JPH05306408A - 鋼スクラップ溶解時の不純物除去方法 - Google Patents
鋼スクラップ溶解時の不純物除去方法Info
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- JPH05306408A JPH05306408A JP11292392A JP11292392A JPH05306408A JP H05306408 A JPH05306408 A JP H05306408A JP 11292392 A JP11292392 A JP 11292392A JP 11292392 A JP11292392 A JP 11292392A JP H05306408 A JPH05306408 A JP H05306408A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
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- Manufacture Of Iron (AREA)
- Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、スクラップ等の鉄鋼材料を溶解す
る際の不純物特に、Ｓｎ、Ｃｕ、Ａｓ、Ｂｉ、Ｐｂ等の
トランプエレメントと称する不純物元素の蒸発除去を行
う方法を提供する。 【構成】 本発明は、ガスを上底吹き可能な反応容器に
鋼スクラップを装入して溶解する際に、ガス吹込みと同
時に粉体吹込みも可能な底吹きノズルを用いて、アルカ
リ金属またはアルカリ土類金属の硫化物または硫酸塩の
うち１種または２種以上を、該ノズルから吹込み、溶銑
中のトランプエレメント（Ｓｎ、Ｃｕ、Ａｓ、Ｂｉ、Ｐ
ｂ等）を気化除去する。 【効果】 本発明を実施することにより、従来法より
も、短時間かつ低コストで、操業性をそこなわずに、ト
ランプエレメントを除去できる。
る際の不純物特に、Ｓｎ、Ｃｕ、Ａｓ、Ｂｉ、Ｐｂ等の
トランプエレメントと称する不純物元素の蒸発除去を行
う方法を提供する。 【構成】 本発明は、ガスを上底吹き可能な反応容器に
鋼スクラップを装入して溶解する際に、ガス吹込みと同
時に粉体吹込みも可能な底吹きノズルを用いて、アルカ
リ金属またはアルカリ土類金属の硫化物または硫酸塩の
うち１種または２種以上を、該ノズルから吹込み、溶銑
中のトランプエレメント（Ｓｎ、Ｃｕ、Ａｓ、Ｂｉ、Ｐ
ｂ等）を気化除去する。 【効果】 本発明を実施することにより、従来法より
も、短時間かつ低コストで、操業性をそこなわずに、ト
ランプエレメントを除去できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、スクラップ等の鉄鋼材
料を溶解する際に不純物、特に、Ｓｎ、Ｃｕ、Ａｓ、Ｂ
ｉ、Ｐｂ等のトランプエレメントと称する不純物元素の
蒸発除去を行う方法に関する。
料を溶解する際に不純物、特に、Ｓｎ、Ｃｕ、Ａｓ、Ｂ
ｉ、Ｐｂ等のトランプエレメントと称する不純物元素の
蒸発除去を行う方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】鋼スクラップの組成は、鉄が主成分であ
るが、それ以外にも幾つかの元素が含まれている。特
に、メッキに起因するＳｎ、除去しきれない電気配線材
料残材の混入に起因し、かつ含有量も比較的多いＣｕお
よびそれらに比べると含有量は少ないが、合金元素等と
して混入しているＡｓ、Ｂｉ、Ｐｂ等のトランプエレメ
ントと呼ばれる元素が含まれている。これらの元素は何
れも、普通の製銑、製鋼工程のように、滓化反応により
分離除去することが難しいため、その除去には苦労して
いる。
るが、それ以外にも幾つかの元素が含まれている。特
に、メッキに起因するＳｎ、除去しきれない電気配線材
料残材の混入に起因し、かつ含有量も比較的多いＣｕお
よびそれらに比べると含有量は少ないが、合金元素等と
して混入しているＡｓ、Ｂｉ、Ｐｂ等のトランプエレメ
ントと呼ばれる元素が含まれている。これらの元素は何
れも、普通の製銑、製鋼工程のように、滓化反応により
分離除去することが難しいため、その除去には苦労して
いる。
【０００３】しかしながら、これらのトランプエレメン
ト除去に関して、既にいくつかの方法が公知となってい
る。すなわち、スクラップ溶解時における上記元素（Ｓ
ｎ、Ｃｕ、Ａｓ、Ｂｉ、Ｐｂ等）の除去方法としては、
