JPH09241710A

JPH09241710A - 高炉における炉床湯溜まり部の溶銑脱硫方法

Info

Publication number: JPH09241710A
Application number: JP4909096A
Authority: JP
Inventors: Seiji Hosohara; 聖司細原; Osamu Kirihara; 理桐原; Yoshihide Kato; 嘉英加藤; Kenichi Tanmachi; 健一反町
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1996-03-06
Filing date: 1996-03-06
Publication date: 1997-09-16

Abstract

(57)【要約】【課題】マグネシウム系脱硫剤による溶銑の脱硫率向
上を達成する。【解決手段】高圧操業を行っている高炉10の炉壁に設
けた投入口16を介して浸漬ランス17を炉床13の湯溜まり
部に溜まった溶銑14中に深く浸漬し、浸漬ランス17から
金属カルシウムが10〜100wt ％となるように酸化カルシ
ウムと配合したマグネシウム系脱硫剤を投入し、高圧下
で溶銑14の脱硫処理を行うことによって脱硫率の向上を
達成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高圧操業を行って
いる高炉における炉床湯溜まり部に溜まった溶銑の脱硫
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】溶銑の脱燐、脱硫等の溶銑予備処理は、
清浄な溶鋼を経済的に製造するためのプロセスとして銑
鋼一貫製鉄所に広く普及している。最近、高純度鋼の溶
製要求が強く、溶銑中のＰ濃度が 0.020％以下、Ｓ濃度
が 0.003％以下を必要とする場合が多く、時にはＳ濃度
を 0.001％の低レベルにすることが要求されることもあ
る。引き続き溶銑を処理する転炉では、溶銑を酸化反応
により吹錬するので還元反応により進行する脱硫処理を
転炉で行うのは困難である。転炉により溶製した溶鋼を
ＲＨ脱ガス処理装置等を用いた２次精錬で脱硫するの
は、コストが掛かり経済的でないため、特に溶銑中のＳ
濃度を低くすることが重要になる。

【０００３】溶銑の脱硫を効果的に行い、脱硫剤の利用
効率を高めることを目的として、たとえば特開昭53-456
93号公報に、高炉出銑樋の途中に湯溜まり部を設け、湯
溜まり部に溜まった溶銑内に浸漬ランスを介して脱硫剤
をキャリヤガスと共に吹き込み、出銑中に連続的に脱硫
処理を行う方法が開示されている。また、高炉から出銑
した溶銑をトピードカー、溶銑鍋等の反応容器に受入
れ、これを別途に設置した脱硫処理設備に搬送した後、
反応容器内の溶銑中に脱硫剤を投入して脱硫処理する方
法が知られている。

【０００４】前者の方法は、高炉出銑樋の途中に湯溜ま
り部を設けるという簡易な設備を用いて連続的に溶銑の
脱硫処理を行えるというメリットがあるが、湯溜まり部
内に浸漬ランスを深く浸漬できないこと、湯溜まり部で
の溶銑の滞留時間が短く脱硫反応時間が十分にとれない
こと等の理由で脱硫反応効率が低く、十分な溶銑脱硫率
を得ることができない。また、後者の方法では、反応容
器内で溶銑のＳ濃度が低下するまで脱硫処理を行うこと
ができるため、十分な溶銑脱硫率を得ることができる
が、溶銑の脱硫処理用設備が新たに必要となり、設備費
が嵩むと共に、溶銑脱硫処理に時間が掛かり能率が悪い
という問題点がある。

