JPS6036610A - 溶鉄精錬用フラツクスの製造方法 - 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】 本発明は、溶鉄精錬用フラックスの製造方υ、に関する
ものである。さらに詳しくは本発明は、王として転炉お
よび電気炉などから出湯した溶鋼の精錬を目的として使
用される合成フラックスを焼成により製造する方法に関
するものである。

近年、鉄鋼製品とくに大口径ｍ管、高圧容器用鋼材、構
造用鋼材などの高品位化が要望され、これら鋼材の精錬
方法については多くの提案がなされている。そして、そ
れらの一部は既に実際に利用されている。

溶鋼の精錬方法は大別すると、真空精錬法と取鍋精錬法
、およびその組合せとに分類することができる。このう
ち、真空精錬Ｕ：は脱水素、非金属介在物の減少、炭素
部の低減などに効果があるものの、この方法では脱硫を
行なうことが困難であるとの問題がある。一方、取鍋精
錬法は脱硫φ脱酸を１１的とした精錬方法であり、脱硫
脱酸剤の使用により、低硫莢かつ低酸素の鋼が筒中な操
作で容易にイ１）られるという特徴を有するため注目さ
れている。

上記の取鍋精錬Ｖ、に利用される脱硫脱酸剤（以下、脱
硫剤と略す）は、滓化が速く脱硫・脱酸能力が大きいこ
と、さらには融点（溶流点）が低く溶融物の粘性が小さ
いことなどの特性を有することが要求される。このよう
な特性を有する脱硫剤としてはＣａＯ・Ａ文２０３・Ｃ
ａＦ２系の組成物が良く知られており、この系からなる
ＩＩＱ硫剤は、これらの成分を含有する各種の原料を巾
に混合した混合品、あるいはこの混合原料を更に電気炉
で溶融して製造した電融品として利用されている。ただ
し、前者の混合品は滓化速度が遅く脱硫性能が悪いため
、現在は電融品が主として使用されている。しかしなが
ら、この電融品は混合物と比較してＶ造に要する電力費
などがかさむことから高価格となり、この点が問題とさ
れている。

このため、本発明者らは電融品脱硫剤に匹敵する性能を
有する脱硫剤を安価に製造することを目的として鋭意研
究を行ない、既に焼結法を利用する脱硫剤の製造法、す
なわちＣａＯ・Ａｆ１２０３・ＣａＦ２系程合原料を焼
結して脱硫剤とする方ｌノ、を発明し、ＩＩ’製鋼用合
成造滓材の製造方７Ｊ：Ｊｌ　との名称のもとに特許出
願を行なった（特開昭５７−２０７１０９号公幸Ｕ参照
）。

本発明は、改良された焼結方法を利用する脱硫剤の製造
法を提供するものである。すなわぢ焼結方法によって製
造された脱硫剤は、電融品と同等の脱硫性能を有するが
、その融点（溶流点）が市場の電融品に比較して若干高
い傾向があるため、その使用にさいしては鋼種によって
は溶湯の温度を高くする必要がある。ところが溶湯の温
度を１−げるためには非常に多量の熱量を必要とするた
め僅かの温度［−昇であっても製品コストを大きく押し
トげ、Ｓらに設備的にも、より高度な耐熱性が要求され
るとの問題がある。従って、脱硫剤は、通常の取鍋精錬
法の溶湯の温度である１４４０〜１４５０　’０以下の
温度において適度の粘性をもって溶融し脱硫剤として機
能を果す物であることが実用ト望ましい。

本発明者らは、上記のような問題を解決することを目的
とし、焼結晶の経済性を損なうことなく焼結晶の融点（
溶流点）および粘性の低減を可能にする手段について鋭
意研究を行なった結果、この種の処理剤に原料から不可
避的に混入する成分であるＭｇＯ，５ｉ０２およびＦｅ
２Ｏ３が脱硫剤の融点および粘性の低減（以下、媒溶効
果という）に若干有効であることを見い出した。なかで
もＭｇＯおよび５ｉ０２の適量添加は脱硫剤の性能に実
質的に悪影響を与えることなく、脱硫剤の媒溶効果を高
めること、さらにこの二成分の媒溶効果はＡＭ　Ｆ３の
適量添加によりいっそう助長されることなどを見い出し
た。

すなわち本発明は、Ｃａ０４０〜７０重量％、Ａ　ｎ　
２０３　］、　Ｏ〜３０重量％およびＣａＦ２１０〜３
０重量％を主成分として含む組成物に、Ｍｇ００．５〜
５重量％、５ｉ０２０．５〜５重隈％およびＡ父Ｆ３１
〜５重隈％（以上の重酸％は全て焼結晶基準）を添加し
た混合原料を焼結することを特徴とする溶鉄精錬用フラ
ックスの製造方法からなるものである。

