JP2001348609A - フォーミング抑制剤 - Google Patents

フォーミング抑制剤

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JP2001348609A
JP2001348609A JP2000170242A JP2000170242A JP2001348609A JP 2001348609 A JP2001348609 A JP 2001348609A JP 2000170242 A JP2000170242 A JP 2000170242A JP 2000170242 A JP2000170242 A JP 2000170242A JP 2001348609 A JP2001348609 A JP 2001348609A
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quicklime
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Shigenori Tanaka
重典 田中
Kazumi Harashima
和海 原島
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】蛍石を用いない転炉精錬において、スラグのフ
ォーミングを抑制して、蛍石を使用した場合と同程度の
転炉の操業性を確保する。 【解決手段】粒径100μm以下の生石灰粉を80重量
%以上含む精錬用フラックスに、該フラックスに対する
重量比で10〜50%の炭素粉を添加・混合し、これを
50mm以下のペレット状に成形したフォーミング抑制
剤。また、上記のペレット状への成形を、機械的な圧密
法により行う。さらに、上記の精錬用フラックスとし
て、5〜20重量%のソーダガラス粉末を含み、残部が
実質的に粒径100μm以下の生石灰粉からなるものを
用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、転炉で鋼の脱燐精
錬を行う際に用いる、スラグのフォーミングを抑制する
ためのフォーミング抑制剤に関するものである。
【0002】
【従来の技術】鉄鋼業においては、従来より転炉を用い
て溶銑の燐や炭素等の元素を除く、酸化精錬法を用いて
きた。この精錬法の利点は、数分という短時間で数百ト
ンの溶鋼を製造しうるという高生産性を有することであ
る。この高生産性精錬の特徴を活かして、近年、転炉の
中で脱燐と脱炭を分離する試みがなされている。この場
合には、まず脱燐反応に有利な1350℃程度の低温域
で脱燐を行い、しかる後に脱炭を実施している。この場
合の脱燐反応としては、CaOを主成分とするスラグを
作り、溶鋼中の燐を酸化させて燐酸とした後にスラグに
吸収させる方法をとる。
【0003】この際に転炉内では、まずSiが酸化され
てSiO2が生成するとともに、吹き込まれた酸素によ
り、酸化鉄がほぼ同時に生成する。また、酸化鉄が生成
する際に溶銑中の炭素も酸化されて、一酸化炭素が気体
として発生する。SiO2と酸化鉄が混合した融液は、
非常に粘度が高くかつ界面張力も大きいため、発生した
一酸化炭素を気泡として保持して気相中に放出されるの
を抑制する。そのため、この融液は気泡を多数含んだ状
態で膨れることになり、この現象が激しい時にはスラグ
が炉頂から吹き出して、転炉の操業を阻害することも少
なくない。これをフォーミング現象と呼んでいる。
【0004】転炉スラグのフォーミングを抑制する手段
については、従来から種々の提案がなされており、例え
ば特開平7−258715号公報には、「粒径5〜20
mm、C5〜20重量%、SiO240〜60重量%の
粒状物質を転炉スラグ表面に圧縮空気により散布するフ
ォーミング抑制方法」が開示されている。
【0005】しかし、フォーミングを抑制するために
は、スラグの粘性と界面張力を下げる必要があり、従来
からアルカリ性酸化物である生石灰を添加してSiO2
の結合を切断し、粘性と界面張力を下げることがなされ
てきた。したがって、上記公報のようなフォーミング抑
制方法は、スラグの粘性と界面張力を高める可能性があ
