（石灰）を３段階以上に分割し、かつ３分間以上の間隔を隔てて溶銑鍋に添加する脱硫方法が提案されている（特開２００９−１９１３００号公報参照）。この脱硫方法は、ＣａＯ系脱硫剤を分割添加することで、一括添加する場合に比べてＣａＯの凝集する比率を低減し、これにより脱硫反応効率を向上させている。
【０００７】
しかし、上記公報で提案される脱硫方法では、何れも脱硫処理の経過と共にＣａＯが凝集し易くなるため、十分な脱硫促進効果が維持できず、その結果、脱硫後の硫黄濃度にばらつきが生じ易い。この硫黄濃度のばらつきにより硫黄濃度が十分に低減されない溶銑は、再処理による生産コストの増加や、廃棄による生産量の減少を生じさせる。
【０００８】
上述のような事情に基づいて、本発明者らは、脱硫反応効率を向上できると共に、脱硫ばらつきを低減できる溶銑の脱硫方法の提供した（特開２０１６−１８０１３３号公報参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１４−９１８３６号公報
【特許文献２】特開２００９−１９１３００号公報
【特許文献３】特開２０１６−１８０１３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、上記公報で提案した脱硫方法であっても、投入する脱硫剤に対する脱硫効率が十分とはいえないことが判明した。投入する脱硫剤が多くなると、脱硫剤の凝集時に鉄が巻き込まれ、鉄ロス及び熱ロスが発生する原因となる。
【００１１】
上記事情に鑑み、本発明は、脱硫効率をより向上することのできる溶銑の脱硫方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するためになされた発明は、溶銑鍋内で攪拌羽根を回転させつつ、金属アルミニウム濃度が１０質量％以上３５質量％以下であるアルミドロスと石灰とを含む脱硫剤を上記溶銑鍋内に供給する脱硫工程を有する溶銑の脱硫方法であって、上記脱硫工程において供給する脱硫剤中のＣａＯの濃度、Ａｌ２Ｏ３の濃度及びＡｌＮの濃度が下記式（１）及び（２）を満たし、上記脱硫工程が、下記式（３）を満たす回転トルクで攪拌羽根を回転させつつ脱硫剤を投入する工程と、脱硫剤投入工程後に、下記式（４）を満たす条件で攪拌羽根の回転トルクを上昇させる工程と、回転トルク上昇工程後に、下記式（５）を満たす回転トルクでの攪拌羽根の回転を維持する工程とを有する溶銑の脱硫方法である。
０．０５５≦ＣＡｌＮ／（ＣＣａＯ＋ＣＡｌ２Ｏ３＋ＣＡｌＮ）≦０．１３・・・（１）
１．０≦ＣＣａＯ／（ＣＡｌ２Ｏ３＋ＣＡｌＮ）≦２．５・・・（２）
０．３≦τ１≦０．６・・・（３）
０．４≦Δτ≦１．２・・・（４）  
０．８≦τ２≦１．２・・・（５）
ここで、各式において、ＣＣａＯ、ＣＡｌ２Ｏ３及びＣＡｌＮは、脱硫剤におけるＣａＯの濃度、Ａｌ２Ｏ３の濃度及びＡｌＮの濃度（何れも単位は質量％）をそれぞれ示し、τ１及びτ２は、脱硫剤投入工程及び回転維持工程における溶銑１ｔｏｎあたりの攪拌羽根の回転トルク（何れも単位はｋｇｆ・ｍ／ｔｏｎ）を示し、Δτは攪拌羽根の回転トルクの変化量（τ２−τ１）を脱硫剤投入工程後から回転維持工程までの時間ｔ（単位は分）で割った値（単位はｋｇｆ・ｍ／ｔｏｎ／ｍｉｎ）である。
【００１３】
