JPH07179919A - 溶銑の脱硫方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】脱硫効率が高く経済的であり、脱硫処理時間が
短く、脱硫作業が煩雑とならず、かつ微細なＭｇＳ粒子
の浮上を促進させる追加工程を必要としない、金属マグ
ネシウムと酸化カルシウムを基本成分とする脱硫剤を用
いた溶銑脱硫方法の提供を目的とする。 【構成】金属マグネシウムと酸化カルシウムを混合した
脱硫剤を搬送ガスと共に溶銑中にインジェクションして
溶銑脱硫を行う方法において、溶銑中の硫黄濃度が０．
０１２％以上では金属Ｍｇ１５〜２０重量％、ＣａＯ８
５〜８０重量％配合の脱硫剤を用い、溶銑中の硫黄濃度
が０．０１２％以下では金属Ｍｇ５〜１０重量％，Ｃａ
Ｏ９５〜９０重量％配合の脱硫剤を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属マグネシウムと酸
化カルシウムを基本成分とする脱硫剤を用いた溶銑の脱
硫方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、溶銑の脱硫剤として、金属マグネ
シウムを使用することは公知である。そして、金属マグ
ネシウムは高い脱硫能を有し、それによる溶銑の脱硫処
理は、ソーダ灰やカルシウムカーバイドを脱硫剤に用い
た場合にみられるような発煙や引火性ガスの発生が無
く、操業上都合が良く、また、生成する脱硫滓は環境上
全く問題がない、などの有利な点を持つ。一方、金属マ
グネシウムは、沸点が１１０７℃と低く、金属単体で使
用すると爆発的な反応を起こしたり、反応効率に限界が
ある、あるいは溶銑への吹込みに際してノズル閉塞を起
こす、さらには，高価である、など操業上好ましくない
点もあった。

【０００３】そこで、金属マグネシウムの爆発的な反応
を抑える方法としては、例えば住友金属２７（１９７
５），Ｐ．２０７に開示されているように、金属マグネ
シウムを多孔質のコークスに含浸させ、それを脱硫剤
（Ｍｇ−Ｃｏｋｅという）として開放容器内の溶銑中に
押し込む方法が提案された。しかしながら、この方法で
は、作業が煩雑となるばかりでなく、脱硫時間が長くな
り、さらに高効率の脱硫能を得るには、溶銑中に懸濁す
るＭｇＳを次工程でガスバブリングにより浮上させる必
要があり、経済的ではなかった。

【０００４】前記ノズル閉塞を防止する方法としては、
特開昭５２−１１５７１７号公報に開示されているよう
に、金属マグネシウム又は３０％以上のＭｇを含有する
マグネシウ合金をＭｇＯ、ＣａＯ、ＭｇＣＯ₃ 、ＣａＣ
Ｏ₃ の一種又はそれ以上と混合させ、かつ該混合物を３
０％以上，８０％以下として溶銑中にノズルを介して吹
き込む方法がある。

【０００５】しかしながら、特開昭５２−１１５７１７
号公報に記載の方法は、マグネシウム分が３０％以上と
高く、脱硫反応効率がかえって低くなるという欠点があ
り、また、金属マグネシウムは高価であるため他の脱硫
剤に比べて経済的に劣るという欠点があった。一方、金
属マグネシウムをベ−スとした脱硫法の経済性を改善す
る方法として、特開昭５２−６１１１４号公報に開示さ
れているように、酸化カルシウムとマグネシウムの吹き
込み速度を変えることによりマグネシウムの利用効率を
向上させる方法がある。

【０００６】しかしながら、そこに記載された吹き込み
方法では、マグネシウムの利用効率は高くなるが、脱硫
処理時間が長くなるという問題点があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、溶銑の脱硫
方法に関する前記のような問題点を解決し、（１）脱硫
効率が高く経済的であり、（２）脱硫処理時間が短く、
（３）脱硫作業が煩雑とならず、（４）かつ微細なＭｇ
Ｓ粒子の浮上を促進させるような追加的な工程を必要と
しない、金属マグネシウムと酸化カルシウムを基本成分
とする脱硫剤を用いた溶銑の脱硫方法を提供することを
目的とする。

