JP2007262465A - 溶銑の脱硫方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 インペラー脱硫の際の温度降下を低減させることを目的として、特に溶銑脱硫を終えた脱硫滓の脱硫能の有する脱硫能を活用して、資源の再利用を図りながら、効率的に脱硫を行うインペラー撹拌による溶銑の脱硫方法を提案する。
【解決手段】 先行する溶銑脱硫処理の際に発生した脱硫スラグをスラグ回収容器中に貯留する段階と、貯留された脱硫スラグのうちから高温かつ粉粒状の脱硫スラグのみを選別して回収脱硫剤とする段階と、前記回収脱硫剤を新脱硫剤とともに溶銑中に投入してインペラー脱硫する段階と、からなる。上記発明において、回収脱硫剤は、温度が500℃以上であり、かつ粒径が50ｍｍ以下であることとするのが好ましい。
【選択図】 図２
【解決手段】 先行する溶銑脱硫処理の際に発生した脱硫スラグをスラグ回収容器中に貯留する段階と、貯留された脱硫スラグのうちから高温かつ粉粒状の脱硫スラグのみを選別して回収脱硫剤とする段階と、前記回収脱硫剤を新脱硫剤とともに溶銑中に投入してインペラー脱硫する段階と、からなる。上記発明において、回収脱硫剤は、温度が500℃以上であり、かつ粒径が50ｍｍ以下であることとするのが好ましい。
【選択図】 図２
Description
本発明は、溶銑の予備処理法、特に脱硫剤を使用してインペラー撹拌により溶銑の脱硫を行う溶銑の脱硫方法に関する。
硫黄（Ｓ）分は、一般に鋼材の靭性を劣化させる元素であり、その除去は溶銑の段階で行うのが合理的であるので、溶銑の予備処理の一環として広く溶銑の脱硫が行われている。この溶銑の予備処理方法には多数の方法が提案されているが、インペラー脱硫は、比較的少ない脱硫剤でＳ量を低くすることができるので、Ｓ含有量の低い鋼材を製造するための溶銑脱硫方法として利用されている。
このインペラー脱硫は、一般に取鍋に受けた溶銑の上に石灰系脱硫剤を投入してからインペラーを溶銑浴中に浸漬し、これを回転することによって行われるが、石灰系脱硫剤の温度が低いこと、及びインペラーの質量が比較的大きく、その温度は溶銑温度に比べて低いため、他の脱硫方法に比べて溶銑温度の低下が大きいという問題がある。かかる問題の解決のために、たとえば特許文献１記載の熱滓を利用する手段が考えられる。この特許文献１記載の発明は、溶銑容器で溶銑脱硫を終えた脱硫滓を熱滓の状態で別の溶銑鍋に落下投入してリレードルし落下時の衝撃力により脱硫滓を細粒化し、加えて溶銑容器に受銑する時の溶銑による撹拌及び脱硫時の強制撹拌によりさらに細粒化せしめて、脱硫力を高めた脱硫熱滓を9.0kg/溶銑T以上添加するものである。
この特許文献１記載の方法は、上記開示から明らかなように、溶銑脱硫を終えた脱硫滓が熱滓の状態で脱硫用取鍋に落下投入されて細分化されており、さらに脱硫処理時の強制撹拌により細分化されるものである。しかしながら、かかる方法で熱滓の細分化を図ることは、取鍋耐火物に衝撃を与えて損傷させるおそれがあり、また、特にインペラー脱硫を行うときには、熱滓中に含まれる大塊がインペラーを損傷させて撹拌作用を不十分にするおそれがある。したがって、特許文献１記載の手段をインペラー脱硫に転用することは困難である。
本発明は、インペラー脱硫の際の温度降下を低減させることを目的として、特に溶銑脱硫を終えた脱硫滓の未反応部分の脱硫能を活用して、資源の再利用を図りながら、効率的に脱硫を行うインペラー撹拌による溶銑の脱硫方法を提案することを目的とする。
本発明の溶銑の脱硫方法は、先行する溶銑脱硫処理の際に発生した脱硫スラグをスラグ回収容器中に貯留する段階と、貯留された脱硫スラグのうちから高温かつ粉粒状の脱硫スラグのみを選別して回収脱硫剤とする段階と、前記回収脱硫剤と新脱硫剤を溶銑中に投入してインペラー脱硫する段階と、からなる。
上記発明において、回収脱硫剤は、温度が500℃以上であり、かつ粒径が50ｍｍ以下であることとするのが好ましい。なお、先行する複数の溶銑脱硫処理の際に発生した脱硫スラグとしては、インペラー脱硫により生じた脱硫スラグのほか、インジェクション脱硫により生じた脱硫スラグを利用できる。
本発明により、脱硫スラグの再資源化を図りながら、インペラー脱硫による溶銑処理を、温度降下を小さく抑えて実施することができる。また、脱硫スラグを再度利用することにより新脱硫剤の節減を図るとともに、インペラー脱硫における脱硫率の向上を図ることができる。さらに、インペラーの破損を抑制することができる。これらの総合効果として溶銑処理費のコストダウンが可能になる。
