JP2000119731A - 溶鉄の精錬方法 - Google Patents
溶鉄の精錬方法Info
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Abstract
Caのような高価な脱硫剤を用いずに、比較的低コスト
で溶銑、溶鋼等を脱硫、脱酸できる新たな溶鉄の精錬方
法を提供する。 【解決手段】アルカリ金属又はアルカリ土類金属の酸化
物及びこれらの金属の炭酸塩の1種又は2種以上とアル
ミニウム又はアルミ灰を混合して加熱し、前記の酸化物
または炭酸塩が還元されて生成した金属蒸気を溶鉄中に
吹き込むことを特徴とする溶鉄の精錬方法。
Description
応し易い金属蒸気により溶銑、溶鋼などの脱硫、脱酸を
行う精錬方法に関する。
なるにともない、製鋼過程で精錬を強化して、低硫鋼、
低酸素鋼を溶製する必要性が高まっている。高炉溶銑を
主原料として溶鋼を製造する際に、脱硫精錬は溶銑段
階、転炉での脱炭精錬段階、溶鋼段階で、脱酸精錬は溶
鋼段階で行うことができるが、近年溶銑予備処理技術が
発達して、転炉では主に脱炭と昇熱のみを行う製鋼法が
主流になりつつあり、脱硫精錬は溶銑予備処理工程およ
び二次精錬工程、脱酸精錬は二次精錬工程が重要になっ
ている。
搬送容器内で、生石灰、ソーダ灰などの塩基性造滓材を
用いて行う方法が一般的であるが、生石灰は滓化しにく
いため、粉体インジェクション法によっても脱硫反応の
効率が低く、また、鉄分ロスや生成したスラグの処理が
問題となる。一方、ソーダ灰を用いる場合には、粉塵の
発生や耐火物の損耗が問題となる。
を添加し脱硫スラグを形成させて行う方法が一般的であ
るが、この場合同時に又は先行して溶鋼の脱酸を行う必
要があり、脱酸剤の歩留まり低下や二次精錬時間の延長
による溶鋼の温度低下、取鍋耐火物の損耗などの問題が
ある。
鍋やタンディッシュで添加して、溶鋼の脱硫を行う方法
が多数提案されている。しかし、この方法では高価な金
属Mgや金属Caを用いる必要があり、かつこれらの金
属は溶鋼温度では蒸発ロスし易いため反応効率が低く、
脱硫コストが高くなるという問題がある。
lを添加して脱酸する方法が一般的であるが、脱酸によ
ってアルミナが生成するため、二次精錬スラグにアルミ
ナが混入して精錬工程でリサイクル利用することができ
ず処理が問題となるとともに、生成したアルミナ系介在
物は品質の低下の原因となっている。
ッシュで添加して、溶鋼の脱酸を行う方法が多数提案さ
れている。この方法では、脱酸によってMgOやCaO
が生成するため、二次精錬スラグは転炉脱炭工程等への
リサイクル利用が可能となる。しかし、高価な金属Mg
や金属Caを用いる必要があり、かつこれらの金属は溶
鋼温度では蒸発ロスし易いため反応効率が低く、脱酸コ
ストが高くなるという問題がある。
な従来の脱硫、脱酸技術の問題点に鑑み、脱硫について
は生石灰やソーダ灰等の造滓材を用いることなく、かつ
金属Mgや金属Caのような高価な脱硫剤を用いずに、
比較的低コストで溶銑、溶鋼等を脱硫でき、また、脱酸
については、二次精錬スラグ中へのアルミナの混入やア
ルミナ系介在物の生成を防止し、かつ金属Mgや金属C
aのような高価な脱酸剤を用いずに溶鋼を脱酸できる新
たな溶鉄の精錬方法を提供することを目的とする。
ルカリ金属、アルカリ土類金属の酸化物またはこれらの
金属の炭酸塩をアルミニウムで還元して、発生した金属
蒸気を溶鉄内に吹き込むことにより、溶銑、溶鋼等を効
率よく脱硫、脱酸し得ることを見出した。これら金属の
酸化物、炭酸塩やアルミニウムは安価であり、発生スラ
グ量も少ないことから、従来より脱硫コストの低減が図
れるとともに、脱酸反応においてはアルミナの生成がな
くなるため、二次精錬スラグのリサイクル利用が可能に
なるとともに、アルミナ系介在物を低減できることによ
り、品質の向上が図れる。
これらの金属の炭酸塩から選ばれる1種又は2種以上と
アルミニウム又はアルミ灰を混合して加熱し、前記の酸
化物または炭酸塩が還元されて生成した金属蒸気を溶鉄
中に吹き込むことを特徴とする溶鉄の精錬方法。
り、これらの混合物を1250℃以上に加熱してマグネ
シウム蒸気を生成させることを特徴とする前記(1)記
載の溶鉄の精錬方法。
り、これらの混合物を1600℃以上に加熱してカルシ
ウム蒸気を生成させることを特徴とする前記(1)記載
