(57)【要約】【課題】  機械攪拌式脱硫装置で溶銑を脱硫するに当たり、フッ素含有物質を滓化促進剤として使用せず、且つ、耐火物の侵食を増大させるＮａ2 Ｏも使用せずに、従来のＣａＯ−ＣａＦ2 系脱硫剤と同等の脱硫能力を有するＣａＯ系脱硫剤を提供する。【解決手段】  上記課題は、粒径１５０μｍ以下の微粉が９０質量％以上であるＣａＯ粉体１００質量部に対して、Ａｌ2 Ｏ3 を５０質量％以下含有するアルミナ―金属Ａｌ混合体を５〜２０質量部添加した脱硫剤により解決される。この脱硫剤７を、攪拌羽根４によって攪拌されている溶銑３の浴面に、上吹きランス５を介して搬送用ガスとともに上吹き添加することで、効率的に脱硫処理することができる。【選択図】            図１
2008050659.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒径１５０μｍ以下の微粉が９０質量％以上であるＣａＯ粉体１００質量部に対して、Ａｌ2 Ｏ3 を５０質量％以下含有するアルミナ―金属Ａｌ混合体を５〜２０質量部添加したことを特徴とする、溶銑の脱硫剤。
【請求項２】
請求項１に記載の溶銑の脱硫剤を、攪拌羽根によって攪拌されている溶銑の浴面に添加し、溶銑を脱硫することを特徴とする、溶銑の脱硫処理方法。
【請求項３】
前記脱硫剤を、上吹きランスを介して搬送用ガスとともに溶銑の浴面に上吹き添加することを特徴とする、請求項２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において溶銑を効率的に脱硫することのできる脱硫剤及び脱硫処理方法に関し、詳しくは、滓化促進剤としてフッ素含有物質を使用しなくとも効率的に脱硫することのできる脱硫剤及び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おり、要求される鋼の品質に応じて、種々の溶銑脱硫及び溶鋼脱硫が行われている。このうち、溶銑の脱硫には、安価なＣａＯ（石灰）を主成分とする脱硫剤が広く用いられており、この場合の脱硫反応は、「ＣａＯ＋Ｓ→ＣａＳ＋Ｏ」に示される反応式に基づいて進行する。
【０００３】
この脱硫処理においては、従来、蛍石（ＣａＦ2 ）系媒溶剤がＣａＯの滓化促進剤として使用されており、例えば、ＣａＯ源である生石灰に５質量％程度の蛍石を混合したＣａＯ−ＣａＦ2系脱硫剤が広く使用されていた。しかしながら、蛍石系媒溶剤は高価であり、蛍石系媒溶剤を配合することは脱硫剤のコスト増大につながり、更に近年、地球環境保全の観点からフッ素（Ｆ）の環境への流出が懸念されており、媒溶剤としてフッ素含有物質を使用することは避けることが望まれている。
【０００４】
蛍石を用いない脱硫剤の一例として、カルシウムカーバイト系の脱硫剤及びソーダ系の脱硫剤が実用化されているが、何れも長所と短所がある。カルシウムカーバイト系の脱硫剤は、強力な脱硫能力を有しているが、脱硫処理後の脱硫スラグの後処理において、アセチレンガスが発生するなどの安全上の問題点がある。また、高価であり、且つ、危険物でもあるため、取り扱いが極めて困難である。ソーダ系の脱硫剤は比較的安価であるが、強アルカリ性であるため、処理炉及び処理容器の耐火物への影響が大きい。また、排ガス中にはＮａが含まれるため、その除去処理が必要である。更に、スラグ中のＮａ2 Ｏの含有量が高くなるため、セメントなどへの再利用に制約があり、環境への影響からも望ましくない。
【０００５】
これらを考慮すると、ＣａＯを主成分とする脱硫剤は安価で且つ取り扱いも容易であり、そこで、ＣａＯを主成分とする脱硫剤であっても、フッ素含有物質を滓化促進剤として使用しない脱硫剤が提案されている。例えば、特許文献１には、ＣａＯ１質量部に対して、Ｎａ2 Ｏ分を０．０２〜０．０５質量部、Ａｌ2 Ｏ3分を０．０５〜０．２０質量部添加した脱硫剤が提案されている。特許文献１によれば、Ａｌ2 Ｏ3 の添加によりＣａＯの滓化が促進され、Ａｌ2Ｏ3 の添加による脱硫能力の低下をＮａ2 Ｏにより補うことができ、高効率で脱硫処理できるとしている。
【特許文献１】特開２００１−３３５８２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１で使用するＮａ2 Ｏは、生成するスラグの耐火物侵食性を著しく増大させる。このため、特許文献１に提案された脱硫剤を使用した場合には、処理容器の耐火物は著しく溶損し、処理容器の寿命を短くするので、特許文献１に提案された脱硫剤は実用に供し得ないという問題がある。
