(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
混銑車に保侍した溶融鉄合金にランスを介してキャリア・ガスで脱硫剤を吹き込む溶融鉄合金の脱硫方法において、
前記脱硫剤に炭化水素を９０質量％以上含有するトナー粉を混合することを特徴とする溶融鉄合金の脱硫方法。
【請求項２】
機械式攪拌装置を備えた取鍋に保持した溶融鉄合金の浴面上へ脱硫剤を添加する溶融鉄合金の脱硫方法において、
前記脱硫剤にトナー粉を混合することを特徴とする溶融鉄合金の脱硫方法。
【請求項３】
前記脱硫剤をＣａＯ系とすると共に、前記トナー粉の混合量を脱硫剤全体の２〜５０質量％とすることを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載の溶融鉄合金の脱硫方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融鉄合金の脱硫方法に係わり、特に、溶銑の予備脱硫処理を従来より低コストで行う技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高品質鋼材の需要が増すにつれ、硫黄含有量の低い溶融鉄合金を溶製する要求が強まっている。現在、この脱硫は、製鋼での精錬負荷やトータル・コストの低減を図るため、転炉等の製鋼炉へ溶融鉄合金（主として、溶銑）を装入する前に行われることが多い（これを溶銑予備処理という）。そして、その方法は、通常、精錬容器として混銑車や取鍋を用い、そこに保持した溶融鉄合金へ、キャリア・ガスで脱硫剤を吹き込み、あるいは吹きつけて攪拌することで行っている。また、脱硫剤としては、以前は、ＣａＯ系、Ｎａ2Ｏ系、ＣａＣ2系のものが使用されていたが、コストが高いこと及びその後のスラグ処理が難しいことに鑑み、現在では、酸化物系あるいは炭酸塩系のものの使用が盛んになっている。
【０００３】
例えば、本出願人は、先に特開昭６０−２６６０７号公報にて、ＣａＯ源として炭酸カルシウム及び／又は生石灰を主成分とし、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属のハロゲン化物を融剤に用いる溶銑用脱硫剤にして、石炭系の炭化水素、ナフトール及びカルバゾールの少なくとも一種の有機化合物を、３〜２０重量％の範囲に内割り配合してなる溶銑の吹き込み脱硫用処理剤を提案している。ここで、石炭系炭化水素を３〜２０重量％含む有機物質を混合するようにしたのは、炭化水素で脱硫反応を促進させるためである。また、最近、特開２００１−２０００６号公報にて、容器内に保持した溶融鉄合金の浴面上から脱硫剤を投入すると共に前記溶融鉄合金を攪拌する溶融鉄合金の脱硫方法において、炭化水素ガスを含むガスを前記溶融鉄合金の浴面に吹き付けるか、又は炭化水素ガスを発生する物質を前記溶融鉄合金の浴面に添加する脱硫方法も提案している。なお、この場合、前記炭化水素を発生する固体物質は、石炭、廃棄物の熱処理又は乾留処理によって製造される炭素を主体とする物質であることが好ましいとしている。
【０００４】
しかしながら、特開昭６０−２６６０７号公報記載の脱硫剤は、高価な有機物質を使用するので、従来よりコスト・アップになるという問題があった。また、特開２００１−２０００６号公報記載の脱硫方法で使用する炭化水素を発生する固体物質は、炭化水素ガスの使用時に比べて、炭化水素の発生量が０．２〜０．３リットル／ｋｇ（標準状態）と少なく、かなり多量に添加しないと、脱硫反応の促進が十分に発揮できないという欠点を有していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる事情に鑑み、炭化水素を発生する固体物質の量が従来より少なくても、効率良く、且つ低コストで脱硫が可能な溶融鉄合金の脱硫方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