大きく分けて次の三つがある。第一の方法は、例えば特
開昭５７−１３７４１４号公報等に見られるように、金
属Ｃａ、Ｃａ合金あるいはＣａ化合物（例えばＣａ
Ｃ2 、ＣａＣＮ2 ）等のＣａ（カルシウム）を主要構成
元素とする、反応性に富む物質を添加し、その滓化によ
り生成するスラグを分離除去する方法である。
ト除去に関して、既にいくつかの方法が公知となってい
る。すなわち、スクラップ溶解時における上記元素（Ｓ
ｎ、Ｃｕ、Ａｓ、Ｂｉ、Ｐｂ等）の除去方法としては、
大きく分けて次の三つがある。第一の方法は、例えば特
開昭５７−１３７４１４号公報等に見られるように、金
属Ｃａ、Ｃａ合金あるいはＣａ化合物（例えばＣａ
Ｃ2 、ＣａＣＮ2 ）等のＣａ（カルシウム）を主要構成
元素とする、反応性に富む物質を添加し、その滓化によ
り生成するスラグを分離除去する方法である。
【０００４】第二の方法は、例えば特開昭６１−２６６
５１５号公報等に見られるように、添加剤としてＮａ2
Ｓ、Ｈ2 Ｓ、ＣａＳあるいはＮａ2 ＳＯ4 等のＳ（イオ
ウ）を含む硫化物や硫酸塩を用い、第一の方法と同じよ
うに、その滓化により生成するスラグを分離除去する方
法である。以上二つの方法は、何れも滓化によるスラグ
を分離してトランプエレメントの低減を図っている。
５１５号公報等に見られるように、添加剤としてＮａ2
Ｓ、Ｈ2 Ｓ、ＣａＳあるいはＮａ2 ＳＯ4 等のＳ（イオ
ウ）を含む硫化物や硫酸塩を用い、第一の方法と同じよ
うに、その滓化により生成するスラグを分離除去する方
法である。以上二つの方法は、何れも滓化によるスラグ
を分離してトランプエレメントの低減を図っている。
【０００５】これに対して、第三の方法は、例えば特開
昭６１−１４９４１４号公報あるいは特開昭６１−１４
９４１５号公報等に見られるように、必要に応じて添加
剤（ガスおよび／または酸化物）を投入し、真空下であ
るいはプラズマ・アークを用いて、トランプエレメント
ないしはトランプエレメントを含む化合物を蒸発除去す
る方法である。
昭６１−１４９４１４号公報あるいは特開昭６１−１４
９４１５号公報等に見られるように、必要に応じて添加
剤（ガスおよび／または酸化物）を投入し、真空下であ
るいはプラズマ・アークを用いて、トランプエレメント
ないしはトランプエレメントを含む化合物を蒸発除去す
る方法である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前述の第一の方法は、
そこで用いる添加物質がＣａを主要構成元素としてお
り、反応性に富む物質であるため、取扱い上注意を要す
る場合（特にＣａＣ2 は危険物第３類に指定されてい
る）があり、またこのような物質を用いることは割高で
もあるため、コスト高に繋がる。さらにこの方法は、主
としてトランプエレメント中のＳｎ（錫）を除去する方
法であり、もう一つの主要トランプエレメントであるＣ
ｕ（銅）の除去も同時に行うためには、ＣａＳあるいは
ＣａＳＯ4 のようなＳも含んだ化合物を用いる必要があ
る。
そこで用いる添加物質がＣａを主要構成元素としてお
り、反応性に富む物質であるため、取扱い上注意を要す
る場合（特にＣａＣ2 は危険物第３類に指定されてい
る）があり、またこのような物質を用いることは割高で
もあるため、コスト高に繋がる。さらにこの方法は、主
としてトランプエレメント中のＳｎ（錫）を除去する方
法であり、もう一つの主要トランプエレメントであるＣ
ｕ（銅）の除去も同時に行うためには、ＣａＳあるいは
ＣａＳＯ4 のようなＳも含んだ化合物を用いる必要があ
る。
【０００７】また、第二の方法であるＳ含有化合物添加
の場合には、第一の方法とは異なり、主にＣｕの除去を
行うため、ＣａＳ等のようなＣａも含んだ化合物を添加
すれば、Ｓｎの除去も同時に促進されて都合が良い。し
かし、この方法によりＣｕおよびその他のトランプエレ
メント除去を行う場合には、スラグ−溶銑間のＳの分配
関係に基づいて溶銑中のそれらの元素の含有量低減が図
られるため、除去しきれないＳが残存して、溶銑の品質
特性を悪化させることが問題となる。この問題は、第一
の方法でＣａの他にＳも含んだ化合物を添加する際にも
同様に生じる。
の場合には、第一の方法とは異なり、主にＣｕの除去を
行うため、ＣａＳ等のようなＣａも含んだ化合物を添加
すれば、Ｓｎの除去も同時に促進されて都合が良い。し
かし、この方法によりＣｕおよびその他のトランプエレ
メント除去を行う場合には、スラグ−溶銑間のＳの分配
