JP2012026012A

JP2012026012A - 溶銑の脱硫方法

Info

Publication number: JP2012026012A
Application number: JP2010167357A
Authority: JP
Inventors: Shohei Kakimoto; 昌平柿本; Akihito Kiyose; 明人清▲瀬▼; Wataru Yamada; 亘山田; Takenori Taniguchi; 剛教谷口
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2010-07-26
Filing date: 2010-07-26
Publication date: 2012-02-09
Anticipated expiration: 2030-07-26
Also published as: JP5482540B2

Abstract

【課題】ＣａＯとＭｇＯを主成分とする精錬剤を用いて溶銑の脱硫を行う際、溶銑にＡｌを添加して、Ａｌ濃度を適正範囲に制御し、脱硫能の低下を抑制する。
【解決手段】ＣａＯ及びＭｇＯを主成分とする精錬剤を用いて溶銑の脱硫を行う方法において、溶銑のＡｌ濃度を０．００５〜０．１％に調整して、カルシューム−アルミネートの生成を抑制する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＣａＯとＭｇＯを主成分とする精錬剤を用いて行う溶銑の脱硫において、溶銑中にＡｌを添加し、脱硫能の低下を抑制する脱硫方法に関する。

溶銑の脱硫処理においては、ＣａＯに金属Ｍｇを混合した精錬剤を用いると、高い脱硫能が得られることが一般的に知られている。これは、ＣａＯによる脱硫に加えて、Ｍｇ蒸気による脱硫が起こるためである。

しかし、金属Ｍｇは、ＣａＯに比べ高価であり、金属Ｍｇを使用すると、脱硫コストが増加する。それ故、高価な金属Ｍｇを含まず、脱硫能の高い精錬剤が求められている。

このような要望に応える手段の一つとして、特許文献１に、Ａｌ、ＭｇＯ及びＣａＯを主成分とする精錬剤を用いる精錬方法が開示されている。この精錬方法においては、精錬剤を溶鉄中に供給すると、溶鉄中でＭｇ蒸気が生成し、そのＭｇ蒸気により精錬反応が進行する。

また、特許文献２には、金属Ａｌを５〜３０質量％とし、金属Ｍｇ又はＭｇＯ、ＣａＯを混合した粒状及び／又は粉状の脱硫剤を鉄系帯材で被覆した鉄被覆脱硫用ワイヤーを溶銑中に供給して脱硫処理を行う溶銑の脱硫方法が開示されている。

国際公開Ｗ０２００２／０２２８９１号パンフレット特開２００７−２５４８４３号公報

しかし、特許文献１記載の精錬方法においては、ＭｇＯが還元されＭｇ蒸気が生成するように、溶鋼中のＡｌ量を０．０１質量％以上と規定しているが、本発明者らは、Ａｌ濃度が高すぎると、脱硫能が低下することを確認した。特許文献２記載の溶銑の脱硫処理方法においては、溶銑中のＡｌ濃度は規定されていない。

そこで、本発明者らは、溶銑中のＡｌ濃度が、脱硫に大きく影響すると考え、本発明においては、ＣａＯとＭｇＯを主成分とする精錬剤を用いて溶銑を脱硫する際、溶銑にＡｌを添加して、Ａｌ濃度を適正範囲に制御し、脱硫能の低下を抑制することを課題とし、該課題を解決する脱硫方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、溶銑中のＡｌ濃度の適正範囲を鋭意調査した。その結果、溶銑中のＡｌ濃度を０．００５〜０．１％に調整すれば、溶銑中におけるカルシューム−アルミネートの生成が抑制されて、脱硫能が低下しないことを見いだした。

本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は以下の通りである。

（１）ＣａＯ及びＭｇＯを主成分とする精錬剤を用いて溶銑の脱硫を行う方法において、溶銑のＡｌ濃度を０．００５〜０．１質量％に調整して、カルシューム−アルミネートの生成を抑制することを特徴とする溶銑の脱硫方法。

（２）前記Ａｌ濃度を調整するＡｌの原料として、金属Ａｌ及びＡｌドロスのいずれか１種又は２種を用いることを特徴とする前記（１）に記載の溶銑の脱硫方法。

（３）前記ＣａＯ及びＭｇＯの原料として、石灰、ＭｇＯ系耐火物、焼成ブルーサイト、及び、焼成ドロマイトのいずれか１種又は２種以上を用いることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の溶銑の脱硫方法。

（４）前記精錬剤を、溶銑中に吹き込むか、又は、上方から添加して攪拌することを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれかに記載の溶銑の脱硫方法。

本発明によれば、溶銑の脱硫において、高い脱硫能を維持して脱硫を促進することができる。

Ａｌ濃度を変えた溶銑中に、ＣａＯとＭｇＯを主成分とする精錬剤を吹込んで調査した、溶銑中Ａｌ濃度と脱硫率の関係を示す図である。

本発明者らは、溶銑脱硫において高い脱硫能を持つ金属ＭｇのＭｇ源として、ＭｇＯに着目した。そして、ＭｇＯを還元して高脱硫能を得ることができる溶銑のＡｌ濃度を調査した。その結果を、図１に示す。

