JP2012219300A - 鉄系金属の脱硫剤 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】金属カルシウムの表面に、有機物及び/又は無機物の皮膜又は層を表面に形成した脱硫剤として用いる。金属カルシウムの粒径0.5〜30ミリメートルの粒子であり、有機物が熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂であり、前無機物が金属、珪酸ソーダ、又は公知の脱硫剤である。有機物又は無機物は、これを溶液又は溶融した状態とし、この中に金属カルシウムを浸漬することにより、表面に有機物又は無機物の皮膜又は層を形成する。
【選択図】なし
Description
石灰は炭酸カルシウムCaCO3の形で脱硫剤として使用することができるが、炭酸カルシウムはか焼されて生石灰CaOの形となって初めて脱硫剤として働く。そのため、炭酸カルシウムの形で銑鉄に添加したのでは、生石灰になるまでに多くの熱量が必要とされ、また時間がかかるので有利でない。
また、金属カルシウムが水分と反応することを避けるために、金属カルシウムを粒子状にしてこれを鉄製パイプに詰めて密封して、これを脱硫用に使用することも行われた。しかし、鉄製パイプに詰めたのでは重量が大きくなり、取扱いが容易でない。
その方法は、金属カルシウムの表面に有機物又は無機物の皮膜を形成することによって、金属カルシウムが大気中で水分と反応することを防ぐことを骨子としている。有機物としては合成樹脂などが使用でき、無機物としては珪酸ナトリウムなどが使用できる。
この発明者は、こうして表面を保護した金属カルシウムは、これを溶融金属中に投入すると、保護している皮膜又は層が簡単に破壊されて、金属カルシウムが露出し、露出した金属カルシウムが溶融金属中で強力な脱硫力を発揮することを見出した。この発明は、このような知見に基づいて完成されたものである。
また、この発明は、上記鉄系金属の脱硫剤を製造する方法を提供するものである。
さらに、この発明は、金属カルシウムの表面に有機物又は無機物からなる皮膜又は層を形成した脱硫剤を溶融鉄中に添加することを特徴とする、鉄系金属の脱硫方法をも提供するものである。
金属カルシウムは銀白色の柔かい金属であって、鉛よりはやや硬く、延性と展性とに富み、容易に薄板、棒又は粒子の形に加工することができる。この発明では、金属カルシウムを薄板状又は棒状にして用いることもできるが、それよりは粒子状にして用いることが好ましい。粒子は直径が0.5〜30ミリメートルの範囲内のものを用いることができるが、とりわけ直径が約5ミリメートル以下の大きさにすることが好ましい。
皮膜又は層を形成する有機物としては、各種の合成樹脂を使用することができる。合成樹脂としては、例えばフェノール樹脂のような熱硬化性樹脂の初期縮合物の水溶液、ポリ酢酸ビニル、ポリスチレンのような熱可塑性樹脂の溶融物又は有機溶剤溶液、ポリビニルアルコールの水溶液などを用いることができる。
皮膜を形成する有機物又は無機物を溶液の形態にすることができるときは、これを溶液にして金属カルシウムの表面に刷毛塗り、噴霧によって皮膜を形成することができるが、好ましいのは浸漬により皮膜を形成する方法である。浸漬は、とくに金属カルシウムが粒子状にされている場合に好適である。
浸漬は例えば次のようにして行う。金属カルシウムを予め粒径が数ミリメートルの粒子とし、これを金網状の容器に入れておく。他方、皮膜形成物質の溶液は予め適度の粘度に調整しておく。次いで金属カルシウムの粒子を容器に入れたまま皮膜形成物質の溶液に浸漬し、容器を溶液内で動揺させて溶液を粒子表面に隈なく浸透させる。その後、容器を溶液から引き上げて、粒子表面から溶剤を揮散させて粒子を乾燥させる。乾燥を早めるために、乾燥空気を吹き付け又は温度を上昇させる。こうして金属カルシウムの表面に皮膜を形成して、この発明に係る脱硫剤を得ることができる。
なお、皮膜を形成する無機物がアルミニウムのような金属である場合には、金属を金属カルシウムの表面に蒸着させたり、溶射して皮膜を形成することができる。
以下に実施例と比較例とを挙げて、この発明のすぐれている所以を具体的に明らかにする。
金属カルシウムの板を切断して、粒径が約5ミリメートルの多数の金属カルシウムの粒子を作った。
他方、水ガラスを用意し、これに水を加えて粘度を約1400mPas(20℃)として浸漬するに適した珪酸ナトリウム水溶液を作った。
金網で作った容器に上記の金属カルシウム粒子を入れ、これをそのまま20℃の上記珪酸ナトリウム水溶液中に浸漬し、3分間浸漬したまま容器を動揺させた。
