(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属Ｍｇ粉：５〜３０％，ＣａＯ：５０〜９０％，カルシウムアルミネート：４〜２３％，残部が不可避的不純物からなり、ＣａＯ／カルシウムアルミネート：３〜１５に配合したことを特徴とする溶銑脱硫剤。
【請求項２】
溶滓分離用取鍋を用いて、請求項１記載の溶銑脱硫剤中の金属Ｍｇ粉供給速度が５〜２５ｋｇ／分となるように吹込み、処理後溶銑払出し時には溶銑払出し口から溶銑を出銑するように傾動し、脱硫スラグ払出し時には反対方向に設けられた排滓口から排滓するように傾動することを特徴とする溶銑脱硫方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、効率よくかつ迅速に溶銑を脱硫するための脱硫剤およびこれを用いた溶銑の脱硫方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、鋼中硫黄濃度が３０ｐｐｍ以下の低硫鋼を製造する場合、まず溶銑段階で３０ｐｐｍ以下まで脱硫処理し、２次精錬工程で仕上げ脱硫処理を行うのが一般的である。その際、酸素濃度が高くて脱硫効率が低くなりがちな２次精錬工程では迅速な脱硫処理が困難であるから、溶銑段階で可能な限り低い硫黄濃度まで脱硫することが望ましい。
【０００３】
溶銑の脱硫剤としては、最も一般的には、石灰系，カルシウムカーバイド，ソーダ灰等が選択されている。これらはそれぞれ得失があり、例えば石灰系は最も安価であるが、主成分が溶銑温度では固体であるから処理時間が長くなる。カルシウムカーバイドは不純物として含まれるＰが有害なフォスフィンを生成するので、環境上の問題がある。また、ソーダ灰は蒸気圧が高いので処理中に多量の白煙が発生する上、溶銑温度を著しく低下させる。また、後２者を用いると生成スラグのリサイクルが困難であり、スラグ処理の点でも難がある。
【０００４】
このようなことから上記に代わるものとして、マグネシウム系の脱硫剤が近年注目されている。マグネシウムは強力な脱酸・脱硫力を有するが、反応性がきわめて高くかつ溶銑温度での蒸気圧も高いので、これを単体で溶銑中に投入することは事実上困難であるから、Ｆｅ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ａｌ等の成分と合金化したＭｇ合金として使用したり、特殊な例ではコークスにＭｇを含浸させたりする方法が種々提案されている。また、適切なフラックスと金属Ｍｇを混合したものを使用することもあり、その添加にあたってはこれらマグネシウム系脱硫剤をキャリアガスを用いて溶銑中にインジェクションする方法などが提案されている。
【０００５】
また、これらの溶銑脱硫処理を実施するにあたって、その処理容器としては、最も一般的に、高炉から製鋼工場まで溶銑を輸送するトーピードカーや、転炉に溶銑を装入する注銑鍋が用いられている。トーピードカーを使用する場合、溶銑の輸送途中において脱硫処理および脱硫スラグの除滓を実施している。出銑したばかりの高溶銑温度領域で脱硫処理ができ、かつ処理後の保温性がよいため脱硫効率に優れている。一方、注銑鍋を使用する場合、脱硫処理ならびに脱硫スラグの除滓が終了した後、直ちに転炉装入できるため、処理後の温度ロスが小さい。
【０００６】