当該溶銑の脱硫方法にあっては、ＣａＯの濃度、Ａｌ２Ｏ３の濃度及びＡｌＮの濃度が式（１）及び（２）を満たすことで、ＣａＯの滓化（溶解）が効率よく促進され、スラグが的確に生成され、スラグ内の硫黄の物質移動を高めることができる。また、脱硫剤投入工程において式（３）を満たす回転トルクτ１で攪拌羽根を回転させることで、投入された脱硫剤が飛散することなく、脱硫剤への伝熱を的確に行うことができ、ＣａＯの滓化を促進できる。さらに、回転トルク上昇工程において式（４）を満たす上昇率Δτで攪拌羽根の回転トルクを上昇させることで、脱硫剤の飛散を防止しつつ、反応界面面積の減少を招く脱硫剤の凝集を的確に抑制することができる。また、回転維持工程において式（５）を満たす回転トルクτ２で攪拌羽根を回転させることで、溶銑に大気を巻き込むことによる気泡の発生を防止しつつ、溶銑内の硫黄の物質移動を的確に高めることができる。これにより、当該溶銑の脱硫方法は、投入する脱硫剤に対する脱硫効率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明の溶銑の脱硫方法は、脱硫効率をより向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る溶銑の脱硫方法の手順を示すフロー図である。
【図２】図１の溶銑の脱硫方法の時間（横軸）と攪拌羽根の回転トルク（縦軸）との関係を示すグラフである。
【図３Ａ】図１の溶銑の脱硫方法を用いる溶銑脱硫装置の概略を示す模式的断面図である。
【図３Ｂ】図３Ａの攪拌羽根の模式的平面図である。
【図３Ｃ】図３Ｂの攪拌羽根の模式的正面面図である。
【図４】脱硫例Ｎｏ．１、３、５、７、９、５２及び５４における式（１）の［ＣＡｌＮ／（ＣＣａＯ＋ＣＡｌ２Ｏ３＋ＣＡｌＮ）］の値と、脱硫処理後の硫黄濃度（Ｓｆ［質量％］）との関係を示すグラフである。
【図５】脱硫例Ｎｏ．１、３、５、７、９、５２及び５４における式（１）の［ＣＡｌＮ／（ＣＣａＯ＋ＣＡｌ２Ｏ３＋ＣＡｌＮ）］の値と、脱硫処理の脱硫石灰効率ηＣａＯ，Ｓ［％］との関係を示すグラフである（なお、グラフの図示のうえで脱硫石炭効率の記号を「ηＣａＯ」と省略している（以下、同様））。
【図６】脱硫例Ｎｏ．１１、１３、１５、１７、１９、５６及び５８における式（２）の［ＣＣａＯ／（ＣＡｌ２Ｏ３＋ＣＡｌＮ）］の値と、脱硫処理後の硫黄濃度（Ｓｆ［質量％］）との関係を示すグラフである。
【図７】脱硫例Ｎｏ．１１、１３、１５、１７、１９、５６及び５８における式（２）の［ＣＣａＯ／（ＣＡｌ２Ｏ３＋ＣＡｌＮ）］の値と、脱硫処理の脱硫石灰効率ηＣａＯ，Ｓ［％］との関係を示すグラフである。
【図８】脱硫例Ｎｏ．５、２１−２４、３３−３５、６０、６１、６６及び６７における式（３）のτ１と、脱硫処理後の硫黄濃度（Ｓｆ［質量％］）との関係を示すグラフである。
【図９】脱硫例Ｎｏ．５、２１−２４、３３−３５、６０、６１、６６及び６７における式（３）のτ１と、脱硫処理の脱硫石灰効率ηＣａＯ，Ｓ［％］との関係を示すグラフである。
【図１０】脱硫例Ｎｏ．５、２５−２８、３４、３６、３７、６２、６３、６８及び６９における式（４）のΔτと、脱硫処理後の硫黄濃度（Ｓｆ［質量％］）との関係を示すグラフである。
【図１１】脱硫例Ｎｏ．５、２５−２８、３４、３６、３７、６２、６３、６８及び６９における式（４）のΔτと、脱硫処理の脱硫石灰効率ηＣａＯ，Ｓ［％］との関係を示すグラフである。
【図１２】脱硫例Ｎｏ．５、２９−３２、３４、３８、３９、６４、６５、７０及び７１における式（５）のτ２と、脱硫処理後の硫黄濃度（Ｓｆ［質量％］）との関係を示すグラフである。
【図１３】脱硫例Ｎｏ．５、２９−３２、３４、３８、３９、６４、６５、７０及び７１における式（５）のτ２と、脱硫処理の脱硫石灰効率ηＣａＯ，Ｓ［％］との関係を示すグラフである。
【図１４】脱硫例Ｎｏ．３、４２及び５０をそれぞれ１００回行った結果の脱硫処理後の硫黄濃度の頻度分布を示すグラフである。
【図１５】脱硫例Ｎｏ．３、４２及び５０をそれぞれ１００回行った結果の脱硫処理の脱硫石灰効率頻度分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、適宜図面を参照しつつ本発明の溶銑の脱硫方法の実施形態について説明する。
