JP3508550B2 - 溶銑の脱硫方法 - Google Patents

溶銑の脱硫方法

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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、溶銑の脱硫方法に
関し、特に、金属マグネシウムと焼石灰を主成分とする
フラックスを用いて、1次,2次の2段階に亘る脱硫処
理によって溶銑を効率良く脱硫する方法について提案す
る。 【0002】 【従来の技術】金属マグネシウムが優れた脱硫能を有す
ることは古くからよく知られており、従来より、製鋼用
溶銑の脱硫には、この金属マグネシウムと焼石灰を主成
分とするフラックスが用いられている。この種のフラッ
クスは、ソーダ灰やカルシウムカーバイドを用いる他の
フラックスに比べて引火性ガスの発生や発煙がないこと
から、作業環境および公害防止の点で有利であることが
広く知られている。 【0003】一方、このような金属マグネシウムと焼石
灰を主成分とするフラックスを用いた溶銑の脱硫処理で
は、そのフラックスの単位重量あたりの価格が他のフラ
ックスに比べて高価であることから、脱硫時の反応効率
を高く保つことが工業的に利用する上で必要不可欠であ
った。 【0004】これに対し従来、金属マグネシウムの脱硫
効率を向上させる方法として、例えば、特開平5−2557
25号公報には、金属アルミニウム系のフラックスを添加
してスラグのtot.Fe(全酸化鉄)を低下させ、有効にM
g系フラックスを作用させる溶銑の予備処理方法が提案
されている。つまり、この方法によれば、少量のMg系
フラックスで復硫を防止しながら脱硫することができる
という利点がある。また、特開平5−140626号公報に
は、炭酸カルシウム等の添加用フラックスをインジェク
ションすることによって滓化させ、脱硫効率を向上させ
る方法が開示されている。さらに、特開平8−176632号
公報には、酸化カルシウムと蛍石(CaF2)を金属マグネ
シウムとともにインジェクションし、低融点の脱硫スラ
グを作ることによって復硫あるいは鉄分ロスを防止する
方法が開示されている。 【0005】しかしながら、これらの公報に開示された
ような方法では、フラックスを事前に混合するためその
混合に要するコストが高く、他の脱硫フラックスと脱硫
コストを比較した場合、脱硫コストが逆に高くなる。し
かも、上記方法では、添加用フラックス、Mg+CaOフ
ラックスの各々に対してインジェクション用タンクを常
設する必要があることから、設備構成や処理工程が複雑
であり、建設コストの大幅な引き上げを招くという問題
があった。 【0006】また、特開平7−179919号公報には、脱硫
しようとする溶銑中の〔S〕の重量濃度に応じて、フラ
ックス中の金属マグネシウムの配合比率を変化させる方
法が開示されている。しかしながら、この方法もまた設
備構成を複雑にするという点で好ましくない。 【0007】さらに、特開平5−140626号公報では、脱
硫処理時の復硫を抑えることによって脱硫反応効率を高
めるために、処理後スラグの塩基度を高く保つ方法が採
られている。しかしながら、この方法では、脱珪、脱燐
処理を施していない、塩基度の低いスラグを有する溶銑
を処理する場合、過剰の焼石灰を単独でインジェクショ
ンする必要があり、処理時間の延長ならびに脱硫コスト
の大幅な増大を招くという問題があった。 【0008】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、溶銑の脱硫
処理に関する前述のような問題を解決するために、複雑
な脱硫設備を用いずかつ複雑な脱硫処理工程を経ること
なく、金属マグネシウムと焼石灰を主成分とするフラッ
クスを用いて、高い効率にて溶銑を脱硫する処理方法を
提案することを目的とする。 【0009】 【課題を解決するための手投】発明者らは、上記目的の
実現に向け鋭意研究した結果、下記内容を要旨構成とす
る発明を完成した。すなわち、本発明にかかる溶銑の脱
硫方法は、金属マグネシウムと焼石灰を主成分とするフ
ラックスを用いて溶銑の脱硫を行う方法において、ま
ず、前記フラックスを搬送ガスとともに溶銑中にインジ
ェクションして1次脱硫を行い、次いで、溶銑中に前記
搬送ガスのみを吹き込む2次脱硫を行うことを特徴とす
る。 【0010】このような本発明の脱硫方法において、上
記1次脱硫における前記インジェクション処理は、前記
フラックスを0.05kg/min ・t以下の速度で溶銑中に供
給することが好ましい。また、上記2次脱硫における前
記搬送ガスのみの吹き込み処理時間は、1分以上とする
ことが好ましい。 【0011】 【発明の実施の形態】本発明の脱硫方法は、金属マグネ