って好ましくない。
【0006】一方、転炉の吹錬初期は炉内温度が低いた
め、生石灰単体ではスラグに溶解しにくく、従来は蛍石
を添加して、蛍石中のフッ素の作用により生石灰を溶解
させ、溶融スラグを生成させていた。このようにフッ素
源を添加すると、排出されたスラグにもフッ素が含ま
れ、スラグの再利用の形態によっては、フッ素が溶出す
る可能性が有ることが知られている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、蛍石
を用いない転炉精錬において、スラグのフォーミングを
抑制して、蛍石を使用した場合と同じ程度の転炉の操業
性を確保する手段を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、転炉のフ
ォーミング現象について解析し、これを抑制するために
は、気泡の発生形態を制御しつつ、同時にスラグの粘性
と界面張力を低いものにする必要があることを知見し
た。
【0009】まず、気泡の発生形態を制御する手段とし
て、本発明者らは微細な炭素に着目した。従来から炭素
の添加によりフォーミングの高さが減少することは知ら
れているが、その機構は十分明らかではない。本発明者
らは、微細な炭素粒により気泡生成の核を増やして定常
的に気泡を発生させれば、急激なフォーミングを抑制し
うることを見出した。すなわち、転炉内のスラグは、局
所的に酸化鉄が偏在したり、過酸化になっているため、
気泡発生量の時間的変動がきわめて大きい。したがっ
て、微細な炭素粒を核として定常的に気泡を発生させれ
ば、このような変動を回避することができ、急激なフォ
ーミングを防止することができる。
【0010】また、炭素粒がスラグ中に均一に分散して
いれば、これが核となって気泡の合体・離脱が起こり、
見掛け上粘性や界面張力を下げたのと同様の効果を得る
ことができる。
【0011】次ぎに、蛍石を助剤とせずに、生石灰をご
く短い時間(例えば1分以内)でスラグ中に溶解させる
方法を検討するため、SiO2と酸化鉄の溶融物中への
生石灰の溶解速度について、小規模実験で検討した。そ
の結果、溶融スラグが生石灰粒子中に浸透して反応生成
物をつくることにより生石灰の溶解が進行すること、お
よびこの浸透深さが時間の関数であることが見出され
た。したがって、生石灰粒子の微細化は、界面積の増大
効果と必要浸透深さを小さくする効果により、きわめて
顕著に生石灰粒子の溶解速度を増大させる。また、1分
間以内に溶解させるためには、生石灰の粒径を100μ
m以下にする必要があることが知見された。
【0012】さらに、粉体供給ランスのような設備を用
いずに、生石灰と炭素の微粉を炉内に供給する方法につ
いて検討し、両粉末を混合して機械的に圧縮成形すれ
ば、炭素の微粉がバインダーとして機能するため、別途
にバインダーを添加しなくても、ある程度の強度を有す
る成形物が得られることを知見した。
【0013】本発明は上記の知見に基いてなされたもの
であって、その要旨は、粒径100μm以下の生石灰粉
を80重量%以上含む精錬用フラックスに、該フラック
スに対する重量比で10〜50%の炭素粉を添加・混合
し、この混合物を50mm以下のペレット状に成形した
ことを特徴とする精錬用スラグのフォーミング抑制剤で
ある。
【0014】また、前記のペレット状への成形を、機械
的な圧密法により行うことを特徴とする上記のフォーミ
ング抑制剤である。
【0015】さらに、前記精錬用フラックスのうち、5
〜20重量%がソーダガラス粉末であり、残部が実質的
に粒径100μm以下の生石灰粉からなることを特徴と
する上記のいずれかのフォーミング抑制剤である。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明のフォーミング抑制剤は、
粒径100μm以下の生石灰粉を80重量%以上含む精
錬用フラックスに、該フラックスに対する重量比で5〜
20%の炭素粉を添加・混合し、この混合物を50mm
以下のペレット状に成形してなるものである。
【0017】上記の精錬用フラックスは、粒径(粒子が
通過する篩の目開きで評価した粒径)が100μm以下