【００１７】
当該溶銑の脱硫方法は、溶銑鍋内で攪拌羽根を回転させつつ、脱硫剤を上記溶銑鍋内に供給する脱硫工程を有する。この脱硫工程は、図１及び図２に示すように、所定の回転トルクで攪拌羽根を回転させつつ、脱硫剤を投入する工程Ｓ１と、この脱硫剤投入工程Ｓ１の後に攪拌羽根の回転トルクを上昇させる工程Ｓ２と、この回転トルク上昇工程Ｓ２の後に所定の回転トルクでの攪拌羽根の回転を維持する工程Ｓ３とを有する。
【００１８】
［脱硫装置］
当該溶銑の脱硫方法にあっては、図３Ａに示す機械攪拌式脱硫装置を用いて、溶銑鍋１内で攪拌羽根をさせつつ溶銑Ｍを脱硫する。高炉から出銑された溶銑Ｍは、溶銑鍋１に装入されて精錬工程を行う転炉などへ移送されるが、転炉に達するまでの間に上記脱硫工程が行われる。
【００１９】
この溶銑脱硫装置は、溶銑鍋１の中心に挿入される耐火物製の攪拌羽根２を備える。つまり、攪拌羽根２は、回転中心が平面視円形の溶銑鍋１の中心と一致するよう溶銑鍋１内に挿入される。この攪拌羽根２は、上記回転中心を中心に回転する回転軸３の先端から径方向に突出している。この攪拌羽根２の枚数は特に限定されないが、例えば図３Ｂに示すように４枚とできる。なお、４枚の攪拌羽根２は、等角度間隔で回転軸３の先端から径方向に突出している。この攪拌羽根２の大きさは特に限定されないが、例えば羽根径（Ｄ）０．７ｍ、高さ（Ｈ）０．８ｍの攪拌羽根２とすることができる。この溶銑脱硫装置は、攪拌羽根２の回転により溶銑Ｍを攪拌しながら脱硫剤を混合することで溶銑Ｍの脱硫処理を行う。なお、上記回転軸３は、電動モータ（図示省略）によって回転駆動され、電動モータの動力によって攪拌羽根２は溶銑Ｍを攪拌する。
【００２０】
この溶銑脱硫装置は、例えば従来公知の脱硫剤ホッパー及び投入シュートを有するもの（例えば特開２００７−２７７６６９号公報）が好適に用いられ、この投入シュートを介して脱硫剤は溶銑の上方から溶銑表面に投入される。
【００２１】
［脱硫剤］
溶銑鍋内に供給される脱硫剤は、金属アルミニウム濃度が１０質量％以上３５質量％以下であるアルミドロスと石灰とを含んでいる。溶銑中の硫黄（Ｓ）は、下記式（６）に示すように、石灰の成分であるＣａＯとの反応により硫化カルシウム（ＣａＳ）として固定化される。また、下記式（６）とアルミニウム［Ａｌ］の酸化反応を示す下記式（７）とを合わせた下記式（８）から分かるように、脱硫によってＣａＯから放出された酸素（Ｏ）を金属アルミニウムによりＡｌ２Ｏ３として固定できる。なお、下記式（６）〜（８）において、（）内はスラグ中又は脱硫剤中の成分を表し、［］内は溶銑中の成分を表す。
（ＣａＯ）＋［Ｓ］→（ＣａＳ）＋［Ｏ］  ・・・（６）
２［Ａｌ］＋３［Ｏ］→（Ａｌ２Ｏ３）  ・・・（７）
３（ＣａＯ）＋３［Ｓ］＋２（Ａｌ）→３（ＣａＳ）＋（Ａｌ２Ｏ３）  ・・・（８）
【００２２】
上記脱硫剤中のＣａＯの濃度、Ａｌ２Ｏ３の濃度及びＡｌＮの濃度は下記式（１）及び（２）を満たす。
０．０５５≦ＣＡｌＮ／（ＣＣａＯ＋ＣＡｌ２Ｏ３＋ＣＡｌＮ）≦０．１３・・・（１）
１．０≦ＣＣａＯ／（ＣＡｌ２Ｏ３＋ＣＡｌＮ）≦２．５・・・（２）
各式において、ＣＣａＯ、ＣＡｌ２Ｏ３及びＣＡｌＮは、脱硫剤におけるＣａＯの濃度、Ａｌ２Ｏ３の濃度及びＡｌＮの濃度（何れも単位は質量％）をそれぞれ示す。
【００２３】
当該溶銑の脱硫方法にあっては、ＣａＯの濃度、Ａｌ２Ｏ３の濃度及びＡｌＮの濃度が式（１）及び（２）を満たすことで、ＣａＯの滓化が効率よく促進され、スラグを的確に生成し、スラグ内の硫黄の物質移動を高めることができる。特に、近年要求される環境規制の観点から、Ｆレス脱硫剤（フッ素を含有しない脱硫剤）の利用が促進されており、そのＦレス脱硫剤にあってはＣａＯの滓化の促進のためにはＡｌ２Ｏ３の濃度及びＡｌＮの濃度を適性値とする必要があることを本発明者らは見出した。なお、ＣａＯの濃度、Ａｌ２Ｏ３の濃度及びＡｌＮの濃度を所定値とするためには、例えば成分割合の異なる複数種類のアルミドロスを混合して用いることが可能である。
