JPH01108308A - 溶融金属の精錬方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、溶融金属の精錬方法に関し、とくに溶融金
属なかても溶銑や溶鋼に対する精錬剤の接触を促進させ
つつ、種類の異なる精錬処理を連続して効果的に実施し
ようとするものである。

（従来の技術） 溶融金属の精製処理のうち、いわゆる精錬に関したとえ
ば溶銑の脱りんや脱硫処理を行う方法としては、 ■　混銑車や取鍋においてランスを溶鉄中に浸漬させ、
脱硫剤または脱りん剤を吹きこむいわゆる溶銑予備処理
方法、 ■　底吹き羽口を有する転炉において精錬用酸素ガスと
共に脱硫剤または脱りん剤を溶銑中へ吹きこむ方法、 ■　転炉にて上吹きランスより脱硫剤・脱りん剤を溶銑
中へ吹きこむ方法 などが用いられてきた。これらの脱りん・脱硫処理に関
しては、例えば鉄と鋼７１　（１９８５）Ｐ。

３９４に詳述されている。

しかるにこれらの脱硫・脱りん処理においては一般に脱
りん剤・脱硫剤の反応効率は低く、とくに極低硫・極低
りん鋼などを精錬しようとする際には、上記の処理だけ
ではなお不充分で転炉より出鋼した取鍋内の溶鋼に対し
さらに脱硫剤・脱りん剤を投入したり、この際ときには
加熱装置付きの取鍋精錬装置を用いる多段階操作を必要
としている。

（発明が解決しようとする問題点） 溶融金属の化学反応、例えば溶銑の脱りん・脱硫などの
いわゆる精錬反応における反応効率を有利に向上させ、
精錬用フラックス使用量、使用エネルギーや処理時間の
削減などを図ると共に、複数の精錬処理の連続実施を実
現することが、この発明の目的である。

（問題点を解決するための手段） 上記発明目的は、次に述べる事項を骨子とする手順並び
に仕組みよって、有効に達成される。

複数の立上り部をそなえる曲管状の容器に溶融金属を収
容し、少くとも１本の立上り部（駆動立上り部）を占め
る溶融金属の液柱に対し回転力を付与して他の立上り部
内の溶融金属の浴に渦状撹拌流動を帯同的に生起させつ
つ、液浴に供給した精錬剤および／またはそれから派生
するスラグを溶融金属の浴中に巻込んで駆動立上り部へ
向けて貫流移動させ、溶融金属と精錬剤との接触を促進
させることによって溶融金属を精錬するに当り、精錬剤
として複数グループの精錬剤を準備しておき、該精錬剤
のうち一のグループの精錬剤を供給して貫流移動させ、
次いで残りのグループの精錬剤を同様の要領で順次に供
給することから成る溶融金属の精錬方法。

以下に、その具体的例について説明する。

第１図に模式で示した新規な溶融金属の精錬処理装置に
よる処理操業では、立上り部１ａ、ｌｂを有する曲管状
の反応容器２に溶融金属３を収納し、立上り部１ａから
溶融金属３の浴中に精錬剤のフラックス４を供給しつつ
他方の立上り部ｌｂ側にて溶融金属３の浴に、回転力を
強制する。

この回転力は、立上り部ｌｂ側でその外周に配設した回
転磁場発生装置５によって生起させる。

この回転磁場に帯同して溶融金属３の浴の全体にうす巻
き旋回流動を生じて精錬剤のフラックス４又はその変成
になるスラグは該流動に巻き込まれて溶融金属３の浴中
を通して他方の立上り部ｌｂ側の浴面に向け、貫流移動
し、その間に溶融金属との間で十分に接触反応をするこ
ととなる。

この貫流移動について発明者らはさきに水銀を用いた予
備実験において以下の知見を得た。

すなわち第２図に示すような、７字形に屈曲した曲管容
器すに水銀ｍを入れ、曲管容器すの片側のまわりを取囲
む回転磁場発生装置ｆを取りつけ、これにより水銀ｍに
回転磁界を作用させて旋回流動を生起するようにし、曲
管容器すの他側からは水ｗｌを供給した。

この時水銀ｍに充分な回転力を作用させると、水銀ｍは
回転しながら全体として第２図の矢印αのような流れを
生じ、その結果図の左側に供給した水Ｗ１が水銀ｍの流
れに巻きこまれて、回転磁場発生装置ｒを取付けた側に
おける水銀ｍの浴表面に向けｗ２のように移行すること
が見出された。

水銀ｍに充分な回転流を生じさせれば曲管容器すの１端
から供給した水Ｗ１の全てが曲管容器す中で生じる水銀
ｍの旋回流に帯同して接触混合しながら曲管容器すの他
端側へＷ２のように移行することが確認された。

