JP4998691B2 - 金属帯被覆脱硫用ワイヤー及び溶鉄の脱硫処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、溶銑や溶鋼などの溶鉄の脱硫処理に使用する金属帯被覆脱硫用ワイヤー及び該金属帯被覆脱硫用ワイヤーを用いた溶鉄の脱硫処理方法に関するものである。

近年、鋼の高付加価値化及び鉄鋼材料の使用用途拡大化に伴う材料特性の向上のために、鋼の高純度化に対する要求が従来にも増して強くなり、これに伴って鋼中の不純物を除去する技術開発が盛んに行われている。鋼の低硫化も、この要求に応えるための重要な１つの条件である。通常、低硫鋼は、転炉での脱炭精錬工程の前に溶銑段階で脱硫処理を施すことによって製造されているが、高級電磁鋼板や高級ラインパイプ用鋼板などの硫黄（Ｓ）濃度が０．００１０質量％以下である所謂極低硫鋼は、溶銑段階での脱硫処理のみでは不十分であり、転炉から出鋼後の溶鋼段階でも更に脱硫処理を施すことによって製造されている。尚、本発明では溶銑及び溶鋼をまとめて溶鉄と称している。

溶銑及び溶鋼の脱硫剤としては、石灰（以下、「ＣａＯ」と記す）系脱硫剤、カルシウムカーバイド系脱硫剤、ソーダ灰系脱硫剤、金属Ｍｇなどが従来から使用されており、これらの脱硫剤を、上置き添加、インジェクション（吹き込み）添加、吹き付け（投射）添加などして脱硫処理が行われてきた。しかし、これらの脱硫剤には何れも長所と短所がある。

ＣａＯ系脱硫剤は最も安価であるが、滓化を促進する目的でフッ化カルシウム（ＣａＦ₂ ）などの滓化促進剤が少量添加されており、近年、フッ素の環境への影響が問題視されており、フッ素を含有しない脱硫剤が望まれている。また、フッ化カルシウムの侵食作用によって処理容器の耐火物が溶損するという問題点もある。カルシウムカーバイド系脱硫剤は、強力な脱硫能力を有しているが、脱硫処理後の脱硫スラグの後処理において、アセチレンガスが発生するなどの安全上の問題点がある。また、高価であり、危険物でもあるため、取り扱いが極めて困難である。ソーダ灰系脱硫剤は、比較的安価であるが、強アルカリ性であるため、処理炉及び処理容器の耐火物への影響が大きい。また、排ガス中にはＮａが含まれるため、その除去処理が必要である。更に、スラグ中のＮａ₂Ｏの含有量が高くなるため、セメントなどへの再利用に制約があり、環境への影響からも望ましくない。金属Ｍｇは、溶鉄中のＳと容易に反応してＭｇＳを形成するが、沸点が１１００℃と低いため、溶鉄中では激しく気化し、溶鉄を飛散させる危険性があり、また、発生したＭｇ蒸気は、十分に脱硫反応に寄与せずに大気中に放散してしまうため、効率が悪い。しかも、金属Ｍｇ自体が非常に高価であるという問題点がある。

そこで、特許文献１では、従来の脱硫剤に代わるものとして、１０〜９０質量％の金属Ｍｇと９０〜１０質量％のＣａＯとを含有する脱硫剤が金属質の被覆材で被覆された金属帯被覆脱硫用ワイヤーを用い、該金属帯被覆脱硫用ワイヤーをワイヤーフィーダー法により溶銑中に投入すると同時に、ＣａＯ系脱硫剤を溶銑中にインジェクションして溶銑の脱硫処理を行うことを提案している。特許文献１によれば、金属帯被覆脱硫用ワイヤーを用いても脱硫処理末期の低Ｓ領域では脱硫効率が低下するが、ＣａＯ系脱硫剤を溶銑中にインジェクションすることによって溶銑の攪拌が強化され、金属帯被覆脱硫用ワイヤー中の金属Ｍｇから発生する気化したＭｇ蒸気が溶銑中に行き渡り、低Ｓ領域においても迅速な脱硫反応が可能になるとしている。
特開平９−１９４９２４号公報