【００２４】
つまり、式（１）のＣＡｌＮ／（ＣＣａＯ＋ＣＡｌ２Ｏ３＋ＣＡｌＮ）の値が０．０５５未満であると、ＣａＯの滓化を促進できず、脱硫効果が不十分となる。一方、式（１）のＣＡｌＮ／（ＣＣａＯ＋ＣＡｌ２Ｏ３＋ＣＡｌＮ）の値が０．１３超であると、スラグ中のＣａＯの濃度が低下し、ＣａＯの活量が低下するため、脱硫効率が不十分となる。
【００２５】
また、式（２）のＣＣａＯ／（ＣＡｌ２Ｏ３＋ＣＡｌＮ）が１．０未満であると、スラグ中のＣａＯの濃度が低下し、ＣａＯの活量が低下するため、脱硫効率が不十分となる。一方、式（２）のＣＣａＯ／（ＣＡｌ２Ｏ３＋ＣＡｌＮ）の値が２．５超であると、ＣａＯの滓化を促進できず、脱硫効果が不十分となる。
【００２６】
［脱硫剤投入工程］
脱硫剤投入工程においては、下記式（３）を満たす回転トルクで攪拌羽根を回転させつつ脱硫剤を投入する。
０．３≦τ１≦０．６・・・（３）
式（３）において、τ１は、脱硫剤投入工程における溶銑１ｔｏｎあたりの攪拌羽根の回転トルク（単位はｋｇｆ・ｍ／ｔｏｎ）を示す。
【００２７】
τ１が式（３）を満たすことで、投入された脱硫剤が飛散することなく、脱硫剤への伝熱を的確に行うことができ、ＣａＯの滓化を促進できる。つまり、τ１が０．３未満であると、攪拌不足によって脱硫剤への伝熱が不十分となり、滓化の促進が図られない。一方、τ１が０．６超であると、初期の滓化の促進が図られるものの、脱硫剤が飛散してしまい脱硫剤不足を招き、結果として滓化の促進が図られない。
【００２８】
なお、本願において攪拌能力についてトルクを指標として用いている。溶銑の攪拌では攪拌羽根の損傷やスラグの付着によって、用いる攪拌羽根の形状は一定ではない（例えば特開２００４−３５９３４号公報、特開２００１−２４８９７６号公報等参照）。このため、攪拌羽根の形状によって、同じ回転数であっても攪拌能力に差異が生じる。そこで、本願においてトルクを指標として攪拌羽根を回転させることで、攪拌能力のばらつきを抑制している。
【００２９】
ここで、本実施形態においては、上記回転トルクを電動モータの電圧値及び電流値との積を周波数で除した値から算出している。つまり、一般的に回転トルクは、電動モータの電圧値及び電流値との積を周波数で除した値に比例する。この比例定数は、設備に応じたエネルギー効率などによって変動するため、各設備に応じて比例定数を求めておくことで、上記値から回転トルクを算出することができる。
【００３０】
この脱硫剤投入工程は、例えば６０秒以上２００秒以下行われるとよい。この脱硫剤投入工程の時間の下限としては７０秒が好ましく、この上限としては１８０秒が好ましい。脱硫剤投入工程の時間が上記時間内であることで、脱硫剤への伝熱が十分となり、滓化の促進が図られ、所望量の脱硫剤を比較的短時間かつ好適に投入できる。
【００３１】
脱硫剤投入工程によって投入される脱硫剤の量（溶銑１ｔｏｎあたりの脱硫剤の供給量［ｋｇ／ｔｏｎ］）は、全脱硫処理時間ｔ［ｍｉｎ］及び脱硫処理後の溶銑中の目標硫黄濃度Ｓ［質量％］から決定される。この脱硫剤の量は、例えば２ｋｇ／ｔｏｎ以上６ｋｇ／ｔｏｎとすることができる。
【００３２】
［回転トルク上昇工程］
回転トルク上昇工程においては、下記式（４）を満たす条件で攪拌羽根の回転トルクを上昇させる。
０．４≦Δτ≦１．２・・・（４）  
式（４）において、Δτは攪拌羽根の回転トルクの変化量（τ２−τ１）を脱硫剤投入工程後から回転維持工程までの時間ｔ［ｍｉｎ］で割った値（単位はｋｇｆ・ｍ／ｔｏｎ／ｍｉｎ）である。
