JPS5855206B2 - 溶鉄の脱硫法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は溶鉄の脱硫方法、特に取鍋、混銑車等内の溶銑
を脱硫する方法に関するものである。

硫黄含有量の低い鋼材を製造するためには、転炉などの
製鋼炉内での脱硫のみでは不十分で、溶銑を転炉などに
装入する前に溶銑中の硫黄濃度をあらかじめ低下してお
くことが必要である。

このために浴銑の炉外脱硫処理が種々の方法で行なわれ
ている。

工業的に用いられている代表的な方法として、溶銑鍋で
のインペラー法や混銑車（トピードカー）でのインジェ
クション法が挙げられる。

インペラー法は、耐火物製の回転翼を溶銑中に浸漬し、
溶銑を回転攪拌しながら脱硫剤を添加し、脱硫剤を溶銑
中に巻き込み、脱硫剤と溶銑との接触、反応を促進して
脱硫を計るものである。

しかし、脱硫を促進するために攪拌力を増大すると、ス
プラッシュが発生して溶銑粒が溶銑鍋外に飛散して鉄分
が損失される。

また、溶銑浴上のスラグが脱硫剤とともに溶銑中に巻き
込まれ、脱硫剤のスラグ中への損失さらにはスラグから
溶銑中への復硫が生じる欠点がある。

インジェクション法は、耐火物をコーティングした金属
製パイプを溶銑浴表面から浴中に浸漬し、粉末状の脱硫
剤を金属製パイプを経て窒素ガスなどの不活性ガスとと
もに溶銑中に吹込むことにより脱硫を行なうものである
。

この方法においても、吹き込まれたガスが溶銑浴から大
気中に放散される際に多量のスプラッシュを発生し、こ
れらスプラッシュは混銑車の内壁に付着して付着層が次
第に成長し、脱硫作業性の低下をまねく欠点がある。

また、インジェクション法では脱硫剤がパイプにより浴
中に吹き込まれてから浴面上に浮上するまでの数秒以内
の時間が反応時間であるために、反応完了のための時間
として不十分であり一部未反応の脱硫剤が浴上に浮上し
、脱硫材が有効に利用され難い欠点がある。

また、インジェクション法はパイプより吹き込まれた不
活性ガスと、脱硫剤中のガス成分が浴中を浮上する際に
溶銑に与えられるエネルギーが混合、攪拌力として利用
されているのみであり、十分な攪拌が得難く、脱硫処理
中の溶銑中の硫黄濃度が不均一となり、十分な脱硫効果
かえられない。

さらにまた、スラグと溶銑との混合が避は難く、スラグ
中の硫黄が溶銑中に復硫することがしばしば問題となっ
ている。

以上のように、従来法では、スプラッシュの多量発生、
スラグによる復硫、攪拌力不足、反応時間が不十分など
に起因して、脱硫処理による鉄分の損失が多くなるとと
もに脱硫剤の利用が十分でなく、脱硫処理費用が高価と
なる等の欠点があった。

本発明の目的は上述した従来技術の欠点を解決し、脱硫
剤の利用効率の高い処理方法を提供しようとするもので
ある。

本発明を図面につき説明する。

図面は本発明により混銑車１内の溶銑２を脱硫処理する
例を示す。

図示の例では、混銑車１内の溶銑２中にスラグ層３を貫
通して円筒４を挿入し、円筒４の上端部に円筒外部の圧
力変動発生装置５を連結する。

圧力変動装置５には高圧窒素ガス配管のような高圧源６
とスチームエジェクタのような減圧源γとを設け、これ
らの高圧源６および減圧源１を高圧および減圧配管８お
よび９によって円筒４の上端に接続し、配管８，９に高
圧ガスおよび減圧排気ガス流量制御弁ｉｎ、ｉｉおよび
高圧ガスおよび減圧排気ガス電磁弁１２，１３を設け、
タイマーを内蔵したコントローラ１４を用いて電磁弁１
２．１３を一定周期で交互に開閉して円筒４内の圧力変
動の周期を制御するよう構成している。

また、円筒上部には圧力検出器１５を用いて円筒４内の
圧力を検出し、コントローラ１４を用いて流量制御弁ｉ
ｏ、ｉｉの開度を調整して圧力変動の振幅を制御し得る
よう構成している。