シウムと焼石灰を主成分とするフラックスを用いて、前
記フラックスを搬送ガスとともに溶銑中にインジェクシ
ョンする1次脱硫と、これに継続して溶銑中に前記搬送
ガスのみを吹き込む2次脱硫とからなる2段階の処理を
経る点に特徴がある。 【0012】これにより、未反応の、溶銑中に懸濁して
いる金属マグネシウムを、溶銑中の〔S〕と効率よく反
応させることができるので、脱硫処理の反応効率を従来
よりも高く保ち、金属マグネシウムを含む脱硫フラック
スの使用量を削減することができる。即ち、本発明の脱
硫方法によれば、既存の脱硫設備を使用できるので、複
雑な脱硫設備を用いずかつ複雑な脱硫処理工程を経るこ
となく、金属マグネシウムと焼石灰を主成分とするフラ
ックスを用いて、復硫を防止しつつ、高い効率にて溶銑
を脱硫することができる。 【0013】このような本発明の脱硫方法において、フ
ラックスとしては、金属マグネシウムを10〜50wt%、焼
石灰(CaO)を50〜90wt%の割合で含有するものを用い
ることが好ましい。この理由は、金属マグネシウム分が
10wt%未満(焼石灰分が90wt%超)では、 Mg + → MgS の脱硫反応に寄与するMgが不足し、高い脱硫率を達成し
難い。一方、金属マグネシウム分が50wt%を超えると、
フラックスのコストが高くなるのと相対的に、焼石灰
(CaO)の量が少なくなるため、溶銑表面上のトップス
ラグを復硫防止に好適な高塩基度に維持するのが難しく
なるためである。なお、フラックス中には、フラックス
の滓化を促進するCaF2,Al2O3 等の造滓剤や補助的にCa
C2やソーダ灰を少量含有してもよい。 【0014】本発明にかかる溶銑の脱硫方法では、溶銑
中に前記搬送ガスのみを吹き込む2次脱硫により、未反
応の、溶銑中に懸濁している金属マグネシウムを、溶銑
中の〔S〕と効率よく反応させているので、脱硫反応の
効率が上昇する。具体的に、溶銑容器に保持した 260t
の溶銑に、30wt%のMgと70wt%のCaOからなる脱硫フラ
ックス30〜75kgを、N2を搬送ガスとしてインジェクショ
ンし、脱硫実験を行った。このとき、フラックスのイン
ジェクションに引き続いて、搬送ガスのみを吹き込む脱
硫を行った場合と、そうでない場合を比較した。その結
果を図1に示す。この図1から明らかなように、フラッ
クスを搬送ガスとともに溶銑中にインジェクションする
1次脱硫に引き続いて、溶銑中に前記搬送ガスのみを吹
き込む2次脱硫を行う本発明の脱硫方法によれば、脱硫
反応の効率が上昇することがわかる。 【0015】また、図2に示すように、上記2次脱硫を
行わない従来の脱硫方法では、脱硫処理終了後から溶銑
払出しまでの間に平均で 3.3×10-3wt%の復硫が生じ
た。この点、本発明の脱硫方法によれば、その復硫量は
わずか 0.3×10-3wt%であり、実質上復硫をなくすこと
ができる。この理由は明らかではないが、本発明では、
搬送ガスのみを吹き込む2次脱硫の過程で、溶銑上のト
ップスラグが攪拌されることによりその不均一が解消さ
れ、復硫を引き起こす原因となる低塩基度のスラグ部分
が消失するものと思われる。 【0016】次に、本発明において、1次脱硫における
フラックスのインジェクション処理速度は0.05kg/min
・t以下、2次脱硫における搬送ガスのみの吹き込み処
理時間は、1分以上、より好ましくは1〜4分とする。
この理由について以下に説明する。 【0017】(1)フラックスのインジェクション処理速
度 溶銑の予備処理過程において、フラックスのインジェク
ション時間は脱硫処理サイクルを決定する重要な因子で
ある。このため、生産性の点では、フラックスのインジ
ェクション処理速度は大きいほど有利である。一方、脱
燐、脱硫反応は、フラックスが溶銑中に供給されてから
その溶銑中を浮上する段階と、浮上後、溶銑上に存在す
るスラグと反応する段階の2段階から構成されており、
その脱硫反応の反応効率は、図3に示すように、ランス
の浸漬深さが深いほど高い。このことから、反応効率の
点では、フラックスのインジェクション速度を小さく抑
えることにより、フラックスが溶銑中を浮上する時間を
長く保つことが重要であると推測される。以上の2点を
考慮して、脱硫処理時のフラックスのインジェクション
処理速度は、脱硫反応の効率を減少させない範囲で大き
くすることが重要である。 【0018】図4は、溶銑の予備処理前の溶銑中〔S〕
濃度と脱硫処理後の溶銑中〔S〕濃度の算術平均値(以
下、単に「平均〔S〕」で表す。)と脱硫反応効率の関
係を示したものである。この図から明らかなように、平
均〔S〕が 0.015%以下では、インジェクション速度の
差異による反応効率差は見られないが、平均〔S〕が0.