【００３３】
Δτが式（４）を満たすことで、脱硫剤の飛散を防止しつつ、反応界面面積の減少を招く脱硫剤の凝集を的確に抑制することができる。つまり、Δτが０．４未満であると、脱硫剤の凝集が進み、これによって脱硫剤の反応界面面積の減少を招き、脱硫効率が低下する。一方、Δτが１．２を超えると、溶銑上（溶銑の表面）にある脱硫剤が飛散してしまい脱硫剤不足を招き、滓化の促進が図られない。
【００３４】
この回転トルク上昇工程は、本実施形態においては上記脱硫剤投入工程の完了後に直ちに行われ、回転トルクが所望値τ２となるまで継続される。なお、回転トルク上昇工程で回転トルクの上昇率は、本実施形態においては脱硫剤投入工程後から回転維持工程まで一定であるが、例えば回転トルク上昇工程の前半のトルク上昇率よりも後半のトルク上昇率を大きくすることも可能である。
【００３５】
［回転維持工程］
回転維持工程においては、下記式（５）を満たす回転トルクでの攪拌羽根の回転を維持する。
０．８≦τ２≦１．２・・・（５）
式（５）において、τ２は、回転維持工程における溶銑１ｔｏｎあたりの攪拌羽根の回転トルク（単位はｋｇｆ・ｍ／ｔｏｎ）を示す。
【００３６】
τ２が式（５）を満たすことで、溶銑内に大気を巻き込むことによる気泡の発生を防止しつつ、溶銑内の硫黄の物質移動を的確に高めることができる。つまり、τ２が０．８未満であると、溶銑内における硫黄の移動が遅く、脱硫反応の促進が不十分である。一方、τ２が１．２超であると、溶銑内に大気を巻き込むこみ、溶銑内に気泡が発生する。大気に酸素を含む場合、溶銑が酸化雰囲気となるため式（６）に示すように脱硫反応が促進しない。また大気が酸素を含まない場合であっても、気泡の密度は溶銑の密度に比べて極めて小さいので、この気泡が攪拌中の溶銑内を上昇して、この上昇の際に気泡に脱硫剤が取り込まれ、脱硫反応が促進しない。
【００３７】
この回転維持工程の継続時間は特に限定されず、例えば４００秒以上行われれば十分であり、好ましくは４５０秒以上である。
【実施例】
【００３８】
以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００３９】
実機設備を用いて、溶銑の脱硫効果を評価する実験を行った。具体的には、溶銑鍋として、容器底内径が３．５ｍの取鍋を用い、溶銑高さ３．６ｍ、溶銑量２６０ｔｏｎ、溶銑温度（処理前温度）１３００℃の溶銑を、攪拌羽根で攪拌させつつ脱硫を行った。脱硫例Ｎｏ．１〜７３の溶銑における硫黄濃度Ｓｉ（処理前の硫黄濃度）は表１及び表２に示す。なお、攪拌羽根は、４枚の羽根を有し、羽根の高さが０．８ｍ、羽根の径が０．７ｍ、羽根のねじれ角が９０°のものを用い、溶銑鍋の平面視で中心となる位置に挿入した。なお、脱硫例Ｎｏ．１〜７３において、使用回数（各脱硫例を行う前に脱硫処理（攪拌処理）を行った回数）の異なる攪拌羽根を用いており、その回数を表１及び２の「使用回数」の欄に示している。各実施例において、攪拌羽根の回転開始から停止までの全脱硫処理時間を１２分とした。
【００４０】
【表１】
2018090859.tif 000003
【００４１】
【表２】
2018090859.tif 000004
【００４２】
