JPS581010A - 酸素コンバ−タ−において鉄を精錬する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明の主題は炭酸ナトリウムを含む物質の添肌により
＃ＲＩＬコンバーターで鉄を種線する方法によって形成
される。

上から吹込む酸素を用いる近代的転化方法、すなわちＬ
Ｄ（ＢＯＦ）、ＬＤ−ＡＣ．ＫＡＬＤＯ等、また酸素が
下から供給されるもの、すなわちＯＢＭ（ＱＢＯＰ）、
ＬＷＳ等は脱硫及び脱燐反応の効果について限度を有し
ている。

金属浴からの硫黄及び燐の不十分な除去を行なうのみで
あるこれらの＠度は、一方において高品質及び靭性のよ
うな機械的要求をもった鋼についての需要を満九してお
らず，他方において現在のエネルギー危機の状勢の下で
あまり多くの制限なしに利用できるものを使用すること
が適切であるということを与えられた初期の材料、なか
んずく硫黄及び燐含有の掘シ出した燃料の悪化を招いて
いる。　・ これらの困難性を袖う絨近の傾向は冶金サイクルに挿入
され、高品質の生成物の形成をｃｆＩ能にするＩｆｒ，
ｉｌｌＬな方法であるコンバーターで鋼を製造する方法
の上流及び下流での処理を導入せしめ友。

二．三の場合にのみ、人はまたあまり価値のない掘り出
した燃料を与えるＭ洞性を紹めるためにそのような処理
を使用することができた。

液体の鉄においてなされた処理は一般に硫黄含有量を減
少せしめるがしかじよ〕最近では燐倉Ｍ量を減少せしめ
る他の処理が実行されている。下流、すなわち鋼におい
てなされた処理は一般に脱酸化、ガス抜き等のような他
の目的をＭするが、しかしま九硫黄を音物を小球に形成
せしめ、ま九硫黄ｔＴｉ量、時にはま九燐含舊量の一層
の低下をＯＴｌｌｉにすることができる。

多くの基本的なプロセスの数を増加することはまた生産
サイクルの複雑さ及び一般に鋼＃造コストを増すことで
あるということが明らかである。

本発明による方法は前記の傾向を伴わなくて、今までｔ
九考慮されていなくてしかもそれらを実行する便利な方
法がないことにより使用されなかった酸素転化の九めに
他の可能性をｌ用することを９能にしていて、それは工
業的な方法用に適当なものである。本発明による方法が
以下詳細に述べられるコンバーターで鋼を製造すること
に関した部分はもち論、ヒエームを冷却、処理し、水及
び沈殿物等を処理するプラントもまた伴なうということ
が示されよう。

知られているようにＭｎＯ　のような金属浴に含まれる
元素の酸化によって形成されるものと同じく、塩基性化
合物としてカルシウム及びマグネシウムの化合物を王と
して含むスラグに基づいている本転化方法のｌａｌを蟻
一十分な方法で説明する丸めに、単位体積当り単位時間
において除去された物質（−硫黄又は燐）の量を与える
次の関係をオ慮すべきである。

指数「ｉ」は硫黄又は燐を言及する。次の記号゛に２い
て丸括弧はスラグを言及し、角括弧は金属浴を言及する
。

１１） （式中　町　＝金属浴からスラグまで輸送されたモル数 Ｍｉ二元素の原子鎖 β（ｉ）−金属の輸送の質量係数 β（ｉ）＝スラグの輸送の質量係数 （Ｘｉ）＝金属の重量濃度 （Ｘｉ　）　＝スラグの重量濃度 ηｉ−分配係数 Ｑ＝ニスラグ（ Ａ−反志表面 ｍ＝液体浴の質量 かくて除去された硫黄及び燐の量は式（１）かられか１
、　　（Ｘｊｌ　−（Ｘｉ）／ηｉに従って測定された
スラグの平衡条件からの浴における実用条件の偏り ２、塊りが横切′って輸送される特定の表面：！！−Ｉ
Ｉ ３、交換の質量係数：β１１１及びβ（ｉ）既知の方法
に対して新規であり、一連の新しい方法の導入を引き起
した最近の傾向はスラグの脱硫及び脱燐能力をより十分
に使用するために攪拌を強めることによってスラグ−金
属浴相関の接触を改良することを提案している。