発明者は、上記目的を達成するため、従来より炭化水素の発生量が多くて、且つ安価な固体物質の発見に鋭意努力し、その成果を本発明に具現化した。
【０００７】
すなわち、本発明は、混銑車に保侍した溶融鉄合金にランスを介してキャリア・ガスで脱硫剤を吹き込む溶融鉄合金の脱硫方法において、前記脱硫剤に炭化水素を９０質量％以上含有するトナー粉を混合することを特徴とする溶融鉄合金の脱硫方法である。
【０００８】
また、本発明は、機械式攪拌装置を備えた取鍋に保持した溶融鉄合金の浴面上へ脱硫剤を添加する溶融鉄合金の脱硫方法において、前記脱硫剤にトナー粉を混合することを特徴とする溶融鉄合金の脱硫方法である。
【０００９】
さらに、本発明は、前記脱硫剤をＣａＯ系とすると共に、前記トナー粉の混合量を脱硫剤全体の２〜５０質量％としたり、あるいは前記溶融鉄合金が溶銑であることが好ましい。
【００１０】
本発明では、炭化水素を発生する固体物質にトナー粉を使用するようにしたので、石炭や廃棄物の熱処理物に比べ炭化水素の発生量が多くなり、且つ脱硫剤が従来より安価になる。その結果、炭化水素を発生する固体物質の量が従来より少なくても、効率良く、且つ低コストで脱硫が可能になった。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、発明をなすに至った経緯に沿い、本発明の実施の形態を説明する。
【００１２】
まず、炭化水素が溶融鉄合金（ここでは、溶銑）の脱硫反応を促進する原理を述べる。一般に、ＣａＯ系脱硫剤による溶銑の脱硫反応は、下記の（１）式で表される。（１）式中の［Ｓ］は溶銑中の硫黄（記号：Ｓ）濃度を示す。また、（１）式中で還元剤として脱硫反応に寄与する［Ｃ］は、溶銑中の炭素（記号：Ｃ）濃度であり、（ＣａＳ）は、スラグ中の硫化カルシウム（ＣａＳ）濃度であり、硫黄がＣａＳとしてスラグ中に移行し、除去されることを示す。
【００１３】
［Ｓ］＋ＣａＯ＋［Ｃ］  →  （ＣａＳ）＋ＣＯ  ……（１）
この（１）式に基づく溶銑の脱硫を行なう際に、還元性のある炭化水素系物質を溶銑中に吹き込むと、該炭化水素系物質は分解し、下記（２）により水素ガスを発生する。
【００１４】
ＣｎＨｍ  →  ｎＣ  ＋  ｍ／２  Ｈ2          ……（２）
また、この水素ガスとＣａＯ系脱硫剤とによる脱硫反応は、（３）式で示す通りであり、（１）式で示した溶銑中Ｃによる還元反応に比べて還元力が高いため、一層脱Ｓ反応が促進されるようになる。
【００１５】
［Ｓ］＋ＣａＯ＋Ｈ2  →  （ＣａＳ）＋Ｈ2Ｏ  ……（３）
この炭化水素として固体物質を採用する場合、従来は、前記した石炭や廃棄物の熱処理物が提案されていた。本発明では、それらに代え、例えば複写機等で発生する使用済みの廃トナー粉、あるいはトナー粉の製造段階で発生する規格外品等を使用することにしたのである。これらのトナー粉は、現在、工業廃棄物として再利用されておらず、安価に入手できる。また、表１にその組成を示すように、スチレン・ブチルアクリレートの共重合物、ポリプロピレンのような炭化水素で９０質量％以上を占め、ｋｇ当たりの炭化水素発生量が石炭や廃棄物の熱処理物に比べ格段多くなるからである。つまり、本発明は、溶銑または溶鋼中に粉状の脱硫剤を吹き込む溶銑の脱硫方法において、脱硫剤に固体炭化水素源を混合するものである。例えば、図１に示すように、混銑車１に保持した溶融鉄合金２に、筒状のランス３を浸漬し、ホッパ４内の脱硫剤５を該ランス３を介してキャリア・ガス６で気送して吹き込むのである。その際、脱硫剤５に、トナー粉を混合しておけば、容易に本発明が実施できる。なお、本発明では、脱硫剤の種類を特に限定しないが、最近の傾向からＣａＯ系（焼石灰を主体とする）の使用が安価であり好ましい。
【００１６】
【表１】
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【００１７】