上述の圧力変動発生装置５により円筒４内のガス圧力を
増減させることにより、これに応じて溶銑２は減圧期に
は混銑車１から円筒４内に流入し、加圧期には円筒４か
ら混銑車１内に流出するといった振動運動を繰返す。

この際に、円筒４から流出する溶銑の運動エネルギーを
混銑車内の溶銑の攪拌力として利用するものであり、溶
銑の振動運動の周期と振幅の制御により目的の攪拌力が
得られる。

脱硫剤１６は脱硫剤切出し装置１１により脱硫剤貯槽１
８から円筒４内に切り出され、円筒内の溶鋼浴表面１９
に添加される。

これらの脱硫剤は円筒から流出する溶銑とともに円筒内
より混銑車内に流入し、溶銑とともに混銑車内を流動し
、最終的に浮上分離される。

本発明の特長は以下の点にある。

第一には円筒から排出される溶銑噴流により攪拌が十分
に行なわれるために混銑車内が均一濃度となり、硫黄の
局在場所がない。

第二にはインジェクション法のように不活性ガスととも
に脱硫剤が溶銑中に吹込まれる方法とは異なり、下方に
向けられた溶銑噴流に乗って溶銑中に入り込むために、
脱硫剤の溶銑中での滞留時間が長く十分な反応時間が確
保される。

攪拌力の強化と滞留時間の延長といった本発明の効果に
より、未反応のまま浴上に浮上する脱硫剤の割合いが減
少し、脱硫剤の利用効率が向上する。

さらに、本発明ではスラグ層は攪拌されないために、ス
ラグ層からの復硫の恐れがない。

すなわち、インジェクション法やインペラー広では溶銑
浴のみならずスラグ層も攪拌されるために脱硫反応が進
行し、溶銑中の硫黄濃度が低下した脱硫処理後期にはス
ラグ層から溶銑浴中への硫黄の移行が活発となり、脱硫
速度が見掛は上低下し、低硫黄の溶銑が得難いといった
欠点があったが、本発明ではこれらの問題点が完全に解
決可能である。

また、本発明では溶銑粒からなるスプラッシュの発生が
ないために、浴上の混銑車内壁に付着物が着かず、付着
物の成長によって生じる作業性の悪化などの問題がすべ
て解決される。

本発明は円筒から流出する溶銑の有する運動エネルギー
を用いて溶銑を攪拌しようとするものである。

したがって、単に攪拌力を増大するだけであれば、溶銑
の円筒内への流入、流出の周期を小さくするとともに円
筒から流出する溶銑の流速を犬とすることが必須条件で
ある。

しかし、水を用いたモデル実験や溶銑を用いた実機実験
結果によれば周期をいたずらに小とすることは以下のよ
うな不都合を生じることが判明した。

すなわち、周期を小として円筒内での浴銑の上昇速度を
過度に犬とすると円筒内の溶銑溶面から溶銑粒からなる
スプラッシュが飛散し、円筒上部の溶銑流に洗われない
部分の耐火物壁に凝固付着し、ついにはガスや脱硫剤の
供給流路を閉鎖するといった不都合を生じる。

また、円筒内での溶銑の上昇速度を犬とするには圧力変
動発生装置の容量が必然的に犬となり、特に減圧のため
の装置容量が犬となり、設備費が高価となる。

以上の点より、スプラッシュの円筒内壁への付着を防止
し、しかも装置の大型化を避けて攪拌力を効果的に向上
させるには溶銑の円筒への流入速度を増大させることよ
り、流出期間を小とするように加圧時の圧力変動を増大
させ、混銑車の攪拌エネルギーとなる円筒からの流出速
度を犬ならしめることが有利であることが巾」明した。

さらに、円筒内の溶銑の流れの方向が反転する振動運動
の上限位置と下限位置での溶銑運動の停止期間は溶銑の
攪拌に対して伺らの役割りを果さず、周期が犬となる点
で不利である。

特に、下限位置での溶銑運動の停止期間はできうるかぎ
り小として急激に溶銑流の流れの方向を反転させ、この
瞬間に溶銑相とガス、脱硫剤間で激しい混合を生じさせ
、これらの相を混相状態とし、脱硫剤の円筒からの流出
を容易ならしめることが望ましい。

