JP6760248B2 - スラグのフォーミング抑制方法及び溶鉄の精錬方法 - Google Patents

Description

本発明は、スラグのフォーミング抑制方法及び溶鉄の精錬方法に関する。

転炉などの精錬容器で溶鉄を精錬処理する場合、精錬処理に伴ってスラグが発生する。発生したスラグは、精錬処理が施された溶鉄とは別に転炉から滓鍋といわれる収容容器へと排出されることで回収される。この際、発生したスラグ中には処理中に副次的に発生した一酸化炭素（ＣＯ）ガスなどの気泡が含まれるため、スラグが膨張する現象（フォーミング）が起きる。滓鍋に収容されたスラグの量が多い場合には、フォーミングによってスラグが滓鍋から流出してしまうため、このフォーミングを抑制することが肝要となる。
スラグのフォーミングを抑制する方法としては、滓鍋内や精錬容器内に水を吹き付ける方法がある（例えば、特許文献１〜３）。また、スラグのフォーミングを抑制する方法としては、滓鍋内や精錬容器内に水分を含んだフォーミング抑止剤を投入する方法がある（例えば、特許文献４，５）。

特開平８−３２５６１９号公報 特開平５−１９５０４０号公報 特開平２−５４７２５号公報 特開２０１５−２２４３８７号公報 特開平３−２９１３２１号公報

しかし、特許文献１〜３のように滓鍋内や精錬容器内に水を吹き付ける方法では、吹き付けられた水がスラグの内部に進入するための推進力が弱いため、スラグの表面のみしかフォーミングが抑制できないことが問題であった。また、特許文献４，５のように滓鍋内や精錬容器内にフォーミング抑止剤を投入する方法においても、同様に、フォーミング抑止剤がスラグの内部に進入するための推進力が弱いことから、スラグの表面のみしかフォーミングが抑制できないことが問題であった。

このように、特許文献１〜５の方法では、フォーミングが抑止されるのはスラグの表面のみであり、十分なフォーミング抑止効果が得られなかった。スラグのフォーミング抑止効果が十分でない場合、スラグを滓鍋へ排出する時間が長くなるため、精錬処理に掛かる時間が長くなるという課題があった。
そこで、本発明は、上記の課題に着目してなされたものであり、スラグのフォーミングを抑えることでスラグを効率良く排出することができる、スラグのフォーミング抑制方法及び溶鉄の精錬方法を提供することを目的としている。

本発明の一態様によれば、精錬処理により発生したスラグを精錬容器から滓鍋に排出する際に、上記滓鍋に、物質粉を含む鎮静剤を投射し、上記物質粉に、水よりも比重が大きく、常温で粉状化可能な物質の粉を用いることを特徴とするスラグのフォーミング抑制方法が提供される。

本発明の一態様によれば、精錬容器で溶鉄を精錬処理する精錬処理工程と、精錬処理により発生するスラグを上記精錬容器から滓鍋へ排出する排滓工程とを備え、上記排滓工程では、上記のスラグのフォーミング抑制方法を用いて、上記滓鍋に排出される上記スラグのフォーミングを抑制することを特徴とする溶鉄の精錬方法が提供される。

本発明の一態様によれば、スラグのフォーミングを抑えることでスラグを効率良く排出することができる、スラグのフォーミング抑制方法及び溶鉄の精錬方法が提供される。

本発明の一実施形態に係るスラグのフォーミング抑制方法を示す説明図である。

以下の詳細な説明では、本発明の実施形態の完全な理解を提供するように多くの特定の細部について記載される。しかしながら、かかる特定の細部がなくても１つ以上の実施態様が実施できることは明らかであろう。他にも、図面を簡潔にするために、周知の構造及び装置が略図で示されている。

＜スラグのフォーミング抑制方法＞
図１を参照して本発明の一実施形態に係るスラグのフォーミング抑制方法について説明する。本実施形態に係るスラグのフォーミング抑制方法は、精錬容器である転炉１で溶鉄２を精錬する際に適用されるものであり、具体的には、転炉１で溶鉄２を精錬処理した後に、精錬処理により生じたスラグ３を滓鍋４へと排出する際に適用されるものである。

