CN102016081B - 炉渣起泡镇静材料及炉渣起泡镇静方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种炉渣起泡镇静材料，该炉渣起泡镇静材料具备混合物和容器，所述混合物含有20质量％～40质量％的粒度为0.2mm～2mm的碳粉和30质量％～60质量％的水分；所述容器由不透水性的可燃性物质构成，用于收容所述混合物。

Description

炉渣起泡镇静材料及炉渣起泡镇静方法

技术领域

本发明涉及使起泡的炉渣镇静化的炉渣起泡镇静材料及炉渣起泡镇静方法。

本申请基于2008年5月27日在日本提出申请的日本特愿2008-138320号并主张其优先权，这里援引其内容。

背景技术

在制造钢水的过程中产生的制钢炉渣(以下仅称为炉渣)在精炼处理中或精炼处理后，有时因为在与铁液的界面或在炉渣本身的内部产生的CO气泡而起泡(foaming)(即炉渣的体积膨胀)。在该起泡的程度剧烈的情况下，有时炉渣从转炉、铁水罐车、除渣锅等精炼设备或从铁液或炉渣的搬运容器中溢出。由于该炉渣为1300～1650℃的高温，因此如果溢出会损伤设备，而设备的复原需要较多的时间和劳力。

作为避免这样的炉渣的溢出的方法，例如有降低精炼处理速度的方法、或暂时中断精炼处理的方法。但是，这些方法会对钢水的生产率带来不良影响，因此是不优选的。

在上述的CO气泡的产生过程中，有炉渣中的FeO(氧化铁)与铁液中的C在界面反应、同样炉渣中的FeO与炉渣内部所含的粒铁中的C反应这两种情况。在上述任一情况下，都是在到达炉渣表面后直到破裂的时间(寿命)越长的气泡越容易滞留在炉渣内。气泡直径越小，或炉渣成分的粘性越高，气泡在炉渣中越能稳定地存在，因此其寿命变长(破裂变难)。由此观点得出，要抑制炉渣的膨胀，最好通过促进微细气泡的合并而使其粗大化。

此外也可知，在上述两种反应的任一情况下，也是FeO浓度越高的炉渣越大量产生CO气泡。所以，FeO浓度高的炉渣具有特别强的起泡性，容易急速膨胀而溢出。因而，为了防止起泡的炉渣溢出，需要破坏炉渣中滞留气泡的层(泡沫层)来使炉渣收缩和镇静化。因此，一般采用在炉渣内投入气化的物质、将此时的体积膨胀能用于泡沫层的破坏的方法。

如以上所说明的那样，粘性越高或FeO浓度越高的炉渣越容易起泡。而且，作为降低该起泡的方法，一般采用通过促进气泡合并或破坏泡沫层来进行镇静化的镇静材料。

作为这样的镇静材料的一个例子，已知有碳粉。

例如，在下述专利文献1中，公开了以5～100kg/分钟的速度向起泡的炉渣吹喷碳粉(碳材料)的镇静方法。

此外，在下述专利文献2中公开了一种镇静方法，该方法从各自独立的吹入系统吹入粒径为0.1～1mm和1～5mm的碳粉(碳材料)，对于1次抑制操作，将碳粉的吹入量设定为每吨铁水为0.1kg以上且低于0.8kg，并且将吹入速度设定为5～100kg/分钟。

此外，近年来，在通过精炼铁水来生产钢水时，采用在用转炉进行了脱磷处理后将炉内的一部分炉渣排到设置在炉下的除渣锅中，接着进行脱碳处理的方法(多功能转炉法)。

在该方法中，通过在转炉内将炉渣成分的CaO/SiO₂比(以下称为碱度)调整到0.8～1.5，并提高炉渣的粘性，以便易于起泡，从而使炉渣的排出性良好。从转炉排出的所述炉渣由于气泡直径微细、且炉渣粘性高，因而在排出到除渣锅中后容易立即急速起泡。

此外，在上述的多功能转炉法中，为了使炉渣的排出性良好，提高转炉内的炉渣的FeO浓度，从而使铁水中的C和炉渣在铁水的界面剧烈地反应，使其起泡。在这样起泡的炉渣中，伴随着炉渣和铁水的界面上的剧烈的CO气泡的产生，卷入较多的粒铁。因此，从转炉排出的炉渣在排出到除渣锅中后，炉渣内部所含的粒铁中的C与FeO立即反应，产生CO气泡，因而容易急速起泡。

而且，即使一度使起泡镇静化，通过陆续排出的炉渣仍容易继续起泡。

所以，要防止来自除渣锅的炉渣溢出，同时在短时间内由转炉向除渣锅内大量排出这样的炉渣，重要的是使除渣锅中的起泡镇静化，所以抑制起泡的所述镇静材料的效果具有重要的意义。

这里，在镇静材料的效果低时，为了避免炉渣溢出，不得不减小除渣量，在这种情况下，容易导致除渣后的脱碳处理中的回P(回磷)的增大、或喷溅的发生。此外，为了抑制该回磷及喷溅，可以增加CaO的使用量，但如果这样，则导致CaO浓度高的炉渣的生成量增加，不仅从精炼成本，而且从炉渣处理的观点出发都是不优选的。

因而，例如在下述专利文献3中，公开了一种转炉用的固体镇静材料，该镇静材料包含50～90％的含水率为20％以下的矿浆废渣作为通过炉渣的热而产生气体的物质、5～25％的转炉渣作为增加质量的物质、以及5～25％的膨润土等粘合剂。

此外，在下述专利文献4中公开了一种镇静材料，该镇静材料将作为产生气体的物质的低于40％的煤、石灰石、塑料、纸等热分解性物质、微粒铁粉和粘合剂混合，并压块成形而成，其表观比重为2～5。

可是，在除渣锅中的起泡的镇静化时，如上述专利文献1所述，在向炉渣表面吹喷碳粉时，碳粉因比重轻、体积小而难以进入到炉渣内部。因此，碳粉的效果只显现在炉渣的表面侧，对于起泡快的炉渣几乎没有效果。