この実験では水を使用したが、さらに水以外の種々の比
重の液体や粉末について試したところ水銀に較べ比重の
より小さいものであればほぼ同様の結果が得られること
が確かめられた。

以上の知見を基に発明者らは曲管容器による精錬実験を
行った結果、従来の溶融金属の化学反応容器によるより
も更に高い反応効率がもたらされて、精錬剤使用量や処
理時間の節減が可能になることを確かめた。極低硫・極
低りん鋼の溶製を目的とした脱りん、脱硫処理を例とし
て以下に詳しく説明する。

再び第１図に示した反応容器２内に溶銑３を収容保持し
、回転磁場発生装置５により溶銑３に回転磁界を作用さ
せて回転力を強制した。その結果溶銑３の浴に生じる回
転運動は反応容器２の屈曲部に当る最深部を通して回転
磁場発生装置５が設置されていない反対側にまで伝わり
、溶銑全体が回転運動する。

この場合回転磁場発生装置の代りに同様の強い回転を与
えるインペラーその他の回転撹拌装置を用いてもさしつ
かえない。

この時回転磁場発生装置５が設置されていない側から溶
銑にソーダ灰などからなる脱硫剤の精錬用フラックス４
をインジェクションランス６より少量の搬送ガスと共に
吹き込んだ。

精錬用フラックス４は溶銑３の回転運動に巻きこまれ、
脱硫反応を生じつつ反応容器２中を溶銑と接触しながら
反応した後スラグ７となって浮上する。

（作　用） この発明によればまず溶銑３の回転によってフラックス
又はスラグが、溶銑３の浴中に巻きこまれ溶銑との接触
撹拌が充分に行われつつ、反応容器２の片側の立上り部
１ａから他側の立上り部１ｂに向けて貫流移行するため
、脱硫反応速度が大きくできる。

とくに脱硫剤としてＣａＣ，などの活性なフラックスを
使用した場合でも、投入したフラックス４は回転運動の
中心に集まる（なんとなれば、フラックスには磁界によ
る誘導電流が生じないため電磁力が作用しないので回転
時間による回転力は作用せずして、溶銑３との間の比重
差の下に浴の中心に集まる）ので反応容器２を構築する
耐火物との接触によって、耐火物と反応し損傷を与える
機会を殆どなくす。

さらには溶銑３の回転運動を利用してフラックス４を瞬
時に溶銑に巻きこませ貫流中での充分な接触を生じさせ
ることができるので短時間の下に処理可能となる。

次に所望のＳ濃度までの脱硫が見込まれる量の脱硫剤の
添加を終えてから、該脱硫剤が浴面から消失したのち、
必要に応じ他側ｌの立上り部１ｂよリスラグを復硫処理
のため除去しつつ、新たに立上り部１ａより脱りん剤と
して酸化鉄、石灰などの精錬フラックス４ｂをインジェ
クシヨンランス６より少量の搬送ガスと共に吹きこむ。

その結果、精錬フラックス４ｂは溶銑３の回転運動に巻
きこまれ、脱りん反応を生じつつ反応容器２中を溶銑と
接触しながら貫流した後スラグ７となって浮上する。

かくして目標濃度までＳとＰ濃度をそれぞれ低下させる
精錬処理が、高効率の下で短時間のうちに実現されるの
である。

すなわち従来脱硫処理と脱りん処理を行う際に一度スラ
グを除去しようとすると、操業を停止してスラグ除去を
行う必要があったのに対し、この発明では脱Ｓ処理を行
った後のスラグは他の立上り部１ｂへ移ｊデ、浮上する
ので短時間のうちに排出できる。また前に述べたように
反応速度が大きく、処理時間も短いので高効率の反応処
理が可能である。その結果、従来、処理に長時間要し、
かつフラックス原単位も高かった例えば極低硫・極低り
ん鋼の溶製も高効率下に短時間で溶製可能となる。

反応容器２の形状は一般にＵ字管、Ｖ字管のように曲部
を有するものであればよい。またそれぞれの立上り部の
形状が同径でも異径でも目的が達せられる形状であれば
よい。

また、ここでは脱硫・脱りん処理を例として述べたが、
その他例えば脱珪処理と脱硫・脱りん処理を行う時など
にも同様にして適用することができる。

ここに示す精錬剤とは脱りん剤、脱硫剤、脱珪剤等の酸
化精錬剤や還元精錬剤を示し、液体、固体の単独または
混合などの状態に制限されない。

また精錬剤のばか精錬剤と同時または別個に添加剤、合
金剤あるいは精錬される原料などを添加する場合もこの
発明の精錬効果を発揮できることはいうまでもない。

（実施例） 災廉勇上 内径が１４００ｍ５で高さが１０００ｍｍの回転磁場発
生装置５（磁界空間の直径が１４００１１１１で高さが
１１０００ｉｎ、空間中心部での磁界強さは最大で６０
０ガウス）を、非磁性材料の外板と耐火物で製作した外
径１３００ａｍ、内径９００ｍのＶ字管タイプになり、
はぼ直角の屈曲部を有する曲管状反応容器２に対し第１
図に示したように設置した。