しかしながら、両者における脱硫スラグの除滓方法には、手掻き、あるいは機械的に掻き出す方法があるが、これらの方法では、その分離作業に多くの時間及び労力を要する上、脱硫剤使用量が多い場合には、もちろん脱硫スラグの発生量も多くなり、除滓時間が長くなる。その結果、処理時間＋除滓時間が長くなり、溶銑温度の低下や転炉操業時間へのマッチングの問題が生じる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記背景のもとに、本発明は従来提案されていたものよりも一層効率よくかつ操業性よく溶銑の脱硫を行うことができるとともに、迅速に次工程である転炉に溶銑を供することができる溶銑脱硫法の開発を課題としたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、溶銑の浴内に脱硫剤を導入して脱硫を実施する溶銑の脱硫法において、浸漬ランスを用いて金属Ｍｇ含有の脱硫剤を溶銑中にインジェクションし脱硫処理時間を短縮できるとともに、溶滓分離用取鍋を用いて脱硫スラグの除滓時間を短縮することを特徴とする溶銑の脱硫方法を提供する。本発明法は、溶銑を収容する溶滓分離用取鍋と、溶滓分離用取鍋の傾動装置と、溶銑を受入れる注銑鍋ならびに脱硫スラグを受取るスラグ鍋、吹出口が溶銑内に浸漬される脱硫剤インジェクション用の浸漬ランスとからなる設備によって実施できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明を実施する設備を図解的に示したものである。本発明によれば、溶滓分離用取鍋１内の溶銑２に対して脱硫処理するものであり、浸漬ランス３を用いて脱硫処理した後、傾動装置１１を用いて、溶滓分離用取鍋１を注銑鍋９側に傾動することにより出銑し、次に反対側に用意されたスラグ鍋１０側に傾動させることにより脱硫スラグを排滓する。
【００１０】
浸漬ランス３は耐火物で保護した管状体の先端部に吹出口４を有したものであり、図示の例ではこの吹出口４は先端近くの胴部に横向きに形成されており、従って、浸漬ランス３を垂直に浸漬した状態では、粉状脱硫剤５は吹出口４から浴内深部において横向きにキャリアガス６とともにインジェクションされる。
【００１１】
この粉状脱硫剤５のインジェクションは、キャリアガス６によって搬送することにより行うが、キャリアガス６として酸素含有ガスの使用を避ける。脱硫反応を促進させるためには、酸素分圧をできる限り低くすることが有効であり、窒素ガスやその他の酸素非含有ガスの使用が可能である。
【００１２】
粉状の脱硫剤５としては、プレミックスされたカルシウムアルミネートが好ましく、これらの粉体をポストミックスするものでもかまわない。その成分比として重量比で、金属Ｍｇ粉：５〜３０％，ＣａＯ：５０〜９０％，カルシウムアルミネート：４〜２３％，その他：不可避的不純物からなり、ＣａＯ／カルシウムアルミネート：３〜１５のものである。ソーダ灰、カルシウムカーバイドは前記した理由により避けるのが好ましい。
【００１３】
本発明法において、脱硫剤の主成分は金属ＭｇとＣａＯであり、カルシウムアルミネートは出銑時に脱硫スラグの流出を防止する造滓剤である。カルシウムアルミネートには、低融点である１２ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3を主成分とすることが好ましい。微粉状であるＣａＯの表面に付着し、微粉状ＣａＯを凝結させるためである。ここで、各成分の配合比を前記のように規定する。
【００１４】
Ｍｇによる脱硫反応や酸化反応は（１）〜（２）式で表される。また、Ｍｇによる脱硫によって生成したＭｇＳは大気中では不安定であり、大気中酸素と反応して（３）式により復硫を生じる。（４）式により復硫を防止するために、ＣａＯを同時に供給することが好ましい。
Ｍｇ  ＋  ［Ｓ］    ＝  ＭｇＳ                （１）
Ｍｇ  ＋  ［Ｏ］    ＝  ＭｇＯ                （２）
ＭｇＳ  ＋  Ｏ      ＝  ＭｇＯ  ＋  Ｓ        （３）
