JP4163186B2 - 精錬用フラックス及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、溶銑又は溶鋼の精錬、とくに溶銑の脱硫処理、溶鋼の脱硫、介在物の低減を効率よく行うことができる精錬用フラックスに関する。

高炉で製造された溶銑中には、Ｓ，Ｐ等の不純物元素が多量に含まれており、次の製鋼工程における精錬効率や鋼の品質に悪影響を及ぼす為、一般に、不純物元素の除去処理が行われる。また転炉などで精錬した溶鋼に関しては、脱硫処理や鋼中酸素の低減を図る為に真空脱ガスを行う、所謂、RH処理等の取鍋精錬が行われる。

一般に、溶銑の脱硫処理は、脱硫用フラックスとして生石灰（CaO）、ソーダ灰（Na₂CO₃）、カーバイト（CaC₂）、Mg等を単味または相互に組み合せて用い、吹き込みランスから吹き込んだり、投入・攪拌して行われる。一方、溶鋼の処理では、取鍋中のスラグの還元と塩基度を確保するため、Alと生石灰や蛍石（CaF₂）の添加を行うと共に、RH処理等による介在物の浮上を促進することが行われる。

従来技術の精錬、特に溶鋼の清浄化処理および脱硫処理は、取鍋中でスラグの還元と塩基度の確保を迅速かつ均一に行う必要があるが、主として使用される生石灰は溶融しにくい為、溶融促進剤としてCaF₂を添加することが行われている。

しかしながらCaF₂を添加、混合して生石灰を迅速かつ均一に溶融させることは極めて難しく、その結果として溶鋼の清浄化または脱硫処理の効果が不十分となり、しかも品質のバラツキが生じ易いという課題がある。さらにCaF₂を添加した場合、耐火物の浸蝕が激しく、取鍋やRH処理槽の耐火物寿命が著しく短くなり、溶鋼処理上の大きな課題となっている。

その為、CaO−Al_２O₃からなるフラックス等が検討されているが、耐火物寿命は長くなるものの、CaO−CaF₂からなるフラックスと比較すると初期脱硫率が低いという課題がある。

本発明の目的は、前記課題を解決し、溶銑，溶鋼の脱硫、清浄化処理を効率よくかつ均一に行うことができ、さらに耐火物溶損の少ない溶銑、溶鋼の精錬用フラックスおよびその製造方法を提供することである。

すなわち、本発明は、CaOを27〜37質量％、Al₂O₃を14〜24質量％、SiO₂を29〜39質量％、CaF₂を10〜20質量％含むことを特徴とする精錬用フラックスであり、12CaO・7Al₂O₃、CaO・Al₂O₃、CaO・2 Al₂O₃、CaO・SiO₂、SiO₂及びCaF₂を含むことを特徴とする請求項1記載の精錬用フラックスである。

さらに、本発明は、12CaO・7 Al₂O₃、CaO・Al₂O₃及びCaO・2 Al₂O₃を含むクリンカー、CaO・SiO₂及びSiO₂を含むクリンカー、並びに、CaF₂を混合粉砕、或いは、前記クリンカー及びCaF₂を個別に粉砕後混合することを特徴とする精錬用フラックスの製造方法である。

本発明によれば、溶銑，溶鋼の脱硫、清浄化処理を効率よくかつ均一に行うことができ、さらに耐火物溶損の少ない溶銑、溶鋼の精錬用フラックスおよびその製造方法を提供することができる。

本発明に係る精錬用フラックスの原料は特に限定されないが、CaO源として生石灰あるいは石灰石、Al₂O₃源として仮焼ボーキサイトあるいは仮焼アルミナ、SiO₂源として珪石あるいはシリカ、CaF₂源としてホタル石を原料として用いるのが一般的である。いずれも、不純物の少ないものを使用することが好ましい。これらの原料を、CaOが27〜37質量％、Al₂O₃が14〜24質量％、SiO₂が29〜39質量％、CaF₂が10〜20質量％となるように配合する。

本発明に係るCaF₂は、フラックスの融点を低下させる為に配合するが、CaF₂量は10〜20質量％が好ましい。CaF₂が20質量％を超えると、耐火物の溶損が激しくなる場合がある。一方、CaF₂が10質量％未満であると、脱硫性能が低下する。また、CaO表面がCaF₂で被覆されると、フラックスの初期脱硫率が向上する。

本発明に係るCaOは、溶銑、溶鋼の脱硫の為に配合するが、CaO量は27〜37質量％が好ましい。CaOが37質量％を超えるとフラックスの融点が高くなり、溶鋼中で溶けなくなる場合がある。一方、CaOが27質量％未満であると、脱硫性能が低下する。また、CaO表面がCaF₂で被覆されると、CaOの耐吸湿性が向上する。

本発明に係るAl₂O₃は、フラックスの融点を低下させる為、並びに、フラックスの粘度を高くする為に配合するが、Al₂O₃量は14〜24質量％が好ましい。Al₂O₃が24質量％を超えると粘度が高くなり過ぎたり、脱硫率が低下したりする場合がある。一方、Al₂O₃が14質量％未満であると、フラックスの融点が低下しない為、脱硫性能が低下する場合がある。

