JP6743915B2 - 溶鋼の脱硫処理方法及び脱硫剤 - Google Patents
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Description
本発明は、溶鋼の脱硫処理方法及び脱硫剤に関する。
近年、鋼の高付加価値化や鉄鋼材料の使用用途拡大等に伴う材料特性向上のために、高純度鋼製造に対する要求が高まっており、特に鉄鋼材料の靭性を低下させる元素である硫黄の含有量が少ない極低硫鋼に対する要求が高くなっている。鉄鋼材料の溶製過程においては、溶銑段階での脱硫処理と溶鋼段階での脱硫処理とがあり、通常、鉄鋼材料は溶銑段階での脱硫処理のみで溶製されている。ところが、高級電磁鋼板やラインパイプ用鋼材等の極低硫鋼の溶製過程では、溶銑段階での脱硫処理のみでは十分でなく、溶銑段階での脱硫処理に加えてさらに溶鋼段階での脱硫処理が必要となる。
一般に、溶鋼段階での脱硫処理は、溶鋼のアーク加熱手段や攪拌手段、さらには溶鋼へのフラックス又は合金粉等の粉体吹き込み手段を有する、ＡＳＥＡ−ＳＫＦ法、ＶＡＤ法、ＬＦ法等の取鍋精錬法によって行われている。取鍋精錬法は、転炉での脱炭精錬によって溶製された溶鋼を収容する取鍋内に脱硫剤を添加し、溶鋼と脱硫剤とを攪拌・混合する又はアーク加熱することによって脱硫剤を滓化させ、脱硫剤の滓化により形成されたスラグと溶鋼との間でスラグ−メタル間反応を起こさせて溶鋼中の硫黄成分をスラグ中に移行させるという流れで行われる。
ここで、脱硫剤としては、ＣａＯ（生石灰）を主成分とし、これに脱硫剤の融点降下を目的とするＡｌ2Ｏ3（アルミナ）、ＣａＦ2（蛍石）等を加えた脱硫剤が使用されている。取鍋精錬法による脱硫処理方法で効率的な脱硫反応を起こさせるためには、添加した脱硫剤を早急に滓化させること、及び、攪拌強度を高めて脱硫剤の滓化によって形成されるスラグとメタルとの接触面積を増大させることが重要となる。脱硫剤は取鍋内の溶鋼上に上置き添加されることが一般的であり、添加後にアーク加熱によって脱硫剤を滓化するにしても、また、添加後に溶鋼との攪拌・混合で脱硫剤を滓化するにしても、滓化に長時間を要する。
そこで、脱硫剤の滓化促進のために、特許文献１には、生石灰、アルミナ、及び蛍石との混合品であるフラックスを添加し、その後バブリング処理を行い、脱硫処理後のスラグ組成をＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3≧１．５、ＣａＦ2≧５質量％として溶鋼を脱硫する方法が開示されている。また、特許文献２には、脱硫剤の滓化促進のために、ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3のプリメルトフラックス（事前に混合、均一溶解したもの）又はＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＣａＦ2のプリメルトフラックスを脱硫剤として使用する方法が開示されている。一方、溶鋼攪拌の強化については、攪拌用ガス流量を高めることなく攪拌強度を高める手段として、特許文献３，４，５には、フラックスを攪拌用ガスに混入して吹き込む方法が開示されている。
しかしながら、特許文献１記載の方法によれば、ＣａＦ2を含有する脱硫剤を使用した場合、生成されるスラグ中のＣａＦ2によって取鍋を形成する耐火物が激しく溶損され、取鍋の寿命が大幅に短くなるという問題がある。また、特許文献２記載の方法によれば、プリメルトフラックスが非常に高価であり、処理コストが上昇するという問題がある。また、ＣａＦ2を含有する脱硫剤では前述した問題が同様に発生する。
