JPH05222425A - カルシウム・アルミネートによる溶銑脱硫および脱硫滓の処理方法 - Google Patents

カルシウム・アルミネートによる溶銑脱硫および脱硫滓の処理方法

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JPH05222425A
JPH05222425A JP2927592A JP2927592A JPH05222425A JP H05222425 A JPH05222425 A JP H05222425A JP 2927592 A JP2927592 A JP 2927592A JP 2927592 A JP2927592 A JP 2927592A JP H05222425 A JPH05222425 A JP H05222425A
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calcium aluminate
lime
car
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JP2927592A
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Akio Shinkai
新飼昭男
Hitoshi Furuta
古田仁司
Tadashi Nakajima
義 中島
Shigeru Matsuyama
繁 松山
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Nippon Steel Corp
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TOKYO SUPPLY KK
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶銑脱硫処理で発生するトピードカーなどの
反応容器に堆積付着するスラグと地金の混合物(上張り
と称す)の生成を脱硫処理効率の阻害なしに抑制する。 【構成】 12CaO・7Al23 を主成分とするカ
ルシウム・アルミネートを溶融助剤として脱硫剤の生石
灰に配合比(カルシウム・アルミネート/生石灰の重量
比)0.1〜0.8の範囲で添加する。添加方法として
は事前混合および別系統からの吹付けの場合も効果は同
じである。 【効果】 カルシウム・アルミネートを生石灰との配合
比0.1〜0.8の範囲で使用した結果、上張りの生成
抑制・溶解効果が得られる。更に、脱硫効率がカルシウ
ム・アルミネートの配合比増加に従い向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は溶銑予備処理での脱硫
処理において、半溶融スラグのトピードカー内張りへの
付着堆積を防止し、更に、脱硫効率を高めることを目的
にカルシウム・アルミネート配合による溶銑脱硫および
脱硫滓の処理方法である。
【0002】
【従来の技術】溶銑脱硫処理は鉄鋼生産に於ける重要な
要素技術の一つであり、これまで各種の変遷を経て今日
のいくつかの脱硫処理技術が確立されてきた。
【0003】現在、我が国において最も一般的技術とし
て多くの採用されているのが焼石灰(生石灰)による脱
硫処理であり、その他ソーダ灰(炭酸ナトリウム)脱硫
や一部カーバイト(炭化カルシウム)を配合しての脱硫
である。
【0004】これらの脱硫処理は機能分割技術の確立し
た今日の鉄鋼生産においては、高炉溶銑の予備処理とし
て転炉への装入前にトピードカーまたは取鍋内で行われ
るのが通常である。脱硫処理の目的は高炉銑の硫黄含有
量(S値)0.020〜0.050%を0.001〜
0.020に引き下げることにある。
【0005】いずれの脱硫剤を用いても所期目的を達成
できるものの夫々に使用上の問題点を包含している。
【0006】例えば、石灰脱硫の場合、生石灰の融点が
2500℃と非常に高いため1500℃程度の溶銑中で
は充分な脱硫反応を行わせる為、脱硫剤の細粒化、融点
降下剤としてホタル石の配合など各種の技術的工夫がな
されてきた。
【0007】特に、石灰は安価で豊富な我が国では脱硫
法の主流として利用されるに至っている。また、ソーダ
灰脱硫においては、炭酸ソーダが低融点850℃(Na
2 O)で反応性に優れているが、脱硫滓にNaイオンが
含まれる為、残渣の投棄に問題を残している。カーバイ
ト脱硫においては、処理中の発生するアセチレンガス
(C22 )による環境公害の問題および原料管理の問
題があり使用は激減している。
【0008】本発明は石灰を主成分とする脱硫剤を用い