此外，如上述专利文献2所述，在向炉渣内部吹入碳粉时，碳粉因比重轻、体积小而难以分散到炉渣整体中。因此，碳粉的效果只显现在吹入位置的附近。因此，要使碳粉的效果作用到炉渣整体中，不得不从多个位置吹入碳粉，这样不仅使操作性变差，而且设备构成也变得复杂。

此外，在使除渣锅中的起泡镇静化时，上述专利文献3所述的镇静材料利用了通过燃烧矿浆废渣而产生的CO或CO₂气体及来自水分的H₂O气体。但是，由于该水分低到20％以下，因此刚投入后的气体产生量少。因而，对于起泡快的炉渣，必须大量投入。

此外，上述专利文献4所述的镇静材料利用从热分解性物质产生的CO或CO₂气体，但与该热分解性物质相比，由于微粒铁粉的比率高，因此CO或CO₂气体的产生量少。因而，与上述专利文献3的情况相同，对于起泡快的炉渣，必须大量投入。

向炉渣中大量投入这些镇静材料导致下述问题：1)精炼成本增加，2)气体产生后的镇静材料的残渣作为杂质在炉渣内的残留量增加，3)残渣成为白烟，吹起量增大造成操作环境恶化。

专利文献1：日本特开平4-180507号公报

专利文献2：日本特开平5-287347号公报

专利文献3：日本特开昭54-32116号公报

专利文献4：日本特开平11-50124号公报

发明内容

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供炉渣起泡镇静材料及炉渣起泡镇静方法，其能够用较少的使用量迅速使起泡的熔融炉渣镇静化，防止由熔融炉渣溢出造成的设备损伤，能够实现生产率的稳定维持。

本发明为了解决上述问题来达到上述目的，采用了以下的手段。即：

(1)本发明的炉渣起泡镇静材料具备：混合物，其含有20质量％～40质量％的粒度为0.2mm～2mm的碳粉和30质量％～60质量％的水分；以及容器，其由不透水性的可燃性物质构成，用于收容所述混合物。

(2)在上述(1)所述的炉渣起泡镇静材料中，也可以将收容在所述容器中的所述混合物的质量设定为1kg～10kg。

(3)本发明的炉渣起泡镇静方法是将上述(1)所述的炉渣起泡镇静材料投入到碱度为0.8～1.5的起泡的熔融炉渣中。

(4)在上述(3)所述的炉渣起泡镇静方法中，也可以在由转炉排出的所述熔融炉渣的排出位置处，在从该熔融炉渣的排出开始至30秒的时间内投入所述炉渣起泡镇静材料。

(5)本发明的另一炉渣起泡镇静方法具有下述工序：将上述(1)所述的炉渣起泡镇静材料投入除渣锅中的工序；以及在该工序后，将碱度为0.8～1.5的熔融炉渣投入到所述除渣锅中的工序。

(6)本发明的另一炉渣起泡镇静材料具备：混合物，其含有30质量％～60质量％的水分和35质量％～65质量％的燃料成分；以及容器，其由不透水性的有机物构成，用于收容所述混合物。

(7)在上述(6)所述的炉渣起泡镇静材料中，收容在所述容器中的所述混合物的质量也可以为1kg～10kg。

(8)本发明的又一炉渣起泡镇静方法具有将上述(6)所述的炉渣起泡镇静材料投入到氧化铁浓度为15质量％～25质量％的起泡的熔融炉渣中的工序。

(9)在上述(8)所述的炉渣起泡镇静方法中，也可以在由转炉排出的所述熔融炉渣的排出位置处，在从该熔融炉渣的排出开始至30秒的时间内投入所述炉渣起泡镇静材料。

再有，将构成上述的炉渣起泡镇静材料(以下也仅称为镇静材料)的混合物中的水分和碳粉定义如下。

水分例如是在100℃下加热2小时时的气化物质，其含有质量％可从加热前后的质量变化率来求出。在测定方法上，如乙醇那样沸点比H₂O低的物质都与水分一同气化，但在制造镇静材料时，这样的低沸点物质不会大量含有，此外即使少量含有，也不阻碍H₂O对镇静化的贡献，因此在本发明中包括这些物质在内都定义为水分。

此外，碳粉是焦炭粉、煤粉、石墨粉等以碳为主成分(80质量％以上)的物质。该碳粉的粒度用能够通过的筛的网眼开度定义。即所谓粒度为0.2mm～2mm，是指能够通过网眼开度为2mm的筛、且不能通过网眼开度为0.2mm的筛的粒子。

此外，燃料成分是在大气气氛下在815℃下加热1小时时的燃烧气化的物质，其含有质量％可通过从加热前后的质量变化率(气化成分)中减去所述水分含有质量％来求出。该燃料成分由固体或固体与液体的混合物构成，例如，矿浆废渣中的纤维素、塑料、托盘(トレ一)、食用油、发动机油等废油及含油污泥这样的有机物是适用的。

构成上述炉渣起泡镇静材料的混合物中的水分及燃料成分以外的剩余部分称为灰分，其相当于气体产生后的残渣。该灰分在混合物中不可避免地至少含有5质量％左右，因此水分和燃料成分的和最大达到95质量％。

如果示出以上所示的水分、燃料成分及灰分的关系，则如下所示。

(构成镇静材料的混合物)＝(水分)+(燃料成分)+(灰分)＝100(质量％)

在本发明的上述(1)或(6)所述的炉渣起泡镇静材料及上述(3)或(8)所述的炉渣起泡镇静方法中，作为含有规定量的水分及碳粉的混合物，对起泡的熔融炉渣投入(使用)收容在由不透水性的可燃物质构成的容器中的镇静材料。因而，可通过水分气化产生的爆发性的体积膨胀能来使碳粉分散在熔融炉渣中。其结果是，能够有效地抑制熔融炉渣的起泡，因而即使镇静材料的总投入量少，也可得到较高的镇静效果。因而，可降低镇静材料的成本，或可通过防止熔融炉渣溢出造成的设备损伤来改善操作性，并且还能稳定地维持精炼工序中的生产率。