一方、特許文献３，４，５記載の方法では、吹き込みガス流量に対してフラックス吹き込み量に限界があり（固気比は５〜３０ｋｇ／ｋｇが限界）、増加可能な攪拌力には限界がある。また、攪拌用ガス流量を増加した場合には、取鍋内の溶鋼湯面の乱れ（揺動）が激しくなり、スプラッシュが発生して地金が蓋に付着する、又は、電極と溶鋼との間で短絡する等してアークが安定せず、アーク加熱が困難になるという問題等が発生する。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、ＣａＦ2やプリメルトフラックスを使用しなくても効率良く脱硫処理を行うことが可能な溶鋼の脱硫処理方法及び脱硫剤を提供することにある。
本発明に係る溶鋼の脱硫処理方法は、溶鋼を収容する取鍋内に生石灰を含む脱硫剤を添加し、取鍋内で溶鋼を攪拌することによって、溶鋼中の硫黄濃度を低減する溶鋼の脱硫処理方法であって、前記脱硫剤として、細孔直径が０．５〜１０μｍ以下の範囲内にある細孔の容積の和が０．１ｍＬ／ｇ以上である生石灰を含む脱硫剤を用いることを特徴とする。
本発明に係る溶鋼の脱硫処理方法は、上記発明において、前記生石灰が、粒径が１〜３０ｍｍ以下の範囲内にある粒子を９０％以上含むことを特徴とする。
本発明に係る脱硫剤は、細孔直径が０．５〜１０μｍ以下の範囲内にある細孔の容積の和が０．１ｍＬ／ｇ以上である生石灰を含み、前記生石灰が、粒径が１〜３０ｍｍ以下の範囲内にある粒子を９０％以上含むことを特徴とする。
本発明に係る溶鋼の脱硫処理方法は、上記発明において、下記数式（１）で示される撹拌動力密度の条件が満足されるように前記溶鋼を攪拌することを特徴とする。なお、本明細書中において、「Ｎｍ３」とは、気圧１０１３２５Ｐａ、温度２７３．１５Ｋの標準状態での気体の体積のことを意味する。
本発明に係る溶鋼の脱硫処理方法は、上記発明において、前記溶鋼が転炉から出鋼されてから脱硫処理開始後１０分以内に溶鋼に投入されるアルミニウムの量が下記数式（２）を満足することを特徴とする。
本発明に係る溶鋼の脱硫処理方法は、上記発明において、前記取鍋内における酸素濃度が１５％以下となるように前記取鍋内にＡｒガスを吹き込むことを特徴とする。
本発明に係る溶鋼の脱硫処理方法及び脱硫剤によれば、ＣａＦ2やプリメルトフラックスを使用しなくても効率良く脱硫処理を行うことができる。
本発明の発明者らは、上記課題を解決するべく、石灰の粒度及び細孔径や溶鋼成分に着目して鋭意検討を重ねた。より具体的には、本発明の発明者らは、硫黄濃度が０．００３０質量％以下である低硫鋼を、ＣａＯ含有物質を脱硫剤の主たる構成物質として使用して取鍋精錬法による脱硫処理で溶製するにあたり、ＣａＦ2を脱硫剤の一部として使用しなくても、また、脱硫剤がプリメルトフラックスでなくても、脱硫剤として添加したフラックスを迅速に滓化させ、効率良く脱硫処理を行うことを目的とし、種々試験・研究を重ねた。
その結果、本発明の発明者らは、脱硫剤として添加したフラックスの滓化促進のためには、フラックスを添加するときの溶鋼の温度、ｓｏｌ．Ａｌ濃度、石灰の粒度、及び石灰の細孔径が重要であることを知見した。但し、溶鋼の温度は、転炉からの出鋼時の溶鋼の温度によって決まり、むやみに出鋼時の溶鋼の温度を高くすることは、転炉耐火物の溶損を増大させ、処理コストの増加を招き得策ではない。
そこで、本発明の発明者らは、石灰が有する細孔のうち、細孔直径が０．５〜１０μｍの範囲内にある細孔の容積の和が０．１ｍＬ／ｇ以上である生石灰を主成分とする粉状脱硫剤を用いることにより、高効率で脱硫処理を行うことができることを見出し、本発明を想到するに至った。なお、生石灰の細孔径分布は、以下に示す方法で測定した。
まず、前処理として、生石灰を１２０℃で４時間、恒温乾燥した。次いで、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｅｓ社製のオートポアＩＶ９５２０を用いて、水銀圧入法により、乾燥させた生石灰の細孔直径が約０．００３６〜２００μｍの範囲内にある細孔分布を求め、累積細孔容積曲線を算出した。さらに、算出された累積細孔容積曲線から細孔直径が０．５〜１０μｍの範囲内にある細孔の容積の和を求めた。