の溶鉄の精錬方法。
に吹き込むことを特徴とする前記(1)〜(3)のいず
れか1項に記載の溶鉄の精錬方法。
し、その脚部の溶鉄中に浸漬する部分にガス排出孔を有
する還元用容器内に前記の酸化物及び炭酸塩の1種又は
2種以上とアルミニウム又はアルミ灰との混合物を充填
して、この充填物を溶鉄からの伝熱により加熱して金属
蒸気を生成させ、生成した金属蒸気を前記ガス排出孔か
ら溶鉄中に吹き込むことを特徴とする前記(1)〜
(4)のいづれか1項に記載の溶鉄の精錬方法。
し、充填物を前記加熱手段により加熱して金属蒸気を生
成させることを特徴とする前記(5)記載の溶鉄の精錬
方法。
0.2kg以上の酸化マグネシウムまたは0.3kg以
上の酸化カルシウムとその還元に必要な量以上のアルミ
ニウム又はアルミ灰とを充填することを特徴とする前記
(5)又は(6)記載の溶鉄の精錬法。
し、その他の成分としてAl2O3,AlN及び不可避的
不純物からなるものと定義する。
酸素と反応し易いアルカリ金属(Na,Kなど)又はア
ルカリ土類金属(Mg,Ca,Baなど)の蒸気を溶鉄
中に吹き込んで脱硫、脱酸を行うものであるが、これら
金属の酸化物及び炭酸塩の1種又は2種以上をアルミニ
ウム又はアルミ灰で還元して、生成した金属蒸気を溶鉄
中に吹き込むことを特徴とする。
から、所定粒度の被還元物(前記金属の酸化物及び炭酸
塩の1種又は2種以上)とアルミニウム又はアルミ灰を
混合して還元用容器内に充填し、これを所定の温度に加
熱して還元を行う。
大幅に相違するが、通常これらの金属の沸点は、その酸
化物または炭酸塩の還元温度より低い。従って、還元さ
れて生成した金属は直ちに蒸気となり、還元容器内に充
満する。還元容器にガスの還元容器内に排出孔を設け
て、容器内に充満した金属蒸気を溶鉄中に吹き込めばよ
い。
を設けて不活性ガスを流通させ、金属蒸気を不活性ガス
に同伴させて溶鉄中に吹き込めば、還元反応が促進され
さらに効率が向上する。
ムと金属酸化物中の酸素とで金属蒸気とアルミナが生成
する反応である。したがって、不活性ガスで金属蒸気の
分圧を低下させて、還元反応をさらに促進することがで
きる。不活性ガスとしては、アルゴンを用いることが好
ましい。なお、窒素も使用できるが、反応中に窒化物が
生成するため、効率はArに比べ低下する。
その還元温度よりかなり低い温度で熱分解してCO2ま
たはCOが生成するが、生成したCO2またはCOは還
元用容器から排出するか溶鉄中にふきこめばよく、本発
明を実施する上で支障にならない。
昇の間に溶鉄中の硫黄、酸素と反応して金属硫化物、金
属酸化物を生成させる。この硫化物などの生成の反応速
度は溶鉄温度では極めて大きく、かつ気泡内のガス拡散
の速度も大きいため、気泡上昇時間が短くても相当に高
い反応効率、例えば50%程度又はそれ以上の反応効率
が得られる。
来の脱硫方法では、これらの金属を溶鉄内部に供給する
ことがむずかしく、また、比重の小さいこれらの金属は
浮上し易いため、反応効率が安定しないのが実情であ
る。これに対して、本発明の精錬方法は、金属蒸気と溶
鉄との反応条件が一定であり、安定して高い反応効率を
確保しうることが利点の一つである。
硫化物が分解して、復硫することである。Ca,Ba等
の硫化物は高温でも安定であるが、Mgの硫化物はやや
分解し易く、Naなどの硫化物はさらに分解し易い。従
って、金属硫化物が分解し易い場合には、溶鉄表面にC
aO等の塩基性成分を含み、かつ酸素ポテンシャルの低
いスラグを置いて、生成した金属硫化物をこのスラグに
吸収させて固定することが望ましい。
で、酸化物又は炭酸塩が比較的安価で工業的に実用性が
高いのは、酸化物では酸化ナトリウム、酸化マグネシウ
ム、酸化カルシウムであり、炭酸塩では炭酸ナトリウ
ム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウムである。
元温度は低いが、Na蒸気が耐火物と反応し易く、また
脱硫生成物(Na2S)が分解し易い。またCaは脱硫
性能に優れているが、CaOの還元温度が1600度以
上と非常に高く、溶銑脱硫の場合には加熱手段が必要で
ある。
にも優れ、最も好ましいのはMgOである。MgOの還
元剤としては、グラファイトに比べ低温(1250〜1
400℃)で還元反応が進行するアルミニウムが必要で
