(57)【要約】      （修正有）【課題】脱硫処理中に投射歩留りをオンラインで推定し、その結果に基づいて石灰系脱硫剤の投射条件を最適化するための処置を施すことを可能とする技術を提供する。【解決手段】容器２内に保持した溶銑３に石灰系脱硫剤を上置きして、溶銑中に浸漬したインペラ４によって溶銑と石灰系脱硫剤を攪拌する一方、容器の上方から先端を溶銑浴面上に離隔して配置した上吹きランス５を介して石灰系脱硫剤７を投射して溶銑の脱硫処理を行なう溶銑脱硫処理方法において、脱硫処理中に溶銑の浴面から発生するダストを排ガスとともに集塵設備１２に導くダクト１５の途中で排ガスの温度を測定し、投射された石灰系脱硫剤の投射歩留りを排ガスの温度と溶銑の温度に基づいて連続的に推定し、投射歩留りを向上させるように脱硫処理の条件を調整する。【選択図】図１
2011162809.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内に保持した溶銑に石灰系脱硫剤を上置きして、前記溶銑中に浸漬したインペラによって前記溶銑と前記石灰系脱硫剤を攪拌する一方、前記容器の上方から先端を溶銑浴面上に離隔して配置した上吹きランスを介して石灰系脱硫剤を投射して前記溶銑の脱硫処理を行なう溶銑脱硫処理方法において、前記脱硫処理中に前記溶銑の浴面から発生するダストを排ガスとともに集塵設備に導くダクトの途中で前記排ガスの温度を測定し、前記投射された石灰系脱硫剤の投射歩留りを前記排ガスの温度と前記溶銑の温度に基づいて連続的に推定し、前記投射歩留りを向上させるように前記脱硫処理の条件を調整することを特徴とする溶銑の脱硫処理方法。
【請求項２】
前記投射歩留り（％）を、前記排ガスの温度ＴG（℃）、前記溶銑の温度ＴM（℃）、および予め設定した定数Ａ、Ｂ、Ｃを用いた下記の(1)式によって推定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。
投射歩留り（％）＝Ａ×ＴG＋Ｂ×ＴM＋Ｃ    ・・・(1)
ここに、定数Ａ、Ｂ、Ｃは、個々の脱硫処理設備において予め実験によって得られた投射歩留りと排ガス温度、溶銑温度との関係を各脱硫装置毎に重回帰して得られる定数である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械攪拌装置を備えた容器を用いて溶銑の脱硫を効率的に行なうことができる脱硫処理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いるので、要求される鋼の品質に応じて溶銑から溶鋼に到る過程で脱硫処理が行なわれる。脱硫処理は様々な技術が実用化されており、それらの脱硫処理は溶銑脱硫と溶鋼脱硫に大別される。
溶銑脱硫では、安価な石灰（CaＯ）を主成分とする脱硫剤（以下、石灰系脱硫剤という）が広く使用されている。石灰系脱硫剤を溶銑に添加すると、反応式CaＯ＋Ｓ→CaＳ＋Ｏで表わされる反応が生起され、溶銑の脱硫が進行する。そして脱硫反応を促進するために、機械攪拌を行なう技術が実用化されている。
【０００３】
従来の一般的な機械攪拌による脱硫処理では、石灰系脱硫剤を溶銑に添加する際に、石灰系脱硫剤を自由落下で浴面に投入（以下、上置きという）して、溶銑中に浸漬した攪拌羽根（以下、インペラという）を用いて攪拌する。この技術では、インペラで攪拌することによって溶銑中に巻き込まれる過程で石灰系脱硫剤が凝集するので、石灰系脱硫剤と溶銑との接触面積（以下、反応界面積という）が減少するという問題がある。反応界面積が減少すれば、脱硫反応の進行が妨げられる。
【０００４】
そこで反応界面積を拡大して脱硫処理の効率を高めるために、石灰系脱硫剤の凝集を抑制する技術が検討されている。
たとえば特許文献１には、上吹きランスを介して搬送用ガスとともに石灰系脱硫剤を溶銑の浴面に吹き付ける技術が開示されている。この技術は、上吹きランスから石灰系脱硫剤を高速で吹き付けて溶銑中に侵入させるものである。高速の吹き付け（以下、投射という）を行なうことによって、石灰系脱硫剤の粒子が分散して溶銑中に浸入するので、石灰系脱硫剤の凝集が抑制され、反応界面積が拡大される。しかし石灰系脱硫剤の投射量や投射位置，搬送用ガスの流速等の投射条件によって、石灰系脱硫剤が分散する領域が過剰に広がる、あるいは縮まるという問題がある。
【０００５】
投射された石灰系脱硫剤が分散する領域が過剰に広がると、周辺に飛散する石灰系脱硫剤が増加し、投射された石灰系脱硫剤の歩留り（以下、投射歩留りという）の低下、ひいては脱硫処理の効率低下を招く。また、投射された石灰系脱硫剤が分散する領域が過剰に縮まると、石灰系脱硫剤が溶銑中で凝集し、投射歩留りの低下、ひいては脱硫処理の効率低下を招く。
