JP4414561B2 - 溶銑の脱りん剤及び脱りん方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は溶銑の脱りん精錬を効果的に実施する脱りん剤および脱りん方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉄鋼業においては、従来より、溶銑を脱りん処理するにあたり、特許01202305号記載のように、CaOを主成分とし、反応特性を向上させるために、CaF₂やCaCl₂等の溶銑処理温度領域の高温状態で安定で、且つ、CaOを溶融させる効果の大きい物質を加えた精錬剤を用いている。
しかし、地球環境保全の観点から、これまで一般的に使用していたCaF₂源としての蛍石の使用が制限され、且つ、より低りん濃度の鋼の溶製が増加する傾向に対処するためには、CaF₂無使用の新たな精錬方法が必要である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、溶銑からりんを除去する方法において蛍石を用いずに、蛍石を使用した場合と同程度もしくは、それ以上の脱りん効率を実現するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の要旨とするところは、溶銑を精錬剤を用いて脱りん処理する方法において、生石灰を主原料とし、これに、アルミナ源と、ソーダー分を含む硝子屑もしくは硝子カレットやメタ・珪酸ソーダを加え、CaO 1重量部に対して、 Na₂O を0.02〜0.10重量部とし、Al₂O₃分として0.05〜0.10重量部とした精錬剤を用い、処理終了時点での(CaO/SiO₂)の値を 2.5 以下として脱りん処理を実施する事を特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
CaO系精錬剤は、Na₂O を含有すると脱りん能や脱硫能が大幅に増大する事が以前より知られている(ADVANCED PHYSICAL CHEMISTRY FOR PROCESS METALLURGY , 1997, p.61[Academic preess] )。ただし、Na₂O そのものは単体では極めて活性で吸湿性が強く、一般的には，Na₂CO₃ の形態で使用される。しかし、Na₂CO₃ は高温で、且つ、[C]が高濃度である溶銑と接触すると(1)式の反応で気化損失し、精錬効率が極めて悪く、Na₂CO₃の形での使用は経済的ではない。
【０００６】
Na₂O+[C]=2Na(g)+CO
Na₂CO₃+3[C]=2Na+3CO …(1)。
【０００７】
また、一方、アルミナ(Al₂O₃)の添加は，CaO の融点を低下させる効果が比較的大きい事も公知である。ただし、CaO と共存して溶融した時、酸性成分として作用し、スラグへのりんの吸収能を低下させる。従って、CaOの利用効率を損なう事のない新たな精錬剤と脱りん法の発明が急務である。
【０００８】
本発明者らは，前記のごとく、Al₂O₃ の使用でCaOの溶融を助け、Na₂O で Al₂O₃ 使用による脱りん能力の低下を補う方法を種々検討した。
【０００９】
Na₂Oは強塩基性酸化物であり、SiO₂と共存すると、その活性度は大幅に低下し、溶銑に接触しても、極めて安定である。つまり、溶銑と接触して溶融する時には、Na₂OがSiO₂で保護されCaOに溶け合うとその脱りん能が発現される。このような Na₂O源として、ソーダ石灰硝子(ソーダ硝子)や、ソーダ硝子の原料として使用される硝子カレット、メタ珪酸ソーダは、容易に入手可能であり、高温で溶銑と接触しても安定である。
【００１０】
CaO と溶け合った時に発現される脱りん能は Na₂O 濃度の増加と共に大きくなるが、一方では、上記溶融スラグがらの(1)式に示した分解気化反応量もおおくなり、目視による白煙の発生量も多くなる。つまり、せっかく投入したNa分が脱りん反応に関与せず、無駄に消費され、経済的ではない。従って、ソーダ硝子や硝子カレット、メタ珪酸ソーダの適正添加量は、CaO 1重量部に対して、Na₂O分として0.02〜0.10重量部がよい。
【００１１】
本発明の主構成成分であるCaOの融点を低減し液相率を増加させるためには、前記Na分では、十分な液相率を確保できない。液相率確保の観点からは Al₂O₃ の添加量は多い程よいが、脱りん能を阻害する。さらに、耐火物溶損防止のためにも Al₂O₃ の添加量は出来うる限り低濃度であることが好ましい。従って、その適正値は、CaO 1 重量部に対して、0.05〜0.10の範囲に限定される。
【００１２】
本発明において、脱りん処理後のスラグの塩基度(CaO/SiO₂)の値は重要である。つまり、(CaO/SiO₂)の値が大きいと、▲１▼ スラグの融点が高温度になり、脱りん反応に関与する液相率が低下する、▲２▼ Na₂O の活性度が上昇し、Na分の気化損失が増加し、その機能を十分享受できず、脱りん効果があがらない。従って、(CaO/SiO₂)として の最大値は 2.5 が上限である。
【００１３】
【実施例】
Si が 0.35〜0.4(mass%)、温度が 1340℃から1370℃ の範囲の溶銑 100ton を用いて脱りん処理を上底吹き転炉を用いて実施した。
本発明のCaO系精錬剤は、CaO 1重量部に対して、Na₂O分を0.02〜0.10重量部とし、Al₂O₃分として0.05〜0.10 重量部とした。Na 源としては、表１に示す物質を混合して使用した。
溶銑の単位重量当たり、18(kg/ton)から24(kg/ton)である。
いずれの場合においても、脱りん処理終了時点での(CaO/SiO₂)の値は、1.8〜2.1の範囲であった。
【００１４】
【表１】

【００１５】
図１に、CaF₂として5mass%になるように蛍石を混合した従来の精錬剤を用いた時と、蛍石無添加の石灰のだけの投入、本発明の精錬剤投入時の溶銑中の[P]濃度の推移を示す。本発明の方法によれば、蛍石使用時と同程度もしくはそれ以上の脱りん速度が確保でき、脱りん終了時のP濃度の低減が実行できた。
【００１６】
ただし、使用したソーダ硝子と硝子カレットおよびメタ珪酸ソーダの平均組成は表１に示したものを使用し，Al₂O₃は工業用に使用される含量90(mass%)以上のアルミナを用いた。
【００１７】
【発明の効果】
本方法により、蛍石を使用せずに、環境に調和した溶銑の脱りん精練が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 脱りん処理時の溶銑中のりんの経時変化を示す図面である。

Claims (2)

1. CaO 1重量部に対して，Na₂O分を0.02〜0.10重量部とし，Al₂O₃分として0.05〜0.10重量部とし、Na ₂ Oの原料として硝子屑、硝子カレットもしくはメタ・珪酸ソーダを使用したことを特徴とする溶鉄の脱りん剤。
2. 精錬剤を用いて脱りん処理する方法において、請求項１記載の脱りん剤を用い，処理終了時点でのスラグ組成で（CaO/SiO₂)の値を 2.5以下とする事を特徴とする溶銑の脱りん方法。

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