た溶銑脱硫に関するものである。
【0009】石灰脱硫は通常100メッシュ以下に粉砕
した生石灰を脱硫剤として使用し、脱硫反応効率の向上
に融点降下剤のホタル石またはAlドロスが使用されて
いる。
【0010】トピードカー脱硫の場合、使用方法として
はインジェクション・ランスを介してトピードカー中の
溶銑に脱硫剤を吹き込むインジェクション方式、取鍋で
は溶銑湯面に脱硫剤を投下、特殊撹拌装置を使って撹拌
混合させながら溶銑脱硫を行うKR方式および取鍋溶銑
中に脱硫剤を吹き込む取鍋インジョクション方式が一般
的である。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】従来方式のトピードカ
ー脱硫では多量の生石灰(15〜18kg/T)を吹き
込むため溶銑温度降下が激しく、最大100℃も降下
し、後工程の転炉における熱裕度低下に伴う装入スクラ
ップ量の低下、熱源補充用の炭材増加などによりコスト
アップを来している。
【0012】同時に多量の脱硫剤を吹き込むため吹き込
み時間の延長による能力低下、更に融点降下剤であるホ
タル石の多量使用によるアルミナ製インジェクションラ
ンス耐火物の浸食などの問題がある。
【0013】それ故、耐火物の溶損ネックによりホタル
石は一定量(配合比10%)以上の使用が困難であり、
融点降下の効果も希薄で、溶銑脱硫剤の石灰量を多く使
用せざるをえない。
【0014】また、従来方式による脱硫処理で発生する
脱硫滓は流動性に劣り、トピードカースラグの排出時に
完全排滓が出来ず、その未排出残存滓はトピードカー内
耐火物、特に排出口に近い上部に付着・堆積(以下、上
張りと称する)し、その後の脱硫処理に種々の弊害をも
たらす原因となる。
【0015】まず、第一はトピードカーの内容積低下で
あり、使用頻度によるが使用回数100〜300回で1
5〜25%の低下が見られる。
【0016】第二が撹拌効率の低下による脱硫剤使用原
単位の上昇である。上張り有無による原単位差は20〜
40%にも達する。
【0017】そのため、ある一定(250〜300mm
厚)以上に上張りが堆積するとトピードカー使用を中断
し、ガス溶断、CaC2 による洗浄などで上張り除去し
なければならず、そのまま継続使用が出来ず、操業効率
の低下を余儀なくされている。
【0018】本発明は、上記の種々の問題点を解決し、
上張り発生のない脱S処理技術を提供することを目的と
する。
【0019】
【課題を解決するための手段】図1および図2は本発明
の主剤である12CaO・7Al23 のCaO−Al
23 −SiO2 三元系平衡状態図、CaO−Al2
3 系平衡状態図および化学成分値である。
【0020】カルシウム・アルミネートはSiO2 含有
量が非常に少なく(約2%)、低融点1380℃の組成
であり、またCaOおよびAl23 の溶解吸収能に優
れた化学組成である。
【0021】カルシウム・アルミネートは天然品として
は存在しておらず、これまで製鋼過程、特に精錬時のス
ラグ組成目標として石灰およびアルミニウム精錬で発生
するアルミドロスをホタル石を併用しながら各々単独原
料の形態、又は混合形態で使用し、各原料が溶解し12
CaO・7Al23 に近い組成になるような使用例は
あるもののカルシウム・アルミネート成分を調整したプ
リメルト合成品の実用例はない。
【0022】本発明はカルシウム・アルミネートの優れ
た技術特性にいち早く着目し、実用化を目指し製造法な
らびに実用化試験の結果、製造・実用の両面において所
期の目的を達成するに至ったものである。
【0023】その製造法の概要は次の通りである。原料
分析結果にもとずき各々一定の混合比をもった石灰およ
び天然ボーキサイトを連続溶解炉で溶解したものを所定
の冷却容器に排出・冷却させ粉砕したものである。
【0024】次に実用化に至った経緯について記す。本
発明の出願人は実用化確認のため取鍋精錬におけるスラ
グ造滓試験を行った。
【0025】従来の石灰、ホタル石およびアルミドロス
の混合品に代えて本発明カルシウム・アルミネートを3
kg/t溶銑面に投入し、その後、石灰14kg/tを
投入した。
【0026】その結果、スラグ滓化時間が従来の1/4
〜1/5に短縮されることを確認した。
【0027】この確認試験に基づきカルシウム・アルミ
ネートの持つ諸特性、いわゆる低融点、低溶解熱吸収、
石灰に対する優れた溶解能、滓化スラグの良好な流動
性、耐火物に対する非浸食性、使用時の発煙・発ガスな
どの無公害性などが確認された。
【0028】以上の確認後、トピードカー脱硫処理に使
