JP7342829B2 - 溶銑脱硫設備および溶銑脱硫方法 - Google Patents

Description

本発明は、溶銑の脱硫処理を行う溶銑脱硫設備および溶銑を脱硫処理する方法に関する。

高炉で溶製される溶銑から鋼を製造するに当たり、通常、溶銑には鋼の品質に悪影響を及ぼす硫黄（Ｓ）が０．０２～０．０４ｍａｓｓ％程度の高い濃度で含まれている。そこで、溶銑中の硫黄含有量を低減させることを目的として、転炉での脱炭精錬前の溶銑に脱硫処理を施す溶銑脱硫処理が広く行われている。

溶銑を脱硫処理するには各種方法がある。代表的な方法として、たとえば、特許文献１には、耐火物製の攪拌体（「スターラー」とも呼ぶ）によって機械的に攪拌されている溶銑の浴面上に脱硫剤を添加して脱硫する方法（「機械攪拌式脱硫法」と呼ぶ）が開示されている。この機械攪拌式脱硫法は、安価なＣａＯ系脱硫剤を使用した場合でも他の溶銑脱硫方法に比較して高い脱硫効率が得られることから、近年では主流になっている。なお、耐火物製の攪拌体によって溶銑を強制的に攪拌する脱硫装置を「機械攪拌式脱硫装置」と呼んでいる。

ＣａＯ系脱硫剤を使用した機械攪拌式脱硫法においても、ＣａＯ系脱硫剤にＣａＯの溶融化を促進させる滓化促進剤として蛍石（ＣａＦ_２）などのハロゲン化合物を添加することが行われてきた。しかし、溶銑脱硫処理で発生した脱硫スラグからフッ素などのハロゲン化合物が溶出することによる環境への悪影響が懸念されており、ハロゲン化合物系の滓化促進剤を使用しないで効率的に脱硫することも望まれている。そのため、特許文献２には、ハロゲン化合物を使用しない脱硫剤として、金属ＡｌやＡｌ_２Ｏ_３が主成分となる混合材を使用する方法が提案されている。

また、特許文献３には、ＣａＯ系脱硫剤を微粉化して反応界面積を増加させることにより溶銑を効率良く脱硫処理する方法が開示されている。この方法は、機械攪拌式脱硫装置を用いて溶銑を脱硫処理する際に、インペラー（スターラー）を回転させ、処理容器内に溶銑の渦を形成した状態で、鉄系シース材で被覆した脱硫用ワイヤーを溶銑中に供給するものである。特許文献３には、鉄系シース材で被覆した脱硫剤を溶銑中に供給するので、脱硫剤が微粒であっても添加時に剤の飛散を生じさせることなく、脱硫剤を溶銑中へ添加することが可能となり、これにより、脱硫剤の使用量を増加させることなく、脱硫反応界面積を増加させることができると記載されている。

特開２０００－ １７１０号公報 特開２００８－ ５０６５９号公報 特開２００７－ ３１８１０号公報 特開２０１５－１２０９６３号公報

しかしながら、上記従来の技術には、未だ解決すべき以下のような問題があった。
脱硫スラグの利用方法には、たとえば、特許文献４に開示されるように、焼結鉱の製造時に使用するＣａＯ源として脱硫スラグを用いる方法がある。その際、特許文献２に記載の技術のように脱硫スラグ中のＡｌ_２Ｏ_３濃度が高位になると、これを配合した高炉の生産性に悪影響を及ぼすという問題がある。すなわち、脱硫スラグを焼結鉱へ利用しようとする場合、ハロゲン化合物の代替に金属ＡｌやＡｌ_２Ｏ_３を用いるのには限界がある。

また、特許文献３の方法を用いる場合、インペラーを回転させ、処理容器内に溶銑の渦を形成した状態で鉄被覆脱硫用ワイヤーを溶銑中に供給するので、シース材の厚みの調整が難しいという問題があった。すなわち、シース材の厚みが厚いと溶銑中でシース材が溶解せず、高速で回転している溶銑と一緒に回転しながら溶銑表面から突き出て、周辺設備に損傷を与えるというトラブルが生じた。一方、シース材の厚みが薄いと溶銑に供給した直後にシース材が溶解し、実質的に上添加と同様となって、反応効率の向上効果は認められなかった。