新しい方法の例はＬＢＥ、ＬＤ−ＯＢ、ＬＤＫＧ、ＬＤ
−８ＴＢ−ＬＤ−ＣＬ　　と呼ばレルもノ及ヒイタリア
国特許第９ｆ’１８１２９号（日特願昭４８＝１０１６
１５）に記載された固定していない方法での吹込みと呼
ばれているものである；一般に吹込みの進行においてス
ラグとの反応の完了度を改良するこれらの方法は交換表
面、すなわち−を表ゎ口１ す輸送の式に従って優先的に作用する。

１記方法は浴からの硫黄及び燐のより多くの除去の利益
はもち論、酸化された鉄の量の減少もまた同時に得るこ
とを可能にする。この丸めに高イの混合をした同じプロ
セス機構は最終相において鉄の酸化を減少せしめる。そ
れでもなお、考えられるすべての方法において、珪素及
びマンガンの酸化を伴なう他の反応と同時に起る脱硫及
び脱燐は、適当なｔ＆７３０物質二石灰、石灰石、マグ
ネシウム線、燃焼ドロマイト等から生じるＣａＯ及びＭ
ｇＯのような塩基性酸化物を言むスラグによって成し遂
げられる。他の材料の他の化合物をまた不純物として富
めることができるか又はそれは合成スラ　　　１グから
生じることができる。本発明の前の現行の　　　１工業
的実施においては縦虚す）ＩＪウムのようなナトリウム
化合物の脱硫及び脱燐能力はＳ視されていたということ
が認められるべきである。前記炭　　　（酸塩の分野か
ら得られる単なるＮａ、０のようなこの最終化合物は縄
い脱硫及び脱燐ｉｔ力を有する；両方の化合物共、酸化
する環境において便用する　　　咽のに適当でめる。ス
ラグの成分として考える時、　　　（Ｎ１１２０は脱硫
及び脱燐反応（Ｎａ＋）に対して極めて高い平衡定数Ｋ
を有する。

スラグと金属浴の間の硫黄及び燐の分配係数ｌη）は平
衡定数Ｋｊ　（ここで記号１」）はスラグの塩基性成分
を示す）としてスラグを形成する化合物に依存する。

これは脱硫に適用する次の丈から得られる。

Ｋｊ　は基本的な反応の個々の熱力学的定数の頃である
が、Ｒ，Ｇ、ＷＡＲＤによって報告されたＫｊの厘は１
に等しいＣａ　　に比較して種々のイオンの脱硫力を与
えている。これにより、Ｆｅ＋＋、Ｍｎ”。

Ｍｇ＋＋がＣａ＋＋　より小さい脱硫力を有しているが
六トリウムイオンの脱硫力は１０７０倍大きいとハうこ
とがわかる。

クレーム−等れた方法の第一の目的はＮａ、Ｑのような
ナトリウム化合物を言むスラグの存在で酸素に化を操作
することであり、この目的のためにそＯ新しい方法はナ
トリウム化合物、特に炭酸ナトリウム単独又は１当な条
件で他の物質と混合１７たもの、を含む物質のコンバー
ターへの添加を行なうことを言んでなるものである。

ｎｉ、＜山を考ノ直に入れた場合その提案された方法は
人をして項ηＩにおいて、すなわちいわゆる平衡分配係
数において、優勢に働かしめる。

使用されるナトリウム化合物が反応： Ｎａ２ＣＯ，−確認ｍ−−ＮａｔＯ＋　ＣＯ□１２１に
よる炭酸塩の分野から得られる酸化された形のＮａ５Ｏ
として出現する。そして初めに６及されにコンバーター
において生ずる物理的な酸化状態においてすなわち少な
くとも熱力学的績点からそれらの使用を妨げる何の理出
もない。