ある。また、アルミニウムはグラファイトに比べ還元能
力が高く、殆ど吸熱がない点でも高速処理が可能で温度
低下も少なく好ましい。
ことが必要で、これ未満では実用上必要な還元速度(M
g蒸気の生成速度)が得られない。また、CaOの還元
温度は1600℃以上であることが必要で、これ未満で
は実用上必要な還元速度(Ca蒸気の生成速度)が得ら
れない。
脱硫では、溶鉄からの熱供給で還元反応を進めることが
可能である。ただし、電気などによる加熱手段を用いる
と、充填層が速く加熱昇温され反応速度を向上させるこ
とができる。また、CaOの場合、溶銑脱硫では還元温
度が不足するため、加熱手段が必要となるが、溶鋼脱硫
の場合には溶鋼からの伝熱により、還元反応を進めるこ
とが可能である。ただし、この場合にも加熱手段を用い
ると充填層が速く加熱昇温されるため、反応速度を向上
させることができる。
吹き込んで、溶鋼中の酸素と反応させる脱酸精錬の場合
には、溶鋼温度は1600℃以上であるので、MgOの
場合には加熱手段なく溶鋼からの熱供給で還元を進行さ
せることが可能である。また、CaOの場合も溶鋼から
の熱供給で還元を進行させることは可能であるが、いづ
れの場合にも加熱手段があればより速く充填層の温度が
上昇し反応時間を短縮できる。
酸化物の中では、Na2Oは分解しやすく不安定であ
り、また、耐火物と反応しやすい。これに比べ、MgO
やCaOは分解しにくいため好ましい。
であるアルミナが転炉工程などで耐火物損耗の原因とな
るため二次精錬スラグのリサイクル使用ができなかった
が、これらMgやCaの酸化物は転炉工程などで脱Pや
耐火物保護にとって有効な成分であるため、リサイクル
使用が可能となる。
生成物であるアルミナが介在物となり、鋳片の品質を劣
化させていたが、上記のような金属蒸気で脱酸すること
によりアルミナ系介在物の生成を無くすことができ、鋳
片の品質向上が期待できる。図1は、本発明を実施する
ための還元容器の例を示す断面概要図である。図1
(a)の例では、耐火物製で縦長の筒状の還元用容器1
の内部ほぼ全体に、被還元物とアルミニウムの充填層2
が形成されており、容器1の上部にガス導入孔3とその
脚部にガス排出孔4が設けられている。ガス導入孔3
は、反応促進のための不活性ガス導入孔であるが、不活
性ガスがなくとも反応は進行するため、かならずしも必
要ではない。
1は、内部に充填層2を形成した容器本体1aと中空の
吹き込み管1bが一体に連結されて構成され、容器本体
1aの上部にガス導入孔3と吹き込み管1bの下部にガ
ス排出孔4が設けられている。
出孔4が溶鉄中に浸漬されていればよく、溶鉄からの伝
熱を利用する場合は、なるべく容器のほぼ全体を溶鉄中
に浸漬し、これが必要のない場合あるいは好ましくない
場合は、脚部のみを浸漬すればよい。
により、必要に応じて溶鉄からの伝熱を利用することが
でき、かつ生成した金属蒸気が冷却されて、搬送経路の
内壁に凝着するのを防止することができる。また、図1
(b)のような還元用容器は、ガス排出孔4の浸漬深さ
を大きくする上で有効である。
填層2を形成する方法については特に制約はないが、還
元速度を大きくするためには両者の粒度が細かい方が望
ましく、一方粒度が細かいと充填層の通気性が確保でき
ない。従って、被還元物とアルミニウム又はアルミ灰の
粉末を混合して何らかの方法で造粒し、例えば5〜30mm
程度のペレット状、タブレット状にしたものを用いれば
良い。
は溶鉄からの伝熱が還元反応熱の供給に十分でない場合
には、還元用容器内に加熱手段を有することが必要であ
る。加熱手段は図1に示すように、充填層2内に発熱体
5を配するような方法によればよい。
度の導電性を有するから、充填層自体に通電して発熱さ
せることも可能である。この際、黒鉛等の電極を上部か
ら充填層内に挿入してもよく、還元用容器の内壁に黒
鉛、アルミナグラファイト等の材料を用いて、これを電
極として利用してもよい。
還元物とアルミニウム又はアルミ灰の量は、反応効率を
勘案して精錬反応に必要な量の金属蒸気を発生させ得る
ものでなければならない。
物としてMgOを用いる場合には、還元容器内に溶鉄ト
ン当たり0.2kg以上のMgOとその還元に必要な量
以上のアルミニウム又はアルミ灰を充填することが望ま
しい。また、金属酸化物としてCaOを用いる場合は、
溶鉄トン当たり0.3kg以上のCaOを上記のMgO