細孔直径は、以下の数式（３）に示すＷａｓｈｂｕｒｎの式を用いて算出した。なお、数式（３）において、Ｐは圧力、Ｄは細孔直径、σは水銀の表面張力（＝４８０ｄｙｎｅｓ／ｃｍ）、θは水銀と試料との接触角（＝１４０ｄｅｇｒｅｅｓ）をそれぞれ示す。
高炉から出銑された溶銑は、溶銑鍋やトピードカー等の溶銑搬送用容器で受銑され、次工程の脱炭精錬を行う転炉に搬送される。通常、この搬送途中で溶銑に対して脱硫処理や脱燐処理等の溶銑予備処理が施されており、本発明は、低硫鋼を製造する技術であることから脱硫処理を実施する。また、低硫鋼の成分規格上からは脱燐処理が必要でない場合であっても、転炉出鋼後の脱硫処理における転炉スラグからの復燐を防止するために、脱燐処理を実施する。
次に、脱硫処理及び脱燐処理の施された溶銑に対して転炉で脱炭精錬を実施し、得られた溶鋼を取鍋に出鋼する。転炉での脱炭精錬は、溶銑には既に脱硫処理及び脱燐処理が施されているので、少量の生石灰（ＣａＯ）及び少量のドロマイト（ＭｇＣＯ3−ＣａＣＯ3）又は焼成ドロマイト（ＭｇＯ−ＣａＯ）をフラックスとして使用し、炉内にスラグ（以下、「転炉スラグ」と呼ぶ）を形成させる。この転炉スラグは、溶銑の脱燐反応を促進させる役割を担うが、溶銑が既に脱燐処理されていることから、主たる役割は、吹錬中の鉄スプラッシュの発生防止及び転炉内張り耐火物の溶損抑制である。
出鋼の末期、溶鋼に混入して転炉スラグが取鍋内に流出するので、これを防止するために、通常実施されるスラグ流出防止対策を実施する。スラグ流出防止対策を実施しても、転炉スラグの完全な流出防止は困難であり、取鍋にはある程度の量の転炉スラグが溶鋼に混入して流出する。出鋼後、溶鋼に混入して流入した転炉スラグを取鍋から除去してもよいが、転炉スラグ中のＳｉＯ2成分が、脱硫剤としてその後に添加されるＣａＯ含有物質の滓化に寄与することから除去しなくてもよい。
取鍋内に所定の組成のＣａＯ−ＭｇＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系の脱硫用スラグを形成するべく、フラックスとしてＣａＯ含有物質、ＭｇＯ含有物質、Ａｌ2Ｏ3含有物質、及びＳｉＯ2含有物質を取鍋内に添加する。但し、前述したように、ＭｇＯはＣａＯに比較して脱硫能が低いので、ＭｇＯ含有物質は添加しなくても構わない。また、溶鋼の脱酸及びスラグの還元（スラグ中のＦｅ酸化物及びＭｎ酸化物の還元）のために、取鍋内に金属Ａｌを添加する。
これらの物質は、ＡＳＥＡ−ＳＫＦ法、ＶＡＤ法、及びＬＦ法のうちのいずれかの方法により脱硫処理を実施する後工程の設備で添加してもよいが、ＣａＯの滓化を促進させる観点から、転炉から取鍋への出鋼時又は出鋼直後に取鍋内に添加することが好ましい。出鋼直後に添加する生石灰は、生石灰が有する細孔のうち、細孔直径が０．５〜１０μｍの範囲内にある細孔の容積の和が０．１ｍＬ／ｇ以上であり、且つ、粒径が１〜３０ｍｍの範囲内にある粒子を９０％以上含有することが好ましい。
ＣａＯ含有物質、ＭｇＯ含有物質、金属Ａｌ、Ａｌ2Ｏ3含有物質、及びＳｉＯ2含有物質の添加量は、取鍋内に流出した転炉スラグの質量及び成分組成を加味し、この転炉スラグを含めて添加されるフラックスが滓化した後に取鍋内に生成されるスラグの組成が、ＳｉＯ2含有量＝５〜１５質量％の範囲内で、且つ、［（質量％ＣａＯ）＋（質量％ＭｇＯ）］／（質量％Ａｌ2Ｏ3）＝１．５〜３．０の範囲内となるように、好ましくは［（質量％ＣａＯ）＋（質量％ＭｇＯ）］／（質量％Ａｌ2Ｏ3）＝１．８〜２．５の範囲内となるように、ＣａＯ含有物質、ＭｇＯ含有物質、金属Ａｌ、Ａｌ2Ｏ3含有物質、及びＳｉＯ2含有物質のそれぞれの添加量を定める。