015%以上となると、インジェクション速度>0.05kg/m
in ・t以上の領域で差異が生じる。以上の理由によ
り、フラックスのインジェクション処理速度は、溶銑中
の平均〔S〕に関係なく高い脱硫効率を得るためには、
0.05kg/min ・t以下とすることが好ましい。 【0019】(2)搬送ガスのみの吹き込み処理時間 必要量のフラックスを搬送ガス(窒素ガス)とともに溶
銑中に所定の速度にてインジェクションし、次いで、ラ
ンスを上昇させずに継続して、前記搬送ガスのみを溶銑
中に0〜4分の間で5段階に変化させて吹き込む脱硫実
験を行い、そのときの脱硫反応効率の変化を調べた。そ
の結果を図1に示す。この図から明らかなように、搬送
ガスのみの吹き込み処理を1分以上実施すると、反応効
率は従来に比べて向上する。なお、搬送ガスのみの吹き
込み処理時間は、特にその上限を限定するものではない
が、あまり長時間にわたって搬送ガスのみの吹き込みを
行うと、インジェクションランスの耐火物を溶損した
り、溶銑の温度低下が大きくなるので、4分以下とする
ことが好ましい。 【0020】 【実施例】溶銑容器に保持した 260tの溶銑中に、30wt
%のMgと70wt%のCaOからなる脱硫フラックス30〜75kg
を、N2を搬送ガスとして0.03〜0.05kg/min ・tの速度
にてインジェクションし、脱硫実験を行った。本実施例
では、フラックスを搬送ガスとともに溶銑中にインジェ
クションする1次脱硫に引き続いて、溶銑中に前記搬送
ガスのみを1〜4分吹き込む2次脱硫を行う本発明法に
よる場合を発明例とし、1次脱硫のみを実施する従来法
による場合を従来例とし、その両者を比較した。 【0021】その結果を図5に示す。この図5は、本発
明法および従来法で溶銑の脱硫処理を実施した場合の溶
銑中のMg濃度とS濃度の関係を理論値と共に示したも
のである。この図から明らかなように、搬送ガスのみを
吹き込む2次脱硫を行うことにより、より平衡状態に近
い脱硫反応を実施することが可能となる。 【0022】 【発明の効果】以上説明したように本発明の脱硫方法に
よれば、金属マグネシウムと焼石灰を主成分とするフラ
ックスを用いた脱硫処理時の反応効率を従来法に比べて
1.5〜1.7 倍に向上させて、脱硫コストを30〜40%減少
させることができる。また、本発明の脱硫方法によれ
ば、金属アルミニウムや炭酸カルシウム、蛍石のような
添加用フラックスを用いることなく、しかも脱硫工程を
複雑にさせることがないので、平衡状態に近い脱硫処理
を簡便に実施することができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】搬送ガスのみを吹き込む処理(2次脱硫)時間
と脱硫反応効率の関係を示す図である。 【図2】本発明法および従来法で溶銑の脱硫処理を実施
した場合の、脱硫処理終了後から溶銑払出しまでの間に
生じる復硫量を比較した図である。 【図3】ランスの浸漬深さと脱硫反応効率の関係を示す
図である。 【図4】フラックスのインジェクション速度と脱硫反応
効率の関係を示す図である。 【図5】本発明法および従来法で溶銑の脱硫処理を実施
した場合の溶銑中のMg濃度とS濃度の関係を示す図で
ある。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−269519(JP,A) 特開 平6−81020(JP,A) 特開 平5−140626(JP,A) 特開 平6−330128(JP,A) 特開 平7−179919(JP,A) 特開 昭51−97588(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C21C 1/02 107 C21C 1/02 102

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 金属マグネシウムと焼石灰を主成分とす
    るフラックスを用いて溶銑の脱硫を行う方法において、
    まず、前記フラックスを搬送ガスとともに溶銑中にイン
    ジェクションして1次脱硫を行い、次いで、溶銑中に前
    記搬送ガスのみを吹き込む2次脱硫を行うことを特徴と
    する溶銑の脱硫方法。
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