附图说明

图1是表示熔融炉渣中的气泡直径与该气泡的寿命的关系的曲线图，横轴表示气泡直径，纵轴表示气泡寿命。

图2是本发明的一个实施方式的炉渣起泡镇静方法的说明图。

图3是表示每1kg炉渣起泡镇静材料的气体产生速度随时间变化的一个例子的曲线图，横轴表示镇静材料投入后的时间，纵轴表示每1kg镇静材料的气体产生速度。

符号说明

10 转炉

11 除渣锅

12 镇静材料

13 操作床

14 移动台车

S1 转炉内的熔融炉渣

S2 排出到除渣锅中的熔融炉渣

P  铁水

具体实施方式

对本发明的炉渣起泡镇静材料及炉渣起泡镇静方法的各实施方式参照附图说明如下。

[第1实施方式]

图1是表示熔融炉渣中的气泡直径与该气泡的寿命的关系的曲线图，横轴表示气泡直径，纵轴表示气泡寿命。此外，图2是本实施方式的炉渣起泡镇静方法的说明图。

本实施方式的炉渣起泡镇静材料(以下也仅称为镇静材料)是将具有碳粉和水分的混合物收容在由不透水性的可燃性物质构成的容器中的镇静材料。以下对其进行详细说明。

碳粉因与熔融炉渣的润湿性差而具有在其表面不沾熔融炉渣的作用，因此如果该碳粉进入到位于气泡与气泡之间的炉渣液膜中，则排除炉渣液膜，从而气泡合并。这里，参照图1对气泡直径与气泡寿命的关系进行说明。

从图1清楚可知，有随着气泡直径增大该气泡寿命缩短的倾向，在熔融炉渣的表面容易破裂。特别是气泡直径超过2mm(2.0mm)的气泡，其寿命即直到破裂的时间没有显著的差异，大约为4秒左右。

所以，在通过碳粉使气泡直径超过2mm的气泡相互合并的情况下，因该气泡寿命的缩短幅度小而难以获得较大的起泡抑制效果。另一方面，得到如下见识，即在使气泡直径低于2mm的气泡合并时，因其寿命的缩短幅度大而容易获得起泡抑制效果。

此外，本发明人等分别在铁水罐车、转炉、除渣锅中采集各熔融炉渣，调查了残留在其内部的气泡的直径，结果得到直径为0.2～5mm的见识。由此推测不存在气泡直径低于0.2mm的气泡、或者即使该气泡存在个数也少，因此认为其对起泡的影响小。

这里，对于气泡直径超过2mm的气泡，基于所述的理由认为，即使不投入镇静材料，由于该气泡在熔融炉渣表面容易破裂，所以对起泡的影响小。

从上述见识得知，如果能通过碳粉促进气泡直径为0.2mm～2mm的气泡合并，使气泡直径粗大化到超过2mm，就能使气泡寿命大大降低，从而可抑制起泡。

但是，要通过少量的镇静材料而确实地使炉渣起泡镇静，需要使碳粉分散在熔融炉渣内。这是因为，在熔融炉渣中，与碳粉偏在相比，碳粉均匀分散可使气泡的合并扩展引发到熔融炉渣整体，从而提高起泡抑制效果。

因而，作为使碳粉分散在熔融炉渣内的手段，本发明人等考虑利用气体产生物质气化时的体积膨胀能，并进行了以下的试验。

首先，作为气体产生物质，使用廉价且容易得到的水、矿浆废渣、食用油、废塑料，将它们与碳粉的量经多种变更并混合而得到的混合物装填在乙烯袋中，制造镇静材料，将该镇静材料投入到实机除渣中起泡的熔融炉渣中，从而进行试验。

其结果是，在将镇静材料的投入量设定为排出的熔融炉渣量的1质量％左右的少量的情况下，有显现出起泡抑制效果的炉渣起泡镇静材料和没有显现出抑制效果的炉渣起泡镇静材料。根据该结果，关于炉渣起泡镇静材料的适合的范围，发现以下情况。

首先，混合物中的水分量为30质量％～60质量％。

此处，在水分量低于30质量％时，产生的气体(水蒸汽)不足，因而体积膨胀能不充分，碳粉难以分散在熔融炉渣内部。另一方面，在水分量超过60质量％时，使碳粉分散的效果饱和，而且产生的水蒸汽过多，因而熔融炉渣容易向除渣锅外飞散。在这种情况下，有成为设备损伤的原因的可能性。

基于以上情况，将混合物中的水分量设定为30质量％～60质量％，但下限优选为35质量％，更优选为40质量％，上限优选为55质量％，更优选为50质量％。

此外，碳粉的直径(粒度)为0.2mm～2mm。

如上所述，成为粗大化的对象的气泡的直径为0.2mm～2mm。要起到通过进入到位于这些气泡间的炉渣液膜而使气泡相互合并的作用，需要将碳粉的直径设定为与气泡同等以下。

此处，在与气泡相比碳粉的粒径过大时，容易形成将碳粉夹在气泡与气泡之间的形态，因此反而难以合并。此外，粒径大的碳粉容易上浮到熔融炉渣表面，难以分散到熔融炉渣中，因而难以获得起泡抑制效果。

另一方面，在相对于气泡碳粉直径过于微细时，由于排除炉渣液膜的量减少，因此难以促进气泡合并。此外，粒径小的碳粉由于表面积增大，因此容易与熔融炉渣中的FeO反应，产生微细的CO气泡，因此反而容易助长起泡，因而难以获得起泡抑制效果。

基于以上的理由，将碳粉的直径设定为与成为粗大化的对象的气泡同等的直径即0.2mm～2mm，但也可以含有若干(例如20质量％以下左右)低于0.2mm的碳粉、或超过2mm的碳粉。而且，如果含有65质量％以上的0.2mm～2mm的碳粉，则可获得上述的起泡抑制效果。

混合物中所含的粒径为0.2mm～2mm的碳粉量为20质量％～40质量％。

此处，在混合物中的粒径为0.2mm～2mm的碳粉的量低于20质量％时，由于混合物中碳粉所占的比率过少，因此气泡合并不充分，难以抑制起泡。另一方面，根据上述试验的结果，在粒径为0.2mm～2mm的碳粉的量超过40质量％时，没有发现起泡抑制效果的显著上升，推测效果饱和。