この場合、生成されるスラグの（質量％ＭｇＯ）／（質量％ＣａＯ）が０．１０以下になるようにそれぞれの添加量を定めることがより好ましい。そして、これらの物質を、定めた添加量だけ取鍋内に添加する。金属Ａｌは添加した全量がＡｌ2Ｏ3になるわけではなく、溶鋼中にも溶解して残る。従って、予め試験によって溶鋼に溶解する溶解Ａｌ分とスラグ中のＡｌ2Ｏ3になる分との比率を求めておき、それに基づき金属Ａｌの添加量を設定する。ＣａＦ2は添加しない。
なお、本発明において、「脱硫処理後の取鍋内スラグの組成を、ＣａＦ2を実質的に含有しない組成に調整する」とは、ＣａＦ2等のフッ素化合物をＣａＯの滓化促進剤として使用しないで脱硫処理後のスラグ組成を調整することを意味し、使用するＣａＯ含有物質やＡｌ2Ｏ3含有物質等に不可避的に混入して持ち来たされるフッ素が脱硫処理後のスラグに存在しても、ＣａＦ2を実質的に含有しないスラグと定義する。
添加するＣａＯ含有物質としては、生石灰（ＣａＯ）、石灰石（ＣａＣＯ3）、消石灰（Ｃａ(ＯＨ)2）、ドロマイト（ＭｇＣＯ3−ＣａＣＯ3）、焼成ドロマイト（ＭｇＯ−ＣａＯ）等を使用し、ＭｇＯ含有物質としては、マグネシアクリンカー（ＭｇＯ）、ドロマイト（ＭｇＣＯ3−ＣａＣＯ3）、焼成ドロマイト（ＭｇＯ−ＣａＯ）等を使用する。
石灰の粒度は、反応効率及び添加歩留の観点から平均粒径が１〜３０ｍｍの範囲内にあることが好ましい。排気系に吸引される量を少なくする観点からは微粉分は少ない方が望ましく、平均粒径３０ｍｍ以上の石灰は少ないことが好ましい。平均粒径の測定方法は以下の通りである。脱硫剤を１ｋｇ採取し、５００μｍ以下、５００μｍ〜１ｍｍ、１〜５ｍｍ、５〜1０ｍｍ、１０〜１５ｍｍ、１５〜２０ｍｍ、２０〜２５ｍｍ、２５〜３０ｍｍ、３０ｍｍ以上の９段階に篩い分けし、平均粒径を重量比率で計算することとし、以下に示す数式（４）により求めた。
Ａｌ2Ｏ3含有物質としては、アルミドロス（金属Ａｌを２０〜７０質量％含有、残部の主成分はＡｌ2Ｏ3）、ボーキサイト（Ａｌ2Ｏ3・２Ｈ2Ｏ）、仮焼アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等を使用する。アルミドロスは金属Ａｌの代替にもなる。ＳｉＯ2含有物質としては、珪砂（ＳｉＯ2）、珪灰石（ＣａＯ−ＳｉＯ2）等を使用する。この場合、取鍋内に流出した転炉スラグの質量が多い場合には、ＳｉＯ2含有物質の添加を必要としないことも起こり得る。また、ＭｇＯ含有物質は、ＭｇＯ含有物質を添加しなくても、スラグ組成が［（質量％ＣａＯ）＋（質量％ＭｇＯ）］／（質量％Ａｌ2Ｏ3）＝１．５〜３．０の範囲内、好ましくは１．８〜２．５の範囲内となるならば添加しなくてもよい。
次いで、溶鋼を収容した取鍋をＡＳＥＡ−ＳＫＦ法、ＶＡＤ法、及びＬＦ法のうちのいずれかの方法によって脱硫処理を実施する設備に搬送し、溶鋼の脱硫処理を実施する。本発明では、脱硫処理をＬＦ設備で実施する場合を例として説明する。図１は、本発明を実施する際に用いたＬＦ設備の側面概略図である。図１において、符号１はＬＦ設備、符号２は取鍋、符号３は昇降式の蓋、符号４はアーク加熱用の電極、符号５，６は浸漬ランス、符号７，８は底吹きポーラス煉瓦、符号９は溶鋼、符号１０はスラグ、符号１１は原材料投入シュート、符号１２はＡｒガス導入管を示す。
このＬＦ設備１では、走行台車（図示せず）に積載された、溶鋼９を収容する取鍋２を蓋３の直下の所定位置に配置し、蓋３を下降させて取鍋２の上端部に密着させ、その状態でＡｒガス導入管１２からＡｒガスを供給して取鍋２と蓋３とで囲まれる空間をＡｒガス雰囲気とする。取鍋２内の酸素濃度が１５％以下となるように炉蓋の周囲に取り付けた配管からＡｒガスを吹き込むことが好ましい。取鍋２内の酸素濃度を低減させることにより、ＬＦ処理中に空気中の酸素と反応してロスするＡｌ量を減らすことができる。取鍋２から吹き込むＡｒガスの流量は、πＬ2／４Ｑの値が５０〜１５０（ｍ／ｍｉｎ）の範囲内となる流量とすることが好ましく、より好ましくは、７０〜１００（ｍ／ｍｉｎ）の範囲内となる流量である。ここで、Ｌは取鍋の直径（ｍ）、ＱはＡｒガス流量(Ｎｍ3／ｍｉｎ)である。Ａｒガスの流量が少ないと十分に酸素濃度が低下せず、逆にＡｒガスの流量が多すぎると溶鋼温度が低下する原因となる。