転化工程の進行において温度はスラグの成分として残存
させるというよりもその系に梗漬したナトリウム化合物
の蒸発を助力するためのようなものである。この困娘性
はクノームされた方法によって解決される。実際前記Ｎ
ａ２Ｏの溶ｄ−反ＬＴＭ）及び沸点（Ｔ８）はそれ−ど
れＴＭ＝す１７’Ｃ，Ｔ＠＝１２７５’Ｃである。第１
図は金属浴とスラグの温度の進行を示し、それはまた浴
の組成の進行を示し、その目的の丸めに２つの図（第２
図）を比較するのＫＮ用である。良好な結果を得るため
にかなシの深さの所で炭酸ナトリウムを注入することが
必要であるということはスラグ脱硫剤としての炭酸ナト
リウムの使用からよく知られている所である。これはこ
のプロセスにおいて存在する条件が脱硫剤の大気への蒸
発を引き起す前に鉄との接触を可能にする目的ｔ−有す
る０ま九脱硫操作においてマグネシウムに対して類似の
技術が採用されるということがわかる。この元素が使用
温度より低い沸点をイするからである（Ｔｂ＝１１０７
℃）。

またマグネシウム自体徐々Ｋ１１ｌれ、上の大気へ蒸発
する前に脱硫作用を行なうことができる材料であって、
適当な大きさでマグネシウムで注入され良材料を用いる
ことにある、マグネシウムを用いるというもう一つの技
術が知られている。あいにくｖグネシウム化合物に通用
されたそのような技術をある程度ナトリウム化合物にま
た適用することは不可能で６つ九。従って、本発明の第
二の特徴とする目的はコンバーターに存する物理的条件
において、その比較的低い沸点にもかかわらすスラグの
中にナトリウム化合物をいかなる方法で添加するかを指
摘することである。

この目的は酸素な液浴へ吹込む一方、スラグにおける漸
進的な溶液の結果として脱硫及び脱燐反応に貢献する適
当な大きさの固形状の炭酸ナトリウムを含む材料をＬＤ
ＩＩのコンバーターの場合に上から投入することにより
て、本発明に従って達成される。

提案された方法において前記反応は目下考えられ知られ
ているところによれば、添加された材料に富まれた炭酸
ナトリウムから生ずる化合物ＮＪＩ！０によって行なわ
れる。

起る反応は（２）に加えて次のようである０２Ｎａ、Ｃ
Ｏｓ＋８ｉ＝２ＮａｍＯ＋８ｉ０．＋ＣＯ１３１Ｎｍｌ
ＣＯ１＋　８ｉ　＝Ｎａ、０　＋　Ｓｉｎｇ　＋　Ｃ（
４）化合物シリカは下記反応によＦ）Ｎｘ１０と再び拓
合する。

Ｎａ！０　＋　Ｓｉｎｇ　＝ＮａｌＳｉ０，１５＞この
ようにして下記の反応によシ脱硫及び脱燐反応に貢献す
るＮａ２Ｏに冨んだスラグの形成が起る。

３Ｎａ、Ｏ＋２Ｐ＋５０＝Ｎａ、０−ＰｚＯ，１６１Ｎ
ｍ、０　＋　ＦｅＳ　＝Ｎａ　！Ｓ　＋　ＦｅＯ１７）
コンバーターにおける前記材料のａ７Ｊｌの間、吹込み
のためガス又はヒユームが顕著な速度に到達するように
されたガス又はヒユームの流れによって固体粒子が上方
へ引きづられるということが起る。