特許文献１による脱硫処理方法は、脱硫効率は高いものの、ＣａＯ系脱硫剤のインジェクション法による脱硫処理方法と、金属Ｍｇ及びＣａＯからなる脱硫剤を金属質の被覆材で被覆した金属帯被覆脱硫用ワイヤーのワイヤーフィーダー法による脱硫処理方法の２つの脱硫方法を組み合せた方法であり、２つの脱硫処理設備を必要とすることから設備費並びに運転費が高くなるという問題点がある。また、インジェクション法により添加するＣａＯ系脱硫剤には滓化促進剤であるＣａＦ₂ が含まれており、フッ素の環境への影響が問題視されている現状においては望ましい脱硫方法とはいえない。

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、溶銑や溶鋼などの溶鉄を脱硫処理するに際し、溶鉄の攪拌のためのインジェクション法などを併用せずとも、且つＣａＦ₂ を配合しなくとも、金属帯被覆脱硫用ワイヤーによるワイヤーフィーダー法のみで効率良く脱硫処理することのできる金属帯被覆脱硫用ワイヤーを提供するとともに、該金属帯被覆脱硫用ワイヤーを用いた溶鉄の脱硫処理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の発明に係る金属帯被覆脱硫用ワイヤーは、ＣａＯ系フラックスと、金属Ｍｇ及び／またはＭｇＯと、金属Ａｌと、廃トナー粉と、を混合した粒状及び／または粉状の脱硫剤が金属質の帯材で被覆されていることを特徴とするものである。

また、第２の発明に係る溶鉄の脱硫処理方法は、第１の発明に記載の金属帯被覆脱硫用ワイヤーを溶銑中または溶鋼中に供給して脱硫処理することを特徴とするものである。

本発明によれば、金属帯被覆脱硫用ワイヤーで被覆される脱硫剤に廃トナー粉を配合しており、トナー粉の主成分は炭化水素で構成される樹脂であり、この樹脂は溶鉄中に供給されると水素、炭素及び炭化水素ガスなどに分解するので、溶鉄は生成する水素や炭化水素ガスによって激しく攪拌される。その結果、脱硫剤から発生するＭｇガスが溶鉄内に分散されてＭｇとＳとの反応が促進されるとともに、ＭｇとＳとの反応により生成するＭｇＳの浮上が促進されるので、高い脱硫効率で溶銑及び溶鋼を脱硫処理することができる。また、脱硫剤にはＣａＦ₂ などのフッ化物を配合していないので、脱硫処理容器の耐火物の溶損を抑制することが可能になると同時に、処理後のスラグにはフッ素が含有されないので、スラグの処理が極めて容易になる。

以下、本発明を具体的に説明する。

本発明者等は、金属Ｍｇ及びＣａＯを含有する脱硫剤を金属質の帯材で被覆した金属帯被覆脱硫用ワイヤーのワイヤーフィーダー法による、溶銑または溶鋼への供給により、溶銑または溶鋼を脱硫処理するに当たり、脱硫効率を高めるべく、被覆される脱硫剤について研究・検討を実施した。その際に、脱硫剤には、フッ素の環境汚染対策、並びに脱硫処理容器の耐火物の溶損を抑制する観点から、ＣａＦ₂ などのフッ化物を配合しないことを１つの条件とした。