このように、効果的に脱硫反応効率を向上させる脱硫剤や脱硫方法は見出されておらず、ハロゲン化合物を含有せず、Ａｌ_２Ｏ_３濃度が低位な脱硫剤を多量に使用した溶銑脱硫処理を余儀なくされている。

上述の脱硫剤では脱硫能力が低位なため、脱硫設備の稼働率が常時高い状態となる。そこに高炉不調などで出銑される溶銑中のＳ濃度が高い状況が重なると、溶銑脱硫能力が製鋼能力を律速するようになる。溶銑脱硫設備を増強する設備投資を行なえばよいが、機械攪拌式脱硫装置を増強する場合、スターラーを溶銑に浸漬・埋没させるための昇降装置や、スターラーを旋回させるための旋回装置、およびこれらの装置を保持する架台などを設置する必要があり、設備が大掛かりとなって設備費が増大する。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、ハロゲン元素成分を含有せず、Ａｌ_２Ｏ_３濃度が低位な脱硫剤の使用を余儀なくされた環境下で、大掛かりな設備投資を行なわず、容易に事前脱硫処理や追加脱硫処理ができるようにすることで溶銑脱硫能力を向上させ得る溶銑脱硫設備および溶銑脱硫方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決し、上記の目的を実現するため開発した本発明にかかる溶銑脱硫設備は、粉粒状の脱硫剤を金属質の帯材で被覆し線状に成形した脱硫剤ワイヤーを、溶銑鍋に充填された溶銑に送入して該溶銑の脱硫処理を行うための溶銑脱硫設備であって、前記脱硫剤ワイヤーをコイル状に巻き付けたワイヤードラムを保持するワイヤードラム保持部と、該ワイヤードラム保持部から前記脱硫剤ワイヤーを引き出して溶銑鍋に充填された溶銑に向けて送給するワイヤー送給部と、該ワイヤー送給部から送給された前記脱硫剤ワイヤーを案内し、溶銑鍋に充填された溶銑浴面に向けて送入するワイヤー案内部と、を備える脱硫剤ワイヤー送入装置を設け、さらに該脱硫剤ワイヤー送入装置は、溶銑鍋を傾動させた状態で該溶銑鍋内のスラグを溶銑鍋外に掻き出す除滓作業を行なう除滓機能と、除滓作業中に発生するダストを集塵する集塵機能と、を備える除滓装置に隣接し、該除滓装置がスラグを掻き出す方向に平行な方向に移動可能に配設されていることを特徴とするものである。

なお、本発明にかかる溶銑脱硫設備は、
（ａ）前記ワイヤー案内部は、ワイヤー案内管を有し、前記脱硫剤ワイヤーは、該ワイヤー案内管内を通して送給され、該ワイヤー案内管出口より溶銑に向けて送入されるように該ワイヤー案内管が構成されていること、
（ｂ）前記ワイヤー案内管は、該ワイヤー案内管出口側に曲管部を持つこと、
（ｃ）前記ワイヤー案内部は、前記ワイヤー案内管の入口側が挿入され、該ワイヤー案内管を回転可能に支持する固定管部と、前記ワイヤー案内管を周方向に回転させる回転部と、を持つ可動機構を有すること、
（ｄ）前記粉粒状の脱硫剤は、ハロゲン化合物およびＡｌ_２Ｏ_３生成化合物を含有しない組成物からなること、
（ｅ）前記粉粒状の脱硫剤は、粒粉状の金属ＣａまたはＣａ合金を含有する組成物からなること、
などがより好ましい解決手段になり得るものと考えられる。

また、本発明にかかる溶銑脱硫方法は、粉粒状の脱硫剤を金属質の帯材で被覆し線状に成形した脱硫剤ワイヤーを、溶銑鍋に充填された溶銑に送入して該溶銑の脱硫処理を行う方法であって、前記溶銑鍋を傾動させた状態で該溶銑鍋内のスラグを溶銑鍋外に掻き出す除滓作業の終了後、該除滓作業に引き続き、前記脱硫剤ワイヤーを溶銑に送入するための脱硫剤ワイヤー送入装置を溶銑鍋に近づける方向に移動させ、前記脱硫剤ワイヤーをワイヤー送給部から引き出して、前記溶銑鍋内の溶銑に向けて該脱硫剤ワイヤーを案内して送給し、所定量を前記溶銑鍋内の溶銑に送入することを特徴とするものである。

