JPS6043408A - 冶金スラグ軟化剤 - 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】 本発明は脱硫等の精錬処理に伴って生成される高塩基度
スラグの硬化を防止してｉｌｌ滓を容易にするための冶
金スラグ軟化剤に関する。

金属製錬設備１例えば製鉄所においては、茜炉から取り
出された溶銑を混銑車によって次工程の製鋼工場に輸送
する過程において、ｉＷ　Ｋ中に含まれる硫黄を除去す
るため、ＣａＯ等を主体としたフラックスを吹込んで脱
硫処理を行っている。その結果、混銑車内に高塩基度ス
ラグが生成されるが□、このスラグは高融点であって、
混銑車内の溶銑温度１８００〜１５００℃では殆んど流
動性がないため、その炉壁に付着スラグとして張り伺き
、或いは溶銑上に凝縮、固化し、これが混銑車からの排
出に際して大きな障害となっていた。

一般的に、金属精針炉においては、低温で流動性の良い
スラグを得るために適当なフラックスを用いて流動性の
良いスラグを生成するよう操業しているが、混銑卑等に
おける脱硫操作は例外的であって、専ら脱偕効率を上げ
るためにＣａＯを主体とする高塩基度フラックスを用い
ており、その結果、流動性に劣るスラグが生成される。

このスラグに含まれるＯａＯは高い凝固温度を有するの
で。

溶滓中にａａＯの含有量が多くなれば溶滓の凝固温度が
上昇し、溶滓を固化しやすくするものである。・・この
点を第１図に示す三成分系５ｉｎ２−　ＯａＯ−ＡＩＯ
状態図で示すスラグの凝固温度線図を用い８ て説明する。同図中、Ｇａｏを主体とする領域、即ち、
　ＯａＯの含有量が相当に多（５ｉｎ２が少ない領域で
はスラグの凝固温度が前述の溶銑温度（１８００〜１５
００℃）よりもかなり高いことがわかる。

もつとも、同図中には低温凝固温度域もあって、例えば
、１４００℃以下の低温凝固温度域は、ＣｔａＯ：　８
０〜４５％、　５ｉｎ２：　８５〜５０％、Ａ、１０　
：　ｌ　ｏ　〜ｚ　ｂ％の領域、（３ａＯ：４５〜５１
Ｓ’Ｘ、８ Ｓｉｎ、：１０％以下、Ａ／、０８：　４０〜５０％の
領域、Ｏａｋ：２０〜８０％、ＳｉＯ：５５〜６５％、
Ａ／、Ｏ８２１０〜２０％の領域の３箇所である（図中
、ドツトで示してらる〕。この点に着目するならば、前
記ＣａＯを主体とする脱硫剤を用いて精針処理を行うに
際し、生成する溶滓中にＣａＯが多量に移行してその凝
固温度を上昇せしめる作用ｔ　ｌ！１止するには、上記
三成分系スラグの低温凝固温度域（図中、ドツト部）の
成分範囲、内に収めるべくＣａｄｉに応じてＳｉＯ及び
Ａ７，０８を投入すればよいことが考えられる。

事実、ＳｉＯ分が多く　Ａ／’、０８を含む軟化剤を添
加し、第１図の前記低温凝固温度域内の成分割合となる
ようにスラグを成分ｉ、１！３整し、軟化除去すること
が一部で既に実施されているところである。

しかし、そのような軟化剤を添加しても、炉、内済湯温
度の上限値自体が成分調整を受けたスラグの軟化温度に
近い温度であるために、炉壁付着スラグに対しては必ず
しも有効ではなく、排滓時に付着スラグが炉壁に残留し
てしまい、従来と同様な・°る問題を生じていた。

また、該軟化剤には、高反応性を確保し、溶′融温度を
低下させると共に生成スラグの流動性を良くするために
、前記各成分のほか、炭酸ナトリウムや硝酸ナトリウム
等のアルカリ金属化合物を凝固温度低下剤としてｌＯ〜
４０係含イ）せしめるのが當である。そして敷粉状で添
加するならば反応性を高め、効果的たらしめ得るところ
ではあるが。