取鍋２内にＣａＯ含有物質、ＭｇＯ含有物質、金属Ａｌ、Ａｌ2Ｏ3含有物質、及びＳｉＯ2含有物質が予め添加されていない場合、及び、これらの物質の添加量が不足する場合には、この状態で原材料投入シュート１１を介して取鍋２内にこれらの物質のフラックス及び金属Ａｌを投入する。金属Ａｌは開始１０分以内に以下に示す数式（５）を満たすように添加することが好ましい。すなわち、転炉出鋼後のＡｌ濃度に応じて金属Ａｌを添加し、溶鋼中のＡｌ濃度を高めることが脱硫処理を促進させる上で好ましい。
次いで、必要に応じて電極４に通電してアークを発生させ、溶鋼９を加熱すると共に添加したフラックスを滓化させた後、溶鋼９に浸漬ランス５又は浸漬ランス６を浸漬させ、浸漬ランス５、浸漬ランス６、又は、底吹きポーラス煉瓦７，８のうちの少なくとも一箇所から溶鋼９に攪拌用ガスとしてのＡｒガスを吹き込み、溶鋼９を攪拌する。溶鋼９を攪拌することによってフラックスが溶鋼９と混合され、フラックスの滓化が進行してスラグ１０が生成される。
生成したスラグ１０は、溶鋼９の攪拌によって溶鋼９と攪拌・混合され、溶鋼９とスラグ１０との間でスラグ−メタル間反応が発生し、溶鋼９中の硫黄成分がスラグ中に移行する脱硫反応が発生する。この場合、脱硫反応を促進させる観点から、前述したように、浸漬ランス５，６からＡｒガスと共に、Ｃａ合金粉、金属Ｍｇ粉、及びＭｇ合金粉のうちのいずれか１種又は２種以上を溶鋼９中に吹き込むこと、或いは、脱硫処理の少なくとも一時期において、浸漬ランス５，６からの攪拌用ガスの吹き込みと底吹きポーラス煉瓦７，８からの攪拌用ガスの吹き込みとを同時に行うことが好ましい。
Ｃａ合金粉としては、Ｃａ−Ｓｉ合金粉やＣａ−Ａｌ合金粉等を使用し、Ｍｇ合金粉としては、Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ合金粉やＭｇ−Ｓｉ−Ｆｅ合金粉等を使用する。これら金属粉の粒径は、吹き込み添加が可能である限り特定する必要はないが、反応界面積を確保する観点から最大粒径を１ｍｍ以下とすることが好ましい。溶鋼９の硫黄濃度が０．００１０質量％以下になったなら、溶鋼９へのＡｒガスの吹き込みを停止して脱硫処理を終了する。脱硫処理が終了した時点で溶鋼９の温度が目標温度よりも低い場合、アーク加熱を実施し、また、溶鋼９の成分が目標範囲内にない場合には、原材料投入シュート１１を介して成分調整用の合金鉄や金属を投入する。脱硫処理終了後は、必要に応じてＲＨ真空脱ガス装置等で脱ガス精錬を実施した後、連続鋳造機でスラブ鋳片に鋳造する。
以上説明したように、本発明によれば、ＣａＯ含有物質を脱硫剤の主たる構成物質として用いた取鍋精錬法による溶鋼９の脱硫処理において、脱硫処理後のスラグ組成を、ＳｉＯ2の含有量が５〜１５質量％の範囲内になるように調整するので、ＳｉＯ2がＣａＯの滓化促進剤として機能してＣａＯの滓化が促進され、また、脱硫処理後のスラグ組成を、［（質量％ＣａＯ）＋（質量％ＭｇＯ）］／（質量％Ａｌ2Ｏ3）が１．５〜３．０の範囲内になるように調整するので、スラグ１０には高い脱硫能力が確保され、その結果、ＣａＦ2を脱硫剤の一部として使用しなくても、また、脱硫剤がプリメルトフラックスでなくても、効率的に溶鋼９の脱硫処理を行うことが実現される。なお、上記説明はＬＦ設備で本発明を実施した例であるが、ＡＳＥＡ−ＳＫＦ設備及びＶＡＤ設備においても、上記に準じて本発明を適用することができる。