関係に基づいて溶銑中のそれらの元素の含有量低減が図
られるため、除去しきれないＳが残存して、溶銑の品質
特性を悪化させることが問題となる。この問題は、第一
の方法でＣａの他にＳも含んだ化合物を添加する際にも
同様に生じる。
【０００８】さらに、これら第一の方法および第二の方
法では、トランプエレメントの除去方法として、滓化に
よりスラグを生成させ、これを分離除去する方法を採用
している。しかしながら、この際のスラグ除去により有
効成分も除去してしまう可能性があり、歩留り低下に繋
がる。特に、このトランプエレメントを十分に除去する
必要があるような溶銑を製造する場合には、前記した添
加剤投入からスラグ除去に至る工程を繰返し実施する必
要が生じ、歩留り低下は避けられない。また、このスラ
グ除去は作業性があまり良くないことから、その繰返し
は好ましいことではない。
法では、トランプエレメントの除去方法として、滓化に
よりスラグを生成させ、これを分離除去する方法を採用
している。しかしながら、この際のスラグ除去により有
効成分も除去してしまう可能性があり、歩留り低下に繋
がる。特に、このトランプエレメントを十分に除去する
必要があるような溶銑を製造する場合には、前記した添
加剤投入からスラグ除去に至る工程を繰返し実施する必
要が生じ、歩留り低下は避けられない。また、このスラ
グ除去は作業性があまり良くないことから、その繰返し
は好ましいことではない。
【０００９】一方、第三の方法は、真空雰囲気の実現あ
るいはプラズマ発生装置の導入等に対する配慮が必要な
ため、その設備化にはコストと時間を要し、従来の設備
のままで即対応はできず、簡単に実施可能とはいかな
い。また、除去しようとするトランプエレメントの濃度
が低くなるにつれ（特に、０．０５％以下）、除去反応
は、溶銑中のトランプエレメントの物質移動に律速され
ることになり、除去速度が低下する。この問題を解決す
るためには、底吹きガス量を増加させ、浴の攪拌力を増
すことが有効であるが、そのためには、ガス配管を太く
するなど、大規模な設備改造を要する。また、吹抜け等
を考えると、吹込めるガス量にも限界がある。
るいはプラズマ発生装置の導入等に対する配慮が必要な
ため、その設備化にはコストと時間を要し、従来の設備
のままで即対応はできず、簡単に実施可能とはいかな
い。また、除去しようとするトランプエレメントの濃度
が低くなるにつれ（特に、０．０５％以下）、除去反応
は、溶銑中のトランプエレメントの物質移動に律速され
ることになり、除去速度が低下する。この問題を解決す
るためには、底吹きガス量を増加させ、浴の攪拌力を増
すことが有効であるが、そのためには、ガス配管を太く
するなど、大規模な設備改造を要する。また、吹抜け等
を考えると、吹込めるガス量にも限界がある。
【００１０】以上述べてきたことからもわかるように、
前記三つの方法には、危険物等反応性に富む物質の取扱
いによる煩わしさ、コスト高、残存Ｓによる溶銑の品質
不良、歩留り低下、作業性不良、あるいは設備化に対す
る即応性欠如等の問題が内在しているため、好ましい方
法とは言えず、より簡便で、効率よく上記トランプエレ
メントを除去できる方法を見出す必要がある。本発明
は、かかる問題を解決し、容易かつ効率的に実施可能な
トランプエレメント除去方法を提供するものである。
前記三つの方法には、危険物等反応性に富む物質の取扱
いによる煩わしさ、コスト高、残存Ｓによる溶銑の品質
不良、歩留り低下、作業性不良、あるいは設備化に対す
る即応性欠如等の問題が内在しているため、好ましい方
法とは言えず、より簡便で、効率よく上記トランプエレ
メントを除去できる方法を見出す必要がある。本発明
は、かかる問題を解決し、容易かつ効率的に実施可能な
トランプエレメント除去方法を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、ガスを上底吹
き可能な反応容器に鋼スクラップを装入して溶解する際
に、ガス吹込みと同時に粉体吹込みも可能な底吹きノズ
ルを用いて、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の硫
化物あるいは硫酸塩のうち１種または２種以上を、該ノ
ズルから吹込み、溶銑中の不純物元素（Ｓｎ、Ｃｕ、Ａ
ｓ、Ｂｉ、Ｐｂ等）を気化除去することを特徴とする鋼
スクラップ溶解時の不純物除去方法を要旨とするもので
ある。
き可能な反応容器に鋼スクラップを装入して溶解する際
