JPH05140626A - 溶銑の予備処理方法 - Google Patents

溶銑の予備処理方法

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JPH05140626A
JPH05140626A JP3301461A JP30146191A JPH05140626A JP H05140626 A JPH05140626 A JP H05140626A JP 3301461 A JP3301461 A JP 3301461A JP 30146191 A JP30146191 A JP 30146191A JP H05140626 A JPH05140626 A JP H05140626A
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San Nakato
參 中戸
Tetsuya Fujii
徹也 藤井
Shigeru Omiya
茂 大宮
Fumio Sudo
文夫 数土
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Kawasaki Steel Corp
川崎製鉄株式会社
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属Mgの脱硫効率を向上して極低S銑を得
る。 【構成】 脱珪,脱燐処理を行った溶銑について脱硫処
理を行う溶銑の予備処理方法であって、脱硫剤として金
属粉末20〜95%と、 CaOもしくは CaOと CaCO3の混合物
5〜75%とを主成分とするフラックスを用い、該フラッ
クスを搬送ガスと共に溶銑中にインジェクションして脱
硫処理する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は製鋼用溶銑の予備処理方
法に係り、特に脱珪(Si),脱燐(P)処理後の溶銑を
効率良く脱硫(S)することを目的とした溶銑の予備処
理方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、高級鋼製造に対する要請が増大す
るにつれ、転炉精錬の前工程である溶銑の予備処理が重
要となり、特に極低S鋼や極低P鋼の転炉精錬に先立っ
て、脱Si後溶銑の脱P,脱S処理は必須の方法となって
いる。製鋼用溶銑の予備処理方法としては、 1)高炉の鋳床反応槽か傾注樋での脱珪剤(例えば酸化
鉄)のブラスティングあるいはインジェクションによる
脱Siとトピード若しくは溶銑鍋での脱P・脱S剤(例え
ば、CaO,酸化鉄, 塩化カルシウム, 蛍石の混合物)のイ
ンジェクションによる同時脱P,脱S、 2)トピードでのインジェクションによる脱Siと引き続
いて溶銑鍋でインジェクションによる同時脱P・脱S、 3)高炉鋳床反応槽か傾注樋若しくはトピードでの脱Si
ののち、転炉型の溶銑予備処理炉(多くの場合遊休転炉
の流用かそれの改造型)での脱P・脱S剤の上添加と底
吹ガス攪拌による脱P・脱S、のようなプロセスが良く
知られている。
【0003】これらのプロセスは、処理時間が比較的短
かくてもP≦ 0.020%の低P溶銑が得られ易いという長
所があるが、反面S< 0.005%、特にS≦ 0.003%の低
S溶銑を得るのが困難であるという欠点がある。これ
は、脱Pは酸化雰囲気で、脱Sは還元雰囲気でそれぞれ
良く進行するという相反する性質を同時に達成しようと
する矛盾に起因する。
【0004】溶銑の予備処理方法に関する従来から良く
知られた上記の欠点を解決する方法として、例えば川崎
製鉄技報19(1987)4, 222〜 227には、溶銑の脱Pと脱
Sを分化し、脱P処理後に脱S処理を行う方法が提案さ
れている。この方法は脱硫剤としてソーダ灰を使用する
ことにより、フラックスコストの低減と極低P,S銑の
安定供給を可能とした。
【0005】これは、脱硫剤として用いるソーダ灰が C
aO系に比べて溶銑中のSとの親和力が高く、また比較的
低い溶銑温度でも優れた脱硫能を有するためである。反
面脱硫剤としてソーダ灰を用いると、予備処理スラグの
(Na2O) 濃度が高くなるためセメント原料や路盤材への
