JP2015193924A - Ｒｈ真空脱ガス装置で発生したダストのリサイクル方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 溶鋼を減圧下で精錬するＲＨ真空脱ガス装置で発生するダストを、溶鋼の精錬工程で有効利用する。
【解決手段】 本発明のＲＨ真空脱ガス装置で発生したダストのリサイクル方法は、ＲＨ真空脱ガス装置で発生するダストを回収し、溶鋼のマンガン成分調整用のマンガン源として溶鋼の還元精錬工程で使用する。その際に、前記ダストをブリケット化し、ブリケット化したものを使用すること、または、不活性ガスの溶鋼中への吹き込みによって取鍋内の溶鋼浴面上に存在するスラグと溶鋼とを攪拌する精錬時に、前記ダストを取鍋内に添加することなどが好ましい。
【選択図】 図１
【解決手段】 本発明のＲＨ真空脱ガス装置で発生したダストのリサイクル方法は、ＲＨ真空脱ガス装置で発生するダストを回収し、溶鋼のマンガン成分調整用のマンガン源として溶鋼の還元精錬工程で使用する。その際に、前記ダストをブリケット化し、ブリケット化したものを使用すること、または、不活性ガスの溶鋼中への吹き込みによって取鍋内の溶鋼浴面上に存在するスラグと溶鋼とを攪拌する精錬時に、前記ダストを取鍋内に添加することなどが好ましい。
【選択図】 図１
Description
本発明は、ＲＨ真空脱ガス装置で発生するダストを、溶鋼のマンガン成分調整用のマンガン源として利用する方法に関する。
溶融鉄の製錬や精錬で発生する排ガスは金属鉄や酸化物などを含有しており、排ガス中に含有される金属鉄や酸化物などは集塵ダクトを経てバグフィルターやサイクロンなどの集塵機で回収されている。本発明では、集塵機で回収された、溶融鉄の製錬や精錬で発生する排ガス中の金属鉄や酸化物などをダストと称す。
このダストの有効利用方法として、転炉で発生するダストや電気炉で発生するダストの利用方法が提案されている。例えば、特許文献１には、転炉などの製鋼設備から発生するダストから分別して回収した、金属鉄の含有量が高く、酸化鉄の含有量が少ない、粒径０．１ｍｍ以上の粗粒ダストを、加工を加えることなく鉄源として電気炉に装入する方法が提案されている。また、特許文献２には、電気炉で発生したダストと、破砕された製鋼スラグから磁力選別して回収した粒鉄とを混合し、この混合物を電気炉に鉄源として装入する方法が提案されている。
ところで、溶鋼中のマンガン成分の調整は、通常、転炉や電気炉での精錬後、転炉または電気炉から溶鋼を取鍋に出鋼する際に、または、出鋼後の二次精錬時に、フェロマンガンなどのマンガン系合金鉄を溶鋼中に投入することで実施している。
但し、マンガン系合金鉄は高価であることから、製造コストの低減を目的として、特許文献３には、取鍋内の溶鋼中にマンガン鉱石及び還元剤を投入し、溶鋼、マンガン鉱石、還元剤を攪拌してマンガン鉱石を前記還元剤により還元し、溶鋼中のマンガン成分を増加する精錬方法が提案されている。また、特許文献４には、転炉から取鍋に出鋼された、マンガン酸化物を１５〜３５質量％含有する転炉スラグを有する溶鋼中に還元剤を投入し、次いで、取鍋内で溶鋼、転炉スラグ、還元剤を攪拌して転炉スラグ中のマンガン酸化物を還元剤で還元し、溶鋼中のマンガン成分を増加する精錬方法が提案されている。
また、特許文献５には、フェロマンガンの製錬工程で発生したマンガン含有ダスト、アルミドロス及びこれらを塊状化するためのバインダーを含有する成形体を、精錬炉から取鍋への出鋼中に取鍋内に投入し、前記アルミドロス中の金属アルミニウムでマンガン含有ダスト中のマンガン酸化物をテルミット反応によって還元し、マンガン含有ダスト中のマンガン分を溶鋼中に回収する精錬方法が提案されている。特許文献５によれば、フェロマンガンの製錬工程で発生するマンガン含有ダストは３０質量％以上のマンガン分を含有しており、溶鋼成分調整用のマンガン源として有効利用できるとしている。