［実施例１］
高炉から出銑された溶銑に対して脱珪処理、脱硫処理、及び脱燐処理を行った後、この溶銑を転炉に装入して脱炭精錬を実施し、炭素濃度が０．０５〜０．０９質量％の範囲内、硫黄濃度が０．００４１〜０．００４３質量％の範囲内、燐濃度が０．００４〜０．０１０質量％の範囲内にある約２５０トンの溶鋼を得た。出鋼後、取鍋へ流出した転炉スラグを徐滓せず、金属Ａｌ、生石灰、軽焼ドロマイト、及びアルミドロスが添加された取鍋を図１に示すＬＦ設備に搬送した。電極をスラグに浸漬させてアーク加熱を行いながら、浸漬ランスから２０００ＮＬ／ｍｉｎのＡｒガスを溶鋼中に吹き込んで溶鋼を攪拌し、約３０分間脱硫処理を行い、硫黄濃度を０．００２４％以下とすることを目標に脱硫処理を実施した。
高炉から出銑された溶銑に対して脱珪処理、脱硫処理、及び脱燐処理を行った後、この溶銑を転炉に装入して脱炭精錬を実施し、炭素濃度が０．０５〜０．０９質量％の範囲内、硫黄濃度が０．００４１〜０．００４３質量％の範囲内、燐濃度が０．００４〜０．０１０質量％の範囲内にある約２５０トンの溶鋼を得た。出鋼後、取鍋へ流出した転炉スラグを徐滓せず、金属Ａｌ、生石灰、軽焼ドロマイト、及びアルミドロスが添加された取鍋を図１に示すＬＦ設備に搬送した。電極をスラグに浸漬させてアーク加熱を行いながら、浸漬ランスから２０００ＮＬ／ｍｉｎのＡｒガスを溶鋼中に吹き込んで溶鋼を攪拌し、約３０分間脱硫処理を行い、硫黄濃度を０．００２４％以下とすることを目標に脱硫処理を実施した。
以下に示す表１に各脱硫試験における脱硫処理前後の溶鋼中硫黄濃度（化学分析値）及び脱硫率を示す。また、表１の備考欄には、本発明の範囲内の試験は「本発明例」、それ以外は「比較例」として表示した。なお、脱硫率は、脱硫処理前後の溶鋼中硫黄濃度の差分を脱硫処理前の溶鋼中硫黄濃度に対して百分率で表示した値である。また、脱硫評価が「○」とは、脱硫処理後の溶鋼中硫黄濃度が０．００２４％以下であったことを示し、脱硫評価が「×」とは、脱硫処理後の溶鋼中硫黄濃度が０．００２４％超であったことを示している。
試験水準と結果を合わせて表１に示す。細孔直径が０．５〜１０μｍの範囲内にある細孔の容積の和が適正でない比較例（試験番号１〜３）では、本発明例（試験番号４〜１５）と比較して脱硫率が低位であった。また、本発明例において、生石灰の平均粒径が１〜３０ｍｍの範囲内にある水準では、滓化が促進され溶鋼の脱硫率も高位であった。
［実施例２］
高炉から出銑された溶銑に対して脱珪処理、脱硫処理、及び脱燐処理を行った後、この溶銑を転炉に装入して脱炭精錬を実施し、炭素濃度が０．０５〜０．０９質量％の範囲内、硫黄濃度が０．００４１〜０．００４３質量％の範囲内、燐濃度が０．００４〜０．０１０質量％の範囲内にある約２５０ｔの溶鋼を得た。出鋼後、取鍋へ流出した転炉スラグを徐滓せず、金属Ａｌ、生石灰、軽焼ドロマイト、及びアルミドロスの添加された取鍋を図１に示すＬＦ設備に搬送した。電極をスラグに浸漬させてアーク加熱を行いながら、浸漬ランスから５００〜２０００ＮＬ／ｍｉｎのＡｒガスを溶鋼中に吹き込んで溶鋼を攪拌し、約３０分間脱硫処理を行い、硫黄濃度を０．００２４％以下とすることを目標に脱硫処理を実施した。
高炉から出銑された溶銑に対して脱珪処理、脱硫処理、及び脱燐処理を行った後、この溶銑を転炉に装入して脱炭精錬を実施し、炭素濃度が０．０５〜０．０９質量％の範囲内、硫黄濃度が０．００４１〜０．００４３質量％の範囲内、燐濃度が０．００４〜０．０１０質量％の範囲内にある約２５０ｔの溶鋼を得た。出鋼後、取鍋へ流出した転炉スラグを徐滓せず、金属Ａｌ、生石灰、軽焼ドロマイト、及びアルミドロスの添加された取鍋を図１に示すＬＦ設備に搬送した。電極をスラグに浸漬させてアーク加熱を行いながら、浸漬ランスから５００〜２０００ＮＬ／ｍｉｎのＡｒガスを溶鋼中に吹き込んで溶鋼を攪拌し、約３０分間脱硫処理を行い、硫黄濃度を０．００２４％以下とすることを目標に脱硫処理を実施した。
