JP2000248306A - 溶銑の脱硫方法 - Google Patents

溶銑の脱硫方法

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JP2000248306A
JP2000248306A JP11054363A JP5436399A JP2000248306A JP 2000248306 A JP2000248306 A JP 2000248306A JP 11054363 A JP11054363 A JP 11054363A JP 5436399 A JP5436399 A JP 5436399A JP 2000248306 A JP2000248306 A JP 2000248306A
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desulfurizing
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Shinya Kitamura
村 信 也 北
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  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Mgを用いた溶銑脱硫処理において、少ない
フラックス量で、しかも蛍石のような造滓剤を用いるこ
となく効果的に脱硫精錬することを可能とする方法を提
供すること。 【解決手段】 溶銑中にMgと生石灰からなる脱硫フラ
ックスを搬送ガスと共に吹き込むことによって溶銑を脱
硫処理する方法であって、脱硫処理後のトップスラグの
(SiO2+TiO2+MnO+T・Fe)を10〜30
重量%の範囲に制御することを特徴とする溶銑の脱硫方
法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は溶銑脱硫処理におい
て、少ないフラックス量で、かつ、蛍石のような造滓剤
を用いることなく効果的に脱硫精錬することを可能にす
るための方法に関する。
【0002】
【従来の技術】Mgを用いた溶鉄の脱硫は従来広く行わ
れている。例えば、特開6−81020号公報には、混
銑車を用いた処理において、フラックスを吹き込み脱
珪、脱燐を行い、その後除滓する段階と、CaOを含む
フラックスを溶銑中に吹き込むか、もしくは該フラック
スを溶銑上に添加してスラグの塩基度CaO/SiO2
を2以上に調整する段階と、前記溶銑に金属Mgおよび
CaOを含む脱硫剤をフラックスとしてガス吹き込みを
行うか、もしくは該粉体脱硫剤を溶銑上に添加する段階
と、前記溶銑中に気体を吹き込みバブリング攪拌を行う
段階とを有してなる方法が開示されている。しかし、こ
の方法においては、脱硫処理に先立って塩基度調整をす
る段階を設ける必要があり、さらに、脱硫処理後にバブ
リング攪拌を行う段階を要するため、脱硫に要する処理
時間が長くなるという問題がある。また、Mg系の脱硫
剤としては、特開平8−176632号公報において、
金属Mg5〜30%、CaO95〜60%の範囲の組成
物を重量割合で90%以上含有したものに、更にCaF
2を3〜10%配合した脱硫剤が開示されている。しか
し、CaF2を配合したことにより耐火物溶損が著しく
大きくなるという問題がある。
【0003】従来より、Mg脱硫の問題点は、供給した
MgがMgSとして脱硫に寄与する割合である脱硫効率
が極めて低く、また高価な金属Mgを多量に必要とする
点にあった。この脱硫効率を上げるために、トップスラ
グ組成制御を試みているものが上記の従来技術である
が、本発明者らの鉱物学的調査結果では、通常はトップ
スラグにはMgSが存在せず、脱硫されたSはCaSと
して存在していることが判明した。従って、トップスラ
グの組成制御を有効なものとするためには、CaSのス
ラグ中での安定性を上げる、つまり、サルファイドキャ
パシティーを増加させる必要がある。しかし、これでは
通常のCaOによる脱硫と何ら変わりがないことになっ
てしまう。つまり、高価な金属Mgを吹き込んだとして
も、最終的な脱硫能はトップスラグのサルファイドキャ