溶融鉄の精錬で発生するダストの有効利用に関し、特許文献１、２のように、転炉や電気炉で発生するダストについては、提案されているが、ＲＨ真空脱ガス装置で発生するダストについては、従来、提案されていない。これは、ＲＨ真空脱ガス装置で発生するダストは少なく、仮に、転炉や電気炉で発生するダストのように鉄源としてリサイクルしても、発生量が少ないことから、リサイクルメリットが回収コストに見合わないことによる。
また、溶鋼成分調整用のマンガン源として、特許文献３、４に提案されるように、マンガン鉱石を使用する方法は、マンガン系合金鉄を使用する方法に比較して製造コストを低減することができる。但し、マンガン鉱石といえども購入品であり、使用量に比例して製造コストは上昇する。従って、特許文献５のように、マンガン鉱石よりも更に安価なマンガン源が望まれる。また、特許文献４のように、転炉スラグを積極的に取鍋内に流出させた場合には、転炉スラグ中の燐酸化物（Ｐ2Ｏ5）が還元されて溶鋼中の燐濃度が上昇する、所謂「復燐」の起こる虞がある。
特許文献５は、フェロマンガンの製錬工程で発生したマンガン含有ダストを製鋼工程での溶鋼成分調整用のマンガン源として利用しており、製鋼用原料として安価なマンガン源を見出した点で特出するが、フェロマンガンの製錬工程と製鋼工程とが近接していない場合には、搬送コストなどから却ってコスト高になる虞がある。また、特許文献５は、出鋼時に、アルミドロス中の金属アルミニウムでマンガン含有ダスト中のマンガン酸化物をテルミット反応によって還元するという技術を開示するだけで、その他の還元方法については開示していない。つまり、テルミット反応以外でもマンガン酸化物を効率的に還元することができるが、テルミット反応以外は開示していない。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、溶鋼を減圧下で精錬するＲＨ真空脱ガス装置で発生するダストを、溶鋼の精錬工程で有効利用する方法を提供することである。
本発明者らは、上記解題を解決するべく、検討・研究を行った。以下、検討・研究結果を説明する。
本発明者らは、ＲＨ真空脱ガス装置で発生するダストを溶鋼の精錬工程で有効利用することを検討するにあたり、ＲＨ真空脱ガス装置で発生するダストの成分組成を調査した。その結果、ＲＨ真空脱ガス装置で発生するダストは、転炉や電気炉で発生するダストと異なり、マンガンの含有量が高いことが確認された。これは、ＲＨ真空脱ガス装置では減圧下で精錬しており、溶鋼に一般的に含有される合金成分（炭素、珪素、マンガン、燐、硫黄、アルミニウム、ニッケル、クロム、チタン、ニオブなど）のなかで、マンガンは蒸気圧が高く、溶鋼中のマンガンが脱ガス精錬中に優先的に気化・蒸発することに基づく。
また、ＲＨ真空脱ガス装置で発生するダストは転炉で発生するダストに比較して少量であり、且つ、鉄分も転炉ダストと比較すると低位であり、鉄源としての有効利用価値は低位である。一方、マンガン濃度は他のダストと比較して高位であり、特にＲＨ真空脱ガス装置で処理した鋼種のマンガン濃度が高ければ高い程、回収されるダストのマンガン濃度が高くなる。
これらの事象から、ＲＨ真空脱ガス装置で発生するダストをマンガン源として利用することで鉄源として利用するよりも遥かに高いメリットを享受できることがわかった。
一方、ＲＨ真空脱ガス装置で発生するダスト中のマンガンは酸化物として存在する。マンガンは、溶鋼の脱酸剤として通常使用されるアルミニウムや珪素などに比較して酸素との親和力が弱く、マンガン酸化物は溶鋼中のアルミニウムや珪素などで容易に還元される。そこで、ＲＨ真空脱ガス装置で発生するダストをマンガン源としてリサイクルするにあたり、溶鋼の還元精錬工程で使用することで、容易に還元できるとの知見を得た。ここで、溶鋼の還元精錬工程とは、脱酸された溶鋼を不活性ガス雰囲気、非酸化性雰囲気、或いは、減圧下で精錬する工程であり、例えば、脱酸された溶鋼とこの溶鋼上に存在するスラグとを不活性ガス雰囲気下で攪拌する精錬などである。