図１は、本発明において実施する脱硫スラグの貯留方法の模式的説明図であり、図２は本発明において実施する回収脱硫剤及び新脱硫剤の溶銑取鍋への投入方法の模式的説明図である。
本発明では、その第１段階として、先行する溶銑脱硫処理において発生する脱硫スラグの回収が行われる。この回収は、たとえばインペラー脱硫を行った溶銑から脱硫スラグを分離する除滓工程として行われるもので、図１に示すように、除滓機のアーム4を前後進させ、爪5により溶銑容器1に収容された溶銑2からスラグ3を分離することによって行われる。除滓された脱硫スラグ3はスラグ鍋6に収容され、熱滓の状態でスラグ鍋６中に貯留される。このスラグの回収と貯留は、１回の溶銑脱硫について行うこともでき、複数回分の溶銑取鍋について行うこともできる。なお、先行する溶銑脱硫処理は、必ずしもインペラー脱硫によって生じたものに限定されず、他の脱硫方法、たとえばインジェクション方式の脱硫処理によって生じたものであってもよい。
上記のようにして回収・貯留された脱硫スラグ3は、熱滓の状態でスラグ鍋６中に貯留されているが、スラグ回収のときに必然的に生ずる地金12や溶銑と反応して生じた差渡しの寸法が50ｍｍを超える大塊11を含んでいる。これらの地金12や大塊11は溶銑の脱硫に寄与しないばかりか、インペラー脱硫の際、インペラーを損傷させ、その耐火物原単位を低下させる原因となる。
したがって、回収・貯留された脱硫スラグをインペラー脱硫用の回収脱硫剤とするためには、地金12や大塊11を除去した粉粒状のもののみを選択しなければならない。また、その際、本発明の目的に照らし、そのような選択は、高温の状態で行なわれ、新たに脱硫処理される溶銑中に投入されなければならない。
このような回収脱硫剤の選択は、図２に示すようにクラムシェル型のショベル15を装着したショベルカー13を利用して、大塊11や地金12をスラグ鍋6の側方に排除しながら粉粒状の脱硫スラグのみを掬い取ることによって行われる。本発明では、このようにして脱硫スラグから選別された回収脱硫剤は、ショベルカー13を移動させるともに、そのアーム14を旋回させて新たに脱硫に供する溶銑を収容したインペラー脱硫用の溶銑取鍋17の中に直接投入される。なお、粉粒状の脱硫スラグを掬い取った後のスラグ鍋6は、塊状スラグ、低温スラグを残留させたままスラグ処理場（排滓場所でありスラグ冷却を行う処理場）に搬送し、そこでスラグ鍋6を反転させ、内部の残留スラグを排出させ、スラグ処理を行うことができ、前記したように脱硫スラグを脱硫剤として使用できるほか、脱硫スラグ処理作業も簡便な作業で完了し至便な脱硫スラグ処理が実現される。
図３は、上記の方法により50ｍｍ以上の大塊や地金を除去した回収脱硫剤(a)の粒径の積算比率を、これらを除去しない回収・貯留された状態の脱硫スラグ(b)の粒径の積算比率と対比して示したグラフである。ここに示すように、本発明にしたがって大塊や地金を除去した回収脱硫剤では、積算比率が50％において粒径が8ｍｍであるのに対し、大塊や地金を除去しない回収・貯留された状態の脱硫スラグでは、大塊や地金を含むとともに積算比率が50％において粒径が20ｍｍであった。このように、回収脱硫剤では粒度が細粒側にある結果、後に明らかにするように耐火物損傷発生比率が減少するとともに新脱硫剤の使用量が減少し、その結果脱硫剤原単位が低下する。
図４は、(a)本発明にしたがい選別・回収した回収脱硫剤と新脱硫剤を溶銑中に投入してインペラー脱硫を行った場合と、(b)大塊や地金を除去することなく回収されたスラグと新脱硫剤を溶銑中に投入してインペラー脱硫を行った場合との耐火物損傷発生比率の発生割合を示すグラフである。ここに示すように、本発明にしたがった場合には、耐火物損傷発生比率を0％とすることができるが、回収されたスラグをそのまま利用した場合には、耐火物損傷発生比率が2.2％となった。なお、耐火物損傷発生比率とは、予定された取鍋補修時期までに取鍋耐火物が規定値以上に損傷したため取鍋補修時期を早めなければならならなかったものの割合をいう。このように、本発明においては、大塊や地金を除去した粉粒状の脱硫スラグのみが回収脱硫剤として利用され、その際、粒度に留意して粒径が50ｍｍ以下のもののみが投入されるようにすれば、インペラー脱硫の際のインペラーに与えられる衝撃を小さく保つことができ、その結果、脱硫に要する耐火物原単位の低減を図ることができるのである。