ＭｇＳ  ＋  ＣａＯ  ＝  ＭｇＯ  ＋  ＣａＳ    （４）
金属Ｍｇの配合割合を５〜３０％に規定する理由は以下の通りである。金属Ｍｇが５％未満では、十分な（１）式の脱硫反応を得るためには、相当量の脱硫剤を使用するため、スラグ量の無用な増大をまねく。金属Ｍｇが３０％を超えると、残部のＣａＯ量が相対的に不足し、（４）式の反応が十分に得られず、復硫反応を防止することができない。
【００１５】
また、造滓剤であるカルシウムアルミネートの配合率はＣａＯ配合率と比べ、ＣａＯ／カルシウムアルミネート：３〜１５となるように配合することが好ましい。ＣａＯ／カルシウムアルミネートを３以上に規定する理由は以下の通りである。
すなわち、これより小さい場合、脱硫スラグの融点が低くなり過ぎ、処理鍋を傾動させ出銑する時に、溶銑と同時に注銑鍋へ混入し、脱硫スラグが転炉に持込まれ、復硫を生じるため、脱硫処理における効果が充たされない。
一方、ＣａＯ／カルシウムアルミネートを１５以下に規定する理由は、この値より大きくなった場合、ＣａＯの滓化あるいは凝結が不十分となり、微粉の状態のまま処理後も存在し、上記と同様に注銑鍋へ脱硫スラグが持込まれるためである。
【００１６】
本発明の脱硫剤を溶銑中にインジェクションするに際しては、脱硫剤の吹込速度を、金属Ｍｇ純分の供給速度に換算して５〜２５ｋｇ／分にコントロールすることにより、最大の効果が得られる。Ｍｇは非常に反応性が高いので、安全面から供給速度の上限が制約される。一方、供給速度が５ｋｇ／分未満では処理時間が長くなり、生産効率・コストの点で、本発明の特性を十分に活かしきれない。
【００１７】
また、本発明の脱硫剤を用いて溶滓分離用取鍋において脱硫処理することにより最大の効果が得られる。前記したように、一般的に脱硫処理容器には、トーピードカーや注銑鍋が用いられる。本発明の脱硫剤をこれらの処理容器でインジェクションした場合、溶滓分離用取鍋を用いた場合と同様に脱硫効果が確認される。しかしながら、転炉に装入する前に脱硫スラグを、手掻き、あるいは機械的に掻き出さなければ、転炉での復硫が生じる。復硫を防止するためには、多くの時間と労力を費やし、脱硫スラグを十分に分離しなければならない。
【００１８】
一方、溶滓分離用取鍋を用いて石灰系による脱硫処理を実施した場合には次のような得失がある。石灰系は前述したように、最も安価であるが、主成分が溶銑温度では固体であるから、極低硫鋼の溶製時には処理時間が長くなるとともに使用する脱硫剤原単位が多くなる。溶滓分離用取鍋を用いて溶銑−脱硫スラグの分離時間を短縮できても、処理時間の短縮が不可能であり、次工程とのマッチングに難が生じる。
【００１９】
以上のことより、溶滓分離用取鍋において、プレミックスされた、あるいはポストミックスされたＭｇ−ＣａＯ−カルシウムアルミネートを用いて脱硫処理することにより処理時間ならびに溶銑−脱硫スラグ分離時間を最大限に短縮することが可能であり、生産効率・コストの点で本発明の効果を最大限に生かすことが可能である。
【００２０】
【実施例】
（実施例１）
１８０ｔの溶滓分離用取鍋において、表１に示す溶銑を用いて脱硫実験した。
【００２１】
【表１】
0004707241.tif 000002
【００２２】
脱硫剤として、金属Ｍｇ粉を１０重量％、ＣａＯ粉末を７５重量％、カルシウムアルミネート粉末を１５重量％に配合した混合粉を使用した。脱硫剤の吹込速度は差圧（タンク内圧−吹込み圧）調整により１３０ｋｇ／分に調整した。この時のＭｇ純分供給速度は１３ｋｇ／分に相当する。処理容器として溶滓分離用取鍋を使用した。表２に、処理条件をまとめて示す。
【００２３】
【表２】
0004707241.tif 000003
