JP2000234112A

JP2000234112A - 溶銑の脱硫剤

Info

Publication number: JP2000234112A
Application number: JP11033792A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Kaneko; 敏行金子; Masamitsu Wakao; 昌光若生; Satoshi Washisu; 敏鷲巣
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1999-02-12
Filing date: 1999-02-12
Publication date: 2000-08-29

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】耐火物溶損を最小限に止め、且つ炭酸ソーダ
の脱硫能反応効率を高める。【解決手段】転炉スラグと炭酸ソーダからなる脱硫剤
であって、転炉スラグの重量を炭酸ソーダの重量の５％
から１００％の範囲で配合。脱燐処理を行った後の溶銑
を転炉で吹錬した時に生成する転炉スラグを使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶銑脱硫能の優れ
た脱硫剤に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、高級鋼製造に対する要請が増大す
るにつれて、低硫鋼を安く製造する方の大きな精錬効果
は得られるが、炭酸ソーダと酸化鉄の混合により、脱硫
剤の融法が強く望まれている。溶銑の脱硫法としては、
ＣａＯ、ＣａＣ2、炭酸ソーダ（Ｎａ2ＣＯ3）等が古く
から用いられている。中でも、炭酸ソーダは、脱硫能が
極めて高く、低硫鋼を安定的に製造する方法として広く
利用されきた。しかし、炭酸ソーダを用いると、耐火物
の溶損が激しい事、或いは溶銑中〔Ｃ〕との反応による
蒸発ロスにより反応効率が低いという欠点を有してい
た。反応効率を向上する一つの手段として、特開平３−
７５３０４号公報に見られるような炭酸ソーダに酸化鉄
を５〜６５重量％混合した粉体を溶銑に吹き込み、酸化
鉄により〔Ｃ〕を酸化して上記反応による炭酸ソーダの
蒸発ロスを抑制する方法が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
３−７５３０４号公報に示される方法で脱硫すれば、そ
点が低下して、炭酸ソーダ単味の場合よりも更に激しく
耐火物を溶損するという問題が生じていた。本発明は、
転炉吹錬の発生物である転炉スラグを活用することによ
り耐火物溶損を最小限に止め、且つ炭酸ソーダの脱硫反
応効率を高めることを課題とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は以下の通
りである。手段１は転炉スラグと炭酸ソーダからなる脱
硫剤であって、転炉滓の重量を炭酸ソーダの重量の５％
から１００％の範囲で配合したことを特徴とする溶銑の
脱硫剤である。また、手段２は溶銑予備処理で脱燐処理
を行った後の溶銑を転炉で吹錬した時に生成する転炉ス
ラグを使用することを特徴とする前記１記載の溶銑の脱
硫剤である。手段３は前記炭酸ソーダとして鉄鋼精錬プ
ロセスで炭酸ソーダを精錬剤として使用した際に発生す
るダストを使用することを特徴とする前記手段１および
手段２記載の溶銑の脱硫剤である。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明者らは、炭酸ソーダによる
耐火物溶損を抑制する手段としてＣａＯ（生石灰）分を
多く含む転炉スラグの活用を考えた。転炉滓中のＣａＯ
分は、一般には４０％〜６０％程度含まれているが、強
塩基性の炭酸ソーダと一緒に使用した場合、炭酸ソーダ
は溶銑中において酸化ナトリウムに変わり、脱硫反応は
（１）式に示す炭酸ナトリウムによる反応に完全に支配
され、生石灰の脱硫への寄与は全く無いと考えられる。

【０００６】Ｎａ2＋〔Ｓ〕→ Ｎａ2Ｓ＋〔Ｏ〕・・・・（１）

【０００７】従って、ＣａＯは炭酸ソーダを希釈する効
果に加え、生石灰が脱硫に関与せず、生石灰が硫化物に
変化することなく酸化物の形態を維持して耐火物へのコ
ーティング効果を発揮するため、炭酸ソーダ単身の場合
の激しい耐火物溶損を顕著に軽減すると考えられる。

【０００８】次に、本発明者らは、炭酸ソーダによる脱
硫反応効率の向上の為の方策を検討した。炭酸ソーダに
よる溶銑の脱硫処理の際、炭酸ソーダは溶銑中の〔Ｃ〕
との反応で、（２）式に示すように、分解してＮａガス
として蒸発ロスしてしまう為、一般に反応効率が極めて
低い。

【０００９】Ｎａ2ＣＯ3＋２〔Ｃ〕→ ２Ｎａ（ｇ）＋３ＣＯ・・（２）

【００１０】この（２）式の反応を抑制する為には、
Ｎａ2ＣＯ3の活性度を低下させればよい。即ち、Ｎａ2
ＣＯ3の活量を下げる添加物を同時に混合すれば良い。
しかし、その際、Ｎａ2ＣＯ3の活量を低下させすぎると
脱硫反応も抑制されてしまう。本発明者らは、脱硫反応
を抑制しない程度にＮａ2ＣＯ3の活量を低下せしめる元
素として転炉スラグ中に含まれるＴ．Ｆｅ（酸化鉄中の
Ｆｅ分を示すものであり、一般的には１０％〜２０％程
度含まれる）を考えた。