【０００７】
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、機械攪拌式脱硫装置において溶銑を脱硫するに当たり、フッ素含有物質を滓化促進剤として使用せず、且つ、耐火物の侵食を増大させるＮａ2 Ｏも使用せずに、従来のＣａＯ−ＣａＦ2 系脱硫剤と同等の脱硫能力を有するＣａＯ系の脱硫剤を提供すると同時に、効率的に脱硫することのできる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】
【０００８】
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剤は、粒径１５０μｍ以下の微粉が９０質量％以上であるＣａＯ粉体１００質量部に対して、Ａｌ2 Ｏ3 を５０質量％以下含有するアルミナ―金属Ａｌ混合体を５〜２０質量部添加したことを特徴とする。
【０００９】
第２の発明に係る溶銑の脱硫処理方法は、第１の発明に記載の溶銑の脱硫剤を、攪拌羽根によって攪拌されている溶銑の浴面に添加し、溶銑を脱硫することを特徴とする。
【００１０】
第３の発明に係る溶銑の脱硫処理方法は、第２の発明において、前記脱硫剤を、上吹きランスを介して搬送用ガスとともに溶銑の浴面に上吹き添加することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、脱硫剤であるＣａＯを、粒径１５０μｍ以下の微粉が９０質量％以上の粉体とするので、反応界面積が大きくなり、脱硫反応が促進され、脱硫率を向上させることができる。また、ＣａＯは同時に添加されるＡｌ2 Ｏ3 により滓化が促進されて、脱硫反応が促進される。これにより、蛍石などのフッ素含有物質を滓化促進剤として使用することなく、効率良く脱硫することもできる。ＣａＯを微粉にすると凝集しやすくなるが、同時に添加されるアルミナ―金属Ａｌ混合体によりＣａＯの凝集が防止され、高い脱硫効率が得られる。即ち、フッ素含有物質を滓化促進剤として使用せずに、且つ、処理容器の溶損を増大させることなく、従来のＣａＯ−ＣａＦ2系脱硫剤と同等の脱硫効率を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を具体的に説明する。
【００１３】
蛍石などのフッ素含有物質を滓化促進剤として使用せず、且つ、耐火物の侵食を増大させるＮａ2 Ｏも使用せずに、機械攪拌式脱硫装置においてＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3 系脱硫剤を用いて高い脱硫率を得る方法を検討・研究した。以下に、検討・研究の結果を説明する。
【００１４】
攪拌羽根（「インペラー」とも呼ぶ）を備えた機械攪拌式脱硫装置を用いた脱硫処理方法において、脱硫剤は、一般的に攪拌羽根によって強力に攪拌された状態の溶銑上へ、処理容器の上方から連続的に添加される。この場合、脱硫反応を促進させるには、反応界面積が大きいほど有利であり、そこで、脱硫剤となるＣａＯを微粉化することを検討した。
【００１５】
しかしながら、実際に試験すると、微粉化させたＣａＯが凝集して、反応界面積の増大効果が得られなかった。この原因を調べるために、生成したスラグを詳細に調査した。その結果、ＣａＯの凝集は、滓化促進剤として添加したＡｌ2 Ｏ3 によってＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3 系の低融点化合物が形成され、これがバインダーとなってＣａＯ粒子同士を凝集させていることが明らかとなった。
【００１６】
そこで、Ａｌ2 Ｏ3 源として、Ａｌ2 Ｏ3 の含有量が５０質量％以下であるアルミナ―金属Ａｌ混合体を使用したところ、凝集が防止され、高い脱硫率が得られることが分かった。このアルミナ―金属Ａｌ混合体としては、アルミドロス（「Ａｌ灰」ともいう）が最適である。アルミドロスとは、金属Ａｌを３０〜５０質量％含有した金属ＡｌとＡｌ2Ｏ3 との混合物であり、他の成分も含有している。アルミナ―金属Ａｌ混合体の添加により凝集が防止された理由は、アルミナ―金属Ａｌ混合体に含まれるＡｌ2Ｏ3 以外の成分により、低融点化合物の形成が抑制されたことによると考えられる。