なお、本発明にかかる溶銑脱硫方法は、
（ｆ）機械撹拌式脱硫装置で脱硫処理された溶銑に前記脱硫剤ワイヤーを送入する、または、前記脱硫剤ワイヤーが送入された後の溶銑を機械撹拌式脱硫装置で脱硫処理すること、
（ｇ）前記粉粒状の脱硫剤を、ハロゲン化合物およびＡｌ_２Ｏ_３生成化合物を含有しない組成物とすること、
（ｈ）前記粉粒状の脱硫剤を、粒粉状の金属ＣａまたはＣａ合金を含有する組成物とすること、
などがより好ましい解決手段になり得るものと考えられる。

以上説明したように、本発明によれば、脱硫剤ワイヤー送入装置を除滓装置に隣接して配設することにより、容易に事前脱硫処理や追加脱硫処理ができるようになる。したがって、ハロゲン化合物を含有せず、Ａｌ_２Ｏ_３濃度が低位な脱硫剤の使用を余儀なくされた環境下であっても、大掛かりな設備投資を行なわず、溶銑脱硫能力を向上させることが可能になる。

本発明の一実施形態にかかる溶銑脱硫設備の概要を示す模式図であって、（ａ）は上面図を示し、（ｂ）は、側面図を示す。 上記実施形態における脱硫剤ワイヤー送入装置の移動の様子を示す模式側面図であって、（ａ）は脱硫剤ワイヤーの送入中の様子を示し、（ｂ）は待機中の様子を示す。 上記実施形態におけるワイヤー案内管の使用状態を示す模式図であって、（ａ）はワイヤー案内管が直管の場合の上面図を示し、（ｂ）は、ワイヤー案内管の出口先端を回転させた様子を示す。 上記実施形態におけるワイヤー案内管の可動機構を例示する模式図であって、（ａ）は脱硫剤ワイヤー送入装置の側面図を示し、（ｂ１）は待機状態におけるワイヤー案内部の模式上面図を示し、（ｂ２）は待機状態におけるワイヤー案内部のＡ－Ａ’視模式図を示し、（ｃ１）は使用状態におけるワイヤー案内部の模式上面図を示し、（ｂ２）は使用状態におけるワイヤー案内部のＡ－Ａ’視模式図を示す。 本発明の一実施形態にかかる溶銑脱硫方法を適用した場合のＣａＳｉ原単位と脱硫量ΔＳの関係を示すグラフである。

本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。図１は本発明の一実施形態にかかる溶銑脱硫設備を模式的に示す図であって、図１（ａ）は上面図を示し、図１（ｂ）は側面図を示す。

本実施形態の溶銑脱硫設備１００は、粉粒状の脱硫剤を金属質の帯材で被覆し線状に成形した脱硫剤ワイヤー（コアードワイヤー）Ｗを、溶銑鍋１に充填された溶銑に送入して該溶銑の脱硫処理を行なうものである。本実施形態の溶銑脱硫設備１００には、脱硫剤ワイヤーＷを溶銑に送入するための脱硫剤ワイヤー送入装置２を設ける。その脱硫剤ワイヤー送入装置２は、脱硫剤ワイヤーＷをコイル状に巻き付けたワイヤードラム２０を保持するワイヤードラム保持部２１と、ワイヤードラム保持部２１から脱硫剤ワイヤーＷを引き出して溶銑鍋１に充填された溶銑に向けて送給するワイヤー送給部２２と、ワイヤー送給部２２から送給された脱硫剤ワイヤーＷを案内し、溶銑鍋１に充填された溶銑浴面Ｆに向けて送入するワイヤー案内部２３と、を備える。このワイヤー送入装置２は「ワイヤーフィーダー装置」とも呼ばれる。また、ワイヤーを添加して溶銑処理を行なう方法を「ワイヤーフィーダー法」とも呼ぶ。ワイヤーフィーダー法による溶銑脱硫を志向する場合、ワイヤーフィーダー装置を設置すれば処理が可能となり、たとえば上述した機械攪拌式脱硫法より省スペースかつ安価な設備費で設置できる。