有効利用が出来なくなる。一方、金属Mgが優れた脱硫能
力を有することは古くから知られており、例えば、特開
昭 52-107218号公報や特開昭 52-115717号公報のように
金属Mg単独あるいは CaOやCaC2との混合物が溶銑脱硫剤
として用いられている。しかしながら、金属Mgは 1)価格が高いため脱硫に要するコストが高くなる、 2)沸点が低く蒸気圧が高いため高温ほど反応効率が低
くなる、 3)脱S後に生成した MgSが次の(1)式の反応により
MgOとSになり易いので処理後復硫が生じ易い、 MgS+(O)=MgO + ・・・(1) という欠点がある。
【0006】そのため、その利用は高炉スラグが少量存
在するだけでかつ脱Si、脱P処理しない溶銑について目
標とする処理後≧ 0.005%の脱硫処理用に限られてい
た。この場合に< 0.005%の極低硫溶銑を得るにはCa
C2と金属Mg粉末の混合物から成る脱硫剤を多量に用いる
必要があり、CaC2を含むスラグを生成し、その処分に窮
することとなる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、脱硫剤とし
て金属Mgを含むフラックスを用いても前記従来の問題を
解決することができる溶銑の脱硫方法を提供することを
目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明は、脱珪, 脱燐処理を行った溶銑について脱硫
処理を行う溶銑の予備処理方法であって、脱硫剤として
金属Mg粉末を含むフラックスを用い、該フラックスを搬
送ガスとともに溶銑中にインジェクションするか、若し
くは上添加後あるいは上添加を行いつつ溶銑中に気体吹
込によるバブリング攪拌をして脱硫処理を行うことを特
徴とする溶銑の予備処理方法である。
【0009】なお、前記の方法において金属Mg粉末20〜
95%と、 CaO若しくは CaOと CaCO3の混合物5〜75%と
を主成分とするフラックスを脱硫剤として用い、該フラ
ックスによる脱S処理前の溶銑温度を1350℃以下として
スラグ組成をCaO/SiO2 (重量%比) ≧3.0 、(T・Fe)
≦7.0%とするのが好ましい。
【0010】
【作用】溶銑の脱Si, 脱P処理後に金属Mg粉末を含む脱
硫用フラックスを用いて脱S処理を行う場合に本発明に
よる著しい改善効果が得られる。すなわち脱S処理後に
脱P処理を行った場合に問題となっていた復Sや同時脱
P・脱S処理で問題となっていた処理後の≦ 0.005%
が得難く溶銑温度低下も 100℃以上になるようなことが
なくなり、≦0.005%の溶銑が容易に得られるように
なる。かつ≦0.003 %の極低硫溶銑も短時間処理で得
られるようになり、溶銑温度低下も30℃以下と小さくな
った。
【0011】このような成果は脱硫用フラックスを搬送
ガスとともに溶銑中にインジェクションする場合に最も
効果的に得られ、金属Mgの脱硫反応効率が高かったが、
上添加後あるいは上添加を行いつつ溶銑中にN2 ガスを
吹込んでバブリング攪拌をして脱硫処理を行う場合でも
比較的高い金属Mgの脱硫反応効率が得られた。インジェ
クション方法でのインジェクション速度は金属Mg粉末の
吹込速度が小さい方が良く、0.05〜0.40kgMg/min・t 、
より望ましくは0.05〜 0.2kgMg/min・tの範囲である。
また、ランス深さを2m以上とするとさらに著しい改善
効果が得られるのでランス浸漬深さがトピードに比べて
より深くできる溶銑鍋がより効果的である。
【0012】また、金属Mgの粉末の粒径は小さすぎると
取扱いに注意を要するだけでなく、結果としてのMgの脱
硫反応効率が劣る。逆に粒径が大きすぎると吹込みの安
定性に欠けることおよび反応効率が低下する。Mgの粒径
は 100〜 400μが適当である。脱硫用フラックスとして
は、金属Mg粉末20〜95%、 CaO若しくはCaOと CaCO3
混合物5〜75%を主成分とするものが有利に用いられ、
これらに10%以下のC粉および/または5%以下のAl粉
を含む脱硫用フラックスは金属Mgの脱硫反応効率を向上
