JP4581751B2 - 溶銑輸送容器からの発塵防止方法 - Google Patents

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本発明は、酸化精錬が施された溶銑を輸送するための溶銑輸送容器からの発塵防止方法に関するものである。
高炉から出銑された溶銑は、転炉で脱炭精錬される前に、溶銑予備処理と呼ばれる脱硫処理及び脱燐処理が施される場合が多い。当初、これらの予備処理は、鋼材の品質面上から低硫化や低燐化が要求されるものについて実施されていたが、近年では、転炉における生産性向上、転炉でのMn鉱石の還元によるコスト削減効果などにより、銑鋼一貫の製鉄所における製鋼工程のトータルコストを削減する手段として、出銑されるほぼ全ての溶銑に対して脱硫処理及び脱燐処理が施されるようになってきた。この場合、溶銑の珪素含有量が高いと脱燐反応が阻害されるので、脱燐処理を効率的に行うために脱燐処理に先立って脱珪処理を行う場合もある。この脱珪処理も溶銑予備処理の1つである。
これらの溶銑予備処理のうちで、脱珪処理及び脱燐処理は、溶銑に酸素ガス或いは鉄鉱石のような酸化鉄を供給し、これらの酸素源によって除去対象成分である珪素及び燐を酸化除去している。脱珪処理及び脱燐処理の終了後は、発生したスラグを処理容器から除去する、或いは、溶銑を別の容器に移し替えて次工程に輸送している。
このとき、発生するスラグには、脱珪反応及び脱燐反応を促進させるために、酸化度つまり酸素ポテンシャルの高いスラグが形成されており、しかも溶銑は3〜4質量%の炭素を含有するため、スラグ除去の際やスラグ除去後の輸送中などで溶銑とスラグとが攪拌されると、溶銑中の炭素とスラグ中の酸素とが反応してCOガスが発生し、このCOガスによってスラグの微粒子や酸化鉄などが巻き上げられ、発塵現象を呈する。この発塵現象は、溶銑の落下時の衝撃や上昇気流の発生などが付随することから溶銑を別の容器に移し替える場合に特に激しくなる。この発塵現象により、作業環境が悪化するのみならず、はなはだしい場合には移し替え作業の監視が不可能になることも発生し、この場合には、作業中断などの操業阻害を余儀なくされる。
この発塵現象を抑える手段として、特許文献1には、脱燐炉から脱燐処理後の溶銑を取鍋に出湯する際に、珪砂、生石灰及び金属アルミニウムを取鍋内に投入し、塩基度(CaO/SiO2 質量比)が0.5〜1.5の低融点スラグを形成し、このスラグによって発塵を防止する方法が提案されている。また、特許文献2には、溶銑収容容器から取鍋への溶銑の移し替えに際し、次工程で使用される予定の造滓剤を、カバースラグとして溶銑の受け入れに先立って取鍋内に投入しておき、このスラグによって発塵を防止する方法が提案されている。
特開昭63−195214号公報 特開昭63−47322号公報
しかしながら、上記従来技術には以下の問題がある。
即ち、特許文献1では、珪砂、生石灰及び金属アルミニウムを添加してスラグを形成しているが、これらは高価で、特に金属アルミニウムは高価であり、これらを使用した場合には、コストが増大するのみならず、次工程におけるスラグ生成量を増加させる原因となり、スラグ処理コストの増大を招く。また、特許文献2では、次工程で使用予定の造滓剤を投入しているが、脱珪処理後の溶銑温度は1400℃程度、脱燐処理後の溶銑の温度は1350℃程度と低く、次工程で使用予定の造滓剤を添加しても滓化しにくく、従って、カバースラグとして十分な効果は得られない。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、脱燐処理或いは脱珪処理を施した後の溶銑を溶銑輸送容器で次工程に輸送する際に、或いは、脱燐処理或いは脱珪処理を施した後の溶銑を溶銑輸送容器に移し替え、移し替えた溶銑を溶銑輸送容器で次工程に輸送する際に、溶銑を輸送するための溶銑輸送容器からの発塵を安価に且つ確実に抑制することのできる、溶銑輸送容器からの発塵防止方法を提供することである。