次に本発明の詳細な説明する。

本発明の脱硫剤は焼結方法によって製造し、かつ特定の
媒溶剤を特定量用いることに大きな特徴がある。またそ
の原料は容易に入手できるものでよく、たとえば、Ｃａ
Ｏ原料としては石灰石、消石灰または生石灰、Ａｌ２Ｏ
３原料としては水酸化アルミニウム、アルミスラッジ、
アルミ残灰または工業用アルミナ、そしてＣａＦ２原料
としては蛍石または副産蛍石などを利用することができ
る。

本発明において、媒溶剤として添加配合されるＭｇＯ原
料としてはドロマイト、水酸化マグネシウム、塩基性炭
酸マグネシウムまたは軽焼マグネシア、５ｉ０２原料と
してはミクロシリカ又は珪石、さらにＡｌＦ３原料とし
ては工業用弗化アルミニウムまたはアルミスラッジなど
を利用することができる。

本発明の溶鉄精錬用フラックスの製造方法は、たとえば
下記の操作により実施される。

上述のようなフラックス主成分および媒溶剤の各原料を
各々１４９ｇｍ以下に粉砕１７、焼結晶基準で、ＣａＯ
４０〜７０重帛％、ＡＭ、０３１０〜３０重早％（ただ
し、Ｃａ　Ｏ／　Ａ見。０３重量比は１〜４の範囲にあ
るのが好ましく、そして２〜４の範囲にあるのが特に好
ましい）およびＣａＦ２１０〜３０重沿％　そしてさら
に媒溶剤としてＭｇＯを０．５〜５重早％（特に好まし
くは１〜４．１１％）、５ｉ０２を０．５〜５千１遇％
そしてＡ９、Ｆ３を１〜５重呈％の範囲で配合し、１１
９合した混合原料を成形後、通常は１０００〜１３００
°Ｃ（好ましくは、１１００〜１３００℃）の温度で焼
成し焼結させる。

フラックスにおけるＣａＯは溶鉄の脱硫時における主成
分であり、その脱硫反応は次式で示される。

ＣａＯ＋Ｓ−＋ＣａＳ＋［０］ 従って、脱硫効果のみを考慮すると脱硫剤中のＣａ　Ｏ
、Ｆ？は多いほど好ましいといえる。しかしながらＣａ
Ｏ量の増加とともに脱硫剤の融点（溶流点）の−［−昇
および粘性の増大などがおこり、脱硫剤の滓化速度が低
下するとの問題がある。このため滓化速１ｍの調整剤と
してＡ文２０３およびＣａＦ２が使用されている。ここ
でのＡｆ１２０３は融点低下作用があり、またＣａＦ２
は融点低下作用とともに溶融時の粘性低減作用を有する
が、これらの成分を多量に添加すると必然的に有効成分
であるＣａＯ量が少なくなる。またにＣａＦ２を多量に
含有する脱硫剤は溶鋼の処理時に取鍋の耐火材を著しく
侵食する作用がある。

以］−の諸特性を考慮すれば各成分の配合量は焼結晶基
準テＣａｏ　４０〜７０重量％、Ａ１２０３１０〜３０
重量％、そしてＣａＦ２】０〜３０重ＦＲ％の範囲とす
ることが必要であり、またＣａＯ量　Ａ　ｌ　２０　ｇ
の重量比は１〜４の範囲にあることが好ましい。

媒溶剤として機能するＭｇＯは焼結晶基準で、０．５〜
５％重量（好ましくは、１〜４．５重ダ％）添加される
。ただし、このＭｇＯの実際の添加ｌは、前述の主成分
から不可避的成分として混入するＭｇＯ量を考慮して決
定すべきである。

ＭｇＯ成分は５重星％を越える量配合しても媒溶効果に
それほど寄与せず、また多量のＭｇＯの添加は脱硫剤に
悪影響を与えるため、そして０゜５重量％に達しない量
の配合では媒溶効果が不充分であるため、ＭｇＯの配合
量は０．５〜５％屯１ｔの範囲とする。

５ｉ０２は、ＭｇＯと同様に媒溶効果を有する半面、脱
硫剤の塩基性および活性の低減作用を有するため極力少
穴にとどめる必要があり、その量は０．５〜５重量％の
範囲とする。さらに最適な添加量は１〜３重量％の範囲
の隈である。ただし、５ｊ０２の実際の添加量は、前述
の主成分から不可避的成分として混入する５ｉ０２量を
考慮して決定すべきである。