基于上述情况，将混合物中的碳粉的量设定为20质量％～40质量％，但下限优选为21质量％，上限优选为35质量％，更优选为30质量％。

以上所示的构成镇静材料的混合物中，水分和碳粉以外的剩余部分没有特别的设定，但如果使用热分解性物质，则能够将熔融炉渣中产生气体时的体积膨胀能用于碳粉的分散，因此是更优选的。再有，作为这里所说的热分解性物质，例如适合使用矿浆废渣、废塑料、食用油、废油这样的有机物、或CaCO₃这样的碳酸化物、或Ca(OH)₂这样的氢氧化物等。

如上所示，因混合物含有大量水分，即使压缩成形压碎强度也低，如果在搬运等中受到振动或撞击，则容易发生形状破碎。因而，为了使混合物确实潜入熔融炉渣中，将混合物收纳在由不透水性的可燃性物质构成的容器中。

这里，之所以将容器设定为不透水性，是为了在从制造到投入镇静材料之间防止水分量减少。此外，之所以用可燃性物质构成容器，是为了在熔融炉渣内使其早期气化而消失，从而炉渣起泡镇静材料中所含的碳粉容易迅速向熔融炉渣内分散，容易更高效率地抑制起泡。作为这样的容器，例如PET瓶(聚乙烯瓶)这样的略硬质的容器在搬运或投入中操作性好，因此是优选的，但也可以是乙烯袋等。

装填在该容器中的混合物的质量优选为1kg～10kg。

在炉渣起泡镇静材料过轻时，向熔融炉渣中的潜入不充分，因而难以得到镇静效果。另一方面，在炉渣起泡镇静材料过重时，则在炉渣起泡镇静材料的制造或搬运时操作变难。

所以，从兼顾两者的观点出发，将混合物的质量设定为1kg～10kg，但下限优选为2kg，更优选为3kg，上限优选为8kg，更优选为7kg。

接着，对本实施方式的炉渣起泡镇静方法进行说明。如上所述，碱度越低的熔融炉渣越具有强的起泡性，但本实施方式的炉渣起泡镇静材料即使对于这样的熔融炉渣，也能得到高的镇静效果。

以下，作为其一个例子，参照图2对在多功能转炉法中使用的情况进行说明。

在多功能转炉法中，在转炉10内对铁水P进行了脱磷后，将该转炉10内的熔融炉渣S1排出到设置在炉下的除渣锅11。再有，此处，在3分钟左右的短时间内排出10～15吨的熔融炉渣S1，因此在脱磷处理中将转炉10内的熔融炉渣S1的碱度调整到0.8～1.5(优选下限为0.9，上限为1.3)，通过使熔融炉渣S1起泡可使其除渣性良好。此处，在碱度低于0.8时，由于CaO浓度低而使熔融炉渣S1的脱磷能力减小；另一方面，在碱度超过1.5时，因熔融炉渣S1的粘性降低而难以起泡，因而除渣性降低。

这样，对于从转炉10排出并供给至除渣锅11的熔融炉渣S2，炉渣内部所含粒铁中的C和FeO反应而产生CO气泡，容易急速且连续地起泡。作为这样的相对于熔融炉渣S2所使用的镇静材料(炉渣起泡镇静材料)12，需要具有可使滞留于熔融炉渣S2表面的气泡的寿命缩短、抑制起泡的特性。

本实施方式的镇静材料12可使具有气泡的合并作用及粗大化作用的碳粉，通过水分气化时的体积膨胀能均匀地分散在熔融炉渣S2内，因此在熔融炉渣S2的整体都容易得到碳粉的效果。即使是气泡寿命容易延长的高粘性的低碱度炉渣也能够得到此效果，与现有技术相比，该效果的差异更显著。

所以，优选在除渣开始之前将镇静材料12投入除渣锅11中，优选将其投入位置设定为向除渣锅11排出熔融炉渣S1的排出位置、即从转炉10排出的熔融炉渣S1到达除渣锅11内的位置。在除渣刚开始后，在除渣锅11中，伴随着排出的熔融炉渣S2的搅拌特别剧烈，因此通过利用该搅拌能，能够使碳粉均匀地分散在熔融炉渣S2内。此处，除渣开始之前的镇静材料的投入量更优选为30kg以上。或者，也能够从熔融炉渣S1的除渣开始至30秒的时间内，将镇静材料12集中地(例如一次或连续地、或分成多次)投入到向除渣锅11排出熔融炉渣S1的排出位置。其理由与上述的除渣相同，从除渣开始至30秒的时间内的镇静材料12的投入量更优选为30kg以上。

无论上述的哪种投入方法，从熔融炉渣S1的除渣开始起经过30秒后，可以根据起泡的状况再投入镇静材料12。此时，也可以将所述镇静材料12与以往公知的镇静材料组合使用。

对于从上述的熔融炉渣S1的除渣开始至30秒的时间内(前半)、及从除渣开始起经过30秒之后(后半)的镇静材料12的投入，优选在每单位时间内均等地进行。此时，前半的每单位时间的镇静材料12的投入量优选为后半的镇静材料12的投入量的2倍～3倍。

再有，图2中的编号13为操作床，编号14为移动台车。

实施例

接着，对为确认本发明的作用效果而进行的实施例进行说明。

镇静材料按下述方法制造：在水分含有量为60质量％的矿浆废渣、焦炭粉及石墨粉中，根据必要添加废塑料(粉碎成薄片状的PET瓶)和水分调节用的水，混合成混合物，将该混合物装填在乙烯袋(容积：13500cm³、厚度：0.5mm)、塑料瓶(容积：12000cm³、厚度：1.5mm)或纸袋(容积：13500cm³、厚度：0.5mm)的容器中来制造。该镇静材料的混合物的原料配合比率如表1所示。此外，表2的碳粉的粒度(粒径)为表1中的焦炭粉和石墨粉的混合物的粒度，该粒度可区分并表示为低于0.2mm、0.2～2mm、超过2mm这三个范围。另外，在表2中还记载了每1个镇静材料的质量，容器为乙烯袋、塑料瓶或纸袋，其质量相对于混合物量很小，因此1个镇静材料的质量为每个镇静材料的混合物量。