そして、本実施形態の脱硫剤ワイヤー送入装置２は、溶銑鍋１を傾動させた状態で該溶銑鍋１内のスラグを溶銑鍋外に掻き出す除滓作業を行なう除滓機能と、除滓作業中に発生するダストを集塵する集塵機能と、を備えた除滓装置３に隣接し、該除滓装置３のスラグを掻き出す方向に平行な方向に移動可能に配設される。除滓装置３は、たとえば転炉工場の原料溶銑の払い出し（溶銑を混銑車等から溶銑装入鍋に移し替える）場の近傍や、溶銑鍋に装入した溶銑に溶銑脱硫を施す設備の近傍に設置される。そして、除滓装置３は、転炉装入前の溶銑上に浮遊するスラグ（高炉スラグ、溶銑脱燐スラグ、または溶銑脱硫スラグ）を除滓する装置である。図１の例では、フォークリフト３１が除滓機能を有す。また、集塵機能としての集塵機の集塵フード３２の範囲を破線で示す。本実施形態の脱硫剤ワイヤー送入装置２が除滓装置３に隣接して配設されることには下記の利点がある。

まず、はじめに、既設の集塵設備をそのまま使用できる。溶銑の脱硫処理を行なう場合、どのような方法であれ発塵するため、集塵設備の設置は必須である。除滓装置３の備える集塵機能を実現する集塵設備をそのまま使用すれば、新規に集塵設備を設置するより設備費が節減できる。

つぎに、既設の装置をそのまま使用して容易に分析サンプル採取・測温ができる。本実施形態の溶銑脱硫設備１００で脱硫処理を行なう前、または脱硫処理を行なった後の溶銑の成分や温度の情報が必要になる場合がある。その際、分析サンプル採取装置や測温装置が設けられていることが望ましい。新規にそれら装置を設置するより、既存装置を使用することで設備費が節減できる。

さらに、前後の工程との間で、溶銑鍋１の移動が容易であるか、または移動が不要となる。本実施形態の溶銑脱硫設備１００を用いた脱硫処理を、１次脱硫工程とする場合には、除滓後すぐに脱硫剤ワイヤーの添加（１次脱硫）を行ない、溶銑鍋１を移動して２次脱硫工程（たとえば機械撹拌式脱硫処理）が行なえる。また、本実施形態の溶銑脱硫設備を用いた脱硫処理を、２次脱硫工程（救済処理工程）とする場合には、１次脱硫工程（たとえば機械撹拌式脱硫処理）終了後分析サンプルを採取して、溶銑鍋１を除滓場に移動する。この場合、サンプルの分析待ち時間中に溶銑鍋１の移動ができ、判明した分析値が目標値を満たしていれば除滓のみを施し、目標値まで溶銑中Ｓ濃度が低下していなければ本実施形態の溶銑脱硫設備１００により２次脱硫処理（救済処理）を行なうことができる。

また、本実施形態の脱硫剤ワイヤー送入装置２が、除滓装置３のスラグを掻き出す方向に平行な方向に移動可能に配設される理由は下記の通りである。

上記実施形態の脱硫剤ワイヤー送入装置２の移動の様子を模式的に図２に示す。本実施形態の脱硫剤ワイヤー送入装置２を除滓場に設置するにあたり、除滓作業に支障を来さないよう設置することが必要である。たとえば、脱硫剤ワイヤーＷは送入時に蛇行することがある。脱硫剤ワイヤーＷが蛇行すると、脱硫剤ワイヤーＷを溶銑中に添加できなかったり、溶銑浴面Ｆから飛び出したり、溶銑鍋１の内側面に接触して耐火物を傷つけたりすることがある。このため、本実施形態では、脱硫剤ワイヤーＷを溶銑浴面Ｆの所望の位置に所望の向きで送入できるよう、ワイヤー案内部２３に脱硫剤ワイヤーＷを溶銑浴面Ｆ直上まで案内するワイヤー案内管２４（ガイドパイプ）を有する。

本実施形態の溶銑脱硫設備１００を使用した溶銑脱硫処理、および除滓作業は、通常、溶銑鍋１をクレーンで吊り、除滓場デッキ３３の脇まで寄せ、溶銑が流出しない程度に傾けた状態で行なう。本実施形態の脱硫剤ワイヤー送入装置２を使用した溶銑脱硫処理においては、脱硫剤ワイヤーＷを溶銑浴面Ｆの所望の位置に送入するため、ワイヤー案内管２４（ガイドパイプ）先端は除滓場デッキ３３から突き出た状態となる。しかし、常時ワイヤー案内管２４（ガイドパイプ）先端が除滓場デッキ３３から突き出た状態では、除滓作業に支障を来す。そのため、脱硫剤ワイヤーＷの送入時にのみワイヤー案内管２４（ガイドパイプ）先端が除滓場デッキ３３から飛び出るように、脱硫剤ワイヤー送入装置２は台車２５に載せて設置され、除滓場デッキ３３上に敷設されたレール上を台車２５が動くような可動式とする。図２の例では、ワイヤードラム保持部２１を除滓デッキ３３上に配置し、ワイヤー送給部２２およびワイヤー案内部２３を台車２５上に配置しているが、ワイヤードラム保持部２１を台車２５上に配置してもよい。