このマイナスの効果により高温での炭酸ナトリウムの分
解を伴なう蒸発によって引き起されたそれが増力口する
。

これを考慮に入れて、本発明によってクレームされた方
法のもう一つの目的はヒユームに沿って引きすることを
避けることであるということがわかる。このために酸素
吹込みの間ＬＤ製コンバーターの場合に上から適当な平
均寸法の、しかし１０閣より小さい平均寸法を有するも
のの部分が極めて限られるような寸法の固形状の炭酸ナ
トリウムと種々の材料の混合物を添加するのである。

上から吹込む時、コンバーターにおけ・る脱硫及び脱燐
反応が、衝撃域において、特に液体金属と接触して運ぶ
スラグに沿りて引きする移動が生ずる域の側面に対して
、か又はそこで形成される浴から出現するスフグー金属
−ガスのエマルジ、７においてのいずれかで起り、ある
一定間隔の時間の間、酸素ゲラ）（ｇｅｔｓ）によって
生じ移動した液体金属の粒子を留めるということが仰ら
れている一両方の場合において材料の交換は小さい寸法
の粒子から又は１；対して起る。

このために本発明のもう一つの重要な目的は他の物質と
の固体混合物の形で後に分配することによってなされる
脱硫及び脱燐剤、炭酸ナトリウムの分散である。通常使
用される構成方法及び最も一般に使用する材料を考慮に
入れた場合、これらの他の物質はＣａＣ０，ｅ　ＣａＯ
、ＭｇＯ、ＭｇＣ０，、鉄の酸化物、転化によって得ら
れ九スラグ等で６９得る。この種の混合物の使用は、転
化の中間相の温度において強く揮発性である化合物を使
用せしめることはもち論、反応中心の数を増加させる利
点を有するということが明らかである。このようにして
人は式１１１によって示された二番目の７アクター、す
なわち特定の交換表面にっ＾てのそれらの効果を増す反
応（６）及び【７）に影響を及ぼすのに成功する。これ
は前記レンガの正確な寸法によって帰られる。

スラグの形成方法に関して、スラグにおける石灰の溶解
がスラグと接触し九石訳粒子の表面におけるメタ珪酸カ
ルシウム及びオルソ珪酸カルシウムの形成によって困難
にされているということが、なされてきた多くの研究か
らまた知られる。高融点をもった化合物である珪酸塩の
バリヤーはそのものの最終的な溶解を困−にしている。

現行の転化においてはこの効果を減する走め１ｃｃａｐ
、のような物質又は同様な性−を有する池の物質を＃＆
加するか又は人は工程の温度において液体状１１にある
化合物を形成する役目をＦｅＯにゆだねる。本発明によ
ってクレームされた方法においては、これらの材料の使
用を避けて、既に存在し次の表かられかるような低融点
を有するナトリウム化合物の性質を使用することが可能
である。

以下余白 Ｎａ２５ｉｎ、　Ｎａ４Ｓｉｎ４Ｎａ、８０４Ｎａ、Ｐ
Ｏ，Ｎａ４Ｐ２０゜’ｒＭ℃１０８８　　１０１８　　
８８４　　１３４０　　９８Ｂ特定の形態、すなわち他
の化合物との固−同分散系における炭酸ナトリウムの存
在はこれを可能にし、さらに本発明の意向にかなう。本
発明のもう一つの目的は脱硫及び脱燐反応の高い効果を
得るのくより良く適合する予電された吹込み時間を使用
することである。

事実、吹込みの初期の相がまた、鉄の中に存在する珪素
の燃焼を優先的に起す間（第２図をみよ）、硫黄のｕ分
率及び燐の百分率の低下を引き起す活性スラグを形成さ
れる相であるということがわかる。この相の後脱縦の最
大速度が到達される時。