表1

表2

表3中示出在多功能转炉法中，在除渣时将上述表1、2所示的实施例1～12及比较例1～7的各镇静材料(材料A～S)投入除渣锅中的结果。此处，对(1)在熔融炉渣的除渣开始前，将镇静材料配置在设置于炉体下方的高度为4m的除渣锅中时、和(2)从除渣开始至30秒的时间内，将镇静材料投入到向上述除渣锅排出熔融炉渣的排出位置中时的2个条件进行了研究。再有，在从除渣开始至30秒的时间内投入镇静材料的情况下，在以脱磷处理后铁水残留在炉内的原状使转炉倾转、并从转炉炉口向上述除渣锅中排出熔融炉渣时，从除渣刚开始后直到除渣结束，经由溜槽投入镇静材料。由此，谋求使除渣锅内起泡的熔融炉渣镇静化。该熔融炉渣的排出时间都为3分钟。再有，除渣中的熔融炉渣的质量用安装在设置有除渣锅的移动台车上的称量器进行测定。

表3

实施例1～12都使用将水分为30质量％～60质量％、粒径0.2～2mm的碳粉为20质量％～40质量％的混合物收容在由不透水性的可燃性物质构成的容器中的镇静材料(材料A～L)。其结果是，通过投入120kg的该镇静材料，能够使起泡镇静化，能够排出10吨(目标值)以上的熔融炉渣。特别是在实施例1中，在排出碱度为1.1的熔融炉渣时，在除渣开始前将40kg的镇静材料(材料A)配置在除渣锅中，从除渣开始起30秒后向熔融炉渣的除渣位置再投入80kg的镇静材料(材料A)，结果镇静化的效果提高，能够排出14吨的熔融炉渣。再有，对于从熔融炉渣的除渣开始至30秒的时间内投入40kg的镇静材料(材料B)的实施例2，也得到同样的结果。

在实施例3中，关于使用的碳粉，相对于其总量，粒径低于0.2mm的碳粉的比率高。因此，与实施例2相比，促进熔融炉渣中的气泡合并的作用小，并且因产生微细的CO气泡而难以得到起泡抑制效果，熔融炉渣的排出量为11.5吨。

另一方面，在实施例4中，关于使用的碳粉，相对于其总量，粒径超过2mm的碳粉的比率高。因此与实施例2相比，促进熔融炉渣中的气泡合并的作用小，并且难以分散在熔融炉渣中，难以得到起泡抑制效果，熔融炉渣的排出量为11.5吨。

实施例5使用装填在乙烯袋中的混合物的质量为0.8kg(低于1kg)的镇静材料(材料E)，因此与实施例2相比，向熔融炉渣中的潜入不充分，熔融炉渣的排出量为11吨。

另一方面，实施例6使用装填在塑料瓶中的混合物的质量为12kg(超过10kg)的镇静材料(材料F)。因此，向熔融炉渣中的潜入充分，与实施例2相同能够排出14吨的熔融炉渣。但是，镇静材料的质量过重，因此制造或搬运等的操作性比实施例2差。

实施例7将镇静材料投入到除渣锅的端部附近，因此与实施例2相比，难以使镇静材料(材料G)潜入熔融炉渣中，熔融炉渣的排出量为10.5吨。

实施例8将从除渣开始起30秒钟的镇静材料(材料H)的投入量停留在比实施例2少的24kg，因此熔融炉渣的排出量为11吨。

实施例9使用构成镇静材料的混合物中的水分量比实施例2的镇静材料低的镇静材料(材料I)，因此产生的水蒸汽不足，碳粉难以分散在熔融炉渣的内部，熔融炉渣的排出量为10.5吨。

实施例10使用构成镇静材料的混合物中的水分量和粒径为0.2mm～2mm的碳粉的量均比实施例2的镇静材料低(水分量与实施例9相同)的镇静材料(材料J)。因此，除了实施例9的现象，还难以抑制起泡，能排出10吨的熔融炉渣，比实施例9少。

此外，实施例11使用构成镇静材料的混合物中的水分量比实施例2的镇静材料低的镇静材料(材料K)，但粒径为0.2mm～2mm的碳粉的量高于实施例2的镇静材料，因此熔融炉渣的排出量为11吨。

实施例12使用构成镇静材料的混合物中的水分量比实施例2的镇静材料高的镇静材料(材料L)，但粒径为0.2mm～2mm的碳粉的量低于实施例2的镇静材料，因此熔融炉渣的排出量为10.5吨。

再有，以上所示的实施例1～12是以碱度在0.8～1.5的范围内的熔融炉渣为对象的结果，都得到了良好的结果。

另一方面，关于比较例1、2，构成镇静材料(材料M、N)的混合物中的水分量低于30质量％，水分不足，因此碳粉向熔融炉渣中的分散不充分，在任一情况下，用与实施例1～12相同的投入量都不能抑制起泡，需要投入大约1.5倍的镇静材料。

特别是比较例2，尽管与实施例1～12的镇静材料相比，增加了混合物中的粒径为0.2mm～2mm的碳粉的量(超过40质量％)，但需要过剩地投入镇静材料。

关于比较例3、4，构成镇静材料(材料O、P)的混合物中的粒径为0.2mm～2mm的碳粉的量低于20质量％，碳粉量不足，因此气泡的粗大化不充分，在任一情况下，用与实施例1～12相同的投入量都不能抑制起泡，需要投入大约1.5倍的镇静材料。

特别是比较例3，尽管与实施例1～12的镇静材料相比，增加了构成镇静材料的混合物中的水分量(超过60质量％)，但需要过剩地投入镇静材料。

比较例5不将混合物装填在容器中而使用，因此镇静材料(材料Q)向起泡的熔融炉渣中的潜入浅，因而镇静效果低。因此，从防止熔融炉渣溢出的目的出发，有必要抑制熔融炉渣的排出速度，熔融炉渣的排出量停留在7.5吨(低于10吨)。