本発明は上記知見に基づきなされたものであり、その要旨は以下のとおりである。
［１］ＲＨ真空脱ガス装置で発生するダストを回収し、溶鋼のマンガン成分調整用のマンガン源として溶鋼の還元精錬工程で使用することを特徴とする、ＲＨ真空脱ガス装置で発生したダストのリサイクル方法。
［２］ＲＨ真空脱ガス装置で発生するダストが減圧下で発生するダストであることを特徴とする、上記［１］に記載のＲＨ真空脱ガス装置で発生したダストのリサイクル方法。
［３］前記ダストをブリケット化し、ブリケット化したものを前記マンガン源として使用することを特徴とする、上記［１］または上記［２］に記載のＲＨ真空脱ガス装置で発生したダストのリサイクル方法。
［４］前記ダストの回収期間中におけるＲＨ真空脱ガス装置での処理対象鋼種のマンガン濃度成分規格値の平均値から、前記ダストのマンガン濃度を推定することを特徴とする、上記［１］ないし上記［３］の何れか１項に記載のＲＨ真空脱ガス装置で発生したダストのリサイクル方法。
［５］不活性ガスの溶鋼中への吹き込みによって取鍋内の溶鋼浴面上に存在するスラグと溶鋼とを攪拌する精錬時に、前記ダストを取鍋内に添加し、予め添加した還元剤または前記ダストともに添加した還元剤で前記ダストを還元することを特徴とする、上記［１］ないし上記［４］の何れか１項に記載のＲＨ真空脱ガス装置で発生したダストのリサイクル方法。
［６］前記スラグと前記溶鋼とを攪拌する精錬が溶鋼の脱硫処理であり、脱硫処理開始から脱硫処理終了までの精錬時間の１／３の時間が経過するまでに、前記ダストを取鍋内に添加することを特徴とする、上記［５］に記載のＲＨ真空脱ガス装置で発生したダストのリサイクル方法。
［１］ＲＨ真空脱ガス装置で発生するダストを回収し、溶鋼のマンガン成分調整用のマンガン源として溶鋼の還元精錬工程で使用することを特徴とする、ＲＨ真空脱ガス装置で発生したダストのリサイクル方法。
［２］ＲＨ真空脱ガス装置で発生するダストが減圧下で発生するダストであることを特徴とする、上記［１］に記載のＲＨ真空脱ガス装置で発生したダストのリサイクル方法。
［３］前記ダストをブリケット化し、ブリケット化したものを前記マンガン源として使用することを特徴とする、上記［１］または上記［２］に記載のＲＨ真空脱ガス装置で発生したダストのリサイクル方法。
［４］前記ダストの回収期間中におけるＲＨ真空脱ガス装置での処理対象鋼種のマンガン濃度成分規格値の平均値から、前記ダストのマンガン濃度を推定することを特徴とする、上記［１］ないし上記［３］の何れか１項に記載のＲＨ真空脱ガス装置で発生したダストのリサイクル方法。
［５］不活性ガスの溶鋼中への吹き込みによって取鍋内の溶鋼浴面上に存在するスラグと溶鋼とを攪拌する精錬時に、前記ダストを取鍋内に添加し、予め添加した還元剤または前記ダストともに添加した還元剤で前記ダストを還元することを特徴とする、上記［１］ないし上記［４］の何れか１項に記載のＲＨ真空脱ガス装置で発生したダストのリサイクル方法。
［６］前記スラグと前記溶鋼とを攪拌する精錬が溶鋼の脱硫処理であり、脱硫処理開始から脱硫処理終了までの精錬時間の１／３の時間が経過するまでに、前記ダストを取鍋内に添加することを特徴とする、上記［５］に記載のＲＨ真空脱ガス装置で発生したダストのリサイクル方法。
本発明によれば、ＲＨ真空脱ガス装置で発生するダストを溶鋼のマンガン成分調整用のマンガン源として利用するので、ダストの廃棄処分を行う必要がないのみならず、ダストの有効利用が実現される。また、鉄源よりも高価なマンガン源としてリサイクルするので、単に鉄源としてリサイクルする場合と比較してメリットが大きい。また更に、フェロマンガンなどのマンガン系合金鉄として添加したマンガン分のうちの脱ガス精錬中に気化したマンガン分を再度成分調整用として添加するので、新たに使用するマンガン系合金鉄の使用量を削減することができ、製造コストの削減に寄与する。