Ａ文Ｆ３は、ＭｇＯおよびＳ　ｉ　Ｏ２の媒溶効果を助
長する添加剤であり、その量は多いほど好ましいが、市
販の工業用弗化アルミニウムは前述のＭｇＯ原料および
５ｉ０２原料と比較して非常に高価であるため、５重量
％を越える贋の添加は製品が割高になり不利であり、さ
らに、過度の添加は次式に示す反応によってＣａＯを消
費するため相対的に脱硫剤中のＣａＯの含有率を低下さ
せるとの問題がある。

２ＡｕＦ３＋３ＣａＯ−＋ ＡＪｌｊ２０３＋３ＣａＦ２ 従って、以上の各要ヂトを考慮して、Ａ文Ｆ３の配合量
は１〜５重量％の範囲の量とされる。

なお、混合原料中のＡ立Ｆ３は、ｔ　ｏ　ｏ　ｏ　’ｃ
以上の焼成温度によりＣａＯの存在下、１−記の反応に
従ってＡΩ２０３とＣａＦ２と分解することが焼結晶の
Ｘ　ｋ１回折による同定で確認された。すなわち、本発
明の方法によって製造した脱硫剤中にはＡｎ　Ｆ３を残
存しないか、または残存してもその量は極めて微開であ
るといえる。

従ってＡ文Ｆ３の配合にさいしては焼結晶中のＣａ　Ｏ
ｉｌの低減ならびにＡｌ２Ｏ２量およびＣａＦ２量の増
加に対する配慮、すなわちその理論量を原料配合時に考
慮し、これらの成分穴を予め補正しておく必要がある。

Ａ　Ｕ、　Ｆ　３の媒溶作用については次のように推察
される。

Ａ、　Ｍ　Ｆ　３は昇華＋１があり（７６０ｍｍＨｇ、
１２７２°Ｃ）、１．０００″Ｃ以−１−でかなりの蒸
気圧を有するため焼成詩に部分的に気化し、または溶融
状態（溶融点１０４０°Ｃ）で、ＣａＯ粒イと反応する
。この反応によって生成したＡ　Ｎ、　２０３およびＣ
ａＦ２は極めて活性であるため、ＭｇＯおよび５ｉ０２
の媒溶効果を助長するとともに、これらの反応生成物が
さらに選択的にＣａＯと反応してＣａＯ命Ａｕ２０ｓ　
＊ＣａＦ２系の主な生成化合物であるＬｌ、ＣａＯｍ７
Ａ１２０３＊ＣａＦ２の生成反応を促進する先導的な役
割を果たすものと１ス［察される。換言すれば、添加さ
れたＡ９．Ｆ３は焼結反応時に自ら分解する過程でＣａ
Ｏと反応して新たな媒溶性を有する化合物を生成し、こ
の化合物が、原料として供給されたＣａｂ、Ａｕ２０３
およびＣａＦ２の１１　Ｃａ　Ｏ・７　Ａ　ｎ　２０３
・ＣａＦ２への変換を誘起すると推定される。この点は
、後述の実施例にみられるようにＡ９．Ｆ３１ の添加により焼結晶の融点（溶流点）の著しい降下が認
められることからもわかる。

従って、Ａ文Ｆ３の必要添加量は１−記反応を誘起させ
る量であれば足りるのであって、過剰φを用いる必要は
ない。さらにコスト面から考えてもＡＭ　Ｆ３の添加量
を低く押えることが望ま１．い。

本発明における混合原料成形物の焼成は、前述のように
一般にはｔｏｏｏ〜１３００°Ｃの範囲の温度で行なわ
れ、また望まり、　＜は１１００〜１３００°Ｃの範囲
の温度で行なわれる。この焼成はたとえばロータリーキ
ルンなどを利用１．て行なわれる。焼成を］　０００″
Ｃより低い温度で行なった場合には、ｌ　ｌＣａＯ＊　
７Ａｕ２０３　ｅｃａＦ２化合物の生成反応が進みにく
く、また１　３００　’Ｃより高い温度では焼結晶の融
着現象が起こり好ましくない。