パシティーに支配されてしまうことになる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
に、高価な金属Mgを吹き込んだとしても、最終的な脱
硫能はトップスラグのサルファイドキャパシティーに支
配されてしまい、通常のCaOによる脱硫と何ら変わり
がない反応工程が進行するという新たな知見に基づい
て、この問題を効果的に解消しようとするものであり、
少ないフラックス量で、しかも蛍石のような造滓剤を用
いることなく効果的に精錬することを可能とする溶銑の
脱硫方法を提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の課題を達成するた
めに、本発明に係る溶銑の脱硫方法は、溶銑中にMgと
生石灰からなる脱硫フラックスを搬送ガスと共に吹き込
むことによって溶銑を脱硫処理する方法であって、脱硫
処理後のトップスラグの(SiO2+TiO2+MnO
+T・Fe)を10〜30重量%の範囲に制御すること
を特徴とする。
【0006】本発明の第1の好ましい態様においては、
上記脱硫処理中において、脱硫のための装置の上部空間
中の酸素濃度を5%重量以下に制御することを特徴とす
る。
【0007】また、本発明の第2の好ましい態様におい
ては、上記前記脱硫処理後のトップスラグ量を5〜20
kg/tの範囲に制御することを特徴とする。
【0008】さらに、本発明の第3の好ましい態様にお
いては、上記脱硫フラックスのインジェクション深さを
75cm以上とする。
【0009】本発明に第4の好ましい態様においては、
上記脱硫フラックス中のMg含有量を5〜30重量%と
することを特徴とする。
【0010】本発明の第5の好ましい態様においては、
上記脱硫処理に際し、蛍石を実質的に用いないことを特
徴とする。
【0011】さらに本発明の第6の好ましい態様におい
ては、上記脱硫フラックスがさらに、フラックス成分と
して、Al、Alドロスおよびカルシウムカーバイドの
1種または2種以上を合計で5〜20重量%含有させる
ことを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の特徴とす形態】本発明に係る溶銑の脱硫
方法は、溶銑中にMgと生石灰とを含んでなる脱硫フラ
ックスを搬送ガスと共に吹き込むことによって溶銑を脱
硫処理する方法であって、脱硫処理後のトップスラグの
(SiO2+TiO2+MnO+T・Fe)を30〜1
0重量%の範囲に制御することを特徴とする。本発明者
は、溶銑のMgによる脱硫機構を詳細に解析した結果、
Mgをインジェクションすることによって溶銑中のSと
反応して生成したMgSは、トップスラグに移行した
後、スラグ中のSiO2、TiO2、MnO等の低級酸化
物と反応してMgOと(S)とに分解し、この(S)が
トップスラグの液相に溶解固定されて系全体としての脱
硫が進行することを見出した。この場合の脱硫速度は、
MgSを生成する実際の脱硫速度と、分解生成した
(S)による復硫速度の差として決定される。従って、
従来Mg脱硫の効率が低かった理由は、トップスラグで
の分解反応を止められなかったことと、分解して生成し
た(S)を十分に安定化させるスラグ組成を選択できて
いなかったため、復硫速度が大きかったことに起因する
ことが判明した。したがって、Mgによる脱硫効率を向
上させるためには、トップスラグの低級酸化物濃度を低
下させることが極めて重要である。本発明は、上述した
予想外の新たな知見に基づいてなされたものである。す
なわち、図1に示すように、トップスラグに含まれる低
級酸化物である(SiO2+TiO2+MnO+T・F
e)を10〜30重量%に制御すると極めて高いMg脱
硫効率(η:(1)式)が得られる。
【0013】 η=7.58×△S/WMg ・・・・・・・ (1) ここで、△Sは処理前後の溶銑中硫黄濃度の差(%)で
あり、WMgは添加したMg原単位(kg/t)である。
30重量%よりも高い場合には生成したMgSが極めて
速い反応速度で分解する上に、スラグ液相の塩基度が低
下するため分解生成した(S)を溶解させるだけのサル
ファイドキャパシティーを持たず、このため、脱硫速度
よりも復硫速度が大きくなる。逆に、10重量%よりも
低い場合にはMgSの分解は起こりにくいものの、スラ
グが高融点化するため分解して生成した(S)を吸収す
