JP6257362B2 - 鉄鋼精錬用副資材 - Google Patents
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Description
アルミ灰は、例えばアルミ原料を溶解したときに溶湯表面に生じる酸化物層などから得られる。この酸化物層はアルミドロスと呼ばれており、金属アルミニウム(M.Al)を質量百分率にして60〜70wt%程度含有している。アルミドロスからアルミ灰を得る場合は、金属アルミニウムの回収プロセスによって金属アルミニウムを回収した後に残る残灰として回収することもある。ここで、鉄鋼精錬用副資材としてのアルミ灰は、溶銑の脱硫反応を有効に促進するために、金属アルミニウムを質量百分率にして30wt%程度含有している。
特許文献1に開示のアルミ灰は、溶銑の脱硫剤に添加されるアルミ灰であって、酸化アルミニウム及び金属アルミニウムを含み、かつ、硫黄の含有量が0.05質量%以下、塩素の含有量が0.5質量%以下であることを特徴とするものである。
また、従来の金属アルミニウムを多く含むアルミ灰には、保管時に自然発火する懸念があり、保管の際の安全確保に留意する必要があった。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであって、溶銑の脱硫効果を発揮しつつ、保管の際に発火する危険性が低い鉄鋼精錬用副資材を提供することを目的とする。
本発明に係る鉄鋼精錬用副資材は、石灰と共に溶銑に供給されて、前記溶銑における脱硫反応を促進するための鉄鋼精錬用副資材であって、含有する窒化アルミニウムの量が、重量百分率にして20wt%以上であることを特徴とする。
ここで、含有する金属アルミニウムの量が、10wt%以下であるとよい。
また、上述の鉄鋼精錬用副資材は、アーク炉で処理されたアルミニウムドロスから製造されるとよい。
さらに、前記含有する金属アルミニウムの量が、0wt%以上10wt%以下であり、且つ、含有する酸化アルミニウムの量が、80wt%以下であるとよい。
本発明にかかる鉄鋼精錬用副資材の最も好ましい形態は、石灰と共に溶銑に供給されて、前記溶銑における脱硫反応を促進するための鉄鋼精錬用副資材であって、含有する窒化アルミニウムの量が、重量百分率にして20wt%以上であり、含有する金属アルミニウムの量が、10wt%以下であることを特徴とする。
なお、以下に説明する実施形態は、本発明を具体化した一例であって、その具体例をもって本発明の構成を限定するものではない。従って、本発明の技術的範囲は、本実施形態に開示内容に限定されるものではない。
以下、本実施形態による鉄鋼精錬用副資材について説明する。
溶銑中への石灰の添加と同時又は添加直後に、窒化アルミニウムを鉄鋼精錬用副資材として溶銑に投入(添加)すると、添加された窒化アルミニウムは、次の式(3)に示す化学反応式に従って、石灰(CaO)から酸素Oを離脱させ(脱酸)、カルシウムCaと溶銑中の硫黄Sとの結合(脱硫)を促進する。
場合を黒丸で示している。
ここで、数十wt%程度の窒化アルミニウムを含む鉄鋼精錬用副資材の一例として、アーク炉灰について説明する。
アーク炉灰は、例えば図2に示す電気炉であるアーク炉1を用いて処理された周知のアルミニウムドロス(アルミドロス)から金属アルミニウムを回収することで製造される残灰であり、窒化アルミニウム(AlN)を含んでいる。図2のアーク炉1は、炉体の内部に挿入された炭素電極(陰極及び陽極)2a,2b間に通電してアークを発生させ、このアークによる熱で炉体内部のアルミ原料を加熱、溶解する炉である。溶解したアルミ原料から、溶湯3及びその溶湯3の上に堆積するアーク炉灰4が生じる。
なお、アーク炉灰4には鉄鋼精錬用副資材としての使用に適した粒径が存在し、このアーク炉灰4の粒径については篩分けによって測定することができる。例えば、公称目開き10mmの篩(金属製網ふるい、JIS8801−1に準拠)でふるった際に、篩いを通過した篩い下のアーク炉灰4は、粒径が10mm以下のアーク炉灰4であると定義することができる。