なお、ここでの焼成時間は焼結晶の単位容積重量、見掛
比重　および、未反応Ａ１２０３の定量分析結果等によ
り決定される。

次に、本発明の実施例および比較例を示す。な２ お、以下の各側で使用した各原料は第１表に記載した成
分組成を有するものである。

第１表（％） 原料　生石灰　アルミナ　蛍石 ５ｉ０２　０．２０　０．１２　６．１１Ａす２０３　
０．０５　９９．２８　０．３２Ｆｅ２０ｇ　Ｏ，０６
０，０４０，１９ＣａＯ９７，９８０，０００，３５ Ｍｇ０　Ｏ，４６０，０００，０２ ＣａＦ２　−　−　９１．２４ Ａ見Ｆ３　−　−　− 以下余白 原料　マグネシア　珪石粉　弗化アルミ５ｉ０２　０．
５１　９６．９４　− Ａ文２０３　０．４９　１．３９　− Ｆｅ２０３０．４７　０．９５　− ＣａＯ２，２６０月９〜 ＭｇＯ９５，６２０，１８− ＣａＦ２　−　−　− Ａ文Ｆ３　−　−　９９．３４ ［実施例１〜２］ １４９ｐｍ以下に粉砕した第１表の各原料を、焼結晶基
準でｃａ０５９．６重φ％、ＡＪ１２０３１９．９重量
％（Ｃａ　Ｏ／　Ａ　ｌ　２０　ｇ重量比−３，０）、
およびＣａＦ２１５重早％、そしてさらに媒溶剤を第２
表に示す通りの量で配合した混合原料を、約２ｔｆ／ｃ
ｍｊの圧力で直径ｉｏｘ高さ１０ｍｍの円柱状椿こ加圧
成形した後、１２００°Ｃに保持した電気炉中で３０分
間焼成した。

得られた焼結晶を８８ｇｍ篩全通まで粉砕した後、ＪＩ
Ｓ−Ｍ８８０１石炭類の試験方法（灰の溶融＋１試験ｊ
Ｊ法）に坪拠Ｉ７て融点（溶流点）を測定１．た結果を
第２表に併記する。

第２表 実　混　合　原　料　焼　結　品 施□−−−□□□ 例　規工溶ＪＬＭ、：αｊ仁口ａ　矩酊り丁　融点（°
Ｃ）Ｎｏ、　ＭｇＯＳｉＯＡｌＦ３　ＭｇＯ５ｉ０２　
（溶流点）１４．０　＋、５２．０４．０５　＋、４７
　＋４２０２４．０１゜５４．０４．０４１．４６　１
４１０［比較例１−１０１ 媒溶剤を配合しないか、あるいは配合する媒溶剤の種類
、配合量などを変えた以外は実施例１と全く同じ方法で
焼結晶を得た。得られた焼結晶の融点（溶流点）を実施
例１と同様の方法で測定した結果を第３表に示す。

５ 第３表 比　混　合　原　料　焼　結　品 較　□　□ 例　媒溶剤配合値ｍ　分」厄偵〕〕〕　融点（°Ｃ）Ｎ
ｏ、　ＭｇＯＳｉＯＡｌＦ３　ＭｇＯ５ｉ０２　（溶流
点）１　−　−−　０．２７１．１２　＋５００２　２
、ｆｌ　−１，９１（−＋４Ｈ ３４，０−−４，０４−１４４０ ４−１，５−−−１，４８１４８０ ５−２，５−−２，４８１４５０ Ｂ−２，０−−１４７０ ７−４，０−−１４５０ ８４，０１，５−４，０７１，４ｆｌ　１４４０９　４
．０　２．５　−　４．０４　２．４７　１４３０１０
　４．０　−　２．０　４．０４　−　１４３０第２表
および第３表に示した結果から明らかなように、Ｃａ０
ｓＡ、ｕ２０３　ｅｃａＦ２系の脱硫６ 剤組成物に本発明で規定した三成分系の媒溶剤を一定量
配合することにより脱硫剤の融点低下が明瞭に現われる
。

［実施例３〜４］ ＣａＦ２量を２０重量％に変えた以外は実施例１と全く
同じ方法で焼結晶を得た。得られた焼結晶の融点（溶流
点）を実施例１と同様の方法で測定した結果を第４表に
示す。

第４表 実　混　合　原　料　焼　結　品 施　□　□ 例　゛′ンノー（ｔ）　た扼作り）　融点（０Ｃ）Ｎｏ
、ＭｇＯＳｉＯＡｌＦ３　ＭｇＯ５ｉ０２　（溶流点）
３４．０　＋、５２．０４．０３　＋、５１　１３８０
４４．０　＋、５４．０４．０１　＋、４８　＋３７０
［比較例１１〜２０コ 媒溶剤を配合しないか、あるいは配合する媒溶剤の種類
、配合量などを変えた以外は実施例３と全く同じ方法で
焼結晶を得た。得られた焼結晶の融点（溶流点）を実施
例３と同様の方法で測定した結果を第５表に示す。