【０００５】一方、金属マグネシウム（Mg）は、鉄と
鋼，64（1978），P.1323に記載されているように溶銑中
のＳとの化学的親和力が強ので、脱硫剤として有用なCa
O やCaC₂と混合して使用することが有効であることが報
告されている。また、特開平5-25526 号公報には、反応
容器内の溶銑を加圧雰囲気下に置いてマグネシウム系脱
硫剤をキャリヤガスと共に吹き込んで溶銑を脱硫する方
法が開示されている。この方法によれば溶銑の脱硫効率
を向上することができるが、反応容器内を加圧する加圧
設備が必要になり、設備費が高くなる。反応容器内を所
定の圧力になるまでに加圧するのに時間が要し、これが
脱硫処理時間の延長をもたらし、能率を低下させるとい
う問題点がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、高炉により
製造される溶銑の脱硫方法に関する前述のような従来技
術の問題点を解消するため、金属マグネシウムを主とす
るマグネシウム系脱硫剤を使用して溶銑を脱硫処理する
ときに、その欠点である蒸発によるマグネシウムの損失
を抑えつつ溶銑中に供給することができる高炉における
炉床湯溜まり部の溶銑脱硫方法を提供することを目的と
するものである。

【０００７】

【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、高圧操業を行っている高炉の炉床湯溜まり
部に溜まった溶銑中に、金属マグネシウムが10〜 100wt
％となるように酸化カルシウムと配合したマグネシウム
系脱硫剤を、炉外から浸漬ランスを用いて投入するか、
または脱硫剤ワイヤとして投入することによって高圧下
で溶銑を脱硫処理することを特徴とする高炉における炉
床湯溜まり部の溶銑脱硫方法である。

【０００８】

【発明の実施の形態】金属マグネシウム（以下、マグネ
シウムと言う）による溶銑の脱硫反応は、下記（１）の
化学反応式に示すように溶銑中の硫黄Ｓと溶銑中に溶解
したマグネシウムＭｇとの反応によって進行する。Ｍｇ＋Ｓ＝ＭｇＳ ……………（１）したがって、マグネシウムの反応効率を高くするために
は、溶銑中に溶解したＭｇ濃度を高くすればよいことに
なる。マグネシウムの溶銑中への溶解度〔Ｍｇ〕は、マ
グネシウムの分圧をＰ_Mgとすると下記（２）の式に示す
ようにマグネシウムの分圧Ｐ_Mgに比例している。

【０００９】〔Ｍｇ〕∝Ｐ_Mg ……………（２）このためマグネシウム分圧Ｐ_Mgが高くなるほど溶銑中の
マグネシウム濃度〔Ｍｇ〕が高くなり、前記（１）に示
す化学反応が右側に進行して溶銑の脱硫反応が促進され
る。この点、高圧操業を行っている高炉内の圧力は、例
えば約５atm にも及ぶ高圧であり、高炉内にマグネシウ
ムを供給すれば、特に高圧雰囲気にするための設備を設
置する必要がないので得策である。したがって高圧雰囲
気下にある高炉内にマグネシウム系脱硫剤を投入すれ
ば、大気圧下で溶銑の脱硫を行うよりもマグネシウムの
脱硫反応効率は著しく向上する。このように圧力が高け
れば高いほどその効果は向上するが、10atm 以上にして
も顕著な効果は認められず、1.2 以上、9.9atm以下の加
圧雰囲気がよく、高圧操業を行っている高炉の炉内圧力
が好適な圧力となる。

【００１０】図２にマグネシウム系脱硫剤のＭｇ配合割
合（wt％）と溶銑の脱硫率との関係を示す。図２に示す
ように酸化カルシウムと配合したマグネシウム系脱硫剤
のＭｇ含有率が、10wt％よりも小さくなると溶銑の脱硫
反応は起こるが十分な脱硫率が得られないので、Ｍｇ配
合割合を10wt％以上に限定した。なお、ここでマグネシ
ウム系脱硫剤に酸化カルシウムCaO を配合するのは、酸
化カルシウムが脱硫反応により生成した硫化物を安定化
して固化できる。このため一旦脱硫されたＳが溶銑に復
硫するのを防止し、より安定なCaS 系硫化物としてスラ
グ中に吸収されるからである。もちろんマグネシウム配
合率 100wt％のときは酸化カルシウムの配合割合は零で
あり、マグネシウム単独の脱硫剤としても脱硫処理を行
うことができる。