に、ガス吹込みと同時に粉体吹込みも可能な底吹きノズ
ルを用いて、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の硫
化物あるいは硫酸塩のうち１種または２種以上を、該ノ
ズルから吹込み、溶銑中の不純物元素（Ｓｎ、Ｃｕ、Ａ
ｓ、Ｂｉ、Ｐｂ等）を気化除去することを特徴とする鋼
スクラップ溶解時の不純物除去方法を要旨とするもので
ある。
【００１２】以下、本発明について作用とともに詳細に
説明する。
説明する。
【００１３】
【作用】図１に示すように、上底吹き可能な転炉等の反
応容器４を用い、この中に鋼スクラップ等を投入した
後、例えば炉内の下方にある底吹き羽口１を通して微粉
炭を炉内に吹込む。一方、上方から炉内に挿入したラン
ス２を通して酸素ガスを供給し、このとき発生する微粉
炭の燃焼熱を熱源として利用しながら、スクラップの加
炭溶解を行い、Ｃ（カーボン）濃度が３〜４wt. ％の溶
銑６を製造する。同時に、酸素ガスの吹込みにより、生
成した溶銑中に含まれている不純物元素の中で酸素との
親和力が大きい元素、例えばＳｉ等が酸化し、またＺｎ
のように蒸気圧の高いものは気化する。しかし、この状
態では、前記のトランプエレメント（Ｓｎ、Ｃｕ、Ａ
ｓ、Ｂｉ、Ｐｂ等）と酸素との親和力は、Ｓｉ等と比べ
て小さいために、このトランプエレメントの酸化による
除去はほとんど進行せず、また蒸気圧も小さいので気化
も進行せずに、そのまま溶銑中に残留することになる。
応容器４を用い、この中に鋼スクラップ等を投入した
後、例えば炉内の下方にある底吹き羽口１を通して微粉
炭を炉内に吹込む。一方、上方から炉内に挿入したラン
ス２を通して酸素ガスを供給し、このとき発生する微粉
炭の燃焼熱を熱源として利用しながら、スクラップの加
炭溶解を行い、Ｃ（カーボン）濃度が３〜４wt. ％の溶
銑６を製造する。同時に、酸素ガスの吹込みにより、生
成した溶銑中に含まれている不純物元素の中で酸素との
親和力が大きい元素、例えばＳｉ等が酸化し、またＺｎ
のように蒸気圧の高いものは気化する。しかし、この状
態では、前記のトランプエレメント（Ｓｎ、Ｃｕ、Ａ
ｓ、Ｂｉ、Ｐｂ等）と酸素との親和力は、Ｓｉ等と比べ
て小さいために、このトランプエレメントの酸化による
除去はほとんど進行せず、また蒸気圧も小さいので気化
も進行せずに、そのまま溶銑中に残留することになる。
【００１４】そこで、これらのトランプエレメントの除
去を促進させるために、Ｎａ2 Ｓ、ＣａＳ、Ｎａ2 ＳＯ
4 、ＣａＳＯ4 等のＳ化合物を溶銑中に添加する。とこ
ろが、このＳ化合物を、単に溶銑表面に浮遊しているス
ラグ層５の中に投入したのでは、スラグ−溶銑間のＳ分
配関係から溶銑全体のＳ含有量増加を招き、そのままで
はＳが溶銑中に残存して、その品質特性を著しく低下さ
せることになる。そのため、この後の工程で溶銑の脱硫
を実施する必要が生じることから、このような投入方法
は好ましくない。
去を促進させるために、Ｎａ2 Ｓ、ＣａＳ、Ｎａ2 ＳＯ
4 、ＣａＳＯ4 等のＳ化合物を溶銑中に添加する。とこ
ろが、このＳ化合物を、単に溶銑表面に浮遊しているス
ラグ層５の中に投入したのでは、スラグ−溶銑間のＳ分
配関係から溶銑全体のＳ含有量増加を招き、そのままで
はＳが溶銑中に残存して、その品質特性を著しく低下さ
せることになる。そのため、この後の工程で溶銑の脱硫
を実施する必要が生じることから、このような投入方法
は好ましくない。
【００１５】そこで、このような不都合を解消するため
に、上記Ｓ化合物の粉末を、粉体吹込み可能な底吹きノ
ズル１より、溶銑中に吹込む。吹込まれた粉体は、溶銑
中で次式（１）〜（２）に示す分解反応を起こしてＳ2
ガスを生成する。 硫酸塩：Ｘn ＳＯ4 ＋４Ｃ＝ｎＸ＋１／２Ｓ2(ｇ）＋４ＣＯ（ｇ）…（１） 硫化物：ＸｎＳ＝ｎＸ＋１／２Ｓ2 （ｇ） …（２） Ｘ；アルカリ金属、アルカリ土類金属 ｎ；アルカリ金属の場合は２、アルカリ土類金属の場合
は１ すなわち、硫酸塩の場合は、溶銑中のＣ（炭素）と反応
し、Ｓ2 ガスとＣＯガスを発生し、また硫化物の場合
は、Ｓ2 ガスを発生する。
に、上記Ｓ化合物の粉末を、粉体吹込み可能な底吹きノ
ズル１より、溶銑中に吹込む。吹込まれた粉体は、溶銑
中で次式（１）〜（２）に示す分解反応を起こしてＳ2
ガスを生成する。 硫酸塩：Ｘn ＳＯ4 ＋４Ｃ＝ｎＸ＋１／２Ｓ2(ｇ）＋４ＣＯ（ｇ）…（１） 硫化物：ＸｎＳ＝ｎＸ＋１／２Ｓ2 （ｇ） …（２） Ｘ；アルカリ金属、アルカリ土類金属 ｎ；アルカリ金属の場合は２、アルカリ土類金属の場合