用し上張りの除去効果の確認を行った。脱硫処理中また
は処理後カルシウム・アルミネートを石灰使用量の15
〜30%添加することにより、半流動状態の脱硫滓がカ
ルシウム・アルミネートの優れた溶解能によって流動性
が付与され、スラグ排出がスムーズかつ充分に行えた。
【0029】尚、上記問題解決に供するカルシウム・ア
ルミネートの製品については、特別な製造法の限定は必
要としないプリメルトであり、12CaO・7Al2
3 を主成分とした表1の組成であれば作用効果において
著しい差異は認められず、実用に供することが可能であ
る。
【0030】
【作用】図3はトピードカー溶銑予備脱硫剤のトピード
カー内壁に付着した上張りの模式図である。図中1は容
器(トピードカー、混銑車)、2はインジェクション・
ランス、3は上張り、4は溶銑、5は脱S剤を示す。
【0031】また、表2は上張り滓の代表的な組成を示
す。この上張りの生成過程は以下の通りである。約15
00℃で受銑したトピードカー内の溶銑は予備処理にお
いて多量の石灰による脱硫処理の結果、約1400℃ま
で溶銑温度が低下する。
【0032】温度低下した溶銑上面に浮遊した脱硫剤は
ホタル石などの融点降下剤によって半溶融状態にある。
この半溶融状態にある脱硫滓は脱硫剤吹き込み時の突沸
で吹き上げ飛散し、一部が上部内壁に付着固化する。
【0033】また、脱硫処理溶銑の排出後、脱硫滓はス
ラグポットなどに排出されるが、半溶融状態のためトピ
ードカー受排出口近傍の保持温度の低い上部内壁で更に
冷却され、固化付着が進行する。上記現象を繰り返しト
ピードカー内上張りが形成・成長する。すなわち、上張
りの発生要因は脱硫滓に流動性がなく半流動状態にある
ことである。
【0034】斯る状況下にあって本発明のカルシウム・
アルミネートを生石灰との配合比(カルシウム・アルミ
ネート/生石灰)≦0.8の範囲で使用した脱硫処理お
よび脱硫滓処理に当たっては、その優れた石灰に対する
溶解能により、脱硫滓の滓化率を向上させ、脱硫効率の
低下なしに半流動状態の脱硫滓に流動性を付与しスラグ
排出をスムーズかつ完全におこなわしめるものである。
【0035】なお、使用したカルシウム・アルミネート
の粒度および使用量については以下の知見が得られた。
【0036】粒度:使用法により0〜25mmの粗粒で
あっても0〜1mmの細粒であっても脱硫率および上張
り防止効果においても有意差は認められなかった。
【0037】従って、使用方法に適した粒度であれば如
何なる粒度のものでも作用効果上では使用することが出
来る。
【0038】使用量:脱硫主剤である石灰と同時吹き付
け使用、または予め混合した状態で使用する場合、カル
シウム・アルミネートの配合割合がある値以上に高くな
ると図5の様に脱硫効率が低下する。ここで称する脱硫
効率は(1)式で定義される脱硫剤単位量当たりの脱硫
能を表す指標である。
【0039】
【数1】
【0040】これは、カルシウム・アルミネート配合に
より脱硫滓の滓化率は向上するが、カルシウム・アルミ
ネート自体の脱硫効率が低いためである。それ故、カル
シウム・アルミネートの配合割合は脱硫効率も加味する
と生石灰との配合比(カルシウム・アルミネート/生石
灰)0.5以下の範囲で適性配合する必要があり、特
に、配合比≦0.5での適用が効果的である。
【0041】
【表1】
【0042】
【表2】
【0043】
【実施例】図4は250Tトピードカーにおける溶銑脱
硫処理の様子を図示したものである。図中1は容器(ト
ピードカー、混銑車)2はインジョクション・ランス、
3は上張り、4は溶銑、5は脱硫剤、6は溶融助剤、7
は吹付口を示す。
【0044】実施例−1 約1ケ月間使用(使用回数95回)後のトピードカーを
選定し使用した。溶銑210Tを通常脱硫処理の後プリ
メルトタイプのカルシウム・アルミネート2.7kg/
T(配合比0.7)で吹き込み処理を行った。処理後の
脱硫滓の状況は目視でスラグ流動性の向上が確認され、
スラグ排出もスムーズであった。また、当法による上張
り除去後、50ヒート時のスラグは使用開始時付着厚の
2/3に減少していることが確認された。
【0045】実施例−2 使用開始後10ヒートのトピードカーを選定し試験を実
施した。溶銑230Tを通常の脱硫処理を行った後、プ
リメルトタイプのカルシウム・アルミネートを0.4k
g/T(配合比0.05)の吹き込み処理操業を連続5
ヒート実施したが処理後の脱硫滓状況に変化は認められ
なかった。6ヒート以降、カルシウム・アルミネート吹
き込み量を1.2kg/T(配合比0.2)に増量した
結果、処理後の脱硫滓の状況はスラグに流動性があり排