１ス下余白 第５表 比　混　合　原　料　焼　結　品 較　□ 例　’１ｉＵＩＵ−配」Ｙ１ＬＯａ矩酊［（融点（’Ｃ
）Ｎｏ、ＭｇＯＳｉＯＡｌＦ３　ＭｇＯ５ｉＯ２（溶流
点）Ｉ＋　−−０，２５１，１８１４７０ １２２，０−１，９４−１４５０ １３４，０−４，０１−１４３０ １４−１，５−−１，５３１４１３０ １５−２，５−−２，４７１４４０ １８−２，０−−−１４５０ １７−４，０−−１４３０ １８４，０１，５−’　４．０２　＋、５４　１４２０
１９４．０２．５−　４．０２２．４８　１４００２０
４．０−　２．０４．０５−　１３８０第４表および第
５表に示した結果から明らかなように、ＣａＯ＊ＡＭ２
０３　＊ＣａＦ２系の脱硫　９ 剤組成物に本発明で規定した三成分系の媒溶剤を一定晴
配合することにより脱硫剤の融点低Ｆが明瞭に現われる
。

［実施例５］ １４９　ｊｔ　ｍ以下に粉砕した第１表の各原料を焼結
晶基準で　ＣａＯ／ＡｆＬ２０３重漬比３．０、Ｃａ　
Ｆ　２２０　型室％、Ｍｇ０４．０ｆｆｊ早％、５ｔ０
２１．５手早％およびＡ立Ｆ３３．０主星％配合した混
合原料的６００ｋｇを、団鉱機を用い、１６０　ｋ　ｇ
　ｆ　／　ｃｍ’ｒｒ）ロール圧力でアーモンド状（１
８ｍｍＸ　１３ｍｍＸ９ｍｍ）に成形後、ロータリーキ
ルン（ミゼット規模）を用いて焼成温度１１５０〜１２
００°Ｃ、キルン滞留時間約１６０分で焼成し焼結晶約
４００ｋｇを得た。焼結晶の融点（溶流点）を実施例１
と同様の方法により測定した結果、１３６０°Ｃであっ
た。試製焼結晶の融点および化学組成を第６表に示す。

［比較例２１］ 化学組成の近似する市場の電融品脱硫剤を８８ルｍ篩全
通まで粉砕した後、その融点（溶流点）０ を実施例１と同様の方法で測定したところ、１４３０°
Ｃであった。市場品の融点および化学組成を第６表に併
記した。

第６表 実施例　５　比較例２３ 種　別　試　製　品　市　場　品 Ｓ　ｉ　Ｏ２１、２４４、５６ Ａ党２０３１８．２２２０．５１ 化学　Ｆｅ２Ｏ３０，１９０，１３ 組成　ＣａＯ５３，９６５８，５２ ｍ　ＭｇＯ４，０３０，２７ ＣａＦ２　２１．４８１４．６６ ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３２，９６２，８５ 融点（溶流点”Ｃ）　１３６０　１４３０以上のように
本発明の方法によって製造された脱硫剤は融点（溶流点
）が低く、しかも市場の電融品脱硫剤と同等の易溶触性
（流動性）を有し、さらに製造に要する電力費、燃料費
などが著しく低廉であり、その経済効果は大きい。

特許出願人　宇部興産株式会社 代理人　弁理士　柳川泰男

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １゜Ｃａ０４０〜７０重昂重量Ａｌ５Ｏ１２，０へ・３
   ０重置型および°ＣａＦ２１０〜３０重に％を−１，成
   分として含む組成物に、ＭｇＯ０，５〜５重に％、５ｉ
   ０２０．５〜５重量％およびＡ旦Ｆ３１〜５重埴％（以
   トの重量％は全て焼結晶基準）を添加した程合原料を焼
   結することを特徴とする溶鉄精錬用フラックスの製造方
   法。 ２゜ＣａＯとＡ　Ｑ　２０３１Ｍ合重屋−比が、ＣａＯ
   ／Ａ、ｕ２０３＝１〜４であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の溶鉄精練用フラックスの製造方法
   。 ２゜焼結温度が１０００〜１３００℃であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載、の溶鉄精練用フラッ
   クスの製造方法。 ４゜ＭｇＯの添加量が１〜４．５重量％（焼結晶基準）
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の溶
   鉄精錬用フラックスの製造方法。