金属Ｍｇ及びＣａＯを含有する脱硫剤を用いた脱硫反応は、先ず、Ｓとの親和力の強いＭｇと溶鉄中のＳとが反応してＭｇＳが形成され、次いで、このＭｇＳと脱硫剤中のＣａＯとが、「ＭｇＳ＋ＣａＯ→ＣａＳ＋ＭｇＯ」の反応式により反応し、安定型のＣａＳが形成されることにより進行する。ＭｇＳは、酸化性雰囲気に曝されるとＭｇＯが生成し、分解したＳは溶鉄中に戻ってしまい（これを、「復硫」と呼ぶ）、非常に不安定であるが、安定型のＣａＳが形成されることにより、ＭｇＳの分解による復硫が防止され、安定した脱硫反応が進行する。つまり、金属Ｍｇ及びＣａＯを含有する脱硫剤であれば、ＣａＦ₂ などのフッ化物を配合しなくとも、十分に脱硫処理することが可能となる。

しかしながら、ガス状のＭｇが反応することから、生成するＭｇＳは極めて小さく、大半のＭｇＳは粒径が１０μｍ以下となる。粒径が１０μｍ以下であるＭｇＳの溶銑中及び溶鋼中の浮上速度は遅く、脱硫処理容器での鉄浴深さが３〜４ｍ程度の場合には浮上に６０分以上を要することになる。一方、ＣａＯ粒子は数百μｍ程度であるので、ＭｇＳに比べて比較的速く浮上する。つまり、生成したＭｇＳが、安定型のＣａＳにならず、溶鉄中に懸濁した状態で残留する。この状態のままの溶銑を次工程の転炉に装入して脱炭精錬のための酸素吹錬を行うと、溶銑中に懸濁したＭｇＳは分解して復硫し、脱硫効率は低下する。同様に、転炉から出鋼後の溶鋼段階で脱硫処理した場合、ＭｇＳが懸濁したままの溶鋼を次工程の連続鋳造工程で鋳造すると、懸濁したＭｇＳはそのまま鋳片に残留し、脱硫効率は低下する。

そこで、本発明者等は、生成したＭｇＳの浮上を促進させるべく検討した。従来から、ガスインジェクション法或いは機械式攪拌法などによって溶鉄を攪拌すれば、溶鉄中に懸濁した非金属介在物の浮上が促進されることは知られている。しかしながら、ガスインジェクション法或いは機械式攪拌法などを採用して攪拌しようとすると、ガスインジェクション法では、攪拌用ガスの供給管やガス吹き込み用ランスが必要であり、また、機械式攪拌法では、攪拌羽根や攪拌羽根を旋回させるための電動機などが必要になり、設備費などから合理的ではない。

これらの理由から、本発明では脱硫剤にガス発生物質を配合し、これによる溶鉄の攪拌を利用して、生成したＭｇＳの浮上を促進することとした。安価なガス発生物質としてはＣａＣＯ₃ 、プラスチックなどが知られている。しかしながら、ＣａＣＯ₃から発生するガスは酸化性ガスのＣＯ₂ であり、還元反応である脱硫反応を阻害する。プラスチックは、炭素、水素及び酸素を主成分としており、高温下では水素、炭素及び炭化水素ガスなどに分解するので攪拌は期待できるが、余りに大きな径のガス気泡が発生すると、脱硫剤がガス気泡に取り込められ、溶鉄と反応しないまま溶鉄湯面に浮上してしまう恐れがある。従って、粒径の小さいプラスチックが最適であるが、粒径を微細化するべく調製すると廃プラスチックといえども高価になる。

このようなことを踏まえ種々検討した結果、廃トナー粉がガス発生物質として最適であるとの結論を得た。トナー粉はプリンターなどで印字用に使用されており、使用済のトナーにはトナー粉が残留する。１つのトナーから発生する廃トナー粉は少量であるが、近年のＩＴ技術の発展によって多数のトナーが使用済となり、使用済みトナーから集められた廃トナー粉は産業廃棄物として廃棄処分されている。また、トナー粉は、成分的には炭化水素から構成される樹脂を主体としており、マグネタイト（磁鉄鉱：ＦｅＯ・Ｆｅ₂ Ｏ₃ ）を含有するものの、ガス発生物質としてプラスチックと同等の効果を有している。つまり、廃トナー粉は、安価でしかも微粉であり、本発明で使用する脱硫剤に配合するガス発生物質として最適であることが分かった。