出もスムーズであった。試験開始後35ヒート時のスラ
グ付着状況は僅少で実操業に影響をおよぼす程のもので
はなかった。
【0046】実施例−3 脱硫剤で石灰に対するアルミドロス10%の添加量をカ
ルシウム・アルミネートに置換し通常吹き込み脱硫処理
を行い、その後カルシウム・アルミネートを1.5kg
/T吹き込み脱硫剤効率および上張りの付着状況の確認
試験(総配合比0.3)を行った。選定トピードカーは
使用開始80ヒートのものを使用した。試験開始時の上
張り付着状況は使用開始時の脱硫剤原単位に比べ15%
増を要する程度に撹拌効率が低下したものであった。ま
た、試験開始時の受銑量は200Tまで低下していた。
脱硫処理後の脱硫率68%で従来法による結果と大差な
く良好であった。また、脱硫滓も適度の流動性があり、
スラグ排出もスムーズであった。
【0047】本例確認試験において脱硫剤の使用量を従
来使用量の6%減を5ヒート行った結果脱硫率において
従来結果と変わらなかった。本例合計25ヒート後の上
張り状況は試験開始時の20%減が確認され受銑量も開
始時の200Tが215Tまで回復した。
【0048】実施例−4 脱硫剤CaO90%、Alドロス10%吹き込み末期の
5分前よりカルシウム・アルミネート(粒度0〜25m
m)を2.5kg/Tトピード炉口より投入し、その
後、残脱硫剤を吹き込んだ。使用トピードカーは使用開
始15ヒートで上張り付着状態は軽微のものを使用し
た。受銑量は228Tであった。処理後のスラグ状態は
カルシウム・アルミネート未使用時と比べ、適度の流動
性があり、スラグ排出もスムーズであった。
【0049】
【表3】
【0050】
【発明の効果】カルシウム・アルミネートを使った本発
明はトピードカー溶銑の脱硫処理技術によって以下の効
果が確認された。
【0051】1.脱硫処理中または処理後の脱硫滓にカ
ルシウム・アルミネートを配合比0.1以上添加するこ
とで脱硫滓に流動性が付与され排出が容易となり、トピ
ードカーへの上張りが防止出来ると同時に付着上張りが
除去される。
【0052】2.上張り付着のない新しいトピードカー
において脱硫処理毎にカルシウム・アルミネートの添加
処理を行う事により上張り付着は完全に防止出来る。
【0053】3.脱硫剤中の配合比0.1〜0.8のカ
ルシウム・アルミネートを混入することにより、ホタル
石またはAlドロスを使用した場合と同等以上の脱硫効
果が得られると同時に上張りの付着が防止出来る。
【0054】4.上張り解消により、 ・トピードカーの受銑量が安定し操業効率が上がる ・脱硫剤の使用効率が安定し使用原単位の10〜5%の
削減ができる ・トピードカー上張り除去のための使用中断がなくなり
操業効率が上がる。
【0055】5.脱硫剤の排出が容易になることで排出
作業が簡便で作業率が上がる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の主剤である12CaO・7Al23
のCaO−Al23 −SiO2 三元系平衡状態図。
【図2】CaO−Al23 系平衡状態図。
【図3】トピードカー溶銑予備脱硫剤のトピードカー内
壁に付着した上張りの模式図。
【図4】250Tトピードカーにおける溶銑脱硫処理の
様子を図示した模式図。
【図5】脱硫効率と、カルシウム・アルミネート/生石
灰(重量比)の関係図。
【符号の説明】
1…容器 2…インジェクショ
ン・ランス 3…上張り 4…溶銑 5…脱硫剤 6…溶融助剤 7…吹付口
フロントページの続き (72)発明者 古田仁司 北九州市戸畑区飛幡町1番1号 新日本製 鐵株式会社八幡製鐵所内 (72)発明者 中島 義 東京都港区虎ノ門1丁目23番2号富士ビル 東京サプライ株式会社内 (72)発明者 松山 繁 東京都港区虎ノ門1丁目23番2号富士ビル 東京サプライ株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 生石灰を主体とする溶銑脱硫処理で溶融
    助剤として12CaO・7Al23 を主成分とするカ
    ルシウム・アルミネートを生石灰との配合比(カルシウ
    ム・アルミネート/生石灰)で0.1〜0.8の範囲で
    添加することを特徴とする溶銑脱硫および脱硫滓の処理
    方法。
JP2927592A 1992-02-17 1992-02-17 カルシウム・アルミネートによる溶銑脱硫および脱硫滓の処理方法 Withdrawn JPH05222425A (ja)

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