させる効果が認められた。金属Mg粉末が20%未満の脱硫
フラックスでは脱硫処理に長時間を要する。金属Mg粉末
が95%を越えると価格も高く、取扱いに格別の注意を要
するだけで特に優れた効果が認められない。従って95%
以下で経済的に十分である。
【0013】脱硫用フラックスに CaO若しくは CaOと C
aCO3の混合物を5〜75%添加するのは先の(1)式の反
応により生じる復Sが生じるのを防ぐためである。すな
わち、より安定な CaSとしてスラグ中に吸収させると共
に、溶銑中に微細に均一分散した MgSを CaOのまわりに
付着させて浮上分離を促進させるためであり、5〜75%
の範囲が金属Mgの脱硫効果を発揮させるために適当であ
る。
【0014】金属Mgの溶銑中への溶解量は、平衡論的に
は次の(2),(3)式で示される。 Mg(g) =Mg(%) ・・・(2) log 〔%Mg〕=7000/T−5.1 + logPMg ・・・(3) したがって、溶銑温度が低いほど、またMg蒸気の分圧P
Mgが高いほど溶銑中にMgは溶解し易く、Mg蒸気として系
外に散逸する量が少ない。金属Mgでの脱硫時の溶銑温度
は1350℃以下が良く、1300℃以下で行うとMgの脱硫反応
効率がさらに向上する。
【0015】また、金属Mg粉による脱硫処理前のスラグ
は適当な組成にする必要があり、脱Pスラグは完全に若
しくは実質的に害を及ぼさない程度に除滓するか改質し
てCaO/SiO2(重量%)≧3.0, (T・Fe)≦7%にするの
が適当である。CaO/SiO2が3.0未満であれば特に< 0.
005%で復Sが生じ易く、脱S処理後≦ 0.003%の極
低S溶銑が得難くなる。スラグ中の(T・Fe) が7%を
越えるとスラグ中のFe酸化物の還元に要するMg量が多大
となり、Mgの脱硫反応効率が著しく低下するばかりでな
く脱S処理後に(1)式の反応により復Sを生じる原因
となる。
【0016】図1は本発明の実施に用いる溶銑予備処理
方法に係る手順を示している。すなわち、高炉9から出
銑されたその化学組成が大略C/4.5, Si/0.3, Mn/0.2,
P/0.100,S/0.03 溶銑1は鋳床の反応槽2および/ま
たは傾注樋3でランス4を介してブラスティングされた
脱Si剤によりSi=0.05〜0.15%程度に脱Siされ、トピー
ド5に受銑する。
【0017】脱Si後のスラグはトピード5からドラッガ
ー6を用いて除滓したのち、トピード5内に斜めランス
7を用いてインジェクションされた脱P剤により
0.010〜 0.050%程度に脱Pされる。脱P後のスラグは
ドラッガー6を用いて除滓したのち、斜めランス7を用
いて脱S剤をインジェクションし所望の、例えば
0.005 %に脱Sされる。予備処理後の溶銑は除滓ののち
転炉8に製鋼用溶銑として装入され、精錬される。
【0018】本発明に基づく脱S処理は、図1に示した
方法で脱P処理後若しくは脱Pスラグ除滓後に溶銑を溶
銑鍋に移し、溶銑鍋でインジェクション方式の他に上添
加+ガス攪拌の方式により脱硫処理される場合もある。
この場合には、脱Pスラグがより完全に除滓されるとい
う特徴がある。 〔実施例1〕以下、本発明の実施例について説明する。
【0019】図1に示した溶銑予備処理方法に従って脱
Si、脱P処理を行った溶銑を次のような条件下で溶銑鍋
内にて本発明に基づく脱S処理を行った。 ・溶銑量; 180〜 220t ・脱S処理前の溶銑成分;C/4.1〜4.5, Si/0.05〜0.1
5, Mn/0.05〜0.15,P/0.010〜0.040,S/0.020〜0.035 ・インジェクション条件; 搬送ガス N2 3〜6Nm3 /min 脱S用フラックスの吹込速度 0.03 〜0.50kgMg/min・
t ランスの浸漬深さ 1.5〜2.6 m 以上の条件にて脱硫実験を行った結果を以下に説明す
る。図2は、脱硫剤としてMg30%− CaO70%を用いた実
験のうち、復硫量(転炉装入前−脱硫処理後)とスラグ
組成との関係を調べたもので、処理後< 0.005%、
(T・Fe) ≦5%のものについて整理した。この図から
明らかなように、スラグのCaO/SiO2≧ 3.0とすれば復硫