の代わりに用いることが望ましい。
ミ灰の量のいづれかが上記未満では、適正な還元温度
(通常は1250〜1700℃)でも、実用上必要な脱
硫、脱酸速度が得られず、あるいは脱硫、脱酸処理後の
[S]、[O]が十分低下しない。
いが、還元用容器の耐熱性などから1700℃以下で還
元することが望ましい。
すような還元用容器を用いて、本発明の方法により脱硫
処理した。還元用容器は内径400mm、高さ約2mの
円筒状で、上部にガス導入孔と側壁下部に4個のガス排
出孔を有し、アルミナグラファイトで形成させたもので
ある。
レットを充填した。MgOペレットは、いづれも200
メッシュ以下のMgO粉末とアルミニウム粉末(MgO
重量の約50%)を10〜15mmに造粒し、焼成した
ものである。また、比較のために、アルミニウムの替わ
りにグラファイト粉末(MgO重量の約30%)を造粒
し、焼成したものも用いた。
銑温度近くまで予熱し、この還元用容器を溶銑中に1m
程度浸漬してArガスを0.7Nm3/h/t流して脱
硫処理を開始し、溶銑からの伝熱により充填層を加熱し
て10分間脱硫処理を行った。
填層の中央部近くまで、径100mmの黒鉛棒を挿入
し、この黒鉛棒と容器のアルミナグラファイトとを電極
として、MgOペレットの充填層を1350℃に電気加
熱した。
4.7%、[Si]0.1〜0.3%。[S]0.02
〜0.03%で、溶銑温度は1300〜1370℃であ
った。それぞれの条件での脱硫開始後5分および10分
での脱硫率を調査した結果を表1に示す。
である。還元剤としてグラファイトを用いた場合には、
電気加熱を用いても、いづれも脱硫率は還元温度が低い
ことにより極端に低下している。還元剤としてアルミニ
ウムを用いた場合には、電気加熱を用いずにも高い脱硫
率が得られている。また、電気加熱を用いると脱硫率は
さらに向上している。なお、キャリアArがない場合に
も反応は進行するが、キャリアArを用いた場合の方が
反応はさらに促進される。
の方法で脱硫処理した。不活性ガスとしてはArを用い
て、流量0.7Nm3/h/t一定で10分間脱硫処理
した。なお、酸化物としては、MgOとMgOの替わり
に溶鋼トン当たり300kgのCaOを用いた。CaO
は200メッシュ以下のCaO粉末とアルミニウム粉末
(CaO重量の約35%)を10〜15mmに造粒し、
焼成したものである。処理対象の溶鋼は低炭Alキルド
鋼用のもので、Al脱酸後の溶鋼を脱硫処理した。処理
開始前の溶鋼の[S]は、0.02〜0.03%で、溶
鋼温度は約1650℃であった。また、処理前に取鍋内
のスラグにCaO等を添加してその塩基度を調整し、脱
硫生成物であるMgSやCaSの固定が容易になるよう
にした。また、一部の水準では、1650℃一定になる
ように実施例1と同様に電気加熱を行った。
に示す。還元剤としてアルミニウムを用いた場合には、
MgO、CaOいづれの場合にもグラファイトに比べ高
い脱硫率が得られ、また、電気加熱を行った場合、さら
に脱硫率は向上し、本発明の方法が溶鋼の脱硫処理にも
適用できることが確かめられた。
の方法で脱酸処理した。不活性ガスとしてはArを用い
て、流量0.7Nm3/h/t一定で10分間脱酸処理
した。酸化物としては、実施例2と同様にMgOとCa
Oを用いた。処理対象の溶鋼は未脱酸のものを用いた。
処理開始前の溶鋼の[O]は、0.03〜0.04%
で、溶鋼温度は約1650℃であった。上記の方法で脱
酸処理を行った結果を表3に示す。還元剤としてアルミ
ニウムを用いた場合には、MgO、CaOいづれの場合
にもグラファイトに比べ高い脱酸率が得られ、また、電
気加熱を行った場合、さらに脱酸率は向上し、本発明の
方法が溶鋼の脱酸処理にも適用できることが確かめられ
た。
土類金属の酸化物または炭酸塩を還元して、生成した金
属蒸気を溶鉄の脱硫、脱酸に効率よく利用することが可
能になった。これにより、金属Mgや金属Caのような
高価な脱硫剤、脱酸剤を用いず、低コストで脱硫、脱酸
することが可能になった。
極めて少ないことや、生成したスラグのリサイクル使用
が可能になるため、スラグ発生量低減による歩留まり向
上、スラグ処理問題の回避などができると共に、溶鋼の
品質向上も可能であるという利点を有する。
断面概要図である。
Claims (7)
- 【請求項1】アルカリ金属又はアルカリ土類金属の酸化