以下に示す表２に各脱硫試験における脱硫処理前後の溶鋼中硫黄濃度（化学分析値）及び脱硫率を示す。なお、脱硫評価が「○」とは、脱硫処理後の溶鋼中硫黄濃度が０．００２４％以下であったことを示している。
試験水準と結果を合わせて表２に示す。撹拌動力の増加に伴いＬＦ処理開始５分後の滓化率及び脱硫率が向上することが確認された。また、攪拌動力密度が以下に示す数式（６）を満足することにより、高い滓化率及び脱硫率が得られることが確認された。
［実施例３］
図２は、本発明例及び比較例の滓化率を示す図である。細孔直径が０．５〜１０μｍの範囲内にある細孔の容積の和が０．２ｍＬ／ｇ、粒径が２０ｍｍ以下である生石灰を本発明例、細孔直径が０．５〜１０μｍの範囲内にある細孔の容積の和が０．０３ｍＬ／ｇ、粒径が２０ｍｍ以下である生石灰を比較例とした。図２に示すように、本発明例では比較例に比べて同一の撹拌動力密度（１３５Ｗ／ｔ）であっても滓化が促進されることが確認された。
図２は、本発明例及び比較例の滓化率を示す図である。細孔直径が０．５〜１０μｍの範囲内にある細孔の容積の和が０．２ｍＬ／ｇ、粒径が２０ｍｍ以下である生石灰を本発明例、細孔直径が０．５〜１０μｍの範囲内にある細孔の容積の和が０．０３ｍＬ／ｇ、粒径が２０ｍｍ以下である生石灰を比較例とした。図２に示すように、本発明例では比較例に比べて同一の撹拌動力密度（１３５Ｗ／ｔ）であっても滓化が促進されることが確認された。
［実施例４］
高炉から出銑された溶銑に対して脱珪処理、脱硫処理、及び脱燐処理を行った後、この溶銑を転炉に装入して脱炭精錬を実施し、炭素濃度が０．０５〜０．０９質量％の範囲内、硫黄濃度が０．００４１〜０．００４４質量％の範囲内、燐濃度が０．００４〜０．０１０質量％の範囲内にある約２５０ｔの溶鋼を得た。出鋼後、取鍋へ流出した転炉スラグを徐滓せず、金属Ａｌ、生石灰、軽焼ドロマイト、及びアルミドロスの添加された取鍋を図１に示すＬＦ設備に搬送した。ＬＦ処理では、細孔直径が０．５〜１０μｍの範囲内にある細孔の容積の和が０．２ｍＬ／ｇ、粒径が２０ｍｍ以下である生石灰を用いた。
高炉から出銑された溶銑に対して脱珪処理、脱硫処理、及び脱燐処理を行った後、この溶銑を転炉に装入して脱炭精錬を実施し、炭素濃度が０．０５〜０．０９質量％の範囲内、硫黄濃度が０．００４１〜０．００４４質量％の範囲内、燐濃度が０．００４〜０．０１０質量％の範囲内にある約２５０ｔの溶鋼を得た。出鋼後、取鍋へ流出した転炉スラグを徐滓せず、金属Ａｌ、生石灰、軽焼ドロマイト、及びアルミドロスの添加された取鍋を図１に示すＬＦ設備に搬送した。ＬＦ処理では、細孔直径が０．５〜１０μｍの範囲内にある細孔の容積の和が０．２ｍＬ／ｇ、粒径が２０ｍｍ以下である生石灰を用いた。
以下に示す表３に各脱硫試験における脱硫処理前後の溶鋼中硫黄濃度（化学分析値）及び脱硫率を示す。ここで、[ｓｏｌ.Ａｌ]1が溶製対象鋼種のＡｌ濃度規格上限値（質量％）、[ｓｏｌ.Ａｌ]2が転炉出鋼後の溶鋼中Ａｌ濃度（質量％）である。なお、脱硫評価が「○」とは、脱硫処理後の溶鋼中硫黄濃度が０．００２４％以下であったことを示している。
表３に示すように、ＬＦ処理開始１０分以内に投入したＡｌ量が上記数式（５）の範囲内にある水準では、ＬＦ処理終了時点の[ｓｏｌ.Ａｌ]3値が規格の範囲内であり、脱硫率も高位であった。一方、ＬＦ処理開始１０分以内に投入したＡｌ量が上記数式（５）に示す範囲よりも多かった水準では、ＬＦ処理終了時点の[ｓｏｌ.Ａｌ] 3値が規格上限値を上回っており、次工程のＲＨでの脱Ａｌ処理の必要が生じてしまい、ＲＨの処理時間が延長した。
［実施例５］