【０００６】
特許文献２には、機械攪拌を行ないつつ石灰系脱硫剤を投射する溶銑の脱硫処理における投射歩留りを向上するための適正な投射条件が開示されている。この技術はスタティックな投射条件を最適化するものであるから、事前に知り得るパラメータに基づいて最適条件を脱硫処理に先立って決定する必要がある。ところが、前工程から持ち込まれるスラグ量や、インペラの溶損による攪拌動力の変化等の事前に想定できないダイナミックに変動するパラメータに起因する投射歩留りの推移には対応できない。その結果、投射歩留りのバラツキを抑制できないという問題がある。
【０００７】
また、従来の技術で投射歩留りを評価するためには、脱硫処理前後の溶銑とスラグのＳ濃度を分析し、質量バランスを調査しなければならないので、投射歩留りの算定に長時間を要する。そのため、脱硫処理中にリアルタイムで投射歩留りを把握し、歩留り向上のための処置を施すことができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開2005-179690号公報
【特許文献２】特開2007-247045号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、脱硫処理中に投射歩留りをオンラインで推定し、その結果に基づいて石灰系脱硫剤の投射条件を最適化するための処置を施すことを可能とする技術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】
【００１０】
発明者らは、石灰系脱硫剤を溶銑に投射すると、脱硫処理によって発生する排ガスの温度が変化することに着目した。そして排ガスの温度と石灰系脱硫剤の投射歩留りの関係を詳細に調査した。一方で、溶銑の温度と排ガスの温度に相関があることは従来から知られている。そこで脱硫処理の前に個別に測定した溶銑の温度と、脱硫処理中に連続的に測定した排ガスの温度を用いて、投射歩留りを推定できることを見出した。
【００１１】
本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。
すなわち本発明は、容器内に保持した溶銑に石灰系脱硫剤を上置きして、溶銑中に浸漬したインペラによって溶銑と石灰系脱硫剤を攪拌する一方、容器の上方から先端を溶銑浴面上に離隔して配置した上吹きランスを介して石灰系脱硫剤を投射して溶銑の脱硫処理を行なう溶銑脱硫処理方法において、脱硫処理中に溶銑の浴面から発生するダストを排ガスとともに集塵設備に導くダクトの途中で排ガスの温度を測定し、投射された石灰系脱硫剤の投射歩留りを排ガスの温度と溶銑の温度に基づいて連続的に推定し、投射歩留りを向上させるように脱硫処理の条件を調整する溶銑の脱硫処理方法である。
【００１２】
本発明の脱硫処理方法においては、投射歩留り（％）を、排ガスの温度ＴG（℃），溶銑の温度ＴM（℃）、および予め設定した定数Ａ、Ｂ、Ｃを用いた下記の(1)式によって推定することが好ましい。
投射歩留り（％）＝Ａ×ＴG＋Ｂ×ＴM＋Ｃ    ・・・(1)
ここに、定数Ａ、Ｂ、Ｃは、個々の脱硫処理設備において予め実験によって得られた投射歩留りと排ガス温度、溶銑温度との関係を各脱硫装置毎に重回帰して得られる定数である。
【００１３】
なお、石灰系脱硫剤の投射歩留りを向上するために、容器内に保持した溶銑の脱硫処理中に調整し得るパラメータは、搬送ガスの流速，石灰系脱硫剤の投射速度，インペラの回転数，上吹きランスの容器半径方向の位置，上吹きランスの高さ等である。上記の(1)式に基づいて投射歩留りを算出し、その算出値の推移を監視して、必要に応じてこれらのパラメータの１つあるいは２つ以上を調整することによって、投射歩留りの向上を図る。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、脱硫処理中に投射歩留りをオンラインで推定し、その結果に基づいて石灰系脱硫剤の投射条件を最適化するための処置を施すことが可能となる。つまり脱硫処理中に投射歩留りの推定が可能となったので、脱硫処理中に投射歩留りを向上するための処置を施すことができる。また、投射歩留りから溶銑の脱硫の進行状況の推定も可能であるから、脱硫処理後のＳ含有量の目標値に応じて石灰系脱硫剤の投射量を増減できる。そのため石灰系脱硫剤の過剰な使用を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の脱硫処理方法を適用する装置の例を模式的に示す配置図である。