以下、本発明を具体的に説明する。
図１は、ＲＨ真空脱ガス装置の１例の概略図である。図１において、符号１は真空槽、２は溶鋼を収容した取鍋、３は取鍋の昇降装置、４は原料投入装置、５は排気ダクト、６はダストセパレーター、７はガスクーラー、８は遮断弁ボックス、９はブースター（第１ブースター）、１０はブースター（第２ブースター）、１１はブースター（第３ブースター）、１２、１３、１４、１５はコンデンサー、１６はホットウェル、１７は排気管、１８はラガーバック、Ｇ．Ｌはグランドレベルである。ブースター９、１０、１１は、ブースター内に供給される蒸気によって真空槽内を排気し、コンデンサー１２、１３、１４、１５はブースター９、１０、１１に供給された蒸気を凝縮させ、ホットウェル１６はコンデンサー１２、１３、１４、１５で凝縮された水を集めると同時に、この水を循環使用するための装置である。
このＲＨ真空脱ガス装置では、排気ダクト５から排出された排ガスは、ダストセパレーター６、ガスクーラー７、遮断弁ボックス８を経由し、ブースター９、ブースター１０、ブースター１１によって排気され、コンデンサー１２、１３、１４、１５を経由した後、排気管１７から大気に放散されるように構成されている。図１では、直列に連結された３つのブースターと直列に連結された４つのコンデンサーとで、真空槽内を減圧するように構成されているが、ブースターやコンデンサーの設置数は、所望する排気能力に応じて適宜設定されるものである。また、ブースターの替わりにエジェクターを用いることもできる。
ＲＨ真空脱ガス装置では、溶鋼（図示せず）を収容した取鍋２を昇降装置３で上昇させ、取鍋内の溶鋼を真空槽１の下部に設置される上昇側浸漬管１ａ及び下降側浸漬管１ｂに浸漬させる。そして、上昇側浸漬管１ａに設置された環流用ガス吹き込み管（図示せず）から、アルゴンガスなどの不活性ガスを上昇側浸漬管１ａの内部に吹き込むとともに、ブースター９、１０、１１に蒸気を供給して真空槽１の内部を減圧する。真空槽１の内部が減圧されると、取鍋内の溶鋼は、環流用ガス吹き込み管から吹き込まれる不活性ガスによるガスリフト効果によって、不活性ガスとともに上昇側浸漬管１ａを上昇して真空槽１の内部に流入し、その後、下降側浸漬管１ｂを経由して取鍋２に戻る流れ、所謂、環流を形成してＲＨ真空脱ガス精錬が施される。
真空槽内で発生したダストは、ブースター９、１０、１１で真空引きされることによって排気ダクト５に吸引され、重力沈降式の慣性力集塵機のダストセパレーター６或いは付着ダストの掻き落し機能を有するガスクーラー７、及び、重力沈降式集塵能力も備える遮断弁ボックス８で捕捉される。捕捉されたダストは、定期的にダスト排出弁を開放して地上へ排出し、ラガーバック１８でダストを回収する。
回収したダストの組成分析結果を表１に示す。表１において、ダストＡは、マンガン濃度が０．４質量％以下の極低炭素アルミキルド鋼を主たる処理対象とするＲＨ真空脱ガス装置で発生したダストである。ダストＢは、マンガン濃度が１．０質量％以上の高張力アルミキルド鋼を主たる処理対象とするＲＨ真空脱ガス装置で発生したダストである。ダストＣは、マンガン濃度が１．０質量％以上の高張力アルミキルド鋼と、マンガン濃度が０．４質量％以下の極低炭素アルミキルド鋼との両者を主たる処理対象とするＲＨ真空脱ガス装置で発生したダストである。ダストＡ〜Ｃは、それぞれ真空処理の８０〜１００チャージ程度に相当する。