【００１１】従来の常識では、還元反応である脱硫反応
に酸素源を添加する事は酸素ポテンシャル増大を招き、
脱硫を阻害するとされて来た。しかし、Ｎａ2ＣＯ3によ
る脱硫に関しては、（２）式によるＮａの蒸発ロスを抑
制する効果が、酸素ポテンシャル増大による上記マイナ
ス効果を超えることが出来れば、脱硫が促進し得るので
ある。

【００１２】加えて、特開平３−７５３０４号公報で示
された効果以外に転炉スラグ中の酸化鉄分は、前記
（１）式で発生するＮａガスを酸化して、Ｎａ2Ｏとし
て固定し、安定化して反応効率を向上する効果も、熱力
学的に考えても確実に期待出来る。一般に、脱硫反応は
還元反応であるため、酸化鉄等の酸素源があると反応を
阻害するが、炭酸ソーダを使用した脱硫では、酸化鉄配
合が上記のような効果をもたらす。

【００１３】なお、使用する転炉スラグは、上記した一
般的な転炉スラグならば、効果は同様に得られる。ただ
し、脱硫処理に適用するに際し、僅かでも転炉スラグか
らの復燐現象を抑える観点からは（極低〔Ｐ〕化を狙う
場合など）、溶銑予備処理で脱燐処理を終えた溶銑を転
炉で吹錬した際に発生するスラグを用いるのが望まし
い。

【００１４】また、炭酸ソーダ源としては、炭酸ソーダ
を用いて精錬を行った際に発生するダスト（前記（１）
の反応により発生したＮａガスが空気中で酸化されたも
のが主体となっており、高濃度の炭酸ソーダを含んでい
る）を使用しても構わない。

【００１５】転炉スラグを使用した場合、前述の生石灰
を使用した場合よりコストが安いだけではなく、転炉ス
ラグ中のＳｉＯ2分もＴ．Ｆｅと同様に炭酸ソーダの分
解・蒸発を防ぐ効果を有する為、脱硫反応促進の点から
も有利になる。

【００１６】本発明者らは、炭酸ソーダに転炉スラグを
混合した場合の、耐火物溶損挙動と炭酸ソーダの反応効
率におよぼす影響を見るために、１００ｋｇ大気炉を用
いて実験した。その、主な条件は以下の通りである。・脱硫剤：炭酸ソーダと転炉スラグの混合物・転炉スラグの種類：溶銑予備処理にて脱燐を施した後
の転炉吹錬時に発生した転炉スラグ・転炉スラグの組成：ＣａＯ＝４５％、ＳｉＯ2＝１３
％、Ｔ．Ｆｅ＝１２％、ＭｎＯ＝８％、Ｐ2Ｏ5＝１．５
％・脱硫剤添加方法：浸漬ランスによるインジェクション・炭酸ソーダ添加量：４．５ｋｇ／ｔ−溶銑（一定）・転炉スラグ／炭酸ソーダ重量比：０〜１３０％・溶銑温度：１３００℃ ・溶銑成分：〔Ｃ〕＝４．１〜４．５％、〔Ｓｉ〕＝
０．０５〜０．４０％、〔Ｍｎ〕＝０．２０〜０．４０
％、〔Ｐ〕＝０．０１０〜０．１１０％、〔Ｓ〕＝０．
０２０〜０．０３５％・溶銑容器の耐火物：中性耐火物（アルミナ系）

【００１７】図１に示すように、先ず耐火物溶損に及ぼ
す転炉スラグ／炭酸ソーダ重量比の影響については、転
炉スラグを僅かに配合するだけで溶損量が大きく減少
し、更に転炉スラグ／炭酸ソーダ重量比の増加に伴って
溶損量は低下している。ただし、転炉スラグ／炭酸ソー
ダ重量比が１００％を超えると、その効果は飽和する。

【００１８】一方、脱硫反応効率の指標である脱硫率に
関しては、転炉スラグの僅かな配合でも上記した酸化鉄
分による効果で脱硫率は向上する。ただし、転炉スラグ
の配合量が転炉スラグ／炭酸ソーダ重量比で１００％を
大きく超えると、転炉スラグ中酸化鉄からの酸素の供給
が過大に成りすぎて、還元反応である脱硫反応が前記の
効果を超えて逆に酸素源の悪影響（酸素ポテンシャルの
上昇）を受けて脱硫率は低下する。耐火物溶損を軽減
し、かつ脱硫率も向上する転炉スラグと炭酸ソーダの重
量比を図１から読み取ると、５％〜１００％が適正な重
量比であるこがわかる。