关于比较例6，由于将混合物装填在透水性的纸袋中，因此在将镇静材料(材料R)投入熔融炉渣中之前，水分量下降到24质量％。因此，从防止熔融炉渣溢出的目的出发，有必要抑制熔融炉渣的排出速度，熔融炉渣的排出量停留在9吨(低于10吨)。

关于比较例7，由于熔融炉渣的碱度低到0.7(低于0.8)，因此起泡性相当强，熔融炉渣的排出量停留在9.5吨。

由以上确认，通过使用本发明的炉渣起泡镇静材料及炉渣起泡镇静方法，可通过较少使用量迅速地使起泡的熔融炉渣镇静化，可防止由熔融炉渣溢出造成的设备损伤，从而实现生产率的稳定维持。

再有，在上述实施方式中，使用本发明的一个实施方式的炉渣起泡镇静材料，并对多功能转炉法中的除渣时的炉渣起泡镇净化的方法进行了说明，但是并不局限于此，例如，在采用铁水罐车或转炉的精炼中产生的炉渣起泡的镇静化也可适用于本发明，而且发挥同样的效果。

[第2实施方式]

下面参照附图，对本发明的炉渣起泡镇静材料及炉渣起泡镇静方法的第2实施方式说明如下。再有，图3是表示每1kg炉渣起泡镇静材料的气体产生速度随时间变化的一个例子的曲线图，横轴表示镇静材料投入后的时间，纵轴表示每1kg炉渣起泡镇静材料的气体产生速度。

本实施方式的炉渣起泡镇静材料(以下也仅称为镇静材料)是将具有水分和燃料成分的混合物收容在由不透水性的有机物构成的容器中的镇静材料。以下对其进行详细说明。

要用少量的镇静材料确实使熔融炉渣的起泡镇净化，作为该镇静材料的条件，需要在起泡的熔融炉渣内迅速引发气体的产生，且需要其持续一定程度。

因此，本发明人等为了弄清楚各种物质的气体产生的迅速性和持续性，进行了各种实验。

首先，将1kg水收容在PET瓶中，将其投入到起泡的10吨的熔融炉渣中。其结果是，在将水投入熔融炉渣后立即产生气体，在投入后大约1秒钟气体的产生结束。

由此判明，水分适合用来满足气体产生的迅速性。认为这是因为投入到熔融炉渣中的水由于该熔融炉渣的热而爆发性地气化。

此外，将水分干燥达到5质量％以下的1kg的矿浆废渣收容在PET瓶中，将其投入到起泡的10吨的熔融炉渣中。该矿浆废渣的主成分是燃料成分即纤维素。其结果是，从将矿浆废渣投入到熔融炉渣的大约1秒钟后气体产生，气体的产生持续到投入的5秒后。再有，对于食用油、废油、塑料(干燥到水分达到5质量％以下)或这些有机物的混炼物等其它燃料成分，也实施了同样的试验，得到了与矿浆废渣同样的结果。

由此判明，燃料成分适合用来满足气体产生的持续性。认为这是因为燃料成分引起与熔融炉渣中的FeO的氧化反应(燃烧)，从而产生CO、CO₂、H₂O等气体。

接着，制造具有含有水分量和燃料成分量经各种变更的混合物的镇静材料，进行了将该镇静材料投入实机除渣中起泡的熔融炉渣中的试验。其结果是，在将镇静材料的投入量设定为排出的熔融炉渣量的1质量％左右的少量的情况下，有显现出起泡抑制效果的镇静材料和没有显现出抑制效果的镇静材料。因而，对显现出起泡抑制效果的镇静材料中的几种，进行了以下的测定。

该测定按下述方法进行：在实验室中，用电炉内的坩埚熔化10kg的炉渣，在与坩埚连接的玻璃管上安装流量计，将5g镇静材料投入上述炉渣中，连续地测定产生的气体体积的时间变化。图3中示出其结果的一个例子。再有，图3是构成镇静材料的混合物中的水分量为45质量％、燃料成分量为35质量％时的结果。从图3得知，按每1kg镇静材料换算的气体产生速度从镇静材料刚投入后开始为2.0m³/(秒·kg)以上，其持续5秒以上。

另外，本发明人等为了明确混合物中的水分量及燃料成分量的适宜的范围，继续进行了试验。其结果是，判明混合物中的水分量需要为30质量％～60质量％。

在混合物中的水分量低于30质量％时，镇静材料投入后1秒钟的每1kg镇静材料的气体产生速度低于2.0m³/(秒·kg)，难以迅速产生气体。另一方面，在水分量超过60质量％时，能够使镇静材料投入后1秒钟的每1kg镇静材料的气体产生速度在2.0m³/(秒·kg)以上，但后述的燃料成分量脱离适当范围，推断继续的气体产生变得困难。此外，如果混合物中的水分量过多，则有引起水蒸汽爆发而损伤周边设备的可能性，因此最好将水分量设定在本发明的范围内。根据以上情况，将混合物中的水分量设定为30质量％～60质量％，但下限优选为35质量％，更优选为40质量％，上限优选为55质量％，更优选为50质量％。

此外，判断出混合物中的燃料成分量需要在35质量％～65质量％。

在混合物中的燃料成分量低于35质量％时，从投入镇静材料的1秒后开始到5秒后的每1kg镇静材料的气体产生速度低于2.0m³/(秒·kg)，继续的气体产生变难。另一方面，在燃料成分量超过65质量％时，所述的水分量脱离适当范围，推断迅速的气体产生变得困难。

根据以上情况，将混合物中的燃料成分量设定为35质量％～65质量％，但下限优选为38质量％，上限优选为55质量％，更优选为50质量％。再有，作为燃料成分，能够使用上述矿浆废渣中的纤维素、塑料、托盘、食用油、废油(例如发动机油)及有机物(例如含油污泥)中的任何1种或2种以上。

如上所示，由于混合物含有较多水分，因此即使压缩成形压碎强度也低，如果搬运等中受到振动或撞击则容易发生形状破碎。因而，为了使混合物确实潜入熔融炉渣中，并由其内部产生气体，将混合物收容在由不透水性的有机物构成的容器中。