表１に示すように、ダストＡのマンガン濃度は１２質量％であるのに対し、ダストＢのマンガン濃度は５１質量％であり、ＲＨ真空脱ガス装置で処理対象とする鋼種のマンガン濃度が高い場合には、ダストのマンガン濃度が高くなることがわかった。つまり、回収されたダストは、マンガン濃度が高い上に、燐、硫黄などの不純物が少ないことから、マンガン源として最適であることがわかった。
図２は、ＲＨ真空脱ガス装置での処理対象鋼種の平均マンガン濃度と、そのＲＨ真空脱ガス装置で発生したダストのマンガン濃度との関係を示す図である。図２の横軸の平均マンガン濃度は、各鋼種のマンガン規格値の中央値を各鋼種のマンガン濃度（Ｃi）として、各鋼種の処理チャージ数（ｎi）から求めたものである（平均マンガン濃度＝ΣＣi×ｎi／Σｎi）。
図２からも明らかなように、回収されるダストのマンガン濃度は処理対象鋼種の平均マンガン濃度と相関関係があり、ダストの回収期間中におけるＲＨ真空脱ガス装置での処理対象鋼種のマンガン濃度成分規格値の平均値から、回収されるダストのマンガン濃度を推定することができることがわかった。
これによりマンガン濃度の高いダストを選択的に回収することでメリットの増大を図ることが可能となる。また、マンガン濃度の低い鋼種を溶製する場合には、マンガン濃度の低いダストを使い分けることができ、マンガン濃度の低いダストも無駄なくリサイクルすることができる。
ＲＨ真空脱ガス装置から回収したダストの粉末Ｘ線回折装置による分析結果を図３に示す。図３に示すように、ダスト中のマンガンは、Ｍｎ3Ｏ4やＭｎＯの酸化物の形態で存在している。従って、マンガンとして溶鋼中に回収するためには、ダストを金属アルミニウムやフェロシリコンなどで還元することが必要である。
また、ＲＨ真空脱ガス装置から回収したダストの粒度分布の測定結果を図４に示す。ダストは粒径が０．５ｍｍ以下のものが主体であり、発生したダストをそのままマンガン源として溶鋼の還元精錬工程で使用することは可能であるが、ハンドリングの容易さや添加時の飛散ロスを削減するために、バインダーを用いてブリケット化することが好ましい。
ブリケットの大きさは、特に規定する必要はないが、例えば、２５ｍｍ直径程度の円盤状のブリケットや、横３０ｍｍ×縦２５ｍｍ×幅１７ｍｍ程度の長方形のブリケットなどとすればよい。使用するバインダーとしては、ベントナイト、ポリビニルアルコール、デンプンなどの水を含有するもの、及び、ロウ、糖蜜などの水を含有しないもののいずれも使用可能である。
本発明では、ＲＨ真空脱ガス装置から回収したダストを、溶鋼の還元精錬工程（脱酸された溶鋼を不活性ガス雰囲気、非酸化性雰囲気、或いは、減圧下で精錬する工程）で、溶鋼のマンガン成分調整用のマンガン源として使用する。
この溶鋼の還元精錬工程を行う精錬設備としては、インジェクションランスまたは底吹きポーラス煉瓦から吹き込む攪拌用ガスによって、取鍋内の溶鋼とこの溶鋼上に存在するスラグとを不活性ガス雰囲気下で攪拌し、溶鋼とスラグとの間でスラグ−メタル間反応を起こして溶鋼を精錬する取鍋精錬炉（ＬＦ炉とも呼ぶ）が最適である。また、取鍋精錬炉では、溶鋼とスラグとを反応させ、溶鋼中の硫黄をスラグ中に除去する脱硫処理が一般的に行われている。
つまり、ＲＨ真空脱ガス装置から回収したダスト（以下、「ＲＨダスト」とも記す）を、取鍋精錬炉における溶鋼の脱硫処理で使用することが好ましい。尚、取鍋精錬炉における脱硫処理は、脱硫能力の高い脱硫用スラグと溶鋼とを攪拌して、溶鋼中の硫黄を脱硫用スラグ中に吸収させるという方法で行う。従って、取鍋内に脱硫能力の高い脱硫用スラグを形成させるために、石灰系脱硫剤（ＣａＯ系脱硫剤）を主とし、必要に応じて、石灰系脱硫剤の滓化促進剤としてアルミナ源（Ａｌ2Ｏ3源）またはシリカ源（ＳｉＯ2源）を併用し、これらをフラックスとして添加する。これらのフラックスと取鍋内のスラグとが反応して、脱硫用スラグが形成される。また、溶鋼はアルミニウムを０．０１質量％以上含有させるなどして、脱硫処理前に脱酸処理する。