これらのアルカリ金属化合物は吸湿性を有するため、微
粉が多いと凝結現象を呈して貯蔵中に塊状化するので、
逆に反応性を低下する欠点があった。

このように、か＼る軟化剤も効果を十分には発揮しイＯ
なかうた。

そこで１本発明者等は、従来の軟化剤の有する欠点を解
消し得る新規にして効果的な冶金スラグ軟化剤の開発に
努めた結果、前記軟化剤に更に金属粉末の酸化発熱剤を
添加することによって、酸化発熱反応を利用し、以って
軟化剤の反応性を高め、付着スラグの除去作用１付与せ
しめ得ることを見い出した。

即ち、　０ａＯ−Ａ／、０８−８ｉＯ，の三成分系状態
図においてスラグの低温凝固温度域内の成分範囲を有す
るスラグが生成されるように５ｉｏ２とＡ／？２０８を
添加し、かつ、アルカリ金属酸化物等の凝固温度低下剤
を加えて軟化点金工け、この軟化点降下作用時に混在さ
れている酸化発熱剤の発熱により温度上昇を図って、付
着スラグの除去効果を向上せしめるのである。

この酸化発熱剤を混合した軟化剤は脱硫等精錬用容器の
受銑中に添加投入されて混合攪拌を図るが・この受銑Φ
の添加投入による混合攪拌過程において、容器壁に付着
したスラグの軟化及び流動性の回復作用が酸化発熱剤と
の併用によって実現され得て、しかも未反応の軟化剤成
分は、その後の脱硫操作時にＧａＯを主体とする脱硫剤
の吹込みに伴いＣ８，０含有量の上昇により溶滓の凝固
温度が上昇するのを阻止ψて１．流動性の維持を図り、
排滓に対する障害を有効に改善できる。

酸化発熱剤としては、軟化剤の添〃口により酸化発熱反
応を呈する金属粉末を用いるものとし、金属珪素（Ｍ−
８ｉ）、フェロシリ：＋７（Ｆｅ−８ｉ）、鉄粉（Ｆｅ
　）、７　工ｔｆｆ　−ｆ　７ガｙ（Ｆｅ−Ｍｎ）、炭
化珪素（ＳｉＯ）　、アルミニウム（ｈｅ　）等の粉末
がおる。

特に、金属酸化物が酸性でスラグの塩基度を下げ、軟化
温度を低下する作用が優れ、しかも発熱量の大きい金属
粉末が望ましく、この点、金属珪素やＦｅ　−ｓｉ−が
好適であるが、コスト面からすると高価な金属珪素より
もＦｅ　−Ｓｉの方が望ましい。

第２図は軟化剤に混合する酸化発熱剤の割合と発熱量と
の関係を示したもので、同図かられかるように、発熱剤
の混合品種およびその混合量によって発熱量が異なるが
、混合割合を高めると発熱量が多くなる。一方、付着ス
ラグの除去効果を得るには発熱量が多い程よく、少なく
とも５０　ｋｃａｌ！β９以上の発熱量を確保する必要
がある。これ以下では発熱による温度上昇効果が微弱・
となり、付着スラグ（固化滓）の除去等排滓に対する障
害の改善に有効に作用し難くなる。そのため１発熱剤の
品種に応じて混合比を上昇せしめるよう調整し、発熱量
を多くすることによって、より作用が優れ、大きな効果
を得ることができるが、混合比の上昇に伴い軟化剤の単
価が高くなるので、経済的な面から混合比に限度があり
、その上限を定めるべきである。