ところで、金属Ｍｇ及びＣａＯを含有する脱硫剤の欠点として、金属Ｍｇが高価であることにより、脱硫剤のコストが高くなるという点がある。これを防止するために種々検討した結果、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）が金属Ａｌによって還元されて生成するＭｇガスによる脱硫反応を併用することにより、コストを低減しながら、脱硫効率を高められることが分かった。また、金属Ｍｇのみを用いた場合にも、雰囲気中や溶鉄中の酸素、水分などとの反応による金属Ｍｇの酸化を防止する上で、脱硫剤中に金属Ａｌを共存させることが望ましいことが分かった。

本発明に係る金属帯被覆脱硫用ワイヤーは、これらの知見に基づいてなされたものであり、ＣａＯ系フラックスと、金属Ｍｇ及び／またはＭｇＯと、金属Ａｌと、廃トナー粉と、を混合した粒状及び／または粉状の脱硫剤が金属質の帯材で被覆されていることを特徴とする。

ここで、脱硫剤を構成するＣａＯ系フラックスとはＣａＯを主体とするものであり、従って、ＣａＯ系フラックスとしては、生石灰、炭酸カルシウム、水酸化カルシウムなどの溶鉄中で分解し、ＣａＯを生成するものであれば、どのようなＣａＯ源でも使用可能である。更には、ドロマイトは、ＣａＯ源とＭｇＯ源の両者を兼ね備えており、安価であることからも有効なフラックスである。ドロマイトとしては、生ドロマイト（鉱石としてのドロマイト（ＭｇＣＯ₃ ・ＣａＣＯ₃ ））、生ドロマイトを焼成して得られる軽焼ドロマイト（生ドロマイトを１０００〜１３００℃で加熱焼成したもの）、焼成ドロマイト、及びこれらの混合物を用いることができる。ＭｇＯ源としては、ドロマイトの他に、マグネシアクリンカーなどを使用することができる。

炭酸カルシウム、水酸化カルシウムや生ドロマイトなどは溶鉄中で分解することにより、溶鉄への攪拌を付与できるものであるから、混合することは望ましい。但し、分解反応は吸熱反応であり、大量に添加しすぎることは溶鉄温度の低下を招く原因ともなるため、その添加量は溶鉄温度や操業条件によって決められる。

金属Ａｌ源としては、安価に入手できることから、アルミニウムスクラップを溶解再生するときに発生するアルミドロス粉末（金属Ａｌを３０〜５０質量％程度含有する）が好ましいが、アルミニウム融液をガスでアトマイズして得られるアトマイズＡｌ粉末やアルミニウム合金を研磨・切削する際に発生する切削粉などを用いることもできる。

また、金属質の帯材としては、安価であることから鉄系帯材が好ましいが、Ａｌ系帯材で被覆しても構わない。但し、Ａｌ系帯材で被覆した場合には、鉄系帯材に比べて、高価である、或いは、被覆材の溶解速度が速くなるなどのことを考慮する必要がある。勿論、鉄及びＡｌ以外の金属の帯材であっても構わない。

脱硫剤を構成する各物質は上記の機能を発揮する必要があることから、金属ＭｇまたはＭｇＯ、金属Ａｌ、ＣａＯ系フラックス、廃トナー粉の配合には自ずと最適な範囲が存在する。即ち、金属Ｍｇ及びＭｇＯは、発生するＭｇガス量が同じになるように添加することにより、お互いに代替することができる。つまり、下記の（１）式で示すように、ＭｇＯはＡｌで還元されてＭｇが生成される。