この場合、発明者の調査によれば、トナー粉の混合量は、該トナー粉を含めた全ＣａＯ系脱硫剤の２〜５０質量％とするのが良い。２質量％未満では、脱硫反応の促進効果が出現せず、５０質量％超えだと、脱硫促進効果が飽和し、それ以上添加したものが無駄になるからである。なお、トナー粉の粒度は数〜十数μｍの超微粒子であり、キャリア・ガスによる気送は容易である。
【００１８】
加えて、本発明は、図２に示すように、取鍋８に溶融鉄合金２を保持し、インペラのような機械式攪拌装置９で該溶融鉄合金２を攪拌しながら、トナー粉を混合した脱硫剤５を浴面上に添加して脱硫するようにしても良い。ただし、この場合は、トナー粉の粒径は、前記した毎く、超微粒子のため予め造粒して、あるいは脱硫剤５に十分に混合して添加するようにして、前記溶融鉄合金２の浴面上に発生する上昇流等による飛散防止を図ることが望ましい。例えば、造粒では０．５ｍｍ以上、好ましくは１ｍｍ以上として飛散を妨げば良く、一旦溶融鉄合金２浴面に達すれば攪拌により浴中に巻き込まれ、何ら問題はない。
【００１９】
【実施例】
図１に示した混銑車１に保持した溶銑２に、ホッパ４に貯留した脱硫剤５を吹き込む溶銑予備処理を行った。なお、混銑車１の容量は、２５０トン、脱硫剤５としては、ＣａＯ系脱硫剤に、全体で１０質量％となるように、粒径数〜十数μｍの超微粒子である廃トナー粉を混合したものを用いた。その吹き込み速度は、０．６ｋｇ／ｍｉｎ／ｔｏｎとし、キャリア・ガスには、Ｎ2 ガスを利用した。
【００２０】
また、本発明の効果を確認するため、ほぼ同様の条件で、脱硫剤にトナー粉を混合しない従来の溶銑予備処理も行った。
【００２１】
操業結果を、脱硫剤の使用量を従来とほぼ同量とした場合の操業結果を表２に一括して示すと共に、脱硫剤の脱硫能力及び脱硫剤添加による温度降下量に及ぼす脱硫剤原単位の影響を図３及び図４に示す。ここで、脱硫能力は、ｌｎ[Ｓ]ｉ／[Ｓ]ｆで表し、脱硫前の溶銑中硫黄濃度[Ｓ]ｉと脱硫後の溶銑中硫黄濃度[Ｓ]ｆとの対数比である。
【００２２】
【表２】
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【００２３】
図３より、本発明に係る脱硫方法によれば、従来の方法によるよりも脱硫能力が高いことが明らかである。また、図４より、溶銑温度の降下量は、本発明に係る脱硫方法の方が降下量が小さく、好ましいことが明らかである。さらに、図５によって、本発明に係るトナー粉混合率の限定範囲が正しいことが確認できた。なお、このことは、操業コストが従来より大幅に低下を示唆するものである。また、上記実施例では、溶融鉄合金を溶銑としたが、本発明は、それに限らず、溶鋼を始めとしたいかなる溶融鉄合金にも適用できることは言うまでもない。
【００２４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により、石炭や廃棄物の熱処理物に比べ、炭化水素の発生量が多くなり、且つ脱硫剤が従来より安価になる。その結果、炭化水素を発生する固体物質の量が従来より少なくても、効率良く、且つ低コストで脱硫が可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】精錬容器に混銑車を用いた本発明の実施状況を示す横断面図である。
【図２】精錬容器に機械攪拌装置付きの取鍋を用いた本発明の実施状況を示す横断面図である。
【図３】脱硫剤原単位と脱硫剤の脱硫能力との関係を示す図である。
【図４】脱硫剤原単位と溶銑温度降下量との関係を示す図である。
【図５】脱硫剤の脱硫能力と脱硫剤中のトナー粉混合率との関係を示す図である。
【符号の説明】
１    混銑車
２    溶融鉄合金（溶銑）
３    ランス
４    ホッパ
５    脱硫剤
６    キャリア・ガス
７    フード
８    取鍋
９    機械式攪拌装置
１０  脱硫剤投入装置
【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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