【０００８】

【課題解決のための手段】発明者は、上記目的を達成す
るため、実験、研究を繰り返し、その成果としての新し
い知見に基づき、本発明を完成させた。すなわち、本発
明は、金属マグネシウムと酸化カルシウムを混合した脱
硫剤を搬送ガスと共に溶銑中にインジェクションして溶
銑脱硫を行う方法において、溶銑中の硫黄濃度が０．０
１２％以上では金属Ｍｇ１５〜２０重量％，ＣａＯ８５
〜８０重量％配合の脱硫剤を用い、溶銑中の硫黄濃度が
０．０１２％以下では金属Ｍｇ５〜１０重量％，ＣａＯ
９５〜９０重量％配合の脱硫剤を用いることを特徴とし
た溶銑の脱硫方法である。また、上記の脱硫方法の好適
例として、本発明は、搬送ガスを不活性ガス（例えばＮ
₂ 、Ａｒなど）とし、かつ脱硫剤の粒度を金属マグネシ
ウムは０．２ｍｍ以上、１．２ｍｍ以下、酸化カルシウ
ムは０．５ｍｍ以下とし、さらに脱硫剤吹込み量を１．
０ｋｇ／ｔ〜４．０ｋｇ／ｔとしたことを特徴とする脱
硫方法でもある。

【０００９】

【作用】本発明では、金属マグネシウムと酸化カルシウ
ムを混合した脱硫剤を搬送ガスと共に溶銑中にインジェ
クションして溶銑脱硫を行う方法において、溶銑中の硫
黄濃度が０．０１２％以上である期間は、金属Ｍｇ１５
〜２０重量％，ＣａＯ８５〜８０重量％配合の脱硫剤を
用い、溶銑中の硫黄濃度が０．０１２％以下である期間
は、金属Ｍｇ５〜１０重量％，ＣａＯ９５〜９０重量％
配合の脱硫剤を用いるようにしたので、反応効率が、従
来の脱硫方法を用いた場合よりも高くなり、金属マグネ
シウムの使用原単位を低減できるようになる。また、本
発明では、上記の方法を実施するに際して、搬送ガスを
不活性ガスとし、かつ脱硫剤の粒度を金属Ｍｇは０．２
ｍｍ以上，１．２ｍｍ以下、酸化カルシウムは０．５ｍ
ｍ以下とし、さらに脱硫剤吹込み量を１．０ｋｇ／ｔ〜
４．０ｋｇ／ｔとしたので、上記効果がより高まった。

【００１０】以下、本発明が完成されるまでの経過、発
明の重要ポイント及び数値限定理由等を説明する。発明
者は、（ａ）金属マグネウムのみ、（ｂ）酸化カルシウ
ムのみ、（ｃ）（金属マグネウム＋酸化カルシウム）混
合物の３種の脱硫剤を溶銑中にインジェクションする実
験を、５０ｋｇの小型溶解炉と２００ｔ溶銑鍋を用いて
行い、各脱硫反応の脱硫剤反応効率、脱硫反応速度、及
び各脱硫反応における各脱硫剤の溶銑中への侵入と搬送
ガス条件、溶銑中に侵入したマグネシウムの気化とＣａ
Ｏ脱硫の関係、などを調査した。まず、実験結果を以下
に列挙する。

【００１１】１）金属マグネシウムのみでの脱硫反応
は、溶銑中の硫黄と金属マグネシウムが反応し、（１）
式によりＭｇＳを生成するが、その時、酸化カルシウム
は硫化マグネシウムの生成の核サイトとなる。 Ｍｇ＋Ｓ→ＭｇＳ …（１） ２）（１）式により生成した硫化マグネシウムは、大気
中やスラグ中の酸素と反応して（２）式により復硫を起
こすが、それを防ぐためには酸化カルシウムの添加が有
効である。

【００１２】 ＭｇＳ＋（Ｏ）→ＭｇＯ＋Ｓ …（２） ３）金属マグネシウムに酸化カルシウムを混合させた場
合、酸化カルシウムは吹き込みランスの閉塞防止の役割
もする。 ４）０．０３重量％Ｓの溶銑５０Ｋｇに、金属マグネシ
ウムと酸化カルシウムからなる脱硫剤（マグネシウム含
有率：０、５〜１０、１５〜２０重量％）を吹き込んだ
場合、脱硫反応効率とＳ濃度の関係は図１に示すような
挙動となる。その際、反応効率は、次式で求めた。