４ＭｇＯ＋２Ａｌ→３Ｍｇ＋ＭｇＯ・Ａｌ₂ Ｏ₃ …（１）
この反応におけるＭｇＯとＭｇとの当量比は４：３であるので、１モルのＭｇＯから３／４モルのＭｇが発生する。これを質量に換算すると、ＭｇＯの分子量は４０、Ｍｇの分子量は２４であるので、「ＭｇＯ質量＝（４／３）×（４０／２４）×Ｍｇ質量≒２．２×Ｍｇ質量」の関係となる。以上から、ＭｇＯで金属Ｍｇを代替するには、その２．２倍のＭｇＯが必要なことが分かる。

また、上記の（１）式から、１モルのＭｇＯを還元するためには、１／２モルの金属Ａｌが必要であることが分かる。これを質量に換算すると、ＭｇＯの分子量は４０、Ａｌの分子量は２７であるので、「Ａｌ質量＝（１／２）×（４０／２７）×ＭｇＯ質量≒０．７４×ＭｇＯ質量」の関係となる。以上から、ＡｌでＭｇＯを還元するためには最低その０．７４倍の金属Ａｌが必要なことが分かる。

必要なＣａＯ系フラックスの量は以下のようにして求めることができる。即ち、溶鉄中のＳはＭｇによって下記の（２）式のように除去され、更に、下記の（３）式にしたがってＣａＯによりスラグ中に固定される。

Ｍｇ＋Ｓ→ＭｇＳ …（２）
ＭｇＳ＋ＣａＯ→ＣａＳ＋ＭｇＯ …（３）
（３）式から、１モルのＭｇＳを固定するためには、１モルのＣａＯが必要であることが分かる。これを質量に換算すると、ＭｇＳの分子量は５６、ＣａＯの分子量も５６であるので、「ＣａＯ質量＝ＭｇＳ質量」となる。更に、（２）式から、１モルのＭｇから１モルのＭｇＳが発生することが分かり、同様に質量に換算すると、Ｍｇの分子量は２４、ＭｇＳの分子量は５６であるから、「ＭｇＳ質量＝（５６／２４）×Ｍｇ質量＝２．３×Ｍｇ質量」となる。これらを合わせると、「ＣａＯ質量＝ＭｇＳ質量＝２．３×Ｍｇ質量＝１．０５×ＭｇＯ質量」となる。これらのことから、最低限必要なＣａＯ質量はＭｇ質量の２．３倍及びＭｇＯ質量の１．０５倍であることが分かる。

廃トナー粉は０．５質量％以上の配合でその効果が表れてくるので、０．５質量％以上の配合とすることが好ましい。配合量の上限は特に規定する必要はないが、過剰に配合してもその効果は飽和してしまうので、上限は１０質量％程度とすればよい。

以上の結果から、脱硫剤の最適な配合割合は、ＣａＯ系フラックスのＣａＯ純分の配合量が、Ｍｇ配合量の２．３倍とＭｇＯ配合量の１．０５倍との和以上になり、且つ、金属Ａｌの配合量がＭｇＯ配合量の０．７倍以上となる条件を満たした上で、金属ＭｇとＭｇＯとの合計配合量を５〜３５質量％、金属Ａｌの配合量を３０質量％以下、ＣａＯ系フラックスの配合量を３５質量％以上、廃トナー粉の配合量を０．５〜１０質量％とすることである。

以下、このようにして構成される本発明に係る金属帯被覆脱硫用ワイヤーを用いて溶鉄の脱硫処理を実施する場合について説明する。図１は、脱硫処理設備において、溶銑鍋に収容された溶銑に対して本発明に係る脱硫処理方法を実施する例を示す概略図である。