また、除滓作業は、たとえば、図１に示すようにフォークリフト３１の前部に鍬状の鋼製除滓治具３１１を有し、フォークリフト３１が前後に移動しながら鋼製除滓治具３１１で溶銑表面からスラグを掻き出して行なう。したがって、上述の本実施形態の脱硫剤ワイヤー送入装置２は、除滓作業と干渉しないよう、図１に点線で示すフォークリフト３１の可動範囲３１２の外であって、除滓装置３に隣接した位置に配設される。そして、本実施形態の脱硫剤ワイヤー送入装置２は、除滓装置３のスラグを掻き出す方向に平行な方向に移動できるようにする。そうすることで、除滓中は溶銑鍋１から離れるよう移動（後退）して待機（図２（ｂ））し、一方、脱硫処理時には溶銑鍋１に近づくよう移動（前進）して使用（図２（ａ））する。すると、除滓中は除滓作業と干渉せず、脱硫処理時にはワイヤー案内管２４（ガイドパイプ）出口部先端を溶銑浴面Ｆに近づけて脱硫剤ワイヤーＷを溶銑浴面Ｆの所望の位置に送入することができる。

本実施形態の脱硫剤ワイヤー送入装置２は、除滓装置３に隣接した位置に配設される。そこで、たとえば、除滓後、溶銑鍋１の位置を動かさず、すぐに本実施形態の脱硫剤ワイヤー送入装置２を前進させてワイヤー添加を行なう場合、ワイヤー案内管２４を直管とすると、ワイヤー案内管２４の出口部先端位置は溶銑鍋中心から半径方向の左右どちらかに外れた位置となる（たとえば、図３（ａ））。したがって、ワイヤーを溶銑装入鍋の中心位置に、溶銑面と垂直に送入できるように、ワイヤー案内管２４出口部先端に曲管部２４１を持つことが望ましい。なお、ワイヤー案内管２４の直管部は、水平であっても、上向きや下向きに傾斜していてもよい。

ワイヤー案内管２４出口部先端に曲管部２４１を持ち、ワイヤー案内管２４出口部先端が溶銑装入鍋の中心方向に常時向くようにしてしまう（たとえば、図３（ｂ））と、除滓中に脱硫剤ワイヤー送入装置２が後退して待機していても、ワイヤー案内管２４出口部先端が除滓装置３側に張り出した状態となり、除滓作業と干渉する。従って、ワイヤー案内管２４出口部先端は、脱硫剤ワイヤー送入装置２を前進させ、溶銑に向けて脱硫剤ワイヤーＷを送入するときのみ、溶銑鍋１の中心方向を向くようにするとよい。すなわち、ワイヤー案内管２４がその周方向に回転できるように可動機構を設けるとよい。

具体的な可動機構の例を模式的に図４に示す。図４（ａ）は、脱硫剤ワイヤー送入装置２を模式的に表す部分拡大側面図を示す。図４（ｂ１）および（ｂ２）は、それぞれ待機中のワイヤー案内部２３の上面図およびＡ－Ａ’視断面図を示す。図４（ｃ１）および（ｃ２）は、それぞれ脱硫処理中のワイヤー案内部２３の上面図およびＡ－Ａ’視断面図を示す。図４の例では、ワイヤー案内管２４の入口側を挿入し、該ワイヤー案内管を回転可能に支持する固定管部２６と、前記ワイヤー案内管を周方向に回転させる回転部２７と、を持つ構成とする。ワイヤー案内管２４は、脱硫剤ワイヤー送入装置２の台車２５上に固定された固定管（固定管部２６）を通してワイヤー案内管２４が周方向に回転できるように設置される。また、ワイヤー案内管２４の回転部は、ワイヤー案内管の途中に設けられたフランジ２７と、脱硫剤ワイヤー送入装置２の台車床２５１とをレバーブロック（登録商標）２７１を介したチェーン２７２で接続することによって構成される。レバーブロック（登録商標）２７１を緩めてワイヤー案内管２４と台車床２５１を接続するチェーンを長くすると、ワイヤー案内管２４は曲管部の自重で曲管部２４１先端が鉛直下方を向くよう回転する（図４（ｂ１）、（ｂ２））。一方、レバーブロック（登録商標）２７１を締めてワイヤー案内管２４と台車床２５１を接続するチェーン２７２を短くすると、ワイヤー案内管２４は曲管部２４１の自重に逆らって曲管部先端が溶銑鍋１中心方向を向くよう回転する（図４（ｃ１）、（ｃ２））。なお、クレーンで溶銑鍋１を吊った状態でワイヤー添加を行なう場合、溶銑鍋１の位置の調整はクレーンの操作で行なうことになるので、溶銑鍋１の位置の微調整によりワイヤーの添加位置を調整することは難しい。従って、上記のような構成とすれば、ワイヤー案内管２４（ガイドパイプ）の出口部先端位置をより容易に調整することが可能になり、添加位置の微調整が容易に行なえる。