の生石灰粉(以下、これを「生石灰微粉」という)を8
0重量%以上含むものであればよい。その全部が生石灰
微粉であってもよいが、一部(20重量%以内で)フッ
素を含まない他の造滓成分粉末(例えばNa2Oのソー
ス等)や生石灰粗粉を含むものであってもよい。生石灰
微粉の粒径の上限を100μmとする理由は、すでに述
べたように、これを越えるとフォーミング抑制剤を投入
してから1分間以内に、生石灰の大部分をスラグに溶解
させるという目的が達せられないためてある。
【0018】本発明で用いる炭素粉は、上述したよう
に、気泡の生成や合体・離脱の核として機能するもので
あれば良く、炭素を主成分とする各種の炭素貭粉末、例
えば、石炭コークス、オイルコークス等のコークス粉
末、各種の木炭粉末、グラファイト粉末やオイル等の熱
分解で生成した煤等を用いることができる。上記の目的
からは、炭素粉の粒径は、例えば1mm程度以下であれ
ばよいが、これを成形時のバインダーとして機能させる
ためには、なるべく細かい方が好ましく、少なくとも生
石灰微粉と同程度以下の粒径であることが好ましい。よ
り好ましくは、これを30μm以下とする。
【0019】粉状原料を粒状(顆粒を除く)又は塊状に
造粒した成形物は、ペレット、ブリケット、タブレット
等の語で呼称されるが、本発明における「ペレット状の
成形物」は、これらの全てを含む広義のものである。一
般に、粉体を粒状又は塊状に成形する手段は、転動造粒
法と機械的な圧密造粒法に大別され、後者はさらに、プ
レスやブリケットマシン等による圧縮法とスクリュー等
による押圧法に分類されるが、本発明における成形手段
は、上記の機械的な圧密造粒法によることが好ましく、
とくに圧縮法によることが好ましい。
【0020】その理由は、別途にバインダーを用いず、
炭素微粉をバインダーとして造粒するためには、炭素粒
が生石灰粉に喰い込むような状態にする必要があり、そ
のためには、機械的な圧密を必要とするということによ
る。さらに、転動造粒法は、原料粉末をある程度湿潤さ
せて造粒する必要があり、乾燥時に強度が著しく低下す
るおそれがあるが、圧縮法では、乾燥状態のまま造粒で
きるという理由による。また、本発明において、成形物
の最大径を50mmに限定する理由は、これを越えると
成形物の強度が不十分となって、ハンドリング時の粉の
発生率が大きくなるためである。
【0021】また、上記の精錬用フラックスは、5〜2
0重量%のソーダガラス粉末を含み、残部が実質的に生
石灰微粉からなるものであることが好ましい。
【0022】その理由は、ソーダガラス中のNa2O分
がスラグの融点を低下させ、スラグの粘性や界面張力を
低下させる効果を有することによる。実際に後記実施例
に示すように、2%程度のNa2Oの添加で、フォーミ
ング抑制効果がかなり改善されることが確められてい
る。
【0023】ソーダガラス粉末の添加量を5〜20重量
%とする理由は、5%未満では、Na2Oによる上記の
効果がほとんどなく、20%をこえるとNa分の蒸発が
多くなり、それ以上フォーミング抑制の効果が改善され
ず、かつ作業環境上好ましくなくなるためである。ソー
ダガラス粉末としては、例えばソーダ(石灰)ガラスの
製品、半製品、カレット等を粉砕したものを用いればよ
く、その粒度は造粒に支障のない程度、例えば0.1〜
1mm程度以下であればよい。
【0024】さらに、本発明のフォーミング抑制剤は、
精錬用フラックスと炭素粉に加えて、フラックスに対す
る重量比で5〜10%の澱粉を含むものであることが好
ましい。その理由は、これがバインダーとしての炭素粉
の機能を補完し、かつフォーミング抑制剤が炉内で加熱
された時に、この澱粉が急激にガスを発生させ、成形物
を崩壊させて、生石灰微粉をスラグ内に分散させる機能
を有するためである。
【0025】本発明のフォーミング抑制剤の使用方法に
関しては、従来の脱燐用精錬剤(主に生石灰と蛍石から
なる)の全量を本フォーミング抑制剤で置き換えてもよ
く、生石灰の一部と本抑制剤とを併用してもよい。ま
た、本フォーミング抑制剤を炉内に投入する時期は、精
錬初期又はフォーミングが起こり易い時期に、全量をま
とめて投入してもよく、一部を精錬初期に、残部をフォ