【００１３】 反応効率＝（実際の脱硫量）／（投入した脱硫剤が１０
０％脱硫に寄与した場合の脱硫量）×１００、 ５）図１から、Ｓ濃度のすべての領域で、（ＣａＯ＋５
〜１０％Ｍｇ）の脱硫剤としての配合が、（ＣａＯ＋１
５〜２０％Ｍｇ）の配合よりも反応効率が高くなる。但
し、例えば、（ＣａＯ＋５〜１０％ＭｇＯ）なる表現
は、（９５〜９０％ＣａＯ＋５〜１０％ＭｇＯ）のこと
で、記載の都合上９５〜９０％を省略してある。従っ
て、以下の説明では、すべてこの省略表現を用いてい
る。

【００１４】６）一方、同じ実験での脱硫反応速度Δ
〔Ｓ〕／ΔｔとＳ濃度の関係は、図２に示すような挙動
である。 ７）図２より、脱硫反応速度Δ〔Ｓ〕／Δｔは、反応効
率の場合とは逆で、（ＣａＯ＋１５〜２０％Ｍｇ）の配
合が（ＣａＯ＋５〜１０％Ｍｇ）の配合より大きくな
る。

【００１５】次に、上記した図１および図２の実験結果
を詳細に検討し、金属マグネシウムと酸化カルシウムの
混合物を用いる溶銑脱硫に関し、以下の新知見を得た。 １．溶銑のＳ濃度が０．０１２％以上では、（ＣａＯ＋
１５〜２０％Ｍｇ）で配合した脱硫剤が（ＣａＯ＋５〜
１０％Ｍｇ）の配合に比べて、脱硫反応速度Δ〔Ｓ〕／
Δｔが約２倍となっており、この濃度域では、処理時間
の短縮、それに伴う溶銑温度の降下量の低減を考える
と、（ＣａＯ＋１５〜２０％Ｍｇ）の配合を用いた方が
脱硫に有利である。

【００１６】２．一方、溶銑のＳ濃度が０．０１２％以
下では、（ＣａＯ＋１５〜２０％Ｍｇ）と（ＣａＯ＋５
〜１０％Ｍｇ）とで配合した脱硫剤では脱硫反応速度Δ
〔Ｓ〕／Δｔの差は小さく、しかも反応効率は若干では
あるが、（ＣａＯ＋５〜１０％Ｍｇ）で配合したものが
高くなる。それゆえ、この溶銑Ｓ濃度域では，（ＣａＯ
＋５〜１０％Ｍｇ）で配合した脱硫剤を用いる方が有利
となる。

【００１７】３．脱硫剤の粒径は、反応サイトを増やす
点からは細かい方が好ましいが，溶銑への侵入のための
運動エネルギ−を得る観点では、粗い方が良く、上記実
験から金属マグネシウムは０．２ｍｍ以上、１．２ｍｍ
以下が、酸化カルシウムは０．５ｍｍ以下が好ましい。 ４．搬送ガスは、脱硫反応が還元性雰囲気で進行するこ
とから、Ｎ₂ やＡｒ等の不活性ガス若しくは還元性ガス
が好ましい。

【００１８】５．さらに、溶銑中に懸濁した酸化カルシ
ウム粒子を分析することにより、酸化カルシウムと金属
マグネシウムを混合して溶銑にインジェクションした場
合、酸化カルシウム粒子の表面が反応サイトとなり、Ｍ
ｇＳが生成したと推定された。つまり、酸化カルシウム
を金属マグネシウムに混合することにより、金属マグネ
シウムのみの脱硫反応よりも高効率の脱硫反応効率が得
られることが判明した。この場合、金属マグネシウムと
酸化カルシウムの混合比率は、（１）金属マグネシウム
のみではＭｇが溶銑中で爆発的に気化し、スプラッシュ
等、操業上危険となり、その上脱硫反応効率が落ちる、
（２）金属マグネシウムを高濃度にした場合もスプラッ
シュ等操業上危険となり、その上反応効率が低下する、
（３）溶銑中に侵入した金属マグネシウムが溶解・気化
しＣａＯとの相乗効果の好ましい範囲がある、との理由
で、金属マグネシウムの好ましい範囲は２０重量％以下
であることが判明した。