この時反応容器に１４００°Ｃの溶銑（炭素濃度４．３
％）１６ｔを装入し、ランス６を鉄浴中に浸漬し、脱硫
剤としてＣａＯ、ソーダ灰、ホタル石などからなるフラ
ックスを用い、搬送ガスとしてＮ２を用いて吹きこんだ
。

回転磁場発生装置５によって溶銑中を通って浮上したス
ラグ７は所定の時間まで容器内にためた後定期的に樋９
より排出した。

このようにしてＳ濃度：　０．００３％が見込まれる量
のフラックスを吹き込み、該フラックスが浴面上から消
失したのちに、ランス６より酸化鉄、ＣａＯ、ソーダ灰
、ホタル石などからなる脱りん用フラックスを吹き込ん
だ。回転磁場発生装置５によって溶銑中を通って浮上し
たスラグ７は所定の時間まで容器内にためた後材９より
排出したところ、溶銑のＰ濃度はｏ、　ｏ　ｉ　ｏ％ま
で低下した。

一方比較実験として第３図に示す設備を用いて次の実験
を行った。

実施例と同じく非磁性材料の外板と耐火物で製作した外
径１３００ｕｍ、内径９００鰭の円筒容器８を設置した
。円筒容器８に１４００°Ｃの溶銑（炭素濃度約４．４
％）５．３ｔを装入し、実施例と同じくランス６ｂを鉄
浴中に浸漬し同じ脱硫剤を、Ｎ２を搬送ガスとして吹き
こんだ。

所定量のフラックスを吹きこみ、〔％Ｓ〕＝０、００３
％まで低下したことを確認した後、容器を傾動させてス
ラグを機械的に排除した。その後容器を垂直に戻した後
、再びランス６ｂより実施例と同じ脱りん用フラックス
を吹きこんだ。

この時の実施例と比較例におけるフラックス原単位の平
均値を表１に比較して示す。

表１ 同表より明らかなように、比較例に比べてこの発明に従
う実施例では、同一〔％Ｓ］、同一〔％Ｐ〕までに必要
な脱Ｐ、脱Ｓ用フラックスの原単位が１５ｋｇ／ｌと約
３０％削減できた。

また比較例では実施例と比較して一度排滓するために操
業時間が４０％増加し、その結果処理中の温度降下が５
０°Ｃと太き（、その後の脱炭精錬における熱が不足と
なり、コストの面で不利であった。

なお、この発明につき溶銑の脱硫・脱りんを例にして説
明したが、その他この方法で脱珪処理を行い、脱硫・脱
りん処理を引き続いて行う場合などに適用しても同様の
効果が得られることが確かめられている。

（発明の効果） 以上のようにこの発明では、曲管状の反応容器２中の溶
湯に回転磁界を作用させて主に回転方向の運動を生じさ
せ、回転運動に伴なって生じる溶銑中の流動を利用する
ことにより、溶鉄の脱硫・脱りんなどの化学反応におい
て従来の方法に比べて高い化学反応速度が得られ、また
種類が異なる精錬処理を連続して高反応効率、短時間の
下で行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施に用いて好適な反応容器の断
面図、 第２図は、水銀を用いたモデル実験を示す断面図、 第３図は、従来の反応容器の断面図である。 ｌａ、ｌｂ・・・立上り部　２・・・反応容器３・・・
溶銑　　　　　　　４・・・フラックス５・・・回転磁
場発生装置 ６・・・インジエクションランス ７・・・スラグ　　　　　　８・・・反応容器９・・・
樋 特許出願人　　川崎製鉄株式会社 代理人弁理士　　杉　　村　　暁　　秀同弁理士　杉　
村　興　作 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、複数の立上り部をそなえる曲管状の容器に溶融金属
   を収容し、少くとも１本の立上り部（駆動立上り部）を
   占める溶融金属の液柱に対し回転力を付与して他の立上
   り部内の溶融金属の浴に渦状撹拌流動を帯同的に生起さ
   せつつ、該浴に供給した精錬剤および／またはそれから
   派生するスラグを溶融金属の浴中に巻込んで駆動立上り
   部へ向けて貫流移動させ、溶融金属と精錬剤との接触を
   促進させることによって溶融金属を精錬するに当り、精
   錬剤として複数グループの精錬剤を準備しておき、該精
   錬剤のうち一のグループの精錬剤を供給して貫流移動さ
   せ、次いで残りのグループの精錬剤を同様の要領で順次
   に供給することを特徴とする溶融金属の精錬方法。