スラグの状態はその減少された酸化のためが又は前記の
原因による石灰の溶解の遅れのためのいずれかで、金属
−スラグ反応において多少の進行も認めない。

与えられ丸糸の物理特性、すなわちスラグ及び溶融物の
組成（１１２図）並びにそれらの温度（第１図）、並び
に与えられた特定の物理的状態、すなわち分散、粒子径
、また種々の状叢を通過する時の＋１度、が既に述べら
れたがｒ６１及び（７）のように示された反応が起り得
るのはちょうどこの時においてである。吹込みのこの第
二の相においてはシリカとの反応の多分マイナスの貢献
は起らないということがさらに注目される。クレームさ
Ｍ３方法は多分スラグ−音域反応が活発でちる中間相及
び炭酸ナトリウムを富む混合物から生ずるナトリウム化
合＠　（Ｎｌｌ０　’）によりて優勢的に達成される脱
硫及び脱燐反応を成し遂げせしめる。

その適当な物理的条件において転化を受ける系は相が高
い化繊を有するコンバーターのより低い域を大きく６肩
する金属相であって、一般にスラグとして指摘された乳
拭化された液体−固体一気体相によって優勢的に占有さ
れ大前記穢において滴状に部分的に分散された金属相を
含む。この斌は気相、すなわち１！！累によりて侵入さ
れる。まだ溶解されていない石灰及びクレームされた方
法により認められる固形状の炭酸ナトリウムの両方がス
ラグの中に存在する。このｆ番は前記のようにそれが溶
融物の中へそれを引する側面の酸素ゲットにうまく到達
する時金属と接触する。

相関の接触に対するもう一つの重要な可能性は＃！累の
衝撃によって生じた金属粒子を通してのものであり、そ
れはエマルジ３ンに達する。石灰及び炭酸ナトリウム固
形状物の不溶肩部分は金属溶融物との反応に対して活発
ではない。二番目のものの場合にはまた解離生成物の一
部、すなわちＮａ、０及びナトリウムがその作用を行な
う前にその系からそれ自身移動して蒸発する可能性があ
る。

脱硫及び脱燐反応における吹込みの終りにおける転化度
合は吹込みの最初から終りまで広げられた関係式（１）
によって規定された解によって決定されるということが
また注目されるべきである。前記転化度合はプロセスの
効果を決定し、かくて転化のコストに影響を４える。ご
く最近の転化方法はすべてが存在する相の混合を改良す
ることを指向しているが、反るの転化度合を増すための
種々装置に関して報告されてきた。

この伝洟度舎はまたスラグと溶融物との間の熱力学的平
衡が達せられるＩ合として、種々の反応に対して規定す
ることができる。酸素の［ソフィアギオ　インスタジオ
ナリオ（ｓｏｆｆｉａｇｇｉ。

量ｎ５ｔａｘｉｏｎａｒｉｏ　）　Ｊと呼ばれるプロセ
スはそのような最近の既矧のプロセスの中にある。それ
はマｋｆ　　ゲット　ラｙス（ｔｎｕｌｔｉ−ｇｅｔ　
　１ａｎｃｅ　）又は溶鉱炉羽目の個々のゲットの侵入
能力における週期的変化に基づくものである０酸素が律
動的に打ち送られる供給材料を供給されるこのプロセス
でスラグ中に発生する禰足的な移動は相聞の材料の交換
を著しく改良するようなものである。従って提案された
新しいプロセスの最後の目的は本発明によるプロセスと
引用された固定しない方法プロセスでの吹込みとの組合
せによって構成される。

そのような組合せから生ずるＭ利性は大１檜送の効果を
決だするすべての７アクターにおける同時の改良に由来
する。

スラブ中に存在するナトリウム化合物の貢献によって決
定され要項Ｋにおいて既に１紀された改良に加えて、人
はまたより良好な混合によって引き起された交換表面の
増加を得るニスラグの著しい不均質（通常の転化工程に
おける吹込みの終りの［明白な特徴でさえある）を考慮
に入れて、混合工程の改良された混合はまた１人をして
転化の終りの値（Ｘ）における減少として場所の上から
と転化の種々の時機におりての両方及びまた全項わち非
平衡、の改良を得せめるのである。