図１に示すように、脱硫処理設備１には、ＣａＯ系フラックスと、金属Ｍｇ及び／またはＭｇＯと、金属Ａｌと、廃トナー粉とを混合した粒状及び／または粉状の脱硫剤を鉄系帯材などで被覆した金属帯被覆脱硫用ワイヤー４のコイル４ａと、このコイル４ａを巻き戻して金属帯被覆脱硫用ワイヤー４を溶銑２に供給するためのワイヤーフィーダー５とが配置されている。ワイヤーフィーダー５の出口側には、金属帯被覆脱硫用ワイヤー４をガイドするための供給導管６が設置されている。

高炉から出銑された溶銑２を溶銑鍋７で受銑し、この溶銑鍋７を台車８で脱硫処理設備１に搬送する。受銑時に高炉スラグが溶銑鍋７に混入した場合や、出銑時に高炉鋳床で脱珪剤を投入して脱珪処理を実施した場合、或いは、受銑後この溶銑鍋７で脱燐処理を実施した場合など、溶銑鍋７にスラグが存在する場合には、脱硫反応を促進させるために、脱硫処理前にスラグを除去しておくことが好ましい。

溶銑鍋７が脱硫処理設備１の所定の位置で停止したなら、ワイヤーフィーダー法により、つまり、ワイヤーフィーダー５を作動させて、金属帯被覆脱硫用ワイヤー４を溶銑２に供給する。溶銑２に送り込まれた金属帯被覆脱硫用ワイヤー４の金属質被覆材が溶解し、脱硫剤が溶銑中に分散して、溶銑２の脱硫反応が進行する。即ち、脱硫剤中の金属ＭｇまたはＭｇＯの金属Ａｌによる還元により生成するＭｇと溶銑中のＳとが、前述した（２）式にしたがって反応してＭｇＳが形成し、形成したＭｇＳは、前述した（３）式にしたがって安定型のＣａＳとなり、スラグ３に移行し、溶銑２の脱硫反応が進行する。

その際に、溶銑２は、脱硫剤に配合した廃トナー粉の分解によって発生する水素ガスや炭化水素ガスによって攪拌されるので、Ｍｇの溶銑浴内での分散が強化されて（２）式の反応が促進されるとともに、形成したＭｇＳのスラグ３への浮上が促進される。浮上してスラグ３に到達したＭｇＳは直ちにスラグ３に含有されるＣａＯと反応し安定型のＣａＳとなる。また、溶銑２を攪拌することで、溶銑中においてもＭｇＳとＣａＯとの接触する頻度が増大し、安定型のＣａＳの生成が促進される。

また、脱硫剤に含まれるＣａＯ自体も溶銑中のＳと反応して脱硫反応に貢献する。金属Ａｌは脱硫剤に配合されるＭｇＯの還元剤として機能するほか、溶銑２の酸素ポテンシャルを低下させ、脱硫反応を促進させる。これは、脱硫反応は還元反応であるので、酸素ポテンシャルが下がることで、脱硫反応が促進するからである。

このようにして、溶銑２は効率良く脱硫処理される。

転炉から出鋼され、取鍋に収容された溶鋼に対して本発明に係る脱硫処理方法を適用する場合も、上記に準じて本発明方法を適用することができる。溶鋼段階で本発明に係る脱硫処理方法を実施する場合、図１に示す脱硫処理設備１のみならず、取鍋精錬炉やＲＨ真空脱ガス装置でも、ワイヤーフィーダー５が設置されている限り、本発明方法を適用することができる。例えば、ＲＨ真空脱ガス装置で適用する場合、真空脱ガス処理中に、真空脱ガス槽の下部に設置した浸漬管の邪魔のならない位置でワイヤーフィーダー法により金属帯被覆脱硫用ワイヤー４を溶鋼に供給すればよい。