上記課題を解決するための第1の発明に係る溶銑輸送容器からの発塵防止方法は、脱燐処理或いは脱珪処理を施した後の溶銑を輸送するための溶銑輸送容器に、溶銑の転炉脱炭精錬において生成した転炉脱炭スラグ、または、転炉から出鋼される溶鋼を収容する取鍋から発生した取鍋スラグをカバースラグとして添加し、発塵を防止することを特徴とするものである。
第2の発明に係る溶銑輸送容器からの発塵防止方法は、第1の発明において、前記転炉脱炭スラグ及び前記取鍋スラグは、スラグ成分のCaO/SiO2 質量比が2〜5の範囲であることを特徴とするものである。
第3の発明に係る溶銑輸送容器からの発塵防止方法は、第1または第2の発明において、前記転炉脱炭スラグ及び前記取鍋スラグは、スラグ成分のCaO/Al23 質量比が0.6〜1.4の範囲であることを特徴とするものである。
第4の発明に係る溶銑輸送容器からの発塵防止方法は、第1ないし第3の発明の何れかにおいて、前記転炉脱炭スラグ及び前記取鍋スラグは、スラグ成分の燐含有量が0.5質量%以下で、硫黄含有量が0.1質量%以下であることを特徴とするものである。
本発明では、転炉脱炭スラグまたは取鍋スラグをカバースラグとして使用する。転炉脱炭スラグ及び取鍋スラグは、一旦溶融状態になったものであり、1350℃程度の比較的温度の低い溶銑であっても、容易に溶融し、溶銑輸送容器内の溶銑表面でカバースラグとして機能し、発塵を防止する。次工程が転炉における脱炭精錬の場合、カバースラグとして添加した転炉脱炭スラグまたは取鍋スラグは転炉脱炭精錬では滓化促進剤として機能することから排滓する必要がなく、溶銑とともに転炉に装入して脱炭精錬を実施することができる。つまり、処理工程を煩雑にすることなく、処理することができる。このように、従来、主に廃棄物処理されていたスラグをリサイクル使用することが可能となり、工業上有益な効果がもたらされる。
以下、本発明を具体的に説明する。
本発明では、酸化精錬が施された溶銑、つまり、酸素ガス或いは酸化鉄などの酸素源が供給され、脱珪処理或いは脱燐処理が施された溶銑を収容して輸送する溶銑輸送容器の内部に、転炉脱炭スラグまたは取鍋スラグをカバースラグとして添加し、主にCOガスの生成に起因する発塵を抑制する。
この場合、溶銑輸送容器で脱珪処理或いは脱燐処理を施し、除滓した後に前記溶銑輸送容器で次工程に輸送する場合と、転炉型精錬炉などで脱珪処理或いは脱燐処理を実施し、処理後に精錬炉から溶銑輸送容器に出湯し、出湯後に溶銑輸送容器で次工程に輸送する場合とで、カバースラグを形成する方法が若干異なるので別々に説明する。
先ず、溶銑輸送容器で脱珪処理或いは脱燐処理を施し、除滓した後に次工程に輸送する場合について説明する。
溶銑に脱珪処理或いは脱燐処理を施した後、排滓場に溶銑輸送容器を搬送してスラグドラッガーなどを用いて生成したスラグを排出する。このスラグには、脱珪反応及び脱燐反応を促進させるために添加した酸化鉄、或いは、供給された酸素ガスによって酸化されて生成する酸化鉄が質量%で数%〜十数%程度含有されており、酸素ポテンシャルの高いスラグになっている。このスラグを溶銑輸送容器から排滓するが、完全には除去することができず、排滓後であってもスラグが残留する。
排滓後、このスラグに転炉脱炭スラグまたは取鍋スラグの粉体、粒体、或いは塊状体を上置き添加する。上置き添加された転炉脱炭スラグまたは取鍋スラグは、溶銑の熱を受けて溶融する。転炉脱炭スラグまたは取鍋スラグは、一旦溶融状態となった所謂プリメルトの状態であり、溶銑の熱で容易に溶融する。溶融した転炉脱炭スラグまたは取鍋スラグは、溶銑の表面を覆うことから発塵が抑制される。また、残留した酸素ポテンシャルの高いスラグは、添加された転炉脱炭スラグまたは取鍋スラグと溶融して、酸素ポテンシャルが低下することから、スラグ中の酸素と溶銑中の炭素との反応が抑制され、発塵の原因となるCOガスの生成自体も抑制される。つまり、スラグの酸素ポテンシャルが低下することから発塵が抑制される。転炉脱炭スラグまたは取鍋スラグにも酸化鉄は含有されるが、脱珪処理或いは脱燐処理で生成するスラグに比べてその含有量は低く、混合することで、酸素ポテンシャルを低下する。転炉脱炭スラグまたは取鍋スラグを上置き添加したなら、溶銑輸送容器を次工程に搬送する。