転炉１では、溶鉄２から珪素を酸化除去する脱珪処理や、燐を酸化除去する脱燐処理といった酸化反応による精錬処理が施される。この際、転炉１は開口部である炉口１１が上側に位置する正立した状態で精錬処理が行われる（精錬処理工程）。
そして、精錬処理工程が行われた後、転炉１の炉体に溶鉄２を収容した状態で、図１に示すように転炉１が傾動（図１における左周りに傾転）することで、比重差によって溶鉄２の浴面上に浮いているスラグ３が炉口１１から滓鍋４へと排出される（排滓工程）。

本実施形態の排滓工程では、スラグ３を排出し始めてから、収容されるスラグ３が滓鍋４の容量の７０％以下となるまでに、鎮静剤投射装置５を用いて、滓鍋４内に鎮静剤６を投射する。なお、滓鍋４は、スラグ３が排出される前において、空の状態であってもよく、前の精錬処理によって排出されたスラグ３が収容された状態であってもよい。

鎮静剤投射装置５は、ホッパー５１と、ディスペンサータンク５２と、吹込み管５３とを有する。
ホッパー５１には、鎮静剤６が収容される。本実施形態では、一例として、ホッパー５１の容量を２．３ｍ^３とする。
鎮静剤６には、製鋼工程の精錬処理（脱珪処理や脱燐処理、脱炭処理など）で発生したスラグを粉状にしたスラグ粉を含むものが用いられる。また、鎮静剤６は、水分を含むことが好ましく、スラグ粉と水とが混合したものであることがより好ましい。さらに、鎮静剤６の水分の混合率は、５０質量％以下であることが好ましい。水分の混合率が５０質量％超となる場合、吹込み管５３等の配管内での詰まりが生じる可能性が高くなる。さらに、鎮静剤６は、投射前にあらかじめ物質粉と水とを混合したスラリーとすることがのぞましい。あらかじめ鎮静剤をスラリーとすることで、投射した際に鎮静剤６に与えられる推進力が十分に増大され、より多くの鎮静剤６がフォーミングしたスラグ３の中心部まで到達するようになる。さらに、スラグ粉には、最大粒径が１０ｍｍ以下で、且つ粒径が１．６ｍｍ以下のものを５質量％以上８０質量％以下含むものが用いられることが好ましい。スラグ粉の最大粒径が１０ｍｍ超となる場合、または粒径が１．６ｍｍ以下のものが５質量％以上８０質量％以下含まれない場合、配管内での詰まりが生じる可能性が高くなる。なお、スラグ３のリサイクルを考えると、鎮静剤６に含まれるスラグ粉には、本実施形態の精錬工程の精錬処理と同様な処理によって、発生したスラグが用いられることが好ましい。

ディスペンサータンク５２は、ホッパー５１の下側に連結される容器であり、ホッパー５１から切り出された鎮静剤６を収容する。本実施形態では、一例として、ディスペンサータンク５２の容量を２ｍ^３とする。また、ディスペンサータンク５２は、不図示のガス供給部に接続され、ガス供給部から不活性ガス（例えば窒素ガスやアルゴンガス）などのガスが供給されることで、内部の圧力を高めることができる。
吹込み管５３は、ディスペンサータンク５２に接続され、ディスペンサータンク５２に接続されていない側の先端が、滓鍋４の内部に向けて配される。このような鎮静剤投射装置５では、鎮静剤６がホッパー５１からディスペンサータンク５２に切り出された後、ディスペンサータンク５２にガスが供給される。そして、ディスペンサータンク５２の下端の吹込み管５３への接続部（不図示）が開くことで、吹込み管５３を通じて、滓鍋４内に鎮静剤６と搬送用のガスとが投射される。鎮静剤６の投射速度としては、５０ｋｇ／ｍｉｎ以上１５００ｋｇ／ｍｉｎ以下であることが好ましい。鎮静剤６の投射速度を５０ｋｇ／ｍｉｎ以上とすることで、所望するフォーミングの鎮静効果を確保することができる。一方、一般的な投射設備の投射速度の制約を考慮すると、投射速度を１５００ｋｇ／ｍｉｎ以下とすることが、設備導入のコストの観点からは好ましい。

＜変形例＞
以上で、特定の実施形態を参照して本発明を説明したが、これら説明によって発明を限定することを意図するものではない。本発明の説明を参照することにより、当業者には、開示された実施形態の種々の変形例とともに本発明の別の実施形態も明らかである。従って、特許請求の範囲は、本発明の範囲及び要旨に含まれるこれらの変形例または実施形態も網羅すると解すべきである。