図５に、取鍋精錬炉の１例を概略側面図で示す。図５において、２１は取鍋精錬炉、２２は取鍋、２３は昇降式の蓋、２４はアーク加熱用の電極、２５、２６はインジェクションランス、２７、２８は底吹きポーラス煉瓦、２９は溶鋼、３０は脱硫用スラグ、３１は原材料投入シュート、３２は不活性ガス導入管である。
取鍋精錬炉２１では、台車（図示せず）に積載された、溶鋼２９を収容する取鍋２２を蓋２３の直下の所定位置に配置し、蓋２３を下降させて取鍋２２の上端部に密着させ、その状態で不活性ガス導入管３２からアルゴンガスなどの不活性ガスを供給して取鍋２２と蓋２３とで囲まれる空間を不活性ガス雰囲気とする。この時点で原材料投入シュート３１を介して脱硫用フラックスを添加する。脱硫用フラックスは転炉からの出鋼時に取鍋内に添加しても構わない。
次いで、溶鋼２９にインジェクションランス２５および／またはインジェクションランス２６を浸漬させ、インジェクションランス２５、インジェクションランス２６、または、底吹きポーラス煉瓦２７、２８のうちの少なくとも一箇所から溶鋼２９に攪拌用ガスとしてアルゴンガスなどの不活性ガスを吹き込み、溶鋼２９を攪拌して取鍋精錬炉２１における精錬を開始する。溶鋼２９を攪拌することによりフラックスが溶鋼２９と混合され、フラックスの滓化が進行して脱硫用スラグ３０が生成される。この場合、溶鋼２９の攪拌を開始した後、必要に応じて電極２４に通電してアークを発生させ、溶鋼２９を加熱するとともに添加したフラックスの滓化を促進させてもよい。
生成した脱硫用スラグ３０は、溶鋼２９の攪拌によって溶鋼２９と攪拌・混合される。溶鋼２９はアルミニウムを０．０１質量％以上含有するので、つまり、溶鋼２９の酸素ポテンシャルは低いので、溶鋼２９と脱硫用スラグ３０との間でスラグ−メタル間反応が発生し、溶鋼中の硫黄が脱硫用スラグ中に移行する脱硫反応が発生する。
溶鋼２９の硫黄濃度が所定の値に達し、且つ、溶鋼温度が所望する温度になったなら、インジェクションランス２５、２６或いは底吹きポーラス煉瓦２７、２８からの不活性ガスの吹込みを停止し、脱硫処理、つまり、取鍋精錬炉２１における精錬を終了する。
この脱硫処理時に、ＲＨダストをマンガン源として取鍋２２の内部に添加する。ＲＨダストは酸化物を主体としており、脱硫スラグ３０の酸素ポテンシャルを高め、脱硫スラグ３０のサルファイドキャパシティーが低下して脱硫反応を阻害する可能性がある。しかしながら、脱硫処理の初期は転炉から流入した転炉スラグにも低級酸化物が存在しており、それらが還元されるまでは脱硫の進行は遅く、ＲＨダストも同じく脱硫処理の初期で添加することで、脱硫阻害影響は起こらない。即ち、脱硫処理の処理初期時期、具体的には精錬開始から精錬終了までの精錬時間の１／３の時間が経過するまでに、ＲＨダストを添加することが好ましい。
添加したＲＨダストは、石灰系脱硫剤などのフラックスと混合され、溶鋼２９の攪拌による脱硫用スラグ３０の形成と同時に、ＲＨダストは還元され、溶鋼中のマンガン濃度が上昇する。ＲＨダストの一部は、脱硫用スラグ３０に溶解するが、脱硫用スラグ３０の酸素ポテンシャルは低く、脱硫用スラグ３０と溶鋼２９とを強攪拌することで、脱硫用スラグ中のマンガン酸化物も還元される。
また、取鍋精錬炉２１での精錬開始からＲＨダストの添加終了までの期間に、還元剤としてアルミニウム（金属アルミニウム、Ｆｅ−Ａｌ合金など）を溶鋼中に添加することが好ましい。ＲＨダストの添加終了までの期間に、アルミニウムを取鍋内に添加することで、溶鋼２９及び脱硫用スラグ３０の酸素ポテンシャルがより一層低下し、脱硫反応が促進されるとともに、ＲＨダストの還元が促進され、マンガン歩留りが上昇する。
また、脱硫処理を実施する場合、石灰系脱硫剤及びアルミナ源を添加するが、ＲＨダストを添加すると、還元材としてアルミニウムが使用されることによってＡｌ2Ｏ3が生成するので、その分、アルミナ源の供給量を低減することが可能である。