次に、転炉型精錬炉などで脱珪処理或いは脱燐処理を実施し、処理後に精錬炉から溶銑輸送容器に出湯し、出湯後に次工程に輸送する場合について説明する。
転炉型精錬炉などで溶銑に脱珪処理或いは脱燐処理を施した後、転炉型精錬炉から溶銑輸送容器に溶銑を出湯する。この場合には、落下する溶銑のエネルギー自体によって発塵する、或いは、落下する溶銑のエネルギーによって溶銑中に空気が巻き込まれ、溶銑と空気とが反応してCOガスが生成されて発塵するなど、酸素ポテンシャルの高いスラグが存在しなくても発塵するので、出湯初期から発塵を抑制するためには、出湯開始直後に転炉脱炭スラグまたは取鍋スラグを溶銑輸送容器に投入することが好ましい。但し、溶銑輸送容器に予め転炉脱炭スラグまたは取鍋スラグを入れ置きしておいても、また出湯の後半や出湯終了後に投入しても構わない。
転炉型精錬炉から出湯する場合、通常、溶銑は精錬炉の出湯口から出湯される。そのため、出湯の初期には溶銑のみが出湯され、末期にスラグが混入する。そして、溶銑の出湯が完了した時点で精錬炉は傾転され、スラグの溶銑輸送容器への流出は停止される。従って、スラグの溶銑輸送容器への流出は少なく、出湯後に溶銑輸送容器に流出したスラグを排滓する必要はない。
出湯中、溶銑の表面は、溶融した転炉脱炭スラグまたは取鍋スラグに覆われることから発塵が抑制され、また、出湯末期に流出するスラグは添加された転炉脱炭スラグまたは取鍋スラグと溶融して酸素ポテンシャルが低下することから、スラグ中の酸素と溶銑中の炭素との反応が抑制され、発塵が抑制される。出湯完了後、溶銑輸送容器を次工程に搬送する。
次工程が転炉における脱炭精錬の場合には、カバースラグとして添加した転炉脱炭スラグまたは取鍋スラグは滓化促進剤の機能を発揮するので、除去せず、溶銑とともに転炉に装入する。次工程が脱硫処理の場合には、脱硫反応を促進させる観点から、脱硫処理の前に除滓することが好ましい。本発明を脱珪処理後に実施し、次工程が脱燐処理の場合には、転炉脱炭スラグまたは取鍋スラグは滓化促進剤の機能を発揮するので、除滓せず脱燐処理を実施する。
カバースラグとして使用する転炉脱炭スラグとは、溶銑の転炉脱炭精錬で生成するスラグの冷却固化したものであり、溶銑の転炉脱炭精錬で生成するスラグである限り、どのような成分であっても構わない。但し、後述するように、転炉脱炭スラグであっても、燐含有量及び硫黄含有量が低いほど好ましく、この観点からは、溶銑段階で脱燐処理及び脱硫処理が施された溶銑の脱炭精錬で発生する転炉脱炭スラグを使用することが好ましい。
また、カバースラグとして使用する取鍋スラグとは、転炉で脱炭精錬された溶鋼を転炉から受鋼した取鍋内の溶鋼上に存在するスラグの冷却固化したものであり、溶鋼を取鍋に出湯する際に溶鋼に混じって流出した転炉脱炭スラグを主体としたスラグである。また、このスラグに、CaO/Al23 の調整のために生石灰と、酸素ポテンシャル調整のための金属アルミニウムとが添加されたスラグもある。本発明では、これらのスラグ全てを取鍋スラグと称す。尚、取鍋スラグでは、金属アルミニウムはAl23 の形態になっている。