【００１１】以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明
する。図１に示すように高炉10の炉頂部に設置した複数
の炉頂ホッパ１内から鉱石２とコークス３とが交互に切
り出され、集合シュート４の下部に設けた垂直シュート
５を経由して旋回シュート６の旋回および傾動操作によ
り炉内に装入される。高炉10に装入された鉱石２とコー
クス３とは、シャフト部７で鉱石層2Aとコークス層2Bと
が交互に層状構造を保持した状態で、固体−気体の向流
移動層を形成して鉄鉱石の還元粉化を生じながら降下す
る。一方、炉下部の周囲に配設した30数本の羽口８から
温度が1000℃を超え、圧力が約５atm に及ぶ高温、高圧
の熱風（空気）が炉内に吹き込まれる。

【００１２】鉱石やコークス等の装入物は、羽口８から
吹き込まれた熱風により形成されるレースウェイ９の上
部への流れ込みと炉芯での荷下がり停滞に代表される複
雑な挙動で降下する。このとき降下する装入物と上昇す
るガスとの各熱流量のバランスによって固体から溶融体
への中間段階で生じる融着帯11をたとえば逆Ｖ型に形成
し、さらに気体−液体向流充填層である滴下帯12を経由
して溶融体が滴下し、炉床13の湯溜まり部に溶銑14がプ
ールされる。炉床13の湯溜まり部に溜まった溶銑は、出
銑口15から出銑される。

【００１３】本発明では、高炉10の下部に設けた羽口８
と炉床13との間における炉壁に設けた投入口16を介して
炉外から浸漬ランス17を炉床13の湯溜まり部に挿入し、
炉床13の湯溜まり部に溜まった溶銑14内に深く浸漬す
る。浸漬ランス17は、たとえば高耐熱鋼パイプを耐火物
で被覆したものを使用し、投入口16に設けたシール機構
（図示せず）により気密を保持するようになっている。
そして炉床13の湯溜まり部に溜まった溶銑14中に深く浸
漬した浸漬ランス17の先端から、金属マグネシウムが10
〜 100wt％となるように酸化カルシウムと配合したマグ
ネシウム系脱硫剤（平均粒度0.50mm）を窒素などの不活
性ガスをキャリヤガスとしてインジェクションし、溶銑
14の脱硫処理を行う。なお前記マグネシウム系脱硫剤
は、浸漬ランス17を用いる代わりに脱硫剤ワイヤとして
投入口16を介して投入することも可能である。

【００１４】本発明において、投入口16の位置を羽口８
と炉床13との間における炉壁に設け、炉床13の湯溜まり
部の溶銑14中に投入するのは以下のような理由による。 (1) 高炉10における炉床13の湯溜まり部より上方の滴下
帯12では、溶銑14は液滴として存在しているのに対し、
マグネシウムは、沸点が1107℃であるので高温の炉内で
は直ちに蒸発して気体として存在することになる。この
ため溶銑が液滴状態にある滴下帯12にマグネシウムを投
入しても直ぐに気体となるので液滴状態の溶銑との反応
時間が短く、脱硫効率が低くなり、溶銑14の十分な脱硫
率が得られない。

【００１５】(2) 羽口８から空気を吹き込んでいるの
で、羽口８より上の領域では、下記の（３）に示すよう
な化学反応式に従ってマグネシウムの酸化反応が進行
し、これにより溶銑14の脱硫に寄与できるマグネシウム
が減少する。２Ｍｇ＋Ｏ²＝２ＭｇＯ ……………（３）前記の理由に基づき本発明では、高圧操業を行う高炉10
の羽口８と炉床13の間に設けた投入口16から浸漬ランス
17を挿入し、炉床13の湯溜まり部に溜まった溶銑14中に
深く浸漬して浸漬ランス17の先端から前記のような配合
組成のマグネシウム系脱硫剤をキャリヤガスと共に溶銑
14中に投入する。浸漬ランス17から溶銑14中に深く投入
したマグネシウム系脱硫剤のＭｇ粒は、蒸発によりガス
バブルとなり、溶銑中に溶解し、溶銑中のＳと反応して
脱硫生成物MgS となり、浴面に浮上する。