例えば、上記実施形態では、精錬処理工程では脱珪処理や脱燐処理が施されるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、精錬処理工程では、溶鉄２から炭素を酸化除去する脱炭処理が施されてもよい。
また、上記実施形態では、排滓工程では溶鉄２を転炉１内に収容した状態で、スラグ３を排出するとしたが本発明はかかる例に限定されない。例えば、精錬処理工程の後、溶鉄２を転炉１の出湯孔から溶鉄用の収容容器（例えば、取鍋や溶銑鍋など）へ排出し、転炉１内にスラグ３のみを収容した状態から、スラグ３を炉口１１から排出する排滓工程を行ってもよい。

さらに、上記実施形態では、精錬容器は転炉１であるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、精錬容器は、トピードや溶銑鍋などの他のものであってもよい。
さらに、上記実施形態では、スラグ粉には製鋼工程で発生するスラグが用いられるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、製銑工程などの他の精錬処理によって生じたスラグが用いられてもよい。

さらに、上記実施形態では、鎮静剤６にはスラグ粉が含まれるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。鎮静剤６には、鎮静効果を示すものとして、水よりも比重が大きく、常温で粉状化できる物質の粉状体である物質粉が含まれればよい。例えば、鎮静剤６には、スラグ粉の代わりに、砂や使用済み耐火物の破砕粉、鉄粉などの他の物質粉が含まれてもよい。また、物質粉としては、作業性の観点から、１４００℃程度の高温でガスを発生しないものが用いられることが好ましい。さらに、物質粉の性状としては、配管内での詰まりを考慮すると、上記実施形態のスラグ粉と同様な粒径とすることが好ましい。

＜実施形態の効果＞
（１）本発明の一実施形態に係るスラグ３のフォーミング抑制方法は、精錬処理により発生したスラグ３を精錬容器（例えば、転炉１）から滓鍋４に排出する際に、滓鍋４に、物質粉を含む鎮静剤６を投射し、物質粉に、水よりも比重が大きく、常温で粉状化可能な物質の粉を用いる。
上記（１）の構成によれば、物質粉を含む鎮静剤６が滓鍋４内のスラグ３に投射されることで、鎮静剤６が十分な推進力を持つようになる。このため、鎮静剤６をスラグ３の表面だけでなく内部にまで添加することができるようになり、スラグ３のフォーミングが十分に抑制され、スラグ３を効率よく排出することができるようになる。

（２）上記（１）の構成において、物質粉に、スラグ粉を用いる。
上記（２）の構成によれば、製鉄所で発生するスラグを鎮静剤６として再利用することができ、また鎮静剤６を含むスラグ３を、通常の精錬処理により発生したスラグと同様に処理することができる。
（３）上記（１）または（２）の構成において、鎮静剤６には水分が含まれる。
（４）上記（１）〜（３）のいずれかの構成において、鎮静剤６として、投射前にあらかじめ物質粉と水とを混合したスラリーを用いる。
（５）上記（４）の構成において、鎮静剤６の水分の混合割合を、０質量％超、５０質量％以下とする。
上記（３）〜（５）の構成によれば、鎮静剤６に水分が含まれることで、より効率的にフォーミングを抑制することができる。このため、用いる鎮静剤６の使用量を低減させることができる。

（６）上記（１）〜（５）のいずれかの構成において、物質粉には、最大粒径が１０ｍｍ以下、かつ粒径が１．６ｍｍ以下のものを５質量％以上８０質量％以下含むものを用いる。
上記（６）の構成によれば、スラグ粉の粒径を上記の範囲に適正化することで、よりスラグ粉がスラグ３の内部にまで入り込むことができ、スラグ３のフォーミングを効率的に抑制することができる。

（７）本発明に一態様に係る溶鉄の精錬方法は、精錬容器で溶鉄２を精錬処理する精錬処理工程と、精錬処理により発生するスラグ３を精錬容器から滓鍋４へ排出する排滓工程とを備え、排滓工程では、上記（１）〜（６）のいずれかのスラグ３のフォーミング抑制方法を用いて、滓鍋４に排出されるスラグ３のフォーミングを抑制する。
上記（７）の構成によれば、スラグ３のフォーミングが十分に抑制され、スラグ３を効率よく排出することができるようになる。このため、排滓工程に要する時間が決められている場合には、排出されるスラグ３の量が増大することで、精錬処理を効率よく行うことができる。また、排滓工程においてスラグ３を転炉１から完全に排出しないといけない場合には、排滓工程にかかる時間を短縮することができ、能率を向上させることができる。