カバースラグとしては迅速に溶融することが重要であり、従って、より一層溶融を促進させるために、カバースラグとして使用する転炉脱炭スラグ及び取鍋スラグは、スラグ中のCaO/SiO2 質量比が5以下であることが好ましく、また次工程での精錬能を考慮すると、2以上であることが好ましい。従って、全体としてスラグ中のCaO/SiO2質量比は2〜5の範囲とすることが好ましい。また、次工程に転炉脱炭精錬工程或いは脱燐処理工程がある場合には、滓化促進剤の機能をより一層発揮させるために、カバースラグとして使用する転炉脱炭スラグ及び取鍋スラグは、スラグ中のCaO/Al23 質量比を0.6〜1.4の範囲とすることが好ましい。更に、次工程で不純物のピックアップを防止するために、カバースラグとして使用する転炉脱炭スラグ及び取鍋スラグは、スラグ成分の燐含有量を0.5質量%以下、硫黄含有量を0.1質量%以下とすることが好ましい。これらの条件を全て満足するカバースラグとしては、転炉脱炭スラグに、CaO/Al23 の調整のために生石灰と、酸素ポテンシャル調整のための金属アルミニウムとが添加された取鍋スラグが挙げられる。
以上説明したように、本発明では、酸化精錬が施された溶銑を収容して輸送する溶銑輸送容器の内部に、転炉脱炭スラグまたは取鍋スラグをカバースラグとして添加する。転炉脱炭スラグ及び取鍋スラグは、一旦溶融状態になったものであり、1350℃程度の溶銑であっても、容易に溶融し、溶銑輸送容器内の溶銑表面でカバースラグとして機能し、発塵を防止することができる。
また、次工程が転炉における脱炭精錬の場合には、カバースラグとして添加した転炉脱炭スラグまたは取鍋スラグは転炉脱炭精錬では滓化促進剤として機能することから排滓する必要がなく、溶銑とともに転炉に装入して脱炭精錬を実施することができる。この場合には、滓化促進剤として従来一般的に使用されているホタル石などのフッ素含有物質の使用量を削減することができる。フッ素含有物質は、環境への影響からその使用量が抑えられている。
以下、本発明を実施例によって更に詳細に説明する。
容量が250トンの転炉型精錬炉で溶銑の脱燐処理を実施した。脱燐処理後の溶銑温度は1300〜1400℃であり、溶銑中の炭素含有量は2.5〜4.5質量%であった。この溶銑を、炉下の台車上に設置した溶銑鍋に出湯する際に、出湯開始から30秒経過した時点で、スラグ中のCaO/SiO2 質量比が3.1、スラグ中のCaO/Al23質量比が1.0、スラグ中の燐含有量が0.1質量%、硫黄含有量が0.04質量%である取鍋スラグを200kg投入した。出湯後、除滓せずに次工程の転炉に溶銑を装入し、脱炭精錬を実施した。
出湯中に投入した取鍋スラグは、落下流(出湯流)による攪拌によって溶銑表面で迅速に溶融し、溶銑鍋内の溶銑表面が溶融した取鍋スラグで覆われ、発塵は大幅に低減した。これにより、従来発塵によって目視の観察ができず、出湯を中断せざるを得ない場合が多々発生したが、このような状態は皆無になった。また、転炉脱炭精錬の際には、従来溶銑トン当たり0.3kg程度使用していたホタル石を使用しなくても、良好な滓化が確認され、ホタル石の使用は必要ないことが確認された。

Claims (4)

  1. 脱燐処理或いは脱珪処理を施した後の溶銑を輸送するための溶銑輸送容器に、溶銑の転炉脱炭精錬において生成した転炉脱炭スラグ、または、転炉から出鋼される溶鋼を収容する取鍋から発生した取鍋スラグをカバースラグとして添加し、発塵を防止することを特徴とする、溶銑輸送容器からの発塵防止方法。
  2. 前記転炉脱炭スラグ及び前記取鍋スラグは、スラグ成分のCaO/SiO2 質量比が2〜5の範囲であることを特徴とする、請求項1に記載の溶銑輸送容器からの発塵防止方法。
  3. 前記転炉脱炭スラグ及び前記取鍋スラグは、スラグ成分のCaO/Al23 質量比が0.6〜1.4の範囲であることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の溶銑輸送容器からの発塵防止方法。
  4. 前記転炉脱炭スラグ及び前記取鍋スラグは、スラグ成分の燐含有量が0.5質量%以下で、硫黄含有量が0.1質量%以下であることを特徴とする、請求項1ないし請求項3の何れか1つに記載の溶銑輸送容器からの発塵防止方法。
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