量ΔSを実質上問題のないレベルにすることが出来る。
【0020】図3はスラグ中の(T・Fe) とMgの脱硫反
応への利用効率を調べたもので、スラグ中のCaO/SiO2
3.0のもののみを選びプロットした。この図から明らか
なように、Mgの反応効率はスラグ中の(T・Fe) が7%
を越えると著しく低下する。なお、Mgの脱硫反応効率は
下記式の通りである。
【0021】
【数1】
【0022】図4は処理時の溶銑温度とMgの脱硫反応効
率の関係を示したもので、スラグ中のCaO/SiO2≧ 3,
(T・Fe) ≦5%,処理後< 0.005%のもののみを選
んだ。溶銑温度が1350℃以下の方がMgの脱硫反応効率が
高い。 〔実施例2〕実施例1に示した溶銑予備処理方法,溶銑
量,脱S処理前の溶銑成分の溶銑につき、脱硫用フラッ
クスの組成を変えてインジェクション脱硫を行った場合
の脱硫成績を表1に示す。この際の他の操業条件は以下
に示すようにほぼ同じとした。
【0023】処理時の溶銑温度 1250〜1300℃ Mgの吹込速度 0.03〜0.10kgMg/min・t 搬送ガス N2 4〜5Nm3/min ランスの浸漬深さ 2.0〜 2.4m
【0024】
【表1】
【0025】表1に示すように本発明例のフラックスに
よれば、金属Mgおよび CaOが本発明の範囲外の組成とな
っている比較例に較べてMgの脱硫効率が良く処理後の溶
を安定して 0.005%以下とすることができる。
【0026】
【発明の効果】本発明に基づく溶銑予備処理方法によれ
ば次のような効果が得られる。 1)金属Mgの脱硫効率が向上するため極低P,極低Sの
製鋼用溶銑が極めて経済的に安価に得られる。 2)溶銑予備処理時の温度低下が小さいので、予備処理
時に気体酸素を用いた2次燃焼による温度補償の必要が
なく、したがって耐火物損傷が少ない。また、転炉装入
時の溶銑温度が高くなるので、鉄鉱石やMn鉱石の投入量
を多くすることが可能となり、したがってFe歩留の上
昇, FeMn合金添加量の低減などの効果がある。 3)予備処理スラグのセメント、路盤材等への再利用が
図られ、産業廃棄物とする必要がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施に用いる溶銑予備処理方法に係る
手順の説明図である。
【図2】脱硫実験における復硫量(転炉装入前−脱硫処
理後)とスラグ組成との関係を示すグラフである。
【図3】スラグ中の(T・Fe)とMgの脱硫反応効率との
関係を示すグラフである。
【図4】処理時における溶銑温度とMgの脱硫反応効率と
の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
1 溶銑 2 反応槽 3 傾注樋 4 ランス 5 トピード 6 ドラッガー 7 ランス 8 転炉
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 数土 文夫 岡山県倉敷市水島川崎通1丁目(番地な し) 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 脱珪,脱燐処理を行った溶銑について脱
    硫処理を行う溶銑の予備処理方法であって、脱硫剤とし
    て金属Mg粉末を含むフラックスを用い、該フラックスを
    搬送ガスとともに溶銑中にインジェクションするか、若
    しく上添加後あるいは上添加を行いつつ溶銑中に気体吹
    込によるバブリング攪拌をして脱硫処理を行うことを特
    徴とする溶銑の予備処理方法。
  2. 【請求項2】 金属Mg粉末20〜95%と、 CaO若しくは C
    aOと CaCO3の混合物5〜75%とを主成分とするフラック
    スを脱硫剤として用い、該フラックスによる脱硫処理前
    の溶銑温度を1350℃以下としてスラグ組成をCaO/SiO
    2(重量%比)≧3.0,(T・Fe) ≦ 7.0%とすることを
    特徴とする請求範囲1に記載の溶銑の予備処理方法。
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