ワイヤー案内管２４（ガイドパイプ）と溶銑浴面Ｆとの距離が大きい場合は、ワイヤーが蛇行すると、ワイヤーが溶銑浴面Ｆから外れてしまう懸念がある。一方、逆にその距離が小さい場合は、ワイヤー案内管２４（ガイドパイプ）出口部先端に地金が付着し閉塞するおそれがあるため、その距離を目測１ｍ程度となるよう設置するとよい。また、脱硫剤ワイヤー送入装置２は、その可動範囲の外に金属製の囲いで区分すると作業者の安全対策として望ましい。

本実施形態にかかる溶銑脱硫処理で使用する脱硫剤ワイヤーＷは、蛍石や塩化カルシウムなどのハロゲン化合物、ならびに、金属Ａｌ、Ａｌ合金およびＡｌ化合物などスラグ中にＡｌ_２Ｏ_３を増加させるＡｌ_２Ｏ_３生成化合物を含有しない組成物からなる脱硫剤が被覆された脱硫剤ワイヤーＷであることが望ましい。脱硫剤にフッ素などのハロゲン元素が含まれないので、溶銑脱硫処理で発生した脱硫スラグからフッ素などハロゲン化合物が溶出することによる環境への悪影響が解消される。また、スラグ中にＡｌ_２Ｏ_３を増加させるＡｌ_２Ｏ_３生成化合物が脱硫剤に含まれないので、焼結鉱の製造時に使用するＣａＯ源として脱硫スラグを用いても、これを配合した高炉の生産性に悪影響を及ぼす懸念もない。

さらに、本実施形態にかかる溶銑脱硫処理で使用する脱硫剤ワイヤーＷは、粒粉状の金属ＣａまたはＣａ合金を含有する組成物からなる脱硫剤が被覆された脱硫剤ワイヤーＷであるとより好ましい。本実施形態にかかる溶銑脱硫設備１００は、溶銑鍋を傾動させた状態で該溶銑鍋内のスラグを溶銑鍋外に掻き出す除滓作業を行なう除滓機能と、除滓作業中に発生するダストを集塵する集塵機能と、を備えた除滓装置３に隣接して配設される。そのため、脱硫剤ワイヤーＷ添加時に溶銑との反応が激しかったり、多量の粉塵が発生したりすると作業者の安全や、周囲設備の破損の恐れが生じるので、そのような問題の少ない脱硫剤を使用することが望ましい。金属ＣａやＣａＳｉなどのＣａ合金は、溶銑中のＳと化合してＣａＳを形成してスラグ中に取り込むことにより、溶銑の脱硫作用を有する。金属Ｍｇも同様の作用を有するが、金属Ｃａは金属Ｍｇに比較して沸点が高く（１４８４℃）、通常の溶銑温度より高い。したがって、金属ＣａやＣａＳｉなどのＣａ合金は、添加時に蒸気が発生しないため好適である。また、融点の高いＣａＯなどの酸化物を脱硫剤とする場合に比べて、溶銑中に容易に溶解してから脱硫反応が起こると考えられる。脱硫剤として、Ｃａ原単位で０．５ｋｇ／ｔ－溶銑以上とすることが好ましい。これ未満では脱硫量が不十分となるおそれがある。一方、５．０ｋｇ／ｔ－溶銑を超えると処理時間が長くなりすぎ、後工程での処理が難しくなるおそれがある。好ましくは、脱硫剤として、Ｃａ原単位で１～４ｋｇ／ｔ－溶銑の範囲である。