る脱硫能を持った液相が十分な量だけスラグに形成され
ず、やはり復硫が大きくなる。
【0014】本発明においては、Mg源の形態としては
特に限定されず、金属Mgの他に、MgOを還元させて
生成したMgガスであってもよい。
【0015】搬送ガスは、非酸化性ガスを使用すること
が好ましいが、特にMgの酸化を効果的に抑制するた
め、不活性ガス、たとえば窒素、Arの何れかであるこ
とが特に好ましい。さらに、低級酸化物の生成を抑制す
るには、前記第1の好ましい態様に示すように、上部空
間の酸素濃度制御が重要である。つまり、上部空間の酸
素濃度が高い場合には、溶鉄と反応して容易にFeOや
MnOを酸化生成させるため、MgSの分解反応速度が
大きくなり復硫を抑制しえない。この限界の酸素濃度
が、図2に示すように5%である。上部空間の酸素濃度
制御は、工業的には取鍋に蓋をする方法や、取鍋内に浸
漬管を入れる方法がある。いずれも、脱硫剤を搬送する
ための窒素ガスにより上部雰囲気の酸素を置換するもの
である。
【0016】酸素濃度の下限は特に定める必要はなく、
0%であってもよい。
【0017】前述した本発明の第2の好ましい態様に示
すように、本発明においては、上記の酸化反応を抑制す
るに、スラグ量を確保し溶鉄と雰囲気ガスとが接触しに
くい状況を作ることも重要である。その条件が、トップ
スラグを5〜20kg/tとすることである。5kg/
tよりも少ない場合には、搬送ガスや気化生成したMg
ガスにより溶鉄表面に生成する波立ちスラグを破り、直
接、溶鉄と雰囲気ガスが接触するため、 FeOやMn
Oの酸化生成を完全には抑制できず脱硫速度が低下す
る。20kg/tよりも多い場合には、スラグを生成す
るために別途フラックスを添加する必要が生じるため、
製造コストの上昇をもたらし、フラックス顕熱による温
度低下が生じるので好ましくない。
【0018】なお、本発明において、溶銑中へMgと生
石灰とを含んでなる脱硫フラックスを吹き込む脱硫処理
に限定したのは、トップスラグの低級酸化物濃度を低下
させ、かつ、液相スラグのサルファイドキャパシティー
が高く、また、必要十分なスラグ量を確保するために
は、Mg単独やMgとCaC2の混合物を吹き込むので
はなく、Mgに適正量の生石灰を混合して吹き込むこと
が極めて有効であるためである。
【0019】さらに、前記第3ならびに第4の好ましい
態様に示すように、本発明においては、脱硫フラックス
を溶銑中にインジェクションし、このインジェクション
深さを75cm以上とする。このインジェクション深さ
が75cmよりも浅い場合には、気化したMgガスが反
応しないまま浮上する割合が多くなるため脱硫速度が上
がらない。この場合のインジェクション深さの上限は特
に定める必要はなく、反応容器の底部から混合フラック
スを吹き込んでも本発明の効果は得られる。また、フラ
ックス中のMg含有量を5〜30重量%とした理由は、
5重量%よりも少ない場合には生石灰が多くなるためフ
ラックス原単位が増加し、フラックス顕熱による温度低
下が生じるためであり、一方、30重量%よりも多い場
合には、Mgガスの発生速度が多くなり溶鉄表面の揺動
が激しくなるためである。また、Mgの吹き込み速度は
0.04〜0.18kg/分/トンであることが望まし
い。
【0020】このように、本発明の方法によれば、極め
て効率良く脱硫処理を行うことが可能となるので、造滓
のために高価で、かつ、耐火物溶損を引き起こす、蛍石
を用いることなく脱硫を行うことができる。
【0021】また、本発明の第6の好ましい態様におい
ては、さらに、フラックス成分として、 Al、Alド
ロスおよびカルシウムカーバイドの1種または2種以上
を合計で5〜20重量%含有させる。上記のようなフラ
ックス成分を5〜20重量%含有させることにより、M
gの酸化ロスが抑制されるためMg歩留まりがさらに上
がり、Mg脱硫効率がさらに向上するという効果が得ら
れる。 Al、Alドロスおよびカルシウムカーバイド
の1種または2種以上が合計で5重量%未満では酸化抑
制効果が少なく、一方、その合計が20重量%より多い
と吹き込まれるフラックス量が多くなるためフラックス
顕熱により溶銑温度低下が大きくなるので好ましくな
い。
【0022】