本発明に係るSiO₂は、フラックスの融点を低下させる為、並びに、フラックスの粘度を高くする為に配合するが、SiO₂量は29〜39質量％が好ましい。SiO₂が39質量％を超えると粘度が高くなり過ぎたり、脱硫率が低下したりする場合がある。一方、SiO₂が29質量％未満であると、フラックスの融点が低下しない為、脱硫性能が低下する場合がある。

12CaO・7Al₂O₃、CaO・Al₂O₃及びCaO・2Al₂O₃を含むクリンカーは、電気炉、アーク炉、反射炉等の設備にCaO源とAl₂O₃源を所定量投入し、溶融することで得られる。また、焼成法で12CaO・7Al₂O₃、CaO・Al₂O₃及びCaO・2Al₂O₃を含むクリンカーを作製するには、シャフトキルン、またはロータリーキルン等の設備にCaO源とAl₂O₃源を所定量投入し、焼成する。

CaO・SiO₂及びSiO₂を含むクリンカーは、電気炉、アーク炉、反射炉等の設備にCaO源とSiO₂源を所定量投入し、溶融することで得られる。また、焼成法でCaO・SiO₂及びSiO₂を含むクリンカーを作製するには、シャフトキルン、またはロータリーキルン等の設備にCaO源とSiO₂源を所定量投入し、焼成する。

本発明の精錬用フラックスは、溶銑又は溶鋼の精錬、とくに溶銑の脱硫処理、溶鋼の脱硫、介在物の低減用フラックスとして好適である。

CaO源、Al₂O₃源を用い、ロータリーキルンで1400℃×2時間焼成して、12CaO・7Al₂O₃、CaO・Al₂O₃及びCaO・2Al₂O₃を含むクリンカーを得た。また、CaO源、SiO₂源を用い、ロータリーキルンにて1300℃×2時間焼成して、CaO・SiO₂及びSiO₂を含むクリンカーを得た。得られたクリンカーの化学成分及び鉱物組成を表１に示す。

12CaO・7Al₂O₃、CaO・Al₂O₃及びCaO・2Al₂O₃を含むクリンカー、並びに、CaO・SiO₂及びSiO₂を含むクリンカーにCaF₂源を添加し、ハンマーミルで粉砕して5mm以下になるように整粒し、フラックスを作製した。初期脱硫率（添加剤投入後５分後）と最終脱硫率（添加剤投入後３０分後）を以下の方法に従って測定した。

〈測定方法〉
アルゴンガス雰囲気下、竪型管状炉内の中央に設置されたマグネシア製ルツボに溶鋼（SS400、温度1550℃）を入れ、溶鋼100質量部あたりフラックス5質量部を竪型管状炉の上部より投入し30分間放置した。フラックスを投入してから5分後（初期脱硫率）と30分後（最終脱硫率）に溶鋼のサンプリングを行い、高周波燃焼／赤外吸収法によって硫黄濃度を測定し、脱硫率（％）＝（溶鋼から除去された硫黄質量）×100／（処理前の溶鋼中の硫黄質量）、により脱硫率を算出した。結果を表１に併記する。

〈使用材料〉
CaO源：生石灰、市販品
CaF₂源：蛍石（CaF₂95%以上）
Al₂O₃源：焼結アルミナ粉、市販品
SiO₂源：珪石、市販品

実施例1で作製したフラックスを用いて、溶損率を測定した。結果を表２に示す。

〈測定方法〉
高周波炉内の中央に設置されたマグネシア製ルツボ中にフラックスを入れ（温度約1600℃）、マグネシア―クロム煉瓦（φ30×300mmの加工品の下から100mm部分）を浸漬し30分間放置した。マグネシア―クロム煉瓦を取り出して冷却後、直径を測定し、溶損率（％）＝（浸漬中に損耗したマグネシア―クロム煉瓦の直径）×100／（処理前のマグネシア―クロム煉瓦の直径）、により溶損率を算出した。

Claims (2)

1. CaOを27〜37質量％、Al ₂ O ₃ を14〜24質量％、SiO ₂ を29〜39質量％、CaF ₂ を10〜20質量％含み、かつ、12CaO・7Al₂O₃、CaO・Al₂O₃、CaO・2 Al₂O₃、CaO・SiO₂、SiO₂及びCaF₂を含むことを特徴とする脱硫精錬用フラックス。
2. 12CaO・7 Al₂O₃、CaO・Al₂O₃及びCaO・2 Al₂O₃を含むクリンカー、CaO・SiO₂及びSiO₂を含むクリンカー、並びに、CaF₂を混合粉砕、或いは、前記クリンカー及びCaF₂を個別に粉砕後混合することを特徴とする、CaOを27〜37質量％、Al ₂ O ₃ を14〜24質量％、SiO ₂ を29〜39質量％及びCaF ₂ を10〜20質量％含む脱硫精錬用フラックスの製造方法。