溶鋼段階で脱硫処理を実施する鋼種は、一般的にＳ濃度の目標値が０．００１０質量％以下の極低硫鋼や、Ｓ濃度の目標値が０．００２質量％以下ないし０．００４質量％以下の低硫鋼であるので、溶鋼段階における脱硫処理の負荷を軽減する観点から、当該溶鋼を製造するための溶銑に対しても溶銑段階で予め脱硫処理を施しておくことが好ましい。また、一般的に、取鍋内の溶鋼上には出鋼時に転炉から流出した転炉スラグが存在しており、転炉スラグは酸化性であることから脱硫反応を阻害するので、溶鋼段階で脱硫処理する場合には、取鍋内の転炉スラグにＡｌなどの脱酸剤を添加して転炉スラグを予め還元しておくことが好ましい。

脱硫処理設備１やＲＨ真空脱ガス装置など、本発明方法を何れの場所で実施する場合においても、脱硫剤の添加速度、つまり金属帯被覆脱硫用ワイヤー４の供給速度を速くしすぎた場合には、Ｍｇガス発生速度が速くなりすぎ、系外に流出するＭｇガス比率が高くなり、脱硫に寄与するＭｇガス量が低下してしまう恐れがあり、一方、金属帯被覆脱硫用ワイヤー４の供給速度を遅くしすぎると金属帯被覆脱硫用ワイヤー４が充分に溶鉄中に浸漬しないうちに、つまり溶鉄表面で脱硫反応が生じることになり、溶鉄中での脱硫反応が充分に進行しない。このことから、脱硫剤の供給速度は、遅すぎても速すぎても好ましくなく、脱硫効率を高める観点からは０．１〜１．０ｋｇ／ｍｉｎ・ｔの範囲とすることが望ましい。適切な添加速度は、金属帯被覆脱硫用ワイヤー４の金属質被覆材の溶解速度によっても異なるため、処理容器の深さ方向で真中より下方の位置で金属質被覆材の溶解が進み、脱硫剤が溶鉄中に放出されるように添加速度を調整することが望ましい。

このようにして溶鉄を脱硫処理することで、滓化促進剤としてＣａＦ₂ などのフッ化物を配合しなくても、高い脱硫効率で溶鉄を脱硫処理することができる。また、フッ化物を使用していないので、溶銑鍋７の耐火物や真空脱ガス設備の耐火物の溶損を抑制することが可能になる。また更に、本発明に係る金属帯被覆脱硫用ワイヤー４を添加することにより、溶鉄は強攪拌されるので、溶鉄の攪拌装置を別途設けることは不要である。

図１に示す脱硫処理設備において、脱硫剤に廃トナー粉を配合した金属帯被覆脱硫用ワイヤー及び廃トナー粉を配合しない金属帯被覆脱硫用ワイヤーを用いて、溶銑鍋に収容された約３００トンの溶銑に対して脱硫処理試験を実施し、両者を比較した。廃トナー粉を配合しない金属帯被覆脱硫用ワイヤーを用いた場合には、所定時間の脱硫処理後、インジェクションランスを溶銑に浸漬させて窒素ガスを溶銑に吹き込み、溶銑を攪拌する試験も実施した。

つまり、水準１：本発明に係る金属帯被覆脱硫用ワイヤーを用いた脱硫処理方法（本発明例）、水準２：廃トナー粉を配合しない金属帯被覆脱硫用ワイヤーを用いた脱硫処理方法（比較例１）、水準３：水準２の方法で脱硫処理した後に窒素ガスで溶銑を攪拌した脱硫処理方法（比較例２）の３つの水準で脱硫処理試験を実施した。脱硫剤の原単位は０．４〜１．０ｋｇ／ｔで実施した。

本発明例では、金属Ｍｇ：１５質量％、ＣａＯ粉：７５質量％、アルミドロス粉末８質量％、廃トナー粉２質量％からなる脱硫剤の充填された金属帯被覆脱硫用ワイヤーを使用し、比較例１，２では、金属Ｍｇ：１５質量％、ＣａＯ粉：７５質量％、アルミドロス粉末１０質量％からなる脱硫剤の充填された金属帯被覆脱硫用ワイヤーを使用した。この脱硫試験では、処理前後の溶銑中Ｓ濃度から求められる脱硫率、処理中の溶銑温度の降下量及びガス攪拌時間を含めた総処理時間を調査した。表１に脱硫剤の組成、及び、脱硫剤の原単位が０．４ｋｇ／ｔのときの脱硫率、総処理時間、溶銑温度の降下量を示す。