脱硫剤としては、アルミドロス及び石灰を混合したものを用いている。脱硫例Ｎｏ．１〜７３において、アルミドロスは成分割合の異なる三種のもの（表３にアルミドロスＡ〜ＣのＡｌ２Ｏ３、ＡｌＮ及び金属アルミニウムの成分割合を示す）を１種又は複数種用いた。脱硫例Ｎｏ．１〜７３における各アルミドロスＡ〜Ｃの原単位［ｋｇ／ｔｏｎ］を表１及び２に示すＡ〜Ｃの欄にそれぞれ示している（この原単位は溶銑１ｔｏｎあたりのアルミドロスＡ〜Ｃの量［ｋｇ］である）。表１及び２において「Ｍ．Ａｌ濃度」は、脱硫例Ｎｏ．１〜７３において使用するアルミドロス中の金属アルミニウムの濃度［質量％］を示す。脱硫例Ｎｏ．１〜７３における石灰の原単位［ｋｇ／ｔｏｎ］は、表１及び２に示す石灰の欄に示す（この原単位は溶銑１ｔｏｎあたりの石灰の量［ｋｇ］である）。脱硫例Ｎｏ．１〜７３における脱硫剤の原単位［ｋｇ／ｔｏｎ］は、表１及び２に示す脱硫剤の欄に示す（この原単位は溶銑１ｔｏｎあたりの脱硫剤の量［ｋｇ］である）。なお、脱硫剤の原単位は、アルミドロスＡ〜Ｃの合計の原単位と石灰の原単位との和から算出できる。
【００４３】
【表３】
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【００４４】
表１及び２のＷＣａＯ、ＷＡｌ２Ｏ３及びＷＡｌＮの欄は、脱硫例Ｎｏ．１〜７３においてＣａＯの原単位、Ａｌ２Ｏ３の原単位及びＡｌＮの原単位を示す（この原単位は溶銑１ｔｏｎあたりの各成分の量［ｋｇ］である）。なお、脱硫例Ｎｏ．１〜７３において、石灰中のＣａＯ濃度は９０質量％のものを用いているため、ＣａＯの原単位は、石灰の原単位の９０％として算出される。また、Ａｌ２Ｏ３の原単位及びＡｌＮの原単位は、それぞれアルミドロスＡ〜Ｃの原単位と各アルミドロスＡ〜Ｃの含まれる各成分割合から算出している。また、脱硫剤中のＣａＯの濃度、Ａｌ２Ｏ３の濃度及びＡｌＮの濃度は、それぞれＣａＯの原単位、Ａｌ２Ｏ３の原単位及びＡｌＮの原単位の脱硫剤の原単位に対する割合（％）から算出できる。また、表１及び２の式（１）の欄は、脱硫例Ｎｏ．１〜７３で使用された脱硫剤における式（１）の［ＣＡｌＮ／（ＣＣａＯ＋ＣＡｌ２Ｏ３＋ＣＡｌＮ）］の値を示す。また、表１及び表２の式（２）の欄は、脱硫例Ｎｏ．１〜７３で使用された脱硫剤における式（２）の［ＣＣａＯ／（ＣＡｌ２Ｏ３＋ＣＡｌＮ）］の値を示す。
【００４５】
脱硫例Ｎｏ．１〜７３において、表４及び５に示す回転トルクτ１で攪拌羽根を回転させつつ脱硫剤を投入する工程と、この脱硫剤投入工程後に表４及び５に示す上昇率Δτで攪拌羽根の回転トルクを上昇させる工程と、この回転トルク上昇工程後に表４及び５に示す回転トルクτ２で攪拌羽根の回転を維持する工程とを行った。
【００４６】
【表４】
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【００４７】
【表５】
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【００４８】
＜脱硫評価＞
脱硫例Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７３において、脱硫工程完了後の硫黄濃度を計測し、脱硫効果を評価した。具体的には、脱硫処理後の硫黄濃度が０．００５質量％以下となった場合、特に脱硫効果が高いものとして評価「良好」とし、脱硫処理後の硫黄濃度が０．００５質量％超のものを評価「不良」とした。
【００４９】
また、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７３において、脱硫処理の脱硫石灰効率ηＣａＯ，Ｓ［％］を算出して評価した（なお、表４及び５中、脱硫石炭効率「ηＣａＯ，Ｓ」について「ηＣａＯ」と記載を省略している）。具体的には、脱硫石炭効率ηＣａＯ，Ｓが９％以上となった場合に評価「良好」とし、脱硫石炭効率ηＣａＯ，Ｓが９％未満のものを評価「不良」とした。脱硫石灰効率ηＣａＯ，Ｓは、脱硫に寄与したＣａＯの比率を表す指標であり、同じ溶銑量及び石灰量であれば、脱硫が進行するほどこの数値が大きくなる。この脱硫石灰効率ηＣａＯ，Ｓ［％］は、処理前の硫黄濃度をＳｉ［質量％］、処理後の溶銑硫黄濃度をＳｆ［質量％］及びＣａＯ原単位をＷＣａＯ［ｋｇ／ｔｏｎ］とするとき、以下の式（９）で求まる。