成分の含有比率が異なるアーク炉灰を複数用意し、脱硫能及び着火性について評価した。アーク炉灰の成分の含有比率の分析は、主に、アーク炉灰中に含まれるアルミニウムAlの総量WAl(wt%)、金属アルミニウム(M.Al)の量WM.Al(wt%)、窒化アルミニウム(AlN)の量、及び酸化アルミニウム(Al2O3)の量WAl2O3(wt%)に注目して行った。
以下の実施例1〜8で用いた副資材の粒径(粒度)は、アーク炉灰、アルミ灰とも3.35mm以下である。
を混合した脱硫剤を、3.0kg(10kg/溶銑ton)投入した。このとき、石灰と副資材の配合比率は、表1の実施例1〜7に示す配合率のとおりである。
表1は、この硫黄濃度[S]のサンプリング結果が、20ppm未満の濃度を示しているか否かに基づいて評価した結果も示している。
実施例1〜7に示す本実施形態による鉄鋼精錬用副資材(アーク炉灰)は、比較例1に示す従来の鉄鋼精錬用副資材(アルミ灰)と比較すると、表1で処理後Sとして示される硫黄濃度[S]のサンプリング結果が、いずれも20ppm未満となっており、アルミ灰と同等以上の脱硫効果を発揮した。つまり、AlNとM.Alが混在していても脱硫能を発現することは明らかであるため、アーク炉灰とアルミ灰を混合して使用することもできる。
実施例1,4,5では、副資材中成分(Al2O3、AlN、M.Al)が同一のアーク炉灰を用いて、石灰とアーク炉灰の配合比を、95:5、92.5:7.5、97.5:2.5に変化させた。このように石灰とアーク炉灰の配合比を変化させても、表1に示される硫黄濃度[S]のサンプリング結果が、いずれも20ppm未満となり、アーク炉灰は有効な脱硫効果を発揮した。
また、比較例3の副資材は5wt%の金属アルミニウム(M.Al)を含み、比較例4の副資材は15wt%の窒化アルミニウム(AlN)を含んでいたが、共に硫黄濃度[S]のサンプリング結果が、30ppmを超えており、十分な脱硫効果が発揮されなかった。これは、金属アルミニウム(M.Al)又は窒化アルミニウム(AlN)を含む量が十分ではなかったことが理由であると考えられる。上述のように、アーク炉灰は大気中で熱処理するため窒化アルミニウムと同時に酸化アルミニウムが生成するが、上記の結果から、脱硫能の観点からは酸化アルミニウムの量は80wt%以下である必要がある。
表2において、実施例9は、表1の実施例1と同等の副資材中成分を有するアーク炉灰についての結果を示している。同様に、実施例10は実施例2と同等の、実施例11は実
施例3と同等の、実施例12は実施例6と同等のアーク炉灰についての結果を示している。比較例5は、比較例1と同等の副資材中成分を有するアルミ灰についての結果を示している。
粉体の着火性の指標の一つである最小着火エネルギーMIE(Minimum Ignition Energy)を用いて、アルミ灰及びアーク炉灰の着火性を評価した。MIE測定には、国内外で標準的に用いられているIEC規格に準拠した吹上げ方式着火試験装置(ハルトマン式、MIKE-3)を使用した。
以下、表2の示す評価結果について、検討する。
以上より、本実施形態による鉄鋼精錬用副資材であるアーク炉灰は、窒化アルミニウム(AlN)を含むことにより、従来の鉄鋼精錬用副資材であるアルミ灰と同程度の脱硫能
を発揮し、且つ、着火性の点ではアルミ灰よりも着火(発火)しにくく安全性に優れ保管が容易であると言える。
2a,2b 炭素電極
3 溶湯
4 アーク炉灰
Claims (4)
- 石灰と共に溶銑に供給されて、前記溶銑における脱硫反応を促進するための鉄鋼精錬用副資材であって、
含有する窒化アルミニウムの量が、重量百分率にして20wt%以上であり、
含有する金属アルミニウムの量が、10wt%以下であることを特徴とする鉄鋼精錬用副資材。 - 含有する二酸化ケイ素の量が、2wt%以下であることを特徴とする請求項1に記載の鉄鋼精錬用副資材。
- アーク炉で処理されたアルミニウムドロスから製造されることを特徴とする請求項1又は2に記載の鉄鋼精錬用副資材。
- 前記含有する金属アルミニウムの量が、0wt%以上10wt%以下であり、且つ、
含有する酸化アルミニウムの量が、80wt%以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の鉄鋼精錬用副資材。
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