図１に示すように、溶銑のＡｌ濃度が０．００５質量％であると、Ａｌの還元効果が充分に得られず、脱硫率が低く、一方、溶銑のＡｌ濃度が０．１質量％を超えると脱硫率が大きく低下する。

これらのことから、ＣａＯとＭｇＯを主成分とする精錬剤を用いて溶銑の脱硫を行う場合、溶銑のＡｌ濃度を０．００５〜０．１質量％に調整すれば、高い脱硫能を維持することができることが解る。以下、詳細を説明する。

ＣａＯとＭｇＯを主成分とする精錬剤を溶銑に添加した場合、溶銑のＡｌ濃度が０．０１質量％であると、ＭｇＯ還元が起き、脱硫が促進されることが知られている。本発明者らの試験結果においては、溶銑のＡｌ濃度が０．００５質量％でも、高い脱硫率が得られている。このことは、溶銑のＡｌ濃度が０．００５質量％でも、ＡｌによるＭｇＯの還元が起き、脱硫が促進されたと考えられる。

本発明者らは、溶銑のＡｌ濃度が０．１質量％を超えると脱硫率が低下する原因について調査した。

ＣａＯ／ＭｇＯ＝２の精錬剤を、Ａｌ濃度が０．０５質量％の溶銑に吹き込み、溶銑中に生成した反応物を調査した。その結果、ＣａＳとＭｇＯが隣接して存在することが判明した。また、質量比でＣａＯ／ＭｇＯ＝２の精錬剤を、Ａｌ濃度が０．１５質量％の溶銑に吹き込み、溶銑中に生成した反応物を調査した。その結果、Ｓを殆ど含まないカルシューム−アルミネートとＭｇＯが隣接して存在していることが判明した。

即ち、溶銑のＡｌ濃度が０．１質量％を超えると、精錬剤中のＣａＯと溶銑中のＡｌが反応して、ＭｇＯの活量を低減するカルシューム−アルミネートを生成し、その結果、脱硫率が大きく低下したと考えられる。この点が、本発明の基礎をなす知見である。

本発明者らの調査においては、ＭｇＯ源として、焼成ドロマイト、焼成ブルーサイト、及び、ＭｇＯ耐火物の１種又は２種以上を用い、Ａｌ源として、金属Ａｌ又はＡｌドロスの１種又は２種を用いたが、何れも同等の脱硫率を得ることができた。

焼成ドロマイトは、ドロマイト（ＣａＭｇ（ＣＯ₃）₂）を焼成して形成したものであり、Ｃａ分を、ＣａＯ換算で、５５〜８０質量％、Ｍｇ分を、ＭｇＯ換算で、２５〜４５質量％含有し、残部が不可避的不純物からなるものである。ドロマイトを焼成する際、焼成しすぎると、ＣａＯ粒及びＭｇＯ粒が粗大化するので、これらの粒が微細な状態で共存し得る温度でドロマイトを焼成することが好ましい。

焼成ブルーサイトは、ブルーサイト（Ｍｇ（ＯＨ）₂）を焼成して形成したものであり、Ｍｇ分を、ＭｇＯ換算で、７５〜９５質量％含有し、残部が不可避的不純物からなるものである。ブルーサイトもドロマイトと同様に、焼成の際、焼成しすぎると、ＭｇＯ粒が粗大化するので、ＭｇＯ粒が微細な状態で維持し得る温度で焼成することが好ましい。

ＭｇＯ耐火物は、ＭｇＯ分を、ＭｇＯ換算で、８０質量％以上含有するものである。Ａｌドロスは、Ａｌを、Ａｌ換算で、３０質量％以上含有するものである。ＭｇＯ源及びＡｌ源となる原料の粒度は、反応性を考慮すると、１ｍｍ以下が好ましい。

精錬剤は、溶銑中に吹き込むか、又は、上方から添加して攪拌する。溶銑がトーピードカーに収容されている場合は、精錬剤を、溶銑中に吹き込むのが好ましい。

（実施例１）
トーピードカーの中の溶銑（１００〜３００ton）に所定量の金属Ａｌを添加し、焼成ドロマイト（質量比でＣａＯ／ＭｇＯ＝２）を、溶銑１ton当り８ｋｇ吹き込んで脱硫処理を行った。Ａｌ添加前の溶銑は、Ｃ：４．０〜５．０質量％、Ｓｉ：０．４〜０．６質量％、及び、Ｓ：０．０２５〜０．０３５質量％を含み、溶銑温度は１４００〜１４２０℃であった。

脱硫処理前後に試料を採取し、Ｓ濃度及びＡｌ濃度を測定した。Ｓ濃度は、ＪＩＳＧ１２１５（鉄及び鋼−硫黄定量方法）に従って測定し、Ａｌ濃度は、ｓol.ＡｌをＪＩＳＧ１２５８（鉄及び鋼−誘導結合プラズマ発光分光分析法）で測定し、Ａｌ濃度とした。