は１ すなわち、硫酸塩の場合は、溶銑中のＣ（炭素）と反応
し、Ｓ2 ガスとＣＯガスを発生し、また硫化物の場合
は、Ｓ2 ガスを発生する。
【００１６】このＳ2 ガスは、溶銑中を上昇し、ランス
２直下の酸素ガス吹付け点（火点３）に到達する。この
火点３では、Ｓポテンシャルが高くなり、トランプエレ
メント硫化物の生成を促す。火点３では、トランプエレ
メント（Ｓｎ、Ｃｕ、Ａｓ、Ｂｉ、Ｐｂ等）とＳとの結
合反応、すなわち次式（３）〜（７）に示すような硫化
反応が容易に進行し、高温のために気化が進行する。
２直下の酸素ガス吹付け点（火点３）に到達する。この
火点３では、Ｓポテンシャルが高くなり、トランプエレ
メント硫化物の生成を促す。火点３では、トランプエレ
メント（Ｓｎ、Ｃｕ、Ａｓ、Ｂｉ、Ｐｂ等）とＳとの結
合反応、すなわち次式（３）〜（７）に示すような硫化
反応が容易に進行し、高温のために気化が進行する。
【００１７】 Ｓｎ＋Ｓ＝ＳｎＳ（ｂ．ｐ．約１２３０℃）および ２Ｓｎ＋２Ｓ＝Ｓｎ2 Ｓ2 …（３） ２Ｃｕ＋Ｓ＝Ｃｕ2 Ｓ …（４） ２Ａｓ＋３Ｓ＝Ａｓ2 Ｓ3 （ｂ．ｐ．７０７℃） …（５） ２Ｂｉ＋３Ｓ＝Ｂｉ2 Ｓ3 （＜６８５℃） …（６） Ｂｉ2 Ｓ3 ＝２Ｂｉ＋３Ｓ（＞６８５℃） …（６’） Ｐｂ＋Ｓ＝ＰｂＳおよび２Ｐｂ＋２Ｓ＝Ｐｂ2 Ｓ2 …（７） さらに、この火点３では、炉内の他のどの場所よりも温
度が高く、２５００℃前後にまで達する（スクラップ溶
解における溶銑温度は１３００〜１４００℃）ため、生
成した硫化物の蒸気圧が大きく、その蒸発が促進され
る。また、この蒸発した硫化物ガス、あるいは分解によ
る生成ガスは、炉内の排ガスと共に、集塵機等により一
方的に系外へ排出・除去されるため、溶銑中に生成した
トランプエレメントの硫化物が次から次へと蒸発し、そ
の結果、溶銑中のトランプエレメント濃度は容易に低下
していく。
度が高く、２５００℃前後にまで達する（スクラップ溶
解における溶銑温度は１３００〜１４００℃）ため、生
成した硫化物の蒸気圧が大きく、その蒸発が促進され
る。また、この蒸発した硫化物ガス、あるいは分解によ
る生成ガスは、炉内の排ガスと共に、集塵機等により一
方的に系外へ排出・除去されるため、溶銑中に生成した
トランプエレメントの硫化物が次から次へと蒸発し、そ
の結果、溶銑中のトランプエレメント濃度は容易に低下
していく。
【００１８】通常は、トランプエレメント濃度の低下と
ともに、除去速度が物質移動に律速され低下するが、本
発明によれば、以下の点で物質移動が促進され、反応の
停滞はない。すなわち、溶銑中の物質移動速度は、溶銑
の攪拌力に支配され、この攪拌力は一般的には次式
（８）〜（１１）で評価される。
ともに、除去速度が物質移動に律速され低下するが、本
発明によれば、以下の点で物質移動が促進され、反応の
停滞はない。すなわち、溶銑中の物質移動速度は、溶銑
の攪拌力に支配され、この攪拌力は一般的には次式
（８）〜（１１）で評価される。
【００１９】 εB ＝εG ＋εP …（８） εG ＝０．００６１８（ＱB ・Ｔ／Ｗｍ）・（１ｎ（１＋ＨO ／１．５２）＋ ０．０６（１−ＴG ／Ｔ） …（９） εP ＝Σ１／２ＱP ・ＶP 2 ／Ｗｍ／６０ …（１０） ＶP ＝０．２１２２ＱG ／ｄn 2 ／ｎ …（１１） εB ：底吹き攪拌エネルギー密度（Ｗ／ｔ） εG ：吹込みガスによる攪拌エネルギーを表す項（Ｗ／
ｔ） εP ：吹込み粉体による運動エネルギーの付与を表す項
（Ｗ／ｔ） ＱB ：ガス吹込み速度（粉体の分解によるガス発生速度
も含む）（N1／min) Ｔ ：溶銑温度（Ｋ） Ｗｍ：溶銑量（ｔ） ＨO ：
吹込み深さ（ｍ） ＴG ：吹込み前のガス温度（Ｋ） ＱP ：粉体吹込み速度（kg/min) ＶP ：吹込み粉体の
線速度（ｍ／sec) ＱG ：キャリアーガス供給速度（Ｎ１／min) ｄn ：吹込みノズル内径（cm） ｎ：吹込みノズル数
（−） 本発明においては、粉体を吹込まない場合と比べて、
（８）式中のεP 項が付加されるのみならず、（１）式
あるいは（２）式で示したごとく、粉体の分解によるガ
ス発生があるため、（９）式のＱB が増加し、攪拌力を
上げることができる。すなわち、底吹きガス量を増すこ
となく、物質移動を促進させることができ、溶銑中のト
ランプエレメント濃度が低くなっても、さらなる除去促