【図２】投射歩留りの実績値と算出値との関係を示すグラフである。
【図３】投射比率と投射歩留りの実績値との関係を示すグラフである。
【図４】排ガスの温度と投射歩留りの算出値の推移を示すグラフである。
【図５】排ガスの温度と投射歩留りの算出値の推移の他の例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、本発明の脱硫処理方法を適用する装置の例を模式的に示す配置図であり、溶銑３を収容する容器２として取鍋型の溶銑鍋を使用する例を示す。容器２の形状については、機械攪拌装置を備えた容器で脱硫処理を行なうので、図１に示すような取鍋型の容器２が適している。ただし本発明はトーピードカーに適用することも可能である。
高炉から出銑された溶銑３を台車１に搭載された溶銑鍋またはトーピードカーで受銑し、さらに機械攪拌装置へ搬送する。トーピードカーで受銑した場合は、脱硫処理に先立って取鍋型の容器に移し替えることが好ましい。また、本発明に係る脱硫処理の対象となる溶銑３の成分は特に限定しない。たとえば予め脱珪処理や脱燐処理を施した溶銑にも、本発明の脱硫処理方法を適用できる。
【００１７】
以下では、容器２として溶銑鍋を使用する例について説明する。
機械攪拌装置は、溶銑鍋２に収容された溶銑３に浸漬し溶銑３を攪拌するための耐火物製のインペラ４を備えている。インペラ４は、昇降装置（図示せず）によって鉛直方向に昇降し、かつ回転装置（図示せず）によって軸4aを回転軸として回転するようになっている。また、溶銑鍋２に収容された溶銑３に石灰系脱硫剤７を投射するための上吹きランス５が設置されている。さらに、溶銑鍋２に収容された溶銑３の浴面に石灰系脱硫剤７を上置きするするための投入口６も備えている。つまり、石灰系脱硫剤７の投射と上置きが共に可能である。
【００１８】
溶銑鍋２の上方には排ガスを集塵設備12に導くダクト15が設置され、脱硫処理中に発生するダストを排ガスとともに集塵設備12へ送給する。
上吹きランス５は、粉体状の石灰系脱硫剤７を収容するホッパー８と、そのホッパー８から所定量の石灰系脱硫剤７を切り出すための切出し装置９とからなる供給装置に接続されており、上吹きランス５から搬送用ガスとともに粉体状の石灰系脱硫剤７を必要に応じて適宜投射できる構造になっている。また、上吹きランス５から搬送用ガスのみを供給することも可能である。
【００１９】
投入口６は、粉体状の石灰系脱硫剤７を収容するホッパー10と、そのホッパー10から所定量の石灰系脱硫剤７を切り出すためのロータリーフィーダー11とからなる供給装置に接続されており、投入口６から粉体状，粒状ないしは塊状の石灰系脱硫剤７を必要に応じて、適宜、上置きできる構造になっている。
溶銑３の温度ＴM（℃）は、台車１が機械攪拌装置に到着する前に、任意の位置で測定される。溶銑３の温度を測定した後、インペラ４の位置が溶銑鍋２の中心にほぼ一致するように台車１の位置を調整する。次いで、インペラ４を下降させて溶銑３に浸漬させ、引き続きインペラ４の回転を開始する。インペラ４の回転が所定の回転数に到達すると、切出し装置９を起動して、ホッパー８に収容された石灰系脱硫剤７を搬送用ガスとともに上吹きランス５から溶銑３に投射する。
【００２０】
なお、インペラ４の浸漬前または浸漬後に、投射に先立ってホッパー10から所定量の上置き用の石灰系脱硫剤７を溶銑３の浴面上に投入しても良い。
石灰系脱硫剤７を投射する間は、熱電対13にて排ガスの温度ＴG（℃）を連続的に測定し、データロガー14からコンピュータ（図示せず）へ伝送する。コンピュータは、排ガスの温度ＴG（℃）と溶銑３の温度ＴM（℃）に基づいて石灰系脱硫剤７の投射歩留りを下記の(1)式から算出し、さらにその算出値を画面に表示する。
投射歩留り（％）＝Ａ×ＴG＋Ｂ×ＴM＋Ｃ    ・・・(1)
ここで、定数Ａ、Ｂ、Ｃは、個々の脱硫処理設備において予め実験によって得られた投射歩留りと排ガス温度、溶銑温度との関係を各脱硫装置毎に重回帰して得られる定数である。
【００２１】
脱硫処理の作業者は、画面に表示される投射歩留りの算出値の推移を監視し、算出値が予め設定されたしきい値を下回ったときに、投射歩留りを向上するための処置を施す。その処置として調整すべきパラメータは、(a)搬送ガスの流速，(b)石灰系脱硫剤の投射速度，(c)インペラの回転数，(d)上吹きランスの容器半径方向の位置，(e)上吹きランスの高さ等である。
【００２２】