脱硫処理前後のＳ濃度から、下記式（１）に従って脱硫率（％）を計算した。

脱硫率＝（処理前Ｓ質量％−処理後Ｓ質量％）×１００／（処理前Ｓ質量％）（１）
表１に、溶銑のＡｌ濃度（質量％）と脱硫率（％）を示す。表１から、溶銑のＡｌ濃度が０．００５〜０．１％の範囲で、高い脱硫率が得られていることが解る。

（実施例２）
トーピードカーの中の溶銑（１００〜３００ton）に所定量の金属Ａｌを添加し、焼成ドロマイトとＣａＯを混合し、質量比でＣａＯ／ＭｇＯ＝４とした精錬剤を、溶銑１ton当り８ｋｇ吹き込んで脱硫処理を行った。Ａｌ添加前の溶銑は、Ｃ：４．０〜５．０質量％、Ｓｉ：０．４〜０．６質量％、及び、Ｓ：０．０２５〜０．０３５質量％を含み、溶銑温度は１４００〜１４２０℃であった。

脱硫処理前後に試料を採取し、Ｓ濃度、及び、Ａｌ濃度を測定した。Ｓ濃度は、ＪＩＳＧ１２１５（鉄及び鋼−硫黄定量方法）に従って測定し、Ａｌ濃度は、ｓol.ＡｌをＪＩＳＧ１２５８（鉄及び鋼−誘導結合プラズマ発光分光分析法）で測定し、Ａｌ濃度とした。

脱硫処理前後のＳ濃度から、前記式（１）に従って脱硫率（％）を計算した。

表２に、溶銑のＡｌ濃度（質量％）と脱硫率（％）を示す。表２から、溶銑のＡｌ濃度が０．００５〜０．１％の範囲で、高い脱硫率が得られていることが解る。

（実施例３）
トーピードカーの中の溶銑（１００〜３００ton）に所定量の金属Ａｌを添加し、焼成ドロマイトに、焼成ブルーサイトとＭｇＯ耐火物を１：１の日で混合したものを加えて、質量比でＣａＯ／ＭｇＯ＝１とした精錬剤を、溶銑１ton当り８ｋｇ吹き込んで脱硫処理を行った。Ａｌ添加前の溶銑は、Ｃ：４．０〜５．０質量％、Ｓｉ：０．４〜０．６質量％、及び、Ｓ：０．０２５〜０．０３５質量％を含み、溶銑温度は１４００〜１４２０℃であった。

脱硫処理前後に試料を採取しＳ濃度、及び、Ａｌ濃度を測定した。Ｓ濃度は、ＪＩＳＧ１２１５（鉄及び鋼−硫黄定量方法）に従って測定し、Ａｌ濃度は、ｓol.ＡｌをＪＩＳＧ１２５８（鉄及び鋼−誘導結合プラズマ発行分光分析法）で測定し、Ａｌ濃度とした。

表３に、溶銑のＡｌ濃度（質量％）と脱硫率（％）を示す。表３から、溶銑のＡｌ濃度が０．００５〜０．１％の範囲で、高い脱硫率が得られていることが解る。

（実施例４）
トーピードカーの中の溶銑（１００〜３００ton）に所定量のＡｌドロスを添加し、焼成ドロマイト（質量比でＣａＯ／ＭｇＯ＝２）を、溶銑１ton当り８ｋｇ吹き込んで脱硫処理を行った。Ａｌ添加前の溶銑は、Ｃ：４．０〜５．０質量％、Ｓｉ：０．４〜０．６質量％、及び、Ｓ：０．０２５〜０．０３５質量％を含み、溶銑温度は１４００〜１４２０℃であった。

脱硫処理前後に試料を回収し、Ｓ濃度、及び、Ａｌ濃度を測定した。Ｓ濃度は、ＪＩＳＧ１２１５（鉄及び鋼−硫黄定量方法）に従って測定し、Ａｌ濃度は、ｓol.ＡｌをＪＩＳＧ１２５８（鉄及び鋼−誘導結合プラズマ発行分光分析法）で測定し、Ａｌ濃度とした。

表４に、溶銑のＡｌ濃度（質量％）と脱硫率（％）を示す。表４から、Ａｌ濃度が０．００５〜０．１％の範囲で、高い脱硫率が得られていることが解る。

前述したように、本発明によれば、溶銑の脱硫において、高い脱硫能を維持して脱硫を促進することができる。よって、本発明は、鉄鋼産業において利用可能性が高いものである。

Claims

ＣａＯ及びＭｇＯを主成分とする精錬剤を用いて溶銑の脱硫を行う方法において、溶銑のＡｌ濃度を０．００５〜０．１質量％に調整して、カルシューム−アルミネートの生成を抑制することを特徴とする溶銑の脱硫方法。
前記Ａｌ濃度を調整するＡｌの原料として、金属Ａｌ及びＡｌドロスのいずれか１種又は２種を用いることを特徴とする請求項１に記載の溶銑の脱硫方法。
前記ＣａＯ及びＭｇＯの原料として、石灰、ＭｇＯ系耐火物、焼成ブルーサイト、及び、焼成ドロマイトのいずれか１種又は２種以上を用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の溶銑の脱硫方法。
前記精錬剤を、溶銑中に吹き込むか、又は、上方から添加して攪拌することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の溶銑の脱硫方法。