進が可能であり、極低濃度化に有効である。
ｔ） εP ：吹込み粉体による運動エネルギーの付与を表す項
（Ｗ／ｔ） ＱB ：ガス吹込み速度（粉体の分解によるガス発生速度
も含む）（N1／min) Ｔ ：溶銑温度（Ｋ） Ｗｍ：溶銑量（ｔ） ＨO ：
吹込み深さ（ｍ） ＴG ：吹込み前のガス温度（Ｋ） ＱP ：粉体吹込み速度（kg/min) ＶP ：吹込み粉体の
線速度（ｍ／sec) ＱG ：キャリアーガス供給速度（Ｎ１／min) ｄn ：吹込みノズル内径（cm） ｎ：吹込みノズル数
（−） 本発明においては、粉体を吹込まない場合と比べて、
（８）式中のεP 項が付加されるのみならず、（１）式
あるいは（２）式で示したごとく、粉体の分解によるガ
ス発生があるため、（９）式のＱB が増加し、攪拌力を
上げることができる。すなわち、底吹きガス量を増すこ
となく、物質移動を促進させることができ、溶銑中のト
ランプエレメント濃度が低くなっても、さらなる除去促
進が可能であり、極低濃度化に有効である。
【００２０】本発明によれば、このように、粉体吹込み
による物質移動促進と火点での反応を上手に利用するこ
とによって、トランプエレメント（Ｓｎ、Ｃｕ、Ａｓ、
Ｂｉ、Ｐｂ等）の除去を極低濃度域まで容易に達成する
ことができる。なお、トランプエレメントの硫化物の中
で、ＳｎＳ、Ｓｎ2 Ｓ2 、Ａｓ2 Ｓ3の気化温度は比較
的低くて、高いものでもせいぜい１２３０℃である。こ
れに対して、Ｃｕ2 Ｓ、ＰｂＳ、Ｐｂ2 Ｓ2 の気化温度
は高くて２０００℃以上になるが、火点３の２５００℃
前後の温度では、後述の実施例にもあるように、十分な
トランプエレメント除去効果が得られており、本発明に
よる方法は非常に有効である。また、Ｂｉ2 Ｓ3 は、６
８５℃で分解し、Ｂｉを生成するが、この気化温度は１
５６０℃であり、この場合もＢｉの除去が十分に行われ
ていることから、本発明が有効であることがわかる。
による物質移動促進と火点での反応を上手に利用するこ
とによって、トランプエレメント（Ｓｎ、Ｃｕ、Ａｓ、
Ｂｉ、Ｐｂ等）の除去を極低濃度域まで容易に達成する
ことができる。なお、トランプエレメントの硫化物の中
で、ＳｎＳ、Ｓｎ2 Ｓ2 、Ａｓ2 Ｓ3の気化温度は比較
的低くて、高いものでもせいぜい１２３０℃である。こ
れに対して、Ｃｕ2 Ｓ、ＰｂＳ、Ｐｂ2 Ｓ2 の気化温度
は高くて２０００℃以上になるが、火点３の２５００℃
前後の温度では、後述の実施例にもあるように、十分な
トランプエレメント除去効果が得られており、本発明に
よる方法は非常に有効である。また、Ｂｉ2 Ｓ3 は、６
８５℃で分解し、Ｂｉを生成するが、この気化温度は１
５６０℃であり、この場合もＢｉの除去が十分に行われ
ていることから、本発明が有効であることがわかる。
【００２１】この方法で添加するＳ化合物としては、前
述のごとく、Ｎａ2 Ｓ、ＣａＳ等のアルカリ金属または
アルカリ土類金属の硫化物、あるいはＮａ2 ＳＯ4 、Ｃ
ａＳＯ4 等のアルカリ金属またはアルカリ土類金属の硫
酸塩があり、これらの内の１種または２種以上を用い
る。しかしながら、Ｎａ化合物は、炉材の損傷等を招き
やすいため、Ｎａ化合物だけを使用するのは好ましくな
く、Ｃａ化合物等と一緒に添加する方がトラブルが少な
い。
述のごとく、Ｎａ2 Ｓ、ＣａＳ等のアルカリ金属または
アルカリ土類金属の硫化物、あるいはＮａ2 ＳＯ4 、Ｃ
ａＳＯ4 等のアルカリ金属またはアルカリ土類金属の硫
酸塩があり、これらの内の１種または２種以上を用い
る。しかしながら、Ｎａ化合物は、炉材の損傷等を招き
やすいため、Ｎａ化合物だけを使用するのは好ましくな
く、Ｃａ化合物等と一緒に添加する方がトラブルが少な
い。
【００２２】ここで、添加するＳ化合物の粒度は、キャ
リアーガス（普通は窒素ガスを用いることが多い）を用
いて粉体供給装置から吹込みノズルへ送り出すときにト
ラブルを生じないようなもの、すなわち粒径３mm以下の
粉体が良く、できれば細かい方が反応性は高く有利であ
る。また、この添加剤（Ｓ化合物）の投入量は、各トラ
ンプエレメントの硫化物生成に必要な理論量合計値の３
倍位が適当である。
リアーガス（普通は窒素ガスを用いることが多い）を用
いて粉体供給装置から吹込みノズルへ送り出すときにト
ラブルを生じないようなもの、すなわち粒径３mm以下の
粉体が良く、できれば細かい方が反応性は高く有利であ
る。また、この添加剤（Ｓ化合物）の投入量は、各トラ