なお１発熱量は軟化剤の使用態様に関係し、例えば、混
銑車の場合、混銑車炉口部にスラグ付着生成が観察され
る段階でスラグ除去操作を必要とし、この段階では炉壁
部の付着量と合わせると付着スラグ量１ｒｉ２０ｔにも
達する紙であるので、この付着スラグを除去するのに数
回の軟化剤の連続使用により５０　ｋｏａｌ／ｋｇ以上
の発熱量を必要とする。勿論、発熱量を上昇せしめれば
、連続使用回数を減少することができる。通常、付着ス
ラブの除去作用効果とは、この数回の軟化剤の連続使用
で付着スラグ全効果的に除去できる作用効果を指す。

また、軟化剤は反応性を高めるうえでｄ微粉状で添加投
入するのが良いが、微粉状にすると、軟化剤の防湿のた
めビニール袋等を用いて密封化を図っても軟化剤中の含
有水分による凝結現象の発・生を避は得ないから、その
粒度構成を配慮することが望ましい。通常工程では製造
後１〜６ケ月の間に使用されるので、この期間内での使
用に対しては、粒径０　、２５　ｔｎ、ｍ以下の微粉１
２０９Ｉ＋以上として反応性を確保しつつ、０，５〜Ｑ
、２５ｙｙｚｙ＋ｔのものを１０〜５０％Ｓませ、１．
０９鼎以上の−ものを８０チ以下の粒度構成にすると、
凝結現象の発生を十分阻止し得る。ｌ）　、　Ｚ　５　
ｒｎ、ｍ以下の微粉を６０係未満に押えると一層効果的
である。

次に、本発明の軟化剤につきより効果的な成分組成例を
示す。

凝固温度低下剤としては、既述の如く、アルカリ金属化
合物を用いるが、アルカリ金属化合物の代表的化合物と
してカリウムおよびナトリウム系の化合物であるが、カ
リウム系化合物（Ｋ、０．酸化カリウム）はその使用に
よる精錬容器内張りレンガの溶損作用（レンガ組成に作
用してその凝固温度を低下させる）が大きいのに対し・
ナトリウム系化合物（Ｎａｐ、酸化ナトリウム）はカリ
ウム系化合物にくらべて、内張りレンガの保し並びにコ
スト面からも有利でちり、凝固温度低下剤として望まし
い。

第８図は凝固温度低下剤としてナトリウム系化合物を用
いたときの５ｉｎ２、ＡＩ！２０８、Ｎａ２Ｏの８成分
系状態図であり、８成分の混在比によシ凝固温度がどの
ように変化するかを表わしている。５ｉｎ２とＡ／２０
．は同図の８成分系状態図で示す低温凝固温度域の調整
に必要なもので、これらの成分とＮａ２Ｏとからなる軟
化剤は、同図かられかるように、その凝固温度が〃）な
り低い成分範囲域を有するので、有利でちる。その領域
は図中ドツトで示す部分で、８１０２５０〜７５％、Ａ
／２０８Ｚ　０％以下、Ｎａ、Ｏ１５〜４０％とした範
囲にある。したがって、か＼る範囲に収まる組成の軟化
剤とすれば、一層低い凝固温度を有し、そのためスラグ
の凝固□温度をより効果的に低下せしめることができる
。

Ｎａ２Ｏ成分の含有はレンガ溶損作用を否定しａｔない
ので、上記添加範囲内でも低目が好ましい。

なお、５１０２の原料としてはオーストラリア肪フラツ
タリーサンドを用い、ＡＩ！２０８は原料中に紛れ込む
ために積極的には添加せず、ＩＪａＯはＮａｎｏ８２ （炭酩ナトリウム）の形で加えて混合調整することがで
きる。

実　施　例 製鉄所において、高炉から出銑した溶銑を２５０を型混
銑車で受けて製鋼工場に輸送する過程で、０ａＣ０８を
主拐とした脱桃フラックスを溶銑中に吹込み、脱硫処理
した。軟化剤として、第１表に示す化学成分を有するも
のを準備した。酸化発熱剤としては、金属珪素が高価で
あるため、フェロシリ’：Ｊ　７　（１”ｅ−３ｉ　）
　ｆ、１使用し、ｒｒｅ　−ｓｉ、もコストダウンの点
からすると混入率をなるべく小さくした方がよいが、効
果的たらしめるために第１表に示す址とした。なお、こ
の軟化剤の粒度構成は第２表に示すとおりである。