【００１９】本発明の溶銑の脱硫剤は、転炉スラグと炭
酸ソーダおよびまた炭酸ソーダ精錬時発生ダストを上記
適正範囲に配合して、溶銑の上方から添加してインペラ
ーを用いた機械撹拌を行う方法を用いても構わないし、
混合粉体の状態で溶銑中に浸漬ランスあるいは底吹きノ
ズル、あるいは上吹きノズルで吹き込んでも構わず、い
ずれもほぼ同等の効果が得られる。図２に、鍋を用いた
場合のインペラーを用いた機械撹拌（ａ）、浸漬ノズル
（ｂ）あるいは底吹きノズル（ｃ）あるいは上吹きノズ
ル（ｄ）からの吹き込みのそれぞれの処理の形態を表し
た。なお、反応容器はトーヒードカーを用いても、転炉
型容器を用いても構わない。転炉スラグおよび炭酸ソー
ダの粒度は小さいほど有利であるが、例えば図２（ａ）
に示した機械撹拌で強撹拌する場合などは、大きな粒度
でも十分に脱硫出来る。

【００２０】

【実施例】１．溶銑温度表１に記す２．反応容器と溶銑量溶銑鍋３５０ｔ３．溶銑鍋耐火物アルミナ系中性耐火物４．脱硫剤添加方法浸漬ランスによるインジェクション５．フラックスのキャリヤーガス窒素ガス６．炭酸ソーダ添加量４．５ｋｇ／ｔ−溶銑一定。炭酸ソーダ精錬ダスト使用時はダスト中炭酸ソーダ分が
４．５ｋｇ／ｔ−溶銑になる様に添加した。なお、使用
した炭酸ソーダ精錬ダストの成分はＣａＯ＝７１％、Ｎ
ａ2ＣＯ3＝１３％、Ｆｅ2Ｏ3＝９％、ＣａＯ＝９％、Ｚ
ｎ＝２％である。７．転炉スラグ成分＜転炉スラグ−１＞ＣａＯ＝４５％、ＳｉＯ2＝１３％、Ｔ．Ｆｅ＝１２
％、ＭｎＯ＝８％、Ｐ2Ｏ5＝１．５％＜転炉スラグ−２＞ＣａＯ＝４３％、ＳｉＯ2＝１４％、Ｔ．Ｆｅ＝１５
％、ＭｎＯ＝５％、Ｐ2Ｏ5＝３．０％なお、転炉スラグはローラーミルで粉砕し１００メッシ
ュアンダーの粒径の粉体を使用した。８．溶銑初期成分〔Ｃ〕＝４．１〜４．５％、〔Ｓｉ〕＝０．０５〜０．
４０％、〔Ｍｎ〕＝０．２〜０．４％、〔Ｐ〕＝０．０
１０〜０．１１０％、〔Ｓ〕＝０．０２０〜０．０３５
％９．操業条件の詳細および結果表１にまとめて記す。

【００２１】

【表１】

【００２２】表１は、本発明の実施例および比較例を示
したものであり、実施例では、いずれも８８〜９４％と
高い脱硫率が得られている。一方。比較例１では転炉ス
ラグの配合が無いため、耐火物の溶損が激しく、脱硫率
も７５％と低い。比較例２では転炉スラグの配合比が多
すぎて、酸素源過剰による脱硫反応抑制の影響が出て、
脱硫率が６４％と低い値にとどまっている。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、耐火物の溶損を抑制し
つつ効率的な溶銑脱硫処理が出来るため、脱硫処理コス
トの大幅低減と同時に、容易に低硫鋼等の高級鋼を製造
できるので、本発明がこの種の産業分野にもたらす効果
は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】脱硫処理時の耐火物溶損量と脱硫率に及ぼす転
炉スラグと炭酸ソーダの重量比の影響を示した図。

【図２】脱硫処理形態の様子を表したもので、（ａ）イ
ンペラーによる機械撹拌、（ｂ）浸漬ランスによる吹き
込み、（ｃ）底吹きノズルによる吹き込み、（ｄ）上吹
きノズルからの吹き込みを示した図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鷲巣敏大分県大分市大字西ノ洲１番地新日本製鐵株式会社大分製鐵所内Ｆターム(参考） 4K014 AA02 AB13 AC08 AC16 AC17 AD01 AD21

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】転炉スラグと炭酸ソーダからなる脱硫剤
であって、転炉滓の重量を炭酸ソーダの重量の５％から
１００％の範囲で配合したことを特徴とする溶銑の脱硫
剤。
【請求項２】溶銑予備処理で脱燐処理を行った後の溶
銑を転炉で吹錬した時に生成する転炉スラグを使用する
ことを特徴とする請求項１記載の溶銑の脱硫剤。
【請求項３】前記炭酸ソーダとして鉄鋼精錬プロセス
で炭酸ソーダを精錬剤として使用した際に発生するダス
トを使用することを特徴とする請求項１および請求項２
記載の溶銑の脱硫剤。