ンプエレメントの硫化物生成に必要な理論量合計値の３
倍位が適当である。
【００２３】以下、本発明の実施例を示す。
【００２４】
【実施例】１７０ｔ規模の転炉で、１００ｔの溶銑にス
クラップを７０ｔ装入して溶解を行った。比較例Ｎｏ．
１では、底吹きノズルからの粉体吹込みは行わず、上吹
きランス２から酸素ガスだけを吹き、また比較例Ｎｏ．
２では、底吹きノズルからの粉体吹込みは行わずに、上
吹きランス２から酸素ガスと粉体を吹込んだ。一方、本
発明による実施例Ｎｏ．１では硫化カルシウム（Ｃａ
Ｓ）を、実施例Ｎｏ．２では硫化カルシウム（ＣａＳ）
と硫酸ナトリウム（Ｎａ2 ＳＯ4 ）の混合物を、また、
実施例Ｎｏ．３では硫酸カルシウム（ＣａＳＯ4 ）の粉
を上吹きランス２から酸素ガスを吹き込むと共に、底吹
きノズルから吹込んだ。得られた結果は表１に示す通り
である。
クラップを７０ｔ装入して溶解を行った。比較例Ｎｏ．
１では、底吹きノズルからの粉体吹込みは行わず、上吹
きランス２から酸素ガスだけを吹き、また比較例Ｎｏ．
２では、底吹きノズルからの粉体吹込みは行わずに、上
吹きランス２から酸素ガスと粉体を吹込んだ。一方、本
発明による実施例Ｎｏ．１では硫化カルシウム（Ｃａ
Ｓ）を、実施例Ｎｏ．２では硫化カルシウム（ＣａＳ）
と硫酸ナトリウム（Ｎａ2 ＳＯ4 ）の混合物を、また、
実施例Ｎｏ．３では硫酸カルシウム（ＣａＳＯ4 ）の粉
を上吹きランス２から酸素ガスを吹き込むと共に、底吹
きノズルから吹込んだ。得られた結果は表１に示す通り
である。
【００２５】比較例と比べてわかるように、ほぼ同一の
メタル原料を使用したにもかかわらず、硫化物または／
および硫酸塩の粉を底吹ノズルから吹き込んで、火点３
への物質移動を促進させ、火点３の硫黄ポテンシャルを
高めた実施例Ｎｏ．１〜３の場合には、Ｓｎをはじめと
するトランプエレメント類のレベルが低くなっているの
がわかる。この低下分に相当するトランプエレメントが
ダスト中に捕捉されており、硫化物として気化除去され
たことを裏付けている。
メタル原料を使用したにもかかわらず、硫化物または／
および硫酸塩の粉を底吹ノズルから吹き込んで、火点３
への物質移動を促進させ、火点３の硫黄ポテンシャルを
高めた実施例Ｎｏ．１〜３の場合には、Ｓｎをはじめと
するトランプエレメント類のレベルが低くなっているの
がわかる。この低下分に相当するトランプエレメントが
ダスト中に捕捉されており、硫化物として気化除去され
たことを裏付けている。
【００２６】なお、メタルのＳレベル上昇はわずかであ
り、後工程への影響は顕著ではない。除去率６５％の場
合のＳｎとＳの濃度積は２．９×１０-4［（％）2 ］と
著しく低く、通常の真空溶解における場合よりも１桁な
いし２桁ほど低い値となっている。このように硫化物の
気化が促進されたのは、浴攪拌強化による物質移動促進
と、酸素吹付け点（火点）３が高温であることと、それ
にその場所のＳポテンシャルが高いこととの組合せによ
って得られたものといえる。
り、後工程への影響は顕著ではない。除去率６５％の場
合のＳｎとＳの濃度積は２．９×１０-4［（％）2 ］と
著しく低く、通常の真空溶解における場合よりも１桁な
いし２桁ほど低い値となっている。このように硫化物の
気化が促進されたのは、浴攪拌強化による物質移動促進
と、酸素吹付け点（火点）３が高温であることと、それ
にその場所のＳポテンシャルが高いこととの組合せによ
って得られたものといえる。
【００２７】
【表１】
【００２８】
【発明の効果】本発明では、浴の攪拌を増大させ、トラ
ンプエレメントの物質移動を促進し、かつ反応容器内の
最高温度域でトランプエレメント（Ｓｎ、Ｃｕ、Ａｓ、
Ｂｉ、Ｐｂ等）の硫化反応を進行させ、それによって生
成した硫化物あるいはその後の分解生成物を効果的に蒸
発させ、かつ一方的に系外に除去するため、低トランプ
エレメント濃度になっても、反応速度的に極めて効率良
くトランプエレメント除去が可能であり、非常に有用な
方法である。
ンプエレメントの物質移動を促進し、かつ反応容器内の
最高温度域でトランプエレメント（Ｓｎ、Ｃｕ、Ａｓ、
Ｂｉ、Ｐｂ等）の硫化反応を進行させ、それによって生
成した硫化物あるいはその後の分解生成物を効果的に蒸
発させ、かつ一方的に系外に除去するため、低トランプ
エレメント濃度になっても、反応速度的に極めて効率良
くトランプエレメント除去が可能であり、非常に有用な
方法である。
【００２９】また、本発明で使用する添加剤は、安価で