脱硫剤ワイヤーＷに用いる金属被覆材としては、鉄系シース用帯板を用いることが好ましい。溶銑への溶解性を考慮し、炭素鋼の帯板、板厚０．３～０．４ｍｍの範囲のものを、外形１３～１６ｍｍの線材に加工することが好ましい。炭素鋼の帯板としては、例えば、冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）が使用できる。

上記実施形態にかかる溶銑脱硫設備１００を用い、脱硫剤ワイヤーＷとして金属Ｃａ含有（ＣａＳｉ合金）ワイヤーを用いて溶銑脱硫試験を行なった結果を図５に示す。
容量２６０ｔの溶銑鍋に２００～２２０ｔの溶銑を満たし、除滓装置３と脱硫剤ワイヤー送入装置２を併設した除滓場にクレーンで運んだ。その時の溶銑中Ｓ濃度は、０．０２０～０．０４０ｍａｓｓ％の範囲にあり、溶銑温度は処理前で１２３０～１２９０℃であった。脱硫剤ワイヤーＷの被覆材は、板厚０．４ｍｍの炭素鋼の帯板を用い、外径１３ｍｍの線材に加工した。ＣａＳｉ合金は、Ｃａ：３０ｍａｓｓ％、Ｓｉ：６０ｍａｓｓ％のものを用いた。脱硫剤ワイヤーＷの送入量はＣａＳｉ原単位で１～４ｋｇ／ｔ－溶銑（Ｃａ原単位で０．６～２．４ｋｇ／ｔ－溶銑）とした。また、脱硫剤ワイヤーＷの送入速度は２００～３００ｍ／ｍｉｎとした。図５は横軸に送入した脱硫剤ワイヤーのＣａＳｉ原単位（ｋｇ／ｔ－溶銑）をとり、縦軸に脱硫量ΔＳ（×０．００１ｍａｓｓ％）をとった。脱硫量ΔＳは、脱硫処理前と処理後の溶銑中Ｓ濃度の差を示す。併せて、図５には、脱硫に寄与するＣａの効率Ｅｆ（Ｃａ）を示す。Ｅｆ（Ｃａ）は送入したすべてのＣａがＣａＳとして溶銑中Ｓをスラグ中に捕捉した場合を１として、ＣａＳｉ原単位およびＣａ比率と脱硫量ΔＳから計算した。

図５の結果から、ＣａＳｉ原単位１ｋｇ／ｔ－溶銑以上の添加で脱硫効果が現れ、ＣａＳｉ原単位４ｋｇ／ｔ－溶銑では、脱硫に寄与するＣａの効率Ｅｆ（Ｃａ）＝０．０６が得られた。

また、ワイヤー添加後の溶銑浴面の状況を確認したが、ワイヤーの未溶解は見られなかった。過去に実施した金属Ｍｇの脱硫剤ワイヤー添加実験ではワイヤー添加速度が小さいほど未溶解が多くなる傾向があった。それは、添加時のガス発生（Ｍｇ（ｓ）→Ｍｇ（ｇ））によりワイヤーが浮上して溶銑中に滞在する時間が短く、ワイヤー添加速度すなわち溶銑への侵入深さが不十分であったと考えられる。本実施例のＣａＳｉを用いた脱硫剤ワイヤーでは、送入時にガス発生が無かったため、送入速度を遅くしても未溶解懸念は小さいと考えられる。

さらに、ＣａＳｉ原単位４ｋｇ／ｔ－溶銑で添加した溶銑に対し、機械攪拌式脱硫装置を用いて、溶銑の攪拌処理を施したところ、脱硫量ΔＳが０．０１０ｍａｓｓ％、Ｅｆ（Ｃａ）＝０．１０まで向上した。