以上説明したように、本発明によれば、ＲＨ真空脱ガス装置で発生するダストを溶鋼のマンガン成分調整用のマンガン源として利用するので、ダストの廃棄処分を行う必要がないのみならず、ダストの有効利用が実現される。また、鉄源よりも高価なマンガン源としてリサイクルするので、単に鉄源としてリサイクルする場合と比較してメリットが大きい。また更に、フェロマンガンなどのマンガン系合金鉄として添加したマンガン分のうちの脱ガス精錬中に気化したマンガン分を再度成分調整用として添加するので、新たに使用するマンガン系合金鉄の使用量を削減することができ、製造コストの削減に寄与する。なお、ＲＨ真空脱ガス装置で発生するダストが減圧下で発生するダストであると、Ｍｎが濃縮しやすくダストのリサイクルに有利である。ここで、減圧下とはＲＨ真空槽内の圧力が３００Ｔｏｒｒ（４０ｋＰａ）以下の場合を言う。なお、圧力が２Ｔｏｒｒ（２６７Ｐａ）以下であると、更に好ましい。
ＲＨ真空脱ガス装置において圧力２Ｔｏｒｒ（２６７Ｐａ）以下の減圧下で発生したダストを回収し、回収したＲＨダストを、デンプンをバインダーとして横３０ｍｍ×縦２５ｍｍ×幅１７ｍｍの長方形のブリケットに成型し、このブリケットを図５に示す取鍋精錬炉における溶鋼の脱硫処理で溶鋼のマンガン成分調整用のマンガン源として使用した。ブリケットのマンガン濃度は、表１に示すダストＣと同等であった。溶鋼は、転炉から取鍋への出鋼時に金属アルミニウムで脱酸し、脱硫処理前の溶鋼中アルミニウム濃度を０．０１０質量％以上を確保した。
ＲＨダストは、全量、脱硫処理開始直後に取鍋内に添加した。また、ＲＨダストを効率的に還元するために、ＲＨダストと同時に、ＲＨダストの投入量の２倍の質量の金属アルミニウムを取鍋内に投入した。脱硫用のフラックスとしては、モル比でＣａＯ：Ａｌ2Ｏ3＝１：１のカルシウムアルミネートを使用し、インジェクションランスから７００ＮＬ／ｍｉｎのアルゴンガスを吹き込んで、脱硫処理を行った。カルシウムアルミネートの投入量は、通常の脱硫処理の場合に比較して、ＲＨダストの投入量の０．８倍分を減量した。取鍋精錬炉における脱硫処理時間は１７〜２２分であった。
図６に、取鍋内に添加したＲＨダストのマンガン純分あたりの原単位と、溶鋼中マンガン濃度の増加量との関係を示す。図６には、マンガン歩留りが１００％の場合を実線で、また、マンガン歩留りが８０％の場合を破線で示す。このマンガン歩留りは、脱硫処理での溶鋼中マンガン濃度の増加量を、ＲＨダスト中のマンガン純分に対して百分率で示す値である。
図６は、１４チャージの結果を示しており、マンガン歩留りは最低で７７％となり、最高ではほぼ１００％であった。図６において、２点のプロットでマンガン歩留まりが１００％を超えているのは、出鋼時に転炉から取鍋内に流出した転炉スラグに含有されていたマンガン酸化物が還元され、ＲＨダストから還元されたマンガン分に上乗せされたためと考えられる。
また、図７に、取鍋精錬炉での脱硫処理後の溶鋼中硫黄濃度をＲＨダストの添加の有無で比較して示す。脱硫処理開始直後にＲＨダストを添加することにより、脱硫処理後の溶鋼中硫黄濃度はＲＨダストを添加しない場合と同等であり、ＲＨダストの添加による脱硫反応への阻害影響はないことが確認できた。
１ 真空槽
１ａ上昇側浸漬管
１ｂ下降側浸漬管
２ 取鍋
３ 昇降装置
４ 原料投入装置
５ 排気ダクト
６ ダストセパレーター
７ ガスクーラー
８ 遮断弁ボックス
９ ブースター
１０ ブースター
１１ ブースター
１２ コンデンサー
１３ コンデンサー
１４ コンデンサー
１５ コンデンサー
１６ ホットウェル
１７ 排気管
１８ ラガーバック
２１ 取鍋精錬炉
２２ 取鍋
２３ 蓋
２４ 電極
２５ インジェクションランス
２６ インジェクションランス
２７ 底吹きポーラス煉瓦
２８ 底吹きポーラス煉瓦
２９ 溶鋼