高炉から出銑された溶銑に対して脱珪処理、脱硫処理、及び脱燐処理を行った後、溶銑を転炉に装入して脱炭精錬を実施し、炭素濃度が０．０５〜０．０９質量％の範囲内、硫黄濃度が０．００４１〜０．００４４質量％の範囲内、燐濃度が０．００４〜０．０１０質量％の範囲内の約２５０ｔの溶鋼を得た。出鋼後、取鍋へ流出した転炉スラグを徐滓せず、金属Ａｌ、生石灰、軽焼ドロマイト、及びアルミドロスの添加された取鍋を図１に示すＬＦ設備に搬送した。ＬＦ処理では、細孔直径が０．５〜１０μｍの範囲内にある細孔の容積の和が０．２ｍＬ／ｇ、粒径が２０ｍｍ以下である生石灰を用い、ＬＦ処理開始から１０分以内に上記数式（５）を満たすように、金属Ａｌを添加した。
高炉から出銑された溶銑に対して脱珪処理、脱硫処理、及び脱燐処理を行った後、溶銑を転炉に装入して脱炭精錬を実施し、炭素濃度が０．０５〜０．０９質量％の範囲内、硫黄濃度が０．００４１〜０．００４４質量％の範囲内、燐濃度が０．００４〜０．０１０質量％の範囲内の約２５０ｔの溶鋼を得た。出鋼後、取鍋へ流出した転炉スラグを徐滓せず、金属Ａｌ、生石灰、軽焼ドロマイト、及びアルミドロスの添加された取鍋を図１に示すＬＦ設備に搬送した。ＬＦ処理では、細孔直径が０．５〜１０μｍの範囲内にある細孔の容積の和が０．２ｍＬ／ｇ、粒径が２０ｍｍ以下である生石灰を用い、ＬＦ処理開始から１０分以内に上記数式（５）を満たすように、金属Ａｌを添加した。
以下に示す表４に各脱硫試験における脱硫処理前後の溶鋼中硫黄濃度（化学分析値）及び脱硫率を示す。なお、脱硫評価が「○」とは、脱硫処理後の溶鋼中硫黄濃度が０．００２４％以下であったことを示している。
表４に示すように、取鍋内酸素濃度が１５％以下である水準（試験番号３７〜３９）では処理中Ａｌロスが減少することが確認された。なお、処理中Ａｌロス（エア巻き込み）は以下に示す数式（７）を用いて求めた。
本発明によれば、ＣａＦ2やプリメルトフラックスを使用しなくても効率良く脱硫処理を行うことが可能な溶鋼の脱硫処理方法及び脱硫剤を提供することができる。
１ ＬＦ設備
２ 取鍋
３ 蓋
４ 電極
５，６ 浸漬ランス
７，８ 底吹きポーラス煉瓦
９ 溶鋼
１０ スラグ
１１ 原材料投入シュート
１２ Ａｒガス導入管
２ 取鍋
３ 蓋
４ 電極
５，６ 浸漬ランス
７，８ 底吹きポーラス煉瓦
９ 溶鋼
１０ スラグ
１１ 原材料投入シュート
１２ Ａｒガス導入管
Claims (6)
- 溶鋼を収容する取鍋内に生石灰を含む脱硫剤を添加し、取鍋内で溶鋼を攪拌することによって、溶鋼中の硫黄濃度を低減する溶鋼の脱硫処理方法であって、
前記脱硫剤として、生石灰を含む脱硫剤を用い、前記生石灰は、細孔直径が０．５〜１０μｍの範囲内にある細孔の容積の和が０．１ｍＬ／ｇ以上であることを特徴とする溶鋼の脱硫処理方法。 - 前記生石灰が、粒径が１〜３０ｍｍの範囲内にある粒子を９０％以上含むことを特徴とする請求項１に記載の溶鋼の脱硫処理方法。
- 生石灰を含む脱硫剤であって、前記生石灰は、細孔直径が０．５〜１０μｍの範囲内にある細孔の容積の和が０．１ｍＬ／ｇ以上であり、粒径が１〜３０ｍｍの範囲内にある粒子を９０％以上含む生石灰であることを特徴とする脱硫剤。
- 下記数式（１）で示される撹拌動力密度の条件が満足されるように前記溶鋼を攪拌することを特徴とする請求項１又は２に記載の溶鋼の脱硫処理方法。
- 前記溶鋼が転炉から出鋼されてから脱硫処理開始後１０分以内に溶鋼に投入されるアルミニウムの量が下記数式（２）を満足することを特徴とする請求項１、２、４のうち、いずれか１項に記載の溶鋼の脱硫処理方法。
- 前記取鍋内における酸素濃度が１５％以下となるように前記取鍋内にＡｒガスを吹き込むことを特徴とする請求項１、２、４、５のうち、いずれか１項に記載の溶鋼の脱硫処理方法。
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