【００１７】
脱硫剤を微粉化すると、上置き添加の場合には添加時の飛散量が増加し、歩留まりが悪化する。この歩留まり低下を防止するには、微粒の脱硫剤を搬送用ガスとともに溶銑表面に向けて上吹きして添加することで、解決できることが分かった。また、脱硫剤であるＣａＯは、溶銑との濡れ性が悪く、溶銑中へ巻き込まれにくい上に、浴上へ添加された脱硫剤が、強攪拌されている溶銑の浴表面または浴中で凝集し、反応界面積が低下していく傾向があるが、上吹きして添加することで、これも解消できることが分かった。つまり、上吹き添加により、脱硫剤の歩留まり低下をきたすことなく、脱硫反応界面積を増加させることができることが分かった。
【００１８】
尚、この場合の搬送用ガスは、脱硫反応が還元反応であることから、酸素を含有しないガス、例えば窒素ガスであることが好ましい。また、上吹きによって溶銑の浴面に吹き付けた脱硫剤が溶銑の内部まで侵入すると、溶銑中に巻き込まれやすく、脱硫反応にとって望ましいので、そのような条件になるように、上吹きランス出口でのガス流速を調整することが好ましい。
【００１９】
本発明に係る溶銑の脱硫剤及び脱硫処理方法は上記の検討・研究の結果に基づきなされたものである。つまり、発明に係る溶銑の脱硫剤は、粒径１５０μｍ以下の微粉が９０質量％以上であるＣａＯ粉体１００質量部に対して、Ａｌ2 Ｏ3 を５０質量％以下含有するアルミナ―金属Ａｌ混合体を５〜２０質量部添加したことを特徴としている。
【００２０】
この場合のＣａＯの粒度分布条件は、後述する実施例に基づくものである。また、アルミナ―金属Ａｌ混合体の添加量が５質量部未満の場合には、Ａｌ2 Ｏ3 による滓化促進効果が得られず、一方、アルミナ―金属Ａｌ混合体の添加量が２０質量部を超える場合には、ＣａＯ濃度が薄まり、脱硫効率が低下するからである。ここで粒径１５０μｍ以下とは、篩分器の目開き寸法で定義したもので、長径が１５０μｍを超えても、目開き寸法が１５０μｍの篩分器を通過する限り、粒径１５０μｍ以下と定義する。
【００２１】
次に、図面を参照して本発明に係る溶銑の脱硫処理方法を説明する。当然ながら、本発明に係る溶銑の脱硫処理方法では脱硫剤として本発明に係る脱硫剤を使用する。
【００２２】
図１は、本発明に係る脱硫処理方法の１例を示す側面概略図であり、図１は、溶銑を収容する処理容器として取鍋型の溶銑鍋を使用した例を示している。処理容器の形状については、機械攪拌式脱硫装置で脱硫処理を行うことから、図１に示すように取鍋型の処理容器が最適であるが、トーピードカーにおいても使用可能である。以下、処理容器として溶銑鍋を使用した例で説明する。
【００２３】
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２またはトーピードカーで受銑し、受銑した溶銑３を機械攪拌式脱硫装置に搬送する。トーピードカーで受銑した場合には、脱硫処理に先立ち、取鍋型の処理容器に移し替えることが望ましい。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。
【００２４】
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攪拌羽根４を備えており、この攪拌羽根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、本発明に係る脱硫剤７を、溶銑鍋２に収容された溶銑３に向けて上吹きして添加するための上吹きランス５が設置されている。また、本発明に係る脱硫剤７を、溶銑鍋２に収容された溶銑３の浴面に上置き添加するための投入口６も設置されている。つまり、脱硫剤７を上吹きランス５から吹き付けて添加することも、上置き添加することもどちらもできるようになっている。更に、溶銑鍋２の上方位置には、集塵機（図示せず）に接続する排気ダクト口（図示せず）が備えられ、脱硫処理中に発生するガスやダストが排出されるようになっている。尚、脱硫剤７は、ＣａＯ粉体とアルミナ―金属Ａｌ混合体とが所定の配合比率で予め混合されたものである。
【００２５】
上吹きランス５は、粉体状の脱硫剤７を収容するホッパー８とホッパー８から定量切り出すための切り出し装置９とからなる供給装置と接続しており、上吹きランス５から、搬送用ガスとともに、粉体状の脱硫剤７を任意のタイミングで供給できる構造になっている。当然ながら、搬送用ガスのみを上吹きすることもできる構造になっている。