【００１９】

【実施例】出発溶鋼として硫黄含有量０. ０２重量％の
溶銑２００ｔに、金属マグネシウムと酸化カルシウムか
ら成る脱硫剤を、様々な吹き込みパターンで吹き込ん
だ。その際使用した装置は、本実施例では図３に示す取
鍋で、吹込みはランスを介して行った。また、この場
合、搬送ガスをアルゴンガスとし、かつ脱硫剤の粒度は
金属マグネシウムでは０．２ｍｍ以上、１．２ｍｍ以
下、酸化カルシウムでは０．５ｍｍ以下とし、さらに脱
硫剤吹込み量を１．０ｋｇ／ｔ〜４．０ｋｇ／ｔとし
た。

【００２０】実施結果を、脱硫処理時間と金属マグネシ
ウムの使用原単位の成績として、表１、表２に示した。
表中の脱硫剤組成を２行に分けているのは、溶銑中のＳ
濃度の水準で使用する脱硫剤の配合を変えたからであ
る。なお、表１では処理後の最終溶銑硫黄濃度を０．０
０５％、表２では０．００３％としてある。つまり、本
発明を適用した２つの実施例を、個別に示してある。さ
らに、比較例１、３、４は、金属マグネシウムの割合を
処理開始から処理終了まで一定にした場合であり、比較
例２は、実施例と逆に、金属マグネシウムの割合を初期
に少なくして後期に多くした場合である。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【表２】

【００２３】表１及び２より、本発明に係る溶銑の脱硫
方法は、比較例１、２、３に比べて反応効率が良く、金
属マグネシウム原単位を削減できることが明らかであ
る。また、脱硫処理時間に関しては、本発明の実施例と
比較例で大差がない。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る「溶
銑の脱硫方法」を用いることにより、従来より脱硫処理
時間を長くすることなく、金属マグネシウムの使用原単
位を削減することができる。さらに、本発明は、従来法
の主流であったフラックス融体精錬脱硫法に比し、金属
マグネシウムを直接用いているために、（ａ）脱硫反応
が低温ほど有利であり、（ｂ）また極低Ｓ濃度まで反応
速度が高い状態で脱硫でき、（ｃ）脱硫滓の有効利用も
できるので、環境問題を考えた場合、非常に好ましい方
法である。

【図面の簡単な説明】

【図１】金属マグネシウムと酸化カルシウムからなる脱
硫剤（マグネシウム含有率：０、５〜１０、１５〜２０
％）を吹き込んだ場合の反応効率と溶銑中のＳ濃度との
関係を示す図である。

【図２】金属マグネシウムと酸化カルシウムからなる脱
硫剤（マグネシウム含有率：０、５〜１０、１５〜２０
％）を吹き込んだ場合の反応速度（Δ〔Ｓ〕／Δｔ）と
溶銑のＳ濃度との関係を示す図である。

【図３】本発明に係る溶銑の脱硫方法を実施した装置の
縦断面図である。

【符号の説明】 １ 溶銑 ２ 鍋蓋 ３ 取鍋 ４ 吹込みランス ５ ランスの脱硫剤の吹出口

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属マグネシウムと酸化カルシウムを混
   合した脱硫剤を搬送ガスと共に溶銑中にインジェクショ
   ンして溶銑脱硫を行う方法において、溶銑中の硫黄濃度
   が０．０１２％以上では金属Ｍｇ１５〜２０重量％、Ｃ
   ａＯ８５〜８０重量％配合の脱硫剤を用い、溶銑中の硫
   黄濃度が０．０１２％以下では金属Ｍｇ５〜１０重量
   ％，ＣａＯ９５〜９０重量％配合の脱硫剤を用いること
   を特徴とした溶銑の脱硫方法。
2. 【請求項２】 請求項１の方法において、搬送ガスを不
   活性ガスとし、かつ脱硫剤の粒度を金属Ｍｇは０．２ｍ
   ｍ以上，１．２ｍｍ以下、酸化カルシウムは０．５ｍｍ
   以下とし、さらに脱硫剤吹込み量を１．０ｋｇ／ｔ〜
   ４．０ｋｇ／ｔとすることを特徴とする溶銑の脱硫方
   法。