第１表化生成分　第２表粒度構成 このような化学成分、粒度構成の軟化剤を混銑車に受銑
開始５〜１ｏ分後に１　ｏＯｋｙ／回う゛っ８〜４回の
繰返し使用で投入した。拮゛滓後、混銑車に付着してい
た高塩基度脱硫スラグを調らべたところ、完全に除去さ
れていた。

また、軟化剤の粒度構成に関しては、通常、製造後８ケ
月以内に使用するよう在庫管理されるが、本実施例の軟
化剤について保存試験を行った結果、６ｉ月以内のもの
であれば、凝結も少なく、性能に同順はなかった。しか
し、例えば、反応速度を高めるために中、粗粒混入率を
少なくし、０．２５ｍｍ以下の微粉を６０％にした軟化
剤の場合には。

８ｉ月間の貯蔵でこぶし大の塊状物が多数生成し、これ
を使用したところ、高塩基度スラグ軟化剤としての性能
は著しく低下していた。また、破砕コストを低減するた
め、Ｑ　、　ｇ　５　ｍｔｎ以下のものｉ１５チ、ｌ　
、　Ｑ　ｍｍ以上のものを８５チ含めた粒度構成の軟化
剤の場合にも、軟化剤としての性能は著しく低下してい
た。

以上説明したところから明らかなように、本発明によれ
ば、高塩基度精錬スラグの軟化を効果的に達成し、付着
スラグの除去作用を顕著に改善し得るので、排滓に対す
る障害が完全に払拭されると共に、軟化剤の反応性も極
めて高いので効率的。

経済的に使用し得る等々、顕著な効果を期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図Ｂ　ＳｉＯ−ＯａＯ−Ａ１２０８の８成分系状態
図で示すスラグの凝固温度線図、 第２図は本発明の軟化剤中の各種酸化発熱剤の混合量と
発熱量との関係を示す図、 第８図は本発明の軟化剤中、凝固温度低下剤２してＮａ
２Ｏｆ用いたときｏ　ＳｆＯ，−Ａ１２０８−　Ｎａ２
Ｏの８成分系状態図でちる。 特許出願人　川崎製鉄株式会社 特許出願人　新日炉興業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　ＡＩ！、０８及び５ｉｎ２を主体とし、更にアルカ
   リ金属化合物からなる凝固温度低下剤を１０〜４θ係混
   合した精錬スラグ軟化剤であって、精錬スラグ中のＣＩ
   ａＯと前記Ａ／　Ｏ及びＳ　ｉＯ２と！１Ｂ のＯａＯ−Ａｔ、０８−　Ｓｉｎ、の８成分系状態図で
   示されるほぼ１４００℃以下の低温凝固温度域の８成分
   混在比となるようにＡ７！２０８及びＳｉＯ□含有量を
   調整した軟化剤において、発熱量が５０ｋｃａＪ／ｋｇ
   以上になるように醸化発熱剤を混合、調整してなること
   を特徴とする冶金スラグ軟化剤。 ２、ＡＩ！２０８を２０％以下、５ｉ−０２を５０〜７
   ０％色み、凝固温度低下剤としてＮａ２Ｏを１５〜４０
   チ含有せしめると共に酸化発熱剤を混合して々る特許請
   求の範囲１記載の冶金スラグ軟化剤。 λ　軟化剤の粒度構成を、粒子径１　、　Ｑ　？＋ｔｍ
   以上のものを８０％以下、０．５〜０　、２５　ｎ＋、
   ｍのものを１０〜５０％及び０．２５ｍｍ以下のものを
   ２０％以上とし、軟化剤の保存性並びに使用時の反応性
   を調整した特許請求の範囲ｌ又は２記載の冶金スラグ軟
   化剤。