次に、本発明者らが行った実施例について説明する。実施例では、上記実施形態と同様に溶鉄２の精錬処理を行い、排滓工程において、鎮静剤投射装置５を用いて、滓鍋４に鎮静剤６を投射し、時間あたりの排滓量及び排滓工程における排滓量を測定した。また、比較として、鎮静剤６の投射を行わない条件（従来例）、及び鎮静剤について水とスラグとを別々に投射する条件（比較例）でも排滓工程を行い、実施例と同様に排滓量の測定を行った。

また、鎮静剤６として、実施例５では１０ｍｍの篩目で篩ったスラグ粉、実施例５以外の試験例では５ｍｍの篩目で篩ったスラグ粉をそれぞれ用いた。なお、スラグ粉に用いるスラグの塩基度（スラグ中のＳｉＯ_２に対するＣａＯの濃度比（ＣａＯ／ＳｉＯ_２））は、２．８以上４．５以下とした。さらに、実施例では、鎮静剤６を４４０ｋｇ／ｍｉｎの投射速度で、一回の排滓工程において４ｍｉｎ／ｃｈ〜５ｍｉｎ／ｃｈの間、投射した（「ｃｈ」は、転炉１での精錬工程及び排滓工程からなる一連の精錬処理の回数を示す）。投射された鎮静剤６の量は、１〜３ｔ／ｃｈであった。さらに、実施例及び比較例では、排滓工程にかかる時間を一定の時間とした。

実施例の結果を、表１に示す。鎮静剤６の投射を行うことで時間当たりの排滓量（転炉１から排出されるスラグの量）が増加することが確認できた。これは、鎮静剤６を投射することで、滓鍋４に排出されたスラグ３のフォーミングが抑制され、多量のスラグ３を転炉１から連続的に排出可能となったためである。中でも鎮静剤６をスラリー状とした実施例３が最も多量のスラグを排出できた。

また、表１において、一回の排滓工程での排滓量の平均値は、従来例の排滓量［ｔ／ｃｈ］を１（ベース）として指数化し、これに対する増加割合を示したものである。表１に示すように、時間当たりの排滓量が増加することで、排滓工程における排滓量が３４％増加することが確認できた。なお、実施例における排滓量は５ｔ／ｃｈ〜２０ｔ／ｃｈであり、滓鍋４に排出されたスラグ３の塩基度は２．０以下であった。
以上の結果から、本発明によればスラグ３のフォーミングを抑えられることで、スラグ３を効率良く排出することができることが確認できた。

１ 転炉
２ 溶鉄
３ スラグ
４ 滓鍋
５ 鎮静剤投射装置
５１ ホッパー
５２ ディスペンサータンク
５３ 吹込み管
６ 鎮静剤

Claims (6)

1. 精錬処理により発生したスラグを精錬容器から滓鍋に排出する際に、
   前記滓鍋に、物質粉を含む鎮静剤を投射し、
   前記物質粉に、水よりも比重が大きく、常温で粉状化可能な物質の粉であって、最大粒径が１０ｍｍ以下、かつ粒径が１．６ｍｍ以下のものを５質量％以上８０質量％以下含み、スラグ粉、砂、使用済み耐火物の破砕粉及び鉄粉の少なくとも一つを含むものを用いることを特徴とするスラグのフォーミング抑制方法。
2. 前記物質粉に、スラグ粉を用いることを特徴とする請求項１に記載のスラグのフォーミング抑制方法。
3. 前記鎮静剤には水分が含まれることを特徴とする請求項１または２に記載のスラグのフォーミング抑制方法。
4. 前記鎮静剤として、投射前にあらかじめ物質粉と水とを混合したスラリーを用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のスラグのフォーミング抑制方法。
5. 前記鎮静剤の前記水分の混合割合を、０質量％超、５０質量％以下とすることを特徴とする請求項４に記載のスラグのフォーミング抑制方法。
6. 精錬容器で溶鉄を精錬処理する精錬処理工程と、
   精錬処理により発生するスラグを前記精錬容器から滓鍋へ排出する排滓工程と
   を備え、
   前記排滓工程では、請求項１〜５のいずれか１項に記載のスラグのフォーミング抑制方法を用いて、前記滓鍋に排出される前記スラグのフォーミングを抑制することを特徴とする溶鉄の精錬方法。

Images