浸漬前の金属カルシウム粒子は、1つの粒子重量が30〜35ミリグラムの範囲内にあったが、乾燥後の粒子重量は48〜140ミリグラムの範囲内となった。従って0.2〜1.3ミリグラム/平方ミリメートルの珪酸ナトリウムが粒子表面を覆っていると考えられた。
この脱硫剤を硫黄含有量が25ppmで温度が1600℃の溶鋼に、溶鋼300トンあたり脱硫剤1000kgの割合で投入して脱硫処理を行った結果、硫黄含有量を20ppmまで低下させることができた。
この実施例では金属カルシウムとして実施例1で用いたと同じ粒子を用いたが、ただ粒子表面がカルシウム金属そのままで珪酸ナトリウムの皮膜が形成されていないものを用いた。
また、この実施例では生石灰と生石灰の融点降下剤とを用いて、これらの粉末で金属カルシウムの表面に無機物の層を形成した。融点降下剤としては、カルシウムアルミネートを用いた。
上記の金属カルシウム粒子100kgと、上記の生石灰700kgと、上記のカルシウムアルミネート200kgとを混合し、この混合物を充分に撹拌したのち、この混合物を加圧して直径10〜60ミリメートルの球形ブリケットに成形し、得られたブリケットを脱硫剤とした。その成形は容易であった。
この脱硫剤を硫黄含有量が25ppmで、温度が1600℃の溶鋼に、溶鋼300トンあたり脱硫剤1000kgの割合で投入して脱硫処理を行ったところ、硫黄含有量が16ppmの鋼が得られた。
この実施例は実施例2と殆ど同様に実施したが、この実施例では金属カルシウム粒子として実施例1で得た粒子表面に珪酸ナトリウムの皮膜が形成されているものを用いた。
上記金属カルシウム粒子に、実施例2で用いたのと同じ生石灰とカルシウムアルミネートとを同じ割合で加えて混合物を作り、実施例2と同様にしてこの混合物をブリケット状に成形しこれを脱硫剤とした。その成形は容易であった。
この脱硫剤を実施例2と同様に脱硫処理に用いたところ、実施例2と全く同じ効果が得られた。
この実施例は実施例2と同様に実施したが、ただ混合割合を変えた。
具体的には実施例2で用いた金属カルシウム粒子200kgに、実施例2で用いた生石灰とカルシウムアルミネートとをそれぞれ600kgと200kgとを混合し、この混合物をブリケットに成形しこれを脱硫剤とした。その成形は容易であった。
この脱硫剤を実施例2と同様に硫黄含有量が20ppmで温度が1600℃の溶鋼に、溶鋼300トンあたり脱硫剤500kgの割合で投入して脱硫処理を行ったところ、硫黄含有量を7ppmに低下させることができた。
この実施例は実施例4と同様に実施したが、ただ金属カルシウム粒子を予めフェノール樹脂(ノボラック型)の初期縮合物の溶液で処理して、表面に皮膜を形成しておいた。
このフェノール樹脂で被覆した金属カルシウム粒子を、実施例4と同様に脱硫剤として使用したところ、実施例4とほぼ同様の脱硫効果が認められた。
この実施例では実施例1及び3と同様に実施したが、ただ金属カルシウムの粒子を約1ミリメートルの粒径とし、またブリケット状に成形しないで、混合物の状態にしたままのものを脱硫剤として使用した。浸漬前の金属カルシウム粒子は、1つの粒子重量が0.5〜1ミリグラムの範囲内にあったが、乾燥後の粒子重量は0.8〜4ミリグラムの範囲内となった。従って、0.1〜1ミリグラム/平方ミリメートルの珪酸ナトリウムが粒子表面を覆っていると考えられた。
また、生石灰とカルシウムアルミネートとを粉砕して100メッシュの篩を通過する微粉末として、これを上記の金属カルシウムに加えた。加える割合は被覆された金属カルシウムの粒子100kgに、生石灰の微粉末700kgと、カルシウムアルミネートの微粉末200kgとし、この混合物をよく混合し、混合物をそのまま脱硫剤として用いることとした。
この混合物を硫黄含有量が25ppmで、温度は1600℃の溶鋼に、溶鋼300トンあたり混合物700kgの割合で投入して脱硫処理を行ったところ、硫黄含有量が13ppmに低下した。その結果、この混合物は脱硫剤として使用できるものであることが確認できた。
この実施例では、金属カルシウムの粒子に金属アルミニウムを溶射して粒子表面に金属アルミニウムの層を形成したものを脱硫剤の主材料とした。
具体的には、まず金属カルシウムの板を切断して各辺が約5ミリメートルの金属カルシウム粒子を作った。その粒子を鉄板上に散在させておき、粒子表面に金属アルミニウムを溶射した。金属アルミニウムは2〜2.5ミリグラム/平方ミリメートルの割合で粒子表面に付着しているように計算された。