ηＣａＯ，Ｓ＝（Ｓｉ−Ｓｆ）×（１０００×５６／３２）／ＷＣａＯ  ・・・（９）
【００５０】
脱硫例Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４１は、本発明に規定する溶銑の脱硫方法により脱硫を行ったものである。一方、脱硫例Ｎｏ．４２〜Ｎｏ．７３は、本発明の規定の何れかを満たさない比較例である。
【００５１】
［評価結果］
表４及び５の結果より、本発明に規定する溶銑の脱硫方法により脱硫を行った脱硫例Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４１では脱硫後の硫黄濃度が０．００５質量％以下であり、脱硫石灰効率ηＣａＯ，Ｓが９％以上であり、何れも良好であった。一方、本発明の規定の何れかを満たさないＮｏ．４２〜Ｎｏ．７３は、脱硫後の硫黄濃度が０．００５質量％超、及び／又は脱硫石灰効率ηＣａＯ，Ｓが９％未満であり、少なくとも一方が不良であった。
【００５２】
さらに詳細に見るため、式（１）の［ＣＡｌＮ／（ＣＣａＯ＋ＣＡｌ２Ｏ３＋ＣＡｌＮ）］の値と、脱硫処理後の硫黄濃度（Ｓｆ［質量％］）との関係を図４に示す。図４において、「○」のプロットは本発明に規定する範囲内で脱硫を行った脱硫例Ｎｏ．１、３、５、７及び９であり、「×」のプロットは式（１）の上記値が本発明に規定する範囲外である脱硫剤で脱硫を行った脱硫例Ｎｏ．５２及び５４の結果である。この図４から式（１）の上記値が０．０５５以上０．１３以下であることで、効果的に脱硫されていることが分かる。
【００５３】
図５は、式（１）の［ＣＡｌＮ／（ＣＣａＯ＋ＣＡｌ２Ｏ３＋ＣＡｌＮ）］の値と、脱硫処理の脱硫石灰効率ηＣａＯ，Ｓ［％］との関係を示す。図５において、「○」のプロットは本発明に規定する範囲内で脱硫を行った脱硫例Ｎｏ．１、３、５、７及び９であり、「×」のプロットは式（１）の上記値が本発明に規定する範囲外である脱硫剤で脱硫を行った脱硫例Ｎｏ．５２及び５４の結果である。この図５から式（１）の上記値が０．０５５以上０．１３以下であることで、高い脱硫効率が得られることが分かる。
【００５４】
図６は、式（２）の［ＣＣａＯ／（ＣＡｌ２Ｏ３＋ＣＡｌＮ）］の値と、脱硫処理後の硫黄濃度（Ｓｆ［質量％］）との関係を示す。図６において、「○」のプロットは本発明に規定する範囲内で脱硫を行った脱硫例Ｎｏ．１１、１３、１５、１７及び１９であり、「×」のプロットは式（２）の上記値が本発明に規定する範囲外である脱硫剤で脱硫を行った脱硫例Ｎｏ．５６及び５８の結果である。この図６から式（２）の上記値が１．０以上２．５以下であることで、効果的に脱硫されていることが分かる。
【００５５】
図７は、式（２）の［ＣＣａＯ／（ＣＡｌ２Ｏ３＋ＣＡｌＮ）］の値と、脱硫処理の脱硫石灰効率ηＣａＯ，Ｓ［％］との関係を示す。図７において、「○」のプロットは本発明に規定する範囲内で脱硫を行った脱硫例Ｎｏ．１１、１３、１５、１７及び１９であり、「×」のプロットは式（２）の上記値が本発明に規定する範囲外である脱硫剤で脱硫を行った脱硫例Ｎｏ．５６及び５８の結果である。この図７から式（２）の上記値が１．０以上２．５以下であることで、高い脱硫効率が得られることが分かる。
【００５６】
図８は、式（３）のτ１と、脱硫処理後の硫黄濃度（Ｓｆ［質量％］）との関係を示す。図８において、「○」のプロットは本発明に規定する範囲内で脱硫を行った脱硫例Ｎｏ．５、２１−２４、３３−３５であり、「×」のプロットはτ１が式（３）の範囲外である脱硫例Ｎｏ．６０、６１、６６及び６７の結果である。この図８から式（３）を満たすことで、効果的に脱硫されていることが分かる。