本発明では、このようにして脱硫装置から回収・貯留された脱硫スラグのうち、地金や大塊を除いたものを熱滓の状態で回収脱硫剤としてリサイクルする点に最大の特徴があるが、リサイクルされる回収脱硫剤は、新たなインペラー脱硫に供する溶銑の脱硫剤として量的に不足する。この量的不足分は、新脱硫剤、例えばCaO粉などを回収脱硫剤とともに溶銑取鍋17の中に供給することによって補われる。この供給は、図２において、新脱硫剤22用のホッパー21から切り出し装置によって、回収脱硫剤の不足分を切り出して溶銑取鍋17の中に供給することによって実現される。
上記の脱硫スラグからの回収脱硫剤の選別と溶銑取鍋への投入に当たっては、回収脱硫剤の温度が500℃以上のときに行うのが、続くインペラー脱硫のときの脱硫率を高くするとともに、脱硫作業時の溶銑の温度低下を小さくする上で好適である。
図５は、C：4.4〜4.6％（mass％、以下同様）、Si：0.07〜0.10％、Mn：0.25〜0.29％、P：0.10〜0.12％、S：0.02〜0.07％を含有し、溶銑温度：1200〜1250℃の溶銑に50ｍｍ以上の大塊や地金を除去した回収脱硫剤を溶銑に対して4〜5kg/t-pig、新脱硫剤を4〜6kg/t-pig添加してインペラー脱硫を行ったときの回収脱硫剤の温度と脱硫率との関係を示すグラフであり、図６は、上記と同様の条件で脱硫処理したときの回収脱硫剤の温度と脱硫処理時の温度降下量との関係を示すグラフである。これらのグラフから明らかなように、回収脱硫剤の温度を500℃以上とすることにより、インペラー脱硫のときの脱硫率を高くするとともに、脱硫作業時の溶銑の温度低下を小さくすることができる。
このように回収脱硫剤の温度を高温状態にすることは、図１に示すスラグ鍋6に回収・貯留された脱硫スラグ3を、その表面温度が500℃以上のときに、回収・貯留された脱硫スラグからの回収脱硫剤の選別と溶銑中への投入を行うことにより実現できる。回収・貯留されている状態の脱硫スラグの表面温度は、たとえば、赤外線温度計によって容易に測定することができる。
図７は、図１に示すようにして回収・貯留された脱硫スラグの表面温度とスラグの回収・貯留終了時からの経過時間との関係を示すグラフである。図７から分かるように、スラグの回収・貯留終了時からの経過時間が100分以内ならば、回収・貯留状態の脱硫スラグの表面温度は500℃以上であり、したがって脱硫スラグの回収・貯留終了時からの経過時間をパラメーターとしてこれを100分以下とするように作業することにより本発明の目的を達成することができる。なお、図７の場合において、表面温度は放射温度計により表面全体の平均値として測定されたものである。また、回収・貯留された脱硫スラグには、保温用の断熱蓋を被せて放熱の防止が図られている。
溶銑温度：1200〜1250℃の溶銑に、50ｍｍ以上の大塊や地金を除去した回収脱硫剤及び新脱硫剤を添加してインペラー脱硫を行った。溶銑取鍋は容量320ｔである。回収脱硫剤の添加量は先行する１〜２回分の溶銑脱硫処理の際に発生した脱硫スラグから回収されるものの全量とし、不足分を新脱硫剤によって補った。
操業の結果は、新脱硫剤の使用量、回収脱硫剤の温度（回収・貯留された状態の脱硫スラグの表面温度）とともに、表１に示す。表１に示すように、本発明例１〜４によれば、従来の回収脱硫剤を使用しない場合に比べ、脱硫後のS含有量に遜色がなく、新脱硫剤の節減ができた。多数の操業の結果、新脱硫剤の節減量は、従来の回収脱硫剤を使用しない場合に比べ、約40〜50％に達することが明らかになった。なお、50ｍｍ以上の大塊や地金を除去しない脱硫スラグをそのまま使用した場合は、新脱硫剤の節減量が、従来の回収脱硫剤を使用しない場合に比べ、約25％程度であり、先に示したように耐火物損傷発生比率が2.2％となった。
1：溶銑取鍋、2：溶銑、3：脱硫スラグ、4：（脱硫剤回収装置の）アーム、5：（脱硫剤回収装置の）爪、6：スラグ鍋、
11：大塊、12：地金、13：ショベルカー、14：旋回アーム、15：掴み爪、17：溶銑取鍋、21：ホッパー、22：新脱硫剤
11：大塊、12：地金、13：ショベルカー、14：旋回アーム、15：掴み爪、17：溶銑取鍋、21：ホッパー、22：新脱硫剤
Claims (2)
- 先行する溶銑脱硫処理の際に発生した脱硫スラグをスラグ回収容器中に貯留する段階と、貯留された脱硫スラグのうちから高温かつ粉粒状の脱硫スラグのみを選別して回収脱硫剤とする段階と、前記回収脱硫剤を新脱硫剤とともに溶銑中に投入してインペラー脱硫する段階と、からなることを特徴とする溶銑の脱硫方法。
- 回収脱硫剤は、温度が500℃以上であり、かつ粒径が50ｍｍ以下のものであることを特徴とする請求項１記載の溶銑の脱硫方法。
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