また、溶銑の攪拌効果および脱硫剤の溶銑内での滞留時
間を増大させるには円筒の浸漬位置を混銑車の長手方向
の一端とし、かつ傾斜して浸漬させることが効果的であ
ることが判明した。

さらに、脱硫剤の添加速度について実験を行ない、添加
速度は圧力変動の周期と円筒の断面槽から、次式によっ
て決まる範囲にあるのがとくに好ましいことを見い出し
た。

すなわち、Ｗ＜１．８Ａ／Ｔ ここでＷは脱硫剤の添加速度（Ｋｇ ／ｙｔｔｉｎ ）
、Ａは円筒断面積（ｃｒｉｔ ）、および、Ｔは圧力変
動の周期（ｓｅＣ）である。

上式にて決まる範囲内の添加速度を用いると、円筒から
の脱硫剤の順調な流出が容易で、また、脱硫剤が溶銑中
に均一に分散し易すくとくに高い反応利用効率が得られ
る。

添加速度の上限は上式にて決まる。

下限については、脱硫剤の反応利用効率の観点からは小
なるほど好ましいが、一定の脱硫率を得るための処理時
間に関係して添加速度の下限が決まる。

処理時間については一義的に決まるものではなく、各製
鉄プロセスの特殊性に応じて決まるものであり、各プロ
セスごとに適当な時間がある。

それ故に添加速度の下限については脱硫剤の利用効率と
処理時間の両者を勘案して決定されるべきである。

実施例 実験に用いた混銑車は公称容量３５０トンで、３０５〜
３１５トンの溶銑を用いた。

円筒は内径２００鳳で１００ｗ１１厚さのアルミナ質不
定形耐火物で構築し、全長は３０００１１ｍで混銑車長
手方向の端部近傍で浴面に対して３０度の傾斜角度で溶
銑中に８００ｗＩｌ浸漬した。

円筒上端部に連結される圧力変動発生装置５の高圧源６
として元圧９．５Ｋｙ／ｃｒＡの高圧窒素ガス配管を用
い、減圧源７として真空度１００ ｔｏｒｒ で７００
Ｋｐａｉｒ／ｈｒの抽気能力を有するスチームエジェク
ターを用いた。

コントローラ１４による圧力変動の条件は周期２．５〜
３．０秒の範囲とし、平均圧力１気圧で０．５〜２．５
気圧の範囲で振動させ、約１５分間の処理を行なった。

周期２．５〜３．０秒のうち２．１〜２．６秒は減圧期
とし、約０．４秒を加圧期とした。

主な実験条件と結果を第１表に示す。

＊脱硫剤利用効率は添加ＣａＣ２のうち、ＣａＳに転化
したものの割合いを百分率で示した。

第１表中の比較例は同一の混銑車を用いて行なった従来
のインジェクション法による結果である。

本発明は比較例とくらべて、脱硫剤利用効率、脱硫率と
もに高く、優れた溶銑脱硫法であることがわかる。

以上の説明は本発明を混銑車に適用した場合に限定して
述べたが、本発明は混銑車に限定されるわけでなく、溶
銑を保持した取鍋でも可能であり、さらには高炉の出銑
樋において、複数本の円筒を用いた多段連続処理などに
も適用可能である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施態様を示す路線図である。 １・・・・・・混銑車、２・・・・・・溶銑、３・・・
・・・スラグ、４・・・・・・円筒、５・・・・・・圧
力変動発生装置、６・・・・・・高圧源、７・・・・・
・減圧源、８・・・・・・高圧配管、９・・・・・・減
圧配管、１０・・・・・・高圧ガス流量制御弁、１１・
・・・・・減圧排気ガス流量制御弁、１２・・・・・・
高圧ガス電磁弁、１３・・・・・・減圧排気ガス電磁弁
、１４・・・・・・コントローラ、１５・・・・・・圧
力検出器、１６・・・・・・脱硫剤、１７・・・・・・
脱硫剤切出装置、１８・・・・・・脱硫剤貯槽、１９・
・・・・・溶鋼浴表面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 溶鉄中に円筒の下端を浸漬し、この円筒内のガス圧
   力を周期的に変動させて溶鉄を円筒内に流入および流出
   させつつ円筒内に脱硫剤を添加することを特徴とする溶
   鉄の脱硫法。