３０ 脱硫用スラグ
３１ 原材料投入シュート
３２ 不活性ガス導入管
１ａ上昇側浸漬管
１ｂ下降側浸漬管
２ 取鍋
３ 昇降装置
４ 原料投入装置
５ 排気ダクト
６ ダストセパレーター
７ ガスクーラー
８ 遮断弁ボックス
９ ブースター
１０ ブースター
１１ ブースター
１２ コンデンサー
１３ コンデンサー
１４ コンデンサー
１５ コンデンサー
１６ ホットウェル
１７ 排気管
１８ ラガーバック
２１ 取鍋精錬炉
２２ 取鍋
２３ 蓋
２４ 電極
２５ インジェクションランス
２６ インジェクションランス
２７ 底吹きポーラス煉瓦
２８ 底吹きポーラス煉瓦
２９ 溶鋼
３０ 脱硫用スラグ
３１ 原材料投入シュート
３２ 不活性ガス導入管
Claims (6)
- ＲＨ真空脱ガス装置で発生するダストを回収し、溶鋼のマンガン成分調整用のマンガン源として溶鋼の還元精錬工程で使用することを特徴とする、ＲＨ真空脱ガス装置で発生したダストのリサイクル方法。
- ＲＨ真空脱ガス装置で発生するダストが減圧下で発生するダストであることを特徴とする、請求項１に記載のＲＨ真空脱ガス装置で発生したダストのリサイクル方法。
- 前記ダストをブリケット化し、ブリケット化したものを前記マンガン源として使用することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のＲＨ真空脱ガス装置で発生したダストのリサイクル方法。
- 前記ダストの回収期間中におけるＲＨ真空脱ガス装置での処理対象鋼種のマンガン濃度成分規格値の平均値から、前記ダストのマンガン濃度を推定することを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のＲＨ真空脱ガス装置で発生したダストのリサイクル方法。
- 不活性ガスの溶鋼中への吹き込みによって取鍋内の溶鋼浴面上に存在するスラグと溶鋼とを攪拌する精錬時に、前記ダストを取鍋内に添加し、予め添加した還元剤または前記ダストともに添加した還元剤で前記ダストを還元することを特徴とする、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のＲＨ真空脱ガス装置で発生したダストのリサイクル方法。
- 前記スラグと前記溶鋼とを攪拌する精錬が溶鋼の脱硫処理であり、脱硫処理開始から脱硫処理終了までの精錬時間の１／３の時間が経過するまでに、前記ダストを取鍋内に添加することを特徴とする、請求項５に記載のＲＨ真空脱ガス装置で発生したダストのリサイクル方法。
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| WO2022252472A1 (zh) * | 2021-06-02 | 2022-12-08 | 中冶南方工程技术有限公司 | 一种缩短rh真空室更换时间的方法及rh真空室更换装置 |
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| JPS57149413A (en) * | 1981-03-09 | 1982-09-16 | Kawasaki Steel Corp | Addition of mn to molten steel |
| JP2011098264A (ja) * | 2009-11-04 | 2011-05-19 | Daido Steel Co Ltd | 排ガスダストの処理方法 |
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- 2015-03-18 JP JP2015054462A patent/JP6028820B2/ja active Active
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