表１に示すように、本発明例と比較例１とを比較すると、総処理時間は同等であるが、比較例１では脱硫率が低く、十分に脱硫反応が進行していないことが分かった。一方、本発明例と比較例２とを比較すると、脱硫率に差はないものの、比較例２ではガス攪拌処理が必要であることから、総処理時間が長くなり、ガスを吹き込むことと処理時間が長くなることによって、溶銑の温度降下が大きいことが確認できた。

また図２は、脱硫処理後の溶銑からサンプルを採取し、サンプルのＴ．Ｍｇ濃度及びＳ濃度を分析し、横軸をＴ．Ｍｇ濃度、縦軸をＳ濃度として、Ｔ．Ｍｇ濃度とＳ濃度との関係をプロットし、本発明例と比較例１，２とでどの程度まで脱硫反応が進行しているかを比較・調査した図である。ここで、Ｔ．Ｍｇ濃度とは、溶銑に溶解しているＭｇと、溶銑中にＭｇＳなどの非金属介在物の形態で存在しているＭｇとを合計した濃度である。尚、図２中の破線は、Ｓｐｅｅｒの研究結果による１２６０℃におけるＭｇ（ｇ）−ＭｇＳの平衡曲線であり、この線上にプロット点があれば、Ｍｇによる脱硫がほぼ１００％進行していることを表すことになる。また、図２では、本発明例、比較例１及び比較例２を含めて、Ｍｇの添加原単位が０．４ｋｇ／ｔの試験群及びＭｇの添加原単位が０．８ｋｇ／ｔの試験群を破線で囲んで示している。

図２に示すように、比較例１ではＴ．Ｍｇ濃度に対してＳ濃度が高く、つまり、Ｔ．Ｍｇ濃度とＳ濃度との関係がＭｇ（ｇ）−ＭｇＳの平衡曲線と乖離しており、脱硫処理終了時点では溶銑中に多量のＭｇＳが懸濁した状態で存在していることが分かる。

図２中に示す比較例２の３点は、水準２の方法で脱硫処理した処理終了時点のＳ濃度も表示しており、脱硫処理後に実施するガス攪拌処理によって溶銑中のＭｇＳが溶銑から分離し、ほぼＭｇ（ｇ）−ＭｇＳの平衡に達していることが分かる。但し、比較例２では前述したように別途ガス攪拌処理が必要であり、効率的な脱硫方法とはいえない。

これに対して本発明例では、脱硫処理終了時に、すでにほぼＭｇ（ｇ）−ＭｇＳの平衡に達しており、効率的に脱硫処理できることが確認できた。

溶銑鍋に収容された溶銑に対して、本発明の脱硫処理方法を適用する例を示す概略図である。 脱硫処理後の溶銑のＴ．Ｍｇ濃度とＳ濃度との関係を示す図である。

符号の説明

１ 脱硫処理設備
２ 溶銑
３ スラグ
４ 金属帯被覆脱硫用ワイヤー
５ ワイヤーフィーダー
６ 供給導管
７ 溶銑鍋
８ 台車

Claims (2)

1. ＣａＯ系フラックスと、金属Ｍｇ及び／またはＭｇＯと、金属Ａｌと、廃トナー粉と、を混合した粒状及び／または粉状の脱硫剤が金属質の帯材で被覆されていることを特徴とする金属帯被覆脱硫用ワイヤー。
2. 請求項１に記載の金属帯被覆脱硫用ワイヤーを溶銑中または溶鋼中に供給して脱硫処理することを特徴とする、溶鉄の脱硫処理方法。

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