【００２４】
図２に、溶銑中の硫黄濃度の経時変化を示す。最終的に１３ｐｐｍまで低下した。表３に、最終成分分析等の実績をまとめて示す。なお、表3中の平均脱硫速度（ｍｉｎ-1）は、脱硫反応が１次反応で進行すると仮定し、−ｄ［Ｓ］／ｄｔ＝Ｋ（［Ｓ］−［Ｓ］i）、（ここで、［Ｓ］：初期硫黄濃度（ｐｐｍ），［Ｓ］i ：到達硫黄濃度（ｐｐｍ））として求めたものである。出銑は溶滓分離用取鍋を傾動させることにより5分で終了でき、直ちに転炉に供することができた。また、転炉への脱硫スラグの持込みを防止できたため、復硫は観察されなかった。
【００２５】
【表３】
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【００２６】
（比較例１）
実施例１と同様の溶銑を用いて脱硫実験を実施した。ここでは、脱硫剤として、金属Ｍｇの量が少なく、かつＣａＯ／カルシウムアルミネート比が大きいものを用いた。すなわち金属Ｍｇ粉を３重量％、ＣａＯ粉末を９６重量％、カルシウムアルミネート粉末を１重量％に配合した混合粉を使用した。脱硫剤の吹込み速度は８０ｋｇ／分に調整した。この時のＭｇ純分供給速度は２．４ｋｇ／分に相当する。処理容器として、注銑鍋を使用した。表２に、処理条件をまとめて示す。図３に、溶銑中の硫黄濃度の経時変化を示す。最終的に６７ｐｐｍまで低下した。表３に、最終成分分析等の実績をまとめて示す。また、注銑鍋での処理後、スラグドラッガーを用いて除滓した後、転炉に供した。処理後から転炉に装入するまでに１5分を要した。また、ドラッガーによる脱硫スラグの取りこぼしのため、復硫が生じた。
【００２７】
（比較例２）
実施例１と同様の溶銑を用いて脱硫実験を実施した。ここでは、脱硫剤として、ＣａＯ／カルシウムアルミネート比が小さいものを用いた。すなわち金属Ｍｇ粉を２０重量％、ＣａＯ粉末を５５重量％、カルシウムアルミネート粉末を２５重量％に配合した混合粉を使用した。脱硫剤の吹込み速度は８０ｋｇ／分に調整した。この時のＭｇ純分供給速度は１６ｋｇ／分に相当する。処理容器として、溶滓分離用取鍋を使用した。表２に、処理条件をまとめて示す。最終的に１７ｐｐｍまで低下した。表３に、最終成分分析等の実績をまとめて示す。また、脱硫処理後、溶滓分離用取鍋を傾動させることにより5分で出銑できたが、スラグが溶融状態にあり、相当量のスラグが注銑鍋へ持込まれていた。その脱硫スラグが転炉にまでも持込まれたため、復硫が生じた。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、溶銑の浴内に脱硫剤を導入して脱硫を実施する溶銑の脱硫法において、浸漬ランスを用いて金属Ｍｇ含有の脱硫剤を溶銑中にインジェクションし脱硫処理時間を短縮できるとともに、土瓶型の処理容器を用いて脱硫スラグの除滓時間を短縮することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明法を実施する設備の例を示す略断面図である。
【図２】  本発明法（実施例１）を実施した場合の溶銑中のＳ濃度の経時変化図である。
【図３】  本文記載の比較例１を実施した場合の溶銑中のＳ濃度の経時変化図である。
【符号の説明】
１．溶滓分離用取鍋
２．溶銑
３．浸漬ランス
４．浸漬ランスの吹出口
５．粉状脱硫剤
６．キャリアガス
７．溶銑の出銑口
８．脱硫スラグの払出口側
９．注銑鍋
１０．スラグ鍋
１１．傾動装置
【図１】
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【図２】
0004707241.tif 000006
【図３】
0004707241.tif 000007