ーミングが起こり易い時期に投入してもよい。上記のフ
ォーミングが起こり易い時期は、従来経験的に把握され
ており、またこれを検出する手段を有する場合は、その
情報を有効に利用することができる。
【0026】
【実施例】商用の上底吹き転炉を用いて溶銑の脱燐処理
を行うに際して、本発明のフォーミング抑制剤と従来の
精錬剤とで、スラグのフォーミング挙動を比較した。
【0027】本発明のフォーミング抑制剤は、原料とし
てCaO95%以上の生石灰微分(製鋼用生石灰を粉砕
して100μm以下に篩分したもの)およびソーダガラ
スカレットを粉砕したソーダガラス粉末(粒径1000
μm以下)を用い、フラックスが全量が生石灰微粉から
なるもの(実施例1)と、生石灰微粉90重量%+ソー
ダガラス粉末10重量%のもの(実施例2)を製造し
た。
【0028】炭素粉としては、粒径30μm以下のオイ
ルコークス粉末を用い、前記のフラックスと炭素粉とを
ミキサーにて十分混合し、多数の円筒形孔型を有するプ
レスで、径約20×高さ約20mmに成形した。
【0029】一方比較例として、塊状生石灰と蛍石(生
石灰に対し約3重量%)を精錬剤として使用した場合に
ついても、同様にフォーミング挙動を調査した。
【0030】実施例、比較例ともに使用した溶銑の組成
は、C:4.5%以上、Si:0.35〜0.4%、
P:0.11〜0.13%で、溶銑温度1300〜13
70℃であった。本発明のフォーミング抑制剤、従来の
精錬剤ともに、送酸開始時に炉上バンカーから一括投入
し、その原単位は約15〜20kg/tonであった。
【0031】上記の実施例、比較例における脱燐精錬時
のフォーミングの程度を、炉頂からのスラグの溢出を目
視判定して評価した。フォーミング大は、炉頂からスラ
グが大量に吹き出して、操業の中断を要するような場
合、フォーミング中は、炉頂からのスラグの吹出しはあ
るが、操業の中断を要しないような場合、フォーミング
無しは、炉頂からのスラグの吹出しが認められない場合
である。実施例、比較例ともに、ほぼ同一条件で、各1
0ヒートの脱燐処理を行い、フォーミングの程度を上記
のように評価した結果を表1に示す。
【0032】
【表1】
【0033】表に見られるように、本発明のフォーミン
グ抑制剤を用いた実施例1及び2では、生石灰と蛍石か
らなる従来の精錬剤を用いた場合よりも、フォーミング
の発生頻度が減少することが確められた。また、表1に
示していないが、実施例1、2及び比較例における脱燐
速度はほぼ同程度であった。
【0034】
【発明の効果】転炉の脱燐精錬時に本発明のフォーミン
グ抑制剤を用いることにより、フッ素源を用いることな
く、従来の生石灰と蛍石を精錬剤とする場合よりフォー
ミングの発生頻度を減少させ、かつこれと同等の速度で
脱燐精錬を行うことができる。これにより、生産性を抑
制しないで環境に調和した溶鋼精錬を行うことが可能に
なった。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】粒径100μm以下の生石灰粉を80重量
    %以上含む精錬用フラックスに、該フラックスに対する
    重量比で10〜50%の炭素粉を添加・混合し、この混
    合物を50mm以下のペレット状に成形したことを特徴
    とする精錬用スラグのフォーミング抑制剤。
  2. 【請求項2】前記のペレット状への成形を、機械的な圧
    密法により行うことを特徴とする請求項1記載のフォー
    ミング抑制剤。
  3. 【請求項3】前記精錬用フラックスのうち、5〜20重
    量%がソーダガラス粉末であり、残部が実質的に粒径1
    00μm以下の生石灰粉からなることを特徴とする請求
    項1又は請求項2記載のフォーミング抑制剤。
JP2000170242A 2000-06-07 2000-06-07 フォーミング抑制剤 Withdrawn JP2001348609A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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