此处，之所以将容器设定为不透水性，是为了在从制造到投入镇静材料之间防止水分量减少。此外，之所以用有机物构成容器，是为了在熔融炉渣内使其早期气化而消失，从而镇静材料投入熔融炉渣中后立即容易产生气体，容易更高效率地破坏泡沫层。作为这样的容器，例如能够使用PET瓶或乙烯袋等。

收容在该容器中的混合物的质量优选设定为1kg～10kg。

在镇静材料过轻时，向熔融炉渣中的潜入不充分，难以得到镇静效果。另一方面，在镇静材料过重时，则在镇静材料的制造或搬运时操作变得困难。

所以，从兼顾两者的观点出发，将混合物的质量设定为1kg～10kg，但下限优选为2kg，更优选为3kg，上限优选为8kg，更优选为7kg。

接着，参照在上述第1实施方式中也采用的图2，对将本实施方式的炉渣起泡镇静方法应用于多功能转炉法时的情况进行说明。

首先，在转炉10内在对铁水P进行了脱磷后，将该转炉10内的熔融炉渣S1排出至设置在炉下的除渣锅11。再有，此处，由于在3分钟左右的短时间内排出10～15吨的熔融炉渣S1，因此通过使转炉10内的熔融炉渣S1的FeO(氧化铁)浓度提高到15质量％～25质量％的范围内，使熔融炉渣S1起泡，从而使其除渣性良好。

这样，对于从转炉10排出到除渣锅11中的熔融炉渣S2，炉渣内部所含粒铁中的C和FeO反应产生CO气泡，容易急速且连续地起泡。作为这样的相对于熔融炉渣S2所使用的镇静材料12，优选具有从熔融炉渣S2的内部朝外部瞬间产生气体，容易形成滞留于熔融炉渣S2内的气体的旁路的特性。

作为具有上述特性的镇静材料12，使用上述的本实施方式的镇静材料。该镇静材料由于可通过水分刚投入后迅速产生气体，因此容易形成CO气体的旁路。此外，镇静材料所含的燃料成分与熔融炉渣中大量含有的FeO发生氧化反应(燃烧)而产生气体，因此具有相对于FeO浓度高的炉渣容易得到其效果的优点。

所以，通过使用上述的镇静材料，水分迅速气化，形成CO气体的旁路，继续与熔融炉渣中的FeO反应，使燃料成分继续产生气体，因此即使是具有强的起泡性的高FeO浓度的熔融炉渣，也可有效地使其镇静化。

这样，通过在FeO浓度为15质量％～25质量％的熔融炉渣中投入上述镇静材料，可更显著地显现镇静材料的效果。

再有，从熔融炉渣S1的除渣开始至30秒的时间内，在除渣锅11中，伴随着排出的熔融炉渣S2的搅拌特别剧烈，从熔融炉渣S2产生大量CO气泡而起泡。因而，优选将镇静材料12从除渣开始至30秒的时间内集中地(例如一次或连续地、或分成多次)投入，此外优选其投入位置为向除渣锅11排出熔融炉渣S1的排出位置。

由此，能够容易地将镇静材料12更确实地潜入到熔融炉渣S2中。此外，镇静材料12的投入量更优选从除渣开始至30秒的时间内为30kg以上，在经过30秒之后，可以根据起泡状况再投入镇静材料12。

接着，对为确认本发明的作用效果而进行的实施例进行说明。

镇静材料按下述方法制造：在水分含有量为60质量％的矿浆废渣和废塑料(粉碎成薄片状的PET瓶)中，根据需要添加色拉油、制钢炉渣(平均粒度：0.5mm)和水分调节用的水，混合成混合物，将该混合物收容在乙烯袋或塑料瓶等容器中来制造。该镇静材料的混合物的原料配合比率如表4所示。此外，表4中还记载了通过将各原料配合比率换算成水分、燃料成分及灰分而得到的混合物的组成。另外，表4中还记载了每1个镇静材料的质量，容器为乙烯袋或塑料瓶，其质量相对于混合物量很小，因此1个镇静材料的质量为每个镇静材料的混合物量。

表4

表5中示出在多功能转炉法中，在除渣时将上述表4所示的实施例21～29及比较例21～26的各镇静材料投入除渣锅中的结果。此处，在以脱磷处理后铁水残留在炉内的原状使转炉倾转、并从转炉炉口向设置于炉体下方的高度为4m的除渣锅中排出熔融炉渣时，从除渣刚开始后直到除渣结束，经由溜槽投入镇静材料。由此谋求使除渣锅内起泡的熔融炉渣镇静化。该熔融炉渣的排出时间都为3分钟。再有，除渣中的熔融炉渣的质量用安装在设有除渣锅的移动台车上的称量器进行测定。

表5

实施例21～29都使用将水分为30质量％～60质量％、燃料成分为35质量％～65质量％的混合物收容在由不透水性的有机物构成的容器中的镇静材料。其结果是，通过投入120kg的该镇静材料，能够使起泡镇静化，能够排出10吨(目标值)以上的熔融炉渣。特别是在实施例21中，在排出FeO浓度为18质量％的炉渣时，从除渣开始起30秒将40kg的下述镇静材料投入到除渣位置，该镇静材料在乙烯袋中收容有5kg的混合物，另外从经过30秒之后开始至3分钟的期间，再投入80kg上述的镇静材料，结果镇静化的效果提高，能够排出14吨的熔融炉渣。

此外，实施例22使用收容在乙烯袋中的混合物的质量为0.8kg(低于1kg)的镇静材料，因此与实施例21相比较，向熔融炉渣中的潜入略浅，熔融炉渣的排出量为10吨。

另一方面，实施例23使用收容在乙烯袋中的混合物的质量为12kg(超过10kg)的镇静材料，因此向熔融炉渣中的潜入充分，与实施例21相同能够排出14吨的熔融炉渣。但是，镇静材料的质量过重，因此制造或搬运等的操作性比实施例21差。

在实施例24中，熔融炉渣FeO浓度高达26质量％(超过25质量％)，因此起泡性相当强，熔融炉渣的排出量为11.5吨。

此外，实施例25将镇静材料投入到除渣锅的端部附近，因此与实施例21相比较，难以使镇静材料潜入熔融炉渣中，熔融炉渣的排出量为10吨。另外，实施例26将从除渣开始到30秒钟的镇静材料的投入量停留在比实施例21～25少的24kg，因此熔融炉渣的排出量为11吨。