このようにして脱硫処理中に処理条件を調整することによって、投射歩留りを向上することができる。
また、石灰系脱硫剤７を投射するにあたって、投射歩留りの算出値から脱硫に必要な石灰系脱硫剤７が溶銑３中に存在すると判断できる量を投射する。したがって石灰系脱硫剤７の投射量の最適化を達成できる。
【００２３】
石灰系脱硫剤７の投射が終了し、かつ所定時間の攪拌が行なわれた後、インペラ４の回転数を次第に減少させる。インペラ４の回転が停止すると、インペラ４を上昇させ、溶銑鍋２の上方に待機させる。そして脱硫処理によって生成したスラグが浮上して、溶銑３の浴面を覆い、かつ静止した状態で脱硫処理が終了する。脱硫処理が終了した後、スラグを溶銑鍋２から排出して、精錬工程へ溶銑鍋２を搬送する。
【００２４】
以上に説明したように、本発明によれば、石灰系脱硫剤７の投射歩留りを算出することによって、脱硫処理中に投射歩留りを向上するための処置を施すことができる。また、投射歩留りから石灰系脱硫剤７の必要量を推定できるので、投射量の最適化を達成できる。
【実施例】
【００２５】
図１に示す装置を用いて予備実験を行ない、石灰系脱硫剤の投射歩留りと、排ガスの温度，溶銑の温度の関係を重回帰し、(1)式の定数Ａ，Ｂ，Ｃを求めた。その結果、Ａ＝−0.271，Ｂ＝0.221，Ｃ＝−153.973という値を得た。
次いで、図１に示す装置を用いて溶銑の脱硫処理を行なった。その脱硫処理前後の溶銑とスラグのＳ濃度を分析し、質量バランスから投射歩留りの実績値を求めた。一方で、脱硫処理中に排ガスの温度と溶銑の温度を測定し、(1)式から投射歩留りを算出した。投射歩留まりの実績値と算出値との関係を図２に示す。図２に示す通り、投射歩留まりの実績値と算出値は一次関数で近似できる関係にある。つまり、排ガスの温度と溶銑の温度から投射歩留りを精度良く推定できる。
【００２６】
図３は、投射比率と投射歩留りの実績値との関係を示すグラフである。投射比率は、石灰系脱硫剤の全添加量（すなわち投射される石灰系脱硫剤と上置きされる石灰系脱硫剤の合計）に占める投射される石灰系脱硫剤の比率を示す。図３から明らかなように、投射比率が増加すると投射歩留りが低下する傾向が認められる。しかし搬送用ガスの流量を減少することによって、投射歩留りを向上することが可能である。
【００２７】
図４は、脱硫処理においてインペラの回転開始から回転終了に到る間の、排ガスの温度と(1)式による投射歩留りの算出値の推移を示すグラフである。図４から明らかなように、石灰系脱硫剤の投射を開始すると、排ガスの温度が上昇する。また、排ガスの温度が高いほど、投射歩留りの算出値は低下する。この間に算出された投射歩留りの平均値は63.2％であった。一方、Ｓの質量バランスから求めた投射歩留りの実績値は61.8％であった。つまり、(1)式を用いて投射歩留りを精度良く推定できた。
【００２８】
図５は、脱硫処理においてインペラの回転開始から回転終了に到る間の、排ガスの温度と(1)式による投射歩留りの算出値の推移の他の例を示すグラフである。この例では、石灰系脱硫剤の投射を開始した後、排ガスの温度が上昇し、それに伴って投射歩留りが低下して、しきい値（すなわち60％）を下回ったときに搬送用ガスの流速を変更（17Ｎｍ3／min→10Ｎｍ3／min）した。その結果、搬送用ガスの流速を減少した後の投射歩留りの算出値は75％程度まで上昇した。インペラの回転開始から回転終了に到る間に算出された投射歩留りの平均値は71.2％であった。一方、Ｓの質量バランスから求めた投射歩留りの実績値は72.1％であった。つまり、脱硫処理中に脱硫条件を変更した場合にも、(1)式を用いて投射歩留りを精度良く推定できた。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
脱硫処理中に投射歩留りをオンラインで推定し、その結果に基づいて石灰系脱硫剤の投射条件を最適化するための処置を施すことができ、産業上格段の効果を奏する。
【符号の説明】
【００３０】
１  台車
２  溶銑鍋
３  溶銑
４  インペラ
4a  軸
５  上吹きランス
６  投入口
７  石灰系脱硫剤
８  ホッパー
９  切出し装置
10  ホッパー
11  ロータリーフィーダー
12  集塵設備
13  熱電対
14  デターロガー
15  ダクト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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