【実施例】実施例 本実施例は350トン規模の取鍋を用いて実施した。
C:4.3%、Si:0.15%、Mn:0.21%、
P:0.085%、S:0.021%で温度が1350
℃程度の溶銑に、インジェクションランスより金属Mg
と生石灰の混合フラックス(Mgの混合比は20%)を
窒素ガスをキャリアーガスとして0.5kg/分/トン
(Mgの吹き込み速度としては0.1kg/分/トン)
の速度で1mの深さ位置から吹き込んだ。窒素ガスの流
量は0.03Nm3/分/トンとした。
【0023】取鍋には蓋をして、キャリアーガスの窒素
により上部空間の雰囲気制御をした。処理開始後約3分
で上部空間の酸素は5%以下となった。処理後のトップ
スラグ量は12kg/tで、組成は、CaO:65%、
SiO2:12%、MnO:1%、TiO2:2%、T・
Fe:3.5%であり、 (SiO2+TiO2+MnO
+T・Fe)は18.5%であった。この結果、脱硫効
率は75%と高かった。比較例1 比較例1の場合には、取鍋には蓋をして、キャリアーガ
スの窒素により上部空間の雰囲気制御をしたが、多量に
脱珪スラグが取鍋に混入したため、処理後のトップスラ
グ量は22kg/tで、組成は、CaO:48%、Si
2:28%、MnO:3%、TiO2:5%、T・F
e:5%であり、 (SiO2+TiO2+MnO+T・
Fe)は41%であった。この結果、脱硫効率は57%
と低かった。比較例2 比較例2の場合には、取鍋には蓋をせず大気雰囲気下で
処理をした。また、この場合にも処理後のトップスラグ
の(SiO2+TiO2+MnO+T・Fe)は38%で
あった。この結果、脱硫効率は41%と極めて低かっ
た。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、少ないフラックス量
で、しかも蛍石のような造滓剤を用いることなく、効率
的なMgを用いた溶銑脱硫を実施することが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】トップスラグの(SiO2+TiO2+MnO+
T・Fe)と脱硫効率との関係を示す実験結果。
【図2】脱硫処理装置の上部空間雰囲気の酸素濃度と脱
硫効率との関係を示す実験結果。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】溶銑中にMgと生石灰からなる脱硫フラッ
    クスを搬送ガスと共に吹き込むことによって溶銑を脱硫
    処理する方法であって、脱硫処理後のトップスラグの
    (SiO2+TiO2+MnO+T・Fe)を10〜30
    重量%の範囲に制御することを特徴とする、溶銑の脱硫
    方法。
  2. 【請求項2】前記脱硫処理中において、脱硫のための装
    置の上部空間中の酸素濃度を5%以下に制御する、請求
    項1に記載の溶銑の脱硫方法。
  3. 【請求項3】前記脱硫処理後のトップスラグ量を5〜2
    0kg/tの範囲に制御する、請求項1または2に記載
    の溶銑の脱硫方法。
  4. 【請求項4】前記脱硫フラックスのインジェクション深
    さを75cm以上とする、請求項1〜3のいずれか1項
    に記載の溶銑の脱硫方法。
  5. 【請求項5】前記フラックス中のMg含有量を5〜30
    重量%とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の溶
    銑の脱硫方法。
  6. 【請求項6】前記脱硫処理に際し、蛍石を実質的に用い
    ない、請求項1〜5のいずれか1項に記載の溶銑の脱硫
    方法。
  7. 【請求項7】さらに、フラックス成分として、 Al、
    Alドロスおよびカルシウムカーバイドの1種または2
    種以上を合計で5〜20重量%含有させる、請求項1〜
    6のいずれか1項に記載の溶銑の脱硫方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006233264A (ja) * 2005-02-24 2006-09-07 Jfe Steel Kk 高クロム溶鋼の溶製方法

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