【図面の簡単な説明】

ｉＪ１図は金属浴とスラグの温度の進行を示す。 ！Ｊ２図は浴の組成の進行を示す。 特許出願人 ヌオバ　イタル／デル　ンチェタ ペル　アツイオニ 特許出願代理人 弁理士　青　木　　　　朗 弁理士　西　舘　和　之 弁理士　内　１）拳　男 弁理士　山　　口　　昭　之

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属浴を脱硫及び脱燐する九めに、スラグ中に含ま
   れるＣａＯ，ＭｇＯ及びＭｎＯのような塩基性化合物に
   加えて、コンバーターｉｉ填の一成分として添加される
   炭酸ナトリウムから生じるＮａ、０のようなナトリウム
   の″化合物をま友使用するということを特徴とする、酸
   素コンバーターにおいて鉄な精錬する方法。 ２、前記炭酸す）　リウムが、蒸発によりて及び液体浴
   から出る気相生成物により引きずられるととＫよって、
   浴から除去される前記化合物の部分を徹底的に減少させ
   て、スラグ中へのナトリウム化合物、特ＫＮａ、Ｏの完
   全な溶解を可能にするような方法で、適当な大きさの片
   の固形状物又は粗い粒体の形状で、コンバーターの装填
   材料にａｍされることを特徴とする特許 の精錬方法。 ３、炭酸ナトリウム及び／又は炭酸ナトリウムを含む化
   合物の混合物が、低百分率の粉末度の５と１００一の間
   の大きさを有する片で、酸素吹込みの間液体浴に添加さ
   れるということを特徴とする前記特許請求の範囲記載の
   精錬方法。 ４、精錬方法がランスによる上からの酸素吹込みのＬＤ
   型コンバーターにおいて達成される時、炭酸ナトリウム
   がｌｌ！素吹込みの間、コンバーターの上から、液体浴
   に添加されるということを特徴とする前記特許請求の範
   囲記載の精錬方法。 ５、精錬方法が例えばＯＢＭという名をｉする既矧の方
   法におけるように下からガスや吹込みによって達成され
   る時、炭酸ナトリウム単独又は他の化合物との混合物が
   それ自身扮末形状で下から吹込まれるということを特徴
   とする特許請求の範囲第１項から第３項までのいずれか
   に記載の精錬方法。 ６、１１素吹込みが液体金属−スラグ相のより良い混合
   を達成するような方法で、「ン７イアギオインスタジオ
   ナリオ」として達成され、浴に添加された崗酸す）　Ｉ
   Ｊウムの解離から生ずるＮａ、Ｏがスラグによって処理
   されるということを特徴とする特許 の方法。 ７、　ナトリウム化合物、特に炭酸ナトリウム、のｓ３
   ＩがＮ　ａ　ｔ　Ｏを含むスラグと金属浴との間の反応
   に対して十分な時間を確保するようＫ、吹込みの初期の
   相で，すなわち最初の瞬間Ｋ、行なわれるということを
   特徴とする前記特許請求の範囲の一つ又はそれ以上に記
   載の方法。 ８、ナトリウム化合物、特に炭酸ナトリフ▲、の添加が
   、最初吹込みの初期の相の中へ添加され、一方二番目は
   吹込み時間の最後の１７４に、すなわち最大の脱硫及び
   脱燐反応の効果を有する相に添加されるという二つの部
   分に分けられるということを特徴とする特許請求の範囲
   第１項から１３６項までの一つ又はそれ以上に記載の方
   法。 ９、ナトリウム化合物、特に炭酸ナトリウム、の添加が
   金属浴での焼溶又はスラグ化操作の後に行なわれ、さら
   に全吹込み時間の１７３の後、すなわち珪素が燃焼する
   時間の後、に行なわれ、前記スラグ化操作が酸化ナトリ
   ウムと珪゛素との間の又は酸化ナトリウムとシリカとの
   間の反応のマイナスの効果を排除するということを特徴
   とする特許請求の範囲１８１項から第６項までの一つ又
   はそれ以上に記載の方法。