物及びこれらの金属の炭酸塩から選ばれる1種又は2種
以上とアルミニウム又はアルミ灰を混合して加熱し、前
記の酸化物または炭酸塩が還元されて生成した金属蒸気
を溶鉄中に吹き込むことを特徴とする溶鉄の精錬方法。 - 【請求項2】前記酸化物が酸化マグネシウムであり、こ
れらの混合物を1250℃以上に加熱してマグネシウム
蒸気を生成させることを特徴とする請求項1記載の溶鉄
の精錬方法。 - 【請求項3】前記酸化物が酸化カルシウムであり、これ
らの混合物を1600℃以上に加熱してカルシウム蒸気
を生成させることを特徴とする請求項1記載の溶鉄の精
錬方法。 - 【請求項4】金属蒸気を不活性ガスと共に溶鉄中に吹き
込むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記
載の溶鉄の精錬方法。 - 【請求項5】少なくともその脚部が溶鉄中に浸漬し、そ
の脚部の溶鉄中に浸漬する部分にガス排出孔を有する還
元用容器内に前記の酸化物及び炭酸塩の1種又は2種以
上とアルミニウム又はアルミ灰との混合物を充填して、
この充填物を溶鉄からの伝熱により加熱して金属蒸気を
生成させ、生成した金属蒸気を前記ガス排出孔から溶鉄
中に吹き込むことを特徴とする請求項1〜4のいづれか
1項に記載の溶鉄の精錬方法。 - 【請求項6】還元用容器の内部に加熱手段を有し、充填
物を前記加熱手段により加熱して金属蒸気を生成させる
ことを特徴とする請求項5記載の溶鉄の精錬方法。 - 【請求項7】前記還元用容器内に溶鉄トン当たり0.2
kg以上の酸化マグネシウムまたは0.3kg以上の酸
化カルシウムとその還元に必要な量以上のアルミニウム
又はアルミ灰とを充填することを特徴とする請求項5又
は6記載の溶鉄の精錬法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10284826A JP2000119731A (ja) | 1998-10-07 | 1998-10-07 | 溶鉄の精錬方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP10284826A JP2000119731A (ja) | 1998-10-07 | 1998-10-07 | 溶鉄の精錬方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000119731A true JP2000119731A (ja) | 2000-04-25 |
Family
ID=17683519
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---|---|---|---|
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Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000119731A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008534781A (ja) * | 2005-04-01 | 2008-08-28 | テキント コンパニア テクニカ インテルナツィオナレ ソシエタ ペル アチオニ | 二次精錬スラグの再生及び電気アーク炉による製鋼プロセスでのリサイクルのための方法及び装置 |
JP2017020064A (ja) * | 2015-07-08 | 2017-01-26 | 國立成功大學National Cheng Kung University | 高蒸気圧のマグネシウムを溶鋼に添加する方法及びその装置 |
CN112442598A (zh) * | 2019-08-30 | 2021-03-05 | 王树立 | 一种铝灰的资源化处理方法 |
CN114085939A (zh) * | 2021-11-03 | 2022-02-25 | 临沂市钢铁产业协同创新中心 | 一种无碳海绵铁的冶炼方法 |
-
1998
- 1998-10-07 JP JP10284826A patent/JP2000119731A/ja active Pending
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