あり、かつ取扱い上も特に配慮を必要としないＣａＳ、
Ｎａ2 ＳＯ4 等のＳ化合物を用いており、設備面でも、
現在製鋼工程で一般的に使用されている転炉あるいはそ
れに相当する反応容器をそのまま転用すれば良く、設備
の新設、改造、付加等の必要も伴わないため、既存の何
れの方法よりも低コストで実施できる。さらに、滓化に
より生成したスラグの排滓を繰返し行うことも不要とな
ることから、操業面でも既存の転炉と変りなく、特に問
題はない。
あり、かつ取扱い上も特に配慮を必要としないＣａＳ、
Ｎａ2 ＳＯ4 等のＳ化合物を用いており、設備面でも、
現在製鋼工程で一般的に使用されている転炉あるいはそ
れに相当する反応容器をそのまま転用すれば良く、設備
の新設、改造、付加等の必要も伴わないため、既存の何
れの方法よりも低コストで実施できる。さらに、滓化に
より生成したスラグの排滓を繰返し行うことも不要とな
ることから、操業面でも既存の転炉と変りなく、特に問
題はない。
【００３０】従って、トランプエレメント除去に関する
公知の方法と比べると、本発明の実施により処理時間の
短縮、低コスト化、操業性向上等を図れることから、高
生産性指向の操業には十分な効果を発揮する。
公知の方法と比べると、本発明の実施により処理時間の
短縮、低コスト化、操業性向上等を図れることから、高
生産性指向の操業には十分な効果を発揮する。
【図１】本発明に係わる溶解設備の一例で、上底吹き転
炉の断面図である。
炉の断面図である。
【符号の説明】 １ 底吹羽口 ２ ランス ３ 火点 ４ 反応容器 ５ スラグ ６ 溶銑
Claims (1)
- 【請求項１】 ガスを上底吹き可能な反応容器に鋼スク
ラップを装入して溶解する際に、ガス吹込みと同時に粉
体吹込みも可能な底吹きノズルを用いて、アルカリ金属
またはアルカリ土類金属の硫化物あるいは硫酸塩のうち
１種または２種以上を、該ノズルから吹込み、溶銑中の
トランプエレメントを気化除去することを特徴とする鋼
スクラップ溶解時の不純物除去方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11292392A JPH05306408A (ja) | 1992-05-01 | 1992-05-01 | 鋼スクラップ溶解時の不純物除去方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11292392A JPH05306408A (ja) | 1992-05-01 | 1992-05-01 | 鋼スクラップ溶解時の不純物除去方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05306408A true JPH05306408A (ja) | 1993-11-19 |
Family
ID=14598879
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11292392A Withdrawn JPH05306408A (ja) | 1992-05-01 | 1992-05-01 | 鋼スクラップ溶解時の不純物除去方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05306408A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10016075C1 (de) * | 1998-11-17 | 2002-01-17 | Nippon Steel Corp | Verfahren zum Schmelzentfernen von Verunreinigungselementen aus Eisen |
-
1992
- 1992-05-01 JP JP11292392A patent/JPH05306408A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10016075C1 (de) * | 1998-11-17 | 2002-01-17 | Nippon Steel Corp | Verfahren zum Schmelzentfernen von Verunreinigungselementen aus Eisen |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990706 |