【００５７】
図９は、式（３）のτ１と、脱硫処理の脱硫石灰効率ηＣａＯ，Ｓ［％］との関係を示す。図９において、「○」のプロットは本発明に規定する範囲内で脱硫を行った脱硫例Ｎｏ．５、２１−２４、３３−３５であり、「×」のプロットはτ１が式（３）の範囲外である脱硫例Ｎｏ．６０、６１、６６及び６７の結果である。この図９から式（３）を満たすことで、高い脱硫効率が得られることが分かる。
【００５８】
図１０は、式（４）のΔτと、脱硫処理後の硫黄濃度（Ｓｆ［質量％］）との関係を示す。図１０において、「○」のプロットは本発明に規定する範囲内で脱硫を行った脱硫例Ｎｏ．５、２５−２８、３４、３６及び３７であり、「×」のプロットはΔτが式（４）の範囲外である脱硫例Ｎｏ．６２、６３、６８及び６９の結果である。この図１０から式（４）を満たすことで、効果的に脱硫されていることが分かる。
【００５９】
図１１は、式（４）のΔτと、脱硫処理の脱硫石灰効率ηＣａＯ，Ｓ［％］との関係を示す。図１１において、「○」のプロットは本発明に規定する範囲内で脱硫を行った脱硫例Ｎｏ．５、２５−２８、３４、３６及び３７であり、「×」のプロットはΔτが式（４）の範囲外である脱硫例Ｎｏ．６２、６３、６８及び６９の結果である。この図１１から式（４）を満たすことで、高い脱硫効率が得られることが分かる。
【００６０】
図１２は、式（５）のτ２と、脱硫処理後の硫黄濃度（Ｓｆ［質量％］）との関係を示す。図１２において、「○」のプロットは本発明に規定する範囲内で脱硫を行った脱硫例Ｎｏ．５、２９−３２、３４、３８及び３９であり、「×」のプロットはτ２が式（５）の範囲外である脱硫例Ｎｏ．６４、６５、７０及び７１の結果である。この図１２から式（５）を満たすことで、効果的に脱硫されていることが分かる。
【００６１】
図１３は、式（５）のτ２と、脱硫処理の脱硫石灰効率ηＣａＯ，Ｓ［％］との関係を示す。図１３において、「○」のプロットは本発明に規定する範囲内で脱硫を行った脱硫例Ｎｏ．５、２９−３２、３４、３８及び３９であり、「×」のプロットはτ２が式（５）の範囲外である脱硫例Ｎｏ．６４、６５、７０及び７１の結果である。この図１３から式（５）を満たすことで、高い脱硫効率が得られることが分かる。
【００６２】
また、脱硫例Ｎｏ．３、４２及び５０をそれぞれ１００回行い、脱硫処理後の硫黄濃度（Ｓｆ［質量％］）の頻度分布を図１４に示し、脱硫処理の脱硫石灰効率（ηＣａＯ，Ｓ［％］）の頻度分布を図１５に示す。本発明に規定する範囲内で脱硫を行った脱硫例Ｎｏ．３は、図１４及び１５に示すように全てにおいて脱硫処理後の脱硫濃度０．００３質量％以下かつ脱硫石灰効率１０％以上であった。一方、本発明に規定する範囲外の脱硫を行った脱硫例４２は、全てにおいて図１４に示すように脱硫石灰効率７％以下であった。また、本発明に規定する範囲外の脱硫を行った脱硫例Ｎｏ．５０は、全てにおいて図１４及び図１５に示すように脱硫処理後の脱硫濃度０．００７質量％以上かつ脱硫石灰効率７％以下であった。このことから、本発明に規定する範囲内で脱硫を行うことで、効果的な脱硫を行えると共に脱硫石灰効率も高いことが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
以上説明したように、当該溶銑の脱硫方法は、脱硫効率を向上することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１  溶銑鍋
２  攪拌羽根
３  回転軸
Ｍ  溶銑
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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