【００１６】表１に CaO−70％Mgのマグネシウウム系脱
硫剤を、高炉の炉床湯溜まり部に溜まった溶銑中に浸漬
ランスを用いて投入し脱硫処理する本発明例の場合、高
炉炉床に配置した出銑樋の湯溜まり部に溜まった溶銑中
に浸漬ランスを用いて投入し脱硫処理を行う従来例１の
場合およびトピードカー内の溶銑中に浸漬ランスを用い
て投入し脱硫処理を行う従来例２の場合について溶銑脱
硫率、脱硫反応効率および脱硫処理後の溶銑のＳ濃度を
比較して示す。

【００１７】

【表１】

【００１８】なお、溶銑を処理する前のＳ濃度は、いず
れも0.02％であり、またマグネシウム系脱硫剤の脱硫反
応効率は、下記に示す数式を用いて算出した。脱硫反応効率＝（MgによるＳ脱硫量／全てのMgがMgS に
なるのに必要なＳ量）×100 表１に示すように本発明の高炉の炉床湯溜まり部に投入
する溶銑脱硫処理方法によれば、出銑樋に設けた湯溜ま
り部に投入する場合に比べて脱硫率、脱硫反応効率とも
に著しく高くなり、また、トピードカー中に投入する場
合よりも脱硫反応効率が大幅に高くなることが分かる。

【００１９】図３に本発明による溶銑の脱硫方法を実施
した場合とトピードカーによる溶銑の脱硫方法を実施し
た場合とにおける高炉の出銑から転炉への溶銑装入まで
の所要時間を比較して示す。所要時間は、トピードカー
による脱硫処理時間を１として指数化したものである。
図３に示すように本発明による高炉出銑から転炉への溶
銑装入までの所要時間は、トピードカーによるものに比
べて大幅に短縮されることが分かる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば高圧
操業を行っている高炉炉床の湯溜まり部に溜まった溶銑
中に、金属マグネシウムが10〜 100wt％となるように酸
化カルシウムと配合したマグネシウム系脱硫剤を、炉外
から浸漬ランスを用いて投入するか、または脱硫剤ワイ
ヤとして投入することによって高圧化で脱硫処理するの
で溶銑を高脱硫率、高脱硫反応効率で脱硫処理すること
ができると共に高炉出銑から転炉への装入時間の短縮を
図ることができ、多大な効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る炉床の湯溜まり部に浸漬ランスを
用いてマグネシウム系脱硫剤を投入する状況を示す高炉
の模式縦断面図である。

【図２】マグネシウム系脱硫剤のＭｇ配合割合（wt％）
と溶銑の脱硫率（％）との関係を示す特性図である。

【図３】従来のトピードカーでの脱硫方法と本発明の高
炉炉床の湯溜まり部での脱硫方法とを高炉の出銑から転
炉への溶銑装入までの所要時間を比較して示すグラフで
ある。

【符号の説明】

１炉頂ホッパ２鉱石３コークス４集合シュート５垂直シュート６旋回シュート７シャフト部８羽口９レースウェイ 10 高炉 11 融着帯 12 滴下帯 13 炉床 14 溶銑 15 出銑口 16 投入口 17 浸漬ランス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者加藤嘉英千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者反町健一千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高圧操業を行っている高炉の炉床湯溜ま
り部に溜まった溶銑中に、金属マグネシウムが10〜100
wt％となるように酸化カルシウムと配合したマグネシウ
ム系脱硫剤を、炉外から浸漬ランスを用いて投入する
か、または脱硫剤ワイヤとして投入することによって高
圧下で溶銑を脱硫処理することを特徴とする高炉におけ
る炉床湯溜まり部の溶銑脱硫方法。