本発明は、過大な設備投資を必要とせず、軽脱硫を必要とする鋼種や溶銑の事前脱硫処理、追加脱硫処理（救済処理）に適用して好適である。

１００ 溶銑脱硫設備
１ 溶銑鍋
２ 脱硫剤ワイヤー送入装置
２０ ワイヤードラム
２１ ワイヤードラム保持部
２２ ワイヤー送給部
２３ ワイヤー案内部
２４ ワイヤー案内管
２４１ 曲管部
２５ 台車
２５１ 台車床
２６ 固定管部
２７ フランジ（回転部）
２７１ レバーブロック（登録商標）
２７２ チェーン
３ 除滓装置
３１ フォークリフト
３１１ 鋼製除滓治具
３１２ フォークリフトの可動範囲
３２ 集塵フード（の範囲）
３３ 除滓場デッキ
Ｗ 脱硫剤ワイヤー
Ｆ 溶銑浴面

Claims (8)

1. ハロゲン化合物およびＡｌ_２Ｏ_３生成化合物を含有しない粉粒状の脱硫剤を金属質の帯材で被覆し線状に成形した脱硫剤ワイヤーを、溶銑鍋に充填された溶銑に送入して該溶銑の脱硫処理を行うための溶銑脱硫設備であって、
   前記脱硫剤ワイヤーをコイル状に巻き付けたワイヤードラムを保持するワイヤードラム保持部と、該ワイヤードラム保持部から前記脱硫剤ワイヤーを引き出して溶銑鍋に充填された溶銑に向けて送給するワイヤー送給部と、該ワイヤー送給部から送給された前記脱硫剤ワイヤーを案内し、溶銑鍋に充填された溶銑浴面に向けて送入するワイヤー案内部と、を備える脱硫剤ワイヤー送入装置を設け、
   さらに該脱硫剤ワイヤー送入装置は、溶銑鍋を傾動させた状態で該溶銑鍋内のスラグを溶銑鍋外に掻き出す除滓作業を行なう除滓機能と、除滓作業中に発生するダストを集塵する集塵機能と、を備える除滓装置に隣接し、該除滓装置がスラグを掻き出す方向に平行な方向に移動可能に配設されていることを特徴とする溶銑脱硫設備。
2. 前記ワイヤー案内部は、ワイヤー案内管を有し、
   前記脱硫剤ワイヤーは、該ワイヤー案内管内を通して送給され、該ワイヤー案内管出口より溶銑に向けて送入されるように該ワイヤー案内管が構成されていることを特徴とする請求項１に記載の溶銑脱硫設備。
3. 前記ワイヤー案内管は、該ワイヤー案内管出口側に曲管部を持つことを特徴とする請求項２に記載の溶銑脱硫設備。
4. 前記ワイヤー案内部は、
   前記ワイヤー案内管の入口側が挿入され、該ワイヤー案内管を回転可能に支持する固定管部と、前記ワイヤー案内管を周方向に回転させる回転部と、を持つ可動機構を有することを特徴とする請求項２または３に記載の溶銑脱硫設備。
5. 前記粉粒状の脱硫剤は、粒粉状の金属ＣａまたはＣａ合金を含有する組成物からなることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の溶銑脱硫設備。
6. ハロゲン化合物およびＡｌ_２Ｏ_３生成化合物を含有しない粉粒状の脱硫剤を金属質の帯材で被覆し線状に成形した脱硫剤ワイヤーを、溶銑鍋に充填された溶銑に送入して該溶銑の脱硫処理を行う方法であって、
   溶銑鍋を傾動させた状態で該溶銑鍋内のスラグを溶銑鍋外に掻き出す除滓作業を行う除滓機能と、除滓作業中に発生するダストを集塵する集塵機能と、を備える除滓装置に隣接して、前記脱硫剤ワイヤーを溶銑に送入するための脱硫剤ワイヤー送入装置を配置し、
   前記除滓作業の終了後、該除滓作業に引き続き、
   前記脱硫剤ワイヤー送入装置を溶銑鍋に近づける方向に移動させ、
   前記脱硫剤ワイヤーをワイヤー送給部から引き出して、前記溶銑鍋内の溶銑に向けて該脱硫剤ワイヤーを案内して送給し、所定量を前記溶銑鍋内の溶銑に送入することを特徴とする溶銑脱硫方法。
7. 機械撹拌式脱硫装置で脱硫処理された溶銑に前記脱硫剤ワイヤーを送入する、または、前記脱硫剤ワイヤーが送入された後の溶銑を機械撹拌式脱硫装置で脱硫処理することを特徴とする請求項６に記載の溶銑脱硫方法。
8. 前記粉粒状の脱硫剤を、粒粉状の金属ＣａまたはＣａ合金を含有する組成物とすることを特徴とする請求項６または７に記載の溶銑脱硫方法。

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