【００２６】
この場合に、上吹きランス５は、単孔でもよいし、溶銑湯面における吹き付け面積を増加させるなどの目的で多孔化してもよい。また、上吹きランス５の吹き付け角度、つまり、上吹きランス５から脱硫剤７を溶銑浴面に吹き付ける角度は、鉛直方向のみならず、攪拌中の溶銑湯面（盛り上がって渦が形成されているため、水平面に対しては傾斜した角度を持つ）に対して垂直に供給することも可能であり、また、鉛直方向と湯面に垂直な方向との間の任意の角度で上吹き添加することができるようになっている。
【００２７】
投入口６は、粉体状の脱硫剤７を収容するホッパー１０とホッパー１０から定量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と接続しており、投入口６から、脱硫剤７を任意のタイミングで供給できる構造になっている。
【００２８】
攪拌羽根４の位置が溶銑鍋２のほぼ中心になるように、溶銑鍋２を搭載した台車１の位置を調整し、次いで、攪拌羽根４を下降させて溶銑３に浸漬させる。攪拌羽根４が溶銑３に浸漬したならば、攪拌羽根４の旋回を開始し、所定の回転数まで昇速する。攪拌羽根４の回転数が所定の回転数に達したならば、切り出し装置９を起動させて、ホッパー８に収容された脱硫剤７を、搬送用ガスとともに溶銑３の浴面に向けて上吹きランス５から吹き付けて添加する。搬送用ガスとしては、還元性のガス、不活性ガスまたは非酸化性ガスを使用する。脱硫剤７を上吹きランス５から吹き付けて添加する代わりに、投入口６から上置き添加することも可能であるが、前述したように、脱硫剤７の歩留まりが高い、脱硫反応界面積を増加させることができるなどの利点から、上吹きランス５から吹き付けて添加することが好ましい。
【００２９】
所定量の脱硫剤７を添加完了し、そして、所定時間の攪拌が行われたなら、攪拌羽根４の回転数を減少させ停止させる。攪拌羽根４の旋回が停止したなら、攪拌羽根４を上昇させ、溶銑鍋２の上方に待機させる。生成したスラグが浮上して溶銑表面を覆い、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。
【００３０】
以上説明したように、本発明によれば、脱硫剤であるＣａＯを、粒径１５０μｍ以下の微粉が９０質量％以上の粉体とするので、反応界面積が大きくなり、脱硫反応が促進され、脱硫率を向上させることができる。また、ＣａＯは同時に添加されるＡｌ2 Ｏ3 により滓化が促進されて、脱硫反応が促進される。即ち、フッ素含有物質を滓化促進剤として使用せずに、且つ、処理容器の溶損を増大させることなく、従来のＣａＯ−ＣａＦ2系脱硫剤と同等の脱硫効率を得ることができる。
【実施例１】
【００３１】
本発明方法を用いて溶銑鍋内の約３００トンの溶銑を図１に示す機械攪拌式脱硫装置で脱硫処理した例を説明する。
【００３２】
処理対象の溶銑は、高炉から出銑した後、高炉鋳床で脱珪処理を行ったものを用いた。溶銑組成は、事前の脱珪処理により、Ｃ：４．１〜４．５質量％、Ｓｉ：０．１３〜０．２０質量％、Ｍｎ：０．１５〜０．２５質量％、Ｐ：０．９〜１．３質量％、Ｓ：０．０２〜０．０３質量％であった。溶銑温度は、１３００〜１３５０℃であった。
【００３３】
使用する脱硫剤は、生石灰（ＣａＯ）を粉砕し、粒径１５０μｍ以下が９０質量％になるように調製したＣａＯ粉体１００質量部に対して、Ａｌ2 Ｏ3 を４０質量％含有するアルミドロスを１０質量部添加・混合したものを用いた。この脱硫剤を上吹きランスから窒素ガスを搬送用ガスとして溶銑浴面に吹き付けて脱硫処理した。その結果、処理後のＳ濃度が０．００２〜０．００５質量％で、温度が１２８０〜１３３０℃の溶銑を安定して得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る脱硫処理方法の１例を示す側面概略図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  台車
２  溶銑鍋
３  溶銑
４  攪拌羽根
５  上吹きランス
６  投入口
７  脱硫剤
８  ホッパー
９  切り出し装置
１０  ホッパー
１１  ロータリーフィーダー
【図１】
2008050659.tif 000003