实施例27使用构成镇静材料的混合物中的水分量比实施例21～26的镇静材料低的镇静材料，因此镇静材料刚投入熔融炉渣后的气体产生速度减慢，熔融炉渣的排出量为11吨。

另一方面，实施例28使用构成镇静材料的混合物中的燃料成分量比实施例27的镇静材料高的镇静材料，因此使气体持续产生的效果提高，能够排出12吨的熔融炉渣，比实施例27多。

此外，实施例29使用构成镇静材料的混合物中的水分量比实施例21～26的镇静材料高的镇静材料，但使用燃料成分量比实施例21～26的镇静材料低的镇静材料，因此熔融炉渣的排出量为接近实施例21的13吨。

另一方面，关于比较例21、22，构成镇静材料的混合物中的水分量低于30质量％，水分不足，因此镇静材料刚投入熔融炉渣后的气体产生速度不足，用与实施例21～29相同的投入量都不能完全抑制起泡，需要投入大约1.5倍的镇静材料。再有，关于比较例22，尽管与实施例21～29的镇静材料相比，增加了构成镇静材料的混合物中的燃料成分量(超过65质量％)，但需要过剩地投入镇静材料。

此外，关于比较例23、24，构成镇静材料的混合物中的燃料成分量低于35质量％，燃料成分不足，因此气体产生的持续性不充分，用与实施例21～29相同的投入量都不能完全抑制起泡，需要投入大约1.5倍的镇静材料。再有，关于比较例23，尽管与实施例21～29的镇静材料相比，增加了构成镇静材料的混合物中的水分量(超过60质量％)，但需要过剩地投入镇静材料。

而且，比较例25不将混合物收容在容器中而使用，因此镇静材料向起泡的熔融炉渣中的潜入浅，镇静效果低。因此，从防止熔融炉渣溢出的目的出发，有必要抑制熔融炉渣的排出速度，熔融炉渣的排出量停留在7.5吨(低于10吨)。

另外，比较例26由于将混合物收容在透水性的纸袋中，因此在将镇静材料投入熔融炉渣中之前，水分量下降到24质量％。因此，从防止熔融炉渣溢出的目的出发，需要抑制熔融炉渣的排出速度，使熔融炉渣的排出量停留在9吨(低于10吨)。

由以上确认，通过使用本发明的炉渣起泡镇静材料及炉渣起泡镇静方法，可用较少使用量的炉渣起泡镇静材料迅速且确实地使起泡的炉渣镇静化，可防止由炉渣溢出造成的设备损伤，从而能够实现生产性的稳定维持。

以上说明了本发明的各实施方式，但本发明并不只限定于这些实施方式，在权利要求书中所记载的事项的范围内还包含可考虑的其它实施方式或变形例。例如，在通过组合上述各实施方式或它们的变形例的一部分或全部来构成本发明的炉渣起泡镇静材料和炉渣起泡镇静方法时，也都包含在本发明的权利范围内。

此外，在上述实施方式中，对通过炉渣起泡镇静材料使多功能转炉法中除渣时的炉渣起泡镇净化的方法进行了说明，但是炉渣起泡镇静材料的用途并不仅仅局限于此，例如，也能够用于铁水罐车或转炉中的精炼中产生的炉渣起泡的镇静化，在此种情况下也能发挥同样的效果。

根据本发明的炉渣起泡镇静材料及炉渣起泡镇静方法，能够有效地抑制熔融炉渣的起泡，因此即使镇静材料的总投入量少也可得到较高的镇静效果。因而，可降低镇静材料的成本，或可通过防止熔融炉渣溢出造成的设备损伤来改善操作性，并且还能稳定地维持精炼工序中的生产率。

Claims (9)

1.一种炉渣起泡镇静材料，其特征在于，其是用于从转炉排出到除渣锅的熔融炉渣的炉渣起泡镇静材料，其具备：

混合物，其含有20质量％～40质量％的粒度为0.2mm～2mm的碳粉和在所述熔融炉渣中产生气体的热分解性物质，该混合物中的水分量为35质量％～60质量％；以及

容器，其由不透水性的可燃性物质构成，用于收容所述混合物。

2.根据权利要求1所述的炉渣起泡镇静材料，其特征在于，收容在所述容器中的所述混合物的质量为1kg～10kg。

3.一种炉渣起泡镇静方法，其特征在于，将权利要求1所述的炉渣起泡镇静材料投入到碱度为0.8～1.5的起泡的所述熔融炉渣中。

4.根据权利要求3所述的炉渣起泡镇静方法，其特征在于，在由所述转炉排出的所述熔融炉渣的排出位置处，在从该熔融炉渣的排出开始至30秒的时间内投入所述炉渣起泡镇静材料。

5.一种炉渣起泡镇静方法，其特征在于，其具有下述工序：

将权利要求1所述的炉渣起泡镇静材料投入所述除渣锅中的工序；以及

在该工序后，将碱度为0.8～1.5的所述熔融炉渣投入到所述除渣锅中的工序。

6.一种炉渣起泡镇静材料，其特征在于，其是用于从转炉排出到除渣锅的熔融炉渣的炉渣起泡镇静材料，其具备：

混合物，其含有35质量％～60质量％的水分和35质量％～55质量％的燃料成分；以及

容器，其由不透水性的有机物构成，用于收容所述混合物。

7.根据权利要求6所述的炉渣起泡镇静材料，其特征在于，收容在所述容器中的所述混合物的质量为1kg～10kg。

8.一种炉渣起泡镇静方法，其特征在于，其具有将权利要求6所述的炉渣起泡镇静材料投入到氧化铁浓度为15质量％～25质量％的起泡的所述熔融炉渣中的工序。

9.根据权利要求8所述的炉渣起泡镇静方法，其特征在于，在由所述转炉排出的所述熔融炉渣的排出位置处，在从该熔融炉渣的排出开始至30秒的时间内投入所述炉渣起泡镇静材料。

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