この脱硫剤を硫黄含有量が25ppmで、温度が1600℃の溶鋼に、溶鋼300トンあたり脱硫剤500kgの割合で投入し脱硫処理を行った。その結果、硫黄含有量が15ppmに低下した鋼を得た。これにより、この脱硫剤の性能の良好なことが認められた。
この比較例では、金属カルシウムの代わりに、蛍石を用いたものを脱硫剤とした。具体的には、蛍石と、生石灰と、カルシウムアルミネートとを何れも粉砕して100メッシュの篩を通過する微粉末とした。
蛍石の微粉末100kgに、生石灰微粉末800kgと、カルシウムアルミネート微粉末100kgとを加え、得られた混合物を充分に撹拌したのち、この混合物を加圧して直径が10〜60ミリメートルの球状ブリケットに成形してこれを脱硫剤とした。この成形は容易であった。
この脱硫剤を硫黄含有量が25ppmで湿度1600℃の溶鋼に溶鋼300トンあたり脱硫剤1500kgの割合で投入し、脱硫処理を行った。上記の実施例に比べて脱硫剤の使用量を多くし、また長時間にわたって脱硫処理を行ってようやく硫黄含有量を18ppmに低下させることができた。
Claims (14)
- 金属カルシウムの表面に有機物及び/又は無機物の皮膜又は層を形成してなる鉄系金属の脱硫剤。
- 前記金属カルシウムが実質的に粒径0.5〜30ミリメートルの粒子であることを特徴とする、請求項1に記載の脱硫剤。
- 前記有機物が熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂であり、前記無機物が金属、珪酸ソーダ、又は公知の脱硫剤であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の脱硫剤。
- 前記有機物又は無機物は、これを溶液又は溶融した状態とし、この中に前記金属カルシウムを浸漬することにより、金属カルシウムの表面に有機物又は無機物の皮膜又は層を形成してなる、請求項1〜3の何れか1つの項に記載の脱硫剤。
- 前記有機物がフェノール樹脂であり、フェノール樹脂の初期縮合物の溶液中に前記金属カルシウムを浸漬することにより、金属カルシウムの表面にフェノール樹脂の皮膜又は層を形成してなる、請求項1〜4の何れか1つの項に記載の脱硫剤。
- 前記無機物が水ガラスであり、水ガラスの水溶液中に前記金属カルシウムを浸漬することにより、金属カルシウムの表面に珪酸ナトリウムの皮膜又は層を形成してなる、請求項1〜4の何れか1つの項に記載の脱硫剤。
- 前記無機物が金属アルミニウムであり、前記金属カルシウムの表面に金属アルミニウムを溶射することにより、金属カルシウムの表面に金属アルミニウムの層を形成してなる、請求項1〜4の何れか1つの項に記載の脱硫剤。
- 前記金属カルシウムをその重量よりも大量の前記有機物又は無機物粉末と混合することにより、金属カルシウムの表面に有機物又は無機物の粉末層を形成してなる、請求項1〜4の何れか1つの項に記載の脱硫剤。
- 前記無機物が生石灰と生石灰の融点降下剤との混合物の粉末であり、請求項1〜7の何れか1つの項に記載の脱硫剤をその重量よりも大量の上記混合物粉末と混合することにより、金属カルシウムの表面にさらに生石灰と融点降下剤混合物の層を形成してなる脱硫剤。
- 請求項1〜9の何れか1つの項に記載の脱硫剤を不透水性の合成樹脂フィルムで包み、又はそのフィルム製の袋に入れて密封してなる脱硫剤。
- 金属カルシウムを有機物及び/又は無機物の溶液、溶融物又は粉末中に浸漬し、金属カルシウムの表面に有機物及び/又は無機物の皮膜又は層を形成することを特徴とする、鉄系金属用脱硫剤の製造方法。
- 粒径が実質的に0.5〜30ミリメートルの金属カルシウム粒子の表面に有機物及び/又は無機物の皮膜又は層を形成し、次いで、この粒子1〜60重量部に、生石灰粉末1〜95重量部と、生石灰の融点降下剤粉末1〜50重量部とを加え、撹拌することを特徴とする、鉄系金属用脱硫剤の製造方法。
- 粒径が実質的に0.5〜30ミリメートルの金属カルシウム粒子の表面に有機物及び/又は無機物の皮膜又は層を形成し、次いで、この粒子1〜60重量部に、生石灰粉末1〜95重量部と、生石灰の融点降下剤粉末1〜50重量部とを加え、撹拌して得られた混合物を加圧して粒径10〜60ミリメートルのブリケットとする事を特徴とする、鉄系金属用脱硫剤の製造方法。
- 請求項1〜10に記載の鉄系金属脱硫剤を鉄系金属の